PL164908B1 - Sposób wytwarzania kwasu etylenodiaminotetra/metylenofosfonowego/ PL PL PL PL - Google Patents

Abstract

1. Sposób wytwarzania kwasu etylenodiaminotetra/metylenofosfonowego/, polegajacy na reakcji etylenodiaminy, kwasu fosforawego, kwasu solnego i formaldehydu albo parafor- maldehydu i ogrzewaniu srodowiska reakcyjnego do temperatury wrzenia pod chlodnica zwrotna, znamienny tym , ze produkt ze srodowiska reakcji odfiltrowuje sie przed ochlo- dzeniem. PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania kwasu etylenodiaminotetra (metylenofosfonowego).

Znanych jest wiele organicznych kwasów aminofosfonowych i ich soli, zwłaszcza z ich zastosowania do chelatowania jonów metali. Niektóre z tych organicznych kwasów aminofosfonowych i ich soli są używane jako inhibitory progowe. W opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 2 599 807 przedstawione są niektóre z tych związków i opisane są metody ich wytwarzania. Podany tam przykład wytwarzania obejmuje ogrzewanie wodnego roztworu etylenodiaminy, i następnie dodanie do niego roztworu soli sodowej kwasu chlorometylenofosfonowego i nadmiaru zasady, na przykład Na2CO3, w celu utrzymania pH w zakresie pomiędzy 10 a 11,5. Po dodaniu przynajmniej stechiometrycznej ilości odczynnika fosfonującego, tj. wystarczającej do utworzenia całkowicie sfosfonowanej soli aminy [tj. soli sodowej kwasu etylenodiaminotetra(metylenofosfonowego), (znanej jako NaEDTMP)] roztwór ogrzewa się w temperaturze wrzenia pod chłodnicą zwrotną od jednej do pięciu godzin. Następnie roztwór chłodzi się i zobojętnia do pH w zakresie 6-7 i odparowuje do suchości w celu odzyskania pożądanego kwasu etylenodiaminotetra(metylenofosfonowego), (znanego jako EDTMP).

Inny proces, za pomocą którego wytwarza się symetryczny kwas etylenodiaminodi(metylenofosfonowy) z dobrą wydajnością polega na reakcji wodnego roztworu dwóch części molowych kwasu aminometylenofosfonowego z jedną częścią molową dihalogenku alkilenowego w podwyższonej temperaturze w czasie wystarczającym do całkowitego przereagowania. Reakcję tę można przeprowadzić w ciągu kilku godzin w 50% wodnym roztworze etanolu w temperaturze wrzenia pod chłodnicą zwrotną.

Według innego opisu patentowego Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 3 738 987 reakcję w celu utworzenia kwasu aminofosfonowego rozpoczyna się poprzez wprowadzenie PCL3 do wody, w wyniku czego tworzy się kwas fosforawy i kwas solny (HCl). Następnie do tego kwasowego roztworu wprowadza się poliaminę. Korzystny jest 5 do 10%o nadmiar PCI3. Podczas dodawania aminy środowisko reakcji utrzymuje się w temperaturze od około 38°C do 50°C. Po dodaniu całej ilości aminy podnosi się temperaturę do około 93°C do 104°C i do mieszaniny reakcyjnej wprowadza się wodny roztwór formaldehydu przez rozpryskiwanie, utrzymując temperaturę w podanym zakresie. Po dodaniu całej ilości formaldehydu utrzymuje się nadal temperaturę w podanym zakresie przez okres kilku godzin i na koniec chłodzi mieszaninę reakcyjną.

Z ostatnio opublikowanego japońskiego opisu patentowego nr 55-150501, wiadomo, że o wiele wyższe wydajności żądanego produktu uzyskuje się, jeżeli aminę dodaje się do mieszaniny kwasów fosforawego i solnego, w której H3PO3 jest w nadmiarze w stosunku do aminy, korzystnie w ilości od około 4,3 do 5,5 moli kwasu na mol aminy. Używa się stężonego HCl,

164 908 korzystnie około 2,2 moli HCl na mol aminy. Zbyt duża zawartość kwasu powoduje wzrost ilości wody w układzie, która jest niepożądana. Nie dodaje się dodatkowo wody do mieszaniny reakcyjnej, co najwidoczniej jest przyczyną poprawy wydajności, ponieważ we wszystkich innych procesach stosuje się wodę i rozcieńczone kwasy.

Ostatnio odkryto, że niektóre z metylenofosfonowanych amin są przydatne do stosowania podczas prześwietleń i w innych zastosowaniach radiofarmaceutycznych, jeśli są skompleksowane jako chelaty z metalami radioaktywnymi. Użycie związków do takich celów wymaga materiałów o najwyższej czystości.

Obecnie stwierdzono, że nawet w korzystnych procesach według znanego stanu wiedzy, tworzą się zanieczyszczenia, np. Nmetylowane substancje, w których wodór aminowy jest zastąpiony grupą metylową a nie resztą kwasu metylenofosfonowego.

Według wynalazku sposób wytwarzania kwasu etylenodiaminotetra(metylenofosfonowego) (EDTMP) obejmuje reakcję etylenodiaminy, kwasu fosforawego, kwasu solnego i formaldehydu lub paraformaldehydu, ogrzewanie mieszaniny reakcyjnej do temperatury wrzenia i odfiltrowanie produktu ze środowiska reakcji przed ochłodzeniem. Nieoczekiwanie okazało się, że jeżeli środowisko po reakcji filtruje się na gorąco, otrzymuje się EDTMP o wyższym stopniu czystości niż w przypadku, gdy środowisko reakcji oziębia się przed filtracją. Najlepsze wyniki uzyskuje się w przypadku, jeżeli filtrację przeprowadza się, gdy środowisko reakcji jest w temperaturze wrzenia. Sądzi się, że jest to spowodowane większą rozpuszczalnością zanieczyszczeń w gorącym roztworze. Etylenodiaminę korzystnie stosuje się w postaci chlorowodorku.

Następujące przykłady ilustrują sposób według wynalazku, w wyniku którego otrzymuje się najczystszy EDTMP.

Przykład I. Do 5-litrowej trójszyjnej kolby, wyposażonej w mechaniczne mieszadło, zaopatrzone w łopatkę z tworzywa Teflon, ładuje się kwas fosforawy (755g), do którego dodaje się stężony HCl (1,2 litra). Po energicznym mieszaniu kwas fosforawy rozpuszcza się, powodując spadek temperatury do 0°C. Do tego zimnego roztworu dodaje się dichlorowodorku etylenodiaminy (271 g) i ogrzewa się przy energicznym mieszaniu. W temperaturze około 60°C wydziela się duża objętość gazowego HCl, który dogodnie odzyskuje się za pomocą płuczki wodnej. W temperaturze około 88°C cała ilość dichlorowodorku etylenodiaminy rozpuszcza się, a ogrzewania kontynuuje się aż do osiągnięcia 100°C (wrzenie). Kiedy mieszanina reakcyjna osiągnie 100°C, dodaje się 37% wodnego roztworu formaldehydu (902 ml) kroplami poprzez pompę perystaltyczną w czasie 22-24 godzin (z szybkością 0,65 ml/min.). Po dodatkowych 4 godzinach wrzenia, wrzącą zawiesinę filtruje się próżniowo (filtr 1,:51 ze spieku szklanego) i przemywa dwoma porcjami wody po 300 ml każda. Otrzymany osad suszy się na powietrzu, uzyskując 607g (70% wydajności) EDTMP o temperaturze topnienia 216-217°C z rozkładem (według danych literaturowych temperatura topnienia 214°C z rozkładem). Analizy magnetycznego rezonansu jądrowego (NMR) dla jąder H-1 oraz P-31 próbki wskazują, że poziom zanieczyszczeń jest poniżej 1%.

Przykładll. Oczyszczanie EDTMP. Próbkę EDTMP (50g, 115 mmoli) zawierającą 5,81% zanieczyszczeń według P-31 NMR rozpuszcza się w 50 ml wody poprzez dodatek 13 ml (186 mmoli) stężonego NH4OH w małych porcjach w przeciągu 15 minut. Następnie ten roztwór soli amonowej EDTMP wlewa się mieszając do 100 ml (300 mmoli) 3N HCl, utrzymywanego w stanie wrzenia. Temperaturę, która opada do 72°C, z powrotem doprowadza się do temperatury wrzenia (100°C) przy zastosowaniu dodatkowych ilości doprowadzanego ciepła i energicznym mieszaniu. EdTMp zaczyna wytrącać się z roztworu niemal natychmiast, a wytrącanie kontynuuje się dalej mieszając i ogrzewając. Roztwór utrzymuje się w stanie wrzenia mieszając przez 22 godziny, po czym odfiltrowuje się próżniowo w tej temperaturze ciężki, biały osad, używając 25 ml wody do przeniesienia i 3 dodatkowych 25-mililitrowych porcji wody do przemycia osadu. Osad suszy się na powietrzu. Otrzymuje się 34,3g (79 mmoli) EDTMP (69% wydajności). Analiza tego osadu za pomocą P-31 NmR wykazuje, że poziom zanieczyszczeń spadł do 1,45%.

Przykład III. Przykład porównawczy. W 250 ml okrągłodennej kolbie trójszyjnej zaopatrzonej w termometr, regulator temperatury, wkraplacz i mieszadło magnetyczne, połączonej z chłodnicą zwrotną, umieszcza się 7,51g (0,125 mola) etylenodiaminy, 47,3g (0,5 mola)

164 908 kwasu fosforawego, 59 ml stężonego HCl (0,737 mola) i 80 ml wody. Roztwór ogrzewa się do wrzenia pod chłodnicą zwrotną mieszając i dodaje się w małych porcjach 16,6g (0,5 mola) paraformaldehydu w ciągu 1 godziny. Następnie roztwór utrzymuje się w stanie wrzenia przez dodatkowe 2,5 godziny, po czym pozostawia się go do ostygnięcia do temperatyury pokojowej, pozostawiając go na noc. Uzyskane białe kryształy EDTMP odfiltrowuje się następnie próżniowo i przemywa 2 porcjami wody po 50 ml każda. Uzyskuje się 32,27g (60% wydajności) EDTMp. Analiza próbki za pomocą P-31 NMR wykazuje zawartość 6,4% produktów ubocznych.

Przykład IV. Powtarza się sposób według przykładu III używając połowy ilości odczynników stosowanych powyżej. Po dodaniu całego paraformaldehydu, porcję roztworu reakcyjnego utrzymuje się do następnego dnia w temperaturze 90°C-97°C, po czym obserwuje się pojawienie się objętościowego białego osadu. Zawiesinę odfiltrowuje się na gorąco i przemywa dwoma porcjami gorącego 3 N HCl, po 40 ml każda. Wyodrębnione w ten sposób kryształy suszy się na powietrzu. Otrzymuje się 5,25g EDTMP, zawierającego jedynie 1,4% produktów ubocznych.

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 08 egz.

Cena 18 888 zł

Claims (3)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób wytwarzania kwasu etylenodiaminotetr^metylenofosfonowego/, polegający na reakcji etylenodiaminy, kwasu fosforawego, kwasu solnego i formaldehydu albo paraformaldehydu i ogrzewaniu środowiska reakcyjnego do temperatury wrzenia pod chłodnicą zwrotną, znamienny tym, że produkt ze środowiska reakcji odfiltrowuje się przed ochłodzeniem.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że dokonuje się odfiltrowania podczas gdy środowisko jest w temperaturze wrzenia.
3. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się etylenodiaminę w postaci chlorowodorku.