谷氨酸衍生物螯合剂的合成和性能

吴亚军,陈洪龄

(南京工业大学 化工学院,江苏 南京 211800)

螯合剂能够与Ca2+和Mg2+等离子有效结合形成稳定的水溶性化合物,防止形成钙盐沉淀,一般也称作软水剂。螯合性能好、无毒无害的螯合剂是目前的研究趋势[1-3]。

螯合剂一般和金属离子形成环状结构[4-5],因此具有特殊的稳定性。目前,常用的螯合剂主要有磷酸盐、羟基酸、氨基酸以及丙烯酸类聚合物[6-8]。磷酸盐主要是三聚磷酸钠(STPP),由于磷的排放会造成环境的富营养化,故磷酸盐螯合剂正渐渐淡出市场。羟基酸主要有葡萄糖酸钠、柠檬酸钠、酒石酸钠等,它们虽然绿色环保,但螯合效果一般。丙烯酸类聚合物属于高分子螯合剂,除具有螯合能力外,兼具增稠作用。氨基酸类螯合剂螯合效果较好,如乙二胺四乙酸(EDTA)可以螯合多种金属离子,与多种金属离子形成1∶1化合物,螯合性能良好,然而EDTA生物降解性能不佳,对环境不太友好[9-10];氮川三乙酸(NTA)生成的螯合物稳定,价格有优势,但浓度过高会致癌;二乙烯三胺五乙酸(DTPA)可能对人体有害[11-12]。

近年来,新型螯合剂与氨基酸衍生物的研究受到人们越来越多的关注。 文献[13-15]通过邻苯二酚配位单元拼接的方法合成了一种双邻苯二酚配体,并测试了该配体对Cu2+、Zn2+的螯合性,但螯合性能较弱;李文曦等[16]改进了之前合成亚氨基二琥珀酸的方法,以顺丁烯二酸酐和天冬氨酸直接反应合成了亚氨基二琥珀酸,对Ca2+、Mg2+的螯合能力接近于EDTA。

笔者以谷氨酸钠与二乙二醇双甲酸酯双酰氯为主要反应原料,合成一种含有多羧基的氨基酸衍生物,考察其合成条件和螯合性能,以期制备符合可持续发展理念及趋势的绿色环保型螯合剂。……