Juergen, Poithoff-karl
Birgit, Kud
Alexander, Baur
Richard, Oftring
Alfred
Juergen, Poithoff-karl
Birgit, Kud
Alexander, Baur
Richard, Oftring
Alfred
| 1. | Verwendung von GlycinN,NdiessigsäureDerivaten der all gemeinen Formel I | CH2COOM MOOC CH N (I) ^CH2COOM in der R für Ci bis C oAlkyl oder C2 bis C3oAlkenyl, welche zusätzlich als Substituenten bis zu 5 Hydroxylgruppen, Formylgruppen, Ci bis C4Alkoxygruppen, Phenoxygruppen oder Ci bis C4Alkoxycarbonylgruppen tragen und durch bis zu 5 nicht benachbarte Sauerstoffatome unterbrochen sein können, AlkoxylatGruppierungen der Formel —(CH2)k—0—(AiOJm—(A20)n—Y in der A1 und A2 unabhängig voneinander 1,2Alkylengruppen mit 2 bis 4 CAtomen bezeichnen, Y Wasserstoff, Cχ~ bis Cι2Alkyl, Phenyl oder Cχ~ bis C4Alkoxycarbonyl bedeutet und k für die Zahl 1, 2 oder 3 sowie m und n jeweils für Zahlen von 0 bis 50 stehen, wobei die Summe aus m + n mindestens 4 betragen muß, Phenylalkylgruppen mit 1 bis 20 CAtomen im Alkyl, einen fünf oder sechsgliedrigen ungesättigten oder gesättigten heterocyclischen Ring mit bis zu drei Heteroatomen aus der Gruppe Stickstoff, Sauerstoff und Schwefel, welcher zusätzlich benzanelliert sein kann, tragende Ci bis C2o~Alkylgruppen, wobei alle bei den Bedeutungen für R genannten Phenylkerne und hetero¬ cyclischen Ringe noch zusätzlich als Substituenten bis zu drei Ci bis C4Alkylgruppen, Hydroxylgruppen, Carboxyl gruppen, Sulfogruppen oder Ci bis C4Alkoxycarbonyl gruppen tragen können, oder einen Rest der Formel COOM | CH2COOM A CH N ^ CH2COOM steht, wobei A eine Cχ~ bis Cχ2AlkylenBrücke oder eine chemische Bindung bezeichnet, und M Wasserstoff, Alkalimetall, Erdalkalimetall, Ammonium oder substituiertes Ammonium in den entsprechenden stöchio metrischen Mengen bedeutet, 5 als Komplexbildner für Erdalkali und Schwermetallionen mit Ausnahme von αAlaninN,Ndiessigsäure als Textilwaschmittel builder in Pulverwaschmittelformulierungen und als Calcium¬ sequestriermittel in Mundhygieneprodukten. 10 2. Verwendung con GlycinN,NdiessigsäureDerivaten I, bei denen R für Cχ~ bis C2o lk l, C2 bis C2o~Alkenyl oder einen Rest der Formel COOM A CH N CH2COOM steht, nach Anspruch 1. *& 20. |
| 2. | Verwendung von αAlaninN,Ndiessigsäure und ihren Alkali¬ metall, Ammonium und substituierten Ammoniumsalzen nach Anspruch 1 oder 2. |
| 3. | 25 4. |
| 4. | Verwendung nach den Ansprüchen 1 bis 3 in technischen Reini¬ gungsmittelformulierungen für harte Oberflächen aus Metall, Kunststoff, Lack oder Glas. |
| 5. | Verwendung nach den Ansprüchen 1 bis 3 in alkalischen Reini 30 gungsmittelformulierungen für die Getränke und Nahrungs¬ mittelindustrie. |
| 6. | Verwendung nach den Ansprüchen 1 bis 3 in Geschirreinigungs mittelformulierungen.*& 35. |
| 7. | Verwendung nach den Ansprüchen 1 bis 3 in Bleichbädern in der Papierindustrie. |
| 8. | Verwendung nach den Ansprüchen 1 bis 3 in photographischen 40 Bleich und Bleichfixierbädern. |
| 9. | Verwendung nach den Ansprüchen 1 bis 3 in Vorbehand lungs und Bleichbädern in der Textilindustrie. |
| 10. | 45 10. |
| 11. | Verwendung nach den Ansprüchen 1 bis 3 in galvanischen Bäder . |
| 12. | Verwendung nach den Ansprüchen 1 bis 3 in der Pflanzen¬ ernährung. |
| 13. | Verfahren zur Herstellung von GlycinN,Ndiessigsäure Derivaten der allgemeinen Formel I I CH2COOM MOOC CH N ( ) ^CH2COOM in der R für Cχ~ bis C3oAlkyl oder C2 bis C3oAlkenyl, welche zusätzlich als Substituenten bis zu 5 Hydroxylgruppen, Formylgruppen, Cχ~ bis Alkoxygruppen, Phenoxygruppen oder Cχ~ bis C4Alkoxycarbonylgruppen tragen und durch bis zu 5 nicht benachbarte Sauerstoffatome unterbrochen sein können, AlkoxylatGruppierungen der Formel —(CH2)k—0—(A Hm—(A20)n—Y, in der A* und A2 unabhängig voneinander 1,2Alkylengruppen mit 2 bis 4 CAtomen bezeichnen, Y Wasserstoff, Cχ~ bis Cχ2Alkyl, Phenyl oder Cχ~ bis C4Alkoxycarbonyl bedeutet und k für die Zahl 1, 2 oder 3 sowie m und n jeweils für Zahlen von 0 bis 50 stehen, wobei die Summe aus m + n mindestens 4 betragen muß, Phenylalkylgruppen mit 1 bis 20 CAtomen im Alkyl, einen fünf oder sechsgliedrigen ungesättigten oder gesättigten heterocyclischen Ring mit bis zu drei Heteroatomen aus der Gruppe Stickstoff, Sauerstoff und Schwefel, welcher zusätzlich benzanelliert sein kann, tragende Cχ~ bis C2oAlkylgruppen, wobei alle bei den Bedeutungen für R genannten Phenylkerne und hetero¬ cyclischen Ringe noch zusätzlich als Substituenten bis zu drei Cχ~ bis C4Alkylgruppen, Hydroxylgruppen, Carboxyl gruppen, Sulfogruppen oder Cχ~ bis C4Alkoxycarbonyl gruppen tragen können, oder einen Rest der Formel COOM | CH2COOM A CH N ^ CH2COOM steht, wobei A eine Cχ~ bis Cχ2AlkylenBrücke oder eine chemische Bindung bezeichnet, und M Wasserstoff, Alkalimetall,Erdalkalimetall, Ammonium oder substituiertes Ammonium in den entsprechenden stöchio metrisehen Mengen bedeutet, dadurch gekennzeichnet, daß man A) entsprechende 2substituierte Glycine oder 2substi tuierte Glycinnitrile oder verdoppelte Glycine der Formel COOM COOM H2NCHACHNH2 oder verdoppelte Glycinnitrile der Formel CN CN H2NCHACHNH2 mit Formaldehyd und Cyanwasserstoff oder Alkalimetall¬ cyanid oder B) Iminodiessigsäure oder Iminodiacetonitril mit ent¬ sprechenden Monoaldehyden oder Dialdehyden der Formel OHC—A—CHO und Cyanwasserstoff oder Alkalimetallcyanid umsetzt und anschließend noch vorhandene Nitrilgruppen zu Carboxylgruppen hydrolysiert. |
| 14. | In 2Position durch den Rest R substituierte GlycinN,N diacetonitrile und GlycinnitrilN,Ndiacetonitrile, bei denen R für Cχ~ bis C30Alkyl oder C2 bis C30Alkenyl, welche zusätzlich als Substituenten bis zu 5 Hydroxylgruppen, Formylgruppen, Cχ~ bis C4Alkoxygruppen, Phenoxygruppen oder Cχ~ bis C4Alkoxycarbonylgruppen tragen und durch bis zu 5 nicht benachbarte Sauerstoffatome unterbrochen sein können, AlkoxylatGruppierungen der Formel —(CH2)ic—0— {AlO) m—(A20)—Y, in der A1 und A2 unabhängig voneinander 1,2Alkylengruppen mit 2 bis 4 CAtomen bezeich nen, Y Wasserstoff, C: bis Cχ2Alkyl, Phenyl oder Cχ~ bis C4Alkoxycarbonyl bedeutet und k für die Zahl 1, 2 oder 3 sowie m und n jeweils für Zahlen von 0 bis 50 stehen, wobei die Summe aus m + n mindestens 4 betragen muß, Phenylalkyl¬ gruppen mit 1 bis 20 CAtomen im Alkyl, einen fünf oder sechsgliedrigen ungesättigten oder gesättigten hetero¬ cyclischen Ring mit bis zu drei Heteroatomen aus der Gruppe Stickstoff, Sauerstoff und Schwefel, welcher zusätzlich benz anelliert sein kann, tragende Cχ~ bis C2oAlkylgruppen, wobei alle bei den Bedeutungen für R genannten Phenylkerne und heterocyclischen Ringe noch zusätzlich als Substituenten bis zu drei Cχ~ bis C4Alkylgruppen, Hydroxylgruppen, Carboxyl gruppen, Sulfogruppen oder Cχ~ bis C4Alkoxycarbonylgruppen tragen können, steht, sowie verdoppelte GlycinN,Ndiaceto nitrile und verdoppelte GlycinnitrilN,Ndiacetonitrile der Formel X X NCCH2 ^ | | ^ CH2CN N CHACHN NCCH2"^ ^ CH2CN wobei X eine Carbonsäure oder eine NitrilFunktion bezeich¬ net, als Zwischenprodukte. |
| 15. | GlycinN,NdiessigsäureDerivate der allgemeinen Formel Ia R< | CH2COOM MOOC CH N (Ia) ^CH2COOM in der R' für C4 bis C3oAlkyl oder C2 bis C3oAlkenyl, welche zusätzlich als Substituenten bis zu 5 Hydroxylgruppen, Formylgruppen, Cχ~ bis C4Alkoxygruppen, Phenoxygruppen oder Cχ~ bis C4~Alkoxycarbonylgruppen tragen und durch bis zu 5 nicht benachbarte Sauerstoffatome unterbrochen sein können, AlkoxylatGruppierungen der Formel —(CH2) —0—(AiOJm—(A20)n—Y, in der A* und A2 •unabhängig voneinander 1,2Alkylengruppen mit 2 bis 4 CAtomen bezeichnen, Y Wasserstoff, Cχ~ bis Cχ2Alkyl, Phenyl oder Cχ~ bis C4Alkoxycarbonyl bedeutet und k für die Zahl 1, 2 oder 3 sowie m und n jeweils für Zahlen von 0 bis 50 stehen, wobei die Summe aus m + n mindestens 4 betragen muß, Phenylalkylgruppen mit 1 bis 20 CAtomen im Alkyl, einen fünf oder sechsgliedrigen ungesättigten oder gesättigten heterocyclischen Ring mit bis zu drei Heteroatomen aus der Gruppe Stickstoff, Sauerstoff und Schwefel, welcher zusätzlich benzanelliert sein kann, tragende Cχ~ bis C20Alkylgruppen, wobei alle bei den Bedeutungen für R genannten Phenylkerne und hetero¬ cyclischen Ringe noch zusätzlich als Substituenten bis zu drei Cχ~ bis C4Alkylgruppen, Hydroxylgruppen, Carboxyl gruppen, Sulfogruppen oder Cχ~ bis C4Alkoxycarbonyl gruppen tragen können, oder einen Rest der Formel COOM | CH2C00M A' CH N ^ CH2COOM steht, wobei A' eine Cχ~ bis Cχ2AlkylenBrücke bezeich¬ net, und Wasserstoff, Alkalimetall, Erdalkalimetall, Ammonium oder substituiertes Ammonium in den entsprechenden stόchio metrischen Mengen bedeutet. |
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung von Glycin-N,N- diessigsäure-Derivaten und ihren Alkalimetall-, Erdalkalimetall-, Ammonium- und substituierten Ammoniumsalzen als Komplexbildner für Erdalkali- und Schwermetallionen mit Ausnahme von α-Alanin- N,N-diessigsäure als Textilwaschmittelbuilder in Pulverwasch- mittelfor ulierungen und als Calciumsequestriermittel in Mund- hygieneprodukten.
Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Glycin-N,N-diessigsäure-Derivaten und bei diesem Verfahren auftretende Zwischenprodukte.
Da ein Teil der Glycin-N,N-diessigsäure-Derivate neue Stoffe darstellt, betrifft die Erfindung auch diese neuen Stoffe-
Aus den japanischen Offenlegungsschriften 80/157 695 (1) und 80/160 099 (2), zitiert in Chem. Abstr. 95 (1981), 9123 m bzw. 9124 n, ist bekannt, Alanin-N,N-diessigsäure in Form des Natrium¬ salzes als Builder in pulverförmig formulierten Textilwasch- mitteln einzusetzen, wobei insbesondere für Baumwolltextilien eine Waschkraftverstärkung zu beobachten ist.
Die EP-A 089 136 (3) betrifft Mundhygieneprodukte, die als
Calciumsequestriermittel u.a. α-Alanin-N,N-diessigsäure enthal¬ ten. Diese dienen dazu, die Menge an Calciumfluorid, welche dem Zahnschmelz zum Kariesschutz zugeführt wird, zu kontrollieren.
Als Komplexbildner für Erdalkali- und Schwermetallionen auf den verschiedensten technischen Gebieten mit ihren teilweise stark voneinander abweichenden Anforderungs- und Problemfeldern werden üblicherweise immer noch altbekannte und bewährte Systeme wie Polyphosphate, Nitrilotriessigsäure oder Ethylendiamintetraessig- säure eingesetzt. Diese Mittel zeigen allerdings gewisse Nach¬ teile, prinzipielle Schwachpunkte sind insbesondere ihr noch verbesserungsbedürftiges Calcium- -und Mangan-Bindevermögen, ihre noch nicht optimale stabilisierende Wirkung in Bleichbädern und Bleichsystemen sowie ihre meist unzureichende biologische Abbau- barkeit bzw. Eliminierbarkeit.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, Komplexbildner bereitzustellen, welche die Nachteile des Standes der Technik nicht mehr aufweisen.
Demgemäß wurde die Verwendung von Glycin-N,N-diessigsäure- Derivaten der allgemeinen Formel I
R
| CH 2 COOM MOOC CH N ( I )
^CH 2 COOM in der
R für Ci- bis C 3 o-Alkyl oder C 2 - bis C 3 o-Alkenyl, welche zusätz¬ lich als Substituenten bis zu 5 Hydroxylgruppen, For yl- gruppen, Ci- bis C 4 -Alkoxygruppen, Phenoxygruppen oder Ci- bis C 4 -Alkoxycarbonylgruppen tragen und durch bis zu 5 nicht benachbarte Sauerstoffatome unterbrochen sein können, Alkoxy- lat-Gruppierungen der Formel —(O^)*—0—(A^ln—(A 2 0) n -—Y, in der A 1 und A 2 unabhängig voneinander 1,2-Alkylengruppen mit 2 bis 4 C-Atomen bezeichnen, Y Wasserstoff, Ci- bis Ci 2 -Alkyl, Phenyl oder Ci- bis C 4 -Alkoxycarbonyl bedeutet und k für die Zahl 1, 2 oder 3 sowie m und n jeweils für Zahlen von 0 bis 50 stehen, wobei die Summe aus m + n mindestens 4 betragen muß, Phenylalkylgruppen mit 1 bis 20 C-Atomen im Alkyl, einen fünf- oder sechsgliedrigen ungesättigten oder gesättigten heterocyclischen Ring mit bis zu drei Heteroatomen aus der Gruppe Stickstoff, Sauerstoff und Schwefel, welcher zusätz- lieh benzanelliert sein kann, tragende Ci- bis C 2 o-Alkyl- gruppen, wobei alle bei den Bedeutungen für R genannten Phenylkerne und heterocyclischen Ringe noch zusätzlich als Substituenten bis zu drei Ci- bis C 4 ~Al ylgruppen, Hydroxyl¬ gruppen, Carboxylgruppen, Sulfogruppen oder Ci- bis C 4 -Alkoxy- carbonylgruppen tragen können, oder einen Rest der Formel
COOM | CH 2 COOM A CH N ^CH 2 COOM
steht, wobei A eine C-.- bis Ci 2 -Alkylen-Brücke, vorzugsweise eine C 2 - bis Cχ 2 -Alkylen-Brücke, oder eine chemische Bindung bezeichnet, und
M Wasserstoff, Alkalimetall, Erdalkalimetall-, Ammonium oder substituiertes Ammonium in den entsprechenden stöchiome- trischen Mengen bedeutet,
als Komplexbildner für Erdalkali- und Schwermetallionen mit Aus¬ nahme von α-Alanin-N,N-diessigsäure als Textilwaschmittelbuilder in Pulverwaschmittelformulierungen und als Calciumsequestier- mittel in Mundhygieneprodukten gefunden.
In einer bevorzugten Ausführungsform werden als Verbindungen I solche eingesetzt, bei denen R für Ci- bis C 2 o-Alkyl, C 2 - bis C 2 o-Alkenyl oder einen Rest der Formel
COOM
CH 2 COOM
CH N
CH 2 COOM
steht.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform werden als Verbin¬ dung I α-Alanin-N,N-diessigsäure (R=CH 3 ) und ihre Alkalimetall-, Ammonium- und substituierten Ammoniumsalze eingesetzt.
Als derartige Salze eignen sich vor allem die Natrium-,
Kalium- und Ammoniumsalze, insbesondere das Trinatrium-, Tri- kaliu - und Triammoniumsalz sowie organische Triaminsalze mit einem tertiären Stickstoffatom.
Als den organischen Aminsalzen zugrundeliegende Basen kommen ins¬ besondere tertiäre Amine, wie Trialkylamine mit 1 bis 4 C-Atomen im Alkyl, wie Trimethyl- und Triethylamin, und Trialkanolamine mit 2 oder 3 C-Atomen im Alkanolrest, bevorzugt Triethanolamin, Tri-n-propanolamin oder Triisopropanola in, in Betracht.
Als Erdalkalimetallsalze werden insbesondere die Calcium- und Magnesiumsalze eingesetzt.
Neben Methyl kommen für den Rest R als geradkettige oder ver- zweigte Alk(en)ylreste vor allem C 2 - bis Cι 7 -Alkyl und -Alkenyl, hierbei insbesondere geradkettige, von gesättigten oder unge¬ sättigten Fettsäuren abgeleitete Reste, in Betracht. Beispiele für einzelne Reste R sind: Ethyl, n-Propyl, iso-Propyl, n-Butyl, iso-Butyl, sec.-Butyl, tert.-Butyl, n-Pentyl, iso-Pentyl, tert.- Pentyl, Neopentyl, n-Hexyl, n-Heptyl, 3-Heptyl (abgeleitet von 2-Ethylhexansäure) , n-Octyl, iso-Octyl (abgeleitet von iso-Nonan- säure) , n-Nonyl, n-Decyl, n-Undecyl, n-Dodecyl, iso-Dodecyl
(abgeleitet von ios-Tridecansaure) , n-Tridecyl, n-Tetradecyl, n-Pentadecyl, n-Hexadecyl, n-Heptadecyl, n-Octadecyl, n-Nona- decyl, n-Eicosyl und n-Heptadecenyl (abgeleitet von Ölsäure) . Es können für R auch Gemische auftreten, insbesondere solche, die sich von natürlich vorkommenden Fettsäuren und von synthetisch erzeugten technischen Sauren, beispielsweise durch Oxosynthese, ableiten.
Als Ci- bis Cι 2 -Alkylen-Brücken A dienen vor allem Polymethylen- gruppierungen der Formel —(CH 2 )ic—, worin k eine Zahl von
2 bis 12, insbesondere von 2 bis 8 bezeichnet, d. h. 1,2-Ethylen, 1,3-Propylen, 1,4-Butylen, Pentamethylen, Hexa ethylen, Hepta- methylen, Octamethylen, Nonamethylen, Decamethylen, Undeca- methylen und Dodecamethylen. Hexamethylen, Octamethylen, 1,2-Ethylen -und 1,4-Butylen werden hierbei besonders bevorzugt. Daneben können aber auch verzweigte -Ci- bis Cι 2 -Alkylengruppen auftreten, z. B. —CH 2 CH(CH 3 )CH 2 —, —CH 2 C(CH 3 ) 2 CH 2 —, CH 2 CH(C 2 H 5 )— Oder —CH 2 CH(CH 3 )—.
Die Ci- bis C 3 o-Alkyl- und C 2 - bis C 3 o-Alkenylgruppen können bis zu 5, insbesondere bis zu 3 zusätzliche Substituenten der genann¬ ten Art tragen und durch bis zu 5, insbesondere bis zu 3 nicht benachbarte Sauerstoffatome unterbrochen sein. Beispiele für solche substituierten Alk(en)ylgruppen sind —CH 2 OH, —CH 2 CH 2 OH, —CH 2 CH 2 -O-CH- 3 , —CH 2 CH 2 —0—CH 2 CH 2 —0—CH 3 —CH 2 —0—CH 2 CH 3 , —CH 2 —0—CH 2 CH 2 —OH, —CH 2 —CHO, —CH 2 —OPh, —CH 2 -COOCH 3 oder —CH CH 2 —COOCH 3 .
Als Alkoxylat-Gruppierungen kommen insbesondere solche in Betracht, bei denen m und n jeweils für Zahlen von 0 bis 30, vor allem von 0 bis 15 stehen. A 1 und A 2 bedeuten von Butylenoxid und vor allem von Propylenoxid und von Ethylenoxid abgeleitete Gruppen. Von besonderem Interesse sind reine Ethoxylate und reine Propoxylate, aber auch Ethylenoxid-Propylenoxid-Blockstrukturen können auftreten.
Als fünf- oder sechsgliedrige ungesättigte oder gesättigte heterocyclische Ringe mit bis zu drei Heteroatomen aus der Gruppe Stickstoff, Sauerstoff und Schwefel, welche zusätzlich benz- anelliert und durch die bezeichneten Reste substituiert sein können, kommen in Betracht:
Tetrahydrofuran, Furan, Tetrahydrothiophen, Thiophen, 2, 5-Dimethylthiophen, Pyrrolidin, Pyrrolin, Pyrrol, Isoxazol, Oxazol, Thiazol, Pyrazol, Imidazolin, Imidazol, 1,2,3-Tri- azolidin, 1,2,3- und 1,2,4-Triazol, 1,2,3- , 1,2,4- und 1,2, 5-Oxadiazol, Tetrahydropyran, Dihydropyran, 2H- und 4H-Pyran,
Piperidin, 1,3- und 1,4-Dioxan, Morpholin, Pyrazan, Pyridin, α-, ß- und γ-Picolin, α- und γ-Piperidon, Pyrimidin, Pyridazin, Pyrazin, 1,2,5-0xathiazin, 1,3,5-, 1,2,3- und 1,2,4-Triazin, Benzofuran, Thionaphthen, Indolin, Indol, Isoindolin, Benzoxazol, Indazol, Benzimidazol, Chroman, Isochroman, 2H- und 4H-Chromen, Chinolin, Isochinolin, 1,2,3,4-Tetrahydroisochinolin, Cinnolin, Chinazolin, Chinoxalin, Phthalazin und Benzo-1,2,3-triazin.
N-H-Gruppierungen in den genannten heterocyclischen Ringen sollten möglichst in derivatisierter Form, etwa als N-Alkyl- Gruppierung, vorliegen.
Bei Substitution an den Phenylkernen oder den heterocyclischen Ringen treten vorzugsweise zwei (gleiche oder verschiedene) oder insbesondere ein einzelner Substituent auf.
Beispiele für gegebenenfalls substituierte Phenylalkylgruppen und heterocyclische Ringe tragende Alkylgruppen für R sind Benzyl, 2-Phenylethyl, 3-Phenylpropyl, 4-Phenylbutyl, o-, m- oder p-Hydroxylbenzyl, o-, m- oder p-Carboxylbenzyl, o-, m- oder p-Sulfobenzyl, o-, m- oder p-Methoxy oder -Ethoxycarbonylbenzyl, 2-Furylmethyl, N-Methylpiperidin-4-ylmethyl oder 2-, 3- oder 4-Pyridinylmethyl.
Bei Substitution an Phenylkernen und auch an heterocyclischen Ringen treten bevorzugt wasserlöslich machende Gruppen wie Hydroxylgruppen, Carboxylgruppen oder Sulfogruppen auf.
Als Beispiele für die genannten Ci- bis C 4 -, Ci- bis Cι 2 - und Ci- bis C 20 -Alkylgruppen sind auch die entsprechenden oben auf¬ geführten Reste für R zu verstehen.
Eine bevorzugte Verwendung liegt in technischen Reinigungsmittel- for ulierungen für harte Oberflächen aus Metall, Kunststoff, Lack oder Glas.
Für die Reinigung von harten Oberflächen wurden technische Reini- gungsmittelf-ormulierungen insbesondere mit verbesserten Eigen¬ schaften bei der Schmutzentfernung gesucht. Zur Verringerung der Abwasserbelastung ist es außerdem wünschenswert, ganz auf hierbei üblicherweise mitverwendete organische Lösungsmittel zu verzich¬ ten.
Als Einsatzgebiete für die Glycin-N,N-diessigsäure-Derivate I oder ihre Salze enthaltenden technischen Reinigungsmittel- formulierungen kommen vor allem in Betracht:
Alkalische Entroster
Alkalische Tauchentfetter
- Allzweckreiniger
Autowaschmittel für Bürsten- und Hochdruckwäsche
DampfStrahlreiniger
Elektrolytische Entfetter, insbesondere für Stahl
Elektrolytische Entroster
- Elektrolytische Entzunderer
Hochalkalische Reiniger
Hochdruckreiniger
Kettengleitmittel für die Transportbänder von Flaschen- befüllungs- und Reinigungsanlagen
Passivierungsmittel für Stahl
Spritzentfetter
Wäßrige Kaltreiniger
In der Regel enthalten diese Reinigungsmittelformulierungen
0,1 bis 30 Gew.-% Glycin-N,N-diessigsäure-Derivate I oder deren Salze.
Für die einzelnen Einsatzgebiete übliche Formulierungen sind dem Fachmann im Prinzip bekannt. In der Regel enthalten solche Formulierungen neben den Komplexbildnern 1 bis 35 Gew.-% Tenside anionischer oder vorzugsweise nichtionischer Natur, welche je nach Einsatzzwecke schäumend oder schaumarm sind, sowie gewünsch- tenfalls als weitere Hilfsmittel weitere Komplexbildner, Gerüst- Stoffe, Schaumdämpfer, Emulgatoren, Korrosionsinhibitoren, Reduk¬ tionsmittel, Lösevermittler, Dispergiermittel und Konservierungs¬ mittel in den hierfür üblichen Konzentrationen. Je nach Einsatz¬ zweck können auch noch andere Komponenten mit spezieller Wirkung hinzukommen. Auf organische Lösungsmittel kann bei den beschrie- benen Formulierungen weitgehend verzichtet werden.
Rezeptvorschläge für derartige technische Reinigungsformulierun¬ gen finden sich beispielsweise in der Technischen Information 'Technische Reinigungsmittel'' TI/ES 1167d vom Januar 1991 der BASF Aktiengesellschaft; die dort angegebenen Komplexbildner des Standes der Technik sind durch Glycin-N,N-diessigsäure-Derivate I bzw. ihre Salze zu ersetzen.
Eine weitere bevorzugte Verwendung für Glycin-N,N-diessigsäure- Derivate I und ihre Salze liegt in alkalischen Reinigungsmittel- formulierungen für die Getränke- und Nahrungsmittelindustrie, insbesondere für die Flaschenreinigung in der Getränkeindustrie sowie die Apparatereinigung in Molkereien, in Brauereien, in der Konserven-, der Backwaren-, der Zucker-, der fettverarbeitenden und der fleischverarbeitenden Industrie.
Für die Reinigung von Behältnissen und Apparaturen in der Getränke- und Nahrungsmittelindustrie wurden Formulierungen insbesondere mit verbesserten Eigenschaften bei der Schmutz¬ entfernung gesucht. Zur Verringerung der Abwasserbelastung ist es außerdem wünschenswert, ganz auf organische Lösungsmittel in derartigen Formulierungen zu verzichten.
Die vorliegenden alkalischen Reinigungsmittelformulierungen weisen in der Regel pH-Werte von 8 bis 14, vorzugsweise von 9 bis 13, insbesondere von 10 bis 12, auf.
Ein bevorzugtes Einsatzgebiet für die beschriebenen Reini¬ gungsmittelformulierungen ist die Flaschenreinigung in der Getränkeindustrie, insbesondere mit automatischen Flaschenspül- maschinen mit Stundenleistungen bis zu üblicherweise 30.000 bis 70.000 Flaschen. Die verschmutzten Flaschen enthielten beispiels¬ weise Bier, Milch, Erfrischungsgetränke, Fruchtsäfte, Süßmost oder Mineralwasser.
Ein weiteres bevorzugtes Einsatzgebiet für die beschriebenen Reinigungsmittelformulierungen ist die Apparatereinigung in Molkereien. Bei der Reinigung von Butterfertigern, bei der es hauptsächlich auf die Entfettung ankommt, können sie mit vorteil¬ hafter Wirkung eingesetzt werden. Insbesondere jedoch dort, wo Rückstände oder Beläge aus Calciumphosphat, anderen Calciumsalzen zumeist organischer Säuren und Casein ("Milchstein") zu entfernen sind, also z. B. bei Milch-Plattenerhitzern, Tellereinsätzen von Milchzentrifugen oder Lager- und Transport-Tanks für Milch, eignen sich Glycin-N,N-diessigsäure-Derivate I bzw. ihre Salze enthaltende Reinigungsmittel in hervorragender Weise.
Ein weiteres bevorzugtes Einsatzgebiet für die beschriebenen Reinigungsmittelformulierungen ist die Apparatereinigung in Brauereien. Hier sind vor allem Rückstände oder Beläge aus Calciumoxalat, Hopfenharzen und Eiweißverbindungen ("Bierstein") zu entfernen, beispielsweise aus Gärtanks, Lagertanks oder Bier¬ leitungen.
Ein weiteres bevorzugtes Einsatzgebiet für die beschriebenen Reinigungsmittelformulierungen ist die Apparatereinigung in der Konservenindustrie. Beim Erhitzen der mit Nahrungsmitteln gefüll¬ ten und geschlossenen Blechdosen, üblicherweise in einem Auto¬ klaven, oder bei der Endreinigung von Dosen, z. B. in einer Durchlaufspritzmaschine, müssen Reinigungsmittel mitverwendet werden, die die Reste des Abfüllgutes abwaschen, ohne das Weiß- blech oder dessen Lackierung anzugreifen. Außerdem soll das
Reinigungsmittel verhindern, daß- sich Wassersteinbeläge auf den Dosen oder in den Apparaten abscheiden.
Ein weiteres bevorzugtes Einsatzgebiet für die beschriebenen Reinigungsmittelformulierungen ist die Apparatereinigung in der Backwarenindustrie, insbesondere die Reinigung von Back- und Teigformen, welche mit angebrannten Backfett- und Teigresten verunreinigt sind. Die Reinigung geschieht üblicherweise durch Abkochen mit den alkalischen Reinigungslösungen oder durch Waschen in DurchlaufSpritzanlagen.
Ein weiteres bevorzugtes Einsatzgebiet für die beschriebenen Reinigungsmittelformulierungen ist die Apparatereinigung in der Zuckerindustrie. Bei der Gewinnung von Saccharose aus Zuckerrüben oder Zuckerrohr fallen Calciumsalze enthaltende Verunreinigungen oder Rückstände an, für deren Entfernung sich die Glycin-N,N- diessigsäure-Derivate I bzw. ihre Salze enthaltenden beschriebe¬ nen Formulierungen in hervorragender Weise eignen.
Ein weiteres bevorzugtes Einsatzgebiet für die beschriebenen Reinigungsmittelformulierungen ist die Apparatereinigung in der fettverarbeitenden Industrie, die aus Fetten tierischen oder pflanzlichen Ursprungs vor allem Schmalz, Talg, Speiseöle oder durch katalytische Hydrierung gehärtete Fette oder fette Öle, z. B. Margarine, erzeugt. Derartige Produkte stellen neben ihrer Bedeutung auf dem Nahrungsmittelbereich auch wichtige Rohstoffe für die Herstellung von Produkten zur Textilveredlung, von Anstrichmitteln, Lederpflegemitteln, kosmetischen Präparaten, Kerzen, Seifen, Tensiden, Schmierstoffen, Weichmachern, Zement- und AsphaltZusätzen sowie von Kunststoffen dar.
Ein weiteres bevorzugtes Einsatzgebiet für die beschriebenen Reinigungsmittelformulierungen ist die Apparatereinigung in der fleischverarbeitenden Industrie. Hier müssen insbesondere wasser- steinverhütende Reinigungsmittel eingesetzt werden, z. B. in den sog. Dampfstrahl-Reinigungsgeräten, bei denen ein heißes Dampf- Flüssigkeits-Gemisch auf die zu reinigenden Apparate und Geräte gestrahlt wird.
Die beschriebenen Glycin-N,N-diessigsäure-Derivate I bzw. ihre Salze enthaltenden alkalischen Reinigungsmittelformulierungen können weitgehend frei von organischen Lösungsmitteln zum Einsatz gebracht werden. Somit wird eine mögliche Umweltbelastung weit¬ gehend ausgeschlossen.
Eine für die aufgezählten Einsatzgebiete der Getränke- und Nah¬ rungsmittelindustrie übliche wäßrige Reinigungsmittelformulierung enthält
(i) 0,05 bis 30 Gew.-%, vorzugsweise 0,1 bis 25 Gew.-%, insbesondere 0,5 bis 15 Gew.-% Glycin-N,N-diessigsäure-
Derivate I oder Alkalimetall-, Ammonium- oder substituierte Ammoniumsalze hiervon,
(ii) 2 bis 50 Gew.-%, vorzugsweise 5 bis 40 Gew.-%, insbesondere 8 bis 25 Gew.-% Alkalimetallhydroxid, -carbonat, -silicat oder einer Mischling hieraus und
(iii) 1 bis 30 Gew.-%, vorzugsweise 2 bis 25 Gew.-%, insbesondere 3 bis 20 Gew.-% Tenside.
Hierbei eignen sich als Komponente (ii) vor allem Natrium- und Kaliumhydroxid, daneben aber auch Natrium- und Kaliumcarbonat; es können auch Mischungen der genannten Alkalien eingesetzt werden.
Als Tenside (iii) können alle üblichen anionischen oder nicht¬ ionischen Tenside oder Mischungen hieraus verwendet werden, vor allem eignen sich jedoch Alkylsulfate, Alkylsulfonate, Fett- alkoholalkoXylate, Oxoalkoholalkoxylate, Alkylpolyglucoside und Fettaminalkoxylate.
Diese Zusammensetzung stellt eine Grundformulierung für alle genannten Anwendungsgebiete dar. Im einzelnen innerhalb dieser Grundformulierung voneinander abweichende Zusammensetzung sind durch die verschiedenen Arten von Nahrungsmittel- und Getränke- Verschmutzungen, die unterschiedlichen Mengen an Erdalkalimetall- ionen in diesen Rückständen und Belägen sowie durch die unter¬ schiedlich empfindlichen Materialien der zu reinigenden Behält-
nissen und Apparaturen bei den verschiedenen Anwendungsgebieten zu erklären. In diesem Zusammenhang ist auch erwähnenswert, daß die beschriebenen alkalischen Reinigungsmittelformulierungen, welche Glycin-N,N-diessigsäure-Derivate I oder ihre Salze ent- halten, in der Regel keine Korrosionen, auch bei empfindlichen Apparatematerialien, hervorrufen.
Die oben beschriebene Grundformulierung aus den Komponenten (i) bis (iii) kann noch übliche Hilfsmittel in den hierbei üblichen Konzentrationen enthalten, beispielsweise Desinfektionsmittel zur Erzielung des angestrebten bakteriologischen Reinheitsgrades, Netzmittel, Lösevermittler, Korrosionsinhibitoren oder Konser¬ vierungsmittel.
Eine weitere bevorzugte Verwendung für Glycin-N,N-diessigsäure- Derivate I und ihre Salze liegt in Geschirreinigungsmittel- formulierungen, insbesondere in phosphatfreien Mitteln für das maschinelle Geschirreinigen in Geschirrspülmaschinen im Haushalt oder in Gewerbebetrieben, z. B. Großküchen oder Restaurants.
Eine weitere bevorzugte Verwendung für Glycin-N,N-diessigsäure- Derivate I und ihre Salze liegt in Bleichbädern in der Papier¬ industrie. Hier werden Komplexbildner bei der reduktiven Bleiche, z. B. mit Natriumdithionit, oder bei der oxidativen Bleiche, z. B. mit Wasserstoffperoxid, benötigt, um die Effektivität des Bleichprozesses, d. h. den Weißgrad des Holzschiffes zu erhöhen. Die Komplexbildner dienen so zur Eliminierung von Schwermetall¬ kationen, hauptsächlich von Eisen, Kupfer und insbesondere Mangan, die auch bei der Harzleimung mit Alaun und Natriumresinat störend durch die Bildung unlöslicher Salze wirken. Die Ablage¬ rung von Eisen auf Papier führt zu "heißen Flecken", an denen die oxidative katalytische Zerstörung der Zellulose beginnt.
Ein typische Formulierung eines derartigen wäßrigen reduktiven Bleichbades in der Papierindustrie für Holzschliff (beispiels¬ weise 4 % Stoffdichte) enthält 0,05 bis 0,1 Gew.-% Komplexbild- ner I und ca. 1 Gew.-% Natriumdithionit, jeweils bezogen auf den Holzschliff: Die Badtemperatur beträgt ca. 60, die Bleichzeit normalerweise 1 Stunde und der pH-Wert ca. 5,8.
Eine typische Formulierung eines derartigen wäßrigen oxidativen Bleichbades in der Papierindustrie für Holzschliff (beispiels¬ weise 20 % Stoffdichte) enthält 0,05 bis 0,15 Gew.-% Komplex¬ bildner I, ca. 2 Gew.-% Wasserglas, ca. 0,75 Gew.-% NaOH und ca. 1 Gew.-% H 2 O 2 , jeweils bezogen auf den Holzschliff. Die Bad¬ temperatur beträgt ca. 50°C und die Bleichzeit normalerweise 2 Stunden.
Eine weitere bevorzugte Verwendung für Glycin-N,N-diessigsäure- Derivate I und ihre Salze liegt in photographischen Bleich- und Bleichfixierbädern. In der photographischen Industrie kann man diese Verbindungen in solchen Bädern, die mit hartem Wasser angesetzt werden, verwenden, um die Ausfällung schwerlöslicher Calcium- und Magnesiumsalze zu verhindern. Die Ausfällungen führen zu Grauschleiern auf Filmen und Bildern sowie Ablagerungen in den Tanks, die somit vorteilhaft vermieden werden können. Als Eisen-IIII-Komplexbildnerlösungen können sie vorteilhaft in Bleichfixierbädern eingesetzt werden, wo sie die aus ökologischen Gründen bedenklichen Hexacyanoferratlösungen ersetzen können.
Eine typische derartige wäßrige photographische Bleich- bzw. Bleichfixierbadformulierung sieht folgendermaßen aus:
Eisen(III) -Komplex mit Komplexbildner I 0,04 bis 0,4 mol/1 freier Komplexbildner I • bis 1,3 mol/1
Natriumthiosulfat 0,2 bis 2,0 mol/1
Natriumsulfit 0,2 bis 0,3 mol/1
Der pH-Wert eines solchen Bades liegt normalerweise bei 4 bis 8.
Eine weitere bevorzugte Verwendung für Glycin-N,N-diessigsäure- Derivate I und ihre Salze liegt in Vorbehandlungs- und Bleichbädern in dar Textilindustrie. Unter Vorbehandlungsbädern sind insbesondere Entschlichtungsbäder und alkalische Vorbehand¬ lungs- oder Mercerisierungsbäder zu verstehen. In der Texti¬ lindustrie können diese Verbindungen somit zur Entfernung von Schwermetallspuren während des Herstellungsprozesses von natür- liehen und synthetischen Fasern wie Baumwolle, Wolle oder Poly¬ ester dienen. Dadurch werden viele Störungen wie Schmutzflecken und Streifen auf dem Textilgut, Verlust des Glanzes, schlechte Benetzbarkeit, unegale Färbungen und Farbfehler verhindert.
Ein typisches derartiges wäßriges Vorbehandlungsbad bei der Textilherstellung enthält:
0,1 bis 10 Gew.-% des Komplexbildners I, 0,5 bis 20 Gew.-% üblicher Netz- oder Emulgiermittel, 0 bis 10 Gew.-% eines Reduktionsmittels wie Natriumdithionit, 0 bis 5 Gew.-% eines Puffergemisches zur Einstellung eines pH-Wertes zwischen 5 und 10
sowie weitere übliche Hilfsmittel wie Konservierungsmittel oder Entschlichtungsmittel, z. B. Enzyme wie Amylase.
Eine weitere bevorzugte Verwendung für Glycin-N,N-diessigsaure- Derivate I und ihre Salze liegt in galvanischen Bädern zur Maskierung von verunreinigenden Schwermetallkationen. Sie dienen hier- als Ersatz für die hochtoxischen Cyanide.
Als typische Zusammensetzung eines derartigen wäßrigen galvani¬ schen Bades zur Abscheidung von beispielsweise Kupfer, Nickel, Zink oder Gold sei das folgende Kupferbad angeführt:
ca. 10 g/1 Kupfer(II)-sulfat-Pentahydrat 10 bis 12 g/1 Formaldehyd 12 bis 15 g/1 Komplexbildner I 1 bis 2 g/1 eines Cι /Cιs-Oxoalkohols, welcher mit 12 mol Ethylenoxid und 6 mol Propylenoxid umgesetzt wurde, als Netzmittel
Dieses Bad wird üblicherweise mit Natronlauge auf pH 13 einge¬ stellt; es kann noch übliche Stabilisierungsmittel wie Amine oder Natriumcyanid enthalten.
Als weitere bevorzugte Verwendung werden in der Pflanzenernährung zur Behebung von Schwermetalldefiziten Kupfer-, Eisen-, Mangan- und Zink-Komplexe der Verbindungen I eingesetzt. Die Schwer¬ metalle werden so als Chelate zugegeben, um die Ausfällung als biologisch inaktive, unlösliche Salze zu verhindern.
Generell können Glycin-N,N-diessigsäure-Derivate I und ihre Salze in vorteilhafter Weise überall dort eingesetzt werden, wo bei technischen Verfahren Ausfällungen von Calcium-, Magnesium- und Schwermetallsalzen stören und verhindert werden sollen, bei¬ spielsweise zur Verhinderung von Ablagerungen und Verkrustungen in Kesseln, Rohrleitungen, an Sprühdüsen oder allgemein an glatten Oberflächen.
Sie können zur Stabilisierung von Phosphaten in alkalischen
Entfettungsbädern und Verhinderung der Ausfällung von Kalkseifen dienen und verhindern dadurch das "Anlaufen" von Nichteisenober¬ flächen und-verlängern die Standzeiten von alkalischen Reiniger¬ bädern.
Die KühlwasSerbehandlung mit den Verbindungen I verhindert Ablagerungen bzw. löst bereits vorhandene wieder auf. Ein Vorteil ist die generelle Anwendbarkeit in alkalischem Medium und damit die Beseitigung von Korrosionsproblemen.
Bei der Polymerisation von Kautschuk können sie zur Herstellung der dabei verwendeten Redoxkatalysatoren verwendet werden. Sie verhindern zusätzlich das Ausfällen von Eisenhydroxid im alkali¬ schen Polymerisationsmilieu.
In Pulverwaschmittelformulierungen für die Textilwäsche können die Verbindungen I als Komplexbildner oder als Gerüststoff (Builder) eingesetzt werden. Von α-Alanin-N,N-diessigsäure ist eine derartige Verwendung als Builder schon bekannt. Neben den herkömmlichen Formulierungen (Schüttdichte ca. 450 g/1) gewinnen dabei immer mehr Kompakt- und Ultra-Kompaktwaschmittel (Schütt¬ dichte > 700 g/1) an Bedeutung. Kompaktwaschmittelformulierungen haben gegenüber herkömmlichen Pulverwaschmitteln bekanntermaßen einen höheren Gehalt an waschaktiver Substanz (Tensiden) , Buildern (z.B. Zeolithen) , Bleichmitteln und Polymeren. Die Verbindungen I sind in solchen Kompaktwaschmittelformulierungen üblicherweise in Mengen von 0,1 bis 25 Gew.^%, insbesondere 1 bis 15 Gew.-%, wirksam.
In flüssigen Waschmittelformulierungen für die Textilwäsche können die Verbindungen I als Komplexbildner in einer Menge von 0,05 bis 20 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Wasch¬ mittelformulierung, eingesetzt werden.
In flüssigen Waschmittelformulierungen können die Verbindungen I weiterhin auch als Konservierungsmittel, zweckmäßigerweise in einer Menge von 0,05 bis 1 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Waschmittelformulierung, eingesetzt werden.
In Seifen verhindern sie metallkatalysierte oxidative Zerset¬ zungen.
Als weitere Anwendungen kommen beispielsweise Anwendungen in Pharmazeutika, Kosmetika und Nahrungsmitteln in Betracht, um z. B. die metallkatalysierte Oxidation von olefinischen Doppel¬ bindungen und damit das Ranzigwerden der Erzeugnisse zu ver¬ hindern.
Weitere Anwendungsgebiete für die Verbindungen I sind die Rauch- gaswäsche, und zwar die Entfernung von NO x aus Rauchgasen, die H 2 S-Oxidation, die Metallextraktion sowie die Anwendung als Kata¬ lysatoren für organische Synthesen, z. B. die Luftoxidation von Paraffinen oder die Hydroformylierung von Olefinen zu Alkoholen.
Eine vorteilhafte Wirkung der Glycin-N,N-diessigsäure-Derivate I bzw. ihrer Salze liegt der Bleichmittelstabilisierung, beispiels¬ weise bei der Bleiche von Textilien, Zellstoff oder Papierstoff.
Spuren von Schwermetallen wie Eisen, Kupfer und Mangan kommen in den Komponenten des Bleichbades selbst, im Wasser und im zu bleichenden Gut vor und katalysieren die Zersetzung des Bleich¬ mittels. Die Komplexbildner I binden diese Metallionen und ver- hindern die unerwünschte Zersetzung des Bleichsystems während der Lagerung und bei der Anwendung. Dadurch erhöht sich die Effizienz des Bleichsystems und Schädigungen des zu bleichenden Gutes werden zurückgedrängt.
Eine weitere vorteilhafte Wirkung der Glycin-N,N-diessigsäure- Derivate I bzw. ihrer Salze liegt in der starken bleichakti¬ vierenden Wirkung von Komplexen der Verbindungen I mit Mangan, insbesondere Mangan der Oxidationsstufe II und IV. Solche Komplexe lassen sich als Ersatz für übliche Bleichaktivatoren in Textilwaschmittel-Formulierungen als Bleichkatalysatoren in Mengen im ppm-Bereich verwenden.
Glycin-N,N-diessigsäure-Derivate I und ihre Salze eignen sich vor allem deshalb so gut für die beschriebenen Anwendungszwecke, weil sie außerordentlich effektive Komplexbildner für Erdalkalimetall- ionen und für Schwermetallionen, insbesondere für Calcium und Mangan, darstellen. Ihr Calcium- und ihr Mangan-Bindevermögen sind außergewöhnlich hoch.
Weitere Vorteile -sind ihr sehr geringes Toxizitätspotential und ihre gute biologische Abbaubarkeit. So zeigt α-Alanin-N,N- diessigsäure im Zahn-Wellens-Test unter Standardbedingungen eine biologische Abbaubarkeit > 90 % (28-Tage-Wert) , wogegen beispielsweise Ethylendiamintetraessigsäure unter gleichen Bedingungen einen Wert von < 10 % ergibt.
Im Zusammenhang mit ihrer guten biologischen Abbaubarkeit ist es auch sehr vorteilhaft, daß die die Verbindungen I enthaltenden Reinigungsmittelformulierungen meist weitgehend frei von organi- sehen Lösungsmitteln zum Einsatz gebracht werden können. Somit wird eine mögliche Umweltbelastung noch weitgehender ausge¬ schlossen.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Verfahren zur Herstellung von Glycin-N,N-diessigsäure-Derivaten I und ihren Alkalimetall-, Erdalkalimetall-, Ammonium- und substituierten Ammoniumsalzen, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man
A) entsprechende 2-substituierte Glycine oder 2-substituierte Glycinnitrile oder verdoppelte Glycine der Formel
COOM COOM I I
H 2 N-CH-A-CH-NH 2 oder verdoppelte Glycinnitrile der Formel
CN CN ~ -
H 2 N-CH-A-CH-NH 2 mit Formaldehyd und Cyanwasserstoff oder Alkalimetallcyanid oder
B) Iminodiessigsäure oder Iminodiacetonitril mit entsprechenden Monoaldehyden oder Dialdehyden der Formel OHC-A-CHO und Cyanwasserstoff oder Alkalimetallcyanid
-umsetzt und anschließend noch vorhandene Nitrilgruppen zu Carboxylgruppe hydrolysiert.
Die beiden geannten Ausführungsformen A und B stellen Beispiele für die "Strecker-Synthese" dar, bei der allgemein Aldehyde mit Ammoniak oder Aminen -und Blausäure ("saure" Variante) oder Cyaniden ("alikalische" Variante) zu Aminosäuren oder Derivate hiervon umgesetzt werden.
Die "alkalische" Variante der Strecker-Synthese wird beispiels¬ weise in der US-A 3 733 355 (4) in allgemeiner Form dargestellt. Die dort aufgeführten Beispiele zeigen jedoch, daß immer ein hoher Anteil an Nebenprodukten, vor allem an unerwünschter Glykolsäure, auftritt; dies läßt sich aus den Umsätzen von nur maximal ca. 89 % schließen.
Die "saure" Variante der Strecker-Synthese ist beispielsweise aus der DE-Ä 20 27 972 (5) bekannt. Dort wird die Herstellung von Carboxymethyliminodiacetonitril ausgehend von Glycin, Form- aldehyd und Blausäure in saurem Medium beschrieben. Hierbei wird empfohlen, zusätzliche Säure zuzugeben, um den pH-Wert im Bereich unterhalb von 7 zu halten.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es auch, ein effektiveres und wirtschaftlicheres Verfahren zur Herstellung von Glycin-N,N- diessigsaure-Derivaten I bereitzustellen, das insbesondere die Bildung von unerwünschten Nebenprodukten unterdrückt und auf zusätzliche Hilfsstoffe, beispielsweise zur pH-Wert-Regulierung, verzichten kann.
Demgemäß wurde das oben definierte Verfahren gefunden.
Als besonders vorteilhaft haben sich die Varianten heraus¬ gestellt, bei denen mit Cyanwasserstoff ("saure" Variante) gearbeitet wird. Zweckmäßigerweise setzt man wasserfreien Cyanwasserstoff ein, der großtechnisch üblicherweise in dieser Form gehandhabt wird. Ganz besonders vorteilhaft sind hierbei Umsetzungen, die von 2-substituierten Glycinen oder verdoppelten Glyeinen der Formel
COOM COOM
H 2 N- CH-A-CH-NH2
oder von Iminodiacetonitril ausgehen.
Die Umsetzung gemäß A oder B wird bevorzugt in Wasser, aber auch in einem organischen Lösungsmittel oder in Mischungen hieraus durchgeführt. Als organische Lösungsmittel kommen vorzugsweise solche zum Einsatz, die mit Wasser teilweise oder vollständig mischbar sind, z. B. Methanol, Ethanol, n-Propanol, iso-Propanol, tert.-Butanol, Dioxan oder Tetrahydrofuran. Auch Lösungsver- mittler können verwendet werden.
Man setzt bei Ausführungsform A zweckmäßigerweise pro Mol Amino¬ verbindung 2 bis 2,6 mol Formaldehyd, vorzugsweise in Form seiner wäßrigen ca. 30 gew.-%igen Losung, bzw. 2 bis 2,6 mol Aldehyd, in wasserfreier Form oder als wäßrige Lösung, und 2 bis 2,3 mol Cyanwasserstoff oder Alkalimetallcyanid, beispielsweise Natrium¬ oder Kaliu cyanid, ein. Die Umsetzung wird normalerweise im Falle von wasserfreiem Cyanwasserstoff bei Temperaturen von 0 bis 120°C, insbesondere 15 bis 80°C, und im Falle von Alkalimetallcyaniden bei 40 bis 110°C, insbesondere 70 bis 100°C, vorgenommen. Für die Umsetzung mit wasserfreiem Cyanwasserstoff kommt bei Mit- verwendung von Mineralsauren wie Schwefel-, Salz- oder ortho- Phosphorsäure bei Ausführungsform B in der Regel ein pH-Bereich von 0 bis 11, insbesondere von 1 bis 9, in Betracht, bei der Umsetzung mit Alkalimetallcyaniden arbeitet man üblicherweise bei pH 10 bis 14, insbesondere 11 bis 13.
An diese Umsetzung schließt sich eine Hydrolyse noch vorhandener Nitrilgruppen zu Carboxylgruppen an, welche in an sich bekannter Weise in wäßrigem Reaktionsmedium in Gegenwart von Basen wie Natron- oder Kalilauge oder von Säuren wie Schwefel- oder Salz- 5 säure bei Temperaturen von 20 bis 110°C, insbesondere 40 bis 100°C, durchgeführt wird.
Die als Ausgangs-Aminoverbindungen verwendeten Glycin- -und Glycinnitril-Derivate können sowohl als Racemate als auch als 0 enantiomerenreine D- oder L-Verbindungen eingesetzt werden.
Entsprechend den Reaktionsbedingungen erhält man die Glycin-N,N- diessigsäure-Derivate I als freie Carbonsäure oder beispielsweise als Alkalimetallsalz. Aus der freien Säure können durch Neutrali- 15 sation mit den entsprechenden Basen, beispielsweise Aminbasen, die gewünschten Salze ohne Schwierigkeit hergestellt werden.
Die Glycin-N,N-diessigsäure-Derivate I und ihre Salze lassen sich aus ihren Lösungen problemlos in reiner Form isolieren. Hierfür 0 bieten sich insbesondere Sprüh- oder Gefriertrocknung, Kristalli¬ sation und Fällung an. Es kann vorteilhaft sein, die bei der Her¬ stellung angefallene Lösung direkt einer technischen Verwendung zuzuführen.
5 Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind auch die in der Literatur noch nicht bekannten in 2-Position durch den Rest R substituierten Glycin-N,N-diacetonitrile und Glycinnitril- N,N-diacetonitrile, bei denen R für Ci- bis C 3 o-Alkyl oder C 2 - bis C 3 o-Alkenyl, welche zusätzlich als Substituenten bis
30 zu 5 Hydroxylgruppen, Formylgruppen, Ci- bis C 4 -Alkoxygruppen, Phenoxygruppen oder Ci- bis C 4 -Alkoxycarbonylgruppen tragen und durch bis zu 5 nicht benachbarte Sauerstoffatome unterbrochen sein können, Alkoxylat-Gruppierungen der Formel —(CH 2 )k—0—(A i Ola—(A 2 0)n—Y. in der A 1 und A 2 unabhängig
35 voneinander 1,2-Alkylengruppen mit 2 bis 4 C-Atomen bezeichnen, Y Wasserstoff, Ci- bis Cι 2 -Al yl, Phenyl oder Ci- bis C 4 -Alkoxy- carbonyl bedeutet und k für die Zahl 1, 2 oder 3 sowie m und n jeweils für " Zahlen von 0 bis 50 stehen, wobei die Summe aus m + n mindestens 4 betragen muß, Phenylalkylgruppen mit 1 bis
40 20 C-Atomen im Alkyl, einen fünf- oder sechsgliedrigen unge¬ sättigten oder gesättigten heterocyclischen Ring mit bis zu drei Heteroatomen aus der Gruppe Stickstoff, Sauerstoff und Schwefel, welcher zusätzlich benzanelliert sein kann, tragende Ci- bis C 20 -Alkylgruppen, wobei alle bei den Bedeutungen für R genannten
45 Phenylkerne und heterocyclischen Ringe noch zusätzlich als Sub¬ stituenten bis zu drei Cχ~ bis C 4 -Alkylgruppen, Hydroxylgruppen, Carboxylgruppen, Sulfogruppen oder Ci- bis C 4 -Alkoxycarbonyl-
gruppen tragen können, steht, beispielsweise die Verbindungen α-Alanin-N,N-diacetonitril und α-Alaninnitril-N,N-diacetonitril, sowie verdoppelte Glycin-N,N-diacetonitrile und verdoppelte Glycinnitril-N,N-diacetonitrile der Formel X X
NC-CH 2^ I i ^ CH 2 -CN
N -CH-A-CH-N
NC-CH 2 CH 2 -CN
wobei X eine Carbonsäure- oder eine Nitril-Funktion bezeichnet, als Zwischenprodukte für die Herstellung von Glycin-N,N-diessig- säure-Derivaten I und ihren Salzen. Diese Verbindungen entstehen als Zwischenstufen bei der Umsetzung der genannten Glycin- bzw. Glycinnitril-Derivate mit Formaldehyd und Cyanwasserstoff bzw. von Iminodiacetonitril mit dementsprechenden Mono- oder Dialdehyden und Cyanwasserstoff.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren läßt sich bei der "sauren" Variante bei Ausführungsform A mit in der 2-Position substituier¬ ten Glycinen oder verdoppelten Glycinen der Formel
als Ausgangsmaterial auf zusätzliche Säure verzichten, da erstaunlicherweise die Acidität der vorhandenen Carboxylgruppe für die Durchführung der Umsetzung ausreichend ist.
Generell erhält man das Umsetzungsprodukt in hoher Ausbeute in ausreichend reiner Form. Der Gehalt an Nebenprodukten ist gering. Weitere Vorteile des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens sind die salzfreie Fahrweise und die leicht verfügbaren Einsatz¬ stoffe.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind auch die in der Literatur noch nicht beschriebenen Glycin-N,N-diessigsäure- Derivate der allgemeinen Formel Ia
R'
| CH 2 COOM
MOOC CH — N ( Ia ) ^CH 2 COOM
in der
R' für C 4 - bis C 3 o-Alkyl, insbesondere C 5 - bis C o-Alkyl, oder C 2 - bis C 3 Q-Alkenyl, welche zusätzlich als Substituenten bis zu 5 Hydroxylgruppen, Formylgruppen, Ci- bis C 4 -Alkoxygruppen, Phenoxygruppen oder Ci- bis C 4 -Alkoxycarbonylgruppen tragen und durch bis zu 5 nicht benachbarte Sauerstoffatome unter¬ brochen sein können, Alkoxylat-Gruppierungen der Formel —(CH 2 ) k —0—(A 1 0) m —(A 2 0) n —Y» in der A 1 und A 2 unabhängig voneinander 1,2-Alkylengruppen mit 2 bis 4 C-Atomen bezeich¬ nen, Y Wasserstoff, Ci- bis Ci 2 -Alkyl, Phenyl oder Ci- bis C 4 -Alkoxycarbonyl bedeutet und k für die Zahl 1, 2 oder 3 sowie m und n jeweils für Zahlen von 0 bis 50 stehen, wobei die Summe aus m + n mindestens 4 betragen muß, Phenylalkyl- gruppen mit 1 bis 20 C-Atomen im Alkyl, einen fünf- oder sechsgliedrigen ungesättigten oder gesättigten heterocyc¬ lischen Ring mit bis zu drei Heteroatomen aus der Gruppe Stickstoff, Sauerstoff und Schwefel, welcher zusätzlich benz- anelliert sein kann, tragende C-,- bis C 2 o~Alkylgruppen, wobei alle bei den Bedeutungen für R genannten Phenylkerne und heterocyclischen Ringe noch zusätzlich als Substituenten bis zu drei Ci- bis C 4 -Alkylgruppen, Hydroxylgruppen, Carboxyl¬ gruppen, Sulfogruppen oder Ci- bis C 4 -Alkoxycarbonylgruppen tragen können, oder einen Rest der Formel
COOM | CH 2 COOM
A' CH N
^CH 2 COOM
steht, wobei A' eine Cχ~ bis Ci 2 -Alkylen-Brücke bezeichnet, und
M Wasserstoff, Alkalimetall, Erdalkalimetall-, Ammonium oder substituiertes Ammonium in den entsprechenden stöchio- metrischen Mengen bedeutet.
Die Verbindungen I mit R = C-.- bis C 3 -Alkyl sind bereits aus der Literaturstelle Chem. zvesti 28(3), 332-335 (1974) bekannt.
HerStellungsbeispiele
Beispiel 1
Herstellung von α-D,L-Alanin-N,N-diessigsäure-Trinatriumsalz aus Iminodiacetonitril
Zu einer Suspension von 95 g Iminodiacetonitril (100 gew.-%ig) in 500 ml Wasser wurden nacheinander bei 35 bis 50°C 14 g Schwefel- säure (100 gew.-%ig) , 27 g wasserfreie Blausäure und 44 g Acet- aldehyd (100 gew.-%ig) gegeben. Man rührte solange, bis bei der Titration des Blausäuregehaltes keine Änderung mehr festzustellen war. Nach Abkühlen auf 10°C wurde der Niederschlag abfiltriert und getrocknet. Es resultierten 123,4 g α-D,L-Alaninnitril-N,N- diacetonitril (entsprechend 83 % der Theorie) vom Schmelzpunkt 82°C.
Das erhaltene α-D,L-Alaninnitril-N,N-diacetonitril wurde bei 50°C in 440 g 25 gew.-%iger wäßriger Natronlauge eingetragen, es wurde anschließend noch 2 Stunden bei dieser Temperatur nachgerührt. Danach wurde für 10 Stunden auf 95°C erwärmt. Gegen Ende der Umsetzung wurde das Reaktionsgemisch mit Wasser verdünnt. Man erhielt so 610 g einer wäßrigen Lösung von α-D,L-Alanin-N,N- diessigsäure-Trinatriumsalz mit einem Eisen-Bindevermögen von 1,285 mmol/g (entsprechend 94 % der Theorie, bez. auf einge¬ setztes α-D,L-Alaninnitril-N,N-diacetonitril) .
Beispiel 2
Herstellung von α-D,L-Alanin-N,N-diessigsäure-Trinatriumsalz aus α-D,L-Alanin
Zu einer Suspension von 44 g D,L-Alanin (> 99 gew.-%ig) in 200 g Wasser gab man bei 30°C gleichzeitig 105 g Formaldehyd (30 gew.-%ig) und 31,7 g Blausäure (89,5 gew.-%ig). Es wurde noch 3 Stunden bei 30°C nachgerührt. Die Blausäure-Abnahme entsprach einem Umsatz von > 97 % der Theorie.
Die so erhaltene wäßrige Lösung von α-D,L-Alanin-N,N-diaceto- nitril wurde bei 30°C zu 132 g 50 gew.-%iger Natronlauge getropft. Nach 8-stündigem Rühren bei 30°C wurde die Temperatur auf 95 bis 102°C erhöht. Nach weiteren 4 Stunden war die Umsetzung praktisch vollständig. Man erhielt 352,5 g einer Lösung, die gemäß ihrem Eisen-Bindevermögen 37,4 Gew.-% α-D,L-Alanin-N,N-diessigsäure- Trinatriumsalz enthielt (entsprechend einer Ausbeute von 97,4 % der Theorie über beide Stufen) .
Beispiel 3
L-Tyrosin-N,N-diessigsaure-Trinatriumsalz aus L-Tyrosin
5 45,8 g Tyrosin wurden in 200 ml Wasser suspendiert und 7,5 g HCN (90 gew.-%ig) und 25 g Formaldehyd (30 Gew.-%) in wäßriger Lösung zugegeben. Nach 2,5 h bei 40°C war der Umsatz an Blausaure maximal und es wurden weitere 12,0 g HCN (90 gew.-%ig) und 40,0 g Form¬ aldehyd (30 Gew.-%) in wäßriger Lösung bei pH 1 zugegeben. Nach 10 weiteren 5 h bei 35°C und 4 h bei 80°C erhielt man eine Lösung von L-Tyrosin-N,N-diacetonitril in 94 % Ausbeute der Theorie.
Diese Lösung wurde bei 40°C zu 130 g 50 gew.-%iger wäßriger Natronlauge getropft. Nach 2 h bei 60°C und 2 h bei 95°C wurden 15 385 g einer Lösung von L-Tyrosin-N,N-diessigsäure-Trinatriumsalz mit einem Eisenbindevermögen von 0,543 mmol/g (entsprechend 89 % der theoretischen Ausbeute) erhalten.
Beispiel 4 20
D,L-Ethylglycin-N,N-diessigsäure-Trinatriumsalz aus Iminodiaceto¬ nitril
In eine Suspension von 570 g Iminodiacetonitril in 2070 g Wasser 25 wurden nacheinander 41 g Schwefelsäure (96 gew.-%), 180 g Cyan¬ wasserstoff (99 Gew.-%) und 385 g Propionaldehyd (99,5 Gew.-%) zugetropft und solange bei 35°C gerührt, bis durch Titration keine Änderung des Blausäuregehaltes mehr feststellbar war. Nach Abkühlen auf 10°C wurden 977 g (97 % Ausbeute der Theorie) 30 D,L-Ethylglycinnitril-N,N-diacetonitril als Niederschlag durch Filtration mit einer Reinheit von 96,8 Gew.-% erhalten.
Der Niederschlag wurde dann in 4430 g einer 17 gew.-%igen wäßrigen Natronlauge bei 60°C eingetragen und 3 h bei 60°C und 35 10 h bei 95°C nachgerührt und am Ende mit Wasser verdünnt. Man erhielt dadurch 5275 g einer Lösung von D,L-Ethylglycon-N,N- diessigsäure-Trinatriumsalz mit einem Eisenbindevermögen von 0,985 mmol/g (entsprechend 89 % Ausbeute der Theorie).
40
45
Beispiel 5
D,L-Propylglycin-N,N-diessigsaure-Trinatriumsalz aus Imino¬ diacetonitril
In eine Suspension von 95 g Iminodiacetonitril in 550 g Wasser wurden nacheinander 14 g Schwefelsaure (96 Gew.-%), 26,9 g Cyan¬ wasserstoff (99,3 %) und 79,3 g Butyraldehyd zugetropft und 4 h bei 35°C gerührt, bis durch Titration keine Änderung des Blau- Säuregehaltes mehr feststellbar war. Nach Abkühlen auf 10°C wurden 165 g (94 % Ausbeute der Theorie) D,L-n-Propylglycinnitril-N,N- diacetonitril durch Phasentrennung erhalten.
Von diesem Öl wurden dann 70,4 g in 350 g einer 15 gew.-%igen wäßrigen Natronlauge bei 40°C eingetragen und 2 h bei 95°C nach¬ gerührt und anschließend mit Wasser verdünnt. Man erhielt dadurch 600 g einer Lösung von D,L-n-Propylglycin-N,.N-diessigsäure- Trinatriumsalz mit einem Eisenbindevermögen von 0,573 mmol/g (entsprechend 86 % Ausbeute der Theorie) .
Beispiel 6
D,L-l-Methylpropylglycin-N,N-diessigsäure-Trinatriumsalz aus Iminodiacetonitril
In eine Suspension von 95 g Iminodiacetonitril in 350 g Wasser wurden nacheinander 6 g Schwefelsäure (96 Gew.-%), 30 g Cyan¬ wasserstoff (99,4 Gew.-%) -und 103,2 g 2-Methylbutyraldehyd zuge¬ tropft und 2 h bei 35°C -und 25 h bei 55°C gerührt, bis durch Titration keine Änderung des Blausäuregehaltes mehr feststellbar war. Nach Abkühlen auf 10°C wurden 167 g (88 % Ausbeute der Theorie) D,L-l-Methylpropylglycinnitril-N,N-diacetonitril durch Phasentrennung erhalten.
Von diesem Öl wurden dann 143 g in 600 g einer 18 gew.-%igen wäßrigen Natronlauge bei 40°C eingetragen und 20 h bei 95°h nach¬ gerührt -und anschließend mit Wasser verdünnt. Man erhielt dadurch 960 g einer Lösung von D,L-l-Methylpropylglycin-N,N-diessigsäure- Trinatriumsalz mit einem Eisenbindevermögen von 0,619 mmol/g (entsprechend 79 % Ausbeute der Theorie) .
Beispiel 7
D,L-2-Methylpropylglycin-N,N-diessigsäure-Trinatriumsalz aus Iminodiacetonitril
In eine Suspension von 95 g Iminodiacetonitril in 350 g Wasser wurden nacheinander 7 g Schwefelsäure (96 Gew.-%), 30 g Cyan¬ wasserstoff (98,3 Gew.-%) und 103,4 g 3-Methylbutyraldehyd zuge¬ tropft und 2 h bei 35°C und 3 h bei 50°C gerührt, bis durch Titra- tion keine Änderung des Blausäuregehaltes mehr feststellbar war. Nach Abkühlen auf 10°C wurden 175 g (92 % Ausbeute der Theorie) D,L-2-Methylpropylglycinnitril-N,N-diacetonitril durch Phasen¬ trennung erhalten.
Das erhaltene Öl wurde dann in 860 g einer 14 gew.-%igen wäßrigen Natronlauge bei 40°C eingetragen .und 3 h bei 60°C und 5 h bei 95°C nachgerührt. Man erhielt dadurch 1070 g- einer Lösung von D,L-2-Methylpropylglycin-N,N-diessigsäure-Trinatriumsalz mit einem Eisenbindevermögen von 0,775 mmol/g (entsprechend 90 % Ausbeute der Theorie) .
Beispiel 8
D,L-n-Nonylglycin-N,N-diessigsäure aus Iminodiacetonitril
In eine Suspension von 95 g Iminodiacetonitril in 500 g Wasser wurden nacheinander 14 g Schwefelsäure (96 Gew.-%), 30,2 g Cyan¬ wasserstoff (98,4 Gew.-%) und 172 g n-Decanal getropft und 17 h bei 60°C und 2 h bei 80°C gerührt, bis durch Titration keine Änderung des Blausäuregehaltes mehr feststellbar war. Nach Abkühlen auf 10°C wurde die Wasserphase abgetrennt und das verbleibende Öl zweimal mit 500 ml Wasser ausgeschüttelt, aus der organischen Phase wurden 205 g (79 % Ausbeute der Theorie) D,L-n-Nonylglycinnitril-N,N-diacetonitril erhalten.
Von diesem Öl wurden dann 205 g in 600 g einer 18 gew.-%igen wäßrigen Natronlauge zusammen mit 600 ml n-Butanol bei 40°C ein¬ getragen und 30 h bei 95°C nachgerührt. Anschließend wurden die flüchtigen Anteile abdestilliert und der Rückstand in Wasser auf- genommen, mit HCl auf pH 1 gestellt und der sich bildende Nieder¬ schlag durch Filtration isoliert. Man erhielt dadurch 209 g D,L-n-Nonylglycin-N,N-diessigsäure mit einem Eisenbindevermόgen von 2,57 mmol/g (entsprechend 68 % Ausbeute der Theorie).
Beispiel 9
D,L-n-Tridecylglycin-N,N-diessigsäure aus Iminodiacetonitril
In eine Suspension von 95 g Iminodiacetonitril in 500 g Wasser wurden nacheinander 14 g Schwefelsäure (96 Gew.-%), 30,2 g Cyan¬ wasserstoff (98,4 Gew.-%) und 234 g n-Tetradecanal getropft und 17 h bei 60°C und 2 h bei 80°C gerührt, bis durch Titration keine Änderung des Blausäuregehaltes mehr feststellbar war. Nach Abkühlen auf 10°C wurde die Wasserphase abgetrennt und das verbleibende Öl zweimal mit 500 ml Wasser ausgeschüttelt, aus der organischen Phase wurden 259 g (82 % Ausbeute der Theorie) D,L-n-Tridecylglycinnitril-N,N-diacetonitril erhalten.
Von diesem Öl wurden dann 259 g in 600 g einer 18 gew.-%igen wäßrigen Natronlauge zusammen mit 600 ml n-Butanol bei 40°C eingetragen und 30 h bei 95°C nachgerührt. Anschließend wurden die flüchtigen Anteile abdestilliert und der Rückstand in Wasser aufgenommen, mit HCl auf pH 1 gestellt und der sich bildende wachsartige Niederschlag durch Filtration isoliert. Man erhielt dadurch 252 g D,L-n-Tetradecylglycin-N,N-diessigsäure mit einem Eisenbindevermögen von 2,14 mmol/g (entsprechend 66 % Ausbeute der Theorie) .
Beispiel 10
D,L- (2-Phenylethylen)glycin-N,N-diessigsäure-Trinatriumsalz aus Iminodiacetonitril
In eine Suspension von 23,8 g Iminodiacetonitril in 125 g Methanol wurden nacheinander 3,5 g Schwefelsäure (96 Gew.-%), 8,0 g Cyanwasserstoff (98,3 Gew.-%) und 35,2 g 3-Phenylpropion- aldehyd zugetropft und 50 h bei 50°C gerührt, nach dieser Zeit war der Umsatz nach Blausauregehalt 95,5 % der Theorie.
Von der unbehandelten Lösung von D,L- (2-Phenylethylen)glycin- nitril-N,N-diacetonitril in Methanol wurden dann 190 g in 186 g einer 19 gew.-%igen wäßrigen Natronlauge bei 40°C eingetragen und 3 h bei 60°C und weitere 22 h bei 95°C nachgerührt, wobei abdestillierendes Methanol durch Wasser ersetzt wurde. Man erhielt dadurch 510 g einer Lösung von D,L- (2-Phenylethylen) - glycin-N,N-diessigsäure-Trinatriumsalz mit einem Eisenbinde¬ vermögen von 0,368 mmol/g (entsprechend 75 % Ausbeute der Theorie). Durch Ansäuern auf pH 1,5, Absaugen des gebildeten Niederschlages und Waschen mit Methanol bei 40°C erhielt man die entsprechende freie Säure in 96 gew.-%iger Reinheit.
Beispiel 11
2-Furylmethylenglycin-N,N-diessigsäure aus Iminodiacetonitril
In eine Suspension von 47,5 g Iminodiacetonitril in 200 g Wasser wurden nacheinander 4,8 g Schwefelsäure (96 Gew.-%), 16,5 g Cyan¬ wasserstoff (90,2 Gew.-%) und 52,9 g Furfural getropft und 6 h bei 60°C und 8 h bei 85°C gerührt, bis durch Titration keine Änderung des Blausäuregehaltes mehr feststellbar war. Die Mischung wurde mit Natriumchlorid gesättigt und dreimal mit Me¬ thyl-tert.-butylether ausgeschüttelt, die vereinigten organischen Phasen wurden auf -20°C gekühlt und der gebildete Niederschlag wurde isoliert. Es resultierten 95 g (89 % Ausbeute der Theorie) D,L-2-Furylmethylenglycinnitril-N-N-diacetonitril.
Von diesem Kristallisat wurden dann-46 g in 130 g einer 22 gew.-%igen wäßrigen Natronlauge bei 40°C eingetragen und 3 h bei 40°C und 4 h bei 95°C nachgerührt. Anschließend wurde mit HCl auf pH 1,5 gestellt und der sich bildende Niederschlag durch Filtration isoliert und mit Wasser gewaschen. Man erhielt dadurch 47 g D,L-2-Furylmethylenglycin-N,N-diessigsäure mit einem Eisen¬ bindevermögen von 3,61 mmol/g (entsprechend 79 % Ausbeute der Theorie) .
Beispiel 12
1,3-Propylen-bis (D,L-glycin-N,N-diessigsäure)-Hexanatriumsalz aus Iminodiacetonitril
In eine Suspension von 95 g Iminodiacetonitril in 410 g Wasser wurden nacheinander 14 g Schwefelsäure (96 Gew.-%), 33,1 g Cyan¬ wasserstoff (89,8 Gew.-%) und 220 g Glutardialdehyd (25 Gew.-% in Wasser) getropft und 2 h bei 35°C und 6 h bei 70°C gerührt, bis durch Titration keine Änderung des Blausäuregehaltes mehr fest- stellbar war (99,1 % Umsatz der Theorie). Nach Abkühlen auf 10°C wurde die Wasserphase abgetrennt und das verbleibende Öl zweimal mit 500 ml Wasser ausgeschüttelt, aus der organischen Phase wurden 149 g (97 % Ausbeute der Theorie) 1,3-Propylen-bis (D,L- glycinnitril-N,N-diacetonitril) erhalten.
Von diesem Öl wurden dann 149 g in 744 g einer 19 gew.-%igen wäßrigen Natronlauge bei 30°C eingetragen, 12 h bei 70°C und 11 h bei 100°C nachgerührt. Man erhielt 572 g einer Lösung von 1,3-Propylen-bis (D,L-glycin-N,N-diessigsäure)-Hexanatriumsalz mit einem Eisenbindevermögen von 0,829 mmol/g (entsprechend 99 % der theoretischen Ausbeute) . Durch Zusatz von Methanol zu der Lösung gelang die Reinisolierung des Produktes.
Anwendungstechnische Daten und Anwendungsbeispiele
Bestimmung des Calcium-Bindevermόgens
5 Meßprinzip
Die inhibierende Wirkung von Komplexbildnern oder Dispergier¬ mitteln auf die Ausfällung von Calciumcarbonat wird durch Trübungstitration bestimmt. Es wird die zu untersuchende Substanz 0 vorgelegt und in Gegenwart von Natriumcarbonat mit Calciumacetat- lösung titriert. Der Endpunkt wird durch Bildung des Calcium- carbonat-Niederschlages angezeigt. Durch Verwendung einer aus¬ reichenden Menge an Natriumcarbonat wird sichergestellt, daß die Messung auch dann ein korrektes Ergebnis liefert, wenn die
15 Wirkung nicht nur auf einer Komplexierung der Calciumionen beruht, sondern auf der Dispergierung von Calciumcarbonat. Werden nämlich zu kleine Natriumcarbonatmengen eingesetzt, besteht die Gefahr, daß das Dispergiervermögen des Produktes nicht ausge¬ schöpft wird; in diesem Fall wird der Titrationsendpunkt durch
20 die Fällung des Calcium-Salzes der untersuchten Verbindung bestimmt.
Während der Titration wird die Änderung der Lichtdurchlässigkeit mit Hilfe eines Lichtleiterphotometers verfolgt. Bei letzterem 25 wird ein über Glasfaser in die Lösung geleiteter Lichtstrahl an einem Spiegel reflektiert und die Intensität des reflektierenden Lichts gemessen.
Reagenzien
30
0,25 m Ca(OAc) 2 -Lösung
10 gew.-%ige Na 2 C0 3 -Lösung
1 n NaOH-Lösung
1 gew.-%ige Salzsäure
35
Durchführung
1 g Wirksubs-tanz (W.S.) in Form des Trinatriumsalzes wird in 100 ml destilliertem H 2 0 gelöst. Anschließend werden 10 ml 40 10 gew.%ige Na 2 C0 -Lösung zugegeben. Bei Raumtemperatur (RT) und einem während der Titration konstant gehaltenen pH-Wert von 11 und bei 80°C mit einem pH-Wert von 10 wird mit 0,25 m Ca(OAc) 2 ~ Lösung kontinuierlich mit 0,2 ml/min automatisch titriert.
45
Berechnung
Menge mg CaC0 3 /g W.S. = Verbrauch an Ca(OAc) 2 -Lösung in ml x 25. Bei der automatischen Titration ist der 1. Knickpunkt der Titra- tions urve der Endpunkt.
Weiterhin wurde die Perborat-Stabilisierung der Reinigungsmittel- formulierungen 1 und 2 der unten bezeichneten Zusammensetzungen bestimmt
Das für die Bleichwirkung in natriumperborathaltigen Waschmittel- formulierungen verantwortliche Wasserstoffperoxid wird durch Schwermetallionen (Fe, Cu, Mn) katalytisch zersetzt. Durch Komplexierung der Schwermetallionen läßt sich dies verhindern. Die peroxidstabilisierende Wirkung der Komplexbildner wird über den Restperoxidgehalt nach Warmlagerung einer schwermetall¬ haltigen Waschflotte geprüft.
Der Gehalt an Wasserstoffperoxid wurde vor und nach der Lagerung durch eine Titration mit Kaliumpermanganat in saurer Lösung bestimmt.
Zur Prüfung auf Perboratstabilisierung werden zwei Waschmittel- formulierungen benutzt, wobei die Zersetzung bei der Warmlagerung durch Zugabe von Schwermetallkatalysatoren (2,5 ppm Mischung aus 2 ppm Fe 3+ , 0,25 ppm Cu 2+ , 0,25 ppm Mn 2+ ) erfolgt.
1. Phosphathaltige Formulierung Zusammensetzung (in Gew.-%):
19,3 % Natrium-Ci 2 -Alkylbenzolsulfonat (50 gew.-%ige wäßrige
Lösung)
15 , 4 % Natriumperborat • 4 H 2 O
30 , 8 % Natriumtriphosphat
2 , 6 % Copolymer aus Maleinsäure und Acrylsäure (Gew.-Ver- hältnis 50:50, mittleres Molekulargewicht 50.000)
31 , 0 % Natriumsulfat, wasserfrei
0 , 9 % erfindungsgemäßer Komplexbildner oder Vergleichs- - Verbindung
Die Waschmittelkonzentration betrug 6,5 g/1 unter Verwendung von Wasser mit 25°dH. Die Lagerung erfolgte bei 80°C 2 Stunden lang.
Phosphatreduzierte Formulierung Zusammensetzung (in Gew.-%):
15 % Natrium-Cι 2 -Alkylbenzolsulfonat (50 gew.-%ige wäßrige Losung)
5 % Anlagerungsprodukt von 11 Mol Ethylenoxid an 1 Mol
Taigfettalkohol 20 % Natriumperborat • 4 H 2 0
6 % Natrium-metasilikat • 5 H 2 O 1,25 % Magnesiumsilikat
20 % Natriumtriphosphat 31,75 % Natriumsulfat, wasserfrei 1 % erfindungsgemäßer Komplexbildner oder Vergleichs¬ verbindung
Die Waschmittelkonzentration betrug 8 g/1 unter Verwendung von Wasser mit 25°dH. Die Lagerung erfolgte bei 60°C 1 Stunde lang.
Die folgende Tabelle 1 zeigt die Ergebnisse der Bestimmungen.
Tabelle 1
Calciumcarbonat-Dispergier-Kapazität Perbora -Stabili¬ mg sierung [%]
Komplex¬ bildner CaC0 3 /g W.S. CaC0 3 /mol W.S. Formulierung
RT 80°C RT 80°C pH 11 pH 10 pH 11 pH 10 α-ADA-Na 3 aus Bsp. 370 330 1,00 0,89 32,4 40,8 Nr. 2 zum Ver¬ gleich:
Penta- natrium- tri- 215 150 0,79 0,55 phosphat
NTA-Na 3 350 250 0,90 0,64 24,5 32,5
EDTA-Na 4 275 240 1,04 0,91 20,0 34,0 α-ADA-Na 3 = α-Alanin-N,N-diessigsäure-Trinatriumsalz NTA-Na 3 = Nitrilotriessigsäure-Trinatriumsalz EDTA-Na 4 = Ethylendiamintetraessigsäure-Tetranatriumsalz
Bestimmung des Mangan-Bindevermögens
Meßvorschrift
10,0 ml 0,005 m MnSθ 4 -H 2 θ-Lösung werden mit 50 ml destilliertem Wasser, 10 Tropfen 5 gew.-%iger Kaliumnatriumtartratlόsung, ca. 3 ml einer Pufferlösung, ca. 30 mg Ascorbinsäure und einer Spatelspitze Indikator (1 Gew.-Teil Eriochromschwarz T mit 400 Gew.-Teilen NaCl verrieben) versetzt und auf 75°C erwärmt. Diese Lösung wird mit einer 0,001 m Lösung des Komplexbildners (K.B.) bis zum bleibenden Umschlag nach blau titriert.
Auswertung
274,7 x 1000 mg Mn 2+ /g K.B. = verbrauchte ml x Molgewicht K.B.
274,7 x 1000 mol Mn + /mol K.B. = verbrauchte ml x 54,94
Die folgende Tabelle 2 zeigt die Ergebnisse der Bestimmungen.
Tabelle 2
Komplexbildner mg Mn 2 + /g Komplexbildner mol Mn 2+ /mol Komplexbildner α-ADA-Na 3 aus 209 0 , 86 Bsp . Nr . 2 zum Vergleich: 192 1 , 02 EDTA-Na 4
Beispiel 13
Hochalkalische Reinigungsmittelformulierung für Molkereien
Eine Mischung aus 40 Gew.-Teilen 50 gew.-%iger Natronlauge, 20 Gew.-Teilen einer 30 gew.-%igen wäßrigen Lösung von α-D,L-Alanin-N,N-diessigsäure-Trinatriumsalz aus Bsp. Nr. 2,
4 Gew.-Teilen eines Cic-Oxoalkoholethoxylates mit einem
Ethoxylierungsgrad von ca. 4,
4 Gew.-Teilen einer handelsüblichen Alkylcarbonsäure-
Mischung als Lösevermittler,
•7 Gew.-Teilen Natriumgluconat zum Abbau der Wasserhärte und 25 Gew.-Teilen Wasser
wurde bei der Entfernung von Ablagerungen aus Calciumphosphat, Calciumoxalat, Eiweiß und Asche eingesetzt. Die Ablagerungen ließen sich problemlos entfernen.
Beispiel 14
Hochalkalische Reinigungsmittelformulierung für Brauereien
Eine Mischung aus
40 Gew.-Teilen 50 gew.-%iger Kalilauge,
20 Gew.-Teilen einer 30 gew.-%igen wäßrigen Lösung von α-D,L-Alanin-N,N-diessigsäure-Trinatriumsalz aus Bsp. Nr. 2, 3 Gew.-Teilen eines Cio-Oxoalkoholethoxylates mit einem
Ethoxylierungsgrad von ca. 3, 3 Gew.-Teilen einer handelsüblichen Alkylcarbonsäure-
Mischung als Lösevermittler und 34 Gew.-Teilen Wasser
wurde bei der Entfernung von Ablagerungen aus Calciumoxalat, Hopfenharzen und Eiweiß eingesetzt. Die Ablagerungen ließen sich problemlos entfernen.