亚氨基二乙腈的制备与应用

简述

亚氨基二乙腈，英文名Iminodiacetonitrile，简称IDAN，分子式C₄H₅N₃，分子量95.10，外观为浅黄色至褐色粉末，溶于水，溶解度约为6～7克(25 ℃)，还易溶于丙酮等有机溶剂[1]。需要注意的是，亚氨基二乙腈可燃，燃烧会分解为有毒氮氧化物烟雾。

物理性质

密度：0.6 ～ 0.7g/cm³

熔点：75-78℃

沸点：337.5℃ at 760 mmHg

闪点：157.9℃

蒸汽压：0.000104mmHg at 25℃

水解研究

亚氨基二乙腈在没有外加催化剂的近邻界水中可以顺利发生水解。实验测定了亚氨基二乙腈在近临界水中(压力10MPa，温度200~260℃，反应时间10~60min)的水解反应动力学数据并考察了时间，温度，压力和初始反应物/水比对反应物转化率和产物产率的影响。在最佳反应条件下，210℃，压力10MPa，反应时间20min，反应物几乎完全转化，此时亚氨基二乙酸的产率可达到92.3mol%。根据一级反应动力学，得到反应的表观活化能Ea和lnA(min^-1)分别为(45.77±5.26)kJ/mol和8.6±0.1[2]。

制备方法

羟基乙腈与氨源反应得到含有亚氨基二乙腈的反应液，加入亚硫酸或能产生亚硫酸的物质调节反应体系pH，然后经结晶，分离，干燥得到亚氨基二乙腈产品。本发明的方法采用亚硫酸，有助于羟基乙腈在酸性条件下稳定，避免发生聚合和分解反应，同时亚硫酸可以脱除反应液的颜色，改善产品外观，得到的产品中亚氨基二乙腈含量大于97.0%，杂质含量小于3%[3]。

分析检测

利用高效液相色谱，采用外标法可以测定样品中的亚氨基二乙腈的含量。具体地，紫外检测波长为210nm，色谱柱为美国奥泰C185μm反相柱，用甲醇-水(体积比为10:500,pH=5.5)为流动相对样品进行分析。检测结果表明，线性相关系数为0.9994，标准 偏差为0.04，回收率为98.5%～101.5%[4]。

应用

亚氨基二乙腈是一种重要的有机精细化工中间体，主要用于合成除草剂草甘膦，与草甘膦的生产、发展有着密切的关联关系。此外，在染料、橡胶、化肥、电镀、医药、建材、水处理、食品加工、合成树脂、电子电器等领域也有广泛的用途[5]。

亚氨基二乙腈水解制备双甘膦的方法是在搅拌和压力为-0.01～-0.04MPa及温度20～100℃的条件下，以质量百分含量≥95%亚氨基二乙腈为初始原料，与碱液水解制得亚氨基二乙酸盐水溶液；在搅拌及温度20～120℃的条件下，滴加摩尔数为亚氨基二乙腈摩尔数的1.0～1.5倍的三氯化磷，控制压力-0.01～-0.04MPa；在加入三氯化磷前和/或后，加入酸性催化剂；三氯化磷加完后，在温度≥80℃时加入甲醛，在100～120℃下反应1～7小时，制得双甘膦的悬浮液；悬浮液经真空减压回收甲醛再经结晶，分离，洗涤和干燥，制得纯度大于98%的双甘膦产品。上述合成方法工艺路线简短，节约设备投资及能耗，制造成本低，产品收率高[6]。

此外，电化学还原亚氨基二乙腈还可制备得到二乙烯三胺。在电解槽中，溶解于阴极液中的亚氨基二乙腈在阴极上发生电解反应，生成二乙烯三胺。该方法通过电化学还原法，亚氨基二乙腈可以高选择性的转化为二乙烯三胺，避免了仲胺类产物如哌嗪等的生成。由于亚氨基二乙腈在偏酸性条件下稳定，避免了现有技术中亚氨基二乙腈分解的问题，进而避免了亚氨基二乙腈分解产物毒化催化剂，导致反应过程无法持续的问题。该制备方法，反应条件温和，二乙烯三胺反应产物收率高，产品分离工艺简单，极具工业化前景[7]。

参考文献

[1]汪家铭.亚氨基二乙腈生产现状与市场前景[J].上海化工, 2008, 33(11):3.DOI:10.3969/j.issn.1004-017X.2008.11.009.

[2]段培高,王炫,戴立益.近临界水自催化下亚氨基二乙腈水解反应研究[J].功能材料, 2007, 38(11):5.DOI:10.3321/j.issn:1001-9731.2007.11.029.

[3]丁永良,郑道敏,尹应武,等.亚氨基二乙腈的脱色方法:CN201510310405.X[P].CN105315173B.

[4]潘晖,廖艳.高效液相色谱法测定亚氨基二乙腈[J].农药, 2007, 46(10):2.DOI:10.3969/j.issn.1006-0413.2007.10.013.

[5]汪家铭.草甘膦合成新型替代材料亚氨基二乙腈(上)[J].四川化工, 2008.DOI:JournalArticle/5aed4589c095d710d40a3a22.

[6]王国成,陈贵林,蔡忠安,等.亚氨基二乙腈水解制备双甘膦的方法:CN200610021786.0[P].CN1916005[2024-11-23].DOI:CN1916005 A.

[7]陈长生,杜旺明,刘释水,等.电化学还原亚氨基二乙腈制备二乙烯三胺的方法.CN201810407708.7.