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氨三乙腈

化合物

氨三乙腈（NTAN）是一種有機化合物，化學式為C6H6N4，它是氨三乙酸、三(氨乙基)胺（英語：Tris(2-aminoethyl)amine）和胺乙基哌嗪的前驅體。

氨三乙腈
IUPAC名
2,2′,2′′-Nitrilotriacetonitrile
別名 三(氰甲基)胺
2,2',2''-氮川三乙腈
識別
CAS號 7327-60-8  checkY
PubChem 81762
ChemSpider 73778
SMILES
 
  • C(C#N)N(CC#N)CC#N
InChI
 
  • 1S/C6H6N4/c7-1-4-10(5-2-8)6-3-9/h4-6H2
InChIKey LJAIDEYQVIJERM-UHFFFAOYSA-N
性質
化學式 C6H6N4
摩爾質量 134.14 g·mol−1
熔點 125 °C（398 K）[1]
結構
空間群 Pnma
晶格常數 a = 7.1085, b = 9.9320, c = 9.3869
危險性
GHS危險性符號
《全球化學品統一分類和標籤制度》（簡稱「GHS」）中有毒物質的標籤圖案《全球化學品統一分類和標籤制度》（簡稱「GHS」）中有害物質的標籤圖案《全球化學品統一分類和標籤制度》（簡稱「GHS」）中對人體有害物質的標籤圖案
GHS提示詞 危險
H-術語 H301, H302, H312, H315, H319, H335, H373
P-術語 P260, P261, P264, P270, P271, P280, P301+310, P301+312, P302+352, P304+340, P305+351+338, P312, P314, P321
若非註明，所有數據均出自標準狀態（25 ℃，100 kPa）下。

合成

氨三乙腈可由甲醛、氨和氰化氫在酸性水溶液中通過氨的氰甲基化反應得到。[2][3]

 
氨三乙腈（NTAN）合成的反應式。

氨氣進入反應體系，以六亞甲基四胺[4]或硫酸銨的形式和甲醛水溶液（通常為37wt%）在pH<2的調節下與氰化氫在100 °C反應得到。[5]在生產過程中，尤其是連續反應的情況下，低於90 °C時，氨三乙腈會沉澱出來，堵塞反應器管路，導致熱失控。 [6]

應用

在鹼性催化劑（如甲醇鈉）存在下，氨三乙腈可與亞氨基二乙腈在熔體中均聚或共聚，形成深色的固體聚合物，它在1000°C以上可碳化形成含氮導電聚合物。[7]

氨三乙腈在氫化時，其中一個氰基會轉化為亞氨基，相比於亞氨基的進一步氫化，它傾向於進攻另一個相鄰的氰基以形成穩定的六元環。催化氫化的最終產物是胺乙基哌嗪。

 
氨三乙腈氫化製備氨乙基哌嗪。

在雷尼鎳等催化劑存在下、氨過量時進行氫化，氨三乙腈會轉化為三(氨乙基)胺（英語：Tris(2-aminoethyl)amine）[8]。

 
三(氨乙基)胺（tren）的合成。

得到的這種化合物（簡寫tren）可用作四齒配體和過渡金屬離子形成穩定的螯合物。[9]

氨三乙腈和甲醛在pH 9.5下反應，得到2,2-二羥甲基氨三乙腈，它在氫氧化鈉溶液中於100 °C水解，得到2,2-二羥甲基氨三乙酸三鈉，酸化後得到2,2-二羥甲基氨三乙酸。[10]

 
由氨三乙腈製備2,2-二羥甲基氨三乙酸三鈉（2-羥甲基絲氨酸-N,N-二乙酸三鈉）的反應。

該化合物可作為重金屬離子或鹼土金屬離子的絡合劑，如作為漂白劑（過硼酸鈉等）的穩定劑和作為洗滌助洗劑，用於抑制紡織品在洗滌過程中產生水垢。

氨三乙腈在硫酸中水解，可以定量產生氨三乙酰胺，它可用作金屬配位的中性四齒配體。[11]升高溫度，通過閉環反應可以得到3,5-二氧代哌嗪-1-乙酰胺，中和後在過量氨水中加熱，也可以定量轉化為氨三乙酰胺。[12][13]

 
氨三乙酰胺的合成及3,5-二氧代哌嗪-1-乙酰胺的轉化。

氨三乙腈在酸性或鹼性條件下水解，可以得到氨三乙酸及其鈉鹽。[14][2]反應中可能產生的CN−可以通過氧化後處理（如在pH 8下使用次氯酸鈉氧化）去除。[15]

 
Alkaline hydrolysis of NTAN to NTA trisodium salt

它和鹽酸羥胺、氫氧化鈉在乙醇水溶液中反應，可以得到四齒配體氮三乙酰胺肟，它可以螯合Cu2+。[16]

參考文獻

  1. ^ Dubsky, J. V.; Wensink, W. D. Direct nitration of aliphatic imino compounds. II. Action of absolute nitric acid on 3,5-diketo-1-acetamidohexahydro-1,4-diazine. Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft. 1916, 49: 1041–1044. ISSN 0365-9496. CODEN BDCGAS
  2. ^ 2.0 2.1 US 3337607,J.C. Wollensak,「Process for preparation of an amine nitrile」,發表於1967-08-22 
  3. ^ US 3840581,H. Neumaier, W. Vogt, K. Sennewald, R. Schuller, G. Lenz,「Process for the manufacture of nitrilotriacetonitrile」,發表於1974-10-08 
  4. ^ US 3061628,J.J. Singer Jr., M. Weisberg,「Process and preparation of amino nitriles and acetic acids」,發表於1962-10-30 
  5. ^ EP 0102343,C.Y. Shen,「Process for producing nitrilotriacetonitrile」,發表於1986-02-26 
  6. ^ E. Fiedler, Emergency Runaway Reaction – What Precedes? What Follows?, Chem. Engineer. Transactions (CET) 48, 2016, 48: 361–366, ISBN 978-88-95608-39-6, doi:10.3303/CET1648061 
  7. ^ US 3578643,L.L. Wood, R.A. Hamilton,「New polymers from nitrilotriacetonitrile and iminodiacetonitrile」,發表於1971-05-11 
  8. ^ US 3565957,S.B. Mirviss, D.J. Martin, E.D. Weil,「Hydrogenation of nitrilotriacetonitrile」,發表於1971-02-23 
  9. ^ G. Anderegg; V. Gramlich, 1:1 Metal Complexes of Bivalent Cobalt, Nickel, Copper, Zink, and Cadmium with the Tripodal Ligand tris[2-(dimethylamino)ethyl]amine: Their stabilities and the X-ray crystal structure of its copper(II) complex sulfate, Helv. Chim. Acta 77 (3), 1994, 77 (3): 685–690, doi:10.1002/hlca.19940770312 
  10. ^ EP 0396999,A. Oftring, S. Birnbach, R. Bauer, C. Gousetis, W. Trieselt,「2-Methyl- und 2-Hydroxymethyl-serin-N,N-diessigsäure und ihre Derivate」,發表於1990-11-14 
  11. ^ D.A. Smith; S. Sucheck; S. Cramer; D. Baker, Nitrilotriacetamide: Synthesis in concentrated sulfuric acid and stability in water, Synth. Commun. 25 (24), 1995, 25 (24): 4123–4132, doi:10.1080/00397919508011491 
  12. ^ GB 1170399,「A process for preparing 3,5-dioxo-1-piperazineacetamide and nitrilotriacetic acid triamide」,發表於1969-11-12 
  13. ^ D.A. Smith; S. Cramer; S. Sucheck; E. Skrzypzak-Jankun, Facile synthesis of substituted nitrilotriacetamides, Tetrahedron Lett. 33 (50), 1992, 33 (50): 7765–7768, doi:10.1016/0040-4039(93)88040-P 
  14. ^ US 4547589,C.Y. Shen,「Hydrolysis of nitrilotriacetonitrile」,發表於1985-10-15 
  15. ^ US 8362298,O.M. Falana, A. Hikem, S.R. Kakadjian, F. Zamora,「Hydrolyzed nitrilotriacetonitrile compositions, nitrilotriacetonitrile hydrolysis formulations and methods for making and using same」,發表於2013-01-29 
  16. ^ Pearse, George A.; Raithby, Paul R.; Maughan, Maria M.J. Synthesis and x-ray crystal structure of 2,2′,2″-iminotris(acetamidoxime) copper(II) sulphate monohydrate, [CuN(CH2CNH2:NOH)3(SO4)]·H2O. Polyhedron. 1994-01, 13 (4): 553–558 [2022-08-02]. ISSN 0277-5387. doi:10.1016/S0277-5387(00)84731-2. （原始內容存檔於2018-06-26）. 
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