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氨三乙腈

化合物

氨三乙腈（NTAN）是一种有机化合物，化学式为C6H6N4，它是氨三乙酸、三(氨乙基)胺（英语：Tris(2-aminoethyl)amine）和胺乙基哌嗪的前驱体。

氨三乙腈
IUPAC名
2,2′,2′′-Nitrilotriacetonitrile
别名 三(氰甲基)胺
2,2',2''-氮川三乙腈
识别
CAS号 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
性质
化学式 C6H6N4
摩尔质量 134.14 g·mol−1
熔点 125 °C（398 K）[1]
结构
空间群 Pnma
晶格常数 a = 7.1085, b = 9.9320, c = 9.3869
危险性
GHS危险性符号
《全球化学品统一分类和标签制度》（简称“GHS”）中有毒物质的标签图案《全球化学品统一分类和标签制度》（简称“GHS”）中有害物质的标签图案《全球化学品统一分类和标签制度》（简称“GHS”）中对人体有害物质的标签图案
GHS提示词 危险
H-术语 H301, H302, H312, H315, H319, H335, H373
P-术语 P260, P261, P264, P270, P271, P280, P301+310, P301+312, P302+352, P304+340, P305+351+338, P312, P314, P321
若非注明，所有数据均出自标准状态（25 ℃，100 kPa）下。

合成

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氨三乙腈可由甲醛、氨和氰化氢在酸性水溶液中通过氨的氰甲基化反应得到。[2][3]

 
氨三乙腈（NTAN）合成的反应式。

氨气进入反应体系，以六亚甲基四胺[4]或硫酸铵的形式和甲醛水溶液（通常为37wt%）在pH<2的调节下与氰化氢在100 °C反应得到。[5]在生产过程中，尤其是连续反应的情况下，低于90 °C时，氨三乙腈会沉淀出来，堵塞反应器管路，导致热失控。 [6]

应用

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在碱性催化剂（如甲醇钠）存在下，氨三乙腈可与亚氨基二乙腈在熔体中均聚或共聚，形成深色的固体聚合物，它在1000°C以上可碳化形成含氮导电聚合物。[7]

氨三乙腈在氢化时，其中一个氰基会转化为亚氨基，相比于亚氨基的进一步氢化，它倾向于进攻另一个相邻的氰基以形成稳定的六元环。催化氢化的最终产物是胺乙基哌嗪。

 
氨三乙腈氢化制备氨乙基哌嗪。

在雷尼镍等催化剂存在下、氨过量时进行氢化，氨三乙腈会转化为三(氨乙基)胺（英语：Tris(2-aminoethyl)amine）[8]。

 
三(氨乙基)胺（tren）的合成。

得到的这种化合物（简写tren）可用作四齿配体和过渡金属离子形成稳定的螯合物。[9]

氨三乙腈和甲醛在pH 9.5下反应，得到2,2-二羟甲基氨三乙腈，它在氢氧化钠溶液中于100 °C水解，得到2,2-二羟甲基氨三乙酸三钠，酸化后得到2,2-二羟甲基氨三乙酸。[10]

 
由氨三乙腈制备2,2-二羟甲基氨三乙酸三钠（2-羟甲基丝氨酸-N,N-二乙酸三钠）的反应。

该化合物可作为重金属离子或碱土金属离子的络合剂，如作为漂白剂（过硼酸钠等）的稳定剂和作为洗涤助洗剂，用于抑制纺织品在洗涤过程中产生水垢。

氨三乙腈在硫酸中水解，可以定量产生氨三乙酰胺，它可用作金属配位的中性四齿配体。[11]升高温度，通过闭环反应可以得到3,5-二氧代哌嗪-1-乙酰胺，中和后在过量氨水中加热，也可以定量转化为氨三乙酰胺。[12][13]

 
氨三乙酰胺的合成及3,5-二氧代哌嗪-1-乙酰胺的转化。

氨三乙腈在酸性或碱性条件下水解，可以得到氨三乙酸及其钠盐。[14][2]反应中可能产生的CN−可以通过氧化后处理（如在pH 8下使用次氯酸钠氧化）去除。[15]

 
Alkaline hydrolysis of NTAN to NTA trisodium salt

它和盐酸羟胺、氢氧化钠在乙醇水溶液中反应，可以得到四齿配体氮三乙酰胺肟，它可以螯合Cu2+。[16]

参考文献

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  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」,发表于1967-08-22 
  3. ^ US 3840581,H. Neumaier, W. Vogt, K. Sennewald, R. Schuller, G. Lenz,「Process for the manufacture of nitrilotriacetonitrile」,发表于1974-10-08 
  4. ^ US 3061628,J.J. Singer Jr., M. Weisberg,「Process and preparation of amino nitriles and acetic acids」,发表于1962-10-30 
  5. ^ EP 0102343,C.Y. Shen,「Process for producing nitrilotriacetonitrile」,发表于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」,发表于1971-05-11 
  8. ^ US 3565957,S.B. Mirviss, D.J. Martin, E.D. Weil,「Hydrogenation of nitrilotriacetonitrile」,发表于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」,发表于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」,发表于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」,发表于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」,发表于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. （原始内容存档于2018-06-26）. 
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