谷氨酸n,n-二乙酸的结晶颗粒的制作方法
【专利说明】谷氨酸N,N-二乙酸的结晶颗粒
[0001]本发明涉及谷氨酸N,N-二乙酸一式COOH-CH(-CH2-CH2-COOH)-N-(CH2-COOH)2的螯 合剂（缩写为GLDA或呈完全酸性形式GLDA-H4)的结晶颗粒，生产所述颗粒的方法以及该 类颗粒的用途。
[0002] 洗涤剂市场现在正发生重大变化。由于生态学和法规原因，在洗涤剂配制剂中使 用高浓度的磷酸盐将被彻底禁止或者必须至少大幅降低。洗涤剂产品的配制商不得不寻求 替代磷酸盐化合物的替代物，而最有前景的替代物是可生物降解螯合剂如GLDA。该类螯合 剂以5-60%的浓度使用。许多洗涤剂配制剂含有共助洗剂（co-builder)，其通常为聚合物 或膦酸盐以及磷酸盐、硅酸盐和沸石。这些共助洗剂以1-50%的浓度存在于配制剂中。
[0003] 在粉末或片状洗涤剂配制剂中，配制商要求固体原料。例如，在自动洗碟（ADW)应 用中，原料必须呈颗粒形式以改善该配制剂的压片和固体处理。这些颗粒通常具有的尺寸 为100-3, 000微米。其中谷氨酸N，N-二乙酸（GLDA)及其盐可以使用的常规形式是活性物 含量为35-60%的溶液。在干燥之后，粉末或颗粒在以无定形状态得到时显示出广泛吸湿 性能，这对ADW配制商是不可接受的。无论是呈粉末还是颗粒形式，无定形螯合剂GLDA显 示出吸湿性能，使得该物质呈粘性且因此引起储存、处置和制造问题。颗粒的流动性能在许 多方式中是重要的。在颗粒本身的制造过程中，它们必须相互平滑流动。额外地，它们随后 必须成功运送至储存和运输容器中。最后，它们必须再次由储存处运送并供入粉末或片剂 制造设备。因几个因素而出现流动问题。在无定形GLDA及其盐的情况下，吸湿引起不良流 动，导致将形成团块的湿粘产品。
[0004] GLDA肯定会流入ADW市场并且可能流入许多其中需要强的绿色螯合物的其他领 域。术语"绿色"在这里表示具有高度可再生碳含量的材料、可持续的环境友好生产方法 和正面的生物降解性评价。尽管用于洗涤剂配制剂中的现有技术助洗剂，如三聚磷酸钠 (STPP)和次氮基三乙酸（NTA)，可以作为干燥颗粒分离，但固体无定形GLDA的吸湿、多尘和 发粘性能是不利的且使得共造粒和/或涂敷成为必要，因此高度希望改善GLDA的非吸湿性 能。W02011/076769例如公开了涂敷无定形GLDA-氏或其盐之一的颗粒以改善吸湿性能。
[0005] US20120046491公开了一种粉末的制备，该粉末包含结晶度彡30%的谷氨酰 胺-N，N-二乙酸或甘氨酸-N，N-二乙酸的一种或多种衍生物，该方法包括浓缩水溶液而得 到晶体淤浆，其中一个浓度范围基于该晶体淤浆的总重量为20-60重量％ (原料），并在糊 储槽中和随后在薄膜接触干燥器中熟化该晶体淤浆，其中在该糊储槽（晶种：总重量的至 多50%的细粉）和在该薄膜接触干燥器中的停留时间总共多15分钟且在具有以相对于蒸 发器内壁的距离<蒸发器直径的1%设置的旋转内件的蒸发器（在内壁上的液膜中剪切速 率高）中进行浓缩。第一工艺步骤的温度范围为50-140°C，优选80-1KTC，且压力范围为 0. 1-4巴，优选0. 8-1. 2巴。熟化进行至少15分钟且至多3小时以及薄膜处理在60-140°C 下进行0.5-20分钟。得到的粉末主要具有MGDA(甲基甘氨酸二乙酸）一水合物或二水合 物的晶型。该复杂的方法似乎特地为MGDA设计且对GLDA或其盐不可再现，尤其是因为该 方法的温度范围对GLDA的结晶而言太高。
[0006] US20120149936公开了一种通过作为晶种引入一种结晶化合物并进行喷雾造粒而 制备具有足够低吸湿性的甘氨酸-N，N-二乙酸衍生物的结晶固体的方法，喷雾造粒之后可 以进行热处理步骤以提高结晶度。在该文献中仅提到甘氨酸-N，N-二乙酸衍生物且再一次 地，温度对GLDA的结晶而言太高。
[0007] EP845 456公开了制备甘氨酸N-N-二乙酸衍生物的结晶固体。在实施例中，使用 晶种作为结晶引发剂使MGDA(甲基甘氨酸N，N-二乙酸）的三钠盐的浓溶液结晶。然而，该 方法对GLDA及其盐不可再现，因为它们在所述条件下不结晶；GLDA在高浓度下变得极为粘 稠且不发生结晶。
[0008]DE42 11 713公开了一种制备螯合剂GLDA和ASDA(天冬氨酸N，N-二乙酸）的方 法。尽管通常建议可以通过几种方法一其中之一为结晶一分离这些物质，但所有实施例涉 及以无定形沉积ASDA。
[0009] EP1004571公开了一种制备GLDA的水溶液并结晶其铁铵盐的方法。与金属离子 未被螯合的螯合剂相比，该专利利用金属螯合物的完全改变性能。
[0010] JP2002356464公开了一种制备螯合剂的高度纯（无盐）溶液的方法且建议将它 们以酸性形式结晶并随后将它们溶于水溶液中。然而，高度纯GLDA酸溶液的制备通过使用 离子交换树脂将GLDA盐的溶液转化成酸性形式并随后通过加入胺将pH调节至正确值而进 行。没有公开或例举固体材料。
[0011] 几篇文献似乎公开了制备GLDA晶体，EP-A-0 591 934在合成实施例2中且 EP-A-0 884 381在合成实施例1中。日本专利申请JP11 043689公开了与EP-A-0 884 381相同的GLDA合成。然而，在EP-A-0 591 934的实施例中，pH高于制备GLDA酸晶体所 应使用的pH，并且若该文献得到什么的话，它将是其中m大于0. 5的GLDA-Nam固体物质。 此外，发现来自EP-A-0 884 381和EP-A-0 591 934的程序在再现时不能得到任何GLDA晶 体。
[0012]GB1 439 518A涉及给出一种制备GLDA相关分子的方法的引证文献，这些分子 在结晶时非常吸湿。首先，所参考的文献未明确且此外我们现已确定GLDA的晶体并不非常 吸湿，因而该对更早文献的参考在一定程度上必定不正确。
[0013] 几篇文献公开了螯合剂（也常常称为氨基多羧酸）的结晶。因此，JP2002088037， JP07242607，JP2004359700提到或公开了许多氨基酸二乙酸的结晶。这些文献均不涉及 GLDA，也不涉及GLDA的结晶。
[0014] JP1998/077253A公开了通过在pH约为2的溶液中结晶并加入甲醇而制备固体氨 基二羧酸N,N-二乙酸。当该方法对GLDA重复时，该文献论及固体GLDA而不是结晶GLDA 且没有示出（例如以XRD或DSC结果的形式）所产生的物质是结晶的公开或证据。
[0015] 现有技术的缺点是对MGDA所公开的方法除了复杂之外对GLDA不起作用或者产生 仍为无定形的固体物质。现有技术没有公开生产结晶GLDA的可实现方法。
[0016] 如上所述，固体无定形GLDA(作为市售产品可得）具有吸湿的缺点。
[0017] 因此，需要显示出改进的储存、处置、运输和流动性能的较少吸湿GLDA螯合剂。
[0018] 非常惊人的是，已经发现可以以晶体形式分离GLDA的颗粒。这意义重大，因为已 经发现当应用通常已知的技术如反溶剂结晶和盐析方法时制备GLDA的结晶颗粒决不是简 单的过程。
[0019] 因此，本发明提供了呈晶体形式的式GLDA-YjJ^谷氨酸N，N-二乙酸（GLDA)的颗 粒，其中m平均小于0. 5且n+m= 4,Y为不是质子的单价阳离子。优选m为（大约）0且阳 离子Y不存在或者仅痕量存在。GLDA的这些结晶颗粒与等价的无定形颗粒相比显示出降低 的吸湿行为且可生物降解。
[0020] 根据本发明，固体化合物在具有三维周期性结构时是结晶的（晶体）。三维周期性 结构与无定形结构的不同在于它在单色X射线衍射中显示出满足Bragg方程（2dsin0 = nA)的干涉，而无定形物质产生宽的背景信号（图1)。与GLDA的无定形颗粒相比，本发明 的结晶颗粒进一步显示出降低的吸湿性。
[0021] 在另一实施方案中，本发明的可生物降解结晶GLDA包含在100:0-50:50 (L:D) 范围内的L-GLDA-YmHn/D-GLDA-YmHn。在优选实施方案中，L-GLDA-YmHn/D-GLDA-YmHn 为 100:0-90:10 (即为（基本）光学纯的L-GLDA-YmHn)。在另一优选实施方案中，L-GLDA-YmHn/ D-GLDA-YmHn为（大约）50-50,即产物为（或多或少）相等量的两种对映体L-GLDA-YmHn和 D-GLDA-YmHn的外消旋混合物，该外消旋混合物作为光学纯产物容易生物降解。每种对映体 使平面偏振光的偏振面旋转通过特征角，但由于每种组分的旋转效果正好抵消另一组分的 旋转效果，该50:50混合物是光学非活性的。
[0022] 本发明的结晶颗粒在一个实施方案中具有的粒度为20-3, 000微米（ym)，优选 5