Kyselina ethylendiamintetraoctová - Ethylenediaminetetraacetic acid
|
|
| Jména | |
|---|---|
|
Preferovaný název IUPAC
2,2 ′, 2 ′ ′, 2 ′ ′ ′-(Ethan-1,2-diyldinitrilo) tetraoctová kyselina |
|
| Ostatní jména
|
|
| Identifikátory | |
|
3D model ( JSmol )
|
|
| Zkratky | EDTA, H 4 EDTA |
| 1716295 | |
| ČEBI | |
| CHEMBL | |
| ChemSpider | |
| DrugBank | |
| Informační karta ECHA |
100 000,409 
|
| Číslo ES | |
| 144943 | |
| KEGG | |
| Pletivo | Edetikum+kyselina |
|
PubChem CID
|
|
| Číslo RTECS | |
| UNII | |
| UN číslo | 3077 |
|
CompTox Dashboard ( EPA )
|
|
|
|
|
|
| Vlastnosti | |
| C 10 H 16 N 2 O 8 | |
| Molární hmotnost | 292,244 g · mol −1 |
| Vzhled | Bezbarvé krystaly |
| Hustota | 0,860 g cm −3 (při 20 ° C) |
| log P | -0,836 |
| Kyselost (p K a ) | 2,0, 2,7, 6,16, 10,26 |
| Termochemie | |
|
Standardní entalpie
tvorby (Δ f H ⦵ 298 ) |
−1765,4 až −1758,0 kJ mol −1 |
|
Standardní entalpie
spalování (Δ c H ⦵ 298 ) |
−4461,7 až −4454,5 kJ mol −1 |
| Farmakologie | |
| S01XA05 ( WHO ) V03AB03 ( WHO ) (sůl) | |
| Nebezpečí | |
| Piktogramy GHS |
|
| Signální slovo GHS | Varování |
| H319 | |
| P305+351+338 | |
| NFPA 704 (ohnivý diamant) | |
| Smrtelná dávka nebo koncentrace (LD, LC): | |
|
LD 50 ( střední dávka )
|
1000 mg/kg (orální, krysa) |
| Související sloučeniny | |
|
Příbuzné alkanoové kyseliny
|
|
|
Související sloučeniny
|
|
|
Pokud není uvedeno jinak, jsou údaje uvedeny pro materiály ve standardním stavu (při 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). |
|
 ověřit ( co je to ?)
  |
|
| Reference na infobox | |
Kyselina ethylendiamintetraoctová ( EDTA ) je aminopolykarboxylovými kyselinami se podle vzorce [CH 2 N (CH 2 CO 2 H) 2 ] 2 . Tato bílá, ve vodě rozpustná pevná látka se široce používá k vazbě na ionty železa a vápníku. Váže tyto ionty jako hexadentátové („ šestizubé “) chelatační činidlo . EDTA se vyrábí jako několik solí, zejména dvojsodná EDTA , natrium -edetát vápenatý a tetrasodná sůl EDTA .
Využití
V průmyslu se EDTA používá hlavně k sekvestraci kovových iontů ve vodném roztoku. V textilním průmyslu brání nečistotám kovových iontů v úpravě barev barvených výrobků. V průmyslu papíru a celulózy , EDTA inhibuje schopnost kovových iontů, zejména Mn 2+ , z katalyzovat disproporcionaci z peroxidu vodíku , který je používán v chloru bez bělení . Podobným způsobem se EDTA přidává do některých potravin jako konzervační prostředek nebo stabilizátor, aby se zabránilo katalytickému oxidačnímu odbarvování, které je katalyzováno kovovými ionty. V nealkoholických nápojích obsahujících kyselinu askorbovou a benzoát sodný EDTA zmírňuje tvorbu benzenu ( karcinogen ).
Snížení tvrdosti vody v pracích aplikacích a rozpouštění vodního kamene v kotlích spoléhají na EDTA a související komplexanty pro vazbu Ca 2+ , Mg 2+ a dalších kovových iontů. Jakmile jsou navázány na EDTA, tyto kovové komplexy méně pravděpodobně vytvářejí sraženiny nebo interferují s působením mýdel a detergentů . Z podobných důvodů často obsahují čisticí roztoky EDTA. Podobným způsobem se EDTA používá v cementářském průmyslu ke stanovení volného vápna a volné magnézie v cementu a slínku .
Solubilizaci iontů Fe 3+ na nebo pod blízko neutrálního pH lze provést pomocí EDTA. Tato vlastnost je užitečná v zemědělství včetně hydroponie. Vzhledem k závislosti na tvorbě ligandu na pH však EDTA nepomáhá zlepšit rozpustnost železa ve výše neutrálních půdách. Jinak při téměř neutrálním pH a vyšším tvoří železo (III) nerozpustné soli, které jsou pro vnímavé druhy rostlin méně biologicky dostupné . Vodný [Fe (EDTA)] - se používá k odstraňování („drhnutí“) sirovodíku z proudů plynu. Této přeměny je dosaženo oxidací sirovodíku na elementární síru, která je netěkavá:
V této aplikaci je centrum železa (III) redukováno na jeho derivát železa (II), který pak může být znovu oxidován vzduchem. Podobným způsobem se oxidy dusíku odstraňují z proudů plynu pomocí [Fe (EDTA)] 2− . Oxidační vlastnosti [Fe (EDTA)] - se také využívají ve fotografii , kde se používá k solubilizaci částic stříbra .
EDTA byl použit v separace lanthanoidů kovů pomocí iontově-výměnné chromatografie . Zdokonalili F. H. Spedding a kol . v roce 1954 se metoda spoléhá na stálé zvyšování konstanty stability lanthanidových EDTA komplexů s atomovým číslem . Pomocí sulfonovaných polystyrenových kuliček a Cu 2+ jako zadržovacího iontu způsobí EDTA migraci lanthanoidů po koloně pryskyřice, přičemž se rozdělí na pásy čistých lanthanoidů. Lanthanoidy se eluují podle klesajícího atomového čísla. Vzhledem k nákladům této metody, vzhledem k extrakci protiproudé extrakce rozpouštědlem , se nyní iontová výměna používá pouze k získání nejvyšších čistot lanthanidů (typicky vyšších než 99,99%).
Lék
Edetát vápenatý sodný , derivát EDTA, se používá k navázání kovových iontů při chelatační terapii , například při léčbě otravy rtutí a olovem . Podobným způsobem se používá k odstranění přebytečného železa z těla. Tato terapie se používá k léčbě komplikací opakovaných krevních transfuzí , jako by byla použita k léčbě talasemie .
Zubní lékaři a endodontisté používají roztoky EDTA k odstraňování anorganických nečistot ( nátěrových vrstev ) a mazání kořenových kanálků v endodoncii. Tento postup pomáhá připravit kořenové kanálky na obturaci . Kromě toho roztoky EDTA s přídavkem povrchově aktivní látky uvolňují kalcifikace uvnitř kořenového kanálku a umožňují instrumentaci (tvarování kanálu) a usnadňují apikální posun souboru v těsném nebo zvápenatělém kořenovém kanálu směrem k vrcholu.
Slouží jako konzervační prostředek (obvykle ke zvýšení účinku jiného konzervantu, jako je benzalkoniumchlorid nebo thiomersal ) v očních přípravcích a očních kapkách .
Při hodnocení funkce ledvin je chrom (III) komplexu [Cr (EDTA)] - (jako radioaktivní chrom-51 ( 51 kr)) se podává intravenózně a jeho filtrace do moči je monitorována. Tato metoda je užitečná pro hodnocení rychlosti glomerulární filtrace (GFR) v nukleární medicíně .
EDTA se ve velké míře používá při analýze krve. Je to antikoagulant pro vzorky krve pro CBC/FBC , kde EDTA chelátuje vápník přítomný ve vzorku krve, zastavuje proces srážení a zachovává morfologii krvinek. Zkumavky obsahující EDTA jsou označeny levandulovými nebo růžovými vrcholy. EDTA je také v opalovacích trubičkách pro testování olova a může být použita v trubičkách královské modré pro testování stopových kovů.
EDTA je dispergátor slizu a bylo zjištěno, že je vysoce účinný při snižování růstu bakterií během implantace nitroočních čoček (IOL).
Alternativní medicína
Někteří alternativní lékaři se domnívají, že EDTA působí jako antioxidant , brání volným radikálům poškozovat stěny cév , a tím snižuje aterosklerózu . Tyto myšlenky nejsou podporovány vědeckými studiemi a zdá se, že odporují některým aktuálně přijímaným zásadám. US FDA nebylo to schváleno pro léčbu aterosklerózy.
Kosmetika
V šamponech , čisticích prostředcích a dalších výrobcích pro osobní péči se soli EDTA používají jako sekvestrační činidlo ke zlepšení jejich stability na vzduchu.
Laboratorní aplikace
V laboratoři se EDTA široce používá k vychytávání kovových iontů: V biochemii a molekulární biologii se deplece iontů běžně používá k deaktivaci enzymů závislých na kovu , a to buď jako test jejich reaktivity, nebo k potlačení poškození DNA , proteinů a polysacharidů . EDTA také působí jako selektivní inhibitor proti dNTP hydrolyzující enzymů ( Taq polymerázy , vůči dUTPáze , Mutt), játra arginasa a s křenovou peroxidázou nezávisle na iontu kovu chelatace . Tato zjištění nabádají k přehodnocení využití EDTA jako biochemicky neaktivního lapače iontů kovů v enzymatických experimentech. V analytické chemii se EDTA používá při komplexometrických titracích a analýze tvrdosti vody nebo jako maskovací činidlo k sekvestraci kovových iontů, které by interferovaly s analýzami.
EDTA nachází mnoho specializovaných použití v biomedicínských laboratořích, například ve veterinární oftalmologii jako antikolagenázu, aby se předešlo zhoršení vředů rohovky u zvířat . V tkáňové kultuře se EDTA používá jako chelatační činidlo, které se váže na vápník a brání spojení kadherinů mezi buňkami, brání shlukování buněk pěstovaných v kapalné suspenzi nebo odděluje adherentní buňky pro pasážování . V histopatologii lze EDTA použít jako odvápňovací činidlo, které umožňuje řezat řezy pomocí mikrotomu, jakmile je vzorek tkáně demineralizován. Je také známo, že EDTA inhibuje řadu metalopeptidáz , přičemž způsob inhibice probíhá prostřednictvím chelatace kovových iontů potřebných pro katalytickou aktivitu. EDTA lze také použít k testování biologické dostupnosti těžkých kovů v sedimentech . Může však ovlivnit biologickou dostupnost kovů v roztoku, což může představovat obavy ohledně jeho účinků na životní prostředí, zejména s ohledem na jeho široké použití a aplikace.
EDTA se také používá k odstranění ropy (zkorodovaných kovů) z palivových tyčí v jaderných reaktorech.
Vedlejší efekty
EDTA vykazuje nízkou akutní toxicitu s LD 50 (krysa) od 2,0 g/kg do 2,2 g/kg. Bylo zjištěno, že je u laboratorních zvířat jak cytotoxický, tak slabě genotoxický . Bylo zjištěno, že orální expozice má reprodukční a vývojové účinky. Stejná studie také zjistila, že jak dermální expozice EDTA ve většině kosmetických formulací, tak inhalační expozice EDTA v aerosolových kosmetických formulacích by vedly k expozičním úrovním nižším, než jaké jsou toxické ve studiích orálního dávkování.
Syntéza
Sloučenina byla poprvé popsána v roce 1935 Ferdinandem Münzem , který ji připravil z ethylendiaminu a kyseliny chloroctové . Dnes se EDTA syntetizuje hlavně z ethylendiaminu (1,2-diaminoethanu), formaldehydu a kyanidu sodného . Tato cesta poskytne tetrasodnou sůl EDTA, která se v následujícím kroku převede na kyselé formy:
- H 2 NCH 2 CH 2 NH 2 + 4 CH 2 O + 4 NaCN + 4 H 2 O → (NaO 2 CCH 2 ) 2 NCH 2 CH 2 N (CH 2 CO 2 Na) 2 + 4 NH 3
- (NaO 2 CCH 2 ) 2 NCH 2 CH 2 N (CH 2 CO 2 Na) 2 + 4 HCl → (HO 2 CCH 2 ) 2 NCH 2 CH 2 N (CH 2 CO 2 H) 2 + 4 NaCl
Tento proces se používá k produkci asi 80 000 tun EDTA každý rok. Nečistoty kogenerované touto cestou zahrnují glycin a kyselinu nitrilotrioctovou ; vznikají reakcemi koproduktu amoniaku .
Nomenklatura
K popisu EDTA a její různé protonované formy , chemici rozlišovat mezi EDTA 4- , je konjugovaná báze , která je ligand , a H 4 EDTA, na prekurzor uvedeného ligandu. Při velmi nízkém pH (velmi kyselé podmínky) převládá plně protonovaná forma H 6 EDTA 2+ , zatímco při velmi vysokém pH nebo velmi zásaditých podmínkách převládá plně deprotonovaná forma EDTA 4 . V tomto článku se termínem EDTA rozumí H 4− x EDTA x - , zatímco ve svých komplexech EDTA 4− znamená tetraanionový ligand.
Principy koordinační chemie
V koordinační chemii je EDTA 4− členem rodiny ligandů aminopolykarboxylové kyseliny . EDTA 4− se obvykle váže na kovový kationt svými dvěma aminy a čtyřmi karboxyláty. Mnoho z výsledných koordinačních sloučenin přijímá oktaedrickou geometrii . Přestože tyto aplikace mají jen malý význam pro své aplikace, jsou chirální . Kobaltu (III) anion [Co (EDTA)] - byl vyřešen na enantiomery . Mnoho komplexů EDTA 4− přijímá složitější struktury buď v důsledku vytvoření další vazby na vodu, tj. Sedmi souřadnicových komplexů, nebo přemístěním jednoho karboxylátového ramene vodou. Železo (III) komplex EDTA je sedm-souřadnici. Počátečních prací na vývoji EDTA se ujal Gerold Schwarzenbach ve čtyřicátých letech minulého století. EDTA tvoří obzvláště silné komplexy s Mn (II) , Cu (II) , Fe (III), Pb (II) a Co (III).
Pro jeho aplikace je relevantní několik vlastností komplexů EDTA. Za prvé, kvůli své vysoké denticitě má tento ligand vysokou afinitu ke kovovým kationtům:
Takto napsaný rovnovážný kvocient ukazuje, že kovové ionty soutěží o protony o navázání na EDTA. Protože jsou kovové ionty značně obaleny EDTA, jejich katalytické vlastnosti jsou často potlačeny. Konečně, protože komplexy EDTA 4− jsou aniontové , bývají vysoce rozpustné ve vodě. Z tohoto důvodu je EDTA schopná rozpouštět usazeniny oxidů a uhličitanů kovů .
P K A hodnoty volného EDTA jsou 0, 1,5 (deprotonace z obou aminoskupin ), 2, 2,66, 6,16 a 10,24 ( deprotonaci ze čtyř karboxylových skupin ).
Osud životního prostředí
Abiotická degradace
EDTA je v tak rozšířeném používání, že byly vzneseny otázky, zda se jedná o perzistentní organickou látku . Přestože EDTA plní mnoho pozitivních funkcí v různých průmyslových, farmaceutických a dalších oblastech, může životnost EDTA představovat vážné problémy v oblasti životního prostředí. Degradace EDTA je pomalá. Abioticky se vyskytuje hlavně za přítomnosti slunečního světla.
Nejdůležitějším způsobem eliminace EDTA z povrchových vod je přímá fotolýza na vlnových délkách pod 400 nm. V závislosti na světelných podmínkách se poločasy fotolýzy železa (III) EDTA v povrchových vodách mohou pohybovat od 11,3 minut až po více než 100 hodin. Degradace FeEDTA, ale ne samotné EDTA, produkuje železité komplexy triacetátu (ED3A), diacetátu (EDDA) a monoacetátu (EDMA) - 92% biologického rozkladu EDDA a EDMA za 20 hodin, zatímco ED3A vykazuje výrazně vyšší odolnost. Mnoho environmentálně hojných druhů EDTA (například Mg 2+ a Ca 2+ ) je odolnějších.
Biodegradace
V mnoha průmyslových čistírnách odpadních vod lze eliminace EDTA dosáhnout přibližně na 80% použitím mikroorganismů . Výslednými vedlejšími produkty jsou ED3A a kyselina iminodioctová (IDA) - což naznačuje, že byly napadeny jak páteřní, tak acetylové skupiny. Bylo dokonce objeveno, že některé mikroorganismy vytvářejí dusičnany z EDTA, ale fungují optimálně za mírně zásaditých podmínek pH 9,0–9,5.
Několik bakteriálních kmenů izolovaných z čistíren odpadních vod účinně degraduje EDTA. Specifické kmeny zahrnují Agrobacterium radiobacter ATCC 55002 a podoblasti Proteobacteria jako BNC1, BNC2 a kmen DSM 9103. Tyto tři kmeny mají podobné vlastnosti aerobního dýchání a jsou klasifikovány jako gramnegativní bakterie . Na rozdíl od fotolýzy nejsou chelátové druhy za účelem degradace železem (III). Každý kmen spíše jedinečně spotřebovává různé komplexy kov -EDTA několika enzymatickými cestami. Agrobacterium radiobacter degraduje pouze Fe (III) EDTA, zatímco BNC1 a DSM 9103 nejsou schopné degradovat EDTA železa (III) a jsou vhodnější pro komplexy vápníku , barya , hořčíku a manganu (II) . Komplexy EDTA vyžadují disociaci před degradací.
Alternativy k EDTA
Zájem o bezpečnost životního prostředí vyvolal obavy z biologické rozložitelnosti aminopolykarboxylátů , jako je EDTA. Tyto obavy podněcují vyšetřování alternativních aminopolykarboxylátů. Mezi kandidátská chelatační činidla patří kyselina nitrilotrioctová (NTA), kyselina iminodisukcinová (IDS), kyselina polyaspartová, kyselina S, S -ethylendiamin -N , N ' -dijantarová (EDDS), kyselina methylglycindioctová (MGDA) a kyselina L -glutamová N , N -kyselina octová, tetrasodná sůl (GLDA).
Kyselina iminodisukcinová (IDS)
Komerčně používaná od roku 1998, kyselina iminodisukcinová (IDS) biodegraduje asi o 80% po pouhých 7 dnech. IDS se výjimečně dobře váže na vápník a vytváří stabilní sloučeniny s jinými ionty těžkých kovů. Kromě toho, že má IDS po chelataci nižší toxicitu, je IDS degradován Agrobacterium tumefaciens (BY6), které lze sklízet ve velkém. Zahrnuté enzymy, IDS epimeráza a C -N lyáza , nevyžadují žádné kofaktory .
Kyselina polyasparagová
Kyselina polyasparagová , jako IDS, se váže na ionty vápníku a dalších těžkých kovů. Má mnoho praktických aplikací, včetně inhibitorů koroze, přísad do odpadních vod a zemědělských polymerů. Prací prostředek na bázi kyseliny polyaspartové byl prvním pracím prostředkem na světě, který obdržel ekoznačku EU pro květiny . Schopnost polyasparagové kyseliny vázat vápník byla zkoumána pro cílení nanonosičů naložených léčivy na kost. Příprava hydrogelů na bázi kyseliny polyasparagové v různých fyzikálních formách od vláken po částice může potenciálně umožnit snadné oddělení chelátovaných iontů z roztoku. Přestože je kyselina polyasparagová slabší než EDTA, může být stále považována za životaschopnou alternativu díky těmto vlastnostem, biokompatibilitě a biologické rozložitelnosti .
S , S- Ethylendiamin- N , N '-disukcinová kyselina (EDDS)
S , S izomer EDTA, ethylendiamin N , N 'dijantarová kyselina (EDDS), je snadno biologicky rozložitelný a vykazuje vysokou rychlost biologického rozkladu.
Kyselina methylglycindioctová (MGDA)
Dikarboxymethylalaninát trojsodný , také známý jako kyselina methylglycindioctová (MGDA), má vysokou rychlost biodegradace na více než 68%, ale na rozdíl od mnoha jiných chelatačních činidel může degradovat bez pomoci přizpůsobených bakterií. Kromě toho, na rozdíl od EDDS nebo IDS, MGDA odolává vyšším teplotám při zachování vysoké stability i celého rozsahu pH. Ukázalo se, že MGDA je účinné chelatační činidlo s mobilizační kapacitou srovnatelnou s kyselinou nitrilotrioctovou (NTA), s aplikací do vody pro průmyslové použití a pro odstraňování šťavelanu vápenatého z moči od pacientů s ledvinovými kameny .
Metody detekce a analýzy
Nejcitlivější metodou detekce a měření EDTA v biologických vzorcích je zvolená hmotnostní spektrometrie s kapilární elektroforézou monitorující reakci (SRM-CE/MS), která má detekční limit 7,3 ng/ml v lidské plazmě a kvantifikační limit 15 ng/ml . Tato metoda funguje se vzorky o objemu pouhých 7–8 nL.
EDTA byla také měřena v nealkoholických nápojích pomocí vysoce účinné kapalinové chromatografie (HPLC) na úrovni 2,0 μg/ml.
V populární kultuře
- Ve filmu Blade (1998) se EDTA používá jako zbraň k zabíjení upírů, při kontaktu s upíří krví exploduje.
Reference
externí odkazy
- Merops online databázi pro peptidáz a jejich inhibitorů: EDTA
- EDTA: Molekula měsíce
- EDTA Stanovení celkové tvrdosti vody
- Oviedo, Claudia; Rodríguez, Jaime (2003). „EDTA: Chelatační činidlo pod kontrolou životního prostředí“ . Química Nova . 26 (6): 901–905. doi : 10,1590/S0100-40422003000600020 .