EDDS

El ácido etilendiamino- N , N'- disuccínico ( EDDS ) es un ácido aminopolicarboxílico . Es un sólido incoloro que se utiliza como agente quelante y que puede ofrecer una alternativa biodegradable al EDTA , que actualmente se utiliza a gran escala en numerosas aplicaciones.

Estructura y propiedades

El EDDS tiene dos centros quirales y, como tal, tres estereoisómeros. ^[1] Estos son los isómeros enantioméricos (R,R) y (S,S) y el isómero meso aquiral (R,S). Como reemplazo biodegradable para el EDTA, solo el estereoisómero (S,S) es de interés. Los estereoisómeros (R,S) y (R,R) son menos biodegradables, mientras que se ha demostrado que el estereoisómero (S,S) se biodegrada de manera muy efectiva incluso en suelos altamente contaminados. ^[2]

Síntesis

El EDDS se sintetizó por primera vez a partir de ácido maleico y etilendiamina . ^[3]^[4] Algunos microorganismos han sido manipulados para la síntesis a escala industrial de (S,S)-EDDS a partir de etilendiamina y ácido fumárico o ácido maleico, que procede de la siguiente manera: ^[5]

Del ácido aspártico

El (S,S)-EDDS se produce estereoespecíficamente mediante la alquilación de un bromuro de etileno con ácido L-aspártico . El EDDS racémico se produce mediante la reacción de etilendiamina con ácido fumárico o ácido maleico.

Química de coordinación

Al comparar la eficacia de (S,S)-EDDS versus EDTA como agentes quelantes para el hierro (III) :

Debido a la menor estabilidad de [Fe(S,S)-EDDS] ⁻ , el rango útil es aproximadamente 3< pH _(S,S)-EDDS < 9 y 2< pH _EDTA < 11. Sin embargo, este rango es suficiente para la mayoría de las aplicaciones. ^[6]

Otra comparación que se puede hacer entre (S,S)-EDDS y EDTA es la estructura del complejo quelado. Los seis sitios donantes de EDTA forman cinco anillos quelatos de cinco miembros alrededor del ion metálico, cuatro anillos _NC2OFe_y un anillo C2N2Fe _. El anillo C2N2Fe _y dos anillos _NC2OFe definen un plano , y dos anillos _NC2OFe son perpendiculares al plano que contiene el eje de simetría _C2 . Los anillos de cinco miembros están ligeramente _tensos . Los seis sitios donantes de EDDS forman anillos quelatos de cinco y seis miembros alrededor del ion metálico: dos anillos _NC2OFe_, dos anillos _NC3OFe y un anillo _C2N2Fe . Los estudios de la estructura cristalina del complejo Fe[(S,S)-EDDS] ⁻ muestran que los dos anillos NC3 OFe de cinco miembros _se proyectan fuera del plano del complejo, lo que reduce la tensión del anillo ecuatorial que existe en el complejo Fe[EDTA] ⁻ . ^[7] El complejo también tiene simetría _{C2 .}

Usos

(S,S)-EDDS es un agente quelante biodegradable que ofrece una alternativa al EDTA, del cual se producen 80 millones de kilogramos anualmente. Bajo condiciones naturales, se ha encontrado que el EDTA se convierte en ácido etilendiaminotriacético y luego se cicla a la dicetopiperazina , que se acumula en el medio ambiente como un contaminante orgánico persistente . ^[8]^[9] (S,S)-EDDS fue desarrollado comercialmente como un quelante biodegradable y agente estabilizador en formulaciones de detergentes y cosméticos. ^[10] Cuando EDDS se aplica en la remediación de suelos mejorada químicamente en casos excesivos (por ejemplo, cuando se aplica para el lavado de suelos ex situ), se puede lograr una mayor eficiencia de extracción para metales pesados y la cantidad de extracción es menos independiente de la dosis de EDDS; ^[11] Por otro lado, durante la remediación de suelos que implica un lavado continuo, la extracción de metales a menudo está limitada por la cantidad de EDDS. En condiciones de deficiencia de EDDS, se observó una extracción inicial no selectiva de metales pesados, seguida de un intercambio de metales pesados y una readsorción de metales pesados que tienen una constante de estabilidad más baja con EDDS. ^[12]

Enlaces externos

Página de Sigma Aldrich sobre EDDS, que contiene un enlace a una hoja de datos de seguridad (MSDS)

Referencias

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^ Tandy, S.; Ammann, A.; Schulin, R .; Nowack, B. (2006). "Biodegredación y especiación del ácido SS-etilendiaminodisuccínico (EDDS) residual en la solución del suelo que queda después del lavado del suelo". Contaminación ambiental . 142 (2): 191–199. doi :10.1016/j.envpol.2005.10.013. PMID 16338042.
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[1] Neal, JA; Rose, NJ (1968). "Ligandos estereoespecíficos y sus complejos. I. Un complejo de cobalto (III) de ácido etilendiaminodisuccínico". Química inorgánica . 7 (11): 2405–2412. doi :10.1021/ic50069a043.

[2] Tandy, S.; Ammann, A.; Schulin, R .; Nowack, B. (2006). "Biodegredación y especiación del ácido SS-etilendiaminodisuccínico (EDDS) residual en la solución del suelo que queda después del lavado del suelo". Contaminación ambiental . 142 (2): 191–199. doi :10.1016/j.envpol.2005.10.013. PMID 16338042.

[3] Barbier, M.; et al. (1963). "Synthese und Eigenschaften eines Analogen des Lycomarasmins und der Aspergillomarasmine". Liebigs Annalen . 668 : 132-138. doi :10.1002/jlac.19636680115.

[4] Patente estadounidense 3158635, Kezerian, Charles; Ramsey, William M., "Bisaductos de diaminas y ácidos insaturados", expedida el 24 de noviembre de 1964

[5] Takahashi, R.; et al. (1999). "Producción de ácido (S,S)-etilendiamina-N,N'-disuccínico a partir de etilendiamina y ácido fumárico por bacterias". Biosci. Biotechnol. Biochem . 63 (7): 1269–1273. doi : 10.1271/bbb.63.1269 . PMID 27380235.

[6] Orama, M.; Hyvönen, H.; Saarinen, H.; Aksela, R. (2002). "Complejación de [S,S] y estereoisómeros mixtos de ácido N,N'-etilendiaminodisuccínico (EDDS) con iones Fe(III), Cu(II), Zn(II) y Mn(II) en solución acuosa". J. Chem. Soc., Dalton Trans. (24): 4644–4648. doi :10.1039/b207777a.

[7] Pavelčík, F; Majer, J. (1978). "La estructura cristalina y molecular del trihidrato de [(S,S)-N,N'-etilendiaminodisuccinato]cobaltato(III) de litio". Acta Crystallographica B . 34 (12): 3582–3585. doi :10.1107/S0567740878011644.

[8] Yuan, Z.; VanBriesen, JM (2006). "La formación de intermediarios en la biodegradación de EDTA y NTA". Environmental Engineering Science . 23 (3): 533–544. doi :10.1089/ees.2006.23.533.

[9] Yip, TCM; Tsang, DCW; Ng, KTW; Lo, IMC (2009). "Interacciones cinéticas de EDDS con suelos. 1. Resorción de metales y competencia bajo deficiencia de EDDS". Environ. Sci. Technol . 43 (3): 831–836. Bibcode :2009EnST...43..831Y. doi :10.1021/es802030k. PMID 19245023.

[10] Schowanek, D.; Feijtel, TCJ; Perkins, CM; Hartman, FA; Federle, TW; Larson, RJ (1997). "Biodegradación de (S,S), (R,R) y estereoisómeros mixtos de ácido etilendiaminodisuccínico (EDDS), un quelante de metales de transición". Chemosphere . 34 (11): 2375–2391. doi :10.1016/S0045-6535(97)00082-9. PMID 9192467.

[11] Yip, TCM; Tsang, DCW; Ng, KTW; Lo, IMC (2009). "Modelado empírico de la extracción de metales pesados por EDDS de suelos contaminados con un solo metal y con múltiples metales". Chemosphere . 74 (2): 301–307. Bibcode :2009Chmsp..74..301Y. doi :10.1016/j.chemosphere.2008.09.006. PMID 18851868.

[12] Tsang, DCW; Yip, TCM; Lo, IMC (2009). "Interacciones cinéticas de EDDS con suelos. 2. Complejos metal-EDDS en suelos no contaminados y contaminados con metales". Environ. Sci. Technol . 43 (3): 837–842. Bibcode :2009EnST...43..837T. doi :10.1021/es8020292. PMID 19245024.