聚天冬氨酸 缩聚 催化剂
新型水处理剂聚天冬氨酸的研究
新型水处理剂聚天冬氨酸的研究
霍宇凝3 , 刘 珊, 陆 柱 (华东理工大学资源与环境工程学院, 上海 200237)
摘要: 对新型水处理剂聚天冬氨酸的合成、热稳定性及阻垢性能进行了研究。研究结果表明: 聚
天冬氨酸的合成工艺简单, 热稳定性好, 阻垢性能优异、投加量少, 是一种可应用于高温、高钙离子
1 实验部分
1. 1 聚天冬氨酸的合成 1. 1. 1 原料 主要原料 L 2天冬氨酸的质量参数见 表 1。 1. 1. 2 合成实验步骤 采用无催化剂的 L 2天冬氨 酸缩聚反应方法。实验步骤如下: 反应容器置于油浴 中, 同时进行搅拌。 在一定温度下反应若干小时, 即
可得到聚琥珀酰亚胺。用碱溶液溶解, 所得到的红棕 色 澄清液体即为聚天冬氨酸的钠盐溶液。pH 为 9. 7。 1. 2 热性能测定 分别采用差量扫描量热仪 (D SC ) 和热失重分析 仪 (T GA ) 测定特征温度和热失重性能。
11. 5 80. 0
V itrification tran sfo rm ation Beg inn ingh of crystallization
266. 8
21. 5
Beg inn ing of vo latilization and decom po sition
表 3 聚天冬氨酸的热失重性能 Table 3 T herm a l w eigh tlessness of po lya sp aetic acid
图 4 Ca2+ 浓度对阻垢性能的影响 F ig. 4 Sca lc inh ib ition vs. CCa
3 结 论
(1) 用 L 2天冬氨酸制备新型阻垢剂聚天冬氨 酸的合成反应属于缩聚反应, 原料易得, 合成工艺简 单。作为一种环境友好型的绿色化学品, 聚天冬氨酸 从原料、制备过程到实际应用均对环境和人体无害。
以马来酸酐与氨水为原料热缩聚法合成聚天冬氨酸
以马来酸酐与氨水为原料热缩聚法合成聚天冬氨酸作者：胡海云来源：《中国科技博览》2009年第01期[摘要]以马来酸酐与氨水为原料热缩聚法合成聚天冬氨酸（PASP）,采用正交法考察物料比、反应时间、干燥温度和脱水环化温度对收率和分子量的影响。
实验结果表明，该热缩聚法合成的最佳条件是：马来酸与氨水的加料摩尔比为1:1.3，干燥温度为180℃，干燥时间为1.5小时，脱水环化温度为210℃（对于9.81g马来酸）。
[关键词]聚天冬氨酸热缩催化聚合收率正交实验中图分类号：TQ 文献标识码：A 文章编号: 1009-914X(2009)01(a)-0103-02聚天冬氨酸(Polyaspartic acid,PASP)是一种受到国内外重视的绿色阻垢剂，它不含磷，无毒，能生物降解，是一种具有生物活性的高分子材料。
PASP的应用范围很广，尤以相对分子量为4000-20000的应用更为广泛，在水溶液中能有效阻止难溶解盐类沉淀和结垢，延缓金属腐蚀，同时它也是生物可降解物质。
近年来，聚天冬氨酸也广泛用于工业水处理、农药、医药、日用化学品等行业。
目前PASP的合成过程主要分三个步骤:先由原料合成中间体聚琥珀酰亚胺(PSI)，然后PSI 水解制取聚天冬氨酸或盐;最后是聚天冬氨酸或盐的分离与纯化。
PSI的合成是最关键的步骤，不同的合成方法和反应条件不仅影响PASP的产率和纯度，而且影响产物的结构和摩尔质量，进一步影响聚天冬氨酸的性质、性能和用途。
PSI的合成方法按原料不同分两类：一类是以生化产品L-天冬氨酸(L-ASP)为原料，直接进行热缩聚合。
另一类是使用化工产品C4二元酸，如马来酸酐、马来酸或富马酸作为基本原料与无机铵或有机胺类化合物进行化学反应生成DL-天冬氨酸( DL-ASP)，然后再进一步缩合聚合。
第一类方法阻垢缓释性能好，但成本较高，本实验是以常见化学试剂马来酸酐和氨水为主要原料，探讨并优化了一种工艺简单、成本低廉、信价比高的合成PASP方法。
聚天冬氨酸 缩聚 催化剂
聚天冬氨酸缩聚催化剂英文回答：As for the synthesis of L-glutamic acid, one of themost important steps is the condensation of L-glutamic acid. This reaction is catalyzed by a catalyst, which plays a crucial role in promoting the reaction and increasing the yield of the desired product.The catalyst used for the condensation of L-glutamicacid is typically an acid. One commonly used catalyst is hydrochloric acid (HCl). The acid catalyst protonates the carboxyl group of one molecule of L-glutamic acid, makingit more reactive and facilitating the reaction with another molecule of L-glutamic acid. This leads to the formation of an intermediate compound, which then undergoes further reactions to form the desired product.In addition to hydrochloric acid, other acids such as sulfuric acid (H2SO4) and phosphoric acid (H3PO4) can alsobe used as catalysts for the condensation of L-glutamic acid. These acids have similar protonating abilities andcan effectively catalyze the reaction.It is worth noting that the choice of catalyst can have a significant impact on the reaction rate and selectivity. Different catalysts may lead to different reaction pathways and product distributions. Therefore, the selection of an appropriate catalyst is crucial for achieving the desired synthesis of L-glutamic acid.中文回答：关于L-谷氨酸的合成，其中最重要的一步是谷氨酸的缩聚反应。
聚天冬氨酸 缩聚 催化剂
聚天冬氨酸缩聚催化剂聚天冬氨酸是一种重要的生物大分子，具有许多潜在的应用领域。
在生物医药领域，聚天冬氨酸可以作为药物载体用于缓释药物；在生物材料领域，聚天冬氨酸可以制备生物可降解的材料等。
然而，由于聚天冬氨酸的特殊结构和性质，其合成方法相对较为复杂，往往需要使用催化剂来促进反应进行。
本文将重点讨论聚天冬氨酸缩聚反应中催化剂的应用及影响。
聚天冬氨酸是一种由谷氨酰胺和丙氨酸经缩聚反应合成的生物大分子，其分子结构中包含许多氨基和羧基。
这些官能团的存在赋予了聚天冬氨酸许多特殊的化学性质，使其在生物医药和生物材料领域具有广泛的应用前景。
然而，由于聚天冬氨酸的结构复杂，其合成方法往往比较困难，需要借助催化剂来提高反应效率。
催化剂在聚天冬氨酸缩聚反应中起着至关重要的作用。
首先，催化剂可以降低反应的活化能，加速反应的进行。
其次，催化剂可以选择性地促进某些反应路径，提高产物的选择性和纯度。
最后，催化剂还可以提高反应的稳定性和重复性，减少副反应的发生。
因此，选择合适的催化剂对于聚天冬氨酸缩聚反应的进行具有重要意义。
目前，常用的聚天冬氨酸缩聚催化剂主要包括酶类催化剂、金属催化剂和有机催化剂等。
酶类催化剂是一类天然存在的生物催化剂，具有高效、高选择性和环境友好等优点，但受到催化条件限制和成本较高等问题。
金属催化剂具有活性高、反应速率快等优点，但受到金属离子毒性和废弃物处理等问题。
有机催化剂具有成本低、易于合成等优点，但其活性和选择性往往不如金属催化剂和酶类催化剂。
针对聚天冬氨酸缩聚反应中催化剂的选择和优化问题，研究者们做了大量的工作。
他们通过改进催化剂结构、优化反应条件等方式，提高了聚天冬氨酸缩聚反应的效率和产率。
例如，有研究者开发了一种新型的具有双活性氢键催化基团的有机催化剂，成功实现了聚天冬氨酸的快速合成。
此外，还有研究者利用金属有机框架材料作为聚天冬氨酸缩聚反应的催化剂，取得了显著的反应活性和选择性。
总的来说，聚天冬氨酸缩聚反应中催化剂的选择和优化是一个复杂而重要的问题。
聚天冬氨酸的生产及应用分析
聚天冬氨酸的生产及应用分析李峰1，李更辰2，邢振平1（1、石家庄开发区德赛化工有限公司；2、石家庄铁道大学材料科学与工程学院）摘要：论文综述了以L-天门冬氨酸为原料或以马来酸酐及其衍生物为原料生产聚天冬氨酸工艺，分析了聚天冬氨酸应用领域及市场需求，概括了国内外工业化生产规模及研究现状，比较了国内外产品差距，分析了国内聚天冬氨酸生产现状，指出国内提高聚天冬氨酸品质需要研究的方向。
关键词：聚天冬氨酸、水处理、阻垢、缓蚀1、聚天冬氨酸的产品意义聚天冬氨酸（Polyaspartic acid）是一种氨基酸的聚合物，天然存在于软体动物和蜗牛类的壳内[1]。
天门冬氨酸分子中的胺基和羧基缩合后形成酰胺键，构成大分子主链，另一个羧基则分布在主链的两侧。
在聚天冬氨酸大分子中含有丰富的酰胺键、羧基等活性基团。
酰胺键的化学稳定性较高，高温不易分解；另一方面酰胺键也是肽键，具有生物活性。
羧基在水中电离形成羧基负离子，它能与多种离子发生络合反应，使聚天冬氨酸在水溶液中具有很高的化学活性。
在聚天冬氨酸每个结构单元中，有4个氧原子和1个氮原子，氧和氮原子极易与水分子形成氢键，使其具有很好的亲水性和水溶性[2]。
聚天冬氨酸特殊的分子结构决定了它具有以下特征：⑴分散性低分子量的聚天冬氨酸具有很好的分散能力，能够分散水溶液中各种颗粒物质，如CaCO3、CaSO4、BaSO4、Fe2O3、粘土、Ca3（PO4）2等[2]。
⑵缓蚀性低分子量的聚天冬氨酸具有阻止碳钢、铜等腐蚀的能力，是一种良好的缓蚀剂，特别适用于防止采油管线中二氧化碳引起的腐蚀[2]。
⑶吸湿性聚天冬氨酸很容易潮解，有很强的吸水性，并能保持水份，大分子量的聚天冬氨酸可用作吸水树脂[2]。
⑷生物降解性聚天冬氨酸的类蛋白质结构决定了它有很好的生物可降解性。
根据OECD301B 标准，对聚天冬氨酸的生物降解性进行了研究。
结果证明，聚天冬氨酸10d内的降解率超过18.8%，28d内生物降解率达到73%，是易生物降解物质[2]。
聚天冬氨酸(钠)pasp中英文简介
聚天冬氨酸（钠）PASP中英文简介Sodium of Polyaspartic Acid (PASP)（鑫泰水处理环保型阻垢剂肥料增效剂PASP中英文对照2016.1）CAS No. 181828-06-8，35608-40-6分子式：C4H5NO3M(C4H4NO3M)m(C4H4NO3M)nC4H4NO3M2相对分子质量：1000-5000结构式：一、产品性能聚天冬氨酸（PASP）为水溶性聚合物，是一种新型绿色水处理剂，具有无磷、无毒、无公害和可完全生物降解的特性。
对离子有极强的螯合能力，具有缓蚀与阻垢双重功效，对碳酸钙、硫酸钙、硫酸钡、磷酸钙等成垢盐类具有良好的阻垢效果，对碳酸钙的阻垢率可达100%。
聚天冬氨酸（PASP）同时具有分散作用并可有效防止金属设备的腐蚀。
聚天冬氨酸（PASP）可替代含磷的水处理剂，以避免水体的富营养化和排放二次污染。
三、适用范围1、聚天冬氨酸（PASP）作为阻垢缓蚀剂广泛用于工业循环水、锅炉水、反渗透水、油田水、海水淡化等水处理领域，在高硬度、高碱度、高PH、高浓缩倍数系统中表现卓越，聚天冬氨酸（PASP）阻垢效果优于常用含膦阻垢剂。
聚天冬氨酸（PASP）与PBTCA复配后有增效作用。
2、聚天冬氨酸（PASP）由于绿色环保的特性，聚天冬氨酸（PASP）品可作为新型的日化助剂和各种无毒、无污染的专用精细化学品。
3、聚天冬氨酸（PASP）在农业上可以作养分吸收增强剂，促进蔬菜、瓜果、花卉等农作物的生产，同时与农药并用可提高药效。
四、包装与贮存聚天冬氨酸（PASP）用塑料桶包装，每桶25kg或250kg，也可根据用户需要确定。
聚天冬氨酸（PASP）贮于室内阴凉处，贮存期十个月。
五、安全防护聚天冬氨酸（PASP）为碱性，操作时注意劳动保护，应避免与皮肤、眼睛等接触，接触后用大量清水冲洗。
Sodium Salt of Polyaspartic Acid (PASP)CAS No. 181828-06-8，35608-40-6 Molecular weight: 1000-5000Molecular Formula: C4H5NO3M(C4H4NO3M)m(C4H4NO3M)nC4H4NO3M2Structural Formula:Properties:PASP is a kind of biopolymer materials, of which molecules contains abundant amido bond, carboxyl and other active groups. Amido peptide bond has biological activity and high chemical stability, hard to decompose at high temperature; carboxyl group can be complex with many metal ions in water, which make PASP have high chemical activity in aqueous solution; in each structural unit of PASP, the oxygen and nitrogen atoms can easily form hydrogen bonds with water molecules, it has good hydrophilicity and water solubility. The special molecular structure of PASP ensures that it has good dispersing ability, corrosion inhibiting properties, excellent biodegradability andenvironmental friendly characteristics.Specification:Usage:According to different molecular weights of PASP, it can be used in water treatment, agriculture and forestry, petroleum exploitation, detergents and other fields.I. Water treatment1. PASP has characteristic of polyanion surfactant, which can be chelated withmagnesium, copper, iron, cobalt and other polyvalent metal ions afterhydrolysis. It has excellent scale inhibition and dispersion properties. As scaleand corrosion inhibitor, PASP is widely used in industrial circulating water,boiler water, reverse osmosis water, oil recycled water, desalination watertreatment, especially for water treatment systems of high hardness, highalkalinity, high pH and high concentration.2. PASP has good scale inhibition on CaCO3、CaSO4、BaSO4、Ca3(PO4)2 ,etc..Its scale inhibition rate for CaCO3 is 100%.3. PASP is an alternative of phosphor-containing Water Treatment Chemicalsand has better scale inhibition effects. PASP can avoid eutrophication andsecond pollution in water system.II. Agriculture and Forestry1. PASP can be used as fertilizer synergist in agriculture. Adding it into urea canimprove fertilizer efficiency by 20-40% and reduce the fertilizer dosage;2. Adding PASP in the production process for fertilizer can increase fertilizergranulation level, increase the number of standard particles to 97%, therebyenhancing the rate of finished products and reduce loss;3. PASP can improve the nutrient absorption of grain, vegetable, melon and fruit,and flowers, promote root growth, increase crop yields, enhance plants and itsstress resistance;4. PASP can be used with phosphorodithioate and other pesticides to enhancepesticide effect, crop yields and improve crop quality;5. PASP can form complex with heavy metals in the soil, displace heavy metalsfrom the soil, in order to achieve the purpose of restoration of soil pollution. III. Petroleum exploitation1. PASP can form chelation with calcium, magnesium, copper, iron and othermetal ions to attach to the metal surface of the container to prevent metalcorrosion. It is an excellent corrosion inhibitor, especially for preventing oilpipeline corrosion caused by carbon dioxide;2. PASP with molecular weight around 10000 can reduce fluid viscosity. Inbentonite mud, when the dosage of PASP is 0.4%, the viscosity reduction ratecan be over 70%;3. It has good resistance to salt and calcium;IV. Detergents1. PASP has characteristics of anionic surfactant and good chelation, dispersionproperties. It can soften water, dispersing, anti-fouling, and preventre-contamination of the greasy dirty off the clothes during the washingprocess;2. It can be adsorbed on the surface of dinnerware, prevent mouldy, resulting inbetter cleaning effect. It is an important component of dishwashing detergentfor cleaning of hard surfaces;V. Other ApplicationsBecause of its good dispersion to inorganic and organic compouds, PASP has been applied with different degree in pharmaceuticals, pigments, paints, leather, inorganic chemicals, oilfield chemicals and other fields.PASP is called "third-generationpolyurea", it can be used to produce protective coatings of high weather resistance, high resistance to chemical corrosion, fast-curing paint, and applied directly to fast curing coatings on the metal substrate and industrial flooring, etc., ; it can be used in the tanning process as tanning agents, produces biodegradable leather;pharmaceutical carrier material made from PASP has been widely used in family planning, anti-tumor drugs making etc.Package and Storage:200L plastic drum,IBC(1000L),customers’ requirement. Storage for ten months in shady room and dry place.Safety Protection:Alkaline, Avoid contact with eye and skin, once contacted, flush with water.Keywords: PASPRelated Products:Sodium Salt of Polyaspartic Acid (PASP)Copolymer of Phosphono and carboxylic AcidPolyepoxysuccinic Acid (PESA)。
聚天冬氨酸的生产工艺及研究动态
以马来酸（或富马酸）和氨为原料，通过力化学 方法合成聚琥珀酰亚胺，再水解成聚天冬氨酸。反应 分 ３ 步进行（： １）马来酸酐的水解反应。在较高温度 下马来酸酐水解生成马来酸， 高温和搅拌可以提高 反应的速度。考虑氨水的挥发性，马来酸与氨水的物 质的量比约为 １０∶１１， 为控制放热反应的速度，投
ＰＡＳＰ 的用途广泛，尤以相对分子质量为 ４ ０００— ２０ ０００ 的用途更广。可用于清洗剂的添加剂；某些 无机物的分散剂；肥料、杀虫剂及除草剂等添加剂； 脂粉、洗发精、牙膏等添加剂；水处理剂等，随着人 类环保意识以及人们生活质量的提高，开发聚天冬 氨酸产品在我国将有深远的意义，也是 ２１ 世纪聚 合物发展的方向。在合成方面研究最多的国家是德 国、日本和美国。特别是美国的 Ｄａｎｌａ 公司已获得 了 ２２ 项专利并获美国政府奖，但国内这方面的报 道相对较少。 １ ＰＡＳＰ 的生产方法
目前国内腈纶生产按溶剂分主要有硫氰酸钠二步法二甲基甲酰胺一步法和二甲基乙酰胺有机湿法从工艺和设备特点物质消耗环境影响产品质量后加工性能国产化率及国外发展趋势等多个因素进行综合比较硫氰酸钠二步法和二甲基乙酰胺有机湿法最具发展前景
刘海燕等：聚天冬氨酸的生产工艺及研究动态
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聚天冬氨酸的生产工艺及研究动态
应。在 Ｎ２ 气保护条件下，采用机械力化学方法替代 引发剂引发单体聚合，聚合最终产物为红棕色、不溶
于水的聚琥珀酰亚胺（。 ３）在碱性条件下水解，即可
得到聚天冬氨酸。反应式如下：
Ｎ２（ １３． ３ ｋＰａ） ２４０ ℃ ｎ（ ＣＨＣＯ） ２ＮＨ Ｍｅｃｈａｎｏｃｈｅｍｉ ａｃｌ
聚天冬氨酸及其衍生物
聚天冬氨酸及其衍生物012009165 李杰（一）聚天冬氨酸聚天冬氨酸（PASP）是一类研究较多的合成聚氨基酸，具有很好的生物相容性和可生物降解性。
水溶性聚天冬氨酸是一种有效的阻垢剂和分散剂，易生物降解。
活性实验表明，在应用上其性能与聚丙烯酸一致，是聚丙烯酸的良好取代品。
1.结构与制备方法PASP具有两种构型，即α和β构型，结构如下：天然聚氨基酸中的PASP片段是以α构型存在的，合成的PASP通常是两种构型的混合物。
制备PASP的方法主要有两种：一种方法是NCA （N-carboxyan-hydride）法；另一种方法是琥珀酰亚胺中间体破解，这是目前合成PASP的主要方法。
聚天冬氨酸的合成途径主要分三个步骤：先由天冬氨酸或马来酸酐、马来酸铵盐等热缩合合成中间体聚琥珀酰亚胺（polysuccinimide，PSI）；然后，聚琥珀酰亚胺水解制取天冬氨酸盐；最后，聚天冬氨酸盐进行分离与纯化。
中间体聚琥珀酰亚胺的合成是关键的步骤，不同的合成方法和反应不仅影响聚琥珀酰亚胺的产率和纯度，而且影响产物的结构和摩尔质量，从而影响聚天冬氨酸的性质、性能和用途。
目前，研究比较多的聚琥珀酰亚胺的合成方法有以下4种；①L-天冬氨酸的热缩合；②L-天冬氨酸的催化聚合；③马来酸酐与氨水先进行化学反应，然后进行缩合聚合；④马来酸酐与铵盐或胺类物质反应并直接进行聚合。
天冬氨酸的热缩合的制备反应式如下：制取高分子量的聚天冬氨酸的方法：将天冬氨酸溶于浓H3PO4中，180℃减压缩合得高分子量的琥珀酰亚胺，再用中性、弱酸性、碱性等基团开环。
所用的溶剂有二异丁酮、环碳酸酯等。
若将天冬氨酸与少量磷酸溶于1,3,5—三甲基苯与环丁砜混合溶剂中制备中间体，不需要分离就可以进一步缩合得琥珀酰亚胺。
不同制备方法得到的PASP的性能有一定的差别，如磷酸催化天冬氨酸热缩合得到聚天冬氨酸比从马来酸酐出发缩聚制备聚天冬氨酸的生物降解性要好，28天后几乎全部降解，而天冬氨酸本体热缩聚得到聚天冬氨酸生物降解性能最差，2+28天后仅50%被降解。
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聚天冬氨酸缩聚催化剂
聚天冬氨酸是一种重要的生物大分子，在生物体内扮演着重要的角色。
其缩聚产物可以通过不同的催化剂来合成，这一过程涉及到许多重要的化学反应和催化机制。
本文将对聚天冬氨酸的缩聚过程以及不同催化剂对其影响进行深入研究。
首先，我们需要了解聚天冬氨酸的结构和性质。
聚天冬氨酸是一种多聚肽，由许多重复单元组成。
其主要由L-谷氨酸单体组成，具有特定的空间构象和氨基和羧基。
这些基团在缩聚反应过程中起着至关重要的作用，决定了聚合物的结构和性质。
在聚天冬氨酸的缩聚过程中，催化剂扮演着至关重要的角色。
催化剂可以显著提高聚合物合成的速率和效率，同时还可以调控聚合物的分子结构和功能。
目前常用的催化剂包括酶类、金属催化剂和有机催化剂等。
这些催化剂在聚天冬氨酸的缩聚反应中发挥着不同的作用，具有各自的优点和局限性。
在酶类催化剂中，转酶和脱氢酶是常用的催化剂。
这些酶类在特定的条件下可以催化聚天冬氨酸的缩聚反应，形成特定的产物。
酶类催化剂具有高催化活性、良好的底物选择性和环境友好性等优点，但也存在受温度、pH 值等条件限制的缺点。
与酶类催化剂相比，金属催化剂在聚天冬氨酸的缩聚反应中具有更广
泛的应用前景。
金属离子如铜离子、锌离子等可以有效催化聚天冬氨酸的缩聚反应，形成高分子量的聚合物。
金属催化剂具有简单易得、催化活性高等优点，但也存在金属中毒和废弃物处理等问题。
除了金属催化剂，有机催化剂在聚天冬氨酸的缩聚过程中也展现出其
独特的优势。
有机催化剂如有机酸、有机碱等可以有效催化聚天冬氨酸的缩聚反应，形成特定的产物。
有机催化剂具有底物选择性高、反应条件温和等优点，但也缺乏在大规模生产中的稳定性和经济性。
综上所述，聚天冬氨酸的缩聚过程涉及到多种催化剂的应用和研究。
不同的催化剂在聚合物的合成过程中发挥着各自的作用，具有各自的优缺点。
未来的研究可以进一步探索新型催化剂的应用和发展，提高聚天冬氨酸的合成效率和产物质量，为其在生物医学和材料科学领域的应用提供更多可能性。
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