異性体 N,N'-bis(2-hydroxybenzyl)ethylenediamine-N,N'-diacetic acid (HBED)の合成と性質
Synthesis and properties of isomers N,N'-bis(2-hydroxybenzyl)ethylenediamine-N,N'-diacetic acid (HBED)
異性体 N,N'-bis(2-hydroxybenzyl)ethylenediamine-N,N'-diacetic acid (HBED)の合成と性質
ヨアンナ・ステギエント・ノヴィツカ、アダム・ナウロッキ
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電子メール : joanna.stegient-nowicka@adob.com.pl
鉄、銅、マンガン、亜鉛などの微量栄養素は植物の成長に必要であるため、土壌中の含有量がわずかに減少するだけで、作物には目に見える変化が生じる。特に、炭酸塩を多く含み、有機物の少ないアルカリ性の土壌で育った作物は、このような変化にさらされる。このような土壌では、鉄は水に溶けない、つまり植物に吸収されない形に変化してしまう。このため、土壌中の微量栄養素の欠乏を解消するために、キレート剤、例えばN，N'-ビス（2-ヒドロキシベンジル）エチレンジアミン-N，N'-ジ酢酸（HBED）を含む肥料が使用されている[1]。
HBEDを得る方法は、エチレンジアミン-N，N′-二酢酸、フェノール、ホルムアルデヒドをアルカリ性媒体中で行うマンニッヒ反応に基づく[2]。未置換の芳香族基が存在すると副生成物が生成することがあり、EDDHAやEDDHMAの合成でも同様のメカニズムが観察される[3]。また、HBEDの3つの異性体、すなわちo,o-、o,p-およびp,p-を得ることが可能である。
文献照会によると、EDDHAが異性体の形で存在することは、その化学的および応用的特性の違いに影響を与えることが示されている[4-6]。N,N′-bis(2-hydroxybenzyl)ethylenediamine-N,N′-diacetic acidの場合、o,o-異性体についてのみ研究が行われてきた[7, 8]。そこで，HBEDの3つの異性体すべてを入手し，その化学的・物理化学的性質を調べることで，土壌肥料の鉄欠乏を補う肥料としてのキレートの使用可能性を確認する試みを行った．
以下参考文献
[1] Regulation (EC) No 2003/2003 of the European Parliament and of the Council relating to fertilisers
[2] Patent US20180186727, A.M. Reichwein, H.J. Jongen, M. Groote, Process to prepare phenolic ethylenediamine diacetic acid compounds, 2018.
[3] Patent US2824128, M. Dexter, R.I. Cranston, Preparation of phenolic ethylenediaminepolycarboxylic acids, 1958.
[4] F. Yunta, S. Garcia-Marco, J.J. Lucena, Theoretical speciation of ethylenediamine-N-(o-hydroxyphenylacetic)-N′-(p-hydroxyphenylacetic) acid (o,p-EDDHA) in agronomic conditions, J. Agric. Food Chem., 51, 2003, 5391 5399.
[5] L. Hernandez-Apaolaza, S. Garcia-Marco, P. Nadal, Structure and fertilizer properties of byproducts formed in the synthesis of EDDHA, J. Agric. Food Chem., 54, 2006, 4355-4363.
[6] W.D.C. Schenkeveld, A.M. Reichwein, E.J.M. Temminghoff, W.H. van Riemsdijk, The behaviour of EDDHA isomers in soils as influenced by soil properties, Plant Soil, 290, 2007, 85-102.
[7] R.M. Smith, A.E. Martell, Critical Stability Constants Vol: 1, 4, 5, 6, Springer Science + Business Media, LLC New York, 1982.
[8] C. Martin-Fernandez, S. Lopez-Rayo, L. Hernandez-Apaolaza, J.J. Lucena, Timing for a sustainable fertilisation of Glycine max by using HBED/Fe3+ and EDDHA/Fe3+ chelates, J. Sci. Food Agric., 97, 2017, 2773-2781.