اتیدرونیک اسید HEDP

اتیدرونیک اسید چیست؟

اتیدرونیک اسید، که به طور گسترده با نام HEDP (1-هیدروکسی‌اتیلیدن-1،1-دی‌فسفونیک اسید) شناخته می‌شود، یک ترکیب آلی فسفره برجسته است که به دلیل خواص شیمیایی منحصربه‌فرد خود، کاربردهای گسترده‌ای در صنایع مختلف یافته است.

این ترکیب، به عنوان یک بیس‌فسفونات نسل اول و عضو خانواده فسفونات‌ها ، نقش حیاتی در مهار تشکیل رسوب، جلوگیری از خوردگی و همچنین عمل به عنوان یک عامل کیلیت‌کننده ایفا می‌کند.

اتیدرونیک اسید، یک ترکیب شیمیایی با فرمول مولکولی C2H8O7P2 ، به عنوان یک اسید 1،1-بیس(فسفونیک) تعریف می‌شود که دارای یک گروه هیدروکسی در موقعیت 1 است. نام IUPAC آن (1-هیدروکسی-1-فسفونو‌اتیل)فسفونیک اسید یا (1-هیدروکسی‌اتان-1،1-دی‌یل)بیس(فسفونیک اسید) است. این ترکیب به طور گسترده با اختصار HEDP شناخته می‌شود.

سایر مترادف‌های رایج شامل HEDPA، EHBP، EHDP، EDPA و اکسی‌اتیلیدن دی‌فسفونیک اسید (OEDP) می‌باشند.

ساختار مولکولی اتیدرونیک اسید، که شامل دو گروه فسفونیک اسید و یک گروه هیدروکسیل متصل به یک اتم کربن مرکزی است ، مبنای توانایی‌های استثنایی آن را تشکیل می‌دهد. این ساختار پلی‌دنتات به آن اجازه می‌دهد تا به طور موثر با یون‌های فلزی مختلف پیوند برقرار کرده و از واکنش‌های نامطلوب جلوگیری کند.

از سیستم‌های تصفیه آب صنعتی گرفته تا کاربردهای پیشرفته دارویی، HEDP با افزایش کارایی، جلوگیری از تخریب مواد و حتی کمک به درمان بیماری‌های پیچیده استخوانی، اهمیت چشمگیری پیدا کرده است.

مشخصات فیزیکی و شیمیایی HEDP

اتیدرونیک اسید که جزو مواد تصفیه آب محسوب می‌شود، در دو حالت فیزیکی اصلی، یعنی مایع و جامد، در دسترس است. شکل مایع آن معمولاً به صورت یک محلول آبی شفاف، بی‌رنگ تا زرد کم‌رنگ عرضه می‌شود.

در مقابل، شکل جامد آن به صورت کریستال‌های سفید خالص یا گرانول‌های بدون گرد و غبار موجود است. شکل جامد به دلیل مزایای حمل و نقل و نگهداری، به ویژه در مناطق سردسیر و یخبندان، ترجیح داده می‌شود.

خواص ترمودینامیکی این ترکیب شامل نقطه ذوب 198-199 درجه سانتی‌گراد برای ترکیب خالص و محدوده 194-204 درجه سانتی‌گراد برای فرم مونوهیدرات آن است. نقطه جوش محلول آبی آن تقریباً 100 درجه سانتی‌گراد است، در حالی که نقطه جوش پیش‌بینی شده برای خود ترکیب 578.8 ± 60.0 درجه سانتی‌گراد گزارش شده است.

چگالی محلول آبی 60 درصد اتیدرونیک اسید در دمای 20 درجه سانتی‌گراد، تقریباً 1.45 گرم بر سانتی‌متر مکعب است. این ترکیب به طور کامل در آب و به میزان کمی در متانول محلول است.

جدول 2: مشخصات فیزیکی و شیمیایی کلیدی اتیدرونیک اسید

روش تولید HEDP

تولید صنعتی اتیدرونیک اسید (HEDP) عمدتاً از طریق واکنش‌هایی با استفاده از مواد اولیه حاوی فسفر و مشتقات اسید استیک انجام می‌شود.

1. واکنش تری‌کلرید فسفر با اسید استیک گلاسیال:

این روش به عنوان یکی از رایج‌ترین و اقتصادی‌ترین مسیرهای سنتز HEDP شناخته می‌شود. در این فرآیند، تری‌کلرید فسفر (PCl3) با اسید استیک گلاسیال (CH3COOH) در حضور آب واکنش می‌دهد. واکنش کلی به صورت زیر است:

2PCl3 + CH3COOH + 5H2O → HEDP + 6HCl

این روش به دلیل مزایای متعدد، به طور گسترده‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرد :

• دسترسی و هزینه مواد اولیه: مواد اولیه به راحتی در دسترس بوده و قیمت پایینی دارند.
• شرایط واکنش ملایم: فرآیند تحت شرایط ملایم، معمولاً فشار اتمسفری و دمای بین 25 تا 120 درجه سانتی‌گراد، انجام می‌شود.
• سادگی فرآیند و ایمنی تولید: این روش با سادگی، سهولت عملیات و ایمنی تولید بالا مشخص می‌شود.
• خلوص و بازده بالا: به طور مداوم اتیدرونیک اسید با خلوص بالا، اغلب تا 97 درصد، و بازده واکنش 95 درصد یا بیشتر تولید می‌کند.

2. واکنش اسید فسفرو با انیدرید استیک یا استیل کلراید:

روش‌های دیگری نیز برای سنتز HEDP گزارش شده‌اند که شامل واکنش اسید فسفرو با انیدرید استیک یا استیل کلراید هستند. هیدرولیز محصول واکنش، اتیدرونیک اسید را فراهم می‌کند.

پیشرفت‌ها در فرآیند تولید اتیدرونیک اسید به طور مداوم در حال انجام است.

یکی از این نوآوری‌ها شامل وارد کردن گاز هیدروژن کلراید (HCl) به مواد اولیه است. این عمل باعث کاهش گرمای انحلال در طول هیدرولیز تری‌کلرید فسفر می‌شود ، که به نوبه خود شدت هیدرولیز PCl3 را مهار کرده و منجر به یک واکنش ابتدایی روان‌تر، کاهش واکنش‌های جانبی و افزایش کلی کارایی تولید می‌شود.

نحوه عملکرد HEDP

اتیدرونیک اسید به عنوان یک مهارکننده خوردگی اسید آلی فسفره عمل می‌کند. کارایی آن از توانایی آن در تعامل با یون‌های فلزی و سطوح معدنی ناشی می‌شود.

عملکرد کیلیت‌کننده:

HEDP به عنوان یک عامل کیلیت‌کننده قوی عمل می‌کند. این ترکیب با یون‌های فلزی مختلف از جمله آهن (Fe)، مس (Cu)، روی (Zn) و به ویژه کلسیم (Ca) و منیزیم (Mg) کمپلکس‌های پایداری تشکیل می‌دهد.

به طور خاص، می‌تواند یک کمپلکس کیلیت‌کننده شش‌عنصری با یون‌های فلزی در سیستم‌های آبی، به ویژه با یون کلسیم، تشکیل دهد. این توانایی اتصال به طور موثر یون‌های فلزی را جدا کرده و از مشارکت آنها در واکنش‌های نامطلوب جلوگیری می‌کند.

مکانیسم مهار رسوب:

HEDP با مهار تشکیل، رشد و انحلال کریستال‌های هیدروکسی‌آپاتیت، که از اجزای رایج رسوب هستند، عمل می‌کند. این عمل از طریق شیمی‌جذب به سطوح فسفات کلسیم انجام می‌شود ، که از رسوب‌گذاری سولفات‌ها و کربنات‌های نامحلول، که از علل اصلی تشکیل رسوب در سیستم‌های آبی هستند، جلوگیری می‌کند.

مکانیسم مهار خوردگی:

اتیدرونیک اسید به عنوان یک مهارکننده خوردگی کاتدی عمل می‌کند. این ماده با حل کردن مواد اکسید شده موجود بر روی سطوح فلزی و جلوگیری از تشکیل زنگ‌زدگی بعدی ، از خوردگی جلوگیری می‌کند. اثرات مهارکنندگی خوردگی آن قوی است و حتی در دماهای بالا، تا 250 درجه سانتی‌گراد، کارایی خود را حفظ می‌کند.

مکانیسم مهار بازجذب استخوان (در زمینه داروسازی):

در کاربردهای پزشکی، اتیدرونیک اسید به عنوان یک بیس‌فسفونات، عمل استئوکلاست‌ها را مهار می‌کند. استئوکلاست‌ها سلول‌هایی هستند که مسئول تجزیه و بازجذب استخوان می‌باشند.

این ماده با شیمی‌جذب به سطوح فسفات کلسیم، عمل پیروفسفات طبیعی را تقلید می‌کند که یک تنظیم‌کننده طبیعی کلسیفیکاسیون و دکلسیفیکاسیون است. این مکانیسم باعث کند شدن تجزیه استخوان قدیمی و ترویج تشکیل استخوان جدید می‌شود.

کاربرد اتیدرونیک اسید

خواص چندوجهی اتیدرونیک اسید امکان استفاده گسترده از آن را در طیف وسیعی از صنایع فراهم کرده است:

• تصفیه آب: HEDP به طور گسترده‌ای به عنوان مهارکننده رسوب و خوردگی در سیستم‌های آبی صنعتی مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد. کاربردهای خاص آن شامل سیستم‌های آب خنک‌کننده در گردش، آب دیگ‌های بخار (فشار پایین و متوسط)، تزریق آب در میادین نفتی، خطوط لوله نفت و کارخانه‌های نمک‌زدایی است.
• صنایع شوینده: HEDP یک افزودنی ضروری در تولید صنعتی شوینده‌ها و مواد پاک‌کننده است. این ماده به عنوان یک عامل کیلیت‌کننده، پایدارکننده سختی آب و عامل پراکنده‌ساز عمل کرده و با تثبیت سختی آب و تسهیل پراکندگی ذرات کثیفی، عملکرد شوینده را بهبود می‌بخشد.
• صنایع آرایشی و بهداشتی: به عنوان یک عامل کیلیت‌کننده، HEDP پایداری و عملکرد فرمولاسیون‌های آرایشی و بهداشتی را با اتصال به یون‌های فلزی که می‌توانند باعث تخریب محصول شوند، افزایش می‌دهد.
• صنایع داروسازی: اتیدرونیک اسید یک بیس‌فسفونات است که در درمان بیماری‌های استخوانی استفاده می‌شود. کاربردهای کلیدی آن شامل درمان بیماری پاژه استخوان، پیشگیری و درمان استخوان‌سازی هتروتوپیک پس از تعویض کامل مفصل ران یا آسیب نخاعی، و مدیریت پوکی استخوان، به ویژه ناشی از کورتیکواستروئیدها است.
• صنایع نساجی و رنگرزی: در این صنعت، HEDP به عنوان پایدارکننده پراکسید و عامل تثبیت‌کننده رنگ/رنگ‌دهنده عمل می‌کند. همچنین برای فرآیندهای دمینرالیزاسیون در نساجی به کار می‌رود.
• صنایع فلزکاری و آبکاری: این ماده به عنوان یک افزودنی برای حذف خوردگی از سطوح فلزی و جلوگیری از تشکیل زنگ‌زدگی بعدی استفاده می‌شود.
• صنایع ساختمانی: HEDP به عنوان یک افزودنی برای روان‌سازی برخی مواد، تغییر رئولوژی آنها و تأخیر در فرآیند سخت شدن استفاده می‌شود.

مزایای اتیدرونیک اسید

• پایداری بالا: این ترکیب پایداری هیدرولیتیکی و حرارتی عالی دارد که آن را برای استفاده در طیف گسترده‌ای از دماها و شرایط pH مناسب می‌سازد.
• خواص کیلیت‌کنندگی و ضد رسوب عالی: HEDP توانایی قوی در کیلیت‌کنندگی با یون‌های فلزی مختلف (مانند آهن، مس، روی و کلسیم) دارد و کمپلکس‌های پایداری را تشکیل می‌دهد.
• خواص مهارکنندگی خوردگی: اتیدرونیک اسید به عنوان یک مهارکننده خوردگی کاتدی موثر عمل می‌کند. علاوه بر این، هنگامی که با سایر مهارکننده‌های خوردگی و رسوب ترکیب می‌شود، اثرات هم‌افزایی از خود نشان می‌دهد که عملکرد کلی را به طور قابل توجهی افزایش می‌دهد.
• کارایی در فرمولاسیون‌های کم فسفر: HEDP معمولاً در فرمولاسیون‌های کم‌فسفر یا بدون فسفر در سیستم‌های آب خنک‌کننده در گردش و دیگ‌های بخار استفاده می‌شود که با مقررات زیست‌محیطی مطابقت دارد. این مزیت زیست‌محیطی آن را نسبت به فناوری‌های قدیمی‌تر که متکی بر کروم یا فسفات‌های بالا بودند، برجسته می‌سازد.
• در کاربردهای رادیودارویی (مانند 188Re-HEDP)، این ماده تسکین سریع درد (در عرض یک هفته) را برای متاستازهای استخوانی فراهم می‌کند.

معایب HEDP

• خورندگی: HEDP ممکن است برای فلزات خورنده باشد.
• آسیب چشمی و پوستی: این ماده باعث آسیب جدی به چشم (H318) و تحریک پوست (H315) می‌شود. در غلظت‌های بالا می‌تواند باعث سوختگی شدید پوست و آسیب چشمی شود.
• بلع: بلع فرم‌های غلیظ آن مضر است (H302). با این حال، در غلظت‌های بسیار رقیق (مانند 50 میلی‌گرم در لیتر در آب استخر)، سمیت خوراکی و پوستی آن پایین است.
• پتانسیل تجمع زیستی: HEDP دارای پتانسیل تجمع زیستی است.
• سمیت آبی: HEDP سمیت مزمن پایینی برای زندگی آبزیان نشان می‌دهد، اما سمیت حاد متوسطی دارد.
• افسردگی مغز استخوان: اصلی‌ترین سمیت در کاربردهای پزشکی، افسردگی برگشت‌پذیر مغز استخوان است که به صورت کاهش موقت سطح ترومبوسیت‌ها (پلاکت‌ها) و تا حدی لکوسیت‌ها (گلبول‌های سفید) ظاهر می‌شود.
• افزایش موقت درد: گاهی اوقات ممکن است یک افزایش موقت در درد (flare response) رخ دهد.
• درد شدید استخوان، عضله و مفصل: این نوع درد می‌تواند روزها، ماه‌ها یا حتی سال‌ها پس از شروع درمان با اتیدرونات آغاز شود.

قیمت اتیدرونیک اسید HEDP

قیمت اتیدرونیک اسید تحت تأثیر عوامل متعددی قرار دارد که شامل گرید و خلوص، مقدار خرید، هزینه‌های مواد اولیه و تولید، عرضه و تقاضا در بازار و منطقه جغرافیایی است.

اتیدرونیک اسید با گریدهای مختلف، از جمله گرید دارویی و گرید صنعتی، عرضه می‌شود.

گرید دارویی به دلیل الزامات سخت‌گیرانه‌تر تولید و کنترل کیفیت، قیمت بالاتری دارد.

قیمت‌ها معمولاً با افزایش مقدار خرید (خرید عمده) کاهش می‌یابند. هزینه‌های مواد اولیه مانند تری‌کلرید فسفر و اسید استیک و همچنین کارایی روش‌های تولید، به طور مستقیم بر قیمت نهایی محصول تأثیر می‌گذارند.

نوسانات عرضه و تقاضا در بازار جهانی و منطقه‌ای نیز نقش مهمی در تعیین قیمت‌گذاری ایفا می‌کنند. علاوه بر این، قیمت‌ها می‌توانند بر اساس منطقه جغرافیایی متفاوت باشند که ناشی از هزینه‌های تولید محلی، عوارض واردات/صادرات و هزینه‌های لجستیکی است.

خرید اتیدرونیک اسید

برای خرید اتیدرونیک اسید، درک اشکال موجود و ملاحظات مربوط به خلوص و کاربرد نهایی ضروری است. اتیدرونیک اسید به صورت تجاری به شکل محلول آبی (معمولاً 58-62% محتوای فعال) یا پودر کریستالی سفید (معمولاً 90% یا حداقل 98% محتوای فعال) در دسترس است. گریدهای مختلفی نیز ارائه می‌شود، از جمله گرید صنعتی و گرید دارویی.

ملاحظات کلیدی برای خرید شامل موارد زیر است:

• کاربرد نهایی: کاربرد خاص، خلوص و شکل مورد نیاز را تعیین می‌کند. به عنوان مثال، کاربردهای دارویی نیازمند مواد با گرید دارویی هستند، در حالی که تصفیه آب صنعتی ممکن است از محلول‌های با گرید صنعتی استفاده کند.
• حمل و نقل و نگهداری: فرم‌های پودری جامد می‌توانند از نظر بسته‌بندی و حمل و نقل مقرون‌به‌صرفه‌تر باشند، به ویژه در آب و هوای سردتر که محلول‌های مایع ممکن است یخ بزنند.
• مشخصات فنی: خریداران باید مشخصات دقیق مانند محتوای فعال، سطوح ناخالصی‌ها (مانند اسید فسفرو، اسید فسفریک، کلرید، آهن)، pH و ظرفیت جداسازی کلسیم را بررسی کنند.

فروش HEDP

بازار جهانی اتیدرونیک اسید (HEDP) توسط بخش‌های کلیدی متعددی هدایت می‌شود که با کاربردهای متنوع آن همسو هستند. این بخش‌ها شامل صنایع آب و فاضلاب، که به دلیل نیاز به کنترل موثر رسوب و خوردگی در سیستم‌های خنک‌کننده صنعتی، دیگ‌های بخار و میادین نفتی، تقاضای بالایی دارند

صنایع شوینده و پاک‌کننده، که به دلیل افزایش تقاضا برای محصولات بهداشت شخصی و پاک‌کننده‌های سطوح سخت رشد می‌کنند

صنایع آرایشی و بهداشتی، که با رشد تقاضا برای فرمولاسیون‌های پایدار در محصولات مراقبت از مو، پوست و بدن همراه هستند

صنعت داروسازی، که به دلیل نیاز مداوم به درمان بیماری‌های استخوانی مانند بیماری پاژه و پوکی استخوان، تقاضا برای HEDP را حفظ می‌کند. رشد بازار همچنین تحت تأثیر پیشرفت‌ها در فناوری‌های تصفیه آب و گسترش اقتصادهای نوظهور قرار دارد.

سوالات متداول