乙二胺四乙酸
乙二胺四乙酸(ethylenediamine tetraacetic acid) 简称EDTA，俗称乙底酸。无色晶体。在220℃开始分解。微溶于水，不溶于普通有机溶剂。是分析化学中络合滴定常用的一种氨羧络合剂。商品常为它的钠盐，易溶于水，易于提纯。几乎能与所有的金属离子络合，生成溶于水的内络合物，并且一般都以1∶1的形式络合。
在工业上是由乙二胺与氯乙酸钠在碱性缩合剂如碳酸钠存在下起缩合反应制得。在人体内不分解，能络合体内微量金属元素而排出体外，引起缺钙、低血压、肾功能障碍等。
一、基本性质
化学式：C₁₀H₁₆N₂O₈
结构：含两个氨基（-NH₂）和四个羧酸基（-COOH），形成六齿配体，能与金属离子（如Ca²⁺、Fe³⁺、Pb²⁺）形成稳定螯合物。
溶解性：游离酸形式难溶于水，常用其钠盐（如EDTA二钠、四钠）或钾盐以提高溶解度。
螯合能力：pH影响配位效果，碱性条件（pH>8）下螯合能力最强。
二、主要应用领域
| 领域 | 具体用途 | 作用机制 |
|---|---|---|
| 工业 | 水处理（软化水质）、纺织（去除金属杂质）、食品防腐（抑制氧化） | 螯合金属离子，阻止催化反应或沉淀形成 |
| 实验室 | 缓冲液（如DNA保存液TE）、金属离子掩蔽剂、络合滴定（测定Ca²⁺/Mg²⁺） | 稳定溶液环境，精准控制金属离子浓度 |
| 医疗 | 治疗重金属中毒（如铅中毒）、抗凝血剂（体外）、牙科根管治疗（软化牙本质） | 结合有毒金属，促进排泄；去除钙离子破坏结构 |
| 化妆品 | 稳定剂（防止氧化变质）、增强防腐剂效果 | 抑制金属离子引发的成分分解 |
三、常见EDTA盐及其特性
| 盐形式 | 化学式 | 特点 |
|---|---|---|
| EDTA二钠 | Na₂H₂C₁₀H₁₂N₂O₈ | 最常用，pH 4-6，适合实验室缓冲液和工业水处理 |
| EDTA四钠 | Na₄C₁₀H₁₂N₂O₈ | 高溶解度，pH 10-11，用于强碱性环境（如洗涤剂） |
| EDTA钙二钠 | CaNa₂C₁₀H₁₂N₂O₈ | 医疗专用，优先螯合铅/汞等有毒金属，减少体内钙流失风险 |
四、作用机制与化学特性
螯合反应：
EDTA通过四个羧酸氧和两个氨基氮与金属离子形成五元环或六元环螯合物，稳定性顺序通常为：Fe³⁺ > Cu²⁺ > Pb²⁺ > Ca²⁺ > Mg²⁺。
pH依赖性：
酸性条件（pH<2）：羧酸基质子化，螯合能力下降。
碱性条件（pH>10）：氨基去质子化，增强配位能力。
五、安全性及环境影响
毒性：
低急性毒性（大鼠口服LD₅₀≈2g/kg），但长期暴露可能干扰必需金属（铁、锌）代谢。
医疗用钙二钠盐（CaNa₂EDTA）可减少钙流失风险。
环境问题：
难生物降解，在水体中持久存在，可能影响水生生物（如抑制藻类生长）。
欧盟已限制其在洗涤剂中的使用（REACH法规）。
六、注意事项与替代品
使用建议：
实验室操作戴手套，避免吸入粉尘。
医疗用途需严格监控血钙/锌水平，防止缺乏症。
环保替代：
谷氨酸二乙酸（GLDA）：生物降解性好，用于洗涤剂。
柠檬酸：食品工业中替代EDTA作为金属螯合剂。
七、在生物化学中的特殊应用
蛋白质纯化：抑制金属蛋白酶活性（如EDTA加入裂解液防止蛋白降解）。
细胞培养：配制无钙/镁的PBS，用于细胞解离（螯合二价离子破坏细胞连接）。
分子生物学：
TE缓冲液（10mM Tris + 1mM EDTA）保护DNA/RNA免受核酸酶降解。
八、总结
EDTA凭借其强大的螯合能力，成为工业、医疗和科研中的多功能工具。核心要点：
应用广泛：从水质软化到重金属解毒，作用不可替代。
合理使用：需权衡效率与安全性，尤其在医疗和环境领域。
未来趋势：开发可降解螯合剂（如GLDA）以减少生态影响。
附：EDTA螯合容量速查表
| 金属离子 | 螯合比（EDTA:金属） | 稳定常数（log K） |
|---|---|---|
| Fe³⁺ | 1:1 | 25.1 |
| Cu²⁺ | 1:1 | 18.8 |
| Ca²⁺ | 1:1 | 10.7 |
| Mg²⁺ | 1:1 | 8.7 |
正确使用EDTA需结合具体场景选择合适盐形式及浓度，确保效果与安全的平衡。
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