| Пріоритети: | Спосіб отримання кислої калієвої солі Д-глюкосахарної кислоти. Сутність винаходу: продукт - кисла калієва сіль Д-глюкосахарної кислоти БФ C6H9O8K, т. пл. (З разл). 188 ° С [] 2 D 1 = + 5 ° (Cl, H 2 O) пр. Реагент 1: Д-глюкоза. Реагент 2: 43-56% водний розчин азотної кислоти. Умови реакції: при 20-22°С частину отриманого розчину додають у проточний реактор до коефіцієнта його заповнення 0,02-0,20 і нагрівають до кипіння, а потім додають частину розчину, при цьому реакційна суміш з проточного реактора надходить в реактор періодичного дії, де процес завершують з перемішуванням при 50-70°С, яку регулюють швидкістю подачі вихідного розчину Д-глюкози в азотній кислоті проточний реактор.
Винахід відноситься до органічної хімії, переважно до отримання кислот калієвої солі D-глюкосахарної кислоти (ККС).
Винахід може знайти застосування при промисловому одержанні лікарських засобів на основі похідних D-глюкосукрової кислоти, а також для отримання харчової D-глюкосукрової кислоти.
Відомий спосіб отримання ККС окисленням крохмалю дією 20% азотної кислоти при 100 про С [1]. З реакційноїсуміші додаванням СаСО 3 виділяли щавлеву кислоту. Фільтрат підкисляли оцтовою кислотою та кристалізацією отримували цільовий продукт з виходом 23-25%.
Однак цей спосіб може бути реалізований лише у лабораторному масштабі.
Відомий також спосіб отримання ККС окисленням картопляного крохмалю дією 30% азотної кислоти [2]. Крохмаль перемішували з азотною кислотою при кімнатній температурі, а потім нагрівали без перемішування на киплячій водяній бані.
Реакційну суміш охолоджували, нейтралізували поташом і підкисляли оцтовою кислотою. Вихід ККС не перевищував 25-30%.
Описаний спосіб отримання ККС окисленням розчином азотної кислоти в присутності невеликих кількостей NaNО 2 [3].
При цьому вихід не перевищував 30% під час проведення процесу у лабораторному масштабі.
Оптимізація умов реакції дозволила дещо збільшити вихід цільового продукту [4], проте сам спосіб міг реалізовуватись лише в лабораторних масштабах.
Найбільш близьким за технічною сутністю і досяганими результатами є спосіб отримання кислої калієвої солі D-глюкосахарної кислоти шляхом окислення D-глюкози водним розчином азотної кислоти, при цьому концентрований розчин D-глюкози обробляють розчином, наприклад, гідроксиду лужного металу, а потім додають при 50- 65 про З до розчину азотної кислоти 50-70%-ної концентрації, що містить нітрит або нітрат натрію, і процес окислення проводять при 50-90 про З, при молярному співвідношенні D-глюкозу: НNО 3 1: (3-8), відповідно Після завершення окислення реакційну масу охолоджують, підлужують до рН 9,0-11,0, а потім підкислюють до рН 3,4-3,6 [5] . Кристалізацію проводять із води.
Вихід цільового товару 35%.
Недоліком відомого способу є складність керування процесомчерез газо- і тепловиділення, що виникає, а також необхідність застосування висококонцентрованої НNО 3 .
Мета винаходу полягає у спрощенні процесу.
Поставлена мета досягається за рахунок способу отримання кислої калієвої солі D-глюкосахарної кислоти, що полягає в окисленні D-глюкози азотною кислотою 43-56%-ної концентрації, при цьому D-глюкозу розчиняють в азотній кислоті при 20-22 про С, при молярному співвідношенні D-глюкоза:НNО 3 1:(3-3,85), відповідно, при цьому частину отриманого розчину при 4-20 про З додають у проточний реактор до коефіцієнта заповнення його 0,02-0,20 і нагрівають до кипіння, потім додають частину розчину, що залишилася, при цьому реакційна суміш з проточного реактора безперервно надходить в реактор періодичної дії, в якому процес завершують при перемішуванні і при температурі 50-70 про С, яку регулюють швидкістю подачі вихідного розчину D-глюкози в азотній кислоті в проточний реактор.
Відмітними ознаками процесу є те, що D-глюкозу розчиняють у 43-56%-ному водному розчині азотної кислоти при 20-22 про З, частину отриманого розчину при 5-20 про З додають у проточний реактор до коефіцієнта його заповнення 0,02- 0,20 і нагрівають до кипіння, а також те, що потім додають частину розчину, при цьому реакційна суміш з проточного реактора надходить в реактор періодичної дії, де процес завершують з перемішуванням при температурі 50-70 про С, яку регулюють швидкістю подачі вихідного розчину D-глюкози в азотній кислоті у проточний реактор, що дозволяє спростити процес.
П р і м е р 1. 450 г моногідрату D-глюкози (2,27 моля) розчиняють у 1500 мл 25%-ної азотної кислоти (6,83 моля) при кімнатній температурі (молярне співвідношення НNО 3 :D-глюкоза 3: 1).
Розчин після одержання зберігають при 61 про С. У цих умовах зберігання повністю безпечне. 5 мл отриманого розчину D-глюкози завантажують у проточний скляний лабораторний реактор ємністю 250 мл. Таким чином, початковий коефіцієнт заповнення проточного реактора становить 0,02. Проточний реактор нагрівають на киплячій водяній бані до початку реакції - появи бурхливої пари NО 2 і кипіння. Підтримуючи кипіння, проточний реактор додають вихідний розчин D-глюкози. По досягненню рівня переливу (20% від обсягу проточного реактора) реакційна суміш перетікає в реактор періодичної дії ємністю 2000 мл, де при перемішуванні підтримують температуру 70 про З швидкістю додавання розчину в реактор періодичної дії. Загальний час додавання розчину D глюкози 1,5 год.
Потім реакцію ведуть ще 1,5 год до припинення виділення оксидів азоту.
Азотну суміш охолоджують до кімнатної температури і нейтралізують 45% водним розчином КОН до рН 11,0. Потім розчин підкислюють 56%-ною азотною кислотою до рН 3,4. Через 6 год фільтрацією відокремлюють ККС, промивають водою 2х50 мл, кристалізують із води та сушать у вакуумі при 40 про С.
Вихід ККС 1108 г, тобто. 18,8% теоретично розрахованого, чистота речовини 95,4%, т.пл. 185187 про З (з розклад.).
П р і м е р 2. 450 г моногідрату D-глюкози (2,27 моля) розчиняють у 785 мл 43%-ної НNО 3 (6,80 моля) при кімнатній температурі (співвідношенням НNО 3 : D-глюкоза 3: 1 ). Концентрація розчину D-глюкози у азотній кислоті 31,0%. Наступні стадії реакції проводять в умовах прикладу 1. Однак температуру суміші в реакторі періодичної дії підтримують на рівні 80°С.
Вихід ККС із чистотою 91% 175,2 г, тобто. 28,2%. Т.пл. 183185 про З (з розклад.).
Розчин нагрівають до початку реакції, а потім докипіння. Після початку бурхливого виділення оксидів азоту в проточний реактор починають дозовану подачу розчину, що залишився тиском стисненого повітря (0,7 атм.). Переливна лінія проточного реактора відповідає коефіцієнту заповнення 0,15. Подачу розчину D-глюкози проводять з такою швидкістю, щоб температура в реакторі періодичної дії (ємністю 1000 л) зберігалася на рівні 65 про С. Перемішування в другому реакторі продовжують 3 години після того, як був доданий весь розчин D-глюкози в азотній кислоті. Реакційну суміш охолоджують до кімнатної температури, додають 45% розчин КОН до pH 11,0.
Після перемішування протягом 20 хв підкислюють 63% НNО 3 до рН 3,4.
При цьому відразу розпочалася кристалізація ККС. Через 8 годин ККС відокремлювали фільтрацією, промивали водою при масовому співвідношенні ККС:вода = 1:3.
Вихід ККС із чистотою 98,0% 94,7 кг, тобто. 33,4%. Т.пл. 186-188 про З (з розкладанням).
Приміри 9 і 10 реалізовані в умовах прикладу 8, при температурах реакційної суміші в реакторі періодичної дії 70 про С і 50 про С.
Виходи ККС із чистотою 99 і 96% становили 97,0 та 84,3 кг, тобто. 34,5 та 29,1% від теорії відповідно. Т.пл. 187-188 про З і 186-188 про З (з розкладанням).
П р і м е р 11. Реалізовано в умовах прикладу 8, але при температурі реакторі періодичної дії 60 про С.
З 145 кг моногідрату D-глюкози отримано 57,4 кг ККС із чистотою 96,5% або 30,2%. Т.пл. 186-188 про З (з розкладанням).
П р і м е р 12. Виконано за умов прикладу 8. Вихідна кількість моногідрату D-глюкози 180 кг. Температура реакційної суміші у реакторі періодичної дії - 65 про З. Вихід ККС з чистотою 98,5% 71,7 кг, тобто. 31% теорії. Т.пл. 186,5-188 про З (з розкладанням).
П р і м е р 13. Виконаний в умовах способу-прототип.
99,0 г моногідрату D-глюкози розчиняють у 40 мл води при нагріванні до 45 про С. Розчин охолоджують і додають 7,0 мл 28% водного розчину гідроксиду амонію. 90 мл отриманого розчину витримують при кімнатній температурі в герметично закритому реакторі 16 год. 20 мл цього розчину додають до 130 мл 69%-ного розчину НNО 3 попередньо нагрітого до 65 про С (отримують 10%-ний розчин по D-глюкозі). Реакцію ініціюють додаванням 1,0 г NаNО 2 .
Після початку кипіння додають розчин D-глюкози, що залишився (сумарна концентрація по D-глюкозі 30%; молярне відношення НNО3:D-глюкоза 4:1).
Отриману суміш витримують при 60 про З при перемішуванні із зовнішнім охолодженням 2 год до припинення виділення оксидів азоту. Потім розчин охолоджують до кімнатної температури, підкислюють 65% НNО 3 до 3,4 рН, витримують 12 год.
Кристалічний осад промивають водою 3х20 мл та сушать.
Отримують 70 г цільового продукту, чистоту визначають аналізом К + на полум'яному спектрофотометрі і титрування вільної -СООН групи. Чистота титрування 64,2%, аналіз на іон К + 22,15% (теорія 15,62%).
П р і м е р 14. Також виконаний за умов способу-прототипу, але з проведенням реакції окислення при 70 про С.
Т.пл. 187-188 про З (з розкладанням).
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
СПОСІБ ОТРИМАННЯ КИСЛОЇ КАЛІЄВОЇ СОЛІ Д-ГЛЮКОЦУКРОВОЇ КИСЛОТИ шляхом окислення Д-глюкози водним розчином азотної кислоти, при молярному співвідношенні Д-глюкоза : HNO 3 1 : 3,0 - 3,85 з наступним продуктом метою спрощення процесу, Д-глюкозу розчиняють у 43 - 56%-ному водному розчині азотної кислоти при 10 - 20 o З, частину отриманого розчину при 5 - 20 o З додають у проточний реактор до коефіцієнта йогозаповнення 0,02 - 0,20 і нагрівають до кипіння, а потім додають частину розчину, при цьому реакційна суміш з проточного реактора надходить в реактор періодичної дії, де процес завершують з перемішуванням при 50 - 70 o С, яку регулюють швидкістю подачі вихідного розчину Д-глюкози в азотній кислоті у проточний реактор.