Способ получения антраниловой кислоты

Способ получения антраниловой кислоты

Реферат

 

Изобретение относится к технологии получения 2-аминобензойной (антраниловой) кислоты, которая применяется в качестве полупродукта в производстве различных красителей, лекарственных и душистых веществ. По предложенному способу процесс осуществляют смешением раствора фталимида натрия или фталамината натрия со щелочным раствором гипохлорита натрия при мольном соотношении фталимид натрия или фталаминат натрия: гипохлорит натрия:гидроксид натрия в пределах 1:1,005-1,06:2,0-2,05 при температуре от -15 до 15^oС с последующей нейтрализацией избытка гипохлорита натрия восстанавливающим агентом при 15-35^oС и выдержкой реакционной смеси при 40-85^oС. В качестве раствора фталимида натрия используют раствор с массовой долей фталимида натрия в пределах 23-28,7%, а в качестве раствора фталамината натрия используют раствор с массовой долей фталамината натрия в пределах 25-35%. Предлагаемый способ позволяет увеличить выход целевого продукта в среднем на 4,6-8,3% и снизить расходную норму гипохлорита натрия на 0,5-29,3%. 6 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к технологии получения 2-аминобензойной (антраниловой) кислоты, которая применяется в качестве полупродукта в производстве различных красителей, лекарственных и душистых веществ.

Известен непрерывный способ получения антраниловой кислоты (АК), включающий взаимодействие фталамината или фталимида щелочного металла с гипогалогенидом в водной среде в присутствии щелочи и катализатора: брома, иода и/или амида формулы XNRR', где Х=С1, Br или Н; R=SO₃Н, сульфонатная или сульфонамидная группа; R'= H, алифатический остаток, С1 или Вr. [Патент США 4276433, 1981, МПК С 07 С 101/54]. Недостатками данного способа являются использование дополнительного сырьевого компонента - катализатора и повышенная расходная норма восстанавливающего агента - NaHSO₃.

Известен способ получения АК путем взаимодействия раствора фталамината натрия со щелочным раствором гипохлорита натрия, содержащим 7,6 мас. % NaOCl и 8,0 мас. % NaOH, при пониженной температуре с последующей нейтрализацией реакционной смеси 60%-ной серной кислотой до рН 7, удалением избытка гипохлорита натрия действием Na₂S₂O₅ и подкислением до рН 4 серной кислотой. [Патент СРР 74453, 1980, МПК С 07 С 101/54]. Недостатками этого способа являются относительно невысокий выход целевого продукта (82,0%) и некоторая усложненность процесса, связанная с попеременным действием восстановителя и минеральной кислоты.

Известен способ получения АК, включающий взаимодействие щелочного раствора фталимида с избытком раствора гипогалогенида щелочного металла при мольном соотношении фталимид: гипогалогенид в пределах 1:1,2-2,2, лучше 1: 1,6-1,9, при температуре не более 40^oС, лучше при 25^oС, с последующим действием восстанавливающего агента, лучше Na₂S₂O₅, взятого в количестве 0,1-1 разницы мольного избытка гипогалогенида щелочного металла относительно фталимида, и выделением целевого продукта подкислением неорганическими неокисляющими кислотами. [Патент Польши 167070, 1995, МПК С 07 С 229/56]. Концентрация фталимида в щелочном растворе находится в пределах 10-35 мас.%, лучше 10-22 мас. % при мольном соотношении фталимид:щелочь в пределах 1: 1,2-3,5, лучше в пределах 1:2,2-2,8.

Недостатками этого способа являются использование большого избытка гипогалогенида - от 20 до 120%, необходимость его нейтрализации восстановителем и образование значительного количества сточных вод с высоким солесодержанием.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ получения антраниловой кислоты, включающий взаимодействие раствора фталимида или фталамината щелочного металла с избытком гипохлорита щелочного металла при температуре около 0^oС в присутствии щелочи, обычно в виде 40%-ного водного раствора, которую добавляют к реакционной смеси постепенно, частями, причем избыток гипохлорита устраняют до достижения 50%-ной конверсии фталимида или фталамината щелочного металла, но после добавления последней порции щелочи, при помощи восстановителя: аммиака, аминов и их солей, мочевины, производных и солей мочевины, нитрилов и амидов карбоновых кислот, меламина, перекисей и других веществ. [Патент ЧССР 140581, 1971, МПК С 07 С 101/54]. Мольное соотношение фталимид или фталаминат щелочного металла:гипохлорит находится в пределах 1:1,01-1,3, а мольное соотношение фталимид или фталаминат щелочного металла:щелочь - в пределах 1:1,9-3,5. Целевой продукт выделяют из раствора действием серной кислоты.

Недостатками этого способа являются относительно невысокий выход целевого продукта (79,3%), довольно значительный избыток (до 30% от теории) гипохлорита щелочного металла и связанная с ним повышенная расходная норма восстановителя.

Задачей предлагаемого изобретения является увеличение выхода целевого продукта и снижение избытка и расходной нормы гипохлорита щелочного металла.

Это достигается тем, что процесс взаимодействия раствора фталимида натрия или фталамината натрия с раствором гипохлорита натрия, взятым в избытке, в присутствии щелочи при пониженной температуре с последующей нейтрализацией избытка гипохлорита натрия действием восстанавливающего агента и выделением целевого продукта из реакционной массы действием неорганической кислоты осуществляют смешением раствора фталимида натрия или фталамината натрия со щелочным раствором гипохлорита натрия при мольном соотношении фталимид натрия или фталаминат натрия:гипохлорит натрия:гидроксид натрия в пределах 1: 1,005-1,06:2,0-2,05 при температуре от -15^oС до 15^oС с последующей нейтрализацией избытка гипохлорита натрия восстанавливающим агентом при 15-35^oС и выдержкой реакционной смеси при 40-85^oС. В качестве раствора фталимида натрия используют раствор с массовой долей фталимида натрия в пределах 23-28,7%, а в качестве раствора фталамината натрия используют раствор с массовой долей фталамината натрия в пределах 25-35%.

В качестве щелочного раствора гипохлорита натрия в процессе используют раствор с массовой долей гипохлорита натрия в пределах 6-11% и массовой долей гидроксида натрия в пределах 6,4-11,7%.

В качестве неорганической кислоты в процессе используют соляную кислоту с массовой долей хлористого водорода в пределах 25-35%. В качестве восстанавливающего агента используют безводный сульфит натрия или водный раствор с массовой долей сульфита натрия в пределах 15-18%.

В качестве восстанавливающего агента возможно использование гидросульфита натрия в виде раствора с массовой долей NaHSO₃ в пределах 15-25%.

Выбор указанного мольного соотношения реагентов (1:1,005-1,06:2-2,05) обусловлен тем, чтобы при максимально высокой конверсии фталимида или фталамината натрия (до 100%) использовать минимальный избыток гипохлорита натрия и щелочи - соответственно 0,5-6% и 0-2,5%, а кроме того, свести к минимуму расходные нормы восстановителя и неорганической кислоты. Указанные интервалы температур смешения, нейтрализации и выдержки являются оптимальными и определяют как достаточно высокую скорость взаимодействия и высокую (до 100%) конверсию реагентов, так и выход и качество целевого продукта.

Приведенные массовые концентрации реагентов также являются оптимальными, поскольку при более низких концентрациях снижается производительность технологического оборудования, а более высокие концентрации реагентов или недостижимы (например, у растворов сульфита и фталимида натрия), или приводят к снижению выхода и качества АК.

Предлагаемый способ иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1 (типовая методика).

В четырехгорлый стеклянный реактор, снабженный термометром, механической мешалкой, обратным холодильником и капельной воронкой, помещают 249,3 г щелочного раствора гипохлорита натрия с массовой долей (м.д.) NaOCl 6,0% и м. д. NaOH 6,4%, охлаждают до температуры минус 15^oС и в течение 3-8 минут при перемешивании и охлаждении прибавляют 117,84 г раствора фталимида натрия (Фи-Na) с м. д. Фи-Na 28,7%. Температура смеси к концу дозировки фталимида натрия не должна превышать 15^oС. По окончании дозировки выдерживают реакционную смесь в течение 10-40 минут при температуре не выше 15^oС и затем прибавляют 0,13 г безводного сульфита натрия или 0,72-0,87 г раствора сульфита натрия с м. д. Na₂SO₃ в пределах 15-18% так, чтобы температура смеси находилась в пределах 15-35^oС. При отсутствии в полученном растворе активного хлора нагревают его до 40-85^oС и выдерживают при этой температуре в течение 1-2 часов. Затем охлаждают реакционную массу до 20^oС и прибавляют при перемешивании около 72,8 г охлажденной 30%-ной соляной кислоты до рН среды (суспензии) в пределах 4,15-4,3. Возможно выделение целевого продукта действием 35-60%-ной серной кислоты до той же величины рН. Отфильтровывают выпавший осадок, промывают на фильтре водой и сушат. Получают 23,9 г антраниловой кислоты с массовой долей основного вещества 99,1%, т. пл. 145,5^oС. Выход продукта 87,1%.

Пример 2.

Синтез осуществляют по методике примера 1 исходя из 143,45 г щелочного раствора гипохлорита натрия с м.д. NaOCl 11,0% и м.д. NaOH 11,4% и 147,04 г раствора Фи-Na с м.д. Фи-Na 23,0%. Смешение растворов проводят при температуре в пределах -15-15^oС. После нейтрализации избытка гипохлорита натрия при 15-35^oС 5,0-8,3 г раствора гидросульфита натрия с м.д. NaHSO₃ 15-25% и выдержки смеси при 70-85^oС в течение часа продукт выделяют соляной кислотой с м.д. НС1 25,0%. Получают 23,6 г АК с т. пл. 145^oС. Выход 86,0%.

Пример 3.

Синтез осуществляют по методике примера 1 исходя из 147,45 г щелочного раствора гипохлорита натрия с м.д. NaOCl 10,2% и м.д. NaOH 10,9% и 123 г раствора Фи-Na с м. д. Фи-Na 27,5%. Смешение растворов при -12-5^oС. После нейтрализации избытка гипохлорита натрия действием 1,5 г безводного сульфита натрия при 15-30^oС и выдержки смеси при 40-85^oС в течение 1,5 часа продукт выделяют соляной кислотой с м.д. НС1 35%. Получают 23,7 г АК с м. д. основного вещества 98,5% и т. пл. 144,5^oС. Выход 86,3%.

Примеры 4 и 5 проводят аналогично описанному выше в условиях, указанных в таблице.

Пример 6 (типовая методика).

В четырехгорлый стеклянный реактор, снабженный термометром, механической мешалкой, обратным холодильником и капельной воронкой, помещают 249,3 г щелочного раствора гипохлорита натрия с массовой долей (м.д.) NaOCl 6,0% и м. д. NaOH 6,4%, охлаждают до температуры минус 15^oС и в течение 4-10 минут при перемешивании и охлаждении прибавляют 149,7 г раствора фталамината натрия (Фа-Na) с м. д. Фа-Na 25,0%. Температура смеси к концу дозировки Фа-Na не превышает 10^oС. По окончании дозировки выдерживают реакционную смесь в течение 15-40 минут при температуре не выше 15^oС и затем прибавляют 0,14 г безводного сульфита натрия или 0,7-0,9 г раствора сульфита натрия с м.д. Na₂SO₃ в пределах 15-18% так, чтобы температура смеси находилась в пределах 15-35^oC. При отсутствии в полученном растворе активного хлора нагревают его до 40-85^oС и выдерживают при этой температуре в течение 1-2 часов. Затем охлаждают реакционную массу до 20^oС и прибавляют к ней при перемешивании около 62,6 г охлажденной 35%-ной соляной кислоты до рН среды (суспензии) в пределах 4,15-4,3. Возможно выделение целевого продукта действием 35-60%-ной серной кислоты до той же величины рН. Отфильтровывают выпавший осадок, промывают на фильтре водой и сушат. Получают 23,62 г антраниловой кислоты с м.д. основного вещества 98,8%, т. пл.145^oC. Выход продукта 86,1%.

Другие примеры, иллюстрирующие предлагаемый способ, проводят аналогично. Условия синтеза и полученные результаты приведены в таблице. Во всех примерах загрузка исходного Фи-Na или Фа-Na составляет 0,20 моля. Сульфит натрия использовался в виде безводного реагента или в виде 15-18%-ного раствора. Гидросульфит натрия использовался в виде 15-25%-ного раствора.

Во всех примерах получают антраниловую кислоту с температурой плавления не ниже 144,5^oC и массовой долей основного вещества в пределах 98,3-99,6%, которая удовлетворяет требованиям ГОСТ 14310-78 на техническую 2-аминобензойную кислоту.

Таким образом, из представленных примеров следует, что предлагаемый способ позволяет по сравнению с прототипом увеличить выход целевого продукта на 4,6-8,3% и снизить расходную норму гипохлорита натрия на 0,5-29,3%.

Формула изобретения

1. Способ получения антраниловой кислоты взаимодействием раствора фталимида натрия или фталамината натрия с раствором гипохлорита натрия, взятым в избытке, в присутствии щелочи при пониженной температуре с последующей нейтрализацией избытка гипохлорита натрия действием восстанавливающего агента и выделением целевого продукта из реакционной массы действием неорганической кислоты, отличающийся тем, что процесс осуществляют смешением раствора фталимида натрия или фталамината натрия со щелочным раствором гипохлорита натрия при мольном соотношении фталимид натрия или фталаминат натрия : гипохлорит натрия : гидроксид натрия в пределах 1:1,005-1,06:2,0-2,05 при температуре от -15 до 15^oС с последующей нейтрализацией избытка гипохлорита натрия восстанавливающим агентом при 15-35^oС и выдержкой реакционной смеси при 40-85^oС.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют раствор фталимида натрия с массовой долей фталимида натрия в пределах 23-28,7%.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют раствор фталамината натрия с массовой долей фталамината натрия в пределах 25-35%.

4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что в качестве щелочного раствора гипохлорита натрия используют раствор с массовой долей гипохлорита натрия в пределах 6-11% и массовой долей гидроксида натрия в пределах 6,4-11,7%.

5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что в качестве неорганической кислоты используют соляную кислоту с массовой долей хлористого водорода в пределах 25-35%.

6. Способ по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что в качестве восстанавливающего агента используют безводный сульфит натрия или водный раствор с массовой долей сульфита натрия в пределах 15-18%.

7. Способ по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что в качестве восстанавливающего агента используют гидросульфит натрия в виде раствора с массовой долей NaHSO₃ в пределах 15-25%.

РИСУНКИ

Рисунок 1