Способ получения изомасляной кислоты

Способ получения изомасляной кислоты

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОУСКОМУ СВИ ТИЛЬСТВУ

Союз Советскими

Социалистмческнд

Республик

{63) Дополнительное к ввт; сеид-ву (22) Заювлеио 20.11.78 {21) 2697110/23- 04 (51)M спрмсоедмнениемзаювкм№ (23) Приоритет

С 07 С 51/16

С 07.С 53/124

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 301280, бюллетень ¹ 48

Дата опубликованию олмсаммю 30.12. 80 (53)УДК 547.294.07 (088. 8) (72) Авторы изобретению

M,ß, Фисщнн, И.А, Авруцкая, Б,С. Реморов, И,С. Протопопов, З.Г. Лысенкова и Г,Ф, Кумеров

Московский ордена Ленина и ордена Трудового Красного

Знамени химико-технологический институ им. Д.И. Менделеева и Всесоюзный научно-исследовательский химикофармацевтический институт им. Серго Орджоникидзе (71) Заявители (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗОИАСЛЯНОЙ КИСЛОТЫ

Изобретение относится к областиорганического синтеза, конкретно к способу получения изомасляной кислоты, которая используется в производстве лекарственных веществ.

Известен способ получения изомасляной кислоты окислением изобутилового спирта перманганатом калия в кислой среде 513 . Главный недостаток метода состоит в использовании дефицитного сырья — перманганата калия.

Известен также способ окисления изобутанола до нзомасляной кислоты бихроматом калия в присутствии серной кислоты 12) .

Основной недостаток метода — об-. разование в результате процесса вредных выбросов, загрязняющих окружащую среду, вследствие присутствия в них соединений хрома.

Известен способ окисления спиртов, в том числе изобутанола, до соответствующих кислот перекисью никеля в водном щелочном растворе.

Выход изомасляной кислоты до 84,9% прн 30 С. Применение метода связано с необходимостью рекуперации перекиси никеля гипохлоритом натрия, .что усложняет технологическую схему, Наиболее близок по технической сущности и достигаемым результатам способ получения изомасляной кислоты путем электрохимического окисления нзобутанола на аноде из двуокиси свинца в 10%-ном растворе серной кислоты при ЗОо C p) .

Выход целевого продукта по веществу 80%.

Недостатком известного способа является недостаточно высокий выход целевого продукта, поскольку наряду с изомасляной кислотой, образуется сложный эфир — продукт

15 взаимодействия кислоты с исходным спиртом.

Для выделения свободной кислоты из эфира в технологическую схему необходимо вводить аппарат омыле20 ния и прибегать к дополнительному расходу щелочи иа этот процесс.

Цель изобретения заключается в повмаении выхода целевого продукта и уйрощении процесса.

И Поставленная цель достигается описываемым способом получения изомасляной кислоты путем электрохимического окисления иэобутилового спирта, на окисноникелевом или в

39 присутствии соли никеля на графи791733

94,6

30

93,2

95,5

93,4

94,5

85 товом аноде, в водно-щелочном растворе, при температуре 30-850С.Выход целевого продукта составляет 90-100%, выход по току — 90-95Ъ.

Отличительными признаками процесса является проведение окисления в водно-щелочном растворе на окисноникелевом или в присутствии соли никеля на графитовом аноде, при температуре 30-85 С, что позволяет увеличить выход целевого продукта и упростить процесс.

В процессе электроокисления щелочь расходуется на нейтрализацию обра, зующейся иэомасляной кислоты. Посколь ку электроокисление может проводиться с разным количеством изобутилового спирта, то и количество щелочи, расходующейся на нейтрализацию изомасляной кислоты будет различным.

В то же время для обеспечения устойчивости окисноникелевого электрода в течение процесса среда должна быть сильно щелочной. По этой причине нижний предел концентрации щелочи должен быть не ниже 2,5Ъ. Следовательно, общее количество необходимой для электролиза щелочи складывается из этой цифры и количества, ичущего на связывание образующейся кислоты.

Примеры получения изомасляной кислоты при различных температурах (концентрация изобутанола составляет 0,085 г/мол.).

Видно, что кислота образуется в широком интервале температур, причем температура мало влияет на выход кислоты по веществу. Однако с точки зрения скорости процесса (выход по току) оптимальным является интервал температур от 30 до 85@, При низких температурах сильно уменьшается выход по току. Увеличение температуры выше 85бС нецелесообразно из-за летучести компонентов смеси.

Проверка чистоты продукта осуществлялась с помощью измерения показателя преломления и показала, что конечная изомасляная кислота не содержит посторонних органических

30 примесей. Тот же результат получен с помощью анализа методом ГЖХ.

Пример .1. 7,25 r (0,1 моль) изобутанола в 140 мл 5Ъ-ного водного раствора NaOH окисляют в электролизере без диафрагмы на окисноникелевом аноде. Анодная плотность тока составляет 10 А/дм, катод — никель °

Электролиз проводят при 85 С. до постоянной концентрации изомасляной кислоты в растворе, что контролируется потенциометрическим титрованием.

Затраченное количество электричества составляет 11,5 A/÷. Образуется

8,54 г изомасляной кислоты, что соответствует выходу по веществу 100Ъ и выходу по току 90%.

Пример 2. 7,25 r (0,1 моль) изобутанола растворяют в 140 мл

5%-ного NaOH. Материалы электродов, температура и электролизер те же, что и в примере 1. В течение 0,5 ч ведут окисление при плотности тока

25 А/дм, затем снижают ее до

20 A/äì è ведут окисление еще 0,5 ч, следующие 0,5 ч поддерживается плотность тока 15 А/дм1, затем 1,0 ч

10 A/дм и заканчивают окисление при 5 А/дм

При этом получают 94 г изомасляной кислоты, что соответствует по веществу 93% и выходу по току 90Ъ.

Пример 3. 7,25 г (0,1 моль) изобутанола окисляют в условиях, соответствующих примеру 1, при плотности тока 5 A/äì -. ЗатрачЬнное количество электричества составляет

11,1 А/ч. Образуется 8,54 г изомасляной кислоты, что соответствует выходу го веществу 100% и выходу о току 93,5%.

Пример 4. 7,25 г (0,1моль) изобутанола окисляют злектрохимически при 60С C. Прочие условия синтеза соответствуют примеру 1. Затраченное количество электричества составляет

16,5 А/ч. Образуется 8,61 r изомасляной кислоты, что соответствует выходу по веществу 100% и по току

83Ъ.

Пример 5. 7,25 r (0,1 моль) иэобутанола растворяют в 140 мл 10%ного раствора NaOH и окисляют на окисноникелевом электроде в условиях соответствующих примеру 1. Количество пропущенного электричества

11,5 A/÷, Образуется 8,54 r изомасля- ной кислоты, что соответствует выходу по веществу 100% и выходу по току

90Ъ.

Пример 6. 6,69 r (0,09 моль) изобутанола растворяют в 150 мл 5%ного раствора NaOH, содержащего 5 г/л

NiSOg и окисляют электрохимически на графитовом аноде при анодной плотности тока 10 A/äì . Материал катода — графит, температура 60 С. Образуется 7,08 r изомасляной кислоты, 791733 формула изобретения

Составитель Е. уткина

Редактор A. Соловьева Техред М. Голинка Еорректор М,Вигула

Заказ 9393/23 Тираж 495 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. ужгород, ул. Проектная,4 что соответствует выходу по веществу

89%.

Пример 7. 6,71 г (0,091 моль) изобутанола, растворенного в 150 мл

5Ъ-ного раствора йаОН, содержащего

10 г/л NiSOg окисляют электрохимически на графитовом аноде при анодной плотности тока 10 A/äì Материал катода - графит, температура 60©С.

Образуется 7,38 г иэомасляной кислоты, что соответствует выходу по веществу

92,4%. 10

Использование предлагаемого спосо-, ба получения иэомасляной кислоты обеспечивает по сравнению с существующими методами следующие преимущества, увеличение выхода продукта и его 15 чистоты; упрощение технологической схемы производства; улучшение условий труда; резкое снижение количества производственных отходов; замена дефицитных и дорогостоящих материалов щ на более дешевую и доступную электроэнергию; исключение загрязнения окружающей среды.

Способ получения изомасляной кислоты путем электрохимического окисления иэобутилового спирта, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью увеличения выхода целевого продукта и упрощения процесса, окисление проводят на окисноникелевом или в присутствии соли никеля на графитовом аноде при 30-85бС в водно-щелочном растворе.

Источники информации„ принятые во внимание при экспертизе

1. Препаративная органическая химия, Под ред. Н.С, Вульфсона, M-,Ë., "Химия", 1959, с. 671.

2. Патент Швейцарии 9 440245, кл. 12011, опублик. 1967.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 143391, кл. С 07 С 53/22, 1961 . (прототип).