Способ получения изовалериановой кислоты

Способ получения изовалериановой кислоты

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

М. Я. Фиошии, И. А. Авруцкая, Б. С. Ре и И. С. Протопопов (72) Авторы изобретении

Московский ордена Ленина и ордена Трудового К технологический институт им. Д. И. Менделеева исследовательский химико-фармацевтический вн (71) Заявители (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗОВАЛЕРИАНОВОЙ КИСЛОТЫ

Изобретение относится к электрохимии, конкретнее, к способам получения изовалериановой кислоты, которая используется в производстве лекарственных веществ.

Известны способы получения изовапериановой кислоты окислением соответствующего спирта перманганатом калия в щелочной среде или бихроматом калия в присутствии серной кислоты (1), Недостатком известных способов является. в первом случае использование дефицитного .

10 перманганата калия, а во втором — образование вредных выбросов, загрязняющих окружающую среду, вследствие присутствия в них соединений хрома.

Известен также способ получения изовалериановой кислоты путем окисления иэоамилового спирта окислителем — гидратом окиси никеля в водном растворе при постепенном добавлении Hä S0 при 20 — 24 С с1последун& щей экстракцией полученного продукта эфиром и электрохимической регенерацией окислителя.

Выход изовалериановой кислоты составляет

80 вес.% (2), Недостатком известного-способа является то, что химическое окисление спирта и электрохимическую регенерацию -окислителя проводят в разных аппаратах, что усложняет технологическую схему, нри этом выход целевого продукта является. сравнительно низким.

Цель изобретения — повышение выхода целевого продукта и упрощение процесса.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения изовалериановой кислоты путем, окисления изоамилового спирта в электрохимической ячейке на пористом никелевом или графитовом аноде с нанесенными. на них высшими окислами никеля с их одновременной регенерацией, процесс проводят в щелочной средее при 3 65 С и анодной-плотности тока 3 — 13 А/дм . В случае прамепенвя т1афитового анода.в раствор вводят. соли никеля в количестве 5 — 15 г/л. Выход целевого продукта составляет 84-89 вес.%.

Используемый в процессе анод готовят следующим образом.

Пористый никель или графит пропитывают нитратом никеля,. затем щелочью,- при этом в по891629 рах и на поверхности образуется гидрозакись никеля, которую затем анодно окисляют до высших окислов никеля в соответствии с известной методикой. Полученный таким образом элект- род с основой из пористого никеля выпускается для нужд аккумуляторной промышленности и носит название окнсно-никелевого электрода. Для получения изовалернановой кислоты были использованы промышленные образцы окисноникелевых электродов. Графитовые электроды 1б пропитывают по известной методике.

В случае использования графитового анода, в растворе вводят соли никеля в количестве

5 — 15 г/л, которые под действием щелочи переходят в гидрозакись никеля, окисляющуюся на аноде до высших окислов никеля. После окончания реакции окислы никеля отфильтровывают и возвращают в процесс.

Электролит подкисляют. Изовалериановую кислоту (ИВК) экстрагнруют хлороформом и выделяют в свободном виде, отгоняя растворитель.

Применение хлороформа уменьшает пожаро— . опасность по сравнению с эфиром.

Проверка чистоты продукта производится с помощью метода ГЖХ. Количество щелочи в исходном электролите зависит от количества изоамилового спирта (ИАС), поскольку щелочь расходуется на связывание образующейся ИВК.

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

Пример 1. 6,65 r (0,076 моль) ИАС в 150 мл 5%-ного водного раствора Na0H окисляют в электролизере без диафрагмы на аноде из пористого никеля с осажденными иа его поверхности и в порах высшими окислами никеля (окисно-никелевый электрод) .

Окисление спирта осуществляется за счет химического взаимодействия с высшими окислами никеля, которые регенерируются в результате одновременного электрохимического окисления. Анодная плотность тока составляет 5 А/дм, катод-никель. Электролиз проводят прн 32 С о до постоянной концентрации ИВК в растворе, что контролируется потенциометрическим тит- зй рованием; Затраченное количество электричества составляет 13,0 А ч. По окончании электролиза электролит подкисляют конц. серной кислотой до pH — 1 и экстрагируют кислоту хлороформом или эфиром. Растворитель отгоняют. SS

ВНИИПИ Заказ 11140/32 Т

Чистоту кислоты проверяют методом ГЖХ, а ее содержание определяют потенциометрнческим титрованнем . Образуется 6,85 r ИВК, что соответствует выходу по веществу 88%.

П р н м е р 2. 3,9 г (0,044 моль) ИАС окисляют в условиях, соответствующих примеру о

1 при 50 С. Затраченное количество электричества составляет 8,0 А ч. Образуется4,02гг

ИВК, что соответствует выходу по веществу

89%.

Пример 3. 3,25 r. (0,037 моль)

ИАС растворяют в 150 мл 5%-ного раствора

NaOH, содержащего 5 г/л $1804, и окисляют при плотности тока 7 А/дм на графитовом аноде с осажденными в порах и на поверхности высшими окислами никеля. Материал катода— никейь, температура 50 С. Окисление ведут.до перехода зеленой окраски электролита, соответствующей гидрозакиси никеля, в черную, характерную для высших окислов никеля. После окисления высшие окислы никеля отфильтровывают, после чего выделение производят по примеру 1. Образуется 3,13 г ИВК, что соответствует выходу по веществу 84%.

Пример 4. 3,26 г (0,037 моль) ИАС окисляют в условиях примера 3 при плотности гока 3 А/дм, концентрации N S0 — 7 г/л и температуре 63,5 С. Образуется 3,34 г ИВК,.что соответствует выходу по веществу 88%.

П р и и е р 5. 3,17 r (0,036 моль) ИАС окисляют s условиях примера 3 при плотности тока 13 А/дм, концентрации Nl SOq — 15 г/л ф и температуре 30 С. Получено 3,08 r ИВК, что

О соответствует выходу по веществу 84%.

Ф о р м у л а н,э о б р е т е н и я

1, Способ получения изовалериановой кислоты путем окисления изоамилового спирта, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса и повышения выхода целевого продукта, окисление проводят в электрохимической ячейке на пористом никелевом или графитовом аноде с нанесенными на них высшими окислами никеля с их одновременной регенерацией, процесс проводят в щелочной среде при 30 — 65 C и анодиой плотности тока

3 — 13 А/дм .

2. Способ по п. 1; о т л н ч а ю щ и йс я тем, что в случае применения графитового анода в раствор вводят соли никеля- в количестse 5 — 15 г/л. ь

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР No 297278, кл. С 07 С 53/22, 1969.

2. Дасоян М. Я. Химические источники тока. Справочное пособие. Л., "Энергия", 1969. ираж 446 Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4