Способ разделения смеси бензойной и коричной кислот

Изобретение относится к способу разделения смеси бензойной и коричной кислот, характеризующемуся тем, что к технической смеси бензойной и коричной кислот приливают раствор гидроокиси натрия с получением осадка, приливают воду для получения гомогенного раствора, затем полученную техническую смесь натриевых солей бензойной и коричной кислот состава 2:1-1:2 при общей концентрации 3-5 М смешивают с серной кислотой концентрации 3-5 М, добавление серной кислоты прекращают при рН среды 8-9, а выпавший в осадок комплекс коричной кислоты с ее натриевой солью отфильтровывают от реакционной смеси, растворяют в избыточном количестве воды для растворения натриевой соли коричной кислоты, при этом коричная кислота выпадает в осадок, затем дополнительно обрабатывают серной кислотой концентрации 3-5 М до рН 1-2, отделяют выпавшие в осадок кристаллы коричной кислоты; реакционную смесь, оставшуюся после отделения комплекса, смешивают с раствором серной кислоты концентрации 3-5 М до рН 1-2, в результате чего в осадок выпадает кристаллическая бензойная кислота. Изобретение направлено на обеспечение образования комплексов карбоновых кислот с их натриевыми солями для разделения компонентов смеси карбоновых кислот с близкими химическими и физико-химическими свойствами.

 

Изобретение относится к производству органических кислот, применяемых в химической, пищевой, фармацевтической и других отраслях промышленности.

Известны способы разделения смесей: путем перекристаллизации, заключающейся в том, что смесь кислот растворяют при нагревании, а при охлаждении из раствора осаждаются кислоты в последовательности их растворимости; известен способ разделения органических кислот возгонкой одной из них (Берлин А.Я. Техника лабораторных работ в органической химии. Госхимиздат, 1952. Физер Л., Линстед Р. Современные методы эксперимента в органической химии. Госхимиздат, 1960).

Недостатком указанных способов является то, что они применимы для органических кислот, сильно различающихся по способности к возгонке и по растворимости, в то время как кислоты с близкими свойствами выпадают в осадок и возгоняются практически одновременно.

Заявителю и авторам неизвестны способы разделения органических кислот, основанные на избирательном осаждении кислот в виде комплексов с натриевыми солями этих же кислот.

Техническим результатом предлагаемого способа является обеспечение образования комплексов карбоновых кислот с их натриевыми солями для разделения компонентов смеси карбоновых кислот с близкими химическими и физико-химическими свойствами на индивидуальные вещества.

Технический результат достигается тем, что в способе разделения смеси бензойной и коричной кислот к технической смеси бензойной и коричной кислот приливают раствор гидроокиси натрия с получением осадка, затем приливают воду для получения гомогенного раствора. Полученную смесь натриевых солей бензойной и коричной кислот состава 2:1-1:2 при общей концентрации 3-5 М смешивают с серной кислотой концентрации 3-5 М. Добавление серной кислоты прекращают при рН 8-9, а выпавший в осадок комплекс коричной кислоты с ее натриевой солью отфильтровывают и переносят в избыточное количество воды для растворения натриевой соли коричной кислоты. При этом коричная кислота выпадает в осадок. Раствор дополнительно обрабатывают серной кислотой концентрации 3-5 М до рН 1-2, отделяют выпавшие в осадок кристаллы коричной кислоты. Реакционную смесь, оставшуюся после отделения комплекса, смешивают с раствором серной кислоты концентрации 3-5 М до рН 1-2, в результате чего в осадок выпадает кристаллическая бензойная кислота.

Экспериментально было установлено, что в условиях концентрации смеси натриевых солей карбоновых кислот 3-5 М при обработке серной кислотой с концентрацией 3-5 М образуются комплексы карбоновых кислот с их натриевыми солями, выпадающие в осадок в виде кристаллического продукта. В заявляемом случае при прибавлении серной кислоты в осадок выпадает комплекс коричной кислоты с ее натриевой солью, а соль бензойной кислоты остается в растворе и выпадает в осадок в виде бензойной кислоты при последующем смешивании раствора с серной кислотой. Это обеспечивается тем, что коричная кислота является более слабой по сравнению с бензойной (соответственно рКа=4,43 и 4,20), а соль коричной кислоты является более сильным основанием по сравнению с солью бензойной кислоты (соответственно рКв=9,57 и 9,80). Момент выпадения в осадок комплекса коричной кислоты с ее солью фиксируется интервалом рН 9-8, соответствующим гидролизу соли коричной кислоты. При наступлении указанного интервала величины рН приливание серной кислоты прекращают и продукт отделяют от раствора, пропуская реакционную смесь через стеклянный фильтр. Оставшийся раствор обрабатывают избытком серной кислоты для выделения кристаллов бензойной кислоты. Полученный комплекс коричной кислоты с ее солью разлагают в избытке воды (коричная кислота в воде практически не растворима, а ее натриевая соль хорошо растворима) и обрабатывают серной кислотой для полного выделения коричной кислоты.

Заявляемые параметры концентраций реагентов, приведенные в формуле, определяются тем, что в растворах с иной концентрацией реагентов комплексы органической кислоты с ее натриевой солью не образуются.

Таким образом, совокупность существенных признаков позволяет достичь желаемый технический результат.

Пример 1. К взвеси 10 г технической смеси бензойной и коричной кислот соотношения 1:2 в 60 мл воды приливают по каплям 40-процентный раствор гидроокиси натрия. После первых капель щелочи реакционная смесь становится гомогенной, а при последующем приливании щелочи выпадает обильный осадок и масса затвердевает. К твердой массе приливают минимальное количество воды до образования гомогенного раствора, помещают в нее стандартный и стеклянный электроды для измерения рН реакционной смеси и прикапывают 3 М серную кислоту. При рН 8 выпадает белый осадок, представляющий комплекс коричной кислоты и ее соли состава 1:1, который отделяют, пропуская реакционную массу через стеклянный фильтр, затем растворяют в 100 мл воды (растворяется только соль, коричная кислота в воде малорастворима) и добавляют серную кислоту концентрации 3 М до рН 1. Выпавшую в осадок коричную кислоту отделяют и сушат известными способами. Реакционную смесь, оставшуюся после отделения комплекса, смешивают с серной кислотой концентрации 3 М до рН 1, выпавшую в осадок бензойную кислоту отделяют и сушат известными способами.

Пример 2. К взвеси 10 г технической смеси бензойной и коричной кислот соотношения 2:1 в 60 мл воды приливают по каплям 30-процентный раствор гидроокиси натрия. Последующие операции проводят так же, как в примере 1, но используют 5 М серную кислоту. Результат аналогичен примеру 1.

Способ разделения смеси бензойной и коричной кислот, характеризующийся тем, что к технической смеси бензойной и коричной кислот приливают раствор гидроокиси натрия с получением осадка, приливают воду для получения гомогенного раствора, затем полученную техническую смесь натриевых солей бензойной и коричной кислот состава 2:1-1:2 при общей концентрации 3-5 М смешивают с серной кислотой концентрации 3-5 М, добавление серной кислоты прекращают при рН среды 8-9, а выпавший в осадок комплекс коричной кислоты с ее натриевой солью отфильтровывают от реакционной смеси, растворяют в избыточном количестве воды для растворения натриевой соли коричной кислоты, при этом коричная кислота выпадает в осадок, затем дополнительно обрабатывают серной кислотой концентрации 3-5 М до рН 1-2, отделяют выпавшие в осадок кристаллы коричной кислоты; реакционную смесь, оставшуюся после отделения комплекса, смешивают с раствором серной кислоты концентрации 3-5 М до рН 1-2, в результате чего в осадок выпадает кристаллическая бензойная кислота.