Способ получения ванилина окислением лигнинсодержащего древесного сырья

Настоящее изобретение относится к способу получения ванилина, который используют в кондитерской, фармацевтической и парфюмерно-косметической промышленности. Способ заключается в окислении лигнинсодержащего древесного сырья кислородом в щелочной среде при повышенной температуре и давлении в присутствии органической добавки. При этом в качестве добавки используют натриевую соль тетрасульфофталоцианина меди в количестве 0,1-0,4 г/л реакционной массы. Предлагаемый способ позволяет увеличить выход целевого продукта, сократить продолжительность процесса, а также расход катализатора. 4 пр.

 

Заявляемое изобретение относится к способам получения ванилина из лигнинсодержащего сырья и предназначено для усовершенствования процессов каталитического окисления лигнинсодержащего сырья. Ванилин (В, 4-гидрокси-3-метоксибензальдегид) широко используется в пищевой, парфюмерно-косметической и фармацевтической отраслях.

Известен способ получения ванилина путем окисления водного раствора лигносульфонатов в щелочной среде под давлением воздуха при температуре 160-170°С (433-443 K) [Камалдина О.Д., Массов Я.А. Получение ванилина из лигносульфонатов. // М.: ЦБТИ ЦИНИС. 1959. 38 с.]. Согласно известному способу реакционная смесь содержит 300 г на литр сухих веществ щелока и 100 г/л натриевой щелочи. Окисление при 160°С в течение 3 ч дает раствор с содержанием ванилина 7-8 г/л (2,3-2,7 мас. в расчете на субстрат или 6-7% в расчете на лигнин лигносульфонатов).

Недостатки известного способа заключаются в высоком расходе реагентов, щелочи (12-14 кг на кг ванилина) и лигносульфонатов (35-40 кг на 1 кг ванилина). Названные недостатки обусловлены природой лигносульфонатов, их конденсированной структурой, обусловленной жесткими условиями делигнификации древесины.

Известен способ получения ванилина из опилок еловой древесины путем их каталитического окисления в щелочной среде кислородом [Эпштейн Р.Б. Получение ванилина из древесины. // Сб. тр. Укр. НИИ пищевой промышленности. 1959. Т. 2. С. 201-213].

Недостатком известного способа является большой расход катализатора, оксида меди или марганца (10% в расчете на древесину).

Наиболее близким по существу к заявляемому объекту является способ получения ванилина окислением древесины хвойных пород кислородом в щелочной среде в присутствии комплекса о-фенантролина с медью(II) в качестве катализатора [RU 2117654, опубл. 20.08.1998].

Недостатки известного способа состоят в низком выходе ванилина 13,9% в расчете на лигнин, большой длительности процесса (3 час) и высоком расходе катализатора 0,5-2,0% к массе лигнинсодержащего сырья.

Названные недостатки обусловлены тем, что вследствие недостаточной стабильности медно-фенантролинового комплекса в процессе окисления при высокой температуре (160-170°С) в сильнощелочной среде катализатор в значительной степени переходит в форму оксида меди с небольшой поверхностью и невысокой активностью.

Задача изобретения - повышение эффективности процесса окисления лигнинсодержащего сырья в ванилин.

Технический результат изобретения - увеличение выхода ванилина, сокращение продолжительности процесса и снижение расхода катализатора в процессе окисления лигнинсодержащего сырья в ванилин.

Технический результат достигается тем, что в способе получения ванилина окислением лигнинсодержащего древесного сырья кислородом в щелочной среде при повышенной температуре и давлении в присутствии органической добавки, комплексного соединения меди, согласно заявляемому изобретению в реакционную массу в качестве добавки вводят натриевую соль тетрасульфофталоцианина меди в количестве 0,1-0,4 г/л реакционной массы (0,1-0,4 мас.% в пересчете на лигнинсодержащее сырье).

Общие признаки заявляемого изобретения и прототипа - получение ванилина окислением лигнинсодержащего древесного сырья кислородом в щелочной среде при повышенной температуре и давлении в присутствии органической добавки (катализатора) - комплексного соединения меди.

Отличительный признак заявляемого изобретения заключается в том, что в реакционную массу в качестве катализатора, органической добавки (комплексного соединения) вводится натриевая соль тетрасульфофталоцианина меди в количестве 0,1-0,4 г/л реакционной массы (0,1-0,4 мас.% в пересчете на лигнинсодержащее сырье).

Технический результат заявляемого изобретения состоит в увеличении выхода ванилина с 13,9 мас.% (в прототипе) до 18 мас.% в расчете на лигнин и сокращении продолжительности процесса до 6 раз (с 3 час до 0,5 час). Кроме того, технический результат заявляемого изобретения заключается в сокращении расхода катализатора (органической добавки) в пять раз по сравнению с известным способом, с 0,5-2,0 г/л реакционной массы в известном способе до 0,1-0,4 г/л в заявляемом способе. Эти результаты позволяют существенно повысить экономическую эффективность заявляемого способа.

Названный отличительный признак обуславливает достижение технического результата заявляемого изобретения по следующим причинам. В соответствии с заявляемым изобретением известный недостаточно устойчивый и поэтому малоактивный в условиях рассматриваемого процесса катализатор, о-фенантролинат меди, заменен на более активный и устойчивый, натриевую соль тетрасульфофталоцианина меди. Естественно, более активный и устойчивый катализатор можно использовать в меньших концентрациях, и он обеспечивает большую скорость процесса и выход целевого продукта.

Следовательно, технический результат и отличительный признак заявляемого способа находятся в причинно-следственной связи друг с другом.

Способ подтверждается конкретными примерами:

Пример 1. Для проведения экспериментов использовали порошок сосновой древесины фракция менее 0,1 мм, и тетранатриевую соль тетрасульфофталоцианина меди (Sigma-Aldrich). Содержание лигнина в древесине 28,7 мас.%.

В реактор объемом 1 литр с вращающейся магнитной мешалкой загружали 10 г древесины, 50 мл воды, 50 мл 20%-ного раствора NaOH и 0,02 г (0,2 г/л) натриевой соли тетрасульфофталоцианина меди. Реактор нагревали до 160°С, подавали кислород до парциального давления 0,3 МПа и в течение 20 мин продолжали подавать кислород, поддерживая в реакторе постоянное рабочее давление. Затем реактор охлаждали, содержимое нейтрализовали 30%-ной серной кислотой до pH 3-4.

Ванилин определяли исчерпывающей экстракцией хлороформом с последующим анализом методом ГЖХ. Концентрация ванилина в реакционной массе составила 5,2 г/л в пересчете на конечный объем реакционной массы. Выход ванилина в расчете на лигнин сосновой древесины - 18,1 мас.%.

Пример 2. Экперимент проводили так же, как и в примере 1, но в реакционную массу загружали 0,04 г (0,4 г/л) натриевой соли тетрасульфофталоцианина меди.

Концентрация ванилина в реакционной массе составила 5,23 г/л в пересчете на конечный объем реакционной массы. Выход ванилина в расчете на лигнин сосновой древесины - 18,3 мас.%.

Пример 3. Экперимент проводили так же, как и в примере 1, но в реакционную массу загружали 0,01 г (0,1 г/л) натриевой соли тетрасульфофталоцианина меди.

Концентрация ванилина в реакционной массе составила 4,1 г/л в пересчете на конечный объем реакционной массы. Выход ванилина в расчете на лигнин сосновой древесины - 14,3 мас.%.

Пример 4. Экперимент проводили так же, как и в примере 1, но в реакционную массу загружали 0,005 г (0,05 г/л) натриевой соли тетрасульфофталоцианина меди.

Концентрация ванилина в реакционной массе составила 2,6 г/л в пересчете на конечный объем реакционной массы. Выход ванилина в расчете на лигнин сосновой древесины - 9,1 мас.%.

Полученные результаты показывают, что заявляемый способ получения ванилина заключается в применении более активного по сравнению с прототипом катализатора, и это обеспечивает снижение расхода катализатора и продолжительности процесса, а также повышение выхода целевого продукта.

Способ получения ванилина окислением лигнинсодержащего древесного сырья кислородом в щелочной среде при повышенной температуре и давлении в присутствии органической добавки, отличающийся тем, что в качестве добавки используют натриевую соль тетрасульфофталоцианина меди в количестве 0,1-0,4 г/л реакционной массы.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу получения алкоксифенола из гидроксифенола, а также к вариантам способа получения алкоксигидроксибензальдегида из гидроксифенола.

Изобретение относится к способу получения ванилина. Способ включает электрохимическое окисление водной лигнинсодержащей суспензии или раствора на аноде, причем в качестве анода используют серебряный электрод.
Изобретение относится к способу получения ароматической порошкообразной композиции, которая характеризуется точкой плавления Tm, превышающей или равной 30˚С. Подают раздельно в смеситель по меньшей мере два основных порошкообразных простых твердых вещества с органолептическими свойствами, точка плавления которых превышает или равна 40˚С.
Изобретение относится к способу получения ванилина, который используют в кондитерской, фармацевтической и парфюмерно-косметической отраслях промышленности. Способ заключается в окислении кислородом воздуха лигнина, полученного ферментативным гидролизом древесины хвойных пород или древесины, пораженной бурыми или пестрыми гнилями, с содержанием лигнина 40-90 мас.% в водно-щелочной среде при повышенных температурах и давлении.

Изобретение относится к способу очистки ванилина, получаемого из продуктов окисления лигнинов, взаимодействием ванилинсодержащих экстрактов с водными растворами гидросульфита натрия с последующим разложением ванилин-гидросульфитного производного.
Изобретение относится к способу извлечения орто-ванилина и изо-ванилина из водных растворов. .
Изобретение относится к способу извлечения ванилина, этилванилина, изо-ванилина и орто-ванилина из водных растворов, характеризующегося тем, что к водным растворам ванилина, этилванилина, изо-ванилина и орто-ванилина добавляют предварительно сульфат аммония до содержания его в растворе 42-43% к массе раствора и предварительно приготовленную смесь растворителей, состоящую из 22-23 мас.% ацетона и 78-77 мас.% диацетонового спирта, экстрагируют при объемном соотношении водной и органической фаз 10:1, а степень извлечения (R, %) ванилинов рассчитывают по формуле: R=D·100/(D+r), где D - коэффициент распределения ванилинов между смесью растворителей и водно-солевым раствором, r - соотношение равновесных объемов водной и органической фаз.
Изобретение относится к способу получения продуктов тонкого органического синтеза - ванилина, сиреневого альдегида и левулиновой кислоты. .

Изобретение относится к способу получения гераниаля, который используют в парфюмерии в качестве ароматизаторов и отдушек, из смеси изомеров гераниаля и нераля (цитраля).
Изобретение относится к способу получения ванилина, который используют в кондитерской, фармацевтической и парфюмерно-косметической отраслях промышленности. Способ заключается в окислении кислородом воздуха лигнина, полученного ферментативным гидролизом древесины хвойных пород или древесины, пораженной бурыми или пестрыми гнилями, с содержанием лигнина 40-90 мас.% в водно-щелочной среде при повышенных температурах и давлении.

Изобретение относится к способу очистки ванилина, получаемого из продуктов окисления лигнинов, взаимодействием ванилинсодержащих экстрактов с водными растворами гидросульфита натрия с последующим разложением ванилин-гидросульфитного производного.
Изобретение относится к очистке 2-ацил-производных индандиона-1,3-антикоагулянтов крови непрямого действия, применяемых в практике медицинской дезинфекции для уничтожения мышевидных грызунов.
Изобретение относится к усовершенствованному способу извлечения карбонильных и (или) кислотных соединений из сложных многокомпонентных органических жидких смесей и может быть использовано в различных отраслях промышленности для очистки композиций или же для утилизации карбонильных соединений и (или) кислот.
Изобретение относится к усовершенствованному способу очистки органических смесей от карбонильных соединений и кислот путем обработки их сульфитом натрия, причем на обработку берут органические смеси, содержащие в своем составе карбонильные соединения и карбоновые кислоты в соотношении 1 г-экв : 1 г-экв или с избытком кислот, или с избытком карбонильных соединений, в этом случае перед обработкой сульфитом натрия в исходную смесь вводят добавку карбоновой кислоты в таком количестве, чтобы привести соотношение карбонильных соединений и кислот к 1 г-экв на 1 г-экв, и обработку ведут твердым сульфитом натрия в бисерной мельнице с массовым соотношением загрузки композиции и стеклянного бисера в качестве перетирающего агента 1 : 1-2 и скоростью вращения механической мешалки не менее 1440 об/мин при дозировке сульфита натрия 1,2-1,5 моль на 1 г-экв карбонильного соединения или находящейся в избытке кислоты в присутствии стимулирующей добавки до практически полного расходования карбонильных соединений либо карбонильных соединений и кислот.

Изобретение относится к усовершенствованному способу отделения функционализованных альфа-олефинов от функционализованных неконцевых олефинов, заключающемуся в обработке исходного сырья, содержащего функционализованные альфа-олефины и функционализованные неконцевые олефины, которая включает: a) контактирование исходного сырья с линейным полиароматическим соединением в условиях, эффективных для образования реакционной смеси, содержащей аддукт линейного полиароматического соединения - функционализованного альфа-олефина; b) выделение аддукта линейного полиароматического соединения - функционализованного альфа-олефина, и необязательно также непрореагировавшего линейного полиароматического соединения, из реакционной смеси с получением потока аддукта функционализованного альфа-олефина и потока функционализованного неконцевого олефина; c) диссоциацию аддукта линейного полиароматического соединения - функционализованного альфа-олефина в упомянутом потоке аддукта функционализованного альфа-олефина с получением линейного полиароматического соединения и композиции функционализованных альфа-олефинов, и необязательно, d) выделение линейного полиароматического соединения, образованного на стадии с) , из композиции функционализованных альфа-олефинов; при этом концентрация функционализованных альфа-олефинов в упомянутой композиции альфа - олефинов увеличивается по сравнению с концентрацией функционализованных альфа-олефинов в исходном сырье, и где функционализованные олефины, либо неконцевые, либо альфа представляют собой соединения с, по меньшей мере, одной двойной связью, расположенной в алифатической или циклоалифатической части соединения, и где олефин содержит функциональную группу, отличную от С-С-ненасыщенности, при этом функциональная группа выбрана из кетоновой или гидроксильной группы.

Изобретение относится к способу получения ванилина и сиреневого альдегида - продуктов тонкого органического синтеза. .
Изобретение относится к области тонкого органического синтеза, а именно к способу выделения ванилина и сиреневого альдегида из раствора, полученного окислением лигниносодержащего сырья, путем экстракции высококипящими спиртами или сложными эфирами с температурой кипения более 130oС при рН 6-8 с дальнейшей реэкстракцией водно-щелочным раствором при рН 10-14 и выделением ванилина подкислением серной кислотой до рН 5.

Изобретение относится к способу получения 1-гидрокси-4-адамантанона - действующего вещества иммуномодулирующего препарата «Кемантан». Способ заключается в окислении адамантана 98%-ной серной кислотой при температуре 70-82°С в течение 9-15 ч и дальнейшим взаимодействии с дымящей азотной кислотой, с последующим нагреванием реакционной смеси в течение 6 ч при температуре 25-45°С.

Настоящее изобретение относится к способу получения ванилина, который используют в кондитерской, фармацевтической и парфюмерно-косметической промышленности. Способ заключается в окислении лигнинсодержащего древесного сырья кислородом в щелочной среде при повышенной температуре и давлении в присутствии органической добавки. При этом в качестве добавки используют натриевую соль тетрасульфофталоцианина меди в количестве 0,1-0,4 гл реакционной массы. Предлагаемый способ позволяет увеличить выход целевого продукта, сократить продолжительность процесса, а также расход катализатора. 4 пр.

Наверх