Способ получения цинковой соли адипиновой кислоты

Авторы патента:

Пестов Александр Викторович (RU)

Русинов Павел Геннадьевич (RU)

Кузнецов Василий Алексеевич (RU)

Балашов Алексей Владимирович (RU)

Барабанов Михаил Александрович (RU)

C07C55/14 - адипиновая кислота

C07C51/41 - получение солей карбоновых кислот конверсией кислот или их солей в соли с тем же остатком карбоновой кислоты (получение мыла C11D)

C07C51/00 - Получение карбоновых кислот или их солей, галогенангидридов или ангидридов (гидролизом масел, жиров или восков C11C)

Владельцы патента RU 2790670:

Общество с ограниченной ответственностью "НИКА-ПЕТРОТЭК" (RU)

Изобретение относится к способу получения цинковой соли адипиновой кислоты. Способ включает взаимодействие оксида цинка с адипиновой кислотой с последующим фильтрованием и сушкой в вакууме. Взаимодействие оксида цинка и адипиновой кислоты выполняют в присутствии мета-ксилола при мольном соотношении оксид цинка : адипиновая кислота : мета-ксилол, равном 1:(1-1,2):(53-62), в течение не менее 2 часов при кипячении с последующим фильтрованием. Сушку при давлении 1-5 мм рт.ст. выполняют при комнатной температуре 20-25°С в течение 3-5 часов. Изобретение направлено на повышение технологичности за счет упрощения процесса получения цинковой соли адипиновой кислоты за счет создания оптимально эффективных условий и реагентов. 4 пр.

Изобретение относится к области органической химии, а именно к способу получения цинковой соли адипиновой кислоты - адипината цинка, которая может быть использована в качестве катализатора для реакций полимеризации и поликонденсации, реакций хлорирования, как компонент химических композиций, в том числе как наполнитель полимерных материалов, а также в качестве реагента для получения оксида цинка с высокой величиной удельной площади поверхности.

Известен способ получения катализатора цинковой соли адипиновой кислоты путем взаимодействия адипиновой кислоты с оксидом цинка в апротонном растворителе (патент US № 5026676 от 25.06.1991г.). К недостаткам известного способа следует отнести трудоемкость и высокие затраты при получении катализатора цинковой соли адипиновой кислоты вследствие использования безводного оксида цинка квалификации по методу Фишера, а также необходимость проведения предварительного перемешивания при нагревании, что требует применения дополнительного оборудования, необходимость сушки при уменьшенном давлении с нагреванием в течение продолжительного времени, а также неопределенный выход продукта.

Известен способ получения цинковой соли адипиновой кислоты (опубликован Journal of Applied Polymer Science, V. 99 (2006), стр.200-206) , взятый в качестве наиболее близкого аналога - а именно - растворения адипиновой кислоты в толуоле при мольном соотношении адипиновая кислота : толуол 1 : 74, добавления оксида цинка при мольном соотношении адипиновая кислота : оксид цинка 1 : 1,04 и нагревания при перемешивании 8 ч при 80°С с последующим фильтрованием, многократным промыванием ацетоном и сушкой в вакууме при 100°С в течение 5 суток. Выход адипината цинка составил 99,23%.

К недостаткам способа следует отнести высокие затраты вследствие необходимости использования избыточного количества оксида цинка, продолжительное время синтеза при перемешивании и нагревании, что требует применения дополнительного оборудования, необходимость многократного промывания продукта при выделении ацетоном, что увеличивает количество используемых органических растворителей и получаемых отходов, а также необходимость сушки при уменьшенном давлении и нагревании в течение продолжительного времени.

Задача изобретения заключается в повышении технологичности за счет упрощения процесса получения цинковой соли адипиновой кислоты.

Технический результат достигается путем разработки, создания оптимально эффективных условий и реагентов.

Поставленная задача решается тем, что цинковую соль адипиновой кислоты получают путем обработки адипиновой кислотой оксида цинка в присутствии мета-ксилола при мольном соотношении - оксид цинка: адипиновая кислота: мета-ксилол 1 : (1 – 1,2) : (53 – 62) в течение не менее 2 часов при кипячении с последующим фильтрованием при атмосферном давлении и сушкой при давлении 1-5 мм рт.ст. при комнатной температуре в течение от 3 до 5 часов. Проведение реакции осуществляют в приборе с обратным холодильником, содержащим водоотстойник для легких жидкостей при атмосферном давлении. Фильтрование осадка проводят с использованием фильтровальной бумаги при атмосферном давлении.

Предлагаемые условия получения цинковой соли адипиновой кислоты исследованы и установлены эмпирическим путем, благодаря проведению большого количества экспериментов, а также определены изложенными ниже представлениями о процессе.

Для получения цинковой соли адипиновой кислоты используют коммерчески доступные адипиновую кислоту, оксид цинка и мета-ксилол.

Установлено, что использование мольного соотношения оксид цинка: адипиновая кислота: мета-ксилол выше 1 : 1,2 : 62 приводит к излишнему и неэффективному расходу реагентов. Установлено также, что применение мольного соотношения оксид цинка: адипиновая кислота: мета-ксилол ниже 1 : 1 : 53 является неэффективным, из-за низкой конверсии реагентов. Установлено, что проведение реакции без мета-ксилола не обеспечивает конверсию оксида цинка в цинковую соль адипиновой кислоты. Также было установлено, что принудительное перемешивание смеси в данном случае не требуется, поскольку смесь кипит равномерно и обеспечивает эффективное взаимодействие адипиновой кислоты и оксида цинка. Проведение процедуры фильтрования осадка осуществляли при атмосферном давлении, и это не приводит к уплотнению цинковой соли адипиновой кислоты, а также не требует нагревания в процессе сушки при уменьшенном давлении. На основании выявленных особенностей и за счет анализа полученных данных определили наиболее эффективные условия прохождения реакции, а также эффективно подобранные соотношения веществ.

Анализ состава и строения цинковой соли адипиновой кислоты осуществляли с использованием элементного анализа (элементный анализатор «PE 2400», Perkin Elmer), инфракрасной Фурье-спектроскопии (спектрометр «Nicolet 6700», Thermo scientific) и термогравиметрии (дериватограф TGA/DSC, Mettler Toledo).

Получение цинковой соли адипиновой кислоты иллюстрируется следующими примерами:

Для сравнения приводим первоначально пример, который выполнили согласно методике, описанной в описании как ближайший аналог

Сравнительный пример:

Первоначально было взято 2,80 г (19,2 ммоль) адипиновой кислоты, которую растворили в 150 мл толуола, затем внесли 1,63 г (20 ммоль) оксида цинка, и далее осуществляют операцию нагрева при 80°С с обратным холодильником, насадкой Дина-Старка и защитой от влаги воздуха при интенсивном перемешивании в течение 8 часов. Затем реакционную массу охлаждают до комнатной температуры, осадок отфильтровывают, несколько раз промывают ацетоном и проводят операцию сушки при давлении 5 мм рт.ст. при 100°С в течении двое суток.

Выход цинковой соли адипиновой кислоты составил 4,1 г (99,7%), чистота 99,9%.

Найдено, масс. %: С 34.36; Н 3.84; Zn 31.25.

Для формулы C6H8O4Zn вычислено, масс. %: С 34.39; Н 3.84; Zn 31.29. Спектр ИК, см–1: 2951, 2875 (С–Н), 1531 (С=О), 1160 (С–О), 740 (Zn–О). Потеря массы составила в интервале 350 – 450°С 60,5%.

Далее продемонстрируем осуществление способа получения цинковой соли адипиновой кислоты на конкретных примерах, исходя из которых заявляемый способ выявлен как наиболее эффективно оптимальный, а именно:

Пример 1.

Первоначально взяли смесь 8,14 г (0,1 моль) оксида цинка, 14,61 г (0,1 моль) адипиновой кислоты и 562 г (5,3 моль) мета-ксилола, далее осуществляют кипячение с обратным холодильником, содержащим водоотстойник для легких жидкостей в течение 3 часов. Затем смесь охлаждают, осадок отфильтровывают и сушат при давлении 1-5 мм рт.ст. при 20-25°С в течении 5 часов.

Выход цинковой соли адипиновой кислоты составил: 20,9 г (99,8%), чистота - 99,9%.

Таким образом найдено в масс %: С 34.35; Н 3.84; Zn 31.26.

Для формулы C6H8O4Zn вычислено, масс %: С 34.39; Н 3.84; Zn 31.29.

Спектр ИК, см–1: 2951, 2875 (С–Н), 1531 (С=О), 1160 (С–О), 740 (Zn–О).

Потеря массы в интервале (350 – 450)°С составила 60,5%.

Пример 2.

Взяли смесь 12,21 г (0,15 моль) оксида цинка, 21,55 г (0,168 моль) адипиновой кислоты и 844 г (7,95 моль) мета-ксилола, осуществили кипячение с обратным холодильником, содержащим водоотстойник для легких жидкостей в течение 2 часов. Затем смесь охладили, осадок отфильтровывали и сушили при давлении 1-5 мм рт.ст. при 20-25°С в течении 3 часов.

Выход цинковой соли адипиновой кислоты составил 31,38 г (99,9%), чистота - 99,9%.

Таким образом найдено в масс %: С 34.38; Н 3.84; Zn 31.28.

Для формулы C6H8O4Zn вычислено, %: С 34.39; Н 3.84; Zn 31.29.

Спектр ИК, см–1: 2951, 2875 (С–Н), 1531 (С=О), 1160 (С–О), 740 (Zn–О).

Потеря массы в интервале (350–450) °С составила 60,5%.

Пример 3.

Взяли смесь 12,21 г (0,12 моль) оксида цинка, 21,04 г (0,144 моль) адипиновой кислоты и 790 г (7,44 моль) мета-ксилола, произвели кипячение с обратным холодильником, содержащим водоотстойник для легких жидкостей в течение 2 часов. Затем смесь была охлаждена, осадок отфильтровывали и сушили при давлении 1-5 мм рт.ст. при 20-25°С в течении 3 час.

Выход цинковой соли адипиновой кислоты составил 25,10 г (99,9%), чистота - 99,9%.

Найдено, в масс %: С 34.37; Н 3.84; Zn 31.27.

Для формулы C6H8O4Zn вычислено в масс %: С 34.39; Н 3.84; Zn 31.29.

Спектр ИК, см–1: 2951, 2875 (С–Н), 1531 (С=О), 1160 (С–О), 740 (Zn–О).

Потеря массы в интервале (350–450)°С составила 60,5%.

Таким образом, заявляемый способ получения цинковой соли адипиновой кислоты является простым в использовании, однако при этом обеспечивает получение целевого продукта за короткий промежуток времени с выходом близким к количественному и чистотой 99,9%.

Существенными преимуществами заявленного способа получения цинковой соли адипиновой кислоты также заключаются в сокращении времени получения, упрощение его реализации за счет того, что не требуется принудительное перемешивание, а также многократное промывание ацетоном при фильтрации и длительная сушка в вакууме при повышенной температуре. Таким образом, с учетом меньшего времени кипячения реагентов сокращается общее время получения продукта на 48-49 часов.

Способ получения цинковой соли адипиновой кислоты, включающий взаимодействие оксида цинка с адипиновой кислотой с последующим фильтрованием и сушкой в вакууме, отличающийся тем, что взаимодействие оксида цинка и адипиновой кислоты выполняют в присутствии мета-ксилола при мольном соотношении оксид цинка : адипиновая кислота : мета-ксилол 1:(1–1,2):(53–62) в течение не менее 2 часов при кипячении с последующим фильтрованием, сушку при давлении 1-5 мм рт.ст. выполняют при комнатной температуре 20-25°С в течение 3-5 часов.

Настоящее изобретение относится к способу удаления нитратных соединений из твердой адипиновой кислоты. Способ удаления по меньшей мере части нитратных соединений из твердой адипиновой кислоты включает первую стадию контактирования адипиновой кислоты, содержащей по меньшей мере одно нитратное соединение, с газом, выбранным из группы, состоящей из воздуха, обедненного кислородом воздуха, азота, перегретого пара и смеси из двух или трех из них, и причем это контактирование происходит при температуре в диапазоне от 85°С до 95°С, и где a) за первой стадией не следует никакой дополнительной стадии контактирования адипиновой кислоты с газом, где контактирование происходит при температуре выше, чем температура на первой стадии, или b) за первой стадией следует вторая стадия контактирования адипиновой кислоты с газом, причем это контактирование происходит при температуре, которая выше температуры на первой стадии и выше 95°С, но ниже 100°С.

Способ получения соли диамина/дикарбоновой кислоты // 2730455

Изобретение относится к способу получения соли диамина/дикарбоновой кислоты, в котором дикарбоновая кислота содержит ароматическую дикарбоновую кислоту и предоставлена в виде порошка; диамин представлен в жидкой форме. Способ получения соли диамина/дикарбоновой кислоты содержит стадии, на которых (i) получают реакционную смесь путем контактирования жидкого диамина с порошком дикарбоновой кислоты, содержащим ароматическую дикарбоновую кислоту, и (ii) позволяют пройти реакции указанного диамина и указанной ароматической дикарбоновой кислоты в указанной реакционной смеси с образованием соли диамина/дикарбоновой кислоты, где стадия (i) включает следующее: (a) постепенное добавление жидкого диамина к порошку ароматической дикарбоновой кислоты при одновременном поддержании порошка дикарбоновой кислоты в постоянном движении; и затем (b) выдерживание реакционной смеси в постоянном движении в течение некоторого периода времени непосредственно после завершения добавления, причем (a) и (b) осуществляют в смесителе с низким усилием сдвига при температуре выше 0 °C и ниже следующих температур: температуры кипения диамина и температуры плавления дикарбоновой кислоты, соли диамина/дикарбоновой кислоты и любого промежуточного продукта реакции, и причем реакционная смесь в ходе (a) и (b) содержит не более 5 масс.% воды по отношению к общей массе диамина и дикарбоновой кислоты, где указанный диамин представляет собой смесь различных диаминов.

Способ каталитического окисления лигнита при атмосферном давлении с использованием кислорода в качестве окислителя // 2700265

Изобретение имеет отношение к способу каталитического окисления лигнита с использованием кислорода в качестве окислителя при атмосферном давлении. Способ используется для мягкого окисления лигнита с использованием кислорода в качестве окислителя под действием нитроксильного радикала в качестве катализатора и соли или оксида металла в качестве сокатализатора.

Способ получения концентрата адипиновой кислоты и натриевой щелочи из щелочных стоков производства капролактама // 2681195

Изобретение относится к области рекуперации промышленных отходов методом разделения с использованием электролиза с ионообменной мембраной, преимущественно для получения концентрата адипиновой кислоты и щелочи на предприятиях по производству капролактама. Способ включает предварительное смешение стоков с сульфатным подкисляющим агентом с получением органической и водной фазы, кислотность которой поддерживают не выше 30 г/л в пересчете на серную кислоту.

Способ получения концентрата адипиновой кислоты и натриевой щелочи из щелочных стоков производства капролактама // 2635106

Изобретение относится к способу получения концентрата адипиновой кислоты и натриевой щелочи из щелочных стоков производства капролактама, включающему электролиз стоков в мембранном электролизере с получением в катодном пространстве натриевой щелочи. Способ характеризуется тем, что электролиз проводят в двухкамерном электролизере, перед электролизом стоки смешивают с серной кислотой для разделения на водную и органическую фазы, при достижении кислотности водной фазы 20-30 г/л в пересчете на серную кислоту водную фазу отделяют и подают в анодную камеру двухкамерного электролизера, а органическую фазу используют в качестве концентрата адипиновой кислоты.

Способ получения соли диамина/дикарбоновой кислоты // 2619126

Изобретение относится к способу получения соли диамина/дикарбоновой кислоты, используемой в производстве полиамидов. Способ содержит стадии (i) и (ii).

Способ получения водного раствора солей // 2602817

Изобретение относится к усовершенствованному способу непрерывного получения раствора солей, в частности получения адипата гексаметилендиамина, и к устройству для осуществления такого способа. Способ непрерывного получения водного раствора солей осуществляют путем проведения реакции алкандикарбоновых кислот с 6-12 атомами углерода и алкандиаминов с 6-12 атомами углерода с проведением следующих стадий: a) определенное количество алкандикарбоновой кислоты в виде твердого вещества дозируют в первый реактор через по меньшей мере одну первую точку подачи, и субстехиометрическое количество неразбавленного алкандиамина дозируют в по меньшей мере одной второй точке подачи, а также одновременно дозируют воду в по меньшей мере одной третьей точке подачи первого реактора для получения в реакторе водного раствора соли, где стехиометрическое отношение алкандикарбоновой кислоты к алкандиамину в первом реакторе составляет от 1:0,95 до 1:0,99; b) полученный раствор соли непрерывно переносят в последовательно присоединенный второй реактор и c) во втором реакторе проводят подпитку алкандиамина, при этом стехиометрические отношения в первом и втором реакторах регулируют путем измерения значения рН при постоянной температуре.

Способ окисления углеводородов // 2531285

Изобретение относится к способу окисления углеводородов, в частности, насыщенных углеводородов, для получения пероксидов, спиртов, кетонов, альдегидов и/или дикислот. В частности, предложен способ окисления насыщенного углеводорода молекулярным кислородом, включающий обработку выходящих газообразных продуктов указанным способом окисления.

Установка для кристаллизации адипиновой кислоты // 2480262

Изобретение относится к установке для кристаллизации адипиновой кислоты, содержащей резервуар для кристаллизации, снабженный средствами для перемешивания, средствами для охлаждения и/или концентрирования раствора адипиновой кислоты, где по меньшей мере часть стенок резервуара для кристаллизации и/или средств для охлаждения и/или концентрирования, находящихся в контакте с раствором адипиновой кислоты, выполнена из материала, выбранного из аустенитных нержавеющих сталей типа AISI 310L в соответствии с номенклатурой AISI (USA) или XlCrNi25-21 (1.4335) в соответствии с европейской номенклатурой.

Способ получения раствора солей дикислот/диаминов // 2434842

Изобретение относится к улучшенному способу получения раствора соли диаминов и дикислот, полученных смешиванием дикислоты и диамина, с массовой концентрацией соли, находящейся в пределах от 50 до 80%. .

Способ получения и очистки стеарата магния // 2790488

Изобретение относится к получению стеарата магния и может быть использовано в производстве лекарственных препаратов, парфюмерно-косметической и пищевой отрасли. Способ включает двухстадийную реакцию, где первая стадия - это реакция омыления стеариновой кислоты гидроксидом натрия; вторая стадия - реакция стеарата натрия и хлорида магния с образованием стеарата магния.