Способ получения никотиновой кислоты

 

О П И С А Н И Е (п) 520044

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Юоюв Соввтсккх

Социалистических

Республик

К ПАТЕНТУ (61) Зависимый от патента (22) Заявлено 06.11.69 (21) 1423153/04 (51) М. Кл. С 07D 213/16 (32) Приоритет 08.11.68 (31) 16688/68 (33) Швейцария

Опубликовано 30.06.76. Бюллетень ¹ 24

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений н открытий (53) УДК 547.826.07 (088.8) Дата опубликования описания 26.08.76 (72) Авторы изобретения

Иностранцы

Аугуст Штокер, Отмар Марти, Теодул (Швейцария) и Герхард Шрайнер (Австрия) Иностранная фирма

«Лонца АГ» (Швейцария) П ф ам м атте,;.(71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НИКОТИНОВОЙ КИСЛОТЪ|

Изобретение относится к улучшенному способу получения никотиновой кислоты.

Известен способ получения никотино вой кислоты окислением 2-метил-5-этилпиридина избытком разбавленной азотной .кислоты при температуре 190 — 200 С под давлением 35 атм.

Полученную при этом изоцианхомероновую кислоту декарооксилируют,при температуре

220 С в никотиновую кислоту.

Известный способ обладает рядом недостатков, что связано с его многостадийностью.

Цель описываемого способа — упрощение процесса и аппаратурного оформления.

Предложенный способ получения никотиновой кислоты заключается в том, что .гетероциклическое соединение, содержащее в своем составе пиридиновое ядро, имеющее хотя бы один заместитель, подвергают окислению избытком водной азотной кислоты в количестве, превышающем требуемое на 25 — 600% при температуре до 370"С и давлении до 500 ати, полученную при этом реакционную смесь доводят до концентрации азотной кислоты в пределах 10 — 28% и отделяют от кислого маточного раствора кристаллический гидронитрат пиридинкарбоновой кислоты. его растворяют в воде, и раствор при .помощи соответствующего исходного основания устанавливают на изоэлектрическую точку никотиновой кислоты, выкристаллизовавшуюся при этом пиридинкарбоновую ки лоту отделяют от маточного раствора, содержащего основание, оба маточных раствора сливают вместе, доводят до исходнои концентрации и возвращают в процесс.

Для обеспечения наиболее,полного превращения, с одной стороны, и для предотвращения деструкции образовавшейся пиридинкар10 боновой кислоты, с другой стороны, можно время обработки в реакторе варьировать в зависимости от устанавливаемых условий течения реакций.

Таким образом сокращается время обработ15 ки в реакторе — от нескольких секунд до макси.м и 30 мин

Согласно изобретению оказалось целесообразным вести реакцию в реакторах из титана.

Но в тех случаях, если верхняя часть реактора

20 будет находиться,под давлением, то целесообразно использовать стальные трубчатые реакторы с внутренней облицовкой из титана.

:Концентрацию НХОз в образовавшейся реакционной смеси, содержащей гидронитрат, 25 необходимо доводить до такой степени, чтобы при минимальной растворимости осаждать максимальное количество,гидронитрата. Особенно выгодным оказалось осаждать,гидронитрат при температуре 0 — 12 С, предпочтитель520044 но при 4 — 12 С, из реакционного раствора, имеющего концентрацию HNO> 12 — 25%.

Осажденный и извлеченный гидронитрат растворяют в небольшом количестве воды, а гидрокар боновая кислота выделяется в свободном состоянии при добавлении свежих производных пиридина. Количество добавляемых производных пиридина зависит от изоэлектрической точки осаждаемой пиридин <арбоновой кислоты. Для получения чистого конечного .продукта целесообразно после осаждения пиридинкарбоновой кислоты кратковременно нагревать, благодаря чему кислота еще раз растворится, а затем снова се охладить.

Пириди нкарбоновая кислота, остающаяся после отделения маточной смеси, представляет собой чистый продукт.

Так как пиридинкарбоновая кислота с пиридиновыми производными выделяется в свободном состоянии, то маточный раствор содержит после отделения кислоты еще большое количество исходного продукта. 3 от маточный раствор соединяют вместе с маточным раствором, остающимся после отделения гидронитрата, путем прибавления исходного продукта и HNO> доводится до исходной концентрации и снова вводится в .гроцесс.

В предлагаемом способе используются главным образом алкилпиридины, например метилэтилпиридин, пиколины, коллидины, лютицины и этилпиридины. При этом можно получать различные пиридинкарооновые кислоты, например никотинову|о, изоникотиновую, пиколиновую, изоцинхомероновую и цинхомероновую кислоты.

Согласно изобретснию можно переводить в пиридинкарбоновые кислоты и другие гетероцикличные соединения, имеющие пиридиновос ядро и замещенные минимум в одном положении. Такими соединсниями являются, например, хинолин, производные хинолина, например хиналдин, лепидин, гидроксихинолин, аминохинолин, изохинолин, производные изохинолина, аридин и производные акридины.

Пиридинкарбоновая кислота образуется в виде чистого белого продукта, не требующего дальнейшей очистки. Достигающаяся в изобретении конверсия равна 95 — 99%, выходы составляют до 94%, в пересчете на достигнутое превращение. Блатодаря непроролжительному пребыванию продукта в реакторе во время процесса превращения изобретенный метод обеспечивает получение выходов на единицу объема и времени. Кроме того, не требуется дальнейшая переработка маточной смеси.

При мер 1. Через трубчатый реактор из стали 2А объемом 1,48 л пропускали при температуре 239 С и давлении 55 ати 4632 г смеси, состоя|щей из 6,3% 2-;метил-5-этилпиридина и 28,1% НКО (что соответствует избытку в

42% по сравнению с расчетным коли-.еством) в течение 35 мин. Продолжительность выдержки в реакторе 12,72 мин. В результате получено 3966 г жидкого реакционного продукта.

4

Остаток 666 r (14,35%) отводится в газообразном состоянии. Путем испарения реакционный продукт доводится до 15%-ной концентрации азотной кислоты и охлаждается до темперагуры 5 С. При этом выкристаллизовывается 354,2 г гидронитрата никотиновой кислоты с 66,1%-ным содержанием никотиновой кислоты. Зтот продукт отделяется от кислой ма очной смеси (833 г) центрифугированием.

В маточной смеси содержится еще 3,8 r никотино вой кислоты. Содержание изоцинхомероно вой кислоты IB маточной смеси составляло менее 0,1%.

I èäðoíHTðàò пикотиновой кислоты (354,2 г) растворяют в 1100 г воды,,нагревают до температуры 60"C, с помощью 2-метил-5-,этилпиридина (230 г) устанавливают значение рН, равное 3,3 и нагревают до 90 С. После охлаждения выделившуются в свободном состоянии никотиновую кислоту отделяют центрифугированием и высушивают. Б результате,получают 188 r никотиновой кислоты. При 95%-ной конверсии, в пересчете на использованный 2метил-5-этилпиридин, это соответствует выходу 66,9%. Общий выход (изолированная никотиновая кислота и никотиновая кислота в маточчом растворе) составлял 94,5%. Оба маточных раствора сливались вместе и содержалп еще 77,8 г никотиновой кислоты и 244,81 г

2-метил-5-этил; иридина. Зти слитые вместе маточные рас воры доводились с помощью 2метил-5-этилппридина и азотной кислоты до начальной концентрации и исходного количсс ива.

Зтот раствор, доведенный до начальной концентрации и исходного количества, подвергали превращению и переработке вышеописанным методом. При этот получали 250 г никотиногой кислоты, что соответствует выходу

bo,9% при 95 „,,-ной конверсии. Полученная,никотиновая кислота представляла собой белый и чистый продукт. Ее чистота равнялась ->9,6%

П р и м ер 2. Маточную смесь вы шеописанной исходной смеси, содержащую 77,0 г никотиновой кислоты, 236,7 .г 2-метил-5-этилпиридпна и 120 г HNOЗ (100%) добавлением 2мстил-5-этил пиридина и азотной кислоты доводили до количества 4432 r с концентрацией 2метилпиридина 5-этилпиридина 4,68% и HNO3

19,5% (:то соответствует избытку в 32%) и пропускали через трубчатый титановый реактор объемом 1,6 л (длиной около 16 м) при температуре 234"С и давлснии 52 ати при выдержке в реакторе в течение 8,7 мин. Обработка прои"âîäè,ëàñü аналогично описанному в примере 1. В результате получают при 97,3%ной конверсии 166 г никотиновой кислоты, что соответствует чистому выходу 82,0%. Маточные смеси снова сливаются вместе и возвращаются в процесс.

Пример 3. Через трубчатый реактор из титана объемом 1,6 л (длина около 16 м) .пропускали при температуре 260 С и давлении

50 ати 4500 rсмеси,,состоящей из 5,18% р-пиЫ0044 колина и 35% азотной кислоты (что соответствует избытку в 400% по сравнению с расчетным количеством). Продолжительность обработки в реакторе составляла 3,75 мин.

В результате получено 4115 г жидкого реакционного продукта. Остаток, 385 г (8,6% ) отводился в виде газа. Реакционный |продукт доводился до 25%-ной концентрации и охлаждался до 5=C. При этом выкристаллизовывалось 21,3,4 г гидронитрата никотиновой .кислоты с содержанием никотина 66,3%. Этот продукт отделяли центрифугированием от кислого маточного раствора (950 г) . В маточном растворе еще содержалось 47,5 г никотиновой кислоты.

Гидронитрат никотиновой кислоты (213,4 r) растворяли в воде,,нагревали до 60 С, доводили Р-пиколином до значения рН 3,4 и нагревали до 95 С.

После охлаждения, выделившуюся в свободном состоянии никотиновую кислоту, отделяли центрифугированием и высушивали. В результате получали 113,0 никотиновой кислоты. При 68,6%-ной конверсии в пересчете на использованный пиколин это соответствует выходу в 60,4%. Общий выход (выделенная никотиновая кислота и никотиновая кислота из маточного раствора) составлял 89,0%.

Кислый маточный раствор и маточный раствор, содержащий основание, сливали вместе.

Он содержал еще 47,5 r никотиновой кислоты и 180 r P-николина. Эти слитые вместе маточные смеси снова доводили р-пиколином и

HNO3 до исходной концентрации и начального количества.

Этог раствор, доведенный до начальной концентрации и количества, подвергали превращению и переработке вышеописанным методом. В результате получали 151,8 г никотиновой кислоты, что соответствует выходу 80,5% при конверсии 68,6%.

Полученная никотиновая кислота представляла собой белый чистый продукт. Ее чистота равнялась 99,7%.

Пример 4. Через трубчатый реактор из титана объемом 1;6 л (длина 16 м) пропускали при температуре 260 С и под давлением

55 ати 4500 г смеси из 8,0% хинолина с 32% азотной кислоты (что соответствует избытку в

50% по сравнению с расчетным количеством).

Продолжительность обработки в реакторе составляла 2,0 мин. В результате получено

4010 г жидкого сырого продукта. Остаток в количестве 4090 г отводился в газообразном состоянии. Реакционный продукт доводился до

25%-ной концентрации азотной кислоты и охлаждался до 0 С. При этом выкристаллизовывалось 380,0 г гидронитрата никотиновой кислоты с содержанием никотиновой кислоты 66,3%. Этот сырой продукт отделяли центрифугированием от кислого маточного раствора (1020 г). В маточном растворе еще содержалось 4 6,0 г никотиновой кислоты.

Гидрониграт никотиновой кислоты (380 r) растворяли в 1350 г воды и доводили хиноном

)О

65 б при температуре 95 С до значения рН 3,4. После охлаждения до 7 С, выделившуюся в свободном состоянии никотиновую кислоту, отделяли центрифугированием и сушили. В результате получено 210 r никотиновой кислоты.

При 96% -ной конверсии, в пересчете на исг,ользованный хинолин, это соответствует выходу 63 9%.

Общий выход (выделенная никотиновая кислота и никотиновая кислота в маточном растворе) составляла 92,0%.

Маточные растворы, содержащие кислоты и основания, сливают вместе и доводят хинолином и азотной кислотой до начального количества и исходной концентрации.

Этот раствор, доведенный до начального количества и исходной концентрации, подвергали .превращению и обработке при вышеописанных условиях. В результате получали 283,0 г никотиновой кислоты, что соответствует 86%-ному. выходу,;при конверсии хинолина 96%. Полученная никотиновая кислота представляла собой белый и чистый продукт с содержанием

99,8% .

Пример 5. Через трубчатый реактор из титана объемом 155 мл пропускали при температуре 305"С и давлении 120 ати 4720 г смеси, состоящей из 6,4% метилэтилпиридина и 33% в течение 24 мин (продолжительность обраотки в реакторе равнялась 0,92 мин). В результате получено 4090 г жидкого реакционного продукта. Остаток, в количестве 630 г (13,3), отводился в газообразном состоянии.

Продукт реакции прп помощи испарения доведен до 25%-ной концентрации азотной кислоты, а затем охлажден до температуры 0 С.

При этом выкристаллизовывалось 394,7 г гидронитрата никотиновой кислоты с содержанием,никотина 66,3%. Этот продукт отделяли

or кислого маточного раствора (870 г) центрифугированием. В маточном растворе еще содержалось 30 г никотиновой кислоты. Содержание изоцианхомероновой кислоты в маточном растворе составлял 0,25%.

Гидронитрат никотиновой кислоты (394,7 г) растворяли в 1200 r воды, нагревали до 95 С и доводили при помощи 287,0 г АКО до значения рН 3,3. После охлаждения выделившуюся в свободном состоянии никотиновую кислоту отделяют центрифугированием и высушивают. В результате .получают 204 г никотиновой кислоты. При 95% -ной конверсии .в пересчете на использованный 2-метил-5-этилпиридин это соответствует выходу в 70,0%. Общий выход (выделенная никотиновая кислота и никотиновая кислота в маточном растворе) составлял 95,0%. Оба маточных раствора сливались вместе и содержали еще 73 r никотиновой кислоты и 302,0 г 2-метил-5-этилпиридина.

Слитые вместе маточные растворы доводились азотной кислотой до исходной концентрации и начального количества.

Этот раствор, снова доведенный до начального количества и исходной концентрации, подвергали превращению и обработке соглас520044

Фор мула изобретения

Составитель Г. Мосина

Техред Т. Курилко

Корректор А. Дзесова

Редактор Л. Герасимова

Заказ 2199/7 Изд. Ко 1553 Тираж 575 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2

7 но вышеописанному. В результате получили

248,0 г никотиновой кислоты, что соответствует 84,0%-ному выходу при 95,0 /о-ной .конверсии. Полученная никотиновая кислота представляла собой белый и чистый продукт. Ее чистота равнялась 99,6 /о.

П р и м ер 6. Через трубчатый реактор из титана 30,5 мл пропускали при температуре

330"С под давлением 280 ати в течение 12 мин

4720 r (4000 мл) смесь, состоящую из 6,4 /о 2метил-5-этилпиридина и 33% HNO> продолжительность обработки в реакторе составляла 5,5 сек. В результате получено 4090 r жидкого реакционного продукта. Остаток в количестве 630 г (13,3%) отводился в газообразном состоянии.

Продукт реакции при помощи испарения доведен до температуры 0"С. При этом выкристаллизовывалось 394,7 г гидронитрата никотиновой кислоты с содержанием никотина

66,3 . Этот продукт отделяли от кислого маточного раствора (870 г) центрифугированием. В маточном растворе еще содержалось30г никотиновой кислоты. Содержание изоцинхемеровой кислоты в маточном растворе составляло 0,25%.

Гидронитрат никотиновой кислоты (394,7 г) растворяли в 1200 г воды, нагревали до 95 С и при помощи 287,0 г АКО доводили значение рН до 3,3. После охлаждения выделившуюся в свободном состоянии выкристаллизованную никотиновую кислоту отделяли центрифугированием и высушивали. В результате получали 204 r никотиновой кислоты. При 95 /о-ной .конверсии, в пересчете на использованный 2метил-5-этилпиридин, это соответствовало

70,0%-ному выходу. Общий выход (выделенная никотиновая кислота и никотиновая кислота в маточном растворе) составлял 95,0

Оба маточных раствора сливались вместе и содержали еще 73 г никотиновой кислоты и

302,0 г 2-метил-5-этилпиридина.

Слитые вместе маточные растворы доводились снова азотной кислотой до исходной концентрации и начального количества.

Этот раствор, доведенный до начального количества и исходной концентрации, подвергали превращению и обработке согласно вышеописанному. B результате получали 248,0 г,никоти|новой кислоты, что соответствует 84,0 /о -ному выходу при 95,0%- ной конверсии. Полученная никотиновая кислота представляла собой чистый белый продукт. Ее чистота составляла 996о/о

Способ получения никотиновой кислоты окислением гетероциклического соединения, содержащего в своем составе пиридиновое ядро, имеющее хотя бы один заместитель, азотной кислотой при повышенной температуре и повышенном давлении, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса, используют избыток водной азотной кислоты в количестве, превышающим требуемое на 25—

600%, и процесс ведут при температуре до

370"С и давлении до 500 атм, полученную при этом реакционную смесь доводят до концент30 рации азотной кислоты в пределах 10 — 28% и отделяют от кислого маточного раствора кристаллический гидронитрат пиринкарооновой кислоты, который растворяют в воде, и раствор при помощи соответствующего исходного

35 основания устанавливают на изоэлектрическую точку никотиновой кислоты, выкристаллизовавшуюся,при этом пиридинкарбоновую кислоту отделяют от маточного раствора, содержащего основание, оба маточных раствора

40 сливают вместе, доводят до исходной концентрации и возвращают в процесс.