Способ получения никотиновой кислоты

 

Взаь днЩдее изданного - ПБЙ (11) 525425

Своз Советских

Социалистических

Республик

Y.(61) Дополнительный к патенту(22) Заявлено 16.11.72 (21) 1849529/04

2 (51) M. Кл, С 07 Р 213/80 (23) Приоритет— (ЗЦ 92142 (32) 17,1 1.71 (зз) твсударствеииый комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (43) Опублнковано15.08.76.Бюллетень № 30 (45) Дата опубликования описания12.02.77 (5Ç) 3 K 547. 826.1.. 07 (088. 8) Иностранцы

Кейдэи Масуда, Хиденори Хизава и Ясухико Отакн (Япония) (72) Авторы изобретения

Иностранная фирма Ниппон Сода Компани Лтд." (Япония) (7l) Заявитель (54> СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НИКОТИНОВОЙ КИСЛОТЫ

Изобретение относится к улучшенному способу получения никотиновой кислоты, ко торая находит применение в химической и фармацевтической промышленности, Известен способ получения никотиновой кислоты окислением алкилпиридинов водным раствором азотной кислоты в количестве, превышающем требуемое на 25-600% npz повышенной температуре (370 C) и давлео нии до 500 ати, полученную реакционную р смесь доводят до концентрации азотной кнс доты 10-28%, отделяют нитрат пиридинкар боновой кислоты, который растворяют в во де и выделяют никотиновую кислоту.

Недостатками известного способа явля- та нагоя необходимость использования не менее

2 эквивалентов азотной кислоты и сложность выделения никотиновой кислоты.

С целью упрощения процесса в предлагаемом способе получения никотиновой кисло- 20 ты окислением 2-метил-5-этилпирндина азот ной кислотой используют 100-117% ое тео ретически требуемого количества азотной кнсдоты и процесс ведут при температуре

200-235 С и давлении 25-45 ати. 25 о

Преимуществом предлагаемого способа является тот факт, что при проведении реакции в вышеуказанных условиях в конечной реакционной смеси совершенно отсутствует иэоцинхомероновая кислота (следовательно, отпадает необходимость очистки от нее) и величина рН конечной реакционной смеси либо равна, либо близка иэоэлектрической точке никотиновой кислоты (рН 1,8-3,5).

Таким образом, выделение никотиновой кислоты иэ реакционной смеси не сопряжено с необходимостью проведения обычных слож ных разделительных операций. Концентрирование в случае необходимости регулирования величины рН и охлаждение приводят без какихлибо затруднений технологического порядка к получению никотиновой кислоты высокой степени и с высоким выходом.

При изменении различных реакционных условий при окислении 2-метил-5-этнппиридина азотной кислотой величина рН конечной реакционной смеси изменяется в широких пределах. В том случае, если рН составляет 3,5 или выше, то условия проведения процесса следует рассматривать как жест

525425 кие и расходуются большие количества азотной кислоты. Кроме того, такое явление рассматривается как причина присутствия пиридина вследствие разложения образовавшейся никотиновой кислоты. Наоборот, если рН составляет 1,5 или ниже, то условия проведения процесса следует рассматривать как мягкие и даже в том случае, если в конечном продукте содержатся большие количества исходного продукта, вследствие чего большие)0 количества непрореагировавшей азотной кислоты остаются в конечном растворе.

При проведении процесса реакции окисления и декарбоксилирования протекают эффективно, реакция завершается в присутствии l5 лишь незначительных количеств исходных материалов. Таким образом, можно сделать вывод о том, что величина рН конечной реакци онной смеси должна нахочиться в наиболее оптимальных пределах изменения изоэлектри- Ю ческой точки никотиновой кислоты или приблизительно в этих пределах, поскольку при таком условии обеспечивается возможность прямого выделения никотиновой кислоты из реакционной смеси.

М

Изоэлектрическая точка никотиновой кис лоты, как известно, находится в интервале значений рН 3,0-3,3. Тем не менее установлено, что никотиновую кислоту с высоким выходом можно получать при рН конечной реакционной смеси не только в пределах 3,03,3, но также и в пределах 1,5- 3,5, Влияние различных факторов на ход ïðîцесса, состав и рН получаемых продуктов реакции описаны ниже, 35

Используемое количество азотной кислоты, В качестве приемлемого количества используемой азотной кислоты можно указать то количество, которое теоретически необхо- 4О димо для окисления, однако, величина рН конечной реакционной смеси при этом составляет 3,5 или даже еще больше при прочих равных условиях проведения реакции, вследствие чего может понизиться выход конечного продукта. В таком случае необходимо использовать дополнительное количество азотной кислоты. Поэтому обшее количество используемой азотной кислоты составляет 1001 17 от теоретически необходимого для окисления азотной кислсты.

В том случае, когда используют большое количество азотной кислоты в указанных выше условиях величина рН составляет, как было установлено, 1,5 и даже еще меньше.

В тех же реакционных условиях, если иопользуют количество азотной кислоты меньше 100 вес. %, то величина рН конечной реакционной смеси составляет 3,5 или даже превышает этот уровень. В том случае, ког -66 да количество используемой азотной кислоты составляет 100 вес. % или меньше, нэ реакцию проводят при другой температуре, которая не находится в указанном выше прео деле, а именно, при 200 С или еше ниже в течение короткого промежутка времени, величина рН конечной реакционной смеси составляет 1,5 или еше меньше. В случае, когда используют азотную кислоту в количестве 117 вес. % и реакцию проводят при

235 C и выше в течение длительного проо межутка времени, то рН конечной реакционной смеси составляет 3,5 или даже выше.

Температура процесса.

Наиболее эффективно проводить процесс получения никотиновой кислоты при 200о

235 С, Поддержание оптимальной температуры и использование оптимальных количеств азотной кислоты являются наиболее важными условиями ведения процесса.

Другими словами, если реакцию ведут при температуре более 235 С, реакционные условия являются жесткими, вследствие чего происходит деструкция продукта реакпии, а величина рН конечной реакционной смеси составляет3,5 или еше более, а полученная таким образом никотиновая кислота содержит большое количество примесей. Если же о реакцию ведут при температуре менее 200 С, то не обеспечивается возможность полного завершения реакции, и конечный раствор содержит непрореагировавший 2-метил-5-этиьпиридин и изоцинхомероновую кислоту, Так как в конечной реакционной смеси присутст вуют непрореагировавшая азотная и изоцин .хомероновая кислоты, то ее рН равна 1,5 или еше меньше.

Для выделения никотиновой кислоты из этого раствора необходимо проводить дополнительные сложные операции, которые вклочают в себя выделение изоцинхомероно вой кислоты.

Никотиновая кислота, которую при этом получают, содержит большие количества примесей и часто имеет заметную окраску.

Продолжительность реакции, Наиболее удобно проводить процесс в течение 5-60 мин. Если время процесса

5 мин или меньше, то реакция полностью не завершается. При проведении реакции в течение длительного времени происходит не желательное разложение реакционного продукта и не обеспечивается таким образом возможность достижения положительного результата, поэтому продолжительность реакции не должна быть слишком" большой.

Давление.

При проведении процесса согласно предлагаемому способу обы шо применяют давлс525425 кислоты высокой степени чистоты из реакционной смеси.

Очевидно, что в качестве исходного сы1 рья помимо 2-метил-5-этилпириднна можно б использовать и другие диалкилпириднны, например 2,5-лутидин, 2-метил-5-бутилпнридин или 2-пропил-5-этилпиридин, В нижеследующих примерах количества всех продуктов выражены в весовых проценlO T x.

Пример 1. Жидкую смесь 82 г

2-метил-5-этилпиридина и 918 г 28%-ной азотной каслоты непрерывно подают B два последовательно соединенных ц и ли н др н ческих реактора емкостью 1,5 л, предваритель10 о но нагретых до 225 С. В реакторах поддерживают избыточное давление 35 ати.

Время прохождения смеси через оба реактора составляет 10 мин. За это время

20 реакция завершается. Собирают 760 г жид.кого продукта на каждые 1000 r введеннод»- го раствора. 240 r смеси собирают, кона- денсируя газообразные продукты.

Величина рН обьединенной конечной рем акционной смеси составляет 3,5. Э у смесь

26 концентрируют, охлаждают до температуры о

0-5 С, выпавшую никотиновую кислоту нентрифугируют, сушат и получают 67,0 г целевого продукта (чистота 98,2%) на 1000г исходных реагентов. В конечном продукте отсутствует изоцинхомероновая кислота. В маточном растворе содержится 4 r 2-метил-5-этилпиридина и 4,3 r никотиновой кислоты на 1000 г исходных реагентов.

Таким образом, конверсия 2-метил-5-этилпиридина составляет 95,0%, выход никотиновой кислоты на исходный продукт84,5%, а на прореагировавший 2-метил=.5-этилпиридин - 90,0%. ние 25 45 ати, однако, этот параметр менее важен, чем рассмотренные ранее. Даьление зависит от соответствия количества используемой азотной кислоты, температурь процесса и продолжительности реакции. В частности, давление зависит от температурь проведения процесса.

Интервал величин рН конечной реакцион ной смеси.

В случае соблюдения условий проведения процесса согласно предлагаемому способу величина рН конечной реакционной смеси приблизительно равна изоэлектрической точке никотиновой кислоты и находится в ин тервале значений 1,5-3,5. Этот интервал значений рН означает, что в случае полного .завершения реакции, обеспечивается воэмож ность легкой кристаллизации и выделение никотиновой кислоты высокой степени чис» тоты и высокого выхода путем простого концентрирования и последующего охлаждения реакционной смеси. Таким образом, по держание величины рН в указанном интерв ле имеет большое значение и можно утверждать, что это является основным условие предлагаемого способа, В некоторых случаях, когда реакцию ведут в условиях, несколько отличающихся от предлагаемого способа, величина рН конеч» ной реакционной смеси может находиться в указанных пределах от 1,5 до 3,5, однако при этом уменьшается выход конечного про дукта.

Выделенную никотиновую кислоту сушат и получают продукт высокого качества, сте» пень чистоты которого составляет 98%, при»чем в этом случае обеспечивается возможность получить беэ затруднений технологического порядка конечный продукт более вь сокой степени чистоты, равной 99,9%, цутем осуществления обычных способов очистки.

Маточный раствор, содержащий остаток никотиновой кислоты, можно или дополнительно концентрировать или в него добав лять 2-метил -этилпяридин и азотную кис- б лоту для приготовления исходной реакционной смеси.

При осуществлении предлагаемого способа степень конверсии 2-метил-5-этилпирт дина достигает 92-97 вес. %. тогда как выход никотиновой кислоты составляет 80

85 вес. % в расчете на загруженный и

8590 вес. % в расчете на прореагировавший 2-метил-5-этилпиридин, Преимуществом предлагаемого способа является возможность простого осуществления непрерывного процесса получения никотиновой кислоты, его высокая экономичность и легкость прямого выделения никотиновой

Состав маточного раствора регулируют в соответствии с составом исходной реакционной смеси и затем его вновь испольэуот для проведения укаэанной реакции. В результате получают реакционную смесь c pH=

=3ф которую обрабатывают, как описано выше, и получают 67,1 г никотиновой кислоты (чистота 98,1%) в расчете на 100 r иоходиого раствора, Во втором маточнике содержится 3,3 r непрореагировавшего 2-метил-5-этилпиридина и 5,2 r никотиновой кислоты.

Конверсия 2-метил-5-этилпиридина- 96, О%, выход никотиновой кислоты составляет 83,8% на взятый и 90,3% Н8 прсреагировавший

2-метил 5-этилпиридин, Никотиновая кислота совершенно не соде ржит иэоцинхомероновой кислоты, причем выделенный маточник можно использовать вновь, 52 „ã ) 425

Пример 2-5, Аналогично примеру1 при несколько отличных условиях получают никотиновую кислоту.

Пример ы 6 и 7. Реакцию проводят аналогично примеру 1, однако, вместо цилиндрических, используют два последова тельно расположенных трубчатых реактора с диаметром труб 3 см и высотой 2 м.

Величины рН конечных реакционных смесей равны соответственно 1,8 и 2,2, После р концентрирования каждого раствора величины рН растворов соответственно доводят до 3,2 добавлением 2-метил-5 этилпиридина с послеурюшим охлаждением их до температуры

0-5 С, )5

Соответственно проводят операции кристапизации и выделения никотиновой кислоты.

Пример 8. В качестве исходного вешества используют смесь следуюших диал килпиридинов, вес. : 20

2-Метил-5-этилпиридин (МЭП) 10

2-Пропил-.5-этилпиридин 30

2-Метил-5-бутилпиридин 60

Эксперимент осушествляют при использовании аппарата, описанного в примере 6 ань логично примеру 1 при соответствуюших ус ловиях реакции.

Конечный реакционный раствор имеет ве личину рН 2,2, После концентрирования раствора рН рас твора доводят до 3,2 добавлением 2-метил-5-этнлпиридина и затем раствор охлажда ют до 0»5 С. Образовавшиеся кристаллы никотиновой кислоты отделяют.

Условия проведения реакций в примерах

1-8 и их результаты приведены в таблице.

Результаты реакций пересчитаны на 1000 г загруженного исходного вешества. Отделен ная маточная жидкость используется повтор но при рециркупяции ее.

Результаты, указанные в этой таблице в скобках, являются данными, которые были получены при повторном использовании мв точных. растворов в примерах 1-5, 525425

03 ñ 3

О с33

Al c9 а. о о иощь о «"" со 33 о с- си о со î осо сок

aO - О сОс3 а

03 "(СЧ t (Ч (Q

Р с

С () о о ааооо а „ О с3с3- асС3 д т GI (сЦ о> с3 сЯ зж

lQ с3 И

Р3 Л о со ю

О3 сО„ р) сО fO O O co C

О - с 3ЛаО

03,- Я с О1 с 3

1 о

ED со с 4

Р3 сО сО сО О .3

О Лс3 С Л

1-1 сМ С } с Ч

iс3" (D (g Ю о

О3

О ОО 0cr3-I о а сО г ю1 Я о со„

p) с4 о - l со с3 р С о

Л сО О сОсс3ООО

СО " О С С3WСОC

Ж,.< Я р о3 и о

oeg о, д

o „ ф о

М ч4

° ° I

Ж и

Ф о о

3. о

f о

Р. о с»

«а о ж

„ж ж о 3" .о ! у(СХ Щ

Cf о

Х

IXI с.

Ф ц (ч

:" 8. ц о

8 о Ф

© о

2 ж

И э f> о, A а о

Гч и э

2!

Е(о о о о

Q) Й ос, ф . о

Р Ж

Ф щ

o Я д о 3 до

525425

Ф О nl 0» с0 cQ Ср с4 CD с0

О О ю-i t с0 с0 сч 0) ° « ю«

cC» O e e с". »." .

"nk rt CC» с0 сЧ f CD С ( о »

CD .c9 (. С „« с9 <т CD CD cQ cQ ,"рс0 г4H

0» o o eel «Ф сбсЧС4с0г ОСО

,„, ч ". О <„O сЧ m co. . с " Ф с0 я Я

В а с0с », ... "«, О < с» сИ О О Е с0„ . с авсс» cD CD c0 с0

Мс о

Ol ф ф

Ф с0 ф с4 сО

0» о

CD

0»

О3

CD

Ж о а

Г о » о о . с0 аф

С»» С»» со с0

О О,» ср сО с0 ц» g)

CD с»» с0 с0 «г,,,««, с6 00 cg сц

t t - с0

CD CD c0 с0 сч "« О <„

em00

<р Ф д О»

525425

Составитель В. Ковтун

Техред О. Луговая Корректор H. Ковалева

Редактор Т. Девятко

Заказ 5089/596 Тираж 575 Подписное

UHHHI1H Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж 35, Раущская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ппп,патент Зэк. A 3

Формула изобретения

Способ получения никотиновой кислоты окислением 2-метил 5-этилпиридина азотной кислотой при повышенной температуре и повышенном давлении с последующим выделением целевого продукта известными приемами, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса, используют

100-117% от теоретически требуемого количества азотной кислоты и процесс ведут о при температуре 200-235 С и давлении

25-45 ати.