способ получения 2,6-диметил-3,5-дихлор-4(1н)-пиридона

Формула изобретения

Способ получения 2,6-диметил-3,5 -дихлор-4(IН)пиридона хлорированием 2,6-диметил-4(IH)пиридона в водной среде, отличающийся тем, что осуществляют электролиз в мембранном электролизере на оксирутениевотитановом аноде при плотности анодного тока 0,84 2,0 кА/м², объемной плотности тока 15 - 20 А/л, температуре 15 25^oС и при поддержании рН 9, концентрации 2,6-диметил-4(IH) пиридона 5 20 г/л и концентрации хлорида натрия 200 300 г/л путем дозировки в анодный электролит реагентов и водного раствора гидроксида или карбоната натрия.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к химической технологии получения ветеринарного препарата 2,6-диметил-3,5-дихлор-4(1Н) пиридона (фармкокцида), используемого для лечения и профилактики кокцидиоза в промышленном птицеводстве.

Известны методы получения фармкокцида хлорированием 2,6-диметил-4(1Н)пиридона газообразным хлором [1] или хлоратом калия в среде соляной кислоты [2] Недостатками указанных методов являются опасность использования газообразного хлора, дефицитного хлората калия и дорогостоящего технологического оборудования, изготавливаемого из титана, эмалированного чугуна.

Известен безопасный способ хлорирования 2,6-диметил-4(1Н)пиридона с использованием гипохлорита натрия [3] обеспечивающий увеличенный выход фармкокцида до 85% Однако существенным недостатком данного метода является необходимость обезвреживания до 30 л сточных вод на 1 кг готового продукта без учета промывных вод, что значительно усложняет технологию и повышает стоимость фармкокцида.

Целью изобретения является увеличение выхода фармкокцида и снижение количества отходов производства.

Поставленная цель достигается путем электрохимического хлорирования 2,6-диметил-4(1Н)пиридона в водном растворе на окиснорутениевотитановых анодах (ОРТА) в мембранном электролизере при плотности тока 0,84-2,0 кА/м², объемной плотности тока 15-20 А/л, температуре 15-25^oС, концентрации NaCl 200-300 г/л при рН 2-9, концентрации 2,6-диметил-4(1Н)пиридона 5-20 г/л и при дозировке в анодный электролит насыщенного водного раствора 2,6-диметил-4(1Н)пиридона. Способ позволяет получать фармкокцид с выходом 87,9% и малым количеством отходов (5 л/кг продукта с учетом промывных вод). Достоинством способа является также возможность одновременно получать дефицитную гидроокись натрия, которая образуется в катодном пространстве электролизера (2 моль на моль фармкокцида с учетом расхода на нейтрализацию накапливающейся в анолите соляной кислоты).

Схема лабораторной установки дана на чертеже, где: 1 электролизер, 2 - емкость анолита, 3 емкость католита, 4 насосы, 5 газоотделитель.

Методика электролизеров с оборотом электролита дана в примере 1.

Влияние параметров процесса электрохимического хлорирования 2,6-диметил-4(1Н)пиридона на выход фармкокцида представлено в табл.1. Результаты десяти электролизов в серии представлены в табл.2.

Пример 1. В аппарат 2, снабженный мешалкой и термометром (см. схему), заливается 800 мл водного раствора, содержащего 5 г 2,6-диметил-4(1Н)пиридона и 200 г NaCl анолит. В аппарат 3 заливается 600 мл 2%-ного водного раствора NaOH католит. Включаются насосы 4 и на клеммы мембранного фильтпрессного электролизера 1 подается напряжение, соответствующее силе тока 15 А. (Площадь ОРТА 120 см², плотность тока 1,25 кА/м², объемная плотность тока 18,7 А/л.) Подачей холодной воды за рубашку аппарата 2 температура анолита поддерживается в пределах 15-25^oС. В ходе электролиза в аппарат 2 дозируется 100 мл насыщенного водного раствора 2,6-диметил-4(1Н)пиридона, содержащего 10 г основного вещества со скоростью, обеспечивающей постоянство его концентрации в анолите и 10%-ный водный раствор NaOH для поддержания рН анолита в пределах 2-9 (рН раствора контролируется по рН-метру).

По пропускании 4 F электричества на моль 2,6-диметил-4(1Н)пиридона, сдозированного в виде насыщенного раствора (через 32 минуты после включения тока), напряжение снимается и содержимое аппарата 2, представляющее собой водную суспензию фармкокцида, фильтруется на воронке. Фармкокцид промывается водой. Промывная вода (100 мл) используется для приготовления насыщенного раствора 2,6-диметил-4(1Н)пиридона. Фармкокцид на воронке промывается, а затем высушивается в сушильном шкафу при температуре 60-70^oС до постоянного веса.

Выход фармкокцида 14,44 г (92,6%).

Найдено: C 43,9; H 3,4; 7,4; Cl 37,2% C₇H₇NOCl₂

Вычислено: C 43,7; H 3,6; 7,3; Cl 37,0%

Объем отработанного анолита 780-800 мл. За счет электроосмотического переноса воды в католит объем анолита в ходе электролиза уменьшается до 700-720 мм. Для восполнения объема анолита до первоначального в ходе электролиза в него добавляется 80-100 мл воды в качестве насыщенного дозировочного раствора 2,6-диметил-4(1Н)пиридона. В анолит добавляется 20 г NaCl и затем проводится следующий электролиз. В последующих электролизах 2,6-диметил-4(1Н)пиридон добавляется в анолит только в виде насыщенного раствора для дозировки.

Общий съем продукта с серии (см. табл.2) составляет 142,4 г (91,2%), общий объем сточных вод, включая промывку, 800 мл. Удельный объем сточных вод составляет 5,6 л/кг по серии, что значительно ниже, чем в известных методах получения фармкокцида.

Удельный объем сточных вод может быть снижен путем увеличения количества синтезов на одном электролите.

Пример 2. Методика и условия проведения эксперимента полностью аналогичны примеру 1. Однако вместо водного раствора гидроокиси натрия для нейтрализации выделяющейся соляной кислоты используется 15%-ный водный раствор Na₂CO₃.

Выход фармкокцида 14,18 г (90,8%).

Проведение электролизов при температуре ниже 15^oС не увеличивает выход готового продукта, но требует дополнительных энергозатрат на эффективное охлаждение, повышение температуры выше 25^oС снижает выход целевого продукта.

В тех электролизах, где плотность тока не превышала 1 кА/м², использовалась катионообменная мембрана МК-40, в остальных фторопластовая мембрана МФ-4СК. Испытания при более высокой плотности тока не проводились, т.к. 2 кА/м² предельная плотность тока для более устойчивой мембраны МФ-4СК.

Выбор анолита определяется коррозионной устойчивостью ОРТА, оборудования и качеством получаемого продукта. ОРТА допускает длительные сроки эксплуатации при рН1,65, кроме того, при рН<2 в хлоридных растворах начинается интенсивная коррозия нержавеющих сталей. Поэтому эксперименты при рН<2 не проводились. При рН>9 готовый продукт имеет коричневую окраску и не удовлетворяет ТУ. Эксперименты показали отсутствие зависимости выхода фармкокцида от рН анолита в этом диапазоне.

Выбор в качестве анодного материала ОРТА определяется его технологичностью, низким перенапряжением по хлору, длительным сроком службы в условиях выделения хлора и открытой ранее закономерностью [4] в соответствии с которой наивысшие выходы хлорпроизводных в условиях электрохимического хлорирования наблюдаются при использовании анодов из данного материала.

Таким образом, проведение электролизов в оптимальных условиях позволяет получать фармкокцид с выходом 87,9-92,6% с минимальным количеством жидких отходов 5 л/кг продукта, плюс NaOH 0,6-0,8 кг/кг синтезируемого фармкокцида.

При организации производства этот способ может лечь в основу современной высокопроизводительной малоотходной технологии получения фармкокцида.