способ получения янтарной кислоты

Формула изобретения

Способ получения янтарной кислоты путем электрохимического восстановления малеиновой кислоты на катоде из нержавеющей стали и выделением целевого продукта из раствора кристаллизацией, отличающийся тем, что электрохимическое восстановление проводят периодически в дистиллированной воде при плотности тока 0,5-1,0 кА/м² и температуре 50-60^oC.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области химической технологии, а именно к синтезу ценного фармацевтического сырья - янтарной кислоты, на основе которой создан целый ряд медпрепаратов для повышения защитных сил организма: янтавит, лимонтар, янтарный эликсир.

Известен способ получения янтарной кислоты каталитическим гидрированием малеиновой кислоты на палладиевом катализаторе (заявка Японии 2-121946, оп. 1990). Недостатком каталитического метода является высокая стоимость палладиевого катализатора, что существенно удорожает себестоимость продукта.

Янтарную кислоту можно получить путем окисления фурфурола пероксидом водорода (15-30%) в водной среде при атмосферном давлении в отсутствии органического растворителя и металлсодержащих катализаторов (Бадовская Л.А. и др. Хим. пробл. пищ.технологии: Сб. тез. докл. научно-техн.совещания, Краснодар, 1990, с. 73). Использование в данном процессе пероксида водорода в качестве окислителя делает синтез янтарной кислоты взрывоопасным, а исходное сырье является малодоступным и дорогим.

По известному способу (Кофанова О.Т. и др. Промышленный электрохимический синтез органических соединений, М.: НИИТЭХИМ, 1983, с. 73) янтарную кислоту получают восстановлением малеиновой кислоты на цилиндрических вращающихся свинцовых катодах в растворе 5%-ной серной кислоты при плотности тока 2 кА/м². В этих условиях восстановление протекает с выходом по веществу 95%, а по току 99%. К недостаткам данного электросинтеза янтарной кислоты относятся:

- использование в качестве электролита серной кислоты и свинцового катода, что требует дополнительной очистки янтарной кислоты от сульфат-ионов и свинца;

- проведение процесса на вращающихся катодах существенным образом усложняет конструкцию электролизера.

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому эффекту является электрохимический способ получения янтарной кислоты восстановлением малеиновой кислоты (патент ПНР 1488825, 1990).

По прототипу янтарную кислоту получают электрохимическим восстановлением малеиновой кислоты в присутствии серной кислоты концентрацией 1-6% в качестве основного электролита. Электросинтез проводят непрерывным способом в диафрагменном электролизере на катоде из кислотоустойчивой стали 1H18N9T при температуре 12-42^oC и объемной кислотности тока 27,25 А/л. В качестве анолита используют 10%-ный раствор серной кислоты. Целевой продукт выделяют из раствора охлаждением до 10^oC при непрерывном перемешивании. При этом получают 98%-ную янтарную кислоту с выходом 85% и t_пл. = 183^oC.

Недостатком прототипа является низкое качество получаемой янтарной кислоты: содержание основного вещества в продукте 98%, t_пл. = 183^oC. Эта янтарная кислота не может быть использована для фармацевтических препаратов без предварительной очистки, так как для них требуется продукт марки "хч". В соответствии с ГОСТ 6341-75 янтарная кислота квалификации "хч" имеет содержание основного вещества не менее 99,5% и t_пл = 185-187^oC.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка способа, обеспечивающего получение янтарной кислоты улучшенного качества, соответствующего требованиям фармацевтической промышленности.

Поставленная задача решается тем, что восстановление малеиновой кислоты проводят периодически в дистиллированной воде при плотности тока 0,5-1,0 кА/м² и температуре 50-60^oC. При этом на катоде из нержавеющей стали достигается выход янтарной кислоты по веществу 93-95% и по току 70-75%.

Проведение электросинтеза янтарной кислоты при плотности тока 0,5-1,0 кА/м² объясняется нижеприведенными соображениями. Повышение плотности тока выше 1,0 кА/м² нецелесообразно, так как это приводит к снижению выхода целевого продукта по веществу и по току вследствие большей поляризации электрода. Кроме того, из-за отсутствия постороннего электролита в католите при высоких плотностях тока существенно возрастает энергоемкость процесса и затрудняется поддержание температурного режима в ходе электролиза.

Низкую плотность тока (менее 0,5 кА/м²) использовать нецелесообразно из-за малой производительности процесса.

При температуре ниже 50^oC электросинтез янтарной кислоты осложняется кристаллизацией последней в электролизере, а при температуре выше 60^oC протекают побочные химические реакции, приводящие к образованию продуктов, которые выпадают на поверхности катода.

Таким образом, благодаря установленному сочетанию условий процесса, а именно проведение процесса в отсутствии постороннего электролита, температуры 50-60^oC, плотности тока 0,5-1 кА/м², электрохимический синтез янтарной кислоты протекает с выходом по веществу 93-95% и по току 70-75%. По качеству янтарная кислота соответствует ГОСТ 6341-75 квалификации "хч" и имеет t_пл = 186-187^oC.

Пример 1. В термостатируемую емкость загружают 180 мл дистиллированной воды и 32 г малеинового ангидрида и перемешивают при 50^oC. Образующуюся в результате растворения малеинового ангидрида малеиновую кислоту подают насосом на электрохимическое восстановление в электролизер фильтрпрессного типа. Катодное и анодное пространство электролизера разделены катионообменной мембраной. В качестве катода используют пластину из нержавеющей стали, а анодом служит пластина из свинцово-серебряного сплава (1% серебра).

В отдельную промежуточную термостатируемую емкость заливают 200 мл 10% раствора серной кислоты и подают этот раствор насосом в анодное пространство электролизера.

После обеспечения циркуляции растворов через электродные камеры на электролизер при 50^oC подают постоянный ток плотностью 0,5 кА/м².

Электролиз прекращают при полной конверсии малеиновой кислоты и католит в количестве 214 г с концентрацией янтарной кислоты 17% направляют на выделение кристаллизацией. После кристаллизации и сушки получают 29,9 г янтарной кислоты с температурой плавления 186-187^oC. Выход янтарной кислоты по стадии восстановления составляет 94,5% по веществу и 75% по току.

Пример 2. Процесс восстановления и выделения целевого продукта проводят аналогично примеру 1 при плотности тока 1,0 кА/м². При этом электрохимическое восстановление протекает о выходов янтарной кислоты по веществу 95% и по току 70%. Температура плавления продукта 186-187^oC.

Пример 3. Процесс восстановления и выделения целевого продукта проводят аналогично примеру 1 при плотности тока 0,7 кА/м² и температуре 60^oC. При этом электрохимическое восстановление протекает с выходом янтарной кислоты по веществу 95% и по току 73%. Температура плавления продукта 186-187^oC.

Пример 4. Процесс восстановления и выделения целевого продукта проводили аналогично примеру 3 при температуре 50^oC и использовании малеиновой кислоты в качестве исходного соединения. При этом электрохимическое восстановление протекает с выходом янтарной кислоты по веществу 95% и по току 75%. Температура плавления янтарной кислоты 186-187^oC.

Таким образом, предлагаемый способ получения янтарной кислоты обеспечивает получение качественного продукта (t_пл = 186-187^oC) без дополнительной очистки с удовлетворительными показателями выхода продукта.