способ получения глицина-2д₂

Формула изобретения

Способ получения глицина-2D₂ путем изотопного обмена глицина природного изотопного состава с дейтерированной водой в присутствии щелочного агента, отличающийся тем, что в качестве щелочного агента используют оксид бария, и процесс проводят в присутствии четвертичной аммониевой соли при мольном соотношении глицина природного изотопного состава к оксиду бария и четвертичной аммониевой соли как 1 : (02 - 0,26) : ( 0,025 - 0,027) соответственно.

Описание изобретения к патенту

Заявленный способ относится к органической химии, к технологии получения органических соединений, меченных стабильными изотопами, а именно к получению дейтерированного глицина.

Глицин-2D₂ (NH₂CD₂COOH) используют как исходный продукт для синтеза глицина-D₅(ND₂CD₂COOD), а также в физико-химических и спектральных исследованиях.

Из аналогов известны:

1. Способ получения глицина-2D₂ [Suzuki S., Shimanouchi Т.- Spectrochim acta, 1963, v. 19. N 7. p. 1195-1208] основан на электролитическом восстановлении дейтерированной щавелевой кислоты в тяжелой воде с последующим выделением конечного продукта с помощью ионообменной смолы AmberliteXE-100.

Указанный способ пригоден только для получения микроколичеств и требует применения дорогостоящей ионообменной смолы.

2 Способ получения глицина-2D₂ [Paul S.D. е.а. - "Indian J. of Chemistry", 1965, v. 3, N 8 p. 369] из глицина природного изотопного состава. Для этого сначала получают глицин-D₃ (ND₂CH₂COOD), затем из него путем многократного обмена с тяжелой водой в присутствии катализатора платиновой черни получают глицин-D₅ (ND₂CD₂COOD). Процесс проводят в режиме вращения в запаянных ампулах в течение 24 часов при температуре 150^oC и потом обменом с обычной водой получают глицин 2D₂.

Указанный способ является многостадийным и нетехнологичен из-за использования дорогостоящего, пирофорного катализатора.

По технической сущности наиболее близким к заявленному способу является способ, основанный на изотопном обмене глицина природного изотопного состава с тяжелой водой в присутствии щелочного агента. [Suzuki S., Shimanouchi T. -Spectrochim acta, 1963 , v. 19, N 7, p. 1195-1208].

По ближайшему аналогу глицин-2D₂ получают следующим образом: глицин 2 г (0,027 моль) растворяют в 10 мл 4N раствора едкого натрия - D (0,04 моля), который приготавливают из перoкcидa натрия (Na₂O₂) и тяжелой воды (D₂O). Раствор помещают в сосуд из нержавеющей стали, запаивают и выдерживают при температуре 100^oC в течение нескольких суток. После этого сосуд вскрывают, полученный раствор нейтрализуют соляной кислотой и отделяют водный раствор дейтерированного глицина от хлорида натрия с помощью ионообменной смолы Amberlite ХЕ-100. Полностью эту процедуру повторяют трижды.

Способ получения глицина 2D₂ по ближайшему аналогу отличается длительностью и сложностью процесса выделения конечного продукта с применением дорогостоящей ионообменной смолы.

Техническая сущность заявляемого способа состоит в том, что глицин 2D₂ получают путем изотопного обмена глицина природного изотопного состава с дейтерированной водой. Процесс проводят в присутствии оксида бария и четвертичной аммониевой соли при мольном соотношении 1:(0,2-0,25):(0,025-0,027) соответственно.

Ниже приведена таблица 1 сравнительных данных ближайшего аналога и предлагаемого способа получения глицина-2D₂.

Как видно из таблицы 1, заявленный способ позволяет значительно ускорить процесс получения глицина-2D₂ с достаточно высоким выходом в промышленных условиях.

Заявитель утверждает, что предлагаемый способ получения глицина-2D₂ отвечает признаку изобретения - "Изобретательский уровень", так как при изучении научно-технической и патентной информации по Санкт-Петербургскому территор. фонду, а также в силу опыта и знаний не было обнаружено совокупностей признаков заявляемого способа, известных для специалиста в данной области.

Ниже приведены варианты промышленного применения.

Вариант N 1.

1. В реактор загружают оксид бария 4 г (0,026 моля) и дейтерированную воду (D₂O - 99,7 ат.% D) 45 мл (2,4 моль).

2. Смесь по п. 1 перемешивают при 80^oC до гомогенного состава.

3. Состав по п. 2 охлаждают до 30^oC.

4. В состав по п. 3 при перемешивании загружают глицин природного изотопного состава, далее "глицин" 10 г (0,13 моль) и триэтилфениламмоний хлорид четвертичную аммониевую соль 0,7 г (0,003 моль) (мольное соотношение глицина к оксиду бария, к триэтилфениламмоний хлорид как 1:0,2:0,025).

5. Смесь по п. 4 нагревают при перемешивании до 100^oC и выдерживают 1-2 часа.

6. Реакционную смесь по п. 5 охлаждают до 40^oC.

7. Из охлажденной смеси под вакуумом (P_ост - 5 - 10 мм рт.ст.) отгоняют воду.

8. В содержимое реактора вводят дейтерированную воду - 45 мл (2,4 моль) с содержанием дейтерия - 99,7 ат.%.

9. Полученную реакционную смесь нагревают при перемешивании до температуры 100^oC, при которой выдерживают 1-2 часа.

10. Реакционную смесь, полученную по п. 10, охлаждают до температуры 40^oC.

11. Из охлажденной смеси под вакуумом (P_ост - 5 - 10 мм рт.ст.) отгоняют воду.

12. В содержимое реактора вводят дейтерированную воду 45 мл (2,4 моль) с содержанием дейтерия - 99,7 ат.%.

13. Полученную реакционную смесь нагревают при перемешивании до температуры 100^oC, при которой выдерживают 1 - 2 часа.

14. Реакционную смесь, полученную по п. 13, охлаждают до температуры 40^oC.

15. В полученную реакционную смесь по п. 14 при перемешивании вводят до pH 6 - 7 концентрированную серную кислоту (H₂SO₄). При этом выпадает осадок сульфата бария (BaSO₄).

16. Полученный осадок сульфата бария (BaSO₄) отфильтровывают.

17. К полученному по п. 16 фильтрату при перемешивании добавляют 500 мл ацетона, при этом образуются кристаллы глицина-2Д₂.

18. Полученную смесь по п. 17 охлаждают до температуры 3 - ^oC, при которой выдерживают 30 минут.

19. Полученный глицин-2D₂ отфильтровывают.

20. Полученный глицин-2D₂ растворяют в 80 мл дистиллированной воды при температуре 90^oC.

21. Полученный раствор при температуре 90^oC отфильтровывают.

22. К полученному фильтрату добавляют 500 мл ацетона, при этом выпадают кристаллы глицина-2D₂.

23. Полученную смесь охлаждаю до температуры 3 - 5^oC, при которой выдерживают 30 минут.

24. Полученные кристаллы глицина-2D₂ отфильтровывают.

25. Осадок, полученный по п. 24, высушивают при температуре 20 - 25^oC.

Выход продукта 8 - 9 г (80-90%) в расчете на глицин природного изотопного состава.

Атомная доля дейтерия в глицине-2D₂ после трехкратного изотопного обмена, ат.% - 99 - 99.5 (метод сжигания).

Массовая доля основного вещества, % - 98 - 99 (метод титрования).

Остальные варианты промышленного применения указанного способа, доказывающие правомерность заявляемых интервалов, приведены в таблице 2, включая вариант 1.

Что касается использования четвертичных аммониевых солей в заявляемом способе, то заявитель утверждает, что представленные варианты промышленного выполнения 1-4 с использованием в качестве четвертичной аммониевой соли триэтилфениламмоний хлорида и тетраметиламмоний хлорида правомерно доказывают возможность использования всего разнообразия четвертичных аммониевых солей.

Как видно из таблицы 2, предлагаемый способ получения глицина-2D₂ обеспечивает получение конечного продукта в пределах заявленных интервалов по ускоренной технологии.