Способ получения изомасляной кислоты

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОУСКОМУ СВИ ТИЛЬСТВУ Союз Советскнк Социалнстнческнд Республик(23)Приоритет С 07 С 51/16С 07 С 53/124 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытиЮОпубликовано 3012,80, бюллетемь М 48 Дата опубликования олмсаммя 30,12. 80(72) Авторы мзобретенм М.Я, фисщнн, И.А. Авруцкая, Б,С. Реморов,И,С, Протопопов, З.Г. Лысенкова н Г,ф, Кумеров Московский ордена Ленина и ордена Трудового КрасногоЗнамени химико-технологический институт им. Д.И. Менделееваи Всесоюзный научно"исследовательский химикофармацевтический институт им. Серго Орджоникидзе(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗОМАСЛЯНОЙ КИСЛОТЫ Изобретение относится к области- органического синтеза, конкретно к способу получения изомасляной кис. лоты, которая используется в производстве лекарственных веществ.Известен способ получения изомасляной кислоты окислением изобутилового спирта перманганатом калия в кислой среде 11. Главный недостаток метода состоит в использовании дефицитного сырья - перманганата калия.Известен также способ окисления изобутанола до нзомасляной кислоты бихроматом калия в присутствии серной кислоты 2) .Основной недостаток метода - образование в результате процесса вредных выбросов, загрязняющих окружащую среду, вследствие присутствия в них соединений хрома.Известен способ окисления спиртов, в том числе изобутанола, до соответствующих кислот перекисью никеля в водном щелочном растворе. Выход изомасляной кислоты до 84,9 прн 30 фС. Применение метода связа" но с необходимостью рекуперации перекиси никеля гипохлоритом натрия, .что усложняет технологическую схему,Наиболее близок по техническойсущности и достигаемым результатамспособ получения изомасляной кислоты путем электрохимического окисления нзобутанола на аноде из двуокиси свинца в 10-ном растворе серной кислоты при 30 оС Я .Выход целевого продукта по веществу 80.Недостатком известного способаявляется недостаточно высокий выход целевого продукта, посколькунаряду с изомасляной кислотой, образуется сложный эфир - продукт 15 взаимодействия кислоты с исходнымспиртом,Для выделения свободной кислотынэ эфира в технологическую схемунеобходимо вводить аппарат омыле ния и прибегать к дополнительномурасходу щелочи иа этот процесс.Цель изобретения заключается вповмаении выхода целевого продуктан уйрощенни процесса.И Поставленная цель достигаетсяопнсываеьаюм способом полученияизомасляной кислоты путем электрохи"мического окисления иэобутнловогоспирта, на окисноникелевом или в 39 присутствии соли никеля на графи,40 П р и м е р 4, 7,25 г (0,1 моль)изобутанола окисляют злектрохимически при 60 С С, Прочие условия синтезасоответствуют примеру 1. Затраченноеколичество электричества составляет 4 16,5 Ач. Образуется 8,61 г изомасляной кислоты, что соответствуетвыходу по веществу 100 и по току83.П р и м е р 5. 7,25 г (0,1 моль)иэобутанола растворяют в 140 мл 10 ного раствора МаОН и окисляют наокисноникелевом электроде в условияхсоответствующих примеру 1, Количество пропущенного электричества11,5 А/ч, Образуется 8,54 г изомасля-ной кислоты, что соответствует выходупо веществу 100 и выходу по току90.П р и м е р б. 6,69 г (0,09 моль)изобутанола растворяют в 150 мл 5- 60 ного раствора МаОН, содержащего 5 г/лМ 50 и окисляют электрохимическина графитовом аноде при анодной плотности тока 10 А/дм . Материал катода - графит, температура 60 вС. Об разуется 7,08 г изомасляной кислоты,3 5,94,товом аноде, в водно-щелочном растворе, при температуре 30-850 С.Выход целевого продукта составляет 90-100, выход по току - 90-95.Отличительными признаками процесса является проведение окисления в водно-щелочном растворе на окисноникелевом или в присутствии соли никеля на графитовом аноде, при температуре 30-85 С, что позволяет увеличить выход целевого продукта и упростить процесс.В процессе электроокисления щелочь расходуется на нейтрализацию обра,зующейся иэомасляной кислоты. Посколь ку электроокисление может проводиться с разным количеством изобутилового спирта, то и количество щелочи, расходующейся на нейтрализацию изомасляной кислоты будет различным.В то же время для обеспечения устойчивости окисноникелевого электрода в течение процесса среда должна быть сильно щелочной. По этой причине нижний предел концентрации щелочи должен быть не ниже 2,5, Следовательно, общее количество необходимой для электролиза щелочи складывается из этой цифры и количества, ичущего на связывание образующейся кислоты. Примеры получения изомасляной кислоты при различных температурах (концентрация изобутанола составляет 0,085 г/мол.). Видно, что кислота образуется вшироком интервале температур, причемтемпература мало влияет на выходкислоты по веществу. Однако с точкизрения скорости процесса (выход потоку) оптимальным является интервалтемператур от 30 до 8 У,При низких температурах сильно уменьшается выход по току. Увеличение температуры выше 85 С нецелесообразноиз-за летучести компонентов смеси,Проверка чистоты продукта осуществлялась с помощью измерения показателя преломления и показала, чтоконечная изомасляная кислота несодержит посторонних органических 5 10 15 20 25 30 примесей, Тот же результат полученс помощью анализа методом ГЖХ.П р и м е р .1. 7,25 г (0,1 моль)изобутанола в 140 мл 5-ного водного раствора МаОН окисляют в электролизере без диафрагмы на окисноникелевом аноде, Анодная плотность токасоставляет 10 А/дм , катод - никель.Электролиз проводят при 85 аС. допостоянной концентрации изомаслянойкислоты в растворе, что контролируется потенциометрическим титрованием.Затраченное количество электричествасоставляет 11,5 А/ч. Образуется8,54 г изомасляной кислоты, что соответствует выходу по веществу 100и выходу по току 90,П р и м е р 2. 7,25 г (0,1 моль)изобутанола растворяют в 140 мл5-ного МаОН. Материалы электродов,температура и электролизер те же,что и в примере 1. В течение 0,5 чведут окисление при плотности тока25 А/дм , затем снижают ее до20 А/дми ведут окисление еще 0,5 ч,следующие 0,5 ч поддерживается плотность тока 15 А/дм 1, затем 1,0 ч10 А/дм и заканчивают окислениепри 5 А/дмПри этом получают 94 г изомасляной кислоты, что соответствует повеществу 93 и выходу по току 90.Пример 3. 7,25 г (0,1 моль)изобутанола окисляют в условиях,соответствующих примеру 1, приплотности тока 5 А/дм 7-. ЗатрачЬнноеколичество электричества составляет11,1 А/ч. Образуется 8,54 г изомасляной кислоты, что соответствуетвыходу го веществу 100 и выходу потоку 93,5,791733 Формула изобретения Составитель Е. уткинаРедактор А. Соловьева Техред М. Голинка Корректор М,Вигула Заказ 9393/23 Тираж 495 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5филиал ППП "Патент", г. ужгород, ул. Проектная,4 что соответствует выходу по веществу 89.П р и м е р 7. 6,71 г (0,091 моль) изобутанола, растворенного в 150 мл 5-ного раствора йаОН, содержащего 10 г/л М 504, окисляют электрохимически на графитовом аноде при анодной плотности тока 10 А/дм Материал катода - графит, температура 60 С. Образуется 7,38 г иэомасляной кислоты, что соответствует выходу по веществу 92,4. 10Использование предлагаемого спосо-, ба получения иэомасляной кислоты обеспечивает по сравнению с существующими методами следующие преимущества) увеличение выхода продукта и его 15 чистоты; упрощение технологической схемы производства; улучшение условий труда; резкое снижение количества производственных отходов; замена дефицитных и дорогостоящих материалов щ на более дешевую и доступную электроэнергию; исключение загрязнения окружающей среды. Способ получения изомасляной кислоты путем электрохимического окисления иэобутилового спирта, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения выхода целевого продукта и упрощения процесса, окисление проводят на окисноникелевом или в присутствии соли никеля на графитовом аноде при 30-85 бС в водно-щелочном растворе. Источники информации принятые во внимание при экспертизе1. Препаративная органическаяхимия, Под ред. Н.С, Вульфсона,М-,Л., "Химия", 195 9, с . 671.2. Патент Швейцарии 9 440245,кл. 12011, опублик. 1967. 3. Авторское свидетельство СССРР 143391, кл. С 07 С 53/22, 1961 .