Способ получения никотиновой кислоты

Вза 4 днЩдее изданного-ПБЙ Своз Советских Социалистических Республик(22) Зая 7 Р 213/ 23) Прио е тосударствеиимй амат6 овета Министров ССпо делам издоретениии открытий) УДК 547 826 1 ,07 (088, 8) 5.08.76,Бюллетень30 вания описания 12.02,77 иковаао опублик 45) Д Иностранцыа, Хиденори Хизам и Ясухико От (Япония) 72) Авторы изобретен Кейдзи Иностранная фирма(54 СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НИКОТИНОВОЙ КИСЛОТЫ Изобретение относится к улучшенномуспособу получения никотиновой кислоты, кторая находит применение в химической ифармацевтической промышленности,Известен способ получения никотиновокислоты окислением алкилпиридинов водныраствором азотной кислоты в количестве,превышаюшем требуемое на 25-600% приповышенной температуре (370 С) и давлонии до 500 ати, полученную реакционнуюсмесь доводят до концентрации азотной килоты 10-28%, отделяют нитрат пиридинкабоновой кислоты, который растворяют вде и выделяют никотиновую кислоту.Недостатками известного способаются необходимость использования не мене2 эквивалентов азотной кислоты и сложносвыделения никотиновой кислоты.С целью упрощения процесса в предлагемом способе получения никотиновой кислты окислением 2-метил-этилпнридина азоной кислотой используют 100-117% от теретически требуемого количестм азотнойкислоты и процесс ведут при температуре200-235 С и давлении 25-45 ати. особ Преимуществом предлагаемого сп ао является тот факт, что при проведении реакции в вышеуказанных условиях в конечнойреакционной смеси совершенно отсутствуетй а иэоцинхомероновая кислота (следовательно,м , отпадает необходимость очистки от нее)и величина рН конечной реакционной смесилибо равна, либо близка изоэлектрическойе точке никотиновой кислоты (рН 1,5-3,5).1 О Таким образом, выделение никотиновойс кислоты иэ реакционной смеси не сопряженор с необходимостью проведения обычных слож во- ных разделительных операций. Концентрирование в случае необходимости регулирования явля- та величины рН и охлаждение приводят без кае ких либо затруднений технологического поть рядка к получению никотиновой кислоты высокой степени и с высоким выходом.а При изменении различных реакционныхо условий при окислении 2-метил-этнппирир дина азотной кислотой величина рН конечнойреакционной смеси изменяется в широкихпределах. В том случае, если рН составляет 3,5 или выше, то условия проведения25 процесса следует рассматривать как жесъО П И С А Н И Е п 11 525425ИЗОБРЕТЕНИЯкие и расходуются большие количества азотной кислоты. Кроме того, такое явлениерассматривается как причина присутствияпиридина вследствие разложения образовавшейся никотиновой кислоты, Наоборот, еслирН составляет 1,5 или ниже, то условия проведения процесса следует рассматривать какмягкие и даже в том случае, если в конечном продукте содержатся бол шие количестваисходного продукта, вследствие чего большие 10количества непрореагировавшей азотной кислоты остаются в конечном растворе,При проведении процесса реакции окисления и декарбоксилирования протекают эффективно, реакция завершается в присутствии Ьлишь незначительных количеств исходных материалов. Таким образом, можно сделать вывод о том, что величина рН конечной реакционной смеси должна находиться в наиболееоптимальных пределах изменения изоэпектри ческой точки никотиновой кислоты или приблизительно в этих пределах, поскольку притаком условии обеспечивается возможностьпрямого выделения никотиновой кислоты изреакционной смеси.МИзоэлектрическая точка никотиновой кис лоты, как известно, находится в интервалезначений рН 3,0-3,3. Тем не менее установлено, что никотиновую кислоту с высокимвыходом можно получать при рН конечной ЗОреакционной смеси не только в пределах 3,03,3, но также и в пределах 1,5- 3,5,Влияние различных факторов на ход процесса, состав и рН получаемых продуктовреакции описаны ниже,аИспользуемое количество азотной кислоты,В качестве приемлемого количества используемой азотной кислоты можно указатьто количество, которое теоретически необхо Одимо для окисления, однако, величина рН конечной реакционной смеси при этом составляет 3,5 или даже еще больше при прочихравных условиях проведения реакции, вследствие чего может понизиться выход конеч- фного продукта. В таком случае необходимоиспользовать дополнительное количество азотной кислоты. Поэтому обшее количество используемой азотной кислоты составляет 100117% от теоретически необходимого дляокисления азотной кислсты.В том случае, когда используют большоеколичество азотной кислоты в указанныхвыше условиях величина рН составляет, какбыло установлено, 1,5 и даже еше меньше.В тех же реакционных условиях, если иопользуют количество азотной кислоты меньше 100 вес, %, то величина рН конечнойреакционной смеси составляет 3,5 ипи дажепревышает этот уровень. В том случае, когда количество используемой азотной кислотысоставляет 100 вес. % или меньше, нэреакцию проводят при другой температуре,которая не находится в указанном выше преоделе, а именно, при 200 С или еше ниже втечение короткого промежутка времени величина рН конечной реакционной смеси соотавляет 1,5 или еше меньше, В случае, когда используют азотную кислоту в количестве 117 вес, % и реакцию проводят при235 С и выше в течение длительного проомежутка времени, то рН конечной реакционной смеси составляет 3,5 или даже выше.Температура процесса,Наиболее эффективно проводить процессполучения никотиновой кислоты при 200 о235 С, Поддержание оптимальной температуры и использование оптимальных количеств азотной кислоты являются наиболееважными условиями ведения процесса.Другими словами, если реакцию ведутпри температуре более 235 С, реакционныеусловия являются жесткими, вследствие чего происходит деструкция продукта реакции,а величина рН конечной реакционной смесисоставляет 3,5 или еше более, а полученнаятаким образом никотиновая кислота содержит большое количество примесей, Если жеореакцию ведут при температуре менее 200 С,то не обеспечивается возможность полногозавершения реакции, и конечный раствор содержит непрореагировавший 2-метил-этиьпиридин и изоцинхомероновую кислоту, Таккак в конечной реакционной смеси присутствуют непрореагировавшая азотная и изоцинхомероновая кислоты, то ее рН равна 1,5или еше меньше.Для выделения никотиновой кислоты изэтого раствора необходимо проводить допопнительье сложные операции, которыевкл очают в себя выделение изоцинхомероновой кислоты.Никотиновая кислота, которую при этомполучают, содержит большие количества примесей и часто имеет заметную окраску.Продолжительность реакции,Наиболее удобно проводить процесс втечение 5-60 мин. Если время процесса5 мин или меньше, то реакция полностью незавершается. При проведении реакции в течение длительного времени происходит нежелательное разложение реакционного продукта и не обеспечивается таким образомвозможность достижения положительного результата, поэтому продолжительность реации не должна быть слишком" большой,Давление.При проведении процесса согласно предлагаемому способу обы шо применяют давпе525425кислоты высокой степени чистоты из реакционной смеси.Очевидно, что в качестве исходного сы 1 рья помимо 2-метил-этилпиридлна можнобиспользовать и другие диалкилпиридцны, на 1 пример 2,5-лутидин, 2-метил-бутилпиридин или 2-пропил-этилпиридин,В нижеследующих примерах количествавсех продуктов выражены в весовых процентах.П р и м е р 1. Жидкую смесь 82 г2-метил-этилпиридина и 918 г 28%-нойазотной каслоты непрдрывно подают в двапоследовательно соединенных цилиндрических реактора емкостью 1,5 л, предваритель 1 б оно нагретых до 225 С. В реакторах поддерживают избыточное давление 35 ати.Время прохождения смеси через оба реактора составляет 10 мин. За это время20реакция завершается. Собирают 760 г жид.кого продукта на каждые 1000 г введенной- го раствора. 240 г смеси собирают, коца- денсируя газообразные продукты,Величина рН обьединеццой конечной рем акционной смеси составляет 3,5. Эу смесьМконцентрируют, охлаждают до температурыо0-5 С, выпавшую никотиновую кислоту центрифугируют, сушат и получают 67,0 г целевого продукта (чистота 98,2%) на 1000 гисходных реагентов. В конечном продуктеотсутствует изоцинхомероновая кислота. Вматочном растворе содержится 4 г 2-метил-этилпиридина и 4,3 г никотиновойкислоты на 1000 г исходных реагентов.Таким образом, конверсия 2-метил-этилпиридина составляет 95,0%, выход никотиновой кислоты на исходный продукт 84,5%, а на прореагировавший 2-метил-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 иой 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 чио 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 конеъной 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%, причем в этом случае обеспечивается возможность получить беэ затруднений технологического порядка конечный продукт более вь сокой степени чистоты, равной 99,9%, путем О осуществления обычных способов очистки. Маточный раствор, содержащий остаток никотиновой кислоты, можно или дополнительно концентрировать или в него добавлять 2-метил 5-этилпяридин и азотную кис- фб лоту для приготовления исходной реакционной смеси.При осуществлении предлагаемого способа степень конверсии 2-метил-этилпир- динадостигает 92-97 вес. %. тогда как бф выход никотиновой кислоты составляет 80 85 вес, % в расчете на загруженный и 85 90 вес. % в расчете на прореагировавший 2-метщт 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 с рН= =3 ф которую обрабатывают, как описано выше, и получают 67,1 г никотиновой кислоты (чистота 98,1%) в расчете на 100 г иоходного раствора,Во втором маточнике содержится 3,3 г непрореагировавшего 2-метил-этилпиридина и 5,2 г никотиновой кислоты. Конверсия 2-метил-этилпиридина, 0%,выход никотиновой кислоты составляет 83,8%на взятый и 90,3% на прсреагировавший2-метил 5-этилпиридин,Никотиновая кислота совершенно не соде ржит иэоцинхомероновой кислоты, причем выделенный маточник можно использовать вновь, 5254257П р и м е р 2-5, Аналогично примеру 1 при несколько отличных условиях получают никотиновую кислоту.П р и м е р 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 10 концентрирования каждого раствора величины рН растворов соответственно доводят до 3,2 добавлением 2-метилэтилпиридина с послерюшим охлаждением их до температуры 0-5 С, 5Соответственно проводят операции кристапизации и выделения никотиновой кислоты,П р и м е р 8, В качестве исходного вещества используют смесь следуюших диал килпиридинов, вес,: в 2-Метил-этилпиридин (МЭП) 10 2-Пропил-этилпиридин 30 2-Метил-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 раствора доводят до 3,2 добавлением 2-метил- -5-этнлпиридина и затем раствор охлажда ют до 05 С, Образовавшиеся кристаллы никотиновой кислоты отделяют.Условия проведения реакций в примерах1-8 и их результаты приведены в таблице.Результаты реакций пересчитаны на 1000 гзагруженного исходного вешества, Отделенная маточная жидкость используется повторно при рециркупяции ее,Результаты, указанные в этой таблицев скобках, являются данными, которые былиполучены при повторном использовании мвточных. растворов в примерах 1-5,ол а о оо оа ао ал а0) тч Чй ЩР ссоа о ааооо ао лл-даал в о а сЯ аа К К О" - О ф О Ч сО сОсг Ф 4 щ сс б О 1а а сО сО Рффисо сО в сч "сОй а сО сО ,г с о о софоо" аайа О с с Л О О а сО Ф с ГО ц) Ф с с) й а сО сО 1"о 1 "т" сс" с" сО йг ъфй й фс ффС,ои чй се аь асЛ . а й сО сОсц в рсО гм ц3 с оо 3Й525425 Составитель В. КовтунТехред О, Луговая Корректор Н. Ковалева Редактор Т. Девятко Заказ 5089/596 Тираж 575 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., д. 4/5филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул, Проектная, 4П 1 П,Пзтентф Ззк, Й О Формула изобретения Способ получения никотиновой кислоты окислением 2-метил-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 ведутопри температуре 200-235 С и давлении 25-45 ати.