СПОСОБ ЭКСТРАКЦИИ ВАНИЛИНА Российский патент 1996 года по МПК C07C47/58 C07C45/78 

Заявляемое изобретение относится к области тонкого органического синтеза и предназначено для усовершенствования существующих процессов получения ванилина (В, 4-гидрокси-3-метоксибензальдегид) из лигносульфонатов и другого лигнинсодержащего сырья. Такие процессы включают стадию экстракционного выделения В из подкисленного раствора или из щелочного раствора реакционной массы в виде ванилата натрия.

Известен способ выделения ванилина из реакционной массы щелочного окисления лигносульфонатов путем ее подкисления до рН 3-4 и последующей экстракции ванилина бензолом [1] Способ применяется на Сясьском ЦБК. Его недостатки заключаются в большом расходе серной кислоты для подкисления и осложнении экстракции образованием осадка лигносульфоновых кислот при подкислении реакционной массы. Определенный недостаток известного способа заключается также в невозможности подкисления реакционной массы до названных значений рН таким доступным реагентом как СО₂.

Известен способ выделения ванилина путем экстракции ванилата натрия из щелочных растворов реакционной массы бутанолом и другими спиртами (изомерные бутанолы, пентанолы, бензиловый спирт) [2] Существенным недостатком известного способа является низкая эффективность экстракции ванилата натрия, обусловленная малыми коэффициентами распределения: трехкратная экстракция равным объемом н-бутанола позволяет извлечь 59,4% В. Другие перечисленные спирты еще менее эффективны [2] Кроме того, селективность экстракции невелика: упаренный бутанольный экстракт содержит около 80% примесей.

Известен способ экстракции ванилата натрия пропиловыми спиртами [3] Недостаток известного способа заключается в невысокой степени извлечения В: из 1 л реакционной массы 1,8 л изопропанола экстрагируют 78% исходного ванилата натрия.

Известные способы [2] и [3] по существу близки между собой. Способ [2] выбран нами в качестве прототипа.

Целью заявляемого изобретения является увеличение эффективности и селективности процесса экстракции ванилина из щелочных растворов.

Заявляемое изобретение характеризуется следующей совокупностью существенных признаков. Ванилин извлекают из щелочных растворов экстракцией алифатическими спиртами, а также другими полярными экстрагентами, например, сложными или простыми эфирами.

Отличительным признаком заявляемого изобретения является подкисление реакционной массы до значений рН 6-8,5. В этом интервале рН осадки лигносульфоновых кислот еще не образуются, однако эффективность и селективность экстракции ванилина резко возрастают: коэффициенты распределения достигают значений k= 10-30 по сравнению с k ≅ 2 в прототипе, а содержание ванилина в упаренном экстракте достигает 30-50 вес.

Названный отличительный признак обуславливает достижение технического результата заявляемого изобретения. Рост коэффициентов распределения и селективности экстракции в области рН 6-8,5 обусловлен частичным протонированием ванилатиона, вследствие чего в заявляемой области экстрагируются и ванилат-ион и ванилин. Вероятно, по этой причине, оказывается возможным использование не только спиртов, но и других кислородсодержащих соединений в качестве экстрагентов.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения.

Пример 1. В перечисленных примерах использовали реакционную массу, получаемую окислением лигносульфонатов Сясьского ЦБК в растворе щелочи кислородом воздуха при 160 ^o С. Содержание ванилина определяли методом газо-жидкостной хроматографии. Концентрация ванилина в используемой реакционной массе составила 7,2 г/л.

20 мл реакционной смеси подкисляли углекислым газом до рН 7,1 и экстрагировали 20 мл бутанола. Экстракт содержал 6,81 г/л ванилина, т.е. степень извлечения составила 94% Содержание ванилина в экстракте после отгонки бутанола составляет 42 вес.

Пример 2. Эксперимент проводили, как и в примере 1, но смесь подкисляли серной кислотой до рН 6,0. Наблюдается образование осадка лигносульфоновых кислот. Степень извлечения ванилина составила 85% содержание ванилина в экстракте 34%
Пример 3. Эксперимент проводили, как и в примере 1, но смесь подкисляли углекислым газом до рН 8,0. Степень извлечения ванилина 85% содержание ванилина в экстракте 38%
Пример 4. Эксперимент проводили, как и в примере 1, но реакционную массу экстрагировали 20 мл этилацетата. Экстракт содержал 6,73 г/л ванилина, т.е. степень извлечения составила 93% Содержание ванилина в экстракте после отгонки этилацетата составляет 44 вес.

Пример 5. Эксперимент проводили, как и в примере 1, но реакционную массу экстрагировали 20 мл диэтилового эфира. Экстракт содержал 6,06 г/л ванилина, т.е. степень извлечения ванилина составила 84%
Пример 6. Эксперимент проводили, как и в примере 1, но реакционную массу не подкисляли и экстрагировали при рН 10,8. Содержание ванилина в реакционной массе 3,2 г/л, т.е. степень извлечения ванилина составила 44% Содержание ванилина в экстракте 19,4%

Заявляемое изобретение относится к области тонкого органического синтеза, конкретно - к технологии получения ванилина (В, 4-гидрокси-3-метоксибензальдегид). В используют в кондитерской, фармацевтической и парфюмерно-косметической промышленности. В соответствии с заявляемым способом ванилин выделяют из реакционной массы экстракцией полярными экстрагентами. Отличительным признаком заявляемого способа является диапазон значений рН, в котором проводится экстракция (рН 6,0-8,0). Технический результат, обеспечиваемый заявляемым изобретением, заключается в увеличении степени извлечения ванилина с 44 до 84-94% и повышении селективности экстракции с 20 до 30-44%. Полученные результаты позволяют на порядок снизить объемы экстракта и упростить процедуру дальнейшей очистки ванилина.

1. Способ экстракции ванилина полярным кислородсодержащим экстрагентом из щелочного раствора, полученного окислением лигносульфонатов, отличающийся тем, что перед экстракцией щелочной раствор подкисляют диоксидом углерода или серной кислотой до рН 6,0 8,0. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве экстрагента используют простые и сложные эфиры с температурой кипения менее 130^oС.