СПОСОБ ОЧИСТКИ НИКОТИНОВОЙ КИСЛОТЫ, ПОЛУЧЕННОЙ ПРЯМЫМ ГЕТЕРОГЕННО-КАТАЛИТИЧЕСКИМ ОКИСЛЕНИЕМ β--ПИКОЛИНА Российский патент 2000 года по МПК C07D213/80 C07D213/803 

Изобретение относится к способам очистки никотиновой кислоты. Никотиновая кислота и ее производные обладают большим разнообразием физиологических свойств, благодаря чему находят широкое применение в медицине и сельском хозяйстве в качестве витаминов, лекарственных препаратов, регуляторов роста растений.

Известны различные способы синтеза никотиновой кислоты и соответственно различные способы ее выделения и очистки.

Известен способ получения никотиновой кислоты микробиологическим окислением 3-алкилпиридина (А.с. СССР N 910617, МПК³ C 07 D 213/80, 1982). Полученную никотиновую кислоту экстрагируют эфиром или четыреххлористым углеродом, растворитель удаляют в вакууме, а сухой остаток никотиновой кислоты перекристаллизовывают из минимального количества воды. Чистота выделенной никотиновой кислоты соответствует требованиям, предъявляемым при использовании никотиновой кислоты для приготовления лекарств.

Недостатками способа является нетехнологичность процесса, многостадийность и большое количество отходов.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому является способ очистки никотиновой кислоты от пиридина и β-пиколина, полученной жидкофазным окислением β-пиколина с использованием органического окислителя (А.с. СССР N 1616910, МПК⁵ C 07 D 213/80 // C 07 D 213/803, 1990). Аналогичные примеси содержатся в очищаемой по предлагаемому способу никотиновой кислоте, полученной прямым гетерогенно-каталитическим окислением β-пиколина по патенту РФ N 2049089 (МПК⁶ C 07 D 213/803, 1995) (менее 1% β-пиридинкарбальдегида и в отдельных случаях небольшие количества непрореагировавшего β-пиколина). После проведения реакции окисления β-пиколина осадок отфильтровывают, а непрореагировавший β-пиколин и образовавшийся пиридин отгоняют в вакууме и далее остаток очищают возгонкой.

Недостатком способа очистки является также многостадийность процесса и энергоемкость.

Задачей предлагаемого решения является разработка способа очистки никотиновой кислоты, полученной прямым гетерогенно- каталитическим окислением β-пиколина, по упрощенной безотходной технологии. Предлагается способ очистки, при котором предполагается использование минимального количества воды и электроэнергии.

Поставленная задача решается несколькими приемами, включающими отмывку водой при циркуляции ее через слой никотиновой кислоты или в равномерно движущемся слое никотиновой кислоты и воды с последующей фильтрацией и сушкой никотиновой кислоты.

Отмывку проводят при циркуляции воды через слой кристаллов никотиновой кислоты со скоростью 25-80 ч^-1 или во вращающемся барабане. В этих же аппаратах проводят и сушку никотиновой кислоты, для чего в них размещают теплоподводящие устройства (теплообменник).

Предпочтительно проведение сушки никотиновой кислоты в токе сухого воздуха или в вакууме. Для более эффективной очистки циркулирующую воду фильтруют через слой активированного угля.

Для получения кристаллов заданного размера дополнительно проводят перекристаллизацию никотиновой кислоты при температуре 70-90^oC с последующей фильтрацией и сушкой.

Способ очистки никотиновой кислоты, полученной прямым гетерогенно-каталитическим окислением β-пиколина, осуществляют следующим образом.

Техническую никотиновую кислоту, полученную по патенту N 2049089 прямым гетерогенно-каталитическим окислением бета-пиколина, помещают в вертикальный цилиндрический аппарат или во вращающийся барабан горизонтального типа, выполненный с возможностью изменения угла наклона.

Отмывку осуществляют путем циркуляции дистиллированной или очищенной любыми известными способами от органических и неорганических примесей воды через слой никотиновой кислоты с определенной скоростью, поддерживающей отмываемую никотиновую кислоту во взвешенном состоянии. Для лучшей отмывки никотиновой кислоты от примесей направление циркуляции воды через определенный период времени меняют на противоток. После окончания процедуры сливают промывную воду в запасную буферную емкость. Затем подают ток сухого воздуха, температуру которого постепенно повышают. В конце сушки предпочтительно понижают давление (вакуум 10-20 мм рт. ст.) для удаления остатков примесей, возможно проведение сушки полностью в вакууме, без тока воздуха.

Отмывку водой можно проводить по заявляемому способу во вращающемся барабане. Подвод тепла непосредственно в слой кристаллов при сушке уменьшает энергозатраты и время сушки.

При необходимости получения кристаллов никотиновой кислоты заданного определенного размера проводят перекристаллизацию при температуре 70-90^oC с последующим охлаждением до 0-20^oC.

Внутри вращающегося барабана устанавливают элементы, через которые циркулирует теплоагент (охлаждающая вода, пар, горячая вода).

Такая конструкция аппарата обеспечивает высокоразвитую поверхность охлаждения при перекристаллизации или обогрева при сушке никотиновой кислоты на единицу объема аппарата (~2 м²/м³), что обеспечивает высокую скорость кристаллизации и сушки никотиновой кислоты, и кроме этого дает возможность получать кристаллы с контролируемым размером частиц (предпочтительно 0,1-1,0 мм).

При расположении охлаждающих элементов внутри маточного раствора, который находится в равномерном движении с растущими кристаллами, происходит равномерное охлаждение всего объема маточного раствора, что приводит к получению однородных по размеру кристаллов никотиновой кислоты при ее перекристаллизации.

Предлагаемый способ очистки никотиновой кислоты отличается простотой и без проведения перекристаллизации и возгонки достигается высокая степень чистоты никотиновой кислоты. Перекристаллизацию проводят дополнительно к отмывке в тех случаях, когда требуется определенный размер кристаллов никотиновой кислоты. На отмывку используется минимальное количество воды, вода фильтруется через активированный уголь, сливается в буферную емкость и снова подается для промывки следующей партии никотиновой кислоты.

Результаты очистки никотиновой кислоты по предлагаемому способу приведены в таблице.

Нижеследующие примеры иллюстрируют предлагаемое решение.

Пример 1
В вертикальный аппарат объемом 1 м³ засыпают техническую никотиновую кислоту и очищенную воду циркулируют с помощью напорного насоса со скоростью 25 ч^-1 с постепенным увеличением потока до 50 ч^-1. Промывку проводят в течение часа, затем сливают воду в буферную емкость, предварительно прокачав через активированный уголь. Затем поводят сушку никотиновой кислоты, продувая через аппарат горячий сухой воздух в течение 3 часов.

Пример 2
В реактор объемом 1 дм³ засыпают никотиновую кислоту и проводят циркуляцию очищенной воды со скоростью 25 ч^-1 в течение 30 минут, меняя направление на противоположное через 5 минут. Сливают воду в буферную емкость и проводят сушку в токе сухого воздуха.

Пример 3
Аналогичен примеру 1, только никотиновая кислота имеет больше примесей, скорость циркуляции воды выше и проводят вакуумную сушку.

Пример 4
Аналогичен примеру 3, только сушку проводят во вращающемся барабане.

Пример 5 (сравнительный)
Аналогичен примеру 4, только уменьшают скорость циркуляции.

Пример 6
В цилиндрический барабан объемом 1 м³ помещают техническую никотиновую кислоту, заливают очищенную воду и включают вращение барабана в течение 1 часа. Сливают воду в буферную емкость и включают обогрев аппарата через термоэлемент, введенный в слой никотиновой кислоты, и при вращении барабана в течение 1 часа высушивают никотиновую кислоту.

Пример 7
Аналогичен примеру 6, только проводят вакуумную сушку.

Пример 8
Аналогичен примеру 7, только промытую никотиновую кислоту растворяют при температуре 90^oC, затем через термоэлемент охлаждают раствор до 20^oC и выделяют при этой температуре кристаллы никотиновой кислоты размером 300-350 мкм.

Пример 9 (по прототипу)
Реакционную смесь, содержащую β-пиколин: N-окись пиридина: SeO₂ в соотношении 4: 1: 1,2 нагревают до 130^oC в течение 15 минут, отфильтровывают осадок, затем реакционную смесь вакуумируют для отгонки β-пиколина и пиридина. Сухой остаток помещают в тонкостенный стакан, поставленный на песочную ванну, аппарат закрывают крышкой с выпуклой стороной и проводят возгонку кристаллов никотиновой кислоты.

Пример 10 (по прототипу)
Аналогичен примеру 9, только проводят вторичную возгонку.

Как следует из приведенных примеров и таблицы, после промывки никотиновой кислоты в предлагаемых условиях при минимальном расходе воды получается никотиновая кислота, отвечающая фармакопейным требованиям.

Предлагаемые способы эффективны и при большом содержании примесей. Примеры 3,4 иллюстрируют очистку специально приготовленных образцов никотиновой кислоты с повышенным содержанием примесей (пример N 3 - 1% β-пиколина и 4% β-пиридинкарбальдегида; пример N 4 - 5% β-пиридинкарбальдегида).

Таким образом, предлагаемые варианты способов очистки никотиновой кислоты отличаются простотой, технологичностью, небольшими энергозатратами.

Описывается способ очистки никотиновой кислоты, полученной прямым гетерогенно-каталитическим окислением β-пиколина, включающий фильтрацию и сушку целевого продукта, отличающийся тем, что очистку никотиновой кислоты от примесей проводят промывкой водой при циркуляции ее через слой никотиновой кислоты или в равномерно движущемся слое никотиновой кислоты и воды. Технический результат - упрощение технологии процесса, повышение его экономичности. 6 з.п.ф-лы, 1 табл.

1. Способ очистки никотиновой кислоты, полученной прямым гетерогенно-каталитическим окислением β-пиколина, включающий фильтрацию и сушку целевого продукта, отличающийся тем, что очистку никотиновой кислоты от примесей проводят промывкой водой при циркуляции ее через слой никотиновой кислоты или в равномерно движущемся слое никотиновой кислоты и воды. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что промывку проводят при циркуляции воды через слой кристаллов никотиновой кислоты со скоростью 25 - 80 ч^-1. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что промывку кристаллов и/или сушку проводят во вращающемся барабане с подводом теплоагента в слой кристаллов. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что сушку никотиновой кислоты проводят в токе сухого воздуха. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что проводят вакуумную сушку. 6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что циркулирующую воду фильтруют через слой активированного угля. 7. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно проводят перекристаллизацию никотиновой кислоты для получения кристаллов заданного размера при 70 - 90^oC с последующей фильтрацией и сушкой.