СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕРПИНГИДРАТА Российский патент 2000 года по МПК C07C35/08 

Описание патента на изобретение RU2154049C1

Изобретение относится к способу получения терпингидрата и может быть использовано в лесохимической, фармацевтической промышленности, в производстве душистых веществ и др.

Известно, что терпингидрат применяется как сырье для получения парфюмерного терпинеола и для приготовления лекарственных препаратов. К терпингидрату как к субстанции предъявляются высокие требования по качеству, которые регламентируются Фармакопейной Статьей РФ (ст. 659 ГФ, Х изд.).

Согласно ФС терпингидрат должен удовлетворять следующим показателям качества: внешний вид - бесцветный, прозрачный, без запаха, слабогорького вкуса; растворимость - малорастворим в воде, хлороформе, эфире и скипидаре. Трудно растворим в кипящей воде, растворим в 95% спирте, легко растворим в кипящем 95% спирте; подлинность - от прибавления к 5 мл горячего раствора (1:50) нескольких капель концентрированной серной кислоты жидкость мутнеет и приобретает ароматный запах терпинеола; температура плавления в пределах 115-117oC; прозрачность и цветность раствора - 0,3 г препарата должны полностью растворяться в 3 мл кипящего 95% спирта, образуя прозрачный и бесцветный раствор; кислотность или щелочность - нейтральный по бромтимоловому синему; сульфатная зола - не более 0.1%; тяжелые металлы - не более 0.001%
Для получения терпингидрата используются способы, в основу которых положена кислотно-каталитическая реакция гидратация пиненов, входящих в состав скипидара, преимущественно - живичного.

Известен способ [1], по которому терпингидрат получают применяя в качестве кислотного катализатора 20%-ную HNO3. К смеси 400 кг 20%-ной HNO3 с 1 кг эмульгатора "альфенол-8" и 0,012 кг гидрохинона прибавляли в течение 1 часа при температуре 25-30oC и интенсивном 1 перемешивании 120 кг 96%-ного α-пинена, предварительно промытого 10 кг 2%-ного водного р-ра NaHSO3. Смесь перемешивали 36 ч при 30 - 35oC, осадок отделяли на центрифуге, промывали водой до нейтральной реакции, сушили при 35oC и получили 110 кг терпингидрата с т.пл. 113 - 115oC.

Однако данный способ не обеспечивает получения продукта требуемого состава и качества. Кроме того, процесс достаточно длителен и требует добавок эмульгатора, гидрохинона, а также предварительной промывки α-пинена.

Все другие известные способы относятся к сернокислотным методам получения терпингидрата [2-4] . Согласно одному из них [2], в освинцованный или красномедный аппарат, снабженный мешалкой (250-300 об/мин) и змеевиками для подачи охлаждающего рассола от холодильной установки, загружали 150 кг 65%-ной H2SO4 и, охладив ее до температуры -10oC - -15oC, постепенно приливали 100 кг скипидара, поддерживая температуру реакционной смеси не выше - 5oC. Когда весь скипидар прилит, для чего требуется около 3-6 часов, смесь перемешивали еще 0.5-1 ч, затем прибавляли столько льда, чтобы довести концентрацию серной кислоты до 45%. При этом выделялась основная масса непрореагировавшего скипидара, который отделяли, а нижний слой спускали в кристаллизаторы, в которые налито достаточно воды для того, чтобы довести концентрацию серной кислоты до 25%. Полное выделение терпингидрата достигалось при стоянии реакционной массы в кристаллизаторах в течение 24 часов. Выделившийся терпингидрат нейтрализовали, промывали и центрифугировали. Выход терпингидрата достигал 45-55% от массы взятого скипидара. При этом качество полученного продукта не указано.

Данный известный способ обладает существенными недостатками, главными из которых являются высокие расходы сырья (скипидара) и вспомогательных материалов (серной кислоты). Способ требует больших затрат времени, использования холодильного оборудования и сопряжен со значительными экологическими и техническими трудностями (неутилизируемые сточные воды, коррозия оборудования).

Известен также способ [3] получения терпингидрата с использованием в качестве гидратирующего агента смеси серной и паратолуолсульфокислоты. В гидрататор - деревянный чан, снабженный мешалкой (450-500 об/мин), свинцовым змеевиком для охлаждения водой, термометром и нижним спуском, загружали: 900 л 31%-ной серной кислоты, 300 л 45,3%-ного водного раствора паратолуолсульфокислоты и такое количество скипидара, чтобы содержание пиненов в нем составляло 360 кг. Реакционную смесь перемешивали в течение 24 часов. Температурный режим 25-28oC. По окончании реакции реакционную смесь переносили на нутчфильтр, где отсасывали терпингидрат, нейтрализовали его содой и передавали на обесскипидаривание. Фильтрат, представляющий собой смесь отработанной серной и паратолуолсульфоновой кислоты скипидара, поступал в разделитель. Кислотный слой возвращался в гидрататор, где используется для новой операции. Скипидар поступал на склад для реализации в качестве растворителя и флотоагента. Выход терпингидрата составлял 50-60% (а в лабораторных опытах до 85%), считая на загруженное количество пиненов.

Однако и данный способ имеет высокую продолжительность. Кроме того, необходим большой избыток водно-кислотной смеси по отношению к скипидару (около 3: 1 по объему), что уменьшает выход целевого продукта на реакторооборот. Не указана также возможность получения терпингидрата требуемого качества.

Наиболее близким по достигаемому выходу терпингидрата в сочетании с его высокими качественными показателями является известный способ [4] (прототип), где в качестве гидратирующего агента использовали 50%-ный водный раствор H2SO4. К 300 г 50%-ной H2SO4 при температуре около 0oC добавляли 100 α-пинена и 1,5 г Ag2SO4, перемешивали 5 часов и после нейтрализации содой получали 104,9 г терпингидрата и 6,7 г непрореагировавшего α-пинена. После перекристаллизации из спирта терпингидрат имел температуру плавления 115-116oC. В отсутствие Ag2SO4 гидратация α-пинена в тех же условиях приводила к образованию терпингидрата с выходом всего лишь около 22% от загруженного α-пинена и для возрастания выхода терпингидрата до 88% продолжительность процесса увеличивали с 5 часов до 15.

Однако и данный способ не лишен недостатков, главным из которых является то, что в нем используется значительное количество гидратирующего агента - серной кислоты (отношение по массе к α-пинену 3:1). Кроме того, способ достаточно продолжителен и требует использования специального оборудования, обеспечивающего поддержание низкой, близкой к 0oC температуры, а также добавок соли, содержащей серебро, и, следовательно, подлежащей специальной переработке по окончании процесса гидратации.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение технологичности процесса получения терпингидрата и выхода продукта с заданными составом и свойствами.

Решение задачи достигается тем, что в качестве катализатора используется 2,5-40%-ный водный раствор хлорной кислоты (HClO4). При массовом отношении α-пинена к раствору кислоты, равном 1:2, и температуре процесса 30-35oC в течение 6-7 часов получают терпингидрат требуемого качества, выделяя его общепринятым методом - перекристаллизацией, а выход субстанции составляет не ниже 68% от исходного α-пинена.

Ниже следуют примеры, иллюстрирующие предлагаемый способ.

Пример 1.

В реактор, снабженный мешалкой, обратным холодильником и термометром, загружают 200 г 26,5%-ного водного раствора хлорной кислоты и при температуре (33±2)oC и постоянном перемешивании добавляют 100 г α-пинена (массовая доля α-пинена 95%). Смесь тщательно перемешивают в течение 6 часов при этой же температуре. Затем выключают мешалку и отфильтровывают образовавшийся терпингидрат, нейтрализуют его 34 г 10%-ного водного раствора NaOH, промывают 53 г воды. Получают 86 г терпингидрата-сырца, выход 90% (от α-пинена).

После перекристаллизации из изопропанола получают 68,5 г терпингидрата (выход 72% от α-пинена) со следующими физико-химическими показателями: внешний вид - бесцветные прозрачные кристаллы без запаха, слабогорького вкуса; растворимость - малорастворим в воде, хлороформе и скипидаре эфире. Трудно растворим в кипящей воде, растворим в 95% спирте, легко растворим в кипящем 95% спирте; подлинность - от прибавления к 5 мл горячего раствора (1:50) нескольких капель концентрированной серной кислоты жидкость мутнеет и приобретает ароматный запах терпинеола; массовая доля основного вещества - 99%; температура плавления - 116,5oC; прозрачность и цветность раствора - 0,3 г препарата полностью растворяются в 3 мл кипящего 95% спирта, образуя прозрачный и бесцветный раствор; кислотность или щелочность - нейтральный по бромтимоловому синему; сульфатная зола - 0,05%; тяжелые металлы - 0,0001%,
Пример 2.

В реактор, снабженный мешалкой, обратным холодильником и термометром, загружают 200 г 25,5%-ного водного раствора хлорной кислоты и при температуре (33±2)oC и постоянном перемешивании добавляют 100 г α-пинена (массовая доля α-пинена 95%). Смесь тщательно перемешивают в течение 6 часов при этой же температуре. Затем выключают мешалку и отфильтровывают образовавшийся терпингидрат, нейтрализуют его 34 г 10%-ного водного раствора NaOH, промывают 53 г воды. Получают 81 г терпингидрата-сырца, выход 85% (от α-пинена).

После перекристаллизации из изопропанола получают 64,5 г терпингидрата (выход 68% от α-пинена) с физико-химическими показателями такими же, как в примере 1.

Пример 3.

В реактор, снабженный мешалкой, обратным холодильником и термометром, загружают 200 г 28%-ного водного раствора хлорной кислоты и при температуре (33±2)oC и постоянном перемешивании добавляют 100 г α-пинена (массовая доля α-пинена 95%). Смесь тщательно перемешивают в течение 6 часов при этой же температуре. Затем выключают мешалку и отфильтровывают образовавшийся терпингидрат, нейтрализуют его 34 г 10%-ного водного раствора NaOH, промывают 53 г воды. Получают 81 г терпингидрата-сырца, выход 85% (от α-пинена).

После перекристаллизации из изопропанола получают 64,5 г терпингидрата (выход 68% от α-пинена) с физико-химическими показателями такими же, как в примере 1.

Как видно из приведенных примеров 1-3, показатели качества выделенного терпингидрата полностью удовлетворяют требованиям, предъявляемым Государственной Фармакопеей РФ к субстанции терпингидрата.

Аналогичным образом процесс вели и в других примерах. При этом изменяли концентрацию хлорной кислоты, температуру ведения процесса, его продолжительность, а также массовое соотношение α-пинен: раствор хлорной кислоты.

Результаты примеров сведены в таблицу.

Из приведенных данных видно, что предлагаемый способ в заявленных пределах обеспечивает получение терпингидрата требуемого качества с выходом 68-72% (примеры 1-3).

Примеры 4; 5; 6; 7; 14 и 15 показывают, что во всем диапазоне концентраций хлорной кислоты от 2,5-40% происходит образование терпингидрата. Отношение массы α-пинена к водному раствору хлорной кислоты как 1:2 и ведение процесса в течение 6-7 часов увеличивает выход терпингидрата (примеры 1-7; 10-11).

Уменьшение массы катализатора ниже заявленного предела ведет к снижению выхода целевого продукта (пример 8). Увеличение же массы катализатора не оказывает влияния на выход терпингидрата (пример 9), однако использование количества катализатора выше заявленного предела нецелесообразно из-за экономических соображений.

Повышение температуры выше заявленного предела приводит к снижению выхода терпингидрата (пример 10). В случае понижения температуры процесса относительно заявленного предела выход целевого продукта также значительно уменьшается (пример 11).

Оптимальная продолжительность ведения процесса составляет 6-7 часов. При меньшей длительности реакции выход целевого продукта невысок (пример 12). Увеличение продолжительности процесса выше заявленного предела не оказывает влияния на выход терпингидрата (пример 13) и также нецелесообразно из экономических соображений.

Ведение процесса при температуре 30-35oC является оптимальным и выход продукта высокий (примеры 1-7).

Таким образом, предлагаемый способ получения терпингидрата в заявленных пределах обеспечивает получение продукта требуемого качества с выходом не ниже 68%.

Преимущество данного способа состоит в том, что применение в качестве катализатора 2,5-40%-ного водного раствора HClO4 позволяет получить терпингидрат при сравнительно низком расходе катализатора. Процесс не требует добавок специальных активаторов. Остающийся в маточном растворе после перекристаллизации продукт может быть использован для получения монотерпеновых спиртов технического назначения. Возможность многократного использования раствора катализатора позволяет осуществлять процесс с минимальным образованием сточных вод (только на стадии нейтрализации и промывки терпингидрата). Все эти обстоятельства позволяют организовать практически безотходный процесс получения терпингидрата из α-пинена, живичного или очищенного от серы сульфатного скипидаров.

Реализация предлагаемого способа не требует использования нестандартного оборудования и легко может быть осуществлена в промышленных условиях.

Источники информации
(1). Пат. 127765 (1975). ПНР // РЖ Хим. 1978. 9Р463 П.

(2). Шумейко А. //ЖПХ. 1930. С. 541
(3). Исагулянц В. И. Синтетические душистые вещества. Ереван; Изд. АН Армянской ССР, 1947 г. С. 162-163
(4). Пат. 1168 (1950). Япония //С.А. 1953. 2211.

Похожие патенты RU2154049C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СМОЛЫ НЕЙТРАЛЬНОЙ ЛИСТВЕННИЧНОЙ 2001
  • Радбиль Б.А.
  • Кушнир С.Р.
  • Радбиль А.Б.
  • Шмидт Э.Н.
  • Золин Б.А.
  • Сизорина Е.М.
RU2202584C1
СПОСОБ ОЧИСТКИ ТЕРПЕНОВЫХ УГЛЕВОДОРОДОВ ОТ СЕРЫ 1998
  • Старостина Е.Б.
  • Седельников А.И.
  • Радбиль Б.А.
  • Золин Б.А.
  • Климанский В.И.
  • Заикина Н.В.
RU2139845C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ α ПИНЕНА ИЗ СУЛЬФАТНОГО СКИПИДАРА 1996
  • Радбиль Б.А.
  • Старостина Е.Б.
  • Богданов П.Е.
  • Исмагилов Р.М.
  • Заикина Н.В.
RU2108316C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СИТОСТЕРИНА ИЗ ТАЛЛОВОГО ПЕКА 1998
  • Радбиль Б.А.
  • Кочев Д.М.
  • Золин Б.А.
  • Климанский В.И.
  • Крепкий Е.Н.
  • Лобанова Л.В.
RU2128662C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГЕКСАФТОРБУТАДИЕНА 2006
  • Малышев Олег Робертович
RU2340588C2
КАТАЛИЗАТОР ДЛЯ РИФОРМИНГА БЕНЗИНОВЫХ ФРАКЦИЙ 1998
  • Шакун А.Н.
  • Федорова М.Л.
RU2145518C1
ЭМУЛЬСИОННОЕ СВЯЗУЮЩЕЕ ТЕПЛОВОГО ОТВЕРЖДЕНИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИТЕЙНЫХ СТЕРЖНЕЙ И ФОРМ 2002
  • Радбиль Б.А.
  • Исмагилов Р.М.
  • Радбиль А.Б.
  • Великанов М.Л.
RU2227080C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФТОРСОДЕРЖАЩИХ ГЕТЕРОЦИКЛИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ 2001
  • Коновалов С.И.
RU2209198C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВОДОРАСТВОРИМОГО НЕИОНОГЕННОГО ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНОГО ВЕЩЕСТВА 1999
  • Радбиль Б.А.
  • Кузнецов В.В.
  • Кушнир С.Р.
  • Тараканов А.А.
  • Смирнов В.И.
  • Баширов А.И.
  • Радбиль А.Б.
RU2153516C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГЕКСАФТОРБУТАДИЕНА 2007
  • Подсевалов Павел Викторович
  • Перевозчиков Виктор Викторович
RU2359951C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 154 049 C1

Реферат патента 2000 года СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕРПИНГИДРАТА

Изобретение относится к лесохимической, фармацевтической промышленности и применяется в производстве душистых веществ. Предлагаемый способ получения термингидрата включает обработку α-пинена или скипидара водным раствором минеральных кислот и отличается тем, что в качестве катализатора используют 2,5-40%-ный раствор хлорной кислоты (НСlO). Технический результат - повышение технологичности процесса, выхода целевого продукта с сохранением заданного состава и свойств, а возможность многократного использования раствора катализатора позволяет осуществлять процесс с минимальным образованием сточных вод, т.е. организовать практически безотходный процесс получения терпингидрата. 2 з.п.ф-лы.

Формула изобретения RU 2 154 049 C1

1. Способ получения терпингидрата, включающий обработку α-пинена или скипидара водным раствором минеральных кислот, отличающийся тем, что в качестве катализатора используется 2,5 - 40,0%-ный водный раствор хлорной кислоты. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что α-пинен и водный раствор хлорной кислоты берут в массовом соотношении 1 : 2, а процесс ведут в течение 6 - 7 ч. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что процесс ведут при 30 - 35oC.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2000 года RU2154049C1

ЗАНДЕРМАН В
Природные смолы, скипидары, талловое масло (химия и технология)
- М.: Лесная промышленность, 1964, с
Переносный ветряный двигатель 1922
  • Боровик А.А.
SU384A1
Способ и устройство для получения терпингидрата из скипидара 1929
  • Зельцер Ф.Д.
  • Колосов П.П.
SU31439A1
Способ изготовления терпингидрата из пинена и пиненосодержащих масел 1929
  • Каминский П.И.
SU23397A1

RU 2 154 049 C1

Авторы

Радбиль А.Б.

Золин Б.А.

Радбиль Б.А.

Куликов М.В.

Карташов В.Р.

Даты

2000-08-10Публикация

1999-07-20Подача