СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВИТАМИНОВ СЕРИИ К Российский патент 2019 года по МПК C07C303/20 C07C303/32 C07C309/44 C07D213/81 C07C46/04 C07C50/12 

Изобретение относится к синтезу витаминов серии К₃, к которым относятся менадиона натрия бисульфит и менадиона никотинамида бисульфит, с использованием в качестве промежуточного продукта менадиона (2-метил-1,4-нафтохинона) получаемого в режиме окисления 2-метилнафталинасое-динениями Cr (VI).

Большинство способов получения 2-метил-1,4-нафтохинона основано на окислении 2-метилнафталина. Известен способ получения менадиона путем окисления 2-метилнафталина солями шестивалентного хрома в серной кислоте [US 3751437, С07С 49/66, 07.08.1973]. 2-метилнафталин предварительно растворяют в четыреххлористом углероде, затем последовательно смешивают с водным раствором соли хрома. Смесь нагревают до 65-70°С и выдерживают при постоянном перемешивании 45 мин. Затем добавляют 76% серную кислоту и выдерживают смесь еще 90 мин при той же температуре. Далее четыреххлористый углерод с растворенным менадионом декантируют и отгоняют под вакуумом. Конверсия составляет 94%, общий выход составляет 57-61%. В качестве инертного растворителя допускается брать уксусную кислоту, хлороформ, дихлорэтан, бензол и т.д.

Известен способ получения натриевой соли 1,2,3,4-тетрагидро-2-метил-1,4-диоксо-2-нафталин-2-сульфокислоты [Патент РФ №2126792, кл. С07С 309/26, 1999], включающий взаимодействие 2-метил-1,4-нафтохинона (менадиона) с водным раствором бисульфита натрия (NaHSO₃). Реакцию проводят в двухфазной системе, состоящей из водной фазы и фазы негорючего органического растворителя. Водная фаза представляет собой раствор бисульфита натрия с концентрацией от 4 до 6,5 моль/л, органическая фаза - раствор менадиона. Реакцию проводят при температуре не выше 40°С.

Производство другой разновидности витамина К₃ осуществляют за счет взаимодействия раствора менадиона натрия бисульфита с никотинамидом [US 4577019, C07C 49/66, 18.03.1986] в присутствии сильной минеральной кислоты, такой как серная, хлороводородная, фосфорная, либо органической такой как уксусная.

Технической проблемой применения соединений шестивалентного хрома в синтезе менадиона - является повышенное содержание хрома в конечных потребительских продуктах. Менадиона натрия бисульфит, менадиона никотинамида бисульфит как наиболее ценные конечные продукты содержат повышенные количества хрома, превышающие 45 и 142 ppm соответственно (требования регламента ЕС №1831/2003).

Задачей заявляемого технического решения является получение конечного продукта с минимальным содержанием хрома и повышение технико-экономических показателей производства в целом.

Поставленные задачи достигаются тем, что в Способе получения витаминов серии К₃, включающим окисление исходного 2-метилнафталина соединениями шестивалентного хрома в кислой среде при нагревании с получением 2-метил-1,4-нафтохинона (менадиона) на первой стадии, взаимодействие менадиона с водным раствором бисульфита натрия в двухфазной системе, состоящей из водной фазы и органического растворителя с кристаллизацией менадиона натрия бисульфита (MSB) на второй стадии, использование маточного раствора после отделения MSB в реакции с никотинамидом при подкислении с получением менадиона никотинамида бисульфита (MNB) на третьей стадии, отличающийся тем, что на второй стадии, менадион задают в весовом соотношении с несмешивающимся с водой органическим растворителем как 1:1-10 (по-сухому менадиону), и водой для получения раствора по MSB не более 21% маc., подкислением полученного раствора до рН=2,0-2,5, с последующим расслоением в течение не менее 30 минут без перемешивания и отделением друг от друга водной и органической фаз, упариванием водной фазы под вакуумом - 0,95 МПа при температуре 40°С и выделением кристаллов MSB, регенерацией органического растворителя с верхнего органического слоя.

Сущность заявляемого технического решения состоит в том, что при получении раствора MSB в системе существуют две фазы - снизу водный раствор MSB, сверху несмешивающийся с водой органический растворитель, в частности бутанол. При этом бутанол имеет слабо оранжевый цвет, водный раствор зеленый.

Главным условием для проведения процесса является получения раствора MSB с содержанием последнего не более 21% маc. При соблюдении этого условия, подкисление раствора, в частности серной кислотой, при перемешивании до рН 2,0-2,5 приводит к перераспределению хромсодержащих примесей из водной фазы в фазу органического растворителя - в частности бутанола. При этом водный раствор становится янтарного цвета, органический слой темно-зеленого цвета. Выдержка раствора без перемешивания в течение не менее 30 минут позволяет разделить водную фазу MSB от органической, с последующим упариванием под вакуумом - 0,95 МПа при 40°С.

При получении раствора с концентрацией MSB более 21% маc. раздела водной и органической фаз не происходит, раствор остается гомогенным, соответственно экстракция микропримесей в органический растворитель не происходит.

Реализация данного способа наиболее предпочтительна для производства менадиона никотинамида бисульфита в связи с низкой растворимостью последнего в воде, минуя стадию выделения кристаллов менадиона натрия бисульфита. Тем не менее, регулируя степень упаривания раствора после разделения фаз возможно контролировать массовое соотношения выпускаемых продуктов.

Сущность заявляемого технического решения поясняется следующими неограничивающими примерами.

Пример 1

50 г 2-метилнафталина нагретого до 35-40°С смешали с 117 мл воды и 214 мл дихромата натрия (концентрация 790 г/л по CrО₃), полученный раствор нагрели до 50°С. В течение 3 часов при температуре 48-55°С медленно добавляли по каплям 213 мл 65% серной кислоты. После задачи всей кислоты раствор выдержали в течение 30 минут при той же температуре, разбавили 100 мл холодной воды, отфильтровали, промыли водой до обесцвечивания фильтрата. Выход менадиона 40 г (66% от теории). Полученный менадион-репульпировали в 150 мл воды и 90 мл бутанола с добавкой 44 г пиросульфита натрия. Смесь нагрели до 40°С и выдержали до полного растворения менадиона. Цвет раствора зеленый. Полученный раствор подкислили 65%-ой серной кислотой до рН 2,0 и выдержали в течении 30 минут. Водный слой приобрел янтарный цвет, бутанольный черно-зеленый. Отделили водную фазу от фазы бутанола. Водную фазу упарили под вакуумом - 0,95 МПа, до содержания MSB в растворе 26,7%, с последующим охлаждением до 2°С. Фильтрат после отделения кристаллов MSB обрабатывают никотинамидом в кислой среде с получением MNB. Содержание хрома в полученном MSB 24 мг/кг, в MNB 67 мг/кг.

Пример 2

Все также как в примере 1, только после разделения фаз водную фазу сразу обрабатывают никотинамидом в кислой среде при нагревании. Содержание хрома в MNB составило 56 мг/кг.

Пример 3

Все также как в примере 1, только после разделения фаз было вновь добавлено 50 мл бутанола, с последующей аналогичной переработкой. Содержание хрома в полученном MSB 15 мг/кг, в MNB 42 мг/кг.

Пример 4

Все также как в примере 1, только после разделения фаз было вновь добавлено 50 мл бутанола с последующей обработкой водного слоя никотинамидом в кислой среде, фильтрацией и сушкой MNB. Содержание хрома в MNB составило 39 мг/кг.

Таким образом, при реализации заявленного технического решения достигается чистота менадиона натрия бисульфита, менадиона никотинамида бисульфита по хрому согласно требований регламента ЕС №1831/2003.

Настоящее изобретение относится к способу получения витаминов серии К₃, включающему окисление исходного 2-метилнафталина соединениями шестивалентного хрома в кислой среде при нагревании с получением 2–метил-1,4-нафтохинона (менадиона) на первой стадии, взаимодействие менадиона с водным раствором бисульфита натрия в двухфазной системе, состоящей из водной фазы и органического растворителя с кристаллизацией менадиона натрия бисульфита (MSB) на второй стадии, использование маточного раствора после отделения MSB в реакции с никотинамидом при подкислении с получением менадиона никотинамида бисульфита (MNB) на третьей стадии. При этом на второй стадии менадион задают в весовом соотношении с несмешивающимся с водой органическим растворителем как 1:1-10 (по-сухому менадиону) и водой для получения раствора по MSB не более 21% мас., подкислением полученного раствора до рН=2,0-2,5, с последующим расслоением в течение не менее 30 минут без перемешивания и отделением друг от друга водной и органической фаз, упариванием водной фазы под вакуумом - 0,95 МПа при температуре 40°С и выделением кристаллов MSB, регенерацией органического растворителя с верхнего органического слоя. Предлагаемый способ позволяет получить конечные продукты с минимальным содержанием хрома. 3 з.п. ф-лы, 4 пр.

1. Способ получения витаминов серии К₃, включающий окисление исходного 2-метилнафталина соединениями шестивалентного хрома в кислой среде при нагревании с получением 2–метил-1,4-нафтохинона (менадиона) на первой стадии, взаимодействие менадиона с водным раствором бисульфита натрия в двухфазной системе, состоящей из водной фазы и органического растворителя с кристаллизацией менадиона натрия бисульфита (MSB) на второй стадии, использование маточного раствора после отделения MSB в реакции с никотинамидом при подкислении с получением менадиона никотинамида бисульфита (MNB) на третьей стадии, отличающийся тем, что на второй стадии менадион задают в весовом соотношении с несмешивающимся с водой органическим растворителем как 1:1-10 (по сухому менадиону) и водой для получения раствора по MSB не более 21% мас., подкислением полученного раствора до рН=2,0-2,5, с последующим расслоением в течение не менее 30 минут без перемешивания и отделением друг от друга водной и органической фаз, упариванием водной фазы под вакуумом - 0,95 МПа при температуре 40°С и выделением кристаллов MSB, регенерацией органического растворителя с верхнего органического слоя.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве несмешивающегося с водой органического растворителя применяют бутанол.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что водную фазу после разделения сред без выделения MSB используют для получения MNB известными методами.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в водную фазу после разделения сред добавляют 1 часть растворителя на 1 часть сухого менадиона с последующей переработкой по описанному выше способу.