@ -( @ -Оксиэтил)-глюкамин в качестве исходного продукта для синтеза борселективного сорбента Советский патент 1984 года по МПК C07C91/02 

1

Изобретение относится к новому, не описанному в литературе соединению N-(p-oкcиэтил)-глюкaминy формулы

CH20H- CH(OH)4-CH,2-NH-CH -CH2-O

которое может быть использовано в качестве исходного продукта для получения борселективного сорбента, который, в свою очередь, находит применение в процессах очистки природной и технической воды от соединений бора.

Известно использование 4 -метилглюкамина в качестве исходного продукта для синтеза сорбента 15.

Однако сорбент,полученный на его основе, имеет пониженную емкость по бору.

Целью изобретения является изыскание нового исходного продукта для получения сорбента с улучшенной сорбционной емкостью по бору.

Поставленная цель достигается новым соединением N-(|J-oкcиэтил)глюкaминoм .

М -(р)-оксиэтил)-глюкамин получают известным методом С 23 в две последовательные стадии.

На первой стадии проводят конденсацию глюкозы с моноэтаноламином в водной среде. Реакцию осуществляют при комнатной температуре и атмосферном давлении в течение 1-1,5 ч при постоянном перемешивании. Полученный таким образом конденсат, содержащий водный раствор N - (|1 -оксизтил) -глюкамина, на второй стадии гидрируют во вторичный амин при 70-80°С и давлении 5,0-10,0 МПа в присутствии скелетного никеля. Обе стадии процесса осуществляют периодически в стеклянном и стальном реакторе. Продукт реакции Ы-(р-оксиэтил)-глюкамин получают после отгонки воды, прекристаллизации из насыщенного сптового раствора и сушки чистотой до 94,3%.

Полученный М-(/1-оксиэтил)-глюкамин представляет собой рыхлые кристаллы желтоватого цвета и имеет следующие характеристики: мол.м 225; температура плавления 89 91С суммарное содержание азота 6,08%; вторичного и третичного азота соответственно 5,92 и 0,16%; содержани основного вещества 94,3%.

26442

Новое соединение К1-(/1-оксиэтил)глюкамин может найти применение в качестве исходного продукта для синтеза нового борселективного сорбента. Синтез заключается в аминировании NT (1-оксиэтил) -глюкамином хлорметилированного сополимера стирола с дивинилбензолом.

Пример 1. В стеклянный реQ актор емкостью 3 л, снабженный обратным холодильником, воронкой и мешалкой, загружают водный раствор моноэтаноламина (450 г моноэтаноламина в 1050 г воды). При перемешиg вании через воронку присыпают 1327 г глюкозы. После добавления всей порции глюкозы перемешивание продолжают в течение 1,5 ч.

Полученный водный раствор М-(роксизтил)-глюкамина в количестве

2827 г направляют на гидрирование в реактор периодического действия, с электромагнитным приводом. Сюда же переносят выщелоченный скелетный

5 никелевый катализатор в количестве 4% от массы гидрируемого соединения.

Скелетный никелевый катализатор готовят выщелачиванием сплава (ТУ 485-76-73) марки Н 45А-55, содержащего 45% никеля и 55% алюминия. В трехгорлую колбу, снабженную обратным холодильником, мешалкой и воронкой, заливают 2,5 л 20%-ного водного раствора едкого натра и присыпают в течение t ч 1000 г сплава, активацию

5 проводят до выщелачивания 20% алюминия, которое контролируется по количеству вьщеляющегося водорода с помощью газовых часов.

Реакцию гидрирования проводят в

интенсивном гидродинамическом режиме при 75°С и давлении 10,0 МПа до полного поглощения водорода. При этих условиях реакции конечный продукт образуется в количестве 1257,9 г

5 с выходом 87,5%, 179,7 г (12,5%) полиаминосрединения, Катализат подвергают вакуумной дистилляции с целью отгонки воды, твердьй кубовый остаток перекристаллизовывают из на-сыщенного спиртового раствора, отфильтровывают и сушат в вакуум-эксикаторе при 50°С. Получают светлые рыхлые кристаллы в количестве 1150,1 г содержащие 94,5% основного вещестза М-(|3-оксиэтил)-глюкамина и 5,5% третичного амина.

П р и м е р 2, Конденсацию глюкозы с водным раствором моноэтанол3

амина проводят в условиях по примеру 1. Полученный водный раствор 4-(р1-оксиэтил-глюкамина в количестве 2827 г гидрируют в автоклаве в присутствии скелетного никелевого катализатора при 80°С и давлении водорода 5,0 МПа до полного поглощения водорода. Гидрогенизат содержит вторичного амина 1178,8 г (82%), 258,8 г (18%) полиаминосоединения. Катализат после отгонки воды и перекристаллизации из насьщенного спиртового раствора сушат в вакуумэксикаторе при . Получают светлые рыхлые кристаллы в колш естве 1006,3 г, содержащие 89,9% основного вещества и 10,1% третичных аминов.

Примерз. Юг хлорметилированного сополимера стирола с 10% дивинилбензола, -полученного в присутствии 100 об.%H-декана, выдерживают в течение 1 ч в АО мл диметилформамида (ДМФА) для набухания. К полученной смеси добавляют 30 г М-(р -оксиэтил)-глюкамина, растворенного в 50 мл ДМФА. Реакцию аминирования проводят 10 ч при 90°С, Готовый анионит отфильтровывают, отмьшают водой и анализируют. Содержание азота 4,69%. Сорбционная емкость при извлечении бора из растворов с концентрацией бора Cg 100 мг/л 32 мг/г, из растворов с Cg 10 мг/л -10,5 мг/г.

Пример А. Юг хлорметилированного сополимера стирола с 12% дивинилбензола, полученного в присутствии 80 об.% бензина БН-1,выдерживают в течение 1 ч в 30 мл диметилсульфоксида (ДМСО) для набухания. К полученной смеси добавляют 30 т М-(р)-оксиэтил)-глюкамина, растворенного в 40 мл ДМСО. Реакцию аминирования проводят 10 ч при 90°С. Готовый анионит отфильтровывают, отмывают водой и анализируют Содержание азота 4,54%. Сорбционная емкость при извлечении бора из растворов с концентрацией бора С 100 мг/л 35 мг/г, из растворов с Си 10 мг/л 8,7 мг/г.

П р и м е р 5 (для сравнения). Проводят синтез сорбента с использованием известного продукта f -метилглюкамина (на основе сополимера примера 3). 10 г хлорметилированного сополимера стирола с 10% дивинилбензола, полученного в присут226444

ствин 100 об.% н-декана, выдерживают для набухания в 30 мл диметилформамида в течение 1 ч. К полученной смеси добавляют 30 г N-метилглюк амин а.

Реакцию аминирования проводят 15 ч при 90С. Готовый сорбент отфильтровывают, отмывают водой и анализируют. Содержание азота 4,42%. JQ Сорбционная емкость при извлечении бора из растворов с концентрацией бора С 100 мг/л 25 мг/г, из растворов с С 10 мг/л 8,0 мг/г.

Таким образом испытания показа г ли, что сорбент, полученный на основе Н-(р,-оксиэтил)-глюкамина, имеет повышенную емкость по бору..Определение сорбционной емкости по бору проводят в соответствии с ТУ 6-05- 211-1221-81. Методика основана на комплексообразовании бора с маннитом.

Методика определения концентрации борной кислоты.

25 100 мл раствора борной кислоты титруют 0,1 н. раствором соляной кислоты в присутствии метилового красного до изменения окраски индикатора, затем добавляют еще 0,5мл. Колбу кипятят 10 мин с обратным холодильником. Затем избыток соляной кислоты нейтрализуют 0,02 н. NaOH до появления желтой окраски. Затем добавляют 4 капли раствора фенолового красного и продолжают нейтрализацию до красной окраски. Вносят в колбу 1 г маннита и пере мешивают. Если окраска измениласБ, производят тит1)ование раствором NaOH до красной окраски, Затем снова добавляют 1 г маннита и проводят титрование . Добавки новых порций маннита и титрование продолжают до тех пор, пока раствор перестанет менять окраску

а -Т -ЮОО

s V

где а - суммарное количество 0,02 н,

раствора NaOH, мл; Т - титр 0,02 н.раствора NaOH,

мгВ/мл; V - объем воды, взятый на опре-

деление.

Проведение испытания анионита в динамических условиях.

Анионит загружают в колонку, заполненную дистиллированной водой и соединенную с напорной емкостью.

содержащей раствор боряой кислоты концентрации 10 мг В/л. Раствор пропускают сверху вниз с удельной нагрузкой 5 мл/мл.г. В фильтрате, который собирают порциями по 250 мл определяют содержание бора по описанной методике. Суммируя количество порций, в которых бор не обнаруживается, определяют объем фильтрата до проскока VP.

Динамическую сорбционную емкость до проскока, мг/мл, анионита определяют по формуле

npF - - °DCE -,

«н

где С - концентрация раствора

борной кислоты в пересчете на бор, мг/л;

-объем пропущенного через анионит раствора борной кислоты, л;

V,

-объем анионита.

аи

чп

Проведение испытания анионита в статических условиях.

1 г анионита в колбе заливают 100 мл раствора борной кислоты и выдерживают 24 ч. Затем отделяют раствор и определяют в нем концентрацию бора. По разности исходной и конечной концентрацией определяют количество извлеченного бора и соответственно сорбционную емкость аиионита в мг-зкв/г.

Как видно из примеров 3-5, сорбент, полученный на основе -(ргсксяэтил)-глюкамина, имеет повышенную емкость по бору.

М-(р)-Оксиэткл)-глюкамин формулы (ОН)4-СН2-Ш-СН2-СН2-ОН в качестве исходного продукта для синтеза борселективного сорбента.