Способ получения изомасляной кислоты Советский патент 1980 года по МПК C07C51/16 C07C53/124 

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗОМАСЛЯНОЙ КИСЛОТЫ

1

Изобретение относится к области органического синтеза, конкретно к способу получения изомасляной кис лоты, которая используется в производстве лекарственных веществ.

Известен способ получения изомасляной кислоты окислением изобутилового спирта перманганатом калия в кислой среде Ull. Главный недостаток метода состоит в использовании дефицитного сырья - перманганата калия.

Известен также способ окисления изобутанола до изомасляной кислоты бихроматом калия в присутствии серной кислоты 2 .

Основной недостаток метода - образование в результате процесса вредных выбросов, загрязнякицих окружащую среду, вследствие присутствия в них соединений хрома.

Известен способ окисления спиртов,, в том числе изобутанола, до соответствующих кислот перекисью никеля в водном щелочном растворе. Выход изомасляной кислоты до 84,9% при . Применение метода связано с необходимостью рекуперации перекиси никеля гипохлоритом натрия, .что усложняет технологическую схему.

Наиболее близок по технической сущности и достигаемым результатам способ получения изомасляной кислоты путем электрохимического окисления нзобутанола на аноде из двуокиси свинца в 1.0%-ном растворе серной кислоты при 30 С f3 ,

Выхсщ целевого продукта по веществу 80%.

0 Недостатком известного способа является недостаточно высокий выход целевого продукта, поскольку наряду с изомасляной кислотой, образуется сложный эфир - продукт

15 взаимодействия кислоты с исходным спиртом.

Для выделения свободной кислоты из эфира в технологическую схему необходимо вводить аппарат омыления и прибегать к дополнительному расходу щелочи на этот процесс.

Цель изобретения заключается в повьшении выхода целевого продукта и упрощении процесса.

2S Поставленная цель достигается описываемом способом получения изомасляной кислоты путем электрохимического окисления изобутилового . спирта, на окисноиикелевом или в

30 присутствии соли никеля на графитовом аноде, в водно-щелочном раст воре, при температуре 30-85 С.Выход целевого продукта составляет 90-10 выход по току - 90-95%. Отличительными признаками проце са является проведение окисления в водно-щелочном растворе на окисноникелевом или в присутствии соли н келя на графитовом аноде, при темпе ратуре 30-85 с, что позволяет увеличить выход целевого продукта и упростить процесс. В процессе электроокисления щело расходуется на нейтрализацию обра- зукидейсй изомасляной кислоты. Поско ку электроокисление может проводить ся с разным количеством изобутилового спирта, то и количество щелочи расходующейся на нейтрализацию изомасляной кислоты будет различным. В то же время для обеспечения устой чивости окисноникелевого электрода в течение процесса среда должна быть сильно щелочной. По этой прич не нижний предел концентрации щелоч должен быть не ниже 2,5%. Следовательно, общее количество необходимой для электролиза щелочи складывается из этой цифры и количества, ичущего на связывание образующейся кислоты. Примеры получения изомасляной кислоты при различных температурах (концентрация изобутанола составляет О,085 г/мол.). Видно, что кислота образуется в широком интервале температур,причем температура мало влияет на выход кислоты по веществу. Однако, с точ Зрения скорости процесса (выход по току) оптимальным является интервал температур от 30 до 83. При низких температурах сильно уме шается выход по току. Увеличение т пературы выше нецелесообразн из-за летучести компонентов смеси. Проверка чистоты продукта осуще с-твлялась с помощью измерения пока зателя преломления и показала, что конечная изомасляная кислота не содержит посторонних органических примесей. Тот же результат получен с помощью анализа методом ГЖХ. Пример .1. 7,25 г (0,1 моль) изобутанола в 140 мл 5%-ного водного раствора NaOH окисляют в электролизере без диафрагмы на окисноникелевом аноде. Анодная плотность тока составляет 10 А/дм, катод - никель. Электролиз проводят при . до постоянной концентрации изомасляной кислоты в растворе, что контролируется потенциометрическим титрованием. Затраченное количество электричества составляет 11,5 А/ч. Образуется 8,54 г изомасляной кислоты, что соответствует выходу по веществу 100% и выходу по току 90%. Пример 2. 7,25 г (0,1 моль) изобутанола растворяют в 140 мл 5%-ного NaOH. Материалы электродов, температура и электролизер те же, что и в примере 1. в течение 0,5 ч ведут окисление при плотности тока 25 А/дм , Затем снижают ее до 20 А/дмЧ ведут окисление еще 0,5 ч, следующие 0,5 ч поддерживается плотность тока 15 А/дм, затем 1,0 ч 10 А/дм и заканчивают окисление при 5 . При этом получают 94 г изомасляной кислоты, что соответствует по веществу 93% и вых9ДУ по току 90%. Пример 3.7,25 г (0,1 моль) изобутанола окисляют в условиях, соответствующих примеру 1, при плотности тока 5 А/дм. Затраченное количество электричества составляет 11,1 А/ч. Образуется 8,54 г изомасляной кислоты, что соответствует выходу по веществу 100% и выходу по току 93,5%. Пример 4. 7,25 г (0,1 моль) изобутанола окисляют электрохимически при бО-с. Прочие условия синтеза соответствуют примеру 1. Затраченное количество электричества составляет 16,5 А/ч. Образуется 8,61 г изомасляной кислоты, что соответствует выходу по веществу 100% и по току 83%. Пример 5. 7,25 г (0,1 моль) изобутанола растворяют в 140 мл 10%ного раствора NaOH и окисляют на окисноникелевом электроде в условиях соответствующих примеру 1. Количество пропущенного электричества 11,5 А/ч, Образуется 8,54 г изомасляной кислоты, что соответствует выходу по веществу 100% и выходу по току 90%.. . Пример 6. 6,69 г (0,09 моль) изобутанола растворяют в 150 мл 5%ного раствора NaOH, содержащего 5 г/л NiS04 и окисляют электрохимически на графитовом аноде при анодной плотности тока 10 А/дм. Материал катода - графит, температура . Образуется 7,08 г изомасляной кислоты, что соответствует выходу по веществу 89%. Пример 7. 6,71г (0,091 моль изобутанола, растворенного в 150 мл 5%-ного раствора NaOH, содержащего 10 г/л NiS04, окисляют электрохимически на графитовом аноде при анодной плотности тока 10 А/дм Материал катода - графит, температура . Образуется 7,38 г изомасляной кислоты что соответствует выходу по веществу 92,4%. Использование предлагаемого способа получения изомасляной кислоты обеспечивает по сравнению с существующими методами следующие преимущества увеличение выхода продукта и его чистоты; упрощение технологической схемы производства; улучшение условий труда; резкое снижение количества производственных отходов; замена дефицитных и дорогостоящих материалов на более дешевую и доступную электроЬнергию; исключение загрязнения окружающей среды. Формула изобретения Способ получения изомасляной кислоты путем электрохимического окисления изобутилового спирта, от л ичающийся тем, что, с целью увеличения выхода целевого продукта н упрощения процесса, окисление проводят на окисноникелевом или в присутствии соли никеля на графитовом аноде при 30-85с в водно-щелочном растворе. Источники информации принятые во внимание при экспертизе 1.Препаративная органическая химия, Под рея. Н.С, Вульфсона, МгЛ., Химия , 1959 с. 671. 2.Патент Швейцарии 440245, кл. 12011, опублик. 1967. ; 3. Авторское свидетельство СССР № 143391, кл. С 07 С 53/22, 1961 (прототип),