Патент на винахід №2240307

Наши партнеры ArtmMisto

Спосіб отримання глюконовой кислоти відноситься до області фармацевтичної хімії, а точніше до хімічної технології фармацевтичних препаратів, і може бути використаний у фармацевтичній промисловості з метою синтезу важливих препаратів -глюконатов натрію, кальцію, заліза, а також глюконо-дельта-лактона.

Відомий синтез глюконовой кислоти біохімічним методом. Цей метод заснований на ферментативному окисленні глюкози бактеріями Aspengillus nigen на живильному середовищі, що містить Д-глюкозу при температурі 25-35 ° С і рН 5,0-7,5 з постійним підтриманням концентрації Д-глюкози 40-60%. Вихід глюконовой кислоти по відношенню до вихідної концентрації глюкози становить 95% [Moresi M., Parente E., Mazzatura A., Ricciardi A. Ann. microbiol. ed enzimol. -1992. -42, N 2. -С. 173-184].

Недоліками цього методу є низька швидкість процесу і утворення великої кількості побічних продуктів, що знижують вихід і стабільність цільового продукту.

Відомий синтез глюконовой кислоти каталітичним окисленням Д-глюкози в трифазному реакторі, в якому Pd / Al2O3 (приблизно 1% від маси глюкози), суспендованих в розчині Д-глюкози, каталізує реакцію окислення останньої в глюконовую кислоту киснем повітря з подальшою нейтралізацією її гідроксидом натрію. Реакція проводиться при температурі 50 ° С, при безперервному пропусканні кисню. Вихід глюконату натрію досягає 90% [W. Bang, X.Lu, А.M.Duquenne, I.Nikov and A.Bascoul. "Glucose oxidation in a three-phase stirred airlift reactor: experiments and model", Catalysis Today.V. 48, p.125-130 (1999)].

Недоліком цього методу є невисока швидкість реакції внаслідок дезактивації дорогих каталізаторів.

Найбільш близьким за технічною сутністю є електрохімічний спосіб отримання глюконовой кислоти з подальшою її нейтралізацією карбонатом кальцію, описаний в [Томилов А.П., Фіошін М.Я., Смирнов В.А. Електрохімічний синтез органічних речовин. М .: Хімія, 1976 г.]

Цей спосіб заснований на електролізі 20% -ного водного розчину Д-глюкози, що містить бромистий натрій, в кількості 1% від маси глюкози, і стехиометрическое кількість карбонату кальцію в одну стадію в апараті-електролізері. Як електролізера використовується типовий хімічний реактор з нержавіючої сталі, в якому роль катода виконує корпус апарату, а в якості анода використовуються вуглеграфітові електроди, що знаходяться у внутрішньому обсязі реактора. Оптимальна щільність струму 0,05 А / см2, рН 7-8, процес ведуть при температурі 40-50 ° С. Вихід глюконату кальцію досягає 84-90%. Цим способом вдається отримати найбільш чистий глюконат кальцію.

Недоліками цього способу є використання тільки катодного реакції, внаслідок цього високі енерговитрати, а також санітарно-гігієнічні проблеми, що виникають при отриманні препарату у великих кількостях.

Завданням винаходу є інтенсифікація процесу синтезу глюконовой кислоти шляхом зниження енерговитрат, зменшення кількості шкідливих викидів і збільшення виходу цільового продукту.

Технічний результат - економічність і екологічність процесу, досягається тим, що електроліз 20% -ного водного розчину Д-глюкози проводять в бездіафрагменних електролізері при температурі 40-50 ° С, що містить в якості каталізатора броміду натрію або калію не більше 1% від маси глюкози, при рН розчину, що дорівнює 7-8, оптимальної щільності струму 0,05 а / см2, а окислення Д-глюкози відбувається на обох графітових електродах і в об'ємі розчину, при цьому синтез ведуть при тиску кисню 0,1-0,5 МПа і катодного щільності струму 0,01 А / см2.

Електроліз проводять в бездіафрагменних електролізері при тисках кисню 0,1-0,5 МПа, температурі 40-50 ° С, при анодної щільності струму 0,05 А / см2, катодного - 0,01 А / см2. При цьому окислення Д-глюкози відбувається за участю гіпобромід-іонів на аноді, розчиненим киснем в об'ємі розчину, а також перекисом водню, що утворюється на катоді.

Приклад 1. Електроліз проводили в фторопластовий склянці, вміщеному в автоклав. У електролізер наливали 20% -ний водний розчин Д-глюкози, що містить бромистий натрій в кількості 1% від маси глюкози. Катод і анод - графіт, щільність струму на аноді - 0,05 А / см2, на катоді - 0,01 А / см2. Температура 45 ° С, тиск кисню - 0,1 МПа. Підвищення виходу глюконовой кислоти становить ~ 40%, що пояснюється окисленням глюкози як на аноді (гіпобромід іонами), так і на катоді (перекисом водню).

Окислення глюкози здійснюється за рахунок наступних електродних реакцій:

На аноді: NaBr + Н2O - 2 е- NaOBr + 2H +

Вr - 2 Br +

На катоді: O2 + 2Н + + 2 H2О2

В обсязі розчину:

Носно 2- (НСОН) 4-НС = O + NaOBr НОСН2- (НСОН) 4-СООН + NaBr.

Носно 2- (НСОН) 4-НС = O + Н2O2 НОСН2- (НСОН) 4-СООН + Н2O.

НОСН2- (НСОН) 4-СООН + СаСО3 (НОСН2- (НСОН) 4-СОО) 2Са + СО2 + H2O.

Приклад 2. Електроліз проводився за прикладом 1 з тією відмінністю, що тиск кисню становило 0,3 МПа. Підвищення виходу цільового продукту становило ~ 60%.

Приклад 3. Електроліз проводився за прикладом 1 з тією відмінністю, що тиск кисню становило 0,5 МПа. Підвищення виходу цільового продукту становило ~ 65%.

У таблиці наведено залежність підвищення масового виходу глюконовой кислоти від концентрації глюкози і тиску кисню.

Подальше підвищення тиску кисню може призводити до деструкції вуглецевого ланцюга і зниження виходу глюконовой кислоти.

Вибір відповідних умов реакції пов'язаний з продуктивністю процесу; при більш високих і низьких щільності анодного струму знижується вихід глюконовой кислоти; при катодного щільності струму вище 0,01 А / см2 знижується вихід перекису водню.

Пропонований спосіб має ряд переваг:

1) Витрата електроенергії зменшується за рахунок використання катодного і анодного реакції.

2) Знижується кількість шкідливих викидів, так як в якості додаткового окислювача використовується перекис водню - екологічно чистий окислювач.

3) Збільшується вихід глюконовой кислоти.

Спосіб отримання глюконовой кислоти, що включає електроліз 20% -ного водного розчину Д-глюкози в бездіафрагменних електролізері при температурі 40-50 ° С, що містить в якості каталізатора броміду натрію або калію не більше 1% від маси глюкози, при рН розчину, що дорівнює 7- 8, оптимальної щільності струму 0,05 А / см 2, що відрізняється тим, що окислення Д-глюкози відбувається на обох графітових електродах і в об'ємі розчину, при цьому синтез ведуть при тиску кисню 0,1-0,5 МПа і катодного щільності струму 0,01 А / см2.

MM4A Дострокове припинення дії патенту через несплату у встановлений термін мита за підтримку патенту в силі