close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY6123

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
BY (11) 6123
(13) C1
(19)
7
(51) C 07C 309/14, 303/06
(12)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТАУРИНА
(21) Номер заявки: a 20000139
(22) 2000.02.15
(46) 2004.06.30
(71) Заявитель: Государственное научное учреждение "ИНСТИТУТ ФИЗИКО-ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ
НАЦИОНАЛЬНОЙ АКАДЕМИИ
НАУК БЕЛАРУСИ" (BY)
(72) Авторы: Солдатов Владимир Сергеевич; Куваева Зоя Ивановна; Лопатик
Дина Владимировна; Бондарева Ольга
Михайловна; Прокопович Инна Петровна (BY)
(73) Патентообладатель: Государственное научное учреждение "ИНСТИТУТ ФИЗИКО-ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ НАЦИОНАЛЬНОЙ АКАДЕМИИ НАУК
БЕЛАРУСИ" (BY)
BY 6123 C1
(57)
Способ получения таурина, включающий взаимодействие моноэтаноламина с серной
кислотой, отгонку воды, выделение и очистку образовавшейся 2-аминоэтилсерной кислоты, обработку последней сульфитом натрия при кипячении в воде, упарку реакционной
смеси, экстракцию целевого продукта, отгонку экстрагента и выделение полученного таурина, отличающийся тем, что отгонку воды осуществляют при пониженном давлении,
упарку проводят до остаточного объема 45-50 % от первоначального и затем добавляют
безводный сульфат натрия в количестве 1,0-3,5 моль на 1 моль 2-аминоэтилсерной кислоты, экстракцию проводят концентрированным водным аммиаком, а выделение полученного таурина осуществляют кристаллизацией из водного раствора.
(56)
SU 1370948 A1, 1996.
GOLDBERG A.A. J.Chem.Soc. - 1943. - V.1. - P.4-5.
RU 2066312 C1, 1996.
RU 2059614 C1, 1996.
RU 92014954 A, 1995.
SCHICK J.W. et al. Industrial and Engineering Chemistry. - 1947. - V.39. - No.7. - P.906-909.
JP 61022061 A, 1986.
JP 06184088 A, 1994.
Изобретение относится к способу получения серосодержащих аминокислот, а именно,
2-аминоэтансульфоновой кислоты или таурина формулы:
NH2CH2CH2SO3H.
Таурин и его производные находят применение в производстве лекарственных средств
широкого терапевтического действия. Таурин применяется при лечении хронических лучевых болезней и гепатолитических больных, в качестве кардиологического средства, для
BY 6123 C1
лечения дистрофии сетчатки глаз и травматических поражений глаз (капли "Тауфон"), при
лучевой терапии онкологических больных и других заболеваниях. Таурин отличается низкой токсичностью, отсутствием нежелательных для организма побочных действий. Таурин используется как иммуностимулирующая добавка к детскому питанию.
Природным источником натурального таурина являются гидробионты - кальмары,
устрицы, морские гребешки и т.п. Таурин извлекают из измельченной массы этих морских
гидробионтов методом экстракции.
Разработаны химические методы синтеза таурина. Наиболее простым и доступным
является способ синтеза таурина из моноэтаноламина путем его сульфирования. Этот способ синтеза включает следующие основные стадии:
1. Получение 2-аминоэтилсерной кислоты (АЭСК) при действии на моноэтаноламин
концентрированной серной кислоты:
H2NCH2CH2OH + H2SO4 → H2NCH2CH2SO4H + Н2О .
2. Получение таурина при взаимодейстии АЭСК с сульфитом натрия:
H2NCH2CH2SO4H + Na2SO3 → H2NCH2CH2SO3H + Na2SO4 .
3. Выделение таурина из реакционной смеси с сульфатом натрия. Отделение таурина
от сопутствующего побочного продукта натрия сульфата можно осуществлять осаждением сульфат-анионов хлористым кальцием [2].
Однако при этом образуются кальция сульфат и натрия хлорид, которые в свою очередь необходимо удалять.
Способность концентрированной соляной кислоты селективно растворять таурин была положена в основу способа выделения таурина из смеси продуктов реакции как в лабораторной практике [1,4,5], так и в промышленной технологии получения таурина [3].
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ
получения таурина путем синтеза АЭСК при взаимодействии моноэтаноламина с серной
кислотой с отгонкой воды при 102-130 °С и атмосферном давлении и перекристаллизацией из 28-32 %-ного спирта. Полученную АЭСК подвергают обработке в водном растворе
сульфитом натрия при кипячении в течение 20-25 час с последующим упариванием воды
досуха. Целевой продукт извлекают из остатка экстракцией концетрированной соляной
кислотой при кипячении с одновременной отпаркой и абсорбцией газообразного хлористого водорода, отгонкой разбавленной соляной кислоты и осаждением таурина из концентрированного раствора 88-92 %-ным спиртом. Выход таурина составляет 88-92 % при
содержании основного вещества 95 % [3 (прототип)].
Основными недостатками этого способа являются длительность отгонки воды при атмосферном давлении на стадии получения АЭСК и применение кипящей концентрированной соляной кислоты в качестве экстрагента таурина. Это требует применения специальной аппаратуры и серьезных мероприятий по защите обслуживающего персонала и
окружающей среды.
Задача настоящего изобретения - упрощение способа получения и выделения таурина.
Поставленная задача достигается тем, что для получения таурина применяют способ,
включающий взаимодействие моноэтаноламина с серной кислотой, отгонку воды, выделение и очистку образовавшейся АЭСК, обработку последней сульфитом натрия при кипячении в воде, упарку реакционной смеси, экстракцию целевого продукта, отгонку экстрагента и выделение полученного таурина, при этом отгонку воды осуществляют при
пониженном давлении, упарку проводят до остаточного объема 45-50 % от первоначального и затем добавляют безводный сульфат натрия в количестве 1,0-3,5 моль на 1 моль
АЭСК, экстракцию проводят концентрированным водным аммиаком и выделение полученного таурина осуществляют кристаллизацией из водного раствора.
Проведение на 1-ой стадии отгонки воды при пониженном давлении существенно сокращает продолжительность процесса и позволяет повысить степень конверсии до 952
BY 6123 C1
97 %. Тогда как при атмосферном давлении полностью удалить воду чрезвычайно трудно
и это требует многочасового нагревания реакционной массы.
Таурин является гигроскопичным веществом и сильно сорбирует воду, что затрудняет
процесс упаривания водных растворов таурина. Полнота выделения таурина из реакционной смеси с сульфатом натрия зависит от степени обезвоживания этой смеси. Введение в
предварительно сконцентрированную реакционную смесь осушающего агента, в качестве
которого используют безводный натрия сульфат, способный связывать воду в форме кристаллогидрата Na2SO4·10Н2О, позволяет обезводить смесь без нагревания и получить сыпучий твердый остаток. Перед введением безводного натрия сульфата реакционную смесь
необходимо сконцентрировать до содержания сухих веществ 50-55 % или упарить раствор
до 40-45 % от первоначального объема. Количество осушающего агента должно составлять 1,0-3,5 моль Na2SO4 на 1 моль АЭСК. Использование менее 1 моля не дает эффекта и
при этом получают сырую липкую смесь продуктов реакции. Введение более 3,5 молей
Na2SO4 на 1 моль АЭСК нецелесообразно, так как это не приводит к повышению выхода
целевого продукта.
Использование по предлагаемому способу в качестве экстрагента концентрированного
водного раствора аммиака вместо концентрированной соляной кислоты позволяет осуществлять процесс выделения таурина в обычной технологической аппаратуре. После осуществления экстракции получают таурин-аммиачный раствор, из которого аммиак легко
удаляют при нагревании и сорбируют в воде с образованием концентрированного раствора, который направляют на следующий цикл. Проэкстрагированный из реакционной смеси таурин остается в водном растворе, из которого он может быть выделен кристаллизацией или осаждением спиртом.
Изобретение иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1.
В стеклянный реактор, снабженный мешалкой, термометром и капельной воронкой,
загружают 60 мл (61,1 г, 1,0 моль) моноэтаноламина, охлаждают до 8-10 °С и вводят при
перемешивании 58 мл (104 г, 1,0 моль) 95 %-ной серной кислоты, поддерживая температуру в реакторе не выше 30-35 °С. По окончании введения серной кислоты реакционную
смесь перемешивают 0,5 ч, заменяют капельную воронку на холодильник с приемником и
создают в системе вакуум (~5 мм рт.ст.) с помощью водоструйного насоса. Реакционную
массу постепенно нагревают до температуры 120-125 °С и отгоняют теоретическое количество воды (21 мл). Через 2,5-3 ч отгонка прекращается, а реакционная смесь превращается в твердую белую массу. Степень конверсии, определенная формольным титрованием
пробы, составляет 95-97 %. Полученный продукт растворяют в 300 мл 30 %-ного водного
спирта и оставляют для кристаллизации. Выпавший осадок отфильтровывают и сушат при
60 °С. Получают 123 г АЭСК со степенью чистоты 100 %. Выход 87 %.
Раствор, содержащий 56,4 г (0,4 моль) полученной АЭСК и 60 г (0,48 моль) сульфита
натрия в 250 мл воды, нагревают при слабом кипении в течение 20 ч. Из реакционной
смеси отгоняют 150 мл воды, к остатку добавляют концентрированную серную кислоту до
рН 2,0, перемешивают при 60-70 °С до прекращения выделения сернистого газа, который
поглощают раствором щелочи. К остатку добавляют 200 г (1,4 моль) безводного натрия
сульфата, перемешивают до образования сыпучей массы, к которой добавляют 150 мл
25 %-ного водного аммиака и перемешивают 3 ч. Осадок отфильтровывают, еще раз обрабатывают 150 мл водного аммиака и вновь отфильтровывают. Аммиачные экстракты объединяют вместе, нагревают и отгоняют сначала аммиак, который поглощают водой, затем
160 мл воды. Сконцентрированный раствор охлаждают и оставляют для кристаллизации.
Выпавший осадок отфильтровывают, сушат и получают 42 г таурина со степенью чистоты
95 %. К маточнику добавляют 300 мл 85 %-ного спирта, выпавший осадок отделяют, сушат и получают 17 г продукта, содержащего 56 % таурина. Полученный продукт направ3
BY 6123 C1
ляют на следующий цикл на стадию экстракции аммиаком. Общий выход таурина 98 % от
исходной АЭСК.
Синтезированный сырой таурин перекристаллизовывают из воды и получают таурин с
содержанием основного вещества 98,9 % в виде белого кристаллического вещества без
запаха. Температура плавления 321-323 °С с разложением. Содержание азота по данным
элементного анализа 11,36 %, вычислено - 11,20 %.
Пример 2.
Синтез АЭСК осуществляют аналогично описанному в примере 1.
Раствор, содержащий 70 г (0,5 моль) АЭСК и 80 г (0,63 моль) сульфита натрия в
320 мл воды, кипятят 25 ч. Из реакционной смеси отгоняют 175 мл воды, к остатку, составляющему 50 % от первоначального объема, добавляют серную кислоту до рН 2 и удаляют сернистый газ отгонкой. Остаток смешивают с 95 г (0,67 моль) безводного натрия
сульфата и экстрагируют 300 мл 25 %-ного аммиака, осадок отфильтровывают и промывают на фильтре 150 мл аммиака. Объединяют аммиачный экстракт и промывной аммиак,
отгоняют газообразный аммиак и 240 мл водного конденсата и оставляют для кристаллизации. Выпавший осадок отделяют, сушат и получают 48,7 г сырого таурина с содержанием основного продукта 90 %. Маточный раствор осаждают спиртом и выделяют 24,3 г
осадка, содержащего 52 % таурина. Общий выход 90,3 %.
Пример 3.
Синтез АЭСК осуществляют аналогично описанному в примере 1.
Синтез таурина осуществляют аналогично описанному в примере 2 с тем отличием,
что экстракцию проводят без добавления безводного натрия сульфата. После удаления
аммиака и отгонки водного конденсата раствор оставляют для кристаллизации. Получают
39 г липкого продукта с содержанием таурина 93,3 %. Выход 58,8 %.
Пример 4.
Синтез АЭСК осуществлют аналогично описанному в примере 1.
Синтез таурина осуществляют аналогично описанному в примере 2 с тем отличием,
что после упаривания раствор осаждают 150 мл 95 %-ного спирта. Выделяют 65 г продукта в виде липких кристаллов, содержащих 74,4 % таурина. Для очистки полученного продукта требуется дополнительная экстракция. Выход 77 %.
Пример 5 (по прототипу).
Синтез АЭСК осуществляют аналогично описанному в примере 1 с тем отличием, что
температуру реакционной массы во время введения серной кислоты поддерживают не
выше 50 °С, а отгонку воды проводят при атмосферном давлении, постепенно повышая
температуру до 130 °С. Через 3-3,5 ч отгонка практически прекращается. Полученный
продукт, который при стоянии постепенно превращается в твердую белую массу, растворяют при нагревании в 250 мл 30 %-ного спирта. При охлаждении выделяют 51 г АЭСК.
Спиртовой маточник упаривают и вновь растворяют в спирте. Получают дополнительно
10 г кристаллов и густую сиропообразную фракцию, не смешивающуюся со спиртом.
Общий выход АЭСК 56,8 %.
Раствор, содержащий 28,2 г (0,20 моль) полученной АЭСК и 29 г (0,23 моль) натрия
сульфита в 180 мл воды, кипятят 20 ч. Реакционную смесь упаривают досуха сначала при
атмосферном давлении, а затем в вакууме до получения сухого остатка. Остаток измельчают, добавляют 3,3 г (0,09 моль) натрия хлористого и 200 мл 35 %-ной соляной кислоты,
растворяют при нагревании и кипятят 2 ч с отгонкой хлористого водорода. По окончании
нагревания раствор охлаждают, выпавший осадок отфильтровывают, маточный раствор
упаривают до объема 90 мл и осаждают 400 мл 95 %-ного этилового спирта при интенсивном перемешивании. Выпавший осадок отфильтровывают, промывают 50 мл спирта и
получают 18 г продукта, содержащего 92 % таурина. Выход 66,2 %.
Таким образом, разработанный способ получения таурина имеет следующие преимущества по сравнению со способом получения таурина по прототипу:
4
BY 6123 C1
1. Повышение выхода АЭСК на 1-ой стадии за счет применения пониженного давления при отгонке воды.
2. Упрощение процесса обезвоживания реакционной смеси на стадии выделения таурина за счет применения осушивающего агента - безводного натрия сульфата.
3. В результате замены концентрированной соляной кислоты на водный аммиак при
экстракции таурина упрощается процесс регенерации экстрагента, улучшаются условия
труда, не требуется применения специальной аппаратуры и процесс становится более
безопасным с экологической точки зрения.
4. Производство таурина по предлагаемому способу является менее энергоемким, так
как процесс экстракции ведут без нагревания.
5. Побочный продукт производства - натрия сульфат после прокаливания используется в качестве обезвоживающего средства на стадии экстракции таурина из реакционной
смеси.
Источники информации:
1. Goldberg А.А. J. Chem. Soc. - 1943. - V. 1. - P. 4-5.
2. Rumpf R., Bull. Soc. Chim. Fr. - 1955. - P. 945-946.
3. A.c. СССР 1370948, 1996.
4. Schick J.W., Degering E.F., Ind. Eng. Chem. - 1947. - V.39. - № 7. - P. 906-909.
5. Синтезы орг. препаратов. Сб.2. - М., 1948. - С. 441-443.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
157 Кб
Теги
патент, by6123
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа