Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ УТИЛИЗАЦИИ ОТРАВЛЯЮЩЕГО ХЛОРСОДЕРЖАЩЕГО ВЕЩЕСТВА 2-(2-ХЛОРБЕНЗИЛИДЕН)МАЛОНОДИНИТРИЛА (CS)

Изобретение относится к способам уничтожения отравляющих веществ, а именно к разработке способа утилизации отравляющего хлорсодержащего вещества 2-(2-хлорбензилиден)малонодинитрила (CS).

Боевые отравляющие хлорсодержащие вещества по физиологическому действию классифицируются на кожно-нарывные, общеядовитые, удушающие, раздражающие оболочку глаз, раздражающие верхние дыхательные пути.

2-(2-Хлорбензилиден)малонодинитрил (хлорбензальмалонодинитрил, CS) относится к группе ирритантов комплексного действия, то есть вызывают раздражительные реакции при попадании на слизистую оболочку, кожные покровы, и воздействии на дыхательные пути. 2-(2-Хлорбензилиден)малонодинитрил (CS) в чистом виде твердое бесцветное вещество с очень низкой растворимостью в воде (0,01%), хорошо растворимое в органических растворителях. Химически стоек. Начальная действующая концентрация - 0,002 мг/л, непереносимая - 0,005 мг/л, летальная - 61 мг/л. CS обладает тератогенным и мутагенным действием.

Известен способ уничтожения токсичных галогеносодержащих органических соединений, заключающийся в разложении молекул токсичных соединений на атомы, молекулы и радикалы в инертном газе за счет импульсно-периодического разряда, и последующее их связывание между собой и с реагентами в нетоксичные газообразные и в нетоксичные и токсичные конденсированные вещества. Здесь в качестве реагентов в реактор вводятся пары щелочного или щелочноземельного металла [RU 2209104, МПК A62D 3/00, опубл: 27.07.2003].

Недостатком данного способа является высокое энергопотребление импульсно-периодического разряда и генераторов паров металла. Также недостатком способа является необходимость заполнения реактора инертным газом, что влечет за собой дополнительные эксплуатационные затраты.

Известен способ уничтожения отравляющего хлорсодержащего вещества раздражающего действия (2-хлор-1-фенилэтанона), заключающийся в хлорировании исходного компонента хлором в растворителе в присутствии каталитических количеств сульфурилхлорида, образующийся 2,2-дихлор-1-фенилэтанон-1 гидролизуют с образованием α-гидроксифенилуксусной кислоты, являющуюся товарным продуктом органического синтеза [RU 2178718, МПК A62D 3/00, опубл. 27.01.2002].

Недостатками данного способа являются невозможность утилизации 2-(2-хлорбензилиден)малонодинитрила, использование токсичных реагентов, таких как хлор, сульфурилхлорида, а также сложность технологического процесса.

Известен способ утилизации отравляющего хлорсодержащего вещества раздражающего действия), заключающийся во взаимодействии 2-хлор-1-фенилэтанона-1 в растворителе с реагентом - 2-(2-хлорбензилиден)малононитрилом в присутствии каталитических количеств пиперидина. Образовавшийся сырец 2-фенил-3-хлор-4(2-хлорфенил)-5-циан-6-амин-1,4-пиран отфильтровывают, промывают холодным этиловым спиртом, перекристаллизовывают из этилового спирта и получают чистое вещество, являющееся полупродуктом для получения физиологически активных веществ [RU 2359724, МПК A62D 3/00, опубл. 27.06.2009].

К недостаткам данного способа следует отнести использование в качестве растворителя абсолютного этилового спирта, а в качестве катализатора токсичного легко воспламеняемого (температура вспышки 16°C) пиперидина, что связано с дополнительными капитальными и эксплуатационными затратами.

Наиболее близким к настоящему изобретению является способ утилизации отравляющего хлорсодержащего вещества 2-(2-хлорбензилиден)малонодинитрила (CS), основанный на циклоконденсации его с карбонильными соединениями, в условиях щелочного катализа. Процесс проводят в растворе низкомолекулярного спирта при молярном соотношении реагентов CS/карбонильное соединение/органическое основание соответственно равным 1/1,1/0,001, в интервале температур 20-40°C [RU 2000131332, МПК A62D 3/00, опубл. 27.01.2003].

Недостатком данного способа является использование дополнительных органических реагентов, например, ацетоуксусного эфира, обладающего кожнораздражающим действием, легко воспламеняющегося морфолина, пары которого раздражают слизистые оболочки дыхательных путей, и так же легко воспламеняющегося токсичного пиперидина, что связано с дополнительными капитальными и эксплуатационными затратами.

Задачей заявляемого изобретения является разработка способа утилизации хлорсодержащего отравляющего вещества 2-(2-хлорбензилиден)малонодинитрила (CS) с получением товарного продукта - 2-хлорбензойной кислоты, используемой при производстве пестицидов, красителей, лекарственных препаратов [Вартанян Р.С. Синтез основных лекарственных средств. М.: МИА. 2005. 845 с], органического полупроводника акридон, ингибитора коррозии и антиоксиданта - N-фенилантраниловой кислоты [RU 2067087, МПК A62D 3/00, опубл. 27.09.1996].

Техническим результатом заявляемого изобретения является создание экологически чистого способа утилизации 2-(2-хлорбензилиден)малонодинитрила с сопутствующим получением товарного продукта - 2-хлорбензойной кислоты, использующегося в качестве реагента для синтеза различных органических соединений.

Технический результат достигается тем, что способ утилизации отравляющего хлорсодержащего вещества 2-(2-хлорбензилиден)малонодинитрила (CS), характеризуется кипячением 2-(2-хлорбензилиден)малонодинитрила в водном растворе перманганата калия в течение 3-3,5 часов, выдерживанием смеси при комнатной температуре 14-16 часов, промыванием полученного осадка горячей водой, упариванием фильтрата и подкислением 10-15% соляной кислотой, промыванием осадка из фильтрата водой и перекристаллизацией, с получением 2-хлорбензойной кислоты.

Предлагаемый способ утилизации отравляющего хлорсодержащего вещества 2-(2-хлорбензилиден)малонодинитрила (CS) заключается в том, что при нагревании его в воде с перманганатом калия до кипения в течение 3 часов образуется 2-хлорбензойная кислота.

2-Хлорбензойная кислота и вещества на его основе пользуются высоким спросом и имеют стабильную перспективу дальнейшего использования.

В качестве преимуществ предлагаемого способ утилизации отравляющего хлорсодержащего вещества 2-(2-хлорбензилиден)малонодинитрила (CS) можно выделить следующие:

- отсутствие вредных отходов, выбросов в атмосферу,

- исключение из технологического процесса органических растворителей и токсичных реагентов, использование воды в качестве растворителя,

- простота и технологичность процесса, возможность быстрого внедрения в производство,

- широкий спектр практического применения 2-хлорбензойной кислоты и продуктов на ее основе.

Кроме того, оксид марганца (IV), образующийся в процессе реакции, не является отходом, так как применяется для получения Mn и его соединений; в производстве сухих гальванических элементов; для получения катализаторов типа гопкалита; как окислитель в химической промышленности; в качестве пигмента в стекольной промышленности; при изготовлении промышленных противогазов; в резиновой промышленности; для изготовления электродов и флюсов, а также используется для получения перманганата калия [RU №2069183 опубл. 28.12.1993], необходимого для предлагаемого нами способа утилизации отравляющего хлорсодержащего вещества 2-(2-хлорбензилиден)малонодинитрила (CS).

Пример 1. Способ утилизации хлорсодержащего отравляющего вещества 2-(2-хлорбензилиден)малонодинитрила (CS).

В колбу с обратным холодильником загружают 1 г (5.3 ммоль) 2-(2-хлорбензилиден)малонодинитрила, 75 мл воды, 3 г (19 ммоль) перманганата кали. Смесь кипятят 3 часа, затем оставляют при комнатной температуре 14 ч. Выпавший осадок двуокиси марганца (IV) фильтруют, промывают горячей (50-60°C) водой (50 мл). Фильтрат упаривают до 30-40 мл, подкисляют -15% соляной кислотой. Выпавший осадок 2-хлорбензойной кислоты фильтруют, промывают холодной водой (30-40 мл), перекристаллизовывают из воды. Получают 0,47 г (57%) кристаллического вещества белого цвета. Т.пл. 140-142°C (лит. Т.пл. 140-142°C). Данные элементного анализа: Найдено, %: С - 53,55; Н - 3,27; Cl - 22,61. Вычислено, %: С - 53,65; Н - 3,19: Cl - 22,67. ИК спектр, ν, см^-1: 3429 (OH), 1691 (С=0), 1591 (C=C). Масс-спектр, m/z: 156 [М], 139 [M-OH], 111 [M-COOH], 76 [C₆H₄].

Пример 2. Аналогично примеру 1, за исключением того, что смесь кипятят при температуре 3,5 часа, оставляют при комнатной температуре 16 часов. Упаренный фильтрат подкисляют 10% соляной кислотой. Получают 0,47 г (57%) кристаллического вещества белого цвета. Т.пл. 140-142°С (лит. Т.пл. 140-142°C). Данные элементного анализа: Найдено, %: С - 53,55; Н - 3,27; Cl - 22,61. Вычислено, %: С - 53,65; Н - 3,19; Cl - 22,67. ИК спектр, ν, см^-1: 3429 (ОН), 1691 (С=0), 1591 (С=С). Масс-спектр, m/z: 156 [М], 139 [M-OH], 111 [М-COOH], 76 [C₆H₄].

Таким образом, заявляемый способ утилизации позволяет получить 2-хлорбензойную кислоту, являющуюся товарным продуктом, для синтеза различных органических соединений.