Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВИТАМИНОВ СЕРИИ K

Изобретение относится к синтезу витаминов серии К₃, к которым относятся менадиона натрия бисульфит(MSB) и менадиона никотинамида бисульфит(MNB), с использованием в качестве промежуточного продукта менадиона (2-метил-1,4-нафтохинона) получаемого в режиме окисления 2-метилнафталина соединениями Cr (VI).

Большинство способов получения 2-метил-1,4-нафтохинона (менадиона) основано на окислении 2-метилнафталина. Известен способ получения менадиона путем окисления 2-метилнафталина солями шестивалентного хрома в серной кислоте [US 3751437, С07С 49/66, 07.08.1973]. 2-метилнафталин предварительно растворяют в четыреххлористом углероде, затем последовательно смешивают с водным раствором соли хрома. Смесь нагревают до 65-70°С и выдерживают при постоянном перемешивании 45 мин. Затем добавляют 76% серную кислоту и выдерживают смесь еще 90 мин при той же температуре. Далее четыреххлористый углерод с растворенным менадионом декантируют и отгоняют под вакуумом. Конверсия составляет 94%, общий выход составляет 57-61%. В качестве инертного растворителя допускается брать уксусную кислоту, хлороформ, дихлорэтан, бензол и т.д.

Известен способ получения натриевой соли 1,2,3,4-тетрагидро-2-метил-1,4-диоксо-2-нафталин-2-сульфокислоты [Патент РФ №2126792, кл. С07С 309/26, 1999], включающий взаимодействие 2-метил-1,4-нафтохинона (менадиона) с водным раствором бисульфита натрия (NaHSO₃). Реакцию проводят в двухфазной системе, состоящей из водной фазы и фазы негорючего органического растворителя. Водная фаза представляет собой раствор бисульфита натрия с концентрацией от 4 до 6,5 моль/л, органическая фаза - раствор менадиона. Реакцию проводят при температуре не выше 40°С.

Производство другой разновидности витамина К₃ осуществляют за счет взаимодействия раствора менадиона натрия бисульфита с никотинамидом [US 4577019, С07С 49/66, 18.03.1986] в присутствии сильной минеральной кислоты, такой как серная, хлороводородная, фосфорная, либо органической такой как уксусная.

Технической проблемой применения соединений шестивалентного хрома в синтезе менадиона - является повышенное содержание хрома в конечных потребительских продуктах. Менадиона натрия бисульфит, менадиона никотинамида бисульфит как наиболее ценные конечные продукты содержат повышенные количества хрома, превышающие 45 и 142 ppm соответственно (требования регламента ЕС №1831/2003).

Решаемой проблемой заявляемого технического решения является получение конечных продуктов с минимальным содержанием хрома и повышение технико-экономических показателей производства в целом.

Сущность заявляемого изобретения состоит в том, что в способе получения витаминов серии К₃, включающем окисление исходного 2-метилнафталина соединениями шестивалентного хрома в кислой среде при нагревании с получением 2-метил-1,4-нафтохинона (менадиона) на первой стадии, взаимодействие менадиона с водным раствором бисульфита натрия в двухфазной системе, состоящей из водной фазы и органического растворителя с кристаллизацией менадиона натрия бисульфита (MSB) на второй стадии, использование маточного раствора после отделения MSB в реакции с никотинамидом при подкислении с получением MNB на третьей стадии, отличающийся тем, что раствор MSB перед кристаллизацией обрабатывается водорастворимыми соединением алюминия в весовом соотношении сухого менадиона к Al₂O₃ как 1:0,01-1 с последующим подщелачиванием раствора до рН 6,0 и отделением осадка.

Необходимые пояснения при этом состоят в том, что получаемый в промышленности менадион по ряду причин фильтруется и отмывается от сульфата хрома с затруднениями. К этим причинам можно отнести то, что кристаллы менадиона получаются очень мелкими, что приводит к забиванию пор фильтровального полотна. Кроме того, остаточный 2-метилнафталин, минимальное содержание которого в менадионе удается получить на уровне 0,15-0,2% мас. во время фильтрации кристаллизуется при охлаждении на полотне, что также ухудшает фильтрацию и отмывку. В связи с этим, вынужденно применяют многостадийную отмывку с промежуточной репульпацией менадиона в воде. Тем не менее, качество получаемого продукта получается нестабильным, содержание хрома в готовых продуктах MSB и MNB часто превышает нормативные значения.

Неотмытый сульфат хрома во время синтеза менадиона натрия бисульфита при технологическом рН раствора 4,0-5,0 образует коллойдную гидроокись хрома(III), которая соосождается при охлаждении вместе с кристаллами MSB.

Механизм загрязнения менадиона никотинамида бисульфита хромом иной, чем в MSB, так как технологическая среда, из которой выделяется MNB кислая, рН 2,0-2,2, что приводит к растворению коллоидной гидроокиси хрома. Однако в связи с тем, что кристаллы MNB гораздо мельче, чем MSB, то фильтрация и отмывка затруднена. Слои продукта не промываются должным образом и содержащийся в фильтрате хром остается в MNB.

Добавление солей алюминия в весовом соотношении сухого менадиона к Al₂O₃ как 1:0,01-1, наиболее предпочтительно 1:0,01-0,5, с последующим подщелачиванием раствора до рН 6,0, наиболее предпочтительно 4,5-5,2 приводит к осаждению гидроокиси алюминия, которая соосождает коллоидную гидроокись хрома. Последующая фильтрация позволяет очистить раствор от соединений хрома и получить готовые продукты с низким содержанием хрома. В качестве солей алюминия можно использовать сульфат, хлорид, полиоксихлорид алюминия и др.

Гидроокись алюминия можно получать в растворе MSB, либо задавать уже готовую суспензию в раствор MSB исходя из весового соотношения сухого менадиона к Al₂O₃ как 1:0,01-1.

Сущность заявляемого технического решения поясняется следующими примерами.

Пример 1

50 г 2-метилнафталина нагретого до 35-40°С смешали с 117 мл воды и 214 мл дихромата натрия (концентрация 790 г/л по CrO₃), полученный раствор нагрели до 50°С. В течение 3 часов при температуре 48-55°С медленно добавляли по каплям 213 мл 65% серной кислоты. После задачи всей кислоты раствор выдержали в течение 30 минут при той же температуре, разбавили 100 мл холодной воды, отфильтровали, промыли водой до обесцвечивания фильтрата. Выход менадиона 40 г (66% от теории). Полученный менадион репульпировали в 120 мл воды и 32 мл бутанола с добавкой 44 г пиросульфита натрия. Смесь нагрели до 40°С и выдержали до полного растворения менадиона. Цвет раствора зеленый. В полученный раствор добавили 5 г полиоксихлорида алюминия (Al₂O₃=15%) и подняли рН до 5,5 кальцинированной содой. Выдержали раствор в течении 30 минут отфильтровали полученную суспензию. Осадок гидроксида алюминия приобрел ярко выраженный зеленый цвет, раствор янтарный. Далее раствор охладили до 0°С, кристаллы MSB отделили от раствора, промыли бутанолом и высушили. Содержание хрома в таком продукте 21 мг/кг. Фильтрат после кристаллизации MSB обрабатывают никотинамидом в кислой среде с осаждением, фильтрацией и сушкой MNB. Содержание хрома в таком продукте составило 67 мг/кг.

Пример 2

Все также как в примере 1, только масса добавленного полиоксихлорида алюминия составила 50 г. Содержание хрома в MSB составило 12 мг/кг, содержание хрома в MNB составило 45 мг/кг.

Пример 3

Все также как в примере 1, только вместо полиоксихлорида алюминия был добавлен восемнадцативодный сульфат алюминия. Содержание хрома в MSB составило 25 мг/кг, содержание хрома в MNB составило 74 мг/кг.

Пример 4

Все также как в примере 1, только полученный раствор MSB не обрабатывался никакими соединениями алюминия. Содержание хрома в MSB составило 135 мг/кг, содержание хрома в MNB составило 221 мг/кг.

Пример 5

Все также как в примере 1, только раствор MSB на второй стадии был приготовлен с 90 мл воды, а в оставшихся 30 мл было растворено 5 г полиоксихлорида алюминия (Al₂O₃=15%) и поднят рН кальцинированной содой до 5,5. Полученную суспензию гидроксида алюминия задали в раствор MSB. Содержание хрома в MSB составило 16 мг/кг, содержание хрома в MNB составило 58 мг/кг.

Таким образом, при реализации заявленного технического решения достигается чистота менадиона натрия бисульфита, менадиона никотинамида бисульфита по хрому согласно требований регламента ЕС №1831/2003.