165900 (624894), страница 4

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 4)

Альдегид С₁₄ — светло-желтая маслянистая жидкость с температурой кипения 103—106° С при остаточном давлении 0,2 мм рт. ст., хорошо рас­творим в органических растворителях, плохо—в воде. При хранении неустойчив. Формула С₁₄Н₂₂0, молекулярная масса 206,14.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ПРОИЗВОДСТВА СИНТЕТИЧЕСКОГО

р-КАРОТИНА

Технология производства базируется на однокомпонентном методе син­теза, разработанном Ингоффеном и усовершенствованном Излером с их соавторами. Этот метод нашел свое дальнейшее развитие в исследованиях Н. Преображенского, Г. Самохвалова и Л. Вакуловой. Метод заключается в конденсации двух молекул альдегида С₁₉ с молекулой ацетилена по реакции Гриньяра. Технология включает сле­дующие стадии синтеза: синтез (3-С₁₆-альдегида из β-С₁₄-альдегида; синтез β-С₎₉-альдегида из (3-С₁₆-альдегида; синтез 15,15-дегидро-(3-каротина изС₁₉-альдегида и ацетилена; синтез транс-β-каротипа из 15,15-дегидро-β-каротина.

СИНТЕЗ β-С₁₄-АЛЬДЕГИДА-[9-МЕТИЛ-6-(1,1,5-

ТРИМЕТИЛЦИКЛОГЕКСЕН-5 ИЛ)-ГЕКСАДИЕН-8, 10-АЛЬ-12]

Химические реакции получения альдегида С₁₆ заключаются в ацеталировании альдегида-С14, конденсации полученного ацеталя с виниловым эфиром в присутствии хлористого цинка и омыления алкоксиацеталя аль­дегида С₁₆. Химизм реакций синтеза альдегида С₁₆ основан на склонности виниловых эфиров присоединяться к ацеталям а, (3-непредельных карбо­нильных соединений, причем одна алкоксигруппа [OR] переме­щается от ацеталя к двойной связи винилового эфира. Остаток ацеталя присоединяется к β-углеродному атому винилового эфира. Конденсация и перегруппировка протекает по схеме:

По этой схеме протекает следующий синтез.

Схема реакций синтеза С₁₆-альдегида.

Для успешного протекания реакций ацетализирования и конденсации важно, чтобы влажность реагентов была минимальной (в %): абсолютного спирта — 0,15; этилвинилового эфира — 0,2; ортомуравьиного эфира — 0,09; альдегида-С₁₄ — 0,04. Хлористый цинк предварительно должен быть сплавлен и высушен в вакуум-эксикаторе над концентрированной серной кислотой.

Ацетализирование. В реактор 1 из нержавеющей стали, снабжен­ный мешалкой, обратным холодильником и барботером для азота, загру­жают через мерник 2 альдегид-С₁₄, из мерника 3 ортомуравьиный эфир (температура кипения 144—145° С, плотность 897 кг/м³), из мер­ника 4 — раствор паратолуолсульфокислоты в абсолютном этаноле. Реак­цию ведут в присутствии азота, вводимого в реактор из баллона 5. Переме­шивают в течение 20—24 ч при комнатной температуре. Затем в реакционную массу вводят из мерника 6 лигроин и нейтрализуют 2,5%-ным раствором бикарбоната натрия, загружаемым из мерника 7. После этого отделяют ор­ганический слой в делительной воронке 8 и после просушки поташом на­правляют в сборник 9, а из него в перегонный аппарат 10, где при темпера­туре около 50°С и остаточном давлении 3—5 мм рт. ст. отгоняют раствори­тель. Технический продукт содержит около 95% ацеталя. Выход ацеталя из (3-С₁₄-альдегида составляет около 75 %. На выход ацета­ля из альдегида-С ₁₆ значительно влияет чистота альдегида-С14. Диэтилацеталь β-С14-альдегида С₁₈Н₃₂0₂ представляет собой маслянистую жид­кость желтого цвета с температурой кипения 87—96°С при остаточном давлении 0,2 мм рт. ст.; df =0,9279; n™ =1,4773.

Конденсация с этилвиниловым эфиром. В реактор 11, снабженный хо­лодильником, загружают из мерника 12 диэтилацеталь-β-С₁₄-альдегида, затем из мерника 13 медленно добавляют при температуре 35 —40°С этилвиниловый эфир (температура кипения 35°С, остаточная влажность не выше 0,2%), а из мерника 14 — 10%-ный раствор сплавленного хлорис­того цинка в ледяной уксусной кислоте. Реакцию проводят в присутствии азота, вводимого из баллона 15, при температуре 35—40°С в течение 1 ч. В результате реакции образуется этоксиацеталь β-С ₁₆-альдегида (см. хи­мическую схему), представляющий собой (перегонка при остаточном давлении 0,02 мм рт. ст.) вязкое светло-желтое масло, d⁰ = 0,9315. Выход 66—70%.

Омыление этоксиацеталя. В процессе омыления ацетальной группы происходит также отщепление молекулы спирта. В реактор 11 из мерника 16 добавляют смесь ледяной уксусной кислоты, ацетата натрия, воды и гидрохинона (небольшое количество). Реакционную массу медленно нагре­вают до 90—95° С и перемешивают 3 ч. Затем раствор (темно-вишневого цвета) переводят в реактор-охладитель 17. Охлаждают до 0°, выкристалли­зовывают технический β-С _1б-альдегид и отфуговывают его в центрифуге 18.

Перекристаллизация технического альдегида С_1б. Процессы ведут в этаноле в реакторе 19 по двухступенчатой схеме. После обработки активи­рованным углем раствор фильтруют через нутч-фильтр 20. Кристаллизуют в кристаллизаторе 21, отфуговывают кристаллы в центрифуге 22. Маточ­ный раствор I поступает в сборник 23. Сгущение его производят в вакуум-аппарате 24 и далее кристаллизуют в кристаллизаторе 25. Кристаллы вто­рой кристаллизации отфуговывают в центрифуге 26, а маточный раствор II направляют в сборник 27. Он является отходом производства. Кристаллы второй кристаллизации поступают на перекристаллизацию в реактор 19 совместно с техническим продуктом.

Альдегид-β-С₁₆ (С_1бН₂₄0) представляет собой светло-желтые кристаллы с температурой плавления 77—78° С, хорошо растворим в органических растворителях, плохо в воде; Х_гаах—276—280 нм (в спирте).

СИНТЕЗ β-С₁₉-АЛЬДЕГИДА [9,13-ДИМЕТИЛ-7-(1,1,5-

ТРИМЕТИЛЦИКЛОГЕК-СЕН-5-ИЛ)-ОКТАТРИЕН-8,10,12- АЛЬ-14]

Химические реакции получения альдегида-С₁₉ заключаются в ацетали-зировании альдегида С16, конденсации полученного ацеталя с виниловым эфиром в присутствии хлористого цинка и омыления алкоксиацеталя аль­дегида С₁₉ по следующей химической схеме.

Для успешного протекания указанных реакций необходимы те же усло­вия обезвоживания химических реагентов, как и в синтезе β-С₁₆-альдегида.

Ацетализирование. Процессы проводят так же, как и для синтеза β -С₁₆-альдегида и в аналогичной аппаратуре. К ней относятся реактор 28 и сбор­ники: для альдегида-С₁₆ 29, ортомуравьиного эфира 3, катализатора 4, лигроина 6, нейтрализующего раствора бикарбоната натрия 7. Азот в реак­тор подается из баллона 30. Разделение слоев осуществляют в делительной воронке 31 и после просушки органического слоя поташом направляют его в сборник 32 и далее в перегонный аппарат 33, где отгоняют раствори­тель и не вошедший в реактор ортомуравьиный эфир (при температуре 50—55° С и остаточном давлении 2—3 мм рт. ст.). Получают технический диэтилацеталь (3-С,₆-альдегида с содержанием основного вещества 95—97%, n° = 1,5026—1,5070; маслянистая жидкость, температура кипения около 145° С при остаточном давлении 0,05 мм рт. ст. Выход 75—80% (в пере­счете на альдегид – С₁₆).

Конденсация с этилпропениловым эфиром. Процесс осуществляют в реакторе 34, в который загружают диэтилацеталь альдегида-С₁₆ из мерни­ка 35, а из мерника 14 раствор (10%) сплавленного хлористого цинка в ле­дяной уксусной кислоте. Масса принимает темно-вишневый цвет. Затем при температуре 25—30°С из мерника 36 медленно добавляют этилпропени-ловый эфир (температура кипения 69—71° С, остаточная влага не выше 0,15%). Масса постепенно окрашивается в желтый цвет. Реакция протекает в' присутствии азота, вводимого из баллона 37, при перемешивании.

Омыление этоксиацеталя. В реактор 34 из мерника 16 добавляют смесь ледяной уксусной кислоты, ацетата натрия, воды и гидрохинона. Реакци­онную массу медленно нагревают до 90—95°С и перемешивают 3 ч. Затем раствор темно-вишневого цвета направляют в реактор-охладитель 38, охлаждают до минус 5—7° С и кристаллизуют. Кристаллы технического про­дукта отфуговывают в центрифуге 39. Получают желтые кристаллы с содер­жанием основного вещества около 95%. Маточный раствор направляют в сборник 40; он является отходом.

Перекристаллизация технического альдегида С₁₉. Процессы ведут в эта­ноле по схеме перекристаллизации альдегида С₁₆ в следующей аппаратуре:

для первого продукта — реактор-растворитель 41, нутч-фильтр 42, кристаллизатор 43, центрифуга 44. для маточного раствора I — сборник 45;

для второго продукта — вакуум-аппарат 46, кристаллизатор 47, цент­рифуга 48, сборник маточного раствора II-—отхода производства — 49.

Выход альдегида на диэтилацеталь составляет 55—57% (от теоретиче­ского). Альдегид β-С₁₉ представляет собой ярко-желтые ромбические крис­таллы с температурой плавления 63—65°С; хорошо растворим в органиче­ских растворителях, плохо — в воде; Х_тах=325 нм (в спирте).

СИНТЕЗ 15, 15'-ДЕГИДРО-β-КАРОТИНА

Вещество получают конденсацией альдегида С₁₉ с ацетиленовым комп­лексом Иоцича с последующей дегидратацией образующегося диола С₄₀. Реакцию конденсации начинают с приготовления реактива Гриньяра, который с ацетиленом в среде сухого эфира дает комплекс Иоцича по схеме:

Ацетилен пропускают при температуре 18—20° С до полного исчезнове­ния магний бромэтила, что контролируется реакцией с кетоном Михлера (наличие вызывает изумрудно-зеленое окрашивание). Дегидратацию диола С_4о осуществляют в среде сухого серного эфира спиртовым раствором хло­ристого водорода в присутствии азота. Реакции протекают по следующей схема:

Конденсация. В стальной эмалированный реактор 50, снабженный ме­шалкой и обратным холодильником, предварительно тщательно высушен­ный, загружают через люк магниевую стружку из сборника 51, сухой сер­ный эфир (влажность не выше 0,1 %) из мерника 52 и медленно из мерника 53 приливают в течение 1 ч раствор сухого бромистого этила в сухом эфире. Затем в течение 1 ч нагревают реакционную массу до кипения и перемешива­ют до полного растворения магния. Затем охлаждают массу до 15—18° С и в течение 5—6 ч пропускают из баллона 54 предварительно осушенный через вымораживатель 55 ацетилен до получения отрицательной пробы с жетоном Михлера. Затем реакционную массу охлаждают до 10—12^и С и из мерника 56 медленно добавляют раствор альдегида-С₁₉ в сухом эфире так, чтобы температура не превышала 12—13° С. Раствор окрашивается в ярко-оранжевый цвет. Реакция при перемешивании протекает в присутст­вии азота в течение 1,5—2 ч с повышением в конце процесса температуры до 20—25° С. Полноту реакции конденсации определяют по исчезновению альдегида-С₁₉ (реактив Легаля). После этого реакционную массу сливают в реактор-охладитель 57 с ледяной водой, куда из мерника 58 залит хлорис­тый аммоний. Массу сливают в делительную воронку 59. Органический слой промывают водой, просушивают сульфатом натрия из сборника 60 и направляют через сборник 61 в вакуум-аппарат 62. Растворитель удаля­ют в вакууме в токе азота при температуре не выше 30° С и получают β-С_4о-диолин в виде твердого желтого осадка.

Дегидратация. Процесс осуществляют при помощи хлористого водорода. Для этого из мерника 63 сливают в вакуум-аппарат 62 хлористый метилен, растворяют диолин-С_4о и переводят раствор в реактор 64, снабженный ме­шалкой и рассольным охлаждением. Массу охлаждают до минус 15—18°С, а затем из мерника 65 постепенно добавляют 8%-ный раствор сухого НС1 в абсолютном спирте с таким расчетом, чтобы температура реакционной массы не превышала к концу процесса +3, +5° С. Затем в делительной воронке 66 отделяют органический слой, промывают его насыщенным раство­ром бикарбоната из мерника 67 и направляют в сборник 68 и далее в вакуум-аппарат 69, где под вакуумом в токе азота при температуре 30—35°С от­гоняют хлористый метилен. Кристаллизующуюся массу направляют в крис­таллизатор 70, где при температуре - 2, - 3°С в течение 8—10 ч в присутст­вии азота выпадают кристаллы 15,15'-дегидро-β-каротина. Последние отфуговывают в центрифуге 71, промывают этиловым спиртом. Выход около 50%. Маточный раствор поступает в сборник 72 и является отходом производства. Вопрос о выделении вещества из маточного раствора еще недоста­точно изучен. 15,15'-дегидро-β-каротин представляет собой кристаллы крас­ного цвета с металлическим блеском; температура плавления 153—154°С; хорошо растворим в органических неполярных растворителях, плохо — в воде; Х_тах = 454 и 430 нм; Е =1568 и 1873. Выход 48—50%.

Характеристики

Список файлов курсовой работы