Производство бета-каротина (стр. 4 из 6)
Псевдоионон — желтоватая маслянистая жидкость, хорошо растворима в органических растворителях, плохо — в воде, температура кипения при остаточном давлении 5 мм рт. ст.— 120° С; С13Н10О, молекулярная масса 192,29; n2D°=l,5300, df = 0,8954; Xmax = 291 нм, Е= 1205; содержание не ниже 95%.
СИНТЕЗ β-ИОНОНА
β-Ионон получают процессом циклизации псевдоионона под влиянием смеси концентрированной серной кислоты и ледяной уксусной кислоты в среде толуола по химической схеме:
В реактор 1 из сборника 2 загружают псевдоионон и из сборника 3 толуол и перемешиванием получают толуольный раствор псевдоионона (плотность 890—900 кг/м3), подаваемый насосом 4 в мерник 5. В реактор из эмалированной стали 6 сливают концентрированную серную кислоту из мерника 7, которую в реакторе 6 охлаждают до 0°, а затем медленно загружают из мерника 8 ледяную уксусную так, чтобы температура не поднималась выше 15° С. Смесь кислот насосом 8 подают в мерник 9. В аппарат для циклизации 10 из нержавеющей стали, снабженный мешалкой и рубашкой, подают из мерника 9 смесь кислот, а из мерника 5 толуольный раствор псевдоионона. Реакция протекает при температуре минус 7—10° С в течение 1 ч. Для нейтрализации реакционной массы применяют 18—20%-ный раствор углекислого натрия. В реактор // загружают углекислый натрий, из мерника 12 воду и при перемешивании насыщенный раствор насосом 13 подают в мерник 14. Из аппарата циклизации 10 нейтрализованная реакционная масса поступает в делительную воронку 15, где промывается раствором карбоната натрия и далее поступает в сборник 16 и в перегонный аппарат 17. В нем отгоняют толуол в сборники 18 и 19 при остаточном давлении 20 мм рт. ст. Остаток перегоняют при остаточном давлении 1 мм рт. ст. в перегонном аппарате 20 и собирают в приемнике. Выход 75%.
β-Ионон — желтоватая маслянистая жидкость, температура кипения 118—120°С при остаточном давлении 5 мм рт. ст. и 132° С при остаточном давлении 12 мм рт. ст., С13Н2оО, молекулярная масса 192,29; по =1,5210; хорошо растворим в органических растворителях, плохо в воде; Xmах= 296 нм, E=557.
СИНТЕЗ АЛЬДЕГИДА С14 [4(2',6',6'-ТРИМЕТИЛЦИКЛОГЕКСЕН-
Г-ИЛ)-2-МЕТИЛБУТЕН-З-АЛЬ-1]
Синтез альдегида С14 осуществляют по реакции Дарзана путем конденсации (3-ионона с метиловым или этиловым эфиром монохлоруксусной кислоты в присутствии метилата натрия. Реакции протекают по следующей схеме:
Реакция конденсации. В реактор 21, снабженный охлаждающей рубашкой и мешалкой, загружают (3-ионон из сборника 22 и в течение 2—3 ч при ливают из мерника 23 этиловый эфир хлоруксусной кислоты, а из сборника 24 сухой метилат натрия. Температуру при этом поддерживают минус 5—7° С. В результате реакции конденсации получается глицидный эфир, который из раствора не выделяют.
Омыление. Глицидный эфир омыляют раствором едкого натра в водном метаноле, который добавляют из смесителя 25 в тот же реактор в течение 1,5—2 ч при температуре 18—20°С. В результате омыления получают натриевую соль глицидного эфира.
Декарбоксилирование. В реактор 21 добавляют воду и дихлорэтан, перемешивают, а затем направляют реакционную массу в делительную воронку 26. Нижний дихлорэтановый слой отделяют в воронке и в смесителе 27 промывают водным раствором поваренной соли, приготовленном в смесителе 28. Нижний слой спускают в смеситель 29, затем добавляют в этот смеситель сульфат натрия и перемешивают. Сухой экстракт переводят в вакуум-перегонный аппарат 30, отгоняют дихлорэтан, а затем под глубоким вакуумом (0,1 мм рт. ст. при температуре около 100° С) отгоняют альдегид С14. При необходимости альдегид подвергают ректификации при остаточном давлении 0,3—0,5 мм рт. ст.
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 С16заключаются 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 16значительно 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 С1б. 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 IIнаправляют в сборник 27. Он является отходом производства. Кристаллы второй кристаллизации поступают на перекристаллизацию в реактор 19 совместно с техническим продуктом.