Файл: Аймухамедова Г.Б. Пирролидонкарбоновая кислота (свойства, применение, способы ее получения и определения).pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 06.08.2024

Просмотров: 89

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

п

ри щелочном гидролизе отработанных

щелоков сепарации

в

указанных условиях тоже

должна

быть

незначительной.

Анализируя

литературные

данные,

Л1.

Н.

Б а р а б а н о в и

И. М. Л н т в а к

предполагают,

что рацемизация

глутаминовой

кислоты во время щелочного гидролиза возможна только при температуре выше 120° [55] .

В литературе встречаются противоречивые мнения о сте­

пени превращения

пирролидонкарбоновой

кислоты

в

глута-

миновую при кислотном и щелочном

гидролизах. Так, одни

авторы утверждают,

что при

 

кислотном

гидролизе

соляном

кислотой конечной концентрации 16 - 18%

в течение 8 ч гид­

ролиз проходит па 98--99%,

в

случае

щелочного гидролиза

при конечной концентрации щелочи 8%

и температуре

не вы­

ше 95° в течение 3, 5 ч степень

гидролиза

составляет

100%

[18] . Другие считают, что

при кислотном

гидролизе

легко

достигается полное превращение пирролидонкарбоновой кис­ лоты в глутампновую, в то время как при щелочном гидро­ лизе равновесие м е ж д у пирролидонкарбоновой и глутамино­

вой кислотами

наступает

рано и выход

последней может

ока­

заться

низким

[5, 56].

 

 

 

 

 

Патентная

литература

предлагает

много

разнообразных

условий

дл я проведения

щелочного

гидролиза [46—54]. В

основном

очи

сводятся к

следующему:

температура

щелоч­

ного

гидролиза д о л ж н а

составлять

80—95°,

рН

10—12,

продолжительность — от 3 до 5 ч. По тем же

данным,

для

поддерживания рЫ гидролизата в указанных пределах добав ­

ляется различное

количество

щелочи, которое зависит

от ви­

да исходного сырья, способа получения

глутаминовой

кисло­

ты и колеблется от 5 до 15%.

 

 

 

 

 

 

 

 

В

разработанной

сотрудниками

пашей лаборатории

тех­

нологической схеме

получения

 

ацидппа

и глутаминовой

кис­

лоты

предусмотрен

солянокислый

гидролиз [ 5 ] . Как

показал

опыт

работы

установки при

Карабалтпнском

спнртзаводе

Киргизской

С С Р , солянокислый

гидролиз дает

хорошие

ре­

зультаты. При гидролизе содовых

и аммиачных элюатов

сте­

пень

гидролиза

достигает 95—100%. Однако в производст­

венных условиях

при его использовании

возникают

большие

осложнения

из-за

агрессивного

действия соляной

кислоты па

аппаратуру .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Способность

пирролидонкарбоновой

кислоты

автоматиче­

ски переходить в

глутампновую

 

была

обнаружена

при

изу­

чении полупродуктов глутамииового производства. При про­ пускании через сильнокислотный катионит КУ-2 растворов мелассы, содовых или аммиачных элюатов фильтраты имеют низкие значения рИ .

50

Н а м и установлено, что при стоянии при комнатной темпе­ ратуре в фильтратах с катнопита КУ-2 с р Н 1 происходит ав­ токаталитический гидролиз пирролидонкарбоновой кислоты и превращение ее в глутаминовую. С точки зрения этих данпых, представляет интерес выяснение оптимальных условий гидролиза пирролидонкарбоновой кислоты в зависимости or температуры и времени. Вышеуказанные фильтраты, свобод­

ные от глутаминовой

кислоты,

с о д е р ж а щ и е

1,7—3,5 г/100 мл

пирролидонкарбоновой

кислоты

и имеющие

р И 0,1—0,3, вы­

д е р ж и в а л и с ь при комнатной температуре и при 104—106°. Пе­ риодически из растворов отбирались пробы, в которых оп­ ределялись содержание глутаминовой кислоты и процент пе­ рехода пирролидонкарбоновой кислоты в глутаминовую (таб­ лицы 21—22).

К а к видно из данных табл . 21, у ж е через сутки, д а ж е при комнатной температуре, примерно 4% пирролидонкарбоновой кислоты переходит в глутаминовую, через 35 суток этот пере­ ход составляет более 77%. Скорость гидролиза резко увели­ чивается с повышением температуры до 104—106°. Так. при нагревании фильтрата в течение 45 мин гидролиз проходит почти полиостью.

Легкость, с которой пирролидонкарбоиовая кислота под­ вергается гидролизу, дает основание считать, что процесс ав­ токаталитического гидролиза может быть использована при производстве глутаминовой кислоты.

Н а стадиях кристаллизации и перекристаллизации способ­ ность глутаминовой кислоты к циклизации имеет отрицатель-

Результаты

автокаталитического

гидролиза

пирролидонкарбоновой

 

кислоты в

растворе катионированного фильтрата*

 

 

 

 

при комнатной температуре

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 21

Продол­

Содержа­

 

Продол­

Содержа­

 

ние глута-

Полмота

ние глута-

Полнота

житель­

житель­

мипов.

кис­

гидролиза,

минов. кис­

гидролиза

ность,

ность,

лоты,

%

лоты,

%

сутки

сутки

г/100

мл

 

г/100 мл

 

 

 

 

 

0

Нет

 

8

0,506

25.68

I

0.082

4,16

15

0.69

35.30

2

0,275

13,95

22

1,01

51,26

3

0.325

16,50

28

1,13

57.30

6

0,414

21.01

35

1,53

77.66

7

0,465

23,60

53

1.80

91.40

* Исходное содержание пирролидонкарбоновой кислоты в фильтрате 1,726 г/100 мл.

51

Таблица 22

Гидролиз пирролидонкарбоновой кислоты при нагревании фильтратов с КУ-2

Характеристика

растпора

до нагревании

глу­ кис­ на­

 

 

содержаниег кислоты,

 

 

 

г/ЮС МЛ

 

 

Содержание таминовой лотыпосле гревания. 100г/мл

Вх

рН

глутами­

пирроли­

 

 

донкарбо­

 

 

 

 

новой

 

 

 

 

 

новой

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

При

нагревании

от 20

до 100°

14,5

0,43

Нет

 

 

 

2.96

 

0.69

17,5

0.57

 

 

 

 

3.53

 

1.47

17,7

0,02

»

 

 

 

3.43

 

1,93

 

Продолжительность

 

нагревания.

30 мин

14,5

0.43

Нет

 

 

2,96

 

1.73

17,5

0,57

»

 

 

 

3.53

 

3.22

17.7

0.02

 

 

 

3,43

 

2,30

18.5

0,02

 

 

 

 

2.83

 

2.17

 

 

Продолжительность

 

нагревания

45 мин

14,5

0,43

Нет

 

 

2.96

 

2,07

17,5

0,57

*

 

 

 

3.53

 

3,98

17.7

0.02

 

 

 

 

3,43

 

4.03

 

Продолжительность

 

нагревания

60 мин

14,5

0,43

Нет

 

 

2.96

 

2.50

17.5

0,57

 

 

 

 

3.53

 

3.91

17,7

0,02

7>

 

 

3.43

 

3.45

18.5

0,02

 

 

2.83

 

9,11

Полнота гидро­ лиза пирроли­ донкарбоновой кислоты, %

20,5

36,50

49.40

51,2

80.0

58,8

67.'3

61,4

98,85

100,0

74,2

97,1

8Й.2

96,5

 

П р и м е ч а н и е .

Полпота

гидролиза

пирролидонкарбоновой кис-

 

 

СпкХЮО

 

лоты

вычислялась по формуле СпкХ1 1395' г д е

1 •1 39о — коэффициент пе­

ревода пирролидонкарбоновой кислоты в глутаминовую.

ное

значение. А. И. Ж у ш м а н

приводит

данные о циклизации

глутаминовой кислоты [18] и делает заключение, что в про­ изводственном процессе существенные потери глутаминовой кислоты возможны при нейтрализации гидролизата и при пе­ рекристаллизации глутаминовой кислоты за счет перехода ее в пирролидонкарбоновую. Чтобы исключить образование пир­ ролидонкарбоновой кислоты на стадии нейтрализации, кото­ рая проходит с выделением тепла, рекомендуется поддержи­ вать температуру раствора не выше 35°. Д а ж е при соблюде-

52

нии этого

условия

2—3%

глутаминовой кислоты

Неизбежно

перейдет в пирролидонкарбоновую

[18] .

 

 

 

 

 

Автор

английского

патента

приводит

пример

о по­

терях глутаминовой

кислоты за

счет

перехода

ее в

пирро­

лидонкарбоновую

при

нейтрализации

щелочного

гидролиза-

та до рН 4,8. При работе

без охлаждения

эти потери состави­

ли 18,6%.

Чтобы

свести

их

к минимуму,

рекомендуется во

время нейтрализации

быстро

отрегулировать

рН до 4—6. Это

достигается применением концентрированной кислоты и энер­ гичного перемешивания [102].

Подобные потери будут наблюдаться и при проведении перекристаллизации, когда в раствор для увеличения раство­ римости сырца глутаминовой кислоты добавляется соляная кислота или каустическая сода, а затем — нейтрализация до изоэлектрическэй точки.

Чтобы получить глутаминовую кислоту высокой степе­ ни чистоты, свободную от ионов хлора, проводят горячую пе­ рекристаллизацию обычно при температуре около 100° и рН 2,8—3, т. е. в тех условиях, когда отмечается быстрый переход глутаминовой кислоты в пирролидонкарбоновую. Естествен­ но, что в этом случае в маточниках будет происходить увели­ чение концентрации пирролидонкарбоновой кислоты.

Смотрите также файлы