Способ получения ароматических альдегидов из лигносодержащего сырья

 

Изобретение относится к тонкому органическому синтезу, конкретно - к технологии получения ароматических альдегидов из лигносодержащего сырья. Ароматические альдегиды (ванилин, сиреневый альдегид) широко применяются в фармацевтической, кондитерской и парфюмерно-косметической промышленности. Описывается способ получения ароматических альдегидов окислением лигносодержащего сырья в щелочной среде в присутствии кислорода. Он отличается тем, что дополнительно вводят активатор окисления - нитро- или нитрозопроизводные лигнина - в количестве 2,0-3,0 г/г лигнина, содержащегося в лигносодержащем сырье. Технический результат - увеличение выхода целевого продукта. 1 табл.

Изобретение относится к области тонкого органического синтеза, конкретно - к технологии получения ароматических альдегидов и лигнина. Ароматические альдегиды (ванилин, сиреневый альдегид) широко применяются в фармакологической, кондитерской и парфюмерно-косметической промышленности.

Известны способы получения ароматических альдегидов из лигносодержащего сырья, где в качестве окислителей используется кислород (RU 2119427, 1998; Эпштейн Р.В. Получение ванилина из древесины. В сб. Тр. Укр НИИ пищевой пром-ти, 1959, т. 2, с. 201-213). Недостаток этих способов в малом выходе целевых продуктов.

Наиболее близким по существу к заявленному способу является способ окисления лигнинов в щелочной среде до ароматических альдегидов в присутствии кислорода (Гоготов А. Ф. и др. Применение промышленных варочных растворов целлюлозно-бумажного производства при окислении лигнинов. Химия в интересах устойчивого развития, 1996 , N 4-5, с. 263-266). В соответствии с этим способом ароматические альдегиды получают окислением лигносодержащих препаратов кислородом в различных щелочных средах (NaOH, окисленных белых щелочах (ОБЩ), исходных белых щелоках Братского ЛПК (ИБЩ) при температуре процесса (170±2)^oC, время окисления 3 часа при интенсивном перемешивании.

Основной недостаток данного способа - низкий выход целевых продуктов. Способ позволяет получить ароматические альдегиды в количестве 5,4 - 13,8% (от массы лигнина).

Цель изобретения - увеличение выхода ароматических альдегидов.

Поставленная цель достигается тем, что в способе получения ароматических альдегидов из лигносодержащего сырья окислением в щелочной среде в присутствии кислорода согласно изобретению дополнительно вводят активаторы окисления - нитро- или нитрозопроизводные лигнина - в количестве 2,0 - 3,0 г/г лигнина в лигносодержащем сырье.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что общими признаками заявляемого способа и прототипа является окисление лигнина в щелочной среде до ароматических альдегидов в присутствии кислорода.

Отличительным признаком заявляемого изобретения является введение в качестве активаторов окисления нитро- или нитрозопроизводных лигнина. Названные отличительные признаки обуславливают достижение поставленной цели изобретения: суммарный выход ароматических альдегидов возрастает в 2 - 5 раз (до 23,0 - 27,0%).

Пример 1. Навеску лигносульфоната, взятую в расчете на 1 г лигнина (1,43 г), помещают в автоклав, добавляют активатор окисления - нитрозолигнин (расход нитрозолигнина 2,5 г/г лигносульфоната), заливают 37,5 мл 3 M NaOH, автоклав герметично закрывают и помещают в масляную баню, нагретую до (170±2)^oC, где выдерживают 3 ч при интенсивном перемешивании. По окончании процесса автоклав охлаждают, щелочную смесь фильтруют и экстрагируют бензолом. Щелочной раствор подкисляют до pH 2 и вновь трижды экстрагируют бензолом для выделения из реакционной смеси ароматических альдегидов. Экстракт сушат над Na₂SO₄ и концентрируют, после чего анализируют методом ГЖХ на хроматографе "Chrom-5" с детектором по теплопроводности (длина колонки 1,2 м, носитель "Хроматон N-AW-HMDS", отмытый кислотой, с 3% ПЭГА + 1% H₃PO₄, температура колонок 90-250^oC (8^oC/мин), испарителя 280^oC, газ-носитель - гелий, скорость 60 мл/мин). Количественный анализ проводят по методу внутреннего стандарта. В качестве стандарта используют нафталин.

В результате проведенного эксперимента выход ароматических альдегидов составляет 26,9%.

Пример 2-8. Опыт проводят как в примере 1. Различия, состоящие в использовании различных щелочных сред, лигносодержащего сырья, активаторов окисления и их расходов, представлены в таблице.

В результате проведенного эксперимента выход ароматических альдегидов составляет 23,2 - 25,9%.

Пример 9 (прототип). Навеску лигносульфоната, взятую в расчете на 1 г лигнина (1,43 г), помещают в автоклав, заливают 37,5 мл 3 M NaOH, автоклав герметично закрывают и помещают в масляную баню, нагретую до (170±2)^oC, где выдерживают 3 ч при интенсивном перемешивании. По окончании процесса автоклав охлаждают, щелочную смесь фильтруют и экстрагируют бензолом. Щелочной раствор подкисляют до pH и вновь трижды экстрагируют бензолом для выделения из реакционной смеси ароматических альдегидов. Экстракт сушат над Na₂SO₄ и концентрируют, после чего анализируют методом ГЖХ на хроматографе "Crom-5" с детектором по теплопроводности (длина колонки 1,2 м, носитель "Хроматон N-AW-HMDS", отмытый кислотой, с 3% ПЭГА + 1% H₃PO₄, температура колонок 90-250^oC (8^oC/мин), испарителя 280^oC, газ-носитель - гелий, скорость 60 мл/мин). Количественный анализ проводят по методу внутреннего стандарта. В качестве стандарта используют нафталин. В результате проведенного эксперимента выход ароматических альдегидов составил 9,0%.

Пример 10 - 13 (прототип). Опыт проводят как в примере 9. Различия, состоящие в использовании различных щелочных сред и лигносодержащего сырья, представлены в таблице. В результате проведенного эксперимента выход ароматических альдегидов составляет 5,4-14,3%.

Как видно из таблицы, заявляемый способ получения ароматических альдегидов из лигнина с добавлением активаторов окисления в количестве 2,0 - 3,0 г/г лигнина в лигносодержащем сырье позволяет повысить выход целевых продуктов в 2 - 5 раз (до 25,1 - 26,9%). Выход за указанные пределы расхода активаторов окисления приводит к снижению выхода ароматических альдегидов.

Формула изобретения

Способ получения ароматических альдегидов окислением лигносодержащего сырья в щелочной среде в присутствии кислорода, отличающийся тем, что дополнительно вводят активатор окисления - нитро- или нитрозопроизводные лигнина в количестве 2,0 - 3,0 г/г лигнина, содержащегося в лигносодержащем сырье.

РИСУНКИ

Рисунок 1