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Verfahren zur Gewinnung von reinem Salicylsäureamid
Es ist bekannt, Salicylamid durch Umsetzung von Salicylsäureestern, vorzugsweise Salicylsäuremethylester, mit wässerigem Ammoniak herzustellen. Diese Reaktion wird im allgemeinen mit einem grossen Überschuss an Ammoniak vorgenommen, um einerseits in praktisch tragbarer Reaktionszeit eine vollkommene Umsetzung zu erzielen und anderseits das gebildete Salicylsäureamid zunächst bis zum Ende der Reaktion in Lösung zu halten. Aus der erhaltenen Reaktionslösung, die aus Salicylsäureamid, Alkohol und Ammoniak in Wasser besteht, wird dann das in Wasser schwer lösliche Salicylsäureamid durch Austreiben bzw. Entfernen des überschüssigen Ammoniaks sowie des entstandenen Alkohols zur Abscheidung gebracht. Dies kann beispielsweise durch Eindampfen des Reaktionsgemisches erreicht werden.
Es entsteht hiebei jedoch, wie aus der Literatur zu entnehmen ist, ein mehr oder minder stark gefärbtes Produkt, das für die meisten Verwendungszwecke einer Reinigung bedarf.
Es wurde daher vorgeschlagen, die Isolierung des Salicylsäureamids aus der ammoniakalischen Reaktionslösung in der Weise vorzunehmen, dass letzteres durch Zugabe einer Säure auf einen solchen pH-Wert eingestellt wird, dass das Salicylsäureamid ausfällt, die Nebenprodukte jedoch gelöst bleiben. Doch auch hier fällt ein entsprechend seinem Feuchtigkeitsgehalt und der Konzentration der bei der Neutralisation der Reaktionslösung entstehenden Ammonsalze verunreinigtes Produkt an, das für die Herstellung pharmazeutischer Präparate einer Nachreinigung unterzogen werden muss.
Man hat die Austreibung des Ammoniaks und Alkohols aus dem Reaktionsgemisch auch schon durch Einblasen von Wasserdampf oder auch andern Trägergasen in die vorerhitzte Lösung vorgenommen. Wie in den entsprechenden Patentschriften ausdrücklich betont wird, muss auch das nach diesen Verfahren vom überschüssigen Ammoniak befreite Salicylsäureamid für pharmazeutische Zwecke in Wasser oder einem sonstigen Lösungsmittel umkristallisiert werden. Eine solche Operation ist aber stets mit wesentlichem Arbeitsaufwand und Substanzverlusten verbunden.
Ausserdem führt das Einblasen von Wasserdampf zu einer Verdünnung der Reaktionslösung und damit zu einer Verminderung der Ausbeute an Salicylsäureamid.
Es wurde nun gefunden, dass die genannten Nachteile vermieden werden und unmittelbar aus der Reaktionslösung ein selbst für pharmazeutische Zwecke genügend reines Salicylsäureamid erhalten wird, wenn man das Abtreiben des überschüssigen Ammoniaks und des gebildeten Alkohols, beispielsweise des Methanols, in der Weise durchführt, dass man die nicht vorgewärmte Lösung bei Temperaturen von 90 bis 100 C über einen Oberflächenverdampfer führt.
Der Verdampfer, der zweckmässig Birnenform besitzt, ist in geeigneter Weise in einer vorzugsweise aus einem geschlossenen zylindrischen Hohlkörper bestehenden Abtreibesäule angeordnet und trägt am Kopf eine Verteilervorrichtung,
aus der die Lösung in gleichmässig dünner Schicht über die Oberfläche des Verdampfers herabrieselt.
Um zu erreichen, dass das freiwerdende Ammoniak, das in bekannter Weise in den Kreisprozess zurückgeführt wird, ohne jede Druckschwankung in die Absorptionsapparatur übertritt, wird der den Verdampfer umschliessende Gasraum so dimensioniert, dass er einen Inhalt aufweist, der das Doppelte des Volumens der pro Minute aus der Reaktionslösung abgetriebenen
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zielen, wodurch sich für die erneute Umsetzung von Ammoniak mit Salicylsäureester besonders günstige Reaktionsbedingungen ergeben.
Das bei Berührung mit der Verdampferoberfläche aus der Reaktionslösung abgetriebene Ammoniak und der Alkohol verlassen die Abtreibesäule in gasförmigem Zustand am Kopf, und die von ihnen befreite Amidlösung tritt am Fuss der Säule aus. Durch Abkühlen unter Rühren oder in einer sonst üblichen Weise wird aus letzterer ein Salicylamid höchster Reinheit gewonnen.
Beispiel :
Eine Lösung, die durch Umsetzung von 1 Gew.Teil Salicylsäuremethylester und 3 Gew.-Teilen Ammoniakwasser (mit 25 Gew.-% NHg) erhalten wurde und pro Liter 230 g Salicylsäureamid, 160 g freies NH3, 54 g Methanol neben 580 g Wasser enthält, wird bei Raumtemperatur aus einem Vorratsbehälter durch eine Pumpe oder natürliches Gefälle in gleichmässiger Dosierung auf einen Oberflächenverdampfer aufgegeben,
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der für einen stündlichen Durchsatz von etwa 50 1 eine Oberfläche von etwa 0,8 m2 aufweist. Dieser Verdampfer, der zweckmässig birnenförmig ausgebildet ist und an seinem oberen Ende eine Verteilervorrichtung trägt,
ist in geeigneter Weise in einer aus einem geschlossenen zylindrischen Hohlkörper bestehenden Abtreibesäule solcher Grösse angeordnet, dass der den Verdampfer umgebende Gasraum 0, 4 m3 beträgt.
Die Beheizung des Verdampfers erfolgt durch Dampf von 2 bis 2, 5 atü und wird mittels Ventils so geregelt, dass an seiner Oberfläche eine Temperatur von 92 bis 95 C erreicht wird. Das ausgetriebene Methanol und freie Ammoniak entweicht als Gas am Kopf der unter schwachem Überdruck von etwa 30 mm Hg stehenden Apparatur. Das Methanol wird in einem Kühler kondensiert und aus dem Prozess entfernt, während das Ammoniak in üblicher Weise durch Wasser absorbiert und wieder in den Kreislauf zurückgeführt wird.
Die vom Methanol und überschüssigen Ammoniak befreite heisse Lösung verlässt die Abtreibesäule durch einen Bodenstutzen und gelangt in ein unmittelbar daran angeschlossenes emailliertes Kühlgefäss, das mit Rührer und Mantelkühlung versehen ist. Unter Rühren wird die heisse Lösung auf 25 bis 300 Cheruntergekühlt, wobei das Salicylsäureamid in Form von kleinen gleichmässigen Kristallen zur Abscheidung gelangt.
Das Kristallisat gibt man sodann auf ein Nutschenfilter, wäscht es mit etwa der doppelten Menge destilliertem Wasser, saugt Mutterlauge und Waschflüssigkeit weitgehend ab und trocknet bei 80 bis 85 0 C.
Die nach dem Absaugen verbleibende Mutterlauge enthält im Mittel noch etwa 1, 3 g freies Ammoniak pro Liter, sowie 5 bis 6 g gelöstes
Salicylsäureamid.
Aus 100 I Lösung werden 21, 0 kg Salicylsäureamid gewonnen, was einer Ausbeute von 91, 5% d. Th. entspricht. Das Produkt ist geruchlos, rein weiss, hat einen Fp. von 140, 5 bis 1410 C und ist frei von Schwermetallen, Chlorionen, Ammoniumsalzen und Verbrennungsrückstand.
Die Gehaltsbestimmung unter Zugrundelegung des Säureamid-Gehaltes ergibt nach der Methode von Kjeldahl einen Reinheitsgrad von 100, 0%.
Der bedeutende technische Fortschritt des erfindungsgemässen Verfahrens ergibt sich aus nachstehendem Vergleich mit den im Stand der Technik geschilderten Verfahren. Bei diesem muss bereits bei der Umsetzung des Salicylsäureesters mit Ammoniak ein höherer Verlust in
Kauf genommen werden, der dadurch bedingt ist, dass das freie Ammoniak mit den dabei üblichen
Mitteln nicht vollständig abgetrieben werden kann und dieser Mangel eine erhöhte Löslichkeit des Salicylsäureamids in der Mutterlauge zur
Folge hat. Dieser Vorgang führt in der Regel gegenüber der Theorie zu einem Verlust von 12, 5%. Eine weitere Verlustquelle von etwa gleichem Ausmass bildet der bei der Rekristalli- sation in der Mutterlauge verbleibende Anteil an üstarreichische gelöstem Salicylsäureamid.
Die Gesamtausbeute bei diesen Verfahren betrug daher im allgemeinen nicht mehr als 76, 5%, bezogen auf den eingesetzten Salicylsäureester, während nach dem erfindungsgemässen Verfahren Ausbeuten von über 90% erhalten werden.
Weiterhin wird mit dem Wegfall der Rekristallisation ein erheblicher Anteil des früher benötigten Gesamtaufwandes an Apparaturen, Energien, Arbeitskräften usw. eingespart. Schliesslich ist das gemäss der vorliegenden Erfindung gewonnene Produkt von einer besonderen Reinheit und besitzt einen so hohen Weissgrad, wie mit den früheren Verfahren selbst nach durchgeführter Rekristallisation mit den in der Praxis üblichen Mitteln, beispielsweise unter Verwendung von Aktivkohle, nicht erreicht wird.
Es hat sich gezeigt, dass bei dem erfindungsgemässen Verfahren die Reaktionslösung trotz kürzester Verweilzeitander Wandung des Verdampfers nur auf eine Temperatur von 92 bis 95 C gebracht zu werden braucht, um das überschüssige Ammoniak und den gebildeten Alkohol praktisch vollständig auszutreiben. Diese besonders schonende Behandlung der Lösung unter Ausschluss grösserer Mengen von Wasserdampf-Kondensat ergibt ein Salicylsäureamid, das sich u. a. durch einen so hohen Weissgrad auszeichnet, wie er bei der Umkristallisation aus Wasser nicht zu erzielen ist.
Verdampfer und Abtreibesäule werden zweckmässigerweise aus VA-Material angefertigt, da, wie sich im praktischen Betrieb gezeigt hat, das Produkt bei der kurzen Verweilzeit der Lösung in der Apparatur keinerlei Verfärbung erfährt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Gewinnung von reinem Salicyl- säureamiddurch Umsetzung von Salicylsäureestem mit überschüssigem wässerigem Ammoniak, Entfernung des Ammoniaküberschusses aus der Reaktionslösung bei Temperaturen in der Nähe des Siedepunktes derselben und Kristallisierenlassen des Salicylamids aus der verbleibenden, gekühlten Lösung, dadurch gekennzeichnet, dass die Entfernung des überschüssigen Ammoniaks sowie des gebildeten Alkohols durch Aufgeben der nicht vorgewärmten Reaktionslösung auf einen Oberflächenverdampfer, der auf Temperaturen zwischen 90 und 100 C, vorzugsweise zwischen 92 und 95 C, erhitzt ist, bewirkt wird, wodurch sich eine Rekristallisation des aus der anschliessend gekühlten Lösung auskristallisierten Salicylamides erübrigt.