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Verfahren zum Reinigen von Nikotinsäure
Es ist bekannt, dass die beim technischen Verfahren anfallende Nikotinsäure durch organische und anorganische Stoffe verunreinigt ist, welche sich mittels der üblichen Reinigungsmethoden, wie z. B. Aktivkohlebehandlung und Umkristallisation, nur unvollständig und nicht ohne grosse Ausbeuteverluste abtrennen lassen.
Es wurde dann auch vorgeschlagen, die Reinigung über den Weg der Kupfersalze vorzunehmen, was wohl eine bessere Reinheit bei erhöhter Ausbeute ermöglicht, jedoch komplizierte und zahlreiche Arbeitsgänge erforderte.
Es wurde nun ein einfaches neues Verfahren zum Reinigen von Nikotinsäure gefunden, welches eine ausgezeichnete Ausbeute mit einem sehr hohen Reinheitsgrad der Fertigprodukte ergibt.
Während beispielsweise in den USA-Patentschriften Nr. 2, 396, 457, 2, 476, 004, 2, 505, 568 und 2, 513, 099, betreffend die Oxydation von Alkylpyridinen zu Pyridincarbonsäuren, wie Nikotinsäure, und Reinigung über deren Cu-Salze, überhaupt keine Angaben über deren Ausbeuten, vermutlich wegen der Niedrigkeit, enthalten sind und jeweils in Spalte 4 der genannten Patentschriften die komplizierte, mehrere Arbeitsstufen erfordernde und ausserdem nur diskontinuierlich ausführbare Reinigung über die Cu-Salze beschrieben wird, gestattet obige Erfindung eine kontinuierliche Arbeitsweise dieses Verfahrens in einem einzigen Arbeitsgang, verbunden mit vorzüglichen Ausbeuten von mindestens 95%.
Das erfindungsgemässe Verfahren zum Reinigen von Nikotinsäure ist dadurch gekennzeichnet, dass man über Roh-Nikotinsäure, welche auf
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wärmten, bei diesen Temperaturen gegenüber Nikotinsäure inerten Trägergasstrom, wie z. B. einen Luft-, Stickstoff-, Wasserstoff- oder Kohlendioxydstrom, leitet und anschliessend die vom Trägergasstrom mitgenommene Nikotinsäure von diesem durch Abkühlen und bzw. oder Extraktion mit einem Lösungsmittel abtrennt.
Besonders bemerkenswert ist, dass unerwarteterweise trotz der hohen Arbeitstemperatur und selbst bei einer Verweilzeit im heissen Zustand von mehreren Stunden, z. B. 3-6 Stunden, die Nikotinsäure nur äusserst langsam eine Decarboxylierung erfährt, so dass die Ausbeute nur sehr geringfügig beeinträchtigt wird.
Das Abtrennen der Nikotinsäure aus den Trägergasen kann z. B. durch Abkühlen erfolgen.
Vorzugsweise wird man so verfahren, dass man die nikotinsäurehaltigen Trägergase in einen kalten Gasstrom, welcher bevorzugt aus den gleichen Gasen besteht wie die Trägergase, einleitet, wobei die Nikotinsäure als technisch reines Pulver ausfällt und im Kühlgasstrom schwebend einem Ausscheider, z. B. einem Zyklon, zugeführt wird.
Die Nikotinsäure kann aber auch durch Auswaschen bzw. Extraktion mit einem Lösungsmittel aus dem Trägergasstrom gewonnen werden.
Geeignete Lösungsmittel sind hiefür solche, welche bei erhöhter Temperatur eine grosse und bei niedriger Temperatur eine geringe Löslichkeit für Nikotinsäure besitzen, wie z. B. Wasser, Methylalkohol usw. Das Auswaschen erfolgt bei möglichst hohen Temperaturen, wobei nach Abkühlen des Lösungsmittels ein pharmazeutisch reines Produkt auskristallisiert.
Schliesslich ist es auch möglich, die beiden oben im einzelnen dargestellten Trennverfahren zu kombinieren, etwa in der Weise, dass das Gemisch Nikotinsäure-Trägergase in einen Kühlgasstrom geleitet wird, so dass ein Teil der Nikotinsäure in technisch reiner Form anfällt und anschliessend die noch im Kühlgas enthaltene Nikotinsäure mit einem heissen Lösungsmittel ausgewaschen wird, wobei Nikotinsäure in pharmazeutischer Qualität anfällt. Durch einfaches Einstellen der Temperatur der Kühlgase bzw. deren Menge ist es möglich, die Proportionen der beiden Nikotinsäurequalitäten einzustellen.
Die nachstehenden Beispiele sollen zur besseren Verständlichkeit des Verfahrens dienen, ohne aber dass sie beschränkend auf den Schutzbereich wirken.
Beispiel 1 : Das Verfahren wurde in der in Fig. 1 schematisch dargestellten Apparatur ausgeführt. In einer Blase mit Rührwerk 11 wurden 20 kg gelbbraune Nikotinsäure der Reinheit 96, 5%, hergestellt aus Aldehydkollidin durch Oxydation mit Salpetersäure, geschmolzen. Die
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Schmelze wurde in das auf 230 C gehaltene Gefäss 12 gebracht und die entstandenen Nikotinsäuredämpfe mit einem im Erhitzer 13 auf 230 C vorgewärmten Luftstrom von 300 l/min fortgeschleppt. Das dabei entstandene Niko- tinsäure/Luft-Gemisch wird mittels der Mischdüse 14 in den vom Gebläse 111 und Erhitzer 112 kommenden Luftkühlgasstrom von 26 m3 pro Minute und zirka 80 C geleitet, wobei die lineare Geschwindigkeit der Strömung in der Mischdüse zirka 50 m/sec beträgt.
Es fällt ein Teil (zirka 80%) der Nikotinsäure als pulverige Kristalle von 99)5SO Reinheit aus. Das Pulver wird im Schwebezustand in einen Zyklon 15 geführt und vom Gasstrom abgeschieden. Das Kühlgas enthält nunmehr noch eine dem Dampfdruck der Nikotinsäure bei zirka 80 C entsprechende Menge Nikotinsäure sowie die vom Zyklon nicht abgeschiedenen Feinteile. Es wird durch eine mit Raschig-Ringen beschickte am unteren Ende beheizte Waschkolonne 16 geleitet und mit Wasser von zirka 70 C ausgewaschen.
Die Luft wird nach Passieren eines Kondensators ins Freie abgelassen. Die wässerige Lösung wird im Kühlkristallisator 17 auf 10 C abgekühlt und die Nikotinsäure in der Zentrifuge 18 abgeschieden. Man erhält dabei eine pharmazeutisch reine Nikotinsäure. Die Gesamtaus-
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setzten rohen Nikotinsäure. Das zur Abscheidung verwendete Wasser wird nach Erwärmung im Erhitzer 19 auf Arbeitstemperatur zu 4f5 wieder der Zirkulation zugeführt, nachdem 1/5 durch Frischwasser ersetzt wurde. Die aus den Abwässern durch Eindampfen gewonnene Nikotinsäure wird wieder dem Reinigungsprozess zugeführt.
Beispiel 2 : Es wird Roh-Nikotinsäure wie im Beispiel 1 der Reinigung unterworfen, wobei als Träger- und Kühlgase Stickstoff Verwendung findet. Auf die Lösungsmittel-Kreislaufführung, wie sie in Fig. 1 durch die Ziffern 16, 17, 18 und 19 dargestellt ist sowie auf die Erwärmung des Kühlgasstromes im Erhitzer 112 wird ver-
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gehalten werden können. Das Erzeugnis ist ein 99, 5% reines Produkt mit einer Ausbeute von 95, 5% auf die Roh-Nikotinsäure berechnet.
Auch hier wird, um die Kühlgase so rein wie möglich zu halten, ein Teil davon immer durch Frischgase ersetzt. Insbesondere wird man den Stickstoff zweckmässig regenerieren.
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Nikotinsäure gereinigt.
In einem Kessel 21 wurden 20 kg Roh-Nikotin-
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haltenen Verdampfkessel 22 gebracht und mit einem durch den Ventilator 23 erzeugten und Erhitzer 24 vorgewärmten Luftstrom von 500 Ilmin und zirka 240 C bestrichen und das Gemisch NikotinsäurejLuft in einen Wasch- turm 25 geleitet. Der Waschturm ist bis zu einer Höhe von zirka 130 cm mit Raschig-Ringen beschickt, welche mit Wasser von zirka 70-80 C berieselt werden, wobei die Nikotinsäure aus dem Transportgas ausgewaschen wird. Die nunmehr sich in wässeriger Lösung befindende Nikotinsäure wird in einem Kühlkristallisator 26 gefällt und in der Zentrifuge 27 vom Wasser getrennt.
Es wurde eine den Reinheitsbestimmungen der "Pharmacopea Helvetica" entspre- chende Nikotinsäure mit 95, l% iger Ausbeute, bezogen auf die Theorie, gewonnen. Die Mutterlauge wird hernach im Erhitzer 29 wieder auf 70 C erwärmt und mit der Kreislaufpumpe 28 wieder dem Waschprozess zugeführt, nachdem 11 ;, der Lösung durch Frischwasser ersetzt wurde. Die aus dem Abwasser gewonnene Nikotinsäure wird wieder in den Reinigungsprozess gegeben.
Beispiel 4 : In einer Anlage, ähnlich wie die für Beispiel 2 verwendete, werden 5 kg RohNikotinsäure gereinigt. Im Kessel 12 wird die in Kessel 11 geschmolzene Nikotinsäure auf 290 C erhitzt und mit einem CO2- Trägergas- strom von 100 l/min bestrichen. Das Gemisch Nikotinsäure/Kohlendioxyd wird mittels Mischdüse 14 in einem Kühlgasstrom vermischt, wobei die lineare Geschwindigkeit der Gase in der Mischdüse zirka 50 m sec beträgt. Das ausgefällte Nikotinsäurepulver wird im Schwebezustand in einen Zyklon 15 geführt, wo es vom Kühlgas abgetrennt wird. Vom Zyklon wird der Gasstrom über einen Kühler 110 wieder dem Kreislauf zugeführt. Die Nikotinsäure fällt als technisch reines Produkt von 99, 600 in piger Ausbeute, auf die Roh-Nikotinsäure bezogen, an.
Durch einmaliges Umkristallisieren aus Wasser wurde Nikotinsäure in der durch die "Pharmacopea Helvetica"bestimmten Reinheit mit praktisch theoretischer Ausbeute wiedergewonnen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Reinigen von Nikotinsäure, dadurch gekennzeichnet, dass man über RohNikotinsäure, welche auf Temperaturen von 200 bis 270'C, vorzugsweise 225-250 0 C, erhitzt wird, einen vorgewärmten, bei dieser Temperatur gegenüber Nikotinsäure inerten Trägergasstrom, wie z. B. einen Luft-, Stickstoff-, Wasserstoff- oder Kohlendioxydstrom, leitet und anschliessend die vom Trägergasstrom mitgenommene Nikotinsäure von diesem durch Abkühlen und bzw. oder Extraktion mit einem Lösungsmittel abtrennt.