<Desc/Clms Page number 1>
PROCEDE DE SEPARATION DE SUBSTANCES RELATIVEMENT PURES A PARTIR D'UN
MELANGE.
La présente invention concerne un procédé de séparation de substances relativement pures à partir d'un mélange de substances qui sont difficiles à séparer...
L'invention a plus particulièrement trait à un procédé utilisant deux solvants ayant une solubilité limitée l'un dans l'autre qui, lorsqu'ils sont mélangés, forment un mélange en équilibre constitué par une phase surnageante riche en l'un des solvants et une phase sous-nageante riche en le second solvant. Dans un système à deux solvants de ce genre, l'addition de nouvelles quantités du second solvant détruit l'équilibre et produit une réduction de la grandeur de la phase surnageante qui est riche en le premier solvant, ainsi qu'une augmentation correspondante de la grandeur de la phase sous-nageante qui est riche en ce qui concerne le second solvant. Cette caractéristique du système de solvants est utilisée dans le présent procédé pour séparer des substances difficilement séparables.
Dans le procédé de la présente invention, le dérangement d'équilibre du système de solvants à deux phases a pour effet de produire une séparation des deux substances dissoutes dans la phase dont le volume diminue lorsque cette phase décroissante est saturée en ce qui concerne l'une des substances à séparer et n'est pas saturée en ce qui concerné l'autre de ces substances. Lorsque ces conditions existent, la réduction de volume de la première phase du système de solvants produit la sursaturation en ce qui concerne l'une des substances et la précipitation subséquente de cette substance à partir de la phase décroissante. La substance qui se précipite peut ensuite être récupérée à partir de la seconde hase par cristallisation, filtrage, centrifugation ou autre moyen bien connu.
La séparation des deux substances est continuée avec un-nouveau dérangement de l'équilibre du système jusqu'à ce que le volume de la phase décroissante atteigne le point auquel cette phase décroissante est saturée en ce qui con-
<Desc/Clms Page number 2>
cerne les deux substances. En ce point,, une nouvelle réduction de volume de la phase décroissante fait sortir les deux substances de cette phase décroissante et en conséquence une nouvelle séparation efficace des deux substances devient de plus en plus difficile. En pratique, l'addition de nouvelles quantités du second solvant n'est usuellement pas exécutée au delà de ce point.
Cependant, si de petites quantités de la première substance ne sont pas nuisibles dans la seconde substance, le rendement en la seconde substance peut être augmenté par une nouvelle et légère réduction du volume de la phase décroissante.
Lorsqu'un mélange des deux substances est dissous dans le système de solvants à deux phases et lorsque l'équilibre du système de solvants est dérangé par des additions du second solvant, la phase diminuant de volume atteint un point auquel elle devient saturée en ce qui concerne l'une seulement des substances. Un nouveau dérangement de l'équilibre du système de solvants,par une addition supplémentaire du second solvant, refoule, hors de la phase dont le volume diminue, la quantité de l'une des substances qui se trouve en excès de la quantité de cette substance qui est. nécessaire pour maintenir le volume réduit de la première phase saturée en ce qui concerne cette substance.
La continuation du dérangement de I'équilibre refoule des quantités supplémentaires de cette substance au-dessus de la quantité qui produit une solution saturée dans le volume diminué de la phase décroissante jusqu'à ce que, finalement, la phase décroissante soit saturée en ce qui concerne les deux substances. L'addition de second solvant est arrêtée en ce point ou, si on le désire, le rendement de=la substance séparée peut être augmenté en donnant lieu à une nouvelle réduction de volume de la phase décroissante.
Afin de faciliter la séparation de la substance précitée à partir du système de solvants, le second solvant ou solvant additionné doit de préférence être un solvant relativement pauvre pour la substance précipitée.
Les caractéristiques de solubilité du second solvant par rapport à la substance non saturante qui est maintenue en solution dans la phase décroissante ne sont pas critiques pour la mise en application du procédé et on peut les faire varier d'une très légère solubilité à une miscibilité sensiblement complète. De préférence, la substance non saturante maintenue dans la phase décroissante peut être facilement soluble dans la phase croissante, parce que la substance qui est refoulée hors de la phase décroissante peut être récupérée à partir de la phase croissante avec un minimum d'interférence à partir d'une quantité relativement faible de la première substance qui peut avoir été refoulée hors de la phase décroissante par une nouvelle réduction de volume après que cette phase s'est trouvée saturée en ce qui concerne les deux substances.
Le présent procédé effectue une séparation de la substance précipitée à partir d'un solvant relativement bon pour cette substance en additionnant à une solution saturée de la substance un solvant relativement pauvre pour la substance devant être précipitée. Ceci est en net contraste avec le procédé usuel d'extraction liquide par liquide dans lequel la substance désirée est extraite de la solution par suite de la solubilité préférentielle de cette substance dans le solvant extractif.
Le présent procédé diffère en outre du procédé d'extraction clas- sique liquide par liquide en ce que dans le présent procédé la substance qui est séparée est présente en quantité suffisante pour former une solution saturée dans la première phase du système de solvants. Avec le dérangement d'équilibre du système de solvants par l'addition de second solvant, la substance désirée est rejetée hors du volume décroissant de la première phase. A la différence de ce procédé, une extraction liquide par liquide est efficace indifféremment qu'il s'agisse ou non d'une solution saturée et elle ne dépend que des coefficients de distribution de la substance extrai- te dans les solvants utilisés.
<Desc/Clms Page number 3>
L'invention se montre particulièrement utile pour l'élimination d'acide choléique considéré comme contaminant pour des qualités du commerce d'acide désoxycholéique. Dans un traitement par le procédé de la présente invention, on a constaté que l'acide choléique contenu dans l'acide desoxycholéique était réduit de 20 % à moins de 1,5 % avec une récupération de plus de 90 % de l'acide desoxycholéique contenu dans cette matière de départ.
Comme exemple spécifique du procédé, on peut exposer ce qui suit.
La méthyl-éthyl-cétone est un solvant organique qui n'est que partiellement miscible avec l'eau aux températures inférieures à son point d'ébullition et à la pression atmosphérique, en formant une composition d'équilibre avec l'eau dépendant de la température et en constituant une phase surnageante riche en méthyl-éthyl-cétone et une phase sous-nageante riche en eau. La phase riche en cétone est un excellent solvant pour l'acide choléique, tandis que la phase riche en eau (sous-nageante) est un solvant faible pour l'acide choléique.
En utilisant la méthyl-éthyl-cétone en présence d'eau, on a obtenu les résultats décrits ci-dessuso
L'acide désoxycholéique brut est dissous par chauffage dans un mélange d'équilibre de cette cétone dans l'eau, en réglant la quantité de la phase riche en cétone proportionnellement à la quantité d'acide choléique contaminant qui doit être retirée. Cette opération est rationnellement effectuée en chauffant l'acide desoxycholéique brut dans une quantité suffisante de la composition d'équilibre riche en cétone pour produire la solution au point d'ébullition, puis en ajoutant de l'eau pour diluer le mélange jusqu'à la proportion désirée du mélange d'équilibre en deux phases.
En refroidissant le mélange, sensiblement la totalité de l'acide desoxycholéique se sépare par cristallisation, tandis que la quantité relativement faible de phase riche en cétone surnageante retient sensiblement la totalité de l'acide choléique contaminanten solution.
Si on le désire, un mélange d'acide desoxycholéique et d'acide choléique peut être dissous dans une solution saturée de méthyl-éthyl-oétone dans de l'eau, tout en additionnant de la méthyl-éthyl-cétone supplémentaire proportionnellement à la quantité d'acide choléique contenue dans le mélange, puis en refroidissant le mélange pour cristalliser l'acide désoxycholéique. La matière cristallisée peut ensuite être séparée par centrifugation, filtrage ou autre procédé bien connu. Des exemples spécifiques du procédé sont indiqués dans ce qui suit à titre non limitatif.
Exemple 1.
200 kg d'acide desoxycholéique (contenant approximativement 20 % d'acide choléique par estimation colorimétrique) sont dissous dans 800 litres d'un mélange de méthyl-éthyl-cétone à 86 % et 14 % d'eau en chauffant jusqu'au point d'ébullition. La solution est filtrée et le filtrat chaud est dilué en y additionnant 1360 litres d'eau chauffée à 60 c. Le mélange est refroidi à la température ambiante et l'acide de- soxycholéique cristallin est recueilli au moyen d'une centrifuge à corbeille, lavé avec un petit volume de méthyl-éthyl-cétone à 86 % et ensuite avec un petit volume de méthyl-éthyl-cétone à 26 % (74 % d'eau). Au séchage, le gateau de centrifugeage contient 1,7 % d'acide choléique.
Exemple 2.
Le procédé fut exécuté comme décrit à l'exemple 1,,sauf que l'acide desoxycholéique contenant environ 20 % d'acide choléique par estimation colorimétrique fut dissous dans une solution saturée de méthyl-éthylcétone dans de l'eau. De la méthyl-éthyl-cétone supplémentaire fut ensuite ajoutée proportionnellement à la quantité d'acide choléique se trouvant dans le mélange. Puis, le mélange fut traité comme décrit à l'exemple 1 en le refroidissant pour faire cristalliser l'acide desoxycholéique et en fil-
<Desc/Clms Page number 4>
trant la matière pour séparer l'acide désoxycholéique cristallisé.
Bien que dans la description qui précède, on ait exposé avec beaucoup de détails les opérations du procédé pour illustrer des réalisations de 1-'invention, il est évident que l'on peut faire varier ces détails dans de larges limites sans sortir de son cadre.
<Desc / Clms Page number 1>
PROCESS FOR SEPARATING RELATIVELY PURE SUBSTANCES FROM A
MIXED.
The present invention relates to a process for separating relatively pure substances from a mixture of substances which are difficult to separate ...
The invention relates more particularly to a process using two solvents having a limited solubility in each other which, when they are mixed, form an equilibrium mixture consisting of a supernatant phase rich in one of the solvents and a sub-swimming phase rich in the second solvent. In such a two-solvent system, the addition of further amounts of the second solvent destroys the equilibrium and produces a reduction in the size of the supernatant phase which is rich in the first solvent, as well as a corresponding increase in the quantity. magnitude of the sub-swimming phase which is rich with regard to the second solvent. This characteristic of the solvent system is used in the present process to separate substances which are difficult to separate.
In the process of the present invention, the equilibrium disturbance of the two-phase solvent system has the effect of producing a separation of the two substances dissolved in the phase whose volume decreases when this decreasing phase is saturated with respect to the one of the substances to be separated and is not saturated with regard to the other of these substances. When these conditions exist, the reduction in volume of the first phase of the solvent system produces the supersaturation with respect to one of the substances and the subsequent precipitation of that substance from the decreasing phase. The substance which precipitates can then be recovered from the second stage by crystallization, filtering, centrifugation or other well known means.
The separation of the two substances is continued with a further disturbance of the equilibrium of the system until the volume of the decreasing phase reaches the point at which this decreasing phase is saturated in which con-
<Desc / Clms Page number 2>
identifies the two substances. At this point, a further reduction in volume of the decreasing phase causes the two substances to come out of this decreasing phase and consequently a new efficient separation of the two substances becomes more and more difficult. In practice, the addition of further quantities of the second solvent is usually not carried out beyond this point.
However, if small amounts of the first substance are not harmful in the second substance, the yield of the second substance can be increased by a further and slight reduction in the volume of the decreasing phase.
When a mixture of the two substances is dissolved in the two-phase solvent system and when the balance of the solvent system is disturbed by additions of the second solvent, the decreasing phase reaches a point at which it becomes saturated with concerns only one of the substances. A further disturbance of the equilibrium of the solvent system, by an additional addition of the second solvent, pushes, out of the phase whose volume decreases, the quantity of one of the substances which is in excess of the quantity of this substance who is. necessary to maintain the reduced volume of the first saturated phase with respect to this substance.
The continuation of the disturbance of the equilibrium pushes additional amounts of this substance above the amount which produces a saturated solution in the diminished volume of the decreasing phase until, finally, the decreasing phase is saturated with what. concerns both substances. The addition of second solvent is stopped at this point or, if desired, the yield of the separated substance can be increased giving rise to a further reduction in volume of the decreasing phase.
In order to facilitate the separation of the above substance from the solvent system, the second solvent or added solvent should preferably be a relatively poor solvent for the precipitated substance.
The solubility characteristics of the second solvent relative to the unsaturated substance which is maintained in solution in the decreasing phase are not critical to the operation of the process and can be varied from very slight solubility to substantially miscibility. complete. Preferably, the unsaturated substance maintained in the decreasing phase can be easily soluble in the increasing phase, because the substance which is forced out of the decreasing phase can be recovered from the increasing phase with minimal interference from it. a relatively small amount of the first substance which may have been forced out of the decreasing phase by a further reduction in volume after this phase has become saturated with respect to both substances.
The present process separates the precipitated substance from a relatively good solvent for that substance by adding to a saturated solution of the substance a relatively poor solvent for the substance to be precipitated. This is in stark contrast to the usual liquid-by-liquid extraction process in which the desired substance is extracted from solution due to the preferential solubility of this substance in the extracting solvent.
The present process further differs from the conventional liquid-by-liquid extraction process in that in the present process the substance which is separated is present in an amount sufficient to form a saturated solution in the first phase of the solvent system. With the equilibrium disturbance of the solvent system by the addition of the second solvent, the desired substance is released out of the decreasing volume of the first phase. Unlike this process, a liquid by liquid extraction is effective regardless of whether it is a saturated solution or not and it depends only on the distribution coefficients of the substance extracted in the solvents used.
<Desc / Clms Page number 3>
The invention is particularly useful for the removal of choleic acid considered to be a contaminant for commercial qualities of deoxycholeic acid. In a treatment by the process of the present invention, it was found that the choleic acid contained in the deoxycholeic acid was reduced from 20% to less than 1.5% with a recovery of more than 90% of the deoxycholeic acid. contained in this starting material.
As a specific example of the process, the following can be stated.
Methyl ethyl ketone is an organic solvent which is only partially miscible with water at temperatures below its boiling point and at atmospheric pressure, forming a water-equilibrium-dependent composition. temperature and constituting a supernatant phase rich in methyl ethyl ketone and a sub-swimming phase rich in water. The ketone-rich phase is an excellent solvent for choleic acid, while the water-rich (sub-swimming) phase is a weak solvent for choleic acid.
By using methyl ethyl ketone in the presence of water, the results described above were obtained.
Crude deoxycholeic acid is dissolved by heating in an equilibrium mixture of this ketone in water, adjusting the amount of the ketone-rich phase in proportion to the amount of contaminating choleic acid that needs to be removed. This is rationally done by heating the crude desoxycholeic acid in a sufficient amount of the ketone-rich equilibrium composition to produce the solution at the boiling point, then adding water to dilute the mixture to the point of desired proportion of the two-phase equilibrium mixture.
On cooling the mixture, substantially all of the deoxycholeic acid crystallizes out, while the relatively small amount of supernatant ketone-rich phase retains substantially all of the contaminating choleic acid in solution.
If desired, a mixture of deoxycholeic acid and choleic acid can be dissolved in a saturated solution of methyl ethyl oetone in water, while adding additional methyl ethyl ketone in proportion to the amount. of choleic acid contained in the mixture, then cooling the mixture to crystallize deoxycholeic acid. The crystallized material can then be separated by centrifugation, filtering or other well known method. Specific examples of the process are given in the following without limitation.
Example 1.
200 kg of deoxycholeic acid (containing approximately 20% of choleic acid by colorimetric estimation) are dissolved in 800 liters of a mixture of 86% methyl-ethyl-ketone and 14% water by heating to point d 'boiling. The solution is filtered and the hot filtrate is diluted by adding 1360 liters of water heated to 60 c. The mixture is cooled to room temperature and the crystalline de-soxycholeic acid is collected by means of a basket centrifuge, washed with a small volume of 86% methyl ethyl ketone and then with a small volume of methyl-. 26% ethyl ketone (74% water). On drying, the centrifuge cake contains 1.7% choleic acid.
Example 2.
The process was carried out as described in Example 1, except that the deoxycholeic acid containing about 20% choleic acid by colorimetric estimation was dissolved in a saturated solution of methyl ethyl ketone in water. Additional methyl ethyl ketone was then added in proportion to the amount of choleic acid in the mixture. Then, the mixture was treated as described in Example 1 by cooling it to crystallize the deoxycholeic acid and as a result.
<Desc / Clms Page number 4>
trating the material to separate the crystallized deoxycholeic acid.
Although in the foregoing description, the operations of the method have been set out in great detail to illustrate embodiments of the invention, it is obvious that these details can be varied within wide limits without departing from its scope. .