CS261627B1

CS261627B1 - Způsob čištění sacharinu

Info

Publication number: CS261627B1
Application number: CS863407A
Authority: CS
Inventors: Frantisek Ing Hampl; Jiri Ing Hajek; Miroslav Kubes; Jan Rndr Drahonovsky; Ivo Dlouhy; Petr Ing Slaby
Original assignee: Hampl Frantisek; Hajek Jiri; Miroslav Kubes; Drahonovsky Jan; Ivo Dlouhy; Slaby Petr
Priority date: 1986-05-12
Filing date: 1986-05-12
Publication date: 1989-02-10
Also published as: CS340786A1

Abstract

Řešení se týká způsobu čištění sacharinu, tj. 3 (2H) nbenzoj d) isothiazolon-l,l-dioxidu od N- (3/2H/benzo/d/isothiazollden-l,l-dlokid)-2-toluensulfonimidu vznikajícího jako vedlejší produkt při oxidaci 2-toluensulfon- •amidu na sacharin. Vedlejší produkt se již v průběhu reakce štěpí alkalickou hydrolýžou na sacharin a 2-itoluensulfonamid. Hydrolytické štěpení se provádí zvýšením alkality reakční směsi zvýšením násady hydroxidu sodného o 20 až 150 hmot. d., výhodně o 70 hmot. d., a/neíbo zvýšením reakční teploty na 40 až 80 °C v průběhu celé reakce nebo v jejím závěru, výhodně na 70 °C po dobu 3 hodin v závěrečné fázi oxidace.

Description

Vynález se týká způsobu čištění sacharinu, tj. 3(2H)-benzo-/d/isothiazolon-l,l-dioxidu vzorce (I)

od N- [ 3i( 2H) benzo(d) isothiazoliden-l,l-dioxid]-2-toluensulfonimidu vzorce (II).

Sacharin vzorce (I) a jeho sodná sůl patří k nejrozšířenějším umělým sladidlům. Nejběžnějším postupem ip.ro přípravu sachartnu je klasická Fahlbergova-Ramsenova syntéza, jejímž posledním stupněm je oxidace 2-toluensulfonamidu vzorce (III)

na 2-sulfamoylbenzoovou kyselinu, která spontánně cyklizuje za odštěpení vody na sacharin. Takto připravený sacharin obsahuje řadu nečistot, především 2-toluensulfonamid vzorce (III), dále pak N-[3(2Hjbenzo(d) lsothiazoliden-l,l-dioxid ]-2-toluensulfonimld vzorce (II), 4-toluensulfonamid, 4-sulfamoylbenzoovou kyselinu apod. Ťřebaže se požadavky na čistotu sacharinu pro humánní spotřebu (sladidla pro diabetiky, nekalorická sladidla) v posledních letech značně zpřísnily, jsou z výše uvedených nečistot sledovány v sacharinu pouze toluemsulfonamidy. Podle doporučení FAO (Food and Nutritlon Paper No. 17, str. 111 až 114 /1980/) nesmí obsah toluensulfonamidů v sacharinu pro humánní spotřebu převýšit 25 ppm. Tento limit je platný prakticky ve všech vyspělých státech světla.

Obsah N- [ 3 (2H) benzo(d) isothiazoliden-l,l-dioxid]-2-toluensulfonimidu vzorce (II) však dosud ve světě žádná norma neomezuje. Přitom se však tato látka — podle zkušeností získaných při výrobě sacharinu pro humánní spotřebu — postupně štěpí na sacharin vzorce I[) a 2-toluensulfonamid vzorce (III). Za určitých okolností tak dochází k tomu, že obsah 2-toluensulfonamidu vzorce (III) vzroste z přípustných hodnot (tj. do 25 ppm) až na stovky ppm. Kromě toho je látka vzorce (II) intenzívně hořká (v literatuře např. A. Klages: J. Prakt. Chem. 118, 163 až 174 (1927), DDR pat. 140 881 (1980) je tato látka nazývána „Bitterstoff“) a zhoršuje též chuť sacharinu.

Způsob čištění sacharinu od látky vzorce (II) popisuje prozatím pouze jediný patent (DDR 140 881 až 1980). Jeho podstata spočívá v alkalické hydrolýze látky (II) obsažené v produktu na 2-toluensulfonamid vzorce (III) a na sacharin. Vzniklý 2-toluensulfonamld vzorce (III) se odstraňuje dooxidací manganistanem draselným. Zmíněný způsob má však řadu nevýhod. Především jsou to ztráty sacharinu, které činí 'nejméně 10 %. Rovněž nežádoucí je kontatninaca sacharinu 2-toluensulfonamidem. Autory patentu popisovaná dooxidace hydrolyticky vzniklého 2-toluensulfonnmidu manganistanem draselným je za uvedených podmínek prakticky neúčinná.

Výše uvedené nevýhody odstraňuje způsob čištění sacharinu od N-[3-(2H)be.nzo'(d) isothiazoliden-l,l-dioxid] -2-toluensulfonimidu vzorce (II) podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že látka vzorce (II) vznikající jako vedlejší produkt oxidace 2-toluensulfonamidu na sacharin se již v průběhu této reakce štěpí alkalickou hydrolýzou na sacharin a 2-toluensulfonamid. Vzniklý 2-toluensulfonamíd se ze sacharinu odstraní některým z obvyklých postupů, tj. extrakěně (např. US pat. 4158 006, Ger. 2 730 861), adsorpcí (čs. A. O. 238 773) nebo srážením sacharinu za zvýšené teploty.

Hydrolýzy látky (II j v průběhu oxidace 2-toluensulfonamidu se docílí zvýšením alkalíty reakční směsi, např. zvýšením násady hydroxidu sodného do reakce o 20 až 150 'hm. d., výhodně o 70 hm. d., a/nebo zvýšením reakční teploty oxidace na 40 až 80 °C v průběhu celé reakce nebo v jejím závěru, výhodně na 70 C po dobu 3 hodin v závěrečné fází oxidace. Za těchto podmínek se koncentrace látky vzorce (II) v reakční směsi po oxidaci 2-toluensulfonamidu pohybuje od 1.10~³ do 2,0 g/1. Obsah látky vzorce '(II) v reakční směsi po oxidaci 2-toluen'sulfonamidu prováděné dosavadním způsobem se pohybuje od 5 do 15 g/1, nejčastěji ókolo 10 g/1. Obsah látky vzorce (II) v sa'charinu izolovaném z reakčních směsí po 'oxidacích 2-toluensulfonamidu prováděných izpůsobem podle vynálezu nepřevyšuje 30 jppm, obsah látky vzorce (II) v sacharinu iizolovaném z reakčních směsí po oxidacích prováděných dosavadním způsobem bývá řádu 10^z až 10³ ppm.

Způsob čištění sacharinu podle vynálezu má řadu výhod. Především se jím dosahuje vysoké kvality sacharinu, neboť obsah nečistoty vzorce (II) se sníží ze stovek až tisíců ppm na hodnoty pcd 30 ppm. Obsah 2-toluensulfonamidu (což je sledovaná nečistota v sacharinu) zůstává v připraveném produktu na konstantní hodnotě bez ohledu na způsob a dobu jeho skladování. Zá'roveů je způsob podle vynálezu jednoduchý a nevyžaduje žádná speciální zařízení a chemikálie.

Vynález a jeho účinky jsou blíže osvětleny v následujících příkladech provedení, 'které jsou pouze ilustrativní a žádným způsobem neomezují rozsah předmětu vynálezu.

Příklad 1

200 g (1,16 molu 2-toluensulfonamidu (III) bylo oxidováno 375 g (2,37 molu) manganistanu draselného. Reakce byla provedena v roztoku 30 g (0,75 molu) hydroxidu sodného v 1 000 ml vody. Manganistan draselný byl dávkován po malých částech do reakční směsi tak, aby její teplota nepřesáhla 31 °C. Po přidání veškerého manganistanu draselného byla reakční směs při uvedené teplotě míchána ještě dalších 12 'hodin. Obsah látky (II) po této době činil 9,6 g/1. Poté byl z reakční směsi odfiltrován oxid manganičitý. Z filtrátu, jehož pH bylo upraveno 20°/oní kyselinou chlorovodíkovou na hodnotu 4 až 4,5, se vyloučil nezreagovaný amid (III) v množství 61 g (0,35 molu). Po 'jeho odfilrování byl při teplotě 70 °C vysrážen z roztoku 10°/oní kyselinou chlorovodíkovou sacharin. Matečné louhy byly odsály ponorným filtrem a sacharin byl rozpuštěn 10%ním hydroxidem sodným na roztok ’o pH = 6. Takto. vzniklý roztok byl naře'děn vodou na objem 1 000 ml. Z roztoku byl 'vysrážen 10%ní kyselinou chlorovodíkovou při teplotě 60 °C sacharin, který byl odfiltrován a promyt na filtru dvěma sty ml vody. Izolovaný sacharin v množství 121 g (0,66 molu) obsahoval 6 ppm .amidu (III) .a 1,1 hro. díl (1,1.1O⁴ ppm) látky (II) — stanoveno ve vlhkém produktu a přepočteno na sušinu. Po vysušení produktu (4 hodiny při 100 °C) v němž vzrostl obsah amidu (III) 'na 95 ppm; obsah látky (II) zůstal prakticky nezměněn.

'Příklad 2

Postupem popsaným v příkladu 1 bylo oxidoiváno 20.0 g (1,16 molu) 2-toluensu'lfonamidu (III) 375 g (2,37 molu manganista6 nu draselného. Reakce byla provedena v roztoku 70 g (1,75 molu) hydroxidu sodného v 1 000 ml vody. Obsah látky (II) v reakční směsi na konci oxidace činil 0,35 g/1. Izolace produktu byla provedena způsobem popsaným v příkladu 1. Bylo. získáno 51 g (0,30 molu) nezreagovaného amidu (III) .a 123 g (0,67 molu) sacharinu s obsahem 9 ppm amidu (II ) a 46 ppm látky (II) — stanoveno ve vlhkém produktu a přepočteno na sušinu. Po vysušení produktu (4 hodiny při 100 °C) se obsah amidu (III) a látky (II) prakticky nezměnil.

Příklad 3

Postupem popsaným v. příkladu 1 bylo' oxidováno .200 g (1,16 molu 2-toluensuilfonamidu (III) 375Í g (2,37 molu ) manganistanu draselného. Reakce byla provedena v roztoku 30 g (0,75 molu) hydroxidu sodného v 1 000 ml vody. Po přidání veškerého, manganistanu draselného byla směs míchána ještě 7 hodin při teplotě 31 °C. Poté byla směs zahřáta na teplotu 70 °C a při této teplotě udržována 3 hodiny. Reakční směs pak byla ochlazena na teplotu 30 °C, aby bylo možno izolovat sacharin postupem popsaným v příkladu 1. Obsah látky (II) v reakční směsi po ukončení reakce činil 0,1 gram/litr. Bylo získáno 57 g (0,33 molu) nezreagovaného amidu (III) a 120 g (0,66 mol) sacharinu s obsahem 4 ppm .amidu (III) a 29 ppm látky (II) — stanoveno ve vlhkém produktu a přepočteno na sušinu. Obsah amidu (III) a látky (II) se sušením prakticky nezměnil.

Příklad 4

Postupem popsaným v příkladu 1 bylo oxidováno 200 g (1,16 molu) 2-itoluensulfonamidu (III) 375 g (2,37 molu) manganistanu draselného. Reakce byla provedena v roztoku 30 g (0,75 molu) hydroxidu sodného v Ϊ 000 ml vody. Po přidání veškerého manganistanu draselného byla směs míchána ještě 7 hodin při teplotě 31 ’C. Poté bylo 'do směsi přidáno 30 g (0,75 molu) hydroxidu sodného,’ směs byla zahřáta na teplotu 70 °C a při této teplotě byla udržována 3 hodiny. Obsah látky (II) v reakční směsi po ukončení reakce činil .méně než 0,001 g/1. Způsobem popsaným v příkladu 1 bylo získáno. 54 g (0,31 molu) nezreagovaného .amidu (III) a 126 g (0,69 molu sacharinu s obsahem 7 ppm amidu (III). Obsah látky (II) činil méně než 10 ppm. Obsah amidu (III) a látky (II) v produktu se sušením nezměnil.

Claims

PRBDMIT

1. Způsob čištění sacharínu, tj. 3(2H)-benzo(de)isothiazolon-l,l-dioxidu vzorce (I) od N-[3(2H)benzo(d)isothiazoliden-l,l-dioxid]-2-toluensulfonimidu vzorce (II)

VYNALEZU vyznačený tím, že látka vzorce (II) vznikající jako vedlejší produkt při oxidaci 2-toluensulfonamidu na sacharin se již v průběhu reakce štěpí alkalickou hydrolýzou na sacharin a 2-toluensulfonamid, přičemž hydrolytické štěpení látky vzorce (II) se provádí zvýšením alkality reakční směsi zvýšením násady hydroxidu sodného a 20 až 150 hmotnostních dílů, výhodně o 70 hmotnostních dílů, anebo zvýšením reakční teploty na 40 až 80 °C v průběhu celé reakce nebo v jejím závěru, výhodně ,na 70 °C po dobu 3 hodin v závěrečné fázi oxidace.