Verfahren zur Herstellung von Nicotinsäureestern bzw. von Nicotinsäure
Es ist bekannt, daB man Nicotinsäure durch Oxydation von Chinolin herstellen kann,
und es ist ebenfalls bekannt, diese Oxydation mit Schwefelsäure und Salpetersäure
vorzunehmen. Es hat sich gezeigt, daß die Oxydation des Chinolins zur Nicotinsäure
durch Erhitzen mit Schwefelsäure und Salpetersäure nur dann zu befriedigenden Ergebnissen
führt, wenn die Umsetzung entweder bei recht hohen Temperaturen oder in Gegenwart
von Chlorwasserstoff bzw. Chlor oder unter Anwendung bestimmter Katalysatoren vorgenommen
wird.Process for the production of nicotinic acid esters or nicotinic acid
It is known that nicotinic acid can be produced by the oxidation of quinoline,
and it is also known this oxidation with sulfuric acid and nitric acid
to undertake. It has been shown that the oxidation of quinoline to nicotinic acid
by heating with sulfuric acid and nitric acid only then lead to satisfactory results
results when the reaction is either at fairly high temperatures or in the presence
made of hydrogen chloride or chlorine or with the use of certain catalysts
will.
Für die praktische Durchführung der Oxydation bedeutet das Arbeiten
mit freiem Chlor bzw. mit Salpetersäure-Salzsäure-Mischung wie auch die Anwendung
der erforderlichen hohenTemperaturen im Hinblick auf die apparativ en Voraussetzungen
eine erhebliche Erschwerung. Die Anwendung der hierfür erforderlichen Katalysatoren
(es kommen Selenverbindungen, daneben auch Kupfer- und Quecksilberverbindungen in
Frage) ist ebenfalls von Nachteilen begleitet, die sich bei der Benutzung selenhaltiger
Verbindungen (nachLiteraturangaben sind bis zu 5 Gewichtsprozent an Selendioxyd
eingesetzt worden) in einer Verteuerung des Herstellungsverfahrens bzw. in zusätzlichen
Arbeitsgängen für die Rückgewinnung des Selens auswirken und bei Anwendung von kupfer-
und queck--silberhaltigen Katalysatoren darin bestehen, daß die Isolierung der Nicotinsäure
aus dem Reaktionsgut gestört bzw. zwangläufig an eine Ausfällung in Form ihrer Metallsalze
gebunden ist. Gerade diese Art der bisher fast ausschließlich vorgenommenen
Isolierung
der Nicotinsäure (Ausfällung des Kupfer- oder Zinksalzes) ist deswegen nachteilig,
weil sie nicht vollkommen quantitativ verläuft, zuweilen auch Beimengungen von Nebenprodukten
mit ausfallen und nachträglich eine Überführung der Metallsalze in die freie Nicotinsäure
erforderlich wird, die infolge der Eigenschaften der Nicotinsäure hier wiederum
Verluste bedingt.For the practical implementation of the oxidation, this means working
with free chlorine or with a nitric acid-hydrochloric acid mixture as well as the application
the required high temperatures with regard to the equipment requirements
a considerable complication. The use of the catalysts required for this
(There are selenium compounds, as well as copper and mercury compounds in
Question) is also accompanied by disadvantages that arise when using selenium
Compounds (according to the literature, up to 5 percent by weight of selenium dioxide
been used) in an increase in the cost of the manufacturing process or in additional
Affect operations for the recovery of selenium and when using copper
and mercury - silver - containing catalysts consist in isolating nicotinic acid
from the reaction material disturbed or inevitably to a precipitation in the form of their metal salts
is bound. It is precisely this type of work that has so far been carried out almost exclusively
insulation
nicotinic acid (precipitation of the copper or zinc salt) is therefore disadvantageous,
because it is not completely quantitative, sometimes also admixtures of by-products
with precipitate and subsequently a conversion of the metal salts into the free nicotinic acid
becomes necessary, which in turn is due to the properties of nicotinic acid
Conditional losses.
Es wurde nun gefunden, daß es möglich ist, die oxydative Behandlung
des Chinolins mit Schwefelsäure und Salpetersäure bereits bei relativ niedrigen
Temperaturen unter völligem Ausschluß von Katalvsatoren durchzuführen und die erhaltenen
Oxydationsprodukte ohne Einschaltung einer Metallsalzfällung direkt in reine Derivate
der Nicotinsäure überzuführen, wenn man Chinolin zunächst für sich mit mindestens
der 6fachen Menge, vorzugsweise der 7- bis 7,Sfachen Menge etwa ioo%iger Schwefelsäure
auf 250 bis 270° erhitzt und die dabei erhaltene Reaktionslösung bei nunmehr etwa
22o° mit den bei dieser Temperatur entstehenden Zerfallsprodukten von mindestens
der ii,5fachen Menge wäßriger. 50 bis 7o%iger Salpetersäure, vorzugsweise im Gegenstrom,
zur Umsetzung bringt, alsdann durch Erhitzen der hierbei anfallenden schwefelsauren
Lösung mit vorzugsweise niederen aliphatischen Alkoholen, insbesondere Methanol,
dieOxydationsprodukte des Chinolins unmittelbar als solche einer Veresterung unterwirft
und nötigenfalls die, erhaltenen Nicotinsäureester nach üblichen Methoden in i\Ticotinsäure
überführt.It has now been found that it is possible to use oxidative treatment
of quinoline with sulfuric acid and nitric acid already at relatively low levels
Carry out temperatures with the complete exclusion of catalysts and the obtained
Oxidation products directly into pure derivatives without the use of metal salt precipitation
to convert nicotinic acid if you first use quinoline for yourself at least
6 times the amount, preferably 7 to 7 times the amount of about 100% sulfuric acid
heated to 250 to 270 ° and the resulting reaction solution at now about
22o ° with the decomposition products formed at this temperature of at least
the ii, 5 times the amount of aqueous. 50 to 70% nitric acid, preferably in countercurrent,
brings to implementation, then by heating the resulting sulfuric acid
Solution with preferably lower aliphatic alcohols, in particular methanol,
directly subjects the oxidation products of quinoline as such to esterification
and, if necessary, the nicotinic acid esters obtained by customary methods in i \ ticotinic acid
convicted.
Das Verfahren ermöglicht eine kontinuierliche Arbeitsweise und ist
mit dem Vorteil verbunden, daß die apparativ besonders schwierig zu behandelnde
gleichzeitige Einwirkung von Schwefelsäure und Salpetersäure bei relativ niedrigen
Temperaturen erfolgt. Diese Oxydation wird zweckmäßig in einem von außen beheizten
Rohr in der Weise durchgeführt, daß der bei dem vorhergehenden Erhitzen von Schwefelsäure
und Chinolin entstandenen, sulfuriertes Chinolin enthaltenden Lösung eine unmittelbar
in die Erhitzungszone eingeführte wäßrige Salpetersäure im Gegenstrom zugeführt
wird.The process enables continuous operation and is
associated with the advantage that the apparatus is particularly difficult to treat
simultaneous exposure to sulfuric acid and nitric acid at relatively low levels
Temperatures takes place. This oxidation is expediently in an externally heated
Tube carried out in such a way that that in the previous heating of sulfuric acid
and quinoline-containing solution containing sulfurized quinoline immediately
Aqueous nitric acid introduced into the heating zone is fed in countercurrent
will.
Die gemäß dem Verfahren sich anschließende Veresterung der anfallenden
Oxydationsprodukte des Chinolins liefert überraschenderweise ausschließlich reine
Ester der Nicotinsäure und höhere Ausbeuten, als man sie bei der bisher üblichen
Einschaltung einer Kupfer- oder Zinksalzfällung erreichen kann. DieAbtrennung erfolgt
nach üblichen Methoden, und die Weiterverarbeitung auf Nicotinsäure und eine Reihe
anderer Umsetzungsprodukte bietet infolge der Reinheit der Ester keine Schwierigkeiten
mehr.The subsequent esterification of the resulting according to the process
Surprisingly, oxidation products of quinoline yield exclusively pure products
Esters of nicotinic acid and higher yields than they have hitherto been customary
Activation of a copper or zinc salt precipitation can achieve. The separation takes place
according to usual methods, and further processing on nicotinic acid and a number
other reaction products present no difficulties due to the purity of the esters
more.
Beispiel o,4 kg Chinolin werden in 3,1 kg 99o/oiger Schwefelsäure
gelöst und auf 25o bis 270° erhitzt, wobei Wasser und schweflige Säure abdestillieren.
Die Reaktionslösung wird nunmehr nach dem Abkühlen. von oben in ein von außen auf
22o=' erhitztes, senkrecht stehendes Rohr eingeführt, wo sie mit 4,5 kg gleichzeitig
im Gegenstrom unmittelbar in die erhitzte Zone eingebrachter wäßriger 6o%iger Salpetersäure
zur Umsetzung gelangt. Während die hierbei entwickelten Gase nach oben abziehen,
läuft am unteren Ende des Rohres die schwefelsaure Lösung der Oxydationsprodukte
kontinuierlich ab. Die so erhaltene schwefelsaure Lösung wird alsdann direkt mit
3,2 kg Methanol auf etwa 9o° erwärmt und das Reaktionsgemisch in an sich bekannter
Weise, z. B. durch Abdestillieren des überschüssigen Methylalkohols, Neutralisieren
der Schwefelsäure und Aufnehmen des Methylesters in Benzol, aufgearbeitet. Man erhält
so 79 bis 84% der theorethisch zu erwartenden Menge reinen Nicotinsäuremethy lesters
vom Erstarrungspunkt 39° (Sdp. io2 bis 1o4° bei etwa 15 mm), der nunmehr nach an
sich üblichen Methoden auf Nicotinsäure verarbeitet wird.Example 0.4 kg of quinoline are dissolved in 3.1 kg of 99% sulfuric acid and heated to 25 ° to 270 °, water and sulphurous acid distilling off. The reaction solution is now after cooling. introduced from above into a vertical tube heated from the outside to 22o = ', where it is reacted with 4.5 kg of aqueous 60% nitric acid introduced simultaneously in countercurrent into the heated zone. While the gases developed in this way are drawn off upwards, the sulfuric acid solution of the oxidation products runs off continuously at the lower end of the tube. The sulfuric acid solution obtained in this way is then heated directly to about 90 ° with 3.2 kg of methanol and the reaction mixture in a manner known per se, e.g. B. by distilling off the excess methyl alcohol, neutralizing the sulfuric acid and taking up the methyl ester in benzene, worked up. This gives 79 to 84% of the theoretically expected amount of pure methyl nicotinic acid with a freezing point of 39 ° (bp. 10 2 to 10 4 ° at about 15 mm), which is now processed on nicotinic acid by conventional methods.