PL103448B1 - Sposob wytwarzania acetonu-d dol 6 - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania acetonu-d6 przez wymiane wodorów na deutery za pomoca tlenku deuteru w obecnosci zasadowego katalizatora.

Deuteroaceton jest stosowany jako rozpuszczalnik w badaniach spektroskopowych, takich jak protonowy rezonans jadrowy (NMR), spektroskopia w podczerwieni (IR) oraz w badaniach kinetyki i mechanizmów reakcji chemicznych.

Znany sposób wytwarzania deuteroacetonu polega na ogrzewaniu acetonu z D20 w obecnosci bezwodnego weglanu potasowego i przepedzaniu mieszaniny przez kolumne frakcjonujaca w temperaturze okolo 95°C.

Destylat zawierajacy niewielka ilosc ciezkiej wody zadaje sie ponownie D20 i wymiane powtarza sie 21 razy.

Produkt koncowy otrzymuje sie z wydajnoscia 78% i zawiera on 99,3% deuteru. Proces ten jest czasochlonny i pracochlonny oraz .kosztowny ze wzgledu na koniecznosc uzycia do posrednich wymian kazdorazowo swiezych porcji tlenku deuteru.

Celem wynalazku jest zmodyfikowanie tego znanego sposobu tak, aby obnizyc zuzycie tlenku deuteru a jednoczesnie mozliwie zwiekszyc wydajnosc produktu koncowego. Stwierdzono, ze cel ten uzyskuje sie, jezeli w znanym wielowymianowym procesie deuterowania acetonu tlenkiem deuteru w obecnosci weglanu potasowego, tlenek deuteru o stopniu zdeuterowania co najmniej 99,5% d doprowadza sie do kilku kolejnych ostatnich wymian danej szarzy, a czesciowo wyczerpany czynnik deuterujacy uchodzacy z tych wymian, kieruje sie do kilku poczatkowych wymian nastepnej szarzy o tej samej liczbie wymian, przy czym uchodzacy czynnik z ostatniej wymiany n danej szarzy, doprowadza do wymiany x nastepnej szarzy, z wymiany n—1 do wymiany x—1, zas z wymiany x+1 danej szarzy do pierwszej wymiany nastepnej szarzy, przy czym n oznacza liczbe wymian w kazdej szarzy, x oznacza liczbe wymian w kazdej szarzy do których doprowadza sie czynnik deuterujacy czesciowo wyczerpany, a zatem n i x sa liczbami calkowitymi i spelniaja warunek n > x > 1.

Korzystnie jest gdy liczba wymian w szarzy nie przekracza dziesiec i jest wieksza od pieciu, czyli 5 W kazdej szarzy wode otrzymana po pierwszej wymianie i dalszych az do wymiany x, wlacznie z ta wymiana, traktuje sie jako odpad.

Sposób wedlug wynalazku przedstawiono na zalaczonym schemacie, gdzie A oznacza aceton, K — katalizator, czyli weglan potasowy a O-odpadowy tlenek deuteru czyli wode, zas A-d6 - oznacza deuteroaceton.2 103 448 Wedlug wynalazku w kazdej pierwszej wymianie, aceton A doprowadzony wraz z weglanem potasowym K, ogrzewa sie wciagu kilku godzin pod chlodnica zwrotna wraz z pozostalym czynnikiem z wymiany x+1 poprzedniej szarzy, a nastepnie oddestylowuje sie aceton, kierujac go do nastepnej drugiej wymiany, gdzie wprowadza sie katalizator i czynnik deuterujacy pozostaly po wymianie x+2 poprzedniej szarzy.

Analogicznie postepuje sie w nastepnych kolejnych wymianach az do wymiany x, w której doprowadza sie czynnik deuterujacy otrzymany po ostatniej wymianie tj. wymianie n poprzedniej szarzy. Poczynajac od wymiany x+1 stosuje sie do kolejnych wymian az do ostatniej tlenek deuteru o stopniu zdeuterowania co najmniej 99,5%, zas czesciowo wyczerpany tlenek deuteru wraz z woda otrzymany po kazdej z tych ostatnich wymian, kieruje sie zgodnie z wynalazkiem do pierwszych kolejnych wymian nastepnej -zarzy.

Deuteroaceton o stopniu zdeuterowania co najmniej 99,5% otrzymany sposobem wedlug wynalazku uzyskuje sie z wydajnoscia ponad 83%, zas zuzycie tlenku deuteru o stopniu zdeuterowania ponad 99,5% maleje znacznie i wynosi okolo 3,7 kg na 1 kg acetonu-d6, podczas gdy w znanym sposobie uzywa sie 9,7 kg wody ciezkiej na 1 kg produktu koncowego.

Sposób wedlug wynalazku jest szczególowo przedstawiony w nizej podanym przykladzie, który nie ogranicza zakresu tego wynalazku.

Przyklad I. W 6-litrowej kolbie reakcyjnej umieszcza sie 3 litry acetonu cz.d.a., wode po czwartej wymianie z poprzedniej szarzy produkcyjnej oraz 5g weglanu potasowego. Do roztworu wrzuca sie kamyczki wrzenne. Mieszanine doprowadza sie do lagodnego wrzenia i utrzymuje sie w tych warunkach w ciagu 6 godzin.

Nastepnie oddestylowuje sie aceton w temperaturze oparów okolo 80°C, przy czym destylat zbiera sie do kolby zawierajacej wode z piatej wymiany poprzedniej szarzy oraz 5 g wysuszonego weglanu potasowego. Proces wymiany i destylaqi prowadzi sie analogicznie jak w pierwszej szarzy produkcyjnej tj. mieszanine wygrzewa sie w temperaturze wrzenia wciagu 6 godzin a nastepnie destyluje sie mieszanine acetonu i wody do nastepne] kolby zawierajacej wode z szóstej wymiany poprzedniej szarzy.

Po trzeciej wymianie aceton destyluje sie do wody po siódmej wymianie poprzedniej szarzy. Czwarta wymiana zachodzi z woda uzyskana w ostatniej wymianie tj. ósmej poprzedniej szarzy. Aceton po czwartej wymianie destyluje sie do kolby zawierajacej 2240 g tlenku deuteru o stopniu zdeuterowania 99,7% i 5 g wysuszonego weglanu potasowego i w tej piatej wymianie postepuje sie tak samo jak poprzednio tj. wygrzewa sie mieszanine wciagu 6 godzin a potem destyluje odbierajac frakcje wrzaca do 80°C. Trzy nastepne wymiany prowadzi sie analogicznie jak wymianepiata. ^ Po ostatniej wymianie produkt koncowy oddestylowuje sie do kolby zawierajacej 250 g wysuszonego wegianu potasowego zbierajac frakcje wrzaca do 70°C. W koncu destyluje sie produkt w celu wyodrebnienia czystego deuteroacetonu i zbiera sie frakcje wrzaca w temperaturze 56,0-^56,5°C. Uzyskuje sie z jednej szarzy 2200 g—2400 g acetonu-d6, co stanowi 83-91 % wydajnosci teoretycznej.

Przyklad II. Analogicznie postepuje sie jak w przykladzie I, stosujac tylko szesc wymian, przy czym trzy pierwsze wymiany z woda pozostala po trzech ostatnich wymianach poprzedniej szarzy a trzy ostatnie ze swiezym tlenkiem deuteru o stopniu zdeuterowania 99,7%. Produkt koncowy destyluje sie znad K2C03 zbierajac frakcje 56-56,5°C. Otrzymuje sie aceton-d6 z wydajnoscia 83%.

K ___—- — -w i I l ik -Jl J ¦LJ rt x-i 020> M.S% O I ».' I— k-_-_-_-_-_-_-JJ" " ^ i i' n- 1 O A-d, •4 i )t4 1 1E? A-dc Schemat

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Sposób wytwarzania acetonu-dd przez wielokrotna wymiane w acetonie wodorów na deutery za pomoca tlenku deuteru w obecnosc weglanu potasowego, znamienny tym, ze tlenek deuteru o stopniu zdeuterowania co najmniej 99,5% d doprowadza sie do kilku kolejnych ostatnich wymian danej szarzy, a czesciowo wyczerpany czynnik deuterujacy uchodzacy z tych wymian kieruje sie do kilku poczatkowych wymian nastepnej szarzy o tej samej liczbie wymian, przy czym uchodzacy czynnik z ostatniej wymiany n danej szarzy doprowadza sie do wymiany x nastepnej szarzy, z wymiany n—1 wymiany x—1 zas z wymiany x+1 danej szarzy do pierwszej wymiany nastepnej szarzy, przy czym n oznacza liczbe wymian w kazdej szarzy, x oznacza liczbe wymian w kazdej szarzy do których doprowadza sie czynnik deuterujacy czesciowo wyczerpany, a zatem n i x sa liczbami calkowitymi f spelniaja warunek n > x > 1.103 448 czad M.S*| A K Z^Y ¦i x-i I ^± i *+' }-i n.rr j_i n- 1 O A-dc > *