PL166338B1

PL166338B1 - Sposób wytwarzania kwasu mononadftalowego

Info

Publication number: PL166338B1
Application number: PL29313592A
Authority: PL
Inventors: Alojzy Klopotek; Longina Osinska; Teresa Tanczyk; Beata B Klopotek
Original assignee: Inst Chemii Przemyslowej
Priority date: 1992-01-10
Filing date: 1992-01-10
Publication date: 1995-05-31
Also published as: PL293135A1

Abstract

Sposób wytwarzania kwasu mononadftalowego przez reakcję nadmiaru nadtlenku wodoru z bezwodnikiem kwasu ftalowego w środowisku wodnym, znamienny tym, że w wodnym roztworze zawierającymco najmniej 0,5 procent wagowych węglanu magnezowego i/lub siarczanu magnezowego w stosunku do bezwodnika kwasu o-ftalowego działa się pod ciśnieniem atmosferycznym w temperaturze 53±2°C na nadtlenek wodoru bezwodnikiem kwasu o-ftalowego w stosunku molowym od 2:1 do 5:1 nadtlenku wodoru do bezwodnika kwasu o-ftalowego, a wytworzony w ten sposób kwas mononadftalowy wydziela się z mieszaniny poreakcyjnej przezjej schłodzenie do temperatury niższej od 15°C, odfiltrowanie wydzielonego osadu kwasu mononadftalowego, który suszy się pod ciśnieniem atmosferycznym kondycjonowanym powietrzem o wilgotności względnej niższej od 40 procent w temperaturze niższej od 35°C, natomiast filtrat, zawierający nadmiar nieprzereagowanego nadtlenku wodoru, zawraca się do procesu ponownej syntezy kwasu mononadftalowego.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania kwasu mononadftalowego.

Znany jest z opisu patentowego St. Zjedn. Ameryki nr 2 273 774 sposób otrzymywania kwasu mononadftalowego, który polega na reakcji bezwodnika ftalowego z nadtlenkiem wodoru w postaci wodnego roztworu o stężeniu od 90 do 140 procent objętościowych w temperaturze 45-73’C i przy pH mieszaniny reakcyjnej nie przekraczającej 7,0, a następnie na odparowaniu wody pod zmniejszonym ciśnieniem z uzyskanej mieszaniny poreakcyjnej w celu otrzymania kwasu mononadftalowego w postaci stałej.

Według brytyjskiego opisu patentowego nr 891 211 do syntezy kwasu mononadftalowego użyto jako substratów: 98,5% wagowy roztwór nadtlenku wodoru oraz roztwór bezwodnika ftalowego w mieszaninie chloroformu z eterem. Zastosowano katalizator w postaci tlenków amin trzeciorzędowych, jak N-tlenek pirydyny.

Zgodnie z francuskim opisem patentowym nr 1 452 737 syntetyzowano kwas mononadftalowy stosując bezwodnik ftalowy, 70% roztwór nadtlenku wodoru oraz amoniak jako zasadę w środowisku 1,2-dwuchlorooctanu w temperaturze 40°C.

Kwas mononadftalowy uzyskano według opisu patentowego St. Zjedn. Ameryki nr 2 813 896 stosując 30% roztwór nadtlenku wodoru w nadmiarze w temperaturze 40°C. środowisko reakcji stanowił chlorek metylenu i kwas siarkowy. Po wysuszeniu warstwy organicznej nad siarczanem sodu i odparowaniu rozpuszczalnika otrzymano kwas mononadftalowy o temperaturze topnienia 110-112’C.

Znane z opisów patentowych sposoby wytwarzania kwasu mononadftalowego stwarzają zagrożenia dla bezpieczeństwa ludzi i środowiska w procesie jego wytwarzania ze względu na stosowanie palnych i wybuchowych rozpuszczalników organicznych, żrących i parzących substancji silnie kwaśnych lub silnie alkalicznych, a ponadto nie pozwalają na uzyskanie wysokiej zawartości aktywnego tlenu w produkcie reakcji, co świadczy o niskiej czystości uzyskanego kwasu mononadftalowego. Koszty wytwarzania kwasu mononadftalowego znanymi metodami są wysokie ze względu na konieczność budowy destylacji próżniowych do odparowania rozpuszczalników organicznych i wody, dużego zużycia czynników energetycznych w procesach ich odparowania oraz wysokiej robocizny związanej ze złożonością procesu technologicznego.

Celem wynalazku jest usunięcie wad znanych sposobów wytwarzania kwasu mononadftalowego.

Sposobem według wynalazku kwas mononadftalowy wytwarza się w wodnym roztworze zawierającym co najmniej 0,5 procent wagowych węglanu magnezowego i/lub siarczanu magnezowego w stosunku do bezwodnika kwasu o-ftalowego. Do roztworu tego wprowadza się pod ciśnieniem atmosferycznym

166 338 w temperaturze 53 - 2’C nadtlenek wodoru, po czym dozuje się bezwodnik kwasu o-ftalowego, przy czym w mieszaninie reakcyjnej zachowuje się stosunek molowy nadtlenku wodoru do bezwodnika kwasu o-ftalowego od 2:1 do 5:1. Kwas mononadftalowy wydziela się z mieszaniny poreakcyjnej przez jej schłodzenie do temperatury niższej od 15°C, odfiltrowanie wydzielonego osadu kwasu mononadftalowego, który suszy się pod ciśnieniem atmosferycznym kondycJonowanym powietrzem o wilgotności względnej niższej od 40 procent w temperaturze niższej od 35*C. Filtrat, zawierający nadmiar nieprzereagowanego nadtlenku wodoru, zawraca się do procesu ponownej syntezy kwasu mono nadftalowego.

Nieoczekiwanie okazało się, że wprowadzenie do wodnego środowiska reakcji węglanu magnezu lub siarczanu magnezu w niewielkim stężeniu oraz bardzo dużego nadmiaru stechiometrycznego nadtlenku wodoru w stosunku do bezwodnika kwasu o-ftalowego pozwoliło na uzyskanie już w temperaturze 53 - 2*C kwasu mononadftalowego o zawartości aktywnego tlenu odpowiadającej teoretycz nej, a zastosowanie operacji zawracania filtratu z operacji oddzielania kwasu mononadftalowego z mieszaniny poreakcyjnej umożliwiło uzyskanie wysokiej wydajności kwasu mononadftalowego sposobem według wynalazku. Ponadto nieoczekiwanie okazało się, że otrzymany sposobem według wynalazku kwas mononadftalowy i jego wodne roztwory są stabilne w czasie ich składowania w temperaturach niższych od 35°C.

Kwas mononadftalowy charakteryzuje się bardzo dobrymi właściwościami dezynfekującymi i wybielającymi, a co szczególnie ważne, również w niskich temperaturach. Dzięki swym właściwościom kwas mononadftalowy może być stosowany w różnych typach środków odkażających i wybielających.

Przedmiot wynalazku przedstawiono w poniższych przykładach wykonania.

Przykład I. Do reaktora wyposażonego w mieszadło mechaniczne, element grzewczo-chłodniczy, termometr i dozownik wprowadza się 500 kg wodnego roztworu nadtlenku wodoru o stężeniu 30% wagowych. Uruchamia się mieszadło reaktora i dozuje przy pomocy przenośnika ślimakowego 160 kg bezwodnika kwasu o-ftalowego w czasie około 30 minut oraz 4 kg węglanu magnezowego. Po dodaniu całej ilości bezwodnika kwasu o-ftalowego zawartość reaktora miesza się i podgrzewa do temperatury 53 - 2°C. Po upływie 30 minut od momentu uzyskania zakładanej temperatury masy reakcyjnej zawartość reaktora ochładza się do temperatury 10*C. Produkt poddaje się operacji filtrowania w celu oddzielenia wydzielonego osadu kwasu mononadftalowego, który suszy się w suszarni pod ciśnieniem atmosferycznym kondycjonowanym powietrzem o wilgotności względnej 35% w temperaturze 30*C. Filtrat, zawierajęcy nadmiar nieprzereagowanego nadtlenku wodoru, zawraca się do procesu ponownej syntezy kwasu mononadftalowego. Powyższym sposobem uzyskuje się 195 kg kwasu mononadftalowego. Otrzymany produkt może byó stosowany jako aktywny składnik proszków do prania w niskich temperaturach. Wydajność procesu wytwarzania kwasu mononadftalowego wynosi 97,3%.

Przykład II. Do reaktora wyposażonego w mieszadło mechaniczne, element grzewczo-chłodniczy, termometr i dozownik wprowadza się 230 kg wodnego roztworu nadtlenku wodoru o stężeniu wodoru 30% wagowych i 2 kg siarczanu magnezowego. Uruchamia się mieszadło reaktora i dozuje przy pomocy przenośnika ślimakowego 148 kg bezwodnika kwasu o-ftalowego w czasie około 20 minut. Po zadozowaniu całej ilości bezwodnika kwasu o-ftalowego zawartość reaktora miesza się i podgrzewa do temperatury 55 - 2*C i prowadzi się proces syntezy w tej temperaturze przez okres 30 minut. Produkt chłodzi się do temperatury 15’C 1 konfekcjonuje. W ten sposób otrzymuje się 372 kg kwasu mononadftalowego w postaci zawiesiny w roztworze wodnym, którą odfiltrowuje się i suszy. Wydajność procesu wynosi około 98%. Otrzymany kwas mononadftalowy może być stosowany jako środek dezynfekujący, m.in. w szpitalnictwie.

Przykład III . Kwas mononadftalowy otrzymany sposobem podanym w przykładzie I wynalazku oraz wytworzony według opisu patentowego St. Zjedn. Ameryki nr 2 273 774 i 2 813 896, brytyjskiego opisu patentowego nr 891 211 i francuskiego opisu patentowego nr 1 452 737 poddano badaniom zawartości aktywnego tlenu w porównaniu do nadboranu sodowego. Oznaczenie wykonano metodą jodometryczną wg opisu zawartego w książce j.Minczewskiego, Z.Marczenki Chemia analityczna t.2, str. 316-317, obliczając zawartość aktywnego tlenu w procentach wg wzoru:

x = v · c · 8 · 100/1000 · m, gdzie v i c oznaczają objętość (ml) i stężenie roztworu tiosiarczanu sodowego, a m - odważkę produktu. Wyniki badań zestawiono w tablicy i.

166 338

Tablica 1

L.p.	Wyszczególnienie	związku	Zawartość aktywnego tlenu (%)
1.	Kwas mononadftalowy otrzymany wg	przykładu I wynalazku	9,5
2.	Kwas mononadftalowy otrzymany wg	opisu patentowego	7 9
	St. Zjedn. Ameryki nr 2 273 774
3.	Kwas mononadftalowy otrzymany wg	brytyjskiego opisu	5 Δ
	patentowego nr 691 211
4.	Kwas mononadftalowy otrzymany wg	francuskiego opisu	5 R
	patentowego nr 1 452 737
5.	Kwas mononadftalowy otrzymany wg	opisu patentowego	S ?
	St. Zjedn. Ameryki nr 2 813 896		' » *
6.	Nadboran sodowy		8,9

Dane zawarte w tablicy 1 wskazują, że kwas mononadftalowy otrzymany sposobem według wynalazku posiada najwyższą zawartość aktywnego tlenu.

Przykład IV. Otrzymany sposobem wg przykładu I wynalazku oraz wg opisu patentowego St. Zjedn. Ameryki nr 2 813 896 kwas mononadftalowy poddano badaniom działania wybielającego w porównaniu do nadboranu sodowego. Zdolność wybielającą oznaczono przy użyciu sztucznie zabrudzonych tkanin testowych: EMPA 111 - zabrudzonej krwią wołową, EMPA 112 - zabrudzonej kakao i EMPA 114 - zabrudzonej czerwonym winem. Oznaczono leukometrycznie stopień białości próbek sztucznie brudzonych tkanin testowych, po czym poddawano je działaniu środków wybielających w postaci roztworu wodnego o stężeniu 10 g środka/1 w temperaturze 40*C 1 80‘C przez okres 0,5 godziny. Po bieleniu próbki tkanin testowych płukano w wodzie, suszono, a następnie oznaczono ich stopień białości. Zdolność wybielającą badanych środków w odniesieniu do poszczególnych rodzajów tkanin testowych obliczono według wzoru: P = —X - 8/ / /A - 8/] · 100, gdzie P zdolność wybielająca w procentach , X - średni stopień białości próbek zabrudzonej sztucznie tkaniny testowej po bieleniu chemicznym, B - średni stopień białości próbek zabrudzonej sztucznie tkaniny testowej przed bieleniem chemicznym, A - średni stopień białości nie brudzonych, kontrolnych próbek białej tkaniny testowej.

W tablicy 2 zestawiono uzyskane wyniki badań.

Tablica 2

Działanie wybielające otrzymanego różnymi sposobami kwasu mononadftalowego i nadboranu sodowego w stosunku do tkanin testowych EMPA lll, 112 1 114

Lp.	Rodzaj tkaniny	Temperatura CC)	Zdolność wybielająca (%) produktu:
według wynalazku	wg opisu patentowego USA 2 813 896	nadboranu sodowego
1.	EMPA lll	40	29,4	18,7	10,6
80	28,6	17,*	15,6
2.	EMPA 112	40	25,0	10,1	0,0
80	6,5	4,5	8.2
3.	EMPA 114	40	76,1	41,6	28,8
80	52,2	25,4	65,5

166 338

Na podstawie danych zawartych w tablicy 2 stwierdzono, że najlepsze właściwości wybielające posiada kwas mononadftalowy otrzymany sposobem wg przykładu I wynalazku, przy czym jego właś ciwości wybielające w temperaturze 40*C wielokrotnie przewyższają właściwości nadboranu sodowego 1 są znacznie wyższe od produktu otrzymanego wg opisu patentowego St. Zjedn. Ameryki nr 2 813 896.

Przykład V. Wykonano badania stabilności w czasie wodnych roztworów kwasu mononadftalowego otrzymanego sposobem wg przykładu I wynalazku oraz wg opisu patentowego St. Zjedn. Ameryki nr 2 813 896 w porównaniu do wodnego roztworu nadboranu sodowego w temperaturze 25‘C. Zawartość aktywnego tlenu w próbkach oznaczano metodą jodometryczną przedstawioną w przykładzie III niniejszego opisu. Stabilność zawartości aktywnego tlenu obliczono według wzoru:

S < [0_t ^a / 0p^a] · 100, gdzie: S - stabilność zawartości aktywnego tlenu w procentach, O*³ - zawartość aktywnego tlenu po czasie t w procentach, 0p^a - początkowa zawartość aktywnego tlenu w procentach.

Uzyskane wyniki badań zestawiono w tablicy 3.

Tablica 3

Stabilność w czasie wodnych roztworów kwasu mononadftalowego w porównaniu do wodnego roztworu nadboranu sodowego

Lp-	Czas (doby)	Zawartość aktywnego tlenu w roztworze (%)	Stabilność (%)
kwasu mononadftalowego otrzymanego według:	nadboranu sodowego	kwasu mononadftalowego otrzymanego według:	nadboranu sodowego
wynalazku	opisu patentowego St. Zjedn. Ameryki nr 2 813 896	wynalazku	opisu patentowego St. Zjedn. Ameryki nr 2 813 896
1.	0 (po sporządzeniu)	0,540	0,420	0,433	-	-	-
2.	1	0,536	0,366	0,171	99,3	87,2	39,5
3.	2	0,532	0,354	0,152	98,5	84,3	35,1
4.	3	0,528	0,336	0,118	97,8	80,1	27,3
5.	7	0,521	0,317	0,063	96,5	75,5	14,5
6.	14	0,498	0,295	0,041	92,2	70,2	9,5
7.	28	0,483	0,270	0,028	89,4	64,3	6,5

Powyższe wyniki badań wskazują, Ze najlepszą stabilnością charakteryzuje się roztwór kwasu mononadf talowego otrzymany według wynalazku.

Przykład VI. Otrzymany według sposobu podanego w przykładzie I wynalazku oraz według opisu patentowego St. Zjedn. Ameryki nr 2 Θ13 896 kwas mononadftalowy poddano badaniom działania dezynfekującego w porównaniu do nadboranu sodowego.

Działanie drobnoustrojobójcze określono w odniesieniu do czterech drobnoustrojów testowych: Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus i Candida albicans - oznaczając stężenie związku, przy którym następuje całkowite zniszczenie drobnoustrojów. Badania wykonano zgodnie z metodyką Państwowego Zakładu Higieny. Tablica 4 zawiera uzyskane wyniki badań.

166 338

Tablica 4

Działanie mikrobójcze uzyskanego różnymi sposobami kwasu mononadftalowego w odniesieniu do drobnoustrojów testowych w porównaniu do nadboranu sodowego

Lp.	Nazwa drobnoustroju testowego	Minimalne stężenie biobójcze (%)
kwasu mononadftalowego otrzymane według:	nadboranu sodowego
wynalazku	opisu patentowego St. Zjedn. Ameryki nr 2 813 896
1.	Escherichia coli	0,1	0,4	0,3
2.	Pseudomonas aeruginosa	0,1	0,8	0,75
3.	Staphylococcus aureus	0,25	0,6	0,75
4 .	Candida albicans	0,25	0,35	0,3

Z danych zawartych w tablicy 4 wynika, że najlepsze właściwości dezynfekujące wykazuje kwas mononadftalowy otrzymany sposobem według wynalazku.

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 1,(00 zł.

Claims

Zastrzeżenie patentowe

Sposób wytwarzania kwasu mononadftalowego przez reakcję nadmiaru nadtlenku wodoru z bezwodnikiem kwasu ftalowego w środowisku wodnym, znamienny tym, że w wodnym roztworze zawierającym co najmniej 0,5 procent wagowych węglanu magnezowego i/lub siarczanu magnezowego w stosunku do bezwodnika kwasu o-ftalowego działa się pod ciśnieniem atmosferycznym w temperaturze 53
± 2°C na nadtlenek wodoru bezwodnikiem kwasu o-ftalowego w stosunku molowym od 2:1 do 5:1 nadtlenku wodoru do bezwodnika kwasu o-ftalowego, a wytworzony w ten sposób kwas mononadftalowy wydziela się z mieszaniny poreakcyjnej przez jej schłodzenie do temperatury niższej od 15°C, odfiltrowanie wydzielonego osadu kwasu mononadftalowego, który suszy się pod ciśnieniem atmosferycznym kondycjonowanym powietrzem o wilgotności względnej niższej od 40 procent w temperaturze niższej od 35°C, natomiast filtrat, zawierający nadmiar nieprzereagowanego nadtlenku wodoru, zawraca się do procesu ponownej syntezy kwasu mononadftalowego.