PL176974B1

PL176974B1 - Method of obtaining magnesium gluconate

Info

Publication number: PL176974B1
Application number: PL95308153A
Authority: PL
Inventors: Edward Kotuła; Augustyn Turczyn; Janusz Kruk; Łucja Kicińska; Stanisława Pobereżko
Original assignee: Inst Nawozow Sztucznych
Priority date: 1995-04-12
Filing date: 1995-04-12
Publication date: 1999-08-31
Also published as: PL308153A1

Abstract

Sposób otrzymywania glukonianumagnezu na drodze elektrochemicznego utleniania glukozy w roztworze wodnym zawierającymw 1 dm3 od 0,2 do 1,5 mola glukozy i od 0,1 do 0,3 mola bromku potasu lub/i bromku sodu, w obecności alkalicznych związków magnezu w odpowiedniej temperaturze, znamienny tym, że do wodnego roztworu glukozy przed i w trakcie elektrolizy dodaje się w ilości potrzebnej do utrzymania pH w zakresie od 6,5 do 8,5 czynnik neutralizujący wpostaci zawiesiny wodnej lub mieszaniny suchej tlenku lub/i wodorotlenku magnezu z wodorowęglanem lub/i węglanem magnezu o stosunku masowym składników tlenkowych lub/i wodorotlenkowych do węglanowych lub/i wodorowęglanowych w zakresie od 3:1 do 1:9, a elektrolizę prowadzi się przy gęstości prądu anodowego od 0,2 do 2,5 A/dm2 i wydziela się glukonianmagnezuprzez zmieszanie elektrolitu po elektrolizie z alkoholem rozpuszczalnym w wodzie w proporcji od 1,0:0,8 do 1,0:2,0, a następnie wymrożenie w temperaturze od -20°C do 0°C.Method of obtaining magnesium gluconate by electrochemical oxidation glucose in an aqueous solution containing in 1 dm3 from 0.2 to 1.5 mol of glucose and from 0.1 to 0.3 mole of potassium bromide and / or sodium bromide in the presence of alkaline compounds magnesium at a suitable temperature, characterized in that it is into an aqueous glucose solution before and during electrolysis, it is added in an amount necessary to maintain the pH in the range of 6.5 to 8.5 Neutralizing agent in the form of an aqueous suspension or a dry oxide mixture and / or magnesium hydroxide with a ratio of magnesium bicarbonate and / or carbonate by mass of oxide and / and hydroxide components to carbonate and / and bicarbonate in the range from 3: 1 to 1: 9, and electrolysis is carried out at a current density anode from 0.2 to 2.5 A / dm2 and magnesium gluconate is separated by mixing the electrolyte after electrolysis with water-soluble alcohol in a ratio of 1.0: 0.8 to 1.0: 2.0, a then freezing at -20 ° C to 0 ° C.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania glukonianu magnezu o czystości farmaceutycznej.The subject of the invention is a process for the preparation of pharmaceutical grade magnesium gluconate.

Znane są sposoby otrzymywania glukonianu magnezu na drodze chemicznej oraz elektrochemicznej.There are known methods of obtaining magnesium gluconate by chemical and electrochemical methods.

Metoda chemiczna opisana została w patencie USA nr 1964734. Polega ona na reakcji wymiany pomiędzy węglanem magnezu a glukonianem wapnia w roztworze wodnym nasyconym dwutlenkiem węgla. W wyniku reakcji powstaje osad węglanu wapnia, który oddziela się przez filtrację i glukonian magnezu w roztworze, który wykrystalizowuje się na przykład przez wymrożenie z alkoholem.The chemical method is described in US Patent No. 1,964,734. It consists in the exchange reaction between magnesium carbonate and calcium gluconate in an aqueous solution saturated with carbon dioxide. The reaction produces a precipitate of calcium carbonate, which is separated by filtration, and magnesium gluconate in solution, which crystallizes, for example, by freezing with alcohol.

Sposób elektrochemiczny opisany w polskim zgłoszeniu patentowym nr 282 357 polega na utlenianiu anodowym glukozy w roztworze wodnym w obecności bromku potasu i dodawaniu węglanu magnezujako surowca magnezowego i czynnika neutralizującego. Wodny roztwór zawierający w 1 dm3 od 0,2 do 1 mola glukozy, od 0,1 do 0,2 mola bromku potasu oraz węglan magnezowy poddaje się elektrochemicznemu utlenianu w elektrolizerze bezprzeponowym z elektrodami grafitowymi w temperaturze 20-50°C, przy gęstości prądu anodowego 1-2 A/dm2, przy czym pH roztworu utrzymuje się w trakcie trwania elektrolizy na poziomie co najwyżej 8,0 przez systematyczne doprowadzanie do elektrolizera zawiesiny węglanu magnezowego. Po zakończeniu reakcji elektrolit filtruje się, a następnie z roztworu wyodrębnia się glukonian magnezowy przez krystalizację z alkoholem metylowym. Taki produkt charakteryzuje się wysoką czystością. Zaproponowany sposób jest w istocie adaptacją znanej technologii elektrochemicznego otrzymywania glukonianu wapnia, w którym zastąpiono węglanem magnezu łatwo reagujący z kwasem glukonowy węglan wapnia. W tym opisie przedstawiono znane parametry prowadzenia procesu utleniania elektrochemicznego glukozy w obecności bromków.The electrochemical method described in Polish patent application No. 282 357 consists in anodic oxidation of glucose in an aqueous solution in the presence of potassium bromide and adding magnesium carbonate as a magnesium raw material and neutralizing agent. An aqueous solution containing in 1 dm3 from 0.2 to 1 mole of glucose, from 0.1 to 0.2 mole of potassium bromide and magnesium carbonate is subjected to electrochemical oxidation in a diaphragmless electrolyzer with graphite electrodes at a temperature of 20-50 ° C, at a current density anode 1-2 A / dm2, with the pH of the solution being kept at a maximum of 8.0 during the electrolysis by systematically feeding a suspension of magnesium carbonate to the electrolyser. After completion of the reaction, the electrolyte is filtered and the magnesium gluconate is then isolated from the solution by crystallization with methyl alcohol. Such a product is characterized by high purity. The proposed method is in fact an adaptation of the known technology of electrochemical preparation of calcium gluconate, in which the calcium gluconate, easily reacting with acid, has been replaced with magnesium carbonate. This description describes the known parameters of the electrochemical oxidation of glucose in the presence of bromides.

Problemem technologicznym jest przekształcenie tworzącego się kwasu glukonowego w glukonian magnezu. Są wyraźne różnice właściwości węglanu wapnia i węglanu magnezu: znacznie wolniejsza hydroliza MgCO3, a przede wszystkim niższe pH równowagowe - tworzący się Mg(OH)2jest znacznie słabszązasadąniż Ca(OH)2, właściwości powierzchni ziaren węglanu magnezu są zupełnie inne i inaczej będą na tej powierzchni zachodziły reakcje. Z tych powodów realizacja takiej technologii według opisu nr 282 357 pociąga za sobąszereg niedogodności technologicznych i zaburzeń procesu. Przede wszystkim znacznie wolniejszy przebieg reakcji i długi czas trwania procesu oraz konieczność stosowania elektrolizerów o dużej objętości. Szybkość re176 974 akcj i między powstającym kwasem glukonowym a powierzchnią ziarn węglanu magnezu zawieszonych w elektrolicie jest tak mała, że dla osiągnięcia dostatecznego stężenia glukonianu magnezu konieczne jest użycie dużych ilości węglanu magnezu - przynajmniej 4 razy wyższych niż zapotrzebowanie stechiometryczne, a tym samym konieczne jest oddzielenie od roztworu dużych ilości trudnofiltrującego się osadu zatrzymującego duże ilości roztworu reakcyjnego. Do oddzielenia tego osadu potrzeba odpowiednio dużej aparatury filtrującej.The technological problem is the conversion of the formed gluconic acid into magnesium gluconate. There are clear differences in the properties of calcium carbonate and magnesium carbonate: much slower hydrolysis of MgCO3, and above all a lower equilibrium pH - the formed Mg (OH) 2 is a much weaker base than Ca (OH) 2, the surface properties of magnesium carbonate grains are completely different and they will be different on this reactions were taking place. For these reasons, the implementation of such a technology according to description No. 282 357 involves a number of technological drawbacks and process disturbances. First of all, a much slower course of the reaction and a long duration of the process as well as the need to use large-volume electrolysers. The rate of re176 974 actions between the resulting gluconic acid and the surface of the magnesium carbonate grains suspended in the electrolyte is so low that to achieve a sufficient concentration of magnesium gluconate it is necessary to use large amounts of magnesium carbonate - at least 4 times higher than the stoichiometric requirement, and thus it is necessary to separate from a solution of large amounts of difficult filtering precipitate that retains large amounts of reaction solution. Sufficiently large filtration equipment is needed to separate this sludge.

Wraz z tym osadem stanowiącym odpad traci się ponad 3/4 wprowadzonej ilości węglanu magnezowego oraz dużą część znajdującego się w placku filtracyjnym glukonianu magnezu. Węglan magnezu odpowiedniej czystości jest odczynnikiem wielokrotnie droższym niż odpowiadający mu węglan wapnia i tak wielkie straty produkcyjne mogąuczynić produkcję zupełnie nieopłacalnąMore than 3/4 of the introduced amount of magnesium carbonate and a large part of the magnesium gluconate in the filter cake are lost with this waste sludge. Magnesium carbonate of appropriate purity is a reagent many times more expensive than the corresponding calcium carbonate and such huge production losses can make the production completely unprofitable

Ponadto podczas elektrolizy z węglanem magnezu tworzy się duża ilość piany, co komplikuje proces utleniania elektrolitycznego, w tym powoduje konieczność przerw w elektrolizie. Węglan magnezu ma znacznie niższy ciężar nasypowy niż węglan wapnia, stąd w zawiesinie wodnej utrzymuje się łatwiej, znacznie zwiększając tendencję do tworzenia dużo trwalszej i obfitszej piany niż przy produkcji glukonianu wapnia.In addition, during electrolysis with magnesium carbonate, a large amount of foam is formed, which complicates the process of electrolytic oxidation, including the need for breaks in the electrolysis. Magnesium carbonate has a much lower bulk density than calcium carbonate, hence it is easier to keep in slurry in water, greatly increasing the tendency to create a much more durable and abundant foam than in the production of calcium gluconate.

Aby wyeliminować te niedogodności przeprowadzono szereg badań elektrochemicznego procesu otrzymywania glukonianu magnezu przy zastosowaniu innych związków magnezu. Nieoczekiwanie okazało się, że wprowadzenie jako czynnika neutralizującego tlenku magnezu lub wodorotlenku magnezu w mieszaninie z wodorowęglanem lub węglanem magnezu eliminuje wyżej wymienione wady w elektrochemicznej metodzie otrzymywania glukonianu magnezu.In order to eliminate these drawbacks, a number of studies of the electrochemical process of the preparation of magnesium gluconate with the use of other magnesium compounds were carried out. It has surprisingly turned out that the addition of magnesium oxide or magnesium hydroxide as a neutralizing agent in a mixture with magnesium bicarbonate or carbonate eliminates the above-mentioned drawbacks in the electrochemical method of obtaining magnesium gluconate.

Istota wynalazku polega na tym, że do wodnego roztworu zawierającego glukozę i bromki przed i w trakcie elektrolizy dodaje się w ilości potrzebnej do utrzymania pH w zakresie odThe essence of the invention consists in the fact that, before and during the electrolysis, to the aqueous solution containing glucose and bromides in the amount necessary to maintain the pH in the range from

6,5 do 8,5 czynnik neutralizujący w postaci zawiesiny wodnej lub mieszaniny suchej tlenku lub/i wodorotlenku magnezu z wodorowęglanem lub/i węglanem magnezu o stosunku masowym składników tlenkowych lub/i wodorotlenkowych do wodorowęglanowych lub/i węglanowych w zakresie od 3:1 do 1:9. Elektrolizę prowadzi się przy gęstości prądu anodowego od 0,2 do 2,5 A/dm². Po zakończeniu elektrolizy z elektrolitu usuwa się osad, a glukonian magnezu wydziela się przez zmieszanie roztworu z alkoholem rozpuszczalnym w wodzie, korzystnie etylowym, wproporcji od 10:0,8 do 1,0:2,0, a następnie wymrożenie w temperaturze od -20°C do 0°C.6.5 to 8.5 neutralizing agent in the form of an aqueous suspension or a mixture of dry magnesium oxide and / or hydroxide with magnesium bicarbonate and / or carbonate with a mass ratio of oxide and / or hydroxide components to bicarbonate and / and carbonate components in the range from 3: 1 up to 1: 9. The electrolysis is carried out at an anode current density from 0.2 to 2.5 A / dm ² . After electrolysis is completed, the precipitate is removed from the electrolyte, and the magnesium gluconate is isolated by mixing the solution with a water-soluble alcohol, preferably ethyl alcohol, in a proportion of 10: 0.8 to 1.0: 2.0, and then freezing at a temperature of -20 ° C to 0 ° C.

Korzyści wynikające ze stosowania sposobu według wynalazku są następujące:The advantages of using the method according to the invention are as follows:

- zużycie związków magnezu zmniejsza się wielokrotnie- the consumption of magnesium compounds is reduced many times

- zanika całkowicie pienienie w elektrolizerze- the foaming in the electrolyser is completely eliminated

- ilość, stanowiącego odpad osadu maleje kilkanaście razy, a tym samym znacznie obniżąjąsię straty produktu i węglanu magnezu z odfiltrowywanym szlamem- the amount of waste sludge decreases several times, and thus the losses of the product and magnesium carbonate with the filtered sludge are significantly reduced

- znacznie skraca się czas prowadzenia procesu elektroutleniania na skutek przyspieszenia procesów zachodzących na powierzchni mieszaniny neutralizującej, jak również dzięki wyeliminowaniu przerw w procesie wynikających z zaburzeń technologicznych- the time of electrooxidation is significantly reduced as a result of acceleration of the processes taking place on the surface of the neutralizing mixture, as well as by eliminating interruptions in the process resulting from technological disturbances

- zastosowanie alkoholu etylowego do wyodrębniania glukonianu magnezu poprawia warunki BHP procesu, gdyż obniża zagrożenie zatruciem, ułatwia kierowanie produkcją zmniejszając czas potrzebny na nadzór związany z pracąz truciznami. Spory efekt przynosi też większa zdolność wysalająca alkoholu etylowego w stosunku do metanolu.- the use of ethyl alcohol to isolate magnesium gluconate improves the health and safety conditions of the process, as it reduces the risk of poisoning, facilitates production management, reducing the time needed for supervision related to the work with poisons. A considerable effect is also brought about by the higher salting capacity of ethyl alcohol in relation to methanol.

Sposób wytwarzania glukonianu magnezu według wynalazku ilustrują następujące przykłady.The following examples illustrate the preparation of magnesium gluconate according to the invention.

Przykład I. W elektrolizerze bezprzeponowym z elektrodami w postaci płyt grafitowych umieszczono 1 dm³ wodnego roztworu zawierającego 0,9 mola glukozy i 0,18 mola bromku potasu, po czym wprowadzono do niego zdyspergowaną w wodzie mieszaninę tlenku magnezu i wodorowęglanu magnezu w proporcji masowej 2:3, w ilości pozwalającej na uzyskanie pH elektrolitu=7,5. Następnie prowadzono proces elektrolizy w temperaturze 35°C, przy gęstości prądu anodowego 1,5 A/dm2. W miarę przebiegu elektrolizy wprowadzano porcjami wodną zawiesinę tlenku magnezu i wodorowęglanu magnezu w proporcji takiej jak powyżej w celu utrzymania pH w przedziale od 7 do 8. Po 36 godzinach elektrolizy proces przerwano, ele4Example I. 1 dm ^{3 of an} aqueous solution containing 0.9 mole of glucose and 0.18 mole of potassium bromide was placed in a diaphragmless electrolyser with graphite plates, and then a mixture of magnesium oxide and magnesium bicarbonate dispersed in water was introduced into it in a mass proportion of 2 : 3, in an amount making it possible to obtain the electrolyte pH = 7.5. Then, the electrolysis process was carried out at a temperature of 35 ° C with an anode current density of 1.5 A / dm2. As the electrolysis progressed, an aqueous suspension of magnesium oxide and magnesium bicarbonate in the proportion as above was introduced in portions in order to maintain the pH in the range from 7 to 8. After 36 hours of electrolysis, the process was stopped, ele4

176 974 ktrolit przesączono, a tak otrzymany klarowny roztwór w ilości około 0,9 dm³, zawierający glukonian magnezu, bromek potasu i resztę nieprzereagowanej glukozy zmieszano z 1,2 dm3 alkoholu etylowego, schłodzono do temperatury -10°C i pozostawiono w tej temperaturze do krystalizacji. Wykrystalizowany glukonian magnezu odsączono, przemyto alkoholem etylowym i wysuszono. Czystość tak otrzymanego glukonianu magnezu wynosi 98%, a więc odpowiada wymaganiom farmaceutycznym.176 974 ktrolite was filtered, and the thus obtained clear solution in the amount of about 0.9 dm ³ , containing magnesium gluconate, potassium bromide and the rest of unreacted glucose, was mixed with 1.2 dm3 of ethyl alcohol, cooled to -10 ° C and left at this temperature. for crystallization. Crystallized magnesium gluconate was filtered off, washed with ethyl alcohol and dried. The purity of the thus obtained magnesium gluconate is 98%, and thus corresponds to pharmaceutical requirements.

Przykład II. W elektrolizerze bezprzeponowym z elektrodami w postaci płyt grafitowych umieszczono 1 dm3 wodnego roztworu zawierającego 1,2 mola glukozy i 0,24 mola bromku potasu, po czym wprowadzono do niego zdyspergowaną w wodzie mieszaninę tlenku magnezu i wodorowęglanu magnezu w proporcji masowej 1:1, w ilości pozwalaj ącej na uzyskanie pH elektrolitu=7,5. Następnie prowadzono proces elektrolizy w temperaturze 45°C, przy gęstości prądu anodowego 2,2 A/dm². W miarę przebiegu elektrolizy wprowadzano porcjami wodną zawiesinę tlenku magnezu i wodorowęglanu magnezu w proporcji takiej jak powyżej w celu utrzymania pH w przedziale od 7 do 8. Po 36 godzinach elektrolizy proces przerwano, elektrolit przesączono, a tak otrzymany klarowny roztwór w ilości około 0,95 dm3, zawieraj ący glukonian magnezu, bromek potasu i resztę nieprzereagowanej glukozy zmieszano z 1,2 dm3 alkoholu etylowego, schłodzono do temperatury -10°C i pozostawiono w tej temperaturze do krystalizacji. Wykrystalizowany glukonian magnezu odsączono, przemyto alkoholem etylowym i wysuszono. Czystość tak otrzymanego glukonianu magnezu wynosi 98%, a więc odpowiada wymaganiom farmaceutycznym.Example II. 1 dm3 of an aqueous solution containing 1.2 moles of glucose and 0.24 moles of potassium bromide was placed in a diaphragmless electrolyzer with graphite plates, and then a mixture of magnesium oxide and magnesium bicarbonate dispersed in water in a mass ratio of 1: 1 was introduced into it, an amount making it possible to obtain an electrolyte pH of 7.5. Then, the electrolysis process was carried out at a temperature of 45 ° C with an anode current density of 2.2 A / dm ² . As the electrolysis progressed, an aqueous suspension of magnesium oxide and magnesium bicarbonate in the proportion as above was introduced in portions to maintain the pH in the range from 7 to 8. After 36 hours of electrolysis, the process was stopped, the electrolyte was filtered, and the thus obtained clear solution in the amount of about 0.95 dm3, containing magnesium gluconate, potassium bromide and the rest of unreacted glucose, was mixed with 1.2 dm3 of ethyl alcohol, cooled to -10 ° C and allowed to crystallize at this temperature. Crystallized magnesium gluconate was filtered off, washed with ethyl alcohol and dried. The purity of the thus obtained magnesium gluconate is 98%, and thus corresponds to pharmaceutical requirements.

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz. Cena 2,00 zł.Publishing Department of the UP RP. Circulation of 70 copies. Price PLN 2.00.

Claims

Patent claim

The method of obtaining magnesium gluconate by electrochemical oxidation of glucose in an aqueous solution containing in 1 dm ³ from 0.2 to 1.5 mol of glucose and from 0.1 to 0.3 mol of potassium bromide and / or sodium bromide in the presence of alkaline magnesium compounds at an appropriate temperature, characterized in that the amount of neutralizing agent in the form of an aqueous suspension or a mixture of dry magnesium oxide and / or hydroxide with magnesium hydroxide is added to the aqueous glucose solution before and during the electrolysis in the range from 6.5 to 8.5. with magnesium bicarbonate and / or carbonate with a mass ratio of oxide and / and hydroxide components to carbonate and / and bicarbonate components in the range from 3: 1 to 1: 9, and electrolysis is carried out at anode current density from 0.2 to 2.5 A / dm ² and magnesium gluconate is separated by mixing the electrolyte after electrolysis with water-soluble alcohol in the proportion from 1.0: 0.8 to 1.0: 2.0, and then freezing at a temperature of -20 ° C to 0 ° C .