PL195193B1

PL195193B1 - Sposób oczyszczania izochinoliny

Info

Publication number: PL195193B1
Application number: PL336405A
Authority: PL
Inventors: Jörg Talbiersky; Edgar Fuhrmann; Wolfgang Brüggemann
Original assignee: Ruetgers Vft Ag
Priority date: 1998-11-04
Filing date: 1999-11-04
Publication date: 2007-08-31
Also published as: CN1253133A; CZ296565B6; PL336405A1; EP0999210A1; CZ9903898A3; DE19850645C1; RU2224749C2; JP2000143633A; DE59911321D1; JP3550059B2; CN1145611C; DK0999210T3; EP0999210B1

Abstract

1. Sposób oczyszczania izochinoliny, znamienny tym, ze frakcj e izochinoliny z obróbki smo ly z w egla kamiennego o stopniu czysto sci co najmniej 85% oraz o zawarto sci chinoliny do 1% wago- wych i zawarto sci chinaldyny do 8% wagowych, poddaje si e krystalizacji. PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób oczyszczania izochinoliny.

Izochinolina jest ważną substancją podstawową do wytwarzania środków farmaceutycznych i barwników uczulających. Ponadto izochinolina znajduje zastosowanie jako rozpuszczalnik i środek do ekstrakcji. W temperaturze otoczenia czysta izochinolina tworzy bezbarwne kryształy o temperaturze topnienia 26,5°C, a jej temperatura wrzenia pod normalnym ciśnieniem wynosi 243,25°C.

Znany jest sposób wytwarzania izochinoliny drogą destylacji smoły z węgla kamiennego, w którym jest ona zawarta w stężeniu około 0,06% wagowych. Odpowiednie sposoby wytwarzania izochinoliny ze smoły z węgla kamiennego opisali H.-G. Franck i G. Collin, „Bituminous coal tar”, Springer-Verlag, Berlin, 1968, str. 60-64. Zazwyczaj jako materiał wyjściowy stosuje się frakcję metylonaftalenu o temperaturze wrzenia około 240 - 245°C, pochodzącą bezpośrednio z ciągłej destylacji surowej smoły, albo otrzymaną przez obróbkę oleju absorpcyjnego. Po ekstrakcji tej frakcji kwasem siarkowym i poddaniu powstałej soli chinoliny z kwasem siarkowym reakcji z wodorotlenkiem amonu otrzymuje się surową chinolinę, zawierająca około 55% wagowych chinoliny (temperatura wrzenia 237,1° C), 13% wagowych izochinoliny (temperatura wrzenia 243,2°C) i 8% wagowych chinaldyny (temperatura wrzenia 247,6°C). W wyniku przeróbki surowej chinoliny drogą destylacji otrzymuje się różne frakcje destylatu, w tym frakcję bogatą w izochinolinę, o zawartości izochinoliny około 70% wagowych („izochinolinę 70”). Z tego surowca można otrzymać drogą destylacji frakcjonowanej izochinolinę o stopniu czystości do 95% wagowych. Izochinoliny o wyższej jakości nie można otrzymać drogą destylacji, gdyż ograniczenia jakościowe wynikają z obecności równocześnie wrzących substancji. Znane jest również dalsze oczyszczanie otrzymanego destylatu drogą krystalizacji, do stopnia czystości do 99,9%.

Z JP-01153679 (Chemical Abstracts 111:174007) znane jest oczyszczanie izochinoliny drogą wielokrotnej krystalizacji z trialkiloamin jako rozpuszczalników, do stopnia czystości 99,9%, z wydajnością do 62%. Wadą tego sposobu jest konieczność wielokrotnej krystalizacji izochinoliny. Kolejną wadą jest to, że w tym sposobie stosuje się rozpuszczalniki, których pozostałości trzeba usunąć z produktu końcowego po krystalizacji.

W JP-02049770 (Chemical Abstracts 113:6184) zaproponowano sposób oczyszczania izochinoliny, zgodnie z którym 90% izochinolinę pochodzącą z obróbki smoły z węgla kamiennego miesza się z benzenem jako rozpuszczalnikiem, po czym mieszaninę chłodzi się do -20°C, a otrzymane kryształy przemywa się heksanem w 21°C. Takim sposobem z wydajnością 46% otrzymuje się izochinolinę o stopniu czystości 99,6%. Wadą tego sposobu jest również stosowanie rozpuszczalników do krystalizacji, których pozostałości trzeba usunąć z produktu końcowego drogą destylacji.

W JP-03034970 (Chemical Abstracts 114:247160) ujawniono sposób oczyszczania izochinoliny, zgodnie z którym co najmniej 90% izochinolinę poddaje się reakcji z chlorkiem miedzi (II) w etanolu, z wytworzeniem odpowiedniego kompleksu miedzi. Izochinolinę o czystości 99,8% otrzymuje się z kompleksu miedzi, oddzielonego od roztworu macierzystego i przemytego etanolem, przez podziałanie wodnym roztworem wodorotlenku alkalicznego, ekstrakcję benzenem, a następnie destylację fazy organicznej. Sposób ten obejmuje również szereg drogich etapów obróbki i z tego względu nie nadaje się do produkcji czystej izochinoliny w dużej skali.

W US 2483420 opisano sposób oczyszczania frakcji izochinoliny o temperaturze topnienia 8 - 12°C, otrzymanej drogą destylacji, zgodnie, z którym produkt destylacji chłodzi się do temperatury poniżej 0°C, co powoduje zestalenie izochinoliny i powstanie półpłynnej masy, oraz wydziela się zestaloną izochinolinę z roztworu macierzystego.

Istniała potrzeba opracowania ulepszonego sposobu oczyszczania izochinoliny, zgodnie, z którym izochinolinę o czystości co najmniej 97% można otrzymać z izochinoliny o czystości co najmniej 85%, z obróbki smoły z węgla kamiennego, drogą jednostopniowej krystalizacji izochinoliny. W szczególności krystalizację można również przeprowadzić bez użycia rozpuszczalników.

Zgodny z wynalazkiem sposób oczyszczania izochinoliny polega na tym, że frakcję izochinoliny z obróbki smoły z węgla kamiennego o stopniu czystości co najmniej 85% oraz o zawartości chinoliny do 1% wagowych i zawartości chinaldyny do 8% wagowych, poddaje się krystalizacji.

Korzystnie krystalizację prowadzi się jako krystalizację zawiesinową, zwłaszcza przez odwirowanie roztworu macierzystego.

W szczególności krystalizację wywołuje się przez ochłodzenie frakcji izochinoliny do temperatury 5 - 18°C, zwłaszcza 11 - 14°C.

PL 195 193 B1

Stwierdzono, że sposobem według wynalazku krystalizacja izochinoliny przebiega szczególnie korzystnie, gdy materiał wyjściowy zawiera chinolinę w ilości poniżej 1% wagowych i chinaldynę w ilości poniżej 8% wagowych. Nie było to oczywiste, gdyż należało oczekiwać przeciwnego zjawiska na podstawie temperatury topnienia wyżej wspomnianych zanieczyszczeń (chinolina: temperatura topnienia -14,2°C; chinaldyna: temperatura topnienia -1°C).

Sposobem według wynalazku z izochinoliny o stosunkowo małym stopniu zanieczyszczenia (czystość >85%) można łatwo otrzymać izochinolinę o stopniu czystości (>97%) po jednym etapie oczyszczania, co umożliwia jej zastosowanie jako substancji wyjściowej do wytwarzania środków farmaceutycznych.

Podczas obróbki smoły z węgla kamiennego zbiera się bogatą w izochinolinę frakcję, zawierającą około 70% wagowych izochinoliny. Frakcję izochinoliny 70 poddaje się destylacji frakcjonowanej, w wyniku, której osiąga się zawartość izochinoliny około 85 - 95% wagowych. Destylację korzystnie prowadzi się w aparacie wyposażonym w kolumnę, zwłaszcza kolumnę z wypełnieniem. Destylację można prowadzić pod normalnym ciśnieniem. Korzystnie prowadzi się ją pod ciśnieniem w głowicy 10 - 30 kPa, zwłaszcza 12 - 18 kPa. Stwierdzono, że najkorzystniej ciśnienie w głowicy wynosi około 15 kPa. Destylację korzystnie prowadzi się przy temperaturze w głowicy 165 - 180°C, zwłaszcza 170 - 175°C. Można stosować dowolny wybrany stosunek orosienia. Jednakże stwierdzono, że stosunek orosienia około 1:20 jest szczególnie odpowiedni.

Po destylacji otrzymane frakcje analizuje się odpowiednimi metodami, takimi jak chromatografia, zwłaszcza chromatografia gazowa, w celu ustalenia ich składu. Zazwyczaj główna frakcja destylatu (około 40 - 50% wagowych w przeliczeniu na ilość materiału wyjściowego) zawiera około 95% wagowych izochinoliny. Tylko około 2 - 4% wagowych frakcji, w przeliczeniu na ilość materiału wyjściowego, zawiera izochinolinę w ilości powyżej 95% wagowych.

Materiał wyjściowy, który można stosować w krystalizacji zgodnie ze sposobem według wynalazku, można otrzymać przez połączenie frakcji otrzymanych z destylacji izochinoliny 70, tak aby w mieszaninie zawartość chinoliny wynosiła co najwyżej 1% wagowych, a zawartość chinaldyny co najwyżej 8% wagowych. Zwykle ilość połączonych frakcji, które spełniają te warunki, wynosi około 15 - 20% wagowych w przeliczeniu na ilość materiału wyjściowego. Zatem połączone frakcje zawierają średnio około 0,5% wagowych chinoliny i około 4 - 5% wagowych chinaldyny.

Krystalizację można prowadzić znanymi sposobami, zwłaszcza jako krystalizację zawiesinową. Krystalizację zawiesinową można prowadzić z odwirowaniem roztworu macierzystego i/lub częściowym topieniem. Korzystnie krystalizację zawiesinową prowadzi się z odwirowaniem roztworu macierzystego.

Można także dodać do zawiesiny rozcieńczalnika, takiego jak toluen lub arsol, np. arsol VE. Arsol VE stanowi mieszaninę lekkich związków aromatycznych, zawierającą benzen, toluen i ksylen jako główne składniki. Jednakże dodatek rozcieńczalników powoduje konieczność oddzielenia pozostałości rozpuszczalników z produktu końcowego drogą destylacji.

Szczególną zaletą sposobu według wynalazku jest to, że można osiągnąć doskonałą wydajność bez dodawania rozcieńczalników.

Zgodnie z korzystną postacią wynalazku, połączone frakcje izochinoliny z destylacji frakcjonowanej chłodzi się w odpowiednim pojemniku, zwłaszcza w pojemniku z podwójnym płaszczem, do temperatury 5 - 18°C, zwłaszcza 11 - 14°C, w celu doprowadzenia do krystalizacji i miesza się w tej temperaturze przez 0,5 - 3 godziny, np. przez około 1 godzinę. Następnie pastę krystalizacyjną energicznie odwirowuje się w uprzednio ochłodzonej wirówce. Otrzymuje się produkt zawierający średnio powyżej 97% wagowych izochinoliny.

Sposób według wynalazku ilustrują poniższe przykłady. Wszystkie udziały procentowe w tabelach 1 - 5 to udziały wagowe.

P r z y k ł a d 1

Wytwarzanie izochinoliny 90 przez destylację izochinoliny 70

Izochinolinę 70 poddano oczyszczaniu frakcjonowanemu w 2 m kolumnie laboratoryjnej (kolumna z wypełnieniem) przy ciśnieniu w głowicy 15 kPa, temperaturze w głowicy 170 - 175°C i stosunku orosienia 1:20. Podczas destylacji osiągnięto maksimum zawartości izochinoliny 97,4% wagowych. Wydajność izochinoliny 95 wyniosła 41,9% wsadu lub 57,8% w przeliczeniu na izochinolinę we wsadzie.

Podczas destylacji zebrano frakcje podane w tabeli 1. Skróty „LBC”, „NIP” i „HBC”, użyte w tabeli 1 i w dalszych tabelach oznaczają odpowiednio „związki niskowrzące”, „piki nie dające się zidentyfikować” i „związki wysokowrzące”.

PL 195 193 B1

T a b e l a 1

Destylacja izochinoliny 70

	LBC (%)	Chi- nolina (%)	Izochi- nolina (%)	NIP (%)	Chinal- dyna (%)	8-Metylo- chinolina (%)	3-Metyloizochinolina (%)	Lepidyna (%)	HBC (%)
Wsad	1,50	10,05	72,40	1,30	11,27	3,26	0,06	0,04	0,12
Frakcja
1	100,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00
2	48,01	41,88	8,87	0,71	0,06	0,43	0,01	0,00	0,03
3	1,26	72,14	24,09	1,24	0,14	1,04	0,00	0,00	0,09
4	0,30	63,92	34,34	0,81	0,07	0,56	0,00	0,00	0,00
5	0,34	58,38	37,97	1,48	0,09	1,63	0,00	0,00	0,11
6	0,18	36,88	59,20	1,47	0,12	2,00	0,00	0,00	0,15
7	0,12	26,73	69,53	1,40	0,20	1,90	0,00	0,00	0,12
8	0,09	16,34	79,96	1,53	0,17	1,76	0,00	0,00	0,15
9	0,09	13,12	83,11	1,57	0,27	1,72	0,00	0,00	0,12
10	0,01	6,25	90,88	1,28	0,23	1,34	0,00	0,00	0,01
11	0,07	5,30	91,29	1,50	0,32	1,42	0,00	0,00	0,10
12	0,08	2,75	94,32	1,26	0,28	1,19	0,00	0,00	0,12
13	0,04	1,38	95,79	1,18	0,40	1,16	0,00	0,00	0,05
14	0,10	0,25	97,41	0,86	0,36	0,94	0,00	0,00	0,08
15	0,14	0,53	96,44	1,30	0,53	0,71	0,00	0,00	0,35
16	0,54	0,23	96,45	1,29	0,53	0,88	0,00	0,00	0,08
17	0,71	0,12	96,07	1,19	0,86	1,00	0,00	0,00	0,05
18	1,68	0,08	95,22	1,09	0,85	0,99	0,00	0,00	0,09
19	1,47	0,02	95,09	1,40	0,94	1,04	0,00	0,00	0,04
20	2,28	0,03	94,23	1,22	1,04	1,18	0,00	0,00	0,02
21	1,87	0,02	93,58	1,27	1,75	1,48	0,00	0,00	0,03
22	2,07	0,00	94,29	0,40	1,63	1,59	0,00	0,00	0,02
23	2,71	0,00	91,59	0,40	2,93	2,35	0,00	0,00	0,02
24	0,56	0,00	90,52	0,63	4,59	3,67	0,00	0,00	0,03
Pozostałość po destylacji	0,88	0,06	17,38	1,88	65,75	12,88	0,47	0,27	0,43

P r z y k ł a d 2

Krystalizacja izochinoliny

Frakcję otrzymaną w przykładzie 1, o zawartości izochinoliny 91,8% wagowych i o składzie podanym w tabeli 2, ochłodzono w pojemniku z podwójnym płaszczem do 13°C w celu doprowadzenia do krystalizacji i powoli mieszano w tej temperaturze przez 1 godzinę. Następnie pastę krystalizacyjną odwirowano energicznie w uprzednio ochłodzonej wirówce (odwirowany olej: 52,2% wagowych; materiał w wirówce: 43,1% wagowych). Materiał w wirówce zawierał 97,83% wagowych izochinoliny. Wydajność

PL 195 193 B1 oczyszczonej izochinoliny wyniosła 43,1% wsadu lub 45,9% w przeliczeniu na izochinolinę we wsadzie. Pozostałe składniki materiału w wirówce podano w tabeli 2.

T a b e l a 2

	Wsad (%)	Materiał w wirówce (%)
LBC	0,43
Fenole		0,05
Toluidyna		0,03
Ksylidyna		0,01
Chinolina	0,69	0,05
Izochinolina	91,80	97,83
NIP	1,67	0,41
Chinaldyna	4,08	1,30
8-Metylochinolina	1,29	0,32
3- Metyloizochinolina	0,04
HBC
Razem	100	100

P r z y k ł a d 3

Krystalizacja izochinoliny

Frakcję otrzymaną w przykładzie 1, o zawartości izochinoliny 88,12% wagowych i o składzie podanym w tabeli 3, ochłodzono w pojemniku z podwójnym płaszczem do 12°C w celu doprowadzenia do krystalizacji i powoli mieszano w tej temperaturze przez 1 godzinę. Następnie pastę krystalizacyjną odwirowano energicznie w uprzednio ochłodzonej wirówce (odwirowany olej: 49,9% wagowych; materiał w wirówce: 47,2% wagowych). Materiał w wirówce zawierał 97,35% wagowych izochinoliny. Wydajność oczyszczonej izochinoliny wyniosła 47,2% wsadu lub 52,1% w przeliczeniu na izochinolinę we wsadzie. Pozostałe składniki materiału w wirówce podano w tabeli 3.

T a b e l a 3

	Wsad (%)	Materiał w wirówce (%)
LBC
Fenole
Toluidyna	0,41	0,07
Ksylidyna
Chinolina	0,33	0,18
Izochinolina	88,12	97,35
NIP	1,34	0,38
Chinaldyna	7,15	1,50
8-Metylochinolina	2,65	0,52
3-Metyloizochinolina
HBC
Razem	100	100

P r z y k ł a d 4

Krystalizacja izochinoliny z dodatkiem rozcieńczalników

Frakcję otrzymaną w przykładzie 1, o zawartości izochinoliny 91,80% wagowych i o składzie podanym w tabeli 4, zmieszano z rozcieńczalnikiem arsol VE w ilości 10% wagowych w przeliczeniu na ilość frakcji izochinoliny i ochłodzono w pojemniku z podwójnym płaszczem do 4°C w celu doprowadzenia do krystalizacji i powoli mieszano w tej temperaturze przez 1 godzinę. Następnie pastę krystalizacyjną odwirowano energicznie w uprzednio ochłodzonej wirówce (odwirowany olej: 70,1% wagowych; materiał w wirówce: 29,6% wagowych). Materiał w wirówce zawierał 96,21% wagowych izochinoliny. Wydajność oczyszczonej izochinoliny wyniosła 29,6% wsadu lub 34,13% w przeliczeniu na izochinolinę we wsadzie. Pozostałe składniki materiału w wirówce podano w tabeli 4.

PL 195 193 B1

T a b e l a 4

	Wsad (%)	Materiał w wirówce (%)
LBC	0,43	1,98
Fenole		0,05
Toluidyna		0,04
Ksylidyna		0,02
Chinolina	0,69	0,05
Izochinolina	91,80	96,21
NIP	1,67	0,34
Chinaldyna	4,08	1,05
8-Metylochinolina	1,29	0,26
3-Metyloizochinolina	0,04
HBC
Razem	100	100

P r z y k ł a d 5 (porównawczy)

Krystalizacja izochinoliny wzbogaconej w chinolinę

Frakcję otrzymaną w przykładzie 1, o zawartości izochinoliny 86,9% wagowych, o zawartości chinoliny 6,03% wagowych i o składzie podanym w tabeli 5, ochłodzono w pojemniku z podwójnym płaszczem do 13°C w celu doprowadzenia do krystalizacji i powoli mieszano w tej temperaturze przez 1 godzinę. Następnie pastę krystalizacyjną odwirowano energicznie w uprzednio ochłodzonej wirówce (odwirowany olej: 53% wagowych; materiał w wirówce: 46,7% wagowych). Wydajność oczyszczonej izochinoliny wyniosła 46,7% wsadu lub 51,2% w przeliczeniu na izochinolinę we wsadzie. Materiał w wirówce zawierał 95,29% wagowych izochinoliny. Pozostałe składniki materiału w wirówce podano w tabeli 5.

T a b e l a 5

	Wsad (%)	Materiał w wirówce (%)
LBC	0,02
Fenole	0,10	0,01
Toluidyna	0,38	0,07
Ksylidyna	0,03	0,02
Chinolina	6,03	3,13
Izochinolina	86,90	95,29
NIP	1,32	0,36
Chinaldyna	3,19	0,72
8-Metylochinolina	1,95	0,40
3-Metyloizochinolina
HBC	0,08
Razem	100	100

PL 195 193 B1

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób oczyszczania izochinoliny,zznmieenytymi. że frakcję izochinolinyz obróbkismoły z węgln Cnmieooegc c ztcooiu zosztcśzi zc onjmoiej 85% crno c onwnrtcśzi zhioclios dc 1% wngcwszh i onwnrtcśzi zhionldyos dc 8% wngcwszh, ocddnje zię Crsótnlionzji.

2. Spocób weełuu zon^z. 1, zznmieeny tym, że kcystalizocję prowandi się j ato kcystalizocję onwieziocwą.

3. Spocób rs/wed-iu zoniz^, z znmieenntym, że kιystalizonjęzowiesinywe prowendi sięprzoe cdwircwnoie rcotwcru mnzierosztegc.

4. Sposóbweełuuzoktrz.2 albr 3,zznmieenytymi. że kιystalizonjęwewełuje; sięprzoeochłOł doeoie frnCzji ioczhiyclios dc temperatury 5 - 18°C, owłnzozon 11 - 14°C.