Opis patentowy opublikowano: 31.05.1977 83890 MKP C07c 69/32 Int. Cl2. C07H 3/04 Twórcywynalazku: Adam Korczynski, Longina Piszczek, Józef Swiderski Uprawniony z patentu: Politechnika Slaska im. W. Pstrowskiego, Gliwice (Polska) Sposób elektrochemicznej redukcji D-rybono-7-laktonu do D-rybozy w roztworze siarczanu amonowego Wynalazek dotyczy sposobu elektrochemicznej redukcji D-rybono-7-laktonu do D-rybozy na katodzie rteciowej w roztworze siarczanu amonowego.Dotychczasowy sposób otrzymywania D-rybozy polega na redukcji D-rybono-7-laktonu amalgamatem sodowym (Helv. Chim. Acta 19, 189 1936 i opis patentowy ZSRR nr 118130) lub redukcji elektrochemicznej, znanej na przyklad z opisu patentowego .USA nr 3 312 608. W sposobie tym elektrolize prowadzi sie w diafrag- mowym, poziomym elektrolizerze z katoda rteciowa. Jako katolit uzywa sie wodny roztwór zawierajacy w 1 dm3: 40 g siarczanu amonowego, 40 g D-rybono-7-laktonu oraz 25 g kwasu borowego. Anolit stanowi 10% roztwór kwasu siarkowego. Anoda wykonana jest z platyny. Stosuje sie intensywne mieszanie i chlodzenie katolitu. Proces prowadzi sie w sposób periodyczny w temperaturze 10—20°C przy katodowej gestosci pradu 1—3A/dm2. Podczas elektrolizy na katodzie rteciowej tworzy sie amalgamat amonowy. W wyniku rozkladu amalgamatu nastepuje alkalizowanie przykatodowej warstwy elektrolitu. Dla utrzymania stalej kwasowosci katolitu (pH = 3-M) dozuje sie w odpowiednich ilosciach 10% roztwór kwasu siarkowego. Produktem elektroli¬ zy jest roztwór zawierajacy: D-ryboze w ilosci okolo 30g/dm3, nieprzereagowany D-rybono-7-lakton, w ilosci okolo 10 g/dm3 oraz siarczan amonowy i kwas borowy o stezeniu wyjsciowym.Podany sposób elektrochemicznej redukcji D-rybono-7-laktonu do D-rybozy charakteryzuje sie niska powierzchniowa i objetosciowa gestoscia pradu oraz malym stezeniem substratu, w wyniku czego osiagniecie odpowiedniego stopnia przereagowania wymaga dlugiego okresu czasu, a roztwór otrzymany po elektrolizie posiada niskie stezenie produktu (30 g/dm3, niekorzystne dla jego wyodrebnienia lub dalszej przeróbki.W przypadku zastosowania w procesie syntezy witaminy B2 roztwór taki wymaga zageszczenia, w tempera¬ turze nie przekraczajacej 40°C, co najmniej do stezenia 70—80 g/dm3.Niska katodowa gestosc pradu (1—3A/dm2) jest równiez niekorzystna ze wzgledu na mala zdolnosc produkcyjna jednostkowej powierzchni katody rteciowej. Ponadto prowadzenie procesu elektrolizy przy niskim stezeniu laktonu w roztworze wyjsciowym pociaga za soba znaczne zuzycie siarczanu amonowego na jednostke masy D-rybozy.Otrzymywanie roztworu D-rybozy o stezeniu 80 g/dm3 bezposrednio w procesie elektrolizy prowadzonfej przy podanych parametrach i zwiekszonym odpowiednio stezeniu D-rybono-7-laktonu nie jest celowe. Prowadzi2 83 890 bowiem do okolo 3-krotnego zwiekszenia czasu trwania elektrolizy, co przy malej stabilnosci zarówno substratu jak i produktu wzmaga udzial reakcji ubocznych oraz zwieksza straty produktu, spowodowane dyfuzja do przestrzeni anodowej.Sposób elektrochemicznej redukcji D-rybono-7-laktonu do D-rybozy wedlug wynalazku polega na tym, ze elektrolizie poddaje sie roztwór zawierajacy w 1 dm3 150-250 g D-rybono-7-laktonu oraz 50 g siarczanu amonowego a korzystnie 150g D-rybono-7-laktonu oraz 50 g siarczanu amonowego, przy katodowej gestosci pradu 10-20 A/dm2 a korzystnie 15A/dm2 i temperaturze 5-15°C. Kwasowosc katolitu utrzymuje sie w granicach pH = 3 -r 4, dozujac stezony kwas siarkowy w sposób ciagly w warunkach intensywnego przeplywu katolitu.Stwierdzono, ze zadowalajace warunki wymiany masy i ciepla zapewnia przeplyw katolitu nad powierz¬ chnia katody rteciowej z predkoscia liniowa równa 0,08—0,2 m/s a korzystnie 0,1—0,15 m/s.W wyniku zastosowania sposobu elektrochemicznej redukcji D-rybono-7-laktonu wedlug wynalazku uzyskuje sie roztwór D-rybozy o stezeniu 75-150 g/dm3 nie wymagajacy zageszczenia przed dalszym etapem syntezy witaminy B2. Jednoczesnie obniza sie równiez 4-krotnie zuzycie siarczanu amonowego oraz zwieksza 3—5-krotnie jednostkowa zdolnosc produkcyjna powierzchni katody i eliminuje stosowanie kwasu borowego.P r z y k fa d. Roztwór zawierajacy: — D-rybono-7-lakton — 150 g/dm3 — siarczan amonowy — 50 g/dm3 o pH = 3—4 poddaje sie elektrolizie przy nastepujacych parametrach: — katodowa gestoscpradu — 15 A/dm2 — anodowa gestosc pradu — 3 A/dm2 —objetosciowa gestosc pradu - 15,6 A/dm2 — temperatura katolitu — 5—15°C — kwasowosc katolitu — pH = 3—4 — liniowa szybkosc przeplywu katolitu nad katoda rteciowa — 0,15 m/s Jako anolit stosuje sie 10% roztwór H2S04. Katode stanowi rtec, anode — olów.W przypadku gdy surowiec zawiera substancje pianotwórcze, przed elektroliza roztwór nalezy przesaczyc przez warstwe wegla aktywnego.Podczas trwania procesu koryguje sie pH katolitu stezonym kwasem siarkowym w sposób ciagly.Elektrolize przerywa sie gdy przyrost stezenia D-rybozy w katolicie wciagu 30 min. trwania procesu zmaleje prawie do zera, co ma miejsce po uplywie 5 do 6 godzin od chwili wlaczenia pradu elektrolizy.Dla wyszczególnionych parametrów uzyskuje sie roztwór zawierajacy: — D-ryboze - 75-85 g/dm3 — D-rybono-7-lakton — 35—45 g/dm3 — siarczan amonowy — 50 g/dm3 PL