RU2240307C1 - Способ получения глюконовой кислоты - Google Patents
Способ получения глюконовой кислоты Download PDFInfo
- Publication number
- RU2240307C1 RU2240307C1 RU2003108098/04A RU2003108098A RU2240307C1 RU 2240307 C1 RU2240307 C1 RU 2240307C1 RU 2003108098/04 A RU2003108098/04 A RU 2003108098/04A RU 2003108098 A RU2003108098 A RU 2003108098A RU 2240307 C1 RU2240307 C1 RU 2240307C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- glucose
- gluconic acid
- solution
- current density
- sodium
- Prior art date
Links
Landscapes
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
Abstract
Способ получения глюконовой кислоты относится к области фармацевтической химии и может быть использован в фармацевтической промышленности с целью синтеза важных препаратов - глюконатов натрия, кальция, железа, а также глюконо-дельта-лактона. Способ включает электролиз 20%-ного водного раствора Д-глюкозы в бездиафрагменном электролизере при температуре 40-50°С, содержащего в качестве катализатора бромида натрия или калия не более 1% от массы глюкозы, при рН раствора, равном 7-8, оптимальной плотности тока 0,05 А/см2, окисление Д-глюкозы происходит на обоих графитовых электродах и в объеме раствора, при этом синтез ведут при давлении кислорода 0,1-0,5 МПа и катодной плотности тока 0,01 А/см2. Экономичность и экологичность процесса достигается благодаря снижению энергозатрат, уменьшению количества вредных выбросов и увеличению выхода целевого продукта. 1 табл.
Description
Способ получения глюконовой кислоты относится к области фармацевтической химии, а точнее к химической технологии фармацевтических препаратов, и может быть использован в фармацевтической промышленности с целью синтеза важных препаратов -глюконатов натрия, кальция, железа, а также глюконо-дельта-лактона.
Известен синтез глюконовой кислоты биохимическим методом. Этот метод основан на ферментативном окислении глюкозы бактериями Aspengillus nigen на питательной среде, содержащей Д-глюкозу при температуре 25-35° С и рН 5,0-7,5 с постоянным поддержанием концентрации Д-глюкозы 40-60%. Выход глюконовой кислоты по отношению к исходной концентрации глюкозы составляет 95% [Moresi M., Parente E., Mazzatura A., Ricciardi A. Ann. microbiol. ed enzimol. -1992. -42, N 2. -С. 173-184].
Недостатками этого метода являются низкая скорость процесса и образование большого количества побочных продуктов, снижающих выход и стабильность целевого продукта.
Известен синтез глюконовой кислоты каталитическим окислением Д-глюкозы в трехфазном реакторе, в котором Pd/Al2O3 (приблизительно 1% от массы глюкозы), суспендированный в растворе Д-глюкозы, катализирует реакцию окисления последней в глюконовую кислоту кислородом воздуха с последующей нейтрализацией ее гидроксидом натрия. Реакция проводится при температуре 50° С, при непрерывном пропускании кислорода. Выход глюконата натрия достигает 90% [W. Bang, X.Lu, А.M.Duquenne, I.Nikov and A.Bascoul. “Glucose oxidation in a three-phase stirred airlift reactor: experiments and model”, Catalysis Today.V. 48, p.125-130 (1999)].
Недостатком этого метода является невысокая скорость реакции вследствие дезактивации дорогостоящих катализаторов.
Наиболее близким по технической сущности является электрохимический способ получения глюконовой кислоты с последующей ее нейтрализацией карбонатом кальция, описанный в [Томилов А.П., Фиошин М.Я., Смирнов В.А. Электрохимический синтез органических веществ. М.: Химия, 1976 г.]
Этот способ основан на электролизе 20%-ного водного раствора Д-глюкозы, содержащего бромистый натрий, в количестве 1% от массы глюкозы, и стехиометрическое количество карбоната кальция в одну стадию в аппарате-электролизере. В качестве электролизера используется типовой химический реактор из нержавеющей стали, в котором роль катода выполняет корпус аппарата, а в качестве анода используются углеграфитовые электроды, находящиеся во внутреннем объеме реактора. Оптимальная плотность тока 0,05 А/см2, рН 7-8, процесс ведут при температуре 40-50° С. Выход глюконата кальция достигает 84-90%. Этим способом удается получить наиболее чистый глюконат кальция.
Недостатками этого способа являются использование только катодной реакции, вследствие этого высокие энергозатраты, а также санитарно-гигиенические трудности, возникающие при получении препарата в больших количествах.
Задачей изобретения является интенсификация процесса синтеза глюконовой кислоты путем снижения энергозатрат, уменьшения количества вредных выбросов и увеличения выхода целевого продукта.
Технический результат - экономичность и экологичность процесса, достигается тем, что электролиз 20%-ного водного раствора Д-глюкозы проводят в бездиафрагменном электролизере при температуре 40-50° С, содержащего в качестве катализатора бромида натрия или калия не более 1% от массы глюкозы, при рН раствора, равном 7-8, оптимальной плотности тока 0,05 А/см2, а окисление Д-глюкозы происходит на обоих графитовых электродах и в объеме раствора, при этом синтез ведут при давлении кислорода 0,1-0,5 МПа и катодной плотности тока 0,01 А/см2.
Электролиз проводят в бездиафрагменном электролизере при давлениях кислорода 0,1-0,5 МПа, температуре 40-50° С, при анодной плотности тока 0,05 А/см2, катодной - 0,01 А/см2. При этом окисление Д-глюкозы происходит с участием гипобромид-ионов на аноде, растворенным кислородом в объеме раствора, а также перекисью водорода, образующейся на катоде.
Пример 1. Электролиз проводили в фторопластовом стакане, помещенном в автоклав. В электролизер наливали 20%-ный водный раствор Д-глюкозы, содержащий бромистый натрий в количестве 1% от массы глюкозы. Катод и анод - графит, плотность тока на аноде - 0,05 А/см2, на катоде - 0,01 А/см2. Температура 45° С, давление кислорода - 0,1 МПа. Повышение выхода глюконовой кислоты составляет ~ 40%, что объясняется окислением глюкозы как на аноде (гипобромид ионами), так и на катоде (перекисью водорода).
Окисление глюкозы осуществляется за счет следующих электродных реакций:
На аноде: NaBr + Н2O - 2 е-→ NaOBr + 2H+
В объеме раствора:
НОСН2-(НСОН)4-НС=O + NaOBr → НОСН2-(НСОН)4-СООН + NaBr.
НОСН2-(НСОН)4-НС=O + Н2O2 → НОСН2-(НСОН)4-СООН + Н2O.
НОСН2-(НСОН)4-СООН +СаСО3 → (НОСН2-(НСОН)4-СОО)2Са + СO2 +H2O.
Пример 2. Электролиз проводился по примеру 1 с тем отличием, что давление кислорода составляло 0,3 МПа. Повышение выхода целевого продукта составляло ~ 60%.
Пример 3. Электролиз проводился по примеру 1 с тем отличием, что давление кислорода составляло 0,5 МПа. Повышение выхода целевого продукта составляло ~ 65%.
В таблице показана зависимость повышения массового выхода глюконовой кислоты от концентрации глюкозы и давления кислорода.
Дальнейшее повышение давления кислорода может приводить к деструкции углеродной цепи и снижению выхода глюконовой кислоты.
Выбор соответствующих условий реакции связан с производительностью процесса; при более высоких и низких плотностях анодного тока снижается выход глюконовой кислоты; при катодной плотности тока выше 0,01 А/см2 снижается выход перекиси водорода.
Предлагаемый способ обладает рядом преимуществ:
1) Расход электроэнергии уменьшается за счет использования катодной и анодной реакции.
2) Снижается количество вредных выбросов, так как в качестве дополнительного окислителя используется перекись водорода - экологически чистый окислитель.
3) Увеличивается выход глюконовой кислоты.
Claims (1)
- Способ получения глюконовой кислоты, включающий электролиз 20%-ного водного раствора Д-глюкозы в бездиафрагменном электролизере при температуре 40-50°С, содержащего в качестве катализатора бромида натрия или калия не более 1% от массы глюкозы, при рН раствора, равном 7-8, оптимальной плотности тока 0,05 А/см2, отличающийся тем, что окисление Д-глюкозы происходит на обоих графитовых электродах и в объеме раствора, при этом синтез ведут при давлении кислорода 0,1-0,5 МПа и катодной плотности тока 0,01 А/см2.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003108098/04A RU2240307C1 (ru) | 2003-03-24 | 2003-03-24 | Способ получения глюконовой кислоты |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003108098/04A RU2240307C1 (ru) | 2003-03-24 | 2003-03-24 | Способ получения глюконовой кислоты |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2003108098A RU2003108098A (ru) | 2004-10-10 |
RU2240307C1 true RU2240307C1 (ru) | 2004-11-20 |
Family
ID=34310570
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2003108098/04A RU2240307C1 (ru) | 2003-03-24 | 2003-03-24 | Способ получения глюконовой кислоты |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2240307C1 (ru) |
-
2003
- 2003-03-24 RU RU2003108098/04A patent/RU2240307C1/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ТОМИЛОВ А.П. и др. Электрохимический синтез органических веществ. - Ленинградское отделение, Химия, 1976, с.280-282. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Blanchet et al. | Importance of the hydrogen route in up-scaling electrosynthesis for microbial CO 2 reduction | |
JP4811844B2 (ja) | 過炭酸の製造方法 | |
CN101434429A (zh) | 一种电化学还原与氧化结合处理含氯有机废水的装置及方法 | |
Gutiérrez-Sánchez et al. | The inhibition of the proton donor ability of bicarbonate promotes the electrochemical conversion of CO2 in bicarbonate solutions | |
CN113737205B (zh) | 一种(亚)硝酸根电化学还原直接制备氨气的方法 | |
CN103436910B (zh) | 一种葡萄糖酸及葡萄糖二酸的制备方法 | |
CN109809601A (zh) | 用于降解有机废水的序批式电促铁还原型芬顿氧化方法 | |
CN101275233A (zh) | 一种采用醇类为原料的制氢方法 | |
Frese Jr | Partial electrochemical oxidation of methane under mild conditions | |
RU2240307C1 (ru) | Способ получения глюконовой кислоты | |
CN103288186A (zh) | 一种多电极共同作用处理含氯有机废水的电解装置 | |
US20230151500A1 (en) | Novel electrocatalytic membrane reactor and use thereof in preparation of high-purity hydrogen | |
JP3561130B2 (ja) | 過酸化水素製造用電解槽 | |
Chou et al. | Paired electrooxidation IV. Decarboxylation of sodium gluconate to D-arabinose | |
CN208716927U (zh) | 高级氧化处理废水的一体化装置 | |
CN114921799A (zh) | 单原子阴阳极同时合成高纯二氧化氯气体的方法及其装置 | |
Xu et al. | Electrochemical disinfection using the gas diffusion electrode system | |
CN114133004A (zh) | 一种新型电催化膜反应器及其在制备高纯氢气上的应用 | |
Bilous et al. | Electrochemical synthesis of peroxyacetic acid on Pt/PtO and PbO2 anodes | |
CN106673175A (zh) | 一种利用氯气氧化深度处理有机废水的方法 | |
CN112047458A (zh) | 一种养殖废水厌氧生物电化学预处理消泡装置及方法 | |
CN115433956B (zh) | 一种电化学合成2-乙基-6-羟基-2h-吡喃酮的方法 | |
CN111979562A (zh) | 一种插拔式胶囊阴极及可扩展高效合成h2o2反应器装置 | |
CN111472018A (zh) | 一种spe电解制备过氧化氢的方法 | |
Kurayama et al. | A feasibility study of a new photosynthesis bioreactor design using TiO2 particles combined with enzymes |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090325 |