RU2511388C1 - Method of obtaining sodium hydrocarbonate, containing stable isotope 13c - Google Patents
Method of obtaining sodium hydrocarbonate, containing stable isotope 13c Download PDFInfo
- Publication number
- RU2511388C1 RU2511388C1 RU2012136156/05A RU2012136156A RU2511388C1 RU 2511388 C1 RU2511388 C1 RU 2511388C1 RU 2012136156/05 A RU2012136156/05 A RU 2012136156/05A RU 2012136156 A RU2012136156 A RU 2012136156A RU 2511388 C1 RU2511388 C1 RU 2511388C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- carried out
- bicarbonate
- stable isotope
- sodium bicarbonate
- isotope
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к неорганической химии, в частности к способу получения гидрокарбоната натрия, содержащего стабильный изотоп углерода 13C.The invention relates to inorganic chemistry, in particular to a method for producing sodium bicarbonate containing a stable carbon isotope 13 C.
Данное соединение используется для неинвазивной диагностики кислотности в желудке, для определения величины основного энергетического обмена организма с целью обоснованного расчета калорийности питания (13C-бикарбонатный дыхательный тест), а также в качестве питательной среды для выращивания культур 13C-микроорганзмов, используемых в микробиологическом синтезе полимеченых 13С-соединений (ненасыщенных кислот, углеводов, аминокислот и других).This compound is used for non-invasive diagnosis of acidity in the stomach, for determining the value of the body’s main energy metabolism for the reasonable calculation of caloric intake ( 13 C-bicarbonate breath test), and also as a culture medium for growing 13 C-microorganisms used in microbiological synthesis polymerized 13 C-compounds (unsaturated acids, carbohydrates, amino acids and others).
Анализ научно-технической литературы показывает, что единственным способом получения гидрокарбоната натрия высокой (пищевой) чистоты (Колмановский И.И. Производство двууглекислого натрия (бикарбоната). М.: Изд. "Химия", 1964, 166 с.; Крашенинников С.А. Технология кальцинированной соды и очищенного бикарбоната натрия. М.: Изд. "Высшая школа", 1985, 287 с.; Зайцев И.Д., Ткач Г.А., Стоев Н.Д. Производство соды. М.: Изд. "Химия", 1986, 311 с.) является карбонизация содового раствора путем пропускания диоксида углерода под давлением в насыщенный раствор карбоната натрия при температуре около 75°C по реакции:An analysis of the scientific and technical literature shows that the only way to obtain sodium bicarbonate of high (food) purity (I. Kolmanovsky. Production of sodium bicarbonate (bicarbonate). M: Publishing House "Chemistry", 1964, 166 pp .; Krasheninnikov S.A. The technology of soda ash and purified sodium bicarbonate. M .: Publishing house "Higher School", 1985, 287 pp .; Zaitsev ID, Tkach GA, Stoev ND Production of soda. M: Publishing House. "Chemistry", 1986, 311 pp.) Is the carbonization of a soda solution by passing carbon dioxide under pressure into a saturated solution of sodium carbonate I at a temperature of about 75 ° C by the reaction:
Na2CO3(р.)+CO2(г.)+H2O(ж.)↔2NaHCO3(тв.)Na 2 CO 3 (p.) + CO 2 (g.) + H 2 O (f) ↔2NaHCO 3 (tv)
Метод карбонизации позволяет использовать небольшой объем жидкости, необходимой для получения единицы гидрокарбоната натрия, поскольку растворимость кальцинированной соды в несколько раз превышает растворимость гидрокарбоната натрия.The carbonization method allows you to use a small amount of liquid necessary to obtain a unit of sodium bicarbonate, since the solubility of soda ash is several times higher than the solubility of sodium bicarbonate.
Для производства чистого (пищевого) гидрокарбоната натрия карбонизация содового раствора осуществляется в карбонизационных колоннах по принципу противотока жидкости и газа: в верхнюю часть колонны поступает содовый раствор, в нижнюю - газ, содержащий 33-40% об. диоксида углерода. По мере поглощения диоксида углерода газ обедняется и выпускается в атмосферу с содержанием CO2 14-16%, что совершенно неприемлемо с экономической точки зрения в случае использования 13CO2.For the production of pure (food) sodium bicarbonate, the carbonation of the soda solution is carried out in carbonization columns on the principle of countercurrent flow of liquid and gas: soda solution enters the upper part of the column, and gas containing 33-40% vol. carbon dioxide. As carbon dioxide is absorbed, the gas is depleted and released into the atmosphere with a CO 2 content of 14–16%, which is completely unacceptable from an economic point of view if 13 CO 2 is used .
Чистая пищевая сода, осаждающаяся при насыщении содового раствора диоксидом углерода, отделяется на фильтре, а маточная жидкость, содержащая смесь карбоната и бикарбоната натрия, а также растворенные примеси, возвращается в начало процесса для получения исходного раствора. Выход гидрокарбоната натрия в промышленном процессе обычно не превышает 65-75%.Pure baking soda, precipitated upon saturation of the soda solution with carbon dioxide, is separated on the filter, and the mother liquor containing a mixture of sodium carbonate and bicarbonate, as well as dissolved impurities, is returned to the beginning of the process to obtain the initial solution. The output of sodium bicarbonate in an industrial process usually does not exceed 65-75%.
Поскольку задачей данного изобретения является разработка способа синтеза меченого гидрокарбоната натрия, вышеупомянутые промышленные способы оказываются неприемлемыми с точки зрения технологической реализации процесса.Since the objective of this invention is to develop a method for the synthesis of labeled sodium bicarbonate, the above industrial methods are unacceptable from the point of view of technological implementation of the process.
Одним из главных требований, предъявляемых к гидрокарбонату натрия, содержащего стабильный изотоп углерода 13C, является низкое содержание карбоната натрия (промежуточного продукта), оно не должно превышать 0,4-0,7% аналогично требованиям ГОСТ 2156-76 к натрию двууглекислому.One of the main requirements for sodium bicarbonate containing a stable carbon isotope 13 C is a low content of sodium carbonate (intermediate), it should not exceed 0.4-0.7%, similar to the requirements of GOST 2156-76 for sodium bicarbonate.
Известен способ получения гидрокарбоната натрия, меченного стабильным изотопом 13C - японская заявка JP 2004339017 - прототип. Процесс, описанный в этой заявке, осуществляют путем взаимодействия гидроксида натрия с 13CO2 при температуре 60°C и давлении 1 МПа (10 атм).A known method of producing sodium bicarbonate labeled with a stable isotope 13 C - Japanese application JP 2004339017 - prototype. The process described in this application is carried out by reacting sodium hydroxide with 13 CO 2 at a temperature of 60 ° C and a pressure of 1 MPa (10 atm).
Начало процесса проводят в водной среде, а после помутнения реакционной массы добавляют этиловый спирт и далее процесс ведут в 67% этиловом спирте. Выход целевого продукта - 78%. А при проведении процесса в минимальном количестве воды - 56% (сравнительный пример без добавления этилового спирта).The beginning of the process is carried out in an aqueous medium, and after the reaction mass is cloudy, ethanol is added and then the process is carried out in 67% ethanol. The yield of the target product is 78%. And during the process in a minimum amount of water - 56% (a comparative example without the addition of ethyl alcohol).
Недостатком процесса является то, что добавление в ходе процесса этилового спирта при обнаружении помутнения реакционной массы значительно усложняет аппаратурное оформление процесса, т.к. потребуется специальная конструкция автоклава; кроме того, выход целевого продукта - 78% - недостаточно высокий, и потери исходного дорогостоящего 13CO2 составляют более 20%, что свидетельствует о низкой экономичности процесса.The disadvantage of the process is that the addition of ethanol during the detection of turbidity of the reaction mass significantly complicates the hardware design of the process, because a special autoclave design will be required; in addition, the yield of the target product - 78% - is not high enough, and the loss of the initial expensive 13 CO 2 is more than 20%, which indicates a low efficiency of the process.
Задачей предлагаемого изобретения является разработка способа получения гидрокарбоната натрия, меченного стабильным изотопом 13C, который бы был технологичным, обеспечивал достаточно высокий выход целевого продукта и минимальные потери дорогостоящего исходного 13CO2.The objective of the invention is to develop a method for producing sodium bicarbonate labeled with a stable isotope 13 C, which would be technologically advanced, provide a sufficiently high yield of the target product and minimal loss of expensive source 13 CO 2 .
Поставленная задача решается путем проведения процесса взаимодействия гидроксида натрия с 13CO2 в водной среде от начала до конца реакции при температуре 70-80°C и давлении не выше 1 атм.The problem is solved by carrying out the process of interaction of sodium hydroxide with 13 CO 2 in an aqueous medium from the beginning to the end of the reaction at a temperature of 70-80 ° C and a pressure of no higher than 1 atm.
Именно сочетание этих условий позволяет получить выход целевого продукта (в расчете на 13CO2) до 97,8% при значительном увеличении технологичности процесса, минимальной потере исходного 13CO2 и при изотопной чистоте целевого продукта не менее 98%.It is the combination of these conditions that allows to obtain the yield of the target product (calculated on 13 CO 2 ) up to 97.8% with a significant increase in the processability, minimal loss of the initial 13 CO 2 and with an isotopic purity of the target product of at least 98%.
Нижеприведенные примеры иллюстрируют предлагаемое изобретение.The following examples illustrate the invention.
Пример 1.Example 1
В реактор загружают 2 г (50 ммоль) гидроксида натрия и 20 мл дистиллированной воды. Затем после герметизации и вакуумирования реактор заполняют диоксидом углерода 13CO2 (с изотопной чистотой не менее 99%) в мольном избытке по отношению к NaOH, равном 15-20%, включают перемешивание и нагревают до температуры 75°C. По мере поглощения газа, добавляют 13CO2, поддерживая в реакторе небольшое избыточное давление (не более 1 атм). Реакцию проводят до прекращения поглощения 13CO2, после этого отключают перемешивание и подачу теплоносителя. После охлаждения реактора до комнатной температуры непрореагировавший газ собирают в специальный баллон. Реактор разгружают, реакционную массу охлаждают в холодильнике. Выпавший осадок отделяют на фильтре Шотта. В полученный фильтрат приливают 30 мл 95%-ного спирта и после охлаждения осадок отделяют на том же фильтре. Затем полученный NaH13CO3 на фильтре промывают небольшим количеством спирта, подсушивают сначала на воздухе, а потом в эксикаторе над прокаленным силикагелем до постоянного веса.2 g (50 mmol) of sodium hydroxide and 20 ml of distilled water are charged to the reactor. Then, after sealing and evacuation, the reactor is filled with carbon dioxide 13 CO 2 (with an isotopic purity of at least 99%) in a molar excess with respect to NaOH equal to 15-20%, stirring is switched on and heated to a temperature of 75 ° C. As the gas is absorbed, 13 CO 2 is added, maintaining a slight excess pressure (not more than 1 atm) in the reactor. The reaction is carried out until the termination of the absorption of 13 CO 2 , then turn off the mixing and flow of coolant. After cooling the reactor to room temperature, unreacted gas is collected in a special container. The reactor is unloaded, the reaction mass is cooled in the refrigerator. The precipitate was separated on a Schott filter. 30 ml of 95% alcohol are poured into the obtained filtrate, and after cooling, the precipitate is separated on the same filter. Then the obtained NaH 13 CO 3 on the filter is washed with a small amount of alcohol, dried first in air and then in a desiccator over calcined silica gel to a constant weight.
Выход NaH13CO3 в расчете на 13CO2 составляет 97,8%. Массовая доля NaH13CO3 в выделенном продукте, определенная по потере веса образца при прокаливании при температуре 280-300°C, составляет 99,9%. Изотопная чистота NaH13CO3, определенная по количеству эквивалентов HCl, необходимых для титрования 100 г анализируемого вещества, отнесенных к теоретическому значению эквивалента для гидрокарбоната натрия, содержащего изотоп углерода 13C, составляет 99,3%.The yield of NaH 13 CO 3 based on 13 CO 2 is 97.8%. The mass fraction of NaH 13 CO 3 in the isolated product, determined by the weight loss of the sample upon calcination at a temperature of 280-300 ° C, is 99.9%. The isotopic purity of NaH 13 CO 3 , determined by the number of HCl equivalents required for titration of 100 g of analyte, referred to the theoretical equivalent value for sodium bicarbonate containing 13 C carbon isotope, is 99.3%.
Инфракрасный спектр полученного NaH13CO3, зарегистрированный на FT-IR спектрофотометре Nicolet 6700 в таблетках из KBr, соответствовал спектру образца NaH13CO3 производства Cambridge Isotope Laboratories, Inc. (США), записанному в тех же условиях. Основные полосы поглощения выделенного NaH13CO2, см-1: 808, 1385, 1584, 1631. Основные полосы поглощения образца сравнения, см-1: 807, 1382, 1582, 1623.The infrared spectrum of the obtained NaH 13 CO 3 recorded on a Nicolet 6700 FT-IR spectrophotometer in KBr pellets was consistent with the spectrum of a NaH 13 CO 3 sample manufactured by Cambridge Isotope Laboratories, Inc. (USA) recorded under the same conditions. The main absorption bands of the isolated NaH 13 CO 2 , cm -1 : 808, 1385, 1584, 1631. The main absorption bands of the reference sample, cm -1 : 807, 1382, 1582, 1623.
Пример 2.Example 2
Реакцию проводят так же, как в примере 1, но при комнатной температуре. Кроме того, высушивание продукта осуществляют при 80°C. Выход гидрокарбоната в расчете на 13CO2 составляет 79%. Массовая доля гидрокарбоната в выделенном продукте составляет 90,6%.The reaction is carried out as in example 1, but at room temperature. In addition, the product is dried at 80 ° C. The yield of bicarbonate per 13 CO 2 is 79%. Mass fraction of bicarbonate in the selected product is 90.6%.
Пример 3.Example 3
Реакцию проводят так же, как в примере 1, но при температуре 40°C, а высушивание продукта осуществляют при 80°C. Выход гидрокарбоната в расчете на 13CO2 составляет 92,6%. Массовая доля гидрокарбоната в выделенном продукте составляет 91%.The reaction is carried out in the same way as in example 1, but at a temperature of 40 ° C, and the product is dried at 80 ° C. The yield of bicarbonate per 13 CO 2 is 92.6%. Mass fraction of bicarbonate in the selected product is 91%.
Пример 4.Example 4
Реакцию проводят так же, как в примере 1, но при температуре 80°C, а высушивание продукта осуществляют на роторном испарителе при 40°C. Выход гидрокарбоната в расчете на 13CO2 составляет 76,3%. Массовая доля гидрокарбоната в выделенном продукте составляет 86,4%.The reaction is carried out in the same way as in example 1, but at a temperature of 80 ° C, and the product is dried on a rotary evaporator at 40 ° C. The yield of bicarbonate per 13 CO 2 is 76.3%. Mass fraction of bicarbonate in the selected product is 86.4%.
Пример 5.Example 5
Реакцию проводят так же, как в примере 1, но при температуре 80°C. Выход гидрокарбоната в расчете на 13CO2 составляет 94,3%. Массовая доля гидрокарбоната в выделенном продукте составляет 99,6%. Изотопная чистота NaH13CO3 составляет 99,1%.The reaction is carried out as in example 1, but at a temperature of 80 ° C. The yield of bicarbonate per 13 CO 2 is 94.3%. Mass fraction of bicarbonate in the selected product is 99.6%. The isotopic purity of NaH 13 CO 3 is 99.1%.
Пример 6.Example 6
Реакцию проводят так же, как в примере 1, но в реактор загружают 5,68 г (142 ммоль) гидроксида натрия и 50 мл дистиллированной воды. Избыточное давление 13CO2 поддерживают не более 0,5 атм. Выход NaH13CO3 в расчете на CO2 составляет 93%. Массовая доля NaH13CO3 в выделенном продукте составляет 99,7%. Изотопная чистота NaH13CO2 составляет 99,3%.The reaction is carried out as in example 1, but 5.68 g (142 mmol) of sodium hydroxide and 50 ml of distilled water are charged into the reactor. Overpressure 13 CO 2 support not more than 0.5 ATM. The yield of NaH 13 CO 3 based on CO 2 is 93%. Mass fraction of NaH 13 CO 3 in the selected product is 99.7%. The isotopic purity of NaH 13 CO 2 is 99.3%.
Таким образом, разработанный процесс является эффективным, т.к. позволяет повысить выход продукта до 97,8% (по прототипу - 78%), более технологичным, т.к. от начала до конца синтез осуществляется в водной среде, и более экономичным, т.к. обеспечивает минимальные потери дорогостоящего 13CO2. При этом достигается изотопная чистота целевого продукта не менее 98%.Thus, the developed process is effective, because allows you to increase the product yield up to 97.8% (according to the prototype - 78%), more technological, because from start to finish, the synthesis is carried out in an aqueous medium, and more economical, because provides minimal loss of costly 13 CO 2 . In this case, the isotopic purity of the target product of at least 98% is achieved.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012136156/05A RU2511388C1 (en) | 2012-08-23 | 2012-08-23 | Method of obtaining sodium hydrocarbonate, containing stable isotope 13c |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012136156/05A RU2511388C1 (en) | 2012-08-23 | 2012-08-23 | Method of obtaining sodium hydrocarbonate, containing stable isotope 13c |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012136156A RU2012136156A (en) | 2014-03-27 |
RU2511388C1 true RU2511388C1 (en) | 2014-04-10 |
Family
ID=50342578
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012136156/05A RU2511388C1 (en) | 2012-08-23 | 2012-08-23 | Method of obtaining sodium hydrocarbonate, containing stable isotope 13c |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2511388C1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU182703A1 (en) * | Донецкий филиал Всесоюзного научно исследовательского нстиг чРг химических реактивов , особо чистых химических | METHOD FOR OBTAINING SILK METAL BICARBONATES | ||
SU793372A3 (en) * | 1974-05-22 | 1980-12-30 | Рон-Пуленк Эндюстри (Фирма) | Method of sodium bicarbonate production |
SU941289A1 (en) * | 1980-02-29 | 1982-07-07 | Предприятие П/Я А-3732 | Process for producing purified sodium bicarbonate |
DE4236833C2 (en) * | 1992-11-02 | 1994-11-10 | Siemens Ag | Process for converting an alkali metal present in the liquid state into an alkali carbonate |
JP2004339017A (en) * | 2003-05-16 | 2004-12-02 | Tokyo Gas Co Ltd | Method of manufacturing metal hydrogencarbonate |
-
2012
- 2012-08-23 RU RU2012136156/05A patent/RU2511388C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU182703A1 (en) * | Донецкий филиал Всесоюзного научно исследовательского нстиг чРг химических реактивов , особо чистых химических | METHOD FOR OBTAINING SILK METAL BICARBONATES | ||
SU793372A3 (en) * | 1974-05-22 | 1980-12-30 | Рон-Пуленк Эндюстри (Фирма) | Method of sodium bicarbonate production |
SU941289A1 (en) * | 1980-02-29 | 1982-07-07 | Предприятие П/Я А-3732 | Process for producing purified sodium bicarbonate |
DE4236833C2 (en) * | 1992-11-02 | 1994-11-10 | Siemens Ag | Process for converting an alkali metal present in the liquid state into an alkali carbonate |
JP2004339017A (en) * | 2003-05-16 | 2004-12-02 | Tokyo Gas Co Ltd | Method of manufacturing metal hydrogencarbonate |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
КРЫЛОВ В.К. и др., Толковый химический словарь для всех, Москва, Высшая школа, 1999, с. 180. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2012136156A (en) | 2014-03-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
ES2441071T3 (en) | Process for the preparation of pure alkyl esters from alkali metal salt of carboxylic acid | |
CN102875402B (en) | Method for preparing magnesium L-aspartate | |
CN103553908B (en) | Preparation method of o-ethoxybenzoic acid | |
ES2396191T3 (en) | Procedure for obtaining ethanol during fermentation | |
CN106946722B (en) | A kind of deuterium exchange synthesis L-Aspartic acid (3,3-D2) method | |
RU2511388C1 (en) | Method of obtaining sodium hydrocarbonate, containing stable isotope 13c | |
EP2247572B1 (en) | A one-pot process for preparing 3-(2,2,2-trimethylhydrazinium)propionate dihydrate | |
CN104961787B (en) | Synthetic method of cordycepin | |
CN106366057A (en) | Synthetic method of sofosbuvir intermediate | |
CN108395387A (en) | A kind of synthetic method of bromisoval | |
CN212894513U (en) | Sodium acetate apparatus for producing | |
US20170349603A1 (en) | Efficient Method for Producing and Purifying Anhydrous Sugar Alcohol | |
CN103923167A (en) | Method for purifying reduced glutathione from yeast body | |
CN103420861A (en) | Preparation method for L-carnitine | |
CN112094237A (en) | Synthesis method of fluorobenzene imidazole | |
CN110551064B (en) | Preparation method of isavuconazole sulfate and intermediate thereof | |
CN103864633A (en) | Method for preparing alpha-aminoisobutyric acid | |
CN105960393A (en) | lithium styrene sulfonate | |
CN110483505A (en) | 2- phenylimidazole [1,2-a] pyridine -3- nitrile replaced using DMF and ammonium iodide as cyanylation agent building | |
CN110003072A (en) | A kind of preparation method of 2- methylaziridine | |
CN106699723B (en) | A kind of preparation method of 15- crown ether -5 | |
CN109081848A (en) | A kind of 1/4 water Cefazolin sodium compound | |
CN109574845A (en) | The preparation method of the chloro- 4,4,4- trifluoroacetic ethyl acetoacetate of 2- | |
CN109369402A (en) | A kind of synthetic method of isoamyl nitrite | |
CN110483360B (en) | Synthesis method of alfaprost alcohol |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190824 |