Д.т.н. Радбиль А.Б., д.х.н. Семенычева Л.Л., к.х.н. Ильичев И.С.,

Шалашова А.А., Маврина Е.А.

Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского, Россия

Влияние природы кислоты на продукты гидратации скипидара и выход фармакопейного терпингидрата

Терпингидрат (ТГ) является одним из продуктов глубокой переработки скипидара и имеет важное практическое значение. ТГ представляет собой лекарственный препарат и входит в состав комбинированных противокашлевых лекарственных средств («Гликодин», «Тедеин», «Кодтерпин», «Теркодин» и «Терпинкод». «Флюколдекс форте» и др.)

ТГ образуется при гидратации скипидара – в присутствии кислот. В соответствии с известными литературными данными [1-7] природа кислоты оказывает существенное влияние на условия гидратации скипидара, а также на направление реакции. В данной статье приводятся результаты исследований о влиянии природы кислоты на продукты гидратации скипидара и выход ТГ. На основании анализа экспериментальных данных предлагается оптимальный метод с максимальным выходом ТГ.

Образование ТГ из скипидара, а точнее α-пинена, основного компонента скипидара, происходит по схеме 1 [1-6]:

1

Важно, что при дегидратации ТГ в определенных условиях образуется также важный продукт глубокой переработки скипидара - α-тепринеол - по схеме 2[1-7]:

2

Реакции по схеме 1 и 2 проходят в кислой среде. В зависимости от природы кислоты может меняться выход и направление реакции.

В первых работах [1, 2] по гидратации скипидара с целью получения ТГ была использована 20-25% азотная кислота. Процесс проводили в течение нескольких суток и выделяли ТГ из разбавленного этилового спирта. Однако этот метод сопряжен с определенной опасностью, т к. при смешении скипидара и азотной кислоты часто происходит самовоспламенение [1].

Сначала метод модернизировали, используя смесь азотной и серной кислот [1-5].Однако использование азотной кислоты оказалось неперспективным. В настоящее время наиболее известным является гидратация скипидара в присутствии серной кислоты. При исследовании процесса гидратации обнаружены определенные закономерности. Так чем выше концентрация кислоты, тем быстрее идет гидратация. Однако, в связи с тем, что реакция экзотермична, необходимо поддерживать невысокую температуру, т.к. с повышением температуры увеличивается доля осмоленных продуктов реакции. Чаще всего к охлажденному до отрицательных температур раствору серной кислоты добавляют скипидар, поддерживая температуру ниже 0⁰С [1-5].

Известны методы [1, 4, 5], в которых содержание серной кислоты варьируется от 25% до 65%. Наряду с этим используют смесь разбавленной серной кислоты и паратолуолсульфокислоты [1, 3], или паратолуолсульфоновой кислоты [2, 5]. После добавления скипидара смесь перемешивают еще некоторое время, затем прибавляют воду или лед, чтобы уменьшить концентрацию серной кислоты. При этом происходит расслаивание органической и водной фаз. Водный слой дополнительно добавляют воду. Выделившийся после выдерживания в течение 24 часов ТГ, отделяют, нейтрализуют, промывают и центрифугируют. Выход ТГ достигает ~50% от массы взятого скипидара.

Наряду с этим гидратацию скипидара проводят в присутствии и других минеральных и органических кислот. Так при нагревании скипидара до 30-50⁰С со смесью фосфорной и муравьиной уксусной и серной кислот или бенлолсульфокислоты образование ТГ не происходит, процесс идет до получения эфиров терпинеола [1, 2, 8].

В работах [5, 9] предложен метод гидратации α-пинена, выделенного из скипидара, в присутствии HClO₄. Он приводит к селективному образованию ТГ с массовой долей в реакционной смеси 81-86 %. Причем такое максимальное содержание ТГ достигается в очень узком интервале массовой доли HClO₄ в водном растворе ~25 % и температуры ~30°С при соотношении α-пинен: раствор кислоты 1:2 и продолжительности гидратации 6 ч. При более высоких концентрациях HClO₄ в продуктах реакции начинает резко нарастать содержание продуктов, которые образуются в результате изомеризации a-пинена, а массовая доля ТГ падает. Подобный же эффект наблюдается и с увеличением температуры процесса гидратации. Кроме того, при повышении температуры процесса происходит дегидратация ТГ.

Установлено, что изменение соотношения с 1:2 до 1:1 в сопоставимых условиях приводит к уменьшению массовой доли ТГ в продуктах гидратации до 40 % и одновременному росту содержания продуктов дегидратации. Изменение соотношения с 1:2 до 1:3 – не оказывает влияния на конечный состав реакционной смеси, но приводит к снижению выхода ТГ.

ТГ, полученный путем гидратации очищенного α-пинена, выделяют из реакционной смеси фильтрованием и после нейтрализации очищают перекристаллизацией из пропанола-2. Выход очищенного ТГ, соответствующего по физико-химическим показателям качества требованиям и нормам Фармакопейной Статьи №659 ГФ РФ и составляет 72 %.

Таким образом, результаты исследований, приведенные в данной работе, свидетельствуют о заметном влиянии природы кислоты на продукты гидратации и выход ТГ. Максимальный выход ТГ и оптимальное время получения ТГ имеет место при использовании хлорной кислоты.

Литература:

1. Исагулянц В.И. Синтетические душистые вещества. Ереван.: Изд-во АН Арм. ССР, 1946. С. 157-165.

2. Брюсова Л.Я. Химия и технология синтетических и душистых веществ. М.:Пищепромиздат. 1947. 535 с.

3. Гордон Л.В., Скворцов С.О., Лисов В.И. Технология и оборудование лесохимических производств. М.: Лесная промышленность. 1988. 356 с.

4. Новый справочник химика и технолога. Сырье и продукты промышленности органических и неорганических веществ. С-Петербург.: НПО «Профессионал».2002. 1144 с.

5. Радбиль А.Б. Разработка научно-прикладных основ технологических процессов глубокой переработки скипидара и внедрение их в производство. Дисс. докт.тех.наук. Красноярск. 2009. 286 с.

6. Радбиль А.Б., Ильичев И.С., Шалашова А.А., Семенычева Л.Л. Сульфатный скипидар как возобновляемое сырье для получения новых химических материалов// Вопросы химии и химической технологии. 2013. № 5.

7. Радбиль А.Б., Ильичев И.С., Шалашова А.А., Семенычева Л.Л. Глубокая переработка жидкофазных отходов лесной промышленности для создания новых материалов// Все материалы. Энциклопедический справочник. 2013. № 11.

8. Pakdel, H. a-Terpineol from hydration of crude sulfate turpentine oil / H. Pakdel, S. Sarron, Ch. Roy // J. Agric. Food Chem. -2001. -V. 49. P. 4337-4341.

9. Пат. 2154049 Российская Федерация, МКИ⁶ С 09 F 03/02. Способ получения терпингидрата / Радбиль А.Б., Радбиль Б.А., Золин Б.А., Куликов М.В., Карташов В.Р.; заявитель и патентообладатель ООО «НВФ Лесма» – Заявка №99115155; заявл. 20.07.99. опубл. 11.05.01. – Бюл. №5.