<Desc/Clms Page number 1>
La présente invention est relative à la nicotinamide et, plus par- ticulièrement , à un nouveau procédé pour récupérer la nicotinamide de mélanges de nicotinamide et d'acide nicotinique.
Divers procédés pour récupérer de la nicotinamide pure de mélanges réactionnels en contenant ont été proposés antérieurementala présente invention.
Parmi ces procédés, on peut citer la précipitation de l'acide nicotinique dans le mélange réactionnel sous forme de nicotinate de calcium et l'extraction de la nicotinamide du mélange de réaction à l'aide d'un solvant organique, tel que 1' acétate d'éthyle ou l'acétone. Les procédés de la technique antérieure présentent certains inconvénients, notamment celui de donner lieu à des pertes de nicotina- mide ou d'acide nicotinique lors de la séparation , de même que celui d'être d'un coût élevé. Ainsi, la précipitation de l'acide nicotinique sous forme de nicotinate de calcium entraîne une certaineperte d'acide nicotinique lors de la régénération. Par ailleurs, l'emploi d'un solvant organique pour l'extraction est coûteux et donne lieu à une perte inutile de nicotinamide.
La présente invention a pour objet un procédé pour séparer quantita- tivement la nicotinamide de l'acide nicotinique et ce à bas prix.
Conformément à la présente invention, une solution contenant de la nicotinamide et du nicotinate d'ammonium est mise en contact avec une résine d' échange anionique en particules. Ceci a pour effet de séparer le nicotinate de manière quantitative et l'effluent de la résine est une solution de nicotinamide sensiblement pure. Le nicotinate d'ammonium est élué sous forme d'acide niootini- que, qui peut être utilisé à nouveau pour préparer des quantités supplémentaires de nicotinamide.
La résine d'échange anionique est une résine fortement basique sous forme de particules. Des résines, qui ne sontque modérément basiques, peuvent également être utilisées. Parmi les.résines d'échange anionique appropriées on peut citer les suivantes : "Amberlite IRA-400", "Amberlite IRA-401" et "Amberlite IRA-410" , toutes fabriquées par Rohm & Haas Company, Philadelphie, Pennsylvanie, "Dowex-1", fabriquée par la Dow Chemical Company, Midland, Miohigan, et analo- gues. D'autres résines d'échange ionique appropriées seront évidentes pour les spécialistes. Les résines du type "Amberlite" sont des résines d'ammonium qua- ternaire de polystyrène fortement basiques, tandis que le "Dowex-1" est une résine d'ammonium quaternaire d'un copolymère styrène-divinylbenzène fortement basique.
Au début du stade d'adsorption, la résine se présente sous sa forme hydroxyle.
La solution qui est purifiée par le¯procédé suivant l'invention est un mélange de nicotinamide et de nicotinate d'ammonium dans un solvant approprié tel que l'eau. En général,ce,;mélange est un mélange de réaction provenant de la conversion d'acide nicotinique en nicotinamide, mélange dont la majeure partie de l'ammoniac a été éliminée. Toutefois, il est entendu que l'invention est appli- cable à la séparation de nicotinate d'ammonium et/ou d'acide nicotinique de solu- tions d'acide nicotinique et de nicotinamide dérivées d'autres sources. L'eau est le solvant préféré, à la fois à cause du faible coût du mode opératoire et à cause de la capacité d'échange élevée de la résine dans l'eau, en comparaison du coût du travail et de la capacité d'échange dans d'autres solvants.
Cependant, le mélange de nicotinamide et d'acide nicotinique peut être dissous dans un solvant organique polaire, tel que le méthanol, l'éthanol, ou dans un mélange d'un de ces solvants aveo de l'eau. La température de la solution entrant dans la colonne de résine n'est pas critique et peut varier dans de larges limites. Bien que l'adsorption de l'acide nicotinique puisse se faire à température ambiante , on opère avantageusement à des températures élevées de l'ordre de 40 à 50 C. L'em- ploi de températures plus élevées permet l'utilisation de solutions plus concen- trées, car les solubilités de la nicotinamide et de l'acide nicotinique dans 1' eau augmentent rapidement à mesure que la température croit.
Lorsque l'adsorption est exécutée à 50 C, par exemple, une solution de départ contenant 20% ou davanta-
<Desc/Clms Page number 2>
ge, en poids, de matières solides (nicotinamide et nicotinate d'ammonium) peut être mise en contact avec une résine d'échange anionique, sans danger de précipi- tation. L'application de températures moins élevées nécessite l'emploi de solu- tions plus diluées.
Le pH de la solution de départ doit être maintenu en dessous de 10,5 environ et est, de préférence, maintenu entre 7 et 8 environ. Dans le cas de mélanges réactionnels de nicotinamide et de nicotinate d'ammonium, formés par la réaction d'acide nicotinique avec de l'ammoniac, il est nécessaire de chasser l'excès d'ammoniac, avant l'adsorption sur la résine échangeuse d'ions.
Le contact entre la solution de départ et la résine d'échange anioni- que peut se faire de toute manière courante. Le mode de contact préféré consiste à faire passer la solution à traiter, de haut en bas, à travers un lit de résine en particules. Toutefois , on peut faire passer la solution, de bas en haut, à travers le lit de résine, ou bien on peut former une pâte de la résine dans la solution et laisser la résine dans la solution pendant un temps suffisant pour en extraire le nicotinate d'ammonium.
Le procédé suivant la présente invention permet une élimination complète des ions, nicotinate de la solution. La solution effluente contient de la nicotinamide sous forme sensiblement pure avec une petite quantité d'ammo- niac qui n'a pas été éliminé dans le dispositif d'entraînement ou qui s'est for- mée dans le lit de résine d'échange anionique par réaction d'ions ammonium contenus dans la solution de départ avec des ¯ions hydroxyle de la résine.L'ef- fluent peut alors être traité par des moyens courants, notamment par évaporation et cristallisation, pour récupérer de la nicotinamide pure. Les liqueurs-mères de la cristallisation contiennent un peu de nicotinamide et sont avantageusement renvoyées dans la colonne de résine.
L'élution de la résine, en vue de récupérer l'acide nicotinique, peut se faire à l'aide d'un acide minéral dilué. Des résultats particulièrement avan- tageux ont été obtenus en utilisant de l'acide nitrique à 1 1/2%, bien qu'on puisse tout aussi facilement utiliser des solutions dilués d'autres acides forts, tels que l'acide chlorhydrique et l'acide sulfurique. La concentration de l'acide doit être comprise entre environ 0,5% et 5% Si on le désire, la résine peut être éluée avec de la soude caustique diluée, au lieu de l'être avec un acide.
Après élution de l'acide, la colonne est régénérée à l'aide d'une sub- stance alcaline. Les meilleurs résultats ont été obtenus avec des solutions de soude caustique contenant environ 4% en poids de soude caustique. Cependant, cette concentration peut quelque peu varier. Par ailleurs, d'autres substances alcali-'' nes, telles que l'hydroxyde de potassium ou le carbonate de potassium, peuvent être utilisées pour la régénération, au lieu de l'hydroxyde de sodium.
Il est souhaitable de laver la résine avec de l'eau après chaque stade du cycle. Le lavage peut s'opérer de manière courante, bien qu'il se soit révélé souhaitable de laver la colonne de résine à la fois de bas en haut et de haut en bas, après la régénération. Le lavage consécutif à la régénération termine un cycle de la résine, celle-ci étant alors prête à être utilisée à nou- veau pour une adsorption.
L'invention sera décrite à présent, plus en détails, dans les exem- ples spécifiques suivants .
EXEMPLE 1.-
Une solution aqueuse de nicotinamide et de nicotinate d'ammonium, possédant une teneur totale en matières solides d'environ 20% en poids et une teneur d'environ 93% en nicotinamide et d'environ 7% en nicotinate d'ammonium, a été amenée à passer de haut en bas dans deux colonnes d'échange ionique montées en série. Chaque colonne contenait un lit de résine "Amberlite IRA-400" sous formE
<Desc/Clms Page number 3>
de particules, le lit ayant un-. diamètre de 20 pouces et une profondeur de 16,5 pieds. Au début de l'adsorption, la résine se présentait sous sa forme hydroxyle.
La température de la solution de départ était de 50 C. Des liqueurs-mères provenant du cristallisoir de nicotinamide ont été introduites dans les colon- nes de résine en même temps que des solutions de départ fraîches, dans un rapport de 1 volume de liqueurs-mères pour quatre volume de solution de départ fraîche.
Le débit a été maintenu à une valeur de 4 galons par minute de solution de départ fraîche dans les colonnes. L'adsorption a été poursuivie jusqu'à ce qu'environ 500 gallons de solution de départ aient passé à'travers les colonnes. L'effluent était constitué d'une solution de nicotinamide sensiblement pure dont la totali- té de l'acide nicotinique avait été séparée. @
Après l'adsorption du nicotinate d'ammonium,'-.les colonnes de résine ont été lavées à l'aide d'eau désionisée que l'on a fait passer de haut en bas dans les colonnes à un débit de 7 gallons par.-minute pendant 75 minutes.
Le nicotinate d'ammonium adsorbé sur les colonnes de résine a été élué, sous forme d'acide nicotinique, à l'aide d'une solution aqueuse à 1,5 % d' acide nitrique s'écoulant, de haut en bas, dans les colonnes à un débit de 7 gallons par minute. Les colonnes de résine ont ensuite été lavées à nouveau avec de l'eau désionisée que l'on a fait passer de haut en bas dans les colonnes à un débit de 7 gallons par minute pendant 60 minutes.
Pour régénérer la résine, on a fait passer une solution aqueuse à 4% d'hydroxyde de sodium, de haut en bas, dans les colonnes de résine, à raison de 7 gallons par-minute, pendant 120 minutes. La solution d'hydroxyde de sodium excédentaire a été enlevée des colonnes de résine par¯lavage de cellés-ci avec de l'eau désionisée que l'on a fait passer, de bas en haut, dans les colonnes, à raison de 3 gallons par minute pendant 20 minutes. Après avoir laissé'le lit de résine au repos pendant 15 minutes, on a lavé le lit à l'aide d'eau à un-débit de 7 gallons par minute, de haut en bas, jusqu'à ce que larésistivité de la solu- tion effluente soit d'environ 1000 ohms par centimètre, par rapport à la surface d'une électrode d'un centimètre carré de résistivité de la solution de départ.
Les colonnes de résine ont ainsi été régénérées et étaient prêtes pour une nou- velle adsorption.
EXEMPLE 2. -
Une solution aqueuse de niootinamide et de nicotinate d'ammonium, contenant au total 4850 g (soit 3% en poids), de matières solides, a été amenée à passer, de haut en bas, dans une colonne contenant 1,9 gallon de résine "Amberlite IRA-400" sous sa forme hydroxyle, pendant 14 heures. La colonne a été lavée à l'eau jusqu'à ce que l'eau de lavage ne contiennent plus de matières soli- des. La résine a été éluée avec de l'acide nitrique aqueux à 2% jusqu'à ce qu'on observe une diminution rapide du pH, indiquant la dissociation de l'acide nitri- que. Ceci a exigé 4 volumes d'acide nitrique par rapport à la résine.
La colonne de résine a été lavée avec un volume équivalent d'eau, puis régénérée avec 6 volumes d'hydroxyde de sodium aqueux à 4% La colonne a ensuite été lavée à nou- veau avec de l'eau et était alors prête à être réutilisée. On a récupéré ainsi un total de 3836 g de nicotinamide et de 612 g d'acide nicotinique (ce qui équi- vaut à 695 g de nicotinate d'ammonium).
EXEMPLE 3.-
On a procédé de la manière décrite dans l'exemple 2 si ce n'est que la concentration en matières solides de la solution de départ était de 4% On a
EMI3.1
éliminé complètement le nicotinate'dammonium.
<Desc/Clms Page number 4>
EXEMPLE 4.-
On a procédé de la manière décrite dans l'exemple 2, si ce n'est que la concentration en matières solides de la solution de départ était de 5%' On a ainsi éliminé la totalité du nicotinate d'ammonium présent dans cette solution.
EXEMPLE 5
On a procédé de la manière décrite dans l'exemple 2, si ce n'est que la concentration en matières solides de la solution de départ était de 6% On a pu ainsi éliminer la totalité du nicotinate d'ammonium contenu dans la solu- tion.
REVENDICATIONS.-
1.- Procédé pour éliminer l'acide nicotinique d'une solution de nicotinamide et d'acide nicotinique, dans lequel on met cette solution en contact avec une résine échangeuse d'anions sous forme de particules, on adsorbe l'acide nicotinique sur cette résine et on récupère une solution effluente de nicotina- mide.
2.- Procédé pour éliminer l'acide nicotinique d'une solution aqueuse de nicotinamide et d'acide nicotinique, dans lequel on met cette solution en contact avec une résine échangeuse d'anions sous forme de particules, on adsorbe l'acide nicotinique sur cette résine et on récupère une solution effluente de nicotinamideo
30- Procédé pour éliminer l'acide nicotinique d'une solution de nicotinamide et d'acide nicotinique, dans lequel on fait passer cette solution à travers un lit de particules d'une résine échangeuse d'anions, on adsorbe l'a- cide nicotinique sur cette résine, et on récupère une solution effluente de nicotinamide.
4.- Procédé pour éliminer l'acide nicotinique d'une solution aqueuse de nicotinamide et d'acide nicotinique, dans lequel procédé on fait passer cette solution à travers un lit de particules d'une résine échangeuse d'anions, on adsorbe l'acide nicotinique sur cette résine, et on récupère une solution effluen- te de nicotinamide.