Procédé chimique de préparation de l'acide citrique.
L'hydratation d'une double liaison en tant que fonction simple d'une molécule organique pour la production de l'alcool est une réaction classique exécutée aisément sous catalyse acide. L'hydratation des molécules substituées symétriquement, comme les acides dicarboxyliques a, �-non saturés, est relativement plus difficile et exige en général des conditions de réaction particulières. Les hydratations de l'acide maléique et de l'acide fumarique en acide malique sous catalyse acide sont des exemples bien connus de ces réactions.
Au contraire de l'acide maléique et de l'acide fumarique,
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carboxyle supplémentaires à un ou plusieurs atomes de carbone à l'écart de la double liaison, comme l'acide aconitique, sont très résistants à l'hydratation catalysée par les acides et, dans ces conditions, subissent une décarboxylation préférentielle en un mélange d'acides dicarboxyliques ou bien ne réagissent pas du tout.
En dehors de l'utilisation des catalyseurs acides pour
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comme l'acide maléique et l'acide fumarique, on connaît aussi celle des hydroxydes de métaux alcalins aux mêmes fins, comme décrit par
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Le brevet des Etats-Unis d'Amérique n[deg.] 3.128.287, en particulier colonne 1, lignes 68 à 72 et colonne 2, lignes 1 et 2, indique
que l'acide maléique est converti en un mélange de quantités à peu près égales d'acide malique et d'acide oxydisuccinique par chauffage avec un excès d'hydroxyde de calcium ou d'hydroxyde de magnésium en milieu aqueux. Ce brevet mentionne aussi que l'hydroxyde de strontium et l'hydroxyde de baryum utilisés pour cette opération convertissent l'acide maléique presque quantitativement en acide malique. La demande publiée de brevet allemand OS 2.220.295 décrit la réaction de l'acide aconitique sur l'acide glycolique en présence d'un excès d'hydroxyde de calcium pour la formation d'un produit d'addition. Toutefois, la littérature ne semble contenir aucune indication à propos des réactions de l'acide aconitique en présence d'un excès d'un alcali aqueux, mais en l'absence d'autres réactifs.
La Demanderesse a découvert qu'en chauffant une solution aqueuse d'acide aconitique avec un excès d'un hydroxyde de métal al-
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molécule en un mélange des sels de métaux alcalins correspondants de l'acide aconitique et de l'acide itaconique en présence d'autres <EMI ID=5.1>
produits de dégradation. Cette scission peut être expliquée pour partie par une réaction aldolique inverse avec le produit d'hydratation intermédiaire)ainsi qu'elle a été décrite pour la scission hydrolytique des doubles liaisons de façon générale par Patai
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page 548.
En résumé, l'hydratation de l'acide aconitique catalysé par un acide ou par un alcali en acide citrique et/ou en acide isocitrique ou en leurs sels n'a pas été décrite. Un procédé d'hydra) tation convenable de l'acide aconitique constituerait une nouvelle voie de synthèse relativement simple menant à l'acide citrique et /ou à l'acide isocitrique, qui ont des applications industrielles bien connues, entre autres comme acidulants et aromatisants alimentaires et comme agents de nettoyage des métaux.
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version de l'acide cis-aconitique et de l'acide trans-aconitique en acide citrique.
Elle a aussi pour but de procurer un procédé efficace de conversion des précurseurs de l'acide aconitique, comme l'acide isocitrique et l'acide alloisocitrique et leurs lactones,en acide citrique.
La Demanderesse a en effet découvert que les sels de calcium, de magnésium et de strontium d'un acide tricarboxylique choisi parmi l'acide cis-aconitique, l'acide trans-aconitique, l'acide isocitrique, l'acide alloisocitrique et leurs mélanges sont convertis en sels correspondants de l'acide citrique par un nouveau procédé, suivant lequel on chauffe ces premiers sels en milieu aqueux en présence d'un hydroxyde de métal alcalin ou, de préférence, en présence d'hydroxydes de métaux alcalino-terreux choisis à une tem-pérature d'au moins environ 160[deg.]C. L'isolement de l'acide citrique à partir du mélange de réaction est alors exécuté de manière classique.
La Demanderesse a fait la découverte faisant l'objet de la première forme de réalisation de l'invention que certains sels de métaux alcalino-terreux (à savoir les sels de calcium, de magnésium et de strontium) de l'acide cis-aconitique, de l'acide trans-aconitique et de leurs mélanges peuvent être hydratés aisément en les sels correspondants de l'acide citrique. L'opération est effectuée par chauffage de ces acides tricarboxyliques à une température d'au moins environ 160[deg.]C dans un milieu aqueux en pré- <EMI ID=8.1> sence d'un hydroxyde de métal alcalin ou,de préférence, d'un hydroxyde de métal alcalino-terreux choisi parmi l'hydroxyde de calcium, l'hydroxyde de magnésium, l'hydroxyde de strontium et leurs mélanges. La réaction est illustrée ci-après pour 'ce mode préféré.
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où M représente un cation de métal alcalino-terreux choisi parmi
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tion, il convient de noter que par "sels", on entend non seulement les chélates, mais aussi les composés ioniques simples ci-dessus.
Le procédé de l'invention est étonnamment sélectif du fait que le seul produit d'hydratation est l'acide citrique, en l'occurrence sous la forme du sel de métal alcalino-terreux. De même, la décomposition du produit d'hydratation et celle de l'acide aconitique restent très faibles dans les conditions préférées de conduite du procédé. L'acide isocitrique qui pourrait théoriquement se former en même temps n'est pas retrouvé dans le mélange de réaction. L'acide isocitrique éventuellement formé semble s'isomériser en'acide citrique, comme décrit plus en détail à propos de la seconde forme de réalisation de l'invention.
Les sels de métaux alcalino-terreux spécialement préférés de l'acide aconitique pour le procédé de l'invention sont les sels de calcium. De même, l'hydroxyde de métal alcalino-terreux spécialement préféré est l'hydroxyde de calcium. Le sel de baryum de
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rants pour la conduite du procédé en l'absence des autres cations de métaux alcalino-terreux. Lorsque la réaction est exécutée avec l'hydroxyde de calcium ou l'hydroxyde de strontium, la quantité d'hydroxyde de métal alcalino-terreux utilisée pour la réaction comme l'indique le pH (mesuré à la température ambiante) est de préférence celle qui suffit à amener le pH du mélange aqueux des réactifs à une valeur d'environ 11,3 à 12,5 et plus avantageusement d'environ 11,6 à 12,0-. Lors de l'utilisation de l'hydroxyde de magnésium, la quantité nécessaire est celle requise pour amener le pH(mesuré à la température ambiante)dans l'intervalle d'environ 8,5 à 9,0, de préférence à environ 9,0.
Lors de l'utilisation de mélanges d'hydroxydes de métaux alcalino-terreux ou en présence d'hydroxydes de métaux alcalins, le pH le plus favorable est d'environ 11,3 à 12,5. Il convient de noter que la valeur particulière du pH à laquelle la réaction est exécutée n'est pas critique, sauf que pour atteindre certaines vitesses de réaction optimales et éviter les dégradations, l'intervalle de pH précité est préférable. Il est évident que quelques expériences simples suffiraient au spécialiste pour éviter les pH auxquels le citrate se formerait trop lentement ou subirait des dégradations exagérées après sa formation. Il est évident aussi que les oxydes de métaux alcalino-terreux correspondants peuvent être utilisés dans le procédé du fait que le milieu de réaction contient de l'eau qui convertit immédiatement ces oxydes en les hydroxydes désirés.
Les hydroxydes de métaux alcalins, comme l'hydroxyde de sodium, l'hydroxyde de potassium et l'hydroxyde de lithium, peuvent être utilisés en remplacement partiel ou complet de l'hydroxyde de métal alcalino-terreux en excès servant à établir le pH du domaine alcalin. L'utilisation des hydroxydes de métaux alcalins
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que ces hydroxydes favorisent les réactions de dégradation. Si en plus de l'excès d'hydroxyde de métal alcalino-terreux remplacé par un hydroxyde de métal alcalin, les sels de métaux alcalino-terreux de l'acide aconitique sont remplacés complètement par les sels de métaux alcalins, seules ont lieu des réactions de dégradation et il ne se forme pas d'acide citrique dans le mélange de réaction. Les réactions de dégradation résultent probablement, au moins pour partie, d'une réaction aldolique inverse du ou des produits d'hydratation primaire , comme discuté précédemment. La présence d'une certaine quantité de cations de métal alcalino-terreux sous forme du sel de l'acide aconitique ou sous la forme de 'L'hydroxyde de métal alcalino-terreux est une importante particularité du procédé.
Il convient de rappeler que suivant un autre mode d'exécution du procédé, les sels de métaux alcalins de l'acide aconitique sont traités au moyen d'un ou plusieurs hydroxydes de métaux alcalino-terreux choisis. En raison des propriétés de solubilité des différents sels possibles, les sels de calcium, de magnésium ou de strontium, respectivement, de l'acide aconitique se forment dans une mesure sensible dans le mélange avec dégagement simultané de l'hydroxyde- de métal alcalin correspondant. Par conséquent, il entre dans le cadre de l'invention de préparer les sels de métaux <EMI ID=13.1>
alcalino-terreux désirés de l'acide aconitique par une telle voie indirecte.
Le procédé de l'invention est exécuté soit de manière continue, soit par charges séparées sous pression et à une température élevée qui est d'au moins 160[deg.]C et de préférence d'environ
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pression sous laquelle la réaction a lieu n'est pas critique pour la bonne marche du procédé à la condition que les conditions de température soient respectées. La pression correspond normalement à peu près à la tension de vapeur du milieu aqueux utilisé à la température choisie pour la réaction. La pression peut aussi être accrue par l'apport de solvants organiques inertes relativement volatils au milieu de réaction ou par mise sous pression préalable de l'autoclave au moyen d'un gaz inerte, comme l'azote, avant le chauffage du mélange jusqu'à la température de réaction voulue. A nouveau, comme déjà indiqué, le paramètre important pour la conduite de la réaction est la température et non la pression.
Un autoclave ordinaire convient pour l'exécution du procédé de l'invention. L'alcalinité pour la conduite des opérations est avantageuse parce qu'elle permet d'utiliser l'acier et l'acier inoxydable pour la construction de l'autoclave sans qu'il soit nécessaire de recourir à des matériaux plus onéreux.
Le sel de métal alcalino-terreux de l'acide cis-a�onitique
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être complètement dissous, partiellement dissous ou simplement dispersé dans le milieu aqueux à la température de réaction. La quantité-d'eau n'est pas critique,mais doit suffire à apporter l'eau d'hydratation, outre l'eau en excès pour que le mélange de réaction puisse être agité aisément et faciliter ainsi le transfert de chaleur hors du réacteur ou à partir de l'échangeur de chaleur au milieu de réaction. Le rapport molaire de l'eau au sel de métal al-
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avantageusement d'environ 5:1 à 500:1.
Des milieux de réaction mixtes contenant de l'eau et un liquide organique inerte ou un mélange de tels liquides peuvent être utilisés aussi comme milieux aqueux pour la conduite de la réaction. Un liquide organique inerte qui ne gêne pas la réaction est, par exemple, le t-butanol, qui peut être utilisé en mélange avec l'eau comme milieu de réaction. Lors de l'utilisation d'un milieu de réaction mixte, le critère principal est qu'une quantité d'eau suffisante doit être présente dans le milieu initial ou doit être produite par les réactifs, par exemple pendant l'isomérisation, pour permettre l'hydratation des doubles liaisons existant initialement ou formées au cours de la réaction et cette quantité peut être déterminé aisément par le spécialiste.
La durée pour la conduite de la réaction est d'environ quelques minutes à 8 heures suivant la température de réaction et le degré de conversion désiré. Par exemple, à 225[deg.]C, une durée de
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l'acide aconitique en le sel correspondant de l'acide citrique. En règle générale, les longues durées de réaction sont relativement défavorables parce que, dans les conditions de réaction choisies, le citrate formé peut se décomposer lentement, en particulier lorsque le mélange de réaction contient des cations de métaux alcalins.
Dans la seconde forme de réalisation de l'invention, les sels de calcium, de magnésium et de strontium des acides tricarboxyliques, à savoir de l'acide isocitrique, de l'acide elloisocitrique et de leurs mélanges, sont isomérisés aisément en les sels correspondants de l'acide citrique dans des conditions identiques
à celles indiquées ci-dessus pour la conversion de l'acide aconitique en acide citrique. Bien que la validité de l'invention ne soit liée à celle d'aucune hypothèse particulière, la Demanderesse est portée à croire que dans les conditions du procédé de l'invention, les sels de métaux alcalino-terreux de l'acide isocitrique et de
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de cis-aconitique et/ou d'acide trans-aconitique qui, à leur tour, se réhydratent en sels de métaux alcalino-terreux d'acide citrique plus stables. Il semble que la stabilité du sel de métal alcalino-terreux ou chélate de l'acide citrique qui est plus élevée que celle du sel de métal alcalino-terreux ou chélate de l'acide isocitrique et/ou de l'acide alloisocitrique soit le paramètre favorisant la réaction. Dans les conditions de réaction préférées, la réaction d'isomérisation peut être illustrée comme ci-après :
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Les conditions générales et préférées, à savoir la température, le pH, le milieu aqueux, la proportion d'eau, la durée de réaction, etc., dans le procédé de la seconde forme de réalisation de l'invention exécutée au moyen des sels de calcium, de magnésium ou de strontium de l'acide isocitrique ou de l'acide alloisocitrique éventuellement en mélange sont les mêmes que celles indiquées ci-dessus pour la première forme de réalisation exécutée au moyen des sels correspondants de l'acide cis-aconitique ou trans-aconitique. Ainsi, comme indiqué précédemment, les hydroxydes de métaux alcalins peuvent remplacer pour tout ou partie l'excès des hydroxydes de métaux alcalino-terreux pour la conduite de la réaction.
Toutefois, ce mode de réalisation est à nouveau moins préféré en raison des réactions de dégradation qui sont favorisées par les hydroxydes de métaux alcalins.
De plus, les différentes formes stéréoisomêres, à savoir
d, 1 ou dl, c'est-à-dire les mélanges racémiques de l'acide isocitrique ou de l'acide alloisocitrique et de leurs lactones conviennent pour le procédé de l'invention. Il est évident aussi que tout précurseur donnant naissance à de l'acide isocitrique, de l'acide alloisocitrique, de l'acide cis-aconitique ou de l'acide trans-aconitique dans les conditions du procédé peut aussi être utilisé pour celui-ci. Des exemples de tels précurseurs sont les esters hydrolysables et les lactones de ces acides.
Bien que l'acide aconitique soit d'habitude d'origine naturelle, il peut être obtenu par synthèse comme décrit par Michael,
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crits dans Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology, volume 1, page 161, Interscience, 1947 De même, l'acide isocitrique et l'acide alloisocitrique peuvent s'obtenir par synthèse, comme décrit par Pacher et Vickery, J. Biol. Chem., 163 169 (1946) et par
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procédé de l'invention procure des-voies de synthèse totale de l'acide citrique.
L'isolement de l'acide citrique des mélanges de réaction que donne le procédé de l'invention exécuté comme décrit ci-dessus est effectué facilement de manière connue. Les mélanges de réaction spécialement préférés, par exemple, peuvent contenir en plus du sel de calcium de l'acide citrique,de faibles quantités des sels correspondants de l'acide succinique, de l'acide acétique et de l'acide oxalique. Lorsque le composé de départ est l'acide cis-aconitique ou trans-aconitique, de l'acide aconitique inchangé peut aussi être contenu dans le produit, sauf si la réaction est exécutée, comme il est préféré, jusqu'à son terme. Quoi qu'il en soit, tous les produits possibles peuvent être séparés les uns des autres de manière connue. Certains de ces procédés sont résumés ci-après, bien que d'autres soient évidemment connus aussi du spécialiste.
(1) Le procédé connu de purification de l'acide citrique sous forme de son sel de calcium est appliqué. Ce procédé est décrit dans Kirk-Otbmer, Encyclopedia of Chemical Technology, volume 4, pages 12 à 17, Interscience, 1959. Ainsi, le mélange de réaction que donne le procédé de l'invention lors de l'utilisation des sels de calcium est d'abord filtré pour la collecte d'un gâteau des sels de calcium de l'acide citrique, qui contient aussi les autres acides et de l'hydroxyde de calcium. Ce gâteau est alors débarrassé des sels les plus solubles, comme l'acétate de calcium et le succinate de calcium,par un lavage à l'eau chaude. Il est ensuite mis à réagir avec de l'acide sulfurique qui fait précipiter le sulfate de calcium qui, avec d'autres sels insolubles du calcium,
est séparé par filtration. Le filtrat liquide résultant peut être alors traité de différentes façons pour l'isolement de l'acide citrique pur. Par exemple a) le filtrat peut être soumis à une chro� matographie avec échange d'ions eu à une électrodialyse sur membrane échangeuse d'ions pour la séparation directe des acides, b)
le filtrat peut subir des extractions successives, à savoir en premier lieu une extraction partielle avec un solvant approprié, comme la méthylisobutylcétone, qui sépare les acides carboxyliques indésirables, et en second lieu une extraction par le butanol ou le 2-butanol pour l'isolement de l'acide citrique, c) le filtrat peut être extrait à l'aide d'un solvant tel que le 2-butanol pour la collecte de l'acide citrique brut, qui est alors recristallisé dans
un solvant approprié, comme un mélange d'acétone et de chloroforme, d) le filtrat peut être concentré et cristallisé pour la collecte de l'acide citrique purifié qui, si la chose est désirée, peut être cristallisé à nouveau dans un milieu aqueux ou dans un solvant <EMI ID=24.1>
organique convenable, comme un mélange de chloroforme et d'acétone donnant l'acide citrique pur, et e) le filtrat peut être concentré et additionné d'un mélange d'un alcanol inférieur tel que le méthanol et d'acide sulfurique, qui convertit tous les composés carboxyliques en leurs esters, qui sont alors isolés et séparés
par distillation fractionnée.
(2) En variante, le mélange de réaction qui contient les sels de calcium, de magnésium ou de strontium,éventuellement en mélange, obtenu par le procédé de l'invention peut être traité sur
une résine échangeuse de cations qui élimine tous les ions métalli- ques. L'éluat est alors concentré et soumis à l'un quelconque des traitements précisés en (1) a) à (1) e) ci-dessus.
(3) En variante encore, le produit de réaction que donne
le procédé peut être additionné d'un carbonate de métal alcalin, comme le carbonate de sodium, pour la précipitation de tous les cations de métaux alcalino-terreux sous forme des carbonates insolubles, qui sont alors séparés par filtration. Le filtrat résultant contenant les sels de métaux alcalins des acides carboxyliques peut être concentré par évaporation de l'eau et le citrate de métal alcalin recherché peut être précipité au moyen d'un solvant organique miscible à l'eau, comme le méthanol, l'éthanol, l'isopropanol ou l'acétone, ou au moyen d'un mélange de tels solvants, ou bien il peut être cristallisé directement par refroidissement de la solution. La poursuite de la purification du citrate de métal alcalin peut être exécutée par recristallisation dans de l'eau ou dans un mélange d'eau et des solvants organiques précités.
En règle générale,. cette recristallisation conduit au citrate de métal alcalin sous forme hydratée.
Dans tous les cas, si la chose est désirée, l'acide oxalique, qui est une impureté, peut être décomposé en premier lieu par addition d'un oxydant au mélange de réaction ou bien de toute autre manière connue avant l'achèvement des purifications indiquées.
Les exemples suivants illustrent sans la limiter l'invention décrite ci-dessus, qui est évidemment susceptible de différentes variantes et modifications sans sortir de son cadre.
. Dans les exemples, la composition de l'acide citrique et des citrates est déterminée par examen du spectre de résonance magnéti-
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solvant et en présence de biphtalate de potassium comme étalon interne. Sauf indications contraires, les pourcentages et parties <EMI ID=26.1>
sont donnés sur base pondérale et toutes les mesures du pH sont effectuées à la température ambiante, en l'occurrence 25[deg.]C. EXEMPLE 1.-
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que dans 300 ml d'eau. On y. a joute un excès d'hydroxyde de calcium, à savoir 48 g, soit 0,65 mole. On amène ainsi le
pH à 11,7 et on obtient un mélange du sel de calcium de l'acide trans-aconitique et d'hydroxyde de calcium libre. On agite le mélange et on le chauffe pendant 5 heures 30 minutes dans un autoclave de Parr à 200[deg.]C. On refroidit ensuite le mélange de réaction qu'on neutralise au dioxyde de carbone jusqu'à un pH de 8,6, puis qu'on mélange avec 15,6 g, soit 0,15 mole,de carbonate de sodium. On agite le mélange résultant à 50[deg.]C pendant 15 à 20 minutes, puis on le débarrasse par filtration du précipité de carbonate de calcium. On évapore .le filtrat sous vide pour obtenir 35 g
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trisodique, 1,7% de succinate disodique et, pour le reste, principalement de l'eau.
EXEMPLE 2.-
On dissout 17,4 g, soit 0,10 mole, d'acide trans-aconitique dans 300 ml d'eau. On y ajoute un excès d'hydroxyde de calcium, à savoir 25 g, soit 0,34 mole. On amène ainsi le pH à 11,7 et on obtient un mélange du sel de calcium de l'acide trans-aconitique et d'hydroxyde de calcium libre. On agite le mélange résultant et on le chauffe pendant 6 heures dans un autoclave de Parr
à 200[deg.]C. On refroidit ensuite le mélange de réaction, on le disperse-avec un excès d'une résine échangeuse de cations vendue sous le nom de Permutit Q, puis on le fait passer sur une colonne contenant un supplément de résine échangeuse de cations. Apres lavage soigneux de la résine avec de l'eau jusqu'au moment où le pH de l'effluent de la colonne est d'environ 7, on évapore l'éluat et les eaux de lavage sous vide pour obtenir 19 g d'un résidu solide contenant 97,3% (rendement de 97%) d'acide citrique, 2,2% d'acide succinique et pour le reste de 1!eau.
EXEMPLE 3.-
On opère comme dans l'exemple 2, mais en exécutant la réaction à 225[deg.]C pendant 2 heures. On obtient ainsi 18,5 g d'un produit contenant 100% (rendement de 96%) d'acide citrique. EXEMPLE 4.- - ..
-On dissout 17,4 g, soit 0,10 mole, d'acide trans-aconiti- <EMI ID=29.1>
que dans 400 ml d'eau. On y ajoute un excès d'hydroxyde de calcium, à savoir 25 g, soit 0,34 mole. On amène ainsi le pH à environ 11,9 st en obtient -on mélange du sel de calcium de l'acide trans-aconitique et d'hydroxyde de calcium libre. On agite le mélange résultant et on le chauffe à 250[deg.]C pendant 90 minutes. On arrête-alors le chauffage et on laisse le mélange de réaction refroidir,lentement en environ 1 heure. On agite le mélange de réaction ensuite avec un excès d'une résine échangeuse de cations, puis on le verse sur une colonne contenant un supplément de résine échangeuse de cations. Après lavage soigneux de la résine avec de l'eau, on évapore l'éluat et les eaux de lavage sous vide pour obtenir 17,8 g d'un résidu contenant 98,8% (rendement de 92%) d'acide citrique et 1,2% d'acide succinique.
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dans 400 ml d'eau. On y ajoute un excès d'hydroxyde de calcium, à savoir 20 g, soit 0,27 mole. On amène ainsi le pH à 11,7 et on obtient un mélange du sel de calcium de l'acide cis-aconitique et d'hydroxyde de calcium libre. On agite le mélange résultant et on le chauffe pendant 6 heures dans un autoclave de Parr à 200 [deg.]C. On refroidit ensuite le mélange de réaction et on le mélange avec
127,1 g d'une solution d'acide sulfurique à 21%. Après agitation du mélange pendant environ 10 minutes, on le filtre pour le débarrasser du sulfate de calcium précipité. On évapore ensuite le filtrat cons vide pour obtenir 9,5 g d'un résidu solide contenant
95% (rendement de 75%) d'acide citrique et, pour le reste, de l'eau.
EXEMPLE 6.-
On dissout 17,4 g, soit 0,10 mole, d'acide trans-aconitique dans 250 ml d'eau. On y ajoute un excès d'hydroxyde de calcium, à savoir 25 g, soit 0,34 mole. On amène ainsi le pH à 11,8 et on obtient un mélange du sel de calcium de l'acide trans-aconitique et d'hydroxyde de calcium libre. On ajoute un supplément de
150 ml d'eau et 100 ml de t-butanol et on chauffe le mélange résultant sous agitation pendant 6 heures dans un autoclave de Parr à
200[deg.]C. On refroidit ensuite le mélange de réaction, on le disperse avec un excès d'une résine échangeuse de cations et on le verse sur une colonne contenant un supplément de résine échangeuse de cations. Après lavage soigneux de la résine avec de l'eau, on éva-
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1,4% d'acide succinique et, pour le reste, principal émeut de l'eau.
EXEMPLE
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que dans 400 ml d'eau. On y ajoute un excès d'hydroxyde de calcium, à savoir 12,3 g, soit 0,17 mole. On amène ainsi le pH à
11,4 et on obtient un mélange du sel de calcium de l'acide trans-aconitique et d'hydroxyde de calcium libre. On agite le mélange résultant et on le chauffe pendant 6 heures 30 minutes dans un autoclave de Parr à 200[deg.]C. On refroidit ensuite le mélange de réaction et on le disperse avec un excès de résine échangeuse de cations, puis on le verse sur une colonne contenant un supplément de résine échangeuse de cations. Après lavage soigneux de la résine avec de l'eau, on évapore l'éluat et les eaux de lavage sous
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7%) d'acide citrique, 80% d'acide trans-aconitique inchangé et, pour le reste, de l'eau.
EXEMPLE 8.-
On dissout 17,4 g, soit 0,10 mole, d'acide trans-aconitique dans 500 ml d'eau. On y ajoute 11,16 g, soit 0,16 mole, d'hydroxyde de calcium pour amener le pH à 8,8. On ajoute ensuite
4,3 g d'hydroxyde de sodium à 50%, soit 0,05 mole, pour amener le pH à environ 11,9. Ensuite, on agite le mélange résultant et on
le chauffe pendant 2 heures dans un autoclave de Parr à 225[deg.]C. On refroidit ensuite le mélange de réaction qu'on disperse avec un excès de résine échangeuse de cations, puis qu'on verse sur une colonne contenant un supplément de résine échangeuse de cations. Après lavage soigneux de la résine à l'eau, on évapore l'éluat et les eaux
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(rendement de 9%) d'acide citrique, 38% d'acide citraconique, 20% d'acide itaconique et, pour le reste,principalement de l'eau. EXEMPLE 9.- . On dissout 10,7 g, soit 0,06 mole, d'acide trans-aconitique dans 300 ml d'eau. -On y ajoute un excès d'oxyde de strontium, à savoir 12,5 g, soit 0,121 mole. On amène ainsi le pH à 12,4 et <EMI ID=37.1>
que et d'hydroxyde de strontium libre. On agite le mélange résultant et on le chauffe pendant 3 heures dans un autoclave de Parr à.
<EMI ID=38.1> avec 121 g d'une solution d'acide sulfurique à 10%. Après agitation du mélange pendant environ 10 minutes, on le débarrasse par filtration du précipité de sulfate de strontium. On évapore le filtrat sous vide pour obtenir un résidu qu'on purifie davantage par digestion avec 100 ml d'acétone et qu'on débarrasse des insolubles par une nouvelle filtration. On évapore le filtrat acétonique pour obtenir 8,8 g d'un résidu contenant 54,3% (rendement de
37,6%) d'acide citrique, 9,6% d'acide trans-aconitique, 4% d'acide succinique et, pour le reste, principalement de l'eau.
EXEMPLE 10.-
On dissout 17,4 g, soit 0,10 mole, d'acide trans-aconitique dans 300 ml d'eau. On y ajoute un excès d'hydroxyde de magnésium, à savoir 0,125 g, soit 0,43 mole. On amène ainsi le pH à 9,0 et on obtient un mélange du sel de magnésium de l'acide transaconitique et d'hydroxyde de magnésium libre. On agite ensuite le mélange résultant et on le chauffe pendant 6 heures dans un autoclave de Parr à 170[deg.]C. On refroidit ensuite le mélange de réaction, on le mélange avec 143 g d'une solution à 30% d'acide sulfurique et on évapore la solution résultante à siccité sous vide. On extrait le résidu d'évaporation alors avec 400 ml d'acétone, puis on filtre l'extrait acétonique pour en séparer le sulfate de magnésium. On évapore ensuite le filtrat acétonique pour obtenir 19 g d'un résidu contenant 47% (rendement de 47%) d'acide
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de l'eau.
EXEMPLE 11.-
On dissout 5 g, soit 0,028 mole, de lactone d'acide dl-isocitrique à. 97% dans 250 ml d'eau. On y ajoute un excès d'hydroxyde de calcium, à savoir 15,0 g, soit 0,20 mole. On amène ainsi le pH à
11,9 et on obtient un mélange des sels de calcium de l'acide dl-isocitrique et d'hydroxyde de calcium libre. On agite le mélange résultant et on le chauffe pendant 6 heures dans un autoclave de
Parr jusqu'à 200[deg.]C. On refroidit alors le mélange de réaction et on y ajoute 120,1 g d'une solution d'acide sulfurique à 16,7%. ' Après agitation du mélange pendant 10 minutes, on le filtre pour
en séparer le précipité de sulfate de calcium. On évapore alors
le filtrat à siccité et on extrait le résidu à l'acétone. On filtre l'extrait acétonique et on l'évapore pour obtenir 4 g d'un résidu contenant 90,7% (rendement de 74,5%) d'acide citrique et, pour le reste, de l'eau.
EXEMPLE 12.-
On dissout 28,7 g d'un mélange 1:1 de lactone d'acide dl-isocitrique et de lactone d'acide dl-alloisocitrique,qui a
une pureté de 60,7% et qui comprend de l'eau pour le reste,
dans 500 ml d'eau. On ajoute 65 g, soit 0,85 mole, d'hydroxyde de calcium. On amène ainsi le pH à 11,8 et on obtient un mélange des sels de calcium de l'acide dl-isocitrique et de l'acide dl-alloisocitrique avec de l'hydroxyde de calcium libre. On agite le mélange résultant et on le chauffe pendant 6 heures dans un autoclave de Parr à une température de 200[deg.]C. On refroidit ensuite le mélange de réaction qu'on disperse dans un excès d'une résine échangeuse de cations, puis qu'on verse sur une colonne contenant
un supplément de résine échangeuse de cations. Après lavage soigneux de la résine avec de l'eau, on évapore l'éluat et les eaux
de lavage sous vide pour obtenir 20 g d'un résidu comprenant 83,2%
(rendement 95e5%) d'acide citrique, 2,8% d'acide succinique et,
pour le reste, principalement de l'eau.
EXEMPLE 13.-
On dissout un mélange de 21,9 g d'acide trans-aconitiquo,
de 3,6 g de lactone d'acide dl-isocitrique et de 3,6 g de lactone d'acide dl-alloisocitrique dans 300 ml d'eau. On y ajoute un excès d'hydroxyde de calcium, à savoir 30,7 g, soit 0,41 mole. On amène ainsi le pH à 11,6 et on obtient un mélange des sels de calcium de l'acide trans-aconitique, de l'acide dl-isocitrique et de l'acide dl-alloisocitrique avec de l'hydroxyde de calcium libre. On agite le mélange résultant et on le chauffe pendant 6 heures dans un autoclave de Parr à une température de 200[deg.]C. On refroidit ensuite le mélange de réaction, on le disperse avec un excès de résine échangeuse de cations, puis on le verse sur une colonne contenant
un supplément de résine échangeuse de cations. Après lavage soigneux de la résine avec de l'eau, on évapore l'éluat et les eaux
de lavage sous vide pour obtenir 22,3 g d'un résidu contenant
90,8% (rendement 95%) d'acide citrique, 3% d'acide succinique et, pour le reste, principalement de l'eau.
EXEMPLE 14.-
On dissout 52,2 g, soit 0,30 mole,' d'acide trans-aconitique dans 300 ml d'eau. -On y ajoute-lentement un excès d'hydroxyde de calcium, à savoir 90 g, soit 1,22 mole. On amène àinsi le pH à
12,0 et on obtient un mélange du sel de calcium de l'acide trans-aco�
nitique et d'hydroxyde de calcium libre. On agite le mélange résultant et on le chauffe pendant 5 heures 30 minutes dans un autoclave de Parr à une température de 200[deg.]C. On évapore ensuite le mélange de réaction et on le neutralise lentement avec 421 g d'une
<EMI ID=41.1>
pendant environ 10 minutes, on le débarrasse du précipité de sulfate de calcium par filtration. On évapore ensuite le filtrat
sous vide pour obtenir 52 g d'un résidu formé d'acide citrique brut.
Purification et identification de l'acide citrique
(A) On dissout les 52 g d'acide citrique brut dans 300 ml d'eau. On y ajoute 18,5 g, soit 0,25 mole, d'hydroxyde de calcium sous agitation. Après 1 heure de repos, on filtre le mélange pour recueillir le précipité du sel monocalcique d'acide citrique.
Après lavage du précipité à l'eau, on le disperse dans de l'eau fraîche et une résine échangeuse de cations, puis on le verse sur une colonne contenant un supplément de résine échangeuse de cations. On évapore l'éluat et les eaux de lavage à siccité sous vide pour obtenir 26 g d'acide citrique purifié.
(B) On dissout 4 g de l'acide citrique purifié obtenu en (A) ci-dessus dans 400 ml d'un mélange 1:1 en volume de chloroforme et d'acétone, puis on concentre le mélange partiellement pour faire précipiter des cristaux d'acide citrique. On recueille les cristaux par filtration et on les recristallise dans 300 ml d'un mélange 1:1 en volume de chloroforme et d'acétone pour obtenir 2,5 g d'acide citrique synthétique pur ayant un point de fusion de
149,8 - 152,7[deg.]C. Le point de fusion mixte avec un échantillon d'acide citrique authentique n'accuse aucune dépression par rapport au point de fusion de l'échantillon authentique.
Les spectres de résonance magnétique nucléaire relevés dans l'eau lourde sur l'acide synthétique et l'acide authentique sont identiques.
(C) On dissout 10 g de l'acide citrique purifié obtenu en (A) dans 200 ml de méthanol contenant 5 g d'acide sulfurique concentré et on-chauffe le mélange au reflux pendant 6 heures. On ajoute alors du carbonate de calcium pour neutraliser l'acide sulfurique, puis on débarrasse le mélange résultant du sulfate de calcium et du carbonate de calcium par filtration. On évapore le filtrat méthanolique, puis on dissout le résidu résultant dans du chloroforme et on filtre la solution. On évapore le filtrat chloroformique à siccité et on dissout le nouveau résidu dans du benzène chaud,
puis on filtre la solution. On laisse refroidir lentement le filtrat benzénique pour faire cristalliser le produit. On recueille ainsi par filtration 5 g de citrate de triméthyle pur. Le point de fusion du citrate synthétique est de 76,6[deg.]C, alors que celui du citrate de triméthyle authentique est de 75,5 - 75,6[deg.]C. Le point de fusion mixte d'un mélange 1:1 du citrate de triméthyle
<EMI ID=42.1>
Le spectre de résonance magnétique nucléaire dans l'eau lourde et le spectre de masse du citrate de triméthyle synthétique sont identiques aux spectres correspondants -de l'échantillon authentique.
<EMI ID=43.1>
REVENDICATIONS
1.- Procédé de préparation des sels de calcium, de magnésium et de strontium de l'acide citrique et de leurs mélanges, caractérisé en ce qu'on fait réagir le sel correspondant ou un mélange des sels d'un acide tricarboxylique choisi parmi l'acide cis-aconitique, l'acide trans-aconitique, l'acide isocitrique, l'acide alloisocitrique et leurs mélanges, dans un milieu aqueux à une température d'au moins 160[deg.]C en présence d'un. hydroxyde de métal alcalin ou d'un hydroxyde de métal alcalino-terreux choisi parmi l'hydroxyde de calcium, l'hydroxyde de magnésium, l'hydroxyde de strontium et leurs mélanges.