阿奇霉素生产污泥中回收对甲苯磺酰氯的方法

阿奇霉素生产污泥中回收对甲苯磺酰氯的方法

青霉素是一种含氮的15环药物。它是第二代红茶的主要代表，也是世界上最受欢迎的抗生素之一。目前国内阿奇霉素的生产工艺已逐渐走向成熟,规模不断扩大,2006年全国阿奇霉素产能达到680t。在阿奇霉素原药生产过程中不但产生大量的工业废水,还排放出大量的固体废物,此类固体废物的处置以及资源的回收利用是一个迫待解决的问题。目前未见此类该类固体废物处置的报道。固体废物的处置方法有土地填埋处置、有机固体废物堆肥、焚烧、热解、危险废物的固化和稳定化以及固体废物的资源化利用等。治理固体废物最根本的办法除了尽量减少废物的产出以外,废物的资源化和综合利用是最积极的措施。阿奇霉素生产过程中产生的固废主要是红霉素A(E)肟的贝克曼重排反应过程中产生的。此步反应需要加入过量的对甲苯磺酰氯作为重排试剂。对于过量的对甲苯磺酰氯造成的固废,目前国内有不少厂家欲进行回收再利用,但未取得较好的效果;最终以固体废物的形式处理掉。这样不但造成生产成本增加,对甲苯磺酰氯还对环境造成巨大的污染。故从此类固废中回收并精制对甲苯磺酰氯,不但充分利用了资源,还解决了固废处理难题,有着非常重要的现实意义。1实验部分1.1显微熔点仪测试仪器BS224S型电子天平,北京赛多利斯仪器系统有限公司;85-2型磁力搅拌器,上海司乐仪器有限公司;WRX-4显微熔点仪,上海易测仪器设备有限公司;RE–52AA型旋转蒸发仪,上海亚荣生化仪器厂;Waters1525高效液相色谱,美国waters公司。乙酸乙酯,石油醚,环己烷,甲醇,丙酮,二氯甲烷,草酸,活性炭均为市售分析纯试剂。1.2生的废气,其颜色为热吸法确定的生废渣由某药厂提供,为阿奇霉素生产过程中产生的废渣,主要成分为对甲苯磺酰氯,对甲苯磺酸等。颜色为褐色,且随着放置时间的延长颜色变深。对皮肤有非常强的刺激性和腐蚀性。1.3对甲苯磺酰氯的分离纯化为了便于工业化生产,我们采取用溶剂重结晶的办法,将废渣中的对甲苯磺酰氯回收并加以精制。由于对甲苯磺酰氯的溶解性和废渣中的红霉素肟等杂质的溶解性相似,为了将两者分离,我们对多种溶剂进行了筛选,最后确定用石油醚进行重结晶。对甲苯磺酰氯在反应和放置的过程中会不断产生对甲苯磺酸,为了彻底除去对甲苯磺酸,先将对废渣溶解性很好的乙酸乙酯溶解,再用碱水将其中的对甲苯磺酸除去,分液,活性炭脱色后,常压将乙酸乙酯回收。用石油醚将得到的残余物加热溶解,加入活性炭吸附不溶物,趁热过滤,冷却析晶,过滤,得到的固体烘干即可得到合格的对甲苯磺酰氯产品,滤液回收套用。工艺流程如图1所示。1.4产物的定性分析和测定取20g样品置于250mL单口瓶中,加入30mL乙酸乙酯,磁力搅拌至样品溶解,加入20mL5%NaOH水溶液,搅拌15min,再加入0.25g活性炭搅拌至不再有气泡,静置分液,有机相用饱和食盐水洗涤,分液,有机相减压回收溶剂,残余物倒入500mL单口瓶中,加装回流冷凝管,加入50mL石油醚,80℃水浴加热至油状液体不再溶解为止,加入0.25g活性炭,趁热过滤,母液搅拌析晶,有大量白色固体析出,过滤,减压干燥得白色产物13.2g。产物定性分析,用高效液相色谱测定,流动相为甲醇∶水=1∶1;并测定产物的熔点来确定。对甲苯磺酰氯含量测定:对甲苯磺酰氯水解产生对甲苯磺酸,对甲苯磺酸跟过量氢氧化钠进行中和反应,剩余氢氧化钠再跟盐酸反应,根据消耗掉的盐酸量确定跟对甲苯磺酸反应用掉氢氧化钠量,进而得到对甲苯磺酰氯的量,从而得到产品含量。测定步骤:配制标准碳酸钠溶液和标准草酸溶液用于标定盐酸和氢氧化钠溶液浓度。取产品0.5g(准确至0.0002g)置于有回流装置的250mL锥形瓶中,用移液管吸取50mL0.25mol/LNaOH标准溶液加入锥形瓶装上冷凝管在电炉上煮沸回流2h,冷至室温,用蒸馏水冲洗冷凝器和锥形瓶,加入两滴酚酞试液,用0.25mol/L的盐酸标准溶液滴定至红色消失即为终点。游离酸测定:称取约3g产品(准确至0.0002g)置于250mL锥形瓶中,加入室温的蒸馏水100mL,摇动2min,加入2滴甲基橙指示剂,以0.1mol/L氢氧化钠标准溶液滴定至黄色即为终点。2结果与讨论2.1混合溶剂法重结晶法为了选择合适的溶剂,我们先取3.00g分析纯的对甲苯磺酰氯,测定其在不同有机溶剂的溶解度,结果见表1。由表1可见,极性较大的溶剂不合适。因为两者都溶解了。我们采用石油醚或石油醚和其它良溶剂组成混合溶剂进行重结晶试验,原料为20g(湿基,即收到基),其它条件不变,其结果如表2所示。由表2可见,由于TsCl在良溶剂中的溶解度比较大,甚至在二元混合溶剂中的收率也不高,而且二元混合溶剂还存在一个分离循环套用的问题,故采用单一的石油醚做重结晶溶剂比较合理。2.2碱洗液浓度对产品收率的影响由于TsCl在反应和放置的过程中会不断有对甲苯磺酸生成,故我们采取将样品溶于乙酸乙酯中,加入碱液将对甲苯磺酸彻底洗去。我们选用饱和NaHCO3和5%NaOH进行碱洗,石油醚做重结晶溶剂,测定所得产品中游离酸的含量,结果如表3所示。由表3可见,碱性太弱无法将产品中的游离酸清除干净。我们采用碱性较强的氢氧化钠来清除游离酸。采用不同浓度的氢氧化钠溶液碱洗,考察碱洗液浓度对产品收率的影响,结果如表4所示。由表4可见,随着碱液浓度的升高,产品收率逐渐降低,这是因为随着碱液浓度的增大,TsCl的水解程度增大,而另外一方面,碱液浓度太低会造成污水的排放量增大,故选取10%的氢氧化钠溶液来洗涤废渣中的游离酸。2.3盐藻项目的吸附效果由于废渣中的杂质比较复杂,我们在回收的过程中进行了2次吸附分离,分别在碱洗和重结晶这两步进行吸附分离。使用不同的吸附剂(均为0.25g),通过考察产品的外观来比较吸附效果。其结果如表5所示。由表5可见,第一步使用硅胶吸附效果不理想。这是因为硅胶是极性吸附剂,在极性的溶剂中吸附效果较差。而活性炭是非极性吸附剂,在极性溶剂中能较好的吸附非极性的杂质。第二次吸附时,溶剂是非极性的石油醚,活性炭也能起到很好的吸附分离效果,但硅胶的效果更好,这是因为极性的吸附剂在非极性的溶液中能起到很好的吸附作用,而且硅胶的比表面也比活性炭要高。考虑到硅胶的价格比活性炭要高,这里我们选用硅胶和活性炭混合吸附剂来吸附杂质,其中硅胶的含量为10%,既降低了成本,也达到了很好的效果。2.4产品评价用熔点仪测定产品熔点为70～71℃,与文献值相符合。利用高效液相色谱测定其中TsCl的含量为99%。3活性炭回收剂3.4万元/t目前对甲苯磺酰氯的市场价格是1.0万元/t,氢氧化钠价格为0.15万元/t。活性炭价格为0.4万元/t,硅胶的价格根据其使用量折合后与活性炭相当。所用溶剂为乙酸乙酯和石油醚,均可回收套用。回收1tTsCl,消耗氢氧化钠0.15t,活性炭25kg,算上溶剂损耗,每吨可获利0.9万元以上。若一年废渣量为500t,则可获利294万元。4和活性炭过滤器(1)用乙酸乙酯溶解废渣,10%氢氧化钠碱液洗涤,活性炭脱色,回收溶剂,用石油醚加热溶解残余物,活