способ получения n-поливинилпирролидона низкомолекулярного

Формула изобретения

Способ получения низкомолекулярного N-поливинилпирролидона высокой чистоты, заключающийся в том, что водный раствор N-винилпирролидона подвергают полимеризации в присутствии 30%-ного раствора перекиси водорода и 25%-ного раствора аммиака в изотермическом режиме при 70-75°С, отличающийся тем, что смесь N-винилпирролидона, раствора перекиси водорода и раствора аммиака вводится дозированно в нагретую до 75°С воду в течение не более 30 мин.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области органического синтеза, в частности способу получения N-поливинилпирролидона (ПВП) низкомолекулярного, используемого в медицинских целях.

N-поливинилпирролидон получают полимеризацией N-винилпирролидона в воде или органических растворителях в присутствии инициатора реакции.

Широкое распространение получил метод радикальной полимеризации в водных растворах с пероксидом водорода в присутствии аммиака в качестве промотора. Скорость полимеризации N-винилпирролидона практически не поддается регулировке, и радикальная полимеризация происходит спонтанно, с повышением температуры и получением полимера с широким молекулярно-массовым распределением (ММР), содержанием примесей неизвестного строения (Ю.Э.Кирш «Поли-N-винилпирролидон и другие поли-N-виниламиды». - М.: Наука, 1998 г.). К качеству же ПВП, используемого в медицинских целях, предъявляются повышенные требования: он должен содержать минимальное количество аддуктов реакции и сырьевых компонентов.

С.Е.Schildknecht «Vinil and related Polymers» (New York, 1952, p.667) сообщает о способе полимеризации, преследующем цель провести процесс при пониженной температуре (80°С) и в узком интервале температур для снижения образования примесей. Однако в настоящее время известно, что процесс гидролиза винилпирролидона идет уже при температуре 75°С, в результате которого образуются такие вещества, как ацетальдегид и 2-пирролидон. Наличие этих примесей недопустимо в медицинском препарате и ограничено требованиями Фармакопейной Статьи (ФС).

В обзоре J.Remond (Revue des Produits chim., 127, 260, 1956) описаны варианты синтеза ПВП с дробным введением катализатора реакции (пероксида водорода) при температуре синтеза от 70 до 80°С. Однако таким способом можно получить лишь высокомолекулярные полимеры нерегулярного строения.

Известен способ получения низкомолекулярного поливинилпирролидона с молекулярной массой 6000-9900 путем полимеризации мономера винилпирролидона в системе перекись водорода (30%-ный раствор) - аммиак (25%-ный раствор) в дистиллированной воде при (69-71)°С. Процесс полимеризации термостатируют введением охлаждения (а.с. 691134, СССР, 18.10.1979 г.). Проведение процесса в изотермическом режиме позволяет избежать получение полимера с молекулярной массой свыше 30000, однако при этом не указывается количество образовавшихся в результате реакции примесей, в частности -пирролидона, ацетальдегида, винилпирролидона, которые в настоящее время строго регламентируются.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ получения ПВП в промышленных условиях, предложенный Reppe W., Herrlle К., Fikentsher H. (патент 2439196, Германия). Он лежит в основе процесса получения ПВП на ОАО «Новочеркасский завод синтетических продуктов» (постоянный технологический регламент №46).

В реактор загружают воду и N-винилпирролидон, нагревают смесь до температуры 70°С и при перемешивании добавляют расчетное количество 30%-ного раствора перекиси водорода и 25%-ного раствора аммиака. В результате распада перекиси водорода по радикальному механизму начинается полимеризация с экзотермическим эффектом, и температура самопроизвольно повышается до 100°С (идет рост полимерной цепи). Когда реакция заканчивается, температура начинает снижаться, раствор охлаждают до 40°С и приступают к экстракции непрореагировавшего мономера. Продолжительность реакции около 2-х часов. Конверсия составляет 95%.

Недостатками этой технологии-прототипа являются:

- высокая экзотермичность процесса полимеризации;

- неуправляемость процессом радикального распада инициаторов, что приводит к максимально высокому подъему температуры при синтезе полимера;

- образование неотделяемых примесей в полимере, получаемых вследствие гидролиза N-винилпирролидона при продолжительных температурных нагрузках.

Цель изобретения - получение низкомолекулярного медицинского поливинилпирролидона с достаточно узким молекулярно-массовым распределением.

Для достижения поставленной цели:

- полимеризация проводится в изотермическом режиме (70-75)°С, что значительно уменьшает гидролиз N-винилпирролидона;

- время полимеризации сокращается до 30 минут;

- изменяется способ подачи реагентов.

Реагенты - N-винилпирролидон, 30%-ный р-р пероксида водорода и 25%-ный р-р аммиака - смешиваются при комнатной температуре в отдельном реакторе. В реактор-полимеризатор загружается необходимое по расчету количество воды. Вода нагревается до 75°С, после чего в течение не более 30 минут в зону реакции добавляется смесь реагентов, температура реакции при этом удерживается с помощью скорости подачи смеси в интервале 70-75°С. Конверсия в данном процессе ограничивается 85%. Остаточный мономер удаляется экстракцией и регенерируется, а образовавшийся уксусный альдегид подвергается термическому разложению.

Таким образом, предлагаемый способ отличается тем, что температура полимеризации поддерживается постоянной не охлаждением, что является трудно достижимым, а управлением радикальной полимеризацией путем дозированного введения мономера и инициатора в растворитель, который является одновременно и участником реакции, и теплоносителем, и сокращением времени реакции до 30 минут. В результате при быстром и изотермическом проведении процесса в полимере не успевают образовываться вредные примеси.

Сравнительные показатели качества продукта, полученного в одинаковых условиях ведения процесса, представлены таблицей:

Таблица
Показатели качества поливинилпирролидона	Требования ФС 42-0116-03	По технологии прототипу	По предлагаемой технологии (№ опытно-промышленной партии)
			1	2	3	4	5
ВП, %	не >0,2	0,3	Отс.	Отс.	Отс.	Отс.	Отс.
Н 2О2	не >0,03	0,04	0,01	Отс.	0,03	0,03	0,03
Альдегиды, %	не >0,2	0,3	0,1	0,1	0,12	0,16	0,1
-пирролидон, %	не >4,0	5,0	3,3	3,4	3,5	2,6	3,2
рН	3,0-7,0	3,0-7,0	3,9	4,3	4,1	4,0	3,7
Гидразин, ppm	5	5	4	4	4	4	4
Мол. масса	8000±2000	8000±2000	8720	9150	8720	8100	8056

Как видно из таблицы, предложенный изотермический способ получения N-поливинилпирролидона низкомолекулярного позволяет, используя существующее оборудование технологии-прототипа, получить ПВП с заданной молекулярной массой, минимальным содержанием вредных примесей. Следует отметить, что в процессе синтеза не участвуют продукты, которые оставили бы след в готовом продукте в количествах, способных нанести вред здоровью человека.