СПОСОБ ХИМИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ БЕРЕЗОВОЙ КОРЫ С ВЫДЕЛЕНИЕМ ТАКИХ ПРОДУКТОВ КАК БЕТУЛИН И СУБЕРИН
METHOD FOR CHEMICAL PROCESSING OF BIRCH BARK WITH EXTRACTION OF SUCH PRODUCTS AS BETULIN AND SUBERIN

Изобретение относится к химической переработке бересты, а именно к получению из нее бетулина и суберина, и может найти широкое применение в лесохимической промышленности.
Относительно продукта «бетулин» необходимо иметь в виде следующее. Часто термином «бетулин» называют целую группу продуктов, различающихся содержанием основного вещества и, следовательно, качеством:
- экстрактивные вещества бересты с 65-70%-ным содержанием основного вещества - Луп-20(29)-ен-3в, 28-диола, остальное - примеси, в основном полиоксифенолов;
- бетулин-продукт, полученный в процессе химической переработки бересты, с более высоким содержанием основного вещества, «зависящим» от способа переработки;
- и, наконец, индивидуальный Луп-20(29)-ен-3в, 28-диол, который для отличия правильнее было бы называть «бетулинол».
В настоящем изобретении речь идет о способе получения бетулина с высоким содержанием основного вещества.
Известны способы получения бетулина и субериновых кислот, представленные в патентах №№2138508 и 2306318.
В описанных в указанных патентах способах последовательно выделяют вначале экстрактивные вещества и очищают их от полиоксифенолов, а затем субериновые кислоты.
Недостаток этих способов заключается в большой продолжительности процесса.
Известны способы получения указанных веществ путем одновременного выделения их и последующего разделения на бетулин и субериновые кислоты (например, патенты №№2074867, 2119503, 2131882).
Недостатком их является сложность отделения мелкодисперсного мазеобразного бетулина от устойчивой взвеси его в щелочном растворе солей субериновых кислот.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ выделения бетулина и суберина, описанный в а.с. СССР №382657, кл. С08Н 5/04, заявл. 14.08.70, опубл. 09.10.73.
Известный способ заключается в том, что березовую кору очищают от луба, измельчают в присутствии щелочи, при перемешивании добавляют 85-88%-ный изопропиловый спирт при 60-70°С, отделяют фильтрацией или фугованием раствор, из которого отгоняют острым паром растворитель, к полученному экстракту добавляют воду, выпавший при этом в осадок бетулин отделяют, а из водного раствора путем подкисления выделяют суберин.
Использование в техпроцессе изопропилового спирта, который смешивается с водой во всех соотношениях, приводит к образованию однородной взвеси, из которой приходится выделять бетулин и суберин.
Недостатком известного способа является трудность отделения мелкодисперсного мазеобразного бетулина от устойчивой взвеси его в щелочном растворе солей субериновых кислот и недостаточная чистота конечного продукта.
Задачей заявляемого способа является упрощение получения бетулина и суберина при высоком качестве конечных продуктов.
Поставленная задача решается тем, что в способе химической переработки березовой коры с с выделением таких продуктов, как бетулин и суберин, заключающемся в том, что освобожденную от луба березовую кору измельчают, используют при обработке щелочь и смесь алифатического спирта с водой, повышают температуру реакционной массы, отделяют из нее фильтрацией целлолигнин, спиртощелочной фильтрат разбавляют водой и выделяют из реакционного раствора выпавший в осадок бетулин и суберин, СОГЛАСНО ИЗОБРЕТЕНИЮ щелочь и смесь алифатического спирта с водой добавляют после измельчения коры, при этом в качестве алифатического спирта используют изобутиловый спирт, ограниченно смешивающийся с водой, повышение температуры реакционной массы производят путем ее нагрева при температуре кипения в течение 2 часов, реакционный раствор в виде горячей двухфазной системы разделяют отстаиванием или сепарацией на органический спиртоводный слой, из которого промежуточным упариванием выделяют бетулин, и водно-спиртовый слой, из которого получают суберин.
Длительный нагрев реакционной массы улучшает экстракцию указанных продуктов из березовой коры, а использование в азеотропной смеси изобутилового спирта, ограниченно смешивающегося с водой, приводит к получению горячего реакционного раствора в виде двухфазной системы (спирт, насыщенный водой, и вода, насыщенная спиртом), которую частично отстаиванием или сепарацией разделяют на органический спиртоводный слой и водно-спиртовый слой; из первого из них двухступенчатой кристаллизацией с промежуточным упариванием выделяют бетулин, а из второго - отгонкой спирта и упариванием водного раствора солей субериновых кислот получают концентрат суберина.
Технический результат - упрощение технологии получения при высокой чистоте конечных продуктов.
Заявляемый способ обладает новизной в сравнении с прототипом, отличаясь от него такими существенными признаками, как добавление щелочи и смеси алифатического спирта с водой после измельчения коры, использование в качестве алифатического изобутилового спирта, ограниченно смешивающегося с водой, повышение температуры реакционной массы путем ее нагрева при температуре кипения в течение 2 часов, разделение реакционного раствора в виде горячей двухфазной системы отстаиванием или сепарацией на органический спиртоводный слой, выделение из этого слоя двхступенчатой кристаллизацией с промежуточным упариванием бетулина, и получение из водно-спиртового слоя суберина, обеспечивающими в совокупности получение заданного результата.
Заявителю неизвестны технические решения, обладающие указанными отличительными признаками, обеспечивающими в совокупности достижение заданного результата, поэтому он считает, что заявляемый способ соответствует критерию «изобретательский уровень».
Заявляемый способ может найти широкое применение в лесохимической промышленности, а потому соответствует критерию «промышленная применимость».
Заявляемый способ заключается в следующем.
Освобожденную от луба березовую кору измельчают. После этого к ней добавляют щелочь и смесь изобутилового спирта с водой. Затем реакционную массу нагревают при температуре кипения в течение 2 часов. Реакционный раствор в виде горячей двухфазной системы разделяют отстаиванием или сепарацией на органический спиртоводный и водно-спиртовый слои. Из спиртоводного слоя двхступенчатой кристаллизацией с промежуточным упариванием выделяют бетулин (в виде порошка от белого до желтоватого цвета), а из водно-спиртового слоя получают суберин (в виде пастообразного вещества светлокоричневого цвета с запахом ванилина).
Заявляемый способ получают следующим образом.
Пример 1. 50 г освобожденной от луба, измельченной бересты заливают 400 мл насыщенного водой изобутанола, в котором растворено растворено 12, 5 г гидроокиси натрия, и нагревают в течение 2-х часов при температуре кипения. Горячую реакционную смесь фильтруют, отделяют целлолигнин. Выход составляет 48% от абсолютно сухой бересты. Фильтрат обрабатывают 100 мл воды, насыщенной изобутанолом, перемешивают и отстаивают. Из верхнего спиртоводного слоя двухступенчатой кристаллизацией (с промежуточным упариванием) выделяют 5,2 г бетулина (29% от содержащегося в бересте) с 85,0%-ным содержанием основного вещества. Из нижнего водно-спиртового слоя отгонкой спирта и последующим выпариванием выделено 4,8 г субериновых кислот (кислотное число 123, число омыления 201).
Качественные характеристики полученных заявляемым методом бетулина и суберина в сравнении с прототипом приведены ниже в таблице.
Продукты
Кислотное число (мг КОН/1 г)
Число омыления (мг КОН/1 г)
Бетулин
прототип
заявляемый способ
прототип
заявляемый способ
0
0
0
0
Суберин
136-140
123
200-214
201
В сравнении с прототипом заявляемый способ позволяет более просто получить бетулин и суберин высокого качества.