Электрохимический синтез оксикобаламина гидрохлорида

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Исследовано влияние условий (материала катода, плотности тока, температуры, концентрации исходного вещества и соляной кислоты) на препаративный электросинтез оксикобаламина гидрохлорида (ОК) восстановлением витамина В12 в кислой среде, на выход целевого продукта и его качество (подлинность, содержание основного вещества, рН раствора, отсутствие примесей). Определены оптимальные условия препаративного электросинтеза оксикобаламина гидрохлорида и его показатели качества, обеспечивающие выход по веществу 82.0–87.0%. Условия электросинтеза апробированы в опытно-промышленном масштабе на технологической схеме с разработанным электролизером фильтр-прессной конструкции на токовую нагрузку 100 А. Лекарственный препарат «Оксикобаламин-лио», изготовленный из фармакопейной субстанции оксикобаламина гидрохлорида, стабилен при его хранении в течение 22–30 мес по физико-химическим и медико-биологическим параметрам, нормированным фармацевтической статьей ВФС 42-660-99, что свидетельствует о требуемом качестве исходной субстанции ОК.

Об авторах

Александр Андреевич Конарев

«ГНЦ «НИОПИК»

Автор, ответственный за переписку.
Email: konarev.niopik@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-0476-3414

г.н.с., руководитель

Россия, Долгопрудный, Московская обл

Список литературы

  1. Shi Q., Gonçalves J. C., Ferreira A. F. P., Rodrigues A. E. A review of advances in production and separation of xylene isomers // Chem. Eng. Proc. 2021. V. 169. ID 108603. https://doi.org/10.1016/j.cep.2021.108603
  2. Liu S., Yang S., He J., Mao D., Yin C. Efficient synthesis of chain-like ZSM-5 zeolite for the m-xylene isomerization reaction // Inorg. Chem. Commun. 2021. V. 128. ID 108564. https://doi.org/10.1016/j.inoche.2021.108564
  3. Демихова Н. Р., Рубцова М. И., Винокуров В. А., Глотов А. П. Изомеризация ксилолов (обзор) // Нефтехимия. 2021. Т. 61. № 6. С. 737–759. https://doi.org/10.31857/S0028242121060010
  4. [Demikhova N. R., Rubtsova M. I., Vinokurov V. A., Glotov A. P. Isomerization of xylenes (a review) // Pet. Chem. 2021. V. 61. N 11. P. 1158–1177. https://doi.org/10.1134/S096554412111013X].
  5. Albahar M., Li C., Zholobenko V. L., Garforth A. A. The effect of ZSM-5 zeolite crystal size on p-xylene selectivity in toluene disproportionation // Micropor. Mesopor. Mater. 2020. V. 302. ID 110221. https://doi.org/10.1016/j.micromeso.2020.110221
  6. Wang Y., Xu S., He X., Yang F., Zhu X. Regulating the acid sites and framework aluminum siting in MCM-22 zeolite to enhance its performance in alkylation of
  7. benzene with methanol // Micropor. Mesopor. Mater. 2022. V. 332. ID 111677. https://doi.org/10.1016/j.micromeso.2021.111677
  8. Ahn J. H., Kolvenbach R., Gutiérrez O. Y., Al-Khattaf S. S., Jentys A., Lercher J. A. Tailoring p-xylene selectivity in toluene methylation on medium pore-size zeolites // Micropor. Mesopor. Mater. 2015. V. 210. P. 52–59. https://doi.org/10.1016/j.micromeso.2015.02.018
  9. Huang X., Wang R., Pan X., Wang C., Fan M., Zhu Y., Wang Y., Peng J. Catalyst design strategies towards highly shape-selective HZSM-5 for para-xylene through toluene alkylation // // Green Energy Environ. 2020. V. 5. N 4. P. 385–393. https://doi.org/10.1016/j.gee.2019.12.001
  10. Zhou J., Liu Z., Wang Y., Kong D., Xie Z. Shape selective catalysis in methylation of toluene: Development, challenges and perspectives // Front Chem. Sci. Eng. 2018. V. 12. N 1. P. 103–112. https://doi.org/10.1007/s11705-017-1671-x
  11. Kumar L., Asthana S., Laxman Newalkar B., Kishore Pant K. Selective toluene methylation to p-xylene: Current status & future perspective // Catal. Rev. Sci. Eng. 2024. V. 66. N 3. P. 820–862. https://doi.org/10.1080/01614940.2022.2097641
  12. Jing H.-J., Yang F.-K., Xia Y.-M., Feng J.-Q., Liu J.-L., Zong Q.-Y. A study on the selectivity of methanol aromatization // Pet. Sci. Technol. 2012. V. 30. N 16. P. 1737–1746. https://doi.org/10.1080/10916466.2010.509077
  13. Zhao Y., Wu H., Tan W., Zhang M., Liu M., Song C., Wang X., Guo X. Effect of metal modification of HZSM-5 on catalyst stability in the shape-selective methylation of toluene // Catal. Today. 2010. V. 156. N 1–2. P. 69–73. https://doi.org/10.1016/j.cattod.2009.12.012
  14. Yan B., Wu J., Li X., Liu N., Ma Q., Xue B. Selective Synthesis of para-xylene in the alkylation of toluene via regulation of MgO location in Co-modification over HZSM-5 // Catal. Lett. 2024. V. 154. N 6. P. 2752–2760. https://doi.org/10.1007/s10562-023-04536-3
  15. Zhao Y., Ma X., Ren D., Xia Y. A strategy to improve the para-selectivity in toluene methylation on P2O5-ZSM-5 modified by the para-xylene placeholder method // React. Kinet. Mech. Cat. 2021. V. 132. N 2. P. 967–981. https://doi.org/10.1007/s11144-021-01929-6
  16. Martinez-Espin J. S., De Wispelaere K., Westgård Erichsen M., Svelle S., Janssens T. V. W., Van Speybroeck V., Beato P., Olsbye U. Benzene co-reaction with methanol and dimethyl ether over zeolite and zeotype catalysts: Evidence of parallel reaction paths to toluene and diphenylmethane // J. Catal. 2017. V. 349. P. 136–148. https://doi.org/10.1016/j.jcat.2017.03.007
  17. Zhang M., Xu Y., Williams B. L., Xiao M., Wang S., Han D., Sun L., Meng Y. Catalytic materials for direct synthesis of dimethyl carbonate (DMC) from CO2 // J. Clean. Prod. 2021. V. 279. ID 123344. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2020.123344
  18. Ling-Ling L., J. Michael J., Xiao-Wa N., Chun-Shan S., Xin-Wen G. Reaction mechanism of toluene methylation with dimethyl carbonate or methanol catalyzed by H-ZSM-5 // Acta Physico-Chimica Sinica. 2013. V. 29. N 07. P. 1467–1478. https://doi.org/10.3866/PKU.WHXB201304262
  19. Fu Y., Zhu H., Shen J. Thermal decomposition of dimethoxymethane and dimethyl carbonate catalyzed by solid acids and bases // Thermochim. Acta. 2005. V. 434. N 1–2. P. 88–92. https://doi.org/10.1016/j.tca.2005.01.021
  20. Kurzina I. A., Reshetnikov S. I., Karakchieva N. I., Kurina L. N. Direct synthesis of dimethyl ether from synthesis gas: Experimental study and mathematical modeling // Chem. Eng. J. 2017. V. 329. P. 135–141. https://doi.org/10.1016/j.cej.2017.04.132
  21. Khadzhiev S. N., Magomedova M. V., Peresypkina E. G. Mechanism of olefin synthesis from methanol and dimethyl ether over zeolite catalysts: A review // Pet. Chem. 2014. V. 54. N 4. P. 245–269. https://doi.org/10.1134/S0965544114040057
  22. Hill I., Malek A., Bhan A. Kinetics and mechanism of benzene, toluene, and xylene methylation over H-MFI // ACS Catal. 2013. V. 3. N 9. P. 1992–2001. https://doi.org/10.1021/cs400377b
  23. Rasouli M., Atashi H., Mohebbi-Kalhori D., Yaghobi N. Bifunctional Pt/Fe-ZSM-5 catalyst for xylene isomerization // J. Taiwan Inst. Chem. Eng. 2017. V. 78. P. 438–446. https://doi.org/10.1016/j.jtice.2017.05.018
  24. Waziri S. M., Aitani A. M., Al-Khattaf S. Transformation of toluene and 1,2,4-trimethylbenzene over ZSM-5 and mordenite catalysts: A comprehensive kinetic model with reversibility // Ind. Eng. Chem. Res. 2010. V. 49. N 14. P. 6376–6387. https://doi.org/10.1021/ie100527x
  25. Lacroix J. F., Soldera A., Lavoie J. M. A thermodynamic resolution of dimethyl carbonate decarboxylation and the first example of its reversibility: Dimethyl ether carboxylation // J. CO2 Utilization. 2014. V. 7. P. 46–50. https://doi.org/10.1016/j.jcou.2014.04.001
  26. Wang C., Xu J., Qi G., Gong Y., Wang W., Gao P., Wang Q., Feng N., Liu X., Deng F. Methylbenzene hydrocarbon pool in methanol-to-olefins conversion over zeolite H-ZSM-5 // J. Catal. 2015. V. 332. P. 127–137. https://doi.org/10.1016/j.jcat.2015.10.001
  27. Zeng S., Zhang W., Li J., Lin S., Xu S., Wei Y., Liu Z. Revealing the roles of hydrocarbon pool mechanism in ethanol-to-hydrocarbons reaction // J. Catal. 2022. V. 413. P. 517–526. https://doi.org/10.1016/j.jcat.2022.07.002
  28. Liao H. Mechanism of methanol-to-olefin (MTO) reaction // App. Comp. Eng. 2024. V. 85. N 1. P. 159–164. https://doi.org/10.54254/2755-2721/85/20240688
  29. Волнина Э. А., Кипнис М. А., Хаджиев С. Н. Каталитическая химия диметилового эфира (обзор) // Нефтехимия. 2017. Т. 57. № 3. С. 343–262. https://doi.org/10.7868/S0028242117030133 [Volnina E. A., Kipnis M. A., Khadzhiev S. N. Catalytic chemistry of dimethyl ether (review) // Pet. Chem. 2017. V. 57. N 5. P. 353–373. https://doi.org/10.1134/S0965544117050139].
  30. Ortega C., Hessel V., Kolb G. Dimethyl ether to hydrocarbons over ZSM-5: Kinetic study in an external recycle reactor // Chem. Eng. J. 2018. V. 354. P. 21–34. https://doi.org/10.1016/j.cej.2018.07.178
  31. Aboul-Gheit A. K., Hanafy S. A., Aboul-Enein A. A., Ghoneim S. A. Para-xylene maximization // J. Taiwan Inst. Chem. Eng. 2011. V. 42. N 5. P. 860–867. https://doi.org/10.1016/j.jtice.2011.03.004
  32. Gao Y., Chen S.-L., Wei Y., Wang Y., Sun W., Cao Y., Zeng P. Kinetics of coke formation in the dimethyl ether-to-olefins process over SAPO-34 catalyst // Chem. Eng. J. 2017. V. 326. P. 528–539. https://doi.org/10.1016/j.cej.2017.05.158

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Схема

Скачать (140KB)
Метаданные
3. Рис. 1. Аппаратурная технологическая схема электросинтеза оксикобаламина гидрохлорида на Опытном заводе ФГУП «ГНЦ «НИОПИК».

Скачать (86KB)
Метаданные
4. Рис. 2. Опытно-промышленный мембранный электролизер на токовую нагрузку 100 А.

Скачать (52KB)
Метаданные
5. Рис. 3. Аппаратурная технологическая схема выделения фармакопейного оксикобаламина гидрохлорида из реакционных растворов и регенерации ацетона в опытно-промышленном масштабе на Опытном заводе ФГУП «ГНЦ «НИОПИК».

Скачать (124KB)
Метаданные
6. Рис. 4. УФ-спектр оксикобаламина гидрохлорида в ацетатном буферном растворе с рН 4.0.

Скачать (39KB)
Метаданные
7. Рис. 5. Полярограмма восстановления оксикобаламина гидрохлорида (2) на фоне 0.1 М NaNO3 (1) (по данным [7]).

Скачать (31KB)
Метаданные
8. Рис. 6. Циклическая классическая (2) и циклические дифференциальные (3, 4) вольтамперограммы восстановления оксикобаламина гидрохлорида на СУ, полученного фотохимическим методом, на фоне ацетатного буферного раствора с рН 4.0 (1).

Скачать (140KB)
Метаданные
9. Рис. 7. Циклические классическая (2) и дифференциальная (3) вольтамперограммы и классическая вольтамперограмма (4) восстановления оксикобаламина гидрохлорида на СУ, полученного электрохимическим методом, на фоне ацетатного буферного раствора с рН 4.0 (1).

Скачать (135KB)
Метаданные
10. Рис. 8. Циклические классическая (1) и дифференциальная (2) вольтамперограммы восстановления оксикобаламина гидрохлорида на СУ фирмы Sigma-Aldrich на фоне ацетатного буферного раствора с рН 4.0 (1).

Скачать (110KB)
Метаданные
11. Рис. 9. Циклические классическая (2) и дифференциальная (3) вольтамперограммы восстановления витамина В12 на СУ на фоне ацетатного буферного раствора с рН 4.0 (1).

Скачать (81KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025