книги из ГПНТБ / Аймухамедова Г.Б. Пирролидонкарбоновая кислота (свойства, применение, способы ее получения и определения)

3)

точка плавления находится в

пределах

158—161°;

4) удельное вращение со знаком

«—» 11,5—11,9°;

5)

элементный

анализ* показал,

что соединение содер­

ж и т

10,43% азота, 46,02% углерода, 5,58% водорода, что отве­

чает формуле пирролидонкарбоновой кислоты — C5H7NO3;

6)

при титровании точных навесок пирролидонкарбоновой

кислоты раствором

едкого натра в присутствии

фенолфталеи ­

новая кислота является двуосновной.

Об

индивидуальности

глутаминовой

и

синтезированной

пирролидонкарбоновой

кислот

свидетельствуют т а к ж е кри­

вые

потенциометрического

и коидуктометрического

титрова­

ния

(рисунки 8—11),

а т а к ж е

ультрафиолетовые

и

инфра­

красные

спектры

(рисунки

12,

13). Так, для

пирролидонкар ­

боновой

кислоты

в интервале

частот

поглощения

1718—

1645 см-х (ИКС — 14А)

и 1730—1660 см~1

( И Р — 2 0 )

(рис. 12)'

ют группам С О О Н

(1685, 1693) и N H 2 (1636,

1645) [93] .

Р а с ш и ф р о в к а

инфракрасных спектров

показывает, что

полученный нами продукт — пятичленмый гетероцикл с

имин-

ной группой содержит одну карбоксильную и одну

карбо ­

нильную группы и отвечает

формуле

Н}С

с н 2

NH

представляющей собой пирролидонкарбоновую кислоту.

Таким образом, в результате нагревания L ( + )-глутамино­

вой

кислоты

в

воде нами была

получена

L( — ) - пирролидон -

карбоновая

кислота — л а к т а м глутаминовой кислоты.

Сравнение структурных формул глутаминовой и пирроли­

донкарбоновой

кислот

дает

основание

предполагать,

что

последняя является более сильной.

* Элементный

анализ

выполнен

в лаборатории

микроанализа

ИОХ

АН

Киргизской

СП?.

центрации

показывает,

что

пирролидонкарбоновая

кислота

более диссоциирована (табл. 7) .

Характер коидуктограммы при титровании смеси пирро­

лидонкарбоновой и глутаминовой

кислот

т а к ж е подтвердил,

что

пирролидонкарбоновая

кислота

является более

сильной,

чем

глутаминовая: при титровании

гидроокисями

натрия и

бария она оттитровывается

первой,

а при титровании

соляной

кислотой в избытке а м м и а к а

(реакция вытеснения) — второй,

т. е. после

глутаминовой

кислоты.

Таблица 7

Сравнительные данные по электропроводности и рН растворов

глутаминовой

и пирролидонкарбоновой кислот

Концентра­

Сопротив­

Электро­

Кислота

ция

раст­

рН

провод­

ление, ом

вора

ность, Мо

Глутаминовая

0.05 и.

3,3

130

0,0077

Пирролидонкарбоновая

0,05 н.

2,2

17

0,0588

Расчетное значение

константы

р К дл я полученной нами

РАСТВОРИМОСТЬ

ПИРРОЛИДОНКАРБОНОВОЙ

к и с л о т ы

В ОРГАНИЧЕСКИХ

РАСТВОРИТЕЛЯХ

При получении пироглутаминовой кислоты в производст­

венных условиях н е м а л о в а ж н у ю

роль играет

выбор

раство­

рителя. Ои должен

быть

недефицитным,

безопасным в ис­

пользовании

и

отличаться

простотой утилизации. Наиболее

подходящими

могут

быть,

на

наш взгляд,

этанол,

ацетон,

*

Определение рК выполнено

профессором В. Ф. Дегтяревым

(Ураль­

ский

филиал

ВНИХФИ).

мости

пирролидонкарбоновой и

глутаминовой

кислот

было

проведено с использованием этих

растворителей.

В сосуд

с притертой пробкой,

переходящей в

гидрозатвор

с мешалкой, помещалось

некоторое

количество

этилового

спирта

определенной

концентрации и д о б а в л я л а с ь

пирроли-

донкарбоновая

кислота

в

таком

количестве, чтобы после на­

сыщения растворителя в сосуде оставалось

бы еще значитель­

ное количество кристаллов кислоты.

Сосуд помещался в

водяную

баню

с контактным

термо­

метром

для

поддержания

заданной

температуры

с точно-

с т ь ю ± 0 , Р .

Из

сосуда спустя 5—6 ч после

установления

за­

для титрования.

Концентрация

кислоты

определялась

объ­

емным методом путем титрования

0,1 н. раствором

гидрооки­

си натрия в присутствии фенолфталеина .

Таблица 9

Растворимость пирролидонкарбоновой

кислоты в 80%-ном

этаноле

в зависимости от температуры

5°

20°

30°

40°

Содержание

кислоты,

%

21,13

31,71

38,88

44.82

Содержание

кислоты

в 100 г

растворителя, г

26,79

46.43

63,61

81,23

Таблица

10

Растворимость пирролидонкарбоновой

кислоты в 70%-ном

этаноле

в зависимости

от температуры

5°

20°

30°

40°

Содержание

кислоты,

%

38,3

44.0

50,5

Содержание кислоты в 100 г

62,1

78,4

98,2

растворителя, г

Таблица

11

Растворимость пирролидонкарбоновой кислоты в «сивушном

масле>

в зависимости

от температуры

5°

20°

30°

40°

Содержание

кислоты,

%

13,1

16,2

19,94

Содержание кислоты в 100 г

15,0

растворителя, г

—

19.4

24,9

16°

20°

25°

30°

Содержание

кислоты, %

2,5

2,75

3,35

3,8

Содержание кислоты в 100 г

2,86

2,83

3,47

3,95

растворителя, г

Таблица

13

Растворимость пирролидонкарбоновой кислоты в 100%-ном

ацетоне в зависимости от температуры

16°

20°

24°

Содержание

кислоты,

%

1,6

1,87

2,24

Содержание

кислоты

в 100

г

растворителя, г

1,63

1,91

2,28

Д л я определения растворимости при температурах

н и ж е

комнатной

сосуд

с раствором

вместе

с водяной баней

и ме­

Таблица

14

Растворимость

пирролидонкарбо­

,1 Растворимость

глутаминовой

новой кислоты определялась в 96,

кислоты в зависимости

80 и

70%-ном

спирте,

ацетоне,

от

температуры

н-бутаноле,

а т а к ж е

в «сивушном

Температу­

Содержание кис­

масле», отвечающем

ГОСТу-81-58.

Определение

растворимости

глу­

лоты

в 100 мл

ра, °С

растворителя,

г

таминовой

кислоты

в

этиловом

В 96%-ном

эталоне

спирте проводилось

в

основном

по

вышеописанному

методу, о

0,0023

20

той разницей, что количество

кис­

30

0,0050

лоты

в растворе

устанавливалось

В 80%-ном

эталоне

электрофоретически.

20

0,029

Результаты

растворимости

кис­

30

0,048

лот

в указанных

растворителях

40

0,065

приведены в таблицах 8—13, 15 и

~ ~

„

на графиках рис. 14. И з этих дан-

П р и м е ч а н и е .

Содержа- .

ние глутаминовой

кислоты в

НЫХ видно, что растворимость

пир-

растворе

определено

электро-

ролидонкарбоновои

кислоты

зави-

форетическн.

сит от

температуры и

от

содер­

ж а н и я воды в растворителе. Так, растворимость

в

100%-ном

ацетоне при 20° составляет

1,87%, в 90%-ном — 17,5, т. е. поч-

Таблица

15

Растворимость пирролидонкарбоновой

кислоты

в

90%-ном

ацетоне

в

зависимости от

температуры

3°

5°

6°

10°

13°

20°

"Содержание

кислоты,

%

12,4

13,24

12,8

14,4

15,64

17,5

19,8

Содержание

кислоты

в 100 г растворителя, г

14,28

15,27

14,67

16,82

18,53 21,21

24,68

ти в

десять

раз

больше;

в

96%-ном

этаноле

—

14,5

в

80%-ном — примерно 32, и в 70%-ном —

38%.

Растворимость

глутаминовой

кислоты

в

этаноле

т а к ж е

сильно

возрастает

с

уменьшением

концентрации

спирта

(таблицы

14,

16). Количественное

значение

ее

растворимости

створимости пирролидонкарбоновой

кислоты.

Так, раствори­

мость последней при 20° в 80%-ном

этаноле

на 100 г раство­

рителя составляет 46,4 г, а глутаминовой —

примерно 0,03 г.

му

сведения о растворимости

пирролидонкарбоновой кисло­

ты

в воде имеют определенную

ценность как для научно-ис­

гидрозатвор

с мешалкой (рис. 15),

п о м е щ а л а с ь

смесь из

10 мл бидистиллята воды и такого количества

пирролидон­

карбоновой

кислоты, чтобы после

достижения

равновесного

состояния в

сосуде оставалось бы

еще

значительное

количе­

ство кристаллов кислоты. Сосуд

помещался в водную баню

с контактным

термометром,

при

помощи

которого

з а д а н н а я

температура

поддерживалась

с точностью

± 0 , 1 °

до

момента

установления

равновесия в растворе. Из сосуда

периодически

через фильтр

отбирались точные

навески

раствора,

которые

Рис. 15. Установка

для определения

растворимости

мир роли доикарбоно-

вой

кислоты.

/ — латр; 2 — температурное

реле;

3 — электромотор;

4 — лапки

шта­

тива; 5 — мешалка;

6' — гидравличе­

ский затвор;

7 — сосуд с раствором

пирролидонкарбоновой

кислоты;

8 —

водяная

баня;

9 —

электроплитка;

10 — штатив;

/ /

— контрольный тер­

мометр;

12 — контактный термометр.

Рис. 16. Установка для

определения раст­

воримости

пирролидонкарбоновой

кислоты

при

температурах

ниже

нуля.

1 — корковая

пробка; 2 — крышка сосуда;

3

— резиновая

пробка;

4 — сосуд с опил­

ками; 5 — сосуд Дюара

с

углекислотой;

6

— термометр; 7 — платиновая

мешалка;

8

— воздушная муфта;

9

—

пробирка с

раствором

пирролидонкарбоновой

кислоты.