Проєкт технології виробництва менадіону
Автор: Борило Христина Богданівна
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Фармація, промислова фармація
Інститут: Інститут хімії та хімічних технологій
Форма навчання: заочна
Навчальний рік: 2022-2023 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: Борило Х.; Крвавич А.С. (керівник). «Проект технології виробництва менадіону». Магістерська кваліфікаційна робота. – Національний університет «Львівська політехніка». Львів, 2022. Дана магістерська кваліфікаційна робота присвячена дослідженню методів окиснення менадіону (вітаміну К3) з метою одержання більш високого виходу продукту та оптимізувати умови проведення реакції. Менадіон (вітамін K3, 2-метил-1,4-нафтохінон) є важливим проміжним продуктом у синтезі вітаміну К. Використовується як харчова добавка та для лікування гіпопротромбінемії. Він відіграє роль нутрицевтичного засобу, метаболіту сечі людини, інгібітора ангіогенезу, інгібітора основної протеїнази коронавірусу SARS і протипухлинного засобу. Аналіз закордонного фармацевтичного ринку показав достатньо широкий асортимент засобів, у складі яких міститься чистий метадіон, чи його модифікації [1]. Однак на фармацевтичному ринку України чистий менадіон представлений лише в складі ранозагоювального засобу для зовнішнього застосування та у вигляді бісульфіту менадіону натрію. У промисловості вітамін K3 можна одержувати за допомогою реакції 2-метилнафталіну в суміші оксид хрому/сірчана кислота (CrO3 + H2SO4) з окисленням, що призводить до максимальної селективності 50–60%. Під час промислового синтезу 1 кг вітаміну K3 утворюється 18 кг відходів, що містять хром. Переробка хромовмісних відходів також є досить складною [2]. Класичний процес окислення Cr(VI) у сірчаній кислоті також має низьку селективність та ефективність через неконтрольовану реакцію окислення [3]. Тому розробка високоактивних і селективних каталізаторів для цієї реакції є актуальною задачею. У цій роботі показано метод вибіркового окислення 2-метилнафталіну до менадіону (вітаміну K3) з використанням перекису водню як окислювача та металокомплексів з основами Шиффа як каталізаторів. Об’єкти дослідження: менадіон, 2-метилнафталіну, металокомплекси з основами Шиффа. Область досліджень: фармація, промислова фармація. Мета: дослідження ефективного синтезу менадіону та розробка промислового методу виробництва лікарскої субстанції. Результати досліджень: Здійснено літературний огляд щодо фармакологічних властивостей менадіону та його похідних, основних методів одержання сполуки, а саме окислення в присутності різних каталізаторів з хромом та перекисем водню. Також досліджено синтез менадіону в суміші оксид хрому (промисловий метод), з перикисем водню (лабораторний метод) в присутності каталізаторів. На основі літературних даних [4] обрано методику одержання 2-метил-1,4-нафтохінон (вітамін K3) за допомогою каталітичного «зеленого синтезу», а саме окисленням 2-метилнафталіну або 2-метил-1-нафтолу з використанням перекису водню, кисню або інших хімічних окислювачів. 2-Метилнафталін (10 ммоль) і 0,01 ммоль комплексу розчиняли в ацетонітрилі, до цього розчину додавали 2 мл крижаної оцтової кислоти, 0,5 мл H2SO4 (98%) і 0,5 мл H2O2 (35%) і кип’ятили зі зворотним холодильником протягом 12 годин. Конверсії 2-метилнафталіну і селективності 2-метил-1,4-нафтохінону розраховували за допомогою зовнішніх калібрувальних кривих. Сполуки каталітичної реакції були охарактеризовані та перевірені методом ГХ-МС. Усі аналізи проводили в трьох повторах [5]. Запропонований «зелений синтез» менадіону (2-метил-1,4-нафтохінону) дозволив отримати продукт з вищим виходом. Запропоновано, обгрунтовано та спроектовано виробництво препарату, яке складається з семи основних технологічних стадій. Здійснено матеріальний розрахунок на 1000 г готового продукту. Запропоновано принципову технологічно схему його одержання. Здійснено економічні розрахунки та встановлено доцільність даного наукового дослідження. Металокомплекси з основами Шиффа можна використовувати як придатні для вторинної переробки та застосовні гетерогенні каталізатори в синтез вітаміну К3. Зокрема, Fe(III)-комплекси показали найкращу каталітичну активність у крижаній оцтовій кислоті, сірчаній кислоті та пероксиду водню. Ключові слова: вітамін К, «зелений синтез», каталізатори, менадіон. Список використаних джерел: 1.https://dailymed.nlm.nih.gov/dailymed/search.cfm?labeltype=all&query=MENADIONE 2. O.V. Zalomaeva, O.A. Kholdeeva, A.B. Sorokin. Preparation of 2-methyl-1,4-naphthoquinone (vitamin K3) by catalytic oxidation of 2-methyl-1-naphthol in the presence of iron phthalocyanine supported catalyst. Comptes Rendus Chimie. – Vol. 10, Issue 7, 2007, рр. 598-603 3. J. Kowalski, J. Ploszynska, A. Sobkowiak. Iron(III)-induced activation of hydrogen peroxide for oxidation of 2-methylnaphthalene in glacial acetic acid. Catal. Commun., 4 (2003), pp. 603-608 4. E. Shimanskaya, V. Doluda, M. Sulman, V. Matveeva, E. Sulman. Catalytic syntheses of 2-methyl-1,4-naphthoquinone in conventional solvents and supercritical carbon dioxide. Chem. Eng. J., 238 (2014), pp. 206-209 5. Ali, Capana, Serhan, Urusb,Mehmet,Sonmez. Ru(III), Cr(III), Fe(III) complexes of Schiff base ligands bearing phenoxy Groups: Application as catalysts in the synthesis of vitamin K3. Journal of Saudi Chemical Society.- V.6. Issue 6.-2018., pp. 757-766