Глава 3. Получение висмута и его соединений высокой чистоты

Проведённые укрупнённые испытания показали, что висмут галловокислый основной может быть получен как осаждением из азотнокислых растворов производства его соединений, так и по реакции взаимодействия твёрдого основного нитрата висмута с раствором галловой кислоты. Причём второй вариант позволяет получать продукт более чем на порядок чистым по сопутствующим висмуту металлам.

3.7. Трибромфенолят висмута

Висмута 2,4,6-трибромфенолят широко используется в медицине в качестве лекарственного средства Ксероформ, которое оказывает местное вяжущее и антисептическое действие (благодаря висмуту и фенолу), не вызывает раздражения и не оказывает токсичного влияния на организм, даже при нанесении на раны и воспалённые слизистые [4]. В Государственном реестре лекарственных средств РФ в настоящее время зарегистрированы более десятка препаратов, получаемых в результате использования субстанций, производимых в России, Мексике и Германии. Зарегистрированы также девять субстанций под названиями Ксероформ, Ксерофен и Висмута трибромфенолят, производимых в России, Мексике и на Украине. Химическое наименование субстанции Ксероформ «Трибромфенолята висмута и висмута оксида комплекс». Согласно Российской Государственной Фармакопее X издания [147] и монографии [4] препарат должен содержать не менее 50,0 и не более 55,0% висмута в пересчёте на оксид висмута.

Влитературе приводятся следующие формулы для препарата Ксероформ:

–С6Н2Br3OH∙Bi2O3 с мольным отношением висмута к трибромфенолу

(ТБФ), равным 2,0 [4];

–(С6Н2Br3O)2BiOH∙Bi2O3 с молярной массой 1351,6 и мольным отношением висмута к трибромфенолу, равным 1,5 [8, 10, 147–149].

Втабл.3.7приведенылитературныеданныепоспособамполучениятрибромфенолята висмута [8–10, 148–152], из которой видно, что в качестве исходногосырьядлясинтезаиспользуютвисмутазотнокислыйпятиводный состава Bi(NO3)3∙5H2O, технология производства которого сложна и связана

супариванием висмутсодержащих азотнокислых растворов, что приводит к выделению в газовую фазу паров азотной кислоты [12]. Трибромфенолят висмута можно получать добавлением раствора азотнокислого висмута к раствору трибромфенолята натрия, полученному растворением трибромфенола в водном растворе гидроксида натрия. При этом в синтезе используют водно-глицериновый раствор, процесс проводят в присутствии ацетата натрия, а мольное отношение висмута к трибромфенолу, в зависимости от способа синтеза Ксероформа, меняется от 0,33 до 1,56.

Впромышленности синтез Ксероформа включает в себя стадии получения слабощелочного раствора трибромфенолята натрия путём добавления

155

Рекомендовано к покупке и изучению сайтом МедУнивер - https://meduniver.com/

Висмут и его соединения в медицине

раствора едкого натра при перемешивании к водной смеси трибромфенола идобавлениярастворанитратависмутакрастворутрибромфенолятанатрия в присутствии уксуснокислого натрия и гидроксида натрия по уравнению:

Отмечается,чтосинтезКсероформанужнопроводитьвусловиях,наиболее близких к нейтральной среде, так как в кислой среде происходит разложение трибромфенолята натрия с выделением свободного трибромфенола по уравнению:

а в щелочной среде образующийся ксероформ разлагается на трибромфенолят натрия, гидроксид и оксид висмута:

(C6H2Br3O)2BiOH∙B2O3 + 2NaOH → 2C6H2Br3ONa + Bi(OH)3 + Bi2O3 (3.17)

Ксероформ промывают от трибромфенола при перемешивании с водой при температуре (45 ± 5) °С и сушат при температуре (55 ± 5) °С.

Вработе[153]приведеныданныепопереработкеметаллическоговисмута с получением оксогидроксотрибромфенолята висмута фармакопейного

иопределён состав данного соединения. Оксогидроксотрибромфенолят висмута получали следующим образом: в стеклянный стакан ёмкостью 2 л, помещённыйвводянуюбаню,содержащий250мл5%-ноговодногораство- ра гидроксида натрия, загружали при перемешивании 95 г трибромфенола, добавляли к полученному раствору 20 г ацетата натрия и 222 мл висмутсодержащего азотнокислого раствора с концентрацией висмута 405 г/л при температуре25–30°С(мольноеотношениевисмутактрибромфенолуравно 1,50). Доводили рН реакционной смеси до 6,5–7,5 добавлением 12%-ного водного раствора гидроксида натрия, нагревали реакционную смесь до температуры 90–95 °С и проводили процесс синтеза при данной температуре

иперемешивании в течение 8 ч. Продукт отфильтровывали, промывали водой, нагретой до 60 °С, спиртом и сушили при температуре 30–40 °С.

Вработе исследован также процесс получения оксогидроксотрибромфенолята висмута при обратном порядке добавления исходных реагентов, когда в раствор азотнокислого висмута добавляли последовательно при перемешивании ацетат натрия, раствор трибромфенолята натрия и доводили рН реакционной среды до 6,5–7,5 добавлением раствора гидроксида натрия.

156

Глава 3. Получение висмута и его соединений высокой чистоты

Исследован процесс получения оксогидроксотрибромфенолята висмута врезультатедобавлениякрастворутрибромфенолятанатрияацетатанатрия и раствора азотнокислого висмута при температуре 20–25 °С. Показано, что на начальной стадии рН реакционной смеси составляет 1,8–2,0. Согласно рентгенофазовому анализу (рис. 3.27, кривая 1), в эти условиях образуется основной нитрат висмута состава [Bi6O5(OH)3](NO3)5∙3H2O [48]. При повышении рН смеси добавлением водного раствора гидроксида натрия до рН 3–6 при температуре процесса 25–30 °С образуется рентгеноаморфный основной нитрат висмута состава [Bi6O6(OH)2](NO3)4∙2H2O (рис. 3.27, кривая 2), что согласуется с данными работ [66, 75, 86]. При повышении температуры до 95 °С, рН реакционной среды до 6,5–7,5 и времени перемешивания до 8 ч имеет место обмен нитрат-ионов на ионы трибромфенола с образованием оксогидроксотрибромфенолята висмута по реакции

Содержание висмута в данном соединении составляет 46,3%, брома – 35,3%, углерода – 10,4%, азота – 0,23%, водорода – 0,42%. Дифрактограмма продукта приведена на рис. 3.27, кривая 3.

Рис. 3.27. Дифрактограммы соединений [Bi6O5(OH)3](NO3)5∙3H2O (1), [Bi6O6(OH)2](NO3)4∙2H2O (2), [Bi6O6(OH)2](С6Н2Br3O3)4 (3) и [Bi6O4(OH)4](NO3)6∙4H2O (4)

Практический интерес представляет также получение оксогидроксотрибромфенолята висмута при обратном порядке добавления реагентов. Так, при добавлении раствора трибромфенолята натрия к висмутсодержащему азотнокислому раствору, содержащему ацетат натрия, при перемешивании

159

Рекомендовано к покупке и изучению сайтом МедУнивер - https://meduniver.com/

Висмут и его соединения в медицине

и температуре процесса (25 ± 5) °С на начальной стадии при рН 0,2–0,8 образуется основной нитрат висмута состава [Bi6O4(OH)4](NO3)6∙4H O. Дифрактограмма данного соединения приведена на рис. 3.27, кривая24, и она совпадает с дифрактограммой, приведённой в работе [47]. При дальнейшем повышении рН добавлением раствора гидроксида натрия так же, как и в предыдущем случае, в области рН 1,0–2,8 имеет место образование соединения состава [Bi6O5(OH)3](NO3)5∙3H O, а при рН 3,0–7,0 образуется соеди-

нение состава [Bi6O6(OH)2](NO3)4∙2H22O.

Таким образом, при получении оксогидроксотрибромфенолята висмута в обоих случаях на начальной стадии синтеза рН смеси равна 0,2–2,0, а её конечное значение не превышает 8,0. Последнее свидетельствует о том, что образование оксида висмута в данных условиях исключено. В работе [153] на основании данных рентгенофазового анализа установлено, что содержание оксида висмута в продукте не превышает 5%. Это согласуется с данными работы [67], в которой показано, что при взаимодействии основного нитрата висмута с раствором гидроксида натрия оксид висмута образуется лишь при рН 11,6–14.

Данные ДТА и термогравиметрического (ТГ, ДТГ) анализов свидетельствуют (рис. 3.28), что оксогидроксотрибромфенолят висмута стабилен до 200 ºС, после чего начинается разложение органического аниона и поликатиона, сопровождающееся потерей массы, с последующим образованием оксобромида висмута состава BiOBr. При температуре выше 600 °С имеет место разложение оксобромида висмута по следующей схеме [154]:

BiOBr → Bi3O4Br → Bi12O17Br2.

Рис. 3.28. ТГ/ДСК диаграммы образца оксогидроксотрибромфенолята висмута, полученного осаждением из азотнокислых растворов

(окислительная атм, скорость нагрева 10 К/мин)

160

Глава 3. Получение висмута и его соединений высокой чистоты

Морфологию полученного продукта исследовали с использованием электронной микроскопии. Установлено, что продукт, прошедший сушку в сушильной машине барабанного типа, представляет собой округлые агломераты размером порядка 10–20 мкм, состоящие из частиц неопределённой формы размером около 2 мкм (рис. 3.29, а). Образцы оксогидроксотрибромфенолята висмута, полученные в результате высушивания в сушильном шкафу (рис. 3.29, б), представляют собой спутанные волокнистые слои, состоящие из тонких нитей толщиной менее 1 мкм. Удельная поверхность оксогидроксотрибромфенолята висмута в первом случае равно 16,6 м2/г, а во втором 29,6 м2/г.

Промышленные испытания разработанного способа получения оксогидроксотрибромфенолята висмута проводили следующим образом: в реактор ёмкостью 600 л из коррозионностойкой стали заливали 41,0 л раствора азотнокислого висмута с концентрацией висмута 405 г/л, который получали в результате растворения висмута азотнокислого основного состава [Bi6O5(OH)3](NO3)5∙3H2O квалификации «хч» в азотной кислоте с концентрацией 7 моль/л. Затем при перемешивании и температуре 25–30°Свреактордобавляли3,4лконцентрированнойуксуснойкислоты, 18,2 л раствора гидроксида натрия с концентрацией 120 г/л для перевода уксусной кислоты в ацетат натрия и 46,7 л раствора трибромфенолята натрия, полученного в результате растворения 17,5 кг трибромфенола в водном растворе гидроксида натрия с концентрацией 60 г/л. Устанавливали рН реакционной смеси постепенным добавлением раствора гидроксида натрия до 6,5–7,5 в течение 2 ч при температуре 25–30 °С. Затем повышали постепенно температуру реакционной смеси до 90–95 °С, поддерживая рН на уровне 6,5–7,5 добавлением раствора гидроксида натрия и перемешивали смесь при данной температуре в течение 12 ч. Фильтровали осадок с использованием нутч-фильтра, промывали на фильтре водой, нагретой до 60–70 °С и сушили на противнях из коррозионностойкой стали при температуре 60–80 °С в течение 24 ч.

Рис. 3.29. Электронно-микроскопические снимки образцов оксогидроксотрибромфенолята висмута, высушенных в сушильной машине барабанного типа (а) и в сушильном шкафу (б)

161

Рекомендовано к покупке и изучению сайтом МедУнивер - https://meduniver.com/