В 4-литровый медный или железный сосуд помещают раствор 200 г (1,33 мол.) d-винной кислоты (виннокаменной кислоты) и 700 3 едкого натра в 1400 мл воды. На сосуд ставят 12-литровую колбу, через которую пропускают холодную воду; ее дно служит обратным холодильником. Смесь осторожно кипятят на голом огне в течение 4 часов. После этого раствор переносят в 12-литровую колбу или иной сосуд и частично нейтрализуют 1400 мл технической соляной кислоты (уд. веса 1,19). После этого к еще щелочному раствору прибавляют сернистый натрий в количестве, как раз достаточном для осаждения всего железа или меди, которые перешли в раствор из стенок сосуда (примечание 1). Затем отфильтрованный раствор слегка подкисляют соляной кислотой, кипятят для удаления всего сероводорода и слегка подщелачивают (до получения красного окрашивания на фенолфталеин) раствором едкого натра. После этого к горячему раствору приливают концентрированный раствор 300 г безводного хлористого кальция, что вызывает немедленное осаждение кальциевых солей dl-винной и мезовинной кислот.
Массу оставляют в покое на неделю (примечание 2), после чего отсасывают, промывают холодной водой до полного удаления хлористых солей и сушат при 40—50°. Выход: 246—315 г. Анализ показывает, что полученный продукт состоит, главным образом, из тетрагидрата С4Н4О6Са • 4Н2О (примечание 3). Его суспендируют в 800 мл воды и обрабатывают вычисленным количеством (0,4 г на каждый 1,0 г осадка) концентрированной (95—96%-ной) серной кислоты. Раствор с осадком нагревают на водяной бане в течение 30—40 час. (примечание 4), время от времени перемешивая от руки или механической мешалкой; затем горячую смесь фильтруют с отсасыванием и сернокислый кальций хорошо промывают горячей дестиллированной водой.
Соединенные фильтраты выпаривают на водяной бане до 200 мл, причем в этом объеме еще из горячего раствора должны начать выделяться кристаллы. После стояния при комнатной температуре в течение 24 час, или даже дольше, кристаллы отсасывают, отжимают возможно тщательнее от маточного раствора [А] и перекристаллизовывают из равного количества (по весу) дестиллированной воды (примечание 5). Фильтрат после перекристаллизации выпаривают на водяной бане и выпавшую из сгущенного раствора вторую порцию dl-винной кислоты отфильтровывают и перекристаллизовывают, как указано ранее. Выход: 65—75 г (29—33,4% теоретич.).
Сиропообразный фильтрат [А] от dl-винной кислоты, содержащий в растворе, главным образом, мезовинную кислоту вместе с небольшим количеством неизмененной dl-винной кислоты, разбавляют равным объемом воды и делят на две равные части; одну часть точно нейтрализуют по фенолфталеину едким кали и смешивают с не нейтрализованной половиной раствора. После 24-час. стояния выпавшую кислую калиевую соль dl-винной кислоты отсасывают. Фильтрат нейтрализуют аммиаком, затем слегка подкисляют уксусной кислотой и обрабатывают избытком раствора хлористого кальция (около 500 мл 25%-ного раствора). После стояния в течение недели (примечание 2) выпавшую кальциевую соль мезовинной кислоты отфильтровывают и промывают холодной дестиллированной водой. При желании ее можно перекристаллизовать из кипящей воды. Выход: 42—55 г, что соответствует 13—17% исходной dl-винной кислоты. При обработке соли серной кислотой, как это описано выше, получается сиропообразная свободная мезовинная кислота.
Примечания
1. Если в этой стадии синтеза не удалить железа, то оно выделяется вместе с кальциевой солью и загрязняет конечный продукт. При желании медь можно удалить и позднее пропусканием сероводорода через кислый раствор.
2. Кальциевые соли, в частности соли мезовинной кислоты, выделяются очень медленно, и выход значительно падает, если смесь простоит только 18 часов.
3. Кальциевая соль главного продукта рацемизации — dl-винной кислоты — кристаллизуется с четырьмя молекулами воды, тогда как побочный продукт — мезовинная кислота — образует кальциевую соль, которая кристаллизуется с тремя молекулами воды. Количество серной кислоты, необходимой для разложения, может быть легко вычислено по процентному содержанию кальция, которое определяется путем анализа, производимого обычным способом; содержание кальция можно определить проще — сожжением и прокаливанием навески соли и титрованием кислотой остатка, состоящего из извести.
4. Такая длительная обработка необходима, во-первых, потому, что каждая частица кальциевой соли покрывается слоем гипса, который затрудняет доступ кислоты к неразложившейся еще части кальциевой соли, а, во-вторых, для того, чтобы прореагировала вся свободная серная кислота.
5. Можно достигнуть полного отделения сернокислого кальция, если к концентрированному раствору добавить 1000 мл спирта, оставить смесь на 24 часа и затем отфильтровать выпавший гипс. После этого от фильтрата отгоняют спирт и дальнейшую обработку ведут, как указано выше.