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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Rückgewinnung
von 1,3-Dimethyl-2-imidazolidinon.
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Stand der Technik
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1,3-Dimethyl-2-imidazolidinon
ist ein aprotisches polares Lösungsmittel
mit ausgezeichneter Säure-
und Alkalibeständigkeit
und wird häufig
als ein Lösungsmittel
für verschiedene
Arten von organischen Synthesereaktionen verwendet (z. B.
JP-A-6-192156 ,
JP-A-11-12253 ,
JP-A-2002-121186 ,
JP-A-2002-293766 ,
JP-A-2003306487 und
JP-A-11-152272 ).
Nachstehend kann 1,3-Dimethyl-2-imidazolidinon auch als DMI bezeichnet
werden.
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Die
Zielverbindungen werden in den Reaktionen beispielsweise mit einem
Verfahren des Zugebens von Wasser und einem wasserunlöslichen
organischen Lösungsmittel
zum Reaktionsgemisch und Extrahierens, einem Verfahren des Zugebens von
Wasser zum Reaktionsgemisch und Kristallisierens und dergleichen
entnommen.
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Da
DMI sehr gut löslich
in Wasser ist, verteilt sich DMI üblicherweise in die Wasserphase
und die wässrige
Lösung,
die DMI enthält,
im Fall, dass Wasser bei der Nachbehandlung der Reaktion verwendet wird,
wie vorstehend beschrieben. Aus industriellen und Umweltgesichtspunkten
ist es erwünscht,
das DMI aus der wässrigen
Lösung
ohne Aufgabe der Lösung
rückgewonnen
und wiederverwendet wird.
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Als
ein Verfahren der Rückgewinnung
von DMI aus der vorstehend beschriebenen wässrigen Lösung, die DMI enthält, ist
ein Verfahren des Zugebens von Ätzalkali
zur Lösung
bekannt. Jedoch sollte nach der Rückgewinnung von DMI die erzeugte
Alkalilösung
vor der Entsorgung neutralisiert werden.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur einfachen
und effizienten Rückgewinnung
von DMI mit hoher Reinheit aus einer wässrigen Lösung, die DMI enthält, ohne
die Verwendung von Alkali bereitzustellen.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft nämlich
folgendes.
- <1> Ein Verfahren zur
Rückgewinnung
von 1,3-Dimethyl-2-imidazolidinon, umfassend Extrahieren von 1,3-Dimethyl-2-imidazolidinon
aus einer wässrigen
Lösung,
die dieses enthält,
mit n-Butanol in Gegenwart eines anorganischen Salzes, um eine n-Butanolphase
zu erhalten, und Destillieren der n-Butanolphase.
- <2> Das Verfahren nach <1>, wobei das anorganische
Salz Natriumchlorid ist.
- <3> Das Verfahren nach <1> oder <2>, wobei die Menge des
anorganischen Salzes 0,05 bis 0,2 Gewichtsteile pro 1 Gewichtsteil
der wässrigen Lösung beträgt.
- <4> Das Verfahren nach
einem der Punkte <1> bis <3>, wobei die Menge des
n-Butanols 0,2 bis 1,5 Gewichtsteile pro 1 Gewichtsteil der wässrigen
Lösung
beträgt.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER
AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Das
vorliegende Verfahren umfasst Extrahieren von DMI aus einer wässrigen
Lösung,
die DMI enthält,
mit n-Butanol in Gegenwart eines anorganisches Salzes, um eine n-Butanolphase zu erhalten, und
Destillieren der n-Butanolphase.
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In
der vorliegenden Erfindung kann die wässrige Lösung, die DMI enthält, auch
andere organische Verbindungen oder anorganische Verbindungen enthalten.
Beispiele für
die wässrige
Lösung schließen eine
wässrige
Phase, die DMI enthält,
die durch Extrahieren mit Wasser und wasserunlöslichem Lösungsmittel erhalten wurde,
ein Reaktionsgemisch, das von einer organischen Reaktion unter Verwendung
von DMI erzeugt wurde; ein wässriges Filtrat,
das DMI enthält,
das nach dem Sammeln von Kristallen in einem Gemisch erhalten wurde,
die durch Zugeben von Wasser zu einem Reaktionsgemisch erzeugt wurden,
das von einer organischen Reaktion unter Verwendung von DMI erhalten
wurde; und dergleichen ein.
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Der
Gehalt an DMI in der wässrigen
Lösung beträgt vorzugsweise
10 Gew.-% oder mehr zur effizienten Rückgewinnung von DMI. Die wässrige Lösung kann
wie sie ist verwendet werden oder nach Regulieren des Gehalts an
DMI beispielsweise durch Einengen verwendet werden.
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Die
Menge an n-Butanol kann geeigneterweise in Abhängigkeit vom Gehalt an DMI
in der wässrigen
Lösung
bestimmt werden und beträgt üblicherweise
0,2 bis 1,5 Gewichtsteile, vorzugsweise 0,3 bis 1 Gewichtsteil,
stärker
bevorzugt 0,4 bis 0,9 Gewichtsteile pro 1 Gewichtsteil der wässrigen
Lösung.
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Auch
wenn die Extraktionsbehandlung auf ein Mal durchgeführt werden
kann, wird sie vorzugsweise auf zwei oder mehrere Male mit Aufteilung
der Gesamtmenge an n-Butanol wegen der höheren Effektivität der Extraktion
durchgeführt.
Wenn die Extraktionsbehandlung auf zwei oder mehrere Male durchgeführt wird,
sind die Anzahl der Extraktionen und Menge an n-Butanol pro ein
Mal nicht begrenzt. Wenn die Extraktionsbehandlung zweimal durchgeführt wird,
wird die erste Extraktion vorzugsweise mit 50 bis 80 Gew.-% der
Gesamtmenge an n-Butanol durchgeführt und die zweite Extraktion
wird mit dem Rest an n-Butanol
durchgeführt,
was gleich 20 bis 50 Gew.-% der Gesamtmenge an n-Butanol ist.
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Beispiele
für die
anorganischen Salze schließen
Alkalimetallchloride, wie Natriumchlorid und Kaliumchlorid; Alkalimetallsulfonate,
wie Natriumsulfonat und Kaliumsulfonat; Erdalkalimetallchlorid,
wie Calciumchlorid; Alkalimetallbromid, wie Natriumbromid und Kaliumbromid;
Erdalkalimetallbromid, wie Calciumbromid; und dergleichen ein. Die
anorganischen Salze können
allein oder in Kombination von zwei oder mehreren verwendet werden.
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Die
Menge des anorganischen Salzes beträgt üblicherweise 0,05 bis 0,2 Gewichtsteile
pro 1 Teil der wässrigen
Lösung,
die DMI enthält,
wegen der höheren
Rate der Rückgewinnung
von DMI und wegen des Verhinderns der Abscheidung des anorganischen
Salzes.
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Wenn
die wässrige
Lösung,
die DMI enthält, auch
von Anfang an ein anorganisches Salz enthält, kann die Menge des anorganischen
Salzes, die zugegeben werden soll, unter deren Berücksichtigung bestimmt
werden.
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Die
Extraktionsbehandlung wird üblicherweise
durchgeführt,
indem die wässrige
Lösung,
das anorganische Salz und n-Butanol gemischt werden. Das Mischen
kann ein herkömmliches
Verfahren, wie Rühren
mit einem Rührer,
Schütteln
mit einem Schüttler
und dergleichen, sein. Die Extraktionstemperatur beträgt üblicherweise
0 bis 80 °C,
vorzugsweise 5 bis 70 °C.
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Nach
der Extraktionsbehandlung kann die n-Butanolphase, die DMI enthält, erhalten
werden. DMI kann rückgewonnen
werden, indem die n-Butanolphase destilliert wird.
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Die
Destillation wird üblicherweise
unter vermindertem Druck durchgeführt. Durch die Destillation wird
zuerst ein Destillat erhalten, das hauptsächlich n-Butanol enthält, und
dann wird ein Destillat, das hauptsächlich DMI enthält, erhalten.
Das Destillat, das hauptsächlich
DMI enthält,
kann weiter beispielsweise durch Rektifikation gereinigt werden.
In einer anderen Ausführungsform
kann, nachdem das Destillat, das hauptsächlich n-Butanol enthält, aus
der n-Butanolphase, erhalten mit der vorstehenden Extraktion, eingedampft
wurde, das Konzentrat rektifiziert werden, um gereinigtes DMI zu
erhalten. Das Destillat, das hauptsächlich n-Butanol enthält, kann wie
es ist oder nach der Reinigungsbehandlung, wie Rektifikationsbehandlung,
als das Lösungsmittel
für das
vorliegende Verfahren wiederverwendet werden.
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Es
sollte so ausgelegt werden, dass die hier offenbarten Ausführungsformen
in allen Gesichtspunkten Beispiele und nicht begrenzend sind. Es
ist beabsichtigt, dass der Umfang der vorliegenden Erfindung nicht
durch die vorstehenden Beschreibungen, sondern durch die angefügten Ansprüche bestimmt
wird und alle Varianten der den Ansprüchen entsprechenden Bedeutungen
und Bereiche einschließt.
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Die
vorliegende Erfindung wird weiter durch Beispiele veranschaulicht.
Jedoch ist die vorliegende Erfindung überhaupt nicht auf sie begrenzt.
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Bezugsbeispiel 1
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Zu
einem Lösungsmittelgemisch,
umfassend 540 ml DMI und 240 ml Toluol, wurden 120 g 1-(4-Fluorphenyl)-1,3-dihydrobenzofuran-5-carbonitril,
82 g 3-(Dimethylamino)propylchlorid und 24 g 60 gew.-%iges Natriumhydrid
gegeben, und das Gemisch wurde zur Reaktion bei 60 °C gehalten.
Nach der Reaktion wurden 700 g 5 gew.-%ige Salzsäure zum Reaktionsgemisch gegeben
und gemischt. Das Gemisch mit zugegebener Säure ließ man absetzen, um es in eine
n-Butanolphase und wässrige
Phase zu trennen. Die erhaltene wässrige Phase wurde mit 160
g 25 gew.-%igem Natriumhydroxid neutralisiert. Die neutralisierte
wässrige
Phase wurde zweimal mit Toluol (600 ml für die erste Extraktion und
240 ml für die
zweite Extraktion) extrahiert, wodurch 1330 g wässrige Lösung, die DMI enthält, erhalten
wurden. Durch Gaschromatographie wurde bestimmt, dass 436 g DMI
in der Lösung
enthalten waren.
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Beispiel 1
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Zu
900 ml der wässrigen
Lösung,
die DMI enthält,
welche in Bezugsbeispiel 1 erhalten wurde, in der die Menge an DMI
295 g betrug, wurden 81 g Natriumchlorid gegeben und dann wurden
weiter 360 g n-Butanol zugegeben. Nachdem das Gemisch bei Zimmertemperatur
ausreichend gerührt
worden war, ließ man
das gerührte
Gemisch absetzen, um eine n-Butanolphase (1) und eine wässrige Phase
abzutrennen. Zu der erhaltenen wässrigen
Phase wurden 180 g n-Butanol gegeben und das Gemisch wurde ausreichend
bei Zimmertemperatur gerührt,
das gerührte
Gemisch ließ man
absetzen, um eine n-Butanolphase (2) und eine wässrige Phase abzutrennen. n-Butanolphase
(1) und n-Butanolphase (2) wurden vereinigt, wodurch 968 g vereinigte
n-Butanolphase erhalten wurden. Mittels Gaschromatographie war 284,2
g DMI in der vereinigten n-Butanolphase enthalten. Die Extraktionsrate
betrug 96,3%.
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Die
vereinigte n-Butanolphase, die DMI enthielt, wurde bei Bedingungen
von 80 °C
Radtemperatur und 13,3 bis 5,3 kPa (100 bis 40 mmHg) Betriebsdruck
destilliert, um n-Butanol
abzudestillieren und Konzentrat zu erhalten. Das Konzentrat wurde
unter vermindertem Druck rektifiziert (Anzahl der theoretischen
Böden:
9), wodurch 196,5 g DMI erhalten wurden. Die Reinheit gemäß Gaschromatographie
betrug 99,8%. Die Rückgewinnungsrate
betrug 66,6%.
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Da
DMI mit hoher Reinheit aus einer wässrigen Lösung, die DMI enthält, mit
einem einfachen Verfahren und ohne Alkali zu verwenden rückgewonnen
werden kann, ist das vorliegende Verfahren industriell von Vorteil.
Darüber
hinaus ist, da n-Butanol, das Extraktionslösungsmittel, wiederverwendbar sein
kann, das vorliegende Verfahren wegen des Umweltschutzes von Vorteil.