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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur industriellen
Herstellung von 2-substituiertem 1,4-Naphthochinon durch
Oxidation eines 2-substitierten Naphthalins. Die Erfindung
betrifft insbesondere ein Verfahren zur Herstellung eines 2-
substituierten 1,4-Naphthochinons mit hoher Reinheit durch
Abtrennung und Entfernung des 6-substituierten
1,4-Naphthochinons aus einem Gemisch von 2-substituiertem
1,4-Naphthochinon und 6-substituiertem 1,4-Naphthochinon, erhalten
durch Oxidation von 2-substituiertem Naphthalin. Unter den
2-substituierten 1,4-Naphthochinonen ist
2-Methyl-1,4-naphthochinon, ebenfalls als Menadion oder Vitamin K&sub3;
bezeichnet, eine Art von Vitaminen mit blutkoagulierender Wirkung
und es ist ein nützliches Arzneimittel für den menschlichen
Körper oder als Zusatzstoff für Futter von Vieh. Sein
Hydrogensulfitsalz ist wasserlöslich und als Pharmazeutikum
oder Rohmaterial davon oder Additiv für Futter nützlich.
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Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur
Herstellung von 5,8-Dihydro-2-substituiertes 1,4-anthrachinon und/
oder 2-substituiertem Anthrachinon (beide der Verbindungen
werden im folgenden allgemein als 2-substituierte
Anthrachinone bezeichnet), die als Digestionshilfsmittel für
Pulpen oder als Rohmaterial für Anthrachinonderivate
nützlich sind, aus 6-substituiertem 1,4-Naphthochinön, die
zusätzlich bei der Oxidation von 2-substituiertem Naphthalin
gebildet werden.
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Als Verfahren zur Herstellung von 2-substituierten 1,4-
Naphthochinonen wurde in der Vergangenheit ein Verfahren
durchgeführt, bei dem ein 2-substituiertes Naphthalin mit
einem Oxidationsmittel wie Chromsäure oder
Wasserstoffperoxid oxidiert wurde. Jedoch enthält ein 2-substituiertes
1,4-Naphthochinon, das nach einem solchen Verfahren
gebildet worden ist, eine große Menge an zwangsweise gebildetem
6-substituiertem 1,4-Naphthochinon als Verunreinigung und
es ist erforderlich, die letztere Verbindung abzutrennen
und zu entfernen. Das zwangsweise gebildete 6-substituierte
1,4-Naphthochinon besitzt keine Verwendung, so wie es ist,
und wird üblicherweise verworfen. Die Arbeitskosten und die
Kosten für die Behandlung können nicht vernachlässigt
werden und sind ein großes Problem. Weiterhin wurde eine
indirekte elektrolytische Oxidationsreaktion durchgeführt, bei
der ein 2-substituiertes Naphthalin mit einer sauren
wäßrigen Lösung eines Cer(IV)-salzes oxidiert wurde und dann das
gebildete Cer(III)-salz elektrolytisch oxidiert wurde, um
eine saure wäßrige Lösung des Cer(IV)-salzes wieder
herzustellen und es wieder zu verwenden. Obgleich dieses
Verfahren Vorteile hat, da schädliches Chrom nicht verwendet wird
und die Selektivität für 2-substituiertes 1,4-Naphthochinon
verbessert ist, besitzt dieses Verfahren noch den Nachteil,
daß zwangsweise ein 6-substituiertes 1,4-Naphthochinon
gebildet wird.
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Das zwangsweise bei der Herstellung von 2-substituiertem
1,4-Naphthochinon durch Oxidation eines 2-substituierten
Naphthalins gebildete 6-substituierte 1,4-Naphthochinon
liegt in wechselseitiger Beziehung als Isomeres mit dem
2substituierten 1,4-Naphthochinon vor und die Trennung von
beiden Verbindungen ist schwierig, da ihre physikalischen
Eigenschaften sehr ähnlich sind. Beispielsweise wurde als
Verfahren zur Herstellung von hochreinem
2-Methyl-1,4-naphthochinon aus einem Reaktionsgemisch, welches 2-Methyl-1,4-
naphthochinon und 6-Methyl-1,4-naphthochinon enthält, das
durch Oxidation von 2-Methylnaphthalin erhalten wurde, ein
Verfahren vorgeschlagen, bei dem das Reaktionsgemisch mit
einer wäßrigen Hydrogensulfitsalzlösung behandelt wird
(japanische offengelegte Patentveröffentlichung Nr.
252.445/1985), aber dieses Verfahren umfaßt viele Stufen
und jedesmal, wenn jede Stufe beendigt ist, erniedrigt sich
die Ausbeute und somit ist die Gesamtausbeute ungenügend.
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Das 2-substituierte Naphthalin, das als Ausgangsmaterial
verwendet wird, enthält, solange es nicht ausreichend
gereinigt wird, andere Naphthaline wie 1-substituiertes
Naphthalin und Naphthalin. Obgleich diese Naphthaline ebenfalls
in die entsprechenden 1,4-Naphthochinone wie
5-substituiertes 1,4-Naphthochinon und 1,4-Naphthochinon durch
Oxidationsreaktion überführt werden, ähneln diese
Verbindungen wie 6-Methyl-1,4-naphthochinon stark dem
2-substituierten 1,4-Naphthochinon in ihren physikalischen
Eigenschaften und sind schwierig abzutrennen. Der vorliegenden
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur
Herstellung von 2-substituiertem 1,4-Naphthochinon mit
hoher Reinheit zur Verfügung zu stellen, indem bei der
Herstellung von 2-substituierten 1,4-Naphthochinonen durch
Oxidation eines 2-substituierten Naphthalins eine wirksame
Abtrennung und Entfernung der zwangsweise gebildeten
6-substituierten 1,4-Naphthochinone erfolgt.
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Erfindungsgemäß sollen 2-substituierte 1,4-Naphthochinone
billig hergestellt werden, indem die 6-substituierten 1,4-
Naphthochinone, die zwangsweise durch Oxidation von
2-substituiertem Naphthalin gebildet werden, in 2-substituierte
Anthrachinone umgewandelt werden und diese Wirksam genutzt
werden.
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Die genannten Erfinder haben ausgedehnte Untersuchungen
durchgeführt, um ein Verfahren zu finden, in dem die obige
Aufgabe gelöst werden kann. Sie haben gefunden, daß wenn
eine Dienverbindung zu den Produkten einer 2-substituierten
Naphthalin-Oxidationsreaktion zugegeben wird, und das
Gemisch erhitzt wird, bedingt durch den Unterschied der
sterischen Hinderung und der Elektronendichte, die
2-substituierten 1,4-Naphthochinone kaum mit der Dienverbindung
reagieren, aber die 6-substituierten 1,4-Naphthochinone leicht
mit der Dienverbindung reagieren und die entsprechenden
Diels-Alder-Reaktionsaddukte bilden.
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Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung
von 2-substituiertem 1,4-Naphthochinon, daß dadurch
gekennzeichnet ist, daß ein 2-substituiertes Naphthalin [welches
in den folgenden Reaktionsformeln durch die allgemeine
Formel (A) dargestellt ist] unter Bildung von
Reaktionsprodukten, welche 2-substituierte 1,4-Naphthochinone [welche in
den folgenden Reaktionsformeln durch die allgemeine Formel
(B) dargestellt sind] und 6-substituierte
1,4-Naphthochinone [welche durch die allgemeine Formel (C) in den
folgenden Reaktionsformeln dargestellt sind] enthält, oxidiert
werden, eine Dienverbindung [beispielsweise ein
1,3-Butadien, welches durch die allgemeine Formel (D) in den
folgenden Reaktionsformeln dargestellt wird] zu den
Reaktionsprodukten zugegeben wird und das Gemisch unter Bildung
eines Diels-Alder-Reaktionsadduktes [welches durch die
allgemeine Formel (E) in den folgenden Reaktionsformeln
dargestellt wird] zwischen der Dienverbindung und dem
6substituierten 1,4-Naphthochinon in den Reaktionsprodukten
erhitzt wird und das 2-substituierte 1,4-Naphthochinon von
dem Addukt abgetrennt wird.
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Reaktionsformeln:
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(worin R¹, R² und R³ je einen Substituenten bedeuten).
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Gegenstand der Erfindung ist auch ein Gesamtverfahren für
die Herstellung eines 2-substituierten Anthrachinons bzw.
2-substituierter Anthrachinone [ein
5,8-Dihydro-2-substituiertes Anthrachinon, das durch die allgemeine Formel
(F) und/oder ein 2-substituiertes Anthrachinon, das durch
die allgemeine Formel (G) in den folgenden Reaktionsformeln
dargestellt wird], das dadurch gekennzeichnet ist, daß ein
Diels-Alder-Reaktionsaddukt zwischen einem 6-substituierten
1,4-Naphthochinon und einer Dienverbindung oxidiert wird.
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Reaktionsformeln:
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(worin R¹, R² und R³ die oben gegebenen Bedeutungen
besitzen).
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Wenn das Ausgangsmaterial 2-substituiertes Naphthalin
andere Naphthaline wie 1-substituierte Naphthaline und
Naphthalin enthält, werden diese letzteren Naphthaline auch in
die entsprechenden 1,4-Naphthochinone wie 5-substituiertes
1,4-Naphthochinon und 1,4-Naphthochinon durch die zuvor
erwähnte Oxidationsreaktion überführt. Diese
1,4-Naphthochinone werden leicht in Addukte mit einer Dienverbindung
umgewandelt und diese Addukte unterscheiden sich stark von
den 2-substituierten 1,4-Naphthochinonen in ihren
verschiedenen physikalischen Eigenschaften und somit können die 2-
substituierten 1,4-Naphthochinone leicht abgetrennt und
gereinigt werden. Die Addukte zwischen den
1,4-Naphthochinonen und der Dienverbindung wie das Addukt, das durch die
allgemeine Formel (E) dargestellt wird, können abgetrennt
und oxidiert werden, wobei Anthrachinone erhalten werden,
die als Hilfsmittel für die Digestion von Pulpe oder als
ähnliches nützlich sind. Obgleich in der folgenden
Beschreibung eine genaue Erläuterung der obigen Reaktion, die
durch das 1-substituierte Naphthalin oder das Naphthalin
oder eine ähnliche Verbindung verursacht wird, nicht
erfolgt, ist die Reaktion gleich oder ähnlich wie im Falle
des 6-substituierten 1,4-Naphthochinons. Die
Reaktionsformel für den Fall von 1-substituiertem Naphthalin wird im
folgenden angegeben:
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Das bei der vorliegenden Erfindung verwendete
2-substituierte Naphthalin ist eines, bei dem ein Substituent in die
2-Stellung des Naphthalins eingeführt ist und Beispiele für
den Substituenten [R¹ in der obigen allgemeinen Formel (A)]
umfaßt Alkylgruppen mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen, eine
Nitrogruppe, eine Carboxylgruppe, ein Halogenatom usw.
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Die Oxidationsreaktion eines 2-substituierten Naphthalins
kann nach einem allgemein bekannten Verfahren, wie oben
erwähnt, durchgeführt werden. Unter diesen ist die indirekte
elektrolytische Oxidationsreaktion, bei der
2-substituiertes Naphthalin mit einer sauren wäßrigen Lösung eines
Cer(TV)-salzes oxidiert wird, ein bevorzugtes Verfahren, da
schädliches Chrom nicht verwendet wird und ein
2-substituiertes 1,4-Naphthochinon in vergleichsweise guter
Selektivität gebildet wird. Beispiele für das Cer(IV)-salz, das in
der sauren wäßrigen Lösung als Cersalz verwendet werden
kann, umfassen Cer(IV)-salze wie Cer(IV)-sulfat und
Cer(IV)-nitrat und Beispiele für die Säure umfassen
anorganische Säuren wie Schwefelsäure und Salpetersäure-und
organische Säuren wie Methansulfonsäure und Essigsäure. Im
allgemeinen wird durch eine Oxidationsreaktion ein
2-substituiertes Naphthalin in ein 2-substituiertes 1,4-Naphthochinon
überführt, aber die zwangsweise Bildung eines
6-substituierten 1,4-Naphthochinons kann nicht vermieden werden.
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Dann werden die 6-substituierten 1,4-Naphthochinone,
nämlich die Reaktionsprodukte der Oxidationsreaktion, mit
einer Dienverbindung in Anwesenheit eines Lösungsmittels
umgesetzt, wobei ein Diels-Alder-Reaktionsaddukt gebildet
wird.
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Als Dienverbindungen, die bei der Diels-Alder-Reaktion
verwendet werden, werden bevorzugt 1,3-Butadiene, wie
Butadien, Methylbutadien, Dimethylbutadien, Cyclopentadien und
cyclohexadien verwendet, aber andere Dienverbindungen
können ebenfalls verwendet werden. Wenn ein 1,3-Butadien, das
durch die folgende allgemeine Formel (D)
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dargestellt wird (worin R² und R³ je unabhängig ein
Wasserstoffatom, eine Methylgruppe und eine Ethylgruppe bedeuten)
verwendet wird, können die Diels-Alder-Reaktionsaddukte aus
dem gebildeten 6-substituierten 1,4-Naphthochinon mit dem
1,3-Butadien abgetrennt und oxidiert werden, wobei
2-substituierte Anthrachinone verwendet werden, die als
Hilfsmittel für die Pulpendigerierung oder als Rohmaterial für
die Synthese von Anthrachinonderivaten nützlich sind.
Dieser Fall führt, wie es bevorzugt ist, nämlich zu den
Ergebnissen, daß die 6-substituierten 1,4-Naphthochinone, die in
der Vergangenheit als Nebenprodukte verworfen wurden,
wirksam genutzt werden können und als Folge können die
2-substituierten 1,4-Naphthochinone billig hergestellt werden.
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Da eine zu geringe Menge der Dienverbindungen zu einer
langsamen Reaktionsgeschwindigkeit führt, und andererseits
eine zu große Menge zur Polymerisation der Dienverbindung
usw. führt, beträgt die verwendete Menge an Dienverbindung
1,0 bis 2,0 mol, bevorzugt 1,1 bis 1,5 mol pro mol
6-substituiertem 1,4-Naphthochinon.
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Bei der Diels-Alder-Reaktion kann als Lösungsmittel
irgendein Lösungsmittel verwendet werden, solange das
6-substituierte 1,4-Naphthochinon und die Dienverbindung darin eine
große Löslichkeit besitzen und Beispiele bevorzugter
Lösungsmittel umfassen aromatische Kohlenwasserstoffe wie
Benzol, Toluol und Xylol, Mono-, Di- und Triethylenglykol,
Monoalkylether wie Ethylenglykolmonooctylether,
Diethylenglykolmonoethylether und Triethylenglykolmonomethylether,
organische Chlorverbindungen wie Chloroform und
Tetrachlorkohlenstoff
und ähnliche.
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Hinsichtlich der Konzentration des 6-substituierten 1,4-
Naphthochinons, die bei der Diels-Alder-Reaktion verwendet
wird, gilt, daß eine zu niedrige Konzentration eine
niedrige Reaktionsgeschwindigkeit ergibt und daß andererseits
eine zu hohe Konzentration Nebenreaktionen wie die
Polymerisation ergibt. Daher wird die Menge des Lösungsinittels,
das bei der Diels-Alder-Reaktion verwendet wird, so
bestimmt, daß die Konzentration des 6-substituierten 1,4-
Naphthochinons bevorzugt 0,5 bis 15 Gew.-%, bevorzugter 1
bis 10 Gew. -% beträgt. Wenn die
Diels-Alder-Reaktionstemperatur zu hoch ist, reagiert nicht nur das 6-substituierte
1,4-Naphthochinon, sondern ebenfalls das 2-substituierte
1,4-Naphthochinon mit der Dienverbindung und die Ausbeute
wird erniedrigt, wenn andererseits die Temperatur zu
niedrig ist, wird die Reaktionszeit länger und somit treten
Nachteile hinsichtlich der Kosten auf. Daher beträgt die
Reaktionstemperatur bevorzugt 50 bis 200ºC, bevorzugter 80
bis 150ºC. Im Hinblick auf die Kosten und Nebenreaktionen
beträgt die Reaktionszeit ungefähr 2 bis 20 Stunden,
bevorzugt 3 bis 10 Stunden.
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Bei der Diels-Alder-Reaktion ist es bevorzugt, einen
Polymerisationsinhibitor zu verwenden.
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Bedingt durch den Unterschied der sterischen Hinderung und
der Elektronendichte, reagieren die 2-substituierten 1,4-
Naphthochinone kaum mit der Dienverbindung, wohingegen die
6-substituierten 1,4-Naphthochinone leicht mit der
Dienverbindung unter Bildung eines Diels-Alder-Reaktionsadduktes
reagieren. Das Addukt unterscheidet sich stark von dem 2-
substituierten 1,4-Naphthochinon in verschiedenen
Eigenschaften und daher wird die Trennung und Reinigung von dem
2-substituierten 1,4-Naphthochinon sehr leicht und
beispielsweise können durch einfache Manipulation bzw.
einfache Manipulationen wie Umkristallisation und Extraktion die
2-substituierten 1,4-Naphthochinone mit hoher Reinheit
erhalten werden.
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Wenn die Abtrennung und Reinigung der 2-substituierten 1,4-
Naphthochinone durch Umkristallisation erfolgt, wird das
Lösungsmittel von dem Reaktionsgemisch, das bei der Diels-
Alder-Reaktion erhalten wird, abdestilliert, das
2-substituierte 1,4-Naphthochinon wird unter Verwendung eines
Umkristallisations-Lösungsmittels umkristallisiert und die
entstehenden Kristalle werden abfiltriert und getrocknet,
wobei das 2-substituierte1,4-Naphthochinon mit hoher
Reinheit erhalten wird. Als Umkristallisations-Lösungsmittel
ist ein solches Lösungsmittel geeignet, bei dem ein
Unterschied in den Löslichkeiten des 2-substituierten
1,4-Naphthochinons und des Adduktes darin vorhanden ist und
bevorzugt sind Alkohole wie Methanol, Ethanol, Propanol und
Butanol.
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Wenn beispielsweise ein Hydrogensulfitsalz zu dem
Reaktionsgemisch nach der Diels-Alder-Reaktion zugegeben wird,
wird das 2-substituierte 1,4-Naphthochinon in die wäßrige
Phase als Hydrogensulfitsalz extrahiert und das Addukt
verbleibt in der Ölphase (die Phase des Lösungsmittels,
welches bei der Diels-Alder-Reaktion verwendet wurde). Die
wäßrige Phase wird entnommen und der Umkristallisation
unter Zugabe eines Umkristallisations-Lösungsmittels oder dem
Aussalzen zur Abscheidung des 2-substituierten
1,4-Naphthochinon-Hydrogensulfitsalzes unterworfen, welches dann
abfiltriert und getrocknet wird, wobei das 2-substituierte
1,4-Naphthochinon mit hoher Reinheit erhalten wird.
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In den beigefügten Zeichnungen sind Fließschemata
dargestellt, in denen die Stufen bevorzugter erfindungsgemäßer
Ausführungsformen erläutert werden.
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In Figur 1 wird das Gesamtherstellungsverfahren eines 2-
substituierten 1,4-Naphthochinons mit hoher Reinheit unter
Verwendung eines 2-substituierten Naphthalins als
Ausgangsmaterial dargestellt. Obgleich in der Zeichnung eine
indirekte elektrolytische Oxidationsreaktion unter Verwendung
einer sauren wäßrigen Lösung eines Cer(IV)-salzes als erste
Stufe beispielhaft dargestellt ist (Oxidationsreaktion),
kann diese erste Stufe durch eine andere Oxidationsreaktion
ersetzt werden, wie durch ein Verfahren, bei dem ein
Oxidationsmittel wie Chromsäure oder Wasserstoffperoxid
verwendet wird.
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Die saure wäßrige Lösung des Cersalzes wird in einen
elektrolytischen Reaktor 19 aus einem Tank 6 geleitet und darin
elektrolytisch oxidiert und die entstehende saure wäßrige
Lösung des Cer(IV)-salzes wird in den Oxidations- und
Extraktionsreaktor 4 geleitet. Das Ausgangsrohmaterial,
nämlich das 2-substituierte Naphthalin wird in den
Oxidationsund Extraktionsreaktor 4 aus dem Tank 1 geleitet und das
Gemisch wird auf eine vorbestimmte Temperatur unter Rühren
erhitzt, um die Oxidationsreaktion (1. Stufe)
durchzuführen. Bei der Oxidationsreaktion der 1. Stufe wird das 2-
substituierte Naphthalin in das entsprechende
2-substituierte 1,4-Naphthochinon überführt, aber das entsprechende
6-substituierte 1,4-Naphthochinon wird zwangsweise
gebildet. Andererseits wird das Cer(IV)-Salz als
Oxidationsmittel verbraucht und in das entsprechende Cer(III)-salz
überführt.
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Nach der Oxidationsreaktion der 1. Stufe wird in den
Oxidations- und Extraktionsreaktor 4 aus dem Tank 12 ein
Lösungsmittel geleitet, wobei die
Oxidationsreaktionsprodukte, die das 2-substituierte 1,4-Naphthochinon und das 6-
substituierte 1,4-Naphthochinon enthalten, in die
Lösungsmittelschicht extrahiert werden, die von der wäßrigen
Schicht getrennt wird. Andererseits wird das Cer(III)-salz,
das bei der 1. Stufe gebildet wurde und nicht umgesetztes
Cer(IV)-salz in die wäßrige Phase extrahiert. Der Inhalt
des Oxidations- und Extraktionsreaktors 4 wird entnommen,
und nach der Zufuhr in einen Öl-Wasser-Trennbehälter 5 wird
die Lösungsmittelphase in den Tank 7 geleitet und die
wäßrige Phase, die die Cersalze enthält, wird in den Tank 6
geleitet (2. Stufe).
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Das Lösungsmittel, das dabei verwendet wird, ist bevorzugt
eines der Lösungsmittel, die oben als Lösungsmittel für die
Diels-Alder-Reaktion beschrieben wurden, so daß es, so wie
es ist, als Lösungsmittel bei der 3. Stufe verwendet werden
kann.
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Die wäßrige Phase, welche die Cersalze enthält und die in
den Tank 6 überführt wurde, wird in den elektrolytischen
Reaktor 19 geleitet, wo das Cer(III)-salz in der wäßrigen
Phase elektrolytisch zu dem Cer(IV)-salz oxidiert wird,
welches dann als saure wäßrige Lösung des Cer(IV)-salzes
wieder verwendet wird.
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Die Lösungsmittelphase, welche das 2-substituierte 1,4-
Naphthochinon und das 6-substituierte 1,4-Naphthochinon
enthält, die bei der 2. Stufe extrahiert und abgetrennt
wurden, und eine Dienverbindung werden in den Diels-Alder-
Reaktionsreaktor 9 aus dem Tank 7 bzw. dem Tank 8 geleitet,
um die Diels-Alder-Reaktion (3. Stufe) durchzuführen. Wie
zuvor erwähnt, reagiert das 2-substituierte
1,4-Naphthochinon kaum mit der Dienverbindung, wohingegen das
6-substituierte 1,4-Naphthochinon leicht mit der Dienverbindung
unter Bildung eines entsprechenden Addukts reagiert.
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Nach der Diels-Alder-Reaktion wird das Lösungsmittel aus
dem Reaktionsgemisch gewonnen. Im Falle des Fließschemas
der Figur 1 wird das Diels-Alder-Reaktionsgemisch in den
Destillationsturm 10 geleitet und destilliert und das
Lösungsmittel wird in dem Tank 12 gesammelt. In diesem
Zusammenhang kann das nicht umgesetzte 2-substituierte
Naphthalin ebenfalls zusammen mit dem Lösungsmittel wiedergewonnen
werden. Das Gemisch, welches das 2-substituierte
1,4-Naphthochinon und das Addukt von 6-substituiertem
1,4-Naphthochinon mit der Dienverbindung enthält, wird aus dem
Bodenteil des Destillationsturms 10 entnommen (4. Stufe). Dann
wird dieses Gemisch in den Vakuumtrockner 11 geleitet, wo
das restliche Lösungsmittel vollständig entfernt wird.
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Schließlich wird das Gemisch, welches nach der Entfernung
des Lösungsmittels erhalten wurde, einer solchen
Manipulation, wie einer Umkristallisation oder Extraktion zur
Entfernung des Diels-Alder-Reaktionsadduktes zwischen dem 6-
substituierten 1,4-Naphthochinon und der Dienverbindung
unterworfen und so wird das 2-substituierte 1,4-Naphthochinon
mit hoher Reinheit erhalten (5. Stufe). Das Gemisch,
welches aus dem Vakuumtrockner 11 entnommen wird und welches
das 2-substituierte 1,4-Naphthochinon und das Addukt
zwischen dem 6-substituierten 1,4-Naphthochinon und der
Dienverbindung enthält, wird in das Kristallisationsbad 15
geleitet. Ein Umkristallisations-Lösungsmittel wird aus dem
Umkristallisations-Lösungsmitteltank 14 zugefügt, um eine
Umkristallisation durchzuführen. Die entstehende
Aufschlämmung wird mit einem Filter 16 filtriert und die Kristalle
werden im Vakuumtrockner 17 getrocknet, wobei Kristalle aus
2-substituiertem 1,4-Naphthochinon mit hoher Reinheit
erhalten werden. Andererseits wird das Filtrat in den
Umkristallisations-Lösungsmittel-Wiedergewinnungsturm 18
geleitet, wo es destilliert wird und das erhaltene
Lösungsmittel wird in dem Umkristallisations-Lösungsmitteltank 14
wiedergewonnen und wiederverwendet.
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Wenn 2-Methyl-1,4-naphthochinon-Hydrogensulfitsalz, welches
als Zusatzstoff < blutstillendes Mittel) für Futter nützlich
ist und eine hohe Reinheit hat, hergestellt werden soll,
ist es ausreichend, daß eine wäßrige
Hydrogensulfitsalzlösung zu dem Diels-Alder-Reaktionsgemisch, welches auf
gleiche Weise wie oben beschrieben erhalten wurde und das
Diels-Alder-Reaktionsaddukt zwischen
6-Methyl-1,4-naphthochinon und der Dienverbindung enthält, zugegeben wird, um
2-Methyl-1,4-naphthochinon als sein Hydrogensulfitsalz in
die wäßrige Phase zu extrahieren. Als Hydrogensulfitsalz
wird ein Hydrogensulfitsalz eines Alkalimetalls wie Natrium
oder Kalium oder ein Hydrogensulfit eines Amins.wie
Dimethylpyridiminol verwendet. Durch Zugabe einer wäßrigen
Hydrogensulfitsalzlösung zu dem
Diels-Alder-Reaktionsgemisch wird 2-Methyl-1,4-naphthochinon in sein
Hydrogensulfitsalz überführt, welches in die wäßrige Phase aus der
Lösungsmittelphase extrahiert wird und welches dadurch von
dem Addukt zwischen 6-Methyl-1,4-naphthochinon und der
Dienverbindung in der Lösungsmittelphase abgetrennt wird.
Danach wird beispielsweise ein
Umkristallisations-Lösungsmittel zu der entnommenen wäßrigen Phase gegeben, um das 2-
Methyl-1,4-naphthochinon-Hydrogensulfitsalz abzuscheiden,
welches dann in Form von Kristallen entnommen wird.
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Figur 2 ist ein Fließschema, in dem ein Verfahren zur
Herstellung von Kristallen von
2-Methyl-1,4-naphthochinon-Hydrogensulfitsalz beschrieben wird.
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Die Stufen für die Oxidationsreaktion von 2-Methyl-1,4-
naphthochinon bis zu der Diels-Alder-Reaktion sind gleich
wie die 1. bis 3. Stufe bei dem obigen Verfahren, das in
Figur 1 dargestellt ist. In Figur 2 zeigen die Symbole 1
bis 9 die gleichen Vorrichtungen und Leitungen wie in Figur
1. Nach Beendigung der 3. Stufe enthält der
Diels-Alder-Reaktor 9 das Reaktionsgemisch, welches
2-Methyl-1,4-naphthochinon,
das Addukt zwischen 6-Methyl-1,4-naphthochinon und
der Dienverbindung, das Lösungsmittel und andere
Verbindungen enhält. Eine wäßrige Hydrogensulfitsalzlösung wird in
den Diels-Alder-Reaktor 9 aus dem Tank 30 gegeben um das 2-
Methyl-1,4-naphthochinon als Hydrogensulfitsalz in die
wäßrige Phase zu extrahieren. Der Inhalt wird in einen
Öl-Wasser-Trennbehälter 31 überführt und die Lösungsmittelphase
wird abgetrennt. Dann wird das
2-Methyl-1,4-naphthochinon-Hydrogensulfitsalz in der wäßrigen Phase mittels einem
Verfahren wie durch Zugabe eines
Umkristallisations-Lösungsmittels oder durch Aussalzen abgeschieden und abgetrennt
und die Kristalle werden entnommen.
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Wenn ein Umkristallisations-Lösungsmittel zugegeben wird,
wird die wäßrige Phase in den Kristallisationsreaktor 33
geleitet, ein Umkristallisations-Lösungsmittel wird aus dem
Tank 36 zur Abscheidung von 2-Methyl-1,4-naphthochinon
zugegeben, welches dann mit dem Filter 34 abfiltriert und mit
dem Vakuumtrockner 35 getrocknet wird, wobei Kristalle aus
2-Methyl-1,4-naphthochinon-Hydrogensulfitsalz von hoher
Reinheit erhalten werden. Beispiele bevorzugter
Umkristallisations-Lösungsmittel umfassen Alkohole wie Methanol,
Ethanol, Propanol und Butanol, Aceton usw. und die
Umkristallisations-Lösungsmittel können Wasser enthalten. Das
aus dem Filter 34 abgezogene Filtrat wird bevorzugt in den
Umkristallisations-Lösungsmittel-Wiedergewinnungsturm 38
geleitet und das destillierte Lösungsmittel wird im Tank 36
wiedergewonnen und wiederverwendet. Die Lösungsmittelphase,
die in dem Öl-Wasser-Trennbehälter 31 abgetrennt wird, wird
über die Leitung 32 abgezogen und bevorzugt destilliert und
das Lösungsmittel wird in dem Tank 12 wieder gesammelt und
wiederverwendet.
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Wenn Kristalle von
2-Methyl-1,4-naphthochinon-Hydrogensulfitsalz durch Aussalzen erhalten werden sollen, wird nach
der Zufuhr der wäßrigen Phase in den
Kristallisationsreaktor 33 ein anorganisches Salz wie Natriumchlorid,
Natriumsulfit oder Ammoniumsulfat oder eine organische Säure wie
Citronensäure, Weinsäure oder Oxalsäure oder ein Salz
davon, anstelle des Umkristallisations-Lösungsmittels in den
Kristallisationsbehälter 33 gegeben, um das 2-Methyl-1,4-
naphthochinon-Hydrogensulfitsalz abzuscheiden, welches dann
auf gleiche Weise wie oben filtriert und getrocknet wird,
wobei Kristalle aus
2-Methyl-1,4-naphthochinon-Hydrogensulfitsalz mit hoher Reinheit erhalten werden.
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Im folgenden wird erläutert, wie erfindungsgemäß aus den
zwangsweise gebildeten 6-substituierten 1,4-Naphthochinonen
2-substituierte Anthrachinone [5,8-Dihydro-2-substituierte
Anthrachinone, die durch die allgemeine Formel (F)
dargestellt werden oder 2-substituierte Anthrachinone, die durch
die allgemeine Formel (G) dargestellt werden], welche als
Hilfsmittel für die Pulpendigerierung oder als
Rohmaterialien für die Synthese von Anthrachinonderivaten nützlich
sind, erhalten werden.
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Nachdem die Diels-Alder-Reaktion auf gleiche Weise wie oben
beschrieben, unter Verwendung von 1,3-Butadien, das durch
die allgemeine Formel (D) dargestellt wird, durchgeführt
wurde, wird das entstandene 2-substituierte
1,4-Naphthochinon entnommen und das Gemisch, welches das
Diels-Alder-Reaktionsaddukt zwischen dem 6-substituierten
1,4-Naphthochinon und dem 1,3-Butadien enthält, das durch die
allgemeine Formel (D) dargestellt wird, wird entnommen und das
Addukt wird oxidiert, wobei 2-substituierte Anthrachinone
erhalten werden. Obgleich das Oxidationsverfahren des
Adduktes nicht besonders beschränkt ist, ist es wegen der
Leichtigkeit der Handhabbarkeit und hinsichtlich des
Vorteils des Kostenaspektes bevorzugt, ein Gas, welches
molekularen Sauerstoff enthält, wie Luft, zu verwenden.
Beispielsweise wird, nachdem Luft in die Lösungsmittel lösung,
die nach der Trennung vom 2-substituiertem
1,4-Naphthochinon durch Umkristallisation erhalten wurde und welche das
Diels-Alder-Addukt zwischen dein 6-substituierten
1,4-Naphthochinon und dem 1,3-Butadien, welches durch allgemeine
Formel (D) dargestellt wird, unter Bildung der
2-substituierten Anthrachinone durch Oxidation geleitet wurde, die 2-
substituierten Anthrachinone erhalten, beispielsweise durch
Konzentrieren der Lösung, um sie zu kristallisieren oder
durch Abdestillieren des Lösungsmittels und dann
Umkristallisation unter Verwendung eines anderen geeigneten
Lösungsmittels. Alternativ wird eine wäßrige Alkalilösung zu der
Lösungsmittellösung, welche das Addukt enthält, zur
Extraktion des Adduktes in die wäßrige Phase gegeben, und Luft
wird darin eingeleitet, bevorzugt bei einer Temperatur im
Bereich von 35 bis 150ºC, wodurch das Addukt leicht
oxidiert wird und wobei ein Niederschlag aus 2-substituierten
Anthrachinonen erhalten wird. Dieses Verfahren besitzt die
Vorteile, daß die Oxidationsreaktion leicht abläuft, und
daß, da fast alle Verunreinigungen in die
Lösungsmittelphase extrahiert sind, die Reinigungswirksamkeit gut ist.
-
Das Verhältnis des erhaltenen 5,8-Dihydro-2-substituierten
Anthrachinons zu dem 2-substituierten Anthrachinon kann
durch die Oxidationsbedingungen ausgewählt werden. Obgleich
ein Diels-Alder-Reaktionsaddukt zwischen dem
6-substituierten 1,4-Naphthochinon und dem 1,3-Butadien, welches durch
die allgemeine Formel (D) dargestellt wird, ebenfalls als
Hilfsmittel für die Pulpendigerierung verwendet werden
kann, ist das Addukt vergleichsweise instabil und nicht
leicht zu handhaben, daher wird ein 2-substituiertes
Anthrachinon bevorzugter verwendet.
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Figur 3 ist ein Fließschema, in dem das letztere Verfahren
dargestellt wird.
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Der Rückstand 21 aus dem Turmboden des
Umkristallisations-Lösungsmittel-Wiedergewinnungsturms 18 (Figur 1) und ein
Lösungsmittel aus dem Lösungsmitteltank 41 (Figur 3) werden
je in den Oxidationsreaktor 40 der Figur 3 geleitet.
Alternativ kann die Lösungsmittelphase 32 (Figur 2), nachdem das
2-substituierte 1,4-Naphthochinon als sein
Hydrogensulfitsalz in die wäßrige Phase extrahiert wurde, in den
Oxidationsreaktor 40 der Figur 3 geleitet werden. Dann wird
eine wäßrige alkalische Lösung aus dem Tank 42 für eine
wäßrige Alkalilösung zugegeben und Luft wird darin unter
Rühren zur Durchführung der Oxidation eingeblasen. Das
Reaktionsgemisch wird in einem Öl-Wasser-Trennbehälter 43
geleitet, um es in die Lösungsmittelphase und eine wäßrige
Phase, welche die 2-substituierten Anthrachinone enthält,
zu trennen. Die wäßrige Phase wird auf einen Filter 44 zum
Abfiltrieren der Kristalle geleitet und die Kristalle
werden in dem Trockner 45 getrocknet, wobei Kristalle aus 2-
substituierten 1,4-Anthrachinonen erhalten werden.
Andererseits kann die Lösungsmittelphase, die in dem
Öl-Wasser-Trennbehälter 43 abgetrennt wurde, in einem
Lösungsmittel-Wiedergewinnungsturm 46 destilliert werden und das
entstehende Lösungsmittel wird in dem Lösungsmitteltank 41
gesammelt und wieder verwendet.
-
Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung ohne sie zu
beschränken. Die folgenden Abkürzungen werden zur
Beschreibung der Verbindungen in den folgenden Tabellen verwendet.
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2-MNQ: 2-Methyl-1,4-naphthochinon
-
6-MNQ: 6-Methyl-1,4-naphthochinon
-
Gesamt-MNQ: (2-MNQ) + (6-MNQ)
Beispiel 1
-
50,4 g 2-Methylnaphthalin und 150 g o-Xylol werden in einen
Glasreaktor, der mit einem Rückflußkühler und einer
Rührvorrichtung ausgerüstet ist, gegeben. Das Gemisch wird zur
Auflösung des 2-Methylnaphthalins gerührt, 6 l wäßrige
Schwefelsäurelösung von Cer(IV)-sulfat (welche 600 g
Schwefelsäure und 693 g Cer(IV)-sulfat enthält) werden
zugegeben, und das Gemisch wird bei 40ºC während 4 Stunden
umgesetzt. Nach Beendigung der Reaktion wird das Rühren
unterbrochen, und die Reaktionslösung wird in einen
Trennbehälter überführt, wo die Lösungsmittelphase (o-Xylolphase)
und die wäßrige Phase getrennt werden. Die wäßrige Phase
wird mit o-Xylol extrahiert, und die o-Xylolphase wird zu
der obigen Lösungsmittelphase zugegeben. 1,5 g Butadien
[Butadien/6-Methyl-1,4-naphthochinon (Molverhältnis) = 1,2]
und 30 mg p-tert. -Butylcatechol als
Polymerisationsinhibitor werden zu einem Teil dieser Lösungsmittelphase (welche
1 g 2-Methyl-1,4-naphthochinon, 4 g
6-Methyl-1,4-naphthochinon, 1,5 g nicht umgesetztes 2-Methylnaphthalin und 100
g o-Xylol enthält) zugegeben, und die Reaktion wird bei
120ºC 4 Stunden unter Rühren in einem Autoklaven
durchgeführt. Ein Teil der Reaktionslösung wird zu der jeweiligen
vorbestimmten Zeit als Probe entnommen, und die Bestimmung
von 2-Methyl-1,4-naphthochinon und
6-Methyl-1,4-naphthochinon erfolgte durch Flüssigkeitschromatographie, wobei die
in Tabelle 1 aufgeführten Ergebnisse erhalten würden.
-
Nach der Reaktion wurde ein Teil (60 g) des
Reaktionsgemisches destilliert und dann bei verringertem Druck
getrocknet. 80 g Methanol wurden zu den Reaktionsprodukten
nach dem Trocknen gegeben, und die Flüssigkeitstemperatur
wurde bei 50ºC, um die Produkte aufzulösen, gehalten. Die
Lösung wurde dann auf 10ºC zur Durchführung der
Kristallisation abgekühlt, und die abgeschiedenen Kristalle wurden
abfiltriert und bei verringertem Druck getrocknet, wobei 2-
Methyl-1,4-naphthochinonkristalle mit einer Reinheit von
99,5% erhalten wurden. Andererseits wurde das Filtrat zur
Abdestillation von Methanol destilliert, und der Rückstand
wurde bei verringertem Druck getrocknet, wobei ein
Butadienaddukt aus 6-Methyl-1,4-naphthochinon
(1,4,4a,9a-Tetrahydro-6-methylanthrachinon) als fester Rückstand erhalten
wurde.
Beispiel 2
-
Die Reaktionen und Analyse erfolgten auf gleiche Weise wie
in Beispiel 1 beschrieben, ausgenommen, daß ein Teil der
Lösungsmittelphase, welche im Beispiel 1 erhalten wurde,
verwendet wurde, und daß die Temperatur der
Diels-Alder-Reaktion auf 150ºC eingestellt wurde. Die erhaltenen
Ergebnisse sind in Tabelle 1 angegeben.
Beispiel 3
-
Die Reaktionen und Analyse erfolgten auf gleiche Weise wie
in Beispiel 1 beschrieben, ausgenommen, daß ein Teil der
Lösungsmittelphase, welche im Beispiel 1 erhalten wurde,
verwendet wurde, und daß die Reaktionstemperatur auf 80ºC
eingestellt wurde. Die erhaltenen Ergebnisse sind in
Tabelle 1 angegeben.
Beispiel 4
-
Die Reaktionen und Analyse erfolgten auf gleiche Weise wie
in Beispiel 1, ausgenommen, daß die Konzentration von
6-Methyl-1,4-naphthochinon in der Lösungsmittelphase
(o-Xylolphase) auf 1 Gew.-% eingestellt wurde, indem die verwendete
Menge der Reaktionsprodukte der
2-Methylnaphthalin-Oxidation verringert wurde, und die Mengen an Butadien und
ptert.-Butylcatechol, die bei der Diels-Alder-Reaktion
verwendet wurden, wurden zu 0,5 g bzw. 8 mg geändert. Die
erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 1 angegeben.
Beispiel 5
-
Die Reaktionen und Analyse erfolgten auf gleiche Weise wie
in Beispiel 1, ausgenommen, daß die Konzentration an
6-Methyl-1,4-naphthochinon in der Lösungsmittelphase
(o-Xylolphase) auf 8,0 Gew.-% durch Erhöhung der verwendeten Menge
an Reaktionsprodukten der 2-Methylnaphthalin-Oxidation
eingestellt wurde, und daß die Mengen an Butadien und p-tert.-
Butylcatechol, die bei der Diels-Alder-Reaktion verwendeten
wurden, zu 4,0 g bzw. 70 mg geändert wurden. Die erhaltenen
Ergebnisse sind in Tabelle 2 angegeben.
Beispiel 6
-
Die Reaktionen und Analyse erfolgten auf gleiche Weise wie
in Beispiel l beschrieben, ausgenommen, daß die verwendete
Menge an Butadien gleich war, wie die von 6-Methyl-1,4-
naphthochinon, ausgedrückt in Mol bei der
Diels-Alder-Reaktion. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 2
angegeben.
Beispiel 7
-
Die Reaktionen und Analyse erfolgten auf die gleiche Weise
wie in Beispiel 1, ausgenommen, daß die verwendete Menge an
Butadien doppelt so groß war wie die Menge an 6-Methyl-1,4-
naphthochinon, ausgedrückt in Mol, bei der
Diels-Alder-Reaktion. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 2
angegeben.
Beispiel 8
-
Die Reaktionen und Analyse erfolgten auf die gleiche Weise
wie in Beispiel 1, ausgenommen, daß 1,9 g Methylbutadien
(Methylbutdien/6-Methyl-l, 4-naphthochinon im Molverhältnis
= 1,2) anstelle von 1,5 g Butadien bei der
Diels-Alder-Reaktion verwendet wurden. Die erhaltenen Ergebnisse sind in
Tabelle 2 angegeben.
Beispiel 9
-
2-Methylnaphthalin wurde mit Chromsäure in Schwefelsäure
oxidiert, und dann wurden 9,0 g 2-Methyl-1,4-naphthochinon,
6,0 g 6-Methyl-1,4-naphthochinon und 2,0 g nicht
umgesetztes 2-Methylnaphthalin mit 100 g o-Xylol extrahiert. 2,3 g
Butadien (Butadien/6-Methyl-1,4-naphthochinon,
Molverhältnis = 1,2) und 30 mg p-tert.-Butylcatechol als
Polymerisationsinhibitor wurden zu einer Lösung, welche 5,1 Gew.-% 6-
Methyl-1,4-naphthochinon enthielt, zugegeben, und das
Gemisch wurde unter Rühren bei einer Temperatur von 120ºC
während 5 Stunden in einem Autoklaven umgesetzt. Ein Teil
der Reaktionslösung wurde zur jeweils vorbestimmten Zeit
als Probe entnommen und die Bestimmung von 2-Methyl-1,4-
naphthochinon und 6-Methyl-1,4-naphthochinon erfolgte,
wobei die in Tabelle 3 angegebenen Ergebnisse erhalten
wurden.
Beispiel 10
-
2-Methylnaphthalin wurde in einen Glasreaktor gegeben, der
mit einem Rührer, einem Rückflußkühler und einer
Wasserstoffperoxid-Tropfvorrichtung ausgerüstet war. 60%-iges
wäßriges Wasserstoffperoxid wurde tropfenweise im Verlauf
von 2 Stunden in Anwesenheit eines Ionenaustauschharzes des
stark sauren Sulfontyps zugegeben, um die Reaktion
durchzuführen. Die entstehenden 10 g von
2-Methyl-1,4-naphthochinon, 5 g 6-Methyl-1,4-naphthochinon und 3,8 g nicht
umgesetztes 2-Methylnaphthalin wurden mit 100 g Benzol
extrahiert. Zu einer Lösung, welche dieses
6-Methyl-1,4-naphthochinon in einer Konzentration von 4,2 Gew.-% enthielt,
wurden
2,2 g Butadien (Butadien/6-Methyl-1,4-naphthochinon,
Molverhältnis = 1,2) und 30 mg p-tert.-Butylcatechol als
Polymerisationsinhibitor zugegeben, und die Reaktion wurde
unter Rühren bei 120ºC während 4 Stunden in einem
Autoklaven durchgeführt. Die Probenentnahme und Analyse erfolgten
auf gleiche Weise wie in Beispiel 1 beschrieben, wobei die
in Tabelle 3 angegebenen Ergebnisse erhalten wurden.
Beispiel 11
-
2-Methylnaphthalin wurde der Dampfphasenoxidation
unterworfen, und dann wurden 8 g 2-Methyl-1,4-naphthochinon, 7 g 6-
Methyl-1,4-naphthochinon und 1,0 g nicht umgesetztes
2-Methylnaphthalin mit 100 g Benzol extrahiert. Zu einer
Lösung, welche dieses 6-Methyl-1,4-naphthochinon in einer
Konzentration von 6,0% enthielt, wurden 3,1 g Butadien
(Butadien/ 6-Methyl-1,4-naphthochinon, Molverhältnis = 1,2)
und 30 mg p-tert.-Butylcatechol als
Polymerisationsinhibitor zugegeben, und die Reaktion erfolgte unter Rühren bei
einer Temperatur von 120ºC während 5 Stunden in einem
Autoklaven. Die analytischen Ergebnisse sind in Tabelle 3
angegeben.
Tabelle 1
Reaktionszeit
Beispiel
Tabelle 2
Reaktionszeit
Beispiel
Tabelle 3
Reaktionszeit
Beispiel
Beispiel 12
(1. Stufe)
-
196 kg konzentrierte Schwefelsäure und 464,8 kg von
Cer(IV)-sulfat Ce(SO&sub4;)&sub2; wurden in 1,5 m³ destilliertem Wasser
gelöst, und dann wurde destilliertes Wasser zugegeben, um
das Volumen auf 2 m³ einzustellen. Die wäßrige Lösung wurde
in einen mit Glas ausgekleideten Reaktor, der mit einem
Rückflußkühler und einer Rührvorrichtung versehen war,
gegeben und bei 50ºC gehalten. 20 kg 2-Methylnaphthalin und
70 kg o-Xylol wurden zugegeben, und das Gemisch wurde der
Oxidationsreaktion während 3 Stunden unter Rühren
unterworfen.
(2. Stufe)
-
Nach Beendigung der Oxidationsreaktion wurden die
Reaktionsprodukte in einen Trennbehälter überführt, um sie in
eine Lösungsmittelphase (o-Xylolphase) und eine wäßrige
Phase zu trennen, und die wäßrige Phase wurde dreimal mit
15 kg o-Xylol extrahiert.
(3. Stufe)
-
Die Lösungsmittelphase und die
Extraktionslösungsmittelphase wurden nach der Trennung vermischt und in einen
Diels-Alder-Reaktor gegossen. 6,3 kg Butadien wurden
zugegeben, und die Reaktion wurde unter Rühren bei einer
Temperatur von 120ºC während 4 Stunden durchgeführt.
(4. Stufe)
-
Das Reaktionsgemisch wurde destilliert, und
das.Lösungsmittel und das nicht umgesetzte 2-Methylnaphthalin wurden
gewonnen. Die verbleibenden Reaktionsprodukte wurden dann bei
verringertem Druck getrocknet.
(5. Stufe)
-
Die getrockneten Reaktionsprodukte wurden in einen
Kristallisationsreaktor gegeben. 170 kg Methanol wurden zugegeben,
und das Gemisch wurde bei 50ºC, um es vollständig zu lösen,
gehalten. Das Gemisch wurde auf 10ºC zur Durchführung der
Kristallisation abgekühlt, und die abgeschiedenen Kristalle
wurden mit einem Filter abgetrennt und bei verringertem
Druck getrocknet, wobei 11,9 kg 2-Methyl-1,4-naphthochinon
(Molausbeute bezogen auf das zugegebene 2-Methylnaphthalin:
49,1%) erhalten wurden. Seine Reinheit betrug 99,5%. Beim
Destillieren des Filtrats zur Gewinnung von Methanol
verblieb ein Butadienaddukt von 6-Methyl-1,4-naphthochinon
(1,4,4a,9a-Tetrahydro-6-methylanthrachinon) als
Feststoffrückstand zurück.
Beispiel 13
-
Zu dem festen Rückstand, welcher aus dem Butadienaddukt aus
6-Methyl-1,4-naphthochinon, erhalten in der 5. Stufe von
Beispiel 12, besteht, wurden 1 N wäßrige
Natriumhydroxidlösung und o-Xylol zugegeben, und nach 30 Minuten Rühren
wurde Luft bei 50ºC während 2 Stunden eingeblasen. Bei dem
darauffolgenden Stehenlassen wurde das Gemisch in eine
Ölphase und eine wäßrige Phase, welche den Niederschlag
enthielt, getrennt. Die wäßrige Phase wurde abgetrennt und
filtriert, und der erhaltene Niederschlag wurde bei
verringertem Druck getrocknet, wobei 5 kg
2-Methylanthrachinone (ein Gemisch aus 5,8-Dihydro-2-methylanthrachinon und
Methylanthrachinon) erhalten wurden. Die Molausbeute,
bezogen auf das zugeführte 2-Methylnaphthalin, betrug
16,0%.
Beispiel 14
-
Die 1. bis 3. Stufe von Beispiel 12 wurden erneut
durchgeführt. Zu der bei der 3. Stufe erhaltenen Reaktionslösung
wurden 37,5 kg einer 33 Gew.-%igen wäßrigen Lösung von
Natriumhydrogensulfit gegeben, und das Gemisch wurde bei 50ºC
während 3 Stunden umgesetzt. Danach wurde das
Reaktionsgemisch stehengelassen, und das Gemisch wurde in eine Ölphase
und eine wäßrige Phase (eine wäßrige Lösung aus
2-Methyl-1,4-naphthochinon-Natriumhydrogensulfit) getrennt. Die
wäßrige Phase wurde abgetrennt und nach der Zugabe von 120 kg
Isopropanol bei 25ºC während 2 Stunden gerührt. Die
abgeschiedenen Kristalle wurden abfiltriert und bei
verringertem Druck bei sooc getrocknet, wobei 19,7 kg
2-Methyl-1,4-naphthochinon-Natriumhydrogensulfit erhalten wurden.
Beispiel 15
-
Eine 0,5 N wäßrige Natriumhydroxidlösung wurde zu der
Ölphase, erhalten gemäß Beispiel 14, zugegeben, und nachdem
30 Minuten gerührt wurde, wurde Luft bei 70ºC während 2
Stunden eingeblasen. Dann wurden die Ölphase und die
wäßrige Phase, welche den Niederschlag enthielt, getrennt, und
die wäßrige Phase wurde bei verringertem Druck getrocknet,
wobei 5,5 kg 2-Methylanthrachinon erhalten wurden.
Beispiel 16
-
Die 1. bis 3. Stufe von Beispiel 12 wurden erneut
durchgeführt. 37,5 kg der 33 Gew.-%igen wäßrigen
Natriumhydrogensulfitlösung wurden zu der bei der 3. Stufe erhaltenen
Reaktionslösung zugegeben, und anschließend wurde die
Reaktion bei 50ºC während 3 Stunden durchgeführt. Das
Reaktionsgemisch wurde dann stehengelassen, um es in eine Ölphase
und eine wäßrige Phase (eine wäßrige Lösung aus
2-Methyl-1,4-naphthochinon-Natriumhydrogensulfit)
zu trennen. Die
wäßrige Phase wurde abgetrennt und nach Zugabe von 4 kg
Natriumchlorid bei 20ºC während 1 Stunde gerührt, und die
abgeschiedenen Kristalle wurden filtriert und bei
verringertem Druck bei 50ºC getrocknet, um 20,5 kg Natriumsalz von
2-Methyl-1,4-naphthochinon-Hydrogensulfit zu erhalten.
Beispiel 17
-
2-Ethylnaphthalin wurde in o-Xylol gelöst, und eine wäßrige
Schwefelsäurelösung aus Cer(IV)-sulfat wurde in den
Reaktor, der mit einem Rückflußkühler und einer Rührvorrichtung
ausgerüstet war, gegeben, und das Gemisch wurde unter
Rühren bei 50ºC während 90 Minuten der Reaktion unterworfen.
Nach Beendigung der Reaktion wurde das Rühren unterbrochen,
und die Reaktionslösung wurde in einen Trennbehälter
überführt, um sie in eine Lösungsmittelphase (o-Xylolphase) und
eine wäßrige Phase zu trennen. Die wäßrige Phase wurde mit
o-Xylol extrahiert, und die o-Xylolphase wurde zu der
obigen Lösungsmittelphase zugegeben. Zu einem Teil (welcher 8
g 2-Ethyl-1,4-naphthochinon, 5 g 6-Ethyl-1,4-naphthochinon,
1,5 g nicht umgesetztes 2-Ethylnaphthalin und 100 g o-Xylol
enthielt) dieser Lösungsmittelphase wurden 1,9 g Butadien
(Butadien/6-Ethyl-1,4-naphthochinon, Molverhältnis = 1,3)
und 30 mg p-tert.-Butylcatechol als
Polymerisationsinhibitor gegeben, und die Reaktion wurde unter Rühren bei einer
Reaktionstemperatur von ll0ºC während 5 Stunden in einem
Autoklaven durchgeführt. Nach der Reaktion wurde ein Teil
des Reaktionsgemisches abdestilliert und dann bei
verringertem Druck getrocknet. 100 g Methanol wurden zu den
Reaktionsprodukten nach dem Trocknen gegeben, das Gemisch wurde
bei 50ºC gerührt und gekühlt. Die abgeschiedenen Kristalle
wurden filtriert, mit reinem Wasser gewaschen und unter
verringertem Druck getrocknet, wobei
2-Ethyl-1,4-naphthochinon mit einer Reinheit von 99,2% erhalten wurde. Das
Filtrat wurde zur Gewinnung des Methanols destilliert und
zu dem festen Rückstand, welcher hauptsächlich aus dem
Addukt von 6-Ethyl-1,4-naphthochinon (1,4,4a,9a-Tetrahydro-6-
ethylanthrachinon) bestand, wurde eine 0,5 N wäßrige
Natriumhydroxidlösung und o-Xylol gegeben, und nach 30 minütigem
Rühren wurde Luft bei 60ºC während 3 Stunden eingeblasen.
Die wäßrige Phase, welche den Niederschlag enthielt, der
beim Stehen erhalten worden war, wurde filtriert, und der
Filterkuchen wurde mit reinem Wasser gewaschen und bei
verringertem Druck getrocknet, wobei 5,4 g
2-Ethylanthrachinon erhalten wurden.
Beispiel 18
-
2-t-Amylnaphthalin wurde in o-Xylol gelöst, und eine
wäßrige Schwefelsäurelösung aus Cer(IV)-sulfat wurde in den
Glasreaktor, der mit einem Rückflußkühler und einer
Rührvorrichtung ausgerüstet war, gegeben und wurde dann unter
Rühren bei 50ºC während 2 Stunden umgesetzt. Nach
Beendigung der Reaktion wurde das Rühren unterbrochen, und die
Reaktionslösung wurde in einen Trennbehälter überführt, wo
die Lösungsmittelphase (o-Xylolphase) und die wäßrige Phase
getrennt wurden. Die wäßrige Phase wurde mit o-Xylol
extrahiert, und die o-Xylolphase wurde zu der vorherigen
Lösungsmittelphase zugegeben. Zu einem Teil (welcher 4,2 g
2t-Amyl-1,4-naphthochinon, 3,1 g 6-t-Amyl-1,4-naphthochinon,
2,0 g nicht umgesetztes 2-t-Amylnaphthalin und 80 g o-Xylol
enthielt) dieser Lösungsmittelphase wurden 0,95 g Butadien
und 15 mg p-tert.-Butylcatechol als
Polymerisationsinhibitor zugegeben, und die Reaktion wurde unter Rühren bei
einer Reaktionstemperatur von 110ºC während 5 Stunden
durchgeführt. Nach der Reaktion wurde ein Teil des
Reaktionsgemisches abdestilliert und dann bei verringertem Druck
getrocknet. Zu den Reaktionsprodukten, die nach dem Trocknen
erhalten wurden, wurden 100 g Methanol zugegeben, das
Gemisch wurde bei 50ºC gerührt und gekühlt und die
abgeschiedenen Kristalle wurden abfiltriert, mit reinem Wasser
gewaschen und bei verringertem Druck getrocknet, wobei 2-t-
Amyl-1,4-naphthochinon mit einer Reinheit von 99,1%
erhalten wurde. Dann wurde das Filtrat zur Gewinnung von
Methanol destilliert und zu dem festen Rückstand, der
hauptsächlich aus dem Addukt von 6-t-Amyl-1,4-naphthochinon
(1,4,4a,9a-Tetrahydro-6-t-amylanthrachinon) bestand, wurden
0,5 N wäßrige Natriumhyroxidlösung und o-Xylol gegeben, und
nach 30 Minuten Rühren wurde Luft bei 80ºC während 3
Stunden eingeblasen. Die wäßrige Phase, die den Niederschlag
enthielt, der beim Stehenlassen erhalten worden war, wurde
filtriert. Der erhaltene Niederschlag wurde mit reinem
Wasser gewaschen und bei verringertem Druck getrocknet,
wobei 3 g 2-t-Amylanthrachinon erhalten wurden.
Beispiel 19
-
Eine Salpetersäurelösung von Cer (IV)-ammoniumnitrat
(Cer-Ionenkonzentration von 0,5 Mol/l und
Salpetersäurekonzentration von 2,0 Mol/l) wurde in einen Glasreaktor, der
mit einem Rückflußkühler und einer Rührvorrichtung
ausgerüstet war, gegeben und bei 70ºC gehalten.
2-Nitronaphthalin wurde zugegeben, und anschließend wurde unter Rühren
während 2 Stunden umgesetzt. Nach der Reaktion wurde die
Lösung zur Abscheidung der Kristalle abgekühlt, die dann
abfiltriert wurden, mit reinem Wasser gewaschen wurden,
wobei Kristalle, welche 10 g 2-Nitro-1,4-naphthochinon und 18
g 6-Nitro-1,4-naphthochinon enthielten, erhalten wurden.
Die Kristalle wurden mit 150 cm3
Ethylenglykolmonomethylether vermischt, und das entstehende Gemisch und 8 g 1,3-
Butadien wurden in einen Autoklaven, der mit einer
Rührvorrichtung versehen war, gegeben und unter Rühren bei 70ºC
während 6 Stunden umgesetzt. Nach der Reaktion wurde die
Lösung gekühlt und filtriert und die entstehendenn
Kristalle
wurde mit reinem Wasser und Methanol gewaschen und
unter verringertem Druck getrocknet, wobei 7 g 2-Nitro-1,4-
naphthochinon mit einer Reinheit von 99% erhalten wurden.
Dann wurde eine 0,5 N wäßrige Natriumhydroxidlösung zu dem
Filtrat gegeben, und nach 15 Minuten Rühren wurde Luft bei
70ºC während 4 Stunden eingeblasen und die entstehende
Aufschlämmung wurde filtriert, wobei 17 g 2-Nitroanthrachinon
erhalten wurden.
Beispiel 20
-
2-Carboxynaphthalin, gelöst in o-Xylol, und eine wäßrige
Schwefelsäurelösung aus Cer(IV)-sulfat wurden in einen
Glasreaktor, der mit einem Rückflußkühler und einer
Rührvorrichtung ausgerüstet war, gegeben und unter Rühren bei
60ºC während 2,5 Stunden umgesetzt. Nach Beendigung der
Reaktion wurde das Rühren unterbrochen, und die
Reaktionslösung wurde in einen Trennbehälter überführt, wo die
Lösungsmittelphase (o-Xylolphase) und die wäßrige Phase
getrennt wurden. Zu einem Teil (welcher 7,2 g 2-Carboxy-1,4-
naphthochinon, 5,3 g 6-Carboxy-1,4-naphthochinon, 2,6 g
nicht umgesetztes 2-Carboxynaphthalin und 100 g o-Xylol
enthielt) dieser Lösungsmittelphase wurden 1,9 g Butadien
und 30 mg p-tert.-Butylcatechol als
Polymerisationsinhibitor zugegeben, und das Gemisch wurde unter Rühren bei 110ºC
während 5 Stunden in einem Autoklaven umgesetzt. Nach der
Reaktion wurde ein Teil des Reaktionsgemisches
abdestilliert und dann bei verringertem Druck getrocknet. 100 g
Methanol wurden zu den Reaktionsprodukten nach dem Trocknen
gegeben, und nach dem Rühren bei 50ºC wurde das Gemisch
abgekühlt, und die abgeschiedenen Kristalle wurden filtriert,
mit reinem Wasser gewaschen, bei verringertem Druck
getrocknet, wobei 2-Carboxy-1,4-naphthochinon mit einer
Reinheit von 98,5% erhalten wurde. Dann wurde das Filtrat zur
Gewinnung des Methanols destilliert, 0,5 N wäßrige
Natriumhydroxid lösung
und o-Xylol wurden zu dem festen Rückstand
zugegeben, welcher hauptsächlich aus dem Addukt des
6-Carboxy-1,4-naphthochinons
(1,4,4a,9a-Tetrahydro-6-Carboxyanthrachinon) bestand, und nach 30 Minuten Rühren wurde Luft
bei 80ºC während 3 Stunden eingeblasen. Die wäßrige Phase,
welche den Niederschlag enthielt, der beim Stehenlassen
erhalten worden war, wurde filtriert, und der erhaltene
Niederschlag wurde mit reinem Wasser gewaschen und bei
verringertem Druck getrocknet, wobei 5 g 2-Carboxyanthrachinon
erhalten wurden.
Beispiel 21
-
2-Chlornaphthalin, gelöst in o-Xylol, und eine wäßrige
Schwefelsäurelösung aus Cer(IV)-sulfat wurden in einen
Glasreaktor, der mit einem Rückflußkühler und einer
Rührvorrichtung ausgerüstet war, gegeben und der Reaktion bei
60ºC während 90 Minuten unter Rühren unterworfen. Nach
Beendigung der Reaktion wurde das Rühren unterbrochen, die
Reaktionslösung wurde in einen Trennbehälter überführt, und
die Lösungsmittelphase (o-Xylolphase) und die wäßrige Phase
wurden getrennt. Die wäßrige Phase wurde mit o-Xylol
extrahiert, und die o-Xylolphase wurde zu der obigen
Lösungsmittelphase zugegeben. Zu einem Teil (welcher 4 g 2-Chlor-1,4-
naphthochinon, 5 g 6-Chlor-1,4-naphthochinon, 2,2 g nicht
umgesetztes 2-Chlornaphthalin und 100 g o-Xylol enthielt)
dieser Lösungsmittelphase wurden 1,9 g Butadien und 30 mg
p-tert.-Butylcatechol gegeben, und die Reaktion erfolgte
bei einer Reaktionstemperatur von 110ºC während 5 Stunden
unter Rühren in einem Autoklaven. Nach der Reaktion wurde
ein Teil des Reaktionsgemisches abdestilliert und dann bei
verringertem Druck getrocknet. 100 g Methanol wurden zu den
Reaktionsprodukten nach dem Trocknen gegeben, und nach dem
Rühren bei 50ºC wurde das Gemisch abgekühlt, und die
abgeschiedenen Kristalle wurden abfiltriert, mit reinem Wasser
gewaschen und bei verringertem Druck getrocknet, wobei 2-
Chlor-1,4-naphthochinon mit einer Reinheit von 98,7%
erhalten wurde. Dann wurde das Filtrat zur Gewinnung des
Methanols destilliert, 0,5 N wäßrige Natriumhydroxidlösung und
o-Xylol wurden zu dem festen Rückstand zugegeben, welcher
hauptsächlich aus dem Addukt des 6-Chlor-1,4-naphthochinons
(1,4,4a,9a-Tetrahydro-6-chloranthrachinon) bestand, und
nach 30 Minuten Rühren wurde Luft bei 80ºC während 3
Stunden eingeblasen. Die wäßrige Phase, welche den Niederschlag
enthielt, der beim Stehenlassen erhalten worden war, wurde
filtriert, und der Filterkuchen wurde mit reinem Wasser
gewaschen und bei verringertem Druck getrocknet, wobei 5,1 g
2-Chloranthrachinon erhalten wurden.
Beispiel 22
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19 g 2-Methylnaphthalin, welches 10 Gew.-%
1-Methylnaphthalin enthielt, und 50 g o-Xylol wurden in einen Glasreaktor,
der mit einem Rückflußkühler und einer Rührvorrichtung
ausgestattet war, gegeben und unter Bildung einer Lösung
gerührt. Eine wäßrige Schwefelsäurelösung aus Cer(IV)-sulfat
wurde zugegeben und das Gemisch wurde bei 40ºC während 4
Stunden unter Rühren umgesetzt. Nach Beendigung der
Reaktion wurde das Rühren beendigt und die Reaktionslösung
wurde in einen Trennbehälter überführt, wo die
Lösungsmittelphase (o-Xylolphase) und die wäßrige Phase getrennt
wurden. Die wäßrige Phase wurde mit o-Xylol extrahiert, und
die o-Xylolphase wurde zu der vorherigen Lösungsmittelphase
zugegeben. Zu dieser Lösungsmittelphase (welche 11 g
2-Methyl-1,4-naphthochinon, 4 g 6-Methyl-1,4-naphthochinon, 0,5
g 5-Methyl-1,4-naphthochinon, 0,2 g 1,4-Naphthochinon, 1,7
g nicht umgesetztes 2-Methylnaphthalin, 0,8 g
1-Methylnaphthalin und 100 g o-Xylol enthielt) wurden 1,8 g Butadien
und 30 mg p-tert. -Butylcatechol als
Polymerisationsinhibitor zugegeben, und das Gemisch wurde bei einer
Reaktionstemperatur
von 120ºC während 4 Stunden unter Rühren in
einem Autoklaven der Reaktion unterworfen. Nach der Reaktion
wurde ein Teil (60 g) des Reaktionsgemisches abdestilliert
und dann bei verringertem Druck getrocknet. 80 g Methanol
wurden zu den Reaktionsprodukten nach dem Trocknen
zugegeben, und dann wurde bei 50ºC, um sie aufzulösen, gerührt.
Die Lösung wurde dann auf 10ºC gekühlt, und die
abgeschiedenen Kristalle wurden abfiltriert, mit reinem Wasser
gewaschen und bei verringertem Druck getrocknet, wobei
2-Nethyl-1,4-naphthochinon mit einer Reinheit von 99,1%
erhalten wurde.
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Aus der vorhergehenden Beschreibung ist erkennbar, daß
erfindungsgemäß die Trennung zwischen einem 2-substituierten
1,4-Naphthochinon und einem 6-substituierten
1,4-Naphthochinon, welche, bedingt durch die Ähnlichkeit in den
physikalischen Eigenschaften, sehr schwierig gewesen war, wirksam
durchgeführt werden kann, und daß dabei 2-substituiertes
1,4-Naphthochinon mit hoher Reinheit erhalten werden kann.
Da 2-substituierte Anthrachinone, welche als Hilfsmittel
für die Pulpendigestion oder als Rohmaterial für die
Synthese von Anthrachinonderivaten nützlich sind,
erfindungsgemäß als Nebenprodukte erhalten werden können, ist es
möglich, als Rohmaterial 2-substituiertes Naphthalin wirksam
zu verwenden, wobei die Herstellungskosten niedrig sind und
die Abnahme an organischen Abfällen sehr beachtlich ist.
Erfindungsgemäß ist es möglich, 2-substituierte
1,4-Naphthochinone sicher, ohne Verwendung der üblichen Chromsäure
herzustellen, die die Gefahr mit sich bringt, daß der
menschliche Körper und die Umgebung verunreinigt werden.