JP2006045093A

JP2006045093A - ２−メチル−１，４−ナフトキノン−２−亜硫酸水素塩の製造方法

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Publication number: JP2006045093A
Application number: JP2004226284A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Namekata; 毅行方
Original assignee: Air Water Chemical Inc
Current assignee: Air Water Inc
Priority date: 2004-08-03
Filing date: 2004-08-03
Publication date: 2006-02-16

Abstract

【課題】２−メチル−１，４−ナフトキノンと亜硫酸水素塩の反応により、純度の高い２−メチル−１，４−ナフトキノン−２−亜硫酸水素塩を高率で取得する方法を提供する。
【解決手段】２−メチル−１，４−ナフトキノンの芳香族炭化水素溶液を、亜硫酸水素塩水溶液に滴下し、５〜３５℃の温度範囲で反応させ、得られた反応液に無機塩を添加して析出する結晶を分離することを特徴とする２−メチル−１，４−ナフトキノン−２−亜硫酸水素塩の製造方法。
【選択図】なし

Description

本発明は、２−メチル−１，４−ナフトキノンと亜硫酸水素塩の反応により、純度の高い２−メチル−１，４−ナフトキノン−２−亜硫酸水素塩を高率で取得する方法に関する。

２−メチル−１，４−ナフトキノンは、メナジオンあるいはビタミンＫ_３として知られており、抗出血剤として有用である。この化合物は、熱や光により変質し易く、また皮膚に対して刺激性があるので、通常は、亜硫酸水素塩の形で保存、流通されており、その亜硫酸水素塩もまた、医薬品や飼料の添加剤として有用である。

２−メチル−１，４−ナフトキノンは、工業的には２−メチルナフタレンの酸化によって製造する方法が有利であり、古くから種々の提案がなされている。その多くは、２−メチル−１，４−ナフトキノンの異性体である６−メチルナフトキノンの副生を抑制することやそれを分離除去することを目的とするものである。一方、２−メチル−１，４−ナフトキノンの亜硫酸水素塩の製造に関しては、専らその分離方法に興味が向けられており、反応収率や副生物等に関しては詳細な検討がなされていなかった。

例えば、四塩化炭素と水の存在下に２−メチル−１，４−ナフトキノンと亜硫酸水素塩を反応させて、２−メチル−１，４−ナフトキノン亜硫酸水素塩を含有する水相を分離取得する方法は知られている（特許文献１）。この提案によれば、得られた水相からスプレードライ法によって水を除去する方法、あるいは得られた水相にイソプロパノールなどの溶媒を加えて沈殿させる方法などによって２−メチル−１，４−ナフトキノン亜硫酸水素塩を単離している。しかしスプレードライ法では特殊な設備が必要でエネルギー的に高コストとなり、経済的に不利である。また水と混和性の溶媒を添加して晶出させる方法は多量の溶媒が必要であり、コスト的に不利である。

またｏ−キシレンのような反応溶媒の存在下に、２−メチルナフタレンを酸化させて得られた反応混合物にジエンを添加して、溶媒、２−メチル−１，４−ナフトキノン及び副生物である６−メチル−１，４−ナフトキノンのディールス・アルダー付加物からなる混合物を得て、これに亜硫酸水素ナトリウム水溶液を添加し、２−メチル−１，４−ナフトキノン亜硫酸水素ナトリウムを水相として取得し、これからアルコール添加による晶析や塩析によって、２−メチル−１，４−ナフトキノン亜硫酸水素ナトリウムを単離する方法も知られている（特許文献２）。

さらに上記２方法と異なる単離方法を採用すべく、亜硫酸水素ナトリウム水溶液に、２−メチル−１，４−ナフトキノンの酢酸ブチル溶液を添加して、直接２−メチル−１，４−ナフトキノン亜硫酸水素ナトリウムを析出させる方法も提案されている（特許文献３）。この方法では溶液中に目的物のロスが多いため濾液からの回収が必須であり、その方法も提案されているが、工程が煩雑で工業的には問題がある。

米国特許第３６５７２８６号明細書特公平７−９８７７３号公報特開平１０−１２０６１４号公報

上記いずれの提案においても、２−メチル−１，４−ナフトキノンと亜硫酸水素塩水溶液の反応条件についてはあまり注意が払われておらず、専ら反応後の目的物の分離に力点がおかれている。しかるに本発明者の検討によれば、２−メチル−１，４−ナフトキノンと亜硫酸水素アルカリ金属塩水溶液の反応においては、本来目的とする２位に−ＳＯ_３Ｍ基（Ｍはアルカリ金属）が付加した２−メチル−１，４−ナフトキノン−２−亜硫酸水素塩（以下、ＭＳＢと略称することがある）のほかに、３位に−ＳＯ_３Ｍ基が付加した異性体である２−メチル−１，４−ナフトキノン−３−亜硫酸水素塩（以下、ＭＳＢ異性体と略称することがある）が生成し、これらの副生及び分離除去が収率及び品質に大きな影響を及ぼすことを見出した。すなわちＭＳＢは比較的容易に亜硫酸水素塩を脱離して２−メチル−１，４−ナフトキノンに戻るのに対し、ＭＳＢ異性体は亜硫酸水素塩を脱離し難く、したがってその副生及び最終製品への混入はできるだけ少ないことが望まれた。

そこで本発明の目的は、２−メチル−１，４−ナフトキノンと亜硫酸水素塩の反応によって、ＭＳＢ異性体含量の少ないＭＳＢを収率よく取得する方法を提供することにある。

すなわち本発明は、２−メチル−１，４−ナフトキノンの芳香族炭化水素溶液を、亜硫酸水素塩水溶液に滴下して反応させ、得られた反応液に無機塩を添加して析出する結晶を分離することを特徴とする２−メチル−１，４−ナフトキノン−２−亜硫酸水素塩の製造方法に関する。上記反応は、好ましくは５〜３５℃の温度範囲で行なわれる。また反応液に無機塩を添加して２−メチル−１，４−ナフトキノン−２−亜硫酸水素塩結晶を析出させる温度は、好ましくは５〜１５℃の範囲である。

本発明によれば、２−メチル−１，４−ナフトキノンと亜硫酸水素塩の反応によって、ＭＳＢ異性体含量が少なく、したがって純度の高い２−メチル−１，４−ナフトキノン−２−亜硫酸水素塩を、高い収率で製造することができる。

本発明において使用される２−メチル−１，４−ナフトキノンは、いかなる製法によって得られたものでもよい。例えば、２−メチルナフタレンを、過酸化水素、有機過酸、第二セリウム塩、クロム酸などの酸化剤により酸化して得られる２−メチル−１，４−ナフトキノンを使用することができる。しかしながら６−メチル−１，４−ナフトキノンのような副生物の生成が少なく、高純度の２−メチル−１，４−ナフトキノンを工業的に有利に製造できるところから、２−メチルナフタレンを、酢酸のような水溶性溶媒を用いて、パラジウム触媒の存在下に過酸化水素又は有機過酸により液相酸化する方法によって製造したものを用いるのが好ましい。この反応の詳細については、例えば本出願人の出願に係る特願２００４−４３１８３４号明細書に記載されている。

本発明の反応においては、２−メチル−１，４−ナフトキノンを芳香族炭化水素溶液にして、亜硫酸水素塩水溶液と反応させる。２−メチル−１，４−ナフトキノンの溶解に使用される芳香族炭化水素溶媒としては、ベンゼン、トルエン、キシレン、あるいはこれらの混合物等などを挙げることができるが、とくにトルエンを使用することが好ましい。また上記芳香族炭化水素溶液としては、２−メチル−１，４−ナフトキノンの濃度が１〜４０重量％、とくに１〜３０重量％程度のものを使用するのが好ましい。このような２−メチル−１，４−ナフトキノンの芳香族炭化水素溶液は、上記のような反応によって得られる酸化反応混合物から単離した２−メチル−１，４−ナフトキノンを用いて調製することもできるが、２−メチルナフタレンの酸化反応混合物から芳香族炭化水素を用いて抽出し、溶液として分離したものを使用することもできる。

本発明において２−メチル−１，４−ナフトキノンと反応させる亜硫酸水素塩としては、例えば亜硫酸水素ナトリウム、亜硫酸水素カリウム、亜硫酸水素カルシウム、亜硫酸水素ジメチルピリジノールなどを使用することができるが、とくに亜硫酸水素アルカリ金属塩、とりわけ亜硫酸水素ナトリウムを使用することが好ましい。亜硫酸水素塩は、２−メチル−１，４−ナフトキノン１モルに対して、通常１〜２モル、好ましくは１〜１．５モルの割合で使用される。亜硫酸水素塩はまた、通常、亜硫酸水素塩濃度が５〜３５重量％程度の水溶液の形で反応に用いられる。

本発明の反応においては、とくに２−メチル−１，４−ナフトキノンの芳香族炭化水素溶液と亜硫酸水素塩水溶液の接触方法及び反応温度の選定が重要である。すなわち２−メチル−１，４−ナフトキノンの芳香族炭化水素溶液は、亜硫酸塩水溶液中に徐々に添加する方法、すなわち滴下する方法を採用する必要があり、これによりＭＳＢ異性体の生成を抑制することができる。反応のスケールによっても若干異なるが、滴下時間は通常１〜３時間程度である。また反応温度は通常５〜３５℃、好ましくは１０〜３０℃であり、これにより充分な反応速度でしかもＭＳＢを高率で生成させることができる。上記温度より反応温度が高くなるとＭＳＢ異性体の生成割合が多くなる傾向となり、また上記温度より反応温度が低くなると、反応速度が低下し、また結晶析出により反応液の流動性が低下して分離操作が容易でなくなる。

本発明においては、上記反応によって得られた反応液に無機塩を添加して２−メチル−１，４−ナフトキノン−２−亜硫酸水素塩結晶を析出させる。すなわち反応液を単に冷却するのみでも２−メチル−１，４−ナフトキノン−２−亜硫酸水素塩結晶を析出させることは可能であるが、流動性が低下し、ハンドリングが困難となるのみならず、目的物の回収率も低い。これに対して塩析させることにより、濾過操作が容易な処理液が得られると共に、高い回収率で２−メチル−１，４−ナフトキノン−２−亜硫酸水素塩結晶を得ることができる。

塩析に使用される無機塩としては、塩化ナトリウム、亜硫酸ナトリウム、硫酸アンモニウム、クエン酸ナトリウム、酒石酸ナトリウム、シュウ酸ナトリウムなどを例示することができる。これら無機塩は、２−メチル−１，４−ナフトキノン基準で、０．１〜０．６重量倍、とくに０．２〜０．４重量倍程度使用するのがよい。また塩析により結晶を析出させる温度は、２−メチル−１，４−ナフトキノンの亜硫酸水素塩の回収率やハンドリングの容易性を考慮すると５〜１５℃の範囲が好ましい。

以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。

［実施例１］
還流冷却器、温度測定管及び電磁攪拌機を備えた３００ｍｌのガラス反応容器に、３５％亜硫酸水素ナトリウム水溶液３０．０ｇを仕込み、内温を３０℃に保ちながら、窒素雰囲気下に、２−メチル−１，４−ナフトキノン１０．０ｇを８０．０ｇのトルエンに溶解した溶液を１．５時間かけて滴下した。滴下終了後、２．５時間攪拌した。

反応終了後、食塩４．０ｇを添加し、内容物を５℃に冷却した。５℃で１時間保持した後、析出物を濾別し、乾燥して１７．０ｇの２−メチル−１，４−ナフトキノン−２−亜硫酸水素ナトリウムを得た（純度９５．０％）。これは仕込み２−メチル−１，４−ナフトキノン基準の収率８４．４％であった。また濾別した水層中の２−メチル−１，４−ナフトキノン−２−亜硫酸水素ナトリウムと併せた反応収率は８８．６％であった。また副生する異性体（２−メチル−１，４−ナフトキノン−３−亜硫酸水素ナトリウム）の収率は６．７％であった。

［実施例２］
内温を１０℃に保ちながら、２−メチル−１，４−ナフトキノンのトルエン溶液を滴下した以外は実施例１と同様に反応を行った。反応終了後、食塩４．０ｇを添加し、内容物を５℃に冷却した。５℃で１時間保持した後、析出物を濾別し、乾燥して１５．３ｇの２−メチル−１，４−ナフトキノン−２−亜硫酸水素ナトリウムを得た（純度９６．０％）。これは仕込み２−メチル−１，４−ナフトキノン基準の収率７６．６％であった。また濾別した水層中の２−メチル−１，４−ナフトキノン−２−亜硫酸水素ナトリウムと併せた反応収率は８０．８％であった。また副生する異性体（２−メチル−１，４−ナフトキノン−３−亜硫酸水素ナトリウム）の収率は２．０％であった。

［比較例１］
実施例１で使用したガラス反応容器に、２−メチル−１，４−ナフトキノン１０．０ｇと３０．０ｇのトルエンを仕込み、内温を３０℃に保ちながら、３５％亜硫酸水素ナトリウム水溶液３０．０ｇを１．０時間かけて滴下した。滴下終了後、３．０時間攪拌した。

反応終了後、食塩４．０ｇを添加し、内容物を３℃に冷却した。３℃で０．５時間保持した後、析出物を濾別し、乾燥して１６．８ｇの２−メチル−１，４−ナフトキノン−２−亜硫酸水素ナトリウムを得た（純度９４．８％）。これは仕込み２−メチル−１，４−ナフトキノン基準の収率８３．０％であった。また濾別した水層中の２−メチル−１，４−ナフトキノン−２−亜硫酸水素ナトリウムと併せた反応収率は８６．８％であった。また副生する異性体（２−メチル−１，４−ナフトキノン−３−亜硫酸水素ナトリウム）の収率は１２．７％であった。

［比較例２］
実施例１で使用したガラス反応容器に、２−メチル−１，４−ナフトキノン１０．０ｇと１７．０ｇのトルエンを仕込み、内温を４０℃に保ちながら、２６％亜硫酸水素ナトリウム水溶液３８．９ｇを１．０時間かけて滴下した。滴下終了後、３．０時間攪拌した。

反応終了後、内容物を５℃に冷却した。５℃で０．３時間保持した後、析出物を濾別し、乾燥して１０．５ｇの２−メチル−１，４−ナフトキノン−２−亜硫酸水素ナトリウムを得た（純度９９．４％）。これは仕込み２−メチル−１，４−ナフトキノン基準の収率５４．２％であった。また濾別した水層中の２−メチル−１，４−ナフトキノン−２−亜硫酸水素ナトリウムと併せた反応収率は８１．６％であった。また副生する異性体（２−メチル−１，４−ナフトキノン−３−亜硫酸水素ナトリウム）の収率は１０．９％であった。

［比較例３］
実施例１で使用したガラス反応容器に、２−メチル−１，４−ナフトキノン６．２ｇと２１６ｇのトルエンを仕込み、内温を２５℃に保ちながら、窒素雰囲気下に２５％亜硫酸水素ナトリウム水溶液４５ｇを１．０時間かけて滴下した。滴下終了後、２．０時間攪拌した。

反応終了後、析出物を２５℃で濾別し、乾燥して７．４ｇの２−メチル−１，４−ナフトキノン−２−亜硫酸水素ナトリウムを得た（純度９５．０％）。これは仕込み２−メチル−１，４−ナフトキノン基準の収率５９．１％であった。また濾別した水層中の２−メチル−１，４−ナフトキノン−２−亜硫酸水素ナトリウムと併せた反応収率は７８．１％であった。また副生する異性体（２−メチル−１，４−ナフトキノン−３−亜硫酸水素ナトリウム）の収率は１１．７％であった。

Claims

２−メチル−１，４−ナフトキノンの芳香族炭化水素溶液を、亜硫酸水素塩水溶液に滴下して反応させ、得られた反応液に無機塩を添加して析出する結晶を分離することを特徴とする２−メチル−１，４−ナフトキノン−２−亜硫酸水素塩の製造方法。
反応を、５〜３５℃の温度範囲で行なうことを特徴とする請求項１記載の２−メチル−１，４−ナフトキノン−２−亜硫酸水素塩の製造方法。
反応液に無機塩を添加して２−メチル−１，４−ナフトキノン−２−亜硫酸水素塩結晶を析出させる温度を５〜１５℃とすることを特徴とする請求項１又は２記載の２−メチル−１，４−ナフトキノン−２−亜硫酸水素塩の製造方法。