JP2016531740A - 真空精製方法 - Google Patents
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Abstract
Description
従来技術による昇華において、真空容器中で昇華材料を熱源によって加熱し、昇華させることで凝縮器上に析出する。たとえばHouben−Weyl、第4版、Allgemeine Laborpraxis[General Laboratory Practice]、I/1巻およびI/2巻に従来設計が記載されている。
キャリヤーガス昇華において、減圧下で、連続ガス流が加熱された昇華材料を通過する。昇華物は、冷却したゾーンで再び析出する。たとえば、Houben−Weyl、第4版、Allgemeine Laborpraxis[General Laboratory Practice]、I/1巻およびI/2巻に従来設計が記載されている。
(7)ガス供給管
(8)回転継手
(9)メータリングバルブ
(10)ガス源
キャリヤーガスは、好ましくは昇華ユニット中に、同軸上に供給される。この目的を達成するために、エバポレーターユニットはキャリヤーガス供給管(7)を備え、オーブンは同軸形態のままにしておく。キャリヤーガスは、好ましくは昇華ユニットに供給される前に予熱しておいてもよい。ガス源(10)、たとえばガス容器と接続する静的メータリングバルブ(9)への接続は、さらなる回転継手(8)の手段によって実施できる。これは同様に、好ましくは、磁性流体シールを有する回転フィードスルーまたは複動もしくは三動式メカニカル面シールである。
(11)回転継手
(12)保存容器
(13)計測装置
ここでの回転継手(11)は同様に、好ましくは磁性流体シールを有する回転フィードスルーまたは複動もしくは三動式メカニカル面シールである。
1. 本発明による方法は、従来技術によって可能な分と比べて、バッチ当たり有意に多量の材料を昇華させることができる。
2. 昇華される材料の熱負荷が、従来技術による装置の場合よりもかなり低い。これにより材料の損失を回避させることができる。従来技術による昇華では完全に分解してしまう感熱性の一部の材料については、本発明による方法のみが完全な昇華を可能にする。さらに均一な熱投入は、観察される材料の灰化がない、または少なくとも顕著に少ないことを意味する。
3. 良好な混合によって、昇華は従来技術による装置よりもかなり迅速に進行し、これは重要な技術的利点を表す。
4. 本発明による方法は、融液から蒸発が起きる昇華においても重要な利点をもたらす。上記の利点は別として、回転によって均一な蒸発が実現し、蒸発溶媒が回避されるために沸騰が遅れることから、融液中の残留溶媒がここでは問題にならないことを強調すべきである。そのため昇華された材料の汚染も回避される。さらに、化合物が固体状態ではなく液体状態で凝縮する場合、精製材料から、まだここでは未精製の材料への逆流が生じ得ないので、本発明による方法では問題が発生しない。
5. 本発明による方法はキャリヤーガスを使用して実施することもでき、その結果昇華工程がさらに加速し、それに加え昇華温度が低下する。したがってこの方法は、感熱性の物質に特に適している。
6. 本発明による方法は半連続的に実施することもでき、さらに大規模な昇華を可能にすると同時に、昇華させる材料の熱応力を低減することができる。
例1:昇華を実施するための従来技術による装置の構造(比較例)、装置1
構成要素:
- NS45円錐形すりガラス製ジョイントソケットを備えた、Schott MainzのDuranガラス製の4Lの一口ガラスフラスコ、
- 片方の端部にNS45円錐形すりガラス製ジョイントコーンを備え、他方の端部に平面フランジを備えた、長さ1m(内径40mm)のガラス管、
- 可変加熱フード、
- ターボドラッグポンプスタンド、
- 液体窒素で充填できる、冷却トラップ
昇華させる特定量の化合物MAT1〜MAT6を、初めに4Lの一口ガラスフラスコに入れる(例4、表2を参照)。一口フラスコにはガラス管が備わっており、NS45円錐形すりガラス製ジョイントコーンはテフロン(登録商標)リングで封止されている。このユニットは、平面フランジを介してターボドラッグポンプスタンドに接続されており、調節可能加熱フード中に位置する。真空が静止状態に達するまで装置を評価する(例4、表2を参照)。加熱フードの手段によって、表3に示す昇華温度まで温度を20℃ずつ徐々に連続的に上昇させていく。昇華が完了したら、装置を室温に冷却し、真空を解除し、フラスコの上半分に蓄積した昇華物を機械的に取り出し、NMRまたはHPLCによる純度分析にかける。
本発明による昇華装置は、図1に示す構成要素を含む。完成設計図を図8に示す。ここで個々の構成要素は以下の意味を有する。
A)前真空を発生させるプレポンプ
B)高真空を発生させるターボ分子ポンプ
C)真空測定のためのマノメーター
D)液体窒素を使用して冷却した冷却トラップ
E)昇華空間とポンプスタンドを分離するためのスプール弁
F)磁性流体シールおよび電気駆動装置を備えた回転フィードスルー
G)温度制御のための4つのPT100熱電素子を備えた、絶縁V2A管(直径250mm、長さ450mm)からなる熱風炉
H)オーブン加熱のための空気加熱器
I)空気加熱器用のファン
J)オーブン中の流量管理のためのバッフル
K)オーブン中への空気入口
L)昇華ユニットおよび凝縮ユニットからなる昇華容器
昇華させる特定量の化合物MAT1〜MAT6を、初めに昇華ユニット(2)または(L)に入れる(例4、表2を参照)。本発明による昇華ユニットを組み立て、ベース圧力に排気する(例4、表2を参照)。続いて回転のスイッチを入れ(回転速度1.5min-1)、熱風炉の手段によって、表2に示す昇華温度まで温度を50℃ずつ徐々に上昇させていく。昇華が完了したら、装置を室温に冷却し、真空を解除し、凝縮ユニット中に蓄積した昇華物を機械的に取り出し、NMRまたはHPLCによる純度分析にかける。
本発明による昇華装置は、図2に示す構成要素からなり、これらは図8と同様に交互に並べられ、市販のOリングフランジを有する波形真空ホースによって接続される。
以下の有機物質MAT1〜MAT6(概要、表1)を上記の装置中で蒸発させて精製する。
化合物のアトロプ異性体、たとえば下記の9,10−ビス(4−メチルナフサ−1−イル)アントラセンのアトロプ異性体(WO06/048268)の部分的または完全分離は、本発明による方法によって実施することができる。9,10−ビス(4−メチルナフサ−1−イル)アントラセンの1:1アトロプ異性体混合物100gを、T=280℃およびp=9×10-4mbarで200gのガラスビーズ(直径5mm)を加えた装置3中で、固相から昇華させる。50gの昇華物および50gの残留物に相当する総処理量約50%の後、昇華を終わらせる。昇華物中のアトロプ異性体比は、より容易に揮発するアトロプ異性体に対して約2.3:1.0であり、残留物のアトロプ異性体比は、より低い揮発性のアトロプ異性体に対して約1.0:2.3である。昇華物および残留物のアトロプ異性体の判定は、WO06/048268にしたがって実施した。それぞれの場合において、総処理量50%の後、昇華物の昇華および停止を繰り返すことによって、昇華物中の高揮発性アトロプ異性体をかなり濃縮することがより簡単にできる。この方法で20:1を上回る比率を容易に実現できる。低揮発性アトロプ異性体は、質量処理量80%以上で、残留物中でかなり濃縮され得る。この方法で1:20を上回る比率を容易に実現できる。
以下の例は、本発明による方法および本発明による装置による昇華も、キログラム規模で実施できることを示す。この目的を達成するために、用いる材料、昇華法のパラメータならびに昇華後の収率および純度を、それぞれの場合において以下に示す。加熱後に回転のスイッチを入れる。
材料:MAT7(約670g/molの分子量を有するトリアリールモノアミン誘導体)、純度99.83%
充填材:5000g
温度:285℃
最終圧力:10-6mbar未満
回転速度:1min-1
昇華の継続時間:13.5h
収率(純度):留分1:4500g(99.97%)、留分2:300g(99.97%)。
材料:MAT8(約670g/molの分子量を有するトリアリールモノアミン誘導体)、純度99.88%
充填材:5500g
温度:300℃
最終圧力:10-6mbar未満
回転速度:2min-1
継続時間:17h
収率(純度):留分1:4690g(99.99%)、留分2:580g(99.94%)。
材料:MAT9(約590g/molの分子量を有する2,4,6−トリアリール−1,3,5−トリアジン誘導体)、純度99.41%
充填材:5000g
温度:310℃
最終圧力:10-6mbar未満
回転速度:4min-1
継続時間:13h
収率(純度):留分1:4430g(99.96%)、留分2:140g(99.98%)。
Claims (15)
- 室温で固体である化学物質(昇華材料)を精製する方法であって、前記物質を真空中で加熱し、気相に変換し、続いて凝縮する、方法において、昇華材料を含有する容器が回転すること、および前記方法を、磁性流体シールを有する回転フィードスルーまたは複動もしくは三動式メカニカル面シールから選択される回転継手を回転部と静止部との間に有する装置で実施することを特徴とする方法。
- 前記昇華材料を固体状態からまたは融液から気相に変換すること、および凝縮が生じて固相または液相になることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 10-3〜10-7mbar、好ましくは10-4〜10-6mbarの圧力で実施することを特徴とする、請求項1または2に記載の方法。
- 前記昇華材料が、300〜5000g/mol、好ましくは400〜2500g/molの範囲、特に好ましくは450〜1500g/molの範囲の分子量を有することを特徴とする、請求項1〜3の何れか1項に記載の方法。
- 前記方法を、キャリヤーガスを使用して10-1〜10-4mbarの範囲の圧力で実施することを特徴とする、請求項1、2または4の何れか1項に記載の方法。
- 前記方法を、半連続的に実施することを特徴とする、請求項1〜5の何れか1項に記載の方法。
- 回転速度が、0.5〜100min-1の範囲、好ましくは1〜20min-1の範囲、特に好ましくは1.5〜10min-1の範囲であることを特徴とする、請求項1〜6の何れか1項に記載の方法。
- 前記昇華材料を、200℃〜500℃の範囲、好ましくは250℃〜450℃の範囲、特に好ましくは250℃〜400℃の範囲の温度で気相に変換することを特徴とする、請求項1〜7の何れか1項に記載の方法。
- オーブン(1)、昇華ユニット(2)、昇華ユニットと接触している凝縮ユニット(3)、昇華および凝縮ユニットを回転させる回転駆動装置(4)、ならびに真空ポンプまたは真空ポンプシステム(6)を含む、化合物を昇華させるための装置において、磁性流体シールを有する回転フィードスルーまたは複動もしくは三動式メカニカル面シールから選択される回転継手(5)を回転部と固定部との間に有することを特徴とする装置。
- 前記オーブンが熱風炉または放射炉であることを特徴とする、請求項9に記載の装置。
- 異なる温度に加熱することができる複数の凝縮ユニットを有することを特徴とする、請求項9または10に記載の装置。
- 前記回転駆動装置が、回転継手に組み込まれていることを特徴とする、請求項9〜11の何れか1項に記載の装置。
- 前記真空ポンプシステムが、プレポンプ、特に油ポンプまたは空転スクロールポンプ、回転翼型ポンプまたはルーツポンプ、および高真空ポンプ、特にターボ分子ポンプまたは油拡散ポンプを含む多段式システムからなることを特徴とする、請求項9〜12の何れか1項に記載の装置。
- 前記昇華ユニット(2)が、真空気密に前記凝縮ユニット(3)に接続されていること、または前記昇華ユニット(2)および前記凝縮ユニット(3)が管によって取り囲まれ、取り囲む管に真空を発生させることを特徴とする、請求項9〜13の何れか1項に記載の装置。
- 前記昇華ユニットおよび前記凝縮ユニットが水平に配列されること、または前記昇華ユニットおよび前記凝縮ユニットが水平に対して傾斜し、その角度が好ましくは1〜10°であることを特徴とする、請求項9〜14の何れか1項に記載の装置。
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