JP2750761B2 - 包接錯体を利用した置換芳香族異性体の分離方法 - Google Patents

包接錯体を利用した置換芳香族異性体の分離方法

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、沸点の近似した置換芳香族異性体混合物か
ら包接錯体を利用して、特定の異性体を高純度に分離す
る方法に関する。
〔従来の技術〕
置換芳香族化合物は、その位置異性体の混合物として
産出又は製造されることが多い。その場合、芳香族化合
物の位置異性体は、沸点が近似していることが多いの
で、位置異性体を蒸留により分離することは困難であ
る。
例えば、メチルナフタレン(以下、MNと略記する)は
1−MN(b.p.244.6℃)と2−MN(b.p.245℃)の混合物
として産出又は合成され、イソプロピルナフタレン(以
下、IPNと略記する)は1−IPN(b.p.268℃)と2−IPN
(b.p.268℃)の混合物として合成される。また、ジイ
ソプロピルナフタレン(以下、DIPNと略記する)は多種
の異性体混合物として合成される。
この様な沸点の近似した置換芳香族異性体混合物の中
で、特定の異性体の高純度物が求められることがある。
従来、これ等、沸点の近似した置換芳香族異性体の分離
に関しては、種々の方法が知られている。すなわち、蒸
留と晶析を組み合わせる方法、第3成分加え、特定の異
性体と共沸化合物又はアダクツを形成させる方法、吸着
剤を利用する方法が知られている。
例えば、MNから有用な2−MNを分離する方法について
は、蒸留と晶析を組み合わせる方法(特開昭57−95923
号公報))、アルカノールアミン類を添加して蒸留する
方法(特開昭62−153233号公報)、吸着剤を利用する方
法(特開昭58−88432号公報)等が提案されている。
しかしながら、上記特開昭57−95923号公報に記載の
方法は、蒸留と晶析の異なる分離操作を併用するため、
装置が複雑であり、操作も煩雑となる。また、特開昭62
−153233号公報に記載の方法は、共沸物として蒸留した
後、その留出物を冷却して共沸物を2−MNとアルカノー
ルアミンとに分離させ、析出した2−MNを濾過分離する
ものであり、したがって、蒸留操作及び濾過操作を要
し、操作が煩雑である。また、特開昭59−88432号公報
に記載の方法は、特定のゼオライト、すなわち開口径が
6Å以上のゼオライトに接触させ、次いで溶媒を用いて
脱着させる方法であるから、多量の脱着溶媒が必要であ
り、多量処理に適していない。
また、IPN混合物から高純度の2−IPNを分離する方法
については、特開昭50−70347号公報に冷却晶析法が記
載され、特開昭56−23406号公報に低級アルコール溶媒
中での冷却晶析法が開示されている。
しかしながら、2−IPNの融点が15℃と低いために、
上記の方法はいずれも低級で晶析を行う必要がある。し
たがって、強力な冷却を必要とし、工業的に実施するに
は設備的にも操作的にも問題がある。
さらにDIPN混合物から2,6−DIPNを分離する方法につ
いては、特開昭50−69055号公報に、DIPN混合物を冷却
することによって、2,6−DIPNを析出させ、それを濾過
分離する方法が記載されており、また、特開昭63−8814
1号公報には、2,7−DIPN及び2,6−DIPNを含むジイソプ
ロピルナフタレン混合物から、2,6−DIPNとチオ尿素の
アダクツ形成反応を利用して、2,6−DIPNを分離する方
法が記載されている。
しかしながら、特開昭50−69055号公報に記載の方法
は、油状のDIPN混合物を0℃以下に冷却する必要がある
ため、設備費及び用役費がかさみ、その上、濾過を容易
にするために結晶の大きさを制御する必要があるため、
特別に設計した晶析槽を必要とする欠点がある。また、
特開昭63−88141号公報に記載の方法は、アダクツ形成
に長時間を要し、アダクツを濾過分離、冷却した後、ア
ダクツの分解を行うことが必要であり、操作が煩雑であ
るという問題がある。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記のように、従来、沸点の近似した置換芳香族異性
体混合物から特定の異性体を分離する方法においては、
分離手段として、晶析、吸着、アダクツ形成等が用いら
れており、いずれも固液分離操作を伴う。固液分離操作
は、分離させる固体が濾過に適する粒子形状であるこ
と、洗浄が容易な粒子形状であること等、条件に制約が
ある。さらに、付着母液を洗浄するための溶媒が必要で
ある等、装置の上でも、また操作の上でも複雑になるこ
とは避けがたい。
したがって、本発明は、従来の技術における上記のよ
うな複雑な装置の使用や、複雑な操作を回避することを
意図してなされたものである。
すなわち、本発明の目的は、包接錯体を利用して、蒸
留により置換芳香異性体混合物から特定の異性体を分離
する方法を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明者等の研究によると、置換芳香族異性体混合物
にホスト成分を加えると、特定の異性体が選択的に包接
錯体を形成し、そして包接された異性体は安定化し、蒸
気圧が低下するため、蒸留による分離が可能になるとい
うことを見出だし、本発明を達成するに至った。
本発明の置換芳香族異性体の分離方法は、置換芳香族
異性体混合物に、異性体の一種と選択的に包接錯体を形
成するホスト成分を加えて包接錯体を形成させ、この包
接錯体を分離することなく、包接錯体の熱解離温度以下
の温度で蒸留して包接されていない異性体(以下、非包
接異性体という)を留出させ、続いて、包接錯体の熱解
離温度以上の温度で蒸留して包接された異性体(以下、
包接異性体という)を留出させることを特徴とする。
本発明によると、置換芳香族異性体混合物に、ホスト
成分を加えて包接錯体を形成させ、その包接錯体を分離
することなく蒸留に付せばよい。その場合、まず、その
包接錯体の熱解離温度以下の温度で蒸留を行って、非包
接異性体を留出させ、その後、該包接錯体の熱解離温度
以上に温度を上げて蒸留を行い、包接異性体を留出させ
ることにより、目的の異性体を分離することができる。
以下、本発明を詳しく説明する。
本発明においては、沸点の近似した置換芳香族異性体
混合物にホスト成分を加えて、特定の異性体の包接錯体
を形成させるが、その様な沸点の近似した置換芳香族異
性体としては、例えば、MN、IPN、DIPN或いはm−、p
−混合ジクロルベンゼン(以下、DCBと略記する)等を
あげることができる。そして、MNからは2−MN、IPNか
らは2−IPN、DIPNからは2,6−DIPN、DCBからはp−DCB
が、それぞれ優先的に包接錯体を形成する。
一方、包接錯体を形成するホスト成分としては、公知
の種々のものが使用できる。例えば、シクロファンやシ
クロデキストリン等をあげることができるが、9.9′−
ビアントラセン(以下、BAと略記する)が好ましく用い
られる。BAは、融点314℃の淡黄色の粉末であって、ア
ントラキノンを還元して得られる9−アントロンをさら
に還元することによって、容易に得ることができ、工業
的に得るのに適した材料である。
置換芳香族異性体とホスト成分を使用して、包接錯体
を形成させるには、液体状の置換芳香族異性体混合物中
にホスト成分をそのまま、或いは他の液体媒体の共存下
に液体状の置換芳香族異性体混合物と混合すればよい。
以下、ホスト成分としてBAを用いて本発明を代表的に
説明するが、ホスト成分はBAに限定されるものではな
い。
包接錯体を形成させるにあたって、BAの使用量は、置
換芳香族異性体中の優先的に包接させる異性体に対し
て、モル比で0.2〜3.5倍、好ましくは0.5〜3倍であ
る。BAの使用量が上記の範囲を下回ると、目的異性体の
回収率が低くなるので、好ましくなく、また、上記の範
囲を上回ると、BAの利用効率が低くなる上に、BAが他の
異性体とも包接錯体を形成し、蒸留分離後の目的異性体
の純度が低下するので、好ましくない。
BAと置換芳香族異性体の包接化に適する温度は、5〜
50℃、好ましくは10〜35℃であり、また、包接錯体の形
成に要する時間は、通常8時間以内である。
本発明においては、上記のようにして包接錯体を形成
させた後、この包接錯体を異性体混合物から分離するこ
となく蒸留に付す。
蒸留を行うに際しては、予め包接錯体の熱解離温度を
測定する。包接錯体の熱解離温度は、ゲスト化合物によ
り異なるが、およそ50℃以上であり、これは、例えば、
示差熱分析法によって吸熱変化として、予め容易に知る
ことができる。
この測定結果をもとに、まず、包接錯体の熱解離温度
以下の温度を設定し、この設定した温度における異性体
混合物の蒸気圧に相当する圧力を設定して蒸留を行う。
この蒸留操作により、非包接異性体が包接錯体の熱解離
温度以下の温度で留出してくる。一方、包接異性体は、
BAと包接錯体を形成することによって安定化され、包接
されない状態に比べて蒸気圧が低下しするので、包接錯
体の熱解離温度以下の温度では留出してこない。
次いで、包接錯体の熱解離温度以上の温度で蒸留操作
を続けると、包接錯体から包接異性体が解離され、留出
してくるので、他の異性体から分離することができる。
すなわち、非包接異性体を留出させた後、上記方法で予
め測定した包接錯体の熱解離温度以上の温度を設定し、
包接錯体から包接異性体を解離させる。そして、その時
の圧力をその温度における包接異性体の蒸気圧以下にし
て蒸留すれば、包接されていた目的異性体を留出させる
ことができる。この場合、包接錯体の熱解離温度より、
どの程度温度を上げて蒸留を行うかは、伝熱量、或いは
被処理物の熱安定性によって決めることができるが、特
に制限されるものではない。
包接錯体から目的異性体を留出させた後は、蒸留釜に
BAが残る。このBAは、再度、包接化に使用することがで
きる。
なお、上記の操作により分離した異性体の純度が所望
の純度に達していないときは、上記操作を繰り返すこと
により、所望の純度にすることができる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、包接錯体を系外に取り出す必要がな
いため、従来、固液分離に伴って発生していた粒子形状
の抑制、付着母液の洗浄に際しての溶出損失、洗浄溶媒
回収等の問題がなく、勿論、固液分離設備も不要であ
り、装置上も操作上も簡素化されるという利点がある。
したがって、本発明は、従来、蒸留で本質的に分離す
ることができなかった沸点の近似した置換芳香族異性体
を、蒸留操作で可能にしたものであるから、工業的に極
めて有意義な方法である。
〔実施例〕
以下、実施例によって本発明を説明する。
実施例1 200ccフラスコに、2−IPN 81.38%及び1−IPN 1
7.48%を含むIPN 20.03gと、BA粉末35.42gを入れ、20
〜25℃で2時間混合した。
次いで、このフラスコをオイルバスに浸し、上部側管
に冷却器、受器を取り付け、真空ポンプに接続した。
予め2−IPNとBAの包接錯体の解離温度を示差熱分析
計で測定したところ、110℃から解離が始まり、135℃で
最大になることが分かった。
オイルバスの温度を82〜85℃とし、圧力0.8mmHgで蒸
留したところ、6.99gのIPNが留出した。(これを前留と
する)。
次いで、オイルバスの温度を徐々に140℃まで上げ、
圧力0.8mmHgで蒸留し、12.64gのIPNを得た(これを後留
とする) 各留出IPNをキャピラリーカラムを使用したガスクロ
マトグラフィで組成分析したところ、次の結果が得られ
た。
2−IPN 1−IPN 前留 48.14% 49.34% 後留 98.58% 0.97% なお、ガスクロマトフラフィの条件は次の通りであっ
た。
カラム Methyl(50%)Phenyl Silicone 長さ:50m 内径:0.23mm 温度 180℃ 以上のようにして、後留として、純度98.58%の2−I
PNが、仕込みIPN中の2−IPNに対して76.4%の回収率で
得られた。
比較例1 実施例1の方法で、BAを添加しなかった以外は、同様
の装置を使用し、同様の操作を行った。
オイルバスの温度を82〜85℃、圧力0.8mmHgで蒸留し
たところ、全てのIPNが留出した。この留出したIPNの組
成を分析したところ、2−IPN:81.38%、1−IPN:17.48
%で、原料IPNの組成と同じであった。つまり、BAを加
えないとIPNの異性体分離はできなかった。
実施例2 実施例1と同様の装置を使用し、フラスコにBA35.45g
と2−MN 73.44%及び1−MN 25.51%を含むMN 20.0
3gを入れた。
予め2−MNとBAの包接錯体の解離温度を示差分析計で
測定したところ、150℃から解離が始まることが分かっ
た。
オイルバスの温度を77〜85℃とし、圧力1.2mmHgで蒸
留したところ、7.09gの前留MNを得た。次いでオイルバ
スの温度を160℃に上げ、圧力1.2mmHgで蒸留し、12.59g
の後留MNを得た。
各留出MNをガスクロマトグラフィで組成分析したとこ
ろ、次の結果が得られた。
2−MN 1−MN 前留 32.93% 64.32% 後留 95.01% 4.30% 以上のようにして、後留として、純度95.01%の2−M
Nが81.3%の回収率で得られた。
実施例3 実施例1と同様の装置を使用し、フラスコにBA35.45g
を入れた。これに、2−MN 95.06%及び1−MN 4.21
%を含むMN 11.53gをメタノール50mlに溶解して加え
た。メタノールの媒体として使用したことにより、BAと
の混合が容易になった。
次いで、メタノールを20〜40℃、約30mmHgの減圧で除
去した後、オイルバスの温度を80〜88℃とし、圧力1.0m
mHgで蒸留して、1.63gの前留MNを得た。引き続き、オイ
ルバスの温度を160℃に上げ、圧力0.8mmHgで蒸留して、
9.37gの後留MNを得た。
各留出MNをガスクロマトグラフィで組成分析したとこ
ろ、次の結果が得られた。
2−MN 1−MN 前留 88.16% 11.10% 後留 97.14% 2.15% 以上のようにして、後留として、純度97.14%の2−M
Nが83.0%の回収率で得られた。
実施例4 実施例1と同様の装置を使用し、フラスコにBA35.42g
と2,6−DIPN 40.00%を含むDIPN20.92gを入れ、よく混
合した。
予め2,6−DIPNとBAの包接錯体の解離温度を示差熱分
析計で測定したところ、98℃から解離が始り、104℃で
最大になることが分かった。
そこで、オイルバスの温度を88〜95℃とし、圧力0.5m
mHgで蒸留して、18.63gの前留DIPNを得た。次いで、同
じ圧力でオイルバスの温度を徐々に120℃に上げて蒸留
し、3.29gの後留DIPNを得た。
各留出DIPNをガスクロマトグラフィで分析したとこ
ろ、次の結果が得られた。
2,6−DIPN その他の1−DIPN 前留 32.65% 65.84% 後留 95.37% 4.60% 以上のようにして、後留として、純度95.37%の2,6−
DIPNが37.5%の回収率で得られた。
実施例5 実施例1と同様の装置を使用し、フラスコにBA35.42g
とp−DCB 40.25%及びm−DCB 59.75%を含むDCB19.
91を入れ、よく混合した。
予めp−DCBとBAの包接錯体の解離温度を示差熱分析
計で測定したところ、109℃から解離が始まることが分
かった。
オイルバスの温度を70℃とし、圧力24mmHgで蒸留し
て、17.54gの前留DCBを得た。次いで、同じ圧力でオイ
ルバスの温度を徐々に120℃に上げて蒸留し、1.76gの後
留DCBを得た。
各留出DCBをガスクロマトグラフィで分析したとこ
ろ、次の結果が得られた。
p−DCB m−DCB 前留 35.55% 64.45% 後留 85.18% 14.82% 以上のようにして、後留として、純度85.18%のp−D
CBが18.7%の回収率で得られた。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C07C 25/08 C07C 25/08

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】置換芳香族異性体混合物に、異性体の一種
    と選択的に包接錯体を形成するホスト成分を加えて包接
    錯体を形成させ、該包接錯体を分離することなく、該包
    接錯体の熱解離温度以下の温度で蒸留して非包接異性体
    を留出させ、続いて、該包接錯体の熱解離温度以上の温
    度で蒸留して包接異性体を留出させることを特徴とする
    置換芳香族異性体の分離方法。
  2. 【請求項2】ホスト成分が9,9′−ビアントラセンであ
    る請求項(1)記載の分離方法。
  3. 【請求項3】置換芳香族異性体混合物が、メチルナフタ
    レン混合物、イソプロピルナフタレン混合物、ジイソプ
    ロピルナフタレン混合物又はジクロロベンゼン混合物で
    ある請求項(1)又は請求項(2)記載の分離方法。
  4. 【請求項4】メチルナフタレン混合物から2−メチルナ
    フタレン、イソプロピルナフタレン混合物から2−イソ
    プロピルナフタレン、ジイソプロピルナフタレン混合物
    から2,6−ジイソプロピルナフタレン、又はジクロルベ
    ンゼン混合物からp−ジクロルベンゼンを分離すること
    によりなる請求項(3)記載の分離方法。
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