JP4811764B2 - Nitro compound production method and production apparatus thereof - Google Patents

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本発明は、高温高圧水を反応媒体とする反応系を用いて、有機基質とニトロ化剤の反応により有機ニトロ化合物を合成することを特徴とする有機ニトロ化合物の製造方法、及びその製造装置に関するものであり、更に詳しくは、温度300℃以上、圧力20MPa以上の高温高圧水、例えば、亜臨界水ないし超臨界水を反応媒体とする反応系において、有機ニトロ化合物を、安全に、連続して、効率良く製造することを可能とするニトロ化合物の新しい生産技術に関するものである。   The present invention relates to a method for producing an organic nitro compound characterized by synthesizing an organic nitro compound by a reaction between an organic substrate and a nitrating agent using a reaction system using high-temperature and high-pressure water as a reaction medium, and a production apparatus therefor. More specifically, in a reaction system using high-temperature high-pressure water having a temperature of 300 ° C. or higher and a pressure of 20 MPa or higher, for example, subcritical water or supercritical water as a reaction medium, the organic nitro compound is safely and continuously added. The present invention relates to a new production technology for nitro compounds that enables efficient production.

有機ニトロ化合物は、その多岐にわたる反応性を利用して、広範囲の分野における有機工業製品の出発原料又は中間体として用いられている重要な化合物である。しかし、その工業的製造方法については、従来、操作上の危険性、発熱反応の制御、環境汚染等の問題を抱えていた。本発明は、これらの従来技術の有する諸問題を根本的に解決することを可能とするとともに、簡便な方法及び装置により、短時間で大量生産が可能な有機ニトロ化合物の製造方法、及びその製造装置に関する新技術を提供するものである。   Organic nitro compounds are important compounds that are used as starting materials or intermediates for organic industrial products in a wide range of fields, taking advantage of their diverse reactivity. However, the industrial manufacturing method has conventionally had problems such as operational danger, control of exothermic reaction, and environmental pollution. The present invention makes it possible to fundamentally solve these problems of the prior art, and a method for producing an organic nitro compound that can be mass-produced in a short time by a simple method and apparatus, and the production thereof. It provides new technology for equipment.

ニトロ化合物は、その豊富な反応性等から工業製品の出発原料又は中間体としてきわめて重要な位置づけにある。特に、芳香族ニトロ化合物は、医薬、農薬、染料、繊維、プラスチックス等、広範囲にわたる有機工業製品の製造における出発原料又は中間体として重要であり、毎年、世界中で何100万トンものニトロ化合物が消費されている。例えば、最も簡単な化合物であるニトロベンゼンひとつを例にとっても、国連統計(1997年度)によると、1995年度におけるその消費量は、北米が561,240トン、日本が241,470トン、ECが172,280トンとなっており(非特許文献1)、統計的に公表されない戦略用爆薬としてのニトロ化合物の需要も考慮すると、世界的にみたニトロ化合物の消費量の莫大さは今後とも変わらないことが予想される。そして、これらのニトロ化合物群は、その製造プ口セスにおける反応の激しさと生成物の危険性等から、特徴のある商品形態群を形成してしいる。   Nitro compounds are extremely important as starting materials or intermediates for industrial products because of their abundant reactivity. In particular, aromatic nitro compounds are important as starting materials or intermediates in the manufacture of a wide range of organic industrial products such as pharmaceuticals, agricultural chemicals, dyes, fibers, plastics, etc. Every year, millions of tons of nitro compounds worldwide Is consumed. For example, taking the simplest compound, nitrobenzene, as an example, according to UN statistics (1997), its consumption in 1995 was 561,240 tons in North America, 241,470 tons in Japan, and 172, EC in EC. Considering the demand for nitro compounds as strategic explosives that have not been statistically released, it is 280 tons (Non-patent Document 1). is expected. These nitro compound groups form distinctive product form groups from the intensity of reaction in the manufacturing process and the danger of products.

ニトロ化合物は、これほど需要の大きい基礎工業製品でありながら、その工業的な合成には、前世紀の前半に開発された技術である、硝酸を単独又は硫酸と併用してニトロ化する方法が現在でも実用的な方法として全世界において採用されている。この方法は、強酸を大量に使用するため、操作上の危険性、耐酸設備、発熱反応の制御等の、避けて通れない技術上の問題点を抱えている。ニトロ化反応の過程で生じる廃酸や排水の処理は、環境問題との絡みから必須であり、製造コストを圧迫する大きな要因となっている。また、硝酸によるニトロ化反応では、飽和炭化水素類から対応するニトロ化合物を収率良く製造することは困難である。   Nitro compounds are basic industrial products with such a great demand, but their industrial synthesis involves the nitration of nitric acid alone or in combination with sulfuric acid, a technique developed in the first half of the last century. Even now, it is adopted worldwide as a practical method. Since this method uses a large amount of strong acid, it has technical problems that cannot be avoided, such as operational danger, acid resistance equipment, and control of exothermic reaction. Treatment of waste acid and wastewater generated during the nitration reaction is indispensable due to environmental problems, and is a major factor that presses down on manufacturing costs. In addition, in nitration reaction with nitric acid, it is difficult to produce the corresponding nitro compound from saturated hydrocarbons with high yield.

そこで、硝酸、硫酸、リン酸等の取扱いの難しい無機酸を用いることなく、芳香族ニトロ化合物を製造することにより、公害の少ない、環境に優しい方法で芳香族ニトロ化合物を製造する方法として、芳香族化合物をハロゲン化有機溶媒に溶解又は懸濁せしめ、窒素酸化物とオゾンを含む酸素又は空気を作用せしめることにより、芳香族ニトロ化合物を製造する方法が提案されている(特許文献1参照)。しかし、この方法では、反応速度を速めるためには触媒を必要とし、オゾンを発生させるためのオゾン発生装置等の付帯設備を設ける必要がある。   Therefore, by producing aromatic nitro compounds without using inorganic acids that are difficult to handle such as nitric acid, sulfuric acid, and phosphoric acid, aromatic nitro compounds can be produced in an environmentally friendly manner with less pollution. There has been proposed a method for producing an aromatic nitro compound by dissolving or suspending a group compound in a halogenated organic solvent and allowing oxygen or air containing nitrogen oxide and ozone to act (see Patent Document 1). However, this method requires a catalyst in order to increase the reaction rate, and it is necessary to provide ancillary equipment such as an ozone generator for generating ozone.

また、その他の方法として、例えば、NO及びNOのうちのいずれか一方の窒素化合物と酸素の反応により生成するNを用いて、触媒の非存在下、比較的温和な条件で有機基質をニトロ化し、高い転化率、選択率でニトロ化合物を生成させる方法(特許文献2参照)や、更に、硝酸を使用しないニトロ化方法として、希土類元素とペルフルオロアルキル基を有する触媒、III族元素の硝酸塩、及びカルボン酸無水物の存在下に、芳香族化合物をニトロ化する反応方法(特許文献3参照)、等が提案されているが、この種の方法は、様々な問題点を有し、工業的生産に適しているとは言い難い。 In addition, as another method, for example, using N 2 O 3 produced by the reaction of one of N 2 O and NO with oxygen and oxygen, in the absence of a catalyst, under relatively mild conditions Nitration of an organic substrate to produce a nitro compound with high conversion and selectivity (see Patent Document 2), and further, nitration without using nitric acid, a catalyst having a rare earth element and a perfluoroalkyl group, Group III A reaction method for nitrating aromatic compounds in the presence of elemental nitrates and carboxylic acid anhydrides (see Patent Document 3) has been proposed. However, this type of method has various problems. However, it is difficult to say that it is suitable for industrial production.

上記の方法等により製造されたニトロ化合物は、例えば、水素添加されて工業製品の中間原料である芳香族アミン等へと転換される。芳香族ニトロ化合物の水素添加反応としては、例えば、固定触媒上での気相中で、芳香族ニトロ化合物の水素化により芳香族アミンを製造する際に、特定の圧力下で断熱的に、入口温度、及び細孔触媒温度を特定して実施する方法(特許文献4参照)、また、多孔性無機物担体の細孔内に、ヘテロポリ酸化合物を担持して得られる粒状複合無機イオン交換体を触媒とする芳香族ニトロ化合物の水素添加反応(特許文献5参照)、等が提案されている。   The nitro compound produced by the above method is, for example, hydrogenated and converted to an aromatic amine or the like that is an intermediate material for industrial products. As a hydrogenation reaction of an aromatic nitro compound, for example, when an aromatic amine is produced by hydrogenation of an aromatic nitro compound in a gas phase on a fixed catalyst, the inlet is adiabatically under a specific pressure. A method of performing by specifying a temperature and a pore catalyst temperature (see Patent Document 4), and catalyzing a granular composite inorganic ion exchanger obtained by supporting a heteropolyacid compound in the pores of a porous inorganic support A hydrogenation reaction of an aromatic nitro compound (see Patent Document 5) and the like have been proposed.

生成したアミン類、例えば、トリレンジアミンは、ポリウレタン樹脂の原料であるトリレンジイソシアナート(TDI)の中間体として大量に生産される。トルイジンイソシアナートの製造工程は、トルエンをニトロ化によりジニトロトルエンとし、それを接触的水素添加によりトリレンジアミンとなし、更に、ホスゲンによりジイソシアナートとするのが一般的であり、このニトロ化合物を経由したプロセスは、ジイソシアナートの大量生産を行う連続プロセスとして適している。   The produced amines, for example, tolylenediamine, are produced in large quantities as intermediates of tolylene diisocyanate (TDI), which is a raw material for polyurethane resins. In the production process of toluidine isocyanate, toluene is converted into dinitrotoluene by nitration, converted to tolylenediamine by catalytic hydrogenation, and further converted into diisocyanate by phosgene. The routed process is suitable as a continuous process for mass production of diisocyanate.

特開平4−217645号公報JP-A-4-217645 特開平10−236987号公報JP-A-10-236987 特開2003−81920号公報JP 2003-81920 A 特開平8−59569号公報JP-A-8-59569 特開2001−269582号公報JP 2001-269582 A 化学経済、3月臨時増刊号、「ポリイソシアナート」の項(2002)Chemical Economy, March Special Issue, “Polyisocyanate” (2002)

このような状況の中で、本発明者らは、上記従来技術に鑑みて、多量の硝酸、硫酸等の無機酸、重金属触媒等の環境処理上の困難な有害物を使用することなく、操作上の危険性、耐酸設備、発熱反応の制御等の問題を生じない新しいニトロ化合物の合成技術を開発することを目標として鋭意研究を積み重ねた結果、高温高圧水を反応媒体とする反応系を用いて、有機基質とニトロ化剤の反応により有機ニトロ化合物を合成することにより、有機ニトロ化合物を安全に、簡便に、効率良く製造することができることを見出し、本発明を完成するに至った。   In such a situation, in view of the above prior art, the present inventors operate without using a large amount of inorganic acids such as nitric acid and sulfuric acid, and environmentally difficult harmful substances such as heavy metal catalysts. As a result of intensive research aimed at developing new nitro compound synthesis technology that does not cause problems such as high risk, acid resistance equipment, and exothermic reaction control, a reaction system using high-temperature and high-pressure water as a reaction medium was used. Thus, it has been found that by synthesizing an organic nitro compound by reaction of an organic substrate and a nitrating agent, the organic nitro compound can be produced safely, simply and efficiently, and the present invention has been completed.

すなわち、本発明は、高温高圧の条件下の高温高圧水を反応媒体として使用することにより有機ニトロ化合物を、簡便な装置で、効率良く製造することができるニトロ化合物の製造方法及びその製造装置を提供することを目的とするものである。また、本発明は、操作上の危険性、耐酸設備、発熱反応の制御等に問題を生じない有機ニトロ化合物の製造方法、及びその製造装置を提供することを目的とするものである。また、本発明は、一段階で、きわめて短い反応時間内で、連続して、高度の選択性を保持して有機ニトロ化合物を製造する反応プロセスを提供することを目的とするものである。更に、本発明は、多量の廃酸、排水の処理を必要としない、環境に優しい有機ニトロ化合物の製造方法を提供することを目的とするものである。   That is, the present invention provides a method and apparatus for producing a nitro compound that can efficiently produce an organic nitro compound with a simple apparatus by using high-temperature and high-pressure water under high-temperature and high-pressure conditions as a reaction medium. It is intended to provide. Another object of the present invention is to provide an organic nitro compound production method and production apparatus that do not cause problems in operational danger, acid resistance equipment, exothermic reaction control, and the like. Another object of the present invention is to provide a reaction process for producing an organic nitro compound in one step, continuously in a very short reaction time, and maintaining a high degree of selectivity. Furthermore, an object of the present invention is to provide a method for producing an environmentally friendly organic nitro compound which does not require treatment of a large amount of waste acid and waste water.

上記課題を解決するための本発明は、以下の技術的手段から構成される。
(1)高温高圧水を反応媒体とする反応系を用いて、有機基質とニトロ化剤の反応により有機ニトロ化合物を合成する有機ニトロ化合物の製造方法であって、
上記反応媒体が、300℃以上、20MPa以上の高温高圧水、あるいは、亜臨界水ないし超臨界水であり、上記有機基質が、脂肪族炭化水素、脂肪族アルコール、芳香族炭化水素、多環式芳香族化合物、又は含窒素芳香族であることを特徴とする有機ニトロ化合物の製造方法。
)有機基質から、1段の反応プロセスで有機ニトロ化合物を合成する前記(1)に記載の有機ニトロ化合物の製造方法。
)有機基質から、連続プロセスで有機ニトロ化合物を合成する前記(1)に記載の有機ニトロ化合物の製造方法。
)ニトロ化剤が、硝酸、硝酸アンモニウム、硝酸リチウム、硝酸ナトリウム、硝酸カリウム、又は硝酸カルシウムである前記(1)に記載の有機ニトロ化合物の製造方法。
)反応系の組成、温度、圧力、及び/又は時間を調整して、目的化合物の選択率、転換率、及び/又は収率を制御する前記(1)に記載の有機ニトロ化合物の製造方法。
前記(1)から(5)のいずれかに記載の有機ニトロ化合物の製造方法に用いる、高温高圧水を反応媒体とする反応系を用いて有機ニトロ化合物を合成するための装置であって、
上記高温高圧水及びニトロ化剤に耐性を有する反応器(配管を含む)と、高温高圧水供給手段、有機基質供給手段、ニトロ化剤供給手段と、これらの各手段から、高温高圧水、有機基質、及びニトロ化剤を上記反応器に供給するための高温高圧流路とを具備し、有機基質とニトロ化剤は、反応器に流入する前に、上記流路中において高温高圧水と混合した後、反応器へと供給されるように上記各手段を配置し、上記反応媒体が、温度300℃以上、圧力20MPa以上の高温高圧水、あるいは、亜臨界水ないし超臨界水であり、上記反応器内において、有機基質とニトロ化剤から高温高圧水を反応媒体とする反応系を用いて0.001秒から30秒の短い反応時間で有機ニトロ化合物を合成するようにしたことを特徴とする有機ニトロ化合物の製造装置。
)連続操作手段を具備した連続製造装置である前記()に記載の有機ニトロ化合物の製造装置。
The present invention for solving the above-described problems comprises the following technical means.
(1) using a reaction system as a reaction medium high-temperature and high-pressure water, a process for the preparation of organic nitro compounds you synthesize organic nitro compound by reaction of an organic substrate and a nitrating agent,
The reaction medium is high-temperature high-pressure water of 300 ° C. or higher and 20 MPa or higher, or subcritical water or supercritical water, and the organic substrate is an aliphatic hydrocarbon, aliphatic alcohol, aromatic hydrocarbon, polycyclic A method for producing an organic nitro compound, which is an aromatic compound or a nitrogen-containing aromatic.
( 2 ) The method for producing an organic nitro compound according to (1) above, wherein the organic nitro compound is synthesized from the organic substrate by a one-step reaction process.
( 3 ) The method for producing an organic nitro compound according to (1), wherein the organic nitro compound is synthesized from the organic substrate by a continuous process.
( 4 ) The method for producing an organic nitro compound according to (1), wherein the nitrating agent is nitric acid, ammonium nitrate, lithium nitrate, sodium nitrate, potassium nitrate, or calcium nitrate.
( 5 ) The production of the organic nitro compound according to (1), wherein the selectivity, conversion rate, and / or yield of the target compound is controlled by adjusting the composition, temperature, pressure, and / or time of the reaction system. Method.
( 6 ) An apparatus for synthesizing an organic nitro compound using a reaction system using high-temperature high-pressure water as a reaction medium, which is used in the method for producing an organic nitro compound according to any one of (1) to (5). And
Reactors (including piping) resistant to the high-temperature and high-pressure water and nitrating agent , high-temperature and high-pressure water supply means, organic substrate supply means, and nitrating agent supply means. A high-temperature high-pressure channel for supplying the substrate and the nitrating agent to the reactor, and the organic substrate and the nitrating agent are mixed with the high-temperature high-pressure water in the channel before flowing into the reactor. Then, each of the above means is arranged to be supplied to the reactor, and the reaction medium is high-temperature high-pressure water having a temperature of 300 ° C. or higher and a pressure of 20 MPa or higher, or subcritical water or supercritical water, In the reactor, an organic nitro compound is synthesized in a short reaction time of 0.001 seconds to 30 seconds using a reaction system in which high temperature and high pressure water is used as a reaction medium from an organic substrate and a nitrating agent. Organic nitro compounds Manufacturing equipment.
( 7 ) The apparatus for producing an organic nitro compound according to ( 6 ), which is a continuous production apparatus provided with continuous operation means.

次に、本発明について更に詳細に説明する。
本発明は、高温高圧水を反応媒体とする反応系を用いて、有機基質とニトロ化剤の反応により有機ニトロ化合物を合成する有機ニトロ化合物の製造方法、及びその製造装置の点に特徴を有するものである。本発明は、有機ニトロ化合物を、一段の反応により、連続して、操作上の危険性がなく合成すること、医薬、農薬、染料、繊維、プラスチック等の有機工業製品の製造における原料又は中間体として有用な有機ニトロ化合物を安全に製造すること、が可能な新規な反応プロセスを提供するものである。
Next, the present invention will be described in more detail.
The present invention is characterized by a method for producing an organic nitro compound, which synthesizes an organic nitro compound by a reaction between an organic substrate and a nitrating agent using a reaction system using high-temperature and high-pressure water as a reaction medium, and a production apparatus thereof. Is. The present invention is a raw material or intermediate in the synthesis of organic nitro compounds by a one-step reaction, continuously without risk of operation, and in the manufacture of organic industrial products such as pharmaceuticals, agricultural chemicals, dyes, fibers and plastics. The present invention provides a novel reaction process capable of safely producing an organic nitro compound useful as

本発明においては、反応媒体として、高温高圧条件の水が用いられるが、具体的には、温度300℃以上、圧力20MPa以上の高温高圧水が用いられ、好適には、亜臨界水ないし超臨界水が反応媒体として用いられる。ここで、超臨界水とは、375℃以上の温度で、かつ22.1MPa以上の圧力にある水の状態をいう。亜臨界水とは、超臨界水に近い高温高圧状態の水であり、通常、温度が水の臨界温度近傍及び/又は圧力が水の臨界圧力近傍の状態にある水を意味し、例えば、温度300〜370℃、圧力20〜22MPa領域付近の水が包含される。   In the present invention, high-temperature and high-pressure water is used as the reaction medium. Specifically, high-temperature and high-pressure water having a temperature of 300 ° C. or higher and a pressure of 20 MPa or higher is preferably used, preferably subcritical water or supercritical water. Water is used as the reaction medium. Here, supercritical water refers to the state of water at a temperature of 375 ° C. or higher and a pressure of 22.1 MPa or higher. Subcritical water is water in a high-temperature and high-pressure state close to supercritical water, and usually means water whose temperature is close to the critical temperature of water and / or whose pressure is close to the critical pressure of water. Water in the vicinity of 300 to 370 ° C. and a pressure of 20 to 22 MPa is included.

水には、気体(水蒸気)、液体(水)、固体(氷)の三態があり、更に、臨界温度を超え、かつ、臨界圧力を超えると、圧力をかけても凝縮せず、気体と液体の境界がなくなり、単一の流体相が出現する。この状態が、超臨界状態と定義され、このような超臨界状態にある水ないし超臨界状態に近い亜臨界状態等の高温高圧水は、液体や気体の通常の性質と異なる性質を示す。すなわち、超臨界状態ないし亜臨界状態の水の密度は液体に近く、粘度は気体に近く、熱伝導率と拡散係数は、気体と液体の中間的性質を示し、化学反応の進行に特異な影響を与える。   There are three types of water: gas (water vapor), liquid (water), and solid (ice). When the temperature exceeds the critical temperature and exceeds the critical pressure, it does not condense even when pressure is applied. The liquid boundary disappears and a single fluid phase appears. This state is defined as a supercritical state, and high-temperature and high-pressure water such as water in a supercritical state or a subcritical state close to the supercritical state exhibits properties different from the normal properties of liquids and gases. That is, the density of water in the supercritical or subcritical state is close to that of a liquid, the viscosity is close to that of a gas, and the thermal conductivity and diffusion coefficient show intermediate properties between the gas and the liquid and have a specific effect on the progress of chemical reactions. give.

本発明で用いる超臨界水等の高温高圧水は、それ自体公知の方法によって製造され、その温度、圧力条件等は、例えば、その生成装置の外からヒーターや溶融塩等の加熱により、あるいは反応器内での内熱方式によって制御される。また、予め高温高圧水を製造しておき、外部から送水ポンプ等を用いて反応器内に注入して反応器内で、その温度、圧力となるように調整しても良いし、温度圧力条件の異なる2種類以上の高温高圧水を反応系に供給して反応条件を制御することも可能である。また、反応容器内での圧力は、連続式であれば圧力調整弁で制御することができる。更に、窒素ガス等、他の気体を注入することによって、圧力をコントロールすることもできる。   The high-temperature and high-pressure water such as supercritical water used in the present invention is produced by a method known per se. It is controlled by the internal heat system in the vessel. Alternatively, high-temperature and high-pressure water may be produced in advance and injected from the outside into the reactor using a water pump or the like to adjust the temperature and pressure in the reactor. It is also possible to control the reaction conditions by supplying two or more types of high-temperature and high-pressure water having different temperatures to the reaction system. Moreover, if the pressure in a reaction container is a continuous type, it can be controlled with a pressure control valve. Furthermore, the pressure can be controlled by injecting another gas such as nitrogen gas.

上記反応媒体の高温高圧水を製造するために用いる水は、特に制限はなく、例えば、蒸留水、イオン交換水、水道水、地下水等を用いれば良いが、溶存酸素が反応に悪影響を与える場合があるので、予め窒素ガス、ヘリウム等でバブリングし、除去しておくことが望ましい。本発明の方法は、従来の合成法とは異なり、金属触媒や有機溶媒を使用することなく、有機ニトロ化合物を合成することができるので、触媒や有機溶媒は必要としないが、それらの使用を必ずしも妨げるものではない。本発明では、例えば、触媒を用いる場合には、触媒の添加やその除去工程を適宜付加することができる。触媒としては、一般に、この種の反応に使用される触媒であれば何れのものも使用でき、例えば、上記ニトロ化反応を促進するものであれば、適宜のものを使用することができる。   The water used for producing the high-temperature and high-pressure water of the reaction medium is not particularly limited, and for example, distilled water, ion exchange water, tap water, ground water, etc. may be used, but dissolved oxygen adversely affects the reaction. Therefore, it is desirable to remove them by bubbling with nitrogen gas, helium or the like in advance. Unlike the conventional synthesis method, the method of the present invention can synthesize an organic nitro compound without using a metal catalyst or an organic solvent, and therefore does not require a catalyst or an organic solvent. It does not necessarily prevent. In the present invention, for example, in the case of using a catalyst, a catalyst addition and removal step can be added as appropriate. In general, any catalyst can be used as long as it is a catalyst used in this type of reaction. For example, any catalyst that promotes the nitration reaction can be used.

本発明では、有機基質、ニトロ化剤、及び反応媒体を反応器に導入し、所定の時間保持することにより、有機基質がニトロ化合物に変換される。有機基質としては、特に限定されるものではなく、例えば、脂肪族化合物、芳香族化合物、複素環式化合物等が挙げられるが、好適には、脂肪族炭化水素、脂肪族アルコール、芳香族炭化水素、多環式芳香族化合物、含窒素芳香族化合物等が用いられる。具体的には、脂肪族炭化水素としては、例えば、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサンが挙げられる。脂肪族アルコールとしては、エチレングリコール、グリセリン、セルロース、ペンタエリスリトールが挙げられる。   In the present invention, an organic substrate, a nitrating agent, and a reaction medium are introduced into a reactor and held for a predetermined time, whereby the organic substrate is converted into a nitro compound. The organic substrate is not particularly limited, and examples thereof include aliphatic compounds, aromatic compounds, and heterocyclic compounds, but preferably aliphatic hydrocarbons, aliphatic alcohols, aromatic hydrocarbons. , Polycyclic aromatic compounds, nitrogen-containing aromatic compounds and the like are used. Specifically, examples of the aliphatic hydrocarbon include propane, butane, pentane, and hexane. Examples of the aliphatic alcohol include ethylene glycol, glycerin, cellulose, and pentaerythritol.

芳香族炭化水素としては、例えば、トルエン、フェノール、アニソール、クロロベンゼンが挙げられる。また、多環式芳香族化合物としては、ナフタレン、アントラセンが挙げられる。また、含窒素芳香族化合物としては、ピリジンが挙げられる。これらの有機基質は、本発明のニトロ化反応を阻害しない範囲で置換基を有することができる。このような置換基としては、例えば、芳香族アルキル基、芳香族アルキレン基、フェノール性水酸基、ハロゲン基、カルボキシル基、アルコキシ基等が挙げられる。   Examples of the aromatic hydrocarbon include toluene, phenol, anisole, and chlorobenzene. Examples of the polycyclic aromatic compound include naphthalene and anthracene. Moreover, a pyridine is mentioned as a nitrogen-containing aromatic compound. These organic substrates can have a substituent as long as they do not inhibit the nitration reaction of the present invention. Examples of such a substituent include an aromatic alkyl group, an aromatic alkylene group, a phenolic hydroxyl group, a halogen group, a carboxyl group, and an alkoxy group.

しかし、これらの化合物に制限されるものではなく、本発明では、上述の化合物と同等ないし類似の化合物であって、ニトロ化剤を用いてニトロ化反応が生起する化合物であれば同様に使用することができる。ニトロ化剤としては、通常のニトロ化反応において用いられているニトロ化剤を使用することが可能であり、例えば、硝酸、硝酸アンモニウム、硝酸リチウム、硝酸ナトリウム、硝酸カリウム、硝酸カルシウム等も用いることができる。好適には硝酸が用いられる。   However, the present invention is not limited to these compounds. In the present invention, any compound that is equivalent or similar to the above-described compound and that causes a nitration reaction using a nitrating agent is used in the same manner. be able to. As the nitrating agent, a nitrating agent used in a normal nitration reaction can be used. For example, nitric acid, ammonium nitrate, lithium nitrate, sodium nitrate, potassium nitrate, calcium nitrate and the like can also be used. . Nitric acid is preferably used.

本発明において、ニトロ化合物を合成するには、目的とする化合物に応じて、反応器中での有機基質の濃度、ニトロ化剤の濃度を任意に調整することができる。反応器中でのニトロ化剤は、多量の媒体により希釈されて低濃度となっているため、反応温度を制御することは容易である。また、低濃度でニトロ化反応が効率良く進行するため、過剰量のニトロ化剤の使用を避けることができ、反応混合物から目的とする化合物を分離することが容易であり、多量の高濃度廃酸の生成、廃液の処理を避けることができる。   In the present invention, in order to synthesize a nitro compound, the concentration of the organic substrate and the concentration of the nitrating agent in the reactor can be arbitrarily adjusted according to the target compound. Since the nitrating agent in the reactor is diluted with a large amount of medium to a low concentration, it is easy to control the reaction temperature. In addition, the nitration reaction proceeds efficiently at a low concentration, so the use of an excessive amount of nitrating agent can be avoided, and the target compound can be easily separated from the reaction mixture. Generation of acid and treatment of waste liquid can be avoided.

本発明では、好適には、例えば、350〜700℃、20〜50MPaの高温高圧水を供給できる高温高圧水供給装置を利用した、所定の設定温度に少なくとも1秒以下の時間内で到達することが可能な機構を有する連続式高温高圧反応装置が用いられるが、バッチ式反応装置も用いることができる。本発明では、これらを含む適宜の反応装置を用いて、本発明の有機ニトロ化合物の製造方法及びその製造装置を任意に設計することができる。   In the present invention, it is preferable to reach a predetermined set temperature within a time of at least 1 second or less using a high-temperature and high-pressure water supply device capable of supplying high-temperature and high-pressure water at 350 to 700 ° C. and 20 to 50 MPa, for example. Although a continuous high-temperature and high-pressure reactor having a mechanism capable of being used is used, a batch reactor can also be used. In this invention, the manufacturing method of the organic nitro compound of this invention and its manufacturing apparatus can be arbitrarily designed using the appropriate reaction apparatus containing these.

本発明において、好適な反応条件は、反応温度350〜400℃、反応圧力20〜50MPa、反応時間1秒以下の短時間(瞬時)であり、反応器内に、有機基質、ニトロ化剤、及び反応媒体を導入し、これらを所定の設定反応温度に少なくとも0.02〜0.05秒で到達させることが好ましい。これにより、例えば、バッチ式反応装置(1〜5時間)、従来の連続式反応装置(10〜120秒)と比べて、設定反応温度に至る経過時間が極端に短縮される。こうすることによって、反応収率、及び生成物の選択性を高めることができる。   In the present invention, suitable reaction conditions are a reaction temperature of 350 to 400 ° C., a reaction pressure of 20 to 50 MPa, a reaction time of 1 second or less (instantaneous), and an organic substrate, a nitrating agent, and It is preferable to introduce reaction media and allow them to reach a predetermined set reaction temperature in at least 0.02 to 0.05 seconds. Thereby, for example, the elapsed time to the set reaction temperature is extremely shortened as compared with a batch reactor (1 to 5 hours) and a conventional continuous reactor (10 to 120 seconds). By doing so, the reaction yield and the selectivity of the product can be increased.

本発明では、上記した反応の態様を採用することにより、例えば、反応時間0.001秒から60秒の短時間で芳香族化合物から芳香族ニトロ化合物が合成される。連続式反応装置を用いる場合、反応時間は、反応温度、反応圧力、高温高圧水の流速、反応基質の導入流速、反応器の形状、反応器内径、反応器の流通経路の長さ等を制御することによって反応時間をコントロールできる。より好適には、反応時間として、0.001秒から30秒の範囲の値を選択でき、最も好適には0.05秒から10秒の範囲の値を選択できる。   In the present invention, by adopting the above-described reaction mode, for example, an aromatic nitro compound is synthesized from an aromatic compound in a short time of a reaction time of 0.001 seconds to 60 seconds. When using a continuous reactor, the reaction time controls the reaction temperature, reaction pressure, high-temperature and high-pressure water flow rate, reaction substrate introduction flow rate, reactor shape, reactor inner diameter, reactor flow path length, etc. To control the reaction time. More preferably, the reaction time can be selected in the range of 0.001 seconds to 30 seconds, and most preferably in the range of 0.05 seconds to 10 seconds.

しかし、本発明は、これらの値に限定されるものではない。これによって、その設定反応温度に至る経過時間内での複雑な反応が生じにくく、シャープな反応が可能となる。すなわち、設定温度に至る経過時間が長くなると、複雑な反応が生じて、目的とする化合物を高選択率で合成することが困難となる。本発明では、反応時間が短いため、小型の装置で、短時間のうちに大量の生成物を得ることが可能であり、生産効率の高い有機ニトロ化合物の製造方法及びその装置を構築することができる。   However, the present invention is not limited to these values. As a result, a complex reaction is less likely to occur within the elapsed time up to the set reaction temperature, and a sharp reaction is possible. That is, when the elapsed time to the set temperature is long, a complicated reaction occurs, and it becomes difficult to synthesize the target compound with high selectivity. In the present invention, since the reaction time is short, it is possible to obtain a large amount of product in a short time with a small apparatus, and to construct a method for producing an organic nitro compound with high production efficiency and its apparatus. it can.

連続方式による場合には、例えば、連続的に供給される超臨界水に対し、芳香族化合物と硝酸を個別に、あるいは混合した後、これらを連続的に加える方法、また、所定量の硝酸を溶解した水を、送液ポンプにより送液し、予備加熱器を通過させて反応温度まで昇温するとともに、送液ポンプにより原料である芳香族化合物を送液し、予備加熱器を通過した水溶液と合流させる方法等が採用できる。それにより、本発明では、芳香族化合物及び硝酸を、所定温度の超臨界水が流通する反応器に高速で通過させ、所定時間、設定温度、圧力下で反応させて、目的生成物を得ることができる。   In the case of the continuous method, for example, a method of adding aromatic compounds and nitric acid separately or mixed to supercritical water continuously supplied, and then adding them continuously, or a predetermined amount of nitric acid is added. Dissolved water is fed by a liquid feed pump, passed through a preheater and heated to the reaction temperature, and the aromatic compound as a raw material is fed by the liquid feed pump and passed through the preheater. The method of making it merge can be adopted. Thereby, in the present invention, an aromatic compound and nitric acid are passed at high speed through a reactor through which supercritical water at a predetermined temperature flows, and reacted at a predetermined time, set temperature, and pressure to obtain a target product. Can do.

連続方式及びバッチ式の何れの反応方式であっても、反応終了後の反応混合物には、目的物とする有機ニトロ化合物の他に、未反応の原料又は副生物等の不純物が含まれるので、これらを分離精製することにより、所望の化合物を得ることができる。分離・精製の方法は、特に限定されず、工業的に通常用いられる蒸留、抽出、シリカゲルやイオン交換樹脂カラム等による分離方法が適用できる。バッチ方式による場合には、例えば、耐圧容器(オートクレーブ)中に、原料である有機基質とニトロ化剤を入れ、水が超臨界状態ないし亜臨界状態となるように、温度、圧力を制御し、所定時間、所定の設定温度、圧力下で反応させる方法が例示される。   In both continuous and batch reaction systems, the reaction mixture after completion of the reaction contains impurities such as unreacted raw materials or by-products in addition to the target organic nitro compound. By separating and purifying them, a desired compound can be obtained. The separation / purification method is not particularly limited, and a separation method using distillation, extraction, silica gel, an ion exchange resin column or the like, which is usually used industrially, can be applied. In the case of the batch method, for example, an organic substrate and a nitrating agent as raw materials are placed in a pressure vessel (autoclave), and the temperature and pressure are controlled so that water becomes a supercritical state or a subcritical state. The method of making it react under predetermined time, predetermined preset temperature, and pressure is illustrated.

本発明の有機ニトロ化合物の製造装置は、例えば、反応器を所定の温度に保持するための恒温装置、ニトロ化反応器、高温高圧水供給装置、有機基質供給装置、ニトロ化剤供給装置、及び反応生成物の取出し装置を有し、反応器及び各供給装置類は高温高圧流路により接続されている。その一例を、図1に示す。反応器の一端の上流側には、高温高圧水供給装置、有機基質供給装置、ニトロ化剤供給装置に通じる高温高圧流路が接続され、他端の下流側には、反応生成物の取出し装置に通じる高温高圧流路が接続されている。   The apparatus for producing an organic nitro compound of the present invention includes, for example, a constant temperature device for maintaining the reactor at a predetermined temperature, a nitration reactor, a high-temperature high-pressure water supply device, an organic substrate supply device, a nitrating agent supply device, and It has a reaction product take-out device, and the reactor and each supply device are connected by a high-temperature high-pressure channel. An example is shown in FIG. A high-temperature and high-pressure channel leading to a high-temperature and high-pressure water supply device, an organic substrate supply device and a nitrating agent supply device is connected to the upstream side of one end of the reactor, and a reaction product take-out device is connected to the downstream side of the other end A high-temperature and high-pressure channel leading to is connected.

この流路に接続して設けられた各供給装置から、高温高圧水、有機基質、ニトロ化剤が反応器に供給される。それらの温度、圧力、流量、流速等を制御することにより、反応器内が所定の反応条件に調整され、有機基質及びニトロ化剤は、反応器内で所定の温度、圧力の下に反応して有機ニトロ化合物に変換される。反応混合液は、反応生成物の取出し装置により、減圧、冷却されて回収される。また、本発明のニトロ化合物の製造装置には、緊急時に装置を冷却することができる緊急冷却用ポンプ、装置内を洗浄するための洗浄用のポンプ等の付帯設備を適宜設けることができる。   High-temperature and high-pressure water, an organic substrate, and a nitrating agent are supplied to the reactor from each supply device provided in connection with this flow path. By controlling the temperature, pressure, flow rate, flow rate, etc., the inside of the reactor is adjusted to predetermined reaction conditions, and the organic substrate and nitrating agent react under the predetermined temperature and pressure in the reactor. Converted to organic nitro compounds. The reaction mixture is recovered by being reduced in pressure and cooled by a reaction product take-out device. The nitro compound production apparatus of the present invention can be appropriately provided with incidental facilities such as an emergency cooling pump that can cool the apparatus in an emergency and a cleaning pump that cleans the inside of the apparatus.

本発明により合成される有機ニトロ化合物は、広範囲にわたる有機工業製品の製造原料又は中間体として重要な化合物であり、例えば、一例として、ポリウレタンの製造に用いられる、ジイソシアナート類の合成原料の製造に有用である。従来、高温高圧水を反応媒体とする合成方法については、アクリル酸、アミン類、芳香族カルボン酸等の有機合成法が知られているが、本発明は、反応が激しく、その制御が困難であり、生成物の爆発の危険性等を伴う恐れのある、従来の有機ニトロ化合物の合成プロセスが有する問題点を克服した新しい反応方式を提供することを実現するものである。また、本発明は、高温高圧水(350℃、20MPa以上)、例えば、亜臨界水ないし超臨界の水を反応媒体とした反応方式により、有機ニトロ化合物を、簡単な製造装置により連続して効率良く、安全に合成すること、有機ニトロ化合物を短時間で大量に合成すること、及び高い選択率で合成すること、を可能とするものである。   The organic nitro compound synthesized by the present invention is an important compound as a raw material or intermediate for the production of a wide range of organic industrial products. For example, as an example, the production of a synthetic raw material for diisocyanates used in the production of polyurethane. Useful for. Conventionally, organic synthesis methods such as acrylic acid, amines, and aromatic carboxylic acids have been known as a synthesis method using high-temperature and high-pressure water as a reaction medium. However, the present invention is intense in reaction and difficult to control. The present invention is to provide a new reaction system that overcomes the problems of the conventional organic nitro compound synthesis process that may be accompanied by a risk of product explosion. In addition, the present invention continuously improves the efficiency of organic nitro compounds with a simple production apparatus by a reaction system using high-temperature and high-pressure water (350 ° C., 20 MPa or more), for example, subcritical water or supercritical water as a reaction medium. It is possible to synthesize well, safely, synthesize organic nitro compounds in large quantities in a short time, and synthesize with high selectivity.

本発明により、次のような効果が奏される。
(1)高温高圧水の反応場に、有機基質とニトロ化剤を高速で圧入することによって、短時間で、しかも一段階で有機ニトロ化合物を製造することができる。
(2)製造工程での操作上の危険性、耐酸設備、発熱反応の制御等に問題を生じないニトロ化合物の製造方法、及びその製造装置を提供することができる。
(3)有機溶媒、反応触媒等の反応介在物が必要でないため、生成物に不純物が混入する恐れが少ない。
(4)反応時間が短いため、短時間で大量の有機ニトロ化合物を合成するのに適している。
(5)反応に選択性があり、目的とする化合物が純度良く得られる。
(6)反応媒体が水であるため、反応生成物の取り扱いが容易であり、また、反応媒体から生成物を容易に分離できる。
(7)反応媒体として水を使用し、有機溶媒、触媒等を使用しなくても良いため、製造工程から廃酸等の廃物、廃液の排出が少なく、それらの処理が不要となり、環境問題との調和が良好で、生産コストを軽減化することが可能性な有機ニトロ化合物の製造方法及びその製造装置を提供することができる。
(8)本発明の有機ニトロ化合物の合成法により、従来法に代替し得るニトロ化合物の新しい生産技術を提供できる。
The present invention has the following effects.
(1) An organic nitro compound can be produced in a short time and in one step by press-fitting an organic substrate and a nitrating agent into a reaction field of high-temperature and high-pressure water at high speed.
(2) It is possible to provide a method for producing a nitro compound and an apparatus for producing the same, which do not cause problems in operational risk in the production process, acid resistance equipment, exothermic reaction control, and the like.
(3) Since reaction inclusions such as an organic solvent and a reaction catalyst are not necessary, there is little risk of impurities being mixed into the product.
(4) Since the reaction time is short, it is suitable for synthesizing a large amount of organic nitro compounds in a short time.
(5) The reaction is selective and the target compound can be obtained with high purity.
(6) Since the reaction medium is water, handling of the reaction product is easy, and the product can be easily separated from the reaction medium.
(7) Since water is used as the reaction medium and organic solvents, catalysts, etc. need not be used, waste such as waste acid and waste liquid are less discharged from the manufacturing process, and there is no need for such treatment. It is possible to provide a method for producing an organic nitro compound and a production apparatus therefor that can be well harmonized and can reduce production costs.
(8) According to the method for synthesizing an organic nitro compound of the present invention, a new production technique for a nitro compound that can be substituted for the conventional method can be provided.

次に、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明は、以下の実施例によって何ら限定されるものではない。   EXAMPLES Next, although this invention is demonstrated concretely based on an Example, this invention is not limited at all by the following Examples.

(1)連続方式によるピクリン酸の製造
本実施例では、有機基質としてトルエンを、また、ニトロ化剤として硝酸を用いて、これらの反応によりピクリン酸を製造した。反応式を化1に示す。
(1) Production of picric acid by continuous process In this example, picric acid was produced by these reactions using toluene as the organic substrate and nitric acid as the nitrating agent. The reaction formula is shown in Chemical Formula 1.

(2)製造装置
製造装置として、図1に示される連続式の有機ニトロ化合物の製造装置を使用した。高温高圧水による反応条件は、反応温度375℃、反応圧力40MPaの超臨界状態とした。反応管は、総体積0.105cm、内径0.5mm、長さ50cmの管により構成した。原料のトルエン及び硝酸は、市販の特級試薬を使用し、高温高圧水には、脱イオン、脱酸素処理した純水を使用した。
(2) Manufacturing apparatus The manufacturing apparatus of the continuous organic nitro compound shown by FIG. 1 was used as a manufacturing apparatus. The reaction conditions with high-temperature and high-pressure water were a supercritical state with a reaction temperature of 375 ° C. and a reaction pressure of 40 MPa. The reaction tube was constituted by a tube having a total volume of 0.105 cm 3 , an inner diameter of 0.5 mm, and a length of 50 cm. As the raw material toluene and nitric acid, commercially available special grade reagents were used, and deionized and deoxygenated pure water was used as the high-temperature and high-pressure water.

反応器と高温高圧水等の各供給装置等を接続する高温高圧流路には、ハステロイC−276から作製された管を使用した。反応器は、該流路を通して、高温高圧水供給装置、トルエン供給装置、硝酸供給装置、及び生成物の取出し装置と接続した。トルエン及び硝酸は、反応器に流入する前に、流路中において高温高圧水と混合した後、反応器へと供給されるように各装置を配置した。反応器は、インコネル625からなる、内径0.5mm、長さ50cm、総体積0.105cmの管から構成した。また、必要箇所には、熱電対、圧力計を設けて、温度、圧力を監視し、反応器内が所定の反応条件となるように装置を制御した。 A tube made of Hastelloy C-276 was used for the high-temperature and high-pressure channel connecting the reactor and each supply device such as high-temperature and high-pressure water. The reactor was connected to the high-temperature and high-pressure water supply device, the toluene supply device, the nitric acid supply device, and the product take-out device through the flow path. Toluene and nitric acid were mixed with high-temperature and high-pressure water in the flow path before flowing into the reactor, and then each apparatus was arranged to be supplied to the reactor. The reactor consisted of a tube of Inconel 625 with an inner diameter of 0.5 mm, a length of 50 cm and a total volume of 0.105 cm 3 . In addition, thermocouples and pressure gauges were provided at necessary locations, temperature and pressure were monitored, and the apparatus was controlled so that the inside of the reactor was in a predetermined reaction condition.

(3)実験操作
高圧ポンプAで超臨界水を5ml/minで供給しつつ、目的条件である375℃/40MPaになるように、圧力は排圧弁で、温度は超臨界水供給装置と恒温装置でコントロールした。高圧ポンプBは、基質のトルエンを1ml/minで供給し、高圧ポンプCより希硝酸(3N)を2ml/minで導入した。高圧ポンプDとEを設け、それぞれを洗浄用と緊急冷却用の冷水供給ポンプとした。
(3) Experimental operation While supplying supercritical water at 5 ml / min with the high-pressure pump A, the pressure is a discharge valve and the temperature is the supercritical water supply device and the thermostat so that the target condition is 375 ° C./40 MPa. Controlled with. The high-pressure pump B supplied toluene as a substrate at 1 ml / min, and the dilute nitric acid (3N) was introduced from the high-pressure pump C at 2 ml / min. High-pressure pumps D and E were provided, and each was used as a cold water supply pump for cleaning and emergency cooling.

この条件で、超臨界水を反応媒体として、トルエン、及び硝酸を、上記反応器に供給してニトロ化反応を遂行した。この反応条件下での反応時間は0.482秒であった。この場合、反応終了液にはトルエンの芳香族環にニトロ基が導入されたピクリン酸が3〜6%生成していた。更に、反応条件を、370℃/40MPa、373℃/40MPa、及び376℃/40MPaに変更して実験を行った。回収された反応液は、何れも黄色の溶液となり、ピクリン酸の生成を示していた。   Under these conditions, nitration reaction was performed by supplying toluene and nitric acid to the reactor using supercritical water as a reaction medium. The reaction time under these reaction conditions was 0.482 seconds. In this case, 3 to 6% of picric acid in which a nitro group was introduced into the aromatic ring of toluene was formed in the reaction completion liquid. Furthermore, the experiment was conducted by changing the reaction conditions to 370 ° C./40 MPa, 373 ° C./40 MPa, and 376 ° C./40 MPa. All of the recovered reaction solutions were yellow solutions, indicating the production of picric acid.

(4)反応生成物の確認
本実施例で得た反応溶出液の有機溶媒部をGC−MSにより分析して、反応生成物を確認した。分析装置としては、HP5973MS&6890GC Systemを使用した。分離カラムとして、HP19091B−112 Ultra25% Phenyl Methyl Siloxane 25m 320nm 0.52nmを使用し、流速0.8ml/min、温度100〜280℃(4℃/min)の条件で分析した。その分析結果のクロマトグラムを図2に示す。これより主成分としてピクリン酸が大量に生成し、僅かにジニトロフェノールが生成していることが分かった。
(4) Confirmation of reaction product The organic solvent part of the reaction eluate obtained in this example was analyzed by GC-MS to confirm the reaction product. As the analyzer, HP5973MS & 6890GC System was used. HP19091B-112 Ultra 25% Phenyl Methyl Siloxane 25m 320nm 0.52nm was used as a separation column, and analysis was performed under conditions of a flow rate of 0.8 ml / min and a temperature of 100 to 280 ° C (4 ° C / min). The chromatogram of the analysis result is shown in FIG. From this, it was found that a large amount of picric acid was produced as the main component, and a slight amount of dinitrophenol was produced.

更に、クロマトグラムのリテンションタイム14.2分の成分を、質量分析器により分析したマススペクトルを図3に示す。本実施例により合成された化合物を質量分析したマススペクトル(図3)が、図4に示す既知物質(標準物質)のピクリン酸のマススペクトルと一致していることから、本実施例では、ピクリン酸が主成分として合成されていることが確認された。更に、本実施例により合成された化合物の赤外線吸収スペクトルを図5に示し、既知物質(標準物質)のピクリン酸の赤外線吸収スペクトルを図6に示す。両赤外線吸収スペクトルを比較することにより、本実施例で合成された化合物がピクリン酸であることを確認した。   Further, FIG. 3 shows a mass spectrum obtained by analyzing a component having a retention time of 14.2 minutes with a mass spectrometer. Since the mass spectrum (FIG. 3) obtained by mass spectrometry of the compound synthesized in this example is consistent with the mass spectrum of picric acid, which is a known substance (standard substance) shown in FIG. It was confirmed that the acid was synthesized as the main component. Further, FIG. 5 shows an infrared absorption spectrum of the compound synthesized in this example, and FIG. 6 shows an infrared absorption spectrum of picric acid, which is a known substance (standard substance). By comparing both infrared absorption spectra, it was confirmed that the compound synthesized in this example was picric acid.

本実施例では、有機基質としてトルエンを、また、ニトロ化試薬として硝酸を用いて、該トルエンのニトロ化を試みた(化2)。以下に、合成条件及び合成の結果を示す。   In this example, toluene was tried to be nitrated using toluene as an organic substrate and nitric acid as a nitrating reagent (Chemical Formula 2). The synthesis conditions and synthesis results are shown below.

(1)合成条件
基質:トルエン
ニトロ化試薬:硝酸
反応温度:376℃
反応圧力(密度):40MPa(606.4kg/m
反応時間:0.446秒(計算より)
流通式高温高圧水ニトロ化反応装置:実施例1で使用した装置と同じ。
反応器:外径1/16インチのインコネル625管の反応管、内径0.5mm、長さ500mm、容積は0.098cm
注入条件:水5ml/min、硝酸2ml/min(3N)、トルエン1ml/min。
(1) Synthesis conditions Substrate: Toluene nitration reagent: Nitric acid Reaction temperature: 376 ° C
Reaction pressure (density): 40 MPa (606.4 kg / m 3 )
Reaction time: 0.446 seconds (from calculation)
Flow-type high-temperature and high-pressure water nitration reactor: Same as that used in Example 1.
Reactor: Inconel 625 reaction tube having an outer diameter of 1/16 inch, an inner diameter of 0.5 mm, a length of 500 mm, and a volume of 0.098 cm 3 .
Injection conditions: water 5 ml / min, nitric acid 2 ml / min (3N), toluene 1 ml / min.

生成物の確認:GC−MS分析条件;HP5973MS & 6890GC System, Column: HP19091B−112 Ultra2 5% Phenyl Methyl Siloxane 25m*320nm*0.52nm Flow rate: 3.6 ml/min, Inj 250C, Temperature: 70(2min)−(25C/min)−130−(20C/min)−310C(5min)。   Product confirmation: GC-MS analysis conditions; HP5973MS & 6890GC System, Column: HP19091B-112 Ultra2 5% Phenyl Methyl Siloxane 25m * 320nm * 0.52nm Flow rate: 3.6 ml / min, 70 ml / min, 70 ml / min, 70 ml / min. (2min)-(25C / min) -130- (20C / min) -310C (5min).

(2)合成の結果
1:保持時間2.46分にニトロベンゼン(1)のピークを観測した。そのピークはData Base Wiley275のライブラリー検索及び既知物質の分析結果より同定した。図7に、標準物質データとライブラリー検索による一致率97%のデータを示す。
(2) Synthesis result 1: A peak of nitrobenzene (1) was observed at a retention time of 2.46 minutes. The peak was identified from the library search of Data Base Wiley275 and the analysis results of known substances. FIG. 7 shows standard substance data and data with a concordance rate of 97% by library search.

2:保持時間7.27分に2,4,6−トリニトロフェノール(13)のピークを観測した。そのピークはData Base Wiley275のライブラリー検索及び既知物質の分析結果より同定した。図8に、標準物質データとライブラリー検索による一致率93%のデータを示す。なお、この(13)は、ピクリン酸と呼ばれる爆薬でもあることから、分離し赤外線吸収スペクトルとの比較を行い一致することを確認した(図9)。 2: A peak of 2,4,6-trinitrophenol (13) was observed at a retention time of 7.27 minutes. The peak was identified from the library search of Data Base Wiley275 and the analysis results of known substances. FIG. 8 shows standard substance data and data with a match rate of 93% by library search. Since (13) is also an explosive called picric acid, it was separated and compared with an infrared absorption spectrum to confirm that it coincided (FIG. 9).

3:保持時間6.3分に2,4,6−トリニトロベンゼン(5)のピークを観測した。そのピークはData Base Wiley275のライブラリー検索及び既知物質の分析結果より同定した。図10に、標準物質データとライブラリー検索による一致率73%のデータを示す。なお、この一致率の低さはData Base Wiley275集積の#98403:1,3,5−trinitrobenzeneのマスフラグメントのm/z167以下のピークの取り込みのないことに起因する。従って、参考のために、図11に、有機化合物のスペクトルデータベースSDBSの1,3,5−トリニトロベンゼン(5)のマススペクトルを示す。この場合には一致率98%を示す。 3: A peak of 2,4,6-trinitrobenzene (5) was observed at a retention time of 6.3 minutes. The peak was identified from the library search of Data Base Wiley275 and the analysis results of known substances. FIG. 10 shows standard substance data and data with a matching rate of 73% by library search. This low coincidence rate is due to the fact that the peak below m / z 167 of the mass fragment of # 98403: 1,3,5-trinitrobenzene of Data Base Wiley 275 integration is not taken in. Therefore, for reference, FIG. 11 shows a mass spectrum of 1,3,5-trinitrobenzene (5) in the spectrum database SDBS of organic compounds for reference. In this case, the coincidence rate is 98%.

本実施例では、合成条件を変えて、トルエンのニトロ化を試みた(化3)。以下に、合成条件及び合成の結果を示す。   In this example, the nitration of toluene was attempted by changing the synthesis conditions (Chemical Formula 3). The synthesis conditions and synthesis results are shown below.

(1)合成条件
基質:トルエン
ニトロ化試薬:硝酸
反応温度:300℃
反応圧力(密度):40MPa(764.4kg/m
反応時間:1.12秒(計算より)
流通式高温高圧水ニトロ化反応装置:実施例1で使用した装置と同じ。
反応器:外径1/16インチのインコネル625管にチタン内張の反応管、内径0.5mm 長さ1000mm、容積は0.196cm
注入条件:水5ml/min、硝酸2ml/min(3N)、トルエン1ml/min。
生成物の確認:GC−MS分析条件は実施例2と同じ。
(1) Synthesis conditions Substrate: Toluene nitration reagent: Nitric acid Reaction temperature: 300 ° C
Reaction pressure (density): 40 MPa (764.4 kg / m 3 )
Reaction time: 1.12 seconds (from calculation)
Flow-type high-temperature and high-pressure water nitration reactor: Same as that used in Example 1.
Reactor: Inconel 625 tube with an outer diameter of 1/16 inch and titanium-lined reaction tube, inner diameter 0.5 mm, length 1000 mm, and volume 0.196 cm 3 .
Injection conditions: water 5 ml / min, nitric acid 2 ml / min (3N), toluene 1 ml / min.
Product confirmation: GC-MS analysis conditions are the same as in Example 2.

(2)合成の結果
ニトロベンゼン(1)、オルト(o)−ニトロトルエン(6)、メタ(m)−ニトロトルエン(7)、パラ(p)−ニトロトルエン(8)が生成された。オルト:メタ:パラの比率は約3:1:5であった。
(2) Results of synthesis Nitrobenzene (1), ortho (o) -nitrotoluene (6), meta (m) -nitrotoluene (7), para (p) -nitrotoluene (8) were produced. The ratio of ortho: meta: para was about 3: 1: 5.

1:保持時間2.46分にニトロベンゼン(1)のピークを観測した。そのピークはData Base Wiley275のライブラリー検索及び既知物質の分析結果より同定した(スペクトルデータ実施例2参照)。 1: A peak of nitrobenzene (1) was observed at a retention time of 2.46 minutes. The peak was identified from the library search of Data Base Wiley 275 and the analysis results of known substances (see spectral data example 2).

2:保持時間3.15分にオルト(o)−ニトロトルエン(6)のピークを観測した。そのピークはData Base Wiley275のライブラリー検索及び既知物質の分析結果より同定した。図12に、標準物質データとライブラリー検索による一致率95%を示す。 2: A peak of ortho (o) -nitrotoluene (6) was observed at a retention time of 3.15 minutes. The peak was identified from the library search of Data Base Wiley275 and the analysis results of known substances. FIG. 12 shows the standard substance data and 95% matching rate by library search.

3:保持時間3.45分にメタ(m)−ニトロトルエン(7)のピークを観測した。そのピークはData Base Wiley275のライブラリー検索及び既知物質の分析結果より同定した。図13に、標準物質データとライブラリー検索による一致率95%を示す。 3: A peak of meta (m) -nitrotoluene (7) was observed at a retention time of 3.45 minutes. The peak was identified from the library search of Data Base Wiley275 and the analysis results of known substances. FIG. 13 shows the reference substance data and the matching rate of 95% by library search.

4:保持時間3.58分にパラ(p)−ニトロトルエン(8)のピークを観測した。そのピークはData Base Wiley275のライブラリー検索及び既知物質の分析結果より同定した。図14に、標準物質データとライブラリー検索による一致率95%を示す。 4: A peak of para (p) -nitrotoluene (8) was observed at a retention time of 3.58 minutes. The peak was identified from the library search of Data Base Wiley275 and the analysis results of known substances. FIG. 14 shows the reference material data and the matching rate of 95% by library search.

本実施例では、合成条件を変えて、トルエンのニトロ化を試みた(化4)。以下に、合成条件及び合成の結果を示す。   In this example, the nitration of toluene was attempted by changing the synthesis conditions (Chemical Formula 4). The synthesis conditions and synthesis results are shown below.

(1)合成条件
基質:トルエン
ニトロ化試薬:硝酸
反応温度:350℃
反応圧力(密度):40MPa(671.9kg/m
反応時間:0.99秒(計算より)
流通式高温高圧水ニトロ化反応装置:実施例1で使用した装置に同じ。
反応器:外径1/16インチのインコネル625管にチタン内張の反応管、内径0.5mm、長さ1000mm、容積は0.196cm
注入条件:水5ml/min、硝酸2ml/min(3N)、トルエン1ml/min。
生成物の確認:GC−MS分析条件は実施例2と同じ。
(1) Synthesis conditions Substrate: Toluene nitration reagent: Nitric acid Reaction temperature: 350 ° C
Reaction pressure (density): 40 MPa (671.9 kg / m 3 )
Reaction time: 0.99 seconds (from calculation)
Flow-type high-temperature high-pressure water nitration reactor: Same as the apparatus used in Example 1.
Reactor: Inconel 625 tube having an outer diameter of 1/16 inch and a titanium-lined reaction tube, an inner diameter of 0.5 mm, a length of 1000 mm, and a volume of 0.196 cm 3 .
Injection conditions: water 5 ml / min, nitric acid 2 ml / min (3N), toluene 1 ml / min.
Product confirmation: GC-MS analysis conditions are the same as in Example 2.

(2)合成の結果
ニトロベンゼン(1)、オルト(o)−ニトロトルエン(6)、メタ(m)−ニトロトルエン(7)、パラ(p)−ニトロトルエン(8)が生成された。そのピークはData Base Wiley275のライブラリー検索及び既知物質の分析結果より同定した(スペクトルデータ実施例2及び3を参照)。オルト:メタ:パラの比率は約2:1:6であった。
(2) Results of synthesis Nitrobenzene (1), ortho (o) -nitrotoluene (6), meta (m) -nitrotoluene (7), para (p) -nitrotoluene (8) were produced. The peak was identified from the library search of Data Base Wiley 275 and the analysis results of known substances (see spectral data examples 2 and 3). The ratio of ortho: meta: para was about 2: 1: 6.

本実施例では、合成条件を変えて、トルエンのニトロ化を試みた(化5)。以下に、合成条件及び合成の結果を示す。   In this example, the nitration of toluene was attempted by changing the synthesis conditions (Chemical Formula 5). The synthesis conditions and synthesis results are shown below.

(1)合成条件
基質:トルエン
ニトロ化試薬:硝酸
反応温度:375℃
反応圧力(密度):40MPa(609.3kg/m
反応時間:0.90秒(計算より)
流通式高温高圧水ニトロ化反応装置:実施例1で使用した装置に同じ。
反応器:外径1/16インチのインコネル625管にチタン内張の反応管、内径0.5mm、長さ1000mm、容積は0.196cm
注入条件:水5ml/min、硝酸2ml/min(3N)、トルエン1ml/min。
生成物の確認:GC−MS分析条件は実施例2と同じ。
(1) Synthesis conditions Substrate: Toluene nitration reagent: Nitric acid Reaction temperature: 375 ° C
Reaction pressure (density): 40 MPa (609.3 kg / m 3 )
Reaction time: 0.90 seconds (from calculation)
Flow-type high-temperature high-pressure water nitration reactor: Same as the apparatus used in Example 1.
Reactor: Inconel 625 tube having an outer diameter of 1/16 inch and a titanium-lined reaction tube, an inner diameter of 0.5 mm, a length of 1000 mm, and a volume of 0.196 cm 3 .
Injection conditions: water 5 ml / min, nitric acid 2 ml / min (3N), toluene 1 ml / min.
Product confirmation: GC-MS analysis conditions are the same as in Example 2.

(2)合成の結果
ニトロベンゼン(1)、オルト(o)−ニトロトルエン(6)、メタ(m)−ニトロトルエン(7)、パラ(p)−ニトロトルエン(8)が生成された。そのピークはData Base Wiley275のライブラリー検索及び既知物質の分析結果より同定した(スペクトルデータ実施例2及び3を参照)。オルト:メタ:パラの比率は350℃の場合とほぼ同じであった。
(2) Results of synthesis Nitrobenzene (1), ortho (o) -nitrotoluene (6), meta (m) -nitrotoluene (7), para (p) -nitrotoluene (8) were produced. The peak was identified from the library search of Data Base Wiley 275 and the analysis results of known substances (see spectral data examples 2 and 3). The ratio of ortho: meta: para was almost the same as at 350 ° C.

本実施例では、ベンゼンのニトロ化を試みた(化6)。以下に、合成条件及び合成の結果を示す。   In this example, nitration of benzene was attempted (Chemical Formula 6). The synthesis conditions and synthesis results are shown below.

(1)合成条件
基質:ベンゼン
ニトロ化試薬:硝酸
反応温度:300℃
反応圧力(密度):40MPa(764.4kg/m
反応時間:1.12秒(計算より)
流通式高温高圧水ニトロ化反応装置:実施例1で使用した装置に同じ。
反応器:外径1/16インチのインコネル625管にチタン内張の反応管、内径0.5mm、長さ1000mm、容積は0.196cm
注入条件:水5ml/min、硝酸2ml/min(3N)、ベンゼン1ml/min。
生成物の確認:GC−MS分析条件は実施例2と同じ。
(1) Synthesis conditions Substrate: Benzene nitration reagent: Nitric acid Reaction temperature: 300 ° C
Reaction pressure (density): 40 MPa (764.4 kg / m 3 )
Reaction time: 1.12 seconds (from calculation)
Flow-type high-temperature high-pressure water nitration reactor: Same as the apparatus used in Example 1.
Reactor: Inconel 625 tube having an outer diameter of 1/16 inch and a titanium-lined reaction tube, an inner diameter of 0.5 mm, a length of 1000 mm, and a volume of 0.196 cm 3 .
Injection conditions: water 5 ml / min, nitric acid 2 ml / min (3N), benzene 1 ml / min.
Product confirmation: GC-MS analysis conditions are the same as in Example 2.

(2)合成の結果
1:保持時間2.46分にニトロベンゼン(1)のピークを観測した。そのピークはData Base Wiley275のライブラリー検索及び既知物質の分析結果より同定した(スペクトルデータ実施例2を参照)。
(2) Synthesis result 1: A peak of nitrobenzene (1) was observed at a retention time of 2.46 minutes. The peak was identified from the library search of Data Base Wiley 275 and the analysis results of known substances (see spectral data example 2).

2:保持時間4.86分にp−ジニトロベンゼン(4)のピークを観測した。そのピークはData Base Wiley275のライブラリー検索及び既知物質の分析結果より同定した。図15に、データを示す。 2: A peak of p-dinitrobenzene (4) was observed at a retention time of 4.86 minutes. The peak was identified from the library search of Data Base Wiley275 and the analysis results of known substances. FIG. 15 shows the data.

3:保持時間5.0分にm−ジニトロベンゼン(3)のピークを観測した。そのピークはData Base Wiley275のライブラリー検索及び既知物質の分析結果より同定した。図16に、データを示す。 3: A peak of m-dinitrobenzene (3) was observed at a retention time of 5.0 minutes. The peak was identified from the library search of Data Base Wiley275 and the analysis results of known substances. FIG. 16 shows the data.

4:保持時間5.12分にo−ジニトロベンゼン(2)のピークを観測した。そのピークはData Base Wiley275のライブラリー検索及び既知物質の分析結果より同定した。図17に、データを示す。 4: A peak of o-dinitrobenzene (2) was observed at a retention time of 5.12 minutes. The peak was identified from the library search of Data Base Wiley275 and the analysis results of known substances. FIG. 17 shows the data.

5:保持時間6.30分に1,3,5−トリニトロベンゼン(5)のピークを観測した。そのピークはData Base Wiley275のライブラリー検索及び既知物質の分析結果より同定した(スペクトルデータ実施例2を参照)。 5: A peak of 1,3,5-trinitrobenzene (5) was observed at a retention time of 6.30 minutes. The peak was identified from the library search of Data Base Wiley 275 and the analysis results of known substances (see spectral data example 2).

6:保持時間7.27分に2,4,6−トリニトロフェノール(13)のピークを観測した。そのピークはData Base Wiley275のライブラリー検索及び既知物質の分析結果より同定した(スペクトルデータ実施例2を参照)。検索による一致率は全て90以上であった。
7:生成されるニトロ化合物の約1/2はニトロベンゼンであった。
6: A peak of 2,4,6-trinitrophenol (13) was observed at a retention time of 7.27 minutes. The peak was identified from the library search of Data Base Wiley 275 and the analysis results of known substances (see spectral data example 2). The matching rate by search was 90 or more.
7: About 1/2 of the produced nitro compound was nitrobenzene.

本実施例では、合成条件を変えて、ベンゼンのニトロ化を試みた(化7)。以下に、合成条件及び合成の結果を示す。   In this example, nitration of benzene was attempted by changing the synthesis conditions (Chemical Formula 7). The synthesis conditions and synthesis results are shown below.

(1)合成条件
基質:ベンゼン
ニトロ化試薬:硝酸
反応温度:350℃
反応圧力(密度):40MPa(671.9kg/m
反応時間:0.99秒(計算より)
流通式高温高圧水ニトロ化反応装置:実施例1に使用した装置に同じ。
反応器:外径1/16インチのインコネル625管にチタン内張の反応管、内径0.5mm、長さ1000mm、容積は0.196cm
注入条件:水5ml/min、硝酸2ml/min(3N)、ベンゼン1ml/min。
生成物の確認:GC−MS分析条件は実施例2と同じ。
(1) Synthesis conditions Substrate: Benzene nitration reagent: Nitric acid Reaction temperature: 350 ° C
Reaction pressure (density): 40 MPa (671.9 kg / m 3 )
Reaction time: 0.99 seconds (from calculation)
Flow-type high-temperature high-pressure water nitration reactor: Same as the apparatus used in Example 1.
Reactor: Inconel 625 tube having an outer diameter of 1/16 inch and a titanium-lined reaction tube, an inner diameter of 0.5 mm, a length of 1000 mm, and a volume of 0.196 cm 3 .
Injection conditions: water 5 ml / min, nitric acid 2 ml / min (3N), benzene 1 ml / min.
Product confirmation: GC-MS analysis conditions are the same as in Example 2.

(2)合成の結果
ニトロベンゼン(1)、オルト(o)−ジニトロベンゼン(2)、メタ(m)−ジニトロベンゼン(3)、パラ(p)−ジニトロベンゼン(4)が生成された。そのピークはData Base Wiley275のライブラリー検索及び既知物質の分析結果より同定した(スペクトルデータ実施例2及び6を参照)。オルト:メタ:パラの比率は350℃の場合とほぼ同じであった。1,3,5−トリニトロベンゼン(5)、2,4,6−トリニトロフェノール(ピクリン酸)(13)も同様に生成されるが、実施例6より多く分析された。この条件におけるニトロ化合物の生成物に占める量は約83%であり、ニトロベンゼンは生成物中の約70%に達した。
(2) Results of synthesis Nitrobenzene (1), ortho (o) -dinitrobenzene (2), meta (m) -dinitrobenzene (3), and para (p) -dinitrobenzene (4) were produced. The peak was identified from the library search of Data Base Wiley 275 and the analysis results of known substances (see spectral data examples 2 and 6). The ratio of ortho: meta: para was almost the same as at 350 ° C. 1,3,5-trinitrobenzene (5) and 2,4,6-trinitrophenol (picric acid) (13) were produced in the same manner, but were analyzed more than Example 6. Under these conditions, the amount of nitro compound in the product was about 83%, and nitrobenzene reached about 70% of the product.

本実施例では、合成条件を変えて、ベンゼンのニトロ化を試みた(化8)。以下に、合成条件及び合成の結果を示す。   In this example, nitration of benzene was attempted by changing the synthesis conditions (Chemical Formula 8). The synthesis conditions and synthesis results are shown below.

(1)合成条件
基質:ベンゼン
ニトロ化試薬:硝酸
反応温度:375℃
反応圧力(密度):40MPa(609.3kg/m
反応時間:0.90秒(計算より)
流通式高温高圧水ニトロ化反応装置:実施例1で使用した装置に同じ。
反応器:外径1/16インチのインコネル625管にチタン内張の反応管、内径0.5mm、長さ1000mm、容積は0.196cm
注入条件:水5ml/min、硝酸2ml/min(3N)、ベンゼン1ml/min。
生成物の確認:GC−MS分析条件は実施例2と同じ。
(1) Synthesis conditions Substrate: Benzene nitration reagent: Nitric acid Reaction temperature: 375 ° C
Reaction pressure (density): 40 MPa (609.3 kg / m 3 )
Reaction time: 0.90 seconds (from calculation)
Flow-type high-temperature high-pressure water nitration reactor: Same as the apparatus used in Example 1.
Reactor: Inconel 625 tube having an outer diameter of 1/16 inch and a titanium-lined reaction tube, an inner diameter of 0.5 mm, a length of 1000 mm, and a volume of 0.196 cm 3 .
Injection conditions: water 5 ml / min, nitric acid 2 ml / min (3N), benzene 1 ml / min.
Product confirmation: GC-MS analysis conditions are the same as in Example 2.

(2)合成の結果
ニトロベンゼン(1)、オルト(o)−ジニトロベンゼン(2)、メタ(m)−ジニトロベンゼン(3)、パラ(p)−ジニトロベンゼン(4)が生成された。そのピークはData Base Wiley275のライブラリー検索及び既知物質の分析結果より同定した。(スペクトルデータ実施例2及び6を参照)。オルト:メタ:パラの比率は350℃の場合とほぼ同じであった。1,3,5−トリニトロベンゼン(5)、2,4,6−トリニトロフェノール(ピクリン酸)(13)も同様に生成されるが、実施例7より多く分析された。この条件におけるニトロ化合物の生成物に占める量は約91.4%であり、ニトロベンゼンは約61%であるが、2,4,6−トリニトロフェノール(ピクリン酸)は約15.5%に増大した。
(2) Results of synthesis Nitrobenzene (1), ortho (o) -dinitrobenzene (2), meta (m) -dinitrobenzene (3), and para (p) -dinitrobenzene (4) were produced. The peak was identified from the library search of Data Base Wiley275 and the analysis results of known substances. (See Spectral Data Examples 2 and 6). The ratio of ortho: meta: para was almost the same as at 350 ° C. 1,3,5-trinitrobenzene (5) and 2,4,6-trinitrophenol (picric acid) (13) were produced in the same manner, but were analyzed more than Example 7. Under these conditions, the amount of nitro compound in the product is about 91.4%, nitrobenzene is about 61%, but 2,4,6-trinitrophenol (picric acid) is increased to about 15.5%. did.

本実施例では、基質としてピリジン、また、ニトロ化試薬として硝酸を用いて、ピリジンのニトロ化を試みた(化9)。以下に、合成条件及び合成の結果を示す。   In this example, pyridine was tried to be nitrated using pyridine as a substrate and nitric acid as a nitrating reagent (Chemical Formula 9). The synthesis conditions and synthesis results are shown below.

(1)合成条件
基質:ピリジン
ニトロ化試薬:硝酸
反応温度:300℃
反応圧力(密度):40MPa(764.4kg/m
反応時間:1.12秒(計算より)
流通式高温高圧水ニトロ化反応装置:実施例1で使用した装置に同じ。
反応器:外径1/16インチのインコネル625管にチタン内張の反応管、内径0.5mm、長さ1000mm、容積は0.196cm
注入条件:水5ml/min、硝酸2ml/min(3N)、ピリジン1ml/min。
生成物の確認:GC−MS分析条件は実施例2と同じ。
(1) Synthesis conditions Substrate: Pyridine nitration reagent: Nitric acid Reaction temperature: 300 ° C
Reaction pressure (density): 40 MPa (764.4 kg / m 3 )
Reaction time: 1.12 seconds (from calculation)
Flow-type high-temperature high-pressure water nitration reactor: Same as the apparatus used in Example 1.
Reactor: Inconel 625 tube having an outer diameter of 1/16 inch and a titanium-lined reaction tube, an inner diameter of 0.5 mm, a length of 1000 mm, and a volume of 0.196 cm 3 .
Injection conditions: water 5 ml / min, nitric acid 2 ml / min (3N), pyridine 1 ml / min.
Product confirmation: GC-MS analysis conditions are the same as in Example 2.

(2)合成の結果
1:保持時間2.54分に3−ニトロピリジン(15)(CAS Registry No.:002530−26−9)のピークを観測した。そのピークはData Base Wiley275のライブラリー検索及び既知物質の分析結果より同定した(図18)。
(2) Synthesis result 1: A peak of 3-nitropyridine (15) (CAS Registry No .: 002530-26-9) was observed at a retention time of 2.54 minutes. The peak was identified from the library search of Data Base Wiley 275 and the analysis results of known substances (FIG. 18).

2:保持時間3.44分に2−ニトロピリジン(14)のピークを観測した。そのピークはData Base Wiley275のライブラリー検索及び既知物質の分析結果より同定した(図19)。 2: A peak of 2-nitropyridine (14) was observed at a retention time of 3.44 minutes. The peak was identified from the library search of Data Base Wiley275 and the analysis results of known substances (FIG. 19).

3:この条件におけるニトロ化合物の生成物に占める割合は約48.5%であり、2−ニトロピリジン(14)は約22%であるが、3−ニトロピリジン(15)は約19%であった。 3: The ratio of the nitro compound to the product under these conditions was about 48.5%, 2-nitropyridine (14) was about 22%, but 3-nitropyridine (15) was about 19%. It was.

本実施例では、合成条件を変えて、ピリジンのニトロ化を試みた(化10)。以下に、合成条件及び合成の結果を示す。   In this example, nitration of pyridine was attempted by changing the synthesis conditions (Chemical Formula 10). The synthesis conditions and synthesis results are shown below.

(1)合成条件
基質:ピリジン
ニトロ化試薬:硝酸
反応温度:350℃
反応圧力(密度):40MPa(671.9kg/m
反応時間:0.99秒(計算より)
流通式高温高圧水ニトロ化反応装置:実施例1で使用した装置と同じ。
反応器:外径1/16インチのインコネル625管にチタン内張の反応管、内径0.5mm、長さ1000mm、容積は0.196cm
注入条件:水5ml/min、硝酸2ml/min(3N)、ピリジン1ml/min。
生成物の確認:GC−MS分析条件は実施例2と同じ。
(1) Synthesis conditions Substrate: Pyridine nitration reagent: Nitric acid Reaction temperature: 350 ° C
Reaction pressure (density): 40 MPa (671.9 kg / m 3 )
Reaction time: 0.99 seconds (from calculation)
Flow-type high-temperature and high-pressure water nitration reactor: Same as that used in Example 1.
Reactor: Inconel 625 tube having an outer diameter of 1/16 inch and a titanium-lined reaction tube, an inner diameter of 0.5 mm, a length of 1000 mm, and a volume of 0.196 cm 3 .
Injection conditions: water 5 ml / min, nitric acid 2 ml / min (3N), pyridine 1 ml / min.
Product confirmation: GC-MS analysis conditions are the same as in Example 2.

(2)合成の結果
主なニトロ化合物は、同様に2−ニトロピリジン(14)、3−ニトロピリジン(15)が生成された。この条件におけるニトロ化合物の生成物に占める量は約33.1%であり、2−ニトロピリジン(14)は約18.7%であるが、3−ニトロピリジン(15)は約11%であった。
(2) Results of synthesis As main nitro compounds, 2-nitropyridine (14) and 3-nitropyridine (15) were similarly produced. Under these conditions, the amount of the nitro compound in the product was about 33.1%, 2-nitropyridine (14) was about 18.7%, and 3-nitropyridine (15) was about 11%. It was.

本実施例では、合成条件を変えて、ピリジンのニトロ化を試みた(化11)。以下に、合成条件及び合成の結果を示す。   In this example, nitration of pyridine was attempted by changing the synthesis conditions (Chemical Formula 11). The synthesis conditions and synthesis results are shown below.

(1)合成条件
基質:ピリジン
ニトロ化試薬:硝酸
反応温度:375℃
反応圧力(密度):40MPa(609.3kg/m
反応時間:0.90秒(計算より)
流通式高温高圧水ニトロ化反応装置:実施例1で使用した装置と同じ。
反応器:外径1/16インチのインコネル625管にチタン内張の反応管、内径0.5mm、長さ1000mm、容積は0.196cm
注入条件:水5ml/min、硝酸2ml/min(3N)、ピリジン1ml/min。
生成物の確認:GC−MS分析条件は実施例2と同じ。
(1) Synthesis conditions Substrate: Pyridine nitration reagent: Nitric acid Reaction temperature: 375 ° C
Reaction pressure (density): 40 MPa (609.3 kg / m 3 )
Reaction time: 0.90 seconds (from calculation)
Flow-type high-temperature and high-pressure water nitration reactor: Same as that used in Example 1.
Reactor: Inconel 625 tube having an outer diameter of 1/16 inch and a titanium-lined reaction tube, an inner diameter of 0.5 mm, a length of 1000 mm, and a volume of 0.196 cm 3 .
Injection conditions: water 5 ml / min, nitric acid 2 ml / min (3N), pyridine 1 ml / min.
Product confirmation: GC-MS analysis conditions are the same as in Example 2.

(2)合成の結果
主なニトロ化合物は2−ニトロピリジン(14)、3−ニトロピリジン(15)が生成された。この条件におけるニトロ化合物の生成物に占める量は約73.9%であり、2−ニトロピリジン(14)は約45.7%であるが、3−ニトロピリジン(15)は約26.4%であった。
(2) Results of synthesis The main nitro compounds were 2-nitropyridine (14) and 3-nitropyridine (15). Under these conditions, the amount of the nitro compound in the product is about 73.9%, 2-nitropyridine (14) is about 45.7%, but 3-nitropyridine (15) is about 26.4%. Met.

本実施例では、基質としてn−ヘキサン、また、ニトロ化試薬として硝酸を用いて、n−ヘキサンのニトロ化を試みた(化12)。以下に、合成条件及び合成の結果を示す。   In this example, n-hexane was nitrated using n-hexane as a substrate and nitric acid as a nitrating reagent (Chemical Formula 12). The synthesis conditions and synthesis results are shown below.

(1)合成条件
基質:n−ヘキサン
ニトロ化試薬:硝酸
反応温度:300℃
反応圧力(密度):40MPa(764.4kg/m
反応時間:1.12秒(計算より)
流通式高温高圧水ニトロ化反応装置:実施例1で使用した装置と同じ。
反応器:外径1/16インチのインコネル625管にチタン内張の反応管、内径0.5mm、長さ1000mm、容積は0.196cm
注入条件:水5ml/min、硝酸2ml/min(3N)、n−ヘキサン1ml/min。
生成物の確認:GC−MS分析条件は実施例2と同じ。
(1) Synthesis conditions Substrate: n-hexane nitrating reagent: nitric acid Reaction temperature: 300 ° C
Reaction pressure (density): 40 MPa (764.4 kg / m 3 )
Reaction time: 1.12 seconds (from calculation)
Flow-type high-temperature and high-pressure water nitration reactor: Same as that used in Example 1.
Reactor: Inconel 625 tube having an outer diameter of 1/16 inch and a titanium-lined reaction tube, an inner diameter of 0.5 mm, a length of 1000 mm, and a volume of 0.196 cm 3 .
Injection conditions: water 5 ml / min, nitric acid 2 ml / min (3N), n-hexane 1 ml / min.
Product confirmation: GC-MS analysis conditions are the same as in Example 2.

(2)合成の結果
1:保持時間2.11分に1−ニトロヘキサン(16)(CAS Registry No.:646−14−0)のピークを観測した。そのピークはData Base Wiley275のライブラリー検索及び既知物質の分析結果より同定した(図20)。
(2) Synthesis result 1: A peak of 1-nitrohexane (16) (CAS Registry No .: 646-14-0) was observed at a retention time of 2.11 minutes. The peak was identified from the library search of Data Base Wiley275 and the analysis results of known substances (FIG. 20).

本実施例では、合成条件を変えて、n−ヘキサンのニトロ化を試みた。以下に、合成条件及び合成の結果を示す。
(1)合成条件
基質:n−ヘキサン
ニトロ化試薬:硝酸
反応温度:350℃
反応圧力(密度):40MPa(671.9kg/m
反応時間:0.99秒(計算より)
流通式高温高圧水ニトロ化反応装置:実施例1で使用した装置と同じ。
反応器:外径1/16インチのインコネル625管にチタン内張の反応管、内径0.5mm、長さ1000mm、容積は0.196cm
注入条件:水5ml/min、硝酸2ml/min(3N)、n−ヘキサン1ml/min。
生成物の確認:GC−MS分析条件は実施例2と同じ。
In this example, nitration of n-hexane was attempted by changing the synthesis conditions. The synthesis conditions and synthesis results are shown below.
(1) Synthesis conditions Substrate: n-hexane nitrating reagent: Nitric acid Reaction temperature: 350 ° C.
Reaction pressure (density): 40 MPa (671.9 kg / m 3 )
Reaction time: 0.99 seconds (from calculation)
Flow-type high-temperature and high-pressure water nitration reactor: Same as that used in Example 1.
Reactor: Inconel 625 tube having an outer diameter of 1/16 inch and a titanium-lined reaction tube, an inner diameter of 0.5 mm, a length of 1000 mm, and a volume of 0.196 cm 3 .
Injection conditions: water 5 ml / min, nitric acid 2 ml / min (3N), n-hexane 1 ml / min.
Product confirmation: GC-MS analysis conditions are the same as in Example 2.

(2)合成の結果
1:同様に、保持時間2.11分に1−ニトロヘキサン(16)(CAS Registry No.:646−14−0)のピークを観測した。そのピークはData Base Wiley275のライブラリー検索及び既知物質の分析結果より同定した(スペクトルデータ実施例12を参照)。
(2) Synthesis result 1: Similarly, a peak of 1-nitrohexane (16) (CAS Registry No .: 646-14-0) was observed at a retention time of 2.11 minutes. The peak was identified from the library search of Data Base Wiley 275 and the analysis results of known substances (see spectral data example 12).

本実施例では、合成条件を変えて、n−ヘキサンのニトロ化を試みた。以下に、合成条件及び合成の結果を示す。
(1)合成条件
基質:n−ヘキサン
ニトロ化試薬:硝酸
反応温度:375℃
反応圧力(密度):40MPa(609.3kg/m
反応時間:0.90秒(計算より)
流通式高温高圧水ニトロ化反応装置:実施例1で使用した装置と同じ。
反応器:外径1/16インチのインコネル625管にチタン内張の反応管、内径0.5mm、長さ1000mm、容積は0.196cm
注入条件:水5ml/min、硝酸2ml/min(3N)、n−ヘキサン1ml/min。
生成物の確認:GC−MS分析条件は実施例2と同じ。
In this example, nitration of n-hexane was attempted by changing the synthesis conditions. The synthesis conditions and synthesis results are shown below.
(1) Synthesis conditions Substrate: n-hexane nitrating reagent: Nitric acid Reaction temperature: 375 ° C.
Reaction pressure (density): 40 MPa (609.3 kg / m 3 )
Reaction time: 0.90 seconds (from calculation)
Flow-type high-temperature and high-pressure water nitration reactor: Same as that used in Example 1.
Reactor: Inconel 625 tube having an outer diameter of 1/16 inch and a titanium-lined reaction tube, an inner diameter of 0.5 mm, a length of 1000 mm, and a volume of 0.196 cm 3 .
Injection conditions: water 5 ml / min, nitric acid 2 ml / min (3N), n-hexane 1 ml / min.
Product confirmation: GC-MS analysis conditions are the same as in Example 2.

(2)合成の結果
1:同様に、保持時間2.11分に1−ニトロヘキサン(16)(CAS Registry No.:646−14−0)のピークを観測した。そのピークはData Base Wiley275のライブラリー検索及び既知物質の分析結果より同定した(スペクトルデータ実施例12を参照)。
(2) Synthesis result 1: Similarly, a peak of 1-nitrohexane (16) (CAS Registry No .: 646-14-0) was observed at a retention time of 2.11 minutes. The peak was identified from the library search of Data Base Wiley 275 and the analysis results of known substances (see spectral data example 12).

本実施例では、合成条件を変えて、ベンゼンのニトロ化を試みた(化13)。以下に、合成条件及び合成の結果を示す。   In this example, nitration of benzene was attempted by changing the synthesis conditions (Chemical Formula 13). The synthesis conditions and synthesis results are shown below.

(1)合成条件
基質:ベンゼン
ニトロ化試薬:硝酸アンモニウム
反応温度:375℃
反応圧力(密度):40MPa(609.3kg/m
反応時間:0.90秒(計算より)
流通式高温高圧水ニトロ化反応装置:実施例1で使用した装置に同じ。
反応器:外径1/16インチのインコネル625管にチタン内張の反応管、内径0.5mm、長さ1000mm、容積は0.196cm
注入条件:水5ml/min、硝酸アンモニウム2ml/min(20重量%水溶液)、ベンゼン1ml/min。
生成物の確認:GC−MS分析条件は実施例2と同じ。
(1) Synthesis conditions Substrate: Benzene nitration reagent: Ammonium nitrate Reaction temperature: 375 ° C
Reaction pressure (density): 40 MPa (609.3 kg / m 3 )
Reaction time: 0.90 seconds (from calculation)
Flow-type high-temperature high-pressure water nitration reactor: Same as the apparatus used in Example 1.
Reactor: Inconel 625 tube having an outer diameter of 1/16 inch and a titanium-lined reaction tube, an inner diameter of 0.5 mm, a length of 1000 mm, and a volume of 0.196 cm 3 .
Injection conditions: water 5 ml / min, ammonium nitrate 2 ml / min (20% by weight aqueous solution), benzene 1 ml / min.
Product confirmation: GC-MS analysis conditions are the same as in Example 2.

(2)合成の結果
1:同様に、保持時間2.46分にニトロベンゼン(1)のピークを観測した。そのピークはData Base Wiley275のライブラリー検索及び既知物質の分析結果より同定した(スペクトルデータ実施例2を参照)。
(2) Synthesis result 1: Similarly, a peak of nitrobenzene (1) was observed at a retention time of 2.46 minutes. The peak was identified from the library search of Data Base Wiley 275 and the analysis results of known substances (see spectral data example 2).

2:同様に、保持時間2.89と5.76分にo−ニトロフェノール(9)とp−ニトロフェノール(11)のピークを観測した。そのピークはData Base Wiley275のライブラリー検索及び既知物質の分析結果より同定した。図21、図22に、そのデータを示す。一致率96%であった。 2: Similarly, o-nitrophenol (9) and p-nitrophenol (11) peaks were observed at retention times of 2.89 and 5.76 minutes. The peak was identified from the library search of Data Base Wiley275 and the analysis results of known substances. 21 and 22 show the data. The concordance rate was 96%.

3:同様に、保持時間5.41分に2,4−ジニトロフェノール(12)のピークを観測した。そのピークはData Base Wiley275のライブラリー検索及び既知物質の分析結果より同定した。図23に、そのデータを示す。一致率97%であった。 3: Similarly, a peak of 2,4-dinitrophenol (12) was observed at a retention time of 5.41 minutes. The peak was identified from the library search of Data Base Wiley275 and the analysis results of known substances. FIG. 23 shows the data. The concordance rate was 97%.

(スペクトルデータ実施例2を参照)。
3:この条件での全生成物中のニトロ化物は約4%で有るが、窒素源となり得ることを示している。
(See Spectral Data Example 2).
3: Nitrate in the total product under these conditions is about 4%, indicating that it can be a nitrogen source.

本実施例では、ニトロ化試薬として硝酸ナトリウムを用いて、ベンゼンのニトロ化を試みた(化14)。以下に、合成条件及び合成の結果を示す。   In this example, nitration of benzene was attempted using sodium nitrate as the nitration reagent (Chemical Formula 14). The synthesis conditions and synthesis results are shown below.

(1)合成条件
基質:ベンゼン
ニトロ化試薬:硝酸ナトリウム
反応温度:375℃
反応圧力(密度):40MPa(609.3kg/m
反応時間:0.90秒(計算より)
流通式高温高圧水ニトロ化反応装置:実施例1で使用した装置と同じ。
反応器:外径1/16インチのインコネル625管にチタン内張の反応管、内径0.5mm、長さ1000mm、容積は0.196cm
注入条件:水5ml/min、硝酸ナトリウム2ml/min(20重量%水溶液)、ベンゼン1ml/min。
生成物の確認:GC−MS分析条件は実施例2と同じ。
(1) Synthesis conditions Substrate: Benzene nitration reagent: Sodium nitrate Reaction temperature: 375 ° C
Reaction pressure (density): 40 MPa (609.3 kg / m 3 )
Reaction time: 0.90 seconds (from calculation)
Flow-type high-temperature and high-pressure water nitration reactor: Same as that used in Example 1.
Reactor: Inconel 625 tube having an outer diameter of 1/16 inch and a titanium-lined reaction tube, an inner diameter of 0.5 mm, a length of 1000 mm, and a volume of 0.196 cm 3 .
Injection conditions: water 5 ml / min, sodium nitrate 2 ml / min (20% by weight aqueous solution), benzene 1 ml / min.
Product confirmation: GC-MS analysis conditions are the same as in Example 2.

(2)合成の結果
1:保持時間6.59分に2−ニトロビフェニル(17)のピークを観測した。そのピークはData Base Wiley275のライブラリー検索より同定した。図24に、一致率97%のデータを示す。
(2) Synthesis result 1: A peak of 2-nitrobiphenyl (17) was observed at a retention time of 6.59 minutes. The peak was identified by library search of Data Base Wiley275. FIG. 24 shows data with a concordance rate of 97%.

2:同様に、保持時間7.33分に3−ニトロビフェニル(18)のピークを観測した。そのピークはData Base Wiley275のライブラリー検索より同定した。図25に、一致率97%のデータを示す。 2: Similarly, a peak of 3-nitrobiphenyl (18) was observed at a retention time of 7.33 minutes. The peak was identified by library search of Data Base Wiley275. FIG. 25 shows data with a concordance rate of 97%.

3:同様に、保持時間7.45分に4−ニトロビフェニル(19)のピークを観測した。そのピークはData Base Wiley275のライブラリー検索より同定した。図26に、一致率97%のデータを示す。 3: Similarly, a peak of 4-nitrobiphenyl (19) was observed at a retention time of 7.45 minutes. The peak was identified by library search of Data Base Wiley275. FIG. 26 shows data with a concordance rate of 97%.

4:この条件での全生成物中のニトロ化物は約2%で有るが、窒素源となり得ることを示している。 4: Nitrate in the total product under these conditions is about 2%, indicating that it can be a nitrogen source.

本実施例では、ニトロ化試薬として亜硝酸ナトリウムを用いて、ベンゼンのニトロ化を試みた(化15)。以下に、合成条件及び合成の結果を示す。   In this example, nitration of benzene was attempted using sodium nitrite as a nitration reagent (Chemical Formula 15). The synthesis conditions and synthesis results are shown below.

(1)合成条件
基質:ベンゼン
ニトロ化試薬:亜硝酸ナトリウム
反応温度:375℃
反応圧力(密度):40MPa(609.3kg/m
反応時間:0.90秒(計算より)
流通式高温高圧水ニトロ化反応装置:実施例1で使用した装置と同じ。
反応器:外径1/16インチのインコネル625管にチタン内張の反応管、内径0.5mm、長さ1000mm、容積は0.196cm
注入条件:水5ml/min、亜硝酸ナトリウム2ml/min(20重量%水溶液)、ベンゼン1ml/min。
生成物の確認:GC−MS分析条件は実施例2と同じ。
(1) Synthesis conditions Substrate: Benzene nitration reagent: Sodium nitrite Reaction temperature: 375 ° C
Reaction pressure (density): 40 MPa (609.3 kg / m 3 )
Reaction time: 0.90 seconds (from calculation)
Flow-type high-temperature and high-pressure water nitration reactor: Same as that used in Example 1.
Reactor: Inconel 625 tube having an outer diameter of 1/16 inch and a titanium-lined reaction tube, an inner diameter of 0.5 mm, a length of 1000 mm, and a volume of 0.196 cm 3 .
Injection conditions: water 5 ml / min, sodium nitrite 2 ml / min (20% by weight aqueous solution), benzene 1 ml / min.
Product confirmation: GC-MS analysis conditions are the same as in Example 2.

(2)合成の結果
1:保持時間6.59、7.33、及び7.45分にそれぞれ2−ニトロビフェニル(17)、3−ニトロビフェニル(18)、及び4−ニトロビフェニル(19)のピークを観測した。そのピークはData Base Wiley275のライブラリー検索より同定した(スペクトルデータ実施例16を参照)。
(2) Synthesis result 1: of 2-nitrobiphenyl (17), 3-nitrobiphenyl (18), and 4-nitrobiphenyl (19) at retention times of 6.59, 7.33, and 7.45 minutes, respectively. A peak was observed. The peak was identified by library search of Data Base Wiley 275 (see spectral data example 16).

2:保持時間8.22分にp−フェニルアゾフェノール(20)のピークを観測した。そのピークはData Base Wiley275のライブラリー検索より同定した。図27に、一致率94%のデータを示す。 2: A peak of p-phenylazophenol (20) was observed at a retention time of 8.22 minutes. The peak was identified by library search of Data Base Wiley275. FIG. 27 shows data with a matching rate of 94%.

2:ニトロ化合物はビフェニル体のニトロ化合物(17)、(18)、(19)も分析されるが、この条件では4−フェニルアゾフェノール(20)が主要生成物として合成された。これは、アゾ化合物合成を可能とする窒素源である。 2: As for the nitro compound, biphenyl nitro compounds (17), (18) and (19) were also analyzed. Under these conditions, 4-phenylazophenol (20) was synthesized as a main product. This is a nitrogen source that enables azo compound synthesis.

以上詳述したように、本発明は、高温高圧水を反応媒体とする反応系を用いて、有機基質とニトロ化剤の反応により有機ニトロ化合物を合成することを特徴とする有機ニトロ化合物の製造方法、及びその製造装置に係るものであり、本発明により、従来、ニトロ化合物の工業的製造において実施されている、大量の硝酸を使用して有機基質をニトロ化する方法における不可避的な問題点を確実に解消することを可能とする、新しいニトロ化合物の製造方法、及びその製造装置を提供することができる。   As described in detail above, the present invention provides an organic nitro compound characterized in that an organic nitro compound is synthesized by a reaction between an organic substrate and a nitrating agent using a reaction system using high-temperature and high-pressure water as a reaction medium. The present invention relates to a method and an apparatus for producing the same, and according to the present invention, an unavoidable problem in a method of nitration of an organic substrate using a large amount of nitric acid, which is conventionally carried out in the industrial production of nitro compounds. It is possible to provide a new method for producing a nitro compound and an apparatus for producing the same, which can reliably eliminate the problem.

例えば、芳香族ニトロ化合物は、医薬、農薬、染料、プラスチックス等の広範囲にわたる有機工業製品の出発原料又は中間体として重要な化合物であるが、従来、その製造には、大量の硝酸等の無機酸を必要とし、操作上の危険性、耐酸設備、発熱反応の制御、廃酸、排水の浄化処理等様々な技術上の問題を有し、これらの問題の解決が強く求められていた。本発明は、高温高圧水を反応媒体として、有機基質とニトロ化剤の反応により有機ニトロ化合物を合成することにより、高濃度のニトロ化剤を多量使用することなく、より安全に、効率的に有機ニトロ化合物を合成すること、簡単な装置により大量生産を可能とすること、及び、高選択的なニトロ化合物の合成を達成することを可能とするものである。また、本発明により、廃酸、廃液等の排出が殆どなく、環境に優しい有機ニトロ化合物の製造技術を提供することができる。更に、本発明により製造された有機ニトロ化合物は、例えば、一例として、ポリウレタンの主要原材料の一種であるポリイソシアナートの製造原料として重要であり、本発明は、これらの化学工業製品の新しい製造技術を提供するものとして有用である。   For example, aromatic nitro compounds are important compounds as starting materials or intermediates for a wide range of organic industrial products such as pharmaceuticals, agricultural chemicals, dyes, and plastics. Acids are required, and there are various technical problems such as operational danger, acid resistance equipment, control of exothermic reaction, waste acid, purification treatment of waste water, and the solution of these problems has been strongly demanded. The present invention synthesizes an organic nitro compound by reacting an organic substrate with a nitrating agent using high-temperature and high-pressure water as a reaction medium, so that it is safer and more efficient without using a large amount of a high-concentration nitrating agent. It is possible to synthesize organic nitro compounds, enable mass production with a simple apparatus, and achieve highly selective synthesis of nitro compounds. In addition, according to the present invention, it is possible to provide an environmentally friendly organic nitro compound production technique that hardly emits waste acid, waste liquid, and the like. Furthermore, the organic nitro compound produced by the present invention is important as a raw material for producing polyisocyanate, which is one of the main raw materials of polyurethane, for example, and the present invention is a new production technology for these chemical industrial products. It is useful as a thing to provide.

本発明の有機ニトロ化合物の製造装置の一例を示す。An example of the manufacturing apparatus of the organic nitro compound of this invention is shown. 実施例1で得た反応生成物のGCによるクロマトグラムを示す。The chromatogram by GC of the reaction product obtained in Example 1 is shown. 実施例1で、GCにより分離して得た主反応生成物のマススペクトルを示す。The mass spectrum of the main reaction product obtained by separation by GC in Example 1 is shown. 既知物質(標準物質)であるピクリン酸のマススペクトルを示す。The mass spectrum of picric acid which is a known substance (standard substance) is shown. 実施例1で得た主反応生成物の赤外線吸収スペクトルを示す。The infrared absorption spectrum of the main reaction product obtained in Example 1 is shown. 既知物質(標準物質)であるピクリン酸の赤外線吸収スペクトルを示す。The infrared absorption spectrum of picric acid which is a known substance (standard substance) is shown. 標準物質データ及び質量スペクトルライブラリー検索結果を示す。Reference material data and mass spectrum library search results are shown. 標準物質データ及び質量スペクトルライブラリー検索結果を示す。Reference material data and mass spectrum library search results are shown. 合成ピクリン酸の赤外線吸収スペクトルの比較(KBr)を示す。The comparison (KBr) of the infrared absorption spectrum of synthetic picric acid is shown. 質量スペクトルライブラリー検索結果を示す。The mass spectrum library search result is shown. 標準物質データを示す。Reference data are shown. 標準物質データ及び質量スペクトルライブラリー検索結果を示す。Reference material data and mass spectrum library search results are shown. 標準物質データ及び質量スペクトルライブラリー検索結果を示す。Reference material data and mass spectrum library search results are shown. 標準物質データ及び質量スペクトルライブラリー検索結果を示す。Reference material data and mass spectrum library search results are shown. 標準物質データ及び質量スペクトルライブラリー検索結果を示す。Reference material data and mass spectrum library search results are shown. 標準物質データ及び質量スペクトルライブラリー検索結果を示す。Reference material data and mass spectrum library search results are shown. 標準物質データ及び質量スペクトルライブラリー検索結果を示す。Reference material data and mass spectrum library search results are shown. 標準物質データ及び質量スペクトルライブラリー検索結果を示す。Reference material data and mass spectrum library search results are shown. 標準物質データ及び質量スペクトルライブラリー検索結果を示す。Reference material data and mass spectrum library search results are shown. 標準物質データ及び質量スペクトルライブラリー検索結果を示す。Reference material data and mass spectrum library search results are shown. 標準物質データ及び質量スペクトルライブラリー検索結果を示す。Reference material data and mass spectrum library search results are shown. 標準物質データ及び質量スペクトルライブラリー検索結果を示す。Reference material data and mass spectrum library search results are shown. 標準物質データ及び質量スペクトルライブラリー検索結果を示す。Reference material data and mass spectrum library search results are shown. 標準物質データ及び質量スペクトルライブラリー検索結果を示す。Reference material data and mass spectrum library search results are shown. 標準物質データを示す。Reference data are shown. 標準物質データ及び質量スペクトルライブラリー検索結果を示す。Reference material data and mass spectrum library search results are shown. 標準物質データ及び質量スペクトルライブラリー検索結果を示す。Reference material data and mass spectrum library search results are shown.

符号の説明Explanation of symbols

(図1の符号)
1:高圧ポンプ
2:背圧弁
3:天秤
4:超臨界水供給装置
5:恒温装置
6:熱電対
7:反応管
8:圧力計及び安全弁
9:接続ユニット
10:冷却装置
A:臨界水供給ポンプ
B:トルエン供給ポンプ
C:硝酸供給ポンプ
D:洗浄用水供給ポンプ
E:緊急冷却用冷水供給ポンプ
(Reference in FIG. 1)
1: High pressure pump 2: Back pressure valve 3: Balance 4: Supercritical water supply device 5: Constant temperature device 6: Thermocouple 7: Reaction tube 8: Pressure gauge and safety valve 9: Connection unit 10: Cooling device A: Critical water supply pump B: Toluene supply pump C: Nitric acid supply pump D: Cleaning water supply pump E: Cold water supply pump for emergency cooling

Claims (7)

高温高圧水を反応媒体とする反応系を用いて、有機基質とニトロ化剤の反応により有機ニトロ化合物を合成する有機ニトロ化合物の製造方法であって、
上記反応媒体が、300℃以上、20MPa以上の高温高圧水、あるいは、亜臨界水ないし超臨界水であり、上記有機基質が、脂肪族炭化水素、脂肪族アルコール、芳香族炭化水素、多環式芳香族化合物、又は含窒素芳香族であることを特徴とする有機ニトロ化合物の製造方法。
The high-temperature high-pressure water using a reaction system as a reaction medium, a process for the preparation of organic nitro compounds you synthesize organic nitro compound by reaction of an organic substrate and a nitrating agent,
The reaction medium is high-temperature high-pressure water of 300 ° C. or higher and 20 MPa or higher, or subcritical water or supercritical water, and the organic substrate is an aliphatic hydrocarbon, aliphatic alcohol, aromatic hydrocarbon, polycyclic A method for producing an organic nitro compound, which is an aromatic compound or a nitrogen-containing aromatic.
有機基質から、1段の反応プロセスで有機ニトロ化合物を合成する請求項1に記載の有機ニトロ化合物の製造方法。   The method for producing an organic nitro compound according to claim 1, wherein the organic nitro compound is synthesized from the organic substrate by a one-step reaction process. 有機基質から、連続プロセスで有機ニトロ化合物を合成する請求項1に記載の有機ニトロ化合物の製造方法。   The method for producing an organic nitro compound according to claim 1, wherein the organic nitro compound is synthesized from the organic substrate by a continuous process. ニトロ化剤が、硝酸、硝酸アンモニウム、硝酸リチウム、硝酸ナトリウム、硝酸カリウム、又は硝酸カルシウムである請求項1に記載の有機ニトロ化合物の製造方法。   The method for producing an organic nitro compound according to claim 1, wherein the nitrating agent is nitric acid, ammonium nitrate, lithium nitrate, sodium nitrate, potassium nitrate, or calcium nitrate. 反応系の組成、温度、圧力、及び/又は時間を調整して、目的化合物の選択率、転換率、及び/又は収率を制御する請求項1に記載の有機ニトロ化合物の製造方法。   The method for producing an organic nitro compound according to claim 1, wherein the selectivity, conversion rate, and / or yield of the target compound is controlled by adjusting the composition, temperature, pressure, and / or time of the reaction system. 請求項1から5のいずれかに記載の有機ニトロ化合物の製造方法に用いる、高温高圧水を反応媒体とする反応系を用いて有機ニトロ化合物を合成するための装置であって、
上記高温高圧水及びニトロ化剤に耐性を有する反応器(配管を含む)と、高温高圧水供給手段、有機基質供給手段、ニトロ化剤供給手段と、これらの各手段から、高温高圧水、有機基質、及びニトロ化剤を上記反応器に供給するための高温高圧流路とを具備し、有機基質とニトロ化剤は、反応器に流入する前に、上記流路中において高温高圧水と混合した後、反応器へと供給されるように上記各手段を配置し、上記反応媒体が、温度300℃以上、圧力20MPa以上の高温高圧水、あるいは、亜臨界水ないし超臨界水であり、上記反応器内において、有機基質とニトロ化剤から高温高圧水を反応媒体とする反応系を用いて0.001秒から30秒の短い反応時間で有機ニトロ化合物を合成するようにしたことを特徴とする有機ニトロ化合物の製造装置。
An apparatus for synthesizing an organic nitro compound using a reaction system using high-temperature high-pressure water as a reaction medium, which is used in the method for producing an organic nitro compound according to claim 1 ,
Reactors (including piping) resistant to the high-temperature and high-pressure water and nitrating agent , high-temperature and high-pressure water supply means, organic substrate supply means, and nitrating agent supply means. A high-temperature high-pressure channel for supplying the substrate and the nitrating agent to the reactor, and the organic substrate and the nitrating agent are mixed with the high-temperature high-pressure water in the channel before flowing into the reactor. Then, each of the above means is arranged to be supplied to the reactor, and the reaction medium is high-temperature high-pressure water having a temperature of 300 ° C. or higher and a pressure of 20 MPa or higher, or subcritical water or supercritical water, In the reactor, an organic nitro compound is synthesized in a short reaction time of 0.001 seconds to 30 seconds using a reaction system in which high temperature and high pressure water is used as a reaction medium from an organic substrate and a nitrating agent. Organic nitro compounds Manufacturing equipment.
連続操作手段を具備した連続製造装置である請求項に記載の有機ニトロ化合物の製造装置。 The apparatus for producing an organic nitro compound according to claim 6 , which is a continuous production apparatus provided with a continuous operation means.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009062342A (en) * 2007-09-08 2009-03-26 National Institute Of Advanced Industrial & Technology Selection method of solvent for nitration of solid organic compound, and nitration reaction method of substrate organic compound
JP5494904B2 (en) * 2008-07-03 2014-05-21 独立行政法人産業技術総合研究所 Mononitration method and production reactor
JP5698249B2 (en) * 2009-10-20 2015-04-08 アンガス ケミカル カンパニー Process for producing nitrated hydrocarbons
CN109205901A (en) * 2018-09-14 2019-01-15 河北云瑞化工设备有限公司 The device and method of agricultural calcium nitrate is produced using dense nitration mixture waste water

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP4487065B2 (en) * 2003-09-22 2010-06-23 独立行政法人産業技術総合研究所 High-temperature high-pressure water multi-organic compound synthesis system

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