JPH0529340B2 - - Google Patents

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JPH0529340B2
JPH0529340B2 JP2179587A JP2179587A JPH0529340B2 JP H0529340 B2 JPH0529340 B2 JP H0529340B2 JP 2179587 A JP2179587 A JP 2179587A JP 2179587 A JP2179587 A JP 2179587A JP H0529340 B2 JPH0529340 B2 JP H0529340B2
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JP
Japan
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reaction
ions
aqueous solution
ceric
naphthoquinone
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JP2179587A
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JPS63190850A (en
Inventor
Noboru Sugishima
Noriaki Ikeda
Yasushi Fujii
Shinji Ikuta
Akira Inoe
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Nippon Shokubai Co Ltd
Original Assignee
Nippon Shokubai Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明はナフタリンを原料とする新規な1,
4,4a,9a−テトラヒドロアントラキノン(以
下、THAQと略す)の製造法に関するものであ
る。更に詳しく述べるとナフタリンを第2セリウ
ムイオンを含む酸性水溶液を用いて液相酸化して
得られた1,4−ナフトキノンと1,3−ブタジ
エンのデイールスアルダー反応させることを特徴
とするTHAQの製造法である。THAQはアント
ラキノン系染料等の中間体として工業的に有用で
ある。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention provides a novel 1,
This invention relates to a method for producing 4,4a,9a-tetrahydroanthraquinone (hereinafter abbreviated as THAQ). More specifically, the production of THAQ is characterized by the Diers-Alder reaction of 1,4-naphthoquinone obtained by liquid phase oxidation of naphthalene using an acidic aqueous solution containing ceric ions and 1,3-butadiene. It is the law. THAQ is industrially useful as an intermediate for anthraquinone dyes.

[従来の技術] THAQの製造法はよく知られている。例えば
特開昭51−8256号、同51−8257号、同57−48936
号の各号公報には、ナフタリンの気相酸化により
得られた1,4−ナフトキノンを副生酸性分を除
去した後1,3−ブタジエンとデイールスアルダ
ー反応させることによりTHAQを製造する方法
が述べられている。
[Prior Art] The method of manufacturing THAQ is well known. For example, JP-A No. 51-8256, JP-A No. 51-8257, JP-A No. 57-48936.
Each publication describes a method for producing THAQ by removing by-product acidic components from 1,4-naphthoquinone obtained by gas-phase oxidation of naphthalene, and then subjecting it to a Diels-Alder reaction with 1,3-butadiene. It has been stated.

また、1,4−ナフトキノンの製造法として、
ナフタリンを第2セリウムイオンを含む酸性水溶
液を用いて酸化し、1,4−ナフトキノンを製造
する方法もよく知られている。例えば水と混和
しない有機溶楳に溶解したナフタリンを第2セリ
ウムイオンを含む酸性水溶液を用いて酸化し、
1,4−ナフトキノンを製造する方法(特公昭49
−34978号公報)、粉末状のナフタリンを分散剤
によつて第2セリウム塩の水溶液中に懸濁させる
ことを特徴とする1,4−ナフトキノンの製造方
法(特開昭56−61321号公報)等がある。これら
酸化反応に用いられる第2セリウムイオンを含む
酸性水溶液としては硝酸セリウムアンモニウム−
硝酸水溶液、硝酸第2セリウム−硝酸水溶液ある
いは硝酸セリウム−硝酸水溶液等が一般的に用い
られる。また、前記液相酸化反応のプロセスとし
ては、通常液相酸化反応後に生成する第1セリウ
ムイオンの第2セリウムイオンへの再生法として
電気化学的再生の工程が含まれる。
In addition, as a method for producing 1,4-naphthoquinone,
A method for producing 1,4-naphthoquinone by oxidizing naphthalene using an acidic aqueous solution containing ceric ions is also well known. For example, naphthalene dissolved in an organic solvent that is immiscible with water is oxidized using an acidic aqueous solution containing ceric ions,
Method for producing 1,4-naphthoquinone
-34978 Publication), a method for producing 1,4-naphthoquinone characterized by suspending powdered naphthalene in an aqueous solution of ceric salt using a dispersant (Japanese Unexamined Patent Publication No. 56-61321) etc. The acidic aqueous solution containing ceric ions used in these oxidation reactions is ceric ammonium nitrate.
Nitric acid aqueous solution, ceric nitrate-nitric acid aqueous solution, cerium nitrate-nitric acid aqueous solution, etc. are generally used. Further, the process of the liquid phase oxidation reaction includes an electrochemical regeneration process as a method of regenerating cerium ions produced after the liquid phase oxidation reaction into cerium ions.

[発明が解決しようとする問題点] しかしながら、ナフタリンの気相酸化により得
られた1,4−ナフトキノンを原料とする
THAQの製造方法では、ナフタリンの気相酸化
により無水フタール酸、無水マレイン酸あるいは
安息香酸等の有機酸が副生し、該酸化反応生成物
より抽出法等により1,4−ナフトキノンを分離
精製するが副生酸の除去は容易でなく、得られる
粗製1,4−ナフトキノンにもこれらの副生酸が
混在する。このような不純物を有する1,4−ナ
フトキノンと1,3−ブタジエンとをデイールス
アルダー反応させて得られるTHAQ製品も低収
率かつ低品質になる問題点を有する。
[Problems to be solved by the invention] However, 1,4-naphthoquinone obtained by gas phase oxidation of naphthalene is used as a raw material.
In the THAQ manufacturing method, organic acids such as phthalic anhydride, maleic anhydride, or benzoic acid are produced as by-products through gas phase oxidation of naphthalene, and 1,4-naphthoquinone is separated and purified from the oxidation reaction product by an extraction method or the like. However, it is not easy to remove the by-product acids, and the resulting crude 1,4-naphthoquinone also contains these by-product acids. The THAQ product obtained by subjecting 1,4-naphthoquinone containing such impurities and 1,3-butadiene to the Diels-Alder reaction also has the problem of low yield and low quality.

一方、第2セリウムイオンを含む酸性水溶液を
用いてナフタリンを液相酸化する1,4−ナフト
キノンの製造方法では、通常該酸性水溶液中の第
2セリウムイオンの濃度が高濃度であるほどある
いは酸化反応温度が高温であるほど反応速度が大
きく単位時間当りの目的の酸化物の収量の面で有
利である反面、目的酸化物の選択性の面からは該
酸性水溶液中の第2セリウムイオンの濃度が低濃
度であるほど、あるいは酸化反応温度が低温であ
るほど有利である。また高温側では生成物の着
色、装置の腐蝕の問題も起こつてくる。これらを
ふまえて該液相酸化反応温度は通常40〜80℃が好
ましいとされ、第2セリウムイオンの濃度につい
ても適宜検討のうえ設定されている。しかしそれ
でも従来の方法では、反応速度即ち生産性、収率
あるいは得られた1,4−ナフトキノンの純度等
すべての面にわたつて満足させることは出来なか
つた。また、第2セリウムイオンを含む酸性水溶
液として硝酸セリウムアンモニウム−硝酸水溶液
を用いた場合には硝酸セリウムアンモニウムの溶
解度が高いので第2セリウムイオン濃度を高濃度
に保持できるが副生成物の生成量が多くなりやす
い欠点があり、また硫酸セリウム−硫酸水溶液を
用いた場合には、硫酸第2セリウムによる酸化反
応で生成する硫酸第1セリウムの溶解度が小さ
く、反応中セリウム塩の析出を避けるために必然
的に硝酸セリウム−硫酸水溶液中の第2セリウム
イオンの濃度が低濃度になり、反応速度が遅くな
る欠点を有する。
On the other hand, in a method for producing 1,4-naphthoquinone in which naphthalene is oxidized in a liquid phase using an acidic aqueous solution containing ceric ions, the higher the concentration of ceric ions in the acidic aqueous solution, the higher the oxidation reaction. The higher the temperature, the higher the reaction rate, which is advantageous in terms of the yield of the target oxide per unit time.However, from the standpoint of selectivity of the target oxide, the concentration of ceric ions in the acidic aqueous solution increases. The lower the concentration or the lower the oxidation reaction temperature, the more advantageous it is. Furthermore, on the high temperature side, problems such as coloring of the product and corrosion of the equipment also occur. Based on these considerations, the liquid phase oxidation reaction temperature is usually preferably 40 to 80°C, and the concentration of ceric ions is also set after appropriate consideration. However, the conventional methods have not been able to satisfy all aspects such as reaction rate, ie, productivity, yield, and purity of the obtained 1,4-naphthoquinone. In addition, when a ceric ammonium nitrate-nitric acid aqueous solution is used as the acidic aqueous solution containing ceric ions, the solubility of ceric ammonium nitrate is high, so the ceric ion concentration can be maintained at a high concentration, but the amount of by-products produced is Furthermore, when a cerium sulfate-sulfuric acid aqueous solution is used, the solubility of cerous sulfate produced in the oxidation reaction with ceric sulfate is low, and it is necessary to avoid precipitation of cerium salt during the reaction. This method has the disadvantage that the concentration of ceric ions in the cerium nitrate-sulfuric acid aqueous solution becomes low, resulting in a slow reaction rate.

本発明は、上記の欠点を解消し、高純度の
THAQを高選択的に生産性良く製造する方法を
提供するものである。
The present invention eliminates the above-mentioned drawbacks and provides high-purity
The present invention provides a method for producing THAQ with high selectivity and high productivity.

[問題を解決するための手段] 本発明者等は、前期従来法の欠点について鋭意
検討の結果、まずナフタリンを第2セリウムイオ
ンを含む酸性水溶液を用いて液相酸化する工程に
おいて超音波照射下に液相酸化させることにより
副生物の少ない1,4−ナフトキノンを高選択的
に得ることができ、次いでこれと1,3−ブタジ
エンをデイールスアルダー反応させることにより
高品質のTHAQを高収率で得られることを見出
し、本発明を完成した。即ち、本発明は、 (イ) 第2セリウムイオンを含む酸性水溶液を用
い、超音波照射下にナフタリンを液相酸化する
工程、 (ロ) (イ)の工程で得られた反応混合物から1,4−
ナフトキノンを含む結晶とセリウムイオンを含
む酸性水溶液とを分離する工程、 (ハ) (ロ)の工程で得られた1,4−ナフトキノンを
1,3−ブタジエンとデイールスアルダー反応
させ、1,4,4a,9a−テトラヒドロアント
ラキノンを含む結晶を晶析、分離する工程、 (ニ) (ロ)の工程で分離したセリウムイオンを含む酸
性水溶液を電解酸化して該酸性水溶液中の第1
セリウムイオンを第2セリウムイオンに酸化
し、(イ)の工程に戻す工程、 からなることを特徴とするTHAQの製造法であ
る。以下に更に詳しく説明する。
[Means for Solving the Problem] As a result of intensive study on the shortcomings of the previous conventional method, the present inventors first oxidized naphthalene in a liquid phase using an acidic aqueous solution containing ceric ions under ultrasonic irradiation. 1,4-naphthoquinone with few by-products can be obtained with high selectivity by liquid-phase oxidation of The present invention was completed based on the discovery that the present invention can be obtained using the following methods. That is, the present invention comprises: (a) a step of liquid-phase oxidation of naphthalene under ultrasonic irradiation using an acidic aqueous solution containing ceric ions; 4-
A step of separating crystals containing naphthoquinone from an acidic aqueous solution containing cerium ions; , 4a, 9a - a step of crystallizing and separating crystals containing tetrahydroanthraquinone, (d) electrolytically oxidizing the acidic aqueous solution containing cerium ions separated in step (b) to remove
This method for producing THAQ is characterized by the following steps: oxidizing cerium ions to ceric ions and returning to step (a). This will be explained in more detail below.

(イ)の第2セリウムイオンを含む酸性水溶液を用
い、超音波照射下にナフタリンを液相酸化する工
程は、従来撹拌機、外部循環、ガスの吹込み等に
よる強制撹拌下に行なわれてきたが、本発明にお
いては超音波照射下に、好ましくは更にこれに強
制撹拌を組合せて行なわれる。超音波照射によ
り、単なる強制撹拌のみの場合よりはるかに大き
い反応速度が得られ、反応温度を低くすることが
できあるいは反応時間の短縮ができて生産性が上
がり、かつ高選択的に反応が進行する。また、副
生物が少ないので、次の(ロ)の工程は比較的簡単な
分離装置を用いるだけでも充分な純度の1,4−
ナフトキノンを含む結晶が得られる。
The process (b) of liquid phase oxidation of naphthalene using an acidic aqueous solution containing ceric ions under ultrasonic irradiation has conventionally been carried out under forced stirring using a stirrer, external circulation, gas blowing, etc. However, in the present invention, ultrasonic irradiation is carried out, preferably in combination with forced stirring. Ultrasonic irradiation allows a much higher reaction rate than simple forced stirring alone, lowering the reaction temperature or shortening the reaction time, increasing productivity, and allowing the reaction to proceed with high selectivity. do. In addition, since there are few by-products, the next step (b) can be achieved with sufficient purity by using a relatively simple separation device.
Crystals containing naphthoquinone are obtained.

超音波は10KHz以上の周波数のものであればよ
く、その照射方式は外部照射方式、内部照射方式
のいずれでもよく、また超音波発生装置としても
個々の周波数、出力を有する装置が使用でき、超
音波放射体としては平板型、リング型、円板型等
のいずれの型式でもよい。照射は反応中連続的ま
たは断続的に行われ、また反応速度の低下する反
応の後期のみに実施することも有効である。
Ultrasonic waves only need to have a frequency of 10 KHz or higher, and the irradiation method can be either external irradiation method or internal irradiation method. Also, devices with individual frequencies and outputs can be used as ultrasound generators. The sound wave radiator may be of any type, such as a flat plate type, ring type, or disc type. Irradiation can be carried out continuously or intermittently during the reaction, and it is also effective to carry it out only in the latter stage of the reaction when the reaction rate decreases.

本発明では前述のごとく超音波照射により、単
なる強制撹拌のみの場合よりはるかに大きい反応
速度が得られ、反応温度を低くすることができあ
るいは反応時間の短縮ができる。従つて、本発明
の(イ)の工程の好ましい反応温度は通常0〜80℃、
より好ましくは0〜60℃、更に好ましくは15〜35
℃である。温度が低すぎると反応速度の減少をき
たし、高すぎると第2セリウム塩の加水分解が生
じたり重合等副反応生成物の混入や着色あるいは
装置の腐蝕性の面から不利である。
In the present invention, as described above, by ultrasonic irradiation, a much higher reaction rate can be obtained than by mere forced stirring, and the reaction temperature can be lowered or the reaction time can be shortened. Therefore, the preferred reaction temperature in step (a) of the present invention is usually 0 to 80°C,
More preferably 0-60℃, still more preferably 15-35
It is ℃. If the temperature is too low, the reaction rate decreases, and if the temperature is too high, it is disadvantageous in terms of hydrolysis of the ceric salt, contamination of side reaction products such as polymerization, coloring, or corrosion of the equipment.

(イ)の工程の第2セリウムイオンを含む酸性水溶
液の酸濃度としては、低過ぎると第2セリウムイ
オンが不安定になる一方、高過ぎると第2セリウ
ムイオンの溶解度が低下したり装置の腐蝕の面か
ら不利であるため、酸性水溶液中の酸濃度は好ま
しくは0.3〜10モル/、より好ましくは0.7〜2
モル/の範囲とする。該酸としては、上記第2
セリウムイオン供給源を形成する陰イオンに対応
する酸を使用することができるが、それ以外の酸
を添加することもでき、例えば硫酸、硝酸等を単
独あるいは混合して使用することができる。また
第2セリウムイオンを含む酸性水溶液中のセリウ
ムイオン濃度としては、酸化反応中、セリウム塩
が析出しないような濃度であればよい。
Regarding the acid concentration of the acidic aqueous solution containing ceric ions in step (a), if it is too low, the ceric ions will become unstable, while if it is too high, the solubility of the ceric ions will decrease and the equipment will be corroded. Therefore, the acid concentration in the acidic aqueous solution is preferably 0.3 to 10 mol/, more preferably 0.7 to 2.
The range is mol/. As the acid, the above-mentioned No. 2
An acid corresponding to the anion forming the cerium ion source can be used, but other acids can also be added, for example, sulfuric acid, nitric acid, etc. can be used alone or in combination. The concentration of cerium ions in the acidic aqueous solution containing ceric ions may be such that cerium salts do not precipitate during the oxidation reaction.

第2セリウムイオンを含む酸性水溶液としては
ナフタリンの液相酸化によつて生成した第1セリ
ウムイオンを含む酸性水溶液を回収し、電解酸化
により再生した第2セリウムイオンを含む酸性水
溶液が用いられる。また、新規の仕込みや補充分
については各種の第2セリウム塩の酸性水溶液あ
るいは各種の第1セリウム塩を酸化して得られた
第2セリウム塩の酸性水溶液が使用できる。
As the acidic aqueous solution containing ceric ions, an acidic aqueous solution containing ceric ions produced by liquid-phase oxidation of naphthalene is recovered, and an acidic aqueous solution containing ceric ions regenerated by electrolytic oxidation is used. Furthermore, for new preparations or replenishments, acidic aqueous solutions of various ceric salts or acidic aqueous solutions of ceric salts obtained by oxidizing various ceric salts can be used.

また(イ)の工程においては、ナフタリンを水と混
和しない有機溶楳に溶解せしめても、あるいは溶
楳を用いずにナフタリンのみを添加してもよく、
該系は液状でもスラリー状でもよい。上記有機溶
楳としては、ベンゼン、ターシヤリーブチルベン
ゼン、クロルベンゼン等の芳香族炭化水素又はそ
の置換体、シクロヘキサン、n−ヘキサン、n−
ペンタン、n−オクタン等の脂肪族炭化水素、四
塩化炭素、クロルメチレン、ジクロルエタン等の
塩素化脂肪族炭化水素等の有機溶楳が使用でき
る。
In addition, in the step (a), naphthalene may be dissolved in an organic solvent that is immiscible with water, or naphthalene alone may be added without using a solvent.
The system may be in liquid or slurry form. Examples of the organic solvent include aromatic hydrocarbons such as benzene, tert-butylbenzene, and chlorobenzene, or substituted products thereof, cyclohexane, n-hexane, n-
Organic solvents such as aliphatic hydrocarbons such as pentane and n-octane, and chlorinated aliphatic hydrocarbons such as carbon tetrachloride, chlormethylene and dichloroethane can be used.

(ロ)の工程により、(イ)の工程で得られた反応混合
物から1,4−ナフトキノン結晶を晶析し、遠心
分離、過等により該結晶と液とに分離し、必
要により更に液からセリウムイオンを含む酸性
水溶液相と有機相とを分離し、結晶は(ハ)の工程
へ、セリウムイオンを含む酸性水溶液は(ニ)の工程
へ送られる。有機相は主として溶解度分の1,4
−ナフトキノン、未反応のナフタリンあるいは(イ)
の工程で用いた溶楳等からなり、水溶液相と分離
しないまま(ニ)の工程へ送られるか、または分離、
回収して(イ)の工程へ戻される。
In step (b), 1,4-naphthoquinone crystals are crystallized from the reaction mixture obtained in step (a), separated into the crystals and liquid by centrifugation, filtration, etc., and further separated from the liquid if necessary. The acidic aqueous solution phase containing cerium ions and the organic phase are separated, and the crystals are sent to step (c), and the acidic aqueous solution containing cerium ions is sent to step (d). The organic phase mainly has a solubility of 1,4
- Naphthoquinone, unreacted naphthalene or (a)
It consists of the melt filters, etc. used in step (2), and is sent to step (d) without being separated from the aqueous phase, or separated,
It is collected and returned to step (a).

(ハ)の工程で1,4−ナフトキノンを1,3−ブ
タジエンとデイールスアルダー反応させる。反応
は1,4−ナフトキノンと1,3−ブタジエンを
溶解する適当な溶楳を用いて行なわれる。そのよ
うな溶楳としては例えば、ベンゼン、トルエン、
キシレン等の芳続炭化水素、シクロヘキサン、n
−ヘキサン、n−ペンタン、n−オクタン等の脂
肪族炭化水素、ジクロロエタン、四塩化炭素、ジ
クロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素、エチル
エーテル、ジフエニルエーテル等のエーテル類、
フタル酸ジオクチル、酢酸メチル等のエステル
類、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン
類、メタノール、エタノール等のアルコール類、
メチルセロソルブ、エチルセロソルブ等のセロソ
ルブ類等があげられる。1,4−ナフトキノンと
1,3−ブタジエンのデイールスアルダー反応
は、他の芳香族キノン化合物の場合と同様に一般
的には0〜250℃、好ましくは30〜150℃の温度で
行われる。反応温度が高過ぎれば、1,3−ブタ
ジエンの溶解度が減少し反応が進みにくくなり、
また生成したTHAQが異性化、脱水素等の副反
応により他の物質に変換し、原料の1,4−ナフ
トキノンや1,3−ブタジエンの重合等の副反応
も生じ、反応選択率が低下する。又、低過ぎれば
反応速度が低下する。反応圧力は1,3−ブタジ
エンの溶解度等にも依存するが、通常120Kg/cm2
以下、より一般的には0〜20Kg/cm2の範囲で行わ
れる。1,3−ブタジエンの使用量は1,4−ナ
フトキノンに対して過剰である程反応は速く完結
するが、あまり多過ぎても装置的な面で経済的で
はなく、好ましくは1〜20倍モル、より好ましく
は1.1〜10倍モルで行われる。また、反応時間は
1,3−ブタジエンの濃度、反応温度、反応圧力
等の諸条件の制約により限定され、それぞれ最適
の反応時間が選ばれる。
In step (c), 1,4-naphthoquinone is subjected to a Diers-Alder reaction with 1,3-butadiene. The reaction is carried out using a suitable solvent to dissolve the 1,4-naphthoquinone and 1,3-butadiene. Examples of such solvents include benzene, toluene,
Aromatic hydrocarbons such as xylene, cyclohexane, n
- Aliphatic hydrocarbons such as hexane, n-pentane, and n-octane; halogenated hydrocarbons such as dichloroethane, carbon tetrachloride, and dichlorobenzene; ethers such as ethyl ether and diphenyl ether;
Esters such as dioctyl phthalate and methyl acetate, ketones such as acetone and methyl ethyl ketone, alcohols such as methanol and ethanol,
Examples include cellosolves such as methyl cellosolve and ethyl cellosolve. The Diels-Alder reaction of 1,4-naphthoquinone and 1,3-butadiene is generally carried out at a temperature of 0 to 250°C, preferably 30 to 150°C, as in the case of other aromatic quinone compounds. If the reaction temperature is too high, the solubility of 1,3-butadiene will decrease and the reaction will be difficult to proceed.
In addition, the generated THAQ is converted into other substances through side reactions such as isomerization and dehydrogenation, and side reactions such as polymerization of raw materials 1,4-naphthoquinone and 1,3-butadiene also occur, reducing reaction selectivity. . On the other hand, if it is too low, the reaction rate will decrease. The reaction pressure depends on the solubility of 1,3-butadiene, etc., but is usually 120Kg/cm 2
Hereinafter, it is more generally carried out in the range of 0 to 20 kg/cm 2 . The more excess 1,3-butadiene is used relative to 1,4-naphthoquinone, the faster the reaction will be completed, but if it is too much, it is not economical in terms of equipment, and it is preferably 1 to 20 times the molar amount. , more preferably 1.1 to 10 times the molar amount. Further, the reaction time is limited by constraints such as the concentration of 1,3-butadiene, reaction temperature, reaction pressure, etc., and the optimum reaction time is selected for each.

(ニ)の電解酸化工程は、好ましくは隔膜を用いて
行われる。隔膜を用いないで行うと、例えば第1
セリウムイオンを含む酸性水溶液に硝酸イオンが
含まれている場合、電解酸化によつて陰極側で硝
酸イオンの亜硝酸イオンやアンモニウムイオンへ
の還元が起こり得る。その場合、各イオン濃度が
変化し、液のPHが変つたり、それに伴つて第2セ
リウムイオンの酸化剤としての能力も変化するた
め、反応条件等の設定も変動させねばならない。
また、陽極において生成した第2セリウムイオン
が拡散し、陰極で再び第1セリウムイオンに還元
されてしまい、電流効率の低下をもたらす。この
ため、電解酸化工程において隔膜を用い、陽極液
に第1セリウムイオンを含む酸性水溶液を、陰極
液に電解質液をあてて両液を隔膜により分離して
電解酸化する方法が好ましい。隔膜としては前記
不都合を防ぐ性能を有するものがよく、各種のイ
オン交換膜が好適に使用される。フツ素系のカチ
オン交換膜あるいはアニオン交換膜は耐久性の面
においても優れ、より好適である。
The electrolytic oxidation step (iv) is preferably performed using a diaphragm. If performed without using a diaphragm, for example, the first
When an acidic aqueous solution containing cerium ions contains nitrate ions, the nitrate ions may be reduced to nitrite ions or ammonium ions on the cathode side by electrolytic oxidation. In that case, the concentration of each ion changes, the pH of the liquid changes, and the ability of the ceric ion as an oxidizing agent changes accordingly, so settings such as reaction conditions must also be changed.
Further, ceric ions generated at the anode diffuse and are reduced to cerium ions again at the cathode, resulting in a decrease in current efficiency. For this reason, it is preferable to perform electrolytic oxidation by using a diaphragm in the electrolytic oxidation step, applying an acidic aqueous solution containing cerium ions to the anolyte, applying an electrolyte to the catholyte, and separating both solutions by the diaphragm. The diaphragm should preferably have the ability to prevent the above-mentioned disadvantages, and various ion exchange membranes are preferably used. Fluorine-based cation exchange membranes or anion exchange membranes are excellent in terms of durability and are more suitable.

次に本発明に基づく一実施態様を示す第1図に
より、具体的に説明する。第1図は液相酸化反応
に溶媒を用いてTHAQを連続的に製造するフロ
ーシートである。第1図において、1は陰極液タ
ンク、2は電解槽、3−a及び3−bは陽極液タ
ンク、4は液相酸化反応器、5は抽出塔、6は溶
剤タンク、7はデイールスアルダー反応器、8は
1,3−ブタジエンタンク、9は過器、10は
蒸留塔、11はナフタリンタンク、12は乾燥器
を表わす。
Next, an embodiment based on the present invention will be explained in detail with reference to FIG. 1. Figure 1 is a flow sheet for continuously producing THAQ using a solvent in a liquid phase oxidation reaction. In Fig. 1, 1 is a catholyte tank, 2 is an electrolytic tank, 3-a and 3-b are anolyte tanks, 4 is a liquid phase oxidation reactor, 5 is an extraction column, 6 is a solvent tank, and 7 is a diesel tank. 8 is a 1,3-butadiene tank, 9 is a filter, 10 is a distillation column, 11 is a naphthalene tank, and 12 is a dryer.

電解槽2の陰極と陽極は隔膜によつて隔てられ
ており、陰極液タンク1中の陰極液をライン13
から電解槽2の陰極側に導入しライン14を経て
陰極液タンク1へ循環する一方、陽極液タンク3
−a中の第1セリウムイオンを含む酸性水溶液を
ライン15から電解槽2の陽極側に導入しライン
16を経て陽極液タンク3−bへ送る。この間に
電解して該酸性水溶液中の第1セリウムイオンを
第2セリウムイオンに酸化する。所定濃度の第2
セリウムイオンを含む陽極液は陽極液タンク3−
bからライン17を経て、ナフタリンはナフタリ
ンタンク11よりライン26を経て液相酸化反応
器4へ導入され、ナフタリンの第2セリウムイオ
ンによる接触液相酸化が行われる。反応生成物は
ライン18を経て抽出塔5へ導入され、ここで溶
剤タンク6より導入された溶剤により1,4−ナ
フトキノンを溶剤相に抽出する。抽出後の第1、
第2セリウムイオンを含む酸性水溶液相はライン
20を経て陽極液タンク3−aに戻され、電解槽
2で第2セリウムイオンに再生され、循環使用さ
れる。一方、1,4−ナフトキノンを溶解した溶
剤相はライン19を経てデイールスアルダー反応
器7へ導入され、1,3−ブタジエンタンク8か
ら導入された1,3−ブタジエンと適当な温度、
圧力下にデイールスアルダー反応させる。生成し
たTHAQは結晶として析出するので反応混合物
を過器9にて別する。THAQ結晶は洗浄さ
れ、乾燥器12に送られて乾燥され製品となる。
一方、液は蒸留塔10に送られ、溶剤および未
反応ナフタリンに分離され、それぞれ溶剤タンク
6およびナフタリンタンク11に回収、再使用さ
れる。
The cathode and anode of the electrolytic cell 2 are separated by a diaphragm, and the catholyte in the catholyte tank 1 is passed through the line 13.
is introduced into the cathode side of the electrolytic cell 2 and circulated through the line 14 to the catholyte tank 1, while the anolyte tank 3
The acidic aqueous solution containing cerium ions in -a is introduced into the anode side of the electrolytic cell 2 through line 15 and sent through line 16 to the anolyte tank 3-b. During this time, electrolysis is performed to oxidize the cerium ions in the acidic aqueous solution to cerium ions. a second concentration of a predetermined concentration;
The anolyte containing cerium ions is in the anolyte tank 3-
Naphthalene is introduced from the naphthalene tank 11 into the liquid phase oxidation reactor 4 via line 26 from b through line 17, where naphthalene is subjected to catalytic liquid phase oxidation with ceric ions. The reaction product is introduced into the extraction column 5 via line 18, where the 1,4-naphthoquinone is extracted into the solvent phase by the solvent introduced from the solvent tank 6. The first after extraction,
The acidic aqueous solution phase containing cerium ions is returned to the anolyte tank 3-a through the line 20, regenerated into cerium ions in the electrolytic cell 2, and recycled. On the other hand, the solvent phase in which 1,4-naphthoquinone was dissolved was introduced into the Diels-Alder reactor 7 via line 19, and was heated to an appropriate temperature with 1,3-butadiene introduced from the 1,3-butadiene tank 8.
Diels-Alder reaction under pressure. Since the generated THAQ precipitates as crystals, the reaction mixture is separated in a filter vessel 9. The THAQ crystals are washed, sent to a dryer 12, and dried to become a product.
On the other hand, the liquid is sent to a distillation column 10 and separated into a solvent and unreacted naphthalene, which are recovered and reused in a solvent tank 6 and a naphthalene tank 11, respectively.

[実施例] 次に本発明を実施例により詳細に説明するが、
本発明はこれに限定されるものではない。
[Examples] Next, the present invention will be explained in detail by examples.
The present invention is not limited to this.

実施例 1 陽極にPtメツキTi電極、陰極にSUS316L電極、
隔膜にフツ素系カチオン交換膜(デユポン社製、
ナフイオン423)を備えた電解槽2にて電流密度
15A/dm2で硫酸第1及び第2セリウム−0.3モ
ル/硫酸−1モル/水溶液を電解し、硫酸第1
セリウム−0.15モル/硫酸第2セリウム−0.15モ
ル/硫酸−1モル/水溶液である陽極液を得
た。陰極液は1モル/硫酸水溶液とした。電流
効率は95%であつた。
Example 1 Pt plated Ti electrode for anode, SUS316L electrode for cathode,
Fluorine-based cation exchange membrane (manufactured by DuPont,
Current density in electrolytic cell 2 equipped with Nafion 423)
Electrolyze 0.3 mol of ceric and ceric sulfate/1 mol of sulfuric acid/aqueous solution at 15A/ dm2 ,
An anolyte solution containing 0.15 mol of cerium/0.15 mol of ceric sulfate/1 mol of sulfuric acid/aqueous solution was obtained. The catholyte was a 1 mol/aqueous sulfuric acid solution. The current efficiency was 95%.

得られた第2セリウムイオンを含む硝酸水溶液
33700Kgとn−ヘキサン610Kgに溶解したナフタリ
ン100Kgを反応器に入れ、25℃にて撹拌しながら
28KHz、400Wの超音波を内部照射し約40分間反
応させた後、抽出塔5へ反応混合物を移送し、更
にn−ヘキサン3900Kgを添加して未溶解、及び水
相中の1,4−ナフトキノンを抽出した。n−ヘ
キサン相をデイールスアルダー反応器7に仕込
み、1,3−ブタジエンタンク75.3Kg添加し、90
℃、3Kg/cm2にて2時間反応させた。冷却、過
して得られた結晶をn−ヘキサンで洗浄した後、
80℃にて4時間乾燥しTHAQ結晶144.7Kgを得
た。得られた製品をガスクロマトグラフイー及び
赤外分光で分析したところ、純度99.0%の
THAQであることが確認された。
Nitric acid aqueous solution containing the obtained ceric ions
33,700Kg and 100Kg of naphthalene dissolved in n-hexane 610Kg were placed in a reactor, and the mixture was stirred at 25℃.
After internal irradiation with 28KHz, 400W ultrasonic waves and reaction for about 40 minutes, the reaction mixture was transferred to extraction tower 5, and 3900Kg of n-hexane was further added to remove undissolved 1,4-naphthoquinone in the aqueous phase. was extracted. Charge the n-hexane phase to Diers-Alder reactor 7, add 75.3 kg to the 1,3-butadiene tank, and
The reaction was carried out at 3 Kg/cm 2 at ℃ for 2 hours. After cooling and washing the obtained crystals with n-hexane,
It was dried at 80°C for 4 hours to obtain 144.7 kg of THAQ crystals. When the obtained product was analyzed by gas chromatography and infrared spectroscopy, it was found that the purity was 99.0%.
It was confirmed that it was THAQ.

比較例 1 超音波照射をせずに40℃で1.5時間反応させた
他は実施例1と同様に反応、抽出、過、洗浄、
乾燥を行つた結果、THAQ結晶の収量は130.2Kg
であつた。
Comparative Example 1 Reaction, extraction, filtration, washing,
As a result of drying, the yield of THAQ crystals was 130.2Kg.
It was hot.

[発明の効果] 以上本発明を実施することにより、まずナフタ
リンの液相酸化反応工程にて副生物の少ない1,
4−ナフトキノンが製造されるために次工程以降
における1,3−ブタジエンとのデイールスアル
ダー反応及び還元反応においても複雑な精製工程
を必要とせずに高純度のTHAQを高収量かつ高
選択的に製造することができる。
[Effects of the Invention] By carrying out the present invention as described above, firstly, the liquid phase oxidation reaction process of naphthalene can be achieved by producing 1,
In order to produce 4-naphthoquinone, high-purity THAQ can be produced in high yield and with high selectivity without the need for complicated purification steps in the Diels-Alder reaction and reduction reaction with 1,3-butadiene in the subsequent steps. can be manufactured.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明に基づく一実施態様を示すフロ
ーシート図である。
FIG. 1 is a flow sheet diagram showing one embodiment based on the present invention.

【特許請求の範囲】[Claims]

1 ナフタリンを第2セリウムイオンを含む酸性
水溶液を用いて液相酸化する1,4−ナフトキノ
ンの製造法において、 (イ) 第1セリウムイオンを含む酸性水溶液を電解
酸化し、該水溶液中の第1セリウムイオンを第
2セリウムイオンにして第2工程に供給する第
1工程。 (ロ) 第1工程で得られた第2セリウムイオンを含
む酸性水溶液を用いて超音波照射下にナフタリ
ンを液相酸化し、次いで水と非混和性でかつ第
2セリウムイオンに酸化されない有機溶媒を用
いて1,4−ナフトキノンを抽出し、有機溶媒
相と未反応の第2セリウムイオンおよび酸化反
応により生成した第1セリウムイオンを含む酸
性水溶液相とを分離する第2工程。 (ハ) 第2工程で得られた有機溶媒相からナフタリ
ン、1,4−ナフトキノンおよび有機溶媒を分
離精製し、1,4−ナフトキノンを製品として
得る一方、ナフタリンおよび有機溶媒を各々回
1. In a method for producing 1,4-naphthoquinone in which naphthalene is oxidized in a liquid phase using an acidic aqueous solution containing ceric ions, (a) an acidic aqueous solution containing ceric ions is electrolytically oxidized, and the A first step in which cerium ions are converted into second cerium ions and supplied to a second step. (b) Liquid-phase oxidation of naphthalene under ultrasonic irradiation using the acidic aqueous solution containing ceric ions obtained in the first step, and then an organic solvent that is immiscible with water and not oxidized to ceric ions. A second step of extracting 1,4-naphthoquinone using a solvent and separating an organic solvent phase from an acidic aqueous solution phase containing unreacted ceric ions and ceric ions produced by an oxidation reaction. (c) Naphthalene, 1,4-naphthoquinone and organic solvent are separated and purified from the organic solvent phase obtained in the second step to obtain 1,4-naphthoquinone as a product, while naphthalene and organic solvent are each separated and purified.

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