JPH07108877B2 - クロラニルの製造方法 - Google Patents

クロラニルの製造方法

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JPH07108877B2
JPH07108877B2 JP4071212A JP7121292A JPH07108877B2 JP H07108877 B2 JPH07108877 B2 JP H07108877B2 JP 4071212 A JP4071212 A JP 4071212A JP 7121292 A JP7121292 A JP 7121292A JP H07108877 B2 JPH07108877 B2 JP H07108877B2
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史哲 岩崎
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C46/00Preparation of quinones
    • C07C46/02Preparation of quinones by oxidation giving rise to quinoid structures
    • C07C46/06Preparation of quinones by oxidation giving rise to quinoid structures of at least one hydroxy group on a six-membered aromatic ring

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ハイドロキノンを温和
な条件で塩素化することによってクロラニルを製造する
方法に関する。
【0002】
【従来の技術】クロラニルは、農薬、染料の中間体とし
て工業的に重要な化合物である。
【0003】本発明者らは、温和な条件及び簡便な操作
で、取扱いの容易なかさ比重の高い高純度のクロラニル
を製造する方法について研究を続けてきた。その結果、
ハイドロキノンを水または塩酸とこれらに相溶しない有
機溶媒との不均一混合溶媒中で塩素と反応させることに
より、上記の目的を達成することができ、既に提案した
(特願平2−251896号)。
【0004】
【発明が解決しようとする手段】しかし、クロラニルの
合成反応においては、反応初期、例えば、反応に必要な
塩素の理論量の50%を供給するまでの間は塩素が量論
的に反応するものの、反応後期には未反応の塩素が増加
し、この未反応塩素は反応によって副生した塩化水素と
ともに反応系外に放出される。これを防ぐためには、未
反応塩素と塩化水素とをアルカリ性水溶液に吸収させ、
さらに還元処理を施さねばならなかった。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、還元処理
等の煩雑な操作をなくし、また未反応の塩素の効率的な
利用方法を鋭意検討した結果、ハイドロキノンを塩素と
反応させてクロラニルを製造する反応槽を複数使用し、
前の反応槽で排出される未反応の塩素及び副生する塩化
水素を含む排ガスを次の反応槽に供給し、前の反応槽の
未反応の塩素を使用して次の反応槽において反応の初期
段階を行う方法を見いだし本発明を完成するに至った。
【0006】即ち、本発明は、複数の反応槽のそれぞれ
にハイドロキノンを投入し、液相に塩素を供給してそれ
ぞれの反応槽でクロラニルを製造する方法であって、一
つの反応槽の液相中に塩素を供給しクロラニルの生成反
応を行わせ、未反応の塩素及び副生する塩化水素を含む
一つの反応槽の排ガスを他の反応槽の液相中に供給して
反応を行い、一つの反応槽における反応が終了した後に
生成したクロラニルを排出して新たにハイドロキノンを
投入し、次に他の反応槽の液相中に塩素を供給しクロラ
ニルの生成反応を行わせ、未反応の塩素及び副生する塩
化水素を含む他の反応槽の排ガスを一つの反応槽の液相
中に供給して反応を行うことを特徴とするクロラニルの
製造方法である。
【0007】本発明においては、複数の反応槽が使用さ
れ、それぞれの反応槽には原料であるハイドロキノンが
投入される。また、通常は塩酸または水も投入される。
上記の塩酸の濃度については特に限定されず、37重量
%迄の塩酸が使用できるが、あまりに濃度の薄い塩酸ま
たは水を用いた場合は生成物であるクロラニルが着色す
ることがあるため、塩酸の濃度は5重量%以上であるこ
とが好ましい。ただし、ある反応槽における未反応の塩
素が供給される他の反応槽においては、ある反応槽にお
ける塩素化反応が初期の段階の間は未反応塩素がほとん
どなく塩酸のみが副生してそれが供給されるために、水
または濃度の薄い塩酸を投入しておいても供給される塩
酸によって高濃度の塩酸となり、クロラニルの着色の問
題を生じることはない。
【0008】クロラニルの合成反応には、他に塩酸また
は水に溶解して均一相を形成する有機溶媒、例えば、蟻
酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸等の脂肪族カルボン酸;
ジメチルホルムアミド、N−メチルピロリドン等のアミ
ド;アセトニトリル、プロピオニトリル等のニトリルを
混合して使用しても良い。
【0009】また、塩酸または水に溶解せずに相分離す
る有機溶媒、例えば、クロロベンゼン、o−ジクロロベ
ンゼン、m−ジクロロベンゼン、p−ジクロロベンゼ
ン、1,2,3−トリクロロベンゼン、1,2,4−ト
リクロロベンゼン、フルオロベンゼン、o−ジフルオロ
ベンゼン、m−ジフルオロベンゼン、1,2,3−トリ
フルオロベンゼン、1,2,4−トリフルオロベンゼン
等のハロゲン化芳香族炭化水素;ニトロベンゼン等のニ
トロ基置換芳香族炭化水素;メチレンクロライド、クロ
ロホルム、四塩化炭素、1,2−ジクロロエタン、1,
1,1−トリクロロエタン、1,1,2−トリクロロエ
タン、1,1,2,2−テトラクロロエタン等のハロゲ
ン化脂肪族炭化水素等を使用してもよい。
【0010】これらの有機溶媒の中でも、クロラニルが
高純度で得られるという理由から、クロロベンゼン、o
−ジクロロベンゼン、m−ジクロロベンゼン、p−ジク
ロロベンゼン、1,2,3−トリクロロベンゼン、1,
2,4−トリクロロベンゼン等のハロゲン化芳香族炭化
水素が好適に用いられる。これらの溶媒は、単独で使用
しても2種以上を混合して使用しても全く支障ない。
【0011】有機溶媒を使用する場合、有機溶媒と塩酸
の混合比は特に制限されないが、得られるクロラニルを
高嵩比重とするためには、有機溶媒/塩酸(容積比)が
0.1〜10の範囲、さらに0.5〜5の範囲であるこ
とがより好適である。ハイドロキノンの液相中の濃度
は、液相の組成、有機溶媒の種類、撹拌効果によって変
わるが、一般には0.5〜40重量%の範囲から選ぶこ
とが好ましい。
【0012】ハイドロキノンの塩素化反応は、ハイドロ
キノンを液相中に溶解した後、塩素ガスを吹き込むこと
によって行われる。反応温度は、通常、25℃から液相
の沸点の範囲で選択すれば良いが、50〜100℃が好
適である。上記の反応は、加圧、常圧、減圧のいずれの
状態でも行うことができる。
【0013】こうして、ハイドロキノンの塩素化により
クロラニルを生成させた後、クロラニルの分離が行われ
る。クロラニルの分離は、遠心分離、沈降分離等の公知
の手段を採用することができる。
【0014】本発明においては、上記したクロラニルの
反応槽が複数個使用される。使用する反応槽の数の上限
は特に限定されず、製造規模に応じて決定すればよい
が、通常は2〜5個の範囲から選ばれる。
【0015】具体的には、図1に示すように、ハイドロ
キノンと水または塩酸、さらに必要に応じて有機溶媒が
投入された反応槽1および1′を用意し、一方の反応槽
1の気相部からの排ガスライン2を他方の反応槽1′の
ガス導入ライン3に接続する。そして、一方の反応槽1
のガス導入ライン4から供給された塩素は、反応槽1に
おいてハイドロキノンの塩素化に使用される。未反応の
塩素及び副生する塩化水素を含む排ガスは、反応槽1の
気相部から排ガスライン2および反応槽1′のガス導入
ライン3を経由して反応槽1′の液相中に導入され、反
応槽1′においてハイドロキノンの塩素化に使用され
る。反応槽1′におけるハイドロキノンの塩素化反応が
初期の段階であれば、塩素は量論的に反応するために、
反応槽1′における未反応塩素はほとんど認められな
い。
【0016】反応槽1の反応終了後、生成したクロラニ
ルを反応槽1から取出した後、新しく原料のハイドロキ
ノンと塩酸または水、さらに必要に応じて有機溶媒を投
入し、今度は反応途中の反応槽1′の排ガスライン5を
反応槽1のガス導入ライン4に接続する。反応槽1′の
ガス導入ライン3から塩素ガスを供給して反応槽1′に
おいて反応途中であった塩素化を継続して行い、反応槽
1′から排出される未反応の塩素及び副生する塩化水素
を含む排ガスを反応槽1に導入して、反応槽1において
新たに投入されたハイドロキノンの塩素化反応を行う。
【0017】以上に述べた方法は、反応槽を2個使用す
る方法であるが、反応槽が3個以上のときも上記の方法
と同様に実施すればよい。
【0018】
【効果】本発明の方法は、前の反応槽において未反応の
塩素が後の反応槽の反応初期に使用されるために、後の
反応槽においては塩素が定量的に反応し、後の反応槽で
は未反応塩素はほとんど認められない。例えば、理論量
の20%過剰の塩素を導入しなければ反応が完結しない
場合、塩素を20%過剰に供給すると、過剰に供給した
塩素はほとんど副生した塩化水素とともに次の反応槽の
液相中に供給され、次の反応槽のハイドロキノンの塩素
化に使用される。このため、前の反応槽の反応が終了し
た時には、次の反応槽ではすでに塩素化が20%進行し
ている。その結果、最初にどの反応槽にもハイドロキノ
ンを投入して塩素化する第1回目の反応においては理論
量の20%過剰の塩素が必要となるが、前の反応槽の反
応が完了した後にハイドロキノンを投入して再び塩素化
反応を行う第2回目以降の反応においては、どの反応槽
においても供給する塩素は常に理論量となるから、塩素
を無駄なく有効に利用することができる。
【0019】以上に述べたように、本発明によれば塩素
を無駄なく有効に利用することができ、しかも塩素が反
応系外に放出されることはなく、高純度のクロラニルを
製造することができる。
【0020】
【実施例】以下に実施例を掲げるが、本発明はこれらの
実施例に限定されるものではない。
【0021】実施例1 羽根付き中央撹拌機、冷却器、温度計及び塩素ガス導入
管を備えた四つ口フラスコを2器用意し、図1に示した
ように一方の排ガス管をもう一方の塩素ガス導入管に接
続した。各々のフラスコにo−ジクロロベンゼン400
ml、25%塩酸400ml、ハイドロキノン27.2
g(0.25モル)を投入し、この後、混合物を80℃
に加熱して塩素ガスの導入を行った。塩素ガスを導入し
た反応器から排出される未反応の塩素ガス及び副生する
塩化水素を含む排ガスは、後ろの反応器に導入し後ろの
反応器の反応を行わせた。塩素ガス105.08g
(1.48モル)を3時間30分かけて導入した後、塩
素ガスを導入した反応器は室温まで冷却してこの反応混
合物を1lのビーカーに移液した。
【0022】その後、塩酸相を分離し、50℃の温水2
00mlを加えて10分間撹拌し、水相を分離した。こ
の操作をもう一度行い、さらに温水200mlを加えて
10分間撹拌し、遠心分離によってクロラニルと混合溶
媒を分離した。遠心分離器内のクロラニルの結晶にメタ
ノール200mlをふりかけもう一度遠心分離の操作を
行った。
【0023】分離後のクロラニルを乾燥器で乾燥したと
ころ収量は58.3g(収率96.0%)であり、ガス
クロマトグラフイーによる分析では結晶純度は100.
0%であった。反応終了時の後ろの反応器には、モノク
ロロハイドロキノン82.0%、ジクロロハイドロキノ
ン6.4%が生成していた。また、反応進行中、適宜、
後の反応器から排出される排ガスの分析を行ったところ
100%塩化水素であり、塩素ガスは認められなかっ
た。
【0024】移液を行った反応器には上記組成の原料を
投入し、反応途中のもう一方の反応器の排ガス管を塩素
ガス導入管に接続し、80℃に昇温した。昇温後、反応
途中の反応器へ87.6g(1.24モル)の塩素を3
時間かけて導入し、排出される未反応の塩素ガス及び副
生する塩化水素を含む排ガスは、後ろの反応器に導入し
後ろの反応器の反応を行わせた。反応終了後、上記と同
様の後処理を行ったところ、単離したクロラニルの収量
は58.2g(収率95.8%)であり、ガスクロマト
グラフイーによる分析で結晶純度100.0%であっ
た。
【0025】上記の操作を続けて4回行ったところ、収
率及び結晶純度ともに上記と同様の結果が得られた。こ
の操作の間、後の反応器から排出される排ガスの分析を
行ったところ100%塩化水素であり、塩素ガスは認め
られなかった。
【0026】実施例2 実施例1と同じ反応器に投入するハイドロキノンを8
1.6g(0.74モル)に変更した以外は同様の量の
混合溶媒を仕込み、80℃に昇温した。昇温後、塩素ガ
ス262.7g(3.71モル)を4時間10分かけて
導入し、その後、塩素供給速度を2分の1に落として1
31.5g(1.86モル)の塩素を供給した。
【0027】反応が終了した反応器から反応混合物を取
出し、メタノール量を400mlにした以外は実施例1
と同様な後処理操作を行ったところ、得られたクロラニ
ルは176.7g(収率97.0%)であり、ガスクロ
マトグラフイーによる分析では純度99.92%(トリ
クロロベンゾキノン0.08%)であった。反応終了時
の後ろの反応器には、モノクロロハイドロキノン16.
6%、ジクロロハイドロキノン17.0%、トリクロロ
ハイドロキノン66.4%が生成していた。また、後の
反応器から排出される排ガスの分析を行ったところ10
0%塩化水素であり、塩素ガスは認められなかった。
【0028】移液終了後の反応器には上記と同じ組成の
原料を投入し、実施例1と同様な方法で、まず131.
5g(1.86モル)の塩素ガスを2時間5分かけて導
入し、その後、塩素供給速度を2分の1に落として同量
の塩素ガスを供給した。
【0029】反応終了後、メタノール量を400mlと
した以外は実施例1と同様な後処理操作をしたところ、
得られたクロラニルは176.0g(収率96.7%)
であり、ガスクロマトグラフイーによる分析では、純度
99.90%(トリクロロベンゾキノン0.10%)で
あった。
【0030】上記操作を続けて4回行ったところ、収量
及び結晶純度ともに上記と同様の結果を得た。また、こ
の操作の間、後の反応器から排出される排ガスの分析を
行ったところ、100%塩化水素であり塩素ガスは認め
られなかった。
【0031】実施例3 有機溶媒を1,2,3−トリクロロベンゼンに変更した
以外は実施例1と同様の操作を行ったところ、クロラニ
ルの収量及び結晶純度は表1のとおりであった。また、
後の反応器から排出される排ガスの分析を行ったとこ
ろ、100%塩化水素であり塩素ガスは認められなかっ
た。
【0032】
【表1】
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明において使用される反応槽の代
表的な例の概略図である。
【符号の説明】
1および1′ 反応槽 2 反応槽1の排ガスライン 3 反応槽1′のガス導入ライン 4 反応槽1のガス導入ライン 5 反応槽1′の排ガスライン

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数の反応槽のそれぞれにハイドロキノン
    を投入し、液相に塩素を供給してそれぞれの反応槽でク
    ロラニルを製造する方法であって、一つの反応槽の液相
    中に塩素を供給しクロラニルの生成反応を行わせ、未反
    応の塩素及び副生する塩化水素を含む一つの反応槽の排
    ガスを他の反応槽の液相中に供給して反応を行い、一つ
    の反応槽における反応が終了した後に生成したクロラニ
    ルを排出して新たにハイドロキノンを投入し、次に他の
    反応槽の液相中に塩素を供給しクロラニルの生成反応を
    行わせ、未反応の塩素及び副生する塩化水素を含む他の
    反応槽の排ガスを一つの反応槽の液相中に供給して反応
    を行うことを特徴とするクロラニルの製造方法。
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