JPH07204402A - 真空精製装置及びその方法 - Google Patents

真空精製装置及びその方法

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JPH07204402A
JPH07204402A JP2341594A JP2341594A JPH07204402A JP H07204402 A JPH07204402 A JP H07204402A JP 2341594 A JP2341594 A JP 2341594A JP 2341594 A JP2341594 A JP 2341594A JP H07204402 A JPH07204402 A JP H07204402A
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JP
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vacuum
heating
temperature
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organic compound
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JP2341594A
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English (en)
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Masayuki Iijima
正行 飯島
Yoshikazu Takahashi
善和 高橋
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Ulvac Inc
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Ulvac Inc
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  • Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)

Abstract

(57)【要約】 [目的] 真空度の変動に影響されずに安定した蒸発速
度で、かつ熱分解を生ぜしめずに有機化合物を精製し得
る真空精製装置及びその方法を提供すること。 [構成] 真空精製装置10に油拡散ポンプ32を接続
し、その加熱には±1℃の精度で温度制御の可能な温度
調節器23と接続したマントルヒータ21で行なう。ピ
ロメリト酸二無水物の精製は1.3×10-2Paの高真
空下において、150±1℃の温度に加熱して昇華させ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、有機化合物を真空中で
精製するための真空精製装置及びその方法に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術及びその問題点】有機化合物の精製には蒸
溜塔を使用する蒸溜又は真空蒸溜が広く行なわれる。し
かし、これら蒸溜の主たる対象は常温で液体のものであ
り、昇華性のもの、蒸溜塔内で固化し易いものなど、蒸
溜による精製が困難なものに対しては単溜ないしは昇華
の方法が採用される。
【0003】従来の昇華方法を図5に示した。図5のA
はガラス製の試験管1の底部に収容した未精製有機化合
物C’を大気圧下に試験管1の外部からブンゼン・バー
ナ2で加熱し、昇華した蒸気が試験管1の上部内壁で冷
却されて精製有機化合物P’が折出している状況を示
す。含有されている不純物のうち、目的の有機化合物よ
り蒸気圧の高いものは試験管1の開口から大気中へ放散
され、蒸気圧の低いものは試験管1の底部に残渣として
残り、有機化合物が精製される。
【0004】図5のBは上記図5のAの方法を減圧系と
し、冷却に水を使用したものである。すなわち、ガラス
製の昇華瓶3に同じくガラス製の冷却管4が挿入され、
スリ合わせ部3aによってシールされている。冷却管4
は水の導入口4aと排出口4bを有して水冷される。
又、昇華瓶3の底部は油浴5によって加熱される。昇華
瓶3の枝管3bは、トラップ瓶7とスリ合わせ部7aに
よってシールされ挿入されているガラスチューブ6と接
続されている。そしてトラップ瓶7の枝管7bには水流
ポンプ又は油回転ポンプのような真空排気系9が接続さ
れている。又、トラップ瓶7は蒸気圧の高い不純物の補
集が確実であるように寒剤浴8によって冷却される。
【0005】未精製有機化合物C’は昇華瓶3の底部に
収容され、真空排気系9による減圧下に油浴5によって
加熱されると蒸発して蒸気となるが、その蒸気は水冷さ
れている冷却管4の外壁によって冷却されて、精製有機
化合物P’として折出、付着する。この方法は減圧下の
操作であるために、大気圧下の操作である図5のAの方
法と比較して、低温で昇華させることができ、有機化合
物に与える熱影響が小さいという利点を有している。
【0006】しかし、この減圧下で昇華させる方法は一
定の温度で加熱していても、真空度が高くなれば蒸発速
度が増大し、真空度が低くなれば蒸発速度が減少するの
で、真空度を一定とすることが必要であり、さもなけれ
ば蒸発速度が一定せず、精製品の純度低下を招き易い。
又、何らかの原因で真空度の低下を生じて、これを戻し
得ず蒸発速度が減少した場合に、蒸発速度を元通りにす
るには加熱温度を高くしなければならないが、高温加熱
は有機化合物の熱分解を生じ易い。
【0007】
【発明が解決しようとする問題点】本発明は上述の問題
に鑑みてなされ、蒸溜による精製の困難な有機化合物を
安定した状態で高純度に精製し得る真空精製装置及びそ
の方法を提供することを目的とする。
【0008】
【問題点を解決するための手段】以上の目的は、真空中
で有機化合物を加熱して昇華又は蒸発させ、次いで冷却
し固化させる真空精製装置において、7×10-1Paよ
りも高い真空度の得られる真空排気系が接続され、かつ
温度調節器によって制御される加熱系が設けられている
ことを特徴とする真空精製装置、によって達成される。
【0009】又以上の目的は、真空中で有機化合物を加
熱して昇華又は蒸発させ、次いで冷却し固化させる真空
精製方法において、7×10-1Paよりも高い真空度に
減圧し、かつ温度調節器によって制御して加熱すること
を特徴とする真空精製方法、によって達成される。
【0010】
【作用】高真空下での精製としているので、圧力変動と
はほぼ無関係に蒸発速度は一定しており、かつ加熱温度
は低く、更には加熱温度を制御しているので熱分解を生
じることなく、安定して純度の高い精製を行ない得る。
【0011】
【実施例】まず、本発明の実施例による真空精製装置及
びその方法について説明する前に、本発明の基本原理を
示す各データを説明する。
【0012】(データ1)図1はステアリン酸、CH3
(CH216COOH、融点70.5℃、沸点283℃
(17Torr)について測定した、真空減圧下におけ
る蒸発温度と蒸発速度との関係を示す図である。この図
1に見られるように、真空度0.5Torr、0.1T
orr、すなわち、通常の減圧操作に使用される油回転
ポンプで到達し得るような低真空領域では従来例で述べ
たように同一温度、例えば120℃の加熱であっても、
圧力が0.5Torrから0.1Torrに変動すると
蒸発速度は2×10-7モル/cm2 ・秒から4×10-7
モル/cm2 ・秒と2倍に増大している。然るに、5×
10-3Torr(≒7×10-1Pa)、5×10-4To
rr(≒7×10-2Pa)、1×10-4Torr(≒
1.3×10-2Pa)のような高真空度、すなわち、そ
の排気に油拡散ポンプを必要とするような高真空領域で
は、真空度が変動しても蒸発速度はほぼ一定している。
すなわち、加熱温度さえ変動しなければ、真空度が変動
しても安定した蒸発速度が得られるのである。
【0013】(データ2)図2はパルミチン酸、CH3
(CH214COOH、融点62.65℃、沸点26
8.5℃(100Torr)、215℃(15Tor
r)についての、5×10-3Torr(≒7×10-1
a)の高真空下における蒸発温度と蒸発速度との関係を
示す図である。165℃近辺において折れ曲った曲線と
なっているが、これについて調べたところ、パルミチン
酸の熱分解によるものであることが判明した。165℃
程度の温度でも熱分解を生じており、有機化合物は可及
的に低い温度で加熱することが望ましいことを示してい
る。
【0014】以下、本発明の実施例による真空精製装置
及びその方法について、図面を参照して説明する。
【0015】データ1、データ2の知見から図3に示す
真空精製装置10によって、化1に示すピロメリト酸二
無水物、融点285℃を昇華方法によって真空精製し
た。
【0016】
【化1】
【0017】図3において、本体11と冷却蓋12とが
O−リング16を介し、クランプ17によって気密にシ
ールされている。冷却蓋12は水の導入口13a、排出
口13bを有して水冷される。本体11には窪み部15
と枝管14とが設けられ、枝管14には真空バルブ31
を介し、真空排気系としての口径2インチの油拡散ポン
プ32、及び油拡散ポンプ32を補助するための油回転
ポンプ33が接続されている。又、真空排気ラインには
1〜10-4Paの真空を測定し得るペニング真空計34
が取り付けられている。更には、真空精製装置10の本
体11を加熱するためのマントルヒータ21が本体11
の底部を包んでおり、このマントルヒータ21は交流電
源22と接続された、精度±1℃の温度制御が可能な温
度調節器23によって加熱される。又、本体11の底部
外壁に取り付けられた熱電対24の温度信号は温度調節
器23に入力されている。
【0018】本発明の実施例による真空精製装置10は
以上のように構成されるが、次にその作用を説明する。
本体11の窪み部15へ未精製ピロメリト酸二無水物
C、10grを収容し、O−リング16を介して冷却蓋
12をかぶせ、クランプ17で固定してシールすると共
に、冷却蓋12の水冷を開始した。油回転ポンプ33は
常時運転されているので、真空バルブ31を開とするこ
とにより真空精製装置10内は真空排気される。所定の
圧力になってから油拡散ポンプ32を作動させることに
より1×10-4Torr(≒1.3×10-2Pa)まで
減圧されたことが、ペニング真空計34によって確認さ
れた。
【0019】次いで、温度調節器23を加熱温度150
℃、温度制御範囲±1℃にセットして、真空精製装置1
0の加熱を開始した。加熱当初、ピロメリト酸二無水物
C中の水分が水蒸気化したことによると思われる1×1
-2Torrまでの圧力上昇があったが、圧力は再び1
×10-4Torrに戻った。加熱温度が150℃になっ
た時点において、冷却蓋12の底部にピロメリト酸二無
水物Pの白い粉が安定した状態で折出し始めた。この状
態を約1時間継続した後、折出がほぼ終了した時点で真
空精製の操作を停止した。
【0020】冷却蓋12の底部に付着した精製ピロメリ
ト酸二無水物Pの量は収率90%に相当した。又、クロ
マトグラフで検定した純度は99.9%以上であった。
なお、本体11の窪み部15に残留した残渣にはピロメ
リト酸、及びピロメリト酸一無水物、その他の不純物が
確認された。
【0021】以上要するに、本実施例においては、従来
のように油回転ポンプによるのではなく、油拡散ポンプ
32を使用して、7×10-1Paより高い真空度におけ
る操作としているので、ピロメリト酸二無水物が真空度
の変動に無関係に高い蒸発速度で、実験毎にも安定して
精製され、かつ、低温度での加熱となるに加え、加熱温
度を±1℃に制御していることもあって、熱分解を発生
せずに精製される。
【0022】これに対し、大気圧下で精製せんとすれば
300℃以上の温度を必要とする。又、1×10-2To
rr(≒1.3Pa)程度の低真空下では圧力変動によ
って蒸発速度が変動するほか精製に時間を要し、これを
短縮するには200℃以上の温度での加熱を要した。一
方、ピロメリト酸二無水物の溶液からの再結晶では純度
99.5%を得るのが限度であった。
【0023】因みに、ピロメリト酸二無水物の蒸発温度
と飽和蒸気圧との関係を示す曲線を図4に示した。
【0024】本発明の実施例による真空精製装置及びそ
の方法は上記のように構成され作用するが、本発明はこ
れに限られることなく、本発明の技術的思想に基づいて
種々の変形が可能である。
【0025】例えば本実施例においては、1×10-4
a(≒1.3×10-2Pa)まで排気するのに油拡散ポ
ンプ32を使用したが、これに代えてターボ分子ポンプ
を使用することができる。
【0026】又、本実施例においては、真空精製装置1
0の本体11の加熱にマントルヒータ21を使用した、
これに代えてシリコーンなどによる油浴を使用してもよ
い。
【0027】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の真空精製装
置及びその方法によれば、7×10-1Paより高い真空
度での精製としていることにより蒸発速度がほぼ一定し
ており、加熱温度が低く、更には温度制御された加熱に
よって、純度の高い精製物を安定して得ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】ステアリン酸の各減圧下における蒸発温度と蒸
発速度との関係を示す図である。
【図2】パルミチン酸の各減圧下における蒸発温度と蒸
発速度との関係を示す図である。
【図3】本発明の実施例による真空精製装置の構成を示
す概略図である。
【図4】ピロメリト酸二無水物の蒸発温度と飽和蒸気圧
との関係を示す図である。
【図5】従来例による昇華精製方法を示し、Aは大気圧
下での方法、Bは減圧下での方法を示す。
【符号の説明】
10 真空精製装置 21 マントルヒータ 23 温度調節器 32 油拡散ポンプ C 未精製ピロメリト酸二無水物 P 精製ピロメリト酸二無水物

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 真空中で有機化合物を加熱して昇華又は
    蒸発させ、次いで冷却し固化させる真空精製装置におい
    て、7×10-1Paよりも高い真空度の得られる真空排
    気系が接続され、かつ温度調節器によって制御される加
    熱系が設けられていることを特徴とする真空精製装置。
  2. 【請求項2】 前記温度調節器により±1℃の温度範囲
    で前記加熱系が制御される請求項1に記載の真空精製装
    置。
  3. 【請求項3】 前記有機化合物は常温で固体である請求
    項1又は請求項2に記載の真空精製装置。
  4. 【請求項4】 真空中で有機化合物を加熱して昇華又は
    蒸発させ、次いで冷却し固化させる真空精製方法におい
    て、7×10-1Paよりも高い真空度に減圧し、かつ温
    度調節器によって制御して加熱することを特徴とする真
    空精製方法。
  5. 【請求項5】 前記温度調節器による制御が±1℃の温
    度範囲である請求項4に記載の真空精製方法。
  6. 【請求項6】 前記有機化合物は常温で固体である請求
    項4又は請求項5に記載の真空精製方法。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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