JPS58219143A - ナフトキノンの製造方法 - Google Patents

ナフトキノンの製造方法

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JPS58219143A
JPS58219143A JP57102914A JP10291482A JPS58219143A JP S58219143 A JPS58219143 A JP S58219143A JP 57102914 A JP57102914 A JP 57102914A JP 10291482 A JP10291482 A JP 10291482A JP S58219143 A JPS58219143 A JP S58219143A
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Japan
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naphthalene
naphthoquinone
oxidation
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ceric
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JP57102914A
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クラウス・ハインリツヒ・エ−ル
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BII SHII RESEARCH KAUNSERU
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BII SHII RESEARCH KAUNSERU
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はナフトキノンの製造方法に関する。
ナフトキノンは、化学工業分野において広く用いられて
いる有機物質である。これは特に、染料並びにテトラヒ
ドロアントラキノン及びアントラキノンを包含する高級
キノンの製造に用いられる。カークオスマーの化学工業
辞典第2版第16章910ページに、1.4−ナフトキ
ノ/は、塩酸4−アミノナフトールに重クロム酸カリウ
ムと硫酸とを作用させて高収率で得ることができ、そし
てナフタレンを直接ナフトキノンに酸化する方法はあま
り価値がないことが記載されている。さらに、ウェイカ
ーらの】96゜年5月31日に発行された米国特許29
38913には、加圧高温下において五酸化バナジウム
触媒を用いてナフタレンをナフトキノン及び無水フタル
酸に直接酸化する方法が記載され、クレームされている
。つ□エイカーらのこの方法又はこれを修飾した方法は
商業的に使用されているけれども、この方法は所望の1
,4−ナフトキノンに加えてかなりの量のフタル酸を生
成するという欠点がある。
ゴーパケフとノ9ニペルは、Zhur、vli、Khi
m+28.1782−(8)]954において、ナフタ
レン、酢酸、硫酸及び硫酸第二セシウムを含む一相系で
40℃〜70℃の温度下で、硫酸第二セリウムによって
ナフタレンを酸化することを記載している。彼等は、操
作温度が10℃上昇するごとに、ナフタレンの酸化速度
が約2倍になることを示した。また、ナフタレンの酸化
速度は、溶解したセリウムイオン濃度と直線的な関係に
ある。従って、溶解したセリウムイオン濃度が高いほど
、そして操作温度が高いほど、ナフタレンからナフトキ
ノンへの転化が速くなる。しかしながら、彼等は、商業
的に採算のとれるナフトキノンの製造方法を開発しなか
った。彼等が記載した一相系において生成されるナフト
キノンは、セリウムイオンにさらされてさらに酸化され
、その結果ナフトキノンの収率が低下する。
さらに、そのナフタレン及びナフトキノンの濃度は著し
く低い。さらに、ブーツ々ケフとバーベルは、セリウム
酸化剤からナフトキノンを分離する方法を議論していな
い。
インペリアル・ケミカル・インダストリーズ社の英国特
許] ] 92037には、二相系においてナフタレン
をナフトキノンに酸化する方法が記載されている。ナフ
タレンを種々の溶媒に0、05 Mないし0.26 M
の濃度で溶かし均一な有機相を形成する。4N硫酸に溶
けた硫酸第二セリウム又は4Nの酸に溶けた硝酸第二セ
リウムアンモニウムが触媒として用いられる。適当なセ
リウム溶液は、4N硫酸中で0.01ないし0.15M
の濃度を有する。さらに速い反応は、硝酸に溶けたさら
に可溶性の硝酸第二セリウムアンモニウムを用いて得ら
れる。濃い硝酸第二七リウムアンモニウムの硝酸溶液を
用いることは、反応速度が速くなる(これは上述のゴー
パケフとバーベルの結果から予想される)という利点を
有するが、かなりの量の望ましくない副産物、1−二ト
ロナフトキノンを生成する。この欠点はまた、■CI社
のカナダ特許899856及び英国特許] 20343
4にも記載されている。
セリウム酸化剤によってナフトキノンを製造するという
ICI社による上述のアプローチは、次のような多くの
欠点を有しているので商業的に利用できない。
イ)ナフタレンを溶解するのに有機溶媒を用いるので、
溶媒の沸点のために操作温度を高くすることが制限され
る。
口)ナフタレンを溶解するのに有機溶媒を用いるので、
ナフトキノン製造プラント中に巨大で複雑な溶媒回収シ
ステムを設けることが必要になる。これは実際上不可能
な程高価なことである。なぜなら、大量の溶媒を、少量
のナフトキノン生成物及び未反応のナフタレンから除去
しなければならないからである。
ハ)有機溶媒を用いるので、有機相中の最初のナフタレ
ンの濃度が、その温度におけるその溶媒に対するナフタ
レンの溶、鮮度によって制限される。
二)隔膜電解槽を包含する電気化学的槽を用いるので、
電解質の最大セリウムイオン濃度は、硫酸第一セリウム
塩の最大溶解度に限定される。
ホ)ナフトキノンは極めて低濃度につくられる。例えば
、0.2Mナフタレンから出発した場合には、100%
の転化が起こって収率が100係であったとしても、ナ
フトキノンの濃度は0、2 Mである。極めて希薄なナ
フトキノンをナフタレン−溶媒混合物から回収すること
は、商業的規模・で実施するにはあまりにもコスト高と
なり不可能である。
へ)上述の特許では、例えば1−ニトロナフタレンのよ
うな副産物の生成を抑えるために、操作温度が40℃な
いし80℃に制限される。
ト)反応物質が極めて希薄で操作温度が比較的低いため
、反応速度が遅く、例えば1ないし2時間かかる。
チ)極めて希薄なナフタレンを用いるため、第二セリウ
ムイオン酸化剤水溶液とナフタレンとがよく分散するこ
とを確保するためのかくはんコストが高くなる。
す)硫酸第二セリウムによるナフタレンの酸化は、反応
速度論的制御に加えて質量輸送的にも制御される。ナフ
タレンがナフトキノンに転化する速さは、ナフタレン分
子が第二セリウムイオンと接触できる速さに強く依存す
る。ナフタレンを溶解するのに溶媒を用いるため、第二
セリウムイオンとナフタレンとの接触速度は、溶媒中の
ナフタレン分子が、反応可能々溶媒−第二セリウムイオ
ン界面まで拡散(質量輸送)する速さによって制限され
る。溶媒を全く用いないならば、はるかに高い濃度のナ
フタレ、ヅ分子が第二セリウムイオン酸化剤と常に直接
接触する。従って、ナフタレンの酸化反応の速度は、溶
媒を用いることによって実質的に制限される。
さらに、第二セリウムイオンが他の有機種、例えばナフ
タレン分子の不存在下におけるナフトキノンと反応して
副産物を生成することを防止するために、第二セリウム
イオンを過剰のナフタレン分子と接触させることが重要
である。副産物の生成と第二セリウムイオンの消耗は、
溶媒の不存在下でナフタレンを酸化すること−によって
、たとえナフトキノンの濃度が高い場合であっても、か
なり減少される(第1表参照のこと)。
この発明は、セリウム酸化剤を用いてナフタレンを酸化
することによるナフトキノンのInを妨げていた従来技
術における欠点を克服することを目的とする。この発明
は、ナフタレン酸化の際に有機溶媒を必要とすることな
く、あら  ′ゆる先行技術文献に開示されたものより
もはるかに高い硫酸第二セリウム濃度下で、極めて高温
、例えば81℃を超える温度下で反応させることによっ
て、ナフタレンはナフトキノンに極めて高い収率で高濃
度で容易に転化され、その収率や濃度はICI社やゴー
パヶフとバーベルによって示されたものよりも高くなる
ことを示す。
すなわち、この発明は、ナフタレンの融点よりも高い温
度下で硫酸の存在下であって有機溶媒の不存在下におい
て、反応混合物をはげしくかきまぜながらナフタレンを
硫酸第二セリウムで酸化することから成るナフトキノン
の製造方法を提供する。酸化後の反応混合物を有機溶媒
と接触させてナフトキノンを抽出してもよい。
あるいは、反応混合物からナフトキノンを分離するため
に分別昇華させてもよい。
用いられる硫酸の濃度は好ましくは0.5 Mないし2
.0Mである。
硫酸第二セリウムによるナフタレンの酸化によって生成
した硫酸第一セリウムは、これを再び硫酸第二セリウム
に酸化することによって、硫酸第二セリウムを再生でき
るということに注目すべきである。この再生の技術は先
行技術において知られている。特に好ましい方法は、桟
状が1980年5月15日に米国特許庁に出願した特許
出願] 49904に記載されている。
しかしながら、追加的な電気分解的方法を用いて第二セ
リウムイオンを再生することもできる。
オゾン分解もまた用いることができる。
ナフタレンの融点は80℃である。従って、この発明の
方法を行なうのに好ましい温度は約81℃以上、例えば
81℃ないし85℃であるが、さらに高い温度を用いる
こともできる。約8ICにおける溶融ナフタレンの濃度
は6.3Mであるので、反応混合物中のナフタレンの濃
度は約6.3Mである。ナフタレン酸化の当初における
硫酸第二セリウムの濃度は少なくとも0.05Mである
べきである。しかしながら、当初の硫酸第二セリウムは
、o、jMを超える、特に0.5Mの濃度であることが
好ましい。
次の実験は、この発明を例示によって説明するものであ
る。結果及び反応条件は第1表に示されている。
実施例 次の実施例においては、ナフタレンの酸化は、固体のナ
フタレンを硫酸第二セリウム−硫酸酸化剤に81℃以上
の温度下で加えることによって行なった。反応は閉じた
ガラス容器内で行ない、内容物をマグネティックスタラ
−で155分間はげしくかきまぜた。得られた有機混合
物を有機溶媒に溶かし、高圧液体クロマトグラフィ  
′−を用いて分析を行ない、ナフタレンの転化率とナフ
トキノンの収率とを測定した。
酸化は20分以内に行なわれた。これは従来技術におい
て1時間ないし2時間を要していたのとは対照的である
。この短い反応時間は、規定された反応条件によるもの
である。溶媒を用いないので、溶媒回収システムは不要
になる。
また、ナフタレンの転化率が中程度、例えば“□“′ 
  40チ以下であっても、極めて高い濃度、例えば約
2Mのナフトキノンが生成される。
この発明は従って、商業的に実施可能な、ナフタレンの
酸化によるナフトキノンの製造方法を提供する。

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)ナフタレンの融点よりも高い温度下で、硫酸の存
    在下であって有機溶媒の不存在下において、反応混合物
    をはげしくかきまぜながらナフタレンを硫酸第二セリウ
    ムで酸化することから成る、ナフトキノンの製造方法。
  2. (2)酸化して得ら□れた混合物を有機溶媒と接触させ
    てナフトキノンを抽出する工程をさらに含む特許請求の
    範囲第1項記載の方法。
  3. (3)酸化して得られた混合物を分別昇華してナフトキ
    ノンを券離する工程をさらに含む特許請求の範囲第1項
    記載の方法。
  4. (4)用いられる硫酸の濃度は0.5Mないし2Mであ
    る特許請求の範囲第1項記載の方法。
  5. (5)溶融状態におけるナフタレンの濃度は約6.3M
    である特許請求の範囲第1項記載の方法。
  6. (6)  出発反応混合物中の硫酸第二セリウムの濃度
    は約0.5Mである特許請求の範囲第1項記載の方法。
  7. (7)ナフタレンの酸化の際生成した硫酸第一セリウム
    から硫酸第二セリウムを再生する工程をさらに含む特許
    請求の範囲第1項記載の方法。
  8. (8)再生は電気分解又はオゾン分解によって行なわれ
    る特許請求の範囲第7項記載の方法。
  9. (9)前記温度は約81’C以上である特許請求の範囲
    第1項記載の方法。
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