JPS6241174B2 - - Google Patents

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JPS6241174B2
JPS6241174B2 JP22925383A JP22925383A JPS6241174B2 JP S6241174 B2 JPS6241174 B2 JP S6241174B2 JP 22925383 A JP22925383 A JP 22925383A JP 22925383 A JP22925383 A JP 22925383A JP S6241174 B2 JPS6241174 B2 JP S6241174B2
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JP
Japan
Prior art keywords
thallium
experiments
hydrogen peroxide
reaction
oxidation
Prior art date
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Application number
JP22925383A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS59111920A (en
Inventor
Arekisandaa Buroon Richaado
Roorinzu Baiaazu Ransu
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
FMC Corp
Original Assignee
FMC Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by FMC Corp filed Critical FMC Corp
Publication of JPS59111920A publication Critical patent/JPS59111920A/en
Publication of JPS6241174B2 publication Critical patent/JPS6241174B2/ja
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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は第一タリウム化合物の第二タリウム化
合物への酸化に関する。 オキシタリウム化(Oxythallation)反応は周
知のものであり、文献に詳述されている。それら
の反応は、例えばオレフイン、アセチレン、ケト
ン又はアルデヒドの様な不飽和有機物質への無機
タリウム()塩の付加を伴う。米国特許第
3641067号で、Kruseは、酸溶液中のオレフイン
を対応するエポキシドに酸化するため、酢酸第二
タリウムの様な第二タリウム・カルボン酸塩の使
用を開示している。このプロセスを実用化するた
めには、タリウム()をタリウム()に酸化
するための経済的方法によつてタリウムの原子価
をリサイクル出来る様にする必要がある。 MacLean等は米国特許第3479262号中で、硫酸
タリウム()の酸溶液の硫酸タリウム()へ
の電解酸化及びそこで生成した酸性溶液のオレフ
イン酸化への利用を提案している。分子状酸素の
使用は米国特許第3399956号;第4113756号;第
4115419号及び第4192814号で提案されている。分
子状酸素の使用に際しては、一般に更に触媒及び
促進剤を使用する必要があり、且つ経済性の点か
ら高圧酸素を使用する必要がある。その上、酸素
の存在下で酸性媒体を使用するため、分子状酸素
プロセスでは高合金装置が通常必要である。 米国特許第4115419号及び第4115421号はタリウ
ム()の酸性溶液のタリウム()(の酸性溶
液)への酸化に有機ヒドロペルオキシドの使用及
びその場合には更に触媒として第族貴金属化合
物を使用する必要性の有ることを示唆している。
有機ヒドロペルオキシドプロセスは貴金属触媒が
高価である上に、ヒドロペルオキシドから生成し
た有機副生物の廃棄問題という難点を有してい
る。 米国特許第4226790号はタリウム()のタリ
ウム()への酸化に有機過酸の利用を示唆して
いる。このプロセスは、回収する必要がある望ま
しからざる副生物、即ちカルボン酸、が生成する
欠点を有しているばかりで無く、極めて高価なル
テニウムか又は(反応)溶液から分離する必要の
あるマンガンの様な触媒を使用する欠点も有して
いる。 〓〓〓〓
米国特許第3436409号でHill等は例えば分子状
酸素、過酸化水素及び類似物との反応を用いる様
な化学的な、又は電解法に依る様な、公知の技術
でタリウム()に再生出来ると述べている。然
しHill等はこの目的に対して如何にして過酸化水
素が利用出来るかを開示していない。過酸化水素
がタリウム()をタリウム()に酸化すると
いうこの言及は多分、Zeit.Anorg.Chem.,第48
巻,427―440頁(1906年)のRabeに依る文献に
基づくものである。 過酸化水素を用いる元素状タリウムとその化合
物との間の反応は1864年にSchonbeinに依り始め
て記述され、彼は過酸化水素がまず酸化第一タリ
ウムを高級酸化物に酸化し、次にそれを還元して
酸素を生じ、その酸素を放出しつつ、高級酸化物
と反応したことを観察したとRabeは述べてい
る。過酸化水素の100%過剰を使用すると強アル
カリ溶液中でチヨコレート・ブラウンの酸化第二
タリウムを生成させることが出来ることをRabe
は見出した。タリウムを基準とした反応収率は4
%水酸化カリウム溶液(PH13.8)では98%であつ
た;2−1/2%の水酸化カリウム溶液(PH10.3)
ではタリウム収率が81%に落ちた。 恐らく、水酸化タリウム()の極めて低い溶
解度(10-53の溶解度積)によつて、10又はそれ
以上のPHでタリウム()をタリウム()に酸
化する過酸化水素の能力を説明出来る。1982年12
月6日Lance R.Byersが同時に出願したアメリカ
特許出願、出願番号第447368号では、過酸化水素
の反応率がPHに依存することが見出されている。 二過硫酸イオンは、ペルオクソ二硫酸イオンと
しても知られており、過酸化水素と異なるメカニ
ズムで働く強力な酸化剤として知られている。そ
の反応メカニズムは木村らの“ペルオクソ二硫酸
イオンに依るTl()のTl()への酸化反
応:第1報水溶液中での反応速度及びメカニズ
ム”Bull.Chem.Soc.,Japan,第53巻(1980年)
で報告されている。0.01Mの過塩素酸(PH2)中
の反応が非常に遅く、149時間でタリウム()
の僅か60%しか転化せず;反応は二過硫酸イオン
の熱分解による2個の硫酸(塩)フリーラジカル
の生成を初期段階とする連鎖反応であると木村ら
は報告している。 過硫酸イオン及び過酸化水素のいずれとも異な
り、一過硫酸(ペルオクソ―硫酸)イオンが広い
PH範囲にわたり且つ高い転化効率を持つてタリウ
ム()をタリウム()に酸化する効果を有し
ていることが見出された。 当業者にとつては、例えば米国特許第4049786
号の教示の如く過酸化水素と硫酸とを反応させ一
過硫酸(カロー酸)を生成させる様な好ましい方
法によるか、又は一過硫酸塩を用いるかして、一
過硫酸イオンが供給出来ることは明白である。 二過硫酸イオンを用いるタリウム()のタリ
ウム()への転化率はPH15では殆んど定量的で
あり、PH5以下では50%より下る。一過硫酸イオ
ンを用いると、一過硫酸が過酸化水素と硫酸に急
速に加水分解するPH1に下げても転化率は本質上
定量的である。一過硫酸イオンに依るタリウム
()の酸化は触媒を必要としない。 本方法の好ましい態様は次の非限定的実施例に
より当業者にとつて明らかとなるであろう。 実施例 1 10ミリモルのタリウム()、すなわち2.524g
のTl2SO4を100mlの水に溶解した。18M硫酸と
10M水酸化カリウムとを用いてPHを所望値に調節
し、維持した。化学量論量のカロー酸(一過硫
酸)を加えた。その後タリウム()への転化を
測定した。結果は表1として示した。 表1中のTl()%およびTl()%は実験
の始めに加えたTl()のモル数を基準とする
残存Tl()%および生成Tl()%をそれぞ
れ示す。たとえば、表1の実験1は、始めに加え
たTl()[前述の如く10ミリモル]に対して
20.0時間後にTl()が20.6モル%[2.06ミリモ
ル]残存し、Tl()が79.4モル%[7.94ミリモ
ル]生成したことを意味する。以下同様である。 実験2及び3では大気に開放せず、ガス・ビユ
レツトに連結し、大気からの酸素によるタリウム
の酸化の可能性を無くした。 その他の実験(実験1、および実験4〜10)で
は(大気への開放下に)空気と接触させて反応を
行つた。 実験1〜3は本発明の範囲外(PH0.95)の実験
である。前述の如くPH1以下では一過硫酸が過酸
化水素と硫酸に急速に加水分解する。過酸化水素
は重金属の存在その他の原因により分解しやすい
ことが知られている。実験1〜3はいずれもPH
〓〓〓〓
0.95における実験(ただし実験1と実験2および
3とは上述の如く空気との接触の有無に関して相
違がある)であるがTl()%およびTl()
%に著しく相違がある。このことはPH0.95でのTl
()→Tl()の酸化反応が制御困難な種々の
因子(一過硫酸の分解、生成過酸化水素の更なる
分解等)によりバラツキの大きい実験結果をもた
らすことを意味する。なお実験1は(実験4〜10
と同様に)空気との接触下での反応結果である
が、残存(未転化)Tl()%は非常に高い
(20.6%)。 実験4〜10は本発明の範囲の実験である。実験
6(PH4.50)は若干の残存Tl()%(9.4%)
を示しているけれども、その他の実験ではTl
()残存%はゼロもしくは微少である。このこ
とは本発明によるTl()→Tl()の酸化反
応が広いPH範囲にわたつてPHにほとんど無関係に
ほぼ定量的に(あるいは非常に高い転化率で)進
行することを示すものである。これは後述の比較
例(二過硫酸塩の使用)の場合の著しいPH依存性
とは対照的である。 比較例 1 10ミリモルのタリウム()、2.524gの
Tl2SO4を100mlの水に溶解した。18M硫酸と10M
水酸化ナトリウムとを用いてPHを所望値に調節
し、維持した。化学量論量な二過硫酸アンモニウ
ム2.282gを加えた。4時間後、タリウム()
への転化(率)を測定した。結果は表2に示し
た。なお表2中のTl()%およびTl()%
の意味は実施例1において表1について述べたも
のと同じである。 偶数番号の実験では、大気に開放せずフラスコ
をガス・ビユレツトと連結し、空気中の酸素によ
り、タリウム()がタリウム()に酸化され
る可能性を無くした。奇数番号の実験では(大気
への開放下に)空気と接触させて反応を行つた。
表2の結果から明らかなようにPH2での実験では
大気への開放はTl()→Tl()の酸化にひ
どい悪影響を及ぼし、PH15での実験でもこの傾向
が認められるが、PH2の場合ほどひどくはない。
PH5〜12の実験では大気への開放の影響は殆どな
いが、あつても僅小である。 表2の結果を表1の結果と対比すれば、二過硫
酸塩によるTl()→Tl()の酸化反応の転
化率はPHによつて非常に大きな影響を受ける(低
いPHでは非常に低い転化率しか得られない)点で
一過硫酸塩によるTl()→Tl()の酸化反
応の結果と対照的であることが理解されるであろ
う。
The present invention relates to the oxidation of primary thallium compounds to secondary thallium compounds. Oxythallation reactions are well known and detailed in the literature. These reactions involve the addition of inorganic thallium salts to unsaturated organic substances such as olefins, acetylenes, ketones or aldehydes. US Patent No.
No. 3,641,067, Kruse discloses the use of thallium carboxylates, such as thallium acetate, to oxidize olefins in acid solutions to the corresponding epoxides. In order to put this process into practical use, an economical method for oxidizing thallium() to thallium() must allow recycling of the valence of thallium. MacLean et al., in US Pat. No. 3,479,262, propose the electrolytic oxidation of an acid solution of thallium sulfate ( ) to thallium sulfate ( ) and the use of the resulting acid solution for olefin oxidation. The use of molecular oxygen is described in U.S. Pat. No. 3,399,956;
Proposed in Nos. 4115419 and 4192814. When using molecular oxygen, it is generally necessary to use additional catalysts and promoters, and from the viewpoint of economy, it is necessary to use high pressure oxygen. Moreover, high alloy equipment is usually required in molecular oxygen processes due to the use of acidic media in the presence of oxygen. U.S. Pat. Nos. 4,115,419 and 4,115,421 disclose the use of organic hydroperoxides in the oxidation of acidic solutions of thallium ( ) to (acidic solutions of) thallium () and the further use of group noble metal compounds as catalysts. It suggests that there is a sex.
Organic hydroperoxide processes have the disadvantages of expensive noble metal catalysts and the problem of disposal of organic by-products produced from hydroperoxides. US Pat. No. 4,226,790 suggests the use of organic peracids for the oxidation of thallium () to thallium (). This process not only has the disadvantage of producing undesirable by-products, namely carboxylic acids, which need to be recovered, but also the extremely expensive ruthenium or manganese, which needs to be separated from the (reaction) solution. It also has the disadvantage of using catalysts such as 〓〓〓〓
In U.S. Pat. No. 3,436,409, Hill et al. propose that thallium can be regenerated by known techniques, such as chemically, such as by reaction with molecular oxygen, hydrogen peroxide, and the like, or by electrolytic methods. Says. However, Hill et al. do not disclose how hydrogen peroxide can be utilized for this purpose. This mention that hydrogen peroxide oxidizes thallium () to thallium () is probably from Zeit.Anorg.Chem., No. 48.
Based on the text by Rabe, Vol. 427-440 (1906). The reaction between elemental thallium and its compounds using hydrogen peroxide was first described by Schonbein in 1864, who showed that hydrogen peroxide first oxidized thallium oxide to higher oxides and then converted it to higher oxides. Rabe said he observed that it reduced to produce oxygen and reacted with higher oxides, releasing that oxygen. Rabe has shown that thallium oxide, thiocholate brown, can be produced in strongly alkaline solutions using a 100% excess of hydrogen peroxide.
found out. The reaction yield based on thallium is 4
% potassium hydroxide solution (PH13.8) was 98%; 2-1/2% potassium hydroxide solution (PH10.3)
In this case, the thallium yield dropped to 81%. Perhaps the extremely low solubility of thallium hydroxide ( 10-53 solubility product) explains the ability of hydrogen peroxide to oxidize thallium (2) to thallium (2) at a pH of 10 or higher. 1982 12
In US Patent Application No. 447368, co-filed by Lance R. Byers on May 6th, it was found that the reaction rate of hydrogen peroxide is dependent on pH. Dipersulfate ion, also known as peroxodisulfate ion, is known as a strong oxidizing agent that works by a different mechanism than hydrogen peroxide. The reaction mechanism is explained by Kimura et al., “Oxidation reaction of Tl() to Tl() by peroxodisulfate ion: Reaction rate and mechanism in aqueous solution, Part 1”, Bull.Chem.Soc., Japan, Vol. 53. (1980)
It has been reported in The reaction in 0.01M perchloric acid (PH2) is very slow, and thallium () is produced in 149 hours.
Kimura et al. report that the reaction is a chain reaction in which the initial step is the formation of two sulfuric acid (salt) free radicals by thermal decomposition of dipersulfate ions. Unlike both persulfate ion and hydrogen peroxide, monopersulfate (peroxo-sulfate) ion is widely used.
It has been found that it is effective in oxidizing thallium ( ) to thallium ( ) over a pH range and with high conversion efficiency. For those skilled in the art, for example U.S. Pat. No. 4,049,786
Monopersulfate ions can be supplied either by a preferred method such as reacting hydrogen peroxide with sulfuric acid to form monopersulfuric acid (Carrow's acid) as taught in No. 1, or by using a monopersulfate salt. is obvious. The conversion rate of thallium ( ) to thallium ( ) using dipersulfate ions is almost quantitative at pH 15, and drops below 50% at pH 5 or lower. With monopersulfate ions, conversion is essentially quantitative even down to pH 1, where monopersulfate rapidly hydrolyzes to hydrogen peroxide and sulfuric acid. Oxidation of thallium ( ) by monopersulfate ions does not require a catalyst. Preferred embodiments of the method will become clear to those skilled in the art from the following non-limiting examples. Example 1 10 mmol of thallium (), or 2.524 g
of Tl 2 SO 4 was dissolved in 100 ml of water. 18M sulfuric acid and
The PH was adjusted and maintained at the desired value using 10M potassium hydroxide. A stoichiometric amount of Caro's acid (monopersulfuric acid) was added. The conversion to thallium () was then measured. The results are shown in Table 1. Tl()% and Tl()% in Table 1 indicate residual Tl()% and generated Tl()%, respectively, based on the number of moles of Tl() added at the beginning of the experiment. For example, in Experiment 1 in Table 1, for the initially added Tl() [10 mmol as mentioned above],
After 20.0 hours, 20.6 mol% [2.06 mmol] of Tl() remained, meaning that 79.4 mol% [7.94 mmol] of Tl() was produced. The same applies below. In experiments 2 and 3, it was not opened to the atmosphere, but connected to a gas reservoir, eliminating the possibility of oxidation of thallium by oxygen from the atmosphere. In other experiments (Experiment 1 and Experiments 4-10), reactions were carried out in contact with air (open to the atmosphere). Experiments 1 to 3 are experiments outside the scope of the present invention (PH 0.95). As mentioned above, at pH below 1, monopersulfuric acid rapidly hydrolyzes into hydrogen peroxide and sulfuric acid. It is known that hydrogen peroxide is easily decomposed due to the presence of heavy metals and other causes. Experiments 1 to 3 were all PH
〓〓〓〓
0.95 (However, as mentioned above, there is a difference between Experiment 1 and Experiments 2 and 3 regarding the presence or absence of contact with air), Tl()% and Tl()
There are significant differences in the percentages. This means that Tl at PH0.95
This means that the oxidation reaction of ()→Tl() results in widely varying experimental results due to various factors that are difficult to control (decomposition of monopersulfuric acid, further decomposition of generated hydrogen peroxide, etc.). Experiment 1 (Experiments 4 to 10)
), but the residual (unconverted) Tl()% is very high (20.6%). Experiments 4 to 10 are experiments within the scope of the present invention. Experiment 6 (PH4.50) had some residual Tl()% (9.4%)
However, in other experiments Tl
() Remaining % is zero or very small. This shows that the oxidation reaction of Tl()→Tl() according to the present invention proceeds almost quantitatively (or at a very high conversion rate) over a wide PH range, almost independently of the PH. This is in contrast to the significant PH dependence in the case of the comparative example (using dipersulfate) described below. Comparative example 1 10 mmol thallium (), 2.524 g
Tl 2 SO 4 was dissolved in 100 ml of water. 18M sulfuric acid and 10M
The pH was adjusted and maintained at the desired value using sodium hydroxide. A stoichiometric amount of 2.282 g of ammonium dipersulfate was added. After 4 hours, thallium ()
The conversion (rate) to was measured. The results are shown in Table 2. In addition, Tl()% and Tl()% in Table 2
has the same meaning as described for Table 1 in Example 1. In the even-numbered experiments, the flask was connected to a gas bottle without being exposed to the atmosphere to eliminate the possibility of oxidation of thallium ( ) to thallium ( ) by oxygen in the air. In the odd-numbered experiments, reactions were carried out in contact with air (open to the atmosphere).
As is clear from the results in Table 2, in the experiments at PH2, exposure to the atmosphere had a severe negative effect on the oxidation of Tl()→Tl(), and this tendency was also observed in the experiments at PH15; It's not terrible.
In experiments with pH 5 to 12, there was almost no effect of opening to the atmosphere, but even if there was, it was very small. Comparing the results in Table 2 with those in Table 1, we can see that the conversion rate of the Tl() → Tl() oxidation reaction with dipersulfate is very strongly affected by pH (very low at low pH). It will be appreciated that this is in contrast to the result of the oxidation reaction of Tl() → Tl() with monopersulfate in that only the conversion rate is obtained).

【表】【table】

【表】 〓〓〓〓
[Table] 〓〓〓〓

【表】 〓〓〓〓
[Table] 〓〓〓〓

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 タリウム()水溶液のPHをPH2から15の間
に調節し、且つこれに一過硫酸塩化合物を加える
ことより成る水溶液のタリウム()のタリウム
()への酸化方法。
1. A method for oxidizing thallium () to thallium () in an aqueous solution, which comprises adjusting the pH of the thallium () aqueous solution to between PH2 and 15, and adding a monopersulfate compound thereto.
JP22925383A 1982-12-06 1983-12-06 Oxidation of thallium (i) to thallium (iii) Granted JPS59111920A (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US44736982A 1982-12-06 1982-12-06
US447369 1982-12-06

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS59111920A JPS59111920A (en) 1984-06-28
JPS6241174B2 true JPS6241174B2 (en) 1987-09-01

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ID=23776100

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JP22925383A Granted JPS59111920A (en) 1982-12-06 1983-12-06 Oxidation of thallium (i) to thallium (iii)

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JP (1) JPS59111920A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0633172U (en) * 1991-06-28 1994-04-28 有限会社シンクドリーム label
WO2020090913A1 (en) * 2018-10-30 2020-05-07 浜松ホトニクス株式会社 Laser machining device and laser machining method

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0633172U (en) * 1991-06-28 1994-04-28 有限会社シンクドリーム label
WO2020090913A1 (en) * 2018-10-30 2020-05-07 浜松ホトニクス株式会社 Laser machining device and laser machining method

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