JPS63280047A - 粗4‐アミノフエノールの精製方法 - Google Patents
粗4‐アミノフエノールの精製方法Info
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
ミノフェノール(p−アミノフェノール;PAP)の精
製に関するものである。
)はニトロベンゼンの還元により、粗生成物として得ら
れる。PAPliアセタミノフエン(APAP ; p
−アセタミノフェノール)の製造における中間体として
商業的に用いられる。この物質は医薬に関するものであ
るので、純粋でなければならない。このために、製造原
料である粗PAP は精製して、最終製品のアセタミノ
フェアに着色の問題を生ずる望ましくない副生物を回避
しなければならない。
.694゜508号およびヤマモトら(Yamamot
o et al、)の米国特許第4.139.562号
に示されているように、粗PAP の各種の精製方法が
公知である。ヤマモトらの4.139.562号特許の
方法はpH値を微調節するために過剰の化学薬品の使用
を必要とし、また、抽出を行うために毒性のある溶媒、
アニリンの使用を必要とし、このために廃油出液の排出
が複雑な問題になる。
溶液を水非混和性の溶媒(t;とえば酢酸低級アルキル
、ベンゼン、トルエン、マタハキシレン)と混合して実
質的に全ての不純物を溶解させ、生成する混合物のpH
を6.5ないし7.5に調節し、この混合物を30℃以
下の温度に冷却し、沈澱物を分離してPAP を精製
する工程を含んでいる。
いる多くの溶媒の1種であるが、バロンらによっては、
より好ましくないものとして、特許請求されていない]
の使用、バロンらに示唆されている6、5−7.5のp
Hとは異なるpHの使用、バロンらに示唆されている2
0−30°Cより低い冷却温度の使用、および種々の工
程段階の使用によって、より良好な結果、収率および品
質を与える、バロンらの米国特許第3.694,508
号に示唆されているものとは異なる塁の方法を包含する
。
水素化、たとえばベンナーら(Benneret al
、)の米国特許第3.383,416号により示唆され
、上記バロンらの3.694.508号特許に記載され
ている方法、または本件出願人の同日出願に係る同時係
属中の特許用[(代理人ドケット(Docket) N
OR1号)に記載されている改良法により製造される
)を精製する方法が、以下のような変更を含む諸段階に
より、先行技術より大幅に改良し得ることがここに見い
だされた: (a)溶媒としてのトルエンの使用;
(b) 4.6−4.8のpHの使用[これは、6.5
−7.5のpHを用い、“約6.5以下の、特に6.2
以下のpHでは若干の p−アミノフェノールが硫酸塩
としテ溶液中に留まり、分離段階で失われる”と述べて
いる(カラム4、第7行)バロンらの特許の示唆とは対
照的である。] ; (c)高温における混合物の精
製油(raffinate) (底層)と抽出液層と
への分離;および(d)pHの7.2への調節と精製油
層の10°C以下への冷却による純粋な4−アミノフェ
ノールの分離。
である。
85℃(好ましくは80℃)の温度で溶媒としてのトル
エンと混合し、この混合物のpHを4.0−5.0に、
好ましくはpH4,6−4,8に調節、維持しながら種
々の不純物と溶解している出発原料のニトロベンゼンと
を抽出し;精製油層を分離してそのpHを6.5−8.
0に、好ましくはpH7,0−7,4に、最も好ましく
はpH7,2に調節し;この混合物を10℃以下(好ま
しくは0°C1またはそれ以下)の温度に冷却し;それ
より沈澱物と精製4−アミノフェノールとを分離する各
段階を含む、水性硫酸中におけるニトロベンゼンの接触
還元により得られた粗4−アミノフェノールの精製方法
に関するものである。
び着色体を抽出し、一方、沈澱により分離し得る所望の
最終生成物PAP は水相(精製油)に留めて、純粋な
形状で得ることのできる特殊な条件の発見を包含する。
は以下の通りである。
は窒素雰囲気下で実施する。pH4,0−5,0に調節
した粗4−アミノフェノール(PAP)を約75−85
℃の範囲の温度で、最も好ましくハ80°Cでトルエン
と混合する。pHはアンモニア(液体アンモニア、すな
わち無水アンモニアが最も良好に作用する。アンモニア
水も使用し得るが、生成物の収量が低下する)を用いて
、所要のpH4,0−5,0に、好ましくはpH4,6
−4,8に調節し、最も好ましくは可能な限り pH4
,65に接近させて維持する。混合を停止し、この混合
物を静止させると二層が形成される。副生物、出発物質
および着色体の大部分(副生物。−アミノフェノールを
除いて)はここで上の有機層にある。
トグラフィー(HPLC法)により分析したのち、抽出
器に戻す。同様の方法でトルエンによる抽出を所要の回
数反復する。この分析により、望ましくない物質の除去
された時点を決定する。
好ましくは活性炭を使用するのが望ましく、同様に、得
られた最終製品の精製油の中のPAP を脱色し、ま
た、PAP を酸素との反応より保護する両目的に作
用する亜ニチオン酸ナトリウム(sodium hy
drosulfite)のような物質の使用も望ましい
。亜ニチオン酸ナトリウム(Na2s 、Oa)が好ま
しいが、他の梨の亜硫酸ナトリウム塩、すなわち少なく
とも1個の四価の硫黄原子を含有するナトリウム塩、た
とえば亜硫酸水素ナトリウム(sodiumff b
isulfite) (Na*S O3)、二亜硫酸
ナトリウム(sodium bisulfite)(
N a2 S z Oa)およびピロ亜硫酸ナトリウム
(SOdium pyrosulfite) (N
a、S 、Os)を使用することもできる。ここでは、
どれらを本発明の目的用の“亜硫酸ナトリウム型の塩”
と呼ぼう。
こでは主としてPAP と副生物の 0−アミノフェ
ノールとを含有する濾液を、アンモニア(ここでも液体
無水アンモニアがアンモニア水よりも好ましい)を用い
て必要なpH値、6.5−8.0に、好ましくはpH7
,0ないし7.4に、最も好ましくはpH7,2に調節
し、その後、上記のpHレベルを維持しながら系を10
°C以下に、好ましくは約θ°C1またはそれ以下に徐
々に冷却する。極めて低い温度(たとえば−5°Cまた
はそれ以下)が最も良好な結果を与えるが、経費を考慮
すれば0℃の使用が好ましい。
フェノールは濾液中に留まる)、濾別し、亜硫酸ナトリ
ウムをの塩を含有する水溶液で洗浄して残留する着色体
を全て除去する。純粋なPAPは湿ったままで、アセチ
ル化によるAPAP の製造に用いることもできるが、
また、乾燥して他の目的に用いることもできる。
法により精製する出発物質の粗4−アミノフェノール(
PAP)は、水性硫酸中におけるニトロベンゼンの接触
水素化により得られたものであり、この方法は本件出願
人の同日出願に係る同時係属中の特許出願(代理人ドケ
ット NoRl号)に記載されており、下記の製造lに
も記載されている。
び他の硫黄含有化合物を、また、いかなる触媒毒をも含
まない高品質の市販グレードのニトロベンゼンであった
。
て過酸化°水素で処理して触媒毒を除去した。1重量%
の30%過酸化水素溶液を硫酸に添加し、ついで、気体
の発泡が止んで硫酸の色相が水様の透明になるまでこれ
を攪拌した。これは約2−4時間を要した。
り、活性炭担体はエンゲルハルト工業社(Engelh
ard Industries)より CP−86とし
て入手し得る。
に使用したものである。
ade impeller)を駆動する上吊り(ove
rhead)機械攪拌モーター〔この攪拌モーターは、
速度とトルクとの指示手段および制御手段の双方を有す
る制御器により制御される〕ならびに蒸気空間への気体
供給用の導入口を装備した内容5リツトルの、三つ首、
邪魔板4個付きの(four−baf f 1ed)丸
底フラスコ(水素化器)に、20℃ないし23℃の初期
温度で1700 rtr(lの脱イオン水を装入する。
うにして製造したもの) 217 gを、穏やかに攪拌
しながら、系に添加する。この酸の添加はかなり強い発
熱を伴い、溶液の温度を36°Cないし38℃に上昇さ
せる。これが、系を所望の反応温度、94℃に加熱する
ための幸便な出発点となる。バリアツク(variac
)を80 Vにセットすることにより、適当な速度の加
熱が得られる。ついで、系列の最初の試行のために27
1 gのニトロベンゼンを添加する。ニトロベンゼンの
添加は通常、系の温度を約1”O低下させる。再循環触
媒を用いる系列の試行においては、40−50 gのニ
トロベンゼンを触媒とともに再循環させることにより取
扱いを容易にし、新しいニトロベンゼンの負荷量を減少
させ得るであろう。2−25 mQのドデシルジメチル
アミンまたは他の界面活性剤を添加し、系を閉鎖する。
始して、酸素および全ての痕跡量の揮発性触媒毒を系よ
り除去する。排気ロバブラー(gas exit bu
bbler)の12インチの水柱により一定の正圧(p
ositive pressure)を維持する。これ
は、大気圧より約26mmHg高い、菫当な正圧と等価
である。
窒素パージを継続する。極端に激しい攪拌が極めて重要
である。入力はトルクと速度との読みより計算した。1
ガロンあたり0.O1馬力、またはそれ以上の所望の入
力を達成するために速度の調節を行った。5インチの羽
根車に対しては700rpmの速度が0.0225の入
力になる。攪拌機の深さが、いま一つの決定的なパラメ
ータである。ある入力に対して、最大の気−液界面面積
は、攪拌機の深さが液深の50%に等しい場合に生ずる
。
正比例する。初期の窒素パージを10分間維持したのち
、1.40 gの乾燥パックした5%活性炭担持白金触
媒を水中通過窒素流(emerginxgstream
of nitrogen)を通じて添加し、25 m
Qの脱イオン水で洗浄し、系を再び密封し、少なくとも
さらに10分間、100 m01分の窒素パージを継続
する。各試薬が系に負荷されている間、温度は、90℃
を超えないことを確認するために、注意深く監視しなけ
ればならない。この温度を維持するために、必要ならば
、加熱バリアツクをこの点より下に調節すべきである。
。初期の必要量は700mα/分に達することもあり得
るので、気体供給源はこの流速においても系を常に正圧
に維持し得るものでなければならない。系に部分的な真
空を発生させ、反応器に空気を吸い戻させると、大爆発
が起こり得る。この水素化は発熱反応であり、反応を開
始させると穏やかな発熱が起こって、系の温度を約4℃
上昇させる。この反応を転化率75−85%まで進行さ
せ[これは水素の吸収量により示される]て、触媒を未
反応のニトロベンゼンにより十分に濡れた状態に留めて
おく。これは2−3時間で達成される。
を用いる。最初は、系を正圧に維持するために700
ta(1/分までの窒素が必要であり得る。
拌を停止する。温度を約85°Cに維持するため、必要
に応じてバリアツクの設定点を増大させる。
を含有する]を、底部にバルブを有する3リツトルのジ
ャケット付きフラスコ(デカンタ−)にポンプ移送する
。反応器ジャケットを80°Cの循環浴(circul
ating bath)に吊す。反応混合物を空気にさ
らすと迅速に着色するので、この処理工程を通じて窒素
雰囲気を維持する。
。] 毀厘 実施例1の工程を実施する装置は第1図に開示されてい
るようなものである。第1図は底部に分液ロートとして
作動するストップコック付きのロート包を有する3リツ
トルの、三っ首丸底ガラス7ラスコである抽出器(デカ
ンタ−)1の構成図である。中央1首は、弯曲ブレード
羽根車5を下端に有する撹拌棒4を駆動する上吊り機械
攪拌モータ一旦を有する。−側の首はp)l電極Z(こ
れはpH計込に接続している)と、粗出発物質、トルエ
ンおよびアンモニアを上記のフラスコに添加するための
供給ビンqとを有する。第3の首は温度計容と排気口に
つながる凝縮器泉とを有する。このフラスコは、定温浴
(temperature bath)よりの液体を用
いてフラスコの内容物を加熱または冷却し得るジャケッ
ト2の内側にある。
気下で第1図の抽出器に汲み入れる。このとき、抽出器
のジャケットは80℃の液体を含有している。ここで8
0℃になった製造1よりの上記の液層のpHを、液体ア
ンモニアを用いて4.6−4.8に調節する。通常は約
80 rnQ (54g)が必要である。ついで、溶解
している不純物、すなわちアニリン、ニトロベンゼンお
よびオキシジアニリン(OD A)を除去するために、
300 mQ(260,1g)のトルエンで4−7回(
色相が透明になり、抽出相が着色しなくなるまで)抽出
する。
傾向があるので、pHは抽出の進行と並行して周期的に
調節しなければならない。トルエン抽出液を集め、続い
て蒸留してトルエン、ニトロベンゼンおよびアニリンを
回収する。この段階で回収したニトロベンゼンは製造l
の水素化器に再循環させる。抽出サイクルが完了したの
ち、10 gの活性炭を装入する(脱色用)。ここで、
脱色用に、および生成物を酸素との反応より保護するた
めに、 5.0 gの亜ニチオン酸ナトリウムをも装入
する。上記の活性炭を12.5 cmの標準ブフナー濾
過器で、ワットマン#3濾紙を用いて濾過することによ
り除去する。この活性炭ケーキを100gずつの熱脱イ
オン水で2回洗浄し、廃棄する。濾液と洗浄液とを抽出
器フラスコに戻す。
モニアを用いてpHを7.2に調節する。
.5−2時間かけて系をOoCまで徐々に冷却し、つい
で1時間、この温度に保つ。この間、pHは7.2に維
持する。
0gずつの1%亜ニチオン酸ナトリウム冷溶液で2回洗
浄し、フリット(frit)上で乾燥するまで数分間吸
引する。この物質(この時点でアセチル化してAPAP
を製造することもできる)を50℃で一晩真空乾燥
した。乾燥した4−アミノフェノールは白色で安定であ
り、重量は139 gであった。HPLC法により分析
した4−アミノフェノールの純度は99%を超えていた
。これは、反応したニトロベンゼンを基準にして68%
の単離収率に相当する。
を3リツトルの攪拌機付き丸底ガラスフラスコ(抽出器
)に装入した。内容物を攪拌し、80℃に加熱した。こ
の溶液のpHを液体アンモニアを用いて4.6−4.8
に調節した。一定量のトルエン(表1に特定しである)
を添加し、30分間攪拌した。この混合物を30分間静
置し、層を分離した。各層を個別のフラスコに移した。
り分析し、抽出器に戻した。トルエンによる抽出をさら
に4回反復した。pH値を検査して、必要ならばアンモ
ニアを用いて調節した。
生成物PAP ;副生物OAP (o−アミノフェノ
ール)、ANL(アニリン)、0DA(オキシジアニリ
ン)および出発物質のNBにニトロベンゼン)を含有し
ている。
い着色体の除去であるが、所望の生成物PAP は液相
に留め、その分離は沈澱による。
、回収した PAP の色相で示しである。
最終精製油よりの純粋な白色、安定PAPの回収を基準
にしたものである。
る前または後にトルエンを添加することよりなる改良を
特徴とする、硫酸溶媒中での水素および水素化触媒を用
いるニトロベンゼンの還元により生じた反応混合物より
の4−アミノフェノールの精製方法。
上記の第1項記載の方法。 ・3、上記のpH調節に
アンモニアを用いることを特徴とする上記の第1項記載
の方法。
する上記の第1項記載の方法。
混合物よりトルエンを抽出する段階を更に含む上記の第
1項記載の方法。
上記の第5項記載の方法。
る段階をも含む上記の第5項記載の方法。
記の第7項記載の方法。
型の塩を添加する段階をも更に含む上記の第5項記載の
方法。
ナトリウム、亜硫酸水素ナトリウム、二亜硫酸ナトリウ
ムまたはピロ亜硫酸ナトリウムであることを特徴とする
上記の第9項記載の方法。
0の範囲に調節する段階をも含む上記の第5項記載の方
法。
いし7.4であることを特徴とする上記の第11項記載
の方法。
調節しt;のちに反応溶液を10°C以下に冷却する段
階をも含む上記の第11項記載の方法。
あることを特徴とする上記の第13項記載の方法。
とする上記の第11項記載の方法。
図である。
Claims (1)
- 1、反応混合物のpHを約4.0ないし5.0に調節す
る前または後にトルエンを添加することよりなる改良を
特徴とする、水素および水素化触媒を用いる硫酸溶媒中
でのニトロベンゼンの還元により生じた反応混合物より
の4−アミノフェノールの精製方法。
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