KR100255547B1 - Method for 1,4-naphthoquinones and anthraquinones using the [2+4] deils-alder reaction - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 퀴논계 화합물(quinones)과 1,3-부타디엔계 화합물(1,3-butadienes)을 반응용매겸 산화제로 니트로(nitro) 화합물을 사용하여 [2+4] 딜즈-알더(Diels-Alder) 반응을 실시하고, 동일 반응기내에서 연속적으로 산화성 탈수소화 반응을 진행시켜 1,4-나프토퀴논계 화합물(1,4-naphthoquinones) 또는 안트라퀴논계 화합물(anthraquinones)을 제조하고 동시에 니트로 화합물이 환원된 아민(amine) 화합물을 얻는 방법에 관한 것이다.In the present invention, a quinone compound (quinones) and a 1,3-butadiene compound (1,3-butadienes) are reacted with a nitro compound as a solvent and an oxidizing agent. [2 + 4] Diels-Alder ), And continuously oxidative dehydrogenation reaction in the same reactor to prepare 1,4-naphthoquinone compound (1,4-naphthoquinones) or anthraquinone compound (anthraquinones) at the same time the nitro compound is reduced The present invention relates to a method for obtaining an amine compound.
1,4-나프토퀴논은 안트라퀴논 합성 중간체로써 가장 많이 사용되고 있으며, 중합반응의 조절제, 폴리에스터 제조용 경화제, 변압기 오일의 안정제, 부식 방지제 등으로 사용되고 있으며, 제조방법으로는 다음과 같이 크게 세가지로 분류될 수 있다.1,4-naphthoquinone is most commonly used as an anthraquinone synthetic intermediate, and is used as a regulator of polymerization, a curing agent for polyester production, a stabilizer for transformer oil, a corrosion inhibitor, etc. Can be classified.
1) 나프탈렌(naphthalene)의 액체상 산화에 의한 방법1) Method by liquid phase oxidation of naphthalene
2) 나프탈렌의 기체상 산화에 의한 방법2) Method by Gas Phase Oxidation of Naphthalene
3) [2+4] 딜즈-알더 반응에 의한 방법3) Method by [2 + 4] Diels-Alder Reaction
상기 방법중 첫번째 방법은 나프탈렌을 산화시키기 위하여 크롬산이나 삼산화크롬(CrO3), 황산망간(MnSO4)과 같은 산화제를 사용하거나, 또는 세륨, 코발트착물과 같은 촉매를 이용하는 방법으로서, 중금속 공해의 발생 여지가 많은 방법이다. 두번째 방법은 오산화바나듐(V2O5)을 촉매로 사용하여 250∼450℃, 0.1∼1MPa에서 산소를 함유하는 기체나 공기에 의하여 나프탈렌을 산화시키는 방법으로서 1980년 이후 이 방법을 많이 이용하고 있으나, 이 방법은 반응 부산물로서 무수프탈산이 생성되며 이를 분리하기 위한 공정이 필수적이다. 또한 이 방법은 중금속의 사용으로 인하여 발생되는 공해는 줄일 수는 있으나 완전히 없애지는 못하였다. 세번째 방법은 1,4-벤조퀴논계 화합물과 1,3-부타디엔계 화합물의 [2+4]딜즈-알더 반응에 의하여 생성된 4a,5,8,8a-테트라하이드로나프토퀴논과 같은 중간 생성물을 분리한 후 산화제를 사용하여 탈수소화하여 1,4-나프토퀴논계 화합물을 제조하는 방법이다. 이와같은 방법은 여러종류의 1,4-나프토퀴논계 화합물을 제조할 수 있을 뿐 아니라 공해를 발생하지 아니하는 산화제를 사용하면 중금속 공해의 발생소지를 막을 수 있는 방법으로, 탈수소화공정에서 탈수소화 반응 후 공해를 유발하지 않는 산화제로 과산화수소, 염소산나트륨계 산화제, 산소 등을 이용하여 1,4-나프토퀴논계 화합물을 제조하는 방법이 제안된 바도 있다.The first of these methods uses an oxidizing agent such as chromic acid, chromium trioxide (CrO 3 ) or manganese sulfate (MnSO 4 ) to oxidize naphthalene, or a catalyst such as cerium or cobalt complexes to generate heavy metal pollution. There is plenty of room. The second method uses vanadium pentoxide (V 2 O 5 ) as a catalyst to oxidize naphthalene by gas or air containing oxygen at 250 ~ 450 ℃ and 0.1 ~ 1MPa. In this method, phthalic anhydride is produced as a reaction by-product, and a process for separating it is essential. In addition, this method could reduce, but not completely eliminate, pollution caused by the use of heavy metals. The third method uses intermediates such as 4a, 5,8,8a-tetrahydronaphthoquinone produced by the [2 + 4] dils-Alder reaction of 1,4-benzoquinone compounds and 1,3-butadiene compounds. After separation, it is a method of producing 1,4-naphthoquinone compounds by dehydrogenation using an oxidizing agent. This method can produce various kinds of 1,4-naphthoquinone-based compounds, and can prevent the occurrence of heavy metal pollution by using oxidizing agents that do not produce pollution, and dehydrogenation in the dehydrogenation process. There has also been proposed a method for preparing a 1,4-naphthoquinone-based compound using hydrogen peroxide, sodium chlorate-based oxidant, oxygen, etc. as an oxidant that does not cause pollution after the reaction.
1,4-벤조퀴논계 화합물중 치환이 되지 않은 1,4-벤조퀴논은 친디엔체(dienophile)를 분자내 좌우대칭으로 두개를 갖고 있어 [2+4]딜즈-알더 반응을 두번 시킬 수 있다. 1,4-벤조퀴논의 두 친디엔체는 연속적으로 두번의 [2+4]딜즈-알더 반응이 가능하므로 이를 이용하면 1,4-나프토퀴논계 화합물을 제조하는 방법과 같은 원리로 안트라퀴논계 화합물의 제조가 가능하다.Unsubstituted 1,4-benzoquinone in the 1,4-benzoquinone compound has two dienophiles in the molecule, which can cause the [2 + 4] Diels-Alder reaction twice. . Two dienophiles of 1,4-benzoquinone are capable of performing two [2 + 4] dils-alder reactions in succession, and using this, anthraquinone-based compounds are the same as those for preparing 1,4-naphthoquinone compounds. The preparation of compounds is possible.
안트라퀴논은 산·염기염료, 배트(vat) 염료, 분산염료, 반응성 염료와 같은 염료의 중요한 원료로 알려져 있으며, 또한 자동산화반응(autoxidation)을 이용하여 과산화수소를 제조하는 원료로 널리 이용되고 있다(Ulmann's Encyclopedia of industry chemistry, 2권, 347∼354쪽, 1985년 VCH, 독일). 과산화수소의 제조에는 금속의 과산화물을 무기산과 반응시켜 생성시킬 수 있으나 현재는 대부분 안트라퀴논의 산화/환원 반응을 응용하는 자동산화 반응으로 제조되고 있어 기존의 안트라퀴논계 화합물에 관한 특허는 대부분 과산화수소의 제조에 관한 특허들이며 이에 관련된 최근의 특허로는 USP 제5,624,543호(1997년), PCT WO 95/10480호, USP 제 5,374,339호(1994년) 등이 발표된바 있다.Anthraquinone is known as an important raw material of dyes such as acid and base dyes, bat dyes, disperse dyes and reactive dyes, and is also widely used as a raw material for producing hydrogen peroxide using autoxidation. Ulmann's Encyclopedia of industry chemistry, Vol. 2, pp. 347-354, VCH 1985, Germany). Hydrogen peroxide can be produced by reacting a metal peroxide with an inorganic acid, but at present, most of the patents related to anthraquinone-based compounds have been produced by an automatic oxidation reaction applying an oxidation / reduction reaction of anthraquinone. And US Patent No. 5,624,543 (1997), PCT WO 95/10480, USP 5,374,339 (1994), and the like.
현재 알려져있는 안트라퀴논계 화합물의 제법은 크게 네가지로 나눌 수 있다.Known methods for producing anthraquinone compounds can be broadly divided into four.
1) 안트라센(anthracene)을 산화시키는 방법1) Oxidation of anthracene
2) 프리델-크라프트(Fridel-Crafts) 반응을 이용하는 방법2) using the Friedel-Crafts reaction
3) 인단(indane)의 산화에 의한 방법3) Method by oxidation of indane
4) [2+4} 딜즈-알더 반응을 이용하는 방법4) Using the [2 + 4} Diels-Alder Reaction
상기방법 중 안트라센을 산화시키는 방법에는 산화제로 중크롬산염,질산, 산소, 염소, 오존 등을 쓸 수 있으며, 크롬을 이용하는 방법이 다른 불순물보다 안트라센을 더 빨리 산화시킨다는 장점이 있어 산업적으로 가장 많이 이용되고 있으나, 중금속 공해 문제로 폐수 중의 중금속 제거의 어려움이 있다. 프리델-크라프트 반응을 이용하는 방법은 무수프탈산과 벤젠을 삼염화알루미늄(AlCl3)의 촉매하에서의 반응으로 폐수 중 알루미늄의 제거에 어려움이 있다. 세번째 방법인 인단의 산화에 의한 방법은 비교적 값싼 스티렌(styrene)을 일단 유도체의 합성을 위한 중간체로서 이용할 수 있다는 장점이 있는 반면, 반응 부산물로서 무수프탈산이 생성되는 문제가 따르고 있어 이에대한 개선방안이 계속 연구중에 있는 방법이다. 그러나, 이상의 세가지 방법에서 공통적으로 문제가 되는 점은 폐촉매 처리의 어려움과 반응장치의 복잡함, 분리공정을 거쳐 다음 반응에 들어가야 하는 번거로움 등을 단점으로 들 수 있으며 안트라센을 이용할 경우 원료수급이 원활하지 못하다는 문제점이 있다.Among the methods of oxidizing anthracene, bichromate, nitric acid, oxygen, chlorine, ozone, etc. may be used as an oxidizing agent, and the method of using chromium has the advantage of oxidizing anthracene faster than other impurities. However, there is a difficulty in removing heavy metals from waste water due to heavy metal pollution. The method using the Friedel-Crafts reaction is difficult to remove aluminum from the wastewater by reacting phthalic anhydride and benzene under a catalyst of aluminum trichloride (AlCl 3 ). The third method, oxidation by indane, has the advantage that relatively cheap styrene can be used as an intermediate for the synthesis of derivatives, while phthalic anhydride is produced as a reaction by-product. That's how we're working on it. However, the common problems in the above three methods include the difficulty of waste catalyst treatment, the complexity of the reaction apparatus, and the hassle to enter the next reaction through the separation process. There is a problem that can not.
상기 안트라퀴논 제법의 네번째 방법은 1,4-나프토퀴논을 1,3-부타디엔과 [2+4]딜즈-알더 반응을 한 다음 [2+4]딜즈-알더 반응생성물을 염기 조건하에서 산소를 이용하여 탈수소화하여 얻는 방법이며, 비교적 반응에 특별한 장치를 필요로 하지 않고 열에 의한 반응으로 촉매 없이도 온도만 높여주면 부반응이 별로 없어 반응 선택성이 좋아 많이 연구대상이 되고 있다. USP 4,369,140(1983년)에는 나프탈렌으로 부터 기상산화(vapor oxidation) 반응시켜 나프토퀴논을 합성한 후 1,3-부타디엔과 [2+4]딜즈-알더 반응시켜 1,4,4a,9a-테트라히이드로안트라퀴논을 만든 후 수용성 수산화나트륨 존재하에서 공기중에서 산화반응시켜 안트라퀴논을 제조하는 방법에 관해 기재하고 있다. 또한 특별한 촉매를 필요로 하지 않으므로 공해의 발생 소지를 없앨 수 있는 장점이 있어 일본 공개특허 소51-8256호, 소51-8257호, 소51-54540호, 소51-118754호 및 소51-138666호(1976년) 등에서 발표되어 있다. 그러나 이들 방법은 [2+4]딜즈-알더 반응 후 반응생성물을 분리한 다음 탈수소화 공정을 거치는 것으로 분리의 번거로움과 수율저하의 문제점이 있다.[USP 제5,387,704호(1995년) 및 일본특허공보 평6-047564호(1994년)]In the fourth method of the anthraquinone preparation, 1,4-naphthoquinone is reacted with 1,3-butadiene and [2 + 4] dils-Alder, and then the [2 + 4] dils-Alder reaction product is subjected to oxygen under basic conditions. It is a method of obtaining by dehydrogenation by using, and it does not require special equipment for the reaction, and if the temperature is raised without a catalyst by the reaction by heat, there are few side reactions, and thus the reaction selectivity is good and many studies have been conducted. USP 4,369,140 (1983) synthesized naphthoquinone by vapor oxidation from naphthalene, followed by 1,3-butadiene and [2 + 4] dils-alder reaction to 1,4,4a, 9a-tetra A method for preparing anthraquinone is described by preparing a hydroanthraquinone and then oxidizing it in air in the presence of aqueous sodium hydroxide. In addition, since there is no need for a special catalyst, there is an advantage of eliminating the occurrence of pollution, Japanese Patent Application Publication Nos. 51-8256, 51-8257, 51-54540, 51-118754 and 51-138666 (1976). However, these methods have a problem of separation and yield reduction by separating the reaction product after the [2 + 4] dils-Alder reaction and then dehydrogenating. [USP No. 5,387,704 (1995) and Japanese Patent Publication No. 6-047564 (1994)]
상기 특허문헌에서 퀴논류와 동시에 생성되는 아민류는 수소를 팔라듐, 백금 등과 같은 촉매와 함께 고온, 고압하에서 반응시켜 제조하고 있다. 그러나 이 제법은 복잡한 안전장치가 필수적이어서 공업적으로 바람직한 환원방법이라 할 수 없다. 수소 기체를 수소의 공급원으로 이용하여 촉매 수소화(catalytic hydrogenation) 반응 대신에 수소 공여체로 유기물을 이용하는 방법은 니트로 화합물로 부터 아민 화합물을 만드는 유용한 방법이 될 수 있으며 이에 관한 실험으로 가장 많이 알려진 것은 시클로헥센이나 비닐시클로헥센을 수소 공여체로 이용하고 니트로벤젠을 수소 수용체로 하여 벤젠이나 에틸벤젠, 스티렌의 제조와 동시에 니트로벤젠이 환원된 아닐린이 제조되는 반응에 관한 발명특허가 상당히 많이 알려져 있다. 이에 관한 특허들로는 USP 제 4,300,010호(1981년), 제 4,339,622호(1982년), 제 4,375,571호(1983년)등이 있으며 이들의 발명은 대부분이 촉매를 이용한 반응들이다. 또한 퀴논류의 제조에 니트로벤젠을 이용하고 동시에 염기성 촉매를 이용하여 안트라퀴논을 생성시키는 방법으로는 USP 제4,152,340호(1979년)를 들 수 있고, 1,4,4a,9a-테트라하이드로안트라퀴논류로부터 안트라퀴논류를 제조하는 영국특허 제895,620호(1962년)가 있으나 이들의 반응수율은 상당히 낮았다.The amines produced at the same time as the quinones in the patent document are produced by reacting hydrogen with a catalyst such as palladium, platinum, etc. under high temperature and high pressure. However, this manufacturing method is not an industrially desirable reduction method because complicated safety devices are essential. Using organic gas as a hydrogen donor instead of catalytic hydrogenation using hydrogen gas as a source of hydrogen can be a useful way to make amine compounds from nitro compounds, the most known of which is cyclohexene. Invention patents relating to the reaction of producing benzene, ethylbenzene and styrene at the same time using vinylcyclohexene as a hydrogen donor and nitrobenzene as a hydrogen acceptor are produced. Patents in this regard include USP Nos. 4,300,010 (1981), 4,339,622 (1982), 4,375,571 (1983), and many of the inventions are reactions using catalysts. In addition, USP No. 4,152,340 (1979) may be used to produce anthraquinone by using nitrobenzene for the production of quinones and at the same time using a basic catalyst. 1,4,4a, 9a-tetrahydroanthraqui There is British Patent No. 895,620 (1962) for preparing anthraquinones from rice fields, but their reaction yields are quite low.
본 발명은 반응용매겸 산화제로 니트로 화합물을 사용하여 동일반응기 내에서 퀴논계 화합물과 1,3-부타디엔계 화합물을 [2+4]딜즈-알더 반응과 탈수소화반응을 연속적으로 진행시켜 종래의 [2+4]딜즈-알더 반응생성물을 분리하는 공정을 단축하여 최종생성물의 수율을 증가시켰을 뿐만 아니라 부산물로 아민류를 동시에 얻을 수 있다는 장점을 발견하여 본 발명을 완성하기에 이르렀다.In the present invention, a quinone compound and a 1,3-butadiene compound are continuously subjected to a [2 + 4] dils-Alder reaction and a dehydrogenation reaction in a same reactor using a nitro compound as a reaction solvent and an oxidizing agent. 2 + 4] shortened the process of separating the Diels-Alder reaction product to increase the yield of the final product as well as to find the advantage that the amines can be obtained at the same time by-product to complete the present invention.
즉, 본 발명에서의 1,4-벤조퀴논계 화합물과 1,3-부타디엔계 화합물과의 [2+4]딜즈-알더 생성물인 4a,5,8,8a-테트라하이드로나프토퀴논계 화합물, 1,4,4a,9a-테트라하이드로안트라퀴논계 화합물, 1,4,4a,5,8,8a,9a,10a-옥타하이드로안트라퀴논계 화합물이 비록 분리가 가능한 안정한 화합물이지만 따로 분리하는 과정을 거치지 않고 한 용기내에서 [2+4]딜즈-알더 반응과 탈수소화반응을 연속적으로 진행시켜 1,4-나프토퀴논계 화합물 또는 안트라퀴논계 화합물을 제조하고, 동시에 니트로 화합물을 용매겸 산화제로 사용함으로써 아민화합물을 얻는 방법에 관한 것이다. 이로써 [2+4]딜즈-알더 반응 후 반응 생성물을 분리한 다음 탈수소화 공정을 거치는 것으로 일어나는 분리의 번거로움과 수율저하의 문제를 없앨 수 있다. 또한 고온, 고압의 조건에서 공업적으로 복잡한 장치를 사용하여 아민화합물을 제조하는 방법 대신 간단하고 안전한 방법으로 아민화합물을 제조할 수 있게 되었다.That is, the 4a, 5,8,8a-tetrahydronaphthoquinone-based compound, which is a [2 + 4] dils-alder product of the 1,4-benzoquinone-based compound and the 1,3-butadiene-based compound in the present invention, 1 Although, 4,4a, 9a-tetrahydroanthraquinone compounds and 1,4,4a, 5,8,8a, 9a, 10a-octahydroanthraquinone compounds are stable compounds that can be separated, they are not separated. [1 +]-naphthoquinone compound or anthraquinone compound was prepared by continuously proceeding the [2 + 4] dils-alder reaction and the dehydrogenation reaction in one vessel, and simultaneously using the nitro compound as a solvent and an oxidizing agent. It relates to a method for obtaining an amine compound. This eliminates the trouble of separation and yield reduction caused by separating the reaction product after the [2 + 4] dils-Alder reaction and then going through a dehydrogenation process. In addition, it is possible to prepare the amine compound in a simple and safe manner instead of the method of preparing the amine compound using an industrially complex apparatus under high temperature and high pressure conditions.
본 발명은 동일 반응기 내에서 퀴논계 화합물과 1,3-부타디엔계 화합물을 반응용매겸 산화제로 니트로 화합물을 사용하여 [2+4]딜즈-알더 반응시키고 연속적으로 산화성 탈수소화반응을 진행시켜 1,4-나프토퀴논계 화합물 또는 안트라퀴논계 화합물을 제조하고 동시에 부생성물로 아민화합물을 제조하는 방법에 관한 것이다.In the same reactor, a quinone compound and a 1,3-butadiene compound are reacted with a [2 + 4] dils-alder reaction using a nitro compound as a reaction solvent and an oxidizing agent, and oxidative dehydrogenation is continuously performed. The present invention relates to a method for preparing a 4-naphthoquinone-based compound or an anthraquinone-based compound and simultaneously producing an amine compound as a by-product.
구체적으로 설명하면 [2+4]딜즈-알더 반응의 친디엔체(dienophile)로 1,4-벤조퀴논(1,4-benzoquinone), 2-메틸-1,4-벤조퀴논(2-methyl-1,4-benzoquinone), 1,4-나프토퀴논(1,4-naphthoquinone) 등을 이용하고, 디엔류(dienes)로 1,3-부타디엔, 이소프렌(isoprene), 2,3-디메틸-1,3-부타디엔(2,3-dimethyl-1,3-butadiene)을 사용하여 [2+4]딜즈-알더 반응시켜, 4a,5,8,8a-테트라하이드로나프토퀴논류(4a,5,8,8a-tetrahydronaphtoquinones), 1,4,4a,9a-테트라하이드로안트라퀴논류(1,4,4a,9a-tetrahydroanthraquinones), 1,4,4a,5,8,8a,9a,10a-옥타하이드로안트라퀴논류(1,4,4a,5,8,8a,9a,10a-octahydroanthraquinones) 등을 제조하고, 이 반응생성물을 분리공정을 거치지 않고 연속하여 동일 반응기내에서 산화제겸 용매로 니트로 화합물을 사용하여 탈수소화반응시켜 1,4-나프토퀴논계 화합물 또는 안트라퀴논계 화합물을 제조하고 동시에 니트로 화합물이 환원된 아민화합물을 얻는 방법에 관한 것이다.Specifically, 1,4-benzoquinone, 2-methyl-1,4-benzoquinone, and 2-methyl- are dienophiles of the [2 + 4] dils-alder reaction. 1,4-butadiene, isoprene, 2,3-dimethyl-1 as dienes using 1,4-benzoquinone, 1,4-naphthoquinone, etc. [2 + 4] Diels-Alder reaction using, 3-butadiene (2,3-dimethyl-1,3-butadiene) to obtain 4a, 5,8,8a-tetrahydronaphthoquinones (4a, 5,8 , 8a-tetrahydronaphtoquinones), 1,4,4a, 9a-tetrahydroanthraquinones (1,4,4a, 9a-tetrahydroanthraquinones), 1,4,4a, 5,8,8a, 9a, 10a-octahydroanthra Quinones (1,4,4a, 5,8,8a, 9a, 10a-octahydroanthraquinones) and the like are prepared, and the reaction product is continuously subjected to a separation process using nitro compounds as oxidants and solvents in the same reactor. Dehydrogenation to produce a 1,4-naphthoquinone compound or an anthraquinone compound and simultaneously a nitro compound A method for obtaining this reduced amine compound.
본 발명에서 디엔체를 친디엔체 1몰에 대하여 1∼2.5몰을 사용하여 [2+4]딜즈-알더 반응시켰다.In the present invention, the diene was reacted with [2 + 4] Diels-Alder using 1 to 2.5 moles with respect to 1 mole of dienophile.
반응용매겸 산화제로 사용한 니트로 화합물로는 방향족 니트로 화합물 및 지방족 니트로 화합물을 사용할 수 있고, 이중 본 발명에서는 니트로벤젠(nitrobenzene), p-니트로톨루엔(p-nitrotoluene), p-니트로페놀(p-nitrophenol) 등을 사용였으며, 친디엔체 1몰에 대하여 2∼10몰의 범위에서 사용하는 것이 적절하였다. 이 니트로 화합물은 환원되어 아닐린, p-아미노톨루엔, p-아미노페놀과 같은 아민류가 생성되므로 산업적인 공정에서는 퀴논류의 제조와 동시에 아민류를 얻을 수 있다는 장점이 있다. 또한 반응에 참여하지 않은 니트로 화합물은 회수하여 다시 사용할 수 있으며, 아울러 퀴논화합물의 재결정 용매로도 사용되고 있으므로 반응 후 비교적 순수한 퀴논류를 결정화시켜 얻을 수 있는 특징도 있다.As the nitro compound used as the reaction solvent and the oxidizing agent, an aromatic nitro compound and an aliphatic nitro compound can be used. Of the present invention, nitrobenzene, p-nitrotoluene, and p-nitrophenol ), Etc., and it was appropriate to use in the range of 2-10 mol with respect to 1 mol of dienophiles. Since the nitro compound is reduced to produce amines such as aniline, p-aminotoluene, and p-aminophenol, there is an advantage in that industrial processes can produce amines at the same time as producing quinones. In addition, the nitro compound not involved in the reaction can be recovered and used again, and also used as a recrystallization solvent of the quinone compound, which has a characteristic of being obtained by crystallizing relatively pure quinones after the reaction.
본 발명의 반응온도는 140∼210℃가 적절하였으며, 반응온도가 낮아지면 하이드로퀴논(hydroquinone) 및 부반응물의 생성과 반응시간이 길어지는 단점이 있으며, 반응온도가 높아질수록 짧은 시간에 반응은 진행되나 너무 높을 경우 반응물이 탄화되어 수율이 감소되는 경향이 있다.The reaction temperature of the present invention is suitable for 140 ~ 210 ℃, the lower the reaction temperature has the disadvantage of the generation of hydroquinone and side reactions and the reaction time is long, the reaction proceeds in a short time as the reaction temperature increases If too high, however, the reactants tend to carbonize, leading to reduced yields.
본 발명은 플라스크내의 균일계 반응을 이용하였으며 반응물의 분석은 핵자기공명(NMR) 스펙트럼과 기체크로마토그라피-질량분석검출기(GC-MSD)를 이용하여 확인하였고, 기체크로마토그라피를 이용하여 정량분석치를 확인하고자 다음과 같은 조건으로 분석하였으며 성분비는 면적비를 환산하여 사용하였다.In the present invention, a homogeneous reaction in a flask was used. Analysis of the reactants was confirmed by using nuclear magnetic resonance (NMR) spectra and gas chromatography-mass spectrometry detector (GC-MSD), and quantitative analysis using gas chromatography. To confirm, the analysis was conducted under the following conditions, and the component ratio was used in terms of area ratio.
Cappillary column : ULTRA 1(Crosslinked Methyl Silicone Gum)Cappillary column: ULTRA 1 (Crosslinked Methyl Silicone Gum)
50m×0.22m×0.33㎛50m × 0.22m × 0.33㎛
Carrier : nitrogenCarrier: nitrogen
Head pressure : 18psigHead pressure: 18psig
Oven : 150℃(2min) to 280℃, β=20℃/minOven: 150 ℃ (2min) to 280 ℃, β = 20 ℃ / min
Detector and temperature : FID(280℃)Detector and temperature: FID (280 ℃)
Spilit ratio : 50:1Spilit ratio: 50: 1
Make up gas flowrate : 38mlMake up gas flowrate: 38ml
본 발명을 실시예를 들어 상세히 설명하면 다음과 같다. 그러나 본 발명이 실시예에만 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples. However, the present invention is not limited only to the examples.
[실시예 1]Example 1
250ml 3구 플라스크에 환류콘덴서를 달고 가열 맨틀(heating mantle)을 장치한 다음 1,4-벤조퀴논(4.2g, 50mmol), 2,3-디메틸-1,3-부타디엔(9.7g, 120mmol)을 니트로벤젠(36.9g, 300mmol)에 교반하면서 용해시킨다. 온도 조절기를 장치하여 200℃로 온도설정을 한 다음 [2+4]딜즈-알더 반응을 거쳐 탈수소반응이 진행되면서 서서히 200℃까지 온도가 오른 후 반응시간이 2시간 경과할 때마다 시료를 채취하여 클로로포름과 소량의 에탄올을 섞은 용매에 녹인 후 기체 크로마토그라피를 이용하여 확인 및 정량하여 전환율을 표1에 나타내었고, 생성된 아민화합물은 아닐린이다. 정확한 구조의 확인은 반응 후에 생성된 아닐린과 니트로벤젠을 감압필터로 여과분리한 후에 얻어진 초기화합물(crude compound)을 차가운 에탄올과 섞어 교반한 후에 다시 필터하여 오븐에서 건조시킨 후 헥자기 공명 스펙트럼을 이용하여 분석 확인하였다.A 250 ml three-necked flask was equipped with a reflux condenser and a heating mantle was installed, followed by 1,4-benzoquinone (4.2 g, 50 mmol) and 2,3-dimethyl-1,3-butadiene (9.7 g, 120 mmol). Dissolve in nitrobenzene (36.9 g, 300 mmol) with stirring. Set the temperature to 200 ℃ by using a temperature controller, and then proceed to dehydrogenation through [2 + 4] Dilse-Alder reaction and gradually increase the temperature to 200 ℃. Then, take a sample every 2 hours after the reaction time. Dissolved in a solvent mixed with chloroform and a small amount of ethanol, and then confirmed and quantified using gas chromatography, the conversion is shown in Table 1, and the resulting amine compound is aniline. The correct structure was confirmed by filtering the aniline and nitrobenzene produced after the reaction by filtration under reduced pressure, and then mixing the crude compound with cold ethanol, stirring it again, drying it in an oven, and then using hex magnetic resonance spectra. The analysis was confirmed.
상기와 같이 실시해본결과, 반응시간이 길어질수록 2,3,6,7-테트라메틸안트라퀴논의 생성율이 높아지는 것을 알수있다.As a result of the above, the longer the reaction time, the higher the production rate of 2,3,6,7-tetramethylanthraquinone.
본 반응에서 전환율이란 출발물질이 다 반응하고 생성물이 생기는 비율을 말하고, 선택율이란 안트라퀴논류 또는 나프토퀴논류와 같이 원하는 생성물이 생긴 비율을 말한다.In this reaction, the conversion rate refers to the rate at which the starting materials react and the product is formed. The selectivity refers to the rate at which the desired product is formed, such as anthraquinones or naphthoquinones.
[실시예 2]Example 2
상기 실시예 1에서 니트로벤젠의 양을 달리한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 실시하여 표 2와 같은 전환율 및 선택율을 얻었다.Except for changing the amount of nitrobenzene in Example 1 was carried out in the same manner as in Example 1 to obtain the conversion and selectivity shown in Table 2.
[실시예 3]Example 3
1,4-퀴논의 종류와 1,3-부타디엔의 종류를 달리한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 실시하여 표 3과 같은 전환율과 선택율을 얻었다. 각각의 생성물은 핵자기 공명 스펙트럼과 기체크로마토그라피-질량분석검출기를 이용하여 확인하였다.Except having changed the kind of 1, 4- quinone and the kind of 1, 3- butadiene, it carried out similarly to Example 1, and obtained conversion and selectivity shown in Table 3. Each product was identified using nuclear magnetic resonance spectra and gas chromatography-mass spectrometry detectors.
본 실시예에서 아닐린의 수율은 생성물에 대한 아닐린의 생성율에 대한 %를 표산한 것으로 아닐린의 면적%/(아닐린의 면적% + 안트라퀴논류의 면적%)로 계산하였다.The yield of aniline in this example was calculated by expressing the% of the aniline production relative to the product as the area% of aniline / (area% of aniline + area% of anthraquinones).
상기와 같이 퀴논류에 대해서 부타디엔류를 변화시키면서 반응한 결과 1,3-부타디엔에 비해서 2,3-디메틸-1,3-부타디엔류를 사용하였을 경우 선택율이 좋아지는 결과를 얻었다.As a result of reacting the quinones while changing the butadienes, the selectivity was improved when 2,3-dimethyl-1,3-butadiene was used as compared to 1,3-butadiene.
[실시예 4]Example 4
상기 실시예 1에서 반응 온도를 달리한 것 이외에는 모든 조건을 실시예 1과 동일하게 하였다.All conditions were the same as Example 1 except having changed the reaction temperature in the said Example 1.
반응온도를 높일수록 선택율이 높아지는 결과를 얻었다.The higher the reaction temperature, the higher the selectivity was obtained.
[실시예 5]Example 5
상기 실시예 1과 모든 조건을 동일하게 하고 니트로벤젠 대신에 니트로 화합물의 종류만 다르게 하였다.All of the conditions were the same as in Example 1 and only the type of nitro compound was changed instead of nitrobenzene.
사용되는 니트로화합물의 종류에 따라 생성되는 아민화합물은 니트로벤젠의 경우는 아닐린, p-니트로톨루엔인 경우는 p-아미노톨루엔이었다.The amine compound produced according to the kind of nitro compound used was aniline for nitrobenzene and p-aminotoluene for p-nitrotoluene.
본 발명은 [2+4]딜즈-알더 반응생성물을 따로 분리하는 과정을 거치지 않고, 동일반응기내에서 연속적으로 탈수소화반응을 진행시킬수 있어 분리의 번거로움과 수율저하의 문제를 해결하였고, 반응용매겸 산화제로 니트로 화합물을 사용하여 간단하고 안전한 방법으로 동시에 부생성물로 아민화합물을 제조할 수있다.The present invention solves the problem of separation trouble and yield reduction by continuously dehydrogenation reaction in the same reactor without separating the [2 + 4] dils-alder reaction product separately. By using a nitro compound as a oxidant, an amine compound can be prepared as a by-product at the same time in a simple and safe manner.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1019980004512A KR100255547B1 (en) | 1998-02-16 | 1998-02-16 | Method for 1,4-naphthoquinones and anthraquinones using the [2+4] deils-alder reaction |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1019980004512A KR100255547B1 (en) | 1998-02-16 | 1998-02-16 | Method for 1,4-naphthoquinones and anthraquinones using the [2+4] deils-alder reaction |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR19990069937A KR19990069937A (en) | 1999-09-06 |
KR100255547B1 true KR100255547B1 (en) | 2000-05-01 |
Family
ID=19533090
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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KR1019980004512A KR100255547B1 (en) | 1998-02-16 | 1998-02-16 | Method for 1,4-naphthoquinones and anthraquinones using the [2+4] deils-alder reaction |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR100255547B1 (en) |
-
1998
- 1998-02-16 KR KR1019980004512A patent/KR100255547B1/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR19990069937A (en) | 1999-09-06 |
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