KR101995009B1 - 알칸디올의 정제방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 알칸디올 정제방법은 미정제 알칸디올과 보레이트 완충용액을 혼합하는 완충용액 처리단계;
상기 완충용액 처리단계 후 활성탄을 첨가하여 탈취하는 탈취단계; 및
상기 탈취단계를 거친 미정제 알칸디올을 정제수와 혼합하는 정제수 처리단계;를 포함하며, 본 발명에 의한 방법으로 알칸디올을 정제하는 경우 불쾌한 냄새 또는 이취가 거의 나타나지 않는 정제 알칸디올을 제조할 수 있는 장점이 있다.

Description

알칸디올의 정제방법{Purifying method of alkanediol}

본 발명은 보레이트 완충용액, 활성탄 및 정제수를 이용하여 알칸디올을 정제하는 정제방법에 관한 것이다.

알칸디올은 다가 알코올의 일종으로, 특히 1,2-알칸디올은 탄소수 8개 이하의 범위에서 프로필렌글리콜 등과 유사한 보습력을 가지고 있다. 나아가, 이러한 우수한 보습력과 함께 우수한 방부력을 가지고 있으며, 상대적으로 독성이 낮아 보습용 화장품, 위생용품 또는 소독제 등에 널리 이용되고 있다.

이러한 알칸디올은 통상적으로 금속촉매 하에서 알켄과 과산화수소를 반응시켜 제조된다. 그러나 이러한 알칸디올의 제조방법은 목적하는 알칸디올과 함께 부반응의 생성물이 상당수 포함되며, 미반응된 알켄이 잔류하는 문제점이 있다. 결과적으로, 최종산물인 알칸디올은 케톤, 카르복실산, 알데하이드, 알켄 및 이들의 유도체 등의 다양한 불순물을 포함하는 문제점이 있다. 나아가, 알칸디올을 정제하기 위하여 사용되는 용매 등의 경우도, 최종 생산되는 알칸디올에 미량 혼합되어 알칸디올이 불쾌한 냄새를 풍기게 하는 문제가 있다.

이러한 문제점 때문에 상술한 바와 같이 우수한 보습력 및 항균력을 나타냄에도 불구하고 화장품 등에 사용이 어려운 문제점이 있었다. 이러한 문제점을 극복하기 위하여 대한민국 등록특허공보 10-1584727호에서는 알칸디올과 탄산염 화합물을 포함하는 혼합물을 분리한 뒤 증류 등의 처리를 거쳐 정제된 알칸디올을 제조하는 방법에 대해 개시하고 있다. 그러나 이러한 경우에도 일부 혼합된 탄산염 화합물에 의해 이취가 남는 문제점이 있다.

대한민국 등록특허공보 10-1584727호

본 발명의 목적은 불순물을 제거하여 불쾌한 냄새가 거의 나지 않는 알칸디올 정제방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 비교적 간단한 방법으로 알칸디올의 냄새를 제거할 수 있는 알칸디올 정제방법을 제공하는 것이다.

본 발명에 의한 알칸디올 정제 방법은

미정제 알칸디올과 보레이트 완충용액을 혼합하는 완충용액 처리단계;

상기 완충용액 처리단계 후 활성탄을 첨가하여 탈취하는 탈취단계; 및

상기 탈취단계를 거친 미정제 알칸디올을 정제수와 혼합하는 정제수 처리단계;를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 의한 알칸디올 정제 방법에서 상기 보레이트 완충용액의 pH는 9 내지 10일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의한 알칸디올 정제 방법에서 상기 완충용액은 소듐 보레이트 및 수산화나트륨이 혼합된 혼합용액일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의한 알칸디올 정제 방법에서 완충용액 처리단계에서 혼합되는 소듐 보레이트는 미정제 알칸디올 100 중량부를 기준으로 0.5 내지 10 중량부일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의한 알칸디올 정제 방법에서 상기 탈취단계에서 혼합되는 활성탄은 미정제 알칸디올 100 중량부 대비 1 내지 10 중량부일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의한 알칸디올 정제 방법은 상기 완충용액 처리단계 후 탈취단계 전 물을 제거하는 증류단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의한 알칸디올 정제 방법에서 상기 알칸디올은 탄소수 5 내지 8개의 1,2-알칸디올일 수 있다.

본 발명은 보레이트 완충용액 처리단계; 활성탄 탈취단계; 및 정제수 처리단계를 포함하여 간단한 방법으로 불쾌한 냄새가 거의 나지 않도록 알칸디올을 정제할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 방법으로 정제된 1,2-헥산디올의 순도를 가스크로마토그래피로 측정 후 도시한 것이다.

이하 본 발명에 따른 알칸 디올 정제방법에 대해 상세히 설명한다. 이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.

본 발명은 미정제 알칸디올과 보레이트 완충용액을 혼합하는 완충용액 처리단계;

상기 완충용액 처리단계 후 활성탄을 첨가하여 탈취하는 탈취단계; 및

상기 탈취단계를 거친 미정제 알칸디올을 정제수와 혼합하는 정제수 처리단계;를 포함하는 알칸디올의 정제 방법에 관한 것이다.

본 발명에 의한 방법으로 알칸디올을 정제하는 경우, 비교적 간단한 방법으로 이취(異臭)가 거의 없는 알칸디올을 정제할 수 있는 장점이 있다. 종래 알칸디올은 항균 및 보습효과를 가져 화장품 등의 생활용품에 유용한 물질로 알려져 있으나, 정제가 어려워 심한 이취를 풍기거나, 또는 이취를 제거하기 위하여 고순도로 정제하는 경우, 정제비용이 지나치게 많이 소요되는 문제점이 있었다. 그러나, 본 발명에 의한 방법으로 알칸디올을 정제하는 경우, 정제에 과다한 단계 또는 비용을 필요로 하지 않으면서도, 이취를 거의 풍기지 않는 정제 알칸디올을 제조할 수 있는 장점이 있다. 구체적으로, 종래 알려진 탄산 완충용액을 이용하여 알칸디올을 정제하는 경우, 알칸디올 특유의 냄새는 일정부분 사라질 수 있으나, 탄산염의 첨가에 의한 별도의 이취가 발생하는 문제점이 있다. 그러나, 본 발명과 같은 방법으로 알칸디올의 정제를 수행하는 경우, 알칸디올 특유의 이취를 없앨 뿐만 아니라 정제공정중 다른 이취가 혼합되는 문제점 또한 예방할 수 있는 장점이 있다.

본 발명에 의한 알칸디올의 정제방법은 미정제 알칸디올과 보레이트 완충용액을 혼합하는 완충용액 처리단계를 포함한다. 본 발명에 있어서, 미정제 알칸디올은 구체적으로 탄소수 5 내지 8개의 1,2-알칸디올일 수 있으며, 더욱 구체적으로는 1,2-헥산디올일 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.

또한, 본 발명에 의한 보레이트 완충용액의 pH는 9 내지 10, 바람직하게는 9.3 내지 10일 수 있다. 상술한 범위에서 알칸디올의 이취를 효율적으로 제거하면서도, 최종적으로 정제 알칸디올에 염기 성분이 잔류하여 추후 화장품 등에 혼합 시 문제를 일으키지 않을 수 있다. 더욱 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 의한 상기 보레이트 완충용액은 상술한 pH 범위를 만족하며, 소듐 보레이트 및 수산화나트륨이 혼합된 혼합용액일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 의한 알칸디올의 정제방법에서, 완충용액 처리단계가 소듐 보레이트 및 수산화나트륨이 혼합된 혼합용액으로 수행되는 경우, 미정제 알칸디올에 포함된 불순물을 효율적으로 제거하면서도, 이후 완충용액이 정제 알칸디올에 미량 혼합되어 알칸디올 특유의 이취 이외에 다른 악취를 풍기지 않도록 하는 장점이 있다.

본 발명의 일 실시예에 의한 완충용액 처리단계에서 혼합되는 소듐 보레이트는 미정제 알칸디올 100 중량부당 0.5 내지 10 중량부, 더욱 구체적으로는 0.5 내지 3 중량부일 수 있다. 상술한 범위에서, 알칸디올의 이취를 효율적으로 제거하면서도 소듐 보레이트의 잔류로 인하여 알칸디올의 물성 등에 영향을 주지 않을 수 있다. 아울러, 완충용액 처리단계에서 혼합되는 수산화나트륨의 양은 완충용액의 pH를 9 내지 10, 바람직하게는 9.3 내지 10으로 조정할 수 있는 범위로 첨가될 수 있다. 나아가, 이러한 소듐보레이트 및 수산화나트륨을 포함하는 완충용액의 용매는 물일 수 있으며, 이때 혼합되는 물의 양은 알칸디올과 혼합되어 불순물을 분리할 수 있는 범위인 경우 제한이 없으나, 구체적으로 미정제 알칸디올 : 물의 중량비가 1:0.5 내지 5, 더욱 구체적으로는 1:0.8 내지 3일 수 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.

아울러, 이러한 완충용액 처리단계는 미정제 알칸디올과 보레이트 완충용액을 혼합하고 30분 내지 10시간, 더욱 구체적으로는 1 내지 4 시간 동안 교반함으로써 미정제 알칸디올에 포함된 불순물을 분리할 수 있다.

나아가, 본 발명의 일 실시예에 의한 완충용액 처리단계는 9.0 내지 9.4의 pH 범위에서 미정제 알칸디올을 처리하는 제 1 완충용액 처리단계; 및 9.5 내지 10.0의 pH 범위에서 미정제 알칸디올을 처리하는 제 2 완충용액 처리단계;를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 의한 알칸디올의 정제 방법에서, 완충용액 처리단계를 상술한 바와 같이 2단계로 나누어 처리하는 경우, 동일한 pH의 완충용액을 두 번 처리하는 경우 대비 정제 알칸디올에 잔류하는 이취를 현저히 높은 효율로 제거할 수 있는 장점이 있다.

본 발명의 일 실시예에 의한 알칸디올 정제방법은 완충용액 처리단계 후 탈취단계 전 완충용액에 포함된 물을 일부 제거하는 증류단계를 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 이러한 증류단계는 상술한 완충용액 처리단계에서 혼합된 물을 80 내지 95% 제거하는 단계일 수 있다. 이러한 증류단계는 80 내지 300 mmHg의 감압 상태에서 수행될 수 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.

나아가, 본 발명의 일 실시예에 의한 알칸디올 정제방법은 상술한 증류단계 후, 알칸디올을 포함하는 혼합액을 분별증류하는 분별증류단계를 더 포함할 수 있다. 이러한 분별증류를 통해 알칸디올을 포함하는 본류액을 분리할 수 있다. 이때, 분별증류는 혼합액에 포함된 물을 증류, 제거할 수 있는 조건인 경우 제한이 없다. 구체적이고 비한정적인 일예로, 분별 증류는 1 내지 50 mmHg의 압력 및 75 내지 110 ℃의 온도 조건에서 수행될 수 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.

본 발명에 의한 알칸디올 정제방법은 완충용액 처리단계 후 활성탄을 첨가하여 탈취하는 탈취단계를 포함한다. 본 발명에 의한 알칸디올 정제방법은, 상술한 바와 같이 완충용액의 처리 후 별도로 활성탄을 처리하는 탈취단계를 포함함으로써 더욱 높은 효율로 알칸 디올에 포함된 불순물을 제거할 수 있다. 구체적으로, 본 발명에 의한 알칸디올 정제방법은 보레이트 완충용액으로 미정제 알칸디올을 처리하는 완충용액 처리단계 후, 활성탄을 처리하는 탈취단계를 포함함으로써 순도 99.5% 이상의 현저히 높은 순도를 가지는 정제 알칸디올을 제조할 수 있다.

이때, 탈취단계에서 포함되는 활성탄은 알칸디올 100 중량부 대비 1 내지 10 중량부, 더욱 구체적으로는 2 내지 7 중량부 일 수 있다. 상술한 범위에서, 추후 활성탄을 분리하는 여과단계에 지나치게 긴 시간이 소요되지 않으면서도 탈취공정을 효율적으로 수행할 수 있다. 나아가, 이러한 탈취단계는 완충용액 처리단계 후 활성탄을 첨가하고 1 내지 10시간, 더욱 구체적으로는 2 내지 4 시간 동안 교반 하여 수행될 수 있다. 상술한 범위에서 탈취에 과도한 시간을 필요로 하지 않으면서도, 알칸디올에 포함된 이취를 최대한 제거할 수 있다.

이에 더하여 이러한 탈취단계는 40 내지 80 ℃, 구체적으로는 50 내지 70 ℃에서 수행될 수 있다. 상술한 범위에서 탈취효율을 극대화하면서도 지나치게 고온에 의한 알칸디올의 증발을 예방하여 알칸디올의 수득률을 더욱 향상시킬 수 있다.

더욱 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 의한 탈취단계는 상술한 범위의 활성탄과 함께 알칸디올 대비 0.5 내지 5배의 정제수를 함께 혼합하여 수행될 수 있으며, 탈취단계 후 증류단계 및 분별 증류단계를 더 포함할 수 있다. 이때 증류단계 및 분별 증류단계는 상술한 완충용액 처리단계 후 수행된 증류 및 분별증류 단계와 동일 또는 유사하게 수행될 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.

본 발명에 의한 알칸디올의 정제방법은 탈취단계를 거친 미정제 알칸디올을 정제수와 혼합하는 정제수 처리단계를 포함한다. 구체적으로, 정제수 처리단계는 첨가된 미정제 알칸디올 대비 0.5 내지 5배, 더욱 구체적으로는 1 내지 3배 중량의 정제수를 첨가하여 혼합하고, 이를 증류 및 분별증류하여 최종적으로 고순도의 헥산 디올을 수득할 수 있다.

이하 본 발명을 실시예에 의해 구체적으로 설명한다. 아래에서 설명하는 실시예는 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명이 실시예에 한정되지 않는다.

[실시예 1]

심한 이취를 가진 1,2-헥산디올 500 g에 정제수 750 g을 2L 4구 플라스크에 넣고, 붕사 3.4g과 가성소다 완충용액으로 pH를 9.7로 만든 후에, 상온에서 1시간 교반하였다. 이후, 반응기의 온도를 올려 100 mmHg의 감압상태에서 1차로 물을 약 720 g 증발시키고, 이후 5 mmHg의 감압 상태 및 80 ℃의 온도에서 감압증류를 수행하여 1,2-헥산디올을 포함하는 제 1 본류액을 분리하였으며, 이때 제 1 본류액은 약 465 g 이었다.

상기에서 분리된 제 1 본류액 400 g과 정제수 600 g을 2L 4구 플라스크에 넣고 분말 활성탄 12 g을 넣은 후 60 ℃ 온도에서 2시간 교반하여 탈취단계를 수행하였다. 이후, 규조토를 이용하여 여과지로 여과시켜 활성탄을 제거하고, 여액을 100 mmHg 감압상태에서 1차로 물을 약 570 g 증발시키고, 이후 5 mmHg의 감압 및 90 ℃에서 분별 증류하여 1,2-헥산디올을 포함하는 제 2 본류액을 수득하였다.

제 2 본류액 360 g 및 동량의 정제수를 혼합하고, 100 mmHg의 감압상태에서 물을 약 340 g 증발시키고, 이후, 5 mmHg의 감압 및 90 ℃의 온도에서 여분의 물과 1,2-헥산디올 초류액을 제거하고 냉각하여, 고순도의 1,2-헥산디올 342 g을 수득하였다.

[실시예 2]

실시예 1과 같은 방법으로 제조하되, 심한 이취를 가진 1,2-헥산디올 500 g에 정제수 750 g을 2L 4구 플라스크에 넣고, 붕사와 가성소다 완충용액으로 원액 pH를 9.3으로 만든 후에, 상온에서 30분간 교반한 뒤, 수산화나트륨을 추가로 첨가하여 pH를 9.7로 만든 후에, 상온에서 30분간 교반하고 5 mmHg의 감압 상태 및 80 ℃의 온도에서 감압증류를 수행하여 1,2-헥산디올을 포함하는 제 1 본류액을 분리 하였다. 이후, 제 2 본류액 수득 및 고순도의 1,2-헥산디올 수득단계는 실시예 1과 같은 방법으로 수행하였다. 이때 수득된 고순도의 1,2-헥산디올은 340 g 이었다.

[비교예 1]

실시예 1에서 제 1 본류액을 취하여 이를 정제 알칸 디올로 실험을 수행하였다.

[비교예 2]

심한 이취를 가진 1,2-헥산디올 500 g에 정제수 750 g을 첨가한 뒤, 분말 활성탄 15 g을 넣은 후 60 ℃에서 2시간 교반하여 탈취공정을 수행하고, 여액을 100 mmHg 감압상태에서 물을 약 720 g 증발시킨 뒤, 5 mmHg, 90 ℃의 온도에서 분별증류하여 본류액을 취하고 이를 정제 알칸디올로 하여 실험을 수행하였다.

[비교예 3]

심한 이취를 가진 1,2-헥산디올에 별도의 정제단계를 수행하지 않고 실험을 수행하였다.

[비교예 4]

심한 이취를 가진 1,2-헥산디올 500 g에 정제수 750 g을 2L 4구 플라스크에 넣고, 탄산수소나트륨 0.4g 과 탄산나트륨 0.08g을 넣고 pH를 9.5로 만든후에, 상온에서 1시간 교반하였다. 이후, 공정은 실시예 1과 동일하게 진행하였다.

알칸디올 이취의 관능 평가

실시예 및 비교예에 의한 알칸 디올을 숙련된 평가원 10 명을 대상으로 각 시료를 5분 간격으로 냄새를 맡게 한 뒤, 아래의 5점 척도를 기준으로 점수를 매기게 하고 평균값을 구하여 표 1로 나타내었다.

1점:무취

2점:겨우 감지할 수 있는 냄새

3점:무슨 냄새인지 알 수 있는 정도의 약한 냄새

4점:쉽게 감지할 수 있는 냄새

5점:강한 냄새

	실시예 1	실시예 2	비교예 1	비교예 2	비교예 3	비교예 4
관능평가결과	1.2	1.1	2.7	3.2	4	1.5

표 1을 참고하면, 본 발명의 실시예에 의한 1,2-헥산디올의 경우 거의 냄새를 감지할 수 없을 정도로 탈취가 수행되었으나, 비교예는 그렇지 못한 것을 확인할 수 있다. 아울러, 비교예 4의 경우 종래 알칸디올의 특유의 냄새를 일부 포함하는 것 외에, 평가원이 탄냄새라고 느끼는 냄새를 일부 감지하여, 정제과정 중 오히려 다른 냄새원인물질이 첨가된 것을 확인할 수 있었다.

실시예 1에서 제조된 알칸디올의 순도 확인

실시예 1에서 정제된 알칸디올을 column HP-1, 30m, 100% dimethylpolysiloxane 조건에서 Agilent 6890N 가스크로마토그래피를 이용하여 측정하고 도 1로 나타내었으며, 도 1을 참고하면 본 발명의 일 실시예에 의한 방법으로 정제된 1,2-헥산 디올의 순도가 99.81%임을 확인할 수 있다.

Claims (7)

1. 미정제 알칸디올에 소듐보레이트 및 수산화나트륨을 투입하여 pH가 9.3~10인 보레이트 완충용액을 제조하는 단계;
   상기 보레이트 완충용액을 감압증류하여 물을 제거하고 알칸디올을 포함하는 제1 본류액을 분리하는 단계;
   상기 제1 본류액에 활성탄 및 물을 첨가하여 탈취한 후 감압증류하여 물을 제거하고 알칸디올을 포함하는 제2 본류액을 분리하는 단계; 및
   상기 제2 본류액에 정제수를 투입하고 감압증류하여 물을 제거하는 단계;를 포함하는 알칸디올의 정제 방법.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 소듐보레이트는 미정제 알칸디올 100 중량부를 기준으로 0.5 내지 10 중량부로 사용되는 알칸디올의 정제방법.
5. 제1항에 있어서,
   상기 활성탄은 미정제 알칸디올 100 중량부 대비 1 내지 10 중량부로 사용되는 알칸디올의 정제방법.
6. 삭제
7. 제1항에 있어서,
   상기 알칸디올은 탄소수 5 내지 8개의 1,2-알칸디올인 알칸디올의 정제방법.

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