KR20090058925A - Method for selective separation of xylene isomer with guanidinium 4-iodobenzene sulfonate host compound - Google Patents

Method for selective separation of xylene isomer with guanidinium 4-iodobenzene sulfonate host compound Download PDF

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Abstract

A selective separation method of xylene isomer is provided to efficiently separate xylene isomer from a mixture of the xylene isomer by using a guanidinium 4-iodobenzene sulfonate host compound showing different affinity according to xylene isomers. A selective separation method of xylene isomer comprises the steps of: manufacturing host-saturated solution by dissolving guanidinium 4-iodobenzene sulfonate host molecules in methanol solution to prepare host-saturated solution; performing inclusion reaction by slowly adding the saturated solution to the mixture of the xylene isomer; when crystals are formed, filtering the product to separate solid and liquid; washing the solid with cold methanol and then drying the washed methanol to obtain crystals; and calculating the content of each xylene isomer by using a gas chromatography.

Description

구아니디니움 4―아이오도벤젠 술포네이트에 의한 자일렌 이성질체의 선택적 분리방법{Method for selective separation of xylene isomer with guanidinium 4―iodobenzene sulfonate host compound}Method for selective separation of xylene isomers with guanidinium 4-iodobenzene sulfonate host compound

본 발명은 구아니디니움 4-아이오도벤젠 술포네이트에 의한 자일렌 이성질체의 선택적 분리방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 오쏘-자일렌, 메타-자일렌 및 파라-자일렌으로 이루어지는 자일렌 이성질체 간에 선택적으로 다른 친화력을 가지는 구아니디니움 4-아이오도벤젠 술포네이트(guanidinium 4-iodobenzene sulfonate)를 숙주분자(host)로 사용하여 자일렌 이성질체 간의 혼합물로부터 친화력이 상대적으로 높은 자일렌 이성질체를 선택적으로 포접(inclusion)함으로써, 단순한 공정을 통해 고효율적으로 자일렌 이성질체를 고순도로 분리할 수 있는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for the selective separation of xylene isomers by guanidinium 4-iodobenzene sulfonate, and more particularly, xylene isomers composed of ortho-xylene, meta-xylene and para-xylene. Selected xylene isomers having a relatively high affinity from mixtures of xylene isomers using guanidinium 4-iodobenzene sulfonate, which has a different affinity to the liver, as a host molecule. By the inclusion (inclusion), it is possible to efficiently separate the xylene isomers with high purity through a simple process.

자일렌 이성질체들은 나프타 분해장치(naphtha craker)나 개질장치(reformer)로부터 생산되는 중요한 산업원료들로 일반적으로 오쏘-자일렌(o-xylene), 메타-자일렌(m-xylene), 그리고 파라-자일렌(p-xylene)의 혼합물로 수득되어진다. 그리고 특히, 이들 이성질체 혼합물 중에서 오쏘-, 메타-, 그리고 파라- 자일렌은 프탈산(phthalic acid), 이소-프탈산(iso-phthalic acid), 그리고 폴리에스테르(polyester)를 만드는 원료로 각각 사용되어 산업적으로 널리 이용되고 있는 실정이다.Xylene isomers are important industrial raw materials produced from naphtha crakers or reformers, typically o -xylene, m -xylene, and para- Obtained as a mixture of xylene ( p -xylene). And in particular, the ortho-isomer from these mixtures, meta-, and para-xylene are phthalic acid (phthalic acid), iso-industrially it is respectively used as a raw material to make the acid (iso -phthalic acid), and polyester (polyester) It is widely used.

그러나 이들 자일렌 이성질체들은 물리화학적 특성이 매우 유사하기 때문에 통상적으로 사용되는 분별증류법과 같이 단순 끓는점의 차이를 이용한 방법들에 의해서는 그 분리가 매우 어렵다.However, since these xylene isomers have very similar physicochemical properties, their separation is very difficult by methods using simple boiling point differences such as the conventionally used fractional distillation.

따라서, 이상에서와 같이 자일렌 이성질체 분리기술의 개발은 석유화학분야에서 매우 중요하게 검토되고 있으며, 이들 이성질체들의 분리방법을 개선하기 위한 많은 연구 및 선행기술들이 오래전부터 보고되어 오고 있다. 미국특허 제 5,445,715호와 제5,039,380호는 기존의 증류법을 발전시킨 공비 증류법을 사용하여 메타-자일렌을 분리하고자 하였고, 미국특허 제5,094,723호, 제5,094,725호, 제5,019,217호, 제4,822,947호, 제4,738,755호, 제4,676,875호, 제4,676,872호, 제4,673,465호, 제4,585,526호 및 제4,488,937호에서는 추출 증류법을 사용하여 메타-자일렌을 분리하고자 하였다. 이외에, 미국특허 제 5,900,523호와 제 5,382,747호는 제올라이트를 흡착제로 이용해 메타-자일렌을 분리하는 방법을 제안하고 있다. 그러나 이들 선행기술들은 상대적으로 설비 및 유지비용이 많이 들거나 공정이 복잡하고, 선택도가 낮은 단점이 있는 등 본 발명에서 이루고자하는 기술과는 상이하다 할 수 있다.Therefore, as described above, the development of xylene isomer separation technology is very important in the petrochemical field, and many researches and prior arts for improving the separation method of these isomers have been reported for a long time. US Pat. Nos. 5,445,715 and 5,039,380 attempt to separate meta-xylene using an azeotropic distillation method developed from existing distillation methods, and U.S. Pat. Nos. 4,676,875, 4,676,872, 4,673,465, 4,585,526 and 4,488,937 attempt to separate meta-xylene using extractive distillation. In addition, US Pat. Nos. 5,900,523 and 5,382,747 propose methods for separating meta-xylene using zeolites as adsorbents. However, these prior art may be different from the technology to be achieved in the present invention, such as relatively high installation and maintenance costs, complicated processes, low selectivity.

구아니디니움 4-아이오도벤젠 술포네이트(guanidinium 4-iodobenzene sulfonate)는 많은 숙주분자물질 중의 하나로서 마이클 워드 등에 의해 숙주-손님 분자간의 상호인식에 기반을 둔 연구에 이용되어 왔다. 마이클 워드는 손님분자로서 오쏘-자일렌(o-xylene), 메타-자일렌 (m-xylene), 파라-자일렌 (p-xylene) 등이 숙주분자인 구아니디니움 4-아이오도벤젠 술포네이트(guanidinium 4-iodobenzene sulfonate)에 의해 각각 숙주 분자 내에 포접될 수 있다는 것을 보여 왔다 [Angew. Chem. Int. Ed. 40 (2001) 4045-4048]. Guanidinium 4-iodobenzene sulfonate is one of many host molecules and has been used by Michael Ward et al. For research based on host-guest molecule interactions. Michael Ward ortho as a guest molecule-xylene (o -xylene), meta- xylene (m -xylene), para-xylene (p -xylene), such as a host molecule, guanidinyl nium 4-iodo-benzenesulfonate It has been shown that each can be entrapped in a host molecule by guanidinium 4-iodobenzene sulfonate [Angew. Chem. Int. Ed. 40 (2001) 4045-4048.

하지만, 이들 숙주 분자가 자일렌 손님분자들의 혼합물로부터 각 손님분자의 선택성의 우위를 제시했거나 더욱이 본 발명에서 제안하고자 하는 것과 같이 자일렌 혼합물로부터 높은 선택성을 가지는 숙주 분자를 이용하여 메타-자일렌을 분리해내는 시도는 없었다.However, these host molecules have shown superiority in the selectivity of each guest molecule from the mixture of xylene guest molecules, or moreover, meta-xylene can be prepared using host molecules having high selectivity from the xylene mixture as proposed in the present invention. There was no attempt to separate it.

이에, 본 발명자는 자일렌 이성질체 간의 혼합물에 구아니디니움 4-아이오도벤젠 술포네이트(guanidinium 4-iodobenzene sulfonate)의 숙주 분자를 사용하여 자일렌 이성질체를 고효율로 선택적 분리를 할 수 있는 방법을 개발하고자 하였으며, 구아니디니움 4-아이오도벤젠 술포네이트가 메타-자일렌, 오쏘-자일렌 및 파라-자일렌과 간에 서로 다른 친화력을 가지고 선택적으로 포접(inclusion)함을 입증함으로써, 자일렌 혼합물에서 자일렌 이성질체들을 고순도로 분리하는 방법을 완성하였다.Accordingly, the present inventors have developed a method to efficiently separate xylene isomers by using a host molecule of guanidinium 4-iodobenzene sulfonate in a mixture between xylene isomers. Xylene mixtures by demonstrating that guanidinium 4-iodobenzene sulfonate is selectively included with meta-xylene, ortho-xylene and para-xylene with different affinity. We have completed the method of separating xylene isomers with high purity.

따라서, 본 발명의 목적은 자일렌 이성질체 간 혼합물에 구아니디니움 4-아이오도벤젠 술포네이트를 이용한 단순 공정을 통해 고효율로 고순도의 자일렌 이성질체를 정제해 낼 수 있는 선택적 분리방법을 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a selective separation method capable of purifying high purity xylene isomers with high efficiency through a simple process using guanidinium 4-iodobenzene sulfonate in a mixture of xylene isomers. .

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 자일렌 이성질체 혼합물에 구아니디니움 4-아이오도벤젠 술포네이트를 혼합하여 반응시켜서, 구아니디니움 4-아이오도벤젠 술포네이트에 대한 친화력이 서로 다른 자일렌 이성질체를 분리하는 자일렌 이성질체의 선택적 분리방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention by reacting a mixture of guanidinium 4-iodobenzene sulfonate in a xylene isomer mixture, the affinity for guanidinium 4-iodobenzene sulfonate mutually Provided is a method for selective separation of xylene isomers that separates other xylene isomers.

이하, 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가진다.At this time, if there is no other definition in the technical terms and scientific terms used, it has a meaning commonly understood by those of ordinary skill in the art.

또한, 종래와 동일한 기술적 구성 및 작용에 대한 반복되는 설명은 생략하기로 한다.In addition, repeated description of the same technical configuration and operation as in the prior art will be omitted.

본 발명에서 자일렌 이성질체는 메타-자일렌, 오쏘-자일렌 및 파라-자일렌을 말한다.In the present invention, xylene isomers refer to meta-xylene, ortho-xylene and para-xylene.

본 발명은 자일렌 이성질체의 혼합물에 숙주분자로서 구아니디니움 4-아이오도벤젠 술포네이트를 혼합하여 결정화시키는 단순 공정을 통해, 구아니디니움 4-아이오도벤젠 술포네이트에 대한 친화력이 서로 다른 자일렌 이성질체를 고순도로 분리할 수 있게 한 것이다. 구체적으로, 구아니디니움 4-아이오도벤젠 술포네이트는 숙주분자로서 자일렌 이성질체의 종류에 따라 서로 다른 친화력의 포접능을 가지고 있기 때문에, 자일렌 이성질체의 혼합물에서 구아니디니움 4-아이오도벤젠 술포네이트를 혼합하여 반응시킴으로써, 상대적으로 구아니디니움 4-아이오도벤젠 술포네이트와 친화력이 높은 자일렌 이성질체가 손님분자(guest)로서 선택적으로 구아니디니움 4-아이오도벤젠 술포네이트에 포접되어, 상대적으로 구아니디니움 4-아이오도벤젠 술포네이트와 친화력이 낮은 자일렌 이성질체와 효율적으로 분리될 수 있게 것이다. 이때, 본 발명은 자일렌 이성질체 중 구아니디니움 4-아이오도벤젠 술포네이트에 대한 친화력이 메타-자일렌 > 오쏘-자일렌 > 파라-자일렌 순임을 세계 최초로 규명한 것이다.The present invention has a different affinity for guanidinium 4-iodobenzene sulfonate through a simple process of mixing and crystallizing guanidinium 4-iodobenzene sulfonate as a host molecule in a mixture of xylene isomers. Xylene isomers can be separated with high purity. Specifically, since guanidinium 4-iodobenzene sulfonate has inclusion affinity of different affinity according to the type of xylene isomer as host molecule, guanidinium 4-iodo in a mixture of xylene isomers By mixing and reacting the benzene sulfonate, a relatively affinity xylene isomer with guanidinium 4-iodobenzene sulfonate is selectively added to the guanidinium 4-iodobenzene sulfonate as a guest molecule. It will be encapsulated so that it can be efficiently separated from the relatively low affinity xylene isomers with guanidinium 4-iodobenzene sulfonate. In this case, the present invention is the world's first affinity for guanidinium 4-iodobenzene sulfonate among the xylene isomers in the order of meta-xylene> ortho- xylene> para-xylene.

따라서, 본 발명은 상술한 상대적인 친화력의 차이를 감안하여 두 종류 이상으로 이루어진 자일렌 이성질체의 혼합물에서 구아니디니움 4-아이오도벤젠 술포네 이트에 포접되는 자일렌 이성질체와 포접되지 않는 자일렌 이성질체를 분리하여, 한 종류의 자일렌 이성질체로 이루어진 고순도 자일렌 이성질체를 수득할 수 있도록 한 것이다. 구체적인 실례로 메타-자일렌, 오쏘-자이렌 및 파라-자일렌로 이루어진 자일렌 이성질체의 혼합물에서 각각의 자일렌 이성질체를 분리하는 방법으로는 상기 자일렌 이성질체의 혼합물에 구아니디니움 4-아이도도벤젠 술포네이트를 혼합하여 오쏘-자일렌과 파라-자일렌보다 친화력이 상대적으로 높은 메타-자일렌을 1차로 포접 및 결정화시킨 다음, 포접된 메타-자일렌을 결정화물로부터 회수하고, 남은 자일렌 이성질체 혼합물에 구아니디니움 4-아이오도벤젠 술포네이트를 다시 혼합하여 파라-자일렌보다 친화력이 높은 오쏘-자일렌을 2차로 포접 및 결정화시켜서 포접된 오쏘-자일렌을 결정화물로부터 회수함으로써, 메타-자일렌, 오쏘-자이렌 및 파라-자일렌을 각각 고순도로 분리할 수 있도록 한다.Accordingly, the present invention, in view of the difference in relative affinity described above, in the mixture of two or more kinds of xylene isomers, is not surrounded by the xylene isomers and the xylene isomers that are included in the guanidinium 4-iodobenzene sulfonate. By separating, it is possible to obtain a high purity xylene isomer consisting of one type of xylene isomer. As a specific example, the method for separating each xylene isomer from a mixture of xylene isomers consisting of meta-xylene, ortho-xylene and para-xylene is carried out on the mixture of guanidinium 4-I in the mixture of xylene isomers. Dodobenzene sulfonate was mixed to firstly encapsulate and crystallize meta-xylene, which has a relatively higher affinity than ortho-xylene and para-xylene, and then recover the encapsulated meta-xylene from the crystallization, and remaining xyl Remixing guanidinium 4-iodobenzene sulfonate to the ene isomer mixture to encapsulate and crystallize ortho-xylene, which has a higher affinity than para-xylene, to recover the encapsulated ortho-xylene from the crystallization , Meta-xylene, ortho-xylene and para-xylene can be separated into high purity, respectively.

본 발명에서 자일렌 이성질체의 혼합물은 메타-자일렌, 오쏘-자일렌 및 파라-자일렌으로 이루어지는 군에서 적어도 두 종이 선택된 자일렌 이성질체 혼합물을 말하는데, 구체적으로는 오쏘-자일렌과 메타-자일렌의 혼합물, 메타-자일렌과 파라-자일렌의 혼합물, 오쏘-자일렌과 파라-자일렌의 혼합물 또는 오쏘-자일렌, 메타-자일렌 및 파라-자일렌의 혼합물을 말한다.In the present invention, the mixture of xylene isomers refers to a mixture of xylene isomers selected from at least two species in the group consisting of meta-xylene, ortho-xylene and para-xylene, specifically, ortho-xylene and meta-xylene Or mixtures of meta-xylene and para-xylene, mixtures of ortho-xylene and para-xylene or mixtures of ortho-xylene, meta-xylene and para-xylene.

본 발명에서 구아니디니움 4-아이오도벤젠 술포네이트는 결정 분말이나 자일렌 혼합물의 용매 종류에 따라 메탄올 또는 에탄올 등의 유기용매에 용해시킨 액상을 사용할 수 있다.In the present invention, guanidinium 4-iodobenzene sulfonate may be used in the liquid phase dissolved in an organic solvent such as methanol or ethanol depending on the type of solvent of the crystal powder or xylene mixture.

본 발명에서 구아니디니움 4-아이오도벤젠 술포네이트는 친수성을 갖고, 자 일렌은 소수성을 갖기 때문에 구아니디니움 4-아이오도벤젠 술포네이트에 포접된 자일렌 이성질체를 액-액 추출 등의 방법을 통하여 구아니디니움 4-아이오도벤젠 술포네이트로부터 회수할 수 있다.하지만, 본 발명은 상술한 회수 방법 이외에도 본 발명에 부합되는 것이라면 어떠한 방법을 사용해도 무방하다.In the present invention, since guanidinium 4-iodobenzene sulfonate has hydrophilicity and xylene has hydrophobicity, the xylene isomer contained in guanidinium 4-iodobenzene sulfonate may be subjected to liquid-liquid extraction. It is possible to recover from guanidinium 4-iodobenzene sulfonate through the method. However, the present invention may be any method other than the above-mentioned recovery method as long as it is compatible with the present invention.

도 1은 본 발명에 따른 자일렌 이성질체의 선택적 분리공정을 간략하게 도식화하여 나타낸 것으로, 자일렌 이성질체의 혼합물에 숙주 분자인 구아니디니움 4-아이오도벤젠 술포네이트를 혼합하고 상대적으로 친화력이 높은 손님 분자인 자일렌 이성질체가 포접되어 결정화되도록 유도하고, 이를 여과하여 수득한 결정화물(고체)을 액-액 추출방법을 통해 손님 분자와 숙주 분자를 분리한 다음, 숙주분자를 재사용하는 것을 도식화한 것이다.1 is a schematic diagram illustrating a selective separation process of xylene isomers according to the present invention, and a mixture of xylene isomers is mixed with guanidinium 4-iodobenzene sulfonate as a host molecule and has a relatively high affinity. The xylene isomer, which is a guest molecule, is entrapped and induced to crystallize, and the crystallized (solid) obtained by filtration is separated from the guest molecule and the host molecule through liquid-liquid extraction, and then the reuse of the host molecule is illustrated. will be.

앞서 설명한 바와 같이, 본 발명은 자일렌 이성질체별로 서로 다른 친화력을 나타내는 구아니디니움 4-아이오도벤젠 술포네이트를 사용하여 자일렌 이성질체의 혼합물에서 단순공정을 통해 자일렌 이성질체들을 효율적으로 분리 정제할 수 있게 하였다.As described above, the present invention can efficiently separate and purify xylene isomers through a simple process in a mixture of xylene isomers using guanidinium 4-iodobenzene sulfonate having different affinity for each xylene isomer. Made it possible.

이하, 본 발명을 구체적인 실시 예에 의해 보다 더 상세히 설명하고자 한다. 하지만, 본 발명은 하기 실시 예에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 사상과 범위 내에서 여러 가지 변형 또는 수정할 수 있음은 이 분야에서 당업자에게 명백한 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to specific examples. However, the present invention is not limited by the following examples, and various modifications or changes can be made within the spirit and scope of the present invention to those skilled in the art.

[실시 예][Example]

<숙주 분자 합성><Host Molecular Synthesis>

4-아이오도벤젠 술포닐 클로라이드 (4-iodobenzenesulfonyl chloride, 95%) 9 g을 1,4-다이옥산(1,4-dioxane) 20 mL(이때 1,4-다이옥산은 4-아이오도벤젠 술포닐 클로라이드를 녹이는 용매로 사용되었기 때문에, 4-아이오도벤젠 술포닐 클로라이드를 녹일 수 있고 반응에 참가하지 않은 용매는 무엇이든 가능하다)에 녹인 다음에, 이 용액에 3 g의 증류수를 혼합하였다. 이때, 반응에서 증류수의 양은 4-아이오도벤젠 술포닐 클로라이드의 양과 1대 1 당량을 맞춰주어야 하지만, 1대 1 당량보다 초과량을 넣어주는 것이 반응이 쉽게 일어나기 때문에, 본 합성에는 초과량의 증류수를 사용하였다.9 g of 4-iodobenzenesulfonyl chloride (95%) is added to 20 mL of 1,4-dioxane, where 1,4-dioxane is 4-iodobenzene sulfonyl chloride. Was used as a solvent to dissolve the 4-iodobenzene sulfonyl chloride, and any solvent that did not participate in the reaction could be dissolved), and then 3 g of distilled water was mixed with this solution. At this time, the amount of distilled water in the reaction should be matched to the amount of 4-iodobenzene sulfonyl chloride one to one equivalent, but since the reaction is easy to put more than one to one equivalent, the excess amount of distilled water in this synthesis Was used.

그런 다음, 상기 혼합 용액을 100도에서 6시간 동안 환류 반응을 시켜서 4-아이오도벤젠 술포닉 산(4-iodobenzene sulfonic acid)을 제조하였다. 이때, 반응되지 않은 물은 로타리 증발기(Rotary evaporator)를 사용하여 제거하였다. Then, the mixture solution was refluxed at 100 ° C. for 6 hours to prepare 4-iodobenzene sulfonic acid. At this time, unreacted water was removed using a rotary evaporator.

상기 제조된 4-아이오도벤젠 술포닉 산(4-iodobenzene sulfonic acid)을 아세톤에 녹인 다음, 상기 용액을 구아니디니움 테트라보레이트(guanidinium tetrafluroborate [G(BF4)])를 아세톤에 녹인 용액에 천천히 넣고 반응시켜서 구아니디니움 4-아이오도벤젠 술포네이트를 합성하였다. 이때 4-아이오도벤젠 술포닉 산과 구아니디니움 테트라보레이트는 1: 1 당량으로 맞추어 주었다. The 4-iodobenzene sulfonic acid prepared above was dissolved in acetone, and the solution was dissolved in a solution of guanidinium tetrafluroborate [G (BF 4 )] in acetone. Guanidinium 4-iodobenzene sulfonate was synthesized by slow reaction. At this time, 4-iodobenzene sulfonic acid and guanidinium tetraborate were adjusted to 1: 1 equivalent.

상기 합성된 구아니디니움 4-아이오도벤젠 술포네이트를 아세톤 용액에서 분 리한 다음, 본 발명에서 숙주 분자인 구아니디니움 4-아이오도벤젠 술포네이트 내에 포접되어 있는 아세톤을 제거하기 위해서 진공 오븐에서 2일 동안 건조하였다. 이때, 건조한 숙주 분자에서 아세톤이 포함된 여부는 수소 핵자기 공명 분석을 통해서 아세톤 특성 피크를 이용하여 확인하였다.The synthesized guanidinium 4-iodobenzene sulfonate was separated from the acetone solution, and then vacuum oven was removed to remove acetone contained in the guanidinium 4-iodobenzene sulfonate which is the host molecule in the present invention. Dried for 2 days. At this time, whether or not acetone is included in the dry host molecule was confirmed using the acetone characteristic peak through hydrogen nuclear magnetic resonance analysis.

그리고, 상기 구아니디니움 테트라보레이트는 구아니딘 카보네이트(guanidine carbonate (99%), 시그마 알드리치사에서 구입)염 22.5 g(0.5 mol)을 테트라보릭산(tetrafluroboric acid(48 wt. % in H2O, 시그마 알드리치사)용액 182.9 g(1 mol)을 혼합하고 한 시간 정도 반응시키고, 상기 반응 용액을 로타리 증발기를 이용하여 용매를 건조시켜 수득한 구아니디니움 테트라보레이트 분말을 사용하였다.In addition, the guanidinium tetraborate is guanidine carbonate (guanidine carbonate (99%), purchased from Sigma Aldrich) salt 22.5 g (0.5 mol) of tetrafluroboric acid (48 wt.% In H 2 O, 182.9 g (1 mol) of Sigma Aldrich Co., Ltd. solution was mixed and reacted for about an hour, and the reaction solution was a guanidinium tetraborate powder obtained by drying a solvent using a rotary evaporator.

<선택도 실험><Selectivity Experiment>

부피 기준으로 0.1대 0.9로부터 0.9대 0.1의 비율별로 일정하게 혼합한 자일렌 이성질체 혼합물(각각 오쏘-자일렌과 메타-자일렌, 오쏘-자일렌과 파라-자일렌, 메타-자일렌과 파라-자일렌) 1mL를 1회용 시험관에 넣고, 상기 시험관에 고체 아포 구아니디움 4-아이오도술포네이트 숙주 분자를 메탄올로 용해시킨 용액을 상기 자일렌 혼합물의 층과 섞이지 않게 매우 천천히 넣어 포접 반응을 수행하였다. 이때 숙주 분자를 용해시킨 메탄올 용액은, 숙주 분자가 메탄올 용액에 더 이상 녹지 않을 때까지 용해시킨 다음, 녹지 않고 남아있는 숙주 분자는 여과하여 만든 포화 용 액을 사용하였다.Xylene isomer mixtures uniformly mixed at a ratio of 0.1 to 0.9 to 0.9 to 0.1 by volume (ortho-xylene and meta-xylene, ortho-xylene and para-xylene, meta-xylene and para-, respectively) 1 mL of xylene) was placed in a disposable test tube, and the solution containing the solid apo guanidium 4-iodosulfonate host molecule dissolved in methanol was slowly added so as not to mix with the layer of the xylene mixture. It was. At this time, the methanol solution in which the host molecule was dissolved was dissolved until the host molecule was no longer dissolved in the methanol solution. Then, the remaining host molecule was dissolved and used as a saturated solution.

반응이 종료되어 결정이 형성되면, 이를 여과하여 고형물과 액체를 분리한 다음, 상기 분리하여 수득한 고형물은 표면에 붙어 있는 손님 분자를 제거하기 위해 차가운 메탄올 용액을 사용하여 3번 세척해 주고 건조하여 결정물을 수득하였다. When the reaction is complete and crystals are formed, it is filtered to separate solids and liquids, and the obtained solids are washed three times with cold methanol solution and dried to remove the guest molecules adhering to the surface. Crystals were obtained.

상기 수득한 결정물을 가스크로마토그래프(gas chromatography)법을 이용하여 결정물(구아니디움 4-아이오도벤젠 술포네이트)인 고체 안에 포함되어 있는 손님 분자(오쏘-자일렌, 메타-자일렌, 파라-자일렌)의 상대적 양을 결정하였다.The obtained crystals were subjected to gas chromatographing (gas chromatography) to include guest molecules (ortho-xylene, meta-xylene, and the like) contained in the solid (guanidium 4-iodobenzene sulfonate) solid. Para-xylene) was determined.

이의 결과를 표 1, 2 및 3과 도 2에 나타내었다. 이때, 표 1은 오쏘-자일렌과 메타-자일렌의 혼합물에 대한 결과를 나타낸 것이고, 표 2는 메타-자일렌과 파라-자일렌의 혼합물에 대한 결과를 나타낸 것이며, 표 3은 오쏘-자일렌과 파라-자이렌의 혼합물에 대한 결과를 나타낸 것이다. 또한, 도 2는 자일렌 혼합물을 구아니디니움 4-아이오도벤젠 술포네이트로 처리한 다음, 초기 반응 전 자일렌 혼합물의 몰 분율당 반응 후 구아니디니움 4-아이오도벤젠 술포네이트에 내포된 자일렌 이성질체의 몰 분율로 나타낸 것이다.The results are shown in Tables 1, 2, and 3 and FIG. In this case, Table 1 shows the results for the mixture of ortho-xylene and meta-xylene, Table 2 shows the results for the mixture of meta-xylene and para-xylene, Table 3 is ortho-xyl Results are shown for a mixture of lene and para-xylene. FIG. 2 also shows that the xylene mixture is treated with guanidinium 4-iodobenzene sulfonate and then embedded in guanidinium 4-iodobenzene sulfonate after the reaction per mole fraction of the xylene mixture before the initial reaction. Molar fraction of xylene isomers.

Figure 112007087670043-PAT00001
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Figure 112007087670043-PAT00002
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Figure 112007087670043-PAT00003
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상술한 표 1 내지 3 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 자일렌 이성질체의 선택적 분리방법에서 구아니디니움 4-아이오도벤젠 술포네이트는 자일렌 이성질체의 종류에 따른 선택적 포접 효과가 매우 우수함을 알 수 있었다.As shown in Tables 1 to 3 and FIG. 2, the guanidinium 4-iodobenzene sulfonate in the selective separation method of the xylene isomer according to the present invention has very selective inclusion effect depending on the type of xylene isomer. It was found to be excellent.

즉, 본 발명에서 구아니디니움 4-아이오도벤젠 술포네이트는 자일렌 이성질체의 종류에 따라 서로 다른 친화력의 포접능을 가지고 있으며, 포접능의 친화력은 메타-자일렌, 오쏘-자일렌 및 파라-자일렌의 순임 알 수 있었다.That is, in the present invention, guanidinium 4-iodobenzene sulfonate has a different affinity clathability according to the type of xylene isomer, and the affinity of the clathrate is meta-xylene, ortho-xylene and para. -Xylene's innocence was known.

또한, 메타-자일렌과 오쏘-자일렌은 농도가 적어도 30%이상일 때, 그리고 메타-자일렌과 파라-자일렌 혼합물에서는 메타-자일렌의 농도가 적어도 50% 이상일 때 분리 효율이 우수하고, 오쏘-자일렌과 파라-자일렌의 혼합물에서는 오쏘-자일렌의 농도가 적어도 30% 이상일때 분리 효율이 우수함을 알 수 있다.In addition, meta-xylene and ortho-xylene are excellent in separation efficiency when the concentration is at least 30% and in the meta-xylene and para-xylene mixture when the concentration of meta-xylene is at least 50%, In the mixture of ortho-xylene and para-xylene, the separation efficiency is excellent when the concentration of ortho-xylene is at least 30% or more.

한편 종래 메타 자일렌의 분리 방법에 있어서, 미국 특허에 추출 증류법을 이용한 분리 효과가 다음과 같이 기재되어 있다.Meanwhile, in the conventional separation method of meta xylene, the separation effect using the extractive distillation method is described in the US patent as follows.

미국 특허 제 4,488,937호에서는 50 g의 메타-자일렌과 50 g의 오쏘-자일렌이 혼합된 용액을 오쓰머 기액 평형법(Othmer type vapor-liquid equilibrium)을 이용하여 12 시간 동안 환류한 뒤 기체 크로마토 그래프로 분석한 결과, 기상에는 51.8%의 메타-자일렌과 48.2%의 오쏘-자일렌이 존재하고 있었고, 액상에는 49%의 메타-자일렌과 51%의 오쏘-자일렌이 존재하고 있었다. 그리고, 이 기존의 방법을 향상시키기 추출 증류법으로서 25 g의 메타-자일렌과 25 g의 오쏘-자일렌이 포함된 혼합물에 50g의 에틸-2-하이드로옥시벤조에이트(ethyl-2-hydroxybenzoate)를 넣은 다음 11시간 환류한 결과, 기상에는 메타-자일렌이 56.3%였고 오쏘-자일렌이 43.7%로 기존의 증류법보다 4.5%(액상 기준으로는 7.3%)로 향상된 메타-자일렌을 얻을 수 있었다. 마찬가지로, 이 방법을 사용하여 9시간 증류한 결과, 기상에 55%의 메타-자일렌과 45%의 오쏘-자일렌을 얻을 수 있었다. 따라서, 증류 시간이 길수록 순도가 높아지는 것을 확인할 수 있었다.In U.S. Patent 4,488,937, a solution of 50 g of meta-xylene and 50 g of ortho-xylene was refluxed for 12 hours using an Osmer type vapor-liquid equilibrium, followed by gas chromatography. As a result of the analysis, 51.8% meta-xylene and 48.2% ortho-xylene were present in the gas phase, and 49% meta-xylene and 51% ortho-xylene were present in the liquid phase. To improve this conventional method, 50 g of ethyl-2-hydroxyoxybenzoate was added to a mixture containing 25 g of meta-xylene and 25 g of ortho-xylene as an extractive distillation method. After 11 hours of reflux, meta-xylene was 56.3% in the gas phase and ortho-xylene was 43.7%, which was 4.5% (7.3% by liquid level) compared to conventional distillation. . Similarly, distillation for 9 hours using this method yielded 55% meta-xylene and 45% ortho-xylene in the gas phase. Therefore, it was confirmed that the longer the distillation time, the higher the purity.

상술한 종래 자일렌 이성질체의 분리 기술과 본 발명에 따른 분리방법에 따른 결과를 비교해 보면, 본 발명에 따른 메타-자일렌과 오쏘-자일렌으로부터 메타-자일렌의 분리 효율은 표 1에서 보는 바와 같이 몰 분율이 50%대 50%일 때의 포접 반응 결과에서 메타-자일렌이 85.0%이고 오쏘-자일렌이 15.0%로 분리되어, 미국 특허에 개시된 종래 분리 방법에 기재된 분리 효율보다 최소 28.7% 이상 높은 것으로 나타났다.When comparing the results of the conventional separation method of xylene isomers and the separation method according to the present invention, the separation efficiency of meta-xylene from meta-xylene and ortho-xylene according to the present invention is shown in Table 1. As a result of the inclusion reaction when the mole fraction is 50% to 50%, meta-xylene is separated by 85.0% and ortho-xylene is separated by 15.0%, which is at least 28.7% of the separation efficiency described in the conventional separation method disclosed in the US patent. It turned out to be higher.

그리고, 미국 특허 제 5,093,723에서는 50 g의 파라-자일렌과 70 g 메타-자일렌이 혼합된 용액에 메틸 바러레이트(methyl balerate)를 사용하여 2시간 동안 추출 증류법을 실시한 결과, 탑 위에는 79.3%의 파라-자일렌과 20.7%의 메타-자일렌을 얻었고 탑 아래에서는 36.7%의 파라-자일렌과 63.3%의 메타-자일렌을 얻을 수 있음이 공지되어 있다. 또한, 동일한 조건에서 8시간 동안 실시한 결과 탑 위에는 85.6%의 파라-자일렌과 14.4%의 메타-자일렌을 얻었고, 탑 아래에서는 35.9%의 파라-자일렌과, 64.1%의 메타-자일렌을 얻었다.In US Pat. No. 5,093,723, extractive distillation was carried out using methyl balerate for 2 hours in a solution of 50 g of para-xylene and 70 g of meta-xylene. It is known that para-xylene and 20.7% meta-xylene were obtained and 36.7% para-xylene and 63.3% meta-xylene were obtained below the tower. In addition, 8 hours of para-xylene and 14.4% of meta-xylene were obtained on the tower under the same conditions for 8 hours, and 35.9% of para-xylene and 64.1% of meta-xylene were placed on the bottom of the tower. Got it.

상술한 종래 자일렌 이성질체의 분리 기술과 본 발명에 따른 분리방법에 따른 결과를 비교해 보면, 본 발명에 따른 메타-자일렌과 파라-자일렌의 분리 효율은 표 2에서 보는 바와 같이, 몰 분율이 비슷한 범위인 60%(메타-자일렌) 대 40% (파라-자일렌)일 때의 포접 반응 결과에서 메타-자일렌이 79.7%이고 파라-자일렌이 20.3%인 것으로 볼 때, 미국 특허에 개시된 종래의 분리 방법보다 메타-자일렌 분리 정도가 최소 15.6% 높다는 것을 알 수 있었다.Comparing the results of the separation technique of the conventional xylene isomer and the separation method according to the present invention, the separation efficiency of the meta-xylene and para-xylene according to the present invention is as shown in Table 2, the mole fraction is The inclusion of 60% (meta-xylene) vs. 40% (para-xylene) in a similar range results in 79.7% of meta-xylene and 20.3% of para-xylene. It was found that the degree of meta-xylene separation was at least 15.6% higher than the conventional separation method disclosed.

따라서, 본 발명에 따른 자일렌 이성질체의 혼합물 중 메타-자일렌의 분리 방법은 종래 자일렌의 혼합물에서 메타-자일렌을 분리하는 방법과 비교하여 매우 우수한 분리 효율을 나타낸다는 사실을 입증하였다.Thus, it has been demonstrated that the method for separating meta-xylene in the mixture of xylene isomers according to the present invention shows a very good separation efficiency compared to the method for separating meta-xylene from a mixture of xylenes.

도 1은 본 발명에 따른 자일렌 이성질체의 선택적 분리공정을 간략하게 도식화하여 나타낸 것이고,1 is a schematic diagram illustrating a selective separation process of xylene isomers according to the present invention,

도 2는 본 발명에 따른 자일렌 이성질체의 혼합물과 구아니디니움 4-아이오도벤젠 술포네이트의 혼합에 따른 포접 반응의 분리효과를 나타낸 것이고,Figure 2 shows the separation effect of the inclusion reaction according to the mixture of the mixture of xylene isomers and guanidinium 4-iodobenzene sulfonate according to the present invention,

도 3은 구아니디니움 4-아이오도벤젠 술포네이트의 분자구조를 나타낸 화학 구조식이다.Figure 3 is a chemical structural formula showing the molecular structure of guanidinium 4-iodobenzene sulfonate.

Claims (2)

자일렌 이성질체의 혼합물에 구아니디니움 4-아이오도벤젠 술포네이트를 혼합하여 반응시켜서, 구아니디니움 4-아이오도벤젠 술포네이트에 대한 친화력이 서로 다른 자일렌 이성질체를 분리하는 것을 특징으로 하는 자일렌 이성질체의 선택적 분리방법.It is characterized by separating xylene isomers having different affinity for guanidinium 4-iodobenzene sulfonate by mixing and reacting guanidinium 4-iodobenzene sulfonate with a mixture of xylene isomers. Selective Separation Method of Xylene Isomers. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 자일렌 이성질체의 혼합물은 오쏘-자일렌과 메타-자일렌의 혼합물, 메타-자일렌과 파라-자일렌의 혼합물, 오쏘-자일렌과 파라-자일렌의 혼합물 또는 오쏘-자일렌, 메타-자일렌 및 파라-자일렌의 혼합물인 것을 특징으로 하는 자일렌 이성질체의 선택적 분리방법.The mixture of xylene isomers is a mixture of ortho-xylene and meta-xylene, a mixture of meta-xylene and para-xylene, a mixture of ortho-xylene and para-xylene or ortho-xylene, meta- A method for the selective separation of xylene isomers, characterized in that it is a mixture of xylene and para-xylene.
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