KR20240056543A - 2-(2-히드록시에틸)-피페리디닐 카르바미드 산 2급 부틸 에스테르를 함유하는 혼합물을 제조하는 방법 - Google Patents
2-(2-히드록시에틸)-피페리디닐 카르바미드 산 2급 부틸 에스테르를 함유하는 혼합물을 제조하는 방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 짧은 체류 시간으로 열 처리하여 조 생성물로부터 2-(2-히드록시에틸)-피페리디닐 카르바미드 산 2급 부틸 에스테르를 포함하는 혼합물을 제조하기 위한 개선된 방법, 상기 방법을 위한 장치, 이러한 장치의 이러한 방법을 위한 용도, 및 이 방법을 사용하여 얻을 수 있는 본 발명에 따른 혼합물에 관한 것이다.
Description
본 발명은 짧은 체류 시간으로 열 처리하여 조 생성물로부터 sec-부틸 2-(2-히드록시에틸)피페리디닐카르바메이트를 포함하는 혼합물을 제조하기 위한 개선된 방법, 이 방법을 위한 장치, 이러한 장치의 이러한 방법을 위한 용도, 및 이 방법으로부터 얻을 수 있는 본 발명의 혼합물에 관한 것이다.
sec-부틸 2-(2-히드록시에틸)피페리디닐카르바메이트 (1-피페리딘카르복실산 2-(2-히드록시에틸)-1-메틸프로필 에스테르로도 지칭됨; CAS No. 119515-38-7, INN: 이카리딘, 피카리딘, 살티딘(Saltidin)®, 시판 제품: 독일 레버쿠젠 소재의 살티고 게엠베하(Saltigo GmbH)의 살티딘®)는 아래 화학식 (I)의 구조를 갖는다:
분자는 2개의 입체중심을 함유한다. 본 발명에 따른 화학식 (I)은 각각의 개별적인 4개의 가능한 입체이성질체, 및 또한 임의의 혼합물 및 라세미체, 즉 개별적인 또는 2개의 가능한 거울상이성질체 쌍의 동일한 부분의 혼합물을 포함한다.
이 화합물은 모기 및 진드기에 대해 매우 효과적이고 잘 견뎌지는 방충제이며 인간 또는 동물 피부에 적용하기 위해 다양한 제제로 상업적으로 이용가능하다.
sec-부틸 2-(2-히드록시에틸)피페리디닐카르바메이트의 제조는 예를 들어 EP 0 537 534 A1에 기재되어 있으며, 이에 따르면 sec-부틸 2-(2-히드록시에틸)피페리디닐카르바메이트는 이론치의 89%의 수율로 얻어진다 (2-(2-히드록시에틸)피페리딘 기준). 마지막 단계에서, 2-(2-히드록시에틸)피페리딘은 비혼화성 용매 및 염기의 존재 하에 sec-부틸 클로로포르메이트와 화학적으로 반응한다. 반응을 통해 예를 들어 염화나트륨 및 유기 2차 성분과 함께 원하는 생성물이 제공되며, 이들 중 일부는 착색되고/거나 불쾌한 냄새가 날 수 있다. 예를 들어, EP 0 537 534 A1에는, 이 반응의 조 생성물이 종종 오염되므로 증류에 의해 또는 크로마토그래피에 의해 정제되어야 하며, 이는 또한 증가된 비용 및 불편함 외에도 상당한 수율 손실을 초래할 수도 있다고 명시되어 있다. 또한, 여기에는, 주요 부 반응으로 인해 클로로포름산 에스테르와 2-(2-히드록시에틸)피페리딘의 히드록실기의 경쟁 반응으로부터 유도되는 생성물이 형성된다고 명시되어 있다.
예를 들어, 통상적으로 공지된 생성 공정에 의해, 화학식 (II)의 화합물
은 약 1 중량% 이상의 함량으로 존재한다. 또한, 통상적인 공정에 의해 생성된 90 중량% 초과의 화학식 (I)의 화합물을 함유하는 혼합물은 40 초과의 헤이즌 색 수(Hazen color number)를 갖는다.
증류 정제에서, 낮은 압력에서 분해 반응이 일어나, 악취가 나는 생성물이 증류물을 오염시키는 것도 가능하다. 따라서 지금까지 sec-부틸 2-(2-히드록시에틸)피페리디닐카르바메이트의 정제 방법으로서 증류를 산업적 규모로 성공적으로 사용하는 것은 가능하지 않았다.
따라서, 전형적으로, 반응 후 존재하는 반응 혼합물은 유리하게는 수성 후처리되며, 이 경우 산을 첨가하여 존재하는 임의의 염기를 중화할 필요가 있다. 그 다음에는 전형적으로 원하는 생성물 및 유기 2차 성분을 함유하는 유기 상, 및 반응에 사용된 수-비혼화성 유기 용매, 예를 들어 헥산 또는 톨루엔이 제거된다. 생성물이 1000 kg 초과의 배치 크기로 생성되는 산업적 규모에서는, 순도, 색상 및 후각 품질에 대한 요구 사항을 충족하는 방충제 제제의 생성에 적합한 생성물을 얻기 위해 이렇게 얻은 유기 상을 물 및/또는 산으로 여러 번 세척해야 하는 것으로 밝혀졌다. 세척 후, 용매는 전형적으로 감압 하에 유기 상에서 증류되어, 생성물 및 유기 및 무기 2차 성분/불순물의 전부 또는 일부가 저부에 남게 된다. 그런 다음 저부를 반응기에서 빼내고 여과하여, 완성된 최종 생성물이 된다. 지금까지 산업적 규모로 수행된 공정에서, sec-부틸 2-(2-히드록시에틸)피페리디닐카르바메이트 생성물은 2-(2-히드록시에틸)피페리딘)을 기준으로 이론치의 약 90%의 수율로, 97.0 중량% 내지 98.5 중량%의 순도로 얻어진다. 전형적으로 헤이즌 색 수는 40 이상이고 약간 특유의 불쾌한 냄새가 난다. sec-부틸 2-(2-히드록시에틸)피페리디닐카르바메이트를 현재 최상의 공정에 의해 산업적 규모에서도 매우 양호한 수율 및 순도로 얻을 수 있음에도 불구하고, 선행 기술 방법은 조 생성물의 후처리가 매우 복잡하고 에너지-집약적이며, 많은 양의 폐기물을 생성하므로 높은 비용이 발생한다는 단점을 갖는다.
그러나, 선행 기술에는 또한 용매의 존재 하에 2-(2-히드록시에틸)피페리딘과 sec-부틸 클로로포르메이트의 반응에 이어서 유기 상을 여러번 추출 세척하고 마지막 단계로 감압 하에 생성물을 증류하는, sec-부틸 2-(2-히드록시에틸)피페리디닐카르바메이트의 합성이 개시되어 있다.
예를 들어, CN 102167681 A1에는 용매로서 디클로로메탄, 클로로포름, 벤젠, 톨루엔, 테트라히드로푸란, n-헥산, 시클로헥산 또는 메틸시클로헥산과 같은 용매의 존재 하에 2-(2-히드록시에틸)피페리딘과 sec-부틸 클로로포르메이트의 반응이 기재되어 있다. 사용되는 염기는 2-(2-히드록시에틸)피페리딘, 트리에틸아민, 피리딘, 또는 트리메틸아민과 같은 유기 염기이다. 조 생성물을 함유하는 유기 상을 물 및 염화나트륨 용액으로 반복적으로 세척하였다. 후속적으로, 유기 상을 황산나트륨 또는 황산마그네슘으로 건조시키고 여과하여, 용매를 증류 제거하였다. 그런 다음 잔류물을 증류하여, 5 mm Hg (6.67 hPa)에서 비점이 140 내지 152℃인 증류물로서 생성물을 제공하였다. 약 20 kg의 생성물의 배치 크기로, 이 공정에 의한 생성물은 이론치의 84 내지 87%의 수율 및 97.5 내지 98.0 면적% (기체 크로마토그래피를 통해 확인됨)의 함량으로 얻어졌다.
그러나, 내부 실험 (실시예 참조)은, 여러 번의 수성 세척 후에 마찬가지로 얻어진 조 생성물의 증류에서, 20 hPa 및 약 175℃의 저부 온도에서 감압 하에 증류하는 경우, 생성물의 상당한 분해가 발생하였고, 여기서 2-부탄올이 제거되고 화학식 (III)의 2-(2-히드록시에틸)피페리딘의 시클릭 카르바메이트가 형성되었고:
부탄올은 응축기에서는 응축되지 않으며, 여기서 화학식 (I)의 생성물은 전형적으로 응축되지만, 다운스트림 콜드 트랩에서만 응축되어, 카르바메이트가 저부에 남게 된다는 것을 보여준다.
산업적 규모로 10 hPa 미만에서 배치식 증류를 수행하는 것은 사실상 불가능하기 때문에, CN 102167681 A1에 따른 후처리는 이러한 목적을 위한 선택지가 아니다.
더욱이, 현재까지 산업적 규모로 얻을 수 있는 제품은, 90 중량% 초과의 화학식 (I)의 화합물을 함유하여, 곤충 기피제 제제에서 불쾌할 수 있고 향료에 의해 가려질 필요가 있을 수 있는 경미하지만 불쾌한 냄새를 갖는다.
따라서 남아있는 기술적 문제는 선행 기술 방법의 단점을 갖지 않는 sec-부틸 2-(2-히드록시에틸)피페리디닐카르바메이트를 제조하기 위한 공정을 제공하는 것이었다. 따라서 sec-부틸 2-(2-히드록시에틸)피페리디닐카르바메이트를 산업적 규모로 적어도 동일한 수율 및 순도로 또는 심지어 더 높은 수율로 및/또는 더 낮은 수준의 원치 않는 2차 성분 및/또는 더 양호한 색상 품질 및/또는 후각 품질로 얻을 수 있지만, 시간과 에너지가 덜 소요되고 폐기물이 덜 발생하는 개선된 공정에 대한 필요성이 존재하였고, 따라서 기술적 문제는 이러한 개선된 방법을 제공하는 것이었다.
이제 밝혀진 것은, 놀랍게도, 98.8 중량% 내지 100.0 중량%, 바람직하게는 99.0 중량% 내지 99.9 중량%의 화학식 (I)의 화합물:
0.00 중량% 내지 0.70 중량%, 바람직하게는 0.0001 중량% 내지 0.20 중량%의 화학식 (II)의 화합물:
및 추가 구성요소를 성분으로서 함유하는 혼합물을 제조하기 위한 개선된 방법이며, 여기서 성분들의 중량 백분율을 합하면 100 중량%가 되고, 여기서 혼합물은 DIN EN ISO 6271 방법에 의해 측정된, 0 내지 15의 헤이즌 색 수(Hazen color number)를 가지며,
상기 방법은
o 94 중량% 내지 99.0 중량%의 화학식 (I)의 화합물 및
o 0.50 중량% 내지 5.0 중량%의 화학식 (II)의 화합물
을 함유하는 조 생성물로부터 출발하고,
여기서 하기에 의해, 적어도 분획 A (증류물, 본 발명의 혼합물)이 분획 B (저부) 및 기체 상 분획 C로부터 분리된다:
a) 액체 상 형태의 조 생성물을 열 처리하여, 분획 A 및 분획 C를 포함하는 기체 스트림 G가 생성되고, 분획 B는 액체 상으로 남아있도록 하는 단계, 및
b) 동시에 및/또는 연속적으로 분획 B를 공정으로부터 액체 형태로 배출시키는 단계, 및
c) 동시에 및/또는 연속적으로 기체 스트림 G로부터 분획 A를 응축시키고 이를 공정으로부터 배출시켜, 본 발명의 혼합물을 제공하는 단계, 및
d) 임의로 동시에 및/또는 연속적으로 분획 C를 응축시키고 이를 공정으로부터 배출시키는 단계,
여기서 열 처리 동안의 액체 상의 체류 시간, 바람직하게는 조 생성물 및/또는 분획 B 또는 이들의 임의의 혼합물을 함유하는 액체 상의 체류 시간이 1 내지 900 초, 바람직하게는 10 내지 600 초, 보다 바람직하게는 10 내지 300 초임.
또한 밝혀진 것은 성분으로서, 98.8 중량% 내지 100.0 중량%, 바람직하게는 99.0 중량% 내지 99.9 중량%의 화학식 (I)의 화합물:
0.00 중량% 내지 0.70 중량%, 바람직하게는 0.00 중량% 내지 0.6 중량%, 추가로 바람직하게는 0.00 중량% 내지 0.5 중량%, 특히 바람직하게는 0.0001 중량% 내지 0.20 중량%의 화학식 (II)의 화합물:
및 추가 구성요소를 함유하는 혼합물을 제조하기 위한 본 발명의 방법의 추가 실시양태이며, 여기서 성분들의 중량 백분율을 합하면 100 중량%가 되고, 여기서 혼합물은 DIN EN ISO 6271 방법에 의해 측정된, 0 내지 15의 헤이즌 색 수를 가지며,
상기 방법은
o 94 중량% 내지 98.0 중량%의 화학식 (I)의 화합물
을 함유하는 조 생성물로부터 출발하고,
여기서 하기에 의해, 적어도 분획 A (증류물, 본 발명의 혼합물)이 분획 B (저부) 및 기체 상 분획 C로부터 분리되고:
a) 액체 상 형태의 조 생성물을 열 처리하여, 분획 A 및 분획 C를 포함하는 기체 스트림 G가 생성되고, 분획 B는 액체 상으로 남아있도록 하는 단계, 및
b) 동시에 및/또는 연속적으로 분획 B를 공정으로부터 액체 형태로 배출시키는 단계, 및
c) 동시에 및/또는 연속적으로 기체 스트림 G로부터 분획 A를 응축시키고 이를 공정으로부터 배출시켜, 본 발명의 혼합물을 제공하는 단계, 및
d) 임의로 동시에 및/또는 연속적으로 분획 C를 응축시키고 이를 공정으로부터 배출시키는 단계,
여기서 열 처리 동안의 액체 상의 체류 시간, 바람직하게는 조 생성물 및/또는 분획 B 또는 이들의 임의의 혼합물을 함유하는 액체 상의 체류 시간이 1 내지 900 초, 바람직하게는 10 내지 600 초, 보다 바람직하게는 10 내지 300 초임.
또한 바람직하게는, 본 발명의 방법에 의해, 성분으로서, 98.8 중량% 내지 100.0 중량%, 바람직하게는 99.0 중량% 내지 99.9 중량%의 화학식 (I)의 화합물, 0.00 중량% 내지 0.70 중량%, 바람직하게는 0.0001 중량% 내지 0.20 중량%의 화학식 (II)의 화합물, 0.0001 중량% 내지 2.0 중량%의 화학식 (III)의 화합물, 및 추가 구성요소를 함유하는 혼합물을 제조하는 것이 가능하며, 여기서 성분의 중량에 의한 비율을 합하면 100 중량%가 되고,
여기서 혼합물은 DIN EN ISO 6271 방법에 의해 측정된, 0 내지 15의 헤이즌 색 수를 갖는다.
추가 실시양태에서, 또한 바람직하게는 본 발명의 방법에 의해 성분으로서, 98.8 중량% 내지 100.0 중량%, 바람직하게는 99.0 중량% 내지 99.9 중량%의 화학식 (I)의 화합물, 0.00 중량% 내지 0.60 중량%, 바람직하게는 0.0001 중량% 내지 0.20 중량%의 화학식 (II)의 화합물, 0.0001 중량% 내지 2.0 중량%의 화학식 (III)의 화합물, 및 추가 구성요소를 함유하는 혼합물을 제조하는 것이 가능하며, 여기서 성분의 중량에 의한 비율을 합하면 100 중량%가 되며,
여기서 혼합물은 DIN EN ISO 6271 방법에 의해 측정된, 0 내지 15의 헤이즌 색 수를 갖는다.
추가 실시양태에서, 또한 바람직하게는 본 발명의 방법에 의해 성분으로서, 98.8 중량% 내지 100.0 중량%, 바람직하게는 99.0 중량% 내지 99.9 중량%의 화학식 (I)의 화합물, 0.00 중량% 내지 0.50 중량%, 바람직하게는 0.0001 중량% 내지 0.20 중량%의 화학식 (II)의 화합물, 0.0001 중량% 내지 2.0 중량%의 화학식 (III)의 화합물, 및 추가 구성요소를 함유하는 혼합물을 제조하는 것이 가능하며, 여기서 성분의 중량에 의한 비율을 합하면 100 중량%가 되며,
여기서 혼합물은 DIN EN ISO 6271 방법에 의해 측정된, 0 내지 15의 헤이즌 색 수를 갖는다.
본 발명의 방법에서, 화학적 제조 공정 및 후속의, 전형적으로 추출, 정제 단계로부터 생성된 조 생성물이 사용된다.
바람직하게는, 본 발명의 방법에서, 94.0 중량% 내지 99.0 중량%의 화학식 (I)의 화합물 및 0.50 중량% 내지 5.0 중량%의 화학식 (II)의 화합물을 함유하고 DIN EN ISO 6271 방법에 의해 측정된, 적어도 40의 헤이즌 색 수를 갖는 조 생성물이 사용된다.
마찬가지로 바람직하게는, 본 발명의 방법에서, 94.0 중량% 내지 98.0 중량%의 화학식 (I)의 화합물을 함유하고 DIN EN ISO 6271 방법에 의해 측정된, 적어도 40의 헤이즌 색 수를 갖는 조 생성물이 사용된다.
예를 들어, 조 생성물은 하기를 포함하는 방법에 의해 제조된다:
i. 적어도 1종의 염기의 존재 또는 부재 하에 및 적어도 1종의 용매의 존재 또는 부재 하에 2-히드록시에틸피페리딘을 sec-부틸 클로로포르메이트와 반응시켜, 35 중량% 내지 65 중량%의 화학식 (I)의 화합물을 함유하는 반응 혼합물을 제공하는 단계, 및
ii. 후속적으로, 임의로 혼합하면서, 산 및/또는 물을 단계 i.로부터의 반응 혼합물에 첨가하여, 유기 상 및 수성 상을 포함하는 2상 반응 혼합물을 형성하는 단계, 및
iii. 후속적으로, 임의로 단계 ii.로부터의 반응 혼합물의 수성 상으로부터 유기 상을 분리하는 단계, 및
iv. 후속적으로, 임의로 단계 iii.로부터의 유기 상을 수성 산으로 세척하는 단계, 및
v. 후속적으로, 임의로 단계 iv.로부터의 유기 상을 건조시키는 단계, 및
vi. 후속적으로, 임의로 단계 v.로부터의 유기 상으로부터 적어도 1종의 용매를 분리하여, 조 생성물을 제공하는 단계.
바람직한 실시양태에서, 상기 조 생성물은 본 발명의 방법에서 사용될 수 있다.
본 발명의 방법에서, 3개의 상이한 분획이 분리되는 데, 여기서 분획 A는 본 발명의 혼합물이고, 고-비등 분획 B는 전형적으로 40 중량% 내지 95 중량%의 화학식 (I)의 화합물 및 1.5 중량% 내지 50 중량%의 화학식 (II)의 화합물을 갖는 혼합물이며, 저-비등 분획 C는 전형적으로 0.0 중량% 내지 0.5 중량%의 화학식 (I)의 화합물을 갖고 출발 물질의 품질에 따라 본질적으로 물, 부탄올 및 톨루엔을 함유하는 혼합물이다. 본 발명의 방법에서, 액체 상으로서 액체 조 생성물은 적절한 기술적 수단에 의해 열 처리된다. 열 처리 동안의 액체 상의 체류 시간, 바람직하게는 조 생성물 및/또는 분획 B 또는 이들의 임의의 혼합물을 함유하는 액체 상의 체류 시간이 1 내지 900 초, 바람직하게는 10 내지 600 초, 보다 바람직하게는 10 내지 300 초인 것이 본 발명의 방법에 필수적이다.
체류 시간은 조 생성물의 열 처리 개시로부터, 즉 열 처리가 수행되는 영역으로의 조 생성물의 진입 개시로부터, 열 처리가 수행되고 이후에 존재하는 분획 B가 형성되는 영역 내의 기체 스트림 G 중 조 생성물의 고갈을 통해, 열 처리의 종료까지, 즉 분획 B가 열 처리가 다시 수행되는 영역을 떠나는 시점까지의 시간을 기재하는 것이 명백할 것이다.
조 생성물의 열 처리는 바람직하게는 조 생성물을 고정된 가열된 표면과 접촉시킴으로써 수행된다.
본 발명에 따르면, 열 처리 동안의 액체 상의 체류 시간은 본 발명의 방법이 또한 수행되는 온도 및 압력에서 그리고 열을 가하여 측정된다. 관련 기술 분야의 통상의 기술자는 이러한 목적에 적합한 방법을 알고 있다. 예를 들어, 체류 시간은 추적법이라 불리는 것으로 확인될 수 있다. 이러한 측정에서 전형적으로 얻어지는 것은 체류 시간 분포 (RTD) 곡선이다. 그런 다음 평균 체류 시간은 통상적인 방법으로 계산될 수 있다. 평균 체류 시간은 또한 단순화된 방법에 의해 충분한 정확도로 확인될 수 있다. 예를 들어, 평형 상태의 연속 공정에서, 예를 들어, 초 단위로 측정된 평균 체류 시간 T는 예를 들어 열 처리가 수행되는 공간 내의 액체 상의 부피 V (입방 센티미터로 측정됨), 및 예를 들어 열 처리가 일어나는 공간으로의 액체 상의 유입 속도 R (초 당 입방 센티미터로 측정됨)의 비율 V/R이다. 본 발명에 따르면, 체류 시간은 측정된 체류 시간 분포로부터 계산되고/거나 단순화된 방법에 의해 결정되는 평균 체류 시간이다.
본 발명의 방법은, 원래의 액체 상 전체가 한 부피로 가열되도록 한 작업에서 액체 상이 열 처리되어, 휘발성 성분이 증발 제거되는 증류 방법을 배제한다. 이러한 소위 배치식 증류에서, 체류 시간은 증류 시간에 의존한다. 1 초 당 입방 센티미터로 측정되는 증류물의 동시 인출의 경우, 예를 들어 배치식 증류에서 액체 상의 평균 체류 시간은 증류 시간의 절반에 상응한다.
본 발명의 바람직한 방법 동안, 고정 표면은 분획 A 및 분획 C를 함유하는 기체 스트림 G를 생성하기에 충분한 온도에 있다. 분획 B는 가열된 고정 표면에서 기체 상으로 전환되지 않고, 오히려 기술적 수단을 통해 액체 막으로서 고정된 가열된 표면으로부터, 일반적으로 분획 B에 제공되는 용기 내로 멀리 이동된다. 기체 스트림 G는 주위 압력에서 약 330℃의 비점, 20 hPa에서 178 내지 182℃의 비점 및 35 hPa에서 194 내지 190℃의 비점을 가지며, 20 hPa에서 전형적으로 증발 공간의 상단부에서 측정된 170 내지 180℃의 온도를 갖는다.
본 발명의 방법에서, 기체 스트림 G는 바람직하게는, 120 내지 200℃, 바람직하게는 120 내지 185℃, 보다 바람직하게는 120 내지 175℃의 온도에서, 그리고 1 내지 35 hPa, 바람직하게는 1 내지 21 hPa, 보다 바람직하게는 2 내지 15 hPa의 압력에서 생성된다. 더 높은 압력 및 결과적으로 기체 스트림 G의 생성을 위해 요구되는 더 높은 온도에서, 화학식 (I)의 화합물의 분해가 증가된다. 언급된 압력에서, 가열된 고정 표면의 온도는 바람직하게는, 각각의 압력에서 분획 A, 즉 본 발명의 혼합물의 비점보다 40℃ 넘게 높지 않도록, 바람직하게는 30℃ 넘게 높지 않도록 선택된다.
본 발명의 방법에서, 분획 A는 전형적으로 적절한 기술적 수단을 통해, 바람직하게는 응축기를 통해 기체 스트림 G에서 응축된다. 여기서 응축은 80 내지 100℃의 온도에서, 2 내지 5 hPa의 압력에서, 또는 적합한 비점-압력 조건 하에 수행하는 것이 바람직하다. 분획 C는 이 응축 동안 기체 상으로 남아 있다.
본 발명의 방법의 한 실시양태에서, 분획 C는 -10 내지 30℃의 온도에서 2 내지 5 hPa의 압력에서, 또는 적합한 비점-압력 조건 하에 별도로 응축될 수 있다. 본 발명의 방법의 추가 실시양태에서, 분획 C는 기체 상으로 남아있을 수 있고 예를 들어 소각에 의해 폐기될 수 있다.
공정은 바람직하게는 연속적으로 수행된다. 이 경우, 조 생성물은 연속적으로 열 처리되고, 분획 B는 공정에서 액체 형태로 동시 배출되며, 기체 스트림 G가 동시에 생성되고 열 처리를 받는 기술적 수단으로부터, 바람직하게는 고정된 가열된 표면으로부터 멀리 이동된다. 동시에, 이 경우, 분획 A 및 임의로 분획 C가 응축된다. 이는 본 발명의 방법 동안 이러한 다양한 작업이 평형 상태에 있음을 의미한다. 이 평형 상태에서, 공정에 첨가된 조 생성물의 질량은 공정으로부터 배출되는 분획 A, 분획 B 및 분획 C의 질량의 총합과 항상 본질적으로 동일하다. 이러한 맥락에서 "본질적으로"가 의미하는 것은 개별 유닛 시간당 기술적인 이유로 인한 질량 유량의 변동이 포함된다는 것이다.
본 발명의 방법의 바람직한 실시양태의 추가 이점은 방법 중 어느 시점에서도 조 생성물에 연행제(entraining agent)가 첨가되지 않는다는 점이다. 이는 추가 낭비를 방지한다. 연행제는 전형적으로 증류될 혼합물, 예를 들어 조 생성물에 첨가되는 액체 물질을 지칭한다. 이들 연행제는 일반적으로 기체 스트림, 예를 들어 분획 A 및/또는 분획 C의 형태로 저부로부터 분리되는 성분, 예를 들어 분획 B, 보다 더 높은 비점을 가지며, 증류될 혼합물과 균질한 상을 형성하고 화학적으로 불활성이므로, 증류될 혼합물의 성분과 반응하지 않는다. 연행제는 일반적으로 증류물의 수율을 증가시킨다.
본 발명은 마찬가지로 적어도 증발 유닛(1), 분획 B용 용기(3), 응축기(5) 및 펌프(8)를 포함하는 본 발명의 장치를 포함한다.
본 발명의 장치는 바람직하게는 칼럼(4), 증발 유닛(1)과 칼럼(4) 사이의 연통 도관(11), 환류 분배기(6), 및 응축기(7)를 추가로 포함한다.
본 발명의 장치는 추가로 바람직하게는 조 생성물용 유입구(21), 칼럼(4)과 응축기(5) 사이의 연통 도관(41), 응축기(5)와 응축기(7) 사이의 연통 도관(51), 분획 C용 유출구(72), 응축기(5)와 환류 분배기(6) 사이의 연통 도관(61), 칼럼(4)과 환류 분배기(6) 사이의 연통 도관(62), 및 분획 A용 유출구(63)를 추가로 포함한다.
도 1은 본 발명의 특히 바람직한 장치의 다이어그램을 나타낸다.
도 1에서의 부호는 다음을 의미한다:
1 증발 유닛
2 조 생성물용 용기
3 분획 B용 용기
4 칼럼
5 응축기
6 환류 분배기
7 응축기
8 펌프
11 기체 스트림 G용 유출구, (1)과 (4) 사이의 연통 도관
21 조 생성물용 유입구
31 분획 B용 유출구
41 (4)와 (5) 사이의 연통 도관
51 (5)와 (7) 사이의 연통 도관
61 (5)와 (6) 사이의 연통 도관
62 (6)과 (4) 사이의 연통 도관
63 분획 A용 유출구
71 (6)과 (7) 사이의 연통 도관
72 분획 C용 유출구
한 실시양태에서, 본 발명의 방법은 적어도 하기를 포함하는 장치에서 수행된다:
· 증발 유닛(1), 조 생성물용 유입구(21) 및 분획 B용 유출구(31),
o 여기서 증발 유닛(1)은 적어도 하기를 포함함:
o 축 방향으로 연장되는 회전 대칭 증발 공간을 둘러싸는 가열가능한 하우징 쉘, 및
o 하우징 쉘의 내부 표면 상에 조 생성물 막을 생성하기 위해 그리고 조 생성물용 유입구(21)에서부터 분획 B용 유출구(31)로 향하는 방향으로 물질을 운반하기 위해, 증발 공간 내에서 동축으로 연장되는 구동가능한 로터 샤프트로서, 여기서 로터 샤프트는 중앙 로터 샤프트 본체 및 이의 원주 상에 배치된 로터 요소를 가지며, 이의 반경방향 최외각 단부는 하우징 쉘의 내부 표면으로부터 거리를 두고 있는 것인 로터 샤프트,
· 응축기(5), 환류 분배기(6), 분획 A용 유출구(63), 및 바람직하게는 칼럼(4),
o 단계 a)에서, 조 생성물이 유입구(21)를 통해 증발 유닛(1)의 증발 공간으로 도입되고 조 생성물의 액체 막이 하우징 쉘의 내부 상에 생성되어, 그 결과 조 생성물의 액체 막이, 분획 A의 및 분획 C의 적어도 일부가 기체 상태로 전환되어 증발 유닛(1)으로부터, 바람직하게는 유출구(11)를 통해 기체 스트림 G로서 배출되도록 하는 온도로 가열되도록 조 생성물이 열 처리되고, 여기서 분획 B와 기체 스트림 G 사이의 질량 유량의 비는 1:20 내지 1:5임, 및
o 단계 b)에서, 분획 B가 유출구(31)를 통해 증발 유닛(1)으로부터 배출됨, 및
o 단계 c)에서, 기체 스트림 G가 증발 유닛(1)으로부터, 바람직하게는 칼럼(4)을 통해, 응축기(5)로 전달되고, 여기서 분획 A가 응축되어 환류 분배기(6) 및 유출구(63)를 통해 얻어짐.
본 발명의 장치는 바람직하게는 분획 C가 단계 d)에서 임의로 응축되고 분획 C가 분획 C용 유출구(72)를 통해 임의로 배출되는 응축기(7)를 추가로 포함한다.
증발 유닛(1)은 바람직하게는 박막 증발기 또는 강하막 증발기이다. 증발 유닛(1)은 보다 바람직하게는 박막 증발기이다.
증발 유닛(1)은 전형적으로 원통형이고 외부 하우징 쉘 및 내부 하우징 쉘을 갖는다. 하우징 쉘은 단일-벽 또는 이중-벽 설계를 가질 수 있다. 유리하게는, 증발 유닛(1)의 내부 부분과 외부 부분 사이의 온도 차이로 인해 하우징 쉘이 이중-벽 설계를 갖는다. 그런 다음 사이공간에 절연 요소 및/또는 가열 요소를 설치하는 것이 가능하며, 이는 내부 하우징 쉘 또는 하우징 쉘의 내부 면의 매우 정확한 온도 제어를 가능하게 한다. 이러한 맥락에서 "내부"가 의미하는 것은 항상 원통형 증발 공간의 단면의 중심을 향하는 표면의 측면이다. 하우징 쉘의 내부 면에 의해 측면으로 경계를 이루는 회전 대칭 증발 공간에 대한 동축 배열에는 로터 축 및 그 위에 장착된 로터 요소로 이루어지는 모터-구동 로터가 존재한다. 로터 요소는 로터 축의 중심에서 하우징 쉘의 내부 면의 방향으로 반경 방향으로 연장된다. 강성 및 동적 로터 요소가 존재한다.
강성 로터 요소는 예를 들어 강성 블레이드 로터, 방사상 와이퍼 로터 또는 와이퍼 블레이드 로터이다. 비가요성 세그먼트는 여기서 하우징 쉘의 내부 표면으로부터 짧은 거리에서 종료되나거나 유연한 세그먼트, 예를 들어 이동식 블레이드 또는 와이퍼는 물질의 탄성에 의해 및/또는 로터의 회전으로 인해 발생하는 원심력에 의해 하우징 쉘의 내부 표면의 방향으로 밀려난다. 어떠한 생성물도 없으면, 이러한 가요성 요소의 단부는 하우징 쉘의 내부 표면에 닿는 것이 가능할 수 있다. 예를 들어 동적 로터의 경우, 움직이는 롤러가 사용되며, 이는 로터 축에 다시 연결되는 이동식 암에 부착된다. 로터의 회전으로 인해 발생하는 원심력은 롤러를 하우징 쉘의 내부 표면의 방향으로 밀어내어, 이에 따라 증발 공간에 생성물이 존재하지 않으면서 하우징 쉘의 내부 표면에 닿는 것이 가능할 수 있다. 그러나 증발가능한 성분을 포함하는 생성물이 증발 공간에 도입되는 경우, 이 생성물은 기술적으로 적절한 수단에 의해 하우징 쉘의 내부 표면의 상부 부분의 방향으로 향하게 된 다음, 강성 블레이드의 최외곽 단부 사이에 존재하는 갭에 의해 또는 와이퍼 또는 롤러의 가요성 단부 세그먼트에 의해 하우징 쉘의 내부 표면 상에 로터의 단부 세그먼트에 의해 막으로서 분배된다. 여기서 막의 두께는 적어도 생성물의 점도와, 로터 및 로터 요소의 유형 및 속도 사이의 상호 작용에 의해 제어된다.
본 발명의 방법의 바람직한 실시양태에서, 조 생성물은 0.001 내지 2 mm, 바람직하게는 0.005 내지 1 mm의 막 두께를 갖는 액체 막의 형태로 열 처리된다.
본 발명의 방법의 바람직한 실시양태에서, 조 생성물은 이를 고정된 가열된 표면과 접촉시킴으로써 0.001 내지 2 mm, 바람직하게는 0.005 내지 1 mm의 막 두께를 갖는 액체 막으로서 열 처리된다.
본 발명의 방법의 추가로 바람직한 실시양태에서, 조 생성물은 0.001 내지 2 mm, 바람직하게는 0.005 내지 1 mm의 막 두께를 갖는 액체 막의 형태로 증발 유닛(1)에서 열 처리된다. 이 추가로 바람직한 실시양태에서, 증발 유닛(1)의 하우징 쉘의 내부 표면은 조 생성물과 접촉되는 가열된 고정 표면을 형성한다.
막 두께는 해당 목적에 사용되는 장치의 기술적 매개변수 및 사용된 기술적 수단에 따라 결정된다. 이에 대해서는 아래에 더 자세히 기재되어 있다. 액체 막은 고정된 가열된 표면과 직접 접촉하게 된다. 그런 다음 고정된 가열된 표면은 예를 들어 박막 증발기 또는 강하막 증발기의 내부 벽일 수 있다. 고정된 표면은 바람직하게는 박막 증발기의 내부 벽이다.
막 두께는 예를 들어 표준 압력에서 특정 생성물의 정의된 유량으로 본 발명의 바람직한 방법을 수행하는 데 사용되는 온도에서 고정된 가열된 표면과 접촉시켜 결정된다. 여기서 측정되는 것은 막이 생성되면서 고정된 가열된 표면이 완전히 습윤되는 데 필요한 시간이다. 측정된 시간 T, 예를 들어 120 초, 및 유량 R, 예를 들어 300 cm3/3600 초의 곱 T x R은 고정된 가열된 표면의 전체 면적에 걸쳐 생성된 막의 부피 V, 예를 들어 10 cm3를 제공한다. 예를 들어, 고정된 가열된 표면의 면적 A는 그의 기하학적 데이터로부터 계산될 수 있기 때문에, 막 두께 F를 비율 V/A, 즉 막의 부피를 고정된 가열된 표면의 면적 A로 나눈 값으로 계산하는 것이 가능하다. 주어진 예에서, 면적 A는 1000 cm2이고 따라서 막 두께는 0.01 cm이다. 생성물의 분획의 증발이 없는 경우, 본 예에서 고정된 가열된 표면에서의 생성물의 평균 체류 시간은 120 초이다. 한편, 면적 A가 공지되어 있고 유량 R에서 전체 면적 A의 습윤에 필요한 부피가 측정되고 있는 경우 평균 체류 시간을 결정하는 것도 가능하다.
본 발명의 바람직한 방법에서, 고정된 가열된 표면에서의 액체 성분, 즉 조 생성물 및/또는 분획 B, 또는 이들의 임의의 혼합물의 체류 시간은 바람직하게는 1 내지 900 초, 보다 바람직하게는 10 내지 600 초, 특히 바람직하게는 10 내지 300 초이다.
본 발명의 바람직한 방법을 위해, 증발 유닛(1)이 사용되는 경우, 예를 들어 박막 증발기인 경우, 0.001 내지 2 mm, 바람직하게는 0.001 내지 1 mm의 막 두께가 사용된다. 예를 들어 막 두께는, 여기서, 증발 유닛(1)에서, 예를 들어 박막 증발기에서 처리될 특정 생성물의 정의된 유량에서, 정의된 로터 속도에서 그리고 증발 유닛(1)의 하우징 쉘의 내부 표면의 정의된 온도에서, 그러나 표준 압력에서 막의 생성을 위한 하우징 쉘의 내부 표면의 완전한 습윤에 필요한 시간을 측정함으로써 결정된다. 측정된 시간 T, 예를 들어 50 초, 및 유량 R, 예를 들어 300 cm3/3600 초의 곱 T x R은 로터에 의해 하우징 쉘의 내부 표면 전체에 걸쳐 생성된, 생성된 막의 부피 V, 예를 들어 5 cm3를 제공한다. 예를 들어, 하우징 쉘의 내부 표면의 면적 A는 그의 기하학적 데이터로부터 계산될 수 있기 때문에, 막 두께 F를 비율 V/A, 즉 막의 부피를 하우징 쉘의 내부 표면의 면적 A로 나눈 값으로 계산하는 것이 가능하다. 주어진 예에서, 막 두께는 0.05 mm이다. 본 예에서 증발 유닛(1)에서의 액체 상의 평균 체류 시간은 60 초이다.
본 발명의 바람직한 방법에서, 고정된 가열된 표면에서의 액체 성분, 즉 조 생성물 및/또는 분획 B, 또는 이들의 임의의 혼합물의 체류 시간은 1 내지 900 초, 바람직하게는 10 내지 600 초, 특히 바람직하게는 10 내지 300 초이다.
증발 유닛(1)을 사용하는 본 발명의 바람직한 방법에서, 하우징 쉘의 내부 표면에 대한 온도는 바람직하게는 각각의 압력에서 분획 A의 비점보다 40℃ 넘게 높지 않도록, 바람직하게는 30℃ 넘게 높지 않도록 선택된다. 마찬가지로 바람직하게는, 단계 a)에서, 기체 스트림 G는 120 내지 200℃, 바람직하게는 120 내지 185℃, 보다 바람직하게는 120 내지 175℃의 온도, 및 1 내지 35 hPa, 바람직하게는 1 내지 21 hPa, 보다 바람직하게는 2 내지 15 hPa의 압력에서 증발 유닛(1)의 하우징 쉘의 내부 표면과 접촉하여 기체 상으로 전환된다.
조 생성물은 여기서, 바람직하게는 유입구(21)를 통해, 직접적으로 증발 유닛(1)의 하우징 쉘의 가열된 내부 표면의 상부 부분으로 적절한 기술적 수단을 통해 증발 유닛(1)의 상부 부분으로 향하고, 로터 요소의 세그먼트의 회전 단부가 증발 유닛(1)의 하우징 쉘의 가열된 내부 표면 상에 균일하게 조 생성물을 액체 막으로서 분배하기 시작할 때까지 중력 하에 아래로 유동하기 시작한다. 관련 기술분야의 통상의 기술자는 여기서 간단한 실험에 의해 증발 유닛(1)에 대한 로터의 최적 와이핑 속도를 결정할 수 있을 것이다. 너무 낮은 와이핑 속도는 액체 막의 불완전한 분배를 초래하고, 아마도 액체 막보다 증발 유닛(1)을 통해 더 빠르게 유동하는 액적의 형성을 초래할 수 있다. 와이핑 속도에 대한 최적 값을 넘어서서, 와이핑 속도의 추가 증가는 액체 막에 더 이상의 개선을 가져오지 않는다. 조 생성물의 보충에 의해, 중력에 의해, 그리고 로터 요소의 회전 단부의 기계적 힘에 의해, 조 생성물의 액체 막은 증발 유닛(1)의 하우징 쉘의 가열된 내부 표면의 하부 단부를 향해 점진적으로 이동한다. 조 생성물의 액체 막과 증발 유닛(1)의 하우징 쉘의 가열된 내부 표면의 접촉에 의해, 조 생성물의 일부는 분획 A 분획 C를 함유하는 기체 스트림 G로서 기체 상으로 전환된다. 분획 B는, 증발 유닛(1)의 하우징 쉘의 가열된 내부 표면에서 기체 상으로 전환되는 것이 아니라, 중력 하에 및/또는 증발 유닛(1)의 기저부의 방향으로 연속적으로 로터 요소의 이동을 통해, 액체 형태로 수송되고, 여기에 분획 B용 유출구(31)가 존재한다. 응축에 의해 생성된 압력 구배에 의해, 기체 스트림 G는 증발 유닛(1)의 상부 부분의 방향으로 향하고, 여기에 기체 스트림 G용 유출구(11)가 존재한다. 유출구(11)는 바람직하게는 칼럼(4)과 연결되어 연통된다. 칼럼(4)은 보다 바람직하게는 칼럼 내부, 랜덤 패킹 또는 고정 패킹을 갖는 칼럼이다. 바람직하게는, 칼럼(4)은 1 내지 20개, 바람직하게는 5 내지 15개, 보다 바람직하게는 8 내지 12개의 이론단을 갖는다.
칼럼(4) 내에서는, 본 발명의 바람직한 방법 동안, 위쪽 방향의 농도 구배를 갖는 증기-응축물 평형이 존재한다. 이 농도 구배에서는, 비점이 더 높은 성분의 비율이 칼럼의 기저부로 갈수록 증가한다. 이러한 바람직한 실시양태에서, 기체 스트림 G의 일부는 연속적으로 기체 상 형태로 칼럼(4)의 상단부를 떠나 응축기(5)와 연결되어 연통되는 도관(41)을 통해 응축기(5)로 들어간다. 응축기(5)는 전형적으로 50 내지 110℃, 바람직하게는 70 내지 110℃의 내부 온도를 가져, 분획 A는 응축되고, 분획 C는 유출구(51)를 통해 기체 상 형태로 응축기(5)의 상부 부분을 떠난다. 응축된 분획 A는, 바람직하게는, 바람직하게는 환류 분배기(6)와 연결되어 연통되는, 도관에 연결된, 유출구(61)를 통해 바람직하게는 응축기(5)를 떠난다. 응축된 분획 A의 일부는 유출구(63)를 통해 환류 분배기(6)를 떠나며, 응축된 분획 A의 추가 일부는 칼럼(4)의 상부 부분과 연결되어 연통하는, 도관(62)을 통해 중력 하에 칼럼의 상부 부분으로 다시 유동한다.
본 발명의 방법의 특히 바람직한 실시양태에서, 환류 분배기(6)에서의 환류는 도관(62) 및 도관(63)을 통해 환류 분배기(6)를 떠나는 질량 유량의 비가 1:10 내지 1:1, 바람직하게는 1:5 내지 1:2가 되도록 조정된다. 예를 들어, 1:10의 질량 유량에서 환류 분배기(6)에는, 도관(62)을 통해 환류 분배기(6)를 떠나는 분획 A의 질량과 비교하여, 도관(63)을 통한 응축된 분획 A의 질량의 10배가 남고, 칼럼(4)으로 반환된다. 도관(63)을 통해, 분획 A의 형태로, 98.8 중량% 내지 100.0 중량%, 바람직하게는 99.0 중량% 내지 99.9 중량%의 화학식 (I)의 화합물, 0.00 중량% 내지 0.70 중량%, 바람직하게는 0.0001 중량% 내지 0.20 중량%의 화학식 (II)의 화합물을 함유하고 DIN EN ISO 6271 방법에 의해 측정된 0 내지 15의 헤이즌 색 수를 갖는 본 발명의 혼합물이 얻어진다.
도관(62)을 통해 칼럼으로 다시 유동하는 응축된 분획 A의 질량 유량은 또한 증발 유닛(1)으로 다시 부분적으로 유동한다.
본 발명의 방법의 바람직한 실시양태에서, 기체 스트림 G는 1 내지 30 hPa의 압력에서 생성된다. 기체 스트림 G는 전형적으로 20 hPa의 압력에서 170 내지 180℃의 온도에 있다. 더 높은 압력 및 결과적으로 기체 스트림 G의 생성에 요구되는 더 높은 온도에서, 화학식 (I)의 화합물의 분해가 증가된다. 언급된 압력에서, 증발 유닛(1)의 내부 벽의 온도는 바람직하게는 각각의 압력에서 분획 A의 비점보다 40℃ 넘게 높지 않도록, 바람직하게는 30℃ 넘게 높지 않도록 선택된다. 마찬가지로 바람직하게는, 가열된 고정 표면은 120 내지 200℃, 바람직하게는 120 내지 185℃, 보다 바람직하게는 120 내지 175℃의 온도, 및 1 내지 35 hPa, 바람직하게는 1 내지 21 hPa, 보다 바람직하게는 2 내지 15 hPa의 압력으로 가열된다.
본 발명의 방법은 바람직하게는 연속적으로 수행된다. 이는 증발 유닛(1)에서 조 생성물의 액체 막을 연속적으로 생성하고, 동시에 유출구(31)를 통해 공정으로부터 액체 형태로 분획 B를 배출시키고, 동시에 유출구(11)를 통해 칼럼(4)으로 기체 스트림 G를 생성한 후 이를 도관(41)을 통해 응축기(5)로 전달하는 것을 포함한다.
동시에, 분획 A는 응축기(5)에서 응축되고, 분획 C는 응축기(7)에서 임의로 응축되며 분획 C용 유출구(72)를 통해 공정으로부터 임의로 배출된다. 응축기(7)에서는, 내부 온도를 -10 내지 +30℃, 바람직하게는 0 내지 +30℃로 설정하는 것이 통상적이다. 이는 본 발명의 방법 동안 이러한 다양한 작업이 평형 상태에 있음을 의미한다. 이 평형 상태에서, 공정에 첨가된 조 생성물의 질량은 공정으로부터 배출되는 분획 A, 분획 B 및 분획 C의 질량의 총합과 항상 본질적으로 동일하다. 이러한 맥락에서 "본질적으로"가 의미하는 것은 개별 유닛 시간당 기술적인 이유로 인한 질량 유량의 변동이 포함된다는 것이다.
본 발명의 방법의 특히 바람직한 실시양태에서, 도관(63)을 통해 공정으로부터 배출되는 분획 A 대 유출구(31)를 통해 공정으로부터 배출되는 분획 B의 질량비가 연속적으로 4:1 내지 49:1, 바람직하게는 5:1 내지 10:1이 되도록, 분획 B의 질량 유량이 조정된다. 유출구(31)를 통해 공정으로부터 배출되는 분획 B는 바람직하게는 40 중량% 내지 95 중량%의 화학식 (I)의 화합물, 및 1.5 중량% 내지 50 중량%의 화학식 (II)의 화합물을 함유한다.
본 발명의 방법의 추가로 특히 바람직한 실시양태에서, 분획 B는 수집된 다음 조 생성물로서 증발 유닛(1)에 재도입되고, 이 경우 분획 AA 및 분획 BB가 형성된다. 이는 얻어지는 본 발명의 혼합물의 조성이 청구된 한계를 벗어나지 않으면서 본 발명의 혼합물의 화학적 수율을 증가시킨다.
본 발명은 마찬가지로 본 발명의 장치에서 본 발명의 혼합물을 제조하는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 마찬가지로 98.8 중량% 내지 100.0 중량%, 바람직하게는 99.0 중량% 내지 99.9 중량%의 화학식 (I)의 화합물 및 0.00 중량% 내지 0.70 중량%, 바람직하게는 0.0001 중량% 내지 0.20 중량%의 화학식 (II)의 화합물을 함유하고 DIN EN ISO 6271 방법에 의해 측정된 0 내지 15의 헤이즌 색 수를 갖는, 본 발명의 방법에 의해 얻을 수 있는 혼합물에 관한 것이다.
본 발명은 마찬가지로 98.8 중량% 내지 100.0 중량%, 바람직하게는 99.0 중량% 내지 99.9 중량%의 화학식 (I)의 화합물 및 0.00 중량% 내지 0.60 중량%, 바람직하게는 0.0001 중량% 내지 0.20 중량%의 화학식 (II)의 화합물을 함유하고 DIN EN ISO 6271 방법에 의해 측정된 0 내지 15의 헤이즌 색 수를 갖는, 본 발명의 방법에 의해 얻을 수 있는 혼합물에 관한 것이다.
본 발명은 마찬가지로 98.8 중량% 내지 100.0 중량%, 바람직하게는 99.0 중량% 내지 99.9 중량%의 화학식 (I)의 화합물 및 0.00 중량% 내지 0.50 중량%, 바람직하게는 0.0001 중량% 내지 0.20 중량%의 화학식 (II)의 화합물을 함유하고 DIN EN ISO 6271 방법에 의해 측정된 0 내지 15의 헤이즌 색 수를 갖는, 본 발명의 방법에 의해 얻을 수 있는 혼합물에 관한 것이다.
본 발명의 혼합물은 바람직하게는 0.0001 중량% 내지 2.0 중량%의 화학식 (III)의 화합물을 추가로 함유한다. 본 발명의 혼합물의 추가 이점은 이들이 90 중량% 초과의 화학식 (I)의 화합물을 함유하는 현재 공지된 제품보다 현저히 낮은 냄새를 가질 수 있다는 것이다. 이는 이중-맹검 후각 연구에서 명확하게 보여질 수 있다.
본 발명의 방법에 의해, 놀랍게도 선행 기술 방법의 단점을 극복하고 현재까지 알려지지 않은 유리한 조성으로 화학식 (I)의 화합물을 함유하는 혼합물을 얻는 것이 가능하다. 동시에, 선행 기술 방법과 비교하여, 본 발명의 방법은 화학식 (I)의 화합물의 화학적 수율이 필적하거나 더 높으며, 조 생성물의 생성을 위한 다중 추출 후처리 단계의 회피로, 더 높은 공간-시간 수율을 가지며, 이는 본 발명의 방법을 더 경제적으로 수행하는 것을 가능하게 한다. 다중 추출 후처리 단계의 회피는 일부 다른 방식으로 소각되거나 폐기되어야 하는 폐기물의 양을 추가로 감소시킬 수 있다. 본 발명의 방법에서, 본 발명의 혼합물에서, 즉 단리된 분획 A에서, 화학식 (I)의 화합물은 이론치의 95% 초과의 화학적 수율로 단리된다. 또한, 본 발명의 방법에서, 이러한 분획 A 및 B의 생성을 위해 조 생성물에 사용되어 온 화학식 (I)의 화합물의 질량을 기준으로, 분획 A 및 분획 B에 존재하는 화학식 (I)의 화합물의 질량에 의한 비율은 99% 초과이다. 이는 본 발명의 방법에서 화학식 (I)의 화합물의 분해가 사실상 일어나지 않는다는 것을 확인시켜준다.
실시예
A. 조 생성물의 제조
비어 있고, 불활성화된 2 m3 하스텔로이 C 반응기에 125 kg의 100% 톨루엔을 채우고, 분당 60 회전의 속도로 교반을 시작한 후, 80℃로 가열하였다. 후속적으로, 250 kg의 물 및 481.3 kg (함량: 99 중량%, 3.69 kmol)의 2-피페리딘에탄올 (2-(2-히드록시에틸)피페리딘)을 첨가하였다. 2-피페리딘에탄올이 반응기로 옮겨진 공급물을 50 kg의 톨루엔으로 헹구었다. 동시에 교반하면서, 6시간에 걸쳐, 453 kg의 32.0% 수산화나트륨 용액 (3.62 kmol) 및 500 kg의 s-부틸 클로로포르메이트 (함량: 99.0 중량%, 3.62 kmol)를 8.5 내지 9.5의 pH를 유지하면서 85℃에서 첨가하였다. 반응은 발열 반응이므로 반응 온도를 85℃로 제한하기 위해 외부 냉각이 필요하다.
반응을 종료시킨 후, 반응 혼합물을 62℃로 냉각시켰다. 100 kg의 10% 황산 (0.102 kmol)을 첨가하였다. 2상 반응 혼합물을 추가로 15분 동안 교반하였다. 그 후, 상 분리가 가능하도록 교반을 종료하였다. 상 분리 후, 948 kg의 하부 수성 상을 반응기로부터 배출시켰다.
후속적으로, 1차 산성 세척을 위해, 반응기에 남아있는 유기 상에 481.2 kg의 톨루엔 (함량: 100 중량%), 40 kg의 물 및 20 kg의 10% 황산 (20.4 mol)을 첨가하였다. 혼합물을 교반하면서 60℃로 가열하고 추가로 15분 동안 교반하였다. 다시, 상 분리가 가능하도록 교반을 종료하였다. 상 분리 후, 57.2 kg의 하부 수성 상을 반응기로부터 배출시켰다.
1. 조 생성물 A
이렇게 얻은 유기 상 3.299 g에 묽은 NaOH를 첨가하여 pH를 4.8 내지 6으로 만들고, 수성 상을 분리 제거하였다. 본 발명의 실시예 4에서는 유기 상에 존재하는 톨루엔을 먼저 90℃ 및 80 hPa에서 증류 제거한 후 유기 상을 사용하였다. 남아있는 1.986 g의 저부에 91 g의 물을 첨가하고, 145 g을 90℃ 및 60 hPa에서 증류 제거하고, 추가로 91 g의 물을 첨가하고 97 g의 물질을 증류 제거하여 1.877 g의 잔류물이 남았다.
이렇게 얻은 조 생성물 A는 다음과 같은 조성을 가졌다:
2. 조 생성물 B
후속적으로, 두 번째 산 세척을 위해, 조 생성물 A를 제조하기 위해 3.299 g을 제거하고 남아있는 유기 상을 40.0 kg의 물 및 20.0 kg의 10% 황산 (20.4 mol)과 다시 한 번 혼합하였다. 혼합물을 추가로 15분 동안 교반하였다. 다시, 상 분리가 가능하도록 교반을 종료하였다. 상 분리 후, 58.5 kg의 하부 수성 상을 반응기로부터 배출시켰다.
중화를 위해, 반응기에 남아있는 유기 상에 125 kg의 물을 첨가하여 세 번째 세척을 포함시켰고, 이어서 0.13 kg의 32% 수산화나트륨 용액 (1 mol)을 첨가하여 반응 혼합물의 pH를 4.8 내지 5.0으로 만들었다. 혼합물을 추가로 10분 동안 교반하였다. 다시, 상 분리가 가능하도록 교반을 종료하였다. 상 분리 후, 140.3 kg의 하부 수성 상을 반응기로부터 배출시켰다.
마지막 세척으로, 반응기에 남아있는 유기 상을 125 kg의 물과 혼합하였고, 여기서 0.13 kg의 32% 수산화나트륨 용액 (1 mol)을 사용하여 혼합물의 pH를 4.8 내지 7.0 범위로 조정하였다. 혼합물을 추가로 10분 동안 교반하였다. 다시, 상 분리가 가능하도록 교반을 종료하였다. 상 분리 후, 137.5 kg의 하부 수성 상을 배출시켰다.
남아있는 유기 상 중, 641.3 kg의 톨루엔 용매를 650 hPa의 압력 및 최대 90℃의 저부 온도에서 증류 제거하였다. 후속적으로, 37.5 kg의 물을 첨가하였고 혼합물을 추가로 60분 동안 교반하였다. 그런 다음 최대 90℃ 및 60 hPa에서 40.0 kg의 물을 저부에서 증류시켰다. 후속적으로, 반응기 내의 압력을 질소를 사용하여 상압까지 증가시켰고, 반응기를 60℃ 미만의 온도로 냉각시켰으며, 조 혼합물을 필터를 통해 반응기로부터 배출시켰다.
825.0 kg의 조 혼합물을 얻었고, 이는 본 발명의 방법을 위한 출발 물질로 사용하였다.
이렇게 얻은 조 생성물 B는 다음과 같은 조성을 가졌다:
B. 조 생성물로부터 혼합물을 제조하는 방법
실시예 1 (본 발명 아님)
10-트레이 칼럼이 있는 2L 플랜지 용기, 환류 분배기가 있는 디플레그메이터 및 콜드 트랩이 있는 진공 펌프로 구성된 장치에 처음에 1523 g의 조 생성물 B를 충전하고, 시스템을 20 hPa로 배기시켰다. 디플레그메이터를 50℃로 조정하였고 환류를 1:1의 환류 비율 (환류 대 증류물 회수의 부피 비율)로 나누었다. 내부 온도 약 175℃에서, 시스템은 끓었지만, 대부분의 물질이 콜드 트랩에 응축되었다. 그런 다음 증류를 중단하였다. 약 102 g의 물질이 콜드 트랩에 존재하였고 약 1386 g이 저부에 존재하였다. 콜드 트랩 내의 물질은 약 99%의 2-부탄올로 구성되었으며; 플랜지 용기 내의 저부는 약 82.3 중량%의 화학식 (I)의 화합물 및 16 중량%의 화학식 (I)의 화합물로부터 부탄올의 제거를 통해 형성되는 화학식 (III)의 화합물로 구성되었다. 따라서 175℃ 및 20 hPa에서 증류물로서 화학식 (I)의 화합물을 얻는 것이 불가능하였다. 대신, 부탄올의 제거를 통해 생성물이 분해되었다. 조 생성물을 함유하는 액체 상의 체류 시간은 60분 초과이었다.
실시예 2 (본 발명)
이 실시예에 사용된 장치는 오일-충전 재킷 (길이 30 cm, 내부 직경 5 cm)이 있는 박막 증발기, 롤러가 있는 3개의 와이퍼 암 및 저부 유출구에 내부 온도 측정 장치 및 항온 응축기 (디플레그메이터), 콜드 트랩이 있는 진공 펌프로 구성되었다. 증발기를 오일로 150 내지 160℃에서 가열하고 진공을 2 hPa로 조정하였다. 응축기는 50℃에서 오일로 작동시켰다. 200 내지 250 g의 조 생성물 B를 시간당 연속적으로 계량 주입하였다. 와이퍼 속도는 120 rpm이었다. 박막 장치의 내부 온도는 135 내지 140℃이었다. 따라서 총 5107 g의 살티딘이 계량 투입되었다. 4869 g의 무색 증류물이 분획 A로 얻어졌고, 130 g의 갈색 액체 저부가 박막 장치에 분획 B로 남았으며, 7.1 g의 액체가 분획 C로 콜드 트랩에 수집되었다. 이는 98%의 질량 균형(mass balance)에 해당한다. 조 생성물 및/또는 분획 B 또는 이들의 임의의 혼합물을 함유하는 액체 상의 평균 체류 시간은 60초 미만이었다. 이렇게 얻은 생성물은 다음과 같은 특성을 가졌다:
응축물 (응축된 분획 C)은 콜드 트랩에 수집되었고, 이는 97 중량%의 물을 함유하였다. 갈색 내지 어두운 갈색의 저부에는 추가로 미량의 무기 구성요소와 함께 약 200 내지 500 ppm의 염화나트륨 및 황산나트륨이 함유되어 있었다.
실시예 3 (본 발명)
이 실시예에 사용된 장치는 오일-충전 재킷 (길이 30 cm, 내부 직경 5 cm)이 있는 박막 증발기, 롤러가 있는 3개의 와이퍼 암 및 저부 유출구에 내부 온도 측정 장치, HC4 와이어 메쉬 링의 패킹으로 충전된 10-트레이 미러링된 트레이스(mirrored trace)-가열 칼럼 (패킹 길이 30 cm, 직경 24 mm, 이론단 약 10개), 환류 분배기 및 항온 응축기 (디플레그메이터), 콜드 트랩이 있는 진공 펌프로 구성되었다. 증발기를 오일로 178℃에서 가열하고 진공을 3 hPa로 조정하였다. 단열 칼럼을 단열을 위해 164℃에서 외부 트레이스-가열하였다. 응축기는 90℃에서 오일로 작동시켰다. 환류 분배기를 통해 1:2의 환류 비 (환류/회수, 부피/부피)를 설정하면서 60 g의 조 생성물 B를 칼럼과 박막 증발기 사이에 시간당 연속적으로 계량 주입하였다. 와이퍼 속도는 120 rpm이었다. 하부 단부에서 박막 장치의 내부 온도는 155 내지 160℃이었다. 5.5 hPa의 압력을 저부에 설정하였고, 3.3 hPa의 압력이 칼럼의 상단부에서 측정되었다. 따라서 총 1715 g의 조 생성물 B를 박막 증발기에 계량하여 넣었다. 1687 g의 분획 A를 무색 증류물로 얻었고; 17 g의 갈색 액체 저부 형태의 분획 B가 박막 장치에 남았으며, 3.8 g의 분획 C가 콜드 트랩에 응축되었다. 이는 > 99 중량%의 질량 균형에 해당한다. 조 생성물 및/또는 분획 B 또는 이들의 임의의 혼합물을 함유하는 액체 상의 평균 체류 시간은 60초 미만이었다. 이렇게 얻은 생성물은 다음과 같은 특성을 가졌다:
응축물 (응축된 분획 C)은 콜드 트랩에 수집되었고, 이는 90 중량%의 2-부탄올, 1.7 중량%의 톨루엔, 1.1 중량%의 살티딘 및 추가 구성요소를 함유하였다. 갈색 내지 어두운 갈색의 저부에는 76 중량%의 살티딘, 20.1 중량%의 화학식 (II)의 화합물 및 추가 구성요소가 함유되어 있었다.
실시예 4 (본 발명)
이 실시예에 사용된 장치는 오일-충전 재킷 (길이 30 cm, 내부 직경 5 cm)이 있는 박막 증발기, 롤러가 있는 3개의 와이퍼 암 및 저부 유출구에 내부 온도 측정 장치, HC4 와이어 메쉬 링의 패킹으로 충전된 10-트레이 미러링된 트레이스-가열 칼럼 (패킹 길이 30 cm, 직경 24 mm, 이론단 약 10개), 환류 분배기 및 항온 응축기 (디플레그메이터), 콜드 트랩이 있는 진공 펌프로 구성되었다. 증발기를 오일로 178℃에서 가열하고 진공을 3 hPa로 조정하였다. 단열 칼럼을 단열을 위해 164℃에서 외부 트레이스-가열하였다. 응축기는 90℃에서 오일로 작동시켰다. 환류 분배기를 통해 1:2의 환류 비 (환류/회수, 부피/부피)를 설정하여 70 g의 조 생성물 A를 칼럼과 박막 증발기 사이에 시간당 연속적으로 계량 주입하였다. 와이퍼 속도는 200 rpm이었다. 하부 단부에서 박막 장치의 내부 온도는 155 내지 160℃이었다. 7 hPa의 압력을 저부에 설정하였고, 3.0 hPa의 압력이 칼럼의 상단부에서 측정되었다. 따라서 총 1365 g의 살티딘을 계량하여 넣었다. 1300 g의 무색 증류물을 얻었고, 55 g의 갈색 액체 저부가 박막 장치에 남았으며, 2 g의 액체가 콜드 트랩에 수집되었다. 이는 > 99%의 질량 균형에 해당한다. 조 생성물 및/또는 분획 B 또는 이들의 임의의 혼합물을 함유하는 액체 상의 평균 체류 시간은 60초 미만이었다. 이렇게 얻은 생성물은 다음과 같은 특성을 가졌다:
응축물 (응축된 분획 C)은 콜드 트랩에 수집되었고, 이는 90 중량%의 2-부탄올, 1.7 중량%의 톨루엔, 1.1 중량%의 살티딘 및 추가 구성요소를 함유하였다. 갈색 내지 어두운 갈색의 저부에는 76 중량%의 살티딘, 20.1 중량%의 화학식 (II)의 화합물 및 추가 구성요소가 함유되어 있었다.
Claims (14)
- 98.8 중량% 내지 100.0 중량%, 바람직하게는 99.0 중량% 내지 99.9 중량%의 화학식 (I)의 화합물:
,
0.00 중량% 내지 0.60 중량%, 바람직하게는 0.0001 중량% 내지 0.20 중량%의 화학식 (II)의 화합물:
,
및 추가 구성요소를 성분으로서 포함하는 혼합물이며,
여기서 성분들의 중량 백분율을 합하면 100 중량%가 되고,
여기서 혼합물은 DIN EN ISO 6271 방법에 의해 측정된, 0 내지 15의 헤이즌 색 수(Hazen color number)를 갖는 것인
혼합물. - 제1항에 있어서, 0.0001 중량% 내지 2.0 중량%의 화학식 (III)의 화합물을 함유하는 혼합물:
.
- 94.0 중량% 내지 98.0 중량%의 화학식 (I)의 화합물을 함유하는 조 생성물로부터 출발하여, 제1항 또는 제2항에 따른 혼합물을 제조하는 방법이며,
여기서 하기에 의해, 적어도 분획 A (증류물)이 분획 B (저부) 및 기체 상 분획 C로부터 분리되는 것인 방법:
a) 액체 상 형태의 조 생성물을, 바람직하게는 고정된 가열된 표면과의 접촉에 의해 열 처리하여, 분획 A 및 분획 C를 포함하는 기체 스트림 G가 생성되고, 분획 B는 액체 상으로 남아있도록 하는 단계, 및
b) 동시에 및/또는 연속적으로 분획 B를 공정으로부터 액체 형태로 배출시키는 단계, 및
c) 동시에 및/또는 연속적으로 기체 스트림 G로부터 분획 A를 응축시키고 이를 공정으로부터 배출시켜, 제1항 또는 제2항에 따른 혼합물을 제공하는 단계, 및
d) 임의로 동시에 및/또는 연속적으로 분획 C를 응축시키고 이를 공정으로부터 배출시키는 단계,
여기서 열 처리 동안의 액체 상의 체류 시간, 바람직하게는 조 생성물 및/또는 분획 B 또는 이들의 임의의 혼합물을 함유하는 액체 상의 체류 시간이 1 내지 900 초, 바람직하게는 10 내지 600 초, 보다 바람직하게는 10 내지 300 초임. - 제3항에 있어서, DIN-ISO 6271 방법에 의해 측정된, 적어도 40의 헤이즌 색 수를 갖는 조 생성물로부터 출발하여, 혼합물을 제조하는 방법.
- 제3항 또는 제4항에 있어서, 적어도 하기를 포함하는 장치에서 수행되는 것을 특징으로 하는 방법:
· 증발 유닛(1), 조 생성물용 유입구(21) 및 분획 B용 유출구(31),
o 여기서 증발 유닛(1)은 적어도 하기를 포함함:
o 축 방향으로 연장되는 회전 대칭 증발 공간을 둘러싸는 가열가능한 하우징 쉘, 및
o 하우징 쉘의 내부 표면 상에 조 생성물 막을 생성하기 위해 그리고 조 생성물용 유입구(21)에서부터 분획 B용 유출구(31)로 향하는 방향으로 물질을 운반하기 위해, 증발 공간 내에서 동축으로 연장되는 구동가능한 로터 샤프트로서, 여기서 로터 샤프트는 중앙 로터 샤프트 본체 및 이의 원주 상에 배치된 로터 요소를 가지며, 이의 반경방향 최외각 단부는 하우징 쉘의 내부 표면으로부터 거리를 두고 있는 것인 로터 샤프트,
· 응축기(5), 환류 분배기(6), 및 분획 A용 유출구(63), 및 바람직하게는 칼럼(4),
o 단계 a)에서, 조 생성물이 유입구(21)를 통해 증발 유닛(1)의 증발 공간으로 도입되고 조 생성물의 액체 막이 하우징 쉘의 내부 상에 생성되어, 그 결과 조 생성물의 액체 막이, 분획 A의 및 분획 C의 적어도 일부가 기체 상태로 전환되어 증발 유닛(1)으로부터, 바람직하게는 유출구(11)를 통해 기체 스트림 G로서 배출되도록 하는 온도로 가열되도록 조 생성물이 열 처리되고, 여기서 분획 B와 기체 스트림 G 사이의 질량 유량의 비는 1:20 내지 1:5임, 및
o 단계 b)에서, 분획 B가 유출구(31)를 통해 증발 유닛(1)으로부터 배출됨, 및
o 단계 c)에서, 기체 스트림 G가 증발 유닛(1)으로부터, 바람직하게는 칼럼(4)을 통해, 응축기(5)로 전달되고, 여기서 분획 A가 응축되어 환류 분배기(6) 및 유출구(63)를 통해 얻어짐. - 제5항에 있어서, 단계 d)에서 분획 C가 응축되는 응축기(7)를 포함하는 장치에서 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제5항 또는 제6항에 있어서, 증발 유닛(1)에서 열 처리되는 액체 막이 0.001 내지 2 mm, 바람직하게는 0.005 내지 1 mm의 막 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제3항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 a)에서, 분획 A가
· 120 내지 200℃, 바람직하게는 120 내지 185℃, 보다 바람직하게는 120 내지 175℃의 온도, 및 1 내지 35 hPa, 바람직하게는 1 내지 21 hPa, 보다 바람직하게는 2 내지 15 hPa의 압력에서, 또는
· 분획 A의 비점보다 40℃ 넘게 높지 않은, 바람직하게는 30℃ 넘게 높지 않은 온도에서
기체 상으로 전환되는 것인 방법. - 제3항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 방법에서 어느 시점에서도 조 생성물에 연행제(entraining agent)가 첨가되지 않는 것을 특징으로 하는, 제조하는 방법.
- 제3항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 조 생성물이 하기를 포함하는 단계들에 의해 생성되는 것인 방법:
i. 적어도 1종의 염기의 존재 또는 부재 하에 및 적어도 1종의 용매의 존재 또는 부재 하에 2-히드록시에틸피페리딘을 sec-부틸 클로로포르메이트와 반응시켜, 35 중량% 내지 65 중량%의 화학식 (I)의 화합물을 함유하는 반응 혼합물을 제공하는 단계, 및
ii. 후속적으로, 임의로 혼합하면서, 산 및/또는 물을 단계 i.로부터의 반응 혼합물에 첨가하여, 유기 상 및 수성 상을 포함하는 2상 반응 혼합물을 형성하는 단계, 및
iii. 후속적으로, 임의로 단계 ii.로부터의 반응 혼합물의 수성 상으로부터 유기 상을 분리하는 단계,
iv. 후속적으로, 임의로 단계 iii.로부터의 유기 상을 수성 산으로 세척하는 단계,
v. 후속적으로, 임의로 단계 iv.로부터의 유기 상을 건조시키는 단계,
vi. 후속적으로, 임의로 단계 v.로부터의 유기 상으로부터 적어도 1종의 용매를 분리하여, 조 생성물을 제공하는 단계. - 적어도 증발 유닛(1), 분획 B용 용기(3), 응축기(5) 및 펌프(8)를 포함하는 장치.
- 제11항에 있어서, 칼럼(4), 증발 유닛(1)과 칼럼(4) 사이의 연통 도관(11), 환류 분배기(6), 및 응축기(7)를 추가로 포함하는 장치.
- 제12항에 있어서, 조 생성물용 유입구(21), 칼럼(4)과 (5) 사이의 연통 도관(41), 응축기(5)와 응축기(7) 사이의 연통 도관(51), 응축기(5)와 환류 분배기(6) 사이의 연통 도관(61), 칼럼(4)과 환류 분배기(6) 사이의 연통 도관(62), 분획 A용 유출구(63) 및 분획 C용 유출구(72)를 추가로 포함하는 장치.
- 제3항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 장치에서 제1항 또는 제2항에 따른 혼합물을 제조하는 방법.
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