KR900003141B1 - 오르토-벤조일벤조산, 플루오르화수소 및 삼플루오르화 붕소의 착물 분해 방법 - Google Patents
오르토-벤조일벤조산, 플루오르화수소 및 삼플루오르화 붕소의 착물 분해 방법 Download PDFInfo
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Abstract
내용 없음.
Description
제 1 도는 본 발명을 구체적을 나타내는 도식적인 유통도.
본 발명은 하기 일반식(I)으로 표시되는 오르토-벤조일벤조산(OBB산), 플루오르화수소(HF) 및 삼플루오르화붕소(BF3)로 형성되는 착물의 분해 방법에 관한 것이다.
(식중에서 n 및 m은 1 내지 6이다.)
이러한 착물은 출원인 명의의 유럽 특허원 제 0,055,951호에 따라 얻을 수 있다. 이러한 착물에 함유된 OBB산을 분리하기 위하여, 근본적으로 이를 안트라퀴논으로 고리화할 목적으로, 착물을 이를테면 끓는 물 또는 수산화 나트륨으로 처리하였다. 이러한 처리방법은 HF 및 BF3가 분해되는 중대한 단점을 갖게되고, 결국은 위에서 언급한 유럽 특허원에 기술된 안트라퀴논의 합성에 이용되는 HF 와 BF3촉매의 회수가 경제적으로 불리하게 된다.
150 내지 200℃에서 착물을 오랜동안 가열하면 분해가 가능하나 동시에 OBB산 자체가 거의 완전하게 분해된다. 더우기, 분해되는 동안에 생성된 물이 HF 및 BF3와 결합하여 직접 재고리화 과정에서 촉매의 이용이 부적절하게 된다. 저온 이를테면 50 내지 100℃의 진공하에서 착물을 오랜동안 가열하면 OBB산의 분해를 제한할 수 있으나, 약간의 촉매가 OBB산에 남게되어 경제적으로 이롭지 못하게 된다. 비활성 용매 중의 저온에서 착물을 가열하여도 여전히 촉매의 회수가 불완전하고 OBB산의 분해가 심각하게 된다. 착물을 적어도 20℃의 온도로 증류탑에서 용매를 격렬히 환류 시키면서, 비활성 용매와 작용시키는 착물 분해 방법이 출원인의 명의로 프랑스공화국 특허원 제 82/14,920호에 기술되었다.
이러한 방법은 실질적으로 HF 및 BF3를 정량적으로 회수할 수 있으나, 착물과 작용한 용매를 분리한 후에만 OBB산을 분리할 수 있다는 단점이 있다. 본 발명에 따른 방법은 공지의 방법에 존재하는 단점들을 극복할 수 있다.
본 발명의 방법에 따라, 실질적으로 HF 및 BF3가 정량적으로 회수되고, 착물 분해와 동시에 OBB산이 분해되지 않으면서, 유리된 매질에서 분리하지 않으면서 착물 분해 과정에서 채택한 동일한 조건하에서 안트라퀴논으로 고리화 할 수 있다.
본 발명에 따른 방법중에서 일반식(I)의 착물은 대기압 이하의 압력하에서 적어도 96 중량% 농도의 황산 또는 발연황산에 작용시킨다.
이를테면, 96 중량% 농도의 황산의 양은 착물중의 OBB산 단위 중량부당 1 내지 3이 바람직하고, 20 중량%의 SO3를 함유하는 발연황산의 양은 OBB산 단위 중량부 당 0.5 내지 2가 바람직하다. 착물을 분해하고 유리된 OBB산을 고리화하여 안트라퀴논을 형성하는 반응 온도는 통상 100 내지 180℃, 바람직하기로는 120 내지 150℃이다.
HF 및 BF3의 회수를 용이하게 하기 위하여, 반응 혼합물에서 물의 이탈을 발견할 수 없는 온도 범위 및 압력하에서 공정을 수행하는 것이 유리하다. 이를테면, 공정을 대기압 내지 4.10-2바아에서 수행하는 것이 바람직하다. 상기에서 정한 조건하에서, 작동기간은 상술한 다른 조건들하에서 일반적으로 15분 내지 2시간이다.
반응을 대기압 이하에서 수행하려면, 황산을 사용하는 것이 바람직하고, 온도는 150℃ 또는 이온와 거의 차이가 없이 약 30분간 수행 시키는 것이 바람직하다. 반응을 대기압 또는 이와 비슷한 대기압 이하에서 수행하려면, 발연황산 예를들면 20 중량%의 SO3를 함유하는 발연황산을 사용하는 것이 황산을 사용하는 것보다 바람직하다. 이때의 반응 온도는 약 120℃, 반응기간은 1시간 정도이다.
착물을 분해하는 동안에, HF 및 BF3가 기체상태로 방출된다. HF는 이를테면 응축과 같은 방법으로 BF3로부터 분리할 수 있다.
HF 및 BF3는, 이를테면 착물분해에 사용된 황산 또는 발연황산으로 황산 세척한 후에, 동일한 착물합성을 위한 HF/BF3촉매로 생산되어 재사용할 수 있다. 특히 유리한 변형 방법으로, 착물분해과정에서 발생하는 HF를 이를테면 발연황산 또는 황산의 혼합물로 도입되는 붕산(H3BO3)과 반응시켜 HF가 발생되는 속도로 BF3로 완전하게 또는 부분적으로 전환시킬 수 있다.
착물분해 과정에서 형성되는 안트라퀴논은 이를테면 최종 황산 혼합물을 희석하여 안트라퀴논의 침전물을 형성하고 이를 간단히 여과 및 세척하는 분리 및 경제방법으로 경제적이고 용이하게 수집할 수 있다. 최종 황산 반응 혼합물의 희석은 물 또는 더욱 적절하기로는, 이를테면 70 중량% 또는 약 70 중량% 농도의 황산 수용액으로, 안트라퀴논을 함유하는 혼합물의 황산 농도가 약 80 중량%가 되는 방법으로 수행시킨다. 여과한 다음의 산 세척액은 착물분해 공정에 재순환하기 위해 재능축할 수 있거나, 또는 안트라퀴논의 황산 용액을 희석하기 위한 산용액을 만들기 위해 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 방법은 하나 이상의 연속적인 교반 반응기중에서 연속 또는 불연속적으로 수행할 수 있다.
연속적인 2개의 교반 반응기에서 본 발명을 실현하기 위한 계속적인 실시예를 첨부된 도면에 의해 기술하면 다음과 같다 : 일반식(I)의 OBB산, HF 및 BF3의 착물을 제 1 관을 통하여 반응기 2에 도입한다. 제 3 관을 통한 농축 황산 또는 발연황산을 세척탑 4로 통과 시키고 제 5 관을 통해 반응기 2에 도입한다. 제 6 관을 통해 HF 및 BF3를 반응기 2에서 방출시킨다.
반응기 2에 존재하는 황산용액을 제 7 관을 통해 방출하여 반응기 8에 도입한다. 기체 상태의 HF 및 BF3를 반응기 8에서 제 9 관을 통해 방출하여 제 6 관에서 순환하고 있는 HF 및 BF3와 재결합한다. 이와같이 형성된 기체 혼합물을 제 10 관을 통해 11로 도입하고, 여기에서 HF를 응축하여 HF와 BF3를 분리한다. 응축된 HF는 제 12 관으로 분리한다. 기체 상태의 BF3는 제 13 관을 통하여 세척탑 4에 도입하고 여기서 기체 상태의 BF3는 BF3제거관인 제 14 관을 통하여 방출한다. 반응기 8의 황산 추출 용액은 이를테면 도면에 나타나지 않은 장치중에서 상술한 희석, 여과, 세척 작용을 수행하기 위하여 제 15 관을 통하여 방출한다.
하기 실시예는, 본 발명을 하기 실시예로 한정하지 않으면서, 착물에서 유리된 HF를 붕산(H3BO3)과 반응시켜 정량적으로 BF3로 전환시키는 변화된 발명을 기술하였다.
[실시예 1]
유럽 특허원 제 0,055,951호에 공개된 절차에 의해, 1몰의 프탈산무수물과 1몰의 벤젠을 10ml의 HF 및 10몰의 BF3중에서 반응시킨다. 약간의 BF3기체가 -40℃에서 방출된 후에, 첨가한 1몰의 프탈산무수물에 대해 반응의 결과 203.3g의 OBB산, 306.7g의 BF3, 200g 전량의 HF 및 22.7g의 불순물을 함유하는 HF중의 OBB산 착물 용액을 얻고, 용액을 0℃의 진공하에서 증발시켜 100g의 초기 용액에서 60g의 최종 용액을 얻는다. 스테인레스강 교반 반응기에서, 31.5g의 96 중량% 황산과 8.5g의 붕산(H3BO3)을 상기의 60g 용액에 첨가하고, 이 혼합물을 4.10-2바아의 압력하에서 150℃로 20분간 가열한다. 반응하는 동안 반응기에서 방출되는 BF3의 양을 계산하여 초기에 착물에 함유된 HF 및 BF3의 회수율이 99% 이상이 된다는 것을 발견하였고, 이것은 착물분해의 효율이 실질적으로 정량적이라는 것을 나타낸다.
냉각한 후에, 황산 혼합물을 물로 희석하여, 착물에서 유리된 OBB산으로부터 생성된 안트라퀴논 침전을 여과 및 세척하여 OBB산의 회수율이 적어도 91.2%가 되는 순수한 안트라퀴논 23.6g을 얻는다.
[실시예 2]
실시예 1과 동일한 기구 및 절차로, 실시예 1과 동일하게 증발된 착물용액 동일한 양을 8.5g의 붕산 존재로 120℃의 대기압하에서 30분간 20% SO3를 함유하는 31.5g의 발연황산으로 처리하여 초기에 착물에 함유된 HF 및 BF3의 회수율이 99% 이상이 된다는 것을 발견하였고, 이것은 착물 분해 효율이 실질적으로 정량적이라는 것을 나타낸다. 70 중량%의 황산으로 최종 황산 혼합물을 희석하여 생성된 안트라퀴논의 침전을 여과 및 세척하여 수집한 순수한 안트라퀴논의 양으로부터 계산한 OBB산의 회수율은 79%이다.
Claims (7)
- 제 1 항에 있어서, 황산의 중량이 착물에 함유된 오르토-벤조일벤조산 중량의 1내지 3배임을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항에 있어서, 발연황산의 중량이 착물에 함유된 오르토-벤조일벤조산 중량의 0.5 내지 2배임을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 내지 3항중 어느 한 항에 있어서, 착물분해 기간이 15분 내지 2시간임을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 내지 3항중 어느 한 항에 있어서, 착물 분해가 착물에 함유된 플루오르화수소 전부 또는 일부를 삼플루오르화붕소로 전환하기에 충분한 양의 붕산 존재하에서 수행됨을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 내지 3항중 어느 한 항에 있어서, 최종 반응 혼합물이 안트라퀴논을 침전 시키기 위해 물로 희석됨을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 내지 3항중 어느 한 항에 있어서, 최종 반응 매질이 안트라퀴논을 침전 시키기 위해 황산 수용액으로 희석됨을 특징으로 하는 방법.
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