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JP4170699B2 - Method for producing high purity adamantane - Google Patents
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JP4170699B2 - Method for producing high purity adamantane - Google Patents

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JP4170699B2 JP2002220614A JP2002220614A JP4170699B2 JP 4170699 B2 JP4170699 B2 JP 4170699B2 JP 2002220614 A JP2002220614 A JP 2002220614A JP 2002220614 A JP2002220614 A JP 2002220614A JP 4170699 B2 JP4170699 B2 JP 4170699B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高純度アダマンタン類の製造方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、トリメチレンノルボルナンを異性化して得られたアダマンタン類を、経済的に、かつ環境に負荷を与えることなく精製し、高純度のアダマンタン類を収率よく製造する工業的に有利な製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
アダマンタンは、シクロヘキサン環が4個、カゴ形に縮合した構造を有し、対称性が高く、安定な化合物であり、このようなアダマンタン骨格を有するアダマンタン類は、特異な機能を示すことから、潤滑剤、あるいは農医薬原料や高機能性工業材料の原料等として有用であることが知られている。
このアダマンタン類を製造する方法として、一般に、炭素数10以上の三環式飽和炭化水素を異性化する方法が採用されている。
そして、この異性化反応に際しては、一般に、塩化アルミニウムが触媒として用いられている。
例えば、アダマンタンは、ジシクロペンタジエン(DCPD)を水添して得られるトリメチレンノルボルナン(TMN)を触媒により異性化させることによって得られ、そして該触媒として、工業的には塩化アルミニウムが使用される。
又、固体触媒として、陽イオン交換したゼオライトに白金、レニウム、ニッケル、コバルト等の活性金属を含浸法で担持したものが知られている(特公昭52−2909号公報)。
【0003】
塩化アルミニウムを触媒としてアダマンタン類を製造する場合、触媒を大量に使用する必要がある上、該触媒は反応中に重質分と錯形成するため、再使用することができない。
従って、この方法を用いた場合、大量の廃アルミニウムが生成することになり、この廃棄処理は、環境汚染の問題を引き起こす原因となる。
更に、塩化アルミニウムを用いた場合、生成したアダマンタン類が着色するため、再結晶及び活性炭等による脱色工程が必要となり、後処理工程が煩雑になることを免れないという問題がある。
一方、陽イオン交換したゼオライトに白金、レニウム、ニッケル、コバルト等の活性金属を含浸法で担持した触媒を用いるアダマンタンの製造方法においては、前記の塩化アルミニウム触媒を用いた場合の問題は解決できるものの、生成物の分離精製処理までを含む工業的なアダマンタンの製造方法は知られていない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような状況下で、トリメチレンノルボルナンを異性化して得られたアダマンタン類を、経済的に、かつ環境に負荷を与えることなく精製し、高純度のアダマンタン類を収率よく製造する工業的に有利な製造方法を提供することを目的とするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、前記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、洗浄溶媒で洗浄したアダマンタン類を乾燥することによって、その目的を達成し得ることを見出した。本発明は、かかる知見に基づいて完成したものである。
すなわち、本発明は、
(1)トリメチレンノルボルナンを異性化してアダマンタン類を製造する方法において、含液率5〜50質量%のアダマンタン類結晶を乾燥する高純度アダマンタン類の製造方法、
(2)対流乾燥法、放射乾燥法、伝導乾燥法から選ばれる一種以上の乾燥法により乾燥する上記(1)記載の高純度アダマンタン類の製造方法。
(3)連続法又は回分法で乾燥する上記(1)又は(2)記載の高純度アダマンタン類の製造方法、
(4)0.1〜101kPaの圧力、(洗浄溶媒の沸点−50℃)〜洗浄溶媒の沸点の温度で乾燥する上記(1)〜(3)にいずれかに記載の高純度アダマンタン類の製造方法、
(5)攪拌又は振動しながら乾燥する上記(1)〜(4)にいずれかに記載の高純度アダマンタン類の製造方法、
を提供するものである。
【0006】
【発明の実施の形態】
本発明の高純度アダマンタン類の製造方法においては、乾燥原料として、固体触媒を用いて得られたアダマンタン類を、洗浄工程により分離した粗アダマンタン類が用いられる。
尚、本発明におけるアダマンタン類としては、アダマンタン構造を有する炭化水素化合物であり、アダマンタンの他、メチル基やエチル基等の低級アルキル基を有するアダマンタンのアルキル置換体が挙げられる。
このアダマンタン類の合成原料としては、炭素数10以上の三環式飽和炭化水素化合物を用いることができる。
この炭素数10以上の三環式飽和炭化水素化合物としては、特に、炭素数が10〜15の三環式飽和炭化水素が好ましく、例えば、トリメチレンノルボルナン[テトラヒドロジシクロペンタジエン]、パーヒドロアセナフテン、パーヒドロフルオレン、パーヒドロフェナレン、1,2−シクロペンタノパーヒドロナフタリン、パーヒドロアントラセン及びパーヒドロフェナントレン等が挙げられる。更に、これら化合物のアルキル置換体、例えば、9−メチルパーヒドロアントラセン等も好適なものとして挙げられる。
【0007】
該炭素数10以上の三環式飽和炭化水素化合物は、ジシクロペンタジエンやアセナフテン等の原料化合物を、公知の水素添加用触媒、例えば、ラネーニッケルや白金等の存在下に水素添加することにより容易に得ることができる。
本発明の方法において用いる固体触媒としては、例えば、希土類金属及びアルカリ土類金属から選ばれる少なくとも一種の金属イオンで交換されたゼオライトや、これに白金やレニウムなどを担持させた触媒、又はA型ゼオライト、L型ゼオライト、X型ゼオライト、Y型ゼオライト及びZSM−5等の各種ゼオライト、シリカアルミナ、アルミナ及びヘテロポリ酸等の金属酸化物に、周期律表第8族〜第10族に属する金属、具体的には、鉄、コバルト、ニッケル、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム及び白金等の中から選ばれる少なくとも一種の金属を担持させた触媒等が挙げられる。
【0008】
本発明において、前記固体触媒の存在下に、前述の炭素数10以上の三環式飽和炭化水素化合物を異性化するに際して、単環式飽和炭化水素化合物、芳香族化合物、水及び/又はアルコール類を併存させて反応を行うことができる。
ここで、併存させる単環式飽和炭化水素化合物としては、例えば、シクロペンタン、シクロヘキサン、エチルシクロヘキサン及びメチルシクロヘキサン等が挙げられる。
特に、シクロヘキサン若しくはエチルシクロヘキサン又はこれらの混合物が好適である。
又、芳香族化合物としては、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン、ナフタレン及びアントラセン等の芳香族炭化水素;フェノール、ベンズアルデヒド、安息香酸、ベンジルアルコール及びアニソール等の含酸素芳香族化合物;アニリン及びニトロベンゼン等の含窒素芳香族化合物;クロルベンゼン及びブロモベンゼン等の含ハロゲン芳香族化合物等が挙げられる。
これら芳香族化合物の中でも、ベンゼン、トルエン、キシレン、ナフタレン及びアントラセン等の芳香族炭化水素化合物がより好ましく、更にベンゼンが、特に、好ましい。
一方、アルコール類としては、例えば、メチルアルコール、イソプロピルアルコール、tert−ブチルアルコール及びベンジルアルコール等の一価アルコールや、エチレングリコール及びグリセリン等の多価アルコール等が挙げられる。
【0009】
これらの併存させる化合物の添加量は、特に制限はなく、各種状況に応じて適宜選定することができる。
固体触媒を用いて、炭素数10以上の三環式飽和炭化水素化合物を異性化する際の反応条件については、反応温度は、通常150〜500℃、好ましくは200〜400℃であり、反応圧力は常圧もしくは加圧下に行えばよい。
又、この場合の反応形式は、流過式反応器を用いてもよいし、回分式反応器を用いてもよい。
そして、回分式で行う場合、反応時間は1〜50時間程度である。
又、この反応は水素共存下に行うのがアダマンタン類の収率向上の点から好ましい。
【0010】
本発明においては、上記のようにして異性化反応を行って得られた反応生成液を、晶析原料として用い、晶析操作により、粗アダマンタン類を分離する。
本発明においては、前記晶析原料中のアダマンタン類の濃度は10〜40質量%程度が好ましく、又、温度は、アダマンタン類が全て溶解する温度以上であればよく、特に制限はない。
アダマンタン類の濃度が10質量%未満の反応生成液を晶析原料とする場合には、予め蒸留等により濃縮を行うのがよい。
これは、アダマンタン類の濃度が低すぎると、晶析工程でアダマンタン類の回収効率が低くなるためである。
一方、アダマンタン類の濃度が高すぎると、晶析した際のスラリー粘度が上がり、操作が困難となる。
本発明においては、晶析操作として、冷却晶析、蒸発晶析のいずれも採用することができ、又、その両方を組み合わせてもよい。
この晶析操作は、連続式及び回分式のいずれでも行うことができる。
【0011】
冷却晶析を連続式で行う場合、その操作温度は、通常−20〜50℃、好ましくは0〜30℃の範囲である。
この温度が−20℃未満では、冷却にエネルギーを多量に消費する、50℃を超えるとアダマンタン類の溶解度が大きく、回収効率が低下する原因となる。
回分式で行う場合も、同様の理由から、最終温度が−20〜50℃であることが好ましく、より好ましくは0〜30℃になるように調節するのがよい。
析出したアダマンタン類を含む晶析液は、ろ布や焼結金属等を用いた一般的な方法、例えば、真空ろ過や遠心分離等により固液分離処理する。
尚、1回の晶析操作で、目的の純度以上のアダマンタン類が得られない場合には、得られた結晶を、一般的な有機溶剤に溶解させ、再結晶を行うことができる。
該有機溶剤に溶解させる際、アダマンタン類の溶解性の低い溶剤は好ましくない。
そのような晶析溶剤、即ち、不適当な有機溶剤としては、アルコール類、ケトン類及びカルボン酸類を挙げることができる。
【0012】
本発明の固液分離後の洗浄工程においては、未反応原料のTMN及び副生成物等を含んだ液体を分離して得られた湿ケーキ(粗アダマンタン類)を洗浄する。
ここで、副生成物とは炭素数10以上の炭化水素を意味している。
湿ケーキ中には、それぞれ液体である未反応原料のTMN及び副生成物等が含まれるので、含液率として工業的には5〜50質量%になるまで固液分離工程において脱液を行なう。
含液率が高いと湿ケーキの洗浄効率が悪くなり、低いと脱液するのに時間とエネルギーを多量に消費することになる。
洗浄工程における操作としては、脱液された湿ケーキに溶媒を透過させる置換洗浄又は溶媒で湿ケーキをスラリ化して、ろ過する方法等が挙げられる。
洗浄溶媒としては、沸点150℃以下のアルコール、ケトン及びカルボン酸から選ばれる一種以上の極性溶媒を使用することができる。
例えば、メタノール、エタノール、1一プロパノール、イソプロピルアルコ一ル、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、酢酸及び四塩化炭素等が挙げられる。
洗浄温度としては、−20〜50℃、好ましくは0〜30℃である。
置換洗浄を行なう場合、湿ケーキに対して洗浄溶媒を10〜300質量%、好ましくは20〜100質量%使用する。
使用する洗浄溶媒量が多くなると、アダマンタン類が洗浄溶媒中に溶解するため、アダマンタンの回収効率が悪くなる。
使用する洗浄溶媒量が少ないと、洗浄効率が悪く、アダマンタン類の純度が低下する。
洗浄溶媒でスラリー化する場合、洗浄溶媒は湿ケークに対して100〜500質量%、好ましくは150〜400質量%である。
洗浄溶媒量が多いとアダマンタン類が洗浄溶媒中に溶解するため、回収効率が悪くなる。
本発明の洗浄操作により、湿ケーキ中の未反応原料であるTMN及び副生成物の大部分を除去することができる。
洗浄操作で得られたアダマンタン類の結晶は、付着している洗浄溶媒を蒸発させ、乾燥する等の操作により、高純度のアダマンタン類の結晶を得ることができる。
【0013】
本発明の乾燥工程においては、洗浄溶媒により洗浄されたアダマンタン類結晶を乾燥する。
洗浄されたアダマンタン類結晶中には、洗浄溶媒等が含液率として5〜50質量%含まれている。
アダマンタン類結晶に含まれている洗浄溶媒は、上記のように、沸点150℃以下のアルコール、ケトン及びカルボン酸から選ばれる一種以上の極性溶媒である。
洗浄溶媒の沸点が150℃を超えると、アダマンタン類結晶の乾燥時に、アダマンタン類が昇華等により失われ損失が大きくなる。
乾燥温度としては、(洗浄溶媒の沸点−50℃)〜洗浄溶媒の沸点の範囲であり、好ましくは、20〜60℃である。
乾燥圧力としては、0.1〜101kPa(常圧)の範囲であり、好ましくは5〜100kPaである。
乾燥方法としては、対流(熱風)乾燥法、放射乾燥法、伝導乾燥法、真空乾燥法から選ばれる一種以上の乾燥法が挙げられる。
具体的には、加熱した不活性気流下又は減圧下、赤外線の照射又はジヤケットによる伝熱等により行なうことができる。
不活性気流としては、窒素、アルゴン等が挙げられる。又、乾燥は、連続法又は回分法を採用することができる。
更に、乾燥工程において、アダマンタン類を攪拌したり、振動しながら乾燥することが望ましい。
攪拌又は振動せずに乾燥を行なった場合、アダマンタン類の結晶が固結し取扱いが困難になる場合がある。
上記のような乾燥により、アダマンタン類結晶の洗浄溶媒等の含液率は、通常0〜1質量%に低下する。
【0014】
【実施例】
次に、本発明を実施例により、更に詳細に説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定されるものではない。
実施例1
(1)触媒の調製工程
純水2000gに、ナトリウムイオン交換されたY型ゼオライト(以下、NaYと称する。)235gを攪拌懸濁し、これに希薄な硝酸水溶液を添加して、懸濁スラリーのpHを5.5とした。
次いで、硝酸ランタン六水和物246gを温水500gに溶解した溶液を、上記懸濁スラリーに徐々に混合した。
その後、90℃に加温して30分間攪拌した後、ろ過洗浄し、次いで、洗浄ケーキを110℃で1晩乾燥し、更に600℃で3時間焼成した。
この焼成粉末を、再度、純水2000gに攪拌・懸濁したスラリーに、硫酸アンモニウム228gを添加し、95℃で30分間攪拌した後、ろ過洗浄した。
この洗浄ケーキを、再度水2000gに懸濁し、同様のイオン交換操作を継続して2回行った。
その後、110℃で1晩乾燥処理した後、これを管状容器に入れ、100%水蒸気下、510℃で30分間スチーミングを行った。
次いで、得られた粉末を純水2000gに懸濁し、25質量%硫酸32gをゆっくり添加した後、95℃で30分間加熱した。
その後、ろ過洗浄を行った後、これを再度純水2000gに懸濁し、1.71質量%の塩化テトラアンミン白金水溶液180gを添加して、60℃にて30分間攪拌を行った。
これをろ過洗浄した後、110℃で1晩乾燥処理することにより、白金0.87質量%をイオン交換により担持したLa含有Y型ゼオライトを得た。
【0015】
(2)反応工程
上記(1)で得た触媒20gを、ステンレス鋼製反応管に充填し、空気気流下、300℃で3時間焼成した。
窒素置換した後、常圧、水素気流下、300℃で2時間水素還元した。
その後、トリメチレンノルボルナン(TMN)液及び水素の供給を開始し、300℃、5MPa、WHSV2.4h-1、水素/TMNモル比2の条件で連続的に異性化反応を行った。
反応生成液は、塔底温度180℃、15段の常圧蒸留により、アダマンタン濃度が30質量%になるまで濃縮した。
【0016】
(3)精製工程
上記(2)で得られた濃縮液を晶析原料とし、その300gをフラスコに仕込み、120℃で攪拌、溶解させた。
攪拌を継続しながら、10℃まで冷却して晶析させ、アダマンタンが析出したスラリーを得た。次に、このスラリーを70μmグラスフィルターでろ過し、粗アダマンタン結晶を得た。
この粗アダマンタン結晶をガスクロマトグラフィーで分析した結果、アダマンタン結晶の純度は80質量%で、不純物は、未反応のTMNが15質量%、副生成物が5質量%であった。
70μmフィルター上の粗アダマンタン結晶75gに、イソプロピルアルコール75gを添加し、吸引ろ過により置換洗浄した。
得られたアダマンタン結晶を分析した結果、アダマンタン結晶の純度は83質量%で、不純物は、イソプロピルアルコール15質量%、未反応のTMN及び副生成物を併せて2質量%であった。
この洗浄後のアダマンタン結晶50gをナスフラスコに仕込み、圧力25kPa、50℃で30分間回転攪拌しながら乾燥を行ない、常温、常圧に戻したところ、塊のないさらさらした結晶42gが得られた。
この乾燥処理されたアダマンタン結晶を分析した結果、アダマンタン結晶の純度は98質量%で、不純物は、イソプロピルアルコール0.1質量%、未反応のTMN及び副生成物を併せて2質量%であった。アダマンタンの回収率は99質量%であった。
【0017】
【発明の効果】
本発明の方法によれば、トリメチレンノルボルナンを異性化して得られたアダマンタン類を、経済的に、かつ環境に負荷を与えることなく、乾燥処理し、高純度のアダマンタン類を、収率よく工業的に有利に製造することができる。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for producing high-purity adamantanes. More specifically, the present invention relates to an industrial process for producing adamantanes with high yield by purifying adamantanes obtained by isomerizing trimethylene norbornane economically and without causing environmental impact. The present invention relates to an advantageous manufacturing method.
[0002]
[Prior art]
Adamantane has a structure in which four cyclohexane rings are condensed into a cage shape, and is a highly symmetric and stable compound. Since adamantanes having such an adamantane skeleton exhibit unique functions, It is known to be useful as an agent, a raw material for agricultural pharmaceutical raw materials or highly functional industrial materials.
As a method for producing this adamantane, a method of isomerizing a tricyclic saturated hydrocarbon having 10 or more carbon atoms is generally employed.
In this isomerization reaction, aluminum chloride is generally used as a catalyst.
For example, adamantane can be obtained by catalytic isomerization of trimethylene norbornane (TMN) obtained by hydrogenating dicyclopentadiene (DCPD), and aluminum chloride is used industrially as the catalyst. .
As a solid catalyst, a catalyst obtained by supporting an active metal such as platinum, rhenium, nickel, cobalt on a cation-exchanged zeolite by an impregnation method is known (Japanese Patent Publication No. 52-2909).
[0003]
When adamantanes are produced using aluminum chloride as a catalyst, it is necessary to use a large amount of the catalyst, and the catalyst forms a complex with heavy components during the reaction and cannot be reused.
Therefore, when this method is used, a large amount of waste aluminum is generated, and this waste treatment causes a problem of environmental pollution.
Further, when aluminum chloride is used, since the produced adamantane is colored, there is a problem that a decoloring step using recrystallization, activated carbon or the like is necessary, and the post-treatment step is unavoidable.
On the other hand, in the method for producing adamantane using a catalyst in which an active metal such as platinum, rhenium, nickel, cobalt or the like is supported on a cation-exchanged zeolite, the problem in the case of using the aluminum chloride catalyst can be solved. There is no known industrial adamantane production method including product separation and purification treatment.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
Under such circumstances, the present invention purifies adamantanes obtained by isomerizing trimethylene norbornane economically and with no environmental impact, and produces high-purity adamantanes with high yield. An object of the present invention is to provide an industrially advantageous production method.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventors have found that the object can be achieved by drying adamantanes washed with a washing solvent. The present invention has been completed based on such findings.
That is, the present invention
(1) A method for producing adamantanes by isomerizing trimethylene norbornane to produce adamantanes having a liquid content of 5 to 50% by mass;
(2) The method for producing a high-purity adamantane according to the above (1), which is dried by one or more drying methods selected from a convection drying method, a radiation drying method and a conductive drying method.
(3) The method for producing high-purity adamantane according to (1) or (2) above, wherein the method is dried by a continuous method or a batch method.
(4) Production of high-purity adamantane according to any one of (1) to (3) above, which is dried at a pressure of 0.1 to 101 kPa and a temperature of (boiling point of washing solvent−50 ° C.) to the boiling point of the washing solvent. Method,
(5) The method for producing high-purity adamantane according to any one of (1) to (4), wherein drying is performed while stirring or vibrating.
Is to provide.
[0006]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the method for producing high-purity adamantanes of the present invention, crude adamantanes obtained by separating adamantanes obtained using a solid catalyst by a washing step are used as a dry raw material.
The adamantane in the present invention is a hydrocarbon compound having an adamantane structure, and examples thereof include an adamantane alkyl-substituted product having a lower alkyl group such as a methyl group or an ethyl group in addition to adamantane.
As a synthetic raw material for the adamantane, a tricyclic saturated hydrocarbon compound having 10 or more carbon atoms can be used.
The tricyclic saturated hydrocarbon compound having 10 or more carbon atoms is particularly preferably a tricyclic saturated hydrocarbon having 10 to 15 carbon atoms, such as trimethylene norbornane [tetrahydrodicyclopentadiene], perhydroacenaphthene. Perhydrofluorene, perhydrophenalene, 1,2-cyclopentanoperhydronaphthalene, perhydroanthracene, perhydrophenanthrene, and the like. Furthermore, the alkyl substituted body of these compounds, for example, 9-methylperhydroanthracene, etc. are mentioned as a suitable thing.
[0007]
The tricyclic saturated hydrocarbon compound having 10 or more carbon atoms can be easily obtained by hydrogenating a raw material compound such as dicyclopentadiene or acenaphthene in the presence of a known hydrogenation catalyst such as Raney nickel or platinum. Obtainable.
As the solid catalyst used in the method of the present invention, for example, a zeolite exchanged with at least one metal ion selected from rare earth metals and alkaline earth metals, a catalyst in which platinum or rhenium is supported, or A type Zeolite, various zeolites such as L-type zeolite, X-type zeolite, Y-type zeolite and ZSM-5, metal oxides such as silica alumina, alumina and heteropolyacid, metals belonging to Groups 8 to 10 of the periodic table, Specific examples include a catalyst on which at least one metal selected from iron, cobalt, nickel, ruthenium, rhodium, palladium, osmium, iridium, platinum and the like is supported.
[0008]
In the present invention, when the above-mentioned tricyclic saturated hydrocarbon compound having 10 or more carbon atoms is isomerized in the presence of the solid catalyst, the monocyclic saturated hydrocarbon compound, aromatic compound, water and / or alcohols The reaction can be carried out in the presence of.
Here, examples of the monocyclic saturated hydrocarbon compound to coexist include cyclopentane, cyclohexane, ethylcyclohexane, methylcyclohexane, and the like.
In particular, cyclohexane or ethylcyclohexane or a mixture thereof is suitable.
Examples of aromatic compounds include aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene, naphthalene and anthracene; oxygen-containing aromatic compounds such as phenol, benzaldehyde, benzoic acid, benzyl alcohol and anisole; aniline and nitrobenzene Nitrogen-containing aromatic compounds; halogen-containing aromatic compounds such as chlorobenzene and bromobenzene.
Among these aromatic compounds, aromatic hydrocarbon compounds such as benzene, toluene, xylene, naphthalene and anthracene are more preferable, and benzene is particularly preferable.
On the other hand, examples of alcohols include monohydric alcohols such as methyl alcohol, isopropyl alcohol, tert-butyl alcohol and benzyl alcohol, and polyhydric alcohols such as ethylene glycol and glycerin.
[0009]
The addition amount of these coexisting compounds is not particularly limited and can be appropriately selected according to various situations.
Regarding the reaction conditions for isomerizing a tricyclic saturated hydrocarbon compound having 10 or more carbon atoms using a solid catalyst, the reaction temperature is usually 150 to 500 ° C., preferably 200 to 400 ° C., and the reaction pressure. May be carried out at normal pressure or under pressure.
In this case, the reaction type may be a flow-through reactor or a batch reactor.
And when it carries out by a batch type, reaction time is about 1 to 50 hours.
This reaction is preferably carried out in the presence of hydrogen from the viewpoint of improving the yield of adamantanes.
[0010]
In the present invention, a crude adamantane is separated by a crystallization operation using the reaction product obtained by performing the isomerization reaction as described above as a crystallization raw material.
In the present invention, the concentration of adamantanes in the crystallization raw material is preferably about 10 to 40% by mass, and the temperature is not particularly limited as long as it is not lower than the temperature at which all adamantanes are dissolved.
When a reaction product solution having an adamantane concentration of less than 10% by mass is used as a crystallization raw material, it is preferable to perform concentration by distillation or the like in advance.
This is because if the concentration of adamantane is too low, the recovery efficiency of adamantane is lowered in the crystallization step.
On the other hand, if the concentration of adamantane is too high, the viscosity of the slurry at the time of crystallization increases, making operation difficult.
In the present invention, either cooling crystallization or evaporation crystallization can be employed as the crystallization operation, or both of them may be combined.
This crystallization operation can be carried out either continuously or batchwise.
[0011]
When the cooling crystallization is carried out continuously, the operating temperature is usually in the range of -20 to 50 ° C, preferably 0 to 30 ° C.
If this temperature is less than −20 ° C., a large amount of energy is consumed for cooling, and if it exceeds 50 ° C., the solubility of adamantanes is large, leading to a reduction in recovery efficiency.
Also when performing by a batch type, for the same reason, it is preferable that final temperature is -20-50 degreeC, It is good to adjust so that it may become 0-30 degreeC more preferably.
The crystallization liquid containing the precipitated adamantane is subjected to a solid-liquid separation process by a general method using a filter cloth, a sintered metal or the like, for example, vacuum filtration or centrifugation.
If adamantane having a target purity or higher cannot be obtained by a single crystallization operation, the obtained crystal can be dissolved in a general organic solvent and recrystallized.
When dissolving in the organic solvent, a solvent having low solubility of adamantanes is not preferable.
Examples of such a crystallization solvent, that is, an inappropriate organic solvent, include alcohols, ketones, and carboxylic acids.
[0012]
In the washing step after the solid-liquid separation according to the present invention, the wet cake (crude adamantanes) obtained by separating the liquid containing TMN, by-products and the like as unreacted raw materials is washed.
Here, the by-product means a hydrocarbon having 10 or more carbon atoms.
Since the wet cake contains TMN of unreacted raw materials and by-products, which are liquids, respectively, dehydration is performed in the solid-liquid separation step until the liquid content is industrially 5 to 50% by mass. .
If the liquid content is high, the washing efficiency of the wet cake is deteriorated, and if it is low, a large amount of time and energy are consumed to drain the liquid.
Examples of the operation in the washing step include substitution washing in which the solvent is permeated through the dehydrated wet cake, or a method in which the wet cake is slurried with a solvent and filtered.
As the washing solvent, one or more polar solvents selected from alcohols, ketones and carboxylic acids having a boiling point of 150 ° C. or lower can be used.
For example, methanol, ethanol, 1-propanol, isopropyl alcohol, acetone, methyl ethyl ketone, diethyl ketone, acetic acid, carbon tetrachloride and the like can be mentioned.
The washing temperature is -20 to 50 ° C, preferably 0 to 30 ° C.
When performing substitution washing, the washing solvent is used in an amount of 10 to 300% by mass, preferably 20 to 100% by mass, based on the wet cake.
When the amount of the cleaning solvent to be used is increased, adamantanes are dissolved in the cleaning solvent, and the recovery efficiency of adamantane is deteriorated.
If the amount of the cleaning solvent used is small, the cleaning efficiency is poor and the purity of the adamantane is lowered.
When slurrying with a washing solvent, the washing solvent is 100 to 500% by mass, preferably 150 to 400% by mass, based on the wet cake.
When the amount of the washing solvent is large, adamantane is dissolved in the washing solvent, so that the recovery efficiency is deteriorated.
By the washing operation of the present invention, most of TMN and by-products that are unreacted raw materials in the wet cake can be removed.
The adamantane crystals obtained by the washing operation can be obtained by evaporating the attached washing solvent and drying, for example.
[0013]
In the drying step of the present invention, the adamantane crystals washed with the washing solvent are dried.
The washed adamantane crystals contain 5 to 50% by mass of a washing solvent or the like as a liquid content.
As described above, the cleaning solvent contained in the adamantane crystal is one or more polar solvents selected from alcohols, ketones, and carboxylic acids having a boiling point of 150 ° C. or lower.
When the boiling point of the washing solvent exceeds 150 ° C., adamantanes are lost by sublimation or the like when the adamantane crystals are dried, resulting in a large loss.
The drying temperature ranges from (boiling point of washing solvent-50 ° C.) to the boiling point of washing solvent, preferably 20-60 ° C.
The drying pressure is in the range of 0.1 to 101 kPa (normal pressure), preferably 5 to 100 kPa.
Examples of the drying method include one or more drying methods selected from a convection (hot air) drying method, a radiation drying method, a conductive drying method, and a vacuum drying method.
Specifically, it can be carried out by irradiation with infrared rays or heat transfer with a jacket under a heated inert air flow or under reduced pressure.
Nitrogen, argon etc. are mentioned as an inert airflow. Moreover, a continuous method or a batch method can be employ | adopted for drying.
Furthermore, in the drying step, it is desirable to dry adamantanes while stirring or vibrating.
When drying is performed without stirring or shaking, crystals of adamantane may solidify and become difficult to handle.
By the drying as described above, the liquid content of the washing solvent for the adamantane crystals is usually reduced to 0 to 1% by mass.
[0014]
【Example】
EXAMPLES Next, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited at all by these examples.
Example 1
(1) Catalyst preparation step 235 g of sodium ion-exchanged Y-type zeolite (hereinafter referred to as NaY) is stirred and suspended in 2000 g of pure water, and a dilute nitric acid aqueous solution is added thereto to adjust the pH of the suspended slurry. Was set to 5.5.
Next, a solution obtained by dissolving 246 g of lanthanum nitrate hexahydrate in 500 g of warm water was gradually mixed with the suspension slurry.
Thereafter, the mixture was heated to 90 ° C. and stirred for 30 minutes, followed by filtration and washing, and then the washed cake was dried at 110 ° C. overnight and further calcined at 600 ° C. for 3 hours.
228 g of ammonium sulfate was added to a slurry obtained by stirring and suspending the calcined powder again in 2000 g of pure water, stirred at 95 ° C. for 30 minutes, and then washed by filtration.
This washed cake was suspended again in 2000 g of water, and the same ion exchange operation was continued twice.
Then, after drying at 110 ° C. overnight, this was placed in a tubular container and steamed at 510 ° C. for 30 minutes under 100% steam.
Subsequently, the obtained powder was suspended in 2000 g of pure water, 32 g of 25% by mass sulfuric acid was slowly added, and then heated at 95 ° C. for 30 minutes.
Then, after carrying out filtration washing | cleaning, this was again suspended in 2000 g of pure waters, 180 g of 1.71 mass% tetraammineplatinum chloride aqueous solution was added, and it stirred at 60 degreeC for 30 minutes.
This was filtered and washed, and then dried at 110 ° C. overnight to obtain a La-containing Y-type zeolite carrying 0.87% by mass of platinum by ion exchange.
[0015]
(2) Reaction Step 20 g of the catalyst obtained in the above (1) was filled in a stainless steel reaction tube and calcined at 300 ° C. for 3 hours in an air stream.
After purging with nitrogen, hydrogen reduction was performed at 300 ° C. for 2 hours under normal pressure and hydrogen stream.
Thereafter, supply of trimethylene norbornane (TMN) liquid and hydrogen was started, and isomerization reaction was continuously carried out under the conditions of 300 ° C., 5 MPa, WHSV 2.4 h −1 , hydrogen / TMN molar ratio 2.
The reaction product liquid was concentrated by a 15-stage atmospheric distillation at a tower bottom temperature of 180 ° C. until the adamantane concentration became 30% by mass.
[0016]
(3) Purification step The concentrated liquid obtained in the above (2) was used as a crystallization raw material, 300 g of it was charged in a flask, and stirred and dissolved at 120 ° C.
While continuing the stirring, the mixture was cooled to 10 ° C. and crystallized to obtain a slurry in which adamantane was precipitated. Next, this slurry was filtered through a 70 μm glass filter to obtain crude adamantane crystals.
As a result of analyzing the crude adamantane crystal by gas chromatography, the purity of the adamantane crystal was 80% by mass, and impurities were 15% by mass of unreacted TMN and 5% by mass of by-products.
To 75 g of crude adamantane crystals on a 70 μm filter, 75 g of isopropyl alcohol was added and washed by displacement by suction filtration.
As a result of analyzing the obtained adamantane crystal, the purity of the adamantane crystal was 83% by mass, and the impurities were 15% by mass of isopropyl alcohol, and 2% by mass of unreacted TMN and byproducts.
50 g of this washed adamantane crystal was charged into an eggplant flask, dried while rotating and stirring at a pressure of 25 kPa and 50 ° C. for 30 minutes, and returned to room temperature and normal pressure.
As a result of analyzing the dried adamantane crystal, the purity of the adamantane crystal was 98% by mass, and the impurities were 0.1% by mass of isopropyl alcohol, and 2% by mass of unreacted TMN and by-products. . The recovery rate of adamantane was 99% by mass.
[0017]
【The invention's effect】
According to the method of the present invention, adamantanes obtained by isomerizing trimethylene norbornane are dried economically and without giving a load to the environment, and high-purity adamantanes are produced in high yield. Can be advantageously produced.

Claims (5)

トリメチレンノルボルナンを異性化してアダマンタン類を製造する方法において、含液率5〜50質量%のアダマンタン類結晶を攪拌又は振動しながら乾燥する高純度アダマンタン類の製造方法。A method for producing adamantanes by isomerizing trimethylene norbornane, wherein adamantane crystals having a liquid content of 5 to 50% by mass are dried while stirring or vibrating . 対流乾燥法、放射乾燥法、伝導乾燥法から選ばれる一種以上の乾燥法により乾燥する請求項1記載の高純度アダマンタン類の製造方法。  The method for producing a high-purity adamantane according to claim 1, wherein the drying is performed by one or more drying methods selected from a convection drying method, a radiation drying method, and a conductive drying method. 連続法又は回分法で乾燥する請求項1又は2記載の高純度アダマンタン類の製造方法。  The method for producing a high-purity adamantane according to claim 1 or 2, wherein the drying is performed by a continuous method or a batch method. 0.1〜101kPaの圧力、(洗浄溶媒の沸点−50℃)〜洗浄溶媒の沸点の温度で乾燥する請求項1〜3いずれかに記載の高純度アダマンタン類の製造方法。Pressure 0.1~101KPa, method for producing high-purity adamantanes according to claim 1, dried at a temperature of the boiling point of the (boiling point -50 ° C. in washing solvent) - washing solvent. 洗浄溶媒として、沸点150℃以下のアルコール、ケトン及びカルボン酸から選ばれる一種以上の極性溶媒を用いる請求項1〜4にいずれかに記載の高純度アダマンタン類の製造方法。 The method for producing a high-purity adamantane according to any one of claims 1 to 4, wherein one or more polar solvents selected from alcohols, ketones and carboxylic acids having a boiling point of 150 ° C or lower are used as the washing solvent .
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