JPS622580B2 - - Google Patents
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- JPS622580B2 JPS622580B2 JP12194177A JP12194177A JPS622580B2 JP S622580 B2 JPS622580 B2 JP S622580B2 JP 12194177 A JP12194177 A JP 12194177A JP 12194177 A JP12194177 A JP 12194177A JP S622580 B2 JPS622580 B2 JP S622580B2
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Description
本発明は、高収率で1−ニトロアントラキノン
を得ることができる硝酸/硫酸混合物によるアン
トラキノンのモノニトロ化方法に関する。
アントラキノンのニトロ化を硝酸のみによつ
て、或いは硝酸及び他の物質によつて行うアント
ラキノンのモノニトロ化に対する多くの方法が知
られている(例えばアメリカ国特許明細書第
2874168号、ドイツ国特許出願公開明細書第
2103360号、同第2232464号及び同第2241627号並
びにポーランド国特許明細書46428号参照)。これ
らの方法は、長い反応時間及び/または比較的多
量の無機酸の使用を必要とするために、不利であ
る。またこれらの方法のある場合には極めて浸食
性の試薬を使用し、従つて必要な装置を作る際に
殊に耐浸食性の材料を用いなければならない。
硫酸/硝酸混合物によるアントラキノンのモノ
ニトロ化に対する方法はすでに以前から知られて
いた;例えばLiebermann、Berichte 16、54頁
(1883)参照。この方法においては、未反応アン
トラキノンの5%よりも小が反応生成物中に残る
程度にニトロ化を行つた場合、1−ニトロアント
ラキノンが単に約60%の収率で得られる。この低
収率は、生じたアントラキノンを更にジニトロア
ントラキノンにニトロ化されるのに対して十分に
保護できないことに起因する。この事態は種々な
例として、例えばドイツ国特許出願公告明細書第
2039822号に記載されている。
またアントラキノンを硫酸中でニトロ化するこ
とによる1−ニトロアントラキノンの製造方法も
ドイツ国特許出願公告明細書第2039822号に記載
されており、この方法では、アントラキノンのニ
トロ化を不均一相において、ほぼ75重量%の1−
ニトロアントラキノンが生じるまで、75〜82%硫
酸中にて約20〜約60℃の温度範囲で行つている。
上記の公告明細書の実施例1によれば、78%硫酸
160部当り98%硝酸51部を用いている、即ち実質
的に硫酸よりも硝酸の量が少ない。この方法の欠
点は長期間の反応時間を必要とし(実施例1によ
れば12〜15時間)、温度変化及びニトロ化酸の濃
度に対する反応過程の敏感性であり、このことは
ドイツ国特許出願公開明細書第2204516号に記載
されている。更にドイツ国特許出願公告明細書第
2039822号における方法の重大な欠点は、アント
ラキノンに対して多量の硫酸を必要とすることで
あり、このことは反応終了後に高い費用の伴う処
理をしなければならないか、或いは溶離剤のはげ
しい汚染を誘発する。これらの欠点はすでにドイ
ツ国特許出願公開明細書第2233185号に指摘され
ている。
ドイツ国特許出願公開明細書第2204516号に及
び第2233185号による方法でもドイツ国特許出願
公告明細書第2039822号による方法の欠点を完全
に取り除いてはおらず、その理由は、ドイツ国特
許出願公開明細書第2204516号によれば、反応を
同様にアントラキノンに対して比較的多量の酸に
よつて行い、そしてドイツ国特許出願公開明細書
第2233185号によれば、用いる酸の量はアントラ
キノンに対して実質的に少ないが、加えて反応を
不活性有機溶媒の存在下において行わなければな
らないためである。
さて、本発明によれば、アントラキノンを硝
酸/硫酸混合物中にて、硝酸の硫酸に対する重量
比を約1:1〜約2:1とし、硫酸のアントラキ
ノンに対する重量比を約0.5:1〜約1:1とし
て、そして硫酸の水に対する重量比を約2.5:1
〜約5.5:1として、ここで該重量比は用いた物
点の合計を基準とし、45〜70℃の温度範囲で、ア
ントラキノン化合物類の総量に関してアントラキ
ノン含量が3重量%以下になるまでニトロ化する
ことからなる硝酸/硫酸混合物でアントラキノン
をモノニトロ化する方法が見出された。
本発明における方法は45〜70℃の温度、有利に
は48〜60℃の温度範囲で行うことができる。
更に、ニトロ化の初期段階を示した範囲内の比
較的低い温度で行い、そしてモノニトロアントラ
キノンの生成進行に伴い、示した範囲内の比較的
高い温度に反応温度を上昇させることが有利であ
る。ニトロ化の初期段階を45〜55℃、好ましくは
48〜53℃範囲の低温で行ない、用いたアントラキ
ノンの50%以上がモノニトロ化された後、55〜70
℃、好ましくは約60℃の温度を上昇させることが
殊に好ましい。ニトロ化混合物中のアントラキノ
ン含量が、全アントラキノン化合物の和に関して
約3重量%の値になつた場合、1時間以内の間、
最高反応温度を60℃に保持することが有利であ
り、こうしなければモノニトロアントラキノン、
なかでも1−ニトロアントラキノンが更に認めら
れる度に反応してジニトロアントラキノンを生じ
る可能性がある。
本発明における方法は種々な方法で行なうこと
ができる。例えば最初に全ての硝酸/硫酸混合物
を導入し、これにアントラキノンを導入すること
ができる。アントラキノンの導入は1度に或いは
3時間までの期間で行なうことができる。また本
方法は、反応が十分にまたは一部分完了した混合
物中に、硝酸/硫酸混合物及びアントラキノンを
別々に但し同時に計量導入することができる。更
に本方法は多段階反応法で、例えばカマ・カスケ
ード法を行い、そして硝酸/硫酸混合物及びアン
トラキノンを連続法において反応カスケードの第
一エレメントに同時に計量導入して行うことがで
きる。また本発明における方法は反応管中で行う
ことができ、硝酸/硫酸混合物及びアントラキノ
ンを連続法で反応管中に同時に計量導入すること
ができる。本方法または例えば水分含量22重量%
以上の硝酸/硫酸混合物の一部分中でアントラキ
ノンの全て或いは一部を撹拌し、そして水分含量
が例えば5重量%以下の残りの硝酸/硫酸混合物
及び必要に応じて残りのアントラキノンを0.5〜
3時間後に計量導入することもできる。後者の場
合には、比較的高割合の水を含む(例えば水分含
量22重量%以上)混成酸中でニトロ化が徐々に起
り、無水または少量の水(例えば5重量%以下)
を含む硝酸/硫酸混合物を加えた場合にのみ、認
められる程度の速度でニトロ化が開始する。この
方法は、例えば熱除去の理由により、アントラキ
ノンを初期段階に徐々に加えなければならない場
合、即ちHNO3/アントラキノン比が>2である
場合に有利である。かくて、混酸を用いた場合に
得られるであろう過ニトロ化がさけられ、その水
分含量は全混酸の量に相当する(添加した全ての
混酸の平均値に等しい)。
本発明の方法においては、主として有機成分か
らなる液相がニトロ化反応中に生じることが重要
である。以下にこの相を「液体有機相」として述
べる。それは上記の重量比及び温度で生じ、主に
アントラキノン及び混酸からなる低比重の液体有
機相並びに液体であり且つ残りの硝酸及び硫酸部
分を含む無機相の乳化物の生成を誘導する。一般
に液体有機相はアントラキノンの50%よりも多い
程度からなり、そして3:1以上、好ましくは
4:1以上の重量比で硝酸及び硫酸を含んでい
る。液体有機相は残りの部分の硝酸及び硫酸(硫
酸の重量割合は硝酸の重量割合を超える)並びに
少量の溶解した状態の有機物質を含んでいる。液
体有機相の生成は本発明における方法の実行に際
して極めて重要なことである。一方において、そ
れは、液体有機相中に生成して存在する1−ニト
ロアントラキノンのそれ以上のニトロ化が遅れる
ことが確実であり、他方、これによつて極めて濃
厚な混合物、即ち用いたアントラキノンに対して
比較的少量の酸中でニトロ化を行うことが可能で
ある。かくて例えばニトロ化混合物をアントラキ
ノンの50重量%以上の含量による問題なしに工業
的に取扱うことができる;即ちこのものは撹拌可
能な状態であり、特別な困難性もなくポンプ注入
することができる。この液体有機相の生成はアン
トラキノンの硝酸または硝酸/硫酸混合物のニト
ロ化中には従来認められなかつた。不均一相中で
のアントラキノンのニトロ化に対する公知の方
法、例えばドイツ国特許出願公告明細書第
2039822号においては、この種の液体有機相は生
じないが、但し事実上アントラキノンのみを含む
固相を生じた。実施例1において硝酸の添加中ま
たは添加後に温度が上昇した場合でも、液体有機
相は生じない。本発明における方法と同様に、ア
ントラキノンの同様な濃度で本発明の特許請求の
範囲に示した温度範囲でドイツ国特許出願公告明
細書第2039822号の方法を行う試みを成しても、
液体有機相が現われぬために(実施例13参照)、
混合物は反応中にもはや撹拌不可能であつた。一
方、本発明における方法によれば、液体有機相が
すでに生じた場合にのみ、多量のアントラキノン
を導入することができる。多量のアントラキノン
中での撹拌は濃度の点からは困難ではなく、その
理由はアントラキノンが液体有機相に採り入れら
れ、反応混合物の液体性が完全に保持されるため
である。
本発明の方法におけるニトロ化は多分界面反応
である。無機相を適当な操作によつて、例えば遠
心分離によつて分離した場合、反応は直ちに中止
するが、有機相は比較的多量の硝酸を含んでい
る。分離した無機相または新らたに硫酸を加えた
後、反応が再び開始する。かくて反応中にはげし
い撹拌または他の適当な方法で、2相の良い十分
な混合をすべきである。
液体有機相の生成原因は多分、アントラキノ
ン/硝酸付加生成物、殊にアントラキノン対硝酸
のモル比2:1または3:1の付加生成物の生成
によるものである。反応中の該相の組成がこれを
示している。有機液相が最適な液体粘稠度
(consistency)を有する段階である最大のデ・ミ
キング(de−mixing)の段階では、無機液相中
での希釈に対応して有機液相中での顕著な硝酸濃
度が認められる。無機相中の硝酸は、液体有機相
が分解する速度で、固体ニトロアントラキノンの
分離に伴い(実施例12参照)、再び明らかに濃厚
になる。液体有機相の分離中に、1−ニトロアン
トラキノンが密な状態で得られ、従つてアントラ
キノンのその高割合にもかかわらず、反応混合物
はニトロ化の最終相においてさえも、容易に撹拌
可能な状態である。しかしながら、本発明におけ
る反応過程並びに液体有機相の生成及び分解の説
明に対して見出された指摘によつて、本発明にお
ける方法は反応過並びに液体有機相の生成及び分
解の論理に限定されるものではない。上記の説明
は本発明における方法を単に説明するのに役立て
ようとするものであり、反応過程並びに液体有機
相の生成及び分解が行われることに関する説明の
正確性を主張するものではない。
本発明におけるニトロ化中に液体有機相を得る
ために、あるニトロ化条件を保持する必要があ
る。かくしてニトロ化混合物中のアントラキノン
の割合は最初に少なくとも20重量%、好ましくは
少なくとも30重量%であるべきである。本発明の
方法において硝酸の硫酸に対する重量比は最初に
約1:1〜約2:1、例えば1:1〜2:1、好
ましくは1.2:1〜1.5:1である。本発明の方法
における硝酸のアントラキノンに対する重量比は
最初に約0.5:1〜1:1、例えば0.5:1〜1:
1、好ましくは0.6:1〜0.8:1である。本発明
の方法において硫酸の水に対する重量比は最初に
約2.5:1〜約5.5:1、例えば2.5:1〜5.5:
1、好ましくは3.5:1〜5.3:1である。上記の
各重量比は用いた全ての物質の総量に関するもの
である。本発明における方法は45〜70℃、好まし
くは48〜60℃の温度範囲で行われる。一般に本発
明の方法において用いる硫酸は70〜85重量%、好
ましくは74〜84重量%範囲の濃度であり、混酸中
の水の総量は硫酸に起因し、そして硝酸は90〜
100重量%、好ましくは97〜99重量%の濃度で用
いられる。なかでも濃度及び重量比に対するこれ
らのデータは用いた物質の総量に関する;使用す
る一部の量は確実に上記の範囲外にあつてもよ
く、例えば少量の水を含むかまたは無水物である
混酸を、実施例10及び11に述べた如く最初に高割
合の水を含むニトロ化混合物に計量導入する場
合、或いは例えば実施例5に述述べた如く、反応
開始時に多量のH2SO4及び/または硝酸中にアン
トラキノンを徐々に導入する場合がそうである。
本発明の方法に従つて1−ニトロアントラキノ
ンの高収率を得るために、1−ニトロアントラキ
ノンの更なるニトロ化を十分にさけるように、相
互に行う計量を釣り合わせることが有利である。
液体有機相の出現は更にニトロ化反応に対して反
応をより敏感でなくするが、原則としてモノニト
ロアントラキノンのジニトロアントラキノンへの
更にニトロ化を防止しない。かくして例えばニト
ロ化混合物中に硫酸の水分含量が大きくそしてア
ントラキノンの割合が大きければ、硝酸対硫酸の
重量比が更に有利に硝酸に移行し得る。更に、例
えば反応を、
(a) 硝酸の硫酸に対する高重量比で、硫酸の水に
対する特定の重量比及び硫酸のアントラキノン
に対する高重量比によつて、
(b) 硫酸の水に対する低重量比で、硫酸のアント
ラキノンに対する特定の重量比及び硝酸の硫酸
に対する高重量比によつて、並びに、
(c) 硫酸の水に対する低重量比で、硝酸の硫酸に
対する高重量比及び硫酸のアントラキノンに対
する高重量比によつて、行なうことが有利であ
り、そしてまたその逆も可能である。
「高重量比」及び「低重量比」なる語は各々の
場合に示した限定内でそれぞれ高または低重量比
を表わす。
本発明の方法においては温度は45℃以下に降下
させるべきではなく、その理由は液体有機相が固
化し始め、反応が進行するにつれて、混合物がも
はや撹拌可能な状態でなくなる危険性があるため
である。(実施例1b参照)。一方、70℃、好まし
くは60℃の温度を超えるべきではなく、その理由
は高温度でジニトロアントラキノン生成の割合が
増加すること及び/またはアントラキノン及びニ
トロアントラキノンが酸素によつて分解するため
である。本発明におけるニトロ化反応中にかなり
の量の熱を放出するために、一般に反応熱の一部
分または全てを除去し、かくして反応混合物にお
ける温度の過増加をさける必要がある。この熱は
いずれか所望の方法で、例えば壁を水、塩水また
は気化アンモニアで冷却するか、過剰の硝酸を還
流で、好ましくは減圧下で留出させることによる
蒸発冷却或いは例えばわん曲反応器を用いて反応
器の側面を外部冷却して除去することができる。
ニトロ化混合物中のアントラキノン含量が3重
量%より小、好ましくは約2〜3重量部(各々の
場合にアントラキノン化合物の和に関する)にな
つた後、反応混合物を最高温度60℃で2時間以
下、好ましくは1時間以下後処理するように、反
応時間を選ぶべきである。こうしなければジニト
ロアントラキノンが認められる程度に生成し、従
つてアントラキノン含量の低下にもかかわらず、
1−ニトロアントラキノンの収率増加は起らな
い。一般に反応時間は2及び7時間、好ましくは
3及び5時間の間であり、一般に必要な時間は不
連続法による場合よりも連続法の場合がわずかに
長い。
本発明の方法に対して、用いるアントラキノン
1モル当り少なくとも2モルの硝酸を必要とす
る。しかしながら使用するアントラキノン1モル
当り硝酸2.5〜4モル、好ましくは2.7〜3.5モルを
用いることが有利である。
本発明の方法において用いるアントラキノンの
粒径は臨界的ではなく、その理由は一方では比較
的大きなアントラキノン粒子が液体有機相中で十
分にニトロ化され、他方では極めて細かいアント
ラキノン粒子が反応混合物を特に濃厚にはしない
ためである。
本発明における方法は、他の方法例えばドイツ
国特許出願公告明細書第2039822号における方法
の如く、硫酸濃度の変化に対してそれほど敏感で
はない。本発明における方法を極めて高濃度で行
つた結果として、遊離した反応水によつて反応中
に10重量%までの硫酸濃度の低下をきたす。反応
終了時に、酸濃度範囲が自動的に得られ、その際
には硝酸はわずかなニトロ化作用も有していな
い。この理由により、また硝酸量の変化は他の方
法と同様に臨界的ではない。
本発明における方法は種々な有利な変法におい
て行うことができる。例として次の変法を挙るこ
とができる:
変 法 1
硫酸(100重量%)60〜80重量部、硝酸(100重
量%)100〜85重量部及び水15〜18重量部を含む
混酸中に48〜52℃でアントラキノン100重量部を
導入する。ニトロ化混合物中にアントラキノン3
重量%よりも小(アントラキノン化合物の総量に
ついて)しか検出できなくなるまで、50〜60℃の
温度でニトロ化を行ない、一般にこれには約2〜
5時間を要する。この方法では、上記範囲内で数
値的に比較的少量のH2SO4及び水を、数値的に高
い値のHNO3と混合することが好ましく、そして
またこの逆も可能である。
変 法 2
アントラキノン80〜100重量部を72〜78重量%
硫酸100〜150重量部中に20〜50℃で導入し、硝酸
(98重量%)80〜110重量部を加え、次に更にアン
トラキノン100〜120重量部並びに硫酸(100重量
%)35〜45重量%、硝酸(100重量%)63〜52重
量%及び水2〜3重量%からなる混酸120〜150重
量部を同時に加える。ニトロ化混合物にアントラ
キノン3重量%よりも小(アントラキノン化合物
の総量について)しか検出できなくなるまで、50
〜60℃の温度でニトロ化を行い、一般にこれには
2〜5時間を要する。この方法では各々の場合
に、示した範囲内で、最初に述べた数に近い数値
または最後に述べた数に近い数値を相互に混合す
ることが好ましい。
変 法 3
粗製の1−ニトロアントラキノン(1−ニトロ
アントラキノン含量約75%)42〜46%並びに硝酸
(100%)38〜40%、硫酸(100%)46〜44%及び
水14〜16%からなる混酸54〜58%の組成を有する
反応が終了した上記の混合物10〜20%を保留す
る。9〜4倍量のアントラキノン及び混酸を上記
混合物の保留部に1〜5時間にわたつて同時に導
入し、アントラキノン100重量部当り混酸160〜
210重量部を導入し、該混酸は硝酸(100%)40〜
35重量%、硝酸(100%)52〜53重量%及び水8
〜11重量%を含んでいる。ニトロ化混合物中にア
ントラキノン3重量%より小のみ(アントラキノ
ン化合物の総量を基準にして)検出できるように
なるまで、48〜60℃の温度範囲でニトロ化を行
い、一般にこれには約2〜5時間を要する。この
方法においては、各々の場合に示した範囲内で、
最初に述べた数に近い数値または最後に述べた数
に近い数値を相互に混合することが好ましい。
本発明における方法は非連続的及び連続的の双
方法で行うことができる;例えばこの方法を反応
管またはかまカスケード中で行う連続法が殊に有
利である。α−ニトロ化の高割合を得るために、
低限界に近い温度例えば45〜50℃でニトロ化を開
始し、少なくとも75%のアントラキノンがニトロ
化された場合に、高温例えば55〜65℃で進行させ
ることが有利である。
反応混合物はそれ自体公知の方法で、例えばニ
トロ化混合物を水に計量導入して或いは水をニト
ロ化混合物に計量導入して処理することができ、
その際に生成物の混合物が沈澱する。この沈澱物
を適当には過または遠心分離し、中性になるま
で少量の水で洗浄し、次いで乾燥する。ニトロ化
混合物を、該混合物の酸含量が50%以下になるよ
うな量の水で希釈する場合、存在するニトロアン
トラキノン及び未反応アントラキノンがほとんど
完全に沈澱する。これらの化合物を分離した後、
高割合の水を含む硫酸及び硝酸の混合物が残り、
このものは事実上有機成分及び塩を含んでいな
い。
この混合物は蒸留によつてその成分に有利に分
離され、更にニトロ化用に再使用される。この方
法においては、塔底物質中に事実上硝酸を含まぬ
約70%硫酸が残るまで、最初に硝酸及び水を蒸留
することができ、次いでこのものを濃流酸に処理
し、水は例えばプリンク(Plink)装置中で蒸留
される。また最初に、硝酸及び水に関して少なく
とも70%の酸が存在するような量の濃硫酸を加
え、次にこのものから硝酸を高濃度硝酸として蒸
留し、一方硫酸からなる残つた塔底物質を例えば
プリンク装置中で濃縮する。反応生成物を分離し
て得られた液または遠心分離液中に含まれ得る
有機物質はこのタイプの酸再生中に酸化によつて
分解される。上記方法に従つて酸処理を行い、か
くして得られた硝酸及び硫酸を再使用し、実施例
3に述べた如く、洗浄水をニトロ化融成物の希釈
に用いる場合、本発明の方法においては溶離液は
全く得られない。
すでに述べた如く、本発明におけるニトロ化
は、ニトロ化混合物中のアントラキノン含量が
(アントラキノン化合物の総量を基準にして)3
重量%よりも小、好ましくは≦2に低下するまで
行う。これに必要なニトロ化混合物中のアントラ
キノン含量の測定はそれ自体公知の方法で行うこ
とができる。例えば定量薄層クロマトグラフまた
は高速液体クロマトグラフによる分析は容易に再
現性のある結果を生じ、従つて反応時間は与えら
れた装置の条件に対して1回で決定され、他の条
件はもはや連続的にチエツクする必要がない。
ニトロ化混合物、殊に変法1〜3に従つて得ら
れたニトロ化混合物を処理した後、生成物の混合
物が得られ、このものは1−ニトロアントラキノ
ン73%以上、アントラキノン3〜4%以下、及び
合計10%以下、好ましくは7%以下の1,5−及
び1,8−ジニトロアントラキノンを含んでい
る。一般に1−ニトロアントラキノンの収率は用
いたアントラキノンに対して、反応式から計算し
た論理収率の74〜80%である。
本発明における方法は多くの利点を有してい
る。かくして公知の方法と比較して、ニトロ化を
少量のみの無機酸によつて行うことができ、ニト
ロ化混合物中のアントラキノン含量は50%以上で
あることが可能である。従つて例えばかなり長い
反応時間を更に必要とするドイツ国特許出願公告
明細書第2039822号における方法と比較して、空
間/時間収率は数倍大きくなることができる。本
発明における方法は硝酸及び/または硫酸濃度の
変化に対して殊に敏感でない。極めて高濃度で本
方法を行う結果として、反応水の遊離によつて工
程中に10%までの硫酸濃度の減少をきたし、従つ
て反応終了時に、硝酸がもはやほとんどニトロ化
作用をもたせぬ酸濃度範囲が自動的に得られる。
これに対比して例えばドイツ国特許出願公告明細
書第2039822号の方法における硝酸濃度は正確に
保持しなければならず、その理由は遊離した反応
水が使用する酸の大過剰のために、酸濃度に顕著
な効果をもたぬためである。ドイツ国特許出願公
告明細書第2039822号における実施例1により、
例えば初期状態で77.6%の硝酸濃度及び最終状態
で76.9%の硫酸濃度が計算される。これによりド
イツ国特許出願公告明細書第2039822号の方法に
おいては、用いる硫酸濃度の変化は本発明におけ
る方法よりも反応過程により大きな影響を及ぼす
ことが明らかである。またHNO3の量及び濃度を
より厳密に見積るべきである。更に本発明におけ
る方法の利点は個々のパラメーターを互いに調和
させ得ることであり、従つてニトロ化速度をニト
ロ化の長期間にわたつて一定の保持することがで
き、単位時間当りに発生する反応熱がほとんど一
定に保たれ、比較的簡単な方法で除去することが
できる。最後に、本発明の方法においてはアント
ラキノンを特定の形態、例えば細かくふるい分け
て用いる必要のないことを指摘すべきである。本
発明の方法に従つて得られる1−ニトロアントラ
キノンの収率及び純度は他の方法におけるものと
同一か或いはより良好である。一般に副生成物は
20〜23%よりも少なく生じ、殊に1,5−及び
1,8−ジニトロアントラキノンの総量は10%よ
りも小、一般に8%以下である。
公知の如く、1−ニトロアントラキノンは重要
な工業的中間生成物であり、このものは例えば1
−アミノアントラキノンを製造する際に用いるこ
とができ、後者から多くのアントラキノン染料を
製造することができる。本発明に従つて製造した
1−ニトロアントラキノンは公知の方法で、例え
ば硫化ナトリウム水溶液で処理して、直接1−ア
ミノアントラキノンに還元することができる。し
かしながら、より純粋な生成物を所望する場合に
は、公知の方法で、例えば亜硫酸ナトリウム水溶
液で処理するか(アメリカ国特許明細書第
2302729号参照)、或いは酸アミドで処理して(ド
イツ国特許出願公告明細書第2039822号参照)、更
に精製することができる。
以下の実施例における百分率は特記せぬ限り重
量基準である。無機酸または無機酸混合物に対す
る含有量が%で与えられている場合には、100%
にするための不足分は水である。
実施例 1
a 反応を終了し且つ粗製の1−ニトロアントラ
キノン68g(組成は後記の表参照)を含むニト
ロ化混合物150gを、4本の管を固定したふた
付の且ついかり型撹拌機(直径9cm、高さ12
cm)、温度計、令却器及び滴下ロートを備えた
円筒状反応容器(容量1.5、直径10cm、高さ
20cm)にまず導入した。この混合物に工業用ア
ントラキノン(純度99%)500g並びに次の組
成:H2SO4(100%)351g、HNO3(100%)
464g及び水76.5gの混酸890gを48〜50℃で、
200rpmの撹拌速度で3時間にわたり、均一に
且つ別個に、但し同時に計量しながら導入し
た。この間、温度49〜51℃に調節した。用いた
物質の10〜20%を導入した後、2相系を生じ、
このものは大きな非混合性を傾向を示した。こ
のものはアントラキノンまたはニトロ化された
アントラキノンの少量を溶解した混酸からなる
高比重の透明液体無機相並びにアントラキノ
ン、ニトロアントラキノン、硝酸及び少量の硫
酸からなる低比重の完全または主として液状の
有機相からなつていた。この2相系は全体の計
量中保持された。
計量導入終了後、混合物を50℃で更に1時
間、そして最後に60℃で更に3時間撹拌した。
この工程中に、液体有機相はアントラキノンの
ニトロ化の増加に伴い固相に徐々に移り、その
際に混合物の連続的な濃厚化が認められたが、
しかし反応が終了するまで容易な撹拌性を保持
した。反応中、撹拌しながら代表的な各平均試
料(約5g)を取り出し、水中で撹拌し、沈澱
物を別し、中性になるまで熱水で洗浄し、そ
して乾操した。乾燥した試料を高速液体クロマ
トグラフ法によつて分析した。その結果を下記
の表に示した。
なお、本実施例における硝酸の硫酸に対する
重量比は1.3:1、硫酸のアントラキノンに対
する重量比は0.7:1、硫酸の水に対する重量
比は4.7:1であつた。
b aに述べた如き方法に従つて行なうが、但し
本方法は38〜40℃で行つた。液体有機相は生成
せず、反応混合物は極めて濃厚になつた;約半
分を計量導入した後、この混合物はもはや撹拌
不能であり、温度調節が不能であつた。
温度を45℃に上昇させた場合、塊はやや困難
性を伴つて移動始めさせることができた;この
混合物は、温度を更に48〜50℃上昇させた場合
にのみ再び撹拌可能になり、計量導入を続けた
場合に、液体有機相を生じた。
The present invention relates to a method for mononitrating anthraquinone using a nitric acid/sulfuric acid mixture, which allows obtaining 1-nitroanthraquinone in high yield. A number of methods are known for the mononitration of anthraquinones, in which the nitration of anthraquinones is carried out with nitric acid alone or with nitric acid and other substances (e.g. U.S. Pat.
No. 2874168, German Patent Application Publication No.
2103360, 2232464 and 2241627 and Polish Patent Specification No. 46428). These methods are disadvantageous because they require long reaction times and/or the use of relatively large amounts of inorganic acids. Also, in some cases these methods use highly erosive reagents and therefore particularly erosive resistant materials must be used in constructing the necessary equipment. Methods for the mononitration of anthraquinones with sulfuric/nitric acid mixtures have already been known for some time; see, for example, Liebermann, Berichte 16, page 54 (1883). In this process, 1-nitroanthraquinone is obtained in yields of only about 60% if the nitration is carried out such that less than 5% of unreacted anthraquinone remains in the reaction product. This low yield is due to the inability to adequately protect the resulting anthraquinone from further nitration to dinitroanthraquinone. Various examples of this situation include, for example, German patent application publication specification no.
Described in No. 2039822. A method for producing 1-nitroanthraquinone by nitrating anthraquinone in sulfuric acid is also described in German Patent Application No. 2039822. 75% by weight of 1-
The process is carried out in 75-82% sulfuric acid at temperatures ranging from about 20 to about 60°C until nitroanthraquinone is produced.
According to Example 1 of the above published specification, 78% sulfuric acid
51 parts of 98% nitric acid are used per 160 parts, ie, there is substantially less nitric acid than sulfuric acid. Disadvantages of this method are the long reaction times required (12-15 hours according to Example 1) and the sensitivity of the reaction process to temperature changes and to the concentration of the nitrated acid, which is explained in the German patent application It is described in Publication Specification No. 2204516. Furthermore, German patent application publication specification no.
A significant drawback of the process in No. 2039822 is that it requires a large amount of sulfuric acid for the anthraquinone, which either requires expensive work-up after the end of the reaction or leads to severe contamination of the eluent. provoke. These drawbacks have already been pointed out in DE-A-2233185. The methods according to German Patent Application No. 2204516 and German Patent Application No. 2233185 do not completely eliminate the disadvantages of the method according to German Patent Application No. 2039822, and the reason for this is that According to German Patent Application No. 2204516, the reaction is likewise carried out with a relatively large amount of acid relative to the anthraquinone, and according to DE 22 33 185 the amount of acid used is This is because, in addition, the reaction must be carried out in the presence of an inert organic solvent, although this is substantially less so. Now, according to the present invention, anthraquinone is prepared in a nitric acid/sulfuric acid mixture at a weight ratio of nitric acid to sulfuric acid of about 1:1 to about 2:1, and a weight ratio of sulfuric acid to anthraquinone of about 0.5:1 to about 1. :1, and the weight ratio of sulfuric acid to water is approximately 2.5:1.
~5.5:1, where the weight ratio is based on the sum of the points used, in the temperature range of 45 to 70°C until the anthraquinone content is less than 3% by weight with respect to the total amount of anthraquinone compounds. A method has now been found for the mononitration of anthraquinones with a nitric acid/sulfuric acid mixture consisting of: The process according to the invention can be carried out at temperatures between 45 and 70°C, preferably between 48 and 60°C. Furthermore, it is advantageous to carry out the initial stages of the nitration at a relatively low temperature within the indicated range and to increase the reaction temperature to a relatively high temperature within the indicated range as the mononitroanthraquinone formation progresses. . The initial stage of nitration is carried out at 45-55℃, preferably
It is carried out at a low temperature in the range of 48-53℃, and after mononitration of more than 50% of the anthraquinone used, 55-70℃
It is particularly preferred to increase the temperature by .degree. C., preferably about 60.degree. If the anthraquinone content in the nitration mixture has reached a value of about 3% by weight with respect to the sum of all anthraquinone compounds, within 1 hour,
It is advantageous to keep the maximum reaction temperature at 60°C, otherwise mononitroanthraquinone,
Among them, whenever 1-nitroanthraquinone is further observed, there is a possibility that it will react to form dinitroanthraquinone. The method according to the invention can be carried out in various ways. For example, it is possible to first introduce all the nitric acid/sulfuric acid mixture and to this the anthraquinone. The anthraquinone can be introduced all at once or over a period of up to 3 hours. The process also allows the nitric acid/sulfuric acid mixture and the anthraquinone to be metered separately but simultaneously into the mixture in which the reaction has been fully or partially completed. Furthermore, the process can be carried out in a multistage reaction process, for example a Kama cascade process, and the nitric acid/sulfuric acid mixture and the anthraquinone are metered simultaneously into the first element of the reaction cascade in a continuous process. The process according to the invention can also be carried out in a reaction tube, and the nitric acid/sulfuric acid mixture and the anthraquinone can be metered into the reaction tube simultaneously in a continuous manner. This method or e.g. moisture content 22% by weight
All or part of the anthraquinone is stirred in a portion of the above nitric acid/sulfuric acid mixture and the remaining nitric acid/sulfuric acid mixture with a water content of e.g.
It is also possible to meter in after 3 hours. In the latter case, nitration occurs gradually in mixed acids containing relatively high proportions of water (e.g. water content >22% by weight) and in anhydrous or small amounts of water (e.g. <5% by weight).
Nitration begins at an appreciable rate only when a nitric acid/sulfuric acid mixture containing is added. This process is advantageous if, for example for heat removal reasons, the anthraquinone has to be added gradually in the initial stage, ie the HNO 3 /anthraquinone ratio is >2. Thus, the pernitration that would result if mixed acids were used is avoided, and the water content corresponds to the amount of the total mixed acid (equal to the average value of all mixed acids added). In the process of the invention, it is important that a liquid phase consisting mainly of organic components is formed during the nitration reaction. This phase will be described below as a "liquid organic phase." It occurs at the above weight ratios and temperatures and induces the formation of an emulsion of a low specific gravity liquid organic phase consisting primarily of anthraquinone and mixed acid and an inorganic phase that is liquid and contains a residual nitric and sulfuric acid moiety. Generally the liquid organic phase consists of greater than 50% of anthraquinone and contains nitric acid and sulfuric acid in a weight ratio of greater than 3:1, preferably greater than 4:1. The liquid organic phase contains the remainder nitric acid and sulfuric acid (the weight proportion of sulfuric acid exceeds the weight proportion of nitric acid) and a small amount of dissolved organic substances. The production of a liquid organic phase is of critical importance in carrying out the method according to the invention. On the one hand, it ensures that the further nitration of the 1-nitroanthraquinone formed and present in the liquid organic phase is delayed, and on the other hand, this results in a very concentrated mixture, i.e. relative to the anthraquinone used. It is possible to carry out the nitration in a relatively small amount of acid. Thus, for example, nitration mixtures can be handled industrially without problems due to anthraquinone contents of more than 50% by weight; this means that they are in a stirrable state and can be pumped without particular difficulties. . The formation of this liquid organic phase has not previously been observed during the nitration of anthraquinones with nitric acid or nitric acid/sulfuric acid mixtures. Known methods for the nitration of anthraquinones in a heterogeneous phase, for example German Patent Application No.
In No. 2039822, no liquid organic phase of this type was produced, but a solid phase containing virtually only anthraquinone was produced. Even if the temperature increases during or after the addition of nitric acid in Example 1, no liquid organic phase forms. Similar to the process according to the invention, attempts have been made to carry out the process of DE 2039822 at similar concentrations of anthraquinones and in the temperature range indicated in the claims of the invention.
Since no liquid organic phase appears (see Example 13),
The mixture could no longer be stirred during the reaction. On the other hand, according to the method according to the invention, large amounts of anthraquinone can only be introduced if a liquid organic phase has already formed. Stirring in large amounts of anthraquinone is not difficult from a concentration point of view, since the anthraquinone is incorporated into the liquid organic phase and the liquid nature of the reaction mixture is completely preserved. The nitration in the process of the invention is likely an interfacial reaction. If the inorganic phase is separated off by suitable operations, for example by centrifugation, the reaction is immediately stopped, but the organic phase still contains a relatively large amount of nitric acid. After adding the separated inorganic phase or fresh sulfuric acid, the reaction starts again. Thus, good and thorough mixing of the two phases should be achieved during the reaction by vigorous stirring or other suitable methods. The formation of the liquid organic phase is probably due to the formation of anthraquinone/nitric acid addition products, especially those with a molar ratio of anthraquinone to nitric acid of 2:1 or 3:1. The composition of the phase during the reaction indicates this. At the stage of maximum de-mixing, which is the stage at which the organic liquid phase has an optimal liquid consistency, there is a significant A high nitric acid concentration was observed. The nitric acid in the inorganic phase becomes clearly concentrated again with the separation of the solid nitroanthraquinone (see Example 12) at the rate at which the liquid organic phase decomposes. During the separation of the liquid organic phase, the 1-nitroanthraquinone is obtained in a dense state so that, despite its high proportion of anthraquinone, the reaction mixture remains easily stirrable even in the final phase of the nitration. It is. However, due to the indications found in the description of the reaction process and the formation and decomposition of the liquid organic phase in the present invention, the method in the present invention is limited to the logic of the reaction process and the formation and decomposition of the liquid organic phase. It's not a thing. The above description is merely intended to serve to illustrate the method of the present invention and does not claim to be accurate in describing the reaction process and the production and decomposition of the liquid organic phase that takes place. In order to obtain a liquid organic phase during nitration in the present invention, certain nitration conditions need to be maintained. The proportion of anthraquinone in the nitration mixture should thus initially be at least 20% by weight, preferably at least 30% by weight. In the process of the invention, the weight ratio of nitric acid to sulfuric acid is initially from about 1:1 to about 2:1, such as from 1:1 to 2:1, preferably from 1.2:1 to 1.5:1. The weight ratio of nitric acid to anthraquinone in the process of the invention is initially about 0.5:1 to 1:1, e.g.
1, preferably 0.6:1 to 0.8:1. In the method of the invention, the weight ratio of sulfuric acid to water is initially from about 2.5:1 to about 5.5:1, such as from 2.5:1 to 5.5:1.
1, preferably 3.5:1 to 5.3:1. The above weight ratios refer to the total amount of all materials used. The process according to the invention is carried out at a temperature range of 45-70°C, preferably 48-60°C. Generally, the sulfuric acid used in the process of the invention is at a concentration in the range of 70-85% by weight, preferably 74-84% by weight, the total amount of water in the mixed acid is attributable to the sulfuric acid, and the nitric acid is in the range of 90-85% by weight.
It is used at a concentration of 100% by weight, preferably 97-99% by weight. These data, inter alia for concentrations and weight ratios, relate to the total amount of substances used; some of the amounts used may certainly lie outside the above ranges, for example mixed acids that contain small amounts of water or are anhydrous. is initially metered into the nitration mixture containing a high proportion of water, as described in Examples 10 and 11, or at the beginning of the reaction, as described in Example 5, or at the beginning of the reaction . Or when anthraquinone is gradually introduced into nitric acid. In order to obtain high yields of 1-nitroanthraquinone according to the process of the invention, it is advantageous to balance the measurements carried out with respect to each other in such a way that further nitration of the 1-nitroanthraquinone is largely avoided.
The appearance of a liquid organic phase also makes the reaction less sensitive to nitration reactions, but does not in principle prevent further nitration of mononitroanthraquinone to dinitroanthraquinone. Thus, for example, if the water content of the sulfuric acid is high and the proportion of anthraquinone is high in the nitration mixture, the weight ratio of nitric acid to sulfuric acid can shift more favorably to nitric acid. Further, for example, the reaction may be carried out (a) at a high weight ratio of nitric acid to sulfuric acid, with a specific weight ratio of sulfuric acid to water and a high weight ratio of sulfuric acid to anthraquinone; (b) at a low weight ratio of sulfuric acid to water; (c) by a specific weight ratio of sulfuric acid to anthraquinones and a high weight ratio of nitric acid to sulfuric acid; and (c) at a low weight ratio of sulfuric acid to water, a high weight ratio of nitric acid to sulfuric acid and a high weight ratio of sulfuric acid to anthraquinones. Therefore, it is advantageous to do so, and vice versa. The terms "high weight ratio" and "low weight ratio" refer to a high or low weight ratio, respectively, within the limits indicated in each case. In the process of the invention the temperature should not fall below 45°C, since there is a risk that the liquid organic phase will start to solidify and as the reaction progresses, the mixture will no longer be in a stirrable state. be. (See Example 1b). On the other hand, temperatures of 70° C., preferably 60° C. should not be exceeded, since at higher temperatures the rate of dinitroanthraquinone formation increases and/or anthraquinones and nitroanthraquinones decompose with oxygen. Because of the significant amount of heat released during the nitration reaction in the present invention, it is generally necessary to remove some or all of the heat of reaction, thus avoiding an excessive increase in temperature in the reaction mixture. This heat can be removed in any desired manner, e.g. by wall cooling with water, brine or vaporized ammonia, by evaporative cooling by distilling off excess nitric acid at reflux, preferably under reduced pressure, or by e.g. a curved reactor. External cooling of the sides of the reactor can be used to remove the reactor. After the anthraquinone content in the nitration mixture is less than 3% by weight, preferably about 2 to 3 parts by weight (in each case relative to the sum of the anthraquinone compounds), the reaction mixture is heated at a maximum temperature of 60° C. for up to 2 hours. The reaction time should be chosen such that the work-up is preferably less than 1 hour. Otherwise, dinitroanthraquinone would form to an appreciable extent and thus, despite the reduction in anthraquinone content,
No increase in yield of 1-nitroanthraquinone occurs. Generally the reaction time is between 2 and 7 hours, preferably 3 and 5 hours, and generally the time required is slightly longer for continuous methods than for discontinuous methods. For the process of the invention, at least 2 moles of nitric acid are required per mole of anthraquinone used. However, it is advantageous to use from 2.5 to 4 mol, preferably from 2.7 to 3.5 mol, of nitric acid per mole of anthraquinone used. The particle size of the anthraquinone used in the process of the invention is not critical because, on the one hand, relatively large anthraquinone particles are sufficiently nitrated in the liquid organic phase, and on the other hand, very fine anthraquinone particles make the reaction mixture particularly concentrated. This is to prevent it from becoming a problem. The method according to the invention is not as sensitive to changes in the sulfuric acid concentration as other methods, such as the method in DE-A-2039822. As a result of carrying out the process according to the invention at very high concentrations, the liberated reaction water leads to a reduction in the sulfuric acid concentration of up to 10% by weight during the reaction. At the end of the reaction, an acid concentration range is automatically obtained in which the nitric acid does not have any nitrating effect. For this reason also the change in the amount of nitric acid is not critical as in other methods. The method according to the invention can be carried out in various advantageous variants. The following variants may be mentioned as examples: Variant 1 In a mixed acid containing 60-80 parts by weight of sulfuric acid (100% by weight), 100-85 parts by weight of nitric acid (100% by weight) and 15-18 parts by weight of water. 100 parts by weight of anthraquinone are introduced at 48-52°C. Anthraquinone 3 in the nitration mixture
The nitration is carried out at a temperature of 50-60° C. until less than 50% by weight (with respect to the total amount of anthraquinone compounds) can be detected, and generally this involves approx.
It takes 5 hours. In this method, it is preferred to mix numerically relatively small amounts of H 2 SO 4 and water within the above ranges with numerically high values of HNO 3 and vice versa. Variation 2 80-100 parts by weight of anthraquinone 72-78% by weight
100 to 150 parts by weight of sulfuric acid are introduced at 20 to 50°C, 80 to 110 parts by weight of nitric acid (98% by weight) are added, and then 100 to 120 parts by weight of anthraquinone and 35 to 45 parts by weight of sulfuric acid (100% by weight) are added. %, 120-150 parts by weight of a mixed acid consisting of 63-52% by weight of nitric acid (100% by weight) and 2-3% by weight of water are added simultaneously. 50 until less than 3% by weight of anthraquinone (relative to the total amount of anthraquinone compounds) can be detected in the nitration mixture.
Nitration is carried out at a temperature of ~60°C and generally takes 2 to 5 hours. In this method, it is preferred in each case to mix with one another values close to the first-mentioned number or close to the last-mentioned number within the indicated ranges. Variant 3 From crude 1-nitroanthraquinone (1-nitroanthraquinone content approximately 75%) 42-46% and nitric acid (100%) 38-40%, sulfuric acid (100%) 46-44% and water 14-16% 10-20% of the above reaction mixture having a composition of 54-58% of the mixed acid is retained. 9 to 4 times the amount of anthraquinone and the mixed acid were simultaneously introduced into the holding section of the above mixture over a period of 1 to 5 hours, and the amount of the mixed acid was 160 to 100 parts by weight per 100 parts by weight of the anthraquinone.
210 parts by weight is introduced, and the mixed acid is nitric acid (100%) 40~
35% by weight, 52-53% by weight of nitric acid (100%) and 8% by weight of water
Contains ~11% by weight. The nitration is carried out in the temperature range of 48 to 60 °C until less than 3% by weight of anthraquinone (based on the total amount of anthraquinone compounds) can be detected in the nitration mixture, which generally includes about 2 to 5% It takes time. In this method, within the range indicated in each case,
Preferably, values close to the first-mentioned number or values close to the last-mentioned number are mixed with each other. The process according to the invention can be carried out both batchwise and continuously; for example, a continuous process in which the process is carried out in reaction tubes or kettle cascades is particularly preferred. To obtain a high percentage of α-nitration,
It is advantageous to start the nitration at a temperature close to the lower limit, for example from 45 to 50°C, and to proceed at a higher temperature, for example from 55 to 65°C, if at least 75% of the anthraquinone has been nitrated. The reaction mixture can be worked up in a manner known per se, for example by metering the nitration mixture into water or by metering water into the nitration mixture,
A mixture of products precipitates out. The precipitate is suitably filtered or centrifuged, washed with a small amount of water until neutral, and then dried. If the nitration mixture is diluted with such an amount of water that the acid content of the mixture is below 50%, the nitroanthraquinone present and unreacted anthraquinone precipitates out almost completely. After separating these compounds,
A mixture of sulfuric and nitric acids containing a high proportion of water remains;
It is virtually free of organic components and salts. This mixture is advantageously separated into its components by distillation and reused for further nitration. In this process, the nitric acid and water can first be distilled until about 70% sulfuric acid remains in the bottom material, virtually free of nitric acid, which is then treated to concentrated acid, and the water is e.g. Distilled in a Plink apparatus. Also, first a quantity of concentrated sulfuric acid is added such that there is at least 70% acid with respect to nitric acid and water, and then the nitric acid is distilled from this as concentrated nitric acid, while the remaining bottom material consisting of sulfuric acid is e.g. Concentrate in a prink apparatus. Organic substances that may be present in the liquid obtained by separating the reaction products or in the centrifuged liquid are decomposed by oxidation during this type of acid regeneration. If the acid treatment is carried out according to the method described above, the nitric acid and sulfuric acid thus obtained are reused, and the wash water is used for diluting the nitration melt, as described in Example 3, then in the method of the invention: No eluent is obtained. As already mentioned, the nitration in the present invention is carried out when the anthraquinone content in the nitration mixture (based on the total amount of anthraquinone compounds) is 3.
% by weight, preferably ≦2. The necessary determination of the anthraquinone content in the nitration mixture can be carried out in a manner known per se. For example, analysis by quantitative thin layer chromatography or high performance liquid chromatography yields easily reproducible results, so that reaction times can be determined once for a given instrument condition, and other conditions are no longer continuous. There is no need to check. After processing the nitration mixture, in particular the nitration mixture obtained according to process variants 1 to 3, a mixture of products is obtained which contains at least 73% of 1-nitroanthraquinone and up to 3-4% of anthraquinone. , and a total of 10% or less, preferably 7% or less of 1,5- and 1,8-dinitroanthraquinone. Generally, the yield of 1-nitroanthraquinone is 74 to 80% of the theoretical yield calculated from the reaction formula based on the anthraquinone used. The method according to the invention has many advantages. Thus, compared to known processes, the nitration can be carried out with only small amounts of inorganic acids and the anthraquinone content in the nitration mixture can be more than 50%. Compared to, for example, the process in German Patent Application No. 2039822, which additionally requires considerably longer reaction times, the space/time yields can thus be several times higher. The method according to the invention is not particularly sensitive to changes in nitric acid and/or sulfuric acid concentration. As a result of carrying out the process at extremely high concentrations, the sulfuric acid concentration decreases by up to 10% during the process due to the liberation of the reaction water, so that at the end of the reaction, the acid concentration is such that nitric acid no longer has much of a nitrating effect. The range is automatically obtained.
In contrast, the nitric acid concentration in the process of DE 2039822, for example, has to be kept precisely because the free reaction water is due to the large excess of acid used. This is because it does not have a significant effect on concentration. According to Example 1 in German Patent Application Publication No. 2039822,
For example, a nitric acid concentration of 77.6% in the initial state and a sulfuric acid concentration of 76.9% in the final state are calculated. It is clear from this that in the process of DE 2039822, changes in the sulfuric acid concentration used have a greater effect on the reaction process than in the process of the invention. Also, the amount and concentration of HNO 3 should be estimated more precisely. A further advantage of the process according to the invention is that the individual parameters can be matched to each other, so that the nitration rate can be kept constant over a long period of nitration, and the heat of reaction generated per unit time can be kept constant. remains almost constant and can be removed in a relatively simple way. Finally, it should be pointed out that in the process of the invention it is not necessary to use the anthraquinone in a particular form, for example in finely sieved form. The yield and purity of 1-nitroanthraquinone obtained according to the process of the invention is the same or better than in other processes. Generally by-products are
The total amount of 1,5- and 1,8-dinitroanthraquinone is less than 10%, generally less than 8%. As is known, 1-nitroanthraquinone is an important industrial intermediate product, which is e.g.
- can be used in the production of aminoanthraquinones, from which many anthraquinone dyes can be produced. The 1-nitroanthraquinone prepared according to the invention can be reduced directly to 1-aminoanthraquinone in known manner, for example by treatment with aqueous sodium sulfide solution. However, if a purer product is desired, it may be treated in known manner, for example with an aqueous sodium sulfite solution (U.S. Pat.
2302729) or by treatment with acid amides (see DE 2039822). Percentages in the following examples are by weight unless otherwise specified. If the content for inorganic acids or inorganic acid mixtures is given in %, 100%
What is needed is water. Example 1 a 150 g of the nitrated mixture containing 68 g of crude 1-nitroanthraquinone (see table below for composition) after completion of the reaction was added to a hook-type stirrer with a lid (diameter 9 cm) to which four tubes were fixed. , height 12
cm), a cylindrical reaction vessel (capacity 1.5, diameter 10 cm, height
20cm). To this mixture 500 g of industrial anthraquinone (99% purity) and the following composition: 351 g of H 2 SO 4 (100%), HNO 3 (100%)
890 g of mixed acid of 464 g and 76.5 g of water at 48-50℃,
They were introduced uniformly and separately but simultaneously metered over a period of 3 hours at a stirring speed of 200 rpm. During this time, the temperature was adjusted to 49-51°C. After introducing 10-20% of the substance used, a two-phase system results,
This one showed a tendency towards great immiscibility. It consists of a high specific gravity transparent liquid inorganic phase consisting of a mixed acid with a small amount of anthraquinone or nitrated anthraquinone dissolved therein, and a low specific gravity completely or mainly liquid organic phase consisting of anthraquinone, nitroanthraquinone, nitric acid and a small amount of sulfuric acid. was. This two-phase system was maintained during the entire metering. After the end of the metering, the mixture was stirred for a further 1 hour at 50.degree. C. and finally for a further 3 hours at 60.degree.
During this process, the liquid organic phase gradually transferred to the solid phase with increasing nitration of anthraquinone, during which a continuous thickening of the mixture was observed;
However, easy stirring was maintained until the reaction was completed. During the reaction, a representative average sample of each (approximately 5 g) was removed with stirring, stirred in water, separated from the precipitate, washed with hot water until neutral, and dried. The dried samples were analyzed by high performance liquid chromatography. The results are shown in the table below. In this example, the weight ratio of nitric acid to sulfuric acid was 1.3:1, the weight ratio of sulfuric acid to anthraquinone was 0.7:1, and the weight ratio of sulfuric acid to water was 4.7:1. b. The method as described in b.a. was followed except that the method was carried out at 38-40°C. No liquid organic phase formed and the reaction mixture became very thick; after approximately half had been metered in, the mixture could no longer be stirred and the temperature could no longer be controlled. When the temperature was increased to 45 °C, the mass could be started to move with some difficulty; the mixture became stirrable again and weighed only when the temperature was increased further by 48-50 °C. As the introduction continued, a liquid organic phase formed.
【表】
実施例 2
各サンプルの採取を省略し、全体の混合物を次
の如く処理した以外は、実施例1と同じ操作が行
なわれた:混合物を冷水5中で撹拌し、60℃で
更に1/2時間撹拌し、沈澱物を別し、中性にな
るまで熱水でで洗浄し、そして真空下にて120℃
乾燥した。かくして得られた生成物の収量は685
gであつた。組成:アントラキノン1.9%、1−
ニトロアントラキノン73.9%、2−ニトロアント
ラキノン8.0%、1,6−ジニトロアントラキノ
ン3.4%、1,5−ジニトロアントラキノン3.6
%、1,8−ジニトロアントラキノン3.2%、
1,7−ジニトロアントラキノン3.4%、1,5
−ジニトロアントラキノン3.6%、1,8−ジニ
トロアントラキノン3.4%及び2,6−+2,7
−ジニトロアントラキノン0.2%。
1−ニトロアントラキノンの収率は理論量の75
%であつた。
実施例 3
1時間当りアントラキノン(純度99%)10000
g及び混酸(組成:HNO3100%)52.1%、H2SO4
(100%)39.3%及びH2O8.6%)16,100gを、は
げしく撹拌しながら、各エレメントの容量35を
有し且つ充填スクリユー及びカスケード1に混酸
計量ポンプ、カスケード4に水計量ポンプ及びカ
スケード1〜4に加熱及び冷却可能な水ジヤケツ
トを備えた4段カスケード(3段反応カスケード
+希釈カスケード)の第一エレメントに、48〜50
℃で同時に計量導入した。得られた1−ニトロア
ントラキノンの過による洗浄液1(約18,900
g/時間)を同時にカスケード4に計量導入し
た。
カスケードの個別のエレメントにおける温度を
次の如く調節した:カスケード1
48〜50℃、カスケード2 54〜56℃、カスケー
ド3 59〜61℃及びカスケード4 58〜62℃。
処理は、回転過器によりカスケード4からの
流出液を連続的に過し、この物質を2つの異な
る帯域で60℃にて過器上で水によつて洗浄して
行なつた。第一帯域において、1時間当り水
17900gを加え、この方法で(洗浄液1)約18900
g/時間の量で得られる液をカスケード4にお
ける希釈用に用いた。第二の帯域に1時間当り水
12400gを供給した。この方法で得られる液
(洗浄液2)を溶離液の生物学的処理に供給する
ことができた。
中性になるまで洗浄した過器上の物質を真空
下にて十分に乾燥した。1時間当り次の組成の生
成物12550gが得られた:アントラキノン3.0%、
2−ニトロアントラキノン6.7%、1−ニトロア
ントラキノン73.6%、1,6−ジニトロアントラ
キノン4.0%、1,7−ジニトロアントラキノン
3.8%、1,5−ジニトロアントラキノン3.8%、
1,8−ジニトロアントラキノン3.4%、2,7
−+2,6−ジニトロアントラキノン0.6%及び
他の物質1.1%。
1−ニトロアントラキノンの収率は理論量の
75.9%であつた。
回転加圧過器上での過による母液の処理は
2変法で行つた。
a それ自体公知の且つ「シヨツト変法」
(Schott variant)と称する方法によつて、含
水硝酸として硝酸を留去した。
b それ自体公知の且つ「抽出蒸留」と称する方
法によたて、無水または96%硫酸を、水分含量
対硫酸に関して、70%の酸が存在するような量
でまず加え、高濃度の硝酸として硝酸を留去し
た。
aまたはbの工程後に蒸留残査として残つた約
70%硫酸は、いわゆるプリンク装置中で、水を留
去しながらそれ自体公知の方法で96%硫酸に濃縮
した。かくして得られた酸はニトロ化工に再び供
給した。
なお、この実施例における硝酸の硫酸に対する
重量比は1,3:1、硫酸のアントラキノンに対
する重量比は0.6:1、硫酸の水に対する重量比
は4.6:1であつた。
実施例 4
実施例1に述べた如き反応器中にまずHNO3
(98%)320g及びH2SO4(78%)330gからなる
混酸650gを導入し、アントラキノン500gを5分
間にわたりはげしく撹拌しながら、25℃で開始
し、温度上昇52〜54℃に止めて導入した。この混
合物を50℃で更に1時間、60℃で更に30分撹拌し
た。この温度で30分間にわたり、HNO3(98%)
150g及びE2SO4(96%)120gからなる混酸270
gを計量導入し、再びこの混合物を60℃で2〜3
時間更に撹拌した。
アントラキノンを導入後約10〜15分に、混酸及
び完全または一部液体の有機相からなる2相系を
生じ、このものは混酸を60℃で加えられた後に
徐々に分解し、固体のニトロ化されたアントラキ
ノンを分離した。
この反応混合物を、水4000ml中で撹拌し、80℃
で1/2時間撹拌し、沈澱物を過し、中性になる
まで沈澱物を70℃で水により洗浄し、そして沈澱
物を乾燥した。乾燥生成物を625g得られ、この
ものは次の組成をもつていた:アントラキノン
2.4%、2−ニトロアントラキノン9.5%、1−ニ
トロアントラキノン74.9%、1,6−ジニトロア
ントラキノン2.4%、1,7−ジニトロアントラ
キノン1.8%、1.5−ジニトロアントラキノン3.1
%、1,8−ジニトロアントラキノン2.9%、
2,6−+2,7−ジニトロアントラキノン0.4
%及び他の物質2.6%。
1−ニトロアントラキノンの収率は理論量の77
%であつた。
なお、この実施例における硝酸の硫酸に対する
重量比は1.2:1硫酸のアントラキノンに対する
重量比は0.8:1、硫酸の水に対する重量比は
4.3:1であつた。
実施例 5
アントラキノンを1〜2時間にわたり均一速度
で導入した以外は、実施例4と同じ操作が行なわ
れた。混酸の計量導入、後処理及び処理は実施例
4に述べた如くして行つた。1−ニトロアントラ
キノン73.5%の乾燥生成物622gが得られた。1
−ニトロアントラキノンの収率は論理量の74.9%
であつた。
実施例 6
アントラキノン500gを、H2SO4(100%)315
g、HNO3(100%)400g及びH2O 65.5gからな
る混酸中に計量導入した以外は、実施例1と同じ
操作が行なわれた。この混合物を50℃で1時間そ
して60℃で更に5時間撹拌した。実施例2と同様
に処理した後、次の組成の1−ニトロアントラキ
ノン混合物621gが得られた:アントラキノン2.0
%、2−ニトロアントラキノン8.7%、1−ニト
ロアントラキノン73.5%、1,6−ジニトロアン
トラキノン3.4%、1,7−ジニトロアントラキ
ノン3.3%、1,5−ジニトロアントラキノン3.4
%、1,8−ジニトロアントラキノン3.0%、
2,6−+2,7−ジニトロアントラキノン0.6
%及び他の物質2.1%
1−ニトロアントラキノンの収率は論理量の
74.9%であつた。
この実施例では、硝酸の硫酸に対する重量比は
1.3:1、硫酸のアントラキノンに対する重量比
は0.6:1、硫酸の水に対する重量比は4.8:1で
あつた。
実施例 7
アントラキノン300gをH2SO4(82%)375g中
で撹拌し、HNO3(98%)420gを50〜55℃で2
時間にわたつて滴下した。この工程中、最初の濃
い混合物は約3/4〜1時間後により液状になり、
11/4時間後に液体有機相を生じたが、このもの
はしかしまだ固体成分を含んでいた。この時点
で、更に200gのアントラキノンを加えた。硝酸
の滴下終了後、混合物を50℃で更に1時間撹拌
し、60℃に加温し、この温度で15分間にわたり、
一水和物(=100%硫酸)43g及びHNO3(98
%)53gの混合物を加えた。この混合物を最後に
60℃で更に2時間撹拌した。
反応混合物を水3000ml中で撹拌し、沈澱物を
別し、中性になるまで洗浄し、乾燥した後、次の
組成の1−ニトロアントラキノン混合物627gが
得られた:アントラキノン1.2%、2−ニトロア
ントラキノン7.5%、1−ニトロアントラキノン
75.4%、1,6−ジニトロアントラキノン3.4
%、1,7−ジニトロアントラキノン3.2%、
1,5−ジニトロアントラキノン3.2%、1,8
−ジニトロアントラキノン3.2%、及び2,6−
+2,7−ジニトロアントラキノン0.5%。
1−ニトロアントラキノンの収率は論理量の
77.5%であつた。
なお、この実施例では、硝酸の硫酸に対する重
量比は1.3:1、硫酸のアントラキノンに対する
重量比は0.7:1、硫酸の水に対する重量比は
4.7:1であつた。
実施例 8
a アントラキノンを導入した後、工程を減圧下
(約70〜100mmHg)で行つて、過剰の硝酸が蒸
発し、反応器に取り付けられて冷却液の−20℃
の塩水を供給された強力な凝縮器中の凝縮して
反応混合物へ戻された以外は、実施例4と同じ
操作が行なわれた。全体の反応中、確実に一定
の硝酸蒸留を行つた。これに対してニトロ化反
応の熱は最初は十分であつた:反応終了時には
反応器を加熱する必要があつた。
処理後、1−ニトロアントラキノン混合物
620gが得られた。1−ニトロアントラキノン
含量は73.8%であり、アントラキノン含量は
3.0%であつた。1−ニトロアントラキノンの
収率は論理量の75.2%であつた。
b aに述べた方法を行うが、但し反応器の加熱
を省略した。反応混合物の温度が所望の温度以
下に降下したならば直ちに常圧にもどし、実施
例4に述べた如く反応を完了させた。
実施例 9
a 反応中、ニトロ化混合物を、反応器外に装備
した水冷式リービツヒ冷却器を介して循環させ
た以外は、実施例4と同じ操作が行なわれた。
またこの場合に、反応温度を加熱しなければな
らなかつた。処理後、1−ニトロアントラキノ
ン混合物620gが得られた。1−ニトロアント
ラキノン含量は73.8%であり、アントラキノン
含量は2.9%であつた。1−ニトロアントラキ
ノンの収率は理論量の75.2%であつた。
b 反応器に所望の温度や反応熱だけでは保持で
きぬ場合、循環を省略し、実施例4に述べた如
く反応を完了させることができた。
実施例 10
H2SO4(74%)230gをまず円筒状反応器に導
入し、この中でアントラキノン150gを撹拌し、
1時間にわたりHNO3(98%)235gを滴下し
た。この工程に温度が約40℃に上昇した。HNO3
(98%)235g及びH2SO4(96%)195gからなる
混酸430gを均一速度で2時間にわたつて加え
た。この工中に温度は50〜52℃に上昇した。約25
%の混酸を加えた後、乳液が得られ、この中で更
にアントラキノン350gを10分間撹拌した。混酸
の添加終了後、混合物を50℃で30分間、60℃で3
時間更に撹拌した。次に反応混合物を水4中で
撹拌し、沈澱物を別し、別器上の物質を中性
になるまで熱水で洗浄し、そして乾燥した。かく
して次の組成の1−ニトロアントラキノン混合物
615gが得られた:アントラキノン2.5%、2−ニ
トロ化アントラキノン6.8%、1−ニトロアント
ラキノン75.9%、1,6−ジニトロアントラキノ
ン3.0%、1,7−ジニトロアントラキノン3.3
%、1,5−ジニトロアントラキノン3.7%及び
1,8−ジニトロアントラキノン3.2%。
1−ニトロアントラキノンの収率は論理量の
77.2%であつた。
なお、この実施例における硝酸の硫酸に対する
重量比は1.3:1、硫酸のアントラキノンに対す
る重量比は0.7:1、硫酸の水に対する重量比は
4.6:1であつた。
実施例 11
H2SO4(78%)280gをまず円筒状反応器に導
入し、この中でアントラキノン200gを撹拌し、
撹拌しながらHNO3(98%)235gを30分間にわ
たつて滴下した。この工程中に温度は47℃に上昇
した。次にH2SO4(96%)137g及びHNO3(98
%)235gの混合物を1時間にわたり均一速度で
加え、混酸の最後の75%の添加中にアントラキノ
ン300gを均一速度で加えた。この工程中、温度
を50〜52℃に保持した。この混合物を50℃で1時
間、60℃で2時間更に撹拌した。実施例10と同様
にして処理した後、次の組成の1−ニトロアント
ラキノン混合物619gが得られた:アントラキノ
ン1.5%、2−ニトロアントラキノン8.2%、1−
ニトロアントラキノン75.1%、1,6−ジニトロ
アントラキノン3.0%、1,7−ジニトロアント
ラキノン2.9%、1,5−ジニトロアントラキノ
ン3.7%及び1,8−ジニトロアントラキノン2.9
%。
1−ニトロアントラキノンの収率は理論量の
76.6%であつた。
なお、この実施例における硝酸の硫酸に対する
重量比は1.3:1、硫酸のアントラキノンに対す
る重量比は1.3:1、硫酸のアントラキノンに対
する重量比は0.7:1、硫酸の水に対する重量比
は4.6:1であつた。
参考例
A 反応終了した混合物305gを、底部に排出口
を備えた容量2の円筒状反応器に導入した。
アントラキノン600g並びに硫酸(84%)501g
及びHNO3(98%)595gからなる混酸を、50
〜52℃ではげしく撹拌しながら2時間にわたり
同時に導入した。混合物を更に20分間撹拌し、
次いで撹拌を止めた。2つの層を生じた。水の
如く透明な底部の無機層を、底部排出口を通し
て、上部の有機性黄色液層から分離した。界面
影響のために不正値を消去するために、中間相
を除去した後、有機相1007gが残つた。2相の
各々約1/10を、全てのアントラキノン化合物が
沈澱するような量の水で希釈した。次にこの混
合物を過し、残渣を中性になるまで水で洗浄
し、乾燥し、そして液を分析した。残渣の乾
燥重量及び分析データから、各相の次の組成を
計算することができた:
無機相:H2SO4455g、HNO3232g、アントラ
キノン類31g及び水176g;
有機相:H2SO461.3g、HNO3224g、アントラ
キノン類681g及び水41g。
硫酸の硝酸に対する重量比は無機相において
は1.98:1であり、有機相において0.27:1で
あつた。
B Aに述べた如き方法を行うが、但し導入終了
後、混合物を50℃で1時間、60℃で3時間更に
撹拌した。融成物を、全てのアントラキノン化
合物が沈澱する量の水で希釈し、この混合物を
過し、液中の硫酸の硝酸に対する重量比を
分析的に測定した。その比は1.33:1であり、
Aによる無機相と比較して、明らかに有利に硝
酸側に移動した。反応混合物1990gは
HNO3419g、H2SO4558g及びアントラキノン
類751gを含んでいた。
比較例
a アントラキノン500gをH2SO4(84%)420g
中で5分間撹拌し、HNO3(98%)120gを25
℃で10分間で加えた。この工中、温度は55℃に
上昇し、混合物はかろうじてまた撹拌可能なほ
ぼ粘性になつた;更にHNO3120gを50〜55℃
で添加を試みた際、融成物は濃厚になり、もは
や撹拌不可能であつた。はげしい冷却にもかか
わらず、融成物の内部温度は55℃以上の値に上
昇した。この反応はもはや調節することができ
なかつた。
b aに述べた如き方法を行うが、但し81.5%
H2SO4を用いた。この場合にもまた、かかるは
げしい濃厚化が硝酸の添加によつて始まり、反
応混合物は撹拌不可能となつた。
c aにおける如き方法を行うが、但し用いる
H2SO4の重を25%増加させた;この場合にもま
た、HNO3約160gの添加後、融成物はもはや
撹拌できなかつた。
全ての実験a〜cにおいて、反応中に液体有機
相は現われなかつた。[Table] Example 2 The same procedure as in Example 1 was carried out, except that the collection of each sample was omitted and the whole mixture was treated as follows: the mixture was stirred in cold water 5 and further heated at 60 °C. Stir for 1/2 hour, separate the precipitate, wash with hot water until neutral, and incubate under vacuum at 120°C.
Dry. The yield of the product thus obtained is 685
It was hot at g. Composition: Anthraquinone 1.9%, 1-
Nitroanthraquinone 73.9%, 2-nitroanthraquinone 8.0%, 1,6-dinitroanthraquinone 3.4%, 1,5-dinitroanthraquinone 3.6
%, 1,8-dinitroanthraquinone 3.2%,
1,7-dinitroanthraquinone 3.4%, 1,5
- dinitroanthraquinone 3.6%, 1,8-dinitroanthraquinone 3.4% and 2,6-+2,7
- Dinitroanthraquinone 0.2%. The yield of 1-nitroanthraquinone is 75% of the theoretical amount.
It was %. Example 3 Anthraquinone (99% purity) 10000 per hour
g and mixed acid (composition: HNO 3 100%) 52.1%, H 2 SO 4
(100%) 39.3% and H 2 O 8.6%) 16,100 g with vigorous stirring, each element having a capacity of 35 and containing a filling screw, a mixed acid metering pump in cascade 1, a water metering pump in cascade 4, 48-50 in the first element of a 4-stage cascade (3-stage reaction cascade + dilution cascade) with water jackets capable of heating and cooling in cascades 1-4.
℃ and metered in at the same time. The obtained 1-nitroanthraquinone was washed with filtration solution 1 (approximately 18,900
g/h) were metered into cascade 4 at the same time. The temperatures in the individual elements of the cascade were adjusted as follows: cascade 1 48-50°C, cascade 2 54-56°C, cascade 3 59-61°C and cascade 4 58-62°C. The treatment was carried out by continuously filtering the effluent from cascade 4 through a rotary strainer and washing the material with water on the strainer at 60 DEG C. in two different zones. water per hour in the first zone
Add 17900g and use this method (cleaning solution 1) to make approximately 18900g
The liquid obtained in the amount of g/h was used for dilution in cascade 4. water per hour in the second zone
12400g was supplied. The solution obtained in this way (washing solution 2) could be fed to the biological treatment of the eluent. The material on the filter, which had been washed until neutral, was thoroughly dried under vacuum. 12550 g of product of the following composition were obtained per hour: anthraquinone 3.0%;
2-nitroanthraquinone 6.7%, 1-nitroanthraquinone 73.6%, 1,6-dinitroanthraquinone 4.0%, 1,7-dinitroanthraquinone
3.8%, 1,5-dinitroanthraquinone 3.8%,
1,8-dinitroanthraquinone 3.4%, 2,7
-+2,6-dinitroanthraquinone 0.6% and other substances 1.1%. The yield of 1-nitroanthraquinone is based on the theoretical amount
It was 75.9%. Treatment of the mother liquor by filtration on a rotary pressurizer was carried out in two variants. a. Known per se and “shot variant”
Nitric acid was distilled off as hydrous nitric acid by a method called (Schott variant). b By a method known per se and called "extractive distillation", anhydrous or 96% sulfuric acid is first added in such an amount that, with respect to water content versus sulfuric acid, 70% acid is present, and as concentrated nitric acid. Nitric acid was distilled off. Approx. remaining as distillation residue after step a or b
The 70% sulfuric acid was concentrated to 96% sulfuric acid in a manner known per se while distilling off the water in a so-called plinking apparatus. The acid thus obtained was fed back to the nitro chemical plant. In this example, the weight ratio of nitric acid to sulfuric acid was 1.3:1, the weight ratio of sulfuric acid to anthraquinone was 0.6:1, and the weight ratio of sulfuric acid to water was 4.6:1. Example 4 HNO 3 was first introduced into a reactor as described in Example 1.
650 g of mixed acid consisting of 320 g of H 2 SO 4 (98%) and 330 g of H 2 SO 4 (78%) are introduced, and 500 g of anthraquinone are introduced with vigorous stirring for 5 minutes, starting at 25 °C and stopping at a temperature increase of 52-54 °C. did. The mixture was stirred for an additional hour at 50°C and for an additional 30 minutes at 60°C. HNO3 (98%) at this temperature for 30 min.
Mixed acid 270 consisting of 150 g and 120 g of E 2 SO 4 (96%)
g was metered in and the mixture was heated again at 60°C for 2-3 hours.
Stirred for an additional hour. Approximately 10-15 minutes after introduction of the anthraquinone, a two-phase system consisting of the mixed acid and a fully or partially liquid organic phase is formed, which gradually decomposes after the mixed acid is added at 60°C, resulting in nitration of the solid. The anthraquinone was isolated. The reaction mixture was stirred in 4000 ml of water at 80°C.
Stir for 1/2 hour, filter the precipitate, wash the precipitate with water at 70° C. until neutral, and dry the precipitate. 625 g of dry product was obtained, which had the following composition: anthraquinone.
2.4%, 2-nitroanthraquinone 9.5%, 1-nitroanthraquinone 74.9%, 1,6-dinitroanthraquinone 2.4%, 1,7-dinitroanthraquinone 1.8%, 1.5-dinitroanthraquinone 3.1
%, 1,8-dinitroanthraquinone 2.9%,
2,6-+2,7-dinitroanthraquinone 0.4
% and other substances 2.6%. The yield of 1-nitroanthraquinone is 77% of the theoretical amount.
It was %. In this example, the weight ratio of nitric acid to sulfuric acid was 1.2:1, the weight ratio of sulfuric acid to anthraquinone was 0.8:1, and the weight ratio of sulfuric acid to water was 1.2:1.
It was 4.3:1. Example 5 The same procedure as Example 4 was carried out, except that the anthraquinone was introduced at a uniform rate over 1-2 hours. The metered introduction of the mixed acid, work-up and treatment were carried out as described in Example 4. 622 g of dry product containing 73.5% of 1-nitroanthraquinone were obtained. 1
- Yield of nitroanthraquinone is 74.9% of the theoretical amount
It was hot. Example 6 500 g of anthraquinone was added to H 2 SO 4 (100%) 315
The same procedure as in Example 1 was carried out, except that 400 g of HNO 3 (100%) and 65.5 g of H 2 O were metered into the mixed acid. The mixture was stirred at 50°C for 1 hour and at 60°C for a further 5 hours. After processing analogously to Example 2, 621 g of a 1-nitroanthraquinone mixture with the following composition were obtained: anthraquinone 2.0
%, 2-nitroanthraquinone 8.7%, 1-nitroanthraquinone 73.5%, 1,6-dinitroanthraquinone 3.4%, 1,7-dinitroanthraquinone 3.3%, 1,5-dinitroanthraquinone 3.4
%, 1,8-dinitroanthraquinone 3.0%,
2,6-+2,7-dinitroanthraquinone 0.6
% and other substances 2.1% The yield of 1-nitroanthraquinone is
It was 74.9%. In this example, the weight ratio of nitric acid to sulfuric acid is
The weight ratio of sulfuric acid to anthraquinone was 0.6:1, and the weight ratio of sulfuric acid to water was 4.8:1. Example 7 300 g of anthraquinone was stirred in 375 g of H 2 SO 4 (82%) and 420 g of HNO 3 (98%) was stirred at 50-55 °C.
dripped over time. During this process, the initial thick mixture becomes more liquid after about 3/4 to 1 hour;
After 11/4 hours a liquid organic phase formed, which however still contained solid components. At this point, an additional 200 g of anthraquinone was added. After the addition of nitric acid had ended, the mixture was stirred at 50 °C for a further 1 h, warmed to 60 °C and at this temperature for 15 min.
43 g of monohydrate (=100% sulfuric acid) and HNO 3 (98
%) 53g of the mixture was added. Finally add this mixture
The mixture was further stirred at 60°C for 2 hours. After stirring the reaction mixture in 3000 ml of water, separating off the precipitate, washing it to neutrality and drying, 627 g of a 1-nitroanthraquinone mixture with the following composition were obtained: 1.2% anthraquinone, 2-nitroanthraquinone. Anthraquinone 7.5%, 1-nitroanthraquinone
75.4%, 1,6-dinitroanthraquinone 3.4
%, 1,7-dinitroanthraquinone 3.2%,
1,5-dinitroanthraquinone 3.2%, 1,8
-dinitroanthraquinone 3.2%, and 2,6-
+2,7-dinitroanthraquinone 0.5%. The yield of 1-nitroanthraquinone is
It was 77.5%. In this example, the weight ratio of nitric acid to sulfuric acid was 1.3:1, the weight ratio of sulfuric acid to anthraquinone was 0.7:1, and the weight ratio of sulfuric acid to water was
The ratio was 4.7:1. Example 8 a After introducing the anthraquinone, the process was carried out under reduced pressure (approximately 70-100 mmHg) to evaporate excess nitric acid and the reactor was attached to the coolant at -20 °C.
The same procedure as in Example 4 was carried out, except that the brine was condensed in a high-intensity condenser fed and returned to the reaction mixture. Constant nitric acid distillation was ensured during the entire reaction. In contrast, the heat of the nitration reaction was initially sufficient: at the end of the reaction it was necessary to heat the reactor. After treatment, 1-nitroanthraquinone mixture
620g was obtained. The 1-nitroanthraquinone content is 73.8%;
It was 3.0%. The yield of 1-nitroanthraquinone was 75.2% of theory. b The method described in a was carried out, but heating of the reactor was omitted. As soon as the temperature of the reaction mixture fell below the desired temperature, it was returned to normal pressure and the reaction was completed as described in Example 4. Example 9 a The same procedure as in Example 4 was carried out, except that during the reaction the nitration mixture was circulated through a water-cooled Liebig condenser installed outside the reactor.
Also in this case the reaction temperature had to be increased. After treatment, 620 g of 1-nitroanthraquinone mixture were obtained. The 1-nitroanthraquinone content was 73.8% and the anthraquinone content was 2.9%. The yield of 1-nitroanthraquinone was 75.2% of the theoretical amount. b If the desired temperature or heat of reaction alone could not be maintained in the reactor, circulation could be omitted and the reaction completed as described in Example 4. Example 10 230 g of H 2 SO 4 (74%) are first introduced into a cylindrical reactor, in which 150 g of anthraquinone are stirred,
235 g of HNO 3 (98%) was added dropwise over 1 hour. During this step the temperature rose to about 40°C. HNO 3
430 g of a mixed acid consisting of 235 g (98%) and 195 g H 2 SO 4 (96%) were added at a uniform rate over a period of 2 hours. During this process, the temperature rose to 50-52°C. about 25
After adding % of the mixed acid, an emulsion was obtained, in which 350 g of anthraquinone was further stirred for 10 minutes. After the addition of the mixed acid was completed, the mixture was incubated at 50°C for 30 minutes and at 60°C for 30 minutes.
Stirred for an additional hour. The reaction mixture was then stirred in 4 ml of water, the precipitate was separated, the material on the separate vessel was washed with hot water until neutral, and dried. Thus, a 1-nitroanthraquinone mixture with the following composition:
615 g were obtained: 2.5% anthraquinone, 6.8% 2-nitrated anthraquinone, 75.9% 1-nitroanthraquinone, 3.0% 1,6-dinitroanthraquinone, 3.3% 1,7-dinitroanthraquinone.
%, 1,5-dinitroanthraquinone 3.7% and 1,8-dinitroanthraquinone 3.2%. The yield of 1-nitroanthraquinone is
It was 77.2%. In this example, the weight ratio of nitric acid to sulfuric acid was 1.3:1, the weight ratio of sulfuric acid to anthraquinone was 0.7:1, and the weight ratio of sulfuric acid to water was
The ratio was 4.6:1. Example 11 280 g of H 2 SO 4 (78%) are first introduced into a cylindrical reactor, in which 200 g of anthraquinone are stirred,
While stirring, 235 g of HNO 3 (98%) was added dropwise over 30 minutes. During this step the temperature rose to 47°C. Next, 137 g of H 2 SO 4 (96%) and HNO 3 (98
%) of the mixture was added at a uniform rate over 1 hour and 300 g of the anthraquinone was added at a uniform rate during the last 75% addition of the mixed acid. The temperature was maintained at 50-52°C during this step. The mixture was further stirred at 50°C for 1 hour and at 60°C for 2 hours. After working up as in Example 10, 619 g of a 1-nitroanthraquinone mixture were obtained with the following composition: 1.5% anthraquinone, 8.2% 2-nitroanthraquinone, 1-nitroanthraquinone.
Nitroanthraquinone 75.1%, 1,6-dinitroanthraquinone 3.0%, 1,7-dinitroanthraquinone 2.9%, 1,5-dinitroanthraquinone 3.7% and 1,8-dinitroanthraquinone 2.9
%. The yield of 1-nitroanthraquinone is based on the theoretical amount
It was 76.6%. In this example, the weight ratio of nitric acid to sulfuric acid was 1.3:1, the weight ratio of sulfuric acid to anthraquinone was 1.3:1, the weight ratio of sulfuric acid to anthraquinone was 0.7:1, and the weight ratio of sulfuric acid to water was 4.6:1. It was hot. Reference Example A 305 g of the reaction-completed mixture was introduced into a cylindrical reactor with a capacity of 2 and equipped with an outlet at the bottom.
600g anthraquinone and 501g sulfuric acid (84%)
and 595 g of HNO 3 (98%), 50
They were introduced simultaneously over a period of 2 hours at ˜52° C. with vigorous stirring. Stir the mixture for an additional 20 minutes,
Then stirring was stopped. Two layers resulted. The water-clear bottom inorganic layer was separated from the top organic yellow liquid layer through the bottom outlet. After removing the interphase to eliminate incorrect values due to interfacial effects, 1007 g of organic phase remained. Approximately 1/10 of each of the two phases was diluted with such amount of water that all the anthraquinone compound precipitated. The mixture was then filtered, the residue washed with water until neutral, dried, and the liquid analyzed. From the dry weight of the residue and the analytical data it was possible to calculate the following composition of each phase: Inorganic phase: 455 g H 2 SO 4 , 232 g HNO 3 , 31 g anthraquinones and 176 g water; Organic phase: H 2 SO 4 61.3g, HNO 3 224g, anthraquinones 681g and water 41g. The weight ratio of sulfuric acid to nitric acid was 1.98:1 in the inorganic phase and 0.27:1 in the organic phase. B The procedure as described in A was carried out, except that after the introduction had ended, the mixture was further stirred at 50°C for 1 hour and at 60°C for 3 hours. The melt was diluted with an amount of water to precipitate all the anthraquinone compounds, the mixture was filtered, and the weight ratio of sulfuric acid to nitric acid in the liquid was determined analytically. The ratio is 1.33:1,
Compared to the inorganic phase with A, there was a clear preference for migration to the nitric acid side. 1990g of reaction mixture is
It contained 419 g of HNO 3 , 558 g of H 2 SO 4 and 751 g of anthraquinones. Comparative example a: 500g of anthraquinone to 420g of H 2 SO 4 (84%)
Stir for 5 minutes in a
Added for 10 minutes at °C. During this step, the temperature rose to 55°C and the mixture became almost viscous, just barely stirrable;
When the addition was attempted, the melt became thick and could no longer be stirred. Despite intense cooling, the internal temperature of the melt rose to values above 55°C. This reaction could no longer be controlled. b Perform the method as described in a, but with the exception of 81.5%
H2SO4 was used. In this case too, such severe thickening began with the addition of nitric acid, and the reaction mixture became unstirrable. c Perform the method as in a, but with the exception that
The weight of H 2 SO 4 was increased by 25%; again, after addition of about 160 g of HNO 3 the melt could no longer be stirred. In all experiments a-c, no liquid organic phase appeared during the reaction.
Claims (1)
硝酸の硫酸に対する重量比を約1:1〜約2:1
とし、硫酸のアントラキノンに対する重量比を約
0.5〜約1:1とし、そして硫酸の水に対する重
量比を約2.5:1〜約5.5:1とし、ここで該重量
比は用いた物質の合計を基準とし、45〜70℃の温
度範囲で、アントラキノン化合物類の合計に関し
てアントラキノン含量が3重量%以下になるまで
ニトロ化ることを特徴とする硝酸/硫酸混合物で
アントラキノンをモノニトロ化して高収率で1−
ニトロ−アントラキノンを製造する方法。 2 ニトロ化を48〜60℃の温度範囲で行う特許請
求の範囲第1項記載の方法。 3 ニトロ化の初期段階におけるニトロ化を45〜
55℃の温度範囲で行い、そして用いたアントラキ
ノンの50%以上がモノニトロ化された後、温度を
55〜70℃に上昇させる特許請求の範囲第1項記載
の方法。 4 ニトロ化を硝酸の硫酸に対する重量比が
1.2:1〜1.5:1である硝酸/硫酸混合物中で行
う特許請求の範囲第1〜3項のいずれかに記載の
方法。 5 ニトロ化を硫酸のアントラキノンに対する重
量比を0.6:1〜0.8:1として硝酸/硫酸混合物
中で行う特許請求の範囲第1〜4項のいずれかに
記載の方法。 6 硫酸の水に対する重量比が3.5:1〜5.3:1
である特許請求の範囲第1〜5項のいずれかに記
載の方法。 7 全ての硝酸/硫酸混合物を最初に導入し、そ
してこれにアントラキノンを導入する特許請求の
範囲第1〜6項のいずれかに記載の方法。 8 硝酸/硫酸混合物及びアントラキノンを、反
応が完全にまたは一部分終了した混合物中に別個
に但し同時に計量導入する特許請求の範囲第1〜
6項のいずれかに記載の方法。 9 工程を多段階反応カスケード中で行い、硝
酸/硫酸混合物及びアントラキノンの計量導入を
反応カスケードの最初のエレメント中に連続法で
同時に行う特許請求の範囲第1〜6項のいずれか
に記載の方法。 10 硝酸/硫酸混合物及びアントラキノンの計
量導入を連続法で反応管中に行う特許請求の範囲
第1〜6項のいずれかに記載の方法。 11 示した重量比を、最初に硫酸、水及びアン
トラキノンの一部分を導入し、液状が支配的な有
機相及び無機相(H2SO4/HNO3)の乳液が生じ
るまで硝酸の一部分を加え、その次にのみ残りの
アントラキノン、硝酸、水及び必要に応じて
H2SO4を加えることによつて、設定する特許請求
の範囲第1項記載の方法。 12 初期混合物において、比H2SO4/アントラ
キノンが>1であり、そして比H2SO4/H2Oが<
3.6である特許請求の範囲第11項記載の方法。 13 残りのアントラキノンを硝酸及び硫酸と同
時に、或いは硝酸及び硫酸よりも早く加える特許
請求の範囲第11項または12項記載の方法。[Claims] 1. Anthraquinone in a nitric acid/sulfuric acid mixture,
The weight ratio of nitric acid to sulfuric acid is about 1:1 to about 2:1.
and the weight ratio of sulfuric acid to anthraquinone is approximately
0.5 to about 1:1 and a weight ratio of sulfuric acid to water of about 2.5:1 to about 5.5:1, where the weight ratio is based on the sum of the materials used, at a temperature range of 45 to 70°C. , mononitration of anthraquinone with a nitric acid/sulfuric acid mixture characterized by nitration until the anthraquinone content is 3% by weight or less with respect to the total anthraquinone compounds to produce 1-
A method of producing nitro-anthraquinone. 2. The method according to claim 1, wherein the nitration is carried out at a temperature range of 48 to 60°C. 3 Nitration at the initial stage of nitration from 45 to
The temperature range is 55℃, and after more than 50% of the anthraquinone used has been mononitrated, the temperature is lowered.
The method according to claim 1, wherein the temperature is increased to 55-70°C. 4 The weight ratio of nitric acid to sulfuric acid is
4. A process according to claim 1, which is carried out in a nitric acid/sulfuric acid mixture of 1.2:1 to 1.5:1. 5. Process according to any one of claims 1 to 4, in which the nitration is carried out in a nitric acid/sulfuric acid mixture at a weight ratio of sulfuric acid to anthraquinone of 0.6:1 to 0.8:1. 6 Weight ratio of sulfuric acid to water is 3.5:1 to 5.3:1
The method according to any one of claims 1 to 5. 7. Process according to any one of claims 1 to 6, in which all the nitric acid/sulfuric acid mixture is introduced first and then the anthraquinone is introduced therein. 8. Claims 1 to 8, in which the nitric acid/sulfuric acid mixture and the anthraquinone are metered separately but simultaneously into the completely or partially reacted mixture.
The method described in any of Section 6. 9. The process according to claim 1, wherein the steps are carried out in a multistage reaction cascade and the nitric acid/sulfuric acid mixture and the anthraquinone are metered in simultaneously into the first element of the reaction cascade in a continuous manner. . 10. The method according to any one of claims 1 to 6, wherein the nitric acid/sulfuric acid mixture and the anthraquinone are metered into the reaction tube in a continuous manner. 11 The indicated weight ratios are adjusted by first introducing sulfuric acid, water and a portion of anthraquinone, adding a portion of nitric acid until an emulsion of predominantly liquid organic and inorganic phases (H 2 SO 4 /HNO 3 ) is formed; Then only the remaining anthraquinone, nitric acid, water and as needed
2. A method according to claim 1, wherein the setting is carried out by adding H 2 SO 4 . 12 In the initial mixture, the ratio H 2 SO 4 /anthraquinone is >1 and the ratio H 2 SO 4 /H 2 O is <
3.6. The method of claim 11, wherein the method is: 13. The method according to claim 11 or 12, in which the remaining anthraquinone is added simultaneously with nitric acid and sulfuric acid or earlier than nitric acid and sulfuric acid.
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