JP2018154588A - Manufacturing method and manufacturing device of n-(cyclohexylthio)phthalimide - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ゴムの加硫工程における加硫遅延剤として有用な化合物であるN−(シクロヘキシルチオ)フタルイミドの製造方法に関する。さらに詳しくは、工業的に有利にN−(シクロヘキシルチオ)フタルイミドを製造する方法および装置を提供する。 The present invention relates to a method for producing N- (cyclohexylthio) phthalimide, which is a compound useful as a vulcanization retarder in a rubber vulcanization step. More specifically, a method and an apparatus for producing N- (cyclohexylthio) phthalimide are advantageously provided industrially.
一般に、N−(シクロヘキシルチオ)フタルイミドは、シクロヘキシルスルフェニルクロリドとフタルイミドを塩基の共存下に反応させて製造する。通常、この製法では、塩素を用いて、強酸性条件で、原料シクロヘキシルスルフェニルクロリドを合成し、次いで、強塩基性条件で、シクロヘキシルスルフェニルクロリドとフタルイミドとを縮合させる。そのため、強酸および強塩基に安定で、かつ環境に対する負荷の小さい溶媒として、飽和炭化水素が用いられ、また工業的に生産性を高めるため、反応は高濃度で行われる。 In general, N- (cyclohexylthio) phthalimide is produced by reacting cyclohexylsulfenyl chloride and phthalimide in the presence of a base. Usually, in this production method, raw material cyclohexylsulfenyl chloride is synthesized under strong acidic conditions using chlorine, and then cyclohexylsulfenyl chloride and phthalimide are condensed under strong basic conditions. Therefore, saturated hydrocarbons are used as solvents that are stable to strong acids and bases and have a low environmental impact, and the reaction is carried out at a high concentration in order to increase productivity industrially.
これらの方法は、原料や目的物の取扱い、反応操作、環境負荷などに問題なく、工業的に実施できるが、高濃度で溶解性の低い飽和炭化水素を含む溶媒を用いるため、反応混合物が固液の不均一状態となり、原料同士の接触が不十分となり、反応収率が必ずしも満足ではなかった。 These methods can be carried out industrially without problems with the handling of raw materials and target products, reaction operations, environmental burdens, etc., but use of solvents containing saturated hydrocarbons with high concentrations and low solubility makes the reaction mixture solid. The liquid became inhomogeneous, the contact between the raw materials became insufficient, and the reaction yield was not always satisfactory.
本発明の目的は、工業的に有利にN−(シクロヘキシルチオ)フタルイミドを製造する方法および装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a method and an apparatus for producing N- (cyclohexylthio) phthalimide in an industrially advantageous manner.
本発明者らは、前記課題を解決する方法について鋭意検討した結果、混合物が固液の不均一状態であっても、簡便な方法で原料同士の接触を改善し、N−(シクロヘキシルチオ)フタルイミドを効率よく合成できることを見出し、本発明に到達した。 As a result of intensive studies on a method for solving the above problems, the present inventors have improved contact between raw materials by a simple method even when the mixture is in a solid-liquid heterogeneous state, and N- (cyclohexylthio) phthalimide Has been found to be able to be synthesized efficiently, and the present invention has been achieved.
すなわち本発明は、飽和炭化水素を含む溶媒中で、シクロヘキシルスルフェニルクロリドとフタルイミドを反応器中で混合し、混合物の一部を、反応器外へ抜出し、さらに、抜出した混合物を反応器内へ吐出することにより、混合物を外部循環して、シクロヘキシルスルフェニルクロリドとフタルイミドを反応させ、N−(シクロヘキシルチオ)フタルイミドを合成するN−(シクロヘキシルチオ)フタルイミドの製造方法である。 That is, in the present invention, cyclohexylsulfenyl chloride and phthalimide are mixed in a reactor in a solvent containing a saturated hydrocarbon, a part of the mixture is extracted out of the reactor, and the extracted mixture is further introduced into the reactor. This is a method for producing N- (cyclohexylthio) phthalimide in which N- (cyclohexylthio) phthalimide is synthesized by externally circulating the mixture and allowing cyclohexylsulfenyl chloride to react with phthalimide by discharging.
さらに本発明は、回転撹拌機を備え、反応器上部に仕込み口を有し、さらに、反応器底部に抜出し口を、反応器上部に吐出し口を有し、抜出し口と吐出し口は、配管でつながれ、配管の途中に送液ポンプを装備し、シクロヘキシルスルフェニルクロリドとフタルイミドを反応器中で混合し、混合物の一部を、反応器外へ抜出し、さらに、抜出した混合物を反応器内へ吐出することにより、混合物を外部循環して、シクロヘキシルスルフェニルクロリドとフタルイミドを反応させるN−(シクロヘキシルチオ)フタルイミドの製造装置である。 Furthermore, the present invention comprises a rotary stirrer, has a charging port at the top of the reactor, further has a discharge port at the bottom of the reactor, a discharge port at the top of the reactor, and the discharge port and discharge port are: Connected by piping, equipped with a liquid feed pump in the middle of the piping, cyclohexylsulfenyl chloride and phthalimide are mixed in the reactor, a part of the mixture is extracted out of the reactor, and the extracted mixture is further discharged into the reactor. Is a device for producing N- (cyclohexylthio) phthalimide in which the mixture is externally circulated to react cyclohexylsulfenyl chloride with phthalimide.
本発明によれば、従来、一般的に用いられてきた撹拌槽式反応器に簡単な外部循環機能を付与するだけで、工業的に有利に、N−(シクロヘキシルチオ)フタルイミドを製造することができる。 According to the present invention, it is possible to produce N- (cyclohexylthio) phthalimide in an industrially advantageous manner by simply providing a simple external circulation function to a conventionally used stirred tank reactor. it can.
本発明は、N−(シクロヘキシルチオ)フタルイミドの反応収率を向上させる。さらに、反応副生物が減少し、製品の純度が向上する。 The present invention improves the reaction yield of N- (cyclohexylthio) phthalimide. Furthermore, reaction by-products are reduced and the purity of the product is improved.
本発明のN−(シクロヘキシルチオ)フタルイミドの製造方法で、N−(シクロヘキシルチオ)フタルイミドを製造すると、高品質のN−(シクロヘキシルチオ)フタルイミドを、低い製造原価で製造することができる。 When N- (cyclohexylthio) phthalimide is produced by the method for producing N- (cyclohexylthio) phthalimide of the present invention, high-quality N- (cyclohexylthio) phthalimide can be produced at a low production cost.
さらに、本発明のN−(シクロヘキシルチオ)フタルイミドの製造装置で、N−(シクロヘキシルチオ)フタルイミドを製造すると、高品質のN−(シクロヘキシルチオ)フタルイミドを、低い製造原価で製造することができる。 Further, when N- (cyclohexylthio) phthalimide is produced with the N- (cyclohexylthio) phthalimide production apparatus of the present invention, high-quality N- (cyclohexylthio) phthalimide can be produced at a low production cost.
以下に本発明を詳細に説明する。 The present invention is described in detail below.
本発明のN−(シクロヘキシルチオ)フタルイミドの製造方法では、飽和炭化水素を含む溶媒中で、シクロヘキシルスルフェニルクロリドとフタルイミドを反応器中で混合する。本発明に用いる飽和炭化水素溶媒は、炭素数が5から10の飽和炭化水素が好ましい。さらに好ましくは、n−ペンタン、シクロペンタン、n−ヘキサン、シクロヘキサン、n−ヘプタン、メチルシクロヘキサン、n−オクタン、シクロオクタンなどを挙げることができる。 In the method for producing N- (cyclohexylthio) phthalimide of the present invention, cyclohexylsulfenyl chloride and phthalimide are mixed in a reactor in a solvent containing a saturated hydrocarbon. The saturated hydrocarbon solvent used in the present invention is preferably a saturated hydrocarbon having 5 to 10 carbon atoms. More preferable examples include n-pentane, cyclopentane, n-hexane, cyclohexane, n-heptane, methylcyclohexane, n-octane, and cyclooctane.
本発明のN−(シクロヘキシルチオ)フタルイミドの製造方法では、飽和炭化水素と混合して用いる溶媒は、芳香族炭化水素、塩素化炭化水素などを挙げることができる。芳香族炭化水素は、好ましくは炭素数が6から8の芳香族炭化水素であり、さらに好ましくは、トルエン、キシレン、エチルベンゼンなどを挙げることができる。塩素化炭化水素は、好ましくは炭素数が1から6の塩素化炭化水素であり、さらに好ましくは、二塩化エチレン、クロロベンゼンなどを挙げることができる。 In the method for producing N- (cyclohexylthio) phthalimide of the present invention, examples of the solvent used by mixing with saturated hydrocarbon include aromatic hydrocarbons and chlorinated hydrocarbons. The aromatic hydrocarbon is preferably an aromatic hydrocarbon having 6 to 8 carbon atoms, more preferably toluene, xylene, ethylbenzene and the like. The chlorinated hydrocarbon is preferably a chlorinated hydrocarbon having 1 to 6 carbon atoms, and more preferable examples include ethylene dichloride and chlorobenzene.
本発明のN−(シクロヘキシルチオ)フタルイミドの製造方法で用いるシクロヘキシルスルフェニルクロリドは、一般に、ジシクロヘキシルジスルフィドあるいはシクロヘキシルメルカプタンと塩素との反応で合成する。シクロヘキシルスルフェニルクロリドを、ジシクロヘキシルジスルフィドあるいはシクロヘキシルメルカプタンと塩素との反応で合成する場合、溶媒は、好ましくは、飽和炭化水素を含む溶媒を用いる。さらに好ましくは、シクロヘキシルスルフェニルクロリドとフタルイミドとの反応で用いる溶媒と同じ溶媒を用いる。 The cyclohexylsulfenyl chloride used in the method for producing N- (cyclohexylthio) phthalimide of the present invention is generally synthesized by a reaction of dicyclohexyl disulfide or cyclohexyl mercaptan with chlorine. When cyclohexylsulfenyl chloride is synthesized by reaction of dicyclohexyl disulfide or cyclohexyl mercaptan with chlorine, a solvent containing a saturated hydrocarbon is preferably used. More preferably, the same solvent as that used in the reaction of cyclohexylsulfenyl chloride and phthalimide is used.
ジシクロヘキシルジスルフィドあるいはシクロヘキシルメルカプタンと、塩素とを反応させてシクロヘキシルスルフェニルクロリドを合成する時の塩素の使用量は、通常、原料スルフィドあるいはメルカプタンに対して、0.5から2倍モル、好ましくは、1から1.5倍モルである。溶媒の使用量は、通常、ジシクロヘキシルジスルフィドあるいはシクロヘキシルメルカプタンに対して、0.5から10倍重量、好ましくは、1から5重量倍である。反応温度は、通常、−30℃から20℃、好ましくは、−20℃から5℃である。塩素ガスとの反応時間は、通常、0.1から10時間である。塩素ガスとの反応時間は、好ましくは、1から5時間である。反応圧力は、通常、常圧で行うが、減圧下であっても加圧下であってもよい。反応方法は、通常、飽和炭化水素を含む溶媒に、ジシクロヘキシルジスルフィドあるいはシクロヘキシルメルカプタンを溶解し、塩素ガスを吹き込み合成する。 The amount of chlorine used when synthesizing cyclohexylsulfenyl chloride by reacting dicyclohexyl disulfide or cyclohexyl mercaptan with chlorine is usually 0.5 to 2 times mol, preferably 1 mol, relative to the raw material sulfide or mercaptan. To 1.5 times mole. The amount of the solvent used is usually 0.5 to 10 times by weight, preferably 1 to 5 times by weight with respect to dicyclohexyl disulfide or cyclohexyl mercaptan. The reaction temperature is generally −30 ° C. to 20 ° C., preferably −20 ° C. to 5 ° C. The reaction time with chlorine gas is usually 0.1 to 10 hours. The reaction time with chlorine gas is preferably 1 to 5 hours. The reaction pressure is usually carried out at normal pressure, but it may be under reduced pressure or under pressure. The reaction is usually carried out by dissolving dicyclohexyl disulfide or cyclohexyl mercaptan in a solvent containing saturated hydrocarbon and blowing chlorine gas.
本発明のN−(シクロヘキシルチオ)フタルイミドの製造方法では、シクロヘキシルスルフェニルクロリドは、例えば、合成したものを低温で保持して使用する。シクロヘキシルスルフェニルクロリドの保存温度は、通常−30℃から20℃、好ましくは、−20℃から5℃である。 In the method for producing N- (cyclohexylthio) phthalimide of the present invention, for example, cyclohexylsulfenyl chloride is synthesized and used at a low temperature. The storage temperature of cyclohexylsulfenyl chloride is usually −30 ° C. to 20 ° C., preferably −20 ° C. to 5 ° C.
本発明のN−(シクロヘキシルチオ)フタルイミドの製造方法で用いるフタルイミドは、いかなる合成法によって製造されたものでもよい。たとえば、アンモニアあるいは尿素などと無水フタル酸との反応による製造法を挙げることができる。 The phthalimide used in the method for producing N- (cyclohexylthio) phthalimide of the present invention may be produced by any synthetic method. For example, a production method by reaction of ammonia or urea with phthalic anhydride can be mentioned.
本発明のN−(シクロヘキシルチオ)フタルイミドの製造方法では、シクロヘキシルスルフェニルクロリドとフタルイミドとの反応条件は、フタルイミドに対するシクロヘキシルスルフェニルクロリドのモル比は、通常、0.5から3倍モル、好ましくは、0.8から1.5倍モルである。フタルイミドに対するシクロヘキシルスルフェニルクロリドのモル比が0.5から3倍モルであると、未反応のフタルイミドが少なく、未反応のシクロヘキシルスルフェニルクロリドが分解しにくい。シクロヘキシルスルフェニルクロリドとフタルイミドとの反応では、溶媒の使用量は、通常、フタルイミドに対して、0.5から10倍重量、好ましくは、1から5重量倍である。溶媒の使用量が、フタルイミドに対して、0.5から10倍重量であると、収率が向上し、生産性がよい。反応温度は、通常、0から100℃、好ましくは、10から80℃である。反応温度が0から100℃であると、反応が速く、目的物であるN−(シクロヘキシルチオ)フタルイミドやシクロヘキシルスルフェニルクロリドが分解しない。反応時間は、通常0.1から10時間である。好ましくは、1から5時間である。反応時間が0.1から10時間であると、収率や生産性が高い。反応圧力は、常圧下あるいは減圧下でよい。 In the method for producing N- (cyclohexylthio) phthalimide of the present invention, the reaction condition between cyclohexylsulfenyl chloride and phthalimide is such that the molar ratio of cyclohexylsulfenyl chloride to phthalimide is usually 0.5 to 3 times mol, preferably 0.8 to 1.5 times mole. When the molar ratio of cyclohexylsulfenyl chloride to phthalimide is 0.5 to 3 times mole, there is little unreacted phthalimide, and unreacted cyclohexylsulfenyl chloride is difficult to decompose. In the reaction of cyclohexylsulfenyl chloride and phthalimide, the amount of solvent used is usually 0.5 to 10 times by weight, preferably 1 to 5 times by weight, relative to phthalimide. When the amount of the solvent used is 0.5 to 10 times the weight of phthalimide, the yield is improved and the productivity is good. The reaction temperature is usually 0 to 100 ° C., preferably 10 to 80 ° C. When the reaction temperature is 0 to 100 ° C., the reaction is fast and N- (cyclohexylthio) phthalimide and cyclohexylsulfenyl chloride, which are target products, are not decomposed. The reaction time is usually 0.1 to 10 hours. Preferably, it is 1 to 5 hours. When the reaction time is 0.1 to 10 hours, the yield and productivity are high. The reaction pressure may be normal pressure or reduced pressure.
シクロヘキシルスルフェニルクロリドとフタルイミドは、反応器中でシクロヘキシルスルフェニルクロリドとフタルイミドとを飽和炭化水素を含む溶媒中で混合する。 Cyclohexylsulfenyl chloride and phthalimide are mixed in a solvent containing saturated hydrocarbons in a reactor with cyclohexylsulfenyl chloride and phthalimide.
シクロヘキシルスルフェニルクロリドとフタルイミドの反応は、好ましくは、シクロヘキシルスルフェニルクロリド溶液をフタルイミドのスラリーあるいは溶液に添加して混合する。 The reaction of cyclohexylsulfenyl chloride and phthalimide is preferably performed by adding a cyclohexylsulfenyl chloride solution to a phthalimide slurry or solution and mixing.
シクロヘキシルスルフェニルクロリドとフタルイミドの反応は、好ましくは、フタルイミドのスラリーあるいは溶液をシクロヘキシルスルフェニルクロリド溶液に添加して混合する。 In the reaction of cyclohexylsulfenyl chloride and phthalimide, a phthalimide slurry or solution is preferably added to the cyclohexylsulfenyl chloride solution and mixed.
シクロヘキシルスルフェニルクロリドとフタルイミドの反応は、好ましくは、シクロヘキシルスルフェニルクロリドとフタルイミドを同時に添加し接触させて混合する。 In the reaction of cyclohexylsulfenyl chloride and phthalimide, preferably, cyclohexylsulfenyl chloride and phthalimide are simultaneously added and brought into contact with each other and mixed.
シクロヘキシルスルフェニルクロリドとフタルイミドの反応は、より好ましくは、シクロヘキシルスルフェニルクロリド溶液を、−30℃から20℃に保持しつつ、反応器内のフタルイミドの溶液あるいはスラリーに添加する。 More preferably, the reaction of cyclohexylsulfenyl chloride and phthalimide is added to the solution or slurry of phthalimide in the reactor while maintaining the cyclohexylsulfenyl chloride solution at -30 ° C to 20 ° C.
本発明のN−(シクロヘキシルチオ)フタルイミドの製造方法では、シクロヘキシルスルフェニルクロリドとフタルイミドとの反応において、塩化水素が副生するので、好ましくは、捕捉剤として塩基を共存させる。 In the method for producing N- (cyclohexylthio) phthalimide of the present invention, since hydrogen chloride is by-produced in the reaction of cyclohexylsulfenyl chloride and phthalimide, a base is preferably used as a scavenger.
塩基は、有機塩基、無機塩基あるいはそれらの混合物でもよい。有機塩基としては、好ましくは3級アミンであり、例えば、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン、ジメチルベンジルアミン、N−メチルモルフォリンなどを挙げることができる。さらに好ましくは、トリエチルアミン、ジメチルベンジルアミンである。無機塩基としては、金属水酸化物、金属酸化物などを挙げることができる。無機塩基としては、好ましくは、アルカリ金属水酸化物、アルカリ土類水酸化物、アルカリ土類酸化物である。具体的には、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、酸化カルシウムを挙げることができる。さらに好ましくは、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウムである。無機塩基は、水溶液あるいは水中スラリーとして使用してもよい。 The base may be an organic base, an inorganic base or a mixture thereof. The organic base is preferably a tertiary amine, and examples thereof include trimethylamine, triethylamine, tripropylamine, tributylamine, dimethylbenzylamine, N-methylmorpholine and the like. More preferred are triethylamine and dimethylbenzylamine. Examples of the inorganic base include metal hydroxides and metal oxides. The inorganic base is preferably an alkali metal hydroxide, alkaline earth hydroxide, or alkaline earth oxide. Specific examples include sodium hydroxide, potassium hydroxide, calcium hydroxide, and calcium oxide. More preferred are sodium hydroxide, potassium hydroxide and calcium hydroxide. The inorganic base may be used as an aqueous solution or a slurry in water.
本発明のN−(シクロヘキシルチオ)フタルイミドの製造方法では、好ましく使用する塩基の使用量は、通常、シクロヘキシルスルフェニルクロリドに対して、0.7倍モルから3倍モルの範囲である。塩基の使用量は、より好ましくは、0.9倍モルから2倍モルである。さらに好ましくは、1.0倍モルから1.5倍モルである。 In the method for producing N- (cyclohexylthio) phthalimide of the present invention, the amount of the base to be preferably used is usually in the range of 0.7 to 3 times mol with respect to cyclohexylsulfenyl chloride. The amount of the base used is more preferably 0.9 to 2 times mol. More preferably, it is 1.0-fold mole to 1.5-fold mole.
塩基の使用法は、通常、反応開始前に全量仕込む。シクロヘキシルスルフェニルクロリド溶液をフタルイミドのスラリーに添加する場合、シクロヘキシルスルフェニルクロリド溶液の添加に合わせて同時に連続供給してもよい。また、無機塩基を使用する場合、単独使用せず、予めフタルイミドと使用する無機塩基を反応させ、カリウムフタルイミドやナトリウムフタルイミドのようなフタルイミド塩を合成し、シクロヘキシルスルフェニルクロリドと反応させてもよい。 As for the use of the base, the whole amount is usually charged before starting the reaction. When the cyclohexylsulfenyl chloride solution is added to the phthalimide slurry, it may be continuously fed simultaneously with the addition of the cyclohexylsulfenyl chloride solution. Moreover, when using an inorganic base, you may make it react with the inorganic base to be used beforehand, phthalimide and a phthalimide salt like potassium phthalimide and sodium phthalimide, and it may make it react with cyclohexyl sulfenyl chloride, without using alone.
本発明のN−(シクロヘキシルチオ)フタルイミドの製造方法では、反応器内の混合物は、固液の不均一状態であることが好ましい。固液の不均一状態であると、固体成分は大きな塊状になり、液状のシクロヘキシルスルフェニルクロリドがフタルイミドに接触しにくいが、混合物を強制的に外部循環することにより、大きな固体成分の塊ができないため、2つの原料の接触効率が向上する。 In the method for producing N- (cyclohexylthio) phthalimide of the present invention, the mixture in the reactor is preferably in a solid-liquid non-uniform state. If the solid-liquid is in an inhomogeneous state, the solid component becomes a large lump, and liquid cyclohexylsulfenyl chloride is difficult to come into contact with phthalimide, but a large solid component lump cannot be formed by forcibly circulating the mixture externally. Therefore, the contact efficiency between the two raw materials is improved.
本発明のN−(シクロヘキシルチオ)フタルイミドの製造方法では、反応器内の混合物は、高濃度であることが好ましい。高濃度であると、固体成分の塊ができやすいため、さらに接触効率の向上効果が大きい。 In the method for producing N- (cyclohexylthio) phthalimide of the present invention, the mixture in the reactor is preferably at a high concentration. When the concentration is high, the solid component is easily formed, so that the contact efficiency is further improved.
本発明のN−(シクロヘキシルチオ)フタルイミドの製造方法では、より好ましくは、原料フタルイミド、副生する塩化水素由来の塩あるいは目的物のN−(シクロヘキシルチオ)フタルイミドなどが濃厚なスラリー状態である場合に接触効率の向上効果が大きい。 In the method for producing N- (cyclohexylthio) phthalimide of the present invention, it is more preferable that the raw material phthalimide, the salt derived from hydrogen chloride as a by-product or the target N- (cyclohexylthio) phthalimide is in a concentrated slurry state. The effect of improving contact efficiency is great.
本発明のN−(シクロヘキシルチオ)フタルイミドの製造方法では、シクロヘキシルスルフェニルクロリドとフタルイミドを反応器中で混合し、混合物の一部を、反応器外へ抜出し、さらに、抜出した混合物を反応器内へ吐出する。 In the method for producing N- (cyclohexylthio) phthalimide of the present invention, cyclohexylsulfenyl chloride and phthalimide are mixed in a reactor, a part of the mixture is withdrawn out of the reactor, and the withdrawn mixture is further put into the reactor. To discharge.
本発明のN−(シクロヘキシルチオ)フタルイミドの製造方法では、好ましくは、混合物の0.01〜10%を、より好ましくは、混合物の0.1〜5%を、反応器外へ抜出し、さらに、抜出した混合物を反応器内へ吐出する。 In the method for producing N- (cyclohexylthio) phthalimide of the present invention, preferably 0.01 to 10% of the mixture, more preferably 0.1 to 5% of the mixture is withdrawn from the reactor. The extracted mixture is discharged into the reactor.
本発明のN−(シクロヘキシルチオ)フタルイミドの製造方法では、混合物の一部を、外部循環させることにより、シクロヘキシルスルフェニルクロリドとフタルイミドの接触効率が向上する。 In the method for producing N- (cyclohexylthio) phthalimide according to the present invention, the contact efficiency between cyclohexylsulfenyl chloride and phthalimide is improved by externally circulating a part of the mixture.
本発明のN−(シクロヘキシルチオ)フタルイミドの製造方法では、好ましくは、反応器中の混合物の一部を底部から抜出し、反応器中の反応混合物の液面より高い位置から吐出する。反応器中の混合物の一部を底部から抜出し、反応器中の反応混合物の液面より高い位置から吐出するとすることにより、回転撹拌機の影響で液面下近くに生成しやすい固体成分の塊を分散させることができる。 In the method for producing N- (cyclohexylthio) phthalimide of the present invention, preferably, a part of the mixture in the reactor is withdrawn from the bottom and discharged from a position higher than the liquid level of the reaction mixture in the reactor. A part of the mixture in the reactor is withdrawn from the bottom and discharged from a position higher than the liquid level of the reaction mixture in the reactor. Can be dispersed.
本発明のN−(シクロヘキシルチオ)フタルイミドの製造方法では、好ましくは、反応器の底部の抜出し口から反応器内の吐出し口までの鉛直方向の高低差が0.5m以上である。反応器の底部の抜出し口から反応器内の吐出し口までの鉛直方向の高さが0.5m以上とすることにより、液面下近くの塊による上部と下部の混合不良を改善することができる。 In the method for producing N- (cyclohexylthio) phthalimide of the present invention, the vertical difference from the outlet at the bottom of the reactor to the outlet in the reactor is preferably 0.5 m or more. By setting the vertical height from the outlet at the bottom of the reactor to the outlet in the reactor to be 0.5 m or more, it is possible to improve the mixing failure between the upper part and the lower part due to lumps near the liquid level. it can.
本発明のN−(シクロヘキシルチオ)フタルイミドの製造装置は、回転撹拌機を備える。本発明のN−(シクロヘキシルチオ)フタルイミドの製造装置は、好ましくは、撹拌槽式反応器である。 The apparatus for producing N- (cyclohexylthio) phthalimide of the present invention includes a rotary stirrer. The apparatus for producing N- (cyclohexylthio) phthalimide of the present invention is preferably a stirred tank reactor.
本発明のN−(シクロヘキシルチオ)フタルイミドの製造装置は、反応器上部に仕込み口を有し、さらに、反応器底部に抜出し口を、反応器上部に吐出し口を有し、抜出し口と吐出し口は、配管でつながれ、配管の途中に送液ポンプを装備する。 The apparatus for producing N- (cyclohexylthio) phthalimide of the present invention has a charging port at the top of the reactor, and further has a discharge port at the bottom of the reactor and a discharge port at the top of the reactor. The spigot is connected by piping, and a liquid feed pump is installed in the middle of the piping.
本発明のN−(シクロヘキシルチオ)フタルイミドの製造装置で用いる配管は、高濃度の反応混合物を送液できるが好ましい。配管の内径は20mmから200mmが好ましく、より好ましくは、50から150mmである。 The piping used in the N- (cyclohexylthio) phthalimide production apparatus of the present invention is preferably capable of feeding a high-concentration reaction mixture. The inner diameter of the pipe is preferably 20 to 200 mm, more preferably 50 to 150 mm.
本発明のN−(シクロヘキシルチオ)フタルイミドの製造装置で用いる送液ポンプは、好ましくは、高濃度の反応混合物を送役できるものである。送液ポンプは、好ましくは、うず巻ポンプ、斜流ポンプ、軸流ポンプ、往復ポンプ、回転ポンプなどを用いる。送液ポンプは、より好ましくは、うず巻ポンプを用いる。 The liquid feed pump used in the N- (cyclohexylthio) phthalimide production apparatus of the present invention is preferably capable of feeding a high-concentration reaction mixture. As the liquid feed pump, a spiral pump, a mixed flow pump, an axial pump, a reciprocating pump, a rotary pump, or the like is preferably used. More preferably, the liquid feed pump is a spiral pump.
本発明のN−(シクロヘキシルチオ)フタルイミドの製造装置は、槽式反応器の底部を抜出し口とし、反応器の上部から内部に吐出し口を有する。反応器中の底部の抜出し口から反応器の吐出し口までの鉛直方向の高低差は0.5m以上であることが好ましい。抜出し口から吐出し口までの鉛直方向の高低差は、より好ましくは、0.8m以上、さらに好ましくは1.0m以上である。高低差が0.5m以上であると、混合向上効果が高い。 The apparatus for producing N- (cyclohexylthio) phthalimide of the present invention has a bottom portion of a tank reactor as an extraction port and a discharge port from the top of the reactor to the inside. The vertical difference from the outlet at the bottom of the reactor to the outlet of the reactor is preferably 0.5 m or more. The height difference in the vertical direction from the outlet to the outlet is more preferably 0.8 m or more, and further preferably 1.0 m or more. When the height difference is 0.5 m or more, the mixing improvement effect is high.
本発明のN−(シクロヘキシルチオ)フタルイミドの製造装置は、反応器中の反応混合物の液面より高い位置から吐出すように吐出し口を据え付けることが好ましい。このような抜出し口と吐出し口の位置関係により、有効な混合効果が得られる。 The apparatus for producing N- (cyclohexylthio) phthalimide of the present invention preferably has a discharge port installed so as to discharge from a position higher than the liquid level of the reaction mixture in the reactor. Due to the positional relationship between the outlet and the outlet, an effective mixing effect can be obtained.
本発明のN−(シクロヘキシルチオ)フタルイミドの製造装置は、シクロヘキシルスルフェニルクロリドとフタルイミドを反応器中で混合し、混合物の一部を、反応器外へ抜出し、さらに、抜出した混合物を反応器内へ吐出することにより、混合物を外部循環して、シクロヘキシルスルフェニルクロリドとフタルイミドを反応させる。 In the apparatus for producing N- (cyclohexylthio) phthalimide of the present invention, cyclohexylsulfenyl chloride and phthalimide are mixed in a reactor, a part of the mixture is extracted out of the reactor, and the extracted mixture is further discharged into the reactor. The mixture is externally circulated to react cyclohexylsulfenyl chloride and phthalimide.
本発明により製造したN−(シクロヘキシルチオ)フタルイミドには、一般に、最終的に溶媒と分離して、N−(シクロヘキシルチオ)フタルイミドを結晶性固体の製品として得る。 The N- (cyclohexylthio) phthalimide produced according to the present invention is generally finally separated from the solvent to obtain N- (cyclohexylthio) phthalimide as a crystalline solid product.
本発明では、通常、副生する塩、塩基、原料などを除くため、反応混合物を水と混合し、酸で中和後、分液してN−(シクロヘキシルチオ)フタルイミドを含む油層を得る。その後、製品の単離精製は、晶析法が好ましい。 In the present invention, in general, in order to remove by-produced salts, bases, raw materials and the like, the reaction mixture is mixed with water, neutralized with an acid, and separated to obtain an oil layer containing N- (cyclohexylthio) phthalimide. Thereafter, the crystallization method is preferable for the isolation and purification of the product.
晶析法は、たとえば、N−(シクロヘキシルチオ)フタルイミドを含む油層を冷却し晶析する方法、油層を濃縮し晶析する方法、低溶解性の溶媒を添加し再沈する方法あるいはこれらを組み合わせた方法などを挙げることができる。好ましくは、本発明では、冷却し晶析するか、あるいは濃縮しつつ蒸発により冷却する。晶析した結晶はろ過し母液と分離し、乾燥することにより溶媒を除去することができる。さらに好ましくは、飽和炭化水素を含む溶媒中で冷却して晶析する。 The crystallization method includes, for example, a method of cooling and crystallizing an oil layer containing N- (cyclohexylthio) phthalimide, a method of concentrating and crystallizing the oil layer, a method of reprecipitation by adding a low-solubility solvent, or a combination thereof. The method etc. can be mentioned. Preferably, in the present invention, cooling and crystallization are performed, or cooling is performed by evaporation while concentrating. The crystallized crystals are filtered, separated from the mother liquor, and dried to remove the solvent. More preferably, it is crystallized by cooling in a solvent containing a saturated hydrocarbon.
以下、実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples.
参考例1
撹拌槽型グラスライニング製3m3反応器に、ジシクロヘキシルジスルフィド910Kg(分子量230.4、純度94%、3.71Kgモル)とトルエン(沸点111℃)/シクロヘキサン(沸点81℃)の混合溶媒1250Kg(トルエン14重量%、密度0.781Kg/L、1600L)を仕込み、冷媒で−20℃に冷却した。そこへ撹拌しながら、塩素303Kg(分子量70.9、4.27Kgモル)を液温−20〜−10℃で2.0時聞かけて吹き込み、ジシクロヘキシルジスルフィドを塩素化し、シクロヘキシルスルフェニルクロリドの溶液2460Kg(分子量150.7、シクロヘキシルスルフェニルクロリド含量1120Kg、7.43Kgモル)を得た。
Reference example 1
In a stirred tank type glass-lined 3 m 3 reactor, 910 kg of dicyclohexyl disulfide (molecular weight 230.4, purity 94%, 3.71 kg mole) and toluene (boiling point 111 ° C.) / Cyclohexane (boiling point 81 ° C.) mixed solvent 1250 kg (toluene) 14 wt%, density 0.781 Kg / L, 1600 L), and cooled to −20 ° C. with a refrigerant. While stirring there, 303 kg of chlorine (molecular weight: 70.9, 4.27 kg mole) was blown in at a liquid temperature of −20 to −10 ° C. over 2.0 hours to chlorinate dicyclohexyl disulfide, and a solution of cyclohexylsulfenyl chloride. 2460 kg (molecular weight 150.7, cyclohexylsulfenyl chloride content 1120 kg, 7.43 kg mole) was obtained.
参考例2
シクロヘキシルスルフェニルクロリド合成溶媒に、塩化エチレン(沸点83℃)/シクロヘキサンの混合溶媒1340Kg(塩化エチレン20重量%、密度0.839Kg/L、1600L)を用いた以外は、参考例1と同様にして、シクロヘキシルスルフェニルクロリドの溶液2550Kg(7.43Kgモル)を得た。
Reference example 2
The same procedure as in Reference Example 1 was performed except that 1340 kg of a mixed solvent of ethylene chloride (boiling point 83 ° C.) / Cyclohexane (20 wt% ethylene chloride, density 0.839 Kg / L, 1600 L) was used as the cyclohexylsulfenyl chloride synthesis solvent. Thus, 2550 kg (7.43 kg mole) of a cyclohexylsulfenyl chloride solution was obtained.
実施例1
図1に示した反応容器を用いた。底部に撹拌翼を持つ回転撹拌機を備えた撹拌槽式グラスライニング製6m3反応容器に、内径100mmφの配管を反応器の底部から上部へ繋ぎ、途中に混合物を底部から上部へ循環するために送液ポンプ(うず巻ポンプ)を備えた。反応器底部の抜出し口から反応器上部の吐出し口までの鉛直方向の高低差は1.56mであった。
Example 1
The reaction vessel shown in FIG. 1 was used. To connect a pipe with an inner diameter of 100 mmφ from the bottom of the reactor to the top to a 6 m 3 reaction vessel made of a stirring tank type glass lining equipped with a rotary stirrer with a stirring blade at the bottom, and to circulate the mixture from the bottom to the top in the middle A liquid feed pump (spiral pump) was provided. The vertical difference from the outlet at the bottom of the reactor to the outlet at the top of the reactor was 1.56 m.
その反応容器に、フタルイミド1050Kg(分子量147.1、7.14Kgモル)、トリエチルアミン977Kg(分子量101.2、9.65Kgモル)およびトルエン/シクロヘキサンの混合溶媒1090Kg(トルエン14重量%、密度0.781Kg/L、1400L)を仕込み、温水で60℃に加温した。回転撹拌機で撹拌しながら(平均回転数100rpm)、かつ送液ポンプで原料混合物を吐出し量0.5m3/minで、外部循環を開始した。参考例1で調製したシクロヘキシルスルフェニルクロリド溶液2460Kgを−10℃に保冷しつつ、反応温度63〜67℃で2.0時間かけて供給し、その後0.5時間、同じ温度で撹拌と混合物の外部循環を続行し、N−(シクロヘキシルチオ)フタルイミド、未反応フタルイミド、塩化トリエチルアンモニウムなどを含む反応混合物を得た。 Into the reaction vessel, 1050 kg of phthalimide (molecular weight 147.1, 7.14 kg mole), 977 kg of triethylamine (molecular weight 101.2, 9.65 kg mole) and 1090 kg of mixed solvent of toluene / cyclohexane (toluene 14 wt%, density 0.781 kg) / L, 1400 L), and warmed to 60 ° C. with warm water. While stirring with a rotary stirrer (average rotation speed: 100 rpm), the raw material mixture was discharged with a liquid feed pump, and external circulation was started at an amount of 0.5 m 3 / min. The cyclohexylsulfenyl chloride solution 2460 Kg prepared in Reference Example 1 was supplied at a reaction temperature of 63 to 67 ° C. over 2.0 hours while being kept at −10 ° C., and then stirred and mixed at the same temperature for 0.5 hour. External circulation was continued to obtain a reaction mixture containing N- (cyclohexylthio) phthalimide, unreacted phthalimide, triethylammonium chloride and the like.
反応後半になると、混合物は、不溶の未反応フタルイミド、N−(シクロヘキシルチオ)フタルイミドおよび副生塩化トリエチルアンモニウムの濃厚スラリーとなったが、液面は波打ち激しく混合され、上下の移動が見られた。 In the latter half of the reaction, the mixture became a thick slurry of insoluble unreacted phthalimide, N- (cyclohexylthio) phthalimide and by-product triethylammonium chloride, but the liquid surface was vigorously mixed and up and down movement was observed. .
混合物を別の外部循環装置を備えていない撹拌槽型グラスライニング製6m3反応器へ移液し、温度60〜65℃で撹拌しながら、温水1000Kgを加えアンモニウム塩などを溶解したのち、未反応フタルイミドなど不溶物を遠心分離機でろ過した。温度60〜65℃で撹拌しながら、ろ液中の過剰のトリエチルアミンなどを水層へ除くため、硫酸を加えて中和した。次いで撹拌を止めて温度60〜65℃で静置し下層の水層を分離排出した。残った油層中に残るフタルイミドを除くため、撹拌しながら、48重量%苛性ソーダを加えて撹拌を止めて水層を分離した。 The mixture was transferred to the another stirred tank not equipped with external circulation apparatus glass lined 6 m 3 reactor, with stirring at a temperature 60 to 65 ° C., after dissolving the ammonium salt and the like added to hot water 1000 Kg, unreacted Insoluble matter such as phthalimide was filtered with a centrifuge. While stirring at a temperature of 60 to 65 ° C., neutralization was performed by adding sulfuric acid in order to remove excess triethylamine and the like in the filtrate into the aqueous layer. Next, stirring was stopped and the mixture was allowed to stand at a temperature of 60 to 65 ° C. to separate and discharge the lower aqueous layer. In order to remove the phthalimide remaining in the remaining oil layer, 48% by weight of caustic soda was added with stirring to stop stirring, and the aqueous layer was separated.
後処理で残った油層を撹拌しながら、10℃まで冷却し、N−(シクロヘキシルチオ)フタルイミドを晶析した。この結晶をろ過、乾燥することにより、製品1680g(分子量261.3、純度99.0%、N−(シクロヘキシルチオ)フタルイミド含量1660g、6.35Kgモル)および晶析母液2700Kg(N−(シクロヘキシルチオ)フタルイミド含量70Kg、0.27Kgモル)を取得した。フタルイミドに対する合計収率は93%(1730Kg、6.64Kgモル)、製品中N−(シクロヘキシルチオ)フタルイミドの晶析率は97%であった。 The oil layer remaining in the post-treatment was cooled to 10 ° C. with stirring, and N- (cyclohexylthio) phthalimide was crystallized. The crystals were filtered and dried to obtain 1680 g of product (molecular weight 261.3, purity 99.0%, N- (cyclohexylthio) phthalimide content 1660 g, 6.35 Kg mol) and crystallization mother liquor 2700 Kg (N- (cyclohexylthio). ) A phthalimide content of 70 kg, 0.27 kg mol) was obtained. The total yield based on phthalimide was 93% (1730 Kg, 6.64 Kg mol), and the crystallization ratio of N- (cyclohexylthio) phthalimide in the product was 97%.
なお、製品および母液の分析は、ガスクロマトグラフィーで行った。分析条件は次のとおりである。
GC装置 :島津GC−17A
カラム :NB−1、長さ60m×内径0.25mmφ、膜厚0.40μm
カラム温度 :70→270℃、5℃/分
キャリアーHeガス :180kPa(70℃)
注入口・FID検出器 :270℃ 。
The product and mother liquor were analyzed by gas chromatography. The analysis conditions are as follows.
GC device: Shimadzu GC-17A
Column: NB-1, length 60 m × inner diameter 0.25 mmφ, film thickness 0.40 μm
Column temperature: 70 → 270 ° C., 5 ° C./min Carrier He gas: 180 kPa (70 ° C.)
Inlet / FID detector: 270 ° C.
実施例2
N−(シクロヘキシルチオ)フタルイミド合成溶媒に塩化エチレン/シクロヘキサンの混合溶媒1170Kg(塩化エチレン20重量%、密度0.838Kg/L、1400L)を用い、参考例2で調製したシクロヘキシルスルフェニルクロリド溶液2550Kgを用いた以外は、実施例1と同様に反応を行い、後処理をした。
Example 2
Using 1170 kg of a mixed solvent of ethylene chloride / cyclohexane (20% by weight of ethylene chloride, density of 0.838 Kg / L, 1400 L) as a synthesis solvent for N- (cyclohexylthio) phthalimide, 2550 kg of the cyclohexylsulfenyl chloride solution prepared in Reference Example 2 was used. A reaction was carried out in the same manner as in Example 1 except that it was used, followed by post-treatment.
反応後半になると、混合物は、不溶の未反応フタルイミド、N−(シクロヘキシルチオ)フタルイミドおよび副生塩化トリエチルアンモニウムの濃厚スラリーとなったが、液面は波打ち激しく混合され、上下の移動が見られた。 In the latter half of the reaction, the mixture became a thick slurry of insoluble unreacted phthalimide, N- (cyclohexylthio) phthalimide and by-product triethylammonium chloride, but the liquid surface was vigorously mixed and up and down movement was observed. .
後処理で残った油層を撹拌しながら、10℃まで冷却し、N−(シクロヘキシルチオ)フタルイミドを晶析した。この結晶をろ過、少量の溶媒で洗浄し、乾燥することにより、製品1710Kg(純度99.1%、N−(シクロヘキシルチオ)フタルイミド含量1700Kg、6.50Kgモル)および晶析母液2700Kg(N−(シクロヘキシルチオ)フタルイミド含量72Kg、0.28Kgモル)。フタルイミドに対する合計収率95%(1770Kg、6.77Kgモル)、製品中N−(シクロヘキシルチオ)フタルイミドの晶析率は96%であった。 The oil layer remaining in the post-treatment was cooled to 10 ° C. with stirring, and N- (cyclohexylthio) phthalimide was crystallized. The crystals were filtered, washed with a small amount of solvent, and dried to obtain 1710 kg of product (purity 99.1%, N- (cyclohexylthio) phthalimide content 1700 kg, 6.50 kg mole) and crystallization mother liquor 2700 kg (N- ( (Cyclohexylthio) phthalimide content 72 kg, 0.28 kg mol). The total yield based on phthalimide was 95% (1770 Kg, 6.77 Kg mol), and the crystallization ratio of N- (cyclohexylthio) phthalimide in the product was 96%.
比較例1
外部循環装置を備えていない撹拌槽型グラスライニング製6m3反応容器を用いた以外は、実施例1と同様に反応を行い、後処理をした。
Comparative Example 1
A reaction was carried out in the same manner as in Example 1 except that a 6 m 3 reaction vessel made of stirring tank type glass lining without an external circulation device was used, and post-treatment was performed.
反応後半になると、混合物は、不溶の未反応フタルイミド、N−(シクロヘキシルチオ)フタルイミドおよび副生塩化トリエチルアンモニウムの濃厚スラリーとなり、回転撹拌機で撹拌するだけでは、液面は平坦にゆっくり旋回するだけで、上下の混合が、ほとんど、なかった。 In the second half of the reaction, the mixture becomes a concentrated slurry of unreacted unreacted phthalimide, N- (cyclohexylthio) phthalimide and by-product triethylammonium chloride, and the liquid level is swirled flatly only by stirring with a rotary stirrer. And there was almost no mixing up and down.
その結果、製品1580g(純度97.0%、N−(シクロヘキシルチオ)フタルイミド含量1530g、5.86Kgモル)および晶析母液2700Kg(N−(シクロヘキシルチオ)フタルイミド含量73Kg、0.28Kgモル)を取得した。フタルイミドに対する合計収率は86%(1600Kg、6.13Kgモル)、製品中N−(シクロヘキシルチオ)フタルイミドの晶析率は96%であった。 As a result, 1580 g of product (purity 97.0%, N- (cyclohexylthio) phthalimide content 1530 g, 5.86 Kg mol) and crystallization mother liquor 2700 Kg (N- (cyclohexylthio) phthalimide content 73 Kg, 0.28 Kg mol) were obtained. did. The total yield based on phthalimide was 86% (1600 Kg, 6.13 Kg mol), and the crystallization ratio of N- (cyclohexylthio) phthalimide in the product was 96%.
比較例2
外部循環装置を備えていない撹拌槽型グラスライニング製6m3反応容器を用いた以外は、実施例1と同様に反応を行い、後処理をした。
Comparative Example 2
A reaction was carried out in the same manner as in Example 1 except that a 6 m 3 reaction vessel made of stirring tank type glass lining without an external circulation device was used, and post-treatment was performed.
反応後半になると、混合物は、不溶の未反応フタルイミド、N−(シクロヘキシルチオ)フタルイミドおよび副生塩化トリエチルアンモニウムの濃厚スラリーとなり、回転撹拌機で撹拌するだけでは、液面は平坦にゆっくり旋回するだけで、上下の混合がほとんど見られなかった。 In the second half of the reaction, the mixture becomes a concentrated slurry of unreacted unreacted phthalimide, N- (cyclohexylthio) phthalimide and by-product triethylammonium chloride, and the liquid level is swirled flatly only by stirring with a rotary stirrer. So there was almost no mixing between the top and bottom.
その結果、製品1600g(純度97.5%、N−(シクロヘキシルチオ)フタルイミド含量1560g、5.97Kgモル)および晶析母液2800Kg(N−(シクロヘキシルチオ)フタルイミド含量75Kg、0.29Kgモル)を取得した。フタルイミドに対する合計収率は88%(1635Kg、6.25Kgモル)、製品中N−(シクロヘキシルチオ)フタルイミドの晶析率は96%であった。 As a result, 1600 g of product (purity 97.5%, N- (cyclohexylthio) phthalimide content 1560 g, 5.97 kg mole) and crystallization mother liquor 2800 kg (N- (cyclohexylthio) phthalimide content 75 kg, 0.29 kg mole) were obtained. did. The total yield based on phthalimide was 88% (1635 Kg, 6.25 Kg mol), and the crystallization ratio of N- (cyclohexylthio) phthalimide in the product was 96%.
1 反応混合物本体
2 反応槽本体
3 撹拌翼
4 配管抜出し口
5 送液ポンプ
6 循環用配管
7 配管吐出し口
8 回転撹拌機
9 シクロヘキシルスルフェニルクロリドの仕込み口
10 フタルイミドの仕込み口
11 反応混合物液面
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