Способ получения гидрохинона


 


Владельцы патента RU 2538062:

Акционерное общество "Научно-исследовательский институт полимерных материалов" (RU)

Изобретение относится к способу получения гидрохинона, который используют для производства красителей, лекарственных средств, фотоматериалов, полимеров, а также в качестве ингибитора полимеризации виниловых мономеров и антиоксиданта для каучуков, пищевых продуктов и стабилизатора при хранении растворителей. Способ включает окисление сульфата анилина водным раствором двухромовокислого натрия до хинона, экстракцию хинона толуолом, восстановление толуольного экстракта в водном растворе и выделение известными приемами. При этом после дозирования водного раствора двухромовокислого натрия смесь выдерживают при 5°C в течение не менее 2 часов, а в качестве восстановителя толуольного экстракта хинона используют водный раствор гидразингидрата, который дозируют при перемешивании и температуре от 5 до 8°C в смесь 4 объемов толуольного экстракта хинона с 1 объемом водного раствора, содержащего 3-5% сульфата марганца (II), смесь выдерживают при перемешивании 1 час, отстаивают, отделяют толуол и гидрохинон выделяют из водного раствора известными приемами. Способ позволяет получить гидрохинон с чистотой более 99%, цветностью не более 12 и выходом более 77%. 1 табл., 14 пр.

 

Изобретение относится к способу получения гидрохинона, используемого для производства красителей, лекарственных средств, фотоматериалов, полимеров, в качестве ингибитора полимеризации виниловых мономеров и антиоксиданта для каучуков, пищевых продуктов и стабилизатора при хранении растворителей.

Известен способ получения гидрохинона окислением сульфата анилина измельченным двухромовокислым калием [Прянишников Н.О. Практикум по органической химии, изд. Наука, техника и хим. литература. М., 1956] без выделения хинона и использованием в качестве восстановителя сернистого ангидрида. Выделенный гидрохинон имеет температуру плавления 170,3°C, выход до 55%. Данные о чистоте и цветности продукта отсутствуют. Недостаток - низкий выход гидрохинона.

Известен способ получения гидрохинона окислением сульфата анилина двуокисью марганца с последующим восстановлением хинона непосредственно в реакционной смеси порошком железа, гидразином или его производными, экстракции гидрохинона этилацетатом или диизопропиловым эфиром, смешением экстракта с маточным раствором, азеотропной отгонкой экстрагента и выделением гидрохинона кристаллизацией [Патент ПНР №116276, заявл. 21.10.78., опубл. 30.11.82, МКИ C07C 39/08]. Температура плавления 170-172°C, выход 80%, данные о чистоте и цветности продукта отсутствуют.

К недостаткам способа следует отнести то, что процесс восстановления ведут в реакционной массе вместе с побочными продуктами окисления, которые вместе с экстрагируемым гидрохиноном переходят в маточный раствор и накапливаются в нем после азеотропной отгонки экстрагента и кристаллизации гидрохинона, что приводит к повышенному расходу воды с учетом необходимости последующей перекристаллизации гидрохинона.

Наиболее близким по технической сущности является способ получения гидрохинона из анилина по патенту СРР №67030, МПК C07C 39/08, заявл. 03.07.75, опубл. 15.01.80. РЖ, Химия, 1981, 11Н145П, взятый в качестве прототипа. Способ осуществляют без выделения хинона, окислением раствора сульфата анилина дозированием при 0-2°C в течение 2 часов 19,5% водного раствора двухромовокислого натрия при выдерживании с перемешиванием в течение 2 часов и температуре около 5°C. Реакционную массу в реакторе непрерывно экстрагируют толуолом, а раствор хинона в толуоле непрерывно поступает в следующий реактор, где при температуре 85-88°C ведут восстановление хинона в гидрохинон чугунными стружками. Одновременно отгоняют азеотроп толуол-вода через конденсатор в отстойник, из которого толуол возвращают в первый реактор, а воду возвращают во второй реактор. Реакционную массу во втором реакторе фильтруют от окислов железа, упаривают, остаток кристаллизуют, фильтруют, осадок сушат и получают гидрохинон с выходом 74-76%, чистота продукта 98%. Данные о цветности и температуре плавления отсутствуют. К недостаткам способа следует отнести непрерывную экстракцию хинона толуолом, что приводит к ухудшению показателя цветности гидрохинона во втором реакторе окрашенными продуктами восстановления, энергозатратность процессов азеотропной перегонки и упаривания маточного раствора, а также большое количество сточных вод, образующихся в процессе восстановления хинона чугунными стружками [Соколова С.М., Иванова Н.Н., Пономарев Б.А., Якоби В.А. Регенерация соединений марганца в производстве гидрохинона. Изв. выш. учеб. заведений, 1977, 20, №4, с.478].

Основными требованиями, предъявляемыми к гидрохинону как компоненту, применяемому при производстве лекарственных средств и пищевых продуктов, являются показатель цветности и чистота продукта (ГОСТ - 19627-74).

Технической задачей настоящего изобретения является получение гидрохинона с чистотой ≥99% и показателем цветности не более 12.

Технический результат достигается тем, что после дозирования водного раствора двухромовокислого натрия в водный раствор сульфата анилина смесь выдерживают не менее 2 часов при температуре 5°C и после чего реакционную массу экстрагируют толуолом, затем в смесь 4 объемов толуольного экстракта с одним объемом водного раствора сульфата марганца (II), концентрацией в пределах от 3 до 5% масс., дозируют водный раствор гидразингидрата при перемешивании и температуре от 5°C до 8°C, смесь выдерживают с перемешиванием 1 час, отстаивают, отделяют толуол и проводят его дистилляцию, после чего его возвращают в цикл, водный раствор экстрагируют диэтиловым эфиром. Экстракт сушат безводными сульфатом магния или хлористым кальцием, отфильтровывают осушитель, отгоняют диэтиловый эфир и выделяют гидрохинон с выходом до 77,1%, Тпл 174°C, чистотой ≥99% и показателем цветности 12 и менее.

Новизна способа заключается в использовании для восстановления толуольного экстракта хинона в гидрохинон водного раствора гидразингидрата, что позволяет снизить количество экстрагируемых эфиром побочных продуктов окисления анилина и выделить гидрохинон, удовлетворяющий требованиям ГОСТ 19627-74 на высший сорт (пример 5, 6, 7, таблица), цветность не более 12 и Тпл 171-175°C.

Как следует из примеров 1-9, таблицы, изменение концентрации сульфата марганца(II) в водном растворе от 3,00 до 12,1% и объемном соотношении толуольного экстракта хинона (VТЭ) к объему водного раствора сульфата марганца (II) (VВМ), равному 4,0, позволяет обеспечить выход гидрохинона в пределах от 72,7% до 77,1%.

Но только концентрации сульфата марганца (II) в водном растворе 5,0% и объемное соотношение толуольного экстракта хинона (VТЭ) к объему водного раствора сульфата марганца (II) (VВМ) 4,0 позволяет получить гидрохинон с выходом 77,1%, цветностью 11,0 и массовой долей основного вещества 99,9. Двукратное использование толуола для экстрагирования (пример 10-11) хинона без его предварительной дистилляции приводит к повышению цветности гидрохинона до 17-18.2 и снижению выхода до 65,5-66,4%, а трехкратное использование недистиллированного толуола для экстракции хинона (пример 12) приводит к образованию стойкой эмульсии, неспособной к разделению с реакционной массой продуктов окисления анилина.

В примерах 13 и 14 полученный после отгонки этоксиэтана гидрохинон перекристаллизован по известному методу с бисульфитом натрия и активированным углем, что позволяет снизить показатель цветности до 4, а массовую долю основного вещества увеличить до 99,9-100%.

Представленные в таблице данные (примеры 2-14) свидетельствуют, что поставленная задача изобретения решается только при использовании в синтезе гидрохинона свежего или дистиллированного толуола для экстракции хинона, а процесс восстановления экстракта хинона в гидрохинон ведут дозированием гидразингидрата в перемешиваемую смесь 4 объемов экстракта хинона с 1 объемом водного раствора, содержащего от 3 до 5% сульфата марганца (II), с последующей выдержкой 1 час, отстаиванием, отделением толуола от водного раствора, экстракции гидрохинона из водного раствора этоксиэтаном, отделения экстракта, его сушки безводными сульфатом магния или хлористым кальцием, фильтрацией от осушителя и выделения гидрохинона из фильтрата отгонкой этоксиэтана.

Пример 1.

В реактор с механической мешалкой, термометром, дозатором помещают навеску воды в объеме 250 мл, при перемешивании через дозатор приливают 92 г 98% серной кислоты. Реактор охлаждают до 20°C и дозируют 9,3 г анилина. Смесь перемешивают в течение 30 минут до растворения. Раствор сульфата анилина охлаждают до 0-2°C и дозируют в течение 2,5-3 часов первую порцию раствора двухромовокислого натрия (Na2Cr2O7 - 11,8 г, вода 47 мл) при температуре не выше 2°C. Выдерживают 45 минут при перемешивании, останавливают мешалку и продолжают выдержку в течение 19-20 часов при температуре 4-8°C. Охлаждают реакционную массу до 0-2°C и при перемешивании дозируют в течение 3,5-4 часов вторую часть раствора двухромовокислого натрия (Na2Cr2O7 - 18 г, вода 78 мл) и дают выдержку при перемешивании 45 минут. Останавливают мешалку и выдерживают реакционную смесь 3 часа при температуре 4-8°C. Реакционную смесь в реакторе четырехкратно экстрагируют толуолом по 250 мл. Последний экстракт сушат и проверяют на содержание хинона на инфракрасном спектрофотометре. Экстракты хинона помещают во второй реактор, содержащий 1,3% водный раствор сульфата марганца (II) (MnSO4·5H2O - 10,38 г, вода 496 мл) в качестве катализатора восстановления. При объемном соотношении толуольного экстракта (VТЭ) к объему водного раствора сульфата марганца (II) (VВМ), равном 2,0, в реакционную смесь при интенсивном перемешивании, температуре 5-8°C в течение 15-20 минут дозируют 4,7 г водного раствора, содержащего 59,5% гидразингидрата, и выдерживают 1 час при перемешивании, поддерживая температуру 5-8°C. После выдержки смесь фильтруют и отделяют толуол от водной части. Отделенный толуол направляют на дистилляцию. Водный слой трехкратно экстрагируют по 200 мл этоксиэтаном. Эфирный экстракт собирают в третьем реакторе, где сушат безводными сульфатом магния или хлористым кальцием, фильтруют осушитель, из фильтрата отгоняют эфир и выделяют гидрохинон. Выход 50,1%. Параметры гидрохинона: температура плавления 167°C; цветность 18,2; массовая доля основного вещества 99,0% не соответствуют нормам ГОСТ 19627-74.

Примеры (2-9) осуществляют аналогично примеру 1 при различных концентрациях водного раствора сульфата марганца и объемном отношении толуольного экстракта (Vтэ) к объему водного раствора сульфата марганца (Vвм), приведенных в таблице.

Примеры (10-12) осуществляют аналогично примеру 1 при использовании недистиллированого толуола для экстракции хинона.

Пример (13, 14) осуществляют аналогично примеру 1 с дополнительной перекристаллизацией гидрохинона известными способами в присутствии активированного угля и бисульфата натрия.

Таблица
№ пример Кратность использования толуола без его дистилляции Концентрация MnSO4 в водном растворе, % Объемное соотношение VТЭ/VВМ Выход гидрохинона, % Показатели по ГОСТ 19627-74
Температура плавления, °C Цветность по ГОСТ 14871-76, не более Массовая доля основного вещества гидрохинона, %
прототип 1 - - 74-76 - - ≥98
1 1 1,3 2,0 50,1 167 18,2 99,0
2 1 1,3 3,0 56,5 166 17,0 99,1
3 1 3,0 2,0 66,3 169 13,7 99,2
4 1 3,0 3,0 70,9 170 12,7 99,4
5 1 3,0 4,0 74,4 172 12,0 99,8
6 1 5,0 4,0 77,1 174 11,0 99,9
7 1 7,0 4,0 74,2 172 12,0 99,5
8 1 10,4 5,8 72,7 171 12,5 99,6
9 1 12,1 4,4 73,8 172 12,2 99,8
10* 2 5,0 4,0 66,4 166 18,2 99,0
11* 2 3,0 5,0 65,5 169 17,0 99,1
12* 3 3,0 4,0 - - - -
13 1 3,0 4,0 73,7 174 4,0 99,9
14 1 5,0 4,0 72,8 175 4,0 100,0
* повторное использование неочищенного толуола.

Предлагаемое техническое решение способа получения гидрохинона восстановлением хинона раствором гидразингидрата при перемешивании и температуре от 5 до 8°C смеси 4 объемов толуольного экстракта хинона с 1 объемом водного раствора, содержащего от 3 до 5% сульфата марганца (II), выдержкой смеси при перемешивании в течение 1 часа, отстаивании смеси, отделении толуола, экстракции гидрохинона этоксиэтаном и выделением гидрохинона с выходом до 77,1% и позволяет получать гидрохинон с массовой долей боле 99% и цветностью не более 12,0.

Таким образом, предлагаемый способ получения гидрохинона позволяет получать продукт, превосходящий прототип (по чистоте, массовой доле основного вещества более 99%, цветность менее 12, выход более 77%), что указывает на его высокую эффективность.

Предлагаемый способ получения гидрохинона проверен с положительным результатом в условиях опытного химического завода ОАО «НИИ ПМ».

Способ получения гидрохинона, включающий окисление сульфата анилина водным раствором двухромовокислого натрия до хинона, экстракцию хинона толуолом, восстановление толуольного экстракта в водном растворе и выделение известными приемами, отличающийся тем, что после дозирования водного раствора двухромовокислого натрия смесь выдерживают при 5°C в течение не менее 2 часов, а в качестве восстановителя толуольного экстракта хинона используют водный раствор гидразингидрата, который дозируют при перемешивании и температуре от 5 до 8°C в смесь 4 объемов толуольного экстракта хинона с 1 объемом водного раствора, содержащего 3-5% сульфата марганца (II), смесь выдерживают при перемешивании 1 час, отстаивают, отделяют толуол и гидрохинон выделяют из водного раствора известными приемами.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к способу получения олигомера гидрохинона, который применяют в качестве продукта для эпоксидирования, как отвердителя эпоксидных смол, а также в качестве антиоксиданта в шинной и медицинской промышленности.

Изобретение относится к способу концентрирования пирокатехина из водных растворов, включающему концентрирование пирокатехина из подкисленных до рН=1-5 водных растворов при температуре 20±2 °С органическим растворителем.

Изобретение относится к композиции, ингибирующей полимеризацию при переработке жидких продуктов пиролиза на основе фенолов и растворителя. При этом композиция дополнительно содержит сульфатный скипидар в соотношении в мольных долях фенол: скипидар 1:(1-2), а в качестве растворителя используют алифатический спирт С2-С4 или смесь алифатического спирта С2-С4 и толуола в соотношении алифатического спирта С2-С4 к толуолу (90-50):(10-50) по объему, в соотношении скипидар: растворитель 1:(5-10) в объемных долях, и указанная композиция подвергается обработке при температуре 130°C в течение 2 часов.

Изобретение относится к способу получения очищенного гидрохинона и придания ему формы чешуек из сырого гидрохинона, содержащего, по существу, гидрохинон и небольшие количества примесей, включающих, по меньшей мере, резорцин, пирогаллол и следовые количества пирокатехина.

Изобретение относится к новой форме гидрохинона, характеризующейся тем, что она имеет вид чешуек - плотных частиц, имеющих форму пластинок, отличающейся тем, что чешуйки имеют длину, варьирующуюся в диапазоне от 0,5 до 0,6 см, и ширину, варьирующуюся от 0,5 до 3 см.

Изобретение относится к способу очистки неочищенного гидрохинона HQ0, в основном содержащего гидрохинон и небольшие количества примесей, одновременно включающих: (i) примеси с температурой испарения ниже температуры испарения гидрохинона, называемые «легкими примесями», включающие резорцин; и (ii) примеси с температурой испарения, превышающей температуру испарения гидрохинона, называемые «тяжелыми примесями», включающие пирогаллол.
Изобретение относится к химии органических соединений и касается способа концентрирования резорцина из водных растворов, включающего экстракционно-сорбционное концентрирование резорцина сорбентом, в качестве которого используют эластичный пенополиуретан, модифицированный раствором трибутилфосфата в гексане при объемном соотношении трибутилфосфаттексан 1:(0,5-1) и массовом соотношении эластичный пенополиуретан:трибутилфосфат 1:(0,5-0,75).

Изобретение относится к способу получения фенола. .
Изобретение относится к способу концентрирования резорцина из водных растворов, который может быть рекомендован для концентрирования резорцина при аналитическом контроле сточных вод, поступающих на биологическую очистку.

Изобретение относится к аналитической химии органических соединений и может быть применено для контроля качества алкогольной продукции, выдержанной в контакте с древесиной дуба.
Изобретение относится к способу получения олигомера гидрохинона, который применяют в качестве продукта для эпоксидирования, как отвердителя эпоксидных смол, а также в качестве антиоксиданта в шинной и медицинской промышленности.
Изобретение относится к органической химии, в частности к способу дехлорирования хлорзамещенных углеводородов или их гидроксипроизводных. .

Изобретение относится к каталитической химии, в частности к подключению катализатора для синтеза органических веществ. .

Изобретение относится к фенольным соединениям, в частности к получению трии тетраметилрезорцинов, которые могут быть использованы в производстве модификаторов резин и средств защиты растений.

Изобретение относиться к способу получения о-гидроксибензилового спирта (салигинина), который находит применение при производстве пластмасс и композитных материалов. Способ заключается в восстановлении салицилового альдегида боргидридом натрия, при этом реакцию осуществляют без нагрева в 1% водном растворе гидроксида натрия при перемешивании в течение четырех часов. Предлагаемый способ позволяет получить целевой продукт с высоким выходом при использовании упрощенной технологии. 2 ил., 1 пр.
Наверх