(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
亜硝酸ｎ−ブチルの調製方法であって、
前記方法は工程ＳＴＥＰ１を含み、ＳＴＥＰ１は反応ＲＥＡＣ１を含み、ＲＥＡＣ１においてｎブタノール、酸ＡＣＩ及びＮａＮＯ２が反応し、
ＲＥＡＣ１は連続的に行われ、
ｎ−ブタノール、ＡＣＩ及びＮａＮＯ２は、連続的に混合装置ＭＩＸＤＥＶを通過し、及び、そこで混合され、
該ＭＩＸＤＥＶの入口と出口との間に、少なくとも１バールの圧力差ＤＥＬＴＡＰが生じ、ここで、該入口における圧力の方が出口よりも高く、
ＡＣＩは、ＨＣｌ、Ｈ２ＳＯ４、ギ酸、メタンスルホン酸、及びそれらの混合物からなる群から選択され、
ＡＣＩの量は、少なくとも１．０２モル当量であり、モル当量はｎ−ブタノールのモル量に基づく、前記方法。
【請求項２】
ＭＩＸＤＥＶが、静的混合装置又は連続的に作動するマイクロリアクターである、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ＤＥＬＴＡＰが、１〜１００バールである、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
ＡＣＩの量が、１．０２〜１．５モル当量である、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
ＡＣＩが、ＨＣｌ、Ｈ２ＳＯ４、ギ酸、及びそれらの混合物からなる群から選択される、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
ＮａＮＯ２の量が、１．０〜３モル当量である、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
ＲＥＡＣ１の反応時間が、０．１秒から２時間である、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
ＲＥＡＣ１が、ループ形状の装置ＬＯＯＰＤＥＶで行われ、
ｎ−ブタノール、ＡＣＩ、及びＮａＮＯ２が、ＬＯＯＰＤＥＶに供給され、ＬＯＯＰＤＥＶ中で反応混合物ＲＥＡＣＭＩＸが提供され、
ＬＯＯＰＤＥＶは、ＭＩＸＤＥＶ及びＲＥＡＣＭＩＸを運搬するための装置ＣＯＮＶＤＥＶを有し、
ＭＩＸＤＥＶの出口がＣＯＮＶＤＥＶの入口に接続され、ＣＯＮＶＤＥＶの出口がＭＩＸＤＥＶの入口に接続され、それによりループが形成されている、
請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
ＣＯＮＶＤＥＶがポンプである、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
ＬＯＯＰＤＥＶが、熱交換のための装置ＨＥＡＴＤＥＶを有する、請求項８又は９に記載の方法。
【請求項１１】
ＬＯＯＰＤＥＶが、ガス分離のための装置ＧＡＳＳＥＰＤＥＶを有する、請求項８から１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
ＨＥＡＴＤＥＶの出口がＭＩＸＤＥＶの入口に接続され、
ＭＩＸＤＥＶの出口がＧＡＳＳＥＰＤＥＶの入口に接続され、
ＧＡＳＳＥＰＤＥＶの出口がＣＯＮＶＤＥＶの入口に接続され、
ＣＯＮＶＤＥＶの出口がＨＥＡＴＤＥＶの入口に接続される、
請求項１０又は１１に記載の方法。
【請求項１３】
ｎ−ブタノール、酸ＡＣＩ及びＮａＮＯ２の３つの成分が、ＨＥＡＴＤＥＶとＭＩＸＤＥＶとの間でＬＯＯＰＤＥＶに供給される、請求項１０又は１２に記載の方法。
【請求項１４】
ｎ−ブタノール、酸ＡＣＩ及びＮａＮＯ２が別々にＬＯＯＰＤＥＶに供給される、請求項８から１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
ＬＯＯＰＤＥＶ中のＲＥＡＣＭＩＸの滞留時間ＲＥＴＩが、０．１秒〜２時間である、請求項８から１４のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ｎ−ブタノール、酸及びＮａＮＯ２を連続的に反応させる、ｎ−ブタノールの含有量が低い亜硝酸ｎ−ブチルの連続的な調製方法であって、ｎ−ブタノール、酸及びＮａＮＯ２は、少なくとも１バールの圧力差に備える混合装置内で混合され、酸は、ＨＣｌ、Ｈ２ＳＯ４、ギ酸、メタンスルホン酸、及びそれらの混合物からなる群から選択され、ＨＣｌの量はｎ−ブタノールのモル量に基づいて少なくとも１．０２モル当量である該調製方法を開示する。
【背景技術】
【０００２】
（発明の背景）
亜硝酸ｎ−ブチルは、ニトロソ化に有用な薬剤である。これは、例えば、第一級アミンからジアゾニウム残基を含有する化合物の調製に使用することができる。
【０００３】
ＵＳ２００３／１４９２９２Ａ１号は、亜硝酸アルキルＲＯＮＯを調製する方法を開示しており、ここでＲはＣ１−２０の直鎖又は分岐アルキル基を表し、この方法は、水性媒体中にアルコールＲＯＨ、亜硝酸塩ＭＮＯ２（ここで、Ｍは金属カチオンを表す）及び強酸を徐々にかつ連続的に添加して連続的に亜硝酸アルキルを形成し、こうして形成されている亜硝酸アルキルを反応媒体から連続的に抜き出すことにある。２つの実施例１及び２のうち、実施例１のみが亜硝酸ｎ−ブチルの調製に関するものであり、この実施例は、このように調製された亜硝酸ｎ−ブチル中の残留ｎ−ブタノール含有率１．７〜１．９％（ＧＣ）を開示し、亜硝酸ブチルの純度は９７〜９８％である。
【０００４】
ＷＯ０３／０１４０５９Ａ１号は、亜硝酸塩を酸化しない少なくとも１つの鉱酸の存在下で、アルカノール又はジアルカノールと無機亜硝酸塩との反応による亜硝酸アルキル及び二亜硝酸アルキルの連続的な調製方法を開示しており、ここで
（ｉ）  アルカノール又はジアルカノールは、アルカノール又はジアルカノール中のヒドロキシル基１モル当たり平均して１．０１モル以下の酸当量を用いて鉱酸の水溶液と混合され、
（ｉｉ）  反応域で無機亜硝酸塩の水溶液は（ｉ）で得られた水性混合物に連続的に添加され、
（ｉｉｉ）  場合により有機相が単離される。
【０００５】
９８．６２％〜９９．０２％（ＧＣ）の純度が報告されている。残留ブタノール含有率は０．７７％〜１．０１％であった。
【０００６】
亜硝酸ｎ−ブチルの収率が高く、同時にｎ−ブタノールの含有率が０．７％以下（ＧＣ面積％）の方法が必要であった。残存ｎ−ブタノールの含有率が低いことは重要である。何故なら、残留ｎ−ブタノールは、基質として亜硝酸ｎ−ブチルが使用される次の反応を妨害するからである。
【０００７】
さらに、この方法は、より短い反応時間及び／又はより短い滞留時間で機能するべきである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００３／１４９２９２号明細書
【特許文献２】国際公開第２００３／０１４０５９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
驚くべきことに、酸の量を増加させると、収率が改善され、連続反応におけるｎ−ブタノールの残留含有率が低下することが見出された。ＷＯ０３／０１４０５９Ａ１号は、少量の酸の必要性を明確に強調しているので、これは予想外であった。
【００１０】
以下の文章では、特に断らない限り、以下の意味が使用される。
周囲圧力    天候に応じて通常１バール
ＢＵＯＨ    ｎ−ブタノール、ｎ−ＢｕＯＨ；
ＢＵＯＮＯ    亜硝酸ｎ−ブチル；
Ｅｘ    実施例；
ＣＥ    比較例；
ＲＥＴＩ    滞留時間；
ｗｔ％    重量パーセント、重量％、ｗｔ−％。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
（発明の概要）
本発明の主題は亜硝酸ｎ−ブチルの調製方法であり、
この方法は、工程ＳＴＥＰ１を含み、ＳＴＥＰ１は反応ＲＥＡＣ１を含み、ＲＥＡＣ１においてはｎブタノール、酸ＡＣＩ及びＮａＮＯ２が反応し、
ＲＥＡＣ１は連続的に行われ、
ｎ−ブタノール、ＡＣＩ及びＮａＮＯ２は、混合装置ＭＩＸＤＥＶで混合され、
ＡＣＩは、ＨＣｌ、Ｈ２ＳＯ４、ギ酸、メタンスルホン酸、及びそれらの混合物からなる群から選択され、
ＭＩＸＤＥＶは、少なくとも１バールの圧力差ＤＥＬＴＡＰに備え、
ＡＣＩの量は少なくとも１．０２モル当量であり、モル当量はｎ−ブタノールのモル量に基づく。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】ＢＵＯＮＯの製造のためのループ反応器を概略的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（発明の詳細な説明）
ＲＥＡＣ１の３つの成分、即ち、ｎ−ブタノール、ＡＣＩ及びＮａＮＯ２は、ポンプによってＭＩＸＤＥＶを通って運ばれる。ＭＩＸＤＥＶは３つの成分の混合を引き起こし、３つの成分がＭＩＸＤＥＶを通過するとＤＥＬＴＡＰが生じる。
【００１４】
好ましくは、ＭＩＸＤＥＶは静的混合装置又は連続的に作動するマイクロリアクターである。
【００１５】
静的混合装置、例えば、静的ミキサーは、化学的方法の技術の全ての分野で確立され、広く普及している。動的混合装置とは対照的に、混合される媒体のみが動いていることは、静的混合装置に特徴的である。液体又は気体は、ポンプエネルギーのみによって混合されるが、静的混合装置内の幾何学的に強い定義された混合要素は定位置にとどまる。 このような静的混合装置の中では、スイス８４１３  ネフテンバッハ、ゾイツァッハシュトラーセのフルイテック（Ｆｌｕｉｔｅｃ）又はスイス８４０１ヴィンタートゥール、ノイヴィゼンシュトラーセ１５のスルザー社（Ｓｕｌｚｅｒ  Ｌｔｄ）等の企業がよく知られた供給会社である。
【００１６】
マイクロリアクターは、マイクロ構造リアクターとも呼ばれ、化学反応が典型的な横方向寸法が１ｍｍ未満の閉じ込めで起こる装置である。そのような閉じ込めの最も典型的な形態はマイクロチャネルである。マイクロリアクターは、連続流反応器である。それらは実験室、生産準備及び生産規模でうまく適用されてきた。例えば、ドイツの７６３２７  プフィンツタールのヨゼフ−フォン−フラウンホーファーシュトラーセ  ７のフラウンホーファー化学技術研究所ＩＣＴは、このようなマイクロリアクターを開発し、提供している。
【００１７】
好ましくは、静的混合装置は、前記３つの成分の流れの障害を提示し、それにより３つの成分の混合を達成する管含有手段の形態を有する。
【００１８】
好ましくは、マイクロリアクターは、混合を行うように配置されたマイクロチャネルを含む。
【００１９】
好ましくは、ＤＥＬＴＡＰは１〜１００バール、より好ましくは１〜５０バールである。
【００２０】
好ましくは、ＭＩＸＤＥＶが静的混合装置である場合、ＤＥＬＴＡＰは１〜１０バール、より好ましくは１〜５バール、さらにより好ましくは１〜４バール、特に１．５〜４バールである。
【００２１】
好ましくは、ＭＩＸＤＥＶが連続的に作動するマイクロリアクターである場合、ＤＥＬＴＡＰは５〜１００バール、より好ましくは５〜５０バールである。
【００２２】
好ましくは、ＡＣＩの量は１．０２〜１．５モル当量、より好ましくは１．０２〜１．４モル当量、さらにより好ましくは１．０２〜１．３モル当量、特に１．０２〜１．２モル当量であり、モル当量はｎ−ブタノールのモル量に基づく。
【００２３】
別の実施形態では、好ましくは、ＡＣＩの量は１．０３〜１．５モル当量、より好ましくは１．０３〜１．４モル当量、さらにより好ましくは１．０３〜１．３モル当量、特に１．０３〜１．２モル当量であり、モル当量はｎ−ブタノールのモル量に基づく。
【００２４】
好ましくは、ＨＣｌ及びＨ２ＳＯ４は水溶液として使用される。
【００２５】
より好ましくは、ＨＣｌは２５〜４０重量％、さらにより好ましくは３０〜３５重量％、特に３３重量％の水溶液として使用される。
【００２６】
より好ましくは、Ｈ２ＳＯ４は、２０〜４０重量％、さらにより好ましくは２５〜３５重量％の水溶液として使用される。
【００２７】
好ましくは、ＡＣＩは、ＨＣｌ、Ｈ２ＳＯ４、ギ酸、及びそれらの混合物からなる群から選択され、
より好ましくは、ＡＣＩはＨＣｌ又はＨ２ＳＯ４であり、
さらにより好ましくは、ＡＣＩはＨＣｌである。
【００２８】
好ましくは、ＮａＮＯ２は水溶液として使用され、
より好ましくは、ＮａＮＯ２は３０〜５０％（ｗ／ｗ）、さらにより好ましくは３５〜４５％（ｗ／ｗ）の水溶液として使用される。
【００２９】
好ましくは、ＮａＮＯ２の量は、１．０〜３モル当量、より好ましくは１．０１〜２モル当量、さらにより好ましくは１．０２〜１．５モル当量、特に１．０３〜１．４モル当量、より特には１．０４〜１．２５モル当量であり、モル当量はｎ−ブタノールのモル量に基づく。
【００３０】
ＲＥＡＣ１の反応時間は、０．１秒から２時間、好ましくは０．１秒〜１時間、より好ましくは０．１秒〜３０分、さらにより好ましくは０．１秒〜２０分である。
【００３１】
好ましくは、ＭＩＸＤＥＶが静的混合装置である場合、ＲＥＡＣ１の反応時間は１分〜２時間、より好ましくは１分〜１時間、さらにより好ましくは１分〜３０分、特に１分〜２０分である。
【００３２】
好ましくは、ＭＩＸＤＥＶが連続的に作動するマイクロリアクターである場合、ＲＥＡＣ１の反応時間は、好ましくは０．１秒〜３０秒、より好ましくは０．１秒〜２０秒、さらにより好ましくは０．５秒〜１０秒である。
【００３３】
好ましくは、ＲＥＡＣ１はループ形状の装置ＬＯＯＰＤＥＶで行われ、
ｎ−ブタノール、ＡＣＩ、及びＮａＮＯ２は、ＬＯＯＰＤＥＶに供給され、ＬＯＯＰＤＥＶ中で反応混合物ＲＥＡＣＭＩＸが提供され、
ＬＯＯＰＤＥＶは、ＭＩＸＤＥＶ及びＲＥＡＣＭＩＸを運搬するための装置ＣＯＮＶＤＥＶを有し、
ＭＩＸＤＥＶの出口がＣＯＮＶＤＥＶの入口に接続され、ＣＯＮＶＤＥＶの出口がＭＩＸＤＥＶの入口に接続され、それによりループが形成されている。
【００３４】
好ましくは、ＣＯＮＶＤＥＶはポンプである。
【００３５】
好ましくは、ＬＯＯＰＤＥＶは熱交換のための装置ＨＥＡＴＤＥＶを有する。
【００３６】
好ましくは、ＬＯＯＰＤＥＶはガス分離のための装置ＧＡＳＳＥＰＤＥＶを有する。
【００３７】
より好ましくは、
ＨＥＡＴＤＥＶの出口はＭＩＸＤＥＶの入口に接続され、
ＭＩＸＤＥＶの出口はＧＡＳＳＥＰＤＥＶの入口に接続され、
ＧＡＳＳＥＰＤＥＶの出口はＣＯＮＶＤＥＶの入口に接続され、
ＣＯＮＶＤＥＶの出口はＨＥＡＴＤＥＶの入口に接続される。
【００３８】
好ましくは、３つの成分、即ち、ｎ−ブタノール、酸ＡＣＩ及びＮａＮＯ２は、ＨＥＡＴＤＥＶとＭＩＸＤＥＶとの間でＬＯＯＰＤＥＶに供給される。
【００３９】
３つの成分、即ち、ｎ−ブタノール、酸ＡＣＩ及びＮａＮＯ２は、ＬＯＯＰＤＥＶ中のＲＥＡＣＭＩＸの流れの方向に関して任意の空間的順序でＬＯＯＰＤＥＶに供給することができる。ｎ−ブタノール及びＡＣＩを予備混合して混合物を生じ、次いで前記混合物の形でＬＯＯＰＤＥＶに供給することができる。
【００４０】
好ましくは、ｎ−ブタノール、酸ＡＣＩ及びＮａＮＯ２は別々にＬＯＯＰＤＥＶに供給され、
より好ましくは、ＬＯＯＰＤＥＶ中のＲＥＡＣＭＩＸの流れの方向に対して空間的に、まずｎ−ブタノール、次いでＡＣＩ、次にＮａＮＯ２がＬＯＯＰＤＥＶに供給され、
別のより好ましい実施形態では、ＬＯＯＰＤＥＶ中のＲＥＡＣＭＩＸの流れの方向に対して空間的に、まずＮａＮＯ２、次にＡＣＩ、次いでｎ−ブタノールがＬＯＯＰＤＥＶに供給される。
【００４１】
好ましくは、ＬＯＯＰＤＥＶ中のＲＥＡＣＭＩＸの滞留時間ＲＥＴＩは、０．１秒〜２時間、好ましくは０．１秒〜１時間、より好ましくは０．１秒〜３０分、さらにより好ましくは０．１秒〜２０分である。
【００４２】
好ましくは、ＭＩＸＤＥＶが静的混合装置である場合、ＬＯＯＰＤＥＶ中のＲＥＡＣＭＩＸの滞留時間ＲＥＴＩは、１分〜２時間、より好ましくは１分〜１時間、さらにより好ましくは１分〜３０分、特に１分〜２０分である。
【００４３】
好ましくは、前記方法はさらなる工程ＳＴＥＰ２を含み、ＳＴＥＰ２はＳＴＥＰ１の後に行われ、ＳＴＥＰ２では抽出ＥＸＴＲが行われ、ＲＥＡＣＭＩＸが水で抽出される。
【００４４】
ＳＴＥＰ１の後、ＲＥＡＣＭＩＸは、ＢＵＯＮＯを含む有機相及び水相の２つの相からなる。ＢＯＵＮＯは相分離によって単離される。ＢＵＯＮＯは、それが相分離により提供される時に、使用することができる。
【実施例】
【００４５】
方法
塩化物含有率は、ＡｇＮＯ３による滴定によって決定された。
【００４６】
ＣＯＮＴは、それぞれ、ＧＣ  ＦＩＤ（ガスクロマトグラフ式フレームイオン化検出器）分析の面積％で与えられるＢＵＯＮＯの含有率及びｎ−ブタノールの含有率である。
【００４７】
比較例ＣＥ１、ＣＥ２及びＣＥ３
２つの反応容器からなる二段式ＣＳＴＲ（連続式撹拌タンク反応器）の構成を使用した。反応物、即ち、ｎ−ブタノール、亜硝酸ナトリウム４０％（ｗ／ｗ）水溶液及びＨＣｌ水溶液３３％（ｗ／ｗ）を第１の反応容器に供給した。第１の反応容器中の反応混合物を撹拌した。第１の反応容器中の反応混合物の容量は、第２の反応容器に通じるオーバーフロー手段により１１０ｍｌに維持した。第１の反応容器中の反応混合物を撹拌した。第２の反応容器中の反応混合物の容量は、生成物タンクに通じるオーバーフロー手段によって２００ｍｌに維持した。最初に、第１の反応容器に３３ｍｌのｎ−ブタノール及び５６ｍｌの亜硝酸塩を満たした。次いで、３つの反応物の流れを開始させ、第１の反応容器に供給した。
【００４８】
この供給物は、第１の反応容器中の滞留時間ＲＥＴＩ１及び第２の反応容器中の滞留時間ＲＥＴＩ２をもたらした。両方の反応容器の温度をマントル冷却によって２０℃に維持した。供給の１００分後、生成物タンク中の有機相を分離した。ＣＯＮＴの分析のために、第２の反応容器の出口流のサンプルを、平均滞留時間ＲＥＴＩ２の少なくとも５倍の間特定の一連のパラメータを実行した後に採取した。
【００４９】
これらの供給パラメータを変化させ、全てのパラメータ及び結果を表１に要約する。
【００５０】
【表１】
0006449519.tif 000002
【００５１】
［実施例４〜１３］
ＢＵＯＮＯの製造のためにループ反応器を使用し、ループ反応器を図１に概略的に示し、連続して（１）静的ミキサー（内寸＝３６ｍｍ×１７６ｍｍ、フルイテック静的ミキサーＣＳＥ−Ｖ−８  Ｔｙｐ  Ｅ  ＤＮ４０、スイス８４１３  ネフテンバッハ、ゾイツァッハシュトラーセのフルイテック）、（２）ガス分離器、（３）循環ポンプ及び（４）熱交換器（プレート熱交換器、３ｍ２）を有し、熱交換器の出口は静的ミキサーの入口に接続され、それによってループ反応器を形成した。
【００５２】
３つの供給流、即ち、供給物１、供給物２及び供給物３を、ポンプを介して熱交換器と静的ミキサーとの間でループ反応器に供給した。反応混合物の流れの方向に関して、供給物を空間的に縦に供給した。循環ポンプと熱交換器との間に出口（ｄ）を設置し、出口は生成物流を相分離器に導き、そこで生成物を含む上相を水性廃棄物を含む下相から分離した。
【００５３】
ループ反応器への一定の入力を表す３つの供給物が実行されているとき、出口は、ガス分離器（図１のＬ１）内の反応混合物のレベルを測定し、図１の（ｃ）及び（ｄ）に示すように、出口をそれぞれ調節することによってガス分離器内の一定レベルを維持することによって出口を調節する。
【００５４】
３つの供給物の所望の速度を設定することによって、及び／又はガス分離器内の反応混合物のレベルを設定することによって、平均滞留時間ＲＥＴＩを調節した。
【００５５】
（３）循環ポンプと（４）熱交換器との間で反応温度ＴＥを測定した。
【００５６】
最初に、ループ反応器に水を満たし、循環ポンプを始動させた。次に、供給物１、供給物２及び供給物３を開始した。平均滞留時間ＲＥＴＩの少なくとも５倍の間、特定の一連のパラメータを実行した後に、出口流（ｄ）のサンプルを採取した。
【００５７】
供給物１：亜硝酸ナトリウム水溶液（４０％ｗ／ｗ）としてのＮａＮＯ２
供給物２：ＨＣｌ水溶液３３％（ｗ／ｗ）としてのＨＣｌ
供給物３：ｎ−ブタノール
【００５８】
パラメータ及び結果を表３に示す。
【００５９】
【表２】
0006449519.tif 000003
【図１】
0006449519.tif 000004