特表 2024-508281 水性多成分系から塩酸水性ＦＥＣＬ３溶液を単離する方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-02-26

(54)【発明の名称】水性多成分系から塩酸水性ＦＥＣＬ３溶液を単離する方法

(51)【国際特許分類】

   C01G 49/00 20060101AFI20240216BHJP

【ＦＩ】

C01G49/00 Z

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023550569

(86)(22)【出願日】2022-02-21

(85)【翻訳文提出日】2023-10-10

(86)【国際出願番号】 EP2022054206

(87)【国際公開番号】W WO2022179969

(87)【国際公開日】2022-09-01

(31)【優先権主張番号】21158868.6

(32)【優先日】2021-02-24

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】313006625

【氏名又は名称】バイエル・アクチエンゲゼルシヤフト

(74)【代理人】

【識別番号】100114188

【弁理士】

【氏名又は名称】小野 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100119253

【弁理士】

【氏名又は名称】金山 賢教

(74)【代理人】

【識別番号】100124855

【弁理士】

【氏名又は名称】坪倉 道明

(74)【代理人】

【識別番号】100129713

【弁理士】

【氏名又は名称】重森 一輝

(74)【代理人】

【識別番号】100137213

【弁理士】

【氏名又は名称】安藤 健司

(74)【代理人】

【識別番号】100143823

【弁理士】

【氏名又は名称】市川 英彦

(74)【代理人】

【識別番号】100183519

【弁理士】

【氏名又は名称】櫻田 芳恵

(74)【代理人】

【識別番号】100196483

【弁理士】

【氏名又は名称】川嵜 洋祐

(74)【代理人】

【識別番号】100160749

【弁理士】

【氏名又は名称】飯野 陽一

(74)【代理人】

【識別番号】100160255

【弁理士】

【氏名又は名称】市川 祐輔

(74)【代理人】

【識別番号】100146318

【弁理士】

【氏名又は名称】岩瀬 吉和

(74)【代理人】

【識別番号】100127812

【弁理士】

【氏名又は名称】城山 康文

(72)【発明者】

【氏名】エッサー，ミヒャエル

(72)【発明者】

【氏名】ペパー，ステファニー

(72)【発明者】

【氏名】ベッカー，カルステン

(72)【発明者】

【氏名】ベッカー，ヴェルナー

【テーマコード（参考）】

4G002

【Ｆターム（参考）】

4G002AA12

4G002AB02

4G002AE05

(57)【要約】

本発明は、水性多成分系から塩酸水性ＦｅＣｌ_３溶液を単離するための方法に関する。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

水性多成分系からＦｅＣｌ_３の水性塩酸溶液を単離するための方法であって、以下の：
ａ） Ｆｅ^３＋イオンを含む水性塩酸多成分系が提供されるステップ、
ｂ） ステップａ）からの多成分系が有機溶媒で抽出されるステップ、
ｃ） ステップｂ）からの有機溶媒が水で抽出され、ここで、ＦｅＣｌ_３の水性塩酸溶液が得られるステップ
を含み、
ステップａ）の多成分系において、水性ＨＣｌ対Ｆｅ^３＋イオンのモル比率が、≧１．３：１であることを特徴とする、前記方法。

【請求項2】

水性ＨＣｌ対Ｆｅ^３＋イオンのモル比率が、１．５：１～２．５：１の範囲内にあること、好ましくは１．８：１～２．３：１の範囲内にあることを特徴とする、請求項１に記載の使用。

【請求項3】

前記有機溶媒が、ヘテロ原子、好ましくは酸素、硫黄または窒素原子、特に好ましくは酸素原子を含む分子を含むか、またはそれらからなることを特徴とする、請求項１または２のいずれかに記載の方法。

【請求項4】

前記有機溶媒が、以下の有機溶媒：エーテル類、アルコール類、ケトン類の１つ以上を含むか、またはそれらからなる、および好ましくは以下の有機溶媒：２－メトキシ－２－メチルプロパン、ジイソプロピルエーテル、ブタノール、２－メチル－１－プロパノール、２－エチルヘキサン－１－オール、４－メチルペンタン－２－オン、１－クロロ－４－メチルペンタン－２－オン、３－クロロ－４－メチルペンタン－２－オンの１つ以上を含むか、またはそれらからなることを特徴とする、請求項１または２のいずれかに記載の使用。

【請求項5】

前記有機溶媒が、４－メチルペンタン－２－オンを含むかまたはそれからなることを特徴とする、請求項１または２のいずれかに記載の方法。

【請求項6】

ステップｂ）における抽出が、有機溶媒を用いて向流で実施されることを特徴とする、請求項１～５のいずれかに記載の方法。

【請求項7】

ステップｂ）における抽出が、多段階抽出であり、好ましくは３～７段階であることを特徴とする、請求項１～６のいずれかに記載の方法。

【請求項8】

ステップｃ）における抽出が、水を用いて向流で実施されることを特徴とする、請求項１～７のいずれかに記載の方法。

【請求項9】

ステップｃ）における抽出が、多段階抽出であり、好ましくは２～７段階であることを特徴とする、請求項１～８のいずれかに記載の方法。

【請求項10】

前記方法が、０～８０℃の範囲内、好ましくは１０～５０℃の範囲内、特に好ましくは２０～４０℃の範囲内の温度で実施されることを特徴とする、請求項１～９のいずれかに記載の方法。

【請求項11】

前記方法が、連続的に実施されることを特徴とする、請求項１～１０のいずれかに記載の方法。

【請求項12】

ステップｃ）における水での抽出後の有機溶媒が、ステップｂ）において再使用されることを特徴とする、請求項１１に記載の方法。

【請求項13】

ステップａ）の水性多成分系中のＦｅ^３＋イオンの濃度が、０．０１～２．３ｍｏｌ／ｋｇの範囲内に、好ましくは０．１～２ｍｏｌ／ｋｇの範囲内に、特に好ましくは１．１～１．７ｍｏｌ／ｋｇの範囲内にあることを特徴とする、請求項１～１２のいずれかに記載の使用。

【請求項14】

ステップａ）の水性多成分系が、溶解したアルカリ金属塩および／またはアルカリ土類金属塩、好ましくはＮａＣｌおよび／またはＮａＳＣＮを含むことを特徴とする、請求項１～１３のいずれかに記載の方法。

【請求項15】

ステップａ）の水性多成分系が、０．０１～３．５ｍｏｌ／ｋｇの範囲内の、好ましくは０．１～１．５ｍｏｌ／ｋｇの範囲内の、特に好ましくは０．３～１ｍｏｌ／ｋｇの範囲内の溶解ＮａＣｌを含むことを特徴とする、請求項１４に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、水性多成分系からＦｅＣｌ_３の水性塩酸溶液を単離するための方法であって、以下の：
ａ） Ｆｅ^３＋イオンを含む水性塩酸多成分系が提供されるステップ、
ｂ） ステップａ）からの多成分系が有機溶媒で抽出されるステップ、
ｃ） ステップｂ）からの有機溶媒が水で抽出され、ここで、ＦｅＣｌ_３の水性塩酸溶液が得られるステップ
を含む、前記方法に関する。

【背景技術】

【0002】

工業的規模で実施される多くの合成において、ＦｅＣｌ_３は、例えば酸化剤として使用され得る貴重な物質である。酸化剤としての使用後、それは、多くの場合、多成分系において他の成分と一緒にＦｅＣｌ_２の形態で存在する。例えばＣｌ_２のような酸化剤を多成分系に添加することにより、ＦｅＣｌ_２を再度ＦｅＣｌ_３に酸化することができる。これを再利用できるようにするためには、多成分系からＦｅＣｌ_３の水性塩酸溶液を単離しなければならない。

【0003】

先行技術では、第１のステップにおいて、Ｆｅ^３＋イオンを含む水性塩酸多成分系が提供される単離方法が記載されている。第２のステップにおいて、この多成分系は次いで、溶解したＦｅＣｌ_３を可能な限り多くの割合で有機相に移すために、有機溶媒で抽出される。第３のステップにおいて、有機溶媒を水で抽出し、ＦｅＣｌ_３の水性塩酸溶液を得る。

【0004】

上述のタイプの方法は例えば、ＥＰ ０ ６７５ ０７７に記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】ＥＰ ０ ６７５ ０７７

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、公知の方法の欠点は、多成分系からの単離に対するＦｅＣｌ_３の水性塩酸溶液の収率が不充分であり、すなわち、かなりの割合のＦｅＣｌ_３が多成分系に残存し、したがって再利用することができないことである。

【0007】

本発明の目的は、水性多成分系からＦｅＣｌ_３の水性塩酸溶液を単離するための方法であって、特に高収率のＦｅＣｌ_３の水性塩酸溶液が得られる前記方法を提供することであった。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の目的は、水性多成分系からＦｅＣｌ_３の水性塩酸溶液を単離するための方法であって、以下の：
ａ） Ｆｅ^３＋イオンを含む水性塩酸多成分系が提供されるステップ、
ｂ） ステップａ）からの多成分系が有機溶媒で抽出されるステップ、
ｃ） ステップｂ）からの有機溶媒が水で抽出され、ここで、ＦｅＣｌ_３の水性塩酸溶液が得られるステップ
を含み、ステップａ）の多成分系において、水性ＨＣｌ対Ｆｅ^３＋イオンのモル比率が、≧１．３：１であることを特徴とする、前記方法により達成される。

【発明を実施するための形態】

【0009】

本発明による方法を用いると、驚くべきことに、多成分系中に元々存在する特に高い割合のＦｅＣｌ_３を、ＦｅＣｌ_３の水性塩酸溶液の形態で単離することができることが示された。

【0010】

好ましい実施形態によれば、水性ＨＣｌ対Ｆｅ^３＋イオンのモル比率は、１．５：１～２．５：１の範囲内にあり、特に好ましくは１．８：１～２．３：１の範囲内にある。

【0011】

水性ＨＣｌ対Ｆｅ^３＋イオンのモル比率が、１．３：１～１．８：１の範囲内に、特に好ましくは１．３：１～１．７：１の範囲内に、特に好ましくは１．３：１～１．５：１の範囲内にある場合も、さらに好ましい。

【0012】

有機溶媒が、ヘテロ原子、好ましくは酸素、硫黄または窒素原子、特に好ましくは酸素原子を含む分子を含むか、またはそれらからなる場合も好ましい。

【0013】

有機溶媒が以下の有機溶媒：エーテル類、アルコール類、ケトン類の１つ以上を含むか、またはそれらからなる場合がさらに好ましく、および特に好ましくは、以下の有機溶媒：２－メトキシ－２－メチルプロパン、ジイソプロピルエーテル、ブタノール、２－メチル－１－プロパノール、２－エチルヘキサン－１－オール、４－メチルペンタン－２－オン、１－クロロ－４－メチルペンタン－２－オン、３－クロロ－４－メチルペンタン－２－オンの１つ以上を含むか、またはそれらからなる場合がさらに好ましい。

【0014】

有機溶媒が、４－メチルペンタン－２－オンを含むか、またはそれからなる場合が特に好ましい。

【0015】

さらに好ましい実施形態によれば、ステップｂ）における抽出は、有機溶媒を用いて向流で実施される。

【0016】

ステップｂ）における抽出が、多段階抽出である場合、好ましくは３～７段階である場合も好ましい。

【0017】

ステップｃ）における抽出を、水を用いて向流で実施する場合も好ましい。

【0018】

ステップｃ）における抽出が、多段階抽出である場合、好ましくは２～７段階である場合も好ましい。

【0019】

有機溶媒が４－メチルペンタン－２－オンを含むかまたはそれからなる場合、ステップｂ）における抽出が、有機溶媒を用いて向流で、３～７段階で実施され、ステップｃ）における抽出が、向流で２～６段階の多段階抽出であることも特に好ましい。

【0020】

この方法は、好ましくは０～８０℃の範囲内、特に好ましくは１０～５０℃の範囲内、特に好ましくは２０～４０℃の範囲内の温度で実施することができる。

【0021】

有機溶媒が、４－メチルペンタン－２－オンを含むかまたはそれからなる場合、ステップｂ）における抽出が、有機溶媒を用いて向流で、３～７段階で実施され、ステップｃ）における抽出が、向流で２～６段階の多段階抽出であり、方法が、２０～４０℃の範囲内の温度で実施されることも特に好ましい。

【0022】

この方法が、連続的に実施される場合も好ましい。ステップｃ）における水での抽出後の有機溶媒が、ステップｂ）において再使用される場合、特に好ましい。

【0023】

ステップａ）の水性多成分系中のＦｅ^３＋イオンの濃度が、０．０１～２．３ｍｏｌ／ｋｇの範囲内、特に好ましくは０．１～２ｍｏｌ／ｋｇの範囲内、特に好ましくは１．１～１．７ｍｏｌ／ｋｇの範囲内にある方法も好ましい。

【0024】

また、有機溶媒が、４－メチルペンタン－２－オンを含むか、または４－メチルペンタン－２－オンからなる場合、ステップｂ）での抽出が、有機溶媒を用いて向流で、３～７段階で実施され、ステップｃ）での抽出が、向流で２～６段階の多段階抽出であり、方法が、２０～４０℃の範囲内の温度で実施され、ステップａ）の水性多成分系溶液中のＦｅ^３＋の濃度が、１．１～１．７ｍｏｌ／ｋｇの範囲内である場合が特に好ましい。

【0025】

ステップａ）の水性多成分系が、溶解したアルカリ金属塩および／またはアルカリ土類金属塩および好ましくはＮａＣｌおよび／またはＮａＳＣＮを含む方法も有利である。ステップａ）の水性多成分系が、０．０１～３．５ｍｏｌ／ｋｇの範囲内の、好ましくは０．１～１．５ｍｏｌ／ｋｇの範囲内の、特に好ましくは０．３～１ｍｏｌ／ｋｇの範囲内の溶解ＮａＣｌを含む場合、特に有利である。該方法はまた、Ｆｅ^３＋イオンに酸化されていないＦｅ^２＋イオンを、ＦｅＣｌ_３から分離するのに特に好適である。

【0026】

以下の実施例は、本発明をより詳細に説明する。

【0027】

有機相へのＦｅＣｌ_３の抽出のための実験は、７段階のミキサーセトラープラントで、向流で実施した（いくつかの実験では、抽出の後半段階ではそれ以上の変化は生じなかった）。それぞれが２１重量％のＦｅＣｌ_３、１重量％のＦｅＣｌ_２、３重量％の塩化ナトリウムおよび様々な量のＨＣｌを含有する水性多成分系を、様々な溶媒で、向流で抽出した。全ての試験において、ＮａＣｌおよびＦｅＣｌ_２は、水相中に残っていた。それぞれ約１当量の塩酸がＦｅＣｌ_３とともに有機相に導入された。

【0028】

ステップｂ）からの有機溶媒を水で逆抽出するための実験を、７段階のミキサーセトラープラントで、向流で実施した（全ての実験において、抽出の後半段階ではそれ以上の変化は生じなかった）。

【実施例】

【0029】

実施例１：
水性多成分系を０．９９ｋｇ／ｋｇの４－メチルペンタン－２－オンで３０℃で抽出した。水溶性多成分系における水性ＨＣｌ対Ｆｅ^３＋イオンの当初の比率は、２．６ｍｏｌ／ｍｏｌであった。抽出後の有機相中のＦｅＣｌ_３の収率は、１００％であった。

【0030】

実施例２：
水性多成分系を０．８５ｋｇ／ｋｇの４－メチルペンタン－２－オンで３０℃で抽出した。水溶性多成分系における水性ＨＣｌ対Ｆｅ^３＋イオンの当初の比率は、１．３ｍｏｌ／ｍｏｌであった。抽出後の有機相中のＦｅＣｌ_３の収率は、９６．３％であった。

【0031】

実施例３：
水性多成分系を０．９９ｋｇ／ｋｇのｎ－ブタノールで４０℃で抽出した。水溶性多成分系における水性ＨＣｌ対Ｆｅ^３＋イオンの当初の比率は、１．８ｍｏｌ／ｍｏｌであった。抽出後の有機相中のＦｅＣｌ_３の収率は、７８．８質量％であった。

【0032】

実施例４：
水性多成分系を０．６０ｋｇ／ｋｇの２－メトキシ－２－メチルプロパンで３０℃で抽出した。水性多成分系中の水性ＨＣｌ対Ｆｅ^３＋イオンの当初の比率は、２．１ｍｏｌ／ｍｏｌであり、系中に２２重量％のＦｅＣｌ_３が存在した。抽出後の有機相中のＦｅＣｌ_３の収率は、９９．２重量％であった。

【0033】

実施例５：
水性多成分系を０．６１ｋｇ／ｋｇの２－メトキシ－２－メチルプロパンで１０℃で抽出した。水性多成分系中の水性ＨＣｌ対Ｆｅ^３＋イオンの当初の比率は、１．５ｍｏｌ／ｍｏｌであり、系中に２４重量％のＦｅＣｌ_３が存在した。抽出後の有機相中のＦｅＣｌ_３の収率は、９２．９重量％であった。

【0034】

実施例６：
水性多成分系を０．５７ｋｇ／ｋｇのジイソプロピルエーテルで３０℃で抽出した。水性多成分系中の当初の水性ＨＣｌ対Ｆｅ^３＋イオンの比率は、１．５ｍｏｌ／ｍｏｌであり、系中に２４重量％のＦｅＣｌ_３が存在した。抽出後の有機相中のＦｅＣｌ_３の収率は、７９．９重量％であった。

【0035】

実施例７：
ＦｅＣｌ_３およびＨＣｌが添加された、実施例２からのステップｂ）の有機溶媒を、０．５４ｋｇ／ｋｇの水分で抽出した。ＦｅＣｌ_３およびＨＣｌは、完全に水中に抽出された。排出された有機溶媒４－メチルペンタン－２－オンは、鉄を含有せず、微量のＨＣｌのみを含有した。

【0036】

実施例８：
ＦｅＣｌ３およびＨＣｌが添加された、実施例４からのステップｂ）の有機溶媒を、０．６ｋｇ／ｋｇの水で抽出した。ＦｅＣｌ_３およびＨＣｌは、完全に水中に抽出された。排出された２－メトキシ－２－メチルプロパンは、鉄を含有せず、微量のＨＣｌのみを含有した。

【0037】

比較例：
水性多成分系を０．９９ｋｇ／ｋｇの４－メチルペンタン－２－オンで、４０℃で抽出した。水性多成分系中の水性ＨＣｌ対Ｆｅ^３＋イオンの当初の比率は、１．２ｍｏｌ／ｍｏｌであり、系中に２２重量％のＦｅＣｌ_３が存在した。抽出後の有機相中のＦｅＣｌ_３の収率は、６２．９質量％であった。

【国際調査報告】