CS252941B1

CS252941B1 - Process for preparing very pure 4-methyl-2-pentanone

Info

Publication number: CS252941B1
Application number: CS863205A
Authority: CS
Inventors: Petr Snajdr; Olga Sekyrova; Hana Sudorova
Original assignee: Petr Snajdr; Olga Sekyrova; Hana Sudorova
Priority date: 1986-05-04
Filing date: 1986-05-04
Publication date: 1987-10-15
Also published as: CS320586A1

Abstract

Řešení se týká přípravy velmi čistého 4-methyl-2-pentanonu pro extrakci v analytické chemii, zvláště ve fotometrii, rektifikaoí v koloně s alespoň 15-ti teoretickými patry. Po dosažení teploty varu 4-methyl-2-pentanonu se oddělí přední frakce v množství 3 až lg % vsádky a destilační zbytek činí aspoň 5 % vsádky. Poměr zpětného toku přj odběru přední frakce musí být alespoň 12, při odběru produktu nejméně 6.The solution concerns the preparation of very pure 4-methyl-2-pentanone for extraction in analytical chemistry, especially in photometry, by rectification in a column with at least 15 theoretical plates. After reaching the boiling point of 4-methyl-2-pentanone, the front fraction is separated in an amount of 3 to lg % of the batch and the distillation residue is at least 5 % of the batch. The reflux ratio for the front fraction must be at least 12, and for the product at least 6.

Description

2S2 9412S2 941

Vynález se týká způsobu přípravy velmi čistého 4-methyl2-pentanonu rektifikací čistého nebo technického 4-methyl2-pentanonu.The invention relates to a process for preparing very pure 4-methyl-2-pentanone by rectification of pure or technical 4-methyl-2-pentanone.

Při některých analytických stanoveních anorganických iontů se komplexy obsahující stanovovaný iont extrahují z vodné fáze organickými kyslíkatými látkami, jako jsou alkoholy nebo ketony. Oblíbeným extrakčním činidlem je 4-methyl-2-pentanon (methylisobutylketon, dále MIBK), používaný například při stanovení fosforu za přítomnosti wolframu podle Pakaluse (P. Pakalus, Anal. Chim. Acta 30. 103(1970).). Použije-li se k extrakci čistý MIBK, je nutné sestrojovat kalibrační křivku vždy současně s prováděním analýzy, nebot extrakční účinnost čistého MIBK se mění s časem. Důvodem je přítomnost malých množství vody a celé řady dalších látek (acetonu, isopropanolu, methylethylketonu, 2-butanolu, 2-methylpropanalu, 4-methyl-2-pentanolu, mesityloxidu, 4-methyl-4-penten-2-onu, sek. dibutyléteru a dalších) v komerčním čistém MIBK.In some analytical determinations of inorganic ions, complexes containing the ion to be determined are extracted from the aqueous phase with organic oxygen-containing substances such as alcohols or ketones. A popular extraction agent is 4-methyl-2-pentanone (methyl isobutyl ketone, hereinafter MIBK), used, for example, in the determination of phosphorus in the presence of tungsten according to Pakalus (P. Pakalus, Anal. Chim. Acta 30. 103(1970).). If pure MIBK is used for extraction, it is necessary to construct a calibration curve always simultaneously with the analysis, since the extraction efficiency of pure MIBK changes with time. The reason is the presence of small amounts of water and a number of other substances (acetone, isopropanol, methyl ethyl ketone, 2-butanol, 2-methylpropanal, 4-methyl-2-pentanol, mesityl oxide, 4-methyl-4-penten-2-one, sec. dibutyl ether and others) in commercial pure MIBK.

K extrakci se proto používá p.a. chemikálie, připravované rektifikací MIBK, při níž se nejprve oddělí azeotrop voda-MIBK, resp. voda-MIBK-isibutanol a potom se, po dosažení teploty 116,8*0, odebírá MIBK. Získá se sice vysoce čistý produkt (např. MIBK p.a. firmy Lachema má podle naší analýzy čistotu 99,58 %), avšak stále obsahující ve stopách řadu výše uvedených látek, zapříčiňujících proměnlivost extrakční účinnosti MIBK s čas§m«Therefore, for extraction, a chemical is used, prepared by rectification of MIBK, in which the azeotrope water-MIBK or water-MIBK-isibutanol is first separated and then, after reaching a temperature of 116.8*0, the MIBK is removed. Although a highly pure product is obtained (e.g. MIBK p.a. from Lachema has a purity of 99.58% according to our analysis), it still contains traces of a number of the above-mentioned substances, which cause the variability of the extraction efficiency of MIBK with time.

IAND

252 941252,941

Výše uvedenou nevýhodu odstraňuje způsob přípravy velmi čistého 4-methyl-2~pentanonu rektifikací čistého nebo technického 4-methyl-2-pentanonu podle tohoto vynálezu. Tento způsob spočívá v tom, že se v rektifikačním systému s nejméně 15-ti teoretickými patry po dosažení teploty varu 4-methyl-2-pentanonu s přesností + 2,0^C oddělí nejprve 3 až 12 % z výchozí hmotnosti vsádky 4-methyl-2-pentanonu při poměru zpětného toku 12 až 20, potom se odebírá frakce velmi čistého 4-methyl2-pentanonu při poměru zpětného toku 6 až 13 a její odběr se ukončí, když hmotnost destilačního zbytku činí nejméně 5 s výhodou 10 až 15 % hmotnosti vsádky 4-methyl-2-pentanonu. Organická fáze z přední frakce a destilační zbytek mohou být použity pro technické účely, je však výhodné, když se přidají k další vsádce 4-methyl-2-pentanonu. Při tom se s výhodou postupuje tak, že se destilační zbytek před přidáním k další vsádce vypere s 4 až 10 % vodným roztokem hydroxidu sodného a potom vodou do neutrální reakce. Výhodou postupu podle vynálezu je vysoká čistota produktu, který jeví mimořádnou stabilitu extrakční účinnosti. Takové čistoty produktu lze sice dosáhnout také běžně užívaným postupem rektifikace, avšak pouze za cenu extrémě vysokých nákladů, neboť je třeba pracovat v koloně s několikanásobně větším počteríi teoretických pater než při postupu podle vynálezu a s velmi vysokým poměrem zpětného toku.The above-mentioned disadvantage is eliminated by the method of preparing very pure 4-methyl-2-pentanone by rectification of pure or technical 4-methyl-2-pentanone according to the present invention. This method consists in that in a rectification system with at least 15 theoretical plates, after reaching the boiling point of 4-methyl-2-pentanone with an accuracy of + 2.0 °C, first 3 to 12% of the initial weight of the 4-methyl-2-pentanone batch is separated at a reflux ratio of 12 to 20, then a fraction of very pure 4-methyl-2-pentanone is taken at a reflux ratio of 6 to 13 and its collection is terminated when the weight of the distillation residue is at least 5, preferably 10 to 15% of the weight of the 4-methyl-2-pentanone batch. The organic phase from the front fraction and the distillation residue can be used for technical purposes, but it is advantageous if they are added to the next batch of 4-methyl-2-pentanone. In this case, it is advantageous to wash the distillation residue with 4 to 10% aqueous sodium hydroxide solution and then with water until neutral before adding it to the next batch. The advantage of the process according to the invention is the high purity of the product, which shows an extraordinary stability of the extraction efficiency. Such purity of the product can also be achieved by the commonly used rectification process, but only at the cost of extremely high costs, since it is necessary to work in a column with a number of theoretical plates several times greater than in the process according to the invention and with a very high reflux ratio.

K rektifikací je nejvhodnější čistý MIBK, lze však použít i technickou chemikálii. V druhém případe je vhodné před rektifikací vyprat chemikálii se zředěným roztokem hydroxidu sodného, popřípadě kyseliny chlorovodíkové. Použití p.a. ketonu je sice možné, avšak zbytečné.Pure MIBK is most suitable for rectification, but technical chemicals can also be used. In the latter case, it is advisable to wash the chemical with a diluted solution of sodium hydroxide or hydrochloric acid before rectification. The use of p.a. ketone is possible, but unnecessary.

Příklad 1Example 1

2S2 9412S2 941

V laboratorní destilační koloně o průměru 40 mm a délce 1800 mm, plněné Raschigovými kroužky 4,5 x 5mm se rektifikují 2 1 čistého MIBK( firmy Loba Pein Chemie). Po dosažení teploty 115*C v hlavě kolony se při poměru zpětného toku R=18 oddělí 180 ml a potom se při R=12 odebírá frakce velmi čistého MIBK. Její odběr se ukončí, když objem kapaliny ve vařáku kolony poklesne na 200 ml. Získá se 1,57 1 velmi čistého MIBK. Analýzou na plynovém chromatografu Chrom 5 se zjistí, že vedle MIBK obsahuje pouze 0,26 % sekundárního dibutyléteru a 0,04 % 4-methyl-4-penten-2-onu. Při postupu běžnou rektifikací se srovnatelný produkt připraví na koloně s 40-ti teoretickými patry, zatím co při postupu podle vynálezu má kolona pouze 15 teoretických pater.In a laboratory distillation column with a diameter of 40 mm and a length of 1800 mm, packed with Raschig rings 4.5 x 5 mm, 2 l of pure MIBK (from Loba Pein Chemie) are rectified. After reaching a temperature of 115*C in the column head, 180 ml is separated at a reflux ratio of R=18 and then a fraction of very pure MIBK is taken at R=12. Its collection is terminated when the volume of liquid in the column boiler drops to 200 ml. 1.57 l of very pure MIBK is obtained. Analysis on a Chrom 5 gas chromatograph shows that in addition to MIBK it contains only 0.26% secondary dibutyl ether and 0.04% 4-methyl-4-penten-2-one. In the conventional rectification process, a comparable product is prepared in a column with 40 theoretical plates, while in the process according to the invention the column has only 15 theoretical plates.

Příklad 2Example 2

V laboratorní koloně o přůměru 30 mm a výšce 1200 mm, plněné porcelánovými sedélky 4 x 4 mm se rektifikují 2 1 čistého MIBK. Po dosažení teploty 115,5*0 v hlavě kolony se při poměru zpětného toku R=15 oddělí 70 ml a potom při poměru zpětného toku R=7 se odebírá frakce velmi čistého MIBK. Její odběr se ukončí, když objem kapaliny ve vařáku kolony poklesne na 120 ml. Získá se 1,78 1 velmi čistého MIBK s obsahem 0,17 % sek. dibutyléteru a 0,04 % 4-methyl-4-penten2-onu.In a laboratory column with a diameter of 30 mm and a height of 1200 mm, packed with porcelain seats 4 x 4 mm, 2 l of pure MIBK are rectified. After reaching a temperature of 115.5*0 in the column head, 70 ml are separated at a reflux ratio R=15 and then a fraction of very pure MIBK is taken at a reflux ratio R=7. Its collection is terminated when the volume of liquid in the column boiler drops to 120 ml. 1.78 l of very pure MIBK with a content of 0.17% sec. dibutyl ether and 0.04% 4-methyl-4-penten2-one is obtained.

Extrakční účinnost produktu je velmi stabilní, jak plyne z porovnání v následující tabulce, kde jsou tabelovány absorbance MIBK po extrakci molybdátovanadátofosforečnanového komplexu při stanovení fosforu podle Pakaluse v závislosti na čase pro obsah fosforu ve vzorku 50 ug. jb značí čas od počátku pokusu, v němž bylo měření provedeno, A je označení pro čistý MIBK firmy Loba Pein Chemie, B značí MIBK p.a. firmy Lachema a £ značí keton připravený postupem podle vynálezu.The extraction efficiency of the product is very stable, as can be seen from the comparison in the following table, which tabulates the absorbances of MIBK after extraction of the molybdate vanadate phosphate complex in the determination of phosphorus according to Pakalus as a function of time for a phosphorus content in a sample of 50 µg. jb denotes the time from the beginning of the experiment in which the measurement was performed, A denotes pure MIBK from Loba Pein Chemie, B denotes MIBK p.a. from Lachema and £ denotes the ketone prepared by the process according to the invention.

t/dny t/days 0 0 1 1 4 4 10 10 A A 0,222 0.222 0,173 0.173 B B 0,210 0.210 0,199 0.199 0,195 0.195 C C 0.202 0.202 0.196 0.196 0.200 0.200

Příklad 3Example 3

252 941252,941

V laboratorní destilační koloně o průměru 24 mm a délce 600 mm, plněné kanthalovými spirálkami 2 x 2 mm se rektifikuje 200 ml čistého MIBK( firmy Loba Pein Chemie ). Po dosažení teploty 115,5*0 v hlavě kolony se při poměru zpětného toku R=20 oddělí 24 ml a potom se při poměru zpětného toku R=12 odebírá frakce velmi čistého MIBK, jejíž odběr se ukončí, když objem kapaliny ve vařáku kolony poklesne na 30 ml. Získá se 135 ml velmi čistého MIBK, v němž byly plynovou chromatografií nalezeny pouze stopy sek. dibutyléteru a 4-methyl4-pepten-2-onu. Destilační zbytek se dvakrát vypere vždy s 2 ml 2M vodného roztoku hydroxidu sodného a třikrát s 5 ml dionizované vody. Z přední frakce se oddělí vodná fáze( necelých 0,5ml) a organická fáze se spolu s vypraným destilačním zbytkem přidá k další vsádce.In a laboratory distillation column with a diameter of 24 mm and a length of 600 mm, packed with kanthal spirals 2 x 2 mm, 200 ml of pure MIBK (from Loba Pein Chemie) is rectified. After reaching a temperature of 115.5*0 in the column head, 24 ml is separated at a reflux ratio R=20 and then a fraction of very pure MIBK is collected at a reflux ratio R=12, the collection of which is terminated when the volume of liquid in the column boiler drops to 30 ml. 135 ml of very pure MIBK is obtained, in which only traces of sec. dibutyl ether and 4-methyl4-pepten-2-one were found by gas chromatography. The distillation residue is washed twice with 2 ml of 2M aqueous sodium hydroxide solution each time and three times with 5 ml of deionized water. The aqueous phase (less than 0.5 ml) is separated from the front fraction and the organic phase, together with the washed distillation residue, is added to the next batch.

Claims

OBJECT OF THE INVENTION 252 941

Process for the preparation of very pure 4-methyl-2-pentanone by rectification of pure or technical 4-methyl-2-pentanone, characterized in that in the rectification system, with at least 15 theoretical plates, after boiling point of 4-methyl-2-pentanone at the head of the system with an accuracy of + 2.0 K, first separates 3 to 12% of the starting weight of the 4-methyl-2-pentanone charge at a reflux ratio of 12 to 20, then collects a fraction of very pure 4-methyl-2-pentanone at a reflux ratio 6 to 13 and its collection is terminated when the weight of the distillation residue is at least 5%, preferably 7 to 10%, by weight of the batch of 4-methyl-2-pentanone.

2. The method of item 1 _; characterized in that the organic phase from the front fraction and the distillation residue are added to another batch of 4-methyl-2-pentanone;

3. A process according to claim 2, characterized in that the distillation residue is washed with a 4 to 10% aqueous sodium hydroxide solution and then water until neutral before being added to the next batch.