201298. lajstromszámú szabadalom • Eljárás (trifluor-metil)-klórbenzolok dinitrálási reakciójában keletkező szerves hulladék feldolgozására
HU 201298 A A találmány tárgya eljárás az (I) általános képletű (trifluor-metil)-klór-benzolok dinitrálása során keletkező, (II) általános képletű (trifluor-metil)-dinitro-klór-benzolt és (III) általános képletű dinitro-klór-benzoesavat tartalmazó szerves hulladék feldolgozására, amely (I), (II) és (ül) általános képletekben X1 és X2 lehet azonos vagy eltérő és jelentése hidrogén- vagy klóratom, azzal a megkötéssel, hogy azonosság esetén klóratom. A találmány szerinti eljárással a szerves hulladékból a (II) általános képletű (trifluor-metil)-dinitro-klór-benzol és a (III) általános képletű dinitro-klór-benzoesav tiszta formában nyerhető ki, alkalmazásával a környezetszennyező szerves hulladék által okozott problémák elkerülhetők. Az (I) általános képletű vegyületek dinitrálása során (II) általános képletű (trifluor-metilVdinitro-klór-benzolok keletkeznek (ahol X1 és X2 jelentése a fenti), amelyek részben önmagukban gombaölő hatásúak (amit pl. az amerikai egyesült államokbeli 3,544,690 számú szabadalmi leírás ismertet), részben közbenső termékei különböző dinitroanilin típusú herbicideknek (trifluralin, ethalfluralin, dinitramin stb.). Az (I) általános képletű vegyületek kevertsavas nitrálása során képződő hulladéksav a kevertsav összetételétől és a nitrálás körülményeitől függően jelentős mennyiségű szervesanyagot tart oldva. A hulladéksav nitrozil-kénsavtartalmának elbontásakor (denitráláskor) és a kénsavkoncentráció csökkentésekor ez a beoldódott szervesanyag kiválik a hulladéksavból, és szűréssel eltávolítható. Az így kapott szerves hulladék két fő komponenst tartalmaz: a (II) általános képletű (trifluor-metil)-dinitro-klór-benzolt, (ahol X1 és X2 jelentése a fenti), amely fizikailag oldódik be a hulladéksavba, valamint a (III) általános képletű dinitro-klór-benzoesavat (ahol X1 és X2 jelentése a fenti), amely főként a nitrálás mellékrakciójaként, a (trifluor-metil)-csoport hidrolízise útján keletkezik. A (II) és (III) általános képletű vegyületek aránya a denitrálási hulladékban erősen változó, függ a szubsztituensek minőségétől, valamint a nitrálás végrehajtásának körülményeitől, általában 20:80 és 80:20 tömegarány között változik. A kinyerés módjától függően néhányszor 101% nedvessét is tartalmazó, veszélyes szerves hulladék tárolása, illetve megsemmisítése nehezen megoldható környezetvédelmi problémákat okoz. Célul tűztük ki ezen környezetvédelmi problémák megoldását, olyan eljárás kidolgozását, amely révén a veszélyes szerves hulladék tiszta (II) és (III) általános képletű (ahol X1 és X2 jelentése a fenti) vegyületekké alakítható. Egy ilyen eljárás a környezetvédelmi probléma legoptimálisabb megoldását jelenti, hiszen a szerves hulladékból hasznos vegyipari intermediert nyerünk. Ugyanis a (II) általános képletű (trifluor-metil)-dinitro-klór-benzolokat (ahol X1 és X2 jelentése a fenti) vissza lehet vezetni a dinitrálási reakcióba, ezáltal megnövelve annak kitermelését, így gazdaságosságát, a (III) általános képletű dinitro-klór-benzoesavak pedig vegyipari nyersanyagként értékesíthetők. Korábbi kísérleteinkből ismertük már, hogy a (II) általános képletű (trifluor-metil)-dinitro-klórbenzolok és a (III) általános képletű dinitro-klór-1 benzoesavak (ahol X1 és X2 jelentése a fenti) szerves oldószerekben való eltérő oldhatósága elvi lehetőséget biztosít a kétféle vegyüleí szelektív kioldáson alapuló elválasztására. Ugyanis apoláros oldószerekben a (II) általános képletű (trifluor-metil)-dinitro-klór-benzolok általában jól, míg a (III) általános képletű dinitro-klór-benzoesavak rosszul oldódnak. így pl. széntetrakloriddal, n-hexánnal vagy más apoláros jellegű oldószerrel a (trifluormetil)-dinitro-klór-benzolok kioldhatók és szűréssel elkülöníthetők a dinitro-klór-benzoesavak mellől. Egy ilyen eljárás hátránya azonban, hogy az elválasztás szelektivitása nem megfelelő. Üzemi méretű megvalósítás esetén további hátrány a nagymennyiségű tűzveszélyes és/vagy egészségkárosító hatású oldószerrel végzett munka, valamint a (trifluor-metil)-dinitro-klór-benzol szerves oldószerből történő utólagos kinyerése. A bepárlás során bekövetkező esetleges túlhevülés, dinitro-vegyületekről lévén szó, robbanáshoz vezethet. A fenti módszer további hátránya, hogy az így kinyert dinitro-klór-benzoesavat szerves oldószertől kell megszárítani, ami a környezetszennyezés elkerülése miatt bonyolult berendezést igényel. Olyan, a (II) általános képletű (trifluor-metil)dinitro-klórbenzolok és (III) általános képletű dinitro-klór-benzoesavak (ahol X1 és X2 jelentée a fenti) szelektív elválasztására és tiszta állapotban történő kinyerésére szolgáló megoldást kívántunk kidolgozni, amely mentes a fentiekben ismertetett eljárás hátrányaitól. A találmányunk szerinti elválasztási eljárás azon a meglepő felismerésen alapul, hogy a szerves hulladékot valamely alkáli- vagy alkáliföldfém-hidroxid, -hidrogén-karbonát vagy alkálifém-karbonát vizes oldatával kezelve nem következik be az aromás maghoz kötött klór hidrolízise, hanem dinitroklór-benzoesav só formájában feloldódik a vizes fázisban, ahonnan a fázisok elválasztása és a vizes fázis ismert módon, szerves vagy ásványi savval történő kisavanyítása után kinyerhető. A szerves fázis a változatlanul maradó - nem hidrolizáló - (trifluor-metil)-dinitro-klór-benzol, tiszta állapotban. Ez a felismerés annál inkább meglepő volt, mivel a szakirodalomban számos olyan leírás található, amely a nitro- és dinitro-klór-benzolok, valamint a dinitro-klór-benzoesavak halogénjének viszonylag enyhe körülmények közötti hidrolízisével foglalkozik. A szerves hulladék lúgos közegben történő kezelésénél a szakirodalomban leírtak alapján az alábbi - az eljárásunk szempontjából káros - mellékreakciók lejátszódása volt várható: Az aromás gyűrűn két nitro-csoportot és halogénatomot tartalmazó benzoesavak lúgos közegben már viszonylag enyhe körülmények között dinitro-hidroa-benzoesavakká hidrolizálnak. A Chemistry Letters 1983 (1), 129-132 sz. oldalain szereplő közlemény a 4-klór-3,5-dinitro-benzoesav hidrolízisét írja le nátrium-hidroxid hatására vizes dimetilszulfoxid oldószerben. Az átalakulást spektroszkópiás módszerrel követték és már 1 perc múlva a 4-hidroxi-3,5-dinitro-benzoesav sójának megfelelő spektrumot kapták. 2 3 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
