KR100560360B1 - 디메틸술폭시드의정제방법 - Google Patents

Abstract

디메틸 술폭시드(DMSO)를 정제하기 위해서, 하나이상이 -SO₃H 또는 -SO₃NH₄ 인 술폰 형태의 수지이고, 나머지가 킬레이트 형태일 수 있는 복수개의 양이온 교환 수지와 DMSO 를 접촉시킨다.

이렇게 생성된 DMSO 는 철 양이온 함량이 1 ppb 미만이고 나트륨 양이온 함량이 2 ppb 미만이다.

Description

디메틸 술폭시드의 정제 방법 {PROCESS FOR PURIFICATION OF DIMETHYL SULPHOXIDE}

본 발명은 디메틸 술폭시드(DMSO)의 정제 방법 및 이렇게 정제된 DMSO 에 관한 것이다.

시판되는 DMSO 는 이미 양호한 순도의 제품이다. 시판품의 내역은 일반적으로 하기와 같다 :

순도 : ≥ 99.7 %, 크로마토그래피로 정제

산도 : ≤ 0.04 mg KOH/g, 전위차법으로 측정

결정점 : ≤ 18.1 ℃

육안상 외형 : ≤ 맑음

수함량 : ≤ 0.15 %

색도(APHA) : ≤ 10

프랑스 특허 제 2 014 385 호에 이온 교환수지를 사용하여 정제된 DMSO 를 제조하는 방법이 기재되어 있다. 상기 특허에서 두 가지 예 모두, Amberlite IR-A 400 또는 Merck III 형의 강 염기성 수지를 사용하여, 디메틸 술피드/DMSO/10 % 황산 삼성분 혼합물을 처리한다. 사실상, 상기 공지 방법에서 정제는 본래 음이온 교환기로 미리 처리된 DMSO 수용액을 분별 증류함으로써 되어지는 것으로 보인다.

다양한 공급원으로부터 얻은 다수의 시판 DMSO 샘플로 미량 금속의 분석을 수행하였다. 상기 분석은 표 1 에 보고되어 있다.

나트륨, 철, 칼륨, 칼슘, 크롬, 구리, 니켈 및 아연 농도는, ICP(플라즈마 토치 - 원자 방출 분광계, Perkin Elmer instrument, Optima 3000 model)로 측정되어 ppb(1 ppb = 10 억분의 1 중량부 = kg 당 1 μg)로 표현된다.

표 1 의 금속 원소들의 리스트는 상기 샘플에 존재하는 금속 원소에 대하여 소모되지 않는다.

샘플	금속 양이온
	Na	Fe	K	Ca	Cr	Cu	Ni	Zn
1	40	13	60	20	2	10	8	10
2	39	60	3	13	13	<2	18	3
3	30	40	3	20	12	<2	15	3
4	30	40	3	14	13	<2	15	3
5	30	<1	20	25	<2	<2	<3	<3
6	70	90	65	55	15	2	25	60
검출한계	2	1	3	2	2	2	3	3

어떤 적용, 예컨데 전자공학 또는 약학적 적용에서는, 상기 분석된 DMSO 들은 금속 불순물들을 너무 많이 함유한다. 일반적으로, 10 ppb 미만의 각 알칼리 및 알칼리 토금속, 및 금속 오염물을 함유하는 DMSO 가 상기 두 기술 분야의 용도의 대부분에 있어서 필요하다.

본 발명의 목적은 이미 양호한 순도를 갖지만, 그럼에도 불구하고 그 순도가 어떤 적용에 있어서는 불충분한 시판용 DMSO 의 정제 방법을 찾아내는 것이다.

수지를 사용한 이온 교환은 수용성 매질에서 널리 사용되는 기술이고 특히 탈이온수를 수득할 수 있다. 낮은 수함량의 액체 DMSO 매질 중의 음이온 교환은, 열역학적 평형에 접근하는 실험적 조건에서 수지에 결합된 음이온 양을 측정하기 위한 목적으로, 문헌[Alan M. Phipps, Anal. Chem. 40(12) pp. 1769 - 1773, 1968]에서 이미 수행되었다.

본 발명의 주 목적은 이제 알칼리 및 알칼리 토 금속 및 금속 양이온의 함량을 감소시키기 위한 디메틸 술폭시드의 정제 방법으로서, 필수적으로 하나이상이 술폰산 형태의 수지이고, 나머지가 킬레이트 형태일 수 있는 2 개 이상의 양이온 교환 수지와 정제될 DMSO 를 접촉시키는 것으로 이루어진 것을 특징으로 하는 디메틸 술폭시드의 정제 방법이다.

낮은 수 함량의 DMSO 가 처리하기에 유리한데, 이 수함량은 바람직하게는 총 중량에 대하여 0.15 중량 % 이하이다.

본 발명에 따라 양이온 Mⁿ⁺ (n 은 1 내지 4 인 값) 은 보존되고 산성 형태 또는 암모늄 형태에서 사용된 수지로부터 유래하는 H⁺ 양성자 또는 NH₄ ⁺ 양이온으로 교환될 수 있다.

실질적으로, 무수 DMSO 의 고 효율적 정제는 예를 들어, 다중 전하 (Mⁿ⁺, n=2, 3 및 4) 으로 철 및 금속을 교환하는 데 유효한 아미노포스폰산 또는 이미노디아세트산기를 갖는 킬레이트형의 수지 및 나트륨 및 단일 전하 이온을 교환하는 데 유효한 술폰산 형태의 수지를 혼합하여 사용함으로써 수득할 수 있다.

사용되는 양이온 수지는 바람직하게는 폴리스티렌-디비닐벤젠 공중합체를 기재로 한다. 사실상, 상기 수지는 화학적 골격에 견디는 구조를 가지며, 특히, DMSO 에 용해되지 않는다.

정제될 DMSO 와 수지의 접촉은 18.45 ℃(DMSO 의 융점) 내지 120 ℃(수지의 열 안정성 한계 온도) 범위의 온도에서 수행된다. 상기 온도는 유리하게는 19 내지 80 ℃ 이고, 바람직하게는 20 ℃ 내지 50 ℃ 이다.

정제될 DMSO 를 다양한 수지의 혼합물과 접촉시키거나 또는 연속적으로 각 다양한 수지들과 접촉시킬 수 있다.

이 조작을 당업계에 공지된 조건 및 장치에서 비연속식 (회분식) 또는 연속식으로 수행할 수있다. 수지로부터 정제된 DMSO 의 분리는 적합한 공지 수단, 특별하게는 여과, 삼투 또는 원심분리에 의해 수행할 수 있다.

본 발명에 따른 방법에 의해 정제 가능한 DMSO 의 양을 규정하기 위하여, 철 및 나트륨은 트레이서 (tracer) 원소, 및 알칼리 및 알칼리 토금속 및 금속 양이온의 일반적인 함량의 지시제로서 채택된다.

상기 정제된 DMSO 은, 플라즈마 토치 - 원자 방출 분광계를 사용한 분석 방법의 각 검출 한계인, 1 ppb 이하의 Fe 양이온 함량 및 2 ppb 이하의 Na 양이온 함량을 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 본 발명의 구체화된 예로 기재된 하기 실험 부분에 의해 더욱 잘 이해될 것이다.

실험 부분

I. 분석 방법 :

ICP(플라즈마 토치 - 원자 방출 분광계)를 사용하여 DMSO 중의 미량 금속을 분석한다 : 샘플을 플라즈마 토치에 도입시키고, 존재하는 다양한 원소들을 여기시키고, 그 원소의 특성이 되는 광자의 에너지를 방출하므로써, DMSO 중의 미량 금속은 논의되는 원소의 전자 구조로 정의된다. Perkin Elmer 장치(Optima 3000 DV model)가 통상적으로 사용된다.

II. 방법론 :

원리 : 미량 금속은 Mⁿ⁺ 의 형태이다. DMSO 를 H⁺ 형태 그 자체로 두 양이온 교환 수지에 통과시킬 때, 용액 중의 Mⁿ⁺ 이온이 n H⁺ 로 대체된다.

III. 시험 :

원리 : 분석을 단순화할 목적으로, DMSO 중에 존재하는 금속 불순물의 전체를 나타내는 트레이서 물질로 나트륨 및 철을 선택한다.

나트륨은 대기 및 불측의 오염(먼지, 환경)으로 특징지어지고, 철은 공정으로부터 유래될 수 있는 오염 (스테인레스 스틸로 제조된 단위) 으로 특징지어진다.

철 1000 ppb 및 나트륨 1000 ppb 로 도우프된 DMSO 를 25 ℃ 에서 H⁺ 형태인 2 개의 양이온 교환 수지(DMSO 의 100 g 당 각각의 수지 2 g)와 연속적으로 접촉시킨다. 킬레이트형의 수지와 제 1 차 양이온 교환 후에 DMSO 를 70 ㎛ 공극의 폴리에틸렌 소결물상에 여과로써 고체로부터 분리시키고 다음에 술폰 형태의 수지와 접촉시키도록 둔다. DMSO 의 샘플을 각 단계동안 시간의 경과에 따라 채취한 후, 철 및 나트륨 농도를 변화시킨다.

롬 & 하스사로부터 시판되는 암베릴스트 (등록상표) 35 수지를 술폰산 형의 수지로서 사용하고 푸롤리트사로부터 아미노포스폰산 수지 S940 를 킬레이트형 수지로서 사용한다. 상기 수지를 하기 방법으로 H⁺ 형태로 수득하도록 전처리한다 : 540 ㎖ 의 5 % HCl 을 유속을 일정하게 하고 30 내지 45 분간 수행하도록 90 ㎖ 의 수지를 통과시킨다. 배출된 물이 중성일 때가지 탈이온수로써 씻어낸 후, 수지를 메탄올에 현탁시키고 일정한 중량이 관찰될 때까지 회전 증발기 (90 ℃, 2000 Pa) 에서 진공증발 시킴으로써 건조시킨다.

제 1 차 및 제 2 차 교환에 대한 시간의 함수로서 철 및 나트륨 함량을 표 2 에 나타낸다.

	시간 (분)	Fe (ppb)	Na (ppb)
푸롤리트(등록상표)S940 수지	0	1390	1330
	30	64	1120
	60	<1	960
	90	<1	880
	120	<1	800
암베릴스트(등록상표)A35 수지	5	<1	<2
	30	<1	<2
	60	<1	<2
	120	<1	<2

본 발명에 따르면, 알칼리 및 알칼리토금속 및 금속 양이온의 함량이 감소된 디메틸 술폭시드(DMSO)를 얻을 수 있다.

Claims (5)

1. 알칼리 및 알칼리 토금속 및 금속 양이온의 함량을 감소시키기 위한 디메틸 술폭시드 (DMSO) 의 정제 방법에 있어서, 하나이상이 술폰 형태의 수지이고, 나머지가 킬레이트 형태일 수 있는, 산성 또는 암모늄 형태로 사용된 2 개 이상의 양이온 교환 수지와 정제될 DMSO 를 필수적으로 접촉시키는 것으로 구성되는 것을 특징으로 하는 디메틸 술폭시드 (DMSO) 의 정제 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 총 중량에 대해 0.15 중량 % 이하인 물 함량의 DMSO 를 처리하는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제 1 항 또는 2 항에 있어서, 각 수지는 폴리스티렌-디비닐벤젠 공중합체 기재인 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제 1 항 또는 2 항에 있어서, 정제될 DMSO와 교환 수지의 접촉이 19 내지 80 ℃ 의 온도에서 발생하는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제 4 항에 있어서, 온도가 20 내지 50 ℃ 사이인 것을 특징으로 하는 방법.