JP2000264887A - Production of glycoluril - Google Patents

Production of glycoluril

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JP2000264887A
JP2000264887A JP11071293A JP7129399A JP2000264887A JP 2000264887 A JP2000264887 A JP 2000264887A JP 11071293 A JP11071293 A JP 11071293A JP 7129399 A JP7129399 A JP 7129399A JP 2000264887 A JP2000264887 A JP 2000264887A
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JP
Japan
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glyoxal
urea
reaction
glycoluril
solution
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JP11071293A
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Japanese (ja)
Inventor
Nobuyuki Sudo
信行 須藤
Hatsuo Inoue
初男 井上
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Mitsui Chemicals Inc
Original Assignee
Mitsui Chemicals Inc
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable glycoluril and a highly concentrated suspension thereof, effective as a controlled release fertilizer to be readily and extremely economically obtained by reacting glyoxal with urea. SOLUTION: A glyoxal aqueous solution is added dropwise to a urea-glyoxal mixed aqueous solution obtained by dissolving urea in a glyoxal aqueous solution so as to have a concentration from 50 wt.% to the saturated concentration in the presence of an acid catalyst, and the obtained mixture is reacted under the condition of the molar ratio of the urea to the glyoxal based on the whole reaction amount, regulated so as to be 2.01-2.3, and the temperature of 50-100 deg.C to produce the objective glycoluril.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はグリコールウリルの
製造方法に関する。詳しくは、緩効性肥料としても有効
なグリコールウリル並びにその高濃度懸濁液の製造方法
に関する。
[0001] The present invention relates to a method for producing glycoluril. More specifically, the present invention relates to a method for producing glycoluril, which is also effective as a slow-release fertilizer, and a high-concentration suspension thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】例えば、米国特許第3,061,423
号等にも記載されているように、グリコールウリルは下
記式〔1〕
2. Description of the Related Art For example, US Pat. No. 3,061,423.
The glycoluril is represented by the following formula [1]

【0003】[0003]

【化1】 Embedded image

【0004】の構造を持つ化合物であり、このものは繊
維、織物、紙などの防しわ剤及び湿式強化剤の原料とし
て、またイソブチリデン2尿素(IB)、クロトニリデ
ン2尿素(CDU)と同等、またはそれを凌ぐ緩効性肥
料として極めて有用な性質を有している。
These compounds have the following structure: they are used as raw materials for anti-wrinkling agents and wet reinforcing agents for fibers, fabrics, papers, etc., and are the same as isobutylidene diurea (IB) and crotonylidene diurea (CDU), or It has extremely useful properties as a slow release fertilizer.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながらグリコー
ルウリルは、 (1)原料として、高価なグリオキザールを使用して製
造することから、製造されるグリコールウリルは高価で
ある。 (2)製造方法において、グリオキザールの水溶液に尿
素または尿素水溶液を加え酸性下で反応させるものがほ
とんどであって、反応生成物の収得率が低く、また原料
物質のロスが多いため、製造コストが割高になる事が避
けられない。 (3)収率において、グリコールモノウレイン(4、5
−ジヒドロキシ−2−イミダゾリジノン)の生成を抑制
するためにグリオキザールに対する尿素のモル比を2よ
りもはるかに高めて反応させる方法がほとんどであっ
て、原料コストも割高になる。 (4)反応が酸触媒の存在下で行われ、かつ反応熱の大
きい反応であり、耐酸性グラスライニング反応器などを
使用する場合、熱歪みによる破損防止のための大型冷却
装置を必要するため、設備費が高い。 等という問題点があって、グリコールウリルそのものは
一部粉体塗料用に使用されてきたのが実状であり、大量
に使用するには高価すぎる欠点があった。
However, glycoluril is expensive because (1) it is produced using expensive glyoxal as a raw material. (2) In most production methods, urea or an aqueous urea solution is added to an aqueous solution of glyoxal and reacted under acidic conditions. The yield of the reaction product is low, and the loss of raw materials is large. It is inevitable that it will be expensive. (3) In terms of yield, glycol monourein (4, 5
-Dihydroxy-2-imidazolidinone) in most cases, the reaction is carried out with the molar ratio of urea to glyoxal much higher than 2, and the cost of raw materials is relatively high. (4) When the reaction is performed in the presence of an acid catalyst and the reaction is a large reaction heat, and when an acid-resistant glass lining reactor or the like is used, a large cooling device is required to prevent damage due to thermal strain. , Equipment costs are high. In fact, glycoluril itself has been partially used for powder coatings, and has the disadvantage that it is too expensive to use in large quantities.

【0006】グリコールウリルの製造法に関して、例え
ばSoil Sci.PlantNutr.,33
(2)291−298,1987(Toshio Sh
imizu著)に製造条件および収得率について報告さ
れている。その報告によれば、反応触媒として塩酸を反
応液全量に対し5〜10%濃度となるよう使用し、反応
温度60〜80℃、反応時間1.5〜3時間の条件で、
さらに、未反応のグリオキザールを回収するため、濾液
を6回もリサイクルしてトータルの収率が91%になっ
たことが述べられている。
Regarding the method for producing glycoluril, for example,
If Soil Sci. PlantNutr. ,33
(2) 291-298, 1987 (Toshio Sh
imizu) on production conditions and yield.
Have been. According to the report, hydrochloric acid was used as a reaction catalyst.
Use the solution at a concentration of 5 to 10% based on the total volume of the reaction solution.
At a temperature of 60 to 80 ° C. and a reaction time of 1.5 to 3 hours,
Further, the filtrate is collected to recover unreacted glyoxal.
Is recycled six times, for a total yield of 91%
It is stated that.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記事実に
鑑み、従来におけるグリコールウリルの製造に関する問
題点について検討した。すなわち、 (1)副生物を削減してグリコールウリル収率を高め、
製造コストを下げられないか。 (2)グリオキザール水溶液を使用するので、できるだ
け使用する水の量を削減して処理能力を高め、製造コス
トを下げられないか。 (3)グリオキザールに対する尿素のモル比をできるだ
け理論値に近づけ、かつ未反応のグリオキザールを低減
して回収工程を省略し、原料費、設備費を下げられない
か。 (4)反応熱を効率的にかつ製造コストに影響せずに除
去する方法はないか。 等の点に着目し、鋭意研究、検討を重ねた。その結果、
尿素濃度、反応条件、原料モル比、触媒の添加方法を組
み合わせることで前記課題が解決できることを見い出
し、本発明に到達した。
Means for Solving the Problems In view of the above facts, the present inventors have studied problems relating to the conventional production of glycoluril. That is, (1) reducing the yield of glycoluril by reducing by-products,
Can you lower the manufacturing cost? (2) Since an aqueous glyoxal solution is used, can the amount of water used be reduced as much as possible to increase the processing capacity and reduce the production cost? (3) Is the molar ratio of urea to glyoxal as close to the theoretical value as possible, and can the unreacted glyoxal be reduced to omit the recovery step and reduce the raw material cost and equipment cost? (4) Is there a method to remove the reaction heat efficiently and without affecting the production cost? Focusing on the points, etc., they conducted intensive research and examination. as a result,
The inventors have found that the above problem can be solved by combining the urea concentration, the reaction conditions, the raw material molar ratio, and the method of adding the catalyst, and have reached the present invention.

【0008】すなわち本発明のグリコールウリルの製造
方法は、尿素とグリオキザールを水溶液に於いて反応さ
せ、グリコールウリルを製造する方法において、グリオ
キザール水溶液に尿素を50重量%〜飽和濃度溶解した
尿素・グリオキザール混合水溶液に、酸触媒の存在下、
グリオキザール水溶液を滴下し、全反応物中における尿
素/グリオキザールのモル比が2.01〜2.3であ
り、反応温度が50〜100℃の温度の条件下で反応さ
せることを特徴とするものである。本発明によれば、極
めて安価で容易かつ安全な操作により緩効性肥料として
有効なグリコールウリルならびにその高濃度懸濁液を得
ることが可能である。
That is, the process for producing glycoluril according to the present invention is a process for producing glycoluril by reacting urea and glyoxal in an aqueous solution, wherein the urea / glyoxal mixture is prepared by dissolving urea in a glyoxal aqueous solution at a concentration of 50% by weight to a saturated concentration. In an aqueous solution, in the presence of an acid catalyst,
An aqueous glyoxal solution is added dropwise, and the reaction is performed under the conditions that the molar ratio of urea / glyoxal in all the reactants is 2.01 to 2.3 and the reaction temperature is 50 to 100 ° C. is there. According to the present invention, it is possible to obtain glycoluril effective as a slow-release fertilizer and a high-concentration suspension thereof by a very inexpensive, easy and safe operation.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】本発明において、グリコールウリ
ルの製造原料であるグリオキザールは、下記式〔2〕
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION In the present invention, glyoxal, which is a raw material for producing glycoluril, has the following formula [2]

【0010】[0010]

【化2】 Embedded image

【0011】で表される化合物であり、ホルマリン等に
比較すると刺激臭も無く、また毒性も少ない取扱の容易
なアルデヒドである。このものは工業的にはアセトアル
デヒドの硝酸酸化法またはエチレングリコールの酸化脱
水素法により製造される。また、通常、濃度が40重量
%程度の水溶液として販売されており、主な用途として
は土壌安定剤、繊維処理剤などがある。グリコールウリ
ルの生成は、上記グリオキザールの1モルと尿素2モル
とが下記式化〔3〕のように反応し、グリコールウリル
1モルを生ずる。
The compound is an easy-to-handle aldehyde that has no irritating odor and is less toxic than formalin and the like. This is industrially produced by a nitric acid oxidation method of acetaldehyde or an oxidative dehydrogenation method of ethylene glycol. Further, it is usually sold as an aqueous solution having a concentration of about 40% by weight, and its main uses are a soil stabilizer, a fiber treatment agent and the like. In the production of glycoluril, 1 mol of the above glyoxal and 2 mol of urea react as shown in the following formula [3] to produce 1 mol of glycoluril.

【0012】[0012]

【化3】 Embedded image

【0013】そして、生成したグリコールウリルは水に
対する溶解度が低いので、通常は反応液より白色の結晶
として析出してくる。
Since the formed glycoluril has low solubility in water, it usually precipitates as white crystals from the reaction solution.

【0014】上記グリコールウリルの生成反応は2段反
応であって、まず1モルのグリオキザールに1モルの尿
素が付加し、脱水反応によりグリコールウリルが生成す
る。この時、尿素濃度が低い状況にあると、グリオキザ
ールモノウレインは加水分解してヒダントインなどの中
間生成物を生成してしまうことは良く知られている。し
たがって、中間生成物の生成を抑え、グリコールウリル
のみの収得率をあげるためには、グリオキザールに対す
る尿素のモル比は2以上であることが必須条件となる
が、一方、過剰に仕込んだ尿素は回収することでロスを
抑えることは可能であるが、かえって回収設備費がかか
り製造コストが高くなる。また、尿素があまりに過剰に
存在すると反応器容積が大きくなる、グリコールウリル
をろ過分離した場合の精製洗浄が困難になる等の問題が
あったため、グリオキザールに対する尿素のモル比はで
きるだけ小さくすることが必要であった。しかし、グリ
コールウリルを懸濁液のまま液状肥料の原料としてつか
う場合は、使用条件に応じて尿素/グリオキザールのモ
ル比を変化させれば良く、過剰の尿素はあまり問題には
ならず、ヒダントインなどの中間生成物の副生を大きく
抑制することができ、結果的にその反応液をそのまま肥
料として利用しても問題の無いものを得ることができ
る。
The above-mentioned glycoluril formation reaction is a two-stage reaction. First, 1 mole of urea is added to 1 mole of glyoxal, and glycoluril is formed by a dehydration reaction. At this time, it is well known that, when the urea concentration is low, glyoxal monourein is hydrolyzed to generate an intermediate product such as hydantoin. Therefore, in order to suppress the formation of intermediate products and to increase the yield of glycoluril alone, it is essential that the molar ratio of urea to glyoxal is 2 or more, while the excess urea is recovered. By doing so, it is possible to suppress the loss, but on the contrary, the cost of the recovery equipment is increased and the production cost is increased. In addition, if there is too much urea, there are problems such as an increase in the reactor volume and difficulty in purification and washing when glycoluril is separated by filtration.Therefore, it is necessary to minimize the molar ratio of urea to glyoxal as much as possible. Met. However, when glycoluril is used as a raw material for a liquid fertilizer as a suspension, the molar ratio of urea / glyoxal may be changed according to the conditions of use. Can be greatly suppressed, and as a result, a product having no problem can be obtained even if the reaction solution is directly used as a fertilizer.

【0015】本発明の反応において、グリオキザール
は、濃度30〜45重量%の範囲の水溶液であるものを
用いることが好ましい。通常、グリオキザール水溶液は
その濃度の低いほうがグリコールウリルへの転換率は高
いが、本発明では生成物の濃度が低くなる場合はその分
処理効率が低くなるので、グリオキザールの濃度として
は上記した範囲が好ましい。
In the reaction of the present invention, it is preferable to use glyoxal as an aqueous solution having a concentration of 30 to 45% by weight. In general, the lower the concentration of the aqueous glyoxal solution, the higher the conversion rate to glycoluril.However, in the present invention, when the concentration of the product is low, the treatment efficiency is reduced accordingly. preferable.

【0016】本発明の反応において、尿素は濃度が50
重量%〜飽和濃度でグリオキザールとの混合水溶液とし
て用いる。50重量%未満でもグリコールウリルの製造
は十分可能であるが、グリオキザールを水溶液として使
用するため、水を削減することにより処理効率を高めら
れるからである。グリオキザールに対する尿素のモル比
は2.01〜2.3の範囲内に於いて出来るだけ低い値
が好ましい。
In the reaction of the present invention, urea has a concentration of 50.
It is used as a mixed aqueous solution with glyoxal at a concentration of from% by weight to a saturated concentration. Even if it is less than 50% by weight, the production of glycoluril is sufficiently possible, but since glyoxal is used as an aqueous solution, the treatment efficiency can be improved by reducing the amount of water. The molar ratio of urea to glyoxal is preferably as low as possible in the range from 2.0 to 2.3.

【0017】このグリコールウリル生成の一具体例を示
してみれば、 (1)まず尿素・グリオキザールの混合水溶液を調整し
所定量の酸を触媒として加えたのち、所定温度に昇温す
る。 (2)次いで、上記溶液を攪拌しながら所定量のグリオ
キザールを添加する。 (3)反応液の温度を保ちながら所定時間熟成させ、反
応を完結させる。 (4)次いで、アルカリを添加して中和し、放冷して、
反応生成物であるグリコールウリル含有懸濁液を得る。
One specific example of the production of glycoluril is as follows: (1) First, a mixed aqueous solution of urea and glyoxal is prepared, a predetermined amount of acid is added as a catalyst, and then the temperature is raised to a predetermined temperature. (2) Next, a predetermined amount of glyoxal is added while stirring the above solution. (3) Aging is performed for a predetermined time while maintaining the temperature of the reaction solution to complete the reaction. (4) Next, neutralize by adding an alkali, and allow to cool,
A suspension containing the glycoluril reaction product is obtained.

【0018】本発明において上記のようにして得られる
グリコールウリル含有懸濁液は、グリコールウリルをろ
過分離して単独で緩効性肥料として使用することが可能
であり、中和のために添加するアルカリとしてアンモニ
アなど肥効のある化合物を使用すれば、懸濁液のまま液
状肥料の原料に使用することも可能である。
In the present invention, the glycoluril-containing suspension obtained as described above can be used alone as a slow-release fertilizer by separating glycoluril by filtration, and is added for neutralization. If a compound having a fertilizing effect such as ammonia is used as the alkali, it can be used as a raw material of the liquid fertilizer as a suspension.

【0019】尿素とグリオキザールを反応させるに際
し、反応温度は通常50〜100℃の範囲で行う。50
℃未満でも反応は進むが、長時間を要するため効率的で
ない。また、100℃を越える温度では尿素の加水分解
反応を著しく併発するようになるため好ましくない。
The reaction temperature between urea and glyoxal is usually in the range of 50 to 100 ° C. 50
Although the reaction proceeds even at a temperature lower than ℃, it is not efficient because it requires a long time. On the other hand, if the temperature exceeds 100 ° C., the hydrolysis reaction of urea remarkably occurs, which is not preferable.

【0020】本発明の反応において、発生する反応熱
(20kcal/mol)は、減圧下において反応液から発生す
る蒸気を冷却凝縮し循環する方法、すなわち環流冷却法
によるのが有利であり、容易に除去できる。したがっ
て、反応圧力は15kPa 〜常圧の範囲において減圧域で
行うことが好適である。一般に反応熱の除去方法として
は、様々の熱交換機を反応液に直接接触させて冷却する
方法が用いられるが、本反応の反応液であるグリコール
ウリルの懸濁液は、結晶が器壁に付着しやすく、直接冷
却は熱交換器の熱交換効率が低下するため不利である。
In the reaction of the present invention, the generated reaction heat (20 kcal / mol) is advantageously obtained by a method of cooling, condensing and circulating the vapor generated from the reaction solution under reduced pressure, that is, by a reflux cooling method. Can be removed. Therefore, it is preferable to carry out the reaction at a reduced pressure in the range of 15 kPa to normal pressure. In general, as a method for removing the heat of reaction, various heat exchangers are brought into direct contact with the reaction solution to cool it.However, in the suspension of glycoluril, which is the reaction solution of this reaction, crystals adhere to the vessel wall. Direct cooling is disadvantageous because the heat exchange efficiency of the heat exchanger is reduced.

【0021】本発明の反応は酸触媒の存在下で好ましく
進行させることが可能であり、酸触媒として具体的に
は、塩酸、硫酸、リン酸、および硝酸などの鉱酸、また
は、ギ酸、酢酸などの有機酸などが使用可能である。し
かしながら、本発明では反応終了後に生成液を中和し、
そして肥料として利用することも想定していることか
ら、その中和後の形態は植物に害のないものであるか、
あるいはむしろ、肥効成分の形態となるものであること
が好ましい。これらの面から本発明では反応に用いる酸
触媒として、塩酸、硫酸、リン酸、または硝酸といっ
た、鉱酸類を用いることが好ましい。酸触媒の使用量は
用いる酸の種類にも左右され好適な条件はそれぞれ異な
るが、例えば塩酸を使用する場合は通常、原料総重量
(グリオキザール溶液+尿素溶液+塩酸溶液)の1〜1
0重量%(塩酸として)の範囲の量が用いられる。
The reaction of the present invention can preferably proceed in the presence of an acid catalyst. Specific examples of the acid catalyst include mineral acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid, phosphoric acid, and nitric acid, or formic acid and acetic acid. Organic acids such as can be used. However, in the present invention, the reaction solution is neutralized after completion of the reaction,
And since it is assumed that it will be used as fertilizer, its neutralized form is harmless to plants,
Or rather, it is preferably in the form of a fertilizing component. From these aspects, it is preferable to use a mineral acid such as hydrochloric acid, sulfuric acid, phosphoric acid or nitric acid as the acid catalyst used in the reaction in the present invention. The amount of the acid catalyst used also depends on the type of acid used, and suitable conditions are different. For example, when hydrochloric acid is used, it is usually 1 to 1 of the total weight of the raw materials (glyoxal solution + urea solution + hydrochloric acid solution).
An amount in the range of 0% by weight (as hydrochloric acid) is used.

【0022】酸触媒の添加形態は、一括して尿素・グリ
オキザール混合水溶液に先に添加しても良いし、また酸
触媒を尿素・グリオキザール混合水溶液と滴下するグリ
オキザール溶液の両方に添加しておいて反応を行っても
良い。いずれの形態でも、酸触媒の使用量は原料総重量
(グリオキザール溶液+尿素溶液+塩酸溶液)の1〜1
0重量%(塩酸として)の範囲内で反応を行う。
The acid catalyst may be added to the urea / glyoxal mixed aqueous solution first, or the acid catalyst may be added to both the urea / glyoxal mixed aqueous solution and the glyoxal solution added dropwise. A reaction may be performed. In any case, the amount of the acid catalyst used is 1 to 1 of the total weight of the raw materials (glyoxal solution + urea solution + hydrochloric acid solution).
The reaction is carried out within a range of 0% by weight (as hydrochloric acid).

【0023】尿素とグリオキザールの反応に要する時間
は、反応条件に左右されて一定しないが、通常は30分
から9時間の範囲である。グリコールウリルの転換率
は、尿素とグリオキザールの反応に要する時間が1〜3
時間の範囲では酸触媒を尿素・グリオキザール混合水溶
液に添加することで、グリオキザールの70〜90%程
度をグリコールウリルに転換することができる。該時間
が3〜9時間の範囲では、酸触媒を尿素・グリオキザー
ル混合水溶液とグリオキザール水溶液の両方に添加する
ことにより、尿素の加水分解を抑制し、グリコールウリ
ルの収得率を70〜90%程度に高めることができる。
The time required for the reaction between urea and glyoxal varies depending on the reaction conditions, but is usually in the range of 30 minutes to 9 hours. The conversion of glycoluril is determined by the time required for the reaction between urea and glyoxal to be 1-3.
By adding an acid catalyst to the urea-glyoxal mixed aqueous solution within a time range, about 70 to 90% of glyoxal can be converted to glycoluril. When the time is in the range of 3 to 9 hours, the hydrolysis of urea is suppressed by adding an acid catalyst to both the urea-glyoxal mixed aqueous solution and the glyoxal aqueous solution, and the yield of glycoluril is reduced to about 70 to 90%. Can be enhanced.

【0024】本発明において、尿素とグリオキザールの
反応に用いられた酸触媒は、反応後アルカリにより中和
される。この際に使用されるアルカリは、前述の酸触媒
の場合と同様、中和後に肥料として利用される可能性が
ある観点から、中和された後の形態が植物に害のない形
態であるか、むしろ肥料の有効性分であることが好まし
い。この意味からして、本発明で中和のために使用する
アルカリとしては、アンモニアまたは水酸化カリウム等
を用いることが好ましい。上記中和反応を行う際の程度
としては、その中和後の生成液の利用形態によっても好
ましい範囲が異なるが、通常は生成液のpHが4〜7程度
となるようにアルカリが添加される。
In the present invention, the acid catalyst used in the reaction between urea and glyoxal is neutralized with an alkali after the reaction. The alkali used at this time is, as in the case of the acid catalyst described above, from the viewpoint that it may be used as a fertilizer after neutralization, is the form after neutralization a form that does not harm plants? Rather, it is preferably the effectiveness of the fertilizer. In this sense, it is preferable to use ammonia or potassium hydroxide as the alkali used for neutralization in the present invention. The preferred range of the neutralization reaction varies depending on the form of use of the neutralized product solution, but usually an alkali is added so that the pH of the product solution is about 4 to 7. .

【0025】また、本発明における原料グリオキザール
については、一般にグリオキザールはモノエチレングリ
コールの分子状酸素による酸化、あるいはアセトアルデ
ヒドの硝酸酸化により製造される。アセトアルデヒドの
硝酸酸化で製造されたグリオキザール中には酸化剤であ
る硝酸が微量に残存するため、本発明の反応を行うと酸
触媒により少量ながらニトロ化された有機化合物が生成
する。また、生成物には高分子量化合物が多く含有さ
れ、グリコールウリルの収率が著しく低下する。この理
由は特定できないが、純度は同等であることから、製造
法の違いによる原料中の微量不純物がなんらか悪影響を
およぼしていると考えられる。したがって、グリコール
ウリルの製造においては、製造時の安全性を確保しつつ
高収率でグリコールウリルを得るため、モノエチレング
リコールを分子状酸素により酸化してなるグリオキザー
ルを用いることが好ましい。
The raw material glyoxal in the present invention is generally produced by oxidizing monoethylene glycol with molecular oxygen or nitric acid of acetaldehyde. Since a very small amount of nitric acid as an oxidizing agent remains in glyoxal produced by nitric acid oxidation of acetaldehyde, the reaction of the present invention produces a small amount of a nitrated organic compound by an acid catalyst. In addition, the product contains a large amount of high molecular weight compounds, and the yield of glycoluril is significantly reduced. The reason for this cannot be specified, but since the purity is the same, it is considered that trace impurities in the raw materials due to differences in the production methods have some adverse effect. Therefore, in the production of glycoluril, it is preferable to use glyoxal obtained by oxidizing monoethylene glycol with molecular oxygen in order to obtain glycoluril in high yield while ensuring safety during production.

【0026】[0026]

【実施例】以下、本発明のグリコールウリルの製造方法
を、実施例をあげ更に詳細に説明するが、本発明はこれ
らの実施例に限定されるものではない。なお、以下の実
施例における%は重量基準である。
EXAMPLES Hereinafter, the method for producing glycoluril of the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. The percentages in the following examples are based on weight.

【0027】実施例1 モノエチレングリコールを分子状酸素で酸化して合成さ
れた40%グリオキザール水溶液を使用し、4リットル
のセパラブルフラスコに40%グリオキザール水溶液5
00g、尿素900g、35%塩酸100.5gを入
れ、水浴中で80℃まで加熱溶解する。温度が80℃と
なったら、40%グリオキザール水溶液500gを約1
時間かけて滴下投入し、反応させる。グリオキザールに
対する尿素の反応モル比は2.175となる。反応液の
温度は85℃を越えないよう制御する。反応液を温度8
5℃に保ちながら、さらに3時間放置し、反応を完結さ
せる。これを放冷し、25%アンモニア水25.5gを
添加し、反応液pHを6.0とする。反応液を濾過して
生成したケーキ量を測定したところ935gであり、懸
濁液濃度は44.6%であった。ケーキ中のグリコール
ウリル純度を液体クロマトグラフ法により測定したとこ
ろ98.0%であり、グリオキザール基準のグリコール
ウリルの収率は93.4%であった。
Example 1 A 40% aqueous glyoxal solution synthesized by oxidizing monoethylene glycol with molecular oxygen was used, and a 40% aqueous glyoxal solution was placed in a 4-liter separable flask.
Then, 00 g, 900 g of urea, and 100.5 g of 35% hydrochloric acid are added, and dissolved by heating to 80 ° C. in a water bath. When the temperature reaches 80 ° C., 500 g of a 40% aqueous glyoxal solution is added to about 1 g.
It is dropped in over time and allowed to react. The reaction molar ratio of urea to glyoxal is 2.175. The temperature of the reaction solution is controlled so as not to exceed 85 ° C. The reaction solution was heated to a temperature of 8
While keeping the temperature at 5 ° C., the reaction is left for 3 hours to complete the reaction. This is left to cool, and 25.5 g of 25% aqueous ammonia is added to adjust the pH of the reaction solution to 6.0. The amount of cake formed by filtering the reaction solution was measured to be 935 g, and the suspension concentration was 44.6%. The purity of glycoluril in the cake was determined by liquid chromatography to be 98.0%, and the yield of glycoluril based on glyoxal was 93.4%.

【0028】実施例2 モノエチレングリコールを分子状酸素で酸化して合成さ
れた40%グリオキザール水溶液を使用し、2リットル
のセパラブルフラスコに40%グリオキザール水溶液2
00g、尿素380g、35%塩酸56gを入れ、水浴
中で80℃まで加熱溶解する。温度が80℃となった
ら、40%グリオキザール水溶液200gを40分かけ
て滴下投入し反応させる。グリオキザールに対する尿素
の反応モル比は2.3となる。反応液の温度は90℃を
越えないよう制御する。反応液を温度90℃に保ちなが
ら、さらに3時間放置し、反応を完結させる。これを放
冷し、25%アンモニア水28.8gを添加し、反応液
pHを6.1とする。反応液を濾過し、生成したケーキ
量を測定したところ370gであり、懸濁液の濃度は4
5.2%であった。ケーキ中のグリコールウリル純度を
液体クロマトグラフ法により測定したところ98.1%
であり、グリオキザール基準のグリコールウリルの収率
は91.8%であった。
Example 2 A 40% aqueous glyoxal solution synthesized by oxidizing monoethylene glycol with molecular oxygen was used, and a 40% aqueous glyoxal solution was placed in a 2-liter separable flask.
Then, 00 g, 380 g of urea, and 56 g of 35% hydrochloric acid are added, and the mixture is heated and dissolved in a water bath up to 80 ° C. When the temperature reaches 80 ° C., 200 g of a 40% aqueous glyoxal solution is dropped in over 40 minutes to cause a reaction. The reaction molar ratio of urea to glyoxal is 2.3. The temperature of the reaction solution is controlled so as not to exceed 90 ° C. The reaction solution is left for 3 hours while maintaining the temperature at 90 ° C. to complete the reaction. This is left to cool, and 28.8 g of 25% aqueous ammonia is added to adjust the pH of the reaction solution to 6.1. The reaction solution was filtered, and the amount of the formed cake was measured to be 370 g.
It was 5.2%. When the glycoluril purity in the cake was measured by liquid chromatography, it was 98.1%.
And the yield of glycoluril based on glyoxal was 91.8%.

【0029】実施例3 モノエチレングリコールを分子状酸素で酸化して合成さ
れた40%グリオキザール水溶液を使用し、3リットル
の減圧用セパラブルフラスコに40%グリオキザール水
溶液300g、尿素515.1g、35%塩酸60gを
入れ、水浴中で70℃まで加熱溶解する。温度が70℃
となったら圧力を32kPaの減圧に調節しながら、4
0%グリオキザール水溶液300gを40分かけて滴下
投入し反応させる。グリオキザールに対する尿素の反応
モル比は2.075となる。反応液は環流冷却器によ
り、発生する蒸気を冷却環流して温度を70℃に制御す
る。反応液を温度70℃に保ちながら、さらに1時間放
置し反応を完結させる。圧力を常圧に戻したのち放冷
し、これを25%アンモニア水13.8gを添加して反
応液pHを6.4とする。反応液を濾過して生成したケ
ーキ量を測定したところ547.5gであり、懸濁液の
濃度は46.0%であった。ケーキ中のグリコールウリ
ル純度を液体クロマトグラフ法により測定したところ9
7.9%であり、グリオキザール基準のグリコールウリ
ルの収率は91.1%であった。
Example 3 Using a 40% aqueous glyoxal solution synthesized by oxidizing monoethylene glycol with molecular oxygen, 300 g of a 40% aqueous glyoxal solution, 515.1 g of urea and 35% of 35% were placed in a 3-liter decompressible separable flask. 60 g of hydrochloric acid is added and dissolved by heating to 70 ° C. in a water bath. The temperature is 70 ° C
, While adjusting the pressure to a reduced pressure of 32 kPa,
300 g of a 0% glyoxal aqueous solution is added dropwise over 40 minutes to cause a reaction. The reaction molar ratio of urea to glyoxal is 2.075. The temperature of the reaction solution is controlled to 70 ° C. by circulating the generated steam by a reflux condenser. While maintaining the reaction solution at a temperature of 70 ° C., the reaction is left for 1 hour to complete the reaction. After the pressure was returned to normal pressure, the mixture was allowed to cool, and 13.8 g of 25% aqueous ammonia was added to adjust the pH of the reaction solution to 6.4. The amount of cake formed by filtering the reaction solution was 547.5 g, and the concentration of the suspension was 46.0%. The purity of glycoluril in the cake was measured by liquid chromatography.
The yield of glycoluril based on glyoxal was 91.1%.

【0030】実施例4 モノエチレングリコールを分子状酸素で酸化して合成さ
れた40%グリオキザール水溶液を使用し、1リットル
の減圧用セパラブルフラスコに40%グリオキザール水
溶液80g、尿素186.2g、35%塩酸14gを入
れ、水浴中で80℃まで加熱溶解する。温度が80℃と
なったら、圧力を56kPaの減圧に調節しつつ、35
%塩酸14gと40%グリオキザール水溶液120gの
混合溶液を30分かけて滴下投入し反応させる。グリオ
キザールに対する尿素の反応モル比は2.25となる。
反応液は環流冷却器により発生する蒸気を冷却し、環流
して温度は90℃に制御する。反応液の温度を90℃に
保ちながら、さらに1.5時間放置し、反応を完結させ
る。圧力を常圧に戻したのち放冷し、これを25%アン
モニア水14.4gを添加して反応液pHを6.1とす
る。反応液を濾過して生成したケーキ量を測定したとこ
ろ189gであり、懸濁液の濃度は44.7%であっ
た。ケーキ中のグリコールウリル純度を液体クロマトグ
ラフ法により測定したところ98.1%であり、グリオ
キザール基準のグリコールウリルの収率は92.5%で
あった。
Example 4 A 40% aqueous glyoxal solution synthesized by oxidizing monoethylene glycol with molecular oxygen was used. In a 1-liter decompressible separable flask, 80 g of a 40% aqueous glyoxal solution, 186.2 g of urea, and 35% Add 14 g of hydrochloric acid and heat and dissolve in a water bath up to 80 ° C. When the temperature reaches 80 ° C., while adjusting the pressure to a reduced pressure of 56 kPa,
A mixed solution of 14 g of 14% hydrochloric acid and 120 g of a 40% aqueous glyoxal solution is dropped and reacted over 30 minutes. The reaction molar ratio of urea to glyoxal is 2.25.
The reaction solution cools the steam generated by the reflux cooler and circulates to control the temperature to 90 ° C. While keeping the temperature of the reaction solution at 90 ° C., it is left for another 1.5 hours to complete the reaction. After the pressure was returned to normal pressure, the mixture was allowed to cool, and 14.4 g of 25% aqueous ammonia was added to adjust the pH of the reaction solution to 6.1. The amount of cake formed by filtering the reaction solution was measured to be 189 g, and the concentration of the suspension was 44.7%. The purity of glycoluril in the cake was determined by liquid chromatography to be 98.1%, and the yield of glycoluril based on glyoxal was 92.5%.

【0031】比較例1 アセトアルデヒドを硝酸酸化して合成された40%グリ
オキザール水溶液を使用した以外は実施例1と全く同様
にして反応させ、放置し、反応を完結させる。これに2
5%アンモニア水5.7gを添加し、反応液をpHを
6.3とする。放冷後、反応液を濾過して生成したケー
キは部分的に粘稠でケーキ重量を測定したところ873
gであり、懸濁液濃度は38.4%であった。ケーキ中
のグリコールウリル純度を液体クロマトグラフ法により
測定したところ71.2%であり、グリオキザール基準
のグリコールウリルの収率は63.4%であった。
Comparative Example 1 A reaction was carried out in exactly the same manner as in Example 1 except that a 40% aqueous glyoxal solution synthesized by nitric acid oxidation of acetaldehyde was used, and the reaction was left to complete. This is 2
5.7 g of 5% aqueous ammonia is added to adjust the pH of the reaction solution to 6.3. After allowing to cool, the reaction liquid was filtered to form a partially viscous cake.
g and the suspension concentration was 38.4%. The purity of glycoluril in the cake was determined by liquid chromatography to be 71.2%, and the yield of glycoluril based on glyoxal was 63.4%.

【0032】[0032]

【発明の効果】本発明の方法によれば、グリオキザール
と尿素を反応させて、容易かつ安全な操作により緩効性
肥料として有効なグリコールウリルならびにその高濃度
懸濁液を高収率で極めて経済的に得ることが可能であ
る。
According to the method of the present invention, glyoxal and urea are reacted to produce glycoluril, which is effective as a slow-release fertilizer by a simple and safe operation, and a high-concentration suspension thereof in a very high yield and extremely economical. It is possible to obtain it.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】尿素とグリオキザールを水溶液に於いて反
応させ、グリコールウリルを製造する方法において、グ
リオキザール水溶液に尿素を50重量%〜飽和濃度溶解
した尿素・グリオキザール混合水溶液に、酸触媒の存在
下、グリオキザール水溶液を滴下し、全反応物中におけ
る尿素/グリオキザールのモル比が2.01〜2.3で
あり、反応温度が50〜100℃の温度の条件下で反応
させることを特徴とするグリコールウリルの製造方法。
1. A method for producing glycoluril by reacting urea and glyoxal in an aqueous solution, wherein a urea / glyoxal mixed aqueous solution in which urea is dissolved in an aqueous glyoxal solution at a concentration of 50% by weight to a saturated concentration is added to an aqueous solution of urea / glyoxal in the presence of an acid catalyst. Glyoxal aqueous solution is added dropwise, and the urea / glyoxal molar ratio in all the reactants is 2.01 to 2.3, and the reaction is carried out under the conditions of a reaction temperature of 50 to 100 ° C. Manufacturing method.
【請求項2】酸触媒が塩酸であり、かつ、全反応物中に
於ける触媒濃度が1〜10重量%である請求項1記載の
グリコールウリルの製造方法。
2. The process for producing glycoluril according to claim 1, wherein the acid catalyst is hydrochloric acid and the concentration of the catalyst in all the reactants is 1 to 10% by weight.
【請求項3】エチレングリコールを分子状酸素により酸
化してなるグリオキザールを使用する請求項1記載のグ
リコールウリルの製造方法。
3. The process for producing glycoluril according to claim 1, wherein glyoxal obtained by oxidizing ethylene glycol with molecular oxygen is used.
【請求項4】反応を減圧下にて行う請求項1記載のグリ
コールウリルの製造方法。
4. The process for producing glycoluril according to claim 1, wherein the reaction is carried out under reduced pressure.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6987190B2 (en) 2002-07-06 2006-01-17 Compo Gmbh & Co. Kg Method for the continuous production of acetylene diurea
CN113583002A (en) * 2021-08-03 2021-11-02 兴义民族师范学院 Synthetic method of glycoluril analogue

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6987190B2 (en) 2002-07-06 2006-01-17 Compo Gmbh & Co. Kg Method for the continuous production of acetylene diurea
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