JP3374218B2 - ヒドロキシルアミンの直接製造法 - Google Patents
ヒドロキシルアミンの直接製造法Info
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Description
酸化水素からヒドロキシルアミンを直接に製造するため
の接触法に係る。
きアンモニアの酸素での酸化によって得られた高酸化状
態の窒素誘導体(たとえば酸化窒素、亜硝酸塩又は硝酸
塩)の還元(ヒドロキシルアンモニウム塩への還元)に
基づくものである。この還元は接触水素化によって行わ
れる。この種の方法は、たとえばNOのヒドロキシルアミ
ンスルフェートへの接触水素化(グラファイト担体上に
担持されたPtを基材とする触媒を使用する)に係るドイ
ツ国特許第3,130,305号、又はPt及び/又はPdを基材と
する触媒を使用して酸性媒体中で行われる硝酸塩又はNO
の接触水素化に係るヨーロッパ特許第1,528,117号に開
示されている。これら方法の欠点は、爆発性混合物N2O
+H2が生成する危険があること、触媒の再生が必要であ
ること、操作が煩雑であることである。さらに、アンモ
ニウム塩の副生は、還元段階及びつづいてヒドロキシル
アンモニウム塩を各種の化合物(たとえばオキシム、ヒ
ドロキサム酸等)の合成に使用する際、遊離のヒドロキ
シルアミンの水溶液(たとえばドイツ国特許第3,608,49
5号に記載)又はアルコール溶液(ヨーロッパ特許第10
8,294号に記載)の製造の間のいずれにおいても避けら
れない。これらのいずれの方法においても、アンモニア
からのヒドロキシルアミンの合成は2つの段階で行われ
る。 −アンモニアの窒素酸化物(NOx)への酸化 −ヒドロキシルアンモニウム塩への還元 この結果、中間段階を経ることなく、アンモニアの酸化
によりヒドロキシルアミンを直接に製造する方法の開発
が求められている。
には、アンモニアをH2O2によって簡単かつ迅速にヒドロ
キシルアミンに直接に酸化できるとの知見を得て、本発
明に至った。これによれば、本発明は、液相におけるア
ンモニアの過酸化水素での接触酸化によってヒドロキシ
ルアミンを直接製造する方法において、使用する触媒が
ケイ素、チタン及び酸素でなり、該触媒の構造が結晶形
又は無定形であることを特徴とするヒドロキシルアミン
の直接製造法に係る。好適な触媒は、チタンシリカライ
ト及び混合されたケイ素−チタン酸化物(無定形)(以下
SiO2−TiO2と表示する)である。チタンシリカライトの
第1グループは、ヨーロッパ特許公開第0311983号及び
米国特許第4,410,501号に開示されている。一方、混合
酸化物SiO2−TiO2は、たとえばヨーロッパ特許公開第34
7,926号に開示されている。さらに、チタンシリカライ
トの第2グループは、ベルギー国特許第1,001,038号(1
989年)及びApplied Catalysis,Vol.58,L1−L4(199
0)に記載された論文に開示されている。
酸化反応の実施に当たってはいくつかの方法がある。反
応媒体は有機溶媒、水又は有機溶媒と水との混合物(ガ
ス状又は水溶液形の希過酸化水素及びアンモニアが添加
される)である。有機溶媒は、水に対して混和性又は非
混和性であり、たとえばC1-6脂肪族又は脂環式アルコー
ル(たとえば、メタノール、エタノール、プロパノー
ル、n−ブタノール、イソ−ブタノール及びシクロヘキ
サノール)又はC5-8脂肪族又は芳香族炭化水素(たとえ
ばトルエン)である。溶媒として第3級アルコール、特
にt−ブチルアルコール又はt−アミルアルコールを使
用する場合に良好な結果が得られる。有機溶媒と添加さ
れる水との間の容量比は各種の値であり、好ましくは、
溶媒/水の総量比(容量)0.5−200、好ましくは4−50
で操作することが好適である。アンモニアは、濃度35−
1重量%、好ましくは30−5重量%のガス又は水溶液と
して添加される。反応を実施する際の圧力は反応媒体中
へのアンモニアの溶解を保持するためのものである。一
般的に自然発生圧力下で行われる。高い圧力下、又は不
活性ガス加圧下で操作することもできる。反応のため、
過酸化水素を濃度70−1重量%、好ましくは35−1重量
%の水溶液として、そのままで又は有機溶媒と混合して
使用する。
は40−120℃である。触媒は、結晶として、ゼオライト
合成から得られたままで、又は米国特許第4,701,428号
に記載された如く調製されたミクロ球状で、反応媒体中
に充分に分散された状態で使用される。後者の場合、粒
子サイズ分布は5−100ミクロンの範囲である。反応媒体中
における触媒の濃度は、溶液100部当たり0.1−40重量
部、好ましくは1−10重量部である。一般に、2つの反
応体(アンモニア及び過酸化水素)間のモル比の値200
−0.5、好ましくは160−0.9で操作できる。本発明の方
法は、バッチ式、半連続式(過酸化水素のみ連続供給す
る)又は連続式(両反応体及び有機溶媒を連続供給す
る)で行われる。反応流出物はスラリーでなり、該スラ
リーは触媒を回収するため濾過され、回収された触媒は
反応器に再循環される。濾過エレメントが反応器内に配
置される場合には(バイオネットタイプのフィルターの
場合)、アンモニア、反応生成物及び使用した溶媒の溶
液でなる流出物を回収できる。この溶液は、たとえばカ
ルボニル化合物(ケトン又はアルデヒド)のオキシム化
に使用される。ヒドロキシルアミンの他の用途は、天然
ゴムの安定化であり、重合体の調整剤及び阻止剤(又は
分析剤)として又は放射線活性物質(プルトニウム)の
処理にも使用される。
めのものであって、限定するためのものではない。 実施例1 米国特許第4,410,501号に記載された操作法に従って調
製したタイプ1のチタンシリカライトでなる触媒1.5
g、アンモニア水溶液(15重量%)50cm3及びt−ブタ
ノール 50cm3を、不活性雰囲気下、温度制御装置及び撹
拌機を具備するガラス反応器(200cm3)に供給した。ス
ラリーを80℃に加熱し、撹拌下、計量ポンプによって30
分間で希H2O2(32.7重量%)1.39gを供給した。反応終
了時、触媒を濾去し、ヒドロキシルアミンを収率63.7%
(H2O2に関して)で得た。 実施例2 イタリー国特許願第20457 A/85号の実施例1に記載さ
れた操作法に従って調製したチタンシリカライトのミク
ロ球状物でなる触媒6g及びアンモニア水溶液(7重量
%)を上記実施例1の反応器に供給した。希H2O2 1.43
gを80℃において45分間で供給した。ヒドロキシルアミ
ンの収率は60.5%(H2O2に関して)であった。 実施例3 ヨーロッパ特許第347,926号の実施例1に記載された如
くして調製した触媒SiO2−TiO2 7.5g、アンモニア水溶
液(15重量%)50cm3及びt−ブタノール 50cm3を上記
実施例1の反応器に供給した。希H2O2 1.37gを80℃に
おいて30分間で供給した。ヒドロキシルアミンの収率は
21.3%(H2O2に関して)であった。 実施例4 上記実施例2と同じ触媒1.5g、アンモニア水溶液(15
重量%)50cm3及びt−ブタノール 50cm3を上記実施例
1の反応器に供給した。希H2O2 3.76gを80℃において5
0分間で供給した。ヒドロキシルアミンの収率は47.7%
(H2O2に関して)であった。 実施例5 上記実施例2と同じ触媒3g、アンモニア水溶液(15重
量%)50cm3及びトルエン 50cm3を上記実施例1の反応
器に供給した。希H2O2 2.55gを80℃において70分間で
供給した。ヒドロキシルアミンの収率は51.0%(H2O2に
関して)であった。データ及び結果を表1に示す。
れた論文に従って調製したチタンシリカライト2でなる
触媒3g、アンモニア水溶液(15重量%)50cm3及びt
−ブタノール 50cm3を上記実施例1の反応器に供給し
た。希H2O2 1.45gを80℃において20分間で供給した。
ヒドロキシルアミンの収率は47.1%(H2O2に関して)で
あった。 実施例7 上記実施例2と同じ触媒1.5g、アンモニア水溶液(15
重量%)50cm3及びt−ブタノール 50cm3を上記実施例
1の反応器に供給した。希H2O2 1.11gを70℃において
1分間で供給した。反応15分後、ヒドロキシルアミンの
収率は66.9%(H2O2に関して)であった。データ及び結
果を後述の表2に示す。 実施例8 上記実施例2と同じ触媒1g、アンモニア水溶液(15重
量%)50cm3及びt−ブタノール 50cm3を上記実施例1
の反応器に供給した。希H2O2 2.32gを80℃において1
分間で供給した。反応15分後、ヒドロキシルアミンの収
率は59.2%(H2O2に関して)であった。データ及び結果
を後述の表2に示す。 実施例9 上記実施例2と同じ触媒1.5g、アンモニア水溶液(15
重量%)50cm3及びt−ブタノール 50cm3を上記実施例
1の反応器に供給した。希H2O2 5.58gを70℃において1
5分間で供給した。反応15分後、ヒドロキシルアミンの
収率は40.8%(H2O2に関して)であった。データ及び結
果を後述の表2に示す。 実施例10 上記実施例2と同じ触媒1.5g、アンモニア水溶液(15
重量%)50cm3及びt−ブタノール 50cm3を上記実施例
1の反応器に供給した。希H2O2 0.30gを70℃において
5分間で供給した。反応15分後、ヒドロキシルアミンの
収率は75.1%(H2O2に関して)であった。データ及び結
果を後述の表2に示す。
ル 50cm3を上記実施例1の反応器に供給した。希H2O2
2.58gを80℃において1時間で供給した。ヒドロキシル
アミンの収率は0.5%(H2O2に関して)であった。 実施例12 温度制御装置及び撹拌機を具備するステンレス鋼製の反
応器(1.2リットル)において、上記実施例2と同じ触媒12.
1g、t−ブタノール 655cm3、水130cm3及びガス状アン
モニア180gを供給した。t−ブタノール 10.54gと混
合した濃H2O2(54.15重量%)5.26gを80℃、自然発生
圧力13.6ハ゛ールにおいて1分間で供給した。反応30分後、
ヒドロキシルアミンの収率は82.9%(H2O2に関して)で
あった。
Claims (13)
- 【請求項1】液相におけるアンモニアの過酸化水素での
接触酸化によってヒドロキシルアミンを直接製造する方
法において、使用する触媒がケイ素、チタン及び酸素で
なり、該触媒の構造が結晶形又は無定形であることを特
徴とする、ヒドロキシルアミンの直接製造法。 - 【請求項2】触媒がタイプ1のチタンシリカライトであ
る、請求項1記載のヒドロキシルアミンの直接製造法。 - 【請求項3】触媒がタイプ2のチタンシリカライトであ
る、請求項1記載のヒドロキシルアミンの直接製造法。 - 【請求項4】触媒が混合された無定形酸化物SiO2−TiO
2である、請求項1記載のヒドロキシルアミンの直接製
造法。 - 【請求項5】アンモニアを、濃度35−1重量%のガス
又は水溶液として供給する、請求項1記載のヒドロキシ
ルアミンの直接製造法。 - 【請求項6】過酸化水素を70−1重量%の水溶液とし
て供給し、酸化反応を、有機溶媒、水又は水と有機溶媒
との混合物の存在下で行う、請求項1記載のヒドロキシ
ルアミンの直接製造法。 - 【請求項7】有機溶媒が、メタノール、エタノール、プ
ロパノール、n−ブタノール、イソ−ブタノール、t−
ブタノール、t−アミルアルコール、シクロヘキサノー
ル及びトルエンの中から選ばれるものである、請求項6
記載のヒドロキシルアミンの直接製造法。 - 【請求項8】酸化の反応温度が25−150℃である、請
求項1記載のヒドロキシルアミンの直接製造法。 - 【請求項9】触媒の粒子サイズ分布が5−100ミクロンであ
り、触媒の量が溶液100g当たり0.1−40gである、
請求項1記載のヒドロキシルアミンの直接製造法。 - 【請求項10】圧力が1−20ハ゛ールであり、不活性ガス
雰囲気と組合せたアンモニア雰囲気で反応を行う、請求
項1記載のヒドロキシルアミンの直接製造法。 - 【請求項11】アンモニア/過酸化水素のモル比の値が
200−0.5である、請求項1記載のヒドロキシルアミン
の直接製造法。 - 【請求項12】等温スラリー反応器において連続式又は
半連続式で実施する、請求項1記載のヒドロキシルアミ
ンの直接製造法。 - 【請求項13】濾過エレメントを収容する等温スラリー
反応器内で実施する、請求項1記載のヒドロキシルアミ
ンの直接製造法。
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