JPH0196165A - アミン酸化物の製造法 - Google Patents

アミン酸化物の製造法

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JPH0196165A
JPH0196165A JP63222600A JP22260088A JPH0196165A JP H0196165 A JPH0196165 A JP H0196165A JP 63222600 A JP63222600 A JP 63222600A JP 22260088 A JP22260088 A JP 22260088A JP H0196165 A JPH0196165 A JP H0196165A
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amine
tertiary amine
carbon dioxide
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JP63222600A
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Dennis Paul Bauer
デニス・ポール・バウアー
Teresa Summerford Willard
テレサ・サマーフォード・ウイラード
Kathleen Susan Laurenzo
キャスリーン・スーザン・ローレンゾ
Frederick Richard Masterton
フレデリック・リチヤード・マスタートン
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Ethyl Corp
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C291/00Compounds containing carbon and nitrogen and having functional groups not covered by groups C07C201/00 - C07C281/00
    • C07C291/02Compounds containing carbon and nitrogen and having functional groups not covered by groups C07C201/00 - C07C281/00 containing nitrogen-oxide bonds
    • C07C291/04Compounds containing carbon and nitrogen and having functional groups not covered by groups C07C201/00 - C07C281/00 containing nitrogen-oxide bonds containing amino-oxide bonds

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 過酸化水素水を第3級アミンと反応させることによって
第3級アミン酸化物を製造することは公知である。この
反応は、ゲルの形成を防止するために、低級アルコール
などの共溶媒を使用して行うこともできる。
米国特許第4.247.480号でムラト(Murat
o)は、過酸化水素と第3級アミンとの反応から得られ
るアミン酸化物の形成反応は、第3級アミンに基づいて
0.01〜2重量%の二酸化炭素を加えることによって
、促進させることができると、述べている。ムラトは、
55〜65℃の温度での方法を紹介し、アミン酸化物の
優れた収率を得ている。
不純物であるニトロソアミンは、過酸化水素を第3級ア
ミンと反応させる場合には通常生成することが知られて
いる。ニトロソアミンが発ガン物質および突然変異原の
疑いがあり、人体に触れる製品の中にはたとえ少量なり
とも使用できないという事実(「ニトロソアミン:その
相対的危険性の評価」、ケミカル&エンジニアリング・
ニュース、20〜26ページ、1980年3月31日参
照)がなければ、この形成自体には問題はない。
第3級アミン酸化物の主要な使用目的は、洗剤、ヘアー
シャンプー、ヘアーコンディショナーなどを含む化粧品
や表面活性剤の成分としての使用であり、人体との接触
は避けられない。これにより、第3級アミン酸化物をそ
の主要な商品の中に使用する前に、そこからニトロソア
ミン不純物を取り除くための特別な手段が必要となる。
このような処理には、第3級アミン酸化物に紫外線放射
する方法がある。従って、生成後に、特別な精製処理を
必要としない。実質的にニトロソアミン不純物を含まな
い第3級アミン酸化物を生成する方法が望まれている。
発明の要約 二酸化炭素の存在下、45℃以下特に40℃以下の温度
で、所望の第3級アミンを過酸化水素水と共に反応させ
ることによって、ニトロソアミン不純物を殆んど含まな
い第3級アミンを、製造することができる。ニトロソア
ミンは、発ガン物質および突然変異原の疑いがあると見
なされている。
発明の詳細 ニトロソアミン不純物を殆んど含まない第3級アミン酸
化物は、反応を45℃以下、より好ましくは40℃以下
の温度で行えば、所望の第3級アミンを、二酸化炭素か
ら形成された促進剤の存在下に過酸化水素水と反応させ
ることによって製造できることが見出された。
本発明の好ましい態様は、過酸化水素と反応させること
によって、第3級アミンを酸化させる方法であって、こ
の方法は、反応混合物に二酸化炭素を加えることによっ
て形成される促進剤の存在下で、上記アミンと過酸化水
素水を接触させ、更に、この反応が45℃以下の温度で
行われることを特徴とする。
さらに好ましい態様においては、第3級アミンが式R’
R”R”Nで表わされ、ここで、R1が1〜30個の炭
素原子を含むアルキル基であり、R2とR3が、1〜3
0個の炭素原子を含むアルキル基、5〜12個の炭素原
子を含むンクロアルキル基、6〜12個の炭素原子を含
むアリール基、7〜12個の炭素原子を含むアラルキル
基であるか、または、R基のうちのどの2つによって炭
素環式または複素環式環を形成できるし、または、3つ
のR基のすべてを組み合わせてピリジン環を形成するこ
とができる。この方法は、0〜45℃の範囲の温度で行
い、それによってニトロソアミン不純物の形成が、実質
的に抑止される。
本発明方法は、以下のような広範囲のどの第3級アミン
にも適用することができる:例えばブチルジメチルアミ
ン、ヘキシルジメチルアミン、インブチルジメチルアミ
ン、2−エチルへキシルジメチルアミン、オクチルジメ
チルアミンジメチルアミン、ドデシルジメチルアミン、
テトラデシルジメチルアミン、ヘキサデシルジメチルア
ミン、エイコシルジメチルアミン、トコシルジメチルア
ミン、トリアコンチルジメチルアミン、トリブチルアミ
ン、ブチルジエチルアミン、イソブチルジエチルアミン
、デシルブチルエチルアミン、ヘキサデシルヘキシルメ
チルアミン、エイコシルジブチルアミン、トリオクチル
アミン、トリドデシルアミン、ジフェニルブチルアミン
、シトリアコンチルメチルアミン、N,N−ジメチル−
アニリン、N−メチル−N−ドデシルアニリン、シクロ
ペンチルジメチルアミン、シクロへキシルジメチルアミ
ン、ジシクロヘキシルメチルアミン、シクロドデシルジ
メチルアミン、ジフェニルブチルアミン、パラ−トリル
ジエチルアミン、α−ナフチルブチルメチルアミン、ベ
ンジルブチルメチルアミン、α−メチルベンジルブチル
メチルアミン、(4−ブチルベンジル)オクチルメチル
アミン、ジベンジルブチルアミン、(4−ペンチル)ベ
ンジルジブチルアミン、N−ブチルモルフォリン、N−
メチル−モルフォリン、N−メチルピペリジン、N−ド
デシルピペリジン、N−オクタデシルピペリジン、N−
トリアコンチルピペリジン、N−メチル−ピペラジン、
N−ブチルピペラジンN−オクチルピペラジン、N−フ
ェニル−ピペリジン、N−ベンジルピペリジン、N−シ
クロへキシルピペリジンおよびピリジン。
更に好ましい方法では、第3級アミンが、RIR ”R
 3Nの構造を有する第1級トリアルキルアミンであり
ここでR1、R2、R3は、1〜30個の炭素原子を持
つ第1級アルキル基である。この代表的例としては、ト
リメチルアミン、トリーローペンチルアミン、トリーロ
ードデシルアミン、n−オクタデシル・ジー(n−ブチ
ルアミン)、n−エイコシル・ジー(n−デシル)アミ
ン、n−トリアコンチルアミン及びn−コブシル・メチ
ルアミンなどがあげられるが、これらに限定されるわけ
ではない。
更により好ましい方法では、R1は、6〜20個の炭素
原子を持つ第1級アルキル基でありR2とR3は、独立
してメチル基及びエチルから選択される。
更により好ましい方法では、R1が、8〜20個の炭素
原子を含む、主として鎖状の第1級アルキル基であり、
R2及びR3は、メチル基である。
「主として鎖状」とは、50バ一ヤント以上、好ましく
は70パーセント、更に好ましくは90パーセントのR
1基が、8〜20個の炭素原子を有する鎖状アルキル基
であるということを意味する。
このような好ましい態様の例としては、オクチルジメチ
ルアミン、デシルジメチルアミンシルジメチルアミン、
テトラデシルジメチルアミン、ヘキサデシルジメチルア
ミン、オクタデシルジメチルアミン、エイコシルジメチ
ルアミンおよびこれらの混合物があげられる。
本発明の更により好ましい態様においては、R′とR2
との両方が、独立して6〜20個の炭素原子を含む第1
級アルキル基から選択されたものであり R3は、メチ
ルまたはエチル基である。
最も好ましい態様においては R1とR2は、独立して
8〜20個の炭素原子を有する、主として鎖状の第1級
アルキル基から選択され、R3は、メチル基である。こ
の最も好ましい場合の例としては、ジオクチルメチルア
ミン、ジデシルメチルアミン、ジドデシルメチルアミン
、ジオクタデシルメチルアミン、ジオクタデシルメチル
アミン、ジオクタデシルメチルアミン、ジオクチルメチ
ルアミン、デシルオクチルメチルアミン、ドデシルオク
チルメチルアミン、テトラデシルメチルアミン、ヘキサ
デシルテトラデシルメチルアミン、オクタデシルヘキサ
デシルメチルアミン、エイコシルドデシルメチルアミン
およびこれらの混合物である。
3〜100パーセントのH20□を含有する過酸化水素
水を含む、如何なる過酸化水素水をも使用することがで
きる。好ましくは、20〜70重量パーセントの活性H
.02の過酸化水素であることが望ましい。第3級アミ
ンが鎖状C8−2。アルキルジメチルアミンであるとき
は、ゲルの形成を防止するために、過酸化水素水が、2
0〜40重量パーセントH202であることが好ましい
。場合によってはより濃度の高い過酸化水素を使用する
ことができ、追加の水を初めに加えるか或いは一緒に加
えて撹拌可能な反応混合物を維持する。この操作におい
ては、ゲルを制御しゲルを含まない範囲を保つには、追
加の水を考慮にいれたH2O2の正味の濃度である。例
えば、50%の過酸化水素水100グラムと水100グ
ラムを一緒に加えると、正味25%の過酸化水素水がで
きる。同様に、100グラムの水を初めに第3級アミン
に加え、その後、100グラムの50%過酸化水素水を
加えると、正味25%の過酸化水素水が得られる。同様
に、低級アルコール、インプロパツール、イソブタノー
ルなどの共溶媒を使用して、ゲル化を防ぐことができる
過酸化水素の量は、少なくとも化学量論的量であること
が必要である。有利な範囲は、第3級アミンの1モルに
つき、1〜5モルのH2O2、より好ましくはl − 
1 、5モルのH20□である。最モ好ましくは第3級
アミン1モルにつき1.0〜1。
3モルのH2O2、特に1.05〜1.2モルのH2O
2である。反応後に残存している未反応のH2O2の実
質的量は、還元剤または過酸化物分解触媒を加えること
によって分解することができる。
ジ−鎖状アルキルメチルアミンを使用して反応が行われ
た場合、この方法は、より濃度の高い過酸化水素水、例
えば、45〜70重量%の過酸化水素を使用して行うこ
とができる。ジ−鎖状アルキル基がそれぞれ6〜12個
の炭素原子を有する場合、反応混合物は、実質的にゲル
を含むことはない。ジ−鎖状アルキル基が、14もしく
はそれ以上の炭素原子を有する場合、反応混合物は、冷
却にともない、乾燥した薄片に剥がれやすい個体に固ま
る。
反応は、二酸化炭素を加えて行わなければならない。反
応は、二酸化炭素で加圧するか(つまり、0.03〜4
 M P aもしくはそれ以上にまで)、単に二酸化炭
素ブランケットを設けることによって、行うことができ
る。反応を効果的に行うには、反応の間または、反応の
一部分において、液体反応相の上を二酸化炭素が流れ続
けるようにする。
反応の終わりに近付いて反応速度が低下するようであれ
ば、二酸化炭素を更に加えてもよい。
加える二酸化炭素の量は、反応を、より速い速度で起こ
るようにさせる触媒として働けるだけの量が必要である
。これは、0.00,5重量%から、第3級アミン中の
二酸化炭素の溶解度までの範囲である。C6−2゜アル
キル・ジメチルアミンを酸化させている際に、二酸化炭
素を多量に使用することによって、触媒効果を向上させ
ることができることが見出された。これは、二酸化炭素
によって3時間或いはそれ以下に反応が終わるようにさ
せるように20〜39℃程の低い温度で反応を行う場合
は、特に重要である。従って、本発明の特に好ましい態
様は、反応混合物における第1級C6−2oアルキル・
ジメチルアミンの重量に基づいて少なくとも3重量%か
ら溶解度までの二酸化炭素の存在下で、第1級C6−2
゜アルキル・ジメチルアミンを、40’C!以下の温度
で、過酸化水素水と反応させることである。例えば、3
〜7重量%の二酸化炭素は、室温、即ち、20〜35℃
程度で、このようなアミンの中で溶解する。3〜5重量
%の二酸化炭素では、例外的に速い反応速度が達成され
る。この点については、後述する実施例で示す。
酸化は、所望の反応を進めるに充分な温度であれば如何
なる温度で行うことができるか、反応原料や生成物の過
度の分解を起こすはとに高い温度であってはならない。
ニトロソアミンが問題とならない場合、通常使用される
反応温度は、30〜140℃である。しかし、ニトロソ
アミンの形成を防ぐには、反応は、45℃以下、更に好
ましくは40℃以下、最も好ましくは30℃以下で行わ
れなければならない。適切な反応速度を保ちつつ、この
ような低い温度で反応を行うためには、二酸化炭素促進
剤を使用することが必要となる。従って、本発明は、低
い反応温度のみならず、低い反応温度と二酸化炭素促進
剤との組み合わせに基づくものである。
ニトロソアミンの形成を最小限にとどめるために使用で
きる反応温度は、0〜45℃の範囲であり、より好まし
い範囲は、20〜40℃の間である。反応が40’C!
以下で行われると、低いニトロソアミンのレベルが達成
できる。従って、最も好ましい反応温度は、20〜39
℃であり、特に25〜35℃、更に好ましいのは25〜
30’Oである。
25℃の周辺で、優れた結果が達成された。
反応時間は可変であり、使用する第3級アミン、反応温
度および反応のスケールによって異なる。
一般に、反応は、1〜24時間で完了するが、多くの場
合、2〜12時間または3〜8時間の間に完了する。過
酸化水素と第3級アミンの全てが混合された後の反応の
進行の度合は、少量の試料を取り出し、遊離アミンを分
析することによって行うことができる。遊離アミンのレ
ベルが3重量%にまで低下すれば、反応が完了したと見
てよい。
この段階で、反応生成物を、使用のためまたは出荷のた
めに包装できる。残留遊離アミンは、放置する間および
/または包装や出荷前の貯蔵の間、減少し続は検出でき
ない量にまで到達する。
より高い温度で行われる達成される成果に比べた場合の
、この向上された方法によって達成できるニトロソアミ
ン不純物の実質的除去効果は、以下の実施例によって示
される。
実施例1 この実施例は、本発明の反応条件下で実施されたもので
はない。
撹拌器、温度計、追加用ろ−と付きの反応フラスコに、
250グラムのドデシルジメチルアミンを入れた。65
℃で撹拌しながら、液相上に二酸化炭素を流し、86グ
ラム(1,1当量)の50重量%過酸化水素水を、58
4mQの水と共に、1時間かけて加えた。これは670
グラムの6.4重量%過酸化水素水を使用したのと同じ
ことである。これを計算すると、反応の終了時に、30
重量%のアミン酸化物水溶液が得られる計算になる。更
に2時間、65℃で、撹拌を続けた。生成物は、その後
、冷却され、ドデシルジメチルアミン酸化物、未反応ア
ミン、ニトロソアミンについて分析した。ドデシルジメ
チルアミン酸化物への変換は実質的に完了していた。熱
エネルギー・アナライザー(サーメツデイクス・インコ
ーホレーテッド社製)を使用して行った高圧液相クロマ
トグラフィーでの分析結果は、96ppbN、N−ジメ
チルニトロソアミン(検出の限界20 p p b)で
あった。
実施例2 本実施例は、改良された本発明の方法に従って行った。
反応の装置は、実施例1と同様である。
反応原料も、同じものを用いた。唯一の相違点は、本実
施例が45℃で行われ、反応は4時間かけて行ったとい
う点である。ドデシルジメチルアミン酸化物への変換は
、実質的に完了した。実施例1で使用したものと同じH
PLC熱エネルギー・アナライザーを使用して、生成物
を分析して、ニトロソアミンについて調べた。
実施例3〜5 実施例2の方法を、35℃と38℃で、繰り返した。反
応条件と、全ての試験の結果を、以下の表Iに示した。
表I 生成物組成 重量% 1 653hrs有28.90.4 96  N、D。
2 454hrs有28.20.89 16  N、D
3  383hrs  有329.7 0.I    
N、D、  N、D。
4 355hrs有28.50.47  N、D、 N
、D。
5 356hrs有30.20.03  N、D、 N
、D。
6’    65−   −   −   −    
 570  230A、N、N−ジメチルニトロンアミ
ン B、N−メチル−N−ドデシルニトロンアミンN、D、
  検出されず ■、実施例1,2,4.5の検出限界は20ppb実施
例3は、1oppb 2、実施例1.2.3.5の検出限界は100pb 実施例3は、80ppb 3、Co2の流れを使用せずに、0.9重量%のC02
を、最初に第3級アミン中に溶解しtこ 。
4、市販の酸化ドデシルジメチルアミン(参照のため) 上述の如く、多量の二酸化炭素の使用は、40℃以下の
低い温度、即ち、20〜39℃1特に、20℃周辺の温
度でも、速い反応速度を維持しつつ反応を行うことを可
能にし、それによって、ニトロソアミンのレベルを、上
記分析方法で検出できる限界以下にまで減少させること
を達成できる。
この結果は、以下の表■に示す。
表■ 生成物組成 鳳承照 ?    25 4.5 3.5% 29.8  0.
04    N、D、  N、D。
8   25 4.25 5%  28.5  0.0
9    N、D、  N、D。
10反応は、4.5時間で95%完了し、室温で、−晩
放置した後、完了した。
2、反応は、4.25時間で96%完了し、室温で、−
晩放置した後、完了した。
3、検出限界はN、N−ジメチルニトロンアミンが1o
ppbおよび°、N−メチル−N−ドデシルニトロンア
ミンが80 ppb。
これらの結果は、65℃で行われた反応では、少量(9
6ppb)ではあるが依然として有害な分量のニトロソ
アミンを含有する生成物が得られたことを示している。
同様の反応を45℃で行うと、ニトロンアミンの量は激
減し、40℃以下、即ち、38℃では、ニトロソアミン
は、通常、検出できなくなった。25℃で行った場合は
、本方法を行った後に、ニトロソアミンは、全く検出さ
れなかった。従って本発明は、長い開票まれてきた要求
に応えるものであり、健康及び環境保護に貢献するもの
である。
更に別な実施態様では、必ずしもこの反応の全部を40
℃で行う必要はないことが明らかになった。低温で、追
加二酸化炭素の存在下でアミンに過酸化水素水を加える
ことによって反応を開始し、その後、反応からの熱によ
って温度を徐々に上げていくことができる。この方法で
は、反応を3000又はそれ以下、例えば25℃程度で
開始し過酸化水素が加えられるにつれて、温度を上げる
。温度上昇を制限するために、何らかの冷却が必要とな
る場合がある。温度上昇の速度は、化学量論的量の20
重量%の過酸化水素水が加え終わるまでは、40℃以下
に保つようにしなければならない。
より好ましくは、化学量論的量の25重量%、最も好ま
しくは30重量%の過酸化水素水が加え終わるまでは、
406C以下に保つようにするのが好ましい。この後は
、残りの過酸化水素水を加えおわるまで、反応の熱によ
って温度が上昇するのにまかせてよいが、好ましくは、
70℃以下に保たれるのが望ましい。反応混合物は、そ
の後、周囲の温度にまで温度が下がるまで待つか、速や
かに周囲の温度にまで温度を下げるために冷却装置を使
用してもよい。以下の実施例は、この方法について示す
実施例9 反応容器に、250グラム(1,17モル)のn−ドデ
シル・ジメチルアミンと、563グラムの水を入れた。
2.5グラムの重量の増加(第3級アミンの1.0重量
%)か認められるまで、二酸化炭素を、その混合物に加
えた。25℃で撹拌しながら、冷却せずに、50重量%
の過酸化水素水を加え始めた。以下の通り過酸化水素を
加えるにつれて、温度上昇が続いた。
開始             27 15     13.61    3330     
22.87    3845     32.85  
  4360     44.99    4890 
    66.79    52105     83
.79    51過酸化水素の供給の完了後(105
分)、加熱して、温度を65℃まで上昇させた。
反応開始から4時間の後、第3級アミン変換は99%以
上であった。混合物は、その後、周囲の温度に下がるま
で放置した。ニトロソアミンは、N、N−ドデシル・ニ
トロソアミンがl Oppb。
N−メチル−N−ドデシル・ニトロソアミンが80 p
pbと検出レベル以下であった。
実施例IO この方法は、アミンに基づき3重量%の二酸化炭素を加
えたことを除けば、実施例9とほぼ同じ方法で行われた
。過酸化水素の供給は、以下のような時間/温度スケジ
ュールで行った。
0     開始       28 15     12.15     3430    
 25.76     4145     37.27
     4660     52.05     5
290’    72.57     51105  
   83.88     50過酸化水素を加え終わ
った後、混合物を、60〜65℃へと加熱した。
開始後、合計3時間経過後、第3級アミン変換は、99
パーセントであった。反応混合物は、その後、周囲の温
度に下がるまで放置した。ニトロソアミンは、検出でき
るレベル以下であった。この徐々に温度を変化させる方
法においては、上述の検出方法で分析しても、実質的に
ニトロソアミンを含有しないか、例えば25ppb以下
の非常に低いレベルのニトロソアミンを含有する生成物
が得られる。これとは対照的に、実施例1の比較例では
、反応の全部を65℃で行なった結果、96ppbのN
、N−ジメチルニトロンアミンを含有する生成物が得ら
れた。
以下本発明の特徴と実施態様について説明する。
(1)  第3級アミンを過酸化水素と反応させること
により酸化し第3級アミン酸化物を得る方法において、
反応混合物に二酸化炭素を加えるこ七によって形成され
る促進剤の存在下で、上記アミンと過酸化水素水を接触
させ、また45℃以下の温度で反応を行い、かくしてそ
れ以上の高温で行われる同様の方法により得られる第3
級アミン酸化生成物に比べて、第3級アミン酸化生成物
の中のニトロソアミン含有量が、実質的に減少されてい
ることを特徴とする方法。
(2)  40℃以下の温度で行なわれることを特徴と
する第1項記載の方法。
(3) 上記第3級アミンが、R’R”R3Nの構造を
有しここでR1が、6〜20個の炭素原子を含む第1級
アルキル基であり R2とR3がメチルまたはエチル基
であることを特徴とする第2項記載の方法。
(4)  20〜39℃の温度で行われることを特徴と
する第3項記載の方法。
(5)  R’が、8〜20個の炭素原子を含む第1級
の主として鎖状アルキル基であり、R2とR3がメチル
基であることを特徴とする第4項記載の方法。
(6)  R’が、デシル、ドデシル、テトラデシル、
ヘキサデシル又はオクタデシルであることを特徴とする
第5項記載の方法。
(7) 上記第3級アミンが、R’R2R”Nの構造を
有し、ここでR1とR2が独立して6〜20個の炭素原
子を含む第1級アルキル基から選択され R3がメチル
又はエチル基であることを特徴とする第3項記載の方法
(8)  20〜39℃の温度で行われることを特徴と
する、第7項記載の方法。
(9)R’とR2が、独立して8〜20個の炭素原子を
含む第1級の主として鎖状アルキル基であり R3がメ
チル基であることを特徴とする第8項記載の方法。
(10)  R’とR2が、デシル、ドデシル、テトラ
デシル、ヘキサデシル又はオクタデシルであることを特
徴とする第9項記載の方法。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)第3級アミンを過酸化水素と反応させることによ
    り酸化し第3級アミン酸化物を得る方法において、反応
    混合物に二酸化炭素を加えることによって形成される促
    進剤の存在下で、上記アミンと過酸化水素水を接触させ
    、また45℃以下の温度で反応を行い、かくしてそれ以
    上の高温で行われる同様の方法により得られる第3級ア
    ミン酸化生成物に比べて、第3級アミン酸化生成物の中
    のニトロソアミン含有量が、実質的に減少されているこ
    とを特徴とする方法。
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