JPH05201711A - 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

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JPH05201711A
JPH05201711A JP4201880A JP20188092A JPH05201711A JP H05201711 A JPH05201711 A JP H05201711A JP 4201880 A JP4201880 A JP 4201880A JP 20188092 A JP20188092 A JP 20188092A JP H05201711 A JPH05201711 A JP H05201711A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ヒドロキシルアミンを単一工程で直接に製造
できる方法を提供する。 【構成】 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に製造するに
当たり、該酸化反応を、ケイ素、チタン及び酸素でな
り、結晶形又は無定形の構造を有する触媒の存在下で行
う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】本発明は、液相においてアンモニア及び過
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。
【0002】現在行われている各種の方法は、公知の如
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。
【0003】発明者らは、特殊な触媒を存在させる場合
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。
【0004】本発明によれば、アンモニアのH2O2による
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。
【0005】反応温度は、一般に25−150℃、好ましく
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。
【0006】以下の実施例は本発明をさらに説明するた
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
関して)であった。データ及び結果を表1に示す。
【表1】 実施例 触媒(g) 有機溶媒 H2O2 収率* (番号) (g) (%) 1 Ti−シリカライト 1.5 t−ブタノール 1.39 63.7 2 Ti−シリカライト 6.0 -- 1.43 60.5 3 SiO2−TiO2 7.5 t−ブタノール 1.37 21.3 4 Ti−シリカライト 1.5 t−ブタノール 3.76 47.7 5 Ti−シリカライト 3.0 トルエン 2.55 51.0 * 供給したH2O2 100モル当たりの得られたNH2OHのモル数の百分率 実施例6 Applied Catalysis,Vol.58,L1−L4(1990)に掲載さ
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。
【表2】 実施例 H2O2 T 時間(分) NH3/H2O2 収率 (番号) (g) (℃) H2O2の供給 反応 の比の値 (%) 7 1.11 70 1 15 38 66.9 8 2.32 80 1 15 18 59.2 9 5.58 70 15 15 8 40.8 10 0.30 70 5 15 142 75.1 実施例11(触媒を使用しない比較例) 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
2.58g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。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マリオ・パドバン イタリー国ミラノ市ビア・ビラ・ミラベー ロ1 (72)発明者 ギード・ペトリーニ イタリー国ガリアーテ市ビア・パズビオ11 (72)発明者 パオロ・ロッフィア イタリー国サロンノ市ビア・バレッタ25

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【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。
  2. 【請求項2】請求項1記載の方法において、前記触媒が
    タイプ1のチタンシリカライトである、ヒドロキシルア
    ミンの直接製造法。
  3. 【請求項3】請求項1記載の方法において、前記触媒が
    タイプ2のチタンシリカライトである、ヒドロキシルア
    ミンの直接製造法。
  4. 【請求項4】請求項1記載の方法において、前記触媒が
    混合された無定形酸化物SiO2−TiO2である、ヒドロキシ
    ルアミンの直接製造法。
  5. 【請求項5】請求項1記載の方法において、アンモニア
    を、濃度35−1重量%、好ましくは30−5重量%のガス
    又は水溶液として供給する、ヒドロキシルアミンの直接
    製造法。
  6. 【請求項6】請求項1記載の方法において、過酸化水素
    を70−1重量%(好ましくは35−1重量%)の水溶液と
    して供給し、前記酸化反応を、有機溶媒、水又は水と有
    機溶媒との混合物、好ましくは炭素数1−6の脂肪族及
    び脂環式アルコール及び炭素数5−8の脂肪族及び芳香
    族炭化水素の中から選ばれる溶媒の存在下で行う、ヒド
    ロキシルアミンの直接製造法。
  7. 【請求項7】請求項6記載の方法において、前記溶媒
    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、これ
    らと水との混合物(有機溶媒/水の比(容量)の値はい
    かなる値であってもよく、好ましくは0.5−200、さらに
    好ましくは4−50である)の中から選ばれるものであ
    る、ヒドロキシルアミンの直接製造法。
  8. 【請求項8】請求項1記載の方法において、前記酸化の
    反応温度が25−150℃、好ましくは40−120℃である、ヒ
    ドロキシルアミンの直接製造法。
  9. 【請求項9】請求項1記載の方法において、前記触媒の
    粒子サイズ分布が5−100ミクロンであり、触媒の量が溶液1
    00g当たり0.1−40g(好ましくは1−10g)である、
    ヒドロキシルアミンの直接製造法。
  10. 【請求項10】請求項1記載の方法において、圧力が1
    −20ハ゛ールであり、任意に不活性ガス(たとえば窒素、ア
    ルゴン)雰囲気と組合せたアンモニア雰囲気で反応を行
    う、ヒドロキシルアミンの直接製造法。
  11. 【請求項11】請求項1記載の方法において、アンモニ
    ア/過酸化水素のモル比の値が200−0.5(好ましくは16
    0−0.9)である、ヒドロキシルアミンの直接製造法。
  12. 【請求項12】請求項1記載の方法において、該方法
    を、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、ヒドロキシルアミンの直接製造法。
  13. 【請求項13】請求項1記載の方法において、該方法
    を、濾過エレメント(好ましくは多孔性キャンドルでな
    る)を収容する等温スラリー反応器内で実施する、ヒド
    ロキシルアミンの直接製造法。
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