JPH06316404A - Preparation of chloramine - Google Patents

Preparation of chloramine

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JPH06316404A
JPH06316404A JP12638392A JP12638392A JPH06316404A JP H06316404 A JPH06316404 A JP H06316404A JP 12638392 A JP12638392 A JP 12638392A JP 12638392 A JP12638392 A JP 12638392A JP H06316404 A JPH06316404 A JP H06316404A
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JP
Japan
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reaction
chloramine
hydrocarbyl
hydrazine
formula
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JP12638392A
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Osborg Hans
ハンス・オズボーグ
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Abstract

PURPOSE: To safely obtain a hydrocarbyl substituted chloramine without producing any amine hydrochloride (e.g. NH4Cl) by reacting an alkali (alkaline earth) metal amide, NH3 or prim. (sec.) amine with a chlorinating agent selected from Cl2, hypochlorite and chlorine monoxide.
CONSTITUTION: This reaction is a preparing method of a chloramide which is necessary for a preparation of an anhydrous hydrazine and a hydrocarbyl substd. hydrazine. In the reaction formula, X is H or alkali (alkaline earth) metal; Y is a chlorinating agent residue; R1, R2, R6 and R7 are each H or hydrocarbyl; R3, R4, R5 are hydrocarbyl. In the chloramine producing reaction A, formula (I) is an alkali metal amide or the like, formula (II) is a chlorinating agent and formula (III) is a chloramine. tert. Amine of formula (IV) is reacted with a chloramine and a tert. hydrazinium chloride of formula (V) is obtained (reaction B). With this an alkali metal amide is reacted and a hydrocarbyl substd. hydrazine (VII) is obtained (reaction C).
COPYRIGHT: (C)1994,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】本発明は、クロラミンの製造方法に関す
る。
The present invention relates to a method for producing chloramine.

【0002】ヒドラジン、アルキル置換ヒドラジン、特
に非対称ジメチルヒドラジン(VDMH)、およびフエ
ニル置換ヒドラジンは、広い範囲の用途、たとえば、製
剤、燃料、農業用製品、発泡剤の製造用中間体などを有
する重要な商用化合物である。
Hydrazines, alkyl-substituted hydrazines, in particular asymmetric dimethylhydrazine (VDMH), and phenyl-substituted hydrazines have a wide range of applications, for example important intermediates for the preparation of pharmaceuticals, fuels, agricultural products, blowing agents and the like. It is a commercial compound.

【0003】ある数の方法は、従来、ヒドラジンおよび
その誘導体の製造に用いられてきた。たとえば、ラツシ
ヒ(Rasching)法は、水溶液中のクロラミンおよびアンモ
ニアからのヒドラジンの商業的合成である。初め、次亜
塩素酸ナトリウムを過剰量のアンモニアと反応させてク
ロラミンを生成させ、水酸化ナトリウムが副生物として
生成する。次いで、クロラミンをアンモニアと反応させ
てヒドラジンを生成する。この方法の第1段階におい
て、クロラミンは急速に形成する。しかしながら、第2
段階において、クロラミンとアンモニアとの反応は遅く
完結に熱を必要とする。ヒドラジン生成物の形成速度
は、温度とともに増大する。副反応として、ヒドラジン
は出発クロラミンと反応して塩化アンモニウムおよび窒
素を形成する。この望ましくない副反応による望ましく
ないほどに高い速度のヒドラジンの分解を回避するため
に、この方法は高温(約130℃)においてかつ大過剰
量(20:1〜30:1)のアンモニアを用いて実施し
て、ヒドラジン生成物とクロラミン反応成分との反応を
最小としなくてはならない。所望のヒドラジン生成物は
最終の反応混合物中に比較的低い濃度(一般に1%〜3
%)で生成され、そしてこの反応混合物はかなりの水を
含有するため、この混合物からの無水ヒドラジンの回収
はかなりのコストを有する。
A number of methods have traditionally been used to produce hydrazine and its derivatives. For example, the Rasching method is a commercial synthesis of hydrazine from chloramine and ammonia in aqueous solution. Initially, sodium hypochlorite is reacted with an excess amount of ammonia to produce chloramine, and sodium hydroxide is produced as a by-product. Chloramine is then reacted with ammonia to produce hydrazine. In the first step of this method, chloramine forms rapidly. However, the second
At the stage, the reaction of chloramine with ammonia is slow and requires heat to complete. The rate of formation of the hydrazine product increases with temperature. As a side reaction, hydrazine reacts with the starting chloramine to form ammonium chloride and nitrogen. In order to avoid the undesirably high rate of decomposition of hydrazine due to this undesired side reaction, the process uses high temperature (about 130 ° C.) and a large excess (20: 1 to 30: 1) of ammonia. It should be carried out to minimize the reaction of the hydrazine product with the chloramine reaction component. The desired hydrazine product is present in the final reaction mixture at a relatively low concentration (generally 1% to 3%).
%), And the reaction mixture contains considerable water, so the recovery of anhydrous hydrazine from this mixture has considerable cost.

【0004】オリン(Olin)法(Kobe et al., Advanced i
n Petroleum Chemistry and Refining, Vol. 2. Inters
ience Pub. Inc. New York, N.Y., 1959, Chapter 9)
は、無水アンモニアを用いるラツシヒ法の修正法であ
り、アンモニアは加圧下に水性クロラミン溶液中に注入
される。希釈のために、反応混合物の温度は約130℃
に上昇し、これはアンモニアとクロラミンとの反応に最
適な温度である。しかしながら、追加の熱を外部の燃料
源から供給して、反応を完結しかつ比較的小さい濃度の
ヒドラジンをかなり大きい体積のアンモニアから引き続
く蒸留工程において分離しなくてはならない。それ以上
のエネルギーを、塩化ナトリウムおよび水酸化ナトリウ
ムの副生物の除去およびヒドラジンの回収に必要とす
る。ラツシヒ法におけるように、ヒドラジンは一水和物
として回収される。純粋な無水生成物を得るために、実
質的な追加のエネルギーが化学的に結合した水を追い出
すために必要とされる。
The Olin method (Kobe et al., Advanced i
n Petroleum Chemistry and Refining, Vol. 2. Inters
ience Pub. Inc. New York, NY, 1959, Chapter 9)
Is a modification of the Raschig process using anhydrous ammonia, which is injected under pressure into an aqueous chloramine solution. Due to the dilution, the temperature of the reaction mixture is about 130 ° C.
, Which is the optimum temperature for the reaction of ammonia with chloramine. However, additional heat must be supplied from an external fuel source to complete the reaction and separate a relatively small concentration of hydrazine from a fairly large volume of ammonia in a subsequent distillation step. More energy is required to remove sodium chloride and sodium hydroxide byproducts and recover hydrazine. As in the Raschig method, hydrazine is recovered as a monohydrate. Substantial additional energy is required to drive out chemically bound water to obtain a pure anhydrous product.

【0005】シエスタコフ(Schestakoff)法は、尿素を
次亜塩素酸ナトリウムで分解してヒドラジンを生成させ
ることに基づく。この反応はアミドからの第一アミンを
製造するホフマン(Hoffman)法に類似する。この方法に
おいて、尿素および水酸化ナトリウムの冷水溶液を、次
亜塩素酸ナトリウムの冷水溶液に加える。反応熱は温度
を100℃に上昇させ、この温度において反応は比較的
高い速度で起こる。大量の水蒸気を尿素溶液(43%の
溶液)の調製に使用して、溶液の大きい吸熱を補償しな
くてはならない。生成物は、前述の商業的方法におい
て、かなり低い濃度(約3%)のヒドラジン一水和物で
ある。濃縮、水和物の転化および最終ヒドラジン生成物
の分別に追加のエネルギーを必要とする。過度の量のア
ルカリおよびアルカリ塩が副生物として生成し(副生物
対このように製造されたN24の重量比約12:1)、
これらはこの方法において再使用不可能である。
The Schestakoff method is based on the decomposition of urea with sodium hypochlorite to form hydrazine. This reaction is similar to the Hoffman method of making primary amines from amides. In this method, a cold aqueous solution of urea and sodium hydroxide is added to a cold aqueous solution of sodium hypochlorite. The heat of reaction raises the temperature to 100 ° C., at which temperature the reaction takes place at a relatively high rate. A large amount of steam must be used to prepare the urea solution (43% solution) to compensate for the large endotherm of the solution. The product is a much lower concentration (about 3%) of hydrazine monohydrate in the commercial process described above. Additional energy is required for concentration, hydrate conversion and fractionation of the final hydrazine product. Excessive amounts of alkali and alkali salts are formed as by-products (by-product to N 2 H 4 thus produced weight ratio of about 12: 1),
These are not reusable in this way.

【0006】ベルグバウ(Bergbau)またはバイエル(Beye
r)の方法は、さらに他のヒドラジンの商業的製造法であ
る。ベルグバウ法のエネルギー要求は、前述の商業的方
法におけるように大きくない。この方法において、アン
モニアを塩素とケトンの存在下に反応させて、中間体の
ジアゾシクロプロパンまたはケタジンを生成する。次い
で、この中間体を加水分解してヒドラジン水和物を生成
し、後者を所望の無水生成物に転化する。ヒドラジンの
回収のエネルギー要求量は、前述の商業的方法とほぼ同
じであり、無水反応混合物からの回収を包含する。
Bergbau or Beye
The method of r) is still another commercial method for producing hydrazine. The energy requirements of the Bergbau process are not as great as in the commercial processes mentioned above. In this method, ammonia is reacted in the presence of chlorine and a ketone to produce the intermediate diazocyclopropane or ketazine. This intermediate is then hydrolyzed to form hydrazine hydrate, the latter being converted to the desired anhydrous product. The energy requirements for recovery of hydrazine are similar to the commercial methods described above, including recovery from anhydrous reaction mixtures.

【0007】こうして、ほとんどのよく知られた広く実
施されているヒドラジンの製造法は、ヒドラジンの水和
物を生成し、無水生成物の回収に実質的なエネルギーを
必要とする。
Thus, most well-known and widely practiced processes for the preparation of hydrazine produce hydrazine hydrates and require substantial energy to recover the anhydrous product.

【0008】エネルギーのコストが絶えず上昇している
ことを見ると、所定の反応を完結するために必要とする
熱力学的要件におけるエネルギーの過剰使用を最小とす
ることはきわめて重要である。いかなる化学的方法にお
ける全ネルギー要求量を考慮するときも、原料および補
助的化学物質の製造に要するエネルギーをも考慮しなく
てはならない。こうしてヒドラジンの場合において、N
3、Cl2、NaOCl、尿素、NaOHなどを提供するた
めのエネルギーの要求量は、最終生成物をつくるために
要するエネルギーの損失または獲得の程度を決定するう
えで重要な因子である。同様に、副生物対所望の最終生
成物の重量比は、ある方法の全体の効率において他の重
要な因子として評価しなくてはならない。これに照して
考えると、ヒドラジンを製造する前述の先行技術の方法
は、ことにヒドラジン水和物の形成時に58kcal/モル
の生成物ヒドラジンが系から失なわれると考えると、決
定的に非効率的である。
Given the ever-increasing cost of energy, minimizing energy over-use in the thermodynamic requirements required to complete a given reaction is crucial. When considering the total energy requirements of any chemical method, the energy required to produce the raw materials and auxiliary chemicals must also be considered. Thus, in the case of hydrazine, N
The energy requirement to provide H 3 , Cl 2 , NaOCl, urea, NaOH, etc. is an important factor in determining the degree of energy loss or gain required to make the final product. Similarly, the weight ratio of by-product to desired end product must be evaluated as another important factor in the overall efficiency of a given process. In light of this, the above-mentioned prior art processes for producing hydrazine are decisive for non-critical, especially considering that 58 kcal / mol of product hydrazine is lost from the system during the formation of hydrazine hydrate. It is efficient.

【0009】UDHMの商業的製造に現在用いられてい
る方法は、ジメチルアミンの硫酸塩を亜硝酸ナトリウム
でニトロソ化してジメチルニトロソアミンを生成し、こ
れを還元して所望生成物にすることからなる。ヒドラジ
ン法に関して上に述べた欠点の多くに悩まされることに
加えて、この方法において中間体として生成されるジメ
チルニトロソアミンは既知の発癌物質であり、そしてこ
の方法を実施している人員のみならず、環境をも同様に
潜在的な危険にさらす。この潜在的危険のため、オキユ
ペイシヨナル・セイフテイ・アンド・ヘルス・アドミニ
ストレイシヨン(Occupational Saftey and Health Admi
nistration)(OSHA)は、ニトロソアミンを使用しあるい
は製造する、製造を規制する厳格な規則を施行した。
The process currently used in the commercial production of UDHM consists of nitrosating the dimethylamine sulfate with sodium nitrite to form dimethylnitrosamine, which is reduced to the desired product. In addition to suffering from many of the drawbacks mentioned above with respect to the hydrazine method, dimethylnitrosamine, which is produced as an intermediate in this method, is a known carcinogen, and is not only limited to personnel performing the method, The environment is similarly exposed to potential dangers. Because of this potential danger, Occupational Saftey and Health Admi
nistration) (OSHA) has enforced strict rules governing manufacturing using or manufacturing nitrosamines.

【0010】先行技術に固有な欠点および危険の多く
は、本発明者の米国特許第4,286,108号に記載
される方法によって克服された。この方法は、第三ヒド
ラジニウムハライドを、アルカリ金属アミド、アルカリ
土類金属アミド、ヒドロカルビル置換アルカリ金属アミ
ドまたはヒドロカルビル置換アルカリ土類金属アミドか
ら成る群より選ばれた化合物と、非水性不活性担体の存
在下に、反応させることにより、ヒドラジンおよびヒド
ロカルビル置換ヒドラジンを製造する。
Many of the deficiencies and risks inherent in the prior art have been overcome by the method described in my US Pat. No. 4,286,108. This method comprises adding a tertiary hydrazinium halide to a compound selected from the group consisting of alkali metal amides, alkaline earth metal amides, hydrocarbyl substituted alkali metal amides or hydrocarbyl substituted alkaline earth metal amides, and a non-aqueous inert carrier. To produce a hydrazine and a hydrocarbyl-substituted hydrazine.

【0011】米国特許第4,286,108号の方法に
よる第三ヒドラジニウムハライドの製造において使用す
る反応成分の1種は、アンモニアガスを塩素と反応させ
ることによって製造されるクロラミンである。この反応
の副生物は塩化アンモニウムであり、これは反応成分の
供給ラインを詰まらせる傾向があり、そして一般にこの
方法の操作を妨害する。
One of the reaction components used in the production of the tertiary hydrazinium halide by the method of US Pat. No. 4,286,108 is chloramine produced by reacting ammonia gas with chlorine. The by-product of this reaction is ammonium chloride, which tends to clog the feed lines for the reaction components and generally interferes with the operation of the process.

【0012】本発明によれば、アルカリ金属アミド、ア
ルカリ土類金属アミド、ヒドロカルビル置換アルカリ金
属アミド、ヒドロカルビル置換アルカリ土類金属アミ
ド、アンモニア、または第一もしくは第二アミンを、塩
素化剤と反応させて、塩化アンモニウムを同時に生成さ
せないで、クロラミンまたはヒドロカルビル置換クロラ
ミンを生成させ、このように生成したクロラミンを第三
アミンと反応生成させて第三ヒドラジニウムクロライド
を生成させ、そして第三ヒドラジニウムクロライドをア
ルカリ金属アミド、アルカリ土類金属アミド、ヒドロカ
ルビル置換アルカリ金属アミドまたはヒドロカルビル置
換アルカリ土類金属アミドと、実質的に無水の条件下
に、反応させて、所望生成物を生成する、ことからな
る、無水ヒドラジンおよびそのヒドラカルビル置換誘導
体を製造する改良された方法が提供される。
According to the present invention, an alkali metal amide, an alkaline earth metal amide, a hydrocarbyl-substituted alkali metal amide, a hydrocarbyl-substituted alkaline earth metal amide, ammonia, or a primary or secondary amine is reacted with a chlorinating agent. To form chloramine or hydrocarbyl-substituted chloramine without simultaneously producing ammonium chloride, and reacting the chloramine thus produced with a tertiary amine to produce a tertiary hydrazinium chloride, and a tertiary hydrazinium Reacting a chloride with an alkali metal amide, an alkaline earth metal amide, a hydrocarbyl-substituted alkali metal amide or a hydrocarbyl-substituted alkaline earth metal amide to produce the desired product under substantially anhydrous conditions. , Anhydrous hydrazine and Improved method for producing the Hidorakarubiru substituted derivative.

【0013】ここで使用する「ヒドロカルビル」という
語は、親の炭化水素から水素原子を除去して得られる1
価の残基を意味する。ヒドロカルビル基の代表例は、1
〜25の炭素原子を有するアルキル、たとえば、メチ
ル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、
ヘプチル、オクチル、ノニル、ウンデシル、デシル、ド
デシルオクタデシルノナデシル、エイコシル、ヘンエイ
コシル、ドコシル、トリコシル、テトラコシル、ペンタ
コシルおよびそれらの異性体;6〜25個の炭素原子の
アリール、たとえば、フエニル、トリル、キシリル、ナ
フチル、ビフエニル、テトラフエニルなど;7〜25個
の炭素原子のアラルキル、たとえば、ベンジル、フエネ
チル、フエンプロピル、フエンブチル、フエンヘキシ
ル、ナフトオクチルなど;3〜8個の炭素原子のシクロ
アルキル、たとえば、シクロプロピル、シクロブチル、
シクロヘキシル、シクロヘプチル、シクロオクチルなど
である。
The term "hydrocarbyl" as used herein is obtained by removing a hydrogen atom from a parent hydrocarbon.
Means a valent residue. A typical example of a hydrocarbyl group is 1
Alkyl having ~ 25 carbon atoms, such as methyl, ethyl, propyl, butyl, pentyl, hexyl,
Heptyl, octyl, nonyl, undecyl, decyl, dodecyl octadecyl nonadecyl, eicosyl, heneicosyl, docosyl, tricosyl, tetracosyl, pentacosyl and their isomers; aryl of 6 to 25 carbon atoms, for example phenyl, tolyl, xylyl, Naphthyl, biphenyl, tetraphenyl and the like; aralkyl of 7 to 25 carbon atoms, such as benzyl, phenethyl, phenpropyl, phenbutyl, phenhexyl, naphthooctyl and the like; cycloalkyl of 3 to 8 carbon atoms, such as cyclopropyl, Cyclobutyl,
Examples include cyclohexyl, cycloheptyl, cyclooctyl and the like.

【0014】ここで使用する「アルカリ金属」という語
は、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウムおよ
びセシウムを包含することを意図する。
The term "alkali metal" as used herein is intended to include lithium, sodium, potassium, rubidium and cesium.

【0015】ここで使用する「アルカリ土類金属」とい
う語は、マグネシウム、カルシウム、バリウムおよびス
トロンチウムを包含することを意図する。
As used herein, the term "alkaline earth metal" is intended to include magnesium, calcium, barium and strontium.

【0016】ここで使用する「非水性の反応媒質」とい
う語は、反応の所望過程に悪影響を及ぼさずかつ実質的
に水を含有しない、ここで用いる反応成分のための液体
の溶媒あるいは液体または固体の担体を意味することを
意図する。「実質的に水を含有しない」とは、1重量%
より少ない、好ましくは0.1%より少ない水を含有す
ることを意味する。このような担体の例は、乾燥したケ
ロシン(好ましくは低いイオウ含量でありかつ新らしく
蒸留したもの)、トリアルキルアミン、たとえばトリプ
ロピルアミンおよびトリブチルアミン、四塩化炭素、ア
ルキルエーテル、およびそれらの混合物である。この方
法の各工程における反応媒質としてケロシンを使用する
と、ヒドラジンまたはヒドロカルビル置換ヒドラジンの
収率は著しく増加することがわかった。
As used herein, the term "non-aqueous reaction medium" means a liquid solvent or liquid for the reaction components used herein that does not adversely affect the desired course of the reaction and is substantially free of water. It is intended to mean a solid carrier. "Substantially free of water" means 1% by weight
It is meant to contain less, preferably less than 0.1% water. Examples of such carriers are dried kerosene (preferably low sulfur content and freshly distilled), trialkylamines such as tripropylamine and tributylamine, carbon tetrachloride, alkyl ethers, and mixtures thereof. Is. It has been found that the use of kerosene as the reaction medium in each step of this method significantly increases the yield of hydrazine or hydrocarbyl substituted hydrazine.

【0017】本発明の好ましい実施態様において、非常
に好都合な熱力学を有する、無水ヒドラジンの製造法が
提供される。この好ましい方法において、塩素をアルカ
リ金属アミド、たとえばソーダアミドまたはリチウムア
ミドと反応させて、クロラミンおよび対応するアルカリ
金属塩を製造する。このように製造されたクロラミン
は、第三アミンと反応して第三ヒドラジニウムクロライ
ドを形成し、これは、順次に、アルカリ金属アミドと反
応して無水ヒドラジンを生成する。
In a preferred embodiment of the invention there is provided a process for the preparation of anhydrous hydrazine, which has very favorable thermodynamics. In this preferred method, chlorine is reacted with an alkali metal amide such as soda amide or lithium amide to produce chloramine and the corresponding alkali metal salt. The chloramine thus produced reacts with a tertiary amine to form a tertiary hydrazinium chloride, which in turn reacts with an alkali metal amide to produce anhydrous hydrazine.

【0018】この好ましい実施態様の副生物のすべて
は、便利に回収することができる。商業的に有用な物質
である。これらの物質の大部分は、再循環させて、この
方法のある工程における出発物質として用いるか、ある
いは前記出発物質の原料として役立たせることができ
る。
All of the by-products of this preferred embodiment can be conveniently recovered. It is a commercially useful substance. Most of these materials can be recycled and used as starting materials in certain steps of the process or serve as starting materials for said starting materials.

【0019】以後の詳細な説明から明らかなように、米
国特許第4,286,108号に包含される本発明者の
初めの発明の利点のすべてを有する。すなわち、この方
法は特殊化された装置を必要とせず、反応成分のコスト
は最低とされ、そして所望生成物は標準の回収技術を用
いて容易に得られる。さらに無水のヒドラジンおよびヒ
ドロカルビル置換ヒドラジンは反応混合物中に比較的高
い濃度(25〜50%程度)で得ることができる。本発
明の方法の他の明確な利点は、この方法の効率よい操作
を妨害することがある塩化アンモニウムを同時に生成し
ないということである。
As will be apparent from the detailed description which follows, it has all of the advantages of the inventor's original invention which is included in US Pat. No. 4,286,108. That is, the process does not require specialized equipment, the cost of the reaction components is minimized, and the desired product is easily obtained using standard recovery techniques. Furthermore, anhydrous hydrazine and hydrocarbyl-substituted hydrazine can be obtained in the reaction mixture at relatively high concentrations (on the order of 25-50%). Another distinct advantage of the process of the present invention is that it does not simultaneously produce ammonium chloride which may interfere with the efficient operation of the process.

【0020】本発明の他の顕著な利点は、ヒドロカルビ
ル置換ヒドラジン、ことにUDMHの製造の比較的安全
な手順が提供されるということである。このような生成
物の製造に現在用いられている方法と異なり、本発明の
方法は、作業員や環境に対してほとんどあるいはまった
く有害でない条件のもとで、実施される。
Another significant advantage of the present invention is that it provides a relatively safe procedure for the preparation of hydrocarbyl substituted hydrazines, especially UDMH. Unlike the methods currently used for the production of such products, the method of the present invention is carried out under conditions that cause little or no harm to workers or the environment.

【0021】本発明の方法は、次に一般的反応図に従っ
て実施する: 式中Xは水素、アルカリ金属またはアルカリ土類金属を
表わし、R1およびR2は同一であるかあるいは異なり、
かつ水素またはヒドロカルビル基を表わし、Yは塩素化
剤の残基を表わし、R3,R4およびR5は同一であるか
あるいは異なり、かつヒドロカルビル基を表わし、Aは
アルカリ金属またはアルカリ土類金属を表わし、そして
6およびR7は同一であるかあるいは異なり、かつ水素
またはヒドロカルビル基を表わす。
The process according to the invention is then carried out according to the general reaction scheme: Wherein X represents hydrogen, an alkali metal or an alkaline earth metal, R 1 and R 2 are the same or different,
And represents hydrogen or a hydrocarbyl group, Y represents a residue of a chlorinating agent, R 3 , R 4 and R 5 are the same or different and represent a hydrocarbyl group, and A is an alkali metal or an alkaline earth metal. And R 6 and R 7 are the same or different and represent hydrogen or a hydrocarbyl group.

【0022】クロラミンを形成する反応(反応A)を実
施するとき、式Iの化合物、たとえば、アルカリ金属ア
ミド、アルカリ土類金属アミド、アンモニア、または第
一もしくは第二アミンを式IIの塩素化剤と反応させる。
式Iの反応成分はよく知られており、またその製造法も
よく知られている。この反応において使用する塩素化剤
は、塩素、次亜塩素酸および塩素モノオキシドから選ば
れる。後者の2種の塩素化剤は、アルカリ金属次亜塩素
酸塩またはアルカリ土類金属次亜塩素酸塩から便利に製
造される。この製造の詳細は、後の実施例に記載されて
いる。アミン塩酸塩を同時に生成させないで、ヒドロカ
ルビル置換クロロアミンを製造するときのこれら2種の
塩素化剤の使用は、本発明のとくに有意なかつ革新的な
面であると考えられる。
When carrying out the reaction to form chloramine (Reaction A), a compound of formula I, such as an alkali metal amide, an alkaline earth metal amide, ammonia, or a primary or secondary amine, is added to the chlorinating agent of formula II. React with.
The reaction components of formula I are well known and their methods of preparation are also well known. The chlorinating agent used in this reaction is selected from chlorine, hypochlorous acid and chlorine monoxide. The latter two chlorinating agents are conveniently prepared from alkali metal or alkaline earth metal hypochlorites. Details of this manufacture are given in the examples below. The use of these two chlorinating agents in the production of hydrocarbyl substituted chloroamines without the simultaneous production of amine hydrochloride is considered to be a particularly significant and innovative aspect of the present invention.

【0023】アミン塩酸塩、たとえば、塩化アンモニウ
ムを同時に生成する、クロラミンを形成する反応、たと
えば、塩素とアンモニアとの反応は本発明の範囲に含ま
れないことは、本発明の方法の簡単な説明から理解でき
るであろう。一般に、塩素をこの方法において塩素化剤
として使用するとき、式Iの化合物としてアルカリ金属
アミドまたはアルカリ土類金属アミドを使用して、塩化
アンモニウムの同時生成を防止することが望ましい。
It is a brief explanation of the process of the present invention that reactions involving the formation of chloramines, such as reactions of chlorine with ammonia, which simultaneously produce amine hydrochlorides such as ammonium chloride, are not within the scope of the present invention. You can understand from Generally, when chlorine is used as the chlorinating agent in this process, it is desirable to use an alkali metal amide or an alkaline earth metal amide as the compound of formula I to prevent the simultaneous formation of ammonium chloride.

【0024】次亜塩素酸または塩素とモノ−およびジ−
ヒドロカルビル置換アミンとの反応は、対応するモノ−
及びジ−ヒドロカルビル置換クロラミンをすぐれた収率
で生成する。これらの同じ塩素化剤とヒドロカルビル置
換アルカリ金属アミドまたはヒドロカルビル置換アルカ
リ土類金属アミドとの反応は、対照的に、ヒドロカルビ
ル置換クロラミンを製造する有効な方法ではない。この
理由は、主として、ヒドロカルビル置換アルカリ金属ア
ミドおよびヒドロカルビル置換アルカリ土類金属アミド
を得ることが困難であるということにある。したがっ
て。次亜塩素酸または塩素モノオキシドを、ヒドロカル
ビル置換クロラミンを望むとき、ヒドロカルビル置換ア
ミンと反応させることが望ましい。
Hypochlorous acid or chlorine and mono- and di-
Reaction with hydrocarbyl-substituted amines yields the corresponding mono-
And di-hydrocarbyl substituted chloramines are produced in excellent yields. Reaction of these same chlorinating agents with hydrocarbyl-substituted alkali metal amides or hydrocarbyl-substituted alkaline earth metal amides, in contrast, is not an effective way to prepare hydrocarbyl-substituted chloramines. The reason for this is mainly that it is difficult to obtain hydrocarbyl-substituted alkali metal amides and hydrocarbyl-substituted alkaline earth metal amides. Therefore. It is desirable to react hypochlorous acid or chlorine monoxide with a hydrocarbyl-substituted amine when a hydrocarbyl-substituted chloramine is desired.

【0025】クロラミン反応において用いる式IおよびI
Iの反応成分の比率は、臨界的でなく、広い範囲内で変
化する。反応の理論量は、1モルの式Iの化合物および
1モルの式IIの化合物である。反応混合物中のわずかに
モル過剰の式IIの塩素化剤の存在は、有利であろう。
Formulas I and I used in the chloramine reaction
The ratio of reaction components of I is not critical and varies within wide limits. The stoichiometric amount of reaction is 1 mole of compound of formula I and 1 mole of compound of formula II. The presence of a slight molar excess of the chlorinating agent of formula II in the reaction mixture may be advantageous.

【0026】クロラミン反応は、好ましくは不活性の非
水性反応媒質中で実施する。反応媒質対反応成分の相対
的比率は、臨界的ではない。一般に、反応媒質の比率
は、式IおよびIIの反応成分の約25〜約500重量%
である。好ましくは、反応媒質は生成物のクロラミンお
よび、引き続く工程においてクロラミンと反応させるべ
き第三アミンと混和性であるが、水と不混和性であり、
これにより生成物のクロラミンが反応の副生物と生成す
るかも知れない水から容易に分離され、かつ次の工程、
すなわち、第三ヒドラジニウムクロライドの製造におい
て、それ以上処理しないで使用できるようにする。
The chloramine reaction is preferably carried out in an inert, non-aqueous reaction medium. The relative ratio of reaction medium to reaction components is not critical. Generally, the proportion of reaction medium is from about 25 to about 500% by weight of the reaction components of formulas I and II.
Is. Preferably, the reaction medium is miscible with the product chloramine and the tertiary amine to be reacted with chloramine in the subsequent step, but immiscible with water,
This allows the product chloramine to be easily separated from the reaction by-products and water that may form and to the next step,
That is, it can be used without further treatment in the production of the third hydrazinium chloride.

【0027】クロラミンを生成する反応は、広い温度範
囲、たとえば、−10℃〜150℃、にわたりかつ大気
圧、減圧または過圧において実施できる。この反応は室
温および大気圧において最も便利に実施される。反応が
完結したとき、圧力を低下して未反応の揮発性物質を反
応器から除去する。
The reaction to produce chloramine can be carried out over a wide temperature range, for example -10 ° C to 150 ° C and at atmospheric pressure, reduced pressure or superatmospheric pressure. The reaction is most conveniently carried out at room temperature and atmospheric pressure. When the reaction is complete, the pressure is reduced to remove unreacted volatiles from the reactor.

【0028】反応物の添加の順序は臨界的でない。満足
すべき結果は、非水性の不活性反応媒質を含有する反応
器へ式Iの化合物を入れ、その後塩素化剤を加えること
によって、得られた。
The order of addition of the reactants is not critical. Satisfactory results have been obtained by placing the compound of formula I in a reactor containing a non-aqueous inert reaction medium, followed by the addition of the chlorinating agent.

【0029】一般に、この反応は30〜60分以内に完
結する。もちろん、用いる反応成分の量は反応時間に影
響を及ぼす。反応の進行は、普通の分析器具を用いて、
反応成分の消失およびクロラミン(式III)の出現を定
量することによって監視できる。反応が完結したとき、
クロラミンを水または水混和性副生物から普通の技術、
たとえば、蒸留、デカンテーション、凍結によりあるい
は沈澱剤の使用により、分離することができる。
Generally, the reaction is complete within 30-60 minutes. Of course, the amount of reaction components used affects the reaction time. The progress of the reaction can be performed by using an ordinary analytical instrument.
It can be monitored by quantifying the disappearance of reaction components and the appearance of chloramine (formula III). When the reaction is complete,
Chloramine is a common technique from water or water-miscible by-products,
It can be separated for example by distillation, decantation, freezing or by the use of precipitants.

【0030】このようにして製造したクロラミンを、式
IVの第三アミンと、Sisler et al,Inorganic Synthese
s, Vol. V. 91-95ページの手順に従い、反応させて式V
の第三ヒドラジニウムクロライドを生成させる(反応
B)。この反応において、クロラミンをわずかに過剰量
の第三アミン、たとえば、トリメチルアミン、トリエチ
ルアミンまたはトリプロピルアミン中に、約−20℃〜
−40℃の温度において導入する。反応成分を一緒に混
合するにつれて、第三ヒドラジニウムクロライドが結晶
化し始める。反応は約30〜60分以内に完結する。次
いで、反応混合物を室温に加温し、適当な溶媒(たとえ
ば、ケロシン)で洗浄して残留する第三アミンを除去
し、濾過し、乾燥する。第三ヒドラジニウム塩の収率は
定量的であり、そしてこの反応図の最初の2工程の全収
率は、式Iの化合物の量に基づいて、約65%以上であ
る。
The chloramine produced in this manner is represented by the formula
IV tertiary amines and Sisler et al, Inorganic Synthese
s, Vol. V. Follow the procedure on page 91-95 to react the compound with Formula
To produce the third hydrazinium chloride (reaction B). In this reaction, chloramine is added to a slight excess of a tertiary amine, such as trimethylamine, triethylamine or tripropylamine, at about -20 ° C.
Introduction at a temperature of -40 ° C. The tertiary hydrazinium chloride begins to crystallize as the reactants are mixed together. The reaction is complete within about 30-60 minutes. The reaction mixture is then warmed to room temperature, washed with a suitable solvent (eg kerosene) to remove residual tertiary amine, filtered and dried. The yield of the tertiary hydrazinium salt is quantitative, and the overall yield of the first two steps of this scheme is about 65% or higher based on the amount of compound of formula I.

【0031】第三ヒドラジニウムクロライド、たとえ
ば、トリメチルヒドラジニウムクロライド、トリプロピ
ルヒドラジニウムクロライド、トリ−n−ヘプチルヒド
ラジニウムクロライド、ジメチルフエニルヒドラジニウ
ムクロライド、ジメチル−p−トリルヒドラジニウムク
ロライド、シクロヘキシルジエチルヒドラジニウムクロ
ライド、トリプロピルモノメチルヒドラジニウムクロラ
イド、およびトリプロピルジメチルヒドラジニウムクロ
ライドは、Sisler et alの手順を用いて容易に製造され
る。
Tertiary hydrazinium chloride, for example, trimethylhydrazinium chloride, tripropylhydrazinium chloride, tri-n-heptylhydrazinium chloride, dimethylphenylhydrazinium chloride, dimethyl-p-tolylhydrazide. Nitron chloride, cyclohexyldiethylhydrazinium chloride, tripropylmonomethylhydrazinium chloride, and tripropyldimethylhydrazinium chloride are readily prepared using the procedure of Sisler et al.

【0032】クロラミンおよび第三ヒドラジニウム塩を
形成する反応は、共通の反応器内で段階的にまたは同時
に実施できる。
The reactions to form the chloramine and tertiary hydrazinium salt can be carried out stepwise or simultaneously in a common reactor.

【0033】このようにして製造した第三ヒドラジニウ
ムクロライドを、アルカリ金属アミド、アルカリ土類金
属アミド、ヒドロカルビル置換アルカリ金属アミドまた
はヒドロカルビル置換アルカリ土類金属アミドと、非水
性反応媒質の存在下に、反応させて、無水ヒドラジンま
たはヒドロカルビル置換ヒドラジンを製造する反応(反
応C)は、本発明者の前述の米国特許出願第4,28
6,108号中に詳述されている。
The tertiary hydrazinium chloride thus prepared is treated with an alkali metal amide, an alkaline earth metal amide, a hydrocarbyl-substituted alkali metal amide or a hydrocarbyl-substituted alkaline earth metal amide in the presence of a non-aqueous reaction medium. The reaction for producing anhydrous hydrazine or hydrocarbyl-substituted hydrazine (Reaction C) is carried out according to the method described in US Pat.
No. 6,108.

【0034】必要に応じて、ヒドロカルビル置換ヒドラ
ジン類の混合物、たとえば、モノメチルヒドラジンとジ
メチルヒドラジンとの混合物を、普通の反応において製
造し、そしてよく知られた技術、たとえば、分留により
分離できる。これは、次のようにして達成できる。すな
わち、モノ−およびジ−メチルアミンの混合物を塩素化
してモノ−およびジ−メチルクロラミンの混合物を形成
し、その後この混合物を第三アミンおよび、アルカリ金
属アミド、アルカリ土類金属アミド、ヒドロカルビル置
換アルカリ金属アミド、またはヒドロカルビル置換アル
カリ土類金属アミドと、順次に、反応させて、所望の生
成物の混合物を生成する。
If desired, a mixture of hydrocarbyl-substituted hydrazines, such as a mixture of monomethylhydrazine and dimethylhydrazine, can be prepared in a conventional reaction and separated by well known techniques such as fractional distillation. This can be achieved as follows. That is, a mixture of mono- and di-methylamines is chlorinated to form a mixture of mono- and di-methylchloramines, which mixture is then treated with a tertiary amine and an alkali metal amide, alkaline earth metal amide, hydrocarbyl substituted alkali. Subsequent reaction with a metal amide or a hydrocarbyl substituted alkaline earth metal amide produces a mixture of the desired products.

【0035】本発明の方法は、バッチ式で、あるいは、
好ましくは連続的に実施できる。
The process of the invention can be carried out batchwise or
It can be preferably carried out continuously.

【0036】次に実施例により、本発明を説明する。The present invention will now be described with reference to examples.

【0037】A.クロラミンの製造 例1 1000ml容の水ジャケット付き丸底の反応器へ、滴下
漏斗および接続管により蒸留のため下方にセットした効
率冷却器を取り付けた。冷却器を、ドライアイス−アセ
トン浴中で−78℃に冷却した、500ml容の丸底受器
へ取り付けた(実験室規模でのこの方法の実施に便利で
あるように)。受器を、トラップおよびマノメーターを
介して、反応器内をほぼ25トルの圧力に維持できる水
吸引器へ接続した。ほぼ4℃の水を一定温度の単位装置
から冷却器へ経て循環させた。
A. Preparation of Chloramine Example 1 A 1000 ml water jacketed round bottom reactor was equipped with an addition funnel and an efficiency condenser set down for distillation by a connecting tube. The condenser was attached to a 500 ml round bottom receiver cooled to -78 ° C in a dry ice-acetone bath (as convenient for carrying out the method on a laboratory scale). The receiver was connected via a trap and manometer to a water aspirator capable of maintaining a pressure of approximately 25 torr in the reactor. Water at approximately 4 ° C. was circulated from the constant temperature unit through the cooler.

【0038】200mlのエチルエーテルを受器に入れ、
−78℃に冷却した。ほぼ325gの氷、0.48モル
のモノメチルアミン(37.2gのモノメチルアミンの
40%水溶液、Aldrich Chemical Co.から入手した)、
および0.49モルの次亜塩素酸ナトリウム(375ml
の1.325モルの次亜塩酸ナトリウム溶液、Kuemical
Co.から入手した)を、ジャケット付き反応器へ入れ、
等モル量の反応成分を準備した。反応器を閉じ、圧力を
直ちに25トルに低下した。初期の気体の発生が止むと
すぐに、反応器のジャケット内を循環する水の温度を4
0〜45℃に増加した。メチルクロラミンは蒸留受器内
にほぼ1時間収集された。ついで受器を分離し、エーテ
ル溶液を、乾燥剤として無水硫酸ナトリウムを含有する
別のフラスコ中へデカントした。
200 ml of ethyl ether was placed in a receiver,
Cooled to -78 ° C. Approximately 325 g of ice, 0.48 mol of monomethylamine (37.2 g of a 40% aqueous solution of monomethylamine, obtained from Aldrich Chemical Co.),
And 0.49 mol sodium hypochlorite (375 ml
Of 1.325 mol of sodium hypochlorite solution, Kuemical
(Obtained from Co.) into a jacketed reactor,
Equimolar amounts of reaction components were prepared. The reactor was closed and the pressure immediately dropped to 25 torr. As soon as the initial gas evolution ceased, the temperature of the water circulating in the reactor jacket was raised to 4
Increased to 0-45 ° C. Methylchloramine was collected in the distillation receiver for approximately 1 hour. The receiver was then separated and the ether solution was decanted into another flask containing anhydrous sodium sulfate as a desiccant.

【0039】生成物のメチルクロラミンの蒸留におい
て、かなりの量の水が同時に蒸留され、受器内へ氷とし
て現われる。ほぼ70mlのエーテルを受器内に残留する
氷へ加え、それが完全に溶融してしまうまで加温した。
すべての氷が溶融した後、エーテル層を合わせ、無水硫
酸ナトリウムで乾燥した。メチルクロラミンの収率は、
68.7%であった。
In the distillation of the product methylchloramine, a significant amount of water is simultaneously distilled and appears as ice in the receiver. Approximately 70 ml of ether was added to the ice remaining in the receiver and warmed until it had completely melted.
After all the ice had melted, the ether layers were combined and dried over anhydrous sodium sulfate. The yield of methylchloramine is
It was 68.7%.

【0040】この反応の収率、ならびに以下の例2〜8
の反応の収率は、引き続く反応工程(反応B)において
生成される第三ヒドラジニウム塩の量を考慮して、決定
した。収率の決定は、文献か報告する場合のように、ク
ロラミンが第三ヒドラジニウム塩へ定量的に転化される
と仮定する。クロラミンの量がこのように決定される
と、収率はクロラミンの形成に使用したアミン反応成分
の量に基づいた。
The yield of this reaction, as well as the following Examples 2-8
The yield of the reaction was determined by considering the amount of the tertiary hydrazinium salt produced in the subsequent reaction step (reaction B). Yield determination assumes that chloramines are quantitatively converted to tertiary hydrazinium salts, as reported in the literature. Once the amount of chloramine was determined in this way, the yield was based on the amount of amine reactant used to form chloramine.

【0041】例2 例1の手順を反復するが、モノメチルアミンの代わり
に、0.48モルのジメチルアミン(54.0gのジメ
チルアミンの40%の水溶液、Aldrich Chemical.Co.
から入手した)を用いて、ジメチルクロラミンを製造し
た。
Example 2 The procedure of Example 1 is repeated, but instead of monomethylamine, 0.48 mol of dimethylamine (54.0 g of a 40% aqueous solution of dimethylamine, Aldrich Chemical Co.
Dimethylchloramine was prepared using

【0042】例3 100ml容の三首反応器へ、効率機械的撹拌器、表面下
ガス入口管、蒸留蒸気温度計、および蒸留のため下方に
セットした20cmのガラス冷却器を取り付けた。この冷
却器を真空アダプターへ接続し、そしてこのアダプター
を、直列に、油充填泡立器、硫酸を含有する液体トラッ
プ、第2油充填泡立器、および最後にドライアイス−ア
セトン油で−78℃に冷却したガストラップへ接続し
た。このアダプターをドライアイス−アセトン浴中で冷
却した受容フラスコへ取り付けた。
Example 3 A 100 ml three-necked reactor was equipped with an efficient mechanical stirrer, a subsurface gas inlet tube, a distillation vapor thermometer, and a 20 cm glass condenser set down for distillation. The condenser was connected to a vacuum adapter, and the adapter was connected in series with an oil-filled whisk, a liquid trap containing sulfuric acid, a second oil-filled whisk, and finally with dry ice-acetone oil at -78. Connected to a gas trap cooled to ° C. The adapter was attached to a receiver flask cooled in a dry ice-acetone bath.

【0043】50mlのケロシン中の10gの次亜塩素酸
カルシウムから構成されたスラリーを、反応フラスコへ
入れた。窒素ガスの流れ中に連行されたモノメチルアミ
ン(0.1モル)を、メタノールを含有する洗浄びん中
へこの洗浄びんの底のガス分散管を経て通入し、そして
ガス入中管を経て、かきまぜられた反応器中へ供給し
た。
A slurry composed of 10 g of calcium hypochlorite in 50 ml of kerosene was placed in a reaction flask. Monomethylamine (0.1 mol) entrained in a stream of nitrogen gas was passed into a wash bottle containing methanol via a gas distribution tube at the bottom of this wash bottle, and via a gas inlet tube, It was fed into the stirred reactor.

【0044】反応混合物を約135℃に加熱し、そして
生成物のメチルクロラミンは受器へ蒸留した。
The reaction mixture was heated to about 135 ° C. and the product methylchloramine was distilled into a receiver.

【0045】この反応のさらに3回の実験を実施し、記
載する反応温度において次の収率を得た:27.1%
(50℃);49.2%(72℃);78.2%(11
7℃)。絶対温度を収率(%)の関数としてプロット
し、そしてデータの直線最小自乗法の分析を実施し、
0.991の補正係数が得られ〔等式:収率%=(0.
674)(温度°K)−188.7から〕この関数はき
わめて直線であることが示される。こうして、反応温度
を135℃より高くすると、収率はさらに増加するであ
ろう。
Three more runs of this reaction were carried out and the following yields were obtained at the reaction temperatures stated: 27.1%
(50 ° C); 49.2% (72 ° C); 78.2% (11
7 ° C). Absolute temperature is plotted as a function of yield (%), and a linear least squares analysis of the data is performed,
A correction factor of 0.991 was obtained [equation: yield% = (0.
674) (Temperature ° K) -188.7] It is shown that this function is very linear. Thus, increasing the reaction temperature above 135 ° C would further increase the yield.

【0046】例4 例3の手順を反復するが、モノメチルアミンの代わりに
ジメチルアミン(0.1モル)を使用して、ジメチルク
ロラミンを製造した。
Example 4 The procedure of Example 3 was repeated, but using dimethylamine (0.1 mol) instead of monomethylamine to prepare dimethylchloramine.

【0047】この反応のさらに3回の実験を実施し、記
載した温度において次の収率を得た:28.3%(52
℃);49.8%(72℃);79%(117℃)。絶
対温度を収率(%)の関数としてプロットし、そして直
線最小自乗法の分析を実施し、補正係数が得られ[等
式:収率%=(0.674)(温度°K)−188.7
から]、この関数は再びきわめて直線である。
Three more runs of this reaction were carried out and the following yields were obtained at the temperatures indicated: 28.3% (52
C); 49.8% (72C); 79% (117C). The absolute temperature is plotted as a function of yield (%) and a linear least squares analysis is performed to obtain the correction factor [equation:% yield = (0.674) (temperature ° K) -188. .7
From], this function is again very linear.

【0048】それゆえ、この反応の温度を上昇すると、
収率が増加することが期待される。
Therefore, increasing the temperature of this reaction,
It is expected that the yield will increase.

【0049】例3および4の塩素化剤は次塩素酸カルシ
ウム自体でなく、次亜塩素酸カルシウムとメタノールと
の反応により生成する次亜塩素酸であり、これは洗浄び
ん中を通過すると、アミンにより吸収される。ある意味
において、次亜塩素酸カルシウムはメタノールにより
「活性化」され、この反応に必要な塩素化剤を解放す
る。この反応の副生物はカルシウムメチラートである。次
亜塩素酸はモノメチルアミンまたはジメチルアミンを塩
素化し、場合に応じて、対応するクロラミンおよび水を形
成する。このようにして形成した水は、反応混合物から、
次亜塩素酸カルシウムと瞬間的に反応して水酸化カルシ
ウムを形成することによって効果的に除去され、この水
酸化カルシウムは反応混合物から容易に除去される。こ
のようにして、実質的に無水の置換クロラミンが、本発明
に従うそれ以上の反応のために得られる。他の低級アル
コールまたは水を、メタノールの代わりに洗浄びん中で
使用して同様な結果を得ることができる。
The chlorinating agent of Examples 3 and 4 was not the calcium hypochlorate itself, but the hypochlorous acid formed by the reaction of calcium hypochlorite with methanol, which, upon passage through the wash bottle, the amine. Absorbed by. In a sense, calcium hypochlorite is "activated" by methanol, releasing the chlorinating agent needed for this reaction. The by-product of this reaction is calcium methylate. Hypochlorous acid chlorinates monomethylamine or dimethylamine, optionally forming the corresponding chloramines and water. The water thus formed, from the reaction mixture,
It is effectively removed by momentarily reacting with calcium hypochlorite to form calcium hydroxide, which is easily removed from the reaction mixture. In this way, substantially anhydrous substituted chloramines are obtained for further reaction according to the invention. Other lower alcohols or water can be used instead of methanol in the wash bottle with similar results.

【0050】例5 次亜塩素酸カルシウムとモノメチルアミンとを直接反応
させることにより、すなわち、次亜塩素酸カルシウムを
低級アルコールまたは水で予備処理しないで、メチルク
ロラミンを製造する試みをした。0℃、25℃または5
0℃の反応温度において、メチルクロラミンは検出され
なかった。
Example 5 An attempt was made to produce methylchloramine by the direct reaction of calcium hypochlorite with monomethylamine, ie without pretreatment of calcium hypochlorite with lower alcohol or water. 0 ° C, 25 ° C or 5
Methylchloramine was not detected at the reaction temperature of 0 ° C.

【0051】例3、4および5を、一緒に考慮すると、
塩素化剤として次亜塩素酸を形成するための次亜塩素酸
カルシウムの予備処理の実用性が証明される。
Considering Examples 3, 4 and 5 together,
The utility of pretreatment of calcium hypochlorite to form hypochlorous acid as a chlorinating agent is demonstrated.

【0052】例6 還流冷却器および1対のガス入口管を備える丸底反応器
に、次亜塩素酸ナトリウムの15%水溶液の100mlを
供給した。冷却器を四塩化炭素を含有するT形管へ接続
した。このT形管を、効率ガス分散管を底部に有する1
mのガラス塔へ接続した。ケロシン中のモノメチルアミ
ンの10%混合物をこのガラス塔へ入れ、このガラス塔
を生成物のクロラミンを収集するための受器へ接続し
た。
Example 6 A round bottom reactor equipped with a reflux condenser and a pair of gas inlet tubes was charged with 100 ml of a 15% aqueous solution of sodium hypochlorite. The condenser was connected to a T-tube containing carbon tetrachloride. This T-shaped tube has an efficiency gas dispersion tube at the bottom 1
m glass tower. A 10% mixture of monomethylamine in kerosene was charged to the glass column and the glass column was connected to a receiver for collecting the product chloramine.

【0053】二酸化炭素と窒素を、ガス入口管を通して
丸底反応器へ別々に導入した。二酸化炭素は次亜塩素酸
ナトリウムと反応して、塩素化剤としてCl2Oを形成す
る。Cl2OををT形管内の四塩化炭素により補捉し、次
いでガス分散管に通過させ、ガラス塔内のケロシン中の
モノメチルアミンの溶液中に入れた。塔全体を加熱管で
おおい、溶液の温度をわずかに上げた。温かいメチルク
ロラミンは塔の上部を通して発生し、受器内に集めた。
メチルクロラミンは37.2%であった。
Carbon dioxide and nitrogen were introduced separately into the round bottom reactor through gas inlet tubes. Carbon dioxide reacts with sodium hypochlorite to form Cl 2 O as a chlorinating agent. Cl 2 O was captured by carbon tetrachloride in a T-tube, then passed through a gas dispersion tube and placed in a solution of monomethylamine in kerosene in a glass column. The entire column was covered with a heating tube to raise the temperature of the solution slightly. Warm methylchloramine evolved through the top of the tower and was collected in the receiver.
Methylchloramine was 37.2%.

【0054】例7 例6の手順を反復するが、モノメチルアミンの代わりに
ジメチルアミンを使用することにより、ジメチルクロラ
ミンを製造した。ジメチルクロラミンの収率は、36.
6%であった。
Example 7 Dimethylchloramine was prepared by repeating the procedure of Example 6 but substituting dimethylamine for monomethylamine. The yield of dimethylchloramine was 36.
It was 6%.

【0055】例6および7における第一および第二アミ
ンの塩素化は対応するクロラミンを水で一緒に生成する
が、水は反応混合物から、受器を十分に低い温度に維持
して、水が集められるにつれて、それを凍結することに
より、容易に除去され、次いで所望生成物を分離する。
別法として、所望生成物は、それと混和性であるが、上
の例1におけるように、水と不混和性である溶媒中に、
集めることができる。いずれの場合においても、実質的
無水の置換クロラミンは、本発明によるその後の反応の
ために得られる。
Chlorination of the primary and secondary amines in Examples 6 and 7 co-produces the corresponding chloramines with water, but the water was removed from the reaction mixture by maintaining the receiver at a sufficiently low temperature that the water As it is collected, it is easily removed by freezing it, then separating the desired product.
Alternatively, the desired product is miscible with it, but in a solvent that is immiscible with water, as in Example 1 above,
You can collect. In each case, a substantially anhydrous substituted chloramine is obtained for the subsequent reaction according to the invention.

【0056】例8 上の例6の手順に従い、アンモニア(0.1モル)と塩
素モノオキシドとを反応させることにより、クロラミ
ン:ClNH2を製造した。反応温度は53℃であった。
クロラミンの収率は、27.2%であった。
Example 8 Chloramine: ClNH 2 was prepared by reacting ammonia (0.1 mol) with chlorine monoxide according to the procedure of Example 6 above. The reaction temperature was 53 ° C.
The yield of chloramine was 27.2%.

【0057】B.第三ヒドラジニウムクロライドの製造 1.段階的製造 例9 100mlの乾燥エチルエーテル中の57mlのトリプロピ
ルアミンの冷溶液を、例1において製造したエチルエー
テル中のメチルクロラミンの溶液を加えた。
B. Production of tertiary hydrazinium chloride 1. Stepwise Preparation Example 9 57 ml of a cold solution of tripropylamine in 100 ml of dry ethyl ether and a solution of methylchloramine in the ethyl ether prepared in Example 1 were added.

【0058】この混合物を、第三ヒドラジニウム塩の結
晶化が完結したように見えるまで、約−20℃に維持し
た。次いで、エーテルの体積を実質的に減少して、それ
以上の結晶化を促進した。濾過および減圧乾燥後、乾燥
トリプロピルモノメチルヒドラジニウムクロライドの収
率は、メチルクロラミンを製造するために使用したモノ
メチルアミンの量に基づいて、ほぼ68.7%(15回
の実験の平均として決定した)であった。
The mixture was maintained at about -20 ° C until the crystallization of the tertiary hydrazinium salt appeared complete. The volume of ether was then substantially reduced to promote further crystallization. After filtration and vacuum drying, the yield of dry tripropylmonomethylhydrazinium chloride was approximately 68.7% (determined as the average of 15 experiments) based on the amount of monomethylamine used to make methylchloramine. It was).

【0059】例10 例9の手順を反復するが、クロロメチルアミンの代わり
に例2において製造したジメチルクロラミンを使用し
て、1,1,1−トリプロピルジメチルヒドラジニウム
クロライドを製造した。1,1,1−トリプロピルジメ
チルヒドラジニウムクロライドの収率は、ジメチルクロ
ラミンの製造に使用したジメチルアミンの量に基づいて
65.8%(16回の実験の平均として決定した)であ
った。
Example 10 The procedure of Example 9 was repeated, except that the dimethylchloramine prepared in Example 2 was used instead of chloromethylamine to prepare 1,1,1-tripropyldimethylhydrazinium chloride. The yield of 1,1,1-tripropyldimethylhydrazinium chloride was 65.8% (determined as the average of 16 experiments) based on the amount of dimethylamine used to make dimethylchloramine. .

【0060】2.クロラミンを用いる同時製造 例11 ガス分散管を底部に有するガス洗浄びんに、100mlの
ケロシン、0.1モルのソーダアミド(4.0g)およ
び0.1モルのトリプロピルアミン(14.4g)を供
給した。窒素で希釈した0.1モルの量の塩素ガス
(7.1g)を、反応混合物中に分散管から導入した。
反応を0℃において30〜40分間実施した。その後、
反応混合物の温度を室温にし、反応器内の圧力を減少し
て揮発性物質を除去した。多少の塩化ナトリウムを含収
するトリプロピルヒドラジニウムクロライドの収量は、
同様によく、14.8gであった。
2. Co-Production with Chloramine Example 11 A gas scrubbing bottle with a gas dispersion tube at the bottom is charged with 100 ml kerosene, 0.1 mol soda amide (4.0 g) and 0.1 mol tripropylamine (14.4 g). did. Chlorine gas (7.1 g) in an amount of 0.1 mol diluted with nitrogen was introduced into the reaction mixture through a dispersion tube.
The reaction was carried out at 0 ° C. for 30-40 minutes. afterwards,
The temperature of the reaction mixture was brought to room temperature and the pressure in the reactor was reduced to remove volatiles. The yield of tripropylhydrazinium chloride containing some sodium chloride is
Similarly, it was 14.8 g.

【0061】C.無水ヒドラジンの製造 例12 例11において製造したトリプロピルヒドラジニウムク
ロライドを、ソーダアミドと反応させて無水ヒドラジン
を製造した。
C. Preparation of anhydrous hydrazine Example 12 The tripropylhydrazinium chloride prepared in Example 11 was reacted with sodaamide to prepare anhydrous hydrazine.

【0062】100ml容の三首反応器に、効率機械的撹
拌器、滴下漏斗、表面下ガス入口管、蒸留蒸気温度計、
および蒸留のため下方にセットした20cmのガラス冷却
器を装備した。冷却器を、直列に、油充泡立器、硫酸を
含有する液体トラップ、第2油充填泡立器、および最後
にドライアイス−アセトン浴で−78℃に冷却したガス
トラップへ接続した。
In a 100 ml three-necked reactor, an efficient mechanical stirrer, dropping funnel, subsurface gas inlet tube, distillation vapor thermometer,
And equipped with a 20 cm glass condenser set down for distillation. The condenser was connected in series to an oil bubbler, a liquid trap containing sulfuric acid, a second oil filled bubbler, and finally a gas trap cooled to -78 ° C with a dry ice-acetone bath.

【0063】ナトリウム金属と還流させることにより乾
燥した、50mlのケロシン(FisherScientific Co.)、お
よび0.1モルのソーダアミド(Fisher Scientific C
o.)を、三首反応器内で150℃に窒素ガスのおだやか
な流れのもとに加熱した。アンモニアがそれ以上発生し
なくなるまで、加熱を続けた。ほぼ0.1モルの乾燥
1,1,1−トリプロピルヒドラジニウムクロライド
を、20mlの乾燥ケロシン中でスラリー化し、滴下漏斗
に入れた。
50 ml kerosene (Fisher Scientific Co.), dried by refluxing with sodium metal, and 0.1 mol soda amide (Fisher Scientific C
o.) was heated in a three-necked reactor to 150 ° C. under a gentle stream of nitrogen gas. Heating was continued until no more ammonia was evolved. Approximately 0.1 mole of dry 1,1,1-tripropylhydrazinium chloride was slurried in 20 ml of dry kerosene and placed in the dropping funnel.

【0064】この塩のスラリーを三首反応器へ10分間
かけて加えた。白色蒸気が認められ、そして蒸気の温度
は塩の添加の間にほぼ100℃に増加した。ほぼ7分
後、白色蒸気の形成は止んだ。反応器の温度をほぼ16
5℃に上げ、蒸留をほぼ30分間進行させた。
The salt slurry was added to the three neck reactor over 10 minutes. White vapor was observed and the vapor temperature increased to approximately 100 ° C. during the salt addition. After about 7 minutes, the formation of white vapor ceased. Reactor temperature is about 16
The temperature was raised to 5 ° C. and the distillation was allowed to proceed for about 30 minutes.

【0065】蒸留後、集めた留分を分留塔により蒸留
し、純粋な無水ヒドラジンが得られた。無水ヒドラジン
の収率は、クロラミンの形成に用いたソーダアミドの初
期量に基づいて39.6%(3回の実験の平均として決
定した)であった。
After the distillation, the collected fraction was distilled by a fractionating column to obtain pure anhydrous hydrazine. The yield of anhydrous hydrazine was 39.6% (determined as the average of 3 experiments) based on the initial amount of sodamide used to form chloramine.

【0066】例13 例12の手順を反復するが、1,1,1−トリプロピル
ヒドラジニウムクロライドの代わりに1,1,1−トリ
プロピルメチルヒドラジニウムクロライド(例8におけ
るようにして製造した)を使用して、モノメチルヒドラ
ジンを製造した。モノメチルヒドラジンの収率は、クロ
ラミンの形成に使用したアミンの量に基づいて53.2
%(15回の実験の平均収率として決定した)であっ
た。
Example 13 The procedure of Example 12 is repeated except that 1,1,1-tripropylmethylhydrazinium chloride (prepared as in Example 8) is used instead of 1,1,1-tripropylhydrazinium chloride. Was used to prepare monomethylhydrazine. The yield of monomethylhydrazine was 53.2 based on the amount of amine used to form chloramine.
% (Determined as the average yield of 15 experiments).

【0067】例14 例12の手順に従うが、1,1,1−トリプロピルヒド
ラジニウムクロライドの代わりに1,1,1−トリプロ
ピルジメチルヒドラジニウムクロライド(例10におけ
るようにして製造した)を使用して、UDMHを製造し
た。UDMHの収率は、クロラミンの形成に用いたアミ
ンの量に基づいて56.9%(16回の実験の平均とし
て決定した)であった。
Example 14 The procedure of Example 12 is followed, but 1,1,1-tripropyldimethylhydrazinium chloride instead of 1,1,1-tripropylhydrazinium chloride (prepared as in Example 10). Was used to produce UDMH. The yield of UDMH was 56.9% (determined as the average of 16 experiments) based on the amount of amine used to form chloramine.

【0068】例12〜14において製造したヒドラジン
およびヒドロカルビル置換ヒドラジンは無水生成物とし
て容易に回収され、蒸留は先行技術の方法において要求
されるよりもかなり少なかった。
The hydrazine and hydrocarbyl substituted hydrazines prepared in Examples 12-14 were readily recovered as the anhydrous product and distillation was much less than required in the prior art processes.

【0069】例11、12および13において製造され
た生成物は、沸点および密度の測定により同定し、測定
値は無水ヒドラジン(b.p.113.8℃;d.1.
004)、メチルヒドラジン(b.p.87.5℃;
d.0.874)、およびUDMH(b.p.63.9
℃;d.0.791)、に密接に近似する。
The products prepared in Examples 11, 12 and 13 were identified by measuring their boiling points and densities, the measured values being anhydrous hydrazine (bp 113.8 ° C .; d.1.
004), methylhydrazine (bp 87.5 ° C .;
d. 0.874), and UDMH (bp 63.9).
C .; d. 0.791).

【0070】例11および12に記載する無水ヒドラジ
ンを製造する手順は、副生物として塩化ナトリウムおよ
びトリプロピルアミンを生成する。トリプロピルアミン
はほとんど定量的に回収され、そして第三ヒドラジニウ
ムクロライドの反応に便利に再循環させて出発物質を製
造することができる。塩化ナトリウムは電解して、ナト
リウム、これはアンモニアと反応させてソーダアミドを
生成することができる(副生物として0.5モルの水素
を発生し、これは回収可能である)と、塩素、これはク
ロラミンを形成する反応に使用できる、とを生成するこ
とができる。このようにして進行させることにより、こ
の方法の操業コストを有意に減少できる。事実、アルカ
リ金属アミドは、この方法において連続的に再生される
ので、多少、資本的支出と見ることができる。前述のよ
うに、この方法はソーダアミドまたはリチウムアミドを
用いて便利に実施できる。
The procedure for preparing anhydrous hydrazine described in Examples 11 and 12 produces sodium chloride and tripropylamine as by-products. Tripropylamine is recovered almost quantitatively and can be conveniently recycled to the reaction of the tertiary hydrazinium chloride to produce the starting material. Sodium chloride can be electrolyzed to react with sodium, which reacts with ammonia to form sodamide (which produces 0.5 moles of hydrogen as a byproduct, which can be recovered), and chlorine, which And can be used in a reaction to form chloramine. By proceeding in this way, the operating costs of this method can be significantly reduced. In fact, the alkali metal amides are somewhat regenerated in this way and can therefore be seen somewhat as a capital expense. As mentioned above, this method can be conveniently carried out with soda amide or lithium amide.

【0071】さらに、本発明による無水ヒドラジンの全
体の製造法は、最も好都合な熱バランスを有し、約5.
0×106kcal/日(値は1000kg/日の無水ヒドラ
ジンの仮定した製造に基づく)(下の反応熱の表に示さ
れるように)を生成し、これをプロセス水蒸気の発生に
使用できる。
Furthermore, the overall process for the preparation of anhydrous hydrazine according to the invention has the most favorable heat balance, approximately 5.
0 × 10 6 kcal / day (values are based on an assumed production of 1000 kg / day of anhydrous hydrazine) (as shown in the heat of reaction table below), which can be used for the generation of process steam.

【0072】 反 応 熱 2Na+2NH → 2NaNH2+H2 1,187,500 KCal/日 Cl2 +NaNH2 → NaCl+ClNH2 1,317,188 〃 ClNH2+R3N → R3NClNH2 531,250 〃 R3NClNH2+NH2+NaNH2 → R3N+NaCl+N24 2,045,312 〃 水中の無水ヒドラジンの溶解熱は、N24・H2Oの発
熱反応の結果である。もちろん、ナトリウムと塩素の生
成に要する電気エネルギーをこの方法の全効率の決定に
おいて考慮しなくてはならないが、この要求量はアルカ
リ金属アミドの形成中に発生する水素の燃焼からの得ら
れるエネルギーにより補償されうる。
Reaction heat 2Na + 2NH 3 → 2NaNH 2 + H 2 1,187,500 KCal / day Cl 2 + NaNH 2 → NaCl + ClNH 2 1,317,188 〃ClNH 2 + R 3 N → R 3 NCClNH 2 531,250 〃 R 3 NClNH 2 + NH 2 + NaNH 2 → R 3 N + NaCl + N 2 H 4 2,045,312 〃 heat of solution of anhydrous hydrazine in water is a result of the exothermic reaction of N 2 H 4 · H 2 O . Of course, the electrical energy required to produce sodium and chlorine must be considered in determining the overall efficiency of the process, but this requirement depends on the energy available from the combustion of hydrogen generated during the formation of the alkali metal amide. Can be compensated.

【0073】ヒドロカルビル置換ヒドラジンの製造に関
する上の実施例はアルキル置換ヒドラジンの製造に向け
られているが、同じ一般法に従いアリール−、アラルキ
ル−およびシクロアルキル−置換ヒドラジンを製造でき
る。たとえば、アニリン、ベンジルアミンまたはシクロ
ヘキシルアミンを、本発明者の米国特許第4,286,
108号に記載されているように、製造し、適当な第三
ヒドラジニウム塩と反応させて、対応するヒドロカルビ
ル置換生成物、すなわち、フエニルヒドラジンなどを製
造することができる。
Although the above examples for the preparation of hydrocarbyl substituted hydrazines are directed to the preparation of alkyl substituted hydrazines, aryl-, aralkyl- and cycloalkyl-substituted hydrazines can be prepared according to the same general method. For example, aniline, benzylamine or cyclohexylamine can be substituted into the inventor's US Pat.
It can be prepared and reacted with an appropriate tertiary hydrazinium salt as described in 108 to produce the corresponding hydrocarbyl substitution product, ie, phenylhydrazine and the like.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 塩素をソーダアミドと反応させることを
特徴とするクロラミン:NH2Clの製造方法。
1. A method for producing chloramine: NH 2 Cl, which comprises reacting chlorine with soda amide.
JP12638392A 1992-05-19 1992-05-19 Preparation of chloramine Pending JPH06316404A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013502377A (en) * 2009-08-24 2013-01-24 ナルコ カンパニー Method for producing a stable oxidative biocide

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