JPH1129551A - 品質良好な二酸化チオ尿素の製造方法 - Google Patents
品質良好な二酸化チオ尿素の製造方法Info
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Abstract
結晶を高収率で製造する方法を提供する。 【解決手段】 チオ尿素と過酸化水素をバナジウム錯体
触媒及び重炭酸アンモニウムの存在下に反応させて二酸
化チオ尿素の結晶を製造する。
Description
素から二酸化チオを製造する方法に関し、特に品質良好
で、取扱い易く、長期間安定な二酸化チオ尿素の結晶を
取得する方法に関する。
を反応させて得られ、繊維工業、紙パルプ工業、化学工
業等種々の分野でその還元力を利用して広く用いられて
いる。チオ尿素と過酸化水素の合成は古くは1910年
ジャーナル・オブ・ケミカル・ソサイティ97巻63頁
で発表されている。工業的に利用し得る方法としては、
1939年に米国特許第2,150,921号に0〜1
0℃の温度で飽和チオ尿素水溶液に過酸化水素を加える
方法が、また1957年には米国特許第2,783,2
72号に、この技術を改良して収率90%以上を得る方
法が提案されている。高収率(95〜96%)に二酸化
チオ尿素を製造できる方法として同じ薬品を使用して水
に不溶な四塩化炭素を溶媒として使用する方法がイタリ
ー特許第579,119(1958年)で提案されてい
る。また米国特許第3,555,486(1958年)
にも高収率、高純度の二酸化チオ尿素を連続的に製造す
る方法が提案されている。また特公昭58−39,15
5には水溶媒の反応系で過酸化水素とチオ尿素との反応
時に重炭酸アンモニウムを添加して収率を著しく改善す
る方法の提案がある。最近では特開平7−10,83
2、同7−82,243、同7−258,206にオン
サイトで過酸化水素とチオ尿素を反応させ二酸化チオ尿
素を分離することなく直接、製紙用パルプの漂白に供す
る方法及び設備の提案がなされている。
系溶媒を使用する方法に関しては反応性、生成結晶の形
状、特に結晶の流動性、純度等について検討が不充分で
ある。また四塩化炭素等の溶媒を使用する方法において
は、製造工程内に溶媒回収の設備が必要となるため過大
な設備投資をしなければならないという問題がある。本
発明の目的は水系溶媒中で過酸化水素とチオ尿素を反応
させ二酸化チオ尿素を製造する方法において品質を改良
して取扱い易い、長期間安定な二酸化チオ尿素の結晶を
得ることにある。従って本発明の目的はより具体的には
収率が向上するのみならず生成結晶の粒径の大な濾過性
の優れた結晶状態を持つ長期間安定な二酸化チオ尿素を
得る方法を提供することにある。
オ尿素と過酸化水素との反応により二酸化チオ尿素を製
造する方法において、該反応をバナジウム錯体化合物触
媒と重炭酸アンモニウムの存在下に行い二酸化チオ尿素
を結晶として取得することを特徴とする二酸化チオ尿素
の製造方法である。
水素との反応させるに際し反応系にバナジウム錯体化合
物触媒と重炭酸アンモニウムを存在させることを不可欠
とする。従来技術のうち特開平7−10,832及び同
7−82,243ではオンサイトで過酸化水素とチオ尿
素を反応させる際の触媒としてIV、V又はVI族元素
の酸素酸またはその塩を使用し且つキレート剤を併用す
る方法を提案しているが、バナジウム化合物のみが著効
を示し、他の元素(化合物)では効果を示さないという
特異性を示すことが特願平8−245,887で確認さ
れている。例えばMo、W、Tiは触媒作用がなく、触
媒無添加の場合と比較し、結晶収率は同等で、結晶純度
が低く、外観も粉末状であり、生成物を粉末で利用する
場合には流動性が悪く均一な自動供給が困難であるとい
った問題を生ずる。特開平7−10,832及び同7−
82,243で開示しているバナジウム化合物触媒とキ
レート剤を併用する方法では収率は向上するものの結晶
が微細化し、更に生成結晶中にバナジウム化合物が残存
し、バナジウム化合物触媒を使用しない方法で得られた
二酸化チオ尿素結晶より安定性が劣る等の欠点があるこ
とを特願平8−245,887で確認している。又、M
o、W、Vのヘテロポリ酸塩とキレート剤を併用する方
法においては収率が低下する欠点がある。バナジウム化
合物触媒とキレート剤を併用する上記の方法の問題点を
解決する方法として、バナジウム化合物を使用する方法
で得られた二酸化チオ尿素結晶をキレート剤で洗浄する
方法を特願平8−245,887で提案しているが、そ
の成果は充分なものではなかった。チオ尿素と過酸化水
素の反応経路は、中国の化学誌『化学世界』1994年
第35巻第11号573頁で発表されている。即ちチオ
尿素は水溶液中で下記のような平衡状態で存在する(化
学式1)。
て反応しホルムアミジンジスルフィッドを生成する(化
学式2)。
過酸化水素と反応することにより二酸化チオ尿素が生成
する(化学式3)。
ルフィッドから二酸化チオ尿素生成への反応は律速段階
であり、反応液中にも、また生成結晶中にもホルムアミ
ジンジスルフィッドは存在する。生成した二酸化チオ尿
素は徐々に加水分解を受け尿素とスルフィン酸となり、
このスルフィン酸は強い還元剤であり、更に過酸化水素
と反応して硫酸が生成する(化学式4・化学式5)。
上昇し、ホルムアミジンジスルフィッドから二酸化チオ
尿素への酸化反応が停滞してホルムアミジンジスルフィ
ッドの生成量が増加し、二酸化チオ尿素の収率の低下を
招くと共に生成した二酸化チオ尿素結晶中のホルムアミ
ジンジスルフィッドの含有量も増加する。ホルムアミジ
ンジスルフィッドが生成結晶中に存在することにより結
晶が粉末状になり、純度が低下し、更に長期間保存する
と水分の存在下で徐々に分解して硫黄を遊離すること
(化学式6)、及び反応によって生成した二酸化チオ尿
素は副生した硫酸により徐々に分解して硫黄を遊離する
こと(化学式7)等がZh.Org.Khim.3
(6),1002〜5,1967に記載されている。こ
の遊離した硫黄により結晶が黄変化することを特願平8
−245,887で確認している。
制するために特公昭58−39,155で反応液に適時
重炭酸アンモニウムを添加し副生する硫酸を中和するこ
とによりホルムアミジンジスルフィッドから二酸化チオ
尿素への反応を促進させる方法を提案しているが、充分
な効果が得られる方法でない。特開平7−10,832
及び同7−82,243で開示しているバナジウム化合
物触媒とキレート剤を併用する方法で収率が向上する原
因は、律速段階であるホルムアミジンジスルフィッドか
ら二酸化チオ尿素への酸化反応を促進しているものと考
えられる。一方、バナジウムのヘテロポリ酸塩を触媒と
して使用する方法では、副生する硫酸によりヘテロポリ
酸塩が強酸性のヘテロポリ酸になるため、ホルムアミジ
ンジスルフィッドから二酸化チオ尿素への反応を抑制し
ているものと考えられる。また二酸化チオ尿素の分解に
より硫黄を生成する反応は二酸化チオ尿素結晶中にバナ
ジウム化合物触媒が残存すると促進されるものと考えら
れる。
元容量分析法であるため、還元物質であるホルムアミジ
ンジスルフィッドも併せて分析されておりホルムアミジ
ンジスルフィッドの分離分析は不可能でありホルムアミ
ジンジスルフィッドも二酸化チオ尿素として分析されて
いる。従って従来の製造方法では見掛け上高収率で二酸
化チオ尿素が得られるとしている。本発明者等は、二酸
化チオ尿素中のホルムアミジンジスルフィッドの分離定
量分析方法の研究を鋭意行ない、高速液体クロマトグラ
フィーによる分析方法を確立し、二酸化チオ尿素の従来
技術の製造方法と比較して本発明方法の優位性を確認す
ることが可能になった。高速液体クロマトグラフィーに
よる分析方法は以下の通りである。 使用カラム Finepak Sil C18-5 移動相 水 移動相流量 0.7ml/分 検出器 UV λ 260nm サンプル濃度 二酸化チオ尿素結晶を分離した反応
濾液を10倍希釈し使用 サンプル量 2μl 以上の分析方法で二酸化チオ尿素の分析を行なうとリテ
ンションタイム6.2分付近で二酸化チオ尿素(TU
D)の吸収が、7.0分付近でホルムアミジンジスルフ
ィッド(FAD)の吸収が、また3.5分付近でシアナ
ミドの吸収が認められる(図1)。
分析方法で反応の結果を評価すると本発明のバナジウム
化合物の錯体を触媒として使用した場合には意外にも収
率が向上し、結晶が微細化せず、結晶中にバナジウム化
合物が残存しない効果を示すことを発見した。これは結
晶取得を目的とした過去の反応系にみられなかった特異
的な挙動といえる。
は結晶取得に適した状態(濃度)のものを用いる以外は
特段の制限はない。チオ尿素は水溶液からスラリーの状
態まで使用できるが過酸化水素との反応性及び後段での
濃縮を考慮すれば100g/l以上の濃度が好ましい。
過酸化水素はチオ尿素に対してモル比で2モル倍以上あ
ればよいが、反応収率、経済性等を加味して理論量の1
00〜105%の範囲が特に望ましい。また2モル倍以
下でも結晶は得られるが未反応及びのチオ尿素及び中間
生成物であるホルムアミジンジスルフィッドが多量に残
り、濾過し難く更に得られた結晶が不安定であり余り好
ましくない。又、過酸化水素は濃厚なものが望ましいが
反応の危険性、後段の濃縮を考慮すれば50〜70重量
%が望ましい。
化合物が配位した錯体が好ましく、特に好ましい具体例
としては以下の1)〜3)の構造式を基本構造として有
するバナジウム錯体が挙げられる。 1)サレン化合物(サレン及びその誘導体)を使用した
以下の構造式を有する錯体
ン及びその誘導体)を使用した以下の構造式を有する錯
体
びその誘導体)を使用した以下の構造式を有する錯体
る。
の濃度がバナジウムとして50ppm以上が好ましく、
特に40〜120ppmが反応収率及び製品純度の点で
好ましい。併用する重炭酸アンモニウムの添加量は反応
系中の濃度として3g/l以上が好ましく、特に5〜1
5g/lが生成結晶の安定性の点で好ましい。反応温度
は10℃以下が好ましい。
析出し固液混合相となる。析出結晶は反応終了までは反
応系に共存させておいてもまた連続的ないし断続的に反
応系から分離してもよい。特に反応完結まで固液混合相
を維持し、その後、二酸化チオ尿素の結晶を熟成させ必
要に応じ蒸発により系を濃縮後、二酸化チオ尿素の結晶
を濾別することが好ましい。かくして製造された二酸化
チオ尿素の結晶は純度も高く、結晶状態も良好で、流動
性も優れ取扱い易く、結晶中にバナジウムの残存量が殆
どなく、且つ長期間保存に対しても安定性に優れた二酸
化チオ尿素の結晶が得られる。
る。尚、反応結果は結晶収率(対チオ尿素)、結晶粒径
(メディアン径)、結晶中のバナジウムの含有量及び反
応濾液中の副生成物の含有量を測定して評価した(表
1)。
がらH2 O2 (60%)を所定量(300g/l)を加
える。次いで0℃で一定時間(1〜2時間)熟成した
後、全量の約60%を蒸発させ、蒸発濃縮液から二酸化
チオ尿素を濾別、乾燥した。
リウムを150mg/l、重炭酸アンモニウムを10g
/l及びEDTA−2Naを400mg/lを添加し1
0±1℃に冷却しながらH2 O2 (60%)を所定量
(300g/l)を加える。次いで0℃で一定時間(1
〜2時間)熟成した後、全量の約60%を蒸発させ、蒸
発濃縮液から二酸化チオ尿素を濾別、乾燥した。
リ酸〔H4 (PW11VO40)〕のカリウム塩をバナジウ
ム濃度として100mg/l及び重炭酸アンモニウムを
10g/lを添加し10±1℃に冷却しながらH2 O2
(60%)を所定量(300g/l)を加える。次いで
0℃で一定時間(1〜2時間)熟成した後、全量の約6
0%を蒸発させ、蒸発濃縮液から二酸化チオ尿素を濾
別、乾燥した。
ウムを150mg/lを添加し10±1℃に冷却しなが
らH2 O2 (60%)を所定量(300g/l)を加え
る。次いで0℃で一定時間(1〜2時間)熟成した後、
全量の約60%を蒸発させ、残留濃縮液から二酸化チオ
尿素の結晶を濾別する際にEDTA−2Naを100p
pm含む水溶液で結晶の約1/3倍量で洗浄してから濾
過し、乾燥した。
化合物をバナジウム濃度として100mg/l及び重炭
酸アンモニウムを10g/lを添加し10±1℃に冷却
しながらH2 O2 を所定量(300g/l)を加える。
次いで0℃で一定時間(1〜2時間)熟成した後、全量
の約60%を蒸発させ、蒸発濃縮液から二酸化チオ尿素
を濾別、乾燥した。用いたバナジウム錯体化合物は実施
例1がサレン、実施例2がフタロシアニン、実施例3が
ポルフィリンである。
体クロマトグラフィー図。
Claims (4)
- 【請求項1】 水媒体系でのチオ尿素と過酸化水素との
反応により二酸化チオ尿素を製造する方法において、該
反応をバナジウム錯体化合物触媒と重炭酸アンモニウム
の存在下に行い二酸化チオ尿素を結晶として取得するこ
とを特徴とする二酸化チオ尿素の製造方法。 - 【請求項2】 該反応をチオ尿素を100g/l以上の
濃度、過酸化水素を90g/l以上の濃度で接触させて
行う請求項1記載の方法。 - 【請求項3】 バナジウム錯体化合物が窒素含有の芳香
族錯体化合物である請求項1又は2記載の方法。 - 【請求項4】 バナジウム錯体化合物がサレン化合物、
フタロシアニン化合物又はポルフィリン化合物の錯体で
ある請求項1〜3のいづれか1項記載の方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18469697A JP3876050B2 (ja) | 1997-07-10 | 1997-07-10 | 品質良好な二酸化チオ尿素の製造方法 |
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH1129551A true JPH1129551A (ja) | 1999-02-02 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100759431B1 (ko) | 2006-11-20 | 2007-10-04 | 삼성에스디아이 주식회사 | 연료 전지용 캐소드 촉매, 이의 제조 방법, 이를 포함하는연료 전지용 막-전극 어셈블리, 및 이를 포함하는 연료전지 시스템 |
-
1997
- 1997-07-10 JP JP18469697A patent/JP3876050B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR100759431B1 (ko) | 2006-11-20 | 2007-10-04 | 삼성에스디아이 주식회사 | 연료 전지용 캐소드 촉매, 이의 제조 방법, 이를 포함하는연료 전지용 막-전극 어셈블리, 및 이를 포함하는 연료전지 시스템 |
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