JPS584017B2 - グアニジンエンルイノ セイホウ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、著るしく改善された転化率（シアナミドに基
いて）で、トリアジン系副生成物の如き不都合な副生成
物の混入の抑制された高純度のグアニジン塩類を工業的
に有利に製造できるグアニジン塩の製法に関する。

ンアナミド、アンモニア及びアンモニウム塩を、水性媒
体中で反応させて、該アンモニウム塩の塩に対応するグ
アニジンの塩類を製造することは古くから知られている
〔例えば、Ｉ．Ｅ．Ｃｈｅｍ．、２８、２７２（１９３
６）；Ｕ，Ｓ．Ｐ，２４１７４４０（１９４７）；Ｂ，
Ｐ．６３４７２３（１９５０）；Ｕ，Ｓ，Ｐ．２４１７
４４１（１９４７）等〕。

又、シアナミドの代りに、ジシアンジアミドを用い、ジ
シアンジアミド、アンモニア及びアンモニウム塩を、水
性媒体中で反応させてグアニジン塩類を製造することも
知られている〔例えば、Ｂ．Ｐ，６８２０４７（１９５
２）；Ｂ，Ｐ，７５０３６６（１９５６）；Ｄ，Ｐ．９
３８８４３（１９５６）等〕。

前者の公知提案中においては、硝酸グアニジンの製造に
ついては、最高で９９％という収率が記載されているが
、炭酸グアニジンについては、最高で７８％の転化率が
、又燐酸グアニジンに関しても７０％の転化率が記載さ
れているにすぎない。

更に、後者の公知提案においても、硝酸グアニジン、硫
酸グアニジンについては９０％以上の収率が記載されて
いるが、炭酸グアニジンについては最高で７５％の収率
が記載されているにすぎない。

一般に硝酸グアニジン、硫酸グアニジンなどのグアニジ
ン強酸塩は、燐酸塩の場合を例外として、高収率で得ら
れるが、炭酸グアニジンの如きグアニジンの弱酸塩類及
び燐酸塩の場合には高転化率、高収率でグアニジン塩を
得ることの困難であることが知られている。

このことは、上記公知提案の示す結果ともよく一致して
いる。

又、上記従来提案において、前者の公知提案については
、反応温度約７０〜約２００℃の広い範囲の温度の採用
可能であることが記載されているが、これら捺案におい
て具体例に採用されている反応温度は約１４０°〜約１
６０℃である。

一方、後者の公知提案については、約１００〜約２１０
℃の範囲の温度の採用が記載されているが、その具体例
においては約１２０〜約１９０℃の反応温度が採用され
ている。

このように、可及的高温側の反応温度が実際に採用され
ている点については、シアナミドもしくはジシアンジア
ミド、アンモニア及びアンモニウム塩を、水性媒体中で
反応させてグアニジン塩を形成する反応においては、低
温側よりも高温側の採用が、グアニジン塩への転化率が
より高いことからみて、むしろ当然のことである。

一方、原料シアナミド及び形成されるグアニジンは水の
存在下に高温においては、加水分解などの分解反応を生
起して尿素を形成するので、このような分解反応を含め
て、シアナミドの二量化によるジシアンジアミドの形成
の如き副反応をできるだけ回避し但しグアニジンへの転
化率はできるだけ向上させるという実用条件を満足せし
めるために従来努力がむけられてきた。

その結果、前記従来提案におけるように、約１４０°〜
１６０℃程度の比較的高温側の反応温度を採用し、但し
過度に高すぎない温度で反応を行ってきたのが実情であ
る。

しかしながら、既述の通り、炭酸グアニジンや燐酸グア
ニジンの製造に際しては、高転化率、高純度で目的物を
得ることはできなかった。

本発明者等は、このような技術的課題を解決すべく研究
の結果、反応温度を約６０°〜約１４０℃の範囲におい
て、はじめは可及的低温側に採用して反応を行い、続い
て上記可及的低温側の反応で採用した温度よりも高温で
且つ約１１０°〜約１６０℃の範囲の可及的高温側を採
用して反応を本続行することによって、従来、高転化率
で且つ副反応生成物の形成を回避して目的物を得ること
のできなかった炭酸アンモニウム、燐酸アンモニウム、
ホウ酸アンモニウム、ケイ酸アンモニウム、スルフアミ
ノ酸アンモニウム、ギ酸アンモニウム、シュウ酸アンモ
ニウムなど、燐酸アンモニウム又は上記弱酸のアンモニ
ウム塩を用いて、これらに対応するグアニジン塩を製造
する反応が、顕著に改善された高転化率で且つアンメリ
ン、アンメリドなどのトリアジン系副生成物の形成を阻
止して円滑に行い得ることを発見した。

更に研究を進めた結果、上記の特定条件に調節された反
応温度でグアニジン塩形成反応を行うに際して、反応系
に予め少量の尿素を添加共存させて反応を行うと、上記
はじめの反応温度を可及的高い温度で行うことができ且
つ副反応の生起を阻止できる利益があることもわかった
。

従って、本発明の目的は、従来高収率高純度で製造する
ことの困難であったグアニジン弱酸塩類及び燐酸塩を、
著るしく改善された転化率で且つ優れた純度で工業的に
有利に製造できる方法を提供するにある。

本発明の上記目的及び更に多くの他の目的及び利点は以
下の記載から一層明らかとなるであろう。

シアナミド、アンモニア及びアンモニウム塩を、水性媒
体中で反応させて、該アンモニウム塩に対応するグアニ
ジン塩類を製造するに際して生ずる諸反応としては、下
記（１）〜（７）の諸反応があげられる。

本発明者等の研究によれば、高転化率を達成するために
は反応温度が支配的因子であって、アンモニア及び水の
モル比、反応時間などの影響はわずかにすぎないことが
発見された。

従来、グアニジン塩類形成反応に際しては、いかにして
シアナミドおよび／またはグアニジンの加水分解反応（
５）（６）を抑え、かつシアナミドの二重化反応（２）
をも極力抑えて（１）反応によるグアニジンへの転化率
を増大させるかという技術的思想に基いて、実用条件を
逸脱しない範囲内で、アンモニアおよびアンモニウム塩
は多く、水は少なく、また比較的高温で短時間に反応を
終了せしめることが一般的に捉唱されてきた。

しかしながら、本発明方法が目的とする炭酸グアニジン
の如きグアニジン弱酸塩類及び燐酸塩の場合には、既に
具体的に従来提案を挙げて示したような低転化率しか達
成できなかった。

本発明者等は、このような低転化率の原因について詳細
に探究した結果、この反応を約６０°〜約１６０℃の温
度範囲の温度で行い、且つ少なくとも反応温度を二段に
調節して行うこと、この際、はじめの反応温度を約６０
°〜約１４０℃で行い、その後の反応を上記はじめの反
応温度よりも高温で且つ約１１０°〜約１６０℃の温度
条件で行うことによって、格段に高転化率で目的物が形
成できること及び不都合な副反応の生起を抑制できるこ
とを発見したのである。

炭酸グアニジン形成反応を例に、本発明者等の探究の一
例を紹介しよう。

本発明者等の研究によれば、シアナミドは反応温度の高
低によりその反応経路が大きく異なる。

たとえば炭酸グアニジン形成反応に際して、５０℃での
グアニジンへの転化率は約１０％程度で残りは殆どジン
アンジアミ、ドとなる。

したがって、前記（２）反応が主であって、前記（１）
反応は若干進行するにすぎず、他の反応は殆ど進行しな
い。

約６０℃以上、たとえば７０〜８０℃でのグアニジンへ
の転化率は、約３０〜５０％となり、さらに温度が高く
なるにつれてグアニジンへの転化率は増大していくが、
１００〜１１０℃での転化率約６０〜７０％までは生成
系の経時的変化は殆どない。

したがって、前記（２）反応よりも前記（１）反応が主
に進行することになるが、他の反応が殆ど進行しない点
では変化していない。

約１１０℃以上から（３）（４）反応によるグアニジン
の生成反応が無視できない速度で進行しはじめ、反応時
間が長くなるとともに見掛け上のシアナミドからグアニ
ジンへの転化率が増大する。

また同温度付近ではシアナミドおよび／またはグアニジ
ンの加水分解反応（５）（６）による尿素への転化率も
１０％程度までに達する。

約１４０℃付近からは（３）（４）反応によるグアニジ
ンへの反応速度がかなり大きくなる反面、（５）（６）
反応による尿素への反応速度も大きくなる。

その結果、反応時間の効果は減殺され、ジシアンジアミ
ドの量は減少するにも拘らず、従来提案について既述し
たように、グアニジンへの転化率は最もよくても約８０
％程度にとどまるわけである。

また同温度付近からは（７）反応のアンメリン、アンメ
リドを主体とする不純物の生成量も増大し、かつ反応生
成液が着色するようになる欠陥が顕著になる。

上述の新たな知見に基いて、更に研究を進めた結果、前
記特定の温度調節条件で反応を行うことによって、グア
ニジンへの転化率はシアナミド基準で１００％を越え、
シアナミド水溶液にもともと若干含有されているジンア
ンジアミド量を考慮した基準でも約９０％以上という飛
躍的な好結果が得られることが発見されたのである。

本発明方法によれば、シアナミド、アンモニア、及び炭
酸アンモニウム、燐酸アンモニウム、ホウ酸アンモニウ
ム、ケイ酸アンモニウム、スルフアミノ酸アンモニウム
、ギ酸アンモニウム及びシュウ酸アンモニウムよりなる
群からえらばれたアンモニウム塩を、水性媒体中で反応
させて、該アンモニウム塩に対応するグアニジンの塩類
を製造する。

この際、反応を、約６０°〜約１６０℃の温度で且つ少
なくとも二段に調節された下記反応温度で行う。

すなわち、（ａ）はじめの反応温度を約６０°〜約１４
０℃、好ましくは約８０°〜約１３０℃、とくに好まし
くは約１００°〜約１２０℃で行い、 （ｂ）その後の反応温度を、上記（ａ）で用いた反応温
度よりも高温、好ましくは約５℃以上、一層好ましくは
約１０℃以上高温で且つ約１１０°〜約１６０℃、好ま
しくは約１３０°〜約１５０℃の範囲の温度で行う、 という特定調節条件温度で反応を行う。

（ａ）の調節された反応温度での反応を、例えば約０．
５〜約１時間程度行ったのち、（ｂ）の調節された反応
温度を例えば約１．５〜約２時間程度行うのが普通であ
る。

反応温度の昇温は急激に行う必要はなく操作上要する適
当な昇温時間で昇温させて差支えない。

反応系に、反応開始時もしくはそれ以前に尿素を、例え
ばシアナミドに基いて約５０モル％以下の尿素、好まし
くは約２０〜約３０モル％程度共存させておいて反応を
行うことによって、上記（ａ）の反応温度をより高温側
に採用することができるし、且つ又、副生物とくに尿素
の副生及び不都合なトリアジン系副生物の形成を抑制で
きる。

反応操作それ自体はよく知られており、本発明方法にお
いては、上記特定調節条件温度で反応を行うほかには、
とくべつな制約はない。

本発明方法によれば、従来法における技術常識に従って
、アンモニア及びアンモニウム塩の量は可及的多く、水
の量は可及的少なく用いるような配慮は、とくに必要と
しない。

任意の割合で利用することができる。通常、アンモニア
及びアンモニウム塩の量は理論所要量の約２〜３倍程度
、水の量はシアナミドに基いて約４〜７倍重量程度の如
き量割合で行うのがよい。

反応圧力は、常法よりも可及的低圧で行うことができ、
例えば、約５〜１ ５ ｋｇ／ｃｍの如き反応圧力を例
示できる。

本発明方法において、反応終了後、目的グアニジン塩類
は常法に従って分離採取できるが、本発明方法において
は、炭酸グアニジンを製造する場合には、反応生成物液
系中の炭酸を炭酸ガスとして可及的に除去するために、
濃縮操作を行うのがよい。

この操作に際してアンモニア及び水の一部も除去される
が、濃縮後、液系中のアンモニア濃度が約２０重量％以
上となるまで、好ましくは約３０〜約４０重量％となる
まで該液系にアンモニアを添加吸収させたのち冷却して
目的物を晶析させることが好ましい。

炭酸グアニジンの水に対する溶解度は、０℃で約１３ｇ
／１００ｇ溶液であるが、本発明者等の研究によれば、
２０％アンモニア水に対しては約１．５ｇ／１００ｇ溶
液、４０％アンモニア水に対しては約０．１５ｇ／１０
０ｇ溶液であり、このアンモニア水濃度は常温から０℃
付近における常圧操作が可能な領域である。

又、アンモニウム塩に限らず尿素、ジシアンジアミドお
よびアンメリン、アンメリドなどの混在は、塩析効果を
有するどころか反対にグアニジン塩のアンモニア水への
溶解度を増大させ、したがって分離収率な低下させるこ
とを見出したが、アンモニウム塩を別として、上記成分
はいずれもアンモニア塩基性においてより溶解度が大き
いので、グアニジン塩結晶中への混入量は僅かである。

従って、晶析前に液系中のアンモニア濃度を上記のよう
に調節することは、晶析するグアニジン塩の量を増大さ
せ且つ副生成物の混入を回避するのに好都合である。

又、上記操作により晶析分離したグアニジン塩を飽和溶
解量までの当該グアニジン塩を含有するアンモニア水で
洗浄することによって一サイクル当たりの分離収率な低
下させることなく高純度のグアニジン塩結晶を得ること
が可能である。

これはアンモニア水濃度、操作温度、洗液の循環使用の
面で一層有利となることにつながる。

さらに上記のグアニジン塩の溶存する反応母洗液を必要
に応じて濃縮し反応系に循環使用しても本発明の採用す
る反応条件下ではグアニジン塩は殆ど分解せず見掛けの
転化率をしたがって結晶収率をもさらに引き上げ、かつ
結晶純度の低下もないことがわかった。

したがって晶析分離工程でのアンモニア濃度、操作温度
に関連する装置操作面で有利であると同時に、排出処理
される液の量が極めて少量になる点でも歓迎すべき事実
であるしかつ経済的なプロセスを可能にするものである
。

炭酸グアニジンのみが反応終了後に熱時過剰の炭酸を炭
酸ガスの形で除去できるため直接に高純度の結晶を得る
ことができる点を別とすれば、反応条件こそそれぞれに
よって多小の差異はあっても、基本的には前記他の種々
のグアニジン塩の製造に関しても本発明を適用して優れ
た結果が達成できる。

以下、比較例をまじえて実施例により本発明の数態様を
さらに具体的に説明する。

もちろん本発明の内容が実施例に限定されるものではな
い。

実施例１及び比較例１ ２５％シアナミド水溶液１ ６８ｇ（１モル）をアンモ
ニ７５１ｇ（３モル）、炭酸ガス６６ｇ（１５モル）、
水７２ｇ（４モル）組成の炭安水に４０分で遂次添加し
、反応温度は１１５〜１２０℃に保つ。

約２０分で１３５±１℃に昇温し、同温度でさらに２時
間反応を継続した。

反応生成液３０４ｇ中には炭酸グアニジンが９６．７％
、ジンアンジアミドが２．１％、尿素が９．１％の各転
化率で含有される。

比較のために、反応温度を１５０°±５℃に調節して、
はじめから該反応温度で反応を行うほかは実施例１と同
様に３時間反応を行った。

その結果を実施例１の結果と共に下掲表１に示した。

実施例２及び比較例２ １５．１％シアナミド水溶液８３５ｇ（３モル）をアン
モニア３０６ｇ（１８モル）、炭酸ガス１９８ｇ（４．
５モル）、水２７０ｇ（１５モル）組成の炭安水に５０
分で遂次添加し、反応温度は１２０±１０℃に保ったの
ち、１４０±５℃に昇温し、さらに２時間反応を継続し
た。

反応生成液１５５２ｇ中には炭酸グアニジンがシアナミ
ド基準での転化率で１０９．５％含有される。

（シアナミド（水溶液中にもともと２．３重量％存在し
ているジシアンジアミドを評価した場合の理論転化率５
は１１５．２％） 比較のために、反応温度をはじめから１４５±５℃で行
うほかは実施例２と同一時間反応を行った。

その結果を実施例２の結果と共に下掲表２に示した。

実施例３ 上記実施例２において、得られた反応生成液を４０〜６
０℃で濃縮して残存する炭酸根を除去し、析出するアン
メリン、アンメリド等の不純物を冷時口去したのち、口
液６７５ノにアンモニア２４０ｇを吸収せしめ、０±５
℃に冷却して晶出を促す。

これを口取し、２８％の冷アンモニア水４００ｃｃで洗
浄したのち乾燥すると純度９７．３％の炭酸グアニジン
の白色結晶２８５ｇを得る。

粗収率１０５．５％。

結晶分離後の母洗液を２７０ｃｃまでに濃縮して第一回
反応での水のかわりに循環使用して同一反応を行なう。

反応生成液１５１６ｇ中には炭酸グアニジンが見掛けの
転化率１１９．５％で含有され同上の分離操作によって
純度９９．０％の炭酸グアニジン３０２グを得る。

粗収率１１１．８％。さらに第二回反応の結晶分離後の
母洗液を２７０ｃｃまでに濃縮した液を循環使用して第
三回反応を行なう。

反応生成液１５６３ｇ中には炭酸グアニジンが見掛けの
転化率１２６．７％で含有される。

同上の分離操作によって純度９８．１％の炭酸グアニジ
ン３１５ｇを得る。

粗収率１１６．７％。実施例４ １５．１％シアナミド水溶液８３５ｇ（３モル）をアン
モニア３０６ｇ（１８モル）、燐酸４４１ｇ（４．５モ
ル）、水３７１ｇ（２０．６モル）組成の燐安水に４０
分で遂次添加し、反応温度は１１０〜１１５℃に保つ。

１３０〜１３５℃でさらに２時間熟成する。

反応生成液１６９７ｇ中には燐酸グアニジンが転化率８
７．２％で含有される。

実施例５及び比較例３ 実施例２において尿素を４５２（対シアナミドモル比０
．２５）反応系に添加し、シアナミド水溶液を３０分で
遂次添加する際の反応温度を１３５自±５℃に保ったの
ち、１４５±５℃に昇温し全体で１時間反応を継続した
。

比較のために反応温度をはじめから１４５±５℃で行な
うほかは実施例５と同一時間反応を行なった。

その結果を実施例５および比較例２と共に下掲表に示し
た。

実施例６ 実施例４において、燐安水を形成するのに用いた燐酸の
代りに、後掲表４に示した酸の夫々を用いるほかは、実
施例４と同様に行った。

その結果３を、下掲表４に示す。

但し、シュウ酸を用いた場合には、その使用量を２．２
５モルに変更して行った。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ シアナミド、アンモニア及びアンモニウム塩を、水
   性媒体中で反応させて、該アンモニウム塩に対応するグ
   アニジンの塩類を製造するに際し、（ｉ）上記アンモニ
   ウム塩として炭酸アンモニウム、燐酸アンモニウム、ホ
   ウ酸アンモニウム、ケイ酸アンモニウム、スルフアミノ
   酸アンモニウム，ギ酸アンモニウム及びシュウ酸アンモ
   ニウムよりなる群からえらばれたアンモニウム塩を用い
   、（ｉｉ）上記反応を約６０°〜約１６０℃の温度で且
   つ少なくとも二段の反応温度で行い、 （ａ）はじめの反応温度を約６０°〜約１４０℃で、 （ｂ）その後の反応温度を、上記（ａ）で用いた反応温
   度よりも高温で且つ約１１０°〜約１６０℃の範囲の温
   度で行う ことを特徴とするグアニジン塩類の製法。