(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高純度クロラミン溶液を合成する方法において、クロロ化度１００の等級の次亜塩素酸ナトリウム溶液を、組み合わされたアンモニア混合物と、−５℃〜−２０℃の温度で反応させることを特徴とする方法。
【請求項２】
均一媒体中における連続的な調製が、硝酸アンモニウム
【化１】
0003939498.tif 000006
に基づいたアンモニア化合物の存在下において行う必要がある、請求項１記載の方法。
【請求項３】
硝酸アンモニウム
【化７】
0003939498.tif 000007
に基づいたアンモニア化合物が、ＮＨ3／ＮＨ4ＮＯ3／Ｈ2ＯまたはＮＨ3／ＮＨ4Ｃｌ／ＮＨ4ＮＯ3／Ｈ2Ｏである、請求項２記載の方法。
【請求項４】
【化２】
0003939498.tif 000008
型の混合物を用いて、不連続な調製を行う、請求項１記載の方法。
【請求項５】
【化８】
0003939498.tif 000009
型の混合物が、ＮＨ3／ＮＨ4Ｃｌ／Ｈ2Ｏである、請求項４記載の方法。
【請求項６】
クロロ化度１００の次亜塩素酸ナトリウムを１５℃以上の温度で用いる、請求項２〜４のいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
アンモニア試薬の温度を−２０℃〜−３０℃に維持する必要がある、請求項１記載の方法。
【請求項８】
反応によって生み出される水酸化物イオンの少なくとも９０％が中和され、pHが１０〜１２に維持されている、請求項１記載の方法。
【請求項９】
pHがおよそ１０．５に維持されている、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
試薬の割合（〔ＮＨ3〕＋〔ＮＨ+4〕）/〔ＣｌＯ-〕が２〜５である、請求項１記載の方法。
【請求項１１】
試薬の割合（〔ＮＨ3〕＋〔ＮＨ+4〕）/〔ＣｌＯ-〕が、およそ２．７である、請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
Ｎ−アミノ−３−アザビシクロ〔３．３．０〕オクタンを合成する方法において、請求項１記載の方法により得られた高純度クロラミンを、３−アザビシクロ〔３．３．０〕オクタンと反応させることを特徴とする方法。
【請求項１３】
Ｎ−アミノ−２−メチルインドリンを合成する方法において、請求項１記載の方法により得られた高純度クロラミンを、２−メチルインドリンと反応させることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、塩化アンモニウムの存在下におけるアンモニア溶液上の、クロロ化度（chlorometric degree）１００の商業的ジャベル水の作用による、高純度クロラミンの製造方法に関する。この製造方法によれば、クロラミンは２mol・L-1以上、すなわち１０．３％以上の含有量で得られる。この製造方法は、連続的にも非連続的にも実施することができる。漂白剤、消毒剤および殺菌剤としての応用に加えて、モノクロラミンは、合成中間体として、多くの反応に用いられる。特に、ラーシッヒの合成法による、薬学的に価値のあるヒドラジンの合成において基本的な試薬である。例えば、特許明細書ＥＰ４６２０１６およびＥＰ２７７２６７に記載されている製造方法に従って、ＮＨ2Ｃｌと２−メチルインドリンおよび３−アザビシクロ〔３．３．０〕オクタンを反応させることにより、Ｎ−アミノ−２−メチルインドリンおよびＮ−アミノ−３−アザビシクロ〔３．３．０〕オクタンが調製される。
【０００２】
その調製法は、現在、Ｎ−ニトロソ化合物を用いる先行の調製方法に比べて、ほとんど公害を発生しないという事実から、非常に多くの興味がもたれている。しかしながら、一般的に２〜４％を超えないという、反応液の低いヒドラジン含量に関する欠点を有するのである。この制限は、基本的に、試薬類、および特に次亜塩素酸ナトリウムが非常に希釈されているので、複雑でわずらわしい抽出手法を必要とするという事実に結びついている。その結果、反応器中のクロラミンの瞬間濃度は、最高の状態であっても１molL-1（５．１５％）を超えることがない。
【０００３】
ＮＨ2Ｃｌが水溶液中で極度に不安定であるという事実より、より濃縮した媒体中での合成は行われてこなかった。その不安定性は、媒体の急速な酸性化、およびジクロラミンと塩化窒素の主要な形成という結果となる、加水分解と自己触媒的不均化反応との間の競合に結び付けられる。非緩衝媒体中では、分解が急速な溶液の沸騰に到ることがある。より高いモノクロラミン力価の獲得には、クロロ化度の高い新たな試薬、および好適な操作条件の探究が必要とされる。
【０００４】
本発明は、クロロ化度１００のジャベル水溶液を用い、そして高純度（Ｈ．Ｇ．）クロラミンを得るのに適した条件を用いることにより、ＮＨ2Ｃｌ力価を少なくとも倍にすることができる。この新しい製造方法は、同じ単位容量の次亜塩素酸から出発して、ヒドラジンに換算して生産性を２倍にすることができ、そして合成、試薬の再利用および蒸留処理において原材料とエネルギーを節約することができる。
【０００５】
次亜塩素酸によるアンモニアの酸化は発熱反応なので、分解反応を制限するため、低温で行わなければならない。それゆえ、試薬を前もって、つまりそれらの注入に先立って冷却する必要がある。例えば、クロロ化度４８のジャベル水溶液（結晶化点＝−２１．４℃）に対しては、反応器の内側は−５℃以下でなければならない。この限界点は、倍以上の高さのＮａＯＣｌ含量に対しては、より低くなければならない。２．１４molL-1（４８°chl.）の次亜塩素酸とは違って、クロロ化度１００のジャベル水溶液は、攪拌された媒体中で結晶化する。それにもかかわらず、始まらない限り、結晶化は起こりにくい。それゆえ、静置した媒体中において、結晶化の明確な遅れが観察され、それゆえＨ．Ｇ．ジャベル水溶液を単一相媒体中、−２０℃で数時間ガラスの器で保つことができる。しかしながら、結晶化の傾向をほとんど有しない溶液であるにもかかわらず、連続的な産業的合成の場合は、配管中で起こりうるこびりつきを回避すべく、約１４℃でＨ．Ｇ．ジャベル水を使うことが必要である。
【０００６】
クロロ化度４８の次亜塩素酸ナトリウムから出発してＮＨ2Ｃｌを調製する工程における場合は、反応：
ＣｌＯ- ＋ ＮＨ3  →  ＮＨ2Ｃｌ ＋ ＨＯ-
によって、その場所における水酸化物イオンを完全に中和することができる一定量の受容体化合物をアンモニア含有試薬に導入する必要がある。
【０００７】
受容体は酸、すなわち水溶性酸性塩または水溶性中性塩でもよい。しかしながら、ＨＯ-イオンを排除して遊離のアンモニア濃度を一定に保つため：
ＮＨ+4 ＋ ＨＯ-  →  ＮＨ3 ＋ Ｈ2Ｏ
ＮＨ+4/ＮＨ3のおおよそのｐＫａ値における反応媒体を緩衝するように
【化３】
0003939498.tif 000002
型のアンモニウム塩を用いることが好ましい。
【０００８】
さらに、合わせたアンモニア混合物は、発生した熱を吸収し、そして結晶化温度よりも高い温度での次亜塩素酸の注入に伴う熱を相殺するために、−１０℃より低い温度まで十分に冷却しておかなければならない。これらの条件下において、基本的にアンモニア溶液によって導入される冷却効果は、超冷却状態におけるジャベル水の使用を避け、したがって均一媒体中での合成を確実なものとする。
【０００９】
これらの制限は、−２０℃〜−３０℃の低い結晶化点を有する、新しいアンモニア化合物の発見を必要とする。それらの混合物の組成は次亜塩素酸溶液の含有量で決められる。後者は、およそクロロ化度１００の力価を有し、それはすなわち、通常状態下においては、塩化水素の作用下において、１リットルから放出される塩素が１００リットルであることを意味する。そしてＮａＯＣｌのモル濃度は４．４６molL-1である。クロロ化度４８の抽出物とは違い、ＮａＣｌおよびＮａＯＣｌ力価は等モルの割合ではない。
【００１０】
収率良く得るため、合成の条件は以下の項目に適合したものでなければならない。
【００１１】
◆Ｈ．Ｇ．ジャベル水は超冷却状態で使用できるが、いかなる結晶化の開始をも防ぐため、１５℃以上の温度で注入することが望ましい。Ｈ．Ｇ．ジャベル水は比較的安定であり、２４時間では、１７℃で約１．３の程度、１０℃で約０．４７の程度の損失である。
【００１２】
◆全体のルイス酸含量は、ＮＨ3/ＮａＯＣｌ反応の結果として産出される水酸化物イオンの少なくとも９０％を中和するのに十分なものでなければならない。
【００１３】
◆pHは１０〜１２、好ましくは約１０．５に保持しなければならない。
【００１４】
◆形成されるクロラミンを安定化するように、〔全アンモニア〕/〔ＣｌＯ-〕比率は２〜５（好ましくは２．７）でなければならない。
【００１５】
◆
【化４】
0003939498.tif 000003
からなる３元混合物の結晶化点は、単一相媒体中での合成という状況において、Ｔ≧１５℃での塩素化試薬の注入に関連する冷却による不利を相殺するように、−２０℃〜−３０℃でなければならない。
【００１６】
◆反応器の内部温度は−５℃〜−２０℃、好ましくは約−１５℃の範囲でなければならない。
【００１７】
クロラミンの合成においては、数多くの酸（ＨＣｌ、Ｈ2ＳＯ4、等）、中性塩（ＣａＣｌ2、ＭｇＣｌ2、ＺｎＳＯ4、等）、酸性塩（ＮａＨ2ＰＯ4、ＮＨ4ＨＣＯ3、ＮＨ4Ｃｌ、ＮＨ4ＮＯ3、等）が用いられ得る。演繹的に、これらのあるものについては、同じ分子の中で１つ以上の酸性基を有するという、非常に興味深いものである。他方、溶解性であり、０℃より低い温度で沈殿するものはほとんどない。この段階では、媒体のアンモニア含量が増えると共に増加する、より高い溶解性を示すことから、アンモニウム塩が最も好適である。
【００１８】
上に定義した合成の条件下において、ＮＨ+4を含んだポリサーマルダイヤグラムの使用により、上記の項目に適合するアンモニア化合物は、硝酸アンモニウムの使用が必要であることが示された、すなわち：ＮＨ3−ＮＨ4Ｃｌ−ＮＨ4ＮＯ3−Ｈ2ＯまたはＮＨ3−ＮＨ4ＮＯ3−Ｈ2Ｏ。これらの化合物の混合物により、均一媒体を−３０℃に冷却した中での操作ができる。ＮＨ4ＮＯ3の不在下においては、Ｈ．Ｇ．クロラミンの調製はバッチでしか行うことができない。事実、反応の開始時点では、中和塩の部分は不溶性である；そして混合物はＨＯ-イオンの希釈と中和の結果として、急速に均一化する。
【００１９】
すなわち、本発明によれば、均一媒体における連続的なクロラミンの調製は、硝酸アンモニウム
【化５】
0003939498.tif 000004
好ましくはＮＨ3/ＮＨ4ＮＯ3/Ｈ2ＯまたはＮＨ3/ＮＨ4Ｃｌ/ＮＨ4ＮＯ3/Ｈ2Ｏに基づいたアンモニア化合物の存在下で行わなければならない；クロラミンの非連続的な調製は、
【化６】
0003939498.tif 000005
型、好ましくはＮＨ3/ＮＨ4Ｃｌ/Ｈ2Ｏ（塩素化試薬の添加の過程において部分的に不溶でありうる）の混合物を用いて行わなければならない。
【００２０】
以下の実施例は、それに限定されないが、非連続的および連続的に実施される本発明の工程を説明するものである。
【００２１】
実施例１
反応は、円筒形の、ホウ珪酸塩ガラスからつくられおり、温度自動調節液の循環により−２０℃に保たれた二重壁反応器の中で行われた。アンモニア溶液はＮＨ3に対して７．２molL-1およびＮＨ4Ｃｌに対して４．７６molL-1の力価を有し、これは以下の組成物に相当する、すなわち重量％で：ＮＨ3１２．１％、ＮＨ4Ｃｌ２５．２％、Ｈ2Ｏ６２．７％。次に、その混合物３０mlを容器に導入し、温度平衡に達するまで攪拌する。次に、超冷却状態の次亜塩素酸ナトリウム溶液（クロロ化度１０４．４；４．６４molL-1）を通常の速度で反応器内の温度が−１０℃を超えないように注入する（１０分間継続添加）。アンモニア混合物が現れる時点が決まり、反応の開始時に、３元の組成物ＮＨ3−ＮＨ4Ｃｌ−Ｈ2Ｏ（等温線−２０℃）についてのダイアグラムの液体＋ＮＨ4Ｃｌの２相部位の中で、最初の量の２９．３％の硝酸アンモニウムが沈殿した。ＮａＯＣｌを添加する過程において、水酸化物イオンの希釈化と排除の結果、混合物は急速に均一化する。反応の最後にはクロラミン溶液は、次亜塩素酸と比較して９８％の収率に対応する２．１８molL-1（１１．２％）の力価で得られた。この実験で記載された条件下で、形成された高純度ＮＨ2Ｃｌ溶液は−２０℃で比較的安定であり、１５分後でも１．４％しか損失がなかった。
【００２２】
実施例２
合成を、同じ条件で、しかし最初のＮＨ4Ｃｌの沈殿なく（均一媒体）行うためには、塩化アンモニウム含量を減らす必要がある。三元混合物の飽和曲線が示すところでは、ＮＨ4Ｃｌが溶解するように、ＮＨ3力価を増加しなければならない（ガス状ＮＨ3の注入）。例えば、市販の３２％アンモニア溶液から出発する場合は、−２０℃の等温線によって許されるＮＨ4Ｃｌの最大溶解量は、以下の全体の組成に呼応する、すなわち：ＮＨ3２５．３％（１４．２５molL-1）、ＮＨ4Ｃｌ（３．７４molL-1）。濃縮したＮＨ2Ｃｌ溶液は、１．９９molL-1（１０．２％）の力価で得られ、すなわち、ＮａＯＣｌと比較して９０％の収率である。この収率のわずかな減少は、反応のうち１６％が非緩衝媒体中で行われたためである。
【００２３】
実施例３
この実験は、次亜塩素酸溶液を、もはや超冷却状態ではなく、その結晶化点（＋１５℃）より高い温度で用いて行われた。ＮＨ3（２１．２％）に対しては１２．４molL-1の力価を、そしてＮＨ4Ｃｌ（２６．８％）に対しては５molL-1の力価を有する、組み合わされたアンモニア溶液３０mlを、−２５℃に保たれた容器に注ぎ入れた。等量のジャベル水（クロロ化度１０３．８；４．６２molL-1）を、反応容器の内部温度が−１５℃を超えないように滴下した（１５分間継続添加）。実施例１のように、反応媒体は最初に均一であり（ＮＨ4Ｃｌの部分的沈殿）、最終的にＮＨ2Ｃｌ濃度が２．１９molL-1（１１．３％）、つまり９４％の収率であった。
【００２４】
実施例４
すべてのＨＯ-イオンを中和する一方で、＋１５℃でジャベル水を用いた単一相媒体中で調製を行うため、４元の混合物、ＮＨ4Ｃｌ−ＮＨ4ＮＯ3−ＮＨ3−Ｈ2Ｏ、を用いた。その組成すなわちＮＨ3、ＮＨ4Ｃｌ、ＮＨ4ＮＯ3およびＨ2Ｏについては、それぞれ１３．４molL-1（２２．４％）、３．０２molL-1（１６．２％）、１．７６molL-1（１４．１％）、および２６．２molL-1（４７．３％）であった。実験条件は実施例３と同一である。クロロ化度９８．４（４．３９molL-1）のジャベル水を用いた場合、ＮＨ2Ｃｌ溶液は２．０１molL-1の力価で（収率９０％）、つまり重量の観点からは含量１０．３％で得られた。
【００２５】
実施例５
この試験は、実施例４と同じであるが、すべての塩化アンモニウムを硝酸アンモニウムに換えている。すなわち、４．６５molL-1（クロロ化度１０４．３）のジャベル水およびＮＨ3７．５５molL-1（１２．９％）のアンモニア混合物およびＮＨ4Ｃｌ５molL-1（２７％）から出発して、反応の収率は９５％に達し、それは２．２１molL-1（１１．４％）のＮＨ2Ｃｌ溶液に当たる。
【００２６】
実施例６
クロラミン合成は−２０℃〜−３０℃の温度に維持した攪拌された円筒状連続反応器中で行った。直径に対して正反対の位置にある２つの側面注入口により、Ｈ．Ｇ．次亜塩素酸およびアンモニア溶液を連続的に注入することができる。共−試薬は、２つの円筒状温度調節被覆中に組み込まれた２つのらせん状コイル中の循環により事前に冷却した。それらの組成は実施例４で定義したものと対応する。量的な観点での流量は、注入が一定量（４ml.min-1）になるように、事前に制御した。試薬類の注入温度は、ＮａＯＣｌおよび４元混合物ＮＨ4Ｃｌ−ＮＨ4ＮＯ3−ＮＨ3−Ｈ2Ｏに対してそれぞれ１５℃および−３０℃に固定した。反応混合物中の温度は−１１℃であった。反応器の排出口において、２．０７molL-1（１０．６％）の力価を有するＮＨ2Ｃｌ溶液が連続的に得られた。
【００２７】
Ｈ．Ｇ．クロラミンから出発するＮ−アミノ−３−アザビシクロ〔３．３．０〕オクタンの合成
ヒドラジン（Ｎ−アミノ−３−アザビシクロ〔３．３．０〕オクタン）の溶液は、水酸化ナトリウム３．８ｇを含むヘテロ共沸アルカリ溶液（３０％３−アザビシクロ〔３．３．０〕オクタン）１３０ｇ上への−１５℃に冷却したＮＨ2Ｃｌ３０mlの作用により調製した。実施例４および５に記載された方法によって、それぞれ２．１８および２．２１molL-1の力価を有するクロラミンが合成された。添加時間は２０分であり、反応混合物の温度は６０℃であった。それらの条件下で、０．３６molL-1および０．３６５molL-1（４．３４％および４．４２％）の力価を有するＮ−アミノ−３−アザビシクロ〔３．３．０〕オクタン溶液が得られた、つまり、ＮＨ2Ｃｌに比較して９２〜９３％の収率であった。
【００２８】
Ｈ．Ｇ．クロラミンから出発するＮ−アミノ−２−メチルインドリンの合成
同様にして、特許明細書ＥＰ４６２０１６の条件下での手順によって、２−メチルインドリンのアルコール性溶液上のクロラミンの作用によってＮ−アミノ−２−メチルインドリンが得られた。