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JP4046722B2 - Method for producing hydrazine compound - Google Patents
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Description

本発明は電解反応を用いたヒドラジン化合物の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a hydrazine compound using an electrolytic reaction.

ヒドラジン及びその誘導体は医農薬や機能性化学物質の原料等に幅広く使用されている。例えばヒドラゾジカルボンアミド(HDCA)は、工業用及び食品用発泡剤として有用なアゾジカルボンアミド(ADCA)の合成中間体として有用である。
従来、HDCAの製造方法としては、例えば、水加ヒドラジンと尿素を加熱反応させて製造する方法(特許文献1及び2参照)、尿素を酸化的にクロロ尿素とし、Hoffmann転移、水付加を伴う脱炭酸によりヒドラジンに変換した後、単離することなく尿素と反応させて製造する方法が知られている。
Hydrazine and its derivatives are widely used as raw materials for medical pesticides and functional chemicals. For example, hydrazodicarbonamide (HDCA) is useful as a synthetic intermediate for azodicarbonamide (ADCA), which is useful as an industrial and food foaming agent.
Conventionally, as a method for producing HDCA, for example, a method in which hydrogenated hydrazine and urea are reacted by heating (see Patent Documents 1 and 2), urea is oxidized to chlorourea, Hoffmann transfer, and dehydration with water addition are performed. There is known a method of producing by reacting with urea without isolation after conversion to hydrazine by carbonic acid.

また、尿素を酸化的にクロロ尿素とし、Hoffmann転移、アンモニア付加により、セミカルバジドに変換し(特許文献3参照)、単離することなく尿素と反応させてHDCAに変換することもできる。   Alternatively, urea can be oxidatively converted into chlorourea, converted to semicarbazide by Hoffmann transfer or ammonia addition (see Patent Document 3), and reacted with urea to convert it to HDCA without isolation.

しかしながら、前者のヒドラジンと尿素とを反応させる場合、1モルのHDCAの生成に対して2モルのアンモニアの発生を伴う。世界的に環境への窒素の放出量が規制されている状況下において、生じたアンモニアは当量以上の塩酸や硫酸等の酸で中和して、アンモニウム塩として排出しなければならない。また、後者のセミカルバジドからHDCAを得る方法においても、変換時にアンモニアを副生するため、同様に処理するか、セミカルバジドの製造工程のための回収再使用する方式を採用しなければならず、他の方法に比べて特別な設備が必要となる。   However, when the former hydrazine is reacted with urea, 2 mol of ammonia is generated for 1 mol of HDCA. In a situation where the amount of nitrogen released to the environment is regulated worldwide, the generated ammonia must be neutralized with an equivalent amount of acid such as hydrochloric acid or sulfuric acid and discharged as an ammonium salt. Also, in the latter method of obtaining HDCA from semicarbazide, in order to produce ammonia as a by-product at the time of conversion, a similar treatment or a method of recovering and reusing for the production process of semicarbazide must be adopted. Special equipment is required compared to the method.

一方、尿素を原料としてヒドラジンを得るには、尿素をクロロ尿素とし、転移反応、脱炭酸反応させることで製造できるが、尿素をクロロ尿素とする工程において次亜塩素酸ナトリウムを使用するため塩化ナトリウムが大量に副生する。廃水の塩濃度が高いと廃水処理で使用する活性汚泥が使用できなくなるため、廃水処理する前に予め塩化ナトリウムを回収、除去しなければならない。   On the other hand, in order to obtain hydrazine using urea as a raw material, it can be produced by converting urea and chlorourea to transfer reaction and decarboxylation. However, sodium hypochlorite is used in the process of using urea as chlorourea, so that sodium chloride is used. Is a by-product in large quantities. When the salt concentration of wastewater is high, activated sludge used in wastewater treatment cannot be used. Therefore, sodium chloride must be collected and removed before wastewater treatment.

以上のように、いずれの方法においても多量の無機塩を副生するため、それを除去する工程が必要となる。更に除去した無機塩の処分における環境問題を考慮した場合には、工業的に優れた方法とはいえない。
特開昭51−11719号 米国特許第2692281号 特許第2952712号
As described above, in any method, since a large amount of inorganic salt is by-produced, a step for removing it is necessary. Further, when considering environmental problems in the disposal of the removed inorganic salt, it is not an industrially excellent method.
JP 51-11719 US Pat. No. 2,692,281 Patent No. 2952712

本発明の課題は有用な工業原料となりうるヒドラジン化合物を、何ら無機塩を副生することなく、環境への負荷を低減した、工業的に優れた製造方法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide an industrially superior production method that reduces the burden on the environment of a hydrazine compound that can be a useful industrial raw material without any by-product of inorganic salts.

本発明は、以下の発明に係る。
1.水又は炭素数1〜4の低級アルコール中でウレアーゼの非存在下に、尿素に電解反応を適用することを特徴とする水加ヒドラジン(水中で反応の場合)又はカルバジン酸エステル(低級アルコール中で反応の場合)の製造方法。
2.炭素数1〜4の低級アルコール中で尿素に電解反応を適用することを特徴とするカルバジン酸エステルの製造方法。
3. 炭素数1〜4の低級アルコール中でウレアーゼの非存在下に、尿素に電解反応を適用して得られたカルバジン酸エステルを、尿素及び酸の存在下に加熱することを特徴とするヒドラゾジカルボンアミドの製造方法。
4.炭素数1〜4の低級アルコール中でウレアーゼの非存在下に、尿素に電解反応を適用し、カルバジン酸エステルへの変換率を40〜60%とし、次いで酸を加えて加熱することを特徴とするヒドラゾジカルボンアミドの製造方法。
5.式(4)で表されるカルバジン酸エステルを、尿素及び酸の存在下に加熱することを特徴とする式(5)で表されるヒドラゾジカルボンアミドの製造方法。
The present invention relates to the following inventions.
1. A hydrazine hydrate (in the case of reaction in water) or a carbazate (in a lower alcohol ) , characterized by applying an electrolysis reaction to urea in the absence of urease in water or in a lower alcohol having 1 to 4 carbon atoms. In the case of reaction) .
2. A method for producing a carbazic acid ester, wherein an electrolytic reaction is applied to urea in a lower alcohol having 1 to 4 carbon atoms .
3. A hydrazodicarboxylic acid characterized by heating a carbazate obtained by applying an electrolytic reaction to urea in the absence of urease in a lower alcohol having 1 to 4 carbon atoms, in the presence of urea and an acid. Method for producing amide.
4). It is characterized by applying an electrolysis reaction to urea in a lower alcohol having 1 to 4 carbon atoms in the absence of urease so that the conversion rate to carbazate is 40 to 60%, and then adding an acid and heating. A method for producing hydrazodicarbonamide.
5. A method for producing a hydrazodicarbonamide represented by the formula (5), wherein the carbazate represented by the formula (4) is heated in the presence of urea and an acid.

Figure 0004046722
(Rは炭素数1〜4のアルキル基を示す。)
Figure 0004046722
(R represents an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.)

Figure 0004046722
Figure 0004046722

6.水中でウレアーゼの非存在下に、尿素に電解反応を適用することを特徴とする水加ヒドラジンの製造方法。 6). A method for producing a hydrated hydrazine, characterized by applying an electrolytic reaction to urea in the absence of urease in water.

本発明者等は種々研究を重ねた結果、水加ヒドラジン、カルバジン酸エステル及びHDCAの簡便で効率の良い、更には環境への負荷が極めて小さい製造方法を見出した。   As a result of various studies, the present inventors have found a simple and efficient production method of hydrated hydrazine, carbazate, and HDCA, and further has an extremely low environmental load.

本発明の製造方法によれば、水加ヒドラジン、カルバジン酸エステル、HDCAの製造において塩化ナトリウム等の無機塩及びアンモニアが副生することなく、極めて効率的に目的物を得ることができ、工業的に極めて優位である。   According to the production method of the present invention, the target product can be obtained very efficiently without the by-product of inorganic salts such as sodium chloride and ammonia in the production of hydrated hydrazine, carbazate, and HDCA. Is extremely advantageous.

また本発明のカルバジン酸エステルに尿素を酸の存在下で反応させることにより、HDCAを製造する方法においては、カルバジン酸エステルと尿素とがモル比1:1で反応し、生じるアンモニアがHDCAの生成に消費されるため、見かけ上アンモニアが副生しないという工業的に有利な特徴を有している。   In addition, in the method for producing HDCA by reacting urea with the carbazic acid ester of the present invention in the presence of an acid, the carbazic acid ester and urea react at a molar ratio of 1: 1, and the resulting ammonia generates HDCA. Therefore, it has an industrially advantageous feature that ammonia is apparently not by-produced.

本発明のヒドラジン化合物の製造方法は、下記反応式で表される。   The method for producing a hydrazine compound of the present invention is represented by the following reaction formula.

Figure 0004046722
[式中、Rは炭素数1〜4の低級アルキル基を示す。]
Figure 0004046722
[Wherein, R represents a lower alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. ]

反応 よれば、式(1)で表される尿素に水又は低級アルコール中で電解反応を行なうことで、式(2)で表されるイソシアネート誘導体を経由して、式(3)で表される水加ヒドラジン又は式(4)で表されるカルバジン酸エステルが製造される。更に式(4)で表されるカルバジン酸エステルから式(5)で表されるHDCAが製造される。 According to the reaction formula , the urea represented by the formula (1) is subjected to an electrolytic reaction in water or a lower alcohol, thereby passing through the isocyanate derivative represented by the formula (2) and represented by the formula (3). The hydrated hydrazine or carbazate represented by the formula (4) is produced. Furthermore, HDCA represented by the formula (5) is produced from the carbazic acid ester represented by the formula (4).

本発明の製造方法は尿素に電解反応を適用する。電解反応に使用される電極材料としては、一般の電解反応に使用される電極材料であれば特に限定されないが、例えば陽極としてはチタン、白金、炭素、酸化鉛、ニッケル、鉄、ステンレス鋼、鉛、及びそれらの複合材又は積層体等また陰極としてはチタン、白金、炭素、酸化鉛、ニッケル、鉄、ステンレス鋼、鉛、及びそれらの複合材又は積層体等、経済性と反応効率を考慮して適宜選択されることが好ましい。   The production method of the present invention applies an electrolytic reaction to urea. The electrode material used for the electrolytic reaction is not particularly limited as long as it is an electrode material used for general electrolytic reaction. For example, the anode is titanium, platinum, carbon, lead oxide, nickel, iron, stainless steel, lead. In consideration of economic efficiency and reaction efficiency, such as composite materials or laminates thereof, and cathodes such as titanium, platinum, carbon, lead oxide, nickel, iron, stainless steel, lead, and composite materials or laminates thereof. It is preferable to select as appropriate.

本反応で使用される低級アルコールとしては、例えば、メタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール、イソブタノール、tert−ブタノール等の炭素数1〜4の低級アルコールを挙げらることができ、これら低級アルコールは1種単独で又は2種以上混合して使用することができる。
本発明の製造方法においては、水又は低級アルコールのいずれかを選択することによって製造するヒドラジン化合物を選択することができる。
Examples of the lower alcohol used in this reaction include C1-C4 lower alcohols such as methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, isobutanol, and tert-butanol. These lower alcohols can be used singly or in combination of two or more.
In the production method of the present invention, a hydrazine compound to be produced can be selected by selecting either water or a lower alcohol.

目的とするヒドラジン化合物が水加ヒドラジンの場合は水を使用ることで製造することができる。
目的とするヒドラジン化合物がカルバジン酸エステルの場合には、エステル部のアルコキシ基に相当する低級アルコールを使用することで製造することができ、カルバジン酸メチルの場合はメタノール、カルバジン酸エチルの場合はエタールを使用することで達成できる。カルバジン酸エステルの製造においては、尿素の溶解度及び反応効率を考慮してメタノール又はエタノールが好ましく、特にメタノールが好ましい。
When the target hydrazine compound is hydrated hydrazine, it can be produced by using water.
When the target hydrazine compound is a carbazate, it can be produced by using a lower alcohol corresponding to the alkoxy group of the ester part. In the case of methyl carbazate, methanol, and in the case of ethyl carbazate, ethal Can be achieved by using In the production of the carbazate, methanol or ethanol is preferable in consideration of urea solubility and reaction efficiency, and methanol is particularly preferable.

これら水又は低級アルコールの使用量は、経済性、反応効率、反応基質の溶解度を考慮して適宜選択されることが好ましく、例えば尿素1モルに対して0.1〜15.0L、好ましくは1.0〜10.0Lの範囲で使用すればよい。これら水又は低級アルコールは反応に関与するが、溶媒としても機能する。
また、必要に応じて他の有機溶媒を使用してもよく、本電解反応に悪影響を与えないものであれば何れの有機溶媒も使用できる。
The amount of water or lower alcohol used is preferably appropriately selected in consideration of economy, reaction efficiency, and solubility of the reaction substrate. For example, 0.1 to 15.0 L, preferably 1 What is necessary is just to use in the range of 0.0-10.0L. These waters or lower alcohols are involved in the reaction but also function as solvents.
Further, other organic solvents may be used as necessary, and any organic solvent can be used as long as it does not adversely affect the present electrolysis reaction.

本電解反応においては支持電解質を用いるのが好ましい。支持電解質としては一般電解反応にて用いられる支持電解質であれば特に限定されず使用でき、例えば塩化リチウム、塩化ナトリウム、塩化カリウム、臭化リチウム、臭化ナトリウム、臭化カリウム、ヨウ化リチウム、ヨウ化カリウム、ヨウ化ナトリウム、フッ化リチウム、フッ化ナトリウム、フッ化カリウムなどが挙げられるが、経済性、環境面を考慮すると塩化ナトリウムが好ましい。
支持電解質の使用量は、例えば尿素1モルに対して0.001〜1当量程度、好ましくは0.01〜0.5当量程度とすればよいが、本使用量は、電圧に影響を及ぼすため、反応効率、経済性を考慮して適宜選択するのが好ましい。
In this electrolytic reaction, it is preferable to use a supporting electrolyte. The supporting electrolyte is not particularly limited as long as it is a supporting electrolyte used in a general electrolytic reaction. For example, lithium chloride, sodium chloride, potassium chloride, lithium bromide, sodium bromide, potassium bromide, lithium iodide, iodine Examples thereof include potassium iodide, sodium iodide, lithium fluoride, sodium fluoride, potassium fluoride, and sodium chloride is preferable in consideration of economy and environmental aspects.
The amount of the supporting electrolyte used may be, for example, about 0.001 to 1 equivalent, preferably about 0.01 to 0.5 equivalent, with respect to 1 mole of urea. It is preferable to select appropriately in consideration of reaction efficiency and economy.

電解反応で使用した支持電解質は、ろ過等の処理によって回収することができ、再利用することが可能である。
電解反応は、基本的には無隔膜装置を用いて行うことが好ましいが、条件に応じて隔膜、イオン交換膜を使用することも可能である。
The supporting electrolyte used in the electrolytic reaction can be recovered by a process such as filtration and can be reused.
The electrolytic reaction is preferably basically performed using a non-diaphragm device, but a diaphragm or an ion exchange membrane can be used depending on conditions.

電流密度としては、1〜200mA/cm、好ましくは10〜100mA/cm、更に好ましくは20〜80mA/cmの範囲で適宜選択すればよい。電流密度が1mA/cm未満では反応効率が低下し、また200mA/cmを越えると反応の選択性が大きく低下する。
通電量は、尿素の1mol当り、01F/mol以上、好ましくは0.1〜50F/mol、より好ましくは0.5〜40F/mol、更に好ましくは0.8〜30F/molの範囲で適宜選択すればよい。本電解反応は2電子酸化反応であり、理論上尿素1モルに対して2F/molで尿素の全量が変換され、1F/molで尿素の半量が変換される。よって、エネルギー効率を考慮して、条件を適宜設定することで通電量を理論量へ近づけることが好ましい。
The current density may be appropriately selected within the range of 1 to 200 mA / cm 2 , preferably 10 to 100 mA / cm 2 , and more preferably 20 to 80 mA / cm 2 . Current density decreases reaction efficiency is less than 1 mA / cm 2, also selectivity of the reaction to exceed 200 mA / cm 2 is significantly reduced.
The energization amount is appropriately selected within a range of 01 F / mol or more, preferably 0.1 to 50 F / mol, more preferably 0.5 to 40 F / mol, and still more preferably 0.8 to 30 F / mol per 1 mol of urea. do it. This electrolytic reaction is a two-electron oxidation reaction. Theoretically, the total amount of urea is converted at 2 F / mol with respect to 1 mol of urea, and the half amount of urea is converted at 1 F / mol. Therefore, it is preferable to bring the energization amount close to the theoretical amount by appropriately setting the conditions in consideration of energy efficiency.

印加電圧は、1〜30V、好ましくは1〜20V、更に好ましくは1.5〜15Vの範囲で支持電解質の使用量、装置及びその他条件に応じて適宜選択するのが好ましい。
電解反応の反応温度は、使用する水又は低級アルコールの沸点以下であれば特に限定されず、室温程度で反応が進行することを特徴としており、例えば0〜40℃、好ましくは20〜30℃の範囲で、尿素の溶解度に応じて適宜選択するのが好ましい。
The applied voltage is preferably selected in the range of 1 to 30 V, preferably 1 to 20 V, more preferably 1.5 to 15 V, depending on the amount of the supporting electrolyte used, the apparatus, and other conditions.
The reaction temperature of the electrolytic reaction is not particularly limited as long as it is equal to or lower than the boiling point of the water or lower alcohol used, and is characterized in that the reaction proceeds at about room temperature, for example, 0 to 40 ° C, preferably 20 to 30 ° C. In the range, it is preferable to select appropriately according to the solubility of urea.

本電解反応においては、支持電解質の種類、電極の種類、電流密度、通電量、温度及びその他条件を適宜設定することで、目的物への変換割合を制御することが可能である。例えば、支持電解質に塩化ナトリウム、電極に白金電極、電流密度約50mA、室温程度とする条件下において、通電量を約10F/mol以上とすることで反応が略一定して完結させることができ、通電量を5〜7F/mol程度とすることで、変換率40〜60%とすることができる。   In the present electrolytic reaction, the conversion ratio to the target product can be controlled by appropriately setting the type of supporting electrolyte, the type of electrode, the current density, the amount of energization, the temperature, and other conditions. For example, under conditions where the supporting electrolyte is sodium chloride, the electrode is a platinum electrode, the current density is about 50 mA, and the room temperature is about 10 F / mol or more, the reaction can be completed almost uniformly. By setting the energization amount to about 5 to 7 F / mol, the conversion rate can be set to 40 to 60%.

次に電解反応により得られたカルバジン酸エステルに尿素を酸の存在下で反応させることにより、容易にHDCAを製造することができる。
本反応において、使用する尿素の量は、カルバジン酸エステル1モルに対して0.5〜2モル程度、好ましくは0.8〜1.5モル程度、更に好ましくは1.0〜1.2モル程度とすればよい。
Next, HDCA can be easily produced by reacting carbazic acid ester obtained by electrolytic reaction with urea in the presence of an acid.
In this reaction, the amount of urea used is about 0.5 to 2 moles, preferably about 0.8 to 1.5 moles, more preferably 1.0 to 1.2 moles per mole of carbazate. It should be about.

本反応は適当な溶媒中で行なわれる。溶媒としては、通常水が最も好ましいが、基質の水への溶解度を考慮して含水メタノール、含水エタノール、含水テトラヒドロフラン、含水ジオキサン等を適宜選択しても良い。
溶媒の使用量としては、尿素の濃度が0.1〜10mol/L、より好ましくは1〜5mol/Lとなる量とすればよい。
This reaction is carried out in a suitable solvent. As the solvent, water is usually most preferable, but water-containing methanol, water-containing ethanol, water-containing tetrahydrofuran, water-containing dioxane and the like may be appropriately selected in consideration of the solubility of the substrate in water.
The amount of the solvent used may be such that the urea concentration is 0.1 to 10 mol / L, more preferably 1 to 5 mol / L.

本反応に使用する酸としては、例えば硫酸、塩酸、リン酸等の無機酸、リンタングステン酸、リンモリブデン酸、リンモリブドタングステン酸、リンモリブドバナジン酸、ケイタングステン酸、ケイモリブデン酸等のヘテロポリ酸、強酸性のイオン交換樹脂、シュウ酸等の有機酸、アルミノシリケート等の固体酸が挙げられ、1種単独で使用するか、もしくは目的に応じて2種類以上混合して使用することができる。   Examples of the acid used in this reaction include inorganic acids such as sulfuric acid, hydrochloric acid, and phosphoric acid, phosphotungstic acid, phosphomolybdic acid, phosphomolybdotungstic acid, phosphomolybdovanadic acid, silicotungstic acid, and silicomolybdic acid. Examples include heteropolyacids, strongly acidic ion exchange resins, organic acids such as oxalic acid, and solid acids such as aluminosilicate. These may be used alone or in combination of two or more depending on the purpose. it can.

酸の使用量は、通常カルバジン酸エステル1モルに対して0.01〜1モル、より好ましくは0.05〜0.5モル程度とすればよい。
使用量がカルバジン酸誘導体1モルに対して0.01モル未満の場合は、反応速度が急激に低下し、また1モルを越えると反応選択性が低下し、目的物の収率が低下する。
The amount of acid used is usually about 0.01 to 1 mol, more preferably about 0.05 to 0.5 mol, per mol of carbazic acid ester.
When the amount used is less than 0.01 mol with respect to 1 mol of the carbazic acid derivative, the reaction rate decreases rapidly, and when it exceeds 1 mol, the reaction selectivity decreases and the yield of the target product decreases.

反応温度は、通常10℃から使用する溶媒の沸点までの温度とすればよいが、反応速度を増大する目的で溶媒を沸点以上の温度で還流することが好ましい。
反応時間はカルバジン酸エステルの種類、反応温度によって異なるが、通常3〜30時間程度で完結する。
The reaction temperature is usually from 10 ° C. to the boiling point of the solvent used, but it is preferable to reflux the solvent at a temperature equal to or higher than the boiling point for the purpose of increasing the reaction rate.
The reaction time varies depending on the type of carbazate and the reaction temperature, but is usually completed in about 3 to 30 hours.

本方法で製造されたHDCAは、例えばろ過、溶媒抽出、再結晶等の慣用されている単離手段によって単離できる。
なお、本反応において使用するカルバジン酸エステルは、前記電解反応によって得られたものを単離して使用してもよいが、前記電解反応において支持電解質の種類、電極の種類、電流密度、通電量、温度及びその他条件を適宜設定してカルバジン酸エステルへの変換率を制御し、変換率40〜60%、好ましくは約半分の変換率として反応系内に尿素とカルバジン酸エステルとが略等量存在するよう調製して使用することができる。この場合、反応系に存在する尿素とカルバジン酸エステルが反応してHDCAが生成するので改めて尿素を加える必要がなく、電解反応液をそのままか、又は濾過して得られたろ液に酸を加えて、本反応液としてもよく、電解反応液中の溶媒を除去して得られた残渣に改めて溶媒及び酸を加えて、本反応液としても良い。
The HDCA produced by this method can be isolated by conventional isolation means such as filtration, solvent extraction, recrystallization and the like.
In addition, the carbazic acid ester used in this reaction may be used by isolating the one obtained by the electrolytic reaction, but in the electrolytic reaction, the type of supporting electrolyte, the type of electrode, the current density, the amount of energization, The conversion rate to carbazate is controlled by appropriately setting the temperature and other conditions, and approximately 40 to 60%, preferably about half the conversion rate, urea and carbazate are present in approximately equal amounts in the reaction system. Can be prepared and used. In this case, since urea and carbazate existing in the reaction system react to produce HDCA, it is not necessary to add urea again, and the acid can be added to the filtrate obtained by filtering the electrolytic reaction solution as it is or by filtration. This reaction solution may be used, or a solvent and an acid may be added again to the residue obtained by removing the solvent from the electrolytic reaction solution, and this reaction solution may be used.

本反応においては、カルバジン酸エステルと尿素とがモル比1:1で反応し、生じるアンモニアがHDCAの生成に消費されるため、見かけ上アンモニアが副生しないという工業的に有利な特徴を有している。   In this reaction, the carbazate and urea react at a molar ratio of 1: 1, and the resulting ammonia is consumed for the production of HDCA. ing.

以下に本発明を実施例により説明する。但し本発明は実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described by way of examples. However, the present invention is not limited to the examples.

実施例1(カルバジン酸メチルの製造)
尿素1.2g(20mmol)をメタノール50mlに溶解し、塩化ナトリウム0.30g(5.2mmol)を添加したのち、陽極、陰極ともに白金電極(縦20mm×横10mm)を用いた無隔膜装置(容量100cc)にて、10F/molの電流を通した(電流密度50mA/cm、印加電圧10〜15V、約25℃)。反応混合物よりメタノールを減圧下で除去し、得られた残渣に塩化メチレン10mlを加えた。不溶物を濾過して除き、母液の溶媒を減圧下で除去して、粗カルバジン酸メチル1.71gを淡黄色結晶として得た(95% yield from Urea)。
以下の高速液体クロマトグラフィーを用いて純度を確認したところ98.5%であったことより、収率93.6%とした(from Urea)。
<高速液体クロマトグラフィー条件>
カラム:ODS A−303(YMC社製)
検出波長(UV):225nm
移動相:アセトニトリル/水=5/95
流速:0.8ml/min
カラムオーブン温度:40℃
Example 1 (Production of methyl carbamate)
Dissolve 1.2 g (20 mmol) of urea in 50 ml of methanol, add 0.30 g (5.2 mmol) of sodium chloride, and then use a platinum electrode (20 mm long x 10 mm wide) for both the anode and cathode (capacitor) 100 cc), a current of 10 F / mol was passed (current density 50 mA / cm 2 , applied voltage 10 to 15 V, about 25 ° C.). Methanol was removed from the reaction mixture under reduced pressure, and 10 ml of methylene chloride was added to the resulting residue. Insoluble matter was removed by filtration, and the solvent of the mother liquor was removed under reduced pressure to obtain 1.71 g of crude methyl carbamate as pale yellow crystals (95% yield from Urea).
When the purity was confirmed using the following high performance liquid chromatography, it was 98.5%, and thus the yield was 93.6% (from Area).
<High performance liquid chromatography conditions>
Column: ODS A-303 (manufactured by YMC)
Detection wavelength (UV): 225 nm
Mobile phase: acetonitrile / water = 5/95
Flow rate: 0.8 ml / min
Column oven temperature: 40 ° C

実施例2(カルバジン酸メチルの製造)
塩化ナトリウムを臭化カリウムに替える以外は、実施例1と同様に行って、カルバジン酸メチルを収率90.1%で得た。
Example 2 (Production of methyl carbamate)
Except for replacing sodium chloride with potassium bromide, the same procedure as in Example 1 was carried out to obtain methyl carbadate in a yield of 90.1%.

実施例3(カルバジン酸メチルの製造)
通電量を20F/molとする以外は、実施例1と同様に行って、カルバジン酸メチルを収率92.2%で得た。
Example 3 (Production of methyl carbamate)
The same procedure as in Example 1 was carried out except that the amount of current was 20 F / mol, and methyl carbadate was obtained in a yield of 92.2%.

実施例4(カルバジン酸エチルの製造)
メタノールをエタノールに替える以外は、実施例1のカルバジン酸メチルの製造と同様に行い、収率92.8%でカルバジン酸エチルを得た。
Example 4 (Production of ethyl carbamate)
Except for changing the methanol to ethanol, the same procedure as in the production of methyl carbamate in Example 1 was carried out to obtain ethyl carbazate in a yield of 92.8%.

実施例5(HDCAの製造)
実施例1で製造したカルバジン酸メチル1.71g(18.7mmol)に尿素1.12g(18.9mmol)、水10ml及び濃硫酸(98%)0.552g(5.5mmol)を添加し、オイルバスを用いて30時間環流した。反応混合物を室温まで冷却し、析出した白色結晶を濾別した後、結晶を水洗し、110℃で24時間乾燥してHDCA1.21gを得た。
得られた結晶は、IRスペクトルにおいて標品と完全一致していることより、HDCAであると判断した。また、以下の高速液体クロマトグラフィーを用いて純度を確認したところ95.2%であったことより、収率95.2%とした(from カルバジン酸メチル)。
融点:248〜252℃
IR(KBr法) :3390cm−1(ν−CONH), 3205cm−1(ν−CONH−), 1672(ν−CO−)
<高速液体クロマトグラフィー条件>
カラム:Inertsil ODS−3 (GLサイエンス社製)
検出波長(UV):205nm
移動相:NaHPO/KHPO(18mmol/9mmol) 水/メタノール=96/4
流速:0.5ml/min
カラムオーブン温度:30℃
Example 5 (Production of HDCA)
To 1.71 g (18.7 mmol) of methyl carbamate prepared in Example 1, 1.12 g (18.9 mmol) of urea, 10 ml of water and 0.552 g (5.5 mmol) of concentrated sulfuric acid (98%) were added, and oil was added. Refluxed using a bath for 30 hours. The reaction mixture was cooled to room temperature, and the precipitated white crystals were filtered off. The crystals were washed with water and dried at 110 ° C. for 24 hours to obtain 1.21 g of HDCA.
The obtained crystal was judged to be HDCA because it was completely consistent with the standard in the IR spectrum. Further, when the purity was confirmed by using the following high performance liquid chromatography, it was 95.2%, and thus the yield was 95.2% (from methyl carbamate).
Melting point: 248-252 ° C
IR (KBr method): 3390 cm −1 (ν-CONH 2 ), 3205 cm −1 (ν-CONH—), 1672 (ν-CO—)
<High performance liquid chromatography conditions>
Column: Inertsil ODS-3 (GL Sciences)
Detection wavelength (UV): 205 nm
Mobile phase: Na 2 HPO 4 / KH 2 PO 4 (18 mmol / 9 mmol) Water / methanol = 96/4
Flow rate: 0.5 ml / min
Column oven temperature: 30 ° C

実施例6(HDCAの製造)
尿素1.2g(20mmol)をメタノール50mlに溶解し、塩化ナトリウム0.30g(5.2mmol)を添加した後、陽極、陰極ともに白金電極(縦20mm×横10mm)を用いた無隔膜装置(容量100cc)にて、6.7F/molの電流を通した(電流密度50mA/cm、印加電圧10〜15V、約25℃)。反応混合物に9.4mmol(変換率約47%)のカルバジン酸メチルが含有されていることを高速液体クロマトグラフィーにより確認した。
反応混合物より減圧下でメタノールを除去した後、水10mlと濃硫酸(98%)0.276g(2.8mmol)を添加し、オイルバスを用いて4時間還流した。反応混合物を室温まで冷却し、析出した白色結晶を濾別した後、結晶を水洗し、110℃で24時間乾燥してHDCA1.09gを得た(92% yield from Urea)。
得られた結晶は、IRスペクトルにおいて標品と完全一致していることより、ヒドラゾジカルボンアミドであると判断した。また、高速液体クロマトグラフィーを用いて純度を確認したところ99.0%であったことより、収率91.1%とした(from Urea)。
Example 6 (Production of HDCA)
Dissolve 1.2 g (20 mmol) of urea in 50 ml of methanol, add 0.30 g (5.2 mmol) of sodium chloride, and then use a platinum electrode (20 mm long × 10 mm wide) for both the anode and cathode (capacitor) 100 cc), a current of 6.7 F / mol was passed (current density 50 mA / cm 2 , applied voltage 10 to 15 V, about 25 ° C.). It was confirmed by high performance liquid chromatography that the reaction mixture contained 9.4 mmol (conversion rate: about 47%) of methyl carbamate.
Methanol was removed from the reaction mixture under reduced pressure, 10 ml of water and 0.276 g (2.8 mmol) of concentrated sulfuric acid (98%) were added, and the mixture was refluxed for 4 hours using an oil bath. The reaction mixture was cooled to room temperature, and the precipitated white crystals were filtered off. The crystals were washed with water and dried at 110 ° C. for 24 hours to obtain 1.09 g of HDCA (92% yield from Urea).
The obtained crystal was determined to be hydrazodicarbonamide because it was completely in agreement with the sample in the IR spectrum. Further, when the purity was confirmed by using high performance liquid chromatography, it was 99.0%, so that the yield was 91.1% (from Area).

実施例7(HDCAの製造)
尿素1.2g(20mmol)をメタノール50mlに溶解し、塩化ナトリウム0.30g(5.2mmol)を添加した後、陽極、陰極ともに白金電極(縦20mm×横10mm)を用いた無隔膜装置(容量100cc)にて、3.4F/molの電流を通した(電流密度70mA/cm、印加電圧2.1〜2.3V、約22℃)。反応混合物に9.5mmolのカルバジン酸メチルが含有されていることを高速液体クロマトグラフィーにより確認した。
反応混合物より減圧下でメタノールを除去した後、水10mlと濃硫酸(98%)0.276g(2.8mmol)を添加し、オイルバスを用いて4時間還流した。反応混合物を室温まで冷却し、析出した白色結晶を濾別した後、結晶を水洗し、110℃で24時間乾燥してHDCA1.10gを得た(93% yield from Urea)。
得られた結晶は、IRスペクトルにおいて標品と完全一致していることより、ヒドラゾジカルボンアミドであると判断した。また、高速液体クロマトグラフィーを用いて純度を確認したところ98.2%であったことより、収率91.3%とした(from Urea)。
Example 7 (Production of HDCA)
Dissolve 1.2 g (20 mmol) of urea in 50 ml of methanol, add 0.30 g (5.2 mmol) of sodium chloride, and then use a platinum electrode (20 mm long × 10 mm wide) for both the anode and cathode (capacitor) 100 cc), a current of 3.4 F / mol was passed (current density 70 mA / cm 2 , applied voltage 2.1 to 2.3 V, about 22 ° C.). It was confirmed by high performance liquid chromatography that the reaction mixture contained 9.5 mmol of methyl carbamate.
Methanol was removed from the reaction mixture under reduced pressure, 10 ml of water and 0.276 g (2.8 mmol) of concentrated sulfuric acid (98%) were added, and the mixture was refluxed for 4 hours using an oil bath. The reaction mixture was cooled to room temperature, and the precipitated white crystals were filtered off, washed with water and dried at 110 ° C. for 24 hours to obtain 1.10 g of HDCA (93% yield from Urea).
The obtained crystal was determined to be hydrazodicarbonamide because it was completely in agreement with the sample in the IR spectrum. Further, when the purity was confirmed by using high performance liquid chromatography, it was 98.2%, so that the yield was 91.3% (from Urea).

実施例8(水加ヒドラジンの製造)
尿素1.2g(20mmol)を蒸留水100mlに溶解し、塩化ナトリウム0.30g(5.2mmol)を添加した後、陽極、陰極ともに白金電極(縦20mm×横10mm)を用いた無隔膜装置(容量100cc)にて、10F/molの電流を通した(電流密度50mA/cm、印加電圧10〜15V、約25℃)。反応液を0.2g採取し、脱イオン水を用いて30mlに希釈した。次に6N塩酸を用いて酸性化した後、約3mlのクロロホルムを加えてヨウ素酸カリウム滴定を行い、得られた水加ヒドラジンの収率65%を算出した。
Example 8 (Production of hydrated hydrazine)
After 1.2 g (20 mmol) of urea was dissolved in 100 ml of distilled water and 0.30 g (5.2 mmol) of sodium chloride was added, a diaphragm apparatus using a platinum electrode (vertical 20 mm × width 10 mm) for both the anode and the cathode ( A current of 10 F / mol was passed at a capacity of 100 cc) (current density 50 mA / cm 2 , applied voltage 10 to 15 V, about 25 ° C.). 0.2 g of the reaction solution was collected and diluted to 30 ml with deionized water. Next, after acidifying with 6N hydrochloric acid, about 3 ml of chloroform was added and potassium iodate titration was performed, and the yield of the obtained hydrated hydrazine was calculated to be 65%.

Claims (8)

水又は炭素数1〜4の低級アルコール中でウレアーゼの非存在下に、尿素に電解反応を適用することを特徴とする水加ヒドラジン(水中で反応の場合)又はカルバジン酸エステル(低級アルコール中で反応の場合)の製造方法。 A hydrazine hydrate (in the case of reaction in water) or a carbazate (in a lower alcohol ) , characterized by applying an electrolysis reaction to urea in the absence of urease in water or in a lower alcohol having 1 to 4 carbon atoms. In the case of reaction) . 炭素数1〜4の低級アルコール中で尿素に電解反応を適用することを特徴とするカルバジン酸エステルの製造方法。 A method for producing a carbazic acid ester, wherein an electrolytic reaction is applied to urea in a lower alcohol having 1 to 4 carbon atoms . 電解反応を電流密度1〜200mA/cmで行なう請求項2記載の製造方法。 The method of claim 2, wherein performing electrolytic reaction at a current density 1~200mA / cm 2. 炭素数1〜4の低級アルコール中でウレアーゼの非存在下に、尿素に電解反応を適用して得られたカルバジン酸エステルを、尿素及び酸の存在下に加熱することを特徴とするヒドラゾジカルボンアミドの製造方法。 A hydrazodicarboxylic acid characterized by heating a carbazate obtained by applying an electrolytic reaction to urea in the absence of urease in a lower alcohol having 1 to 4 carbon atoms, in the presence of urea and an acid. Method for producing amide. 炭素数1〜4の低級アルコール中でウレアーゼの非存在下に、尿素に電解反応を適用し、カルバジン酸エステルへの変換率を40〜60%とし、次いで酸を加えて加熱することを特徴とするヒドラゾジカルボンアミドの製造方法。 It is characterized by applying an electrolysis reaction to urea in a lower alcohol having 1 to 4 carbon atoms in the absence of urease so that the conversion rate to carbazate is 40 to 60%, and then adding an acid and heating. A method for producing hydrazodicarbonamide. 式(4)で表されるカルバジン酸エステルを、尿素及び酸の存在下に加熱することを特徴とする式(5)で表されるヒドラゾジカルボンアミドの製造方法。
Figure 0004046722
(Rは炭素数1〜4のアルキル基を示す。)
Figure 0004046722
A method for producing a hydrazodicarbonamide represented by the formula (5), wherein the carbazate represented by the formula (4) is heated in the presence of urea and an acid.
Figure 0004046722
(R represents an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.)
Figure 0004046722
水中でウレアーゼの非存在下に、尿素に電解反応を適用することを特徴とする水加ヒドラジンの製造方法。 A method for producing a hydrated hydrazine, characterized by applying an electrolytic reaction to urea in the absence of urease in water. 電解反応を電流密度1〜200mA/cmで行なう請求項7記載の製造方法。 The production method according to claim 7, wherein the electrolytic reaction is performed at a current density of 1 to 200 mA / cm 2 .
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