ヒドロキシルアミン

ヒドロキシルアミン：性質、合成、反応、用途、安全性、法規制

ヒドロキシルアミン (NH₂OH) は、アンモニアと水が融合したような構造を持つ無機化合物です。室温では不安定な結晶性の固体として存在し、空気中の水分を吸収して溶ける吸湿性と、さらに溶けて液体になる潮解性を示します。そのため、純粋なヒドロキシルアミンは取り扱いが難しく、通常は水溶液や塩酸塩などの塩の形で扱われます。

ヒドロキシルアミンの生体内での役割

ヒドロキシルアミンは、生物の体内における硝化作用の中間体として重要な役割を果たします。アンモニアの酸化過程において、ヒドロキシルアミン酸化還元酵素の働きによって生成されます。

ヒドロキシルアミンの合成法

ヒドロキシルアミンの合成法はいくつか知られており、代表的なものにラシヒ法があります。ラシヒ法では、まず亜硝酸アンモニウム水溶液を二酸化硫黄と亜硫酸水素イオンを用いて還元し、ヒドロキシルアミド-N,N-ジスルフェートを生成します。その後、これを加[[水分解]]することで硫酸ヒドロキシルアンモニウムを得ます。さらに、この硫酸塩を液体アンモニアで処理し、不溶性の硫酸アンモニウムを濾別、アンモニアを留去することで、固体のヒドロキシルアミンを得ることができます。

その他の合成法としては、亜硝酸または亜硝酸ナトリウムを亜硫酸イオンで還元し、ヒドロキシルアミド-N-スルフェートを経由する方法があります。生成したヒドロキシルアミド-N-スルフェートを加[[水分解]]しヒドロキシルアンモニウム塩とした後、ナトリウムブトキシドで中和することで、遊離のヒドロキシルアミンを得ます。

ヒドロキシルアミンの反応

ヒドロキシルアミンは、アルキル化剤などの求電子試薬と反応しやすく、酸素原子と窒素原子の両方が反応点となります。アルデヒドやケトンと反応させるとオキシムを生成し、この反応はケトンやアルデヒドの精製に利用されます。生成したオキシムは、ジメチルグリオキシムのような配位子としても用いられます。また、クロロ硫酸と反応させてヒドロキシルアミン-O-スルホン酸を得ることもでき、これはカプロラクタム合成における重要な試薬です。

ヒドロキシルアミンの用途

ヒドロキシルアミンとその塩類は、有機化学や無機化学において還元剤として広く用いられています。さらに、脂肪酸の酸化防止剤としての役割も持ちます。化学分野以外では、獣皮の脱毛剤、写真の現像液、半導体の洗浄剤、農薬の原料などとして利用されています。また、硝酸ヒドロキシルアンモニウムは、ロケット推進剤としての可能性も研究されています。

ヒドロキシルアミンの安全性

ヒドロキシルアミンは爆発性の化合物であり、その危険性は濃度や不純物に大きく依存します。特に、高温、火気、紫外線への暴露は爆発の危険性を高めます。過去には、高濃度ヒドロキシルアミン水溶液の製造工場で爆発事故が発生しており、鉄イオンなどの金属イオンの存在が分解を促進し、爆発につながることが分かっています。

消防研究所の実験では、ヒドロキシルアミン水溶液の分解はステンレス鋼表面の触媒作用によって促進され、熱分解時にはTNTと同程度の反応熱が発生することが確認されました。また、高濃度水溶液は伝爆性を持ち、微量の鉄イオンでも分解速度が著しく上昇することが示されています。様々な塩についても爆発性や分解の激しさに違いが見られます。これらの結果を踏まえ、日本では消防法が改正され、ヒドロキシルアミンとヒドロキシルアミン塩類が第5類危険物（自己反応性物質）に指定されています。

さらに、ヒドロキシルアミンは、呼吸器、皮膚、目などの粘膜を刺激し、皮膚からの吸収や経口摂取による健康被害も懸念されます。変異原性も疑われています。

ヒドロキシルアミンの法規制

日本では、消防法において第5類危険物（自己反応性物質）に分類され、毒物及び劇物取締法により劇物に指定されています。適切な取り扱いと安全管理が不可欠な物質です。

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