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| 名前 | |
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| IUPAC名
カルバミン酸アンモニウム
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| その他の名前
ハーツホーン、揮発性塩化ナトリウム、アミド炭酸アンモニウム、アミノギ酸アンモニウム、[1]
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| 識別子 | |
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3Dモデル（JSmol）
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| ケムスパイダー |
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| ECHA 情報カード | 100.012.896 |
| EC番号 |
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| 14637 (G) | |
パブケム CID
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| RTECS番号 |
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| ユニ |
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| 国連番号 | 9083 |
CompTox ダッシュボード ( EPA )
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| プロパティ | |
| [NH 4 ]NH 2 CO 2 | |
| モル質量 | 78.071 グラムモル−1 |
| 外観 | 無色の菱形結晶 |
| 密度 | 1.38 g/cm3 (20 °C) |
| 融点 | 60℃（140°F; 333K）で分解する |
| 水に溶けやすい | |
| 溶解度 | エタノール、メタノール、液体アンモニア、ホルムアミドに可溶[2] [3] |
| ログP | オクタノール/水中で−0.47 |
| 蒸気圧 | 492 mmHg(51 °C) |
| 熱化学 | |
標準生成エンタルピー (Δ f H ⦵ 298 ) |
-642.5 kJ/モル |
| 危険 | |
| 労働安全衛生（OHS/OSH）： | |
主な危険
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摂取すると有害、水生生物に有害、吸入すると有害、呼吸器官の刺激、皮膚の刺激、目の刺激 |
| GHSラベル: | |
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| 警告 | |
| NFPA 704 (ファイアダイヤモンド) | |
| 引火点 | 105.6 °C (222.1 °F; 378.8 K) |
| 致死量または濃度（LD、LC）： | |
LD 50 (平均投与量)
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ラットでは1,470 mg/kg |
| 安全データシート（SDS） | 外部MSDS |
特に記載がない限り、データは標準状態（25 °C [77 °F]、100 kPa）の材料に関するものです。
インフォボックス参照
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アンモニウムカルバメートは、アンモニウムカチオンNHからなる化学式[NH 4 ][H 2 NCO 2 ]の化合物である。 +4およびカルバメート アニオン NH 2 COO −から構成される。これは白色の固体で、水に非常に溶けやすく、アルコールにはそれほど溶けない。アンモニウムカルバメートは、アンモニアNH 3と二酸化炭素CO 2の反応によって生成され、常温常圧でゆっくりとこれらのガスに分解する。これは、重要な肥料である尿素(NH 2 ) 2 COの工業的合成における中間体である。[4]
プロパティ
固体と気体の平衡
密閉容器内では固体のカルバミン酸アンモニウムは二酸化炭素とアンモニアと平衡状態にある[5] [6] [7]
- [NH 4 ][NH 2 CO 2 ] ⇌ 2 NH 3 + CO 2
温度が低いほど、平衡はカルバメート側に移動します。
高温になると、カルバミン酸アンモニウムは尿素に凝縮します。
- [NH 4 ][NH 2 CO 2 ] → (NH 2 ) 2 CO + H 2 O
この反応は1870年にバサロフによって、密閉されたガラス管内でカルバミン酸アンモニウムを130～140℃の温度で加熱することによって初めて発見されました。[6]
水中の平衡
常温常圧では、アンモニウムカルバメートは水溶液中でアンモニアおよび二酸化炭素と平衡状態にあり、重炭酸イオン、HCO−3、炭酸塩、CO2−3[8] [ 6] [9]実際、炭酸アンモニウムや重炭酸アンモニウムの溶液にもカルバミン酸アニオンが含まれています。
- H 2下士官−2+ 2H 2 O ⇌ NH+4+ HCO−3+ ああ−
- H 2下士官−2+ H 2 O ⇌ NH+4+ CO2−3
構造
固体アンモニウムカルバメートの構造は、X線結晶構造解析によって確認されている。酸素中心はアンモニウムカチオンと水素結合を形成する。[10] 2つの多形、αとβがあり、どちらも斜方晶系だが空間群が異なっている。α多形は空間群Pbca（番号61）にあり、β多形はIbam（番号72）にある。α多形の方が揮発性が高い。[11]
自然発生
アンモニウムカルバメートは、尿素回路とピリミジンの生成に必要なカルバモイルリン酸の形成に重要な役割を果たします。この酵素触媒反応では、ATPとアンモニウムカルバメートがADPとカルバモイルリン酸に変換されます。 [12] [13]
- ATP + [NH 2 CO 2 ][NH 4 ] → ADP + H 2 NC(O)OPO2−3
準備
液体アンモニアとドライアイスから
アンモニウムカルバメートは、液体アンモニアとドライアイス（固体二酸化炭素）との直接反応によって製造される。[5]
- 2 NH 3 + CO 2 → [NH 2 CO 2 ][NH 4 ]
ガス状のアンモニアと二酸化炭素から
アンモニウムカルバメートは、2つのガスを高温（175～225℃）・高圧（150～250bar）で反応させることで製造できる。 [ 14]
また、無水エタノール、1-プロパノール、またはDMFに常圧、0 ℃でCO 2とNH 3のガスを吹き込むことによっても得ることができます。カルバメートは沈殿しますが、簡単な濾過で分離でき、未反応のアンモニアを含む液体は反応器に戻すことができます。水がないため、重炭酸塩と炭酸塩の形成が防止され、アンモニアが失われません。[14]
用途
尿素合成
アンモニウムカルバメートは尿素の工業生産における中間体です。尿素を製造する典型的な工業プラントでは、1日あたり最大4000トンを生産することができます。[15] この反応器で、次の式に従って尿素に脱水することができます。[14]
- [NH 2 CO 2 ][NH 4 ] → (NH 2 ) 2 CO + H 2 O
農薬製剤
アンモニウムカルバメートは、アルミニウムリン化物農薬製剤に含まれる不活性成分として環境保護庁によって承認されています。この農薬は、農産物が保管されている場所での昆虫やげっ歯類の駆除によく使用されます。成分としてアンモニウムカルバメートが使用される理由は、加水分解反応によって生成されたホスフィンを希釈するためにアンモニアと二酸化炭素を放出し、ホスフィンの可燃性を下げるためです。[16]
研究室
アンモニウムカルバメートは、アンモニア自体ほど強力ではないものの、優れたアンモニア化剤として使用できます。たとえば、さまざまな置換β-アミノ-α、β-不飽和エステルの調製に効果的な試薬です。反応はメタノール中室温で行うことができ、水がなくても高純度で高収率で単離できます。[17]
金属カルバメートの製造
アンモニウムカルバメートは、他の陽イオンの塩を製造するための出発試薬となり得る。例えば、液体アンモニア中で固体塩化カリウムKCl と反応させることで、カリウムカルバメートNH 2 COO − K +が得られる。[2]カルシウムなどの他の金属のカルバメートは、メタノール、エタノール、ホルムアミドなどの無水溶媒中で、室温でも、アンモニウムカルバメートを目的の陽イオンの適切な塩と反応させることで生成できる。 [3]
参考文献
- ^ 「アンモニウムカルバメート」 2012年10月12日閲覧。
- ^ ab Carl Theodor Thorssell および August Kristensson (1935): 「カルバミン酸カリウムの製造方法」。米国特許 2002681、US31484228A
- ^ ab Erns Kuss および Emil Germann (1935): 「金属カルバメートの製造」。米国特許 US2023890A
- ^ イェーガー、ピーター; レンツェア、コスティン N.; キエツカ、ハインツ (2000)。「カルバメートおよびカルバモイルクロリド」。ULLMANN 'S Encyclopedia of Industrial Chemistry。doi : 10.1002 / 14356007.a05_051。ISBN 3527306730。
- ^ ab Brooks, LA; Audrieta, LF; Bluestone, H.; Jofinsox, WC (1946). 「アンモニウムカルバメート」.無機合成. 第2巻. pp. 85–86. doi :10.1002/9780470132333.ch23. ISBN 9780470132333。
- ^ abc KG Clark; VL Gaddy; CE Rist (1933年10月). 「アンモニウムカルバメート-尿素-水系の平衡」.工業および工学化学. 25 (10): 1092–1096. doi :10.1021/IE50286A008. ISSN 0019-7866. Wikidata Q59410838.
- ^ RN Bennett、PD Ritchie、D. Roxburgh、J. Thomson (1953)：「アンモニア + 二酸化炭素 + カルバミン酸アンモニウムのシステム。パート I. - カルバミン酸アンモニウムの熱解離の平衡」。ファラデー協会紀要、第 49 巻、925-929 ページ。doi : 10.1039 /TF9534900925
- ^ George H. Burrows と Gilbert N. Lewis (1912)：「25 °水溶液中の炭酸アンモニウムとカルバミン酸アンモニウムの平衡」アメリカ化学会誌、第 34 巻、第 8 号、993-995 ページ。doi :10.1021/ja02209a003
- ^ Fabrizio Mani、Maurizio Peruzzini、Piero Stoppioni (2006)：「NH 3水溶液によるCO 2吸収：13C NMR 研究によるカルバミン酸アンモニウム、重炭酸アンモニウム、炭酸アンモニウムのスペシエーション」、Green Chemistry、第 8 巻、第 11 号、995-1000 ページ。doi : 10.1039/B602051H
- ^ JM Adams; RWH Small (1973年11月15日). 「カルバミン酸アンモニウムの結晶構造」. Acta crystallographica. セクションB: 構造結晶学と結晶化学. 29 (11): 2317–2319. doi : 10.1107/S056774087300662X . ISSN 0567-7408. Wikidata Q59410837.
- ^ クーン、ノーバート;マルクス・ストローベレ。マイヤー、H.-ユルゲン (2007)。 「Über die Identität eines sogenannten Ammoniumcarbonat-Präparates」。Z. Anorg.すべて。化学。 633 (4): 635–656。土井：10.1002/zaac.200600392。
- ^ Goldberg, RN 酵素触媒反応の見かけの平衡定数 (2009)。CRC化学物理ハンドブック、 7–19。https://www.nist.gov/manuscript-publication-search.cfm?pub_id=900943 から取得。2016 年 3 月 4 日にWayback Machineにアーカイブされました。
- ^ リン化合物：研究と応用の進歩：2011年版。ScholarlyEditions。2012年1月9日。ISBN 9781464925573– Google ブックス経由。
- ^ abc Francesco Barzagli ; Fabrizio Mani; Maurizio Peruzzini (2011). 「温室効果ガスから原料へ：有機溶媒中でのCO2とNH3からのカルバミン酸アンモニウムの形成と、温和な条件下での尿素への触媒変換」。 グリーンケミストリー。13 （5）：1267–1274。doi ： 10.1039 / C0GC00674B。ISSN 1463-9262。Wikidata Q59410840 。
- ^ 「ダンゴート肥料工場とナイジェリアで稼働中の他の肥料工場」2022年3月22日。
- ^ 米国環境保護庁 (2006)。不活性再評価 - アンモニウムカルバメート[データファイル]。http://www.epa.gov/opprd001/inerts/carbamate.pdf から取得
- ^ Mladen Litvić、Mirela Filipan、Ivan Pogorelić、Ivica Cepanec (2005)：「アンモニウムカルバメート、室温でβ-アミノ-α、β-不飽和エステルを調製するための穏やかで選択的かつ効率的なアンモニア源」、Green Chemistry、第7巻、第11号、771-774ページ。doi :10.1039/B510276F