하이드록실아민

3. 제조 방법

하이드록실아민은 다양한 방법으로 생산될 수 있다. 상업적으로는 라시히 공정과 일산화질소의 수소화 반응이 주로 사용된다.^[38]

• 라시히 공정: 아질산암모늄을 원료로 사용하여 하이드록실아민을 합성한다. (자세한 내용은 하위 항목 참조)
• 일산화질소 수소화: 황산 존재 하에 백금 촉매를 이용한 일산화질소의 수소화를 통해 하이드록실아민을 생산한다. (자세한 내용은 하위 항목 참조)

3. 1. 라시히 공정 (Raschig process)

3. 2. 일산화질소 수소화

3. 3. 기타 방법

4. 화학적 성질 및 반응

하이드록실아민은 친전자체와 반응하여 O-알킬화 또는 N-알킬화 생성물을 형성할 수 있다.^[14]

:R-X\ + NH2OH -> R-ONH2\ + HX

:R-X\ + NH2OH -> R-NHOH\ + HX

클로로술폰산과 반응하여 히드록실아민-''O''-술폰산을 생성한다. 히드록실아민-O-술폰산은 0 ℃ 이하로 보관해야 하며, 요오드 적정으로 확인할 수 있다.^[15]

4. 1. 옥심 생성

4. 2. 기타 반응

5. 생화학적 역할 및 반응

생물학적 질산화 과정에서 암모니아(ammonia^영어, NH₃)의 하이드록실아민으로의 산화는 암모니아 모노옥시게나제(ammonia monooxygenase, AMO)에 의해 매개된다.^[5] 하이드록실아민 산화환원효소(hydroxylamine oxidoreductase, HAO)는 하이드록실아민을 아질산염으로 더 산화시킨다.^[30]

암모니아 산화 박테리아(ammonia-oxidizing bacteria)인 ''니트로소모나스 유로파에(Nitrosomonas europaea)''에서 발견되는 시토크롬 P460 효소는 하이드록실아민을 강력한 온실가스인 아산화 질소로 전환할 수 있다.^[31]

하이드록실아민은 펩타이드와 단백질에서 아스파라긴-글리신 펩타이드 결합을 매우 선택적으로 절단하는 데에도 사용될 수 있다.^[32] 또한, 헴을 포함하는 효소(heme-containing enzymes)에 결합하여 영구적으로 비활성화(독성)시킨다. 물과 유사한 구조 때문에 광합성의 산소 발생 복합체(oxygen-evolving complex)의 비가역적 억제제로 사용된다.

6. 응용 분야

하이드록실아민은 주로 나일론 6의 전구체인 사이클로헥사논옥심을 합성하는데 사용된다.^[10] 이 옥심을 산으로 처리하면 베크만 전위반응을 통해 카프로락탐이 만들어진다.^[21] 카프로락탐은 이후 개환 중합되어 나일론 6가 된다.^[22]

6. 1. 실험실 용도

6. 2. 기타 응용

7. 안전성 및 환경 문제

하이드록실아민은 이론적으로 약 5 kJ/g의 분해 에너지를 가진 폭발물이 될 수 있으며, 80% 이상의 수용액은 밀폐된 상태에서 뇌관이나 강한 가열에 의해 쉽게 폭발할 수 있다.^[16][17] 1999년 이후 하이드록실아민을 취급하는 공장이 최소 두 곳 이상 파괴되어 인명 피해가 발생했다.^[33] 특히, 제1철 및 제2철 철염이 50% 용액의 분해를 가속화시키는 것으로 알려져 있다.^[34]

하이드록실아민은 호흡기, 피부, 눈 및 기타 점막에 자극을 준다. 피부를 통해 흡수될 수 있으며, 섭취 시 유해하고, 잠재적인 돌연변이원이다.^[35] 증기가 다량으로 체내에 들어가면 메트헤모글로빈이 생성되어 혈액의 산소 흡수력이 저하될 수 있다.^[42]

2000년 6월 10일, 군마현 오지마정(당시)의 철 이온 프리 하이드록실아민 50% 수용액 제조 공장에서 폭발^[40]이 있었고, 1999년 2월 19일 미국 펜실베이니아주에서도 50% 수용액 제조 공장에서 폭발 사고가 발생했다. 두 경우 모두 하이드록실아민이 고농도이거나 철 이온의 존재에 의해 격렬하게 분해되어 위험하다는 것은 알려져 있었다.

군마현의 공장 폭발을 계기로 소방 연구소에서 폭발 위험성에 대한 여러 실험을 실시했다. 그 결과는 다음과 같다.

• 시차 열 분석(DTA) 결과, 하이드록실아민의 분해는 스테인리스강 표면 촉매 작용에 의해 촉진되며, 열분해 시 TNT와 동등한 반응열을 발생시킨다. 80% 이상의 수용액은 전파성을 가지며, 뇌관 충격만으로도 쉽게 폭굉을 일으킨다.^[40]
• 철 이온(Fe²⁺·Fe³⁺)은 하이드록실아민 수용액 분해에 큰 영향을 미치며, 0.9 ppm의 미량 철 이온으로도 격렬하게 분해될 수 있다. 85% 수용액에 0.2%(200 ppm)의 Fe³⁺ 용액을 투입하면 점화 후 수 초 만에 자연 발화한다.^[40]
• 하이드록실아민의 염 중 황산염은 폭발성이 없지만, 염산염과 인산염은 폭발성이 있다. 분해의 격렬함은 황산염과 염산염이 격렬하고, 인산염은 격렬하지 않다.^[40]
• 50% 수용액은 국제연합 기준으로는 자기 반응성 물질에 해당하지 않지만, 철 이온을 함유한 시료는 자기 반응성 물질로 판정되었다.

7. 1. 대한민국 법규

참조

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