(57)【要約】【課題】１，２−ジアミノ化合物から良好な収率で操作性良く、２−イミダゾリジノン類を製造しうる方法を提供する。【解決手段】１，２−ジアミノ化合物を、ニトリル及び水からなる二相系溶媒中で、ホスゲンと反応させることにより、２−イミダゾリジノン類を製造する。ニトリル溶媒としては、ブチロニトリルやイソブチロニトリルのような脂肪族ニトリルが好適に用いられる。反応は、金属水酸化物、含窒素複素芳香族化合物、第３級アミン等の塩基の存在下に行ってもよい。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
１，２−ジアミノ化合物を、ニトリル及び水からなる二相系溶媒中で、ホスゲンと反応させることを特徴とする２−イミダゾリジノン類の製造方法。
【請求項２】
１，２−ジアミノ化合物が下記式（１）
【化１】
2005239603.tif 000006
（式中、Ｒ1〜Ｒ6はそれぞれ水素原子又は炭化水素基を表すが、Ｒ2とＲ4は一緒になって、それらが結合する炭素原子とともに環を形成していてもよい。）
で示される化合物である請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
１，２−ジアミノ化合物が下記式（２）
【化２】
2005239603.tif 000007
〔式中、Ｒ7及びＲ10はそれぞれ水素原子又は炭化水素基を表し、Ｒ8及びＲ9はそれぞれシアノ基又は下記式（３）
−ＣＯＯＲ11    （３）
（式中、Ｒ11は水素原子、炭化水素基、アルカリ金属又はアンモニウムを表す。）
で示される基を表す。〕
で示される化合物である請求項１に記載の製造方法。
【請求項４】
１，２−ジアミノ化合物が２，３−ビス（ベンジルアミノ）コハク酸又はそのアルカリ金属塩である請求項１に記載の製造方法。
【請求項５】
ニトリルがブチロニトリル又はイソブチロニトリルである請求項１〜４のいずれかに記載の製造方法。
【請求項６】
金属水酸化物、含窒素複素芳香族化合物又は第３級アミンの存在下に反応を行なう請求項１〜５のいずれかに記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１，２−ジアミノ化合物から２−イミダゾリジノン類を製造する方法に関する。２−イミダゾリジノン類は、医薬、農薬、電子材料や、それらの原料乃至中間体等として有用である。
【背景技術】
【０００２】
２−イミダゾリジノン類を製造する方法としては、１，２−ジアミノ化合物とホスゲンを有機溶媒中や水中で反応させる方法が知られている（例えば特許文献１、２参照）。また、米国特許第５１５１５２５号明細書（特許文献３）には、メソ−２，３−ビス（ジベンジルアミノ）コハク酸のアルカリ金属塩とホスゲンを反応させる際、反応溶媒として、キシレン、トルエン、ジクロロメタン又はアニソールと水との二相系溶媒を用いることが記載されている。
【特許文献１】特開昭６１−１０９７７２号公報
【特許文献２】特開昭６２−２６５２６９号公報
【特許文献３】米国特許第５１５１５２５号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献３に記載のように、反応溶媒として有機溶媒／水の二相系溶媒を用いると、有機溶媒のみを用いた場合に比べて反応が進行し易く、また水のみを用いた場合に比べてホスゲンが加水分解し難いので、有利であるが、原料や有機溶媒の種類によっては、２−イミダゾリジノン類の収率が十分でないことがある。また、ジクロロメタンの如きハロゲン系溶媒を使用すると、環境面での配慮が特に必要となるため、操作の負担増を招く。そこで、本発明の目的は、１，２−ジアミノ化合物から良好な収率で操作性良く、２−イミダゾリジノン類を製造しうる方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明者等は鋭意研究を行った結果、反応溶媒としてニトリル／水の二相系溶媒を用いて、１，２−ジアミノ化合物とホスゲンを反応させることにより、上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明は、１，２−ジアミノ化合物を、ニトリル及び水からなる二相系溶媒中で、ホスゲンと反応させることにより、２−イミダゾリジノン類を製造する方法を提供するものである。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、１，２−ジアミノ化合物から良好な収率で操作性良く、２−イミダゾリジノン類を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本発明で原料に用いる１，２−ジアミノ化合物は、隣接する２つの炭素原子に、無置換又は一置換のアミノ基がそれぞれ１つずつ結合した構造を有するものであり、上記２つの炭素原子に結合するアミノ基以外の計４個の基はそれぞれ、水素原子又は適宜の置換基であることができる。
【０００７】
１，２−ジアミノ化合物の典型的な例は、次の式（１）で示すことができる。
【０００８】
【化１】
2005239603.tif 000002
【０００９】
（式中、Ｒ1〜Ｒ6はそれぞれ水素原子又は炭化水素基を表すが、Ｒ2とＲ4は一緒になって、それらが結合する炭素原子とともに環を形成していてもよい。）
【００１０】
式（１）中、Ｒ1〜Ｒ6の少なくとも１つが炭化水素基である場合、この炭化水素基は、脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基又は芳香族炭化水素基であることができる。
【００１１】
ここで、脂肪族炭化水素基とは、脂肪族炭化水素から水素を除いた残基であり、その炭素数は通常１〜２０程度である。その具体例としては、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、ｓ−ブチル基、ｔ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、ｎ−ヘキシル基、ｎ−オクチル基、ｎ−デシル基、ｎ−ドデシル基、ｎ−オクタデシル基のようなアルキル基；ビニル基、アリル基のようなアルケニル基；エチニル基、プロパルギル基のようなアルキニル基等を挙げることができる。
【００１２】
また、脂環式炭化水素基とは、脂環式炭化水素から水素を除いた残基であり、その炭素数は通常３〜２０程度である。この脂環式炭化水素基は、脂環式炭化水素の脂肪族環から水素を除いた残基であってもよいし、脂肪族鎖を有する脂環式炭化水素の脂肪族鎖から水素を除いた残基であってもよい。その具体例としては、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロオクチル基、ノルボルニル基、アダマンチル基のようなシクロアルキル基；シクロペンチルメチル基、シクロヘキシルメチル基のようなシクロアルキルアルキル基等を挙げることができる。
【００１３】
また、芳香族炭化水素基とは、芳香族炭化水素から水素を除いた残基であり、その炭素数は通常６〜２０程度である。この芳香族炭化水素基は、芳香族炭化水素の芳香族環から水素を除いた残基であってもよいし、脂肪族鎖を含む芳香族炭化水素の該脂肪族鎖から水素を除いた残基であってもよいし、脂肪族環を含む芳香族炭化水素の該脂肪族環から水素を除いた残基であってもよい。その具体例としては、フェニル基、ナフチル基、インデニル基のようなアリール基；ベンジル基、４−フェニルブチル基のようなアリールアルキル基（アラルキル基）等を挙げることができる。
【００１４】
なお、上記Ｒ1〜Ｒ6で表される炭化水素基は、置環基を有していてもよく、かかる置換基の例としては、アルコキシ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、ハロゲノ基、オキソ基、シリル基、ジアゾ基、シアノ基等を挙げることができる。
【００１５】
また、式（１）中、Ｒ2とＲ4が一緒になって、それらが結合する炭素原子とともに環を形成している場合、環の員数は通常５〜１２であり、環の種類としては、例えば、ベンゼン環、ナフタレン環のような芳香族炭化水素環；シクロヘキサン環、シクロヘキセン環のような脂肪族炭化水素環等が挙げられる。
【００１６】
１，２−ジアミノ化合物としては、次の式（２）で示されるようなジアミノコハク酸類やその誘導体も、典型的な例として挙げることができる。
【００１７】
【化２】
2005239603.tif 000003
【００１８】
〔式中、Ｒ7及びＲ10はそれぞれ水素原子又は炭化水素基を表し、Ｒ8及びＲ9はそれぞれシアノ基又は下記式（３）
−ＣＯＯＲ11    （３）
（式中、Ｒ11は水素原子、炭化水素基、アルカリ金属又はアンモニウムを表す。）
で示される基を表す。〕
【００１９】
式（２）中、Ｒ7及びＲ10の少なくとも１つが炭化水素基である場合、また、Ｒ8及びＲ9の少なくとも１つが式（３）で示される基であって、そのＲ11が炭化水素基である場合、これらの炭化水素基は、脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基又は芳香族炭化水素基であることができる。そして、これら炭化水素基の例は、前記Ｒ1〜Ｒ6で表される炭化水素基の例と同様である。
【００２０】
また、式（２）中、Ｒ8及びＲ9の少なくとも１つが式（３）で示される基であって、そのＲ11がアルカリ金属である場合、このアルカリ金属は、例えばリチウムであってもよいし、ナトリウムであってもよいし、カリウムであってもよい。さらに、該Ｒ11がアンモニウムである場合、このアンモニウムは、アンモニアのアンモニウムであってもよいし、脂肪族、脂環式又は芳香族の第１級、第２級又は第３級のアミンのアンモニウムであってもよいし、第４級アンモニウムであってもよい。
【００２１】
１，２−ジアミノ化合物の具体例としては、１，２−ジアミノエタン、１，２−ジアミノプロパン、２，３−ジアミノブタン、３，４−ジアミノヘキサン、４，５−ジアミノオクタン、１，２−ジアミノ−１，２−ジフェニルエタン、２，３−ジアミノ−２，３−ジメチルブタン、１，２−ビス（メチルアミノ）エタン、２，３−ビス（メチルアミノ）ブタン、３，４−ビス（メチルアミノ）ヘキサン、１，２−ビス（フェニルアミノ）エタン、１，２−ビス（ベンジルアミノ）エタン、１，２−ジアミノ−１，２−ジシアノエタン、１，２−ビス（メチルアミノ）−１，２−ジシアノエタン、１，２−ビス（ベンジルアミノ）−１，２−ジシアノエタン、１，２−ジアミノベンゼン、２，３−ビス（メチルアミノ）コハク酸、２，３−ビス（ベンジルアミノ）コハク酸、２，３−ビス（ベンジルアミノ）コハク酸ジメチル、２，３−ビス（ベンジルアミノ）コハク酸ジカリウム、２，３−ビス（ベンジルアミノ）コハク酸ジナトリウム等を挙げることができる。１，２−ジアミノ化合物は必要に応じてそれらの２種以上を用いてもよい。
【００２２】
上記１，２−ジアミノ化合物をホスゲンと反応させることにより、対応する２−イミダゾリジノン類を製造することができる。ホスゲンの使用量は、通常、１，２−ジアミノ化合物の０．８〜６モル倍程度である。
【００２３】
例えば、１，２−ジアミノ化合物として、前記式（１）で示される化合物を用いることにより、２−イミダゾリジノン類として、次の式（４）
【００２４】
【化３】
2005239603.tif 000004
【００２５】
（式中、Ｒ1〜Ｒ6はそれぞれ前記と同じ意味を表す。）
で示される化合物を製造することができる。
【００２６】
また、１，２−ジアミノ化合物として、前記式（２）で示される化合物を用いることにより、２−イミダゾリジノン類として、次の式（５）
【００２７】
【化４】
2005239603.tif 000005
【００２８】
（式中、Ｒ7〜Ｒ10はそれぞれ前記と同じ意味を表す。）
で示される化合物を製造することができる。
【００２９】
得られる２−イミダゾリジノン類の例としては、２−イミダゾリジノン、４−メチル−２−イミダゾリジノン、４，５−ジメチル−２−イミダゾリジノン、４，５−ジエチル−２−イミダゾリジノン、４，５−ジプロピル−２−イミダゾリジノン、４，５−ジフェニル−２−イミダゾリジノン、４，４，５，５−テトラメチル−２−イミダゾリジノン、１，３，４，５−テトラメチル−２−イミダゾリジノン、１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン、１，３−ジメチル−４，５−ジエチル−２−イミダゾリジノン、１，３−ジフェニル−２−イミダゾリジノン、１，３−ビス（ベンジルアミノ）−２−イミダゾリジノン、２−ベンズイミダゾリジノン、４，５−ジシアノ−２−イミダゾリジノン、１，３−ジメチル−４，５−ジシアノ−２−イミダゾリジノン、１，３−ビス（ベンジルアミノ）−４，５−ジシアノ−２−イミダゾリジノン、１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン−４，５−ジカルボン酸、１，３−ジベンジル−２−イミダゾリジノン−４，５−ジカルボン酸、１，３−ジベンジル−２−イミダゾリジノン−４，５−ジカルボン酸ジメチル、１，３−ジベンジル−２−イミダゾリジノン−４，５−ジカルボン酸二カリウム、１，３−ジベンジル−２−イミダゾリジノン−４，５−ジカルボン酸二ナトリウム等を挙げることができる。
【００３０】
本発明では、上記反応の際、反応溶媒として、水と分液可能なニトリル溶媒と水を用いて、二相系溶媒を構成する。かかる溶媒を用いることにより、反応を円滑に進行させることができ、２−イミダゾリジノン類を良好な収率で製造することができる。
【００３１】
上記ニトリル溶媒としては、反応に実質的に不活性であって、常温で液体のもの、例えば、ブチロニトリル、イソブチロニトリル、バレロニトリル、トリメチルアセトニトリル、イソバレロニトリル、ヘキサンニトリル、ヘプタンニトリル、オクタンニトリル、ノナンニトリル、ドデカンニトリル、ペンタデカンニトリル、アジポニトリルのような脂肪族ニトリル；シクロプロピルアセトニトリル、シクロペンタンカルボニトリル、シクロヘキサンカルボニトリル、シクロヘプタンカルボニトリルのような脂環式ニトリル；ベンゾニトリル、ｏ−トルニトリル、ｍ−トルニトリル、２−エチルベンゾニトリル、４−エチルベンゾニトリル、フェニルアセトニトリル、ｏ−トリルアセトニトリル、ｍ−トリルアセトニトリル、ｐ−トリルアセトニトリル、２−フェニルブチロニトリル、４−フェニルブチロニトリルのような芳香族ニトリル等が挙げられ、その炭素数は通常４〜１５程度である。中でも、ブチロニトリルやイソブチロニトリルの如き脂肪族ニトリルが好ましい。これらニトリル溶媒は、単独で用いてもよいし、２種類以上を混合して用いてもよい。
【００３２】
上記二トリル溶媒の使用量は、通常、１，２−ジアミノ化合物の０．５〜１００重量倍、好ましくは１〜２０重量倍である。水の使用量は、通常、１，２−ジアミノ化合物の０．５〜１００重量倍、好ましくは１〜２０重量倍であり、また、通常、上記二トリル溶媒の０．１〜１０重量倍、好ましくは０．２〜５重量倍である。なお、必要により、上記二トリル溶媒及び水以外の溶媒を併用することもできるが、かかる溶媒の使用量は、上記二トリル溶媒及び水の合計量１００重量部に対し、通常２０重量部までである。
【００３３】
反応は、１，２−ジアミノ化合物とホスゲンとの反応により発生する塩化水素を中和しうる塩基（脱酸剤）の存在下に行うのが好ましく、かかる塩基としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウムのような金属水酸化物；ピリジン、４−エチルピリジン、４−（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ）ピリジンのような含窒素複素芳香族化合物；トリエチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジエチルアニリンのような第３級アミン等が挙げられ、必要に応じてそれらの２種以上を用いることもできる。かかる塩基の使用量は、通常、１，２−ジアミノ化合物の１０モル倍以下である。
【００３４】
反応は、１，２−ジアミノ化合物、ホスゲン、前記溶媒及び必要に応じて塩基等を混合して行い、その混合方法は適宜選択することができるが、１，２−ジアミノ化合物と前記溶媒の混合物の中に、ホスゲンを加えながら反応させるのが好ましい。また、塩基の添加により、反応液のｐＨを所定の範囲、例えばｐＨ６〜１２に保持するもの有効な方法である。
【００３５】
反応温度は、通常−１０〜１５０℃程度であり、好ましくは０〜８０℃である。反応の経過は、ガスクロマトグラフィー、高速液体クロマトグラフィー、薄層クロマトグラフィー、核磁気共鳴スペクトル等で追跡することができる。
【００３６】
反応後の後処理操作は適宜選択されるが、反応混合物を油水分離することにより、有機層として２−イミダゾリジノン類のニトリル溶液を、又は水層として２−イミダゾリジノン類の水溶液を得ることができる。これらの溶液は、さらに濃縮、抽出、晶析、蒸留等の分離精製操作に付してもよい。上記油水分離において、２−イミダゾリジノン類の油水分配割合は、２−イミダゾリジノン類やニトリル溶媒の種類、条件等により異なるが、分離精製の操作性の点からは、副生塩を多く含みうる水層よりも、有機層に分配され易い方が有利である。
【００３７】
本発明の方法は、ビオチン中間体として有用な１，３−ジベンジル−２−イミダゾリジノン−４，５−ジカルボン酸乃至そのアルカリ金属塩〔前記式（５）において、Ｒ7及びＲ10がベンジル基であり、Ｒ8及びＲ9が前記式（３）で示される基（−ＣＯＯＲ11）で、このＲ11が水素原子又はアルカリ金属である化合物〕の製造、すなわち２，３−ジベンジルビス（ベンジルアミノ）コハク酸乃至そのアルカリ金属塩〔前記式（２）において、Ｒ7及びＲ10がベンジル基であり、Ｒ8及びＲ9が前記式（３）で示される基（−ＣＯＯＲ11）で、このＲ11が水素原子又はアルカリ金属である化合物〕とホスゲンとの反応に、好適に採用することができる。かかる反応を油水二相系溶媒中で行うことは、前記のとおり、特許文献３にも記載されているが、有機溶媒がキシレン、トルエン、ジクロロメタン又はアニソールであるため、反応混合物の油水分離で、目的物の２，３−ジベンジルビス（ベンジルアミノ）コハク酸乃至そのアルカリ金属塩が有機層よりも水層に分配され易い。これに対し、本発明の方法によれば、有機溶媒としてニトリル溶媒、特にブチロニトリル又はイソブチロニトリルを用いることで、目的物の２，３−ジベンジルビス（ベンジルアミノ）コハク酸乃至そのアルカリ金属塩が水層よりも有機層に分配され易くなり、分離精製の操作性の点で有利である。
【実施例】
【００３８】
以下、本発明の実施例を示すが、本発明はこれらによって限定されるものではない。
【００３９】
実施例１
３００ｍｌフラスコに、１，２−ジアミノプロパン１４．１ｇ、水１５ｇ、及びブチロニトリル４０ｇを入れて攪拌し、この中に、ホスゲン２３．７ｇを３０℃にて４時間かけて吹き込んだ後、３０℃にて０．５時間保持した。また、この吹き込みと保持の間、反応液のｐＨが８．５に保たれるように、２５重量％水酸化ナトリウム水溶液を加えた。得られた反応液を有機層と水層に分液し、水層を液体クロマトグラフィーで分析した結果、４−メチル−２−イミダゾリジノンの含量は１８．０ｇ（収率９４％）であった。
【００４０】
実施例２
５００ｍｌフラスコに、メソ−２，３−ビス（ベンジルアミノ）コハク酸２１．３ｇ、４９重量％水酸化カリウム水溶液１８．１ｇ、及び水３０．３ｇ入れて攪拌し、均一溶液とした後、ブチロニトリル８７．２ｇを混合した。この中に、ホスゲン２０．３ｇを３２℃にて４時間かけて吹き込んだ後、２０℃にて０．５時間保持した。また、この吹き込みと保持の間、反応液のｐＨが１０．５に保たれるように、４９重量％水酸化カリウム水溶液７９．８ｇを加えた。得られた反応液を有機層と水層に分液し、有機層を液体クロマトグラフィーで分析した結果、１，３−ジベンジル−２−イミダゾリジノン−４，５−ジカルボン酸二カリウムの含量は２５．０ｇ（収率９５％）であった。
【００４１】
比較例１
５００ｍｌフラスコに、メソ−２，３−ビス（ベンジルアミノ）コハク酸２１．３ｇ、４９重量％水酸化カリウム水溶液１８．１ｇ、及び水３０．３ｇ入れて攪拌し、均一溶液とした後、トルエン８７．２ｇを混合した。この中に、ホスゲン２０．３ｇを３２℃にて４時間かけて吹き込んだ後、２０℃にて０．５時間保持した。また、この吹き込みと保持の間、反応液のｐＨが１０．５に保たれるように、４９重量％水酸化カリウム水溶液７９．３ｇを加えた。得られた反応液を有機層と水層に分液した後、水層を濾過して無機塩１５ｇを除去し、濾液を液体クロマトグラフィーで分析した結果、１，３−ジベンジル−２−イミダゾリジノン−４，５−ジカルボン酸二カリウムの含量は２０．９ｇ（収率９１％）であった。