１，３−ジアルキル−２−イミダゾリジノンおよび１，５−ジアルキル−［１，３，５］トリアゼパン−２，４−ジオンの製造方法
【課題】本発明は、新規な１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノンの製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】一般式（１）
【化１】
（式中、Ｒは炭素数１以上４以下のアルキル基を示す。）で表される化合物とビュウレットとを非プロトン性極性溶媒の存在下で反応させて、下記一般式（２）
【化２】
（式中、Ｒは炭素数１以上４以下のアルキル基を示す。）
で表される化合物を中間体して経由して、下記一般式（３）
【化３】
（式中、Ｒは炭素数１以上４以下のアルキル基を示す）で表される化合物を得る製造方法。
【解決手段】一般式（１）
【化１】
（式中、Ｒは炭素数１以上４以下のアルキル基を示す。）で表される化合物とビュウレットとを非プロトン性極性溶媒の存在下で反応させて、下記一般式（２）
【化２】
（式中、Ｒは炭素数１以上４以下のアルキル基を示す。）
で表される化合物を中間体して経由して、下記一般式（３）
【化３】
（式中、Ｒは炭素数１以上４以下のアルキル基を示す）で表される化合物を得る製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１，３−ジアルキル−２−イミダゾリジノンおよび１，５−ジアルキル−［１，３，５］トリアゼパン−２，４−ジオンの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、１，３−ジアルキル−２-イミダゾリジノンの製造方法としては、たとえば、Ｎ，Ｎ’−ジアルキルエチレンジアミンを尿素で環化する方法（特許文献１を参照。）、ホスゲンで環化する方法（特許文献２を参照。）、二酸化炭素で環化する方法（特許文献３を参照。）、エチレン尿素をホルマリンと水素で還元アルキル化する方法（特許文献４を参照。）および２−イミダゾリジノンにホルマリンを付加させた反応生成物をトリクロロ酢酸、蟻酸などで還元する方法（非特許文献１を参照。）が知られている。
【０００３】
また、従来公知の１，５−ジアルキル−［１，３，５］トリアゼパン−２，４−ジオンの製造方法としては、たとえば、Ｎ，Ｎ’−ジメチルエチレンジアミンとアザマロン酸メチルエステルとを反応させる方法およびＮ，Ｎ’−ジメチルエチレンジアミンとエトキシカルボニルイソシアナートとを反応させる方法（特許文献５を参照。）、およびＮ，Ｎ’−ジメチルエチレンジアミンと尿素とを反応させてＮ，Ｎ’−ジメチルエチレンジアミンビスウレアを得、これを３００℃で加熱する方法（非特許文献２を参照。）が知られている。
【０００４】
また、従来、１，３−ジアルキル−２−イミダゾリジノンを製造する方法として、Ｎ，Ｎ’−ジアルキルエチレンジアミンと尿素より製造する方法が知られている。この方法は、簡潔なプロセスとして優れた方法である反面、従来知られていた方法では、収率が低い欠点があった。その後、この欠点は改善され、Ｎ，Ｎ’−ジアルキルエチレンジアミンと尿素とを１８０℃以上の温度、好ましくは中間体である１，１’−ジメチル−１，１’−ジメチレンビスウレアを１４０℃の温度で完結させ、次いで１８０℃以上で反応を行うことによって８０％以上の収率で１，３−ジアルキル−２−イミダゾリジノンを製造する方法が知られている（特許文献６）。
【０００５】
しかし、この方法によると、１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノンに対し０．５％〜数％の副生した１，３−ジメチル−２−イミダゾリジンイミンを含有し、この副生物は１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノンと沸点が近似しているため蒸留分離に非常に高段の塔を必要としたり、また別途処理工程が必要となる等、副生物の除去の点で問題があった。
【０００６】
また、この副生物を上記のように含有する１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノンは、溶媒として使用すると目的とする反応を阻害する、たとえば、アラミドの製造溶媒として使用するとポリマーの重合阻害を起こすような問題を生じ、その適用上欠点がある。
副生物の生成を抑制する技術として、特許文献７に記載のものが提案されている。同文献においては、１，３−ジアルキル−２−イミダゾリジノンを製造する方法において、Ｎ，Ｎ’−ジアルキルエチレンジアミンと尿素を１８０℃以上に加熱された非プロトン性極性溶媒中に連続的に添加しながら反応させる。このように反応条件を制御することにより、イミンの副生を抑制できるとされている。
【特許文献１】特開昭６１−２３６７６９号公報
【特許文献２】特開昭６２−１８１２６４号公報
【特許文献３】特開２０００−０２６４２７号公報
【特許文献４】特開昭５３−９８９６５号公報
【特許文献５】西独国特許出願公開第２０３６１７２号明細書
【特許文献６】米国特許第４，７３１，４５３号明細書
【特許文献７】特開平１０−１０１６５１号公報
【非特許文献１】Ｊｏｕｎａｌ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｄａｔａ，Ｖｏｌ．２１，Ｎｏ．２，１９７６ ｐ．１５０〜１５３
【非特許文献２】Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ Ｐｅｒｋｉｎ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ２（１９７２−１９９９）、１９８１年、ｐ．３１７−３１９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前記の非特許文献２には、１，５−ジメチル−［１，３，５］トリアゼパン−２，４−ジオンから１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノンが生成することが報告されている。したがって、１，５−ジアルキル−［１，３，５］トリアゼパン−２，４−ジオンは１，３−ジアルキル−２−イミダゾリジノンを製造するための有用な原料となり得ることが期待される。
【０００８】
本発明は、新規な１，３−ジアルキル−２−イミダゾリジノンの製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
また、本発明は、上記製造方法における反応で中間体となる１，５−ジアルキル−［１，３，５］トリアゼパン−２，４−ジオンの新規な製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、前記課題を解決するため鋭意検討を重ねた結果、非プロトン性極性溶媒中にＮ，Ｎ’−ジアルキルエチレンジアミンとビウレットを反応させることにより、１，３−ジアルキル−２−イミダゾリジノンが得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１１】
また、本発明者らは、前記課題を解決するため鋭意検討を重ねた結果、Ｎ，Ｎ’−ジアルキルエチレンジアミンとビウレットを反応させることにより、上記反応における中間体となる１，５−ジアルキル−［１，３，５］トリアゼパン−２，４−ジオンが得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１２】
すなわち本発明は、
［１］下記一般式（１）
【００１３】
【化１】
【００１４】
（式中、Ｒは炭素数１以上４以下のアルキル基を示す。）で表される化合物とビウレットとを非プロトン性極性溶媒の存在下で反応させて、下記一般式（２）
【００１５】
【化２】
【００１６】
（式中、Ｒは炭素数１以上４以下のアルキル基を示す。）で表される化合物を中間体として経由して、下記一般式（３）
【００１７】
【化３】
【００１８】
（式中、Ｒは炭素数１以上４以下のアルキル基を示す。）で表される化合物を得る製造方法、
［２］一般式（１）
【００１９】
【化４】
【００２０】
（式中、Ｒは炭素数１以上４以下のアルキル基を示す。）で表される化合物とビウレットとを、前記ビウレットに対する前記一般式（１）で表される化合物のモル比を１．９以上２．１以下とし、非プロトン性極性溶媒の存在下で、８０℃以上３００℃以下の反応温度で反応させて、下記一般式（２）
【００２１】
【化５】
【００２２】
（式中、Ｒは炭素数１以上４以下のアルキル基を示す。）で表される化合物を中間体として経由して、下記一般式（３）
【００２３】
【化６】
【００２４】
（式中、Ｒは炭素数１以上４以下のアルキル基を示す。）で表される化合物を得る製造方法、
［３］下記一般式（１）
【００２５】
【化７】
【００２６】
（式中、Ｒは炭素数１以上４以下のアルキル基を示す。）で表される化合物とビウレットとを、前記ビウレットに対する前記一般式（１）で表される化合物のモル比を１．９以上２．１以下とし、非プロトン性極性溶媒の存在下で、８０℃以上３００℃以下の反応温度で反応させて、下記一般式（３）
【００２７】
【化８】
【００２８】
（式中、Ｒは炭素数１以上４以下のアルキル基を示す。）で表される化合物を得る製造方法、
［４］前記非プロトン性極性溶媒が、前記一般式（３）で表される化合物である、［１］乃至［３］いずれかに記載の製造方法、ならびに
［５］下記一般式（１）
【００２９】
【化９】
【００３０】
（式中、Ｒは炭素数１以上４以下のアルキル基を示す。）で表される化合物とビウレットとを、前記ビウレットに対する前記一般式（１）で表される化合物のモル比を０.８以上１．２以下とし、８０℃以上１９０℃以下の反応温度で反応させて、下記一般式（２）
【００３１】
【化１０】
【００３２】
（式中、Ｒは炭素数１以上４以下のアルキル基を示す。）で表される化合物を得る製造方法、
に関するものである。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、新規な１，３−ジアルキル−２−イミダゾリジノンの製造方法を提供することができる。
【００３４】
また、本発明によれば、新規な１，５−ジアルキル−［１，３，５］トリアゼパン−２，４−ジオンの製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
本発明の下記一般式（３）で表される１，３−ジアルキル−２−イミダゾリジノンの製造方法においては、下記一般式（１）で表される化合物とビウレットとを非プロトン性極性溶媒の存在下で反応させる。
【００３６】
【化１１】
【００３７】
【化１２】
【００３８】
上記一般式（１）および（３）において、Ｒは、炭素数１以上４以下のアルキル基を示す。また、上記一般式（３）に示した化合物において、Ｒは、原料として用いた上記一般式（１）で表される化合物と共通となる。
【００３９】
一般式（１）で表される化合物としては、たとえば、Ｎ，Ｎ’−ジメチルエチレンジアミン、Ｎ，Ｎ’−ジエチルエチレンジアミン、Ｎ，Ｎ’−ジプロピルエチレンジアミン、Ｎ，Ｎ’−ジイソプロピルエチレンジアミン、Ｎ，Ｎ’−ジブチルエチレンジアミン等が挙げられる。
【００４０】
一般式（１）で表される化合物は、相応するモノアルキルアミンとエチレンジクロライド、エチレンジブロマイドなどのエチレンジハライドとの反応により容易に得ることができる。
【００４１】
非プロトン性極性溶媒に特に制限はない。非プロトン性極性溶媒としては、たとえば、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ，Ｎ’−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ’−ジメチルアセトアミド、テトラメチル尿素、ジメチルスルホキシド、ヘキサメチルホスホルアミド、スルホラン、ジオキサンおよび上記一般式（３）で表される化合物などが挙げられる。これらの中でも、１８０℃以上の沸点を有する溶媒は、大気圧下で反応できる点で好ましい。特に、前記の反応で生成する上記一般式（３）で表される化合物は、これと異なる溶媒を反応に用いた場合には必要な、溶媒との分離が不要となる点で好ましい。
【００４２】
非プロトン性極性溶媒の使用量は、特に限定されないが、通常、ビウレット１００重量部に対して２０重量部以上１０００重量部以下である。
【００４３】
一般式（１）で表される化合物とビウレットの使用量は、化学量論的な、一般式（１）で表される化合物：ビウレット＝２．０：１．０のモル比であれば十分であるが、好ましくは１．９：１．０から２．１：１．０のモル比から選択する。ビウレットに対する一般式（１）で表される化合物の割合が小さすぎると、収率が低下する。また、ビウレットに対する一般式（１）で表される化合物の割合が大きすぎると、精製する際のビウレットの濾過が必要となる。また、経済的にも不利である。上述の範囲の使用量であると、収率の低下を抑制しつつ、精製する際のビウレットの濾過が必要ない点で好ましい。
【００４４】
反応温度は、通常、８０℃以上３００℃以下である。反応を回分式で行う場合は加熱を２段階で行う方法が好ましく、１段階目が１００℃以上１９０℃以下、２段階目が１８０℃以上３００℃以下、さらに好ましくは１段階目が１１０℃以上１５０℃以下、２段階目が２００℃以上２４０℃以下である。１段階目の温度が低すぎると、反応速度が低下し、高すぎると収率が低下する。また、２段階目が低すぎると、反応速度または収率が低下し、高すぎると、耐圧容器などが必要となり経済的に不利である。
【００４５】
反応圧力は特に限定されないが、通常、大気圧下である。
【００４６】
一般式（１）で表される化合物とビウレットとを反応させる方法に特に制限はないが、回分式、連続式のどちらの方法でも実施できる。
【００４７】
たとえば、回分式で反応を行う場合はビウレットの分解温度１９０℃以下で一旦一般式（１）で表される化合物とビウレットを加熱し、その後１８０℃以上に加熱することが好ましい。回分式の反応方法をより具体的に例示するとすれば、非プロトン性極性溶媒とビウレットの混合物を１１０℃以上１５０℃以下に加熱し、一般式（１）で表される化合物とビウレットがモル比で１：１となるように一般式（１）で表される化合物を添加し、次いで２００℃以上２４０℃以下に加熱して一般式（１）で表される化合物とビウレットが２：１のモル比となるように一般式（１）で表される化合物をさらに添加する方法が挙げられる。また、非プロトン性極性溶媒、ビウレットおよび一般式（１）で表される化合物の全量を一括して反応器中で混合して反応させる方法もあるが、この場合は使用する一般式（１）で表される化合物の沸点を考慮し、１８０℃以上の反応温度を保持できるように制御する必要がある。
【００４８】
連続式で反応を行う場合は、加熱した非プロトン性極性溶媒中に反応温度を保持しながら一般式（１）で表される化合物とビウレットを連続的に反応器内に添加する方法を用い、反応生成物を連続的に抜出す。
【００４９】
前記の製造方法により得られる一般式（３）で表される化合物は、蒸留などの操作により反応混合物から回収することができる。
【００５０】
また、別の観点からは、本発明は、下記一般式（３）で表される１，３−ジアルキル−２−イミダゾリジノンの以下の製造方法に関する。この製造方法においては、下記一般式（１）で表される化合物とビウレットとを非プロトン性極性溶媒の存在下で反応させて、下記一般式（２）で表される化合物を中間体として経由して、下記一般式（３）で表される化合物を得る。
【００５１】
【化１３】
【００５２】
【化１４】
【００５３】
【化１５】
【００５４】
上記一般式（１）〜（３）において、Ｒは炭素数１以上４以下のアルキル基を示す。また、上記一般式（２）および（３）に示した化合物において、Ｒは、原料として用いた上記一般式（１）で表される化合物と共通となる。
【００５５】
また、この製造方法において、好ましくは、上記一般式（１）で表される化合物とビウレットとを、非プロトン性極性溶媒の存在下で、ビウレットに対する上記一般式（１）で表される化合物のモル比を１．９以上２．１以下とし、８０℃以上３００℃以下の反応温度で反応させて、上記一般式（２）で表される化合物を中間体として経由して、上記一般式（３）で表される化合物を得る。
【００５６】
この製造方法において、一般式（１）に示した化合物ならびに非プロトン性極性溶媒として、一般式（３）で表される１，３−ジアルキル−２−イミダゾリジノンの前述の製造方法にて例示した化合物と同じものが挙げられる。
【００５７】
非プロトン性極性溶媒の使用量は、特に限定されないが、通常、ビウレット１００重量部に対して２０重量部以上１０００重量部以下である。
【００５８】
一般式（１）で表される化合物とビウレットの使用量は、化学量論的な、一般式（１）で表される化合物：ビウレット＝２．０：１．０のモル比であれば十分であるが、好ましくは１．９：１．０から２．１：１．０のモル比から選択する。この範囲の使用量であると精製する際のビウレットの濾過が必要ない点で好ましい。
【００５９】
反応温度は、通常、８０℃以上３００℃以下である。反応を回分式で行う場合は加熱を２段階で行う方法が好ましく、１段階目が１００℃以上１９０℃以下、２段階目が１８０℃以上３００℃以下、さらに好ましくは１段階目が１１０℃以上１５０℃以下、２段階目が２００℃以上２４０℃以下ある。
【００６０】
反応圧力は特に限定されないが、通常、大気圧下である。
【００６１】
一般式（１）で表される化合物とビウレットとを反応させる方法に特に制限はないが、回分式、連続式のどちらの方法でも実施できる。
【００６２】
たとえば、回分式で反応を行う場合はビウレットの分解温度１９０℃以下で一旦一般式（１）で表される化合物とビウレットを加熱し、その後１８０℃以上に加熱することが好ましい。回分式の反応方法をより具体的に例示するとすれば、非プロトン性極性溶媒とビウレットの混合物を１１０℃以上１５０℃以下に加熱し、一般式（１）で表される化合物とビウレットがモル比で１：１となるように一般式（１）で表される化合物を添加し、次いで２００℃以上２４０℃以下に加熱して一般式（１）で表される化合物とビウレットが２：１のモル比となるように一般式（１）で表される化合物をさらに添加する方法が挙げられる。また、非プロトン性極性溶媒、ビウレットおよび一般式（１）で表される化合物の全量を一括して反応器中で混合して反応させる方法もあるが、この場合は使用する一般式（１）で表される化合物の沸点を考慮し、１８０℃以上の反応温度を保持できるように制御する必要がある。
【００６３】
連続式で反応を行う場合は、加熱した非プロトン性極性溶媒中に反応温度を保持しながら一般式（１）で表される化合物とビウレットを連続的に反応器内に添加する方法を用い、反応生成物を連続的に抜出す。
【００６４】
以上により得られる一般式（３）で表される化合物は、蒸留などの操作により反応混合物から回収することができる。
【００６５】
また、別の観点からは、本発明は、下記一般式（２）で表される１，５−ジアルキル−［１，３，５］トリアゼパン−２，４−ジオンの製造方法に関する。この製造方法においては、下記一般式（１）で表される化合物とビウレットとを反応させる。
【００６６】
【化１６】
【００６７】
【化１７】
【００６８】
上記一般式（１）および（２）において、Ｒは炭素数１以上４以下のアルキル基を示す。また、上記一般式（２）に示した化合物において、Ｒは、原料として用いた上記一般式（１）で表される化合物と共通となる。
【００６９】
この製造方法において、上記一般式（１）に示した化合物として、一般式（３）で表される１，３−ジアルキル−２−イミダゾリジノンの製造方法について前述した例示化合物が挙げられる。
【００７０】
一般式（１）で表される化合物とビウレットの使用量は、化学量論的な、一般式（１）で表される化合物：ビウレット＝１．０：１．０のモル比であればよいが、好ましくは一般式（１）で表される化合物：ビウレット＝０．８：１．０から１．２：１．０のモル比から選択することができる。
【００７１】
一般式（１）で表される化合物とビウレットとを反応させる際に、反応溶媒を使用することができる。
【００７２】
反応溶媒としては、出発原料および一般式（２）で表される化合物と反応せず、かつ、沸点が８０℃以上であるものであれば特に制限はない。このような反応溶媒としては、たとえば、一般式（１）で表される化合物とビウレットからの一般式（３）で表される１，３−ジアルキル−２−イミダゾリジノンの製造方法に好ましい溶媒として挙げた非プロトン性極性溶媒が好ましいものとして挙げられる。
【００７３】
一般式（１）で表される化合物とビウレットとの反応で得られる一般式（２）で表される化合物を単離せずに一般式（３）で表される化合物を製造する場合には、非プロトン性極性溶媒として一般式（３）で表される化合物を使用するのが、これと異なる溶媒を反応に用いた場合に必要な、溶媒との分離操作が不要である点で好ましい。
【００７４】
一般式（１）で表される化合物とビウレットとの反応に非プロトン性極性溶媒を使用する場合、その使用量は特に限定されないが、通常、ビウレット１００重量部に対して２０重量部以上１０００重量部以下である。
【００７５】
反応温度は、通常、８０℃以上１９０℃以下である。この温度範囲であると、反応速度およびビウレットの分解が抑制される点で好ましい。
【００７６】
反応圧力は特に限定されないが、通常、大気圧下である。
【００７７】
一般式（１）で表される化合物とビウレットとを反応させる方法に特に制限はないが、回分式、連続式のどちらの方法でも実施できる。
【００７８】
たとえば、回分式で反応を行う場合は、溶媒とビウレットの混合物を８０℃以上１５０℃以下に加熱し、一般式（１）で表される化合物とビウレットの量比が１：１のモル比となるまで一般式（１）で表される化合物を添加する方法が挙げられる。溶媒、ビウレット、Ｎ，Ｎ’−ジアルキルエチレンジアミン全量を一括して反応器中で混合して反応させる方法もあるが、この場合は使用するＮ，Ｎ’−ジアルキルエチレンジアミンの沸点を考慮し、所定の反応温度を保持できるように適宜制御する必要がある。
【００７９】
連続式で反応を行う場合は、加熱した溶媒中に所望の反応温度を保持しながらＮ，Ｎ’−ジアルキルエチレンジアミンとビウレットを連続的に反応器に添加し、反応混合物を連続的に反応器から抜出す。
【００８０】
前記の製造方法により得られる一般式（２）で表される化合物は、公知の方法で反応混合物から分離することができる。たとえば、反応混合物中に一般式（２）で表される化合物の結晶が析出した状態であれば、これを濾過して分離することができる。反応混合物中に一般式（２）で表される化合物の結晶が析出していない場合は、使用した溶媒を蒸留により留去するか、または一般式（２）で表される化合物を溶解しないが反応に使用した溶媒とは混和する溶媒を添加して一般式（２）で表される化合物の結晶を析出させるなどして一般式（２）で表される化合物を分離することができる。
また、上記一般式（２）で示される化合物は、一般式（１）で表される化合物とビウレットとを反応させて一般式（３）で表される化合物を製造する際の中間体として得てもよい。このとき、一般式（２）で示される化合物は、反応混合物から分離されなくてもよい。
【００８１】
以上に説明した本発明の製造方法は、１，３−ジアルキル−２−イミダゾリジノンの製造方法として有用である。また、１，３−ジアルキル−２−イミダゾリジノンの製造に有用な１，５−ジアルキル−［１，３，５］トリアゼパン−２，４−ジオンの製造方法として有用である。
【００８２】
また、従来技術である１，５−ジアルキル−［１，３，５］トリアゼパン−２，４−ジオンと尿素からの１，３−ジアルキル−２−イミダゾリジノン類の製法では、製造条件を制御しないとイミン体が副生したが、本発明の１，５−ジアルキル−［１，３，５］トリアゼパン−２，４−ジオンとビウレットからの１，３−ジアルキル−２−イミダゾリジノン類の製法とすることにより、一般式（１）で示される化合物およびビウレットの添加条件の特段の制御をしなくしても、イミン体が副生しない。
【実施例】
【００８３】
以下に本発明の実施例を示すが、本発明はこれにより何ら限定されるものではない。なお１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン（以下、ＤＭＩと略記する。）の分析はガスクロマトグラフィー（以下、「ＧＣ」と略記する。）分析に依った。
【００８４】
ＧＣ分析の条件は次の通りである。
カラム：Ｔｈｅｒｍｏｎ１０００＋ＫＯＨ（１０＋３％）、３ｍｍ×２ｍ
キャリアーガス：窒素ガス
カラム温度：１７０℃
【００８５】
（実施例１）
攪拌機、冷却管、温度計を備えた５００ｍｌガラス製反応器にＤＭＩ１３０．０ｇおよびビウレット（東京化成工業株式会社品）３０．９ｇを仕込み、内容物を１２０℃に昇温した。反応器内にＮ，Ｎ’−ジメチルエチレンジアミン２６．５ｇを４時間かけて滴下し、滴下終了後、１２０℃で２時間保持した。反応液を２５℃まで冷却し、１９６．５ｇの反応液を得た。冷却後の反応液中には１，５−ジメチル−［１，３，５］トリアゼパン−２，４−ジオンの結晶が析出していた。結晶を分離して回収した。この結晶をトルエン６０ｍｌで洗浄し、次いでｎ−ヘキサン６０ｍｌで洗浄した後、乾燥し、１，５−ジメチル−［１，３，５］トリアゼパン−２，４−ジオン３２．２ｇを得た。
【００８６】
１，５−ジメチル−［１，３，５］トリアゼパン−２，４−ジオンの収率は、仕込んだＮ，Ｎ’−ジアルキルエチレンジアミンに対し６８．２モル％であった。
【００８７】
得られた１，５−ジメチル−［１，３，５］トリアゼパン−２，４−ジオンの融点、１Ｈ−ＮＭＲを測定した結果、前記の非特許文献２記載の値と合致した。
【００８８】
（実施例２）
攪拌機、冷却管、温度計を備えた５００ｍｌガラス製反応器にＤＭＩ２５７．５ｇおよびビウレット（東京化成工業株式会社品）６１．８ｇを仕込み、内容物を１２０℃に昇温した。反応器内にＮ，Ｎ’−ジメチルエチレンジアミン４４．１ｇ（０．５モル）を２時間かけて滴下し、滴下終了後、１２０℃で４時間保持した。反応液を０℃まで冷却して１時間保持し、３５０．９ｇの反応液を得た。冷却後の反応液中には１，５−ジメチル−［１，３，５］トリアゼパン−２，４−ジオンの結晶が析出していた。結晶を分離して回収した。この結晶をトルエン１７５．５ｇで洗浄した後、乾燥し、１，５−ジメチル−［１，３，５］トリアゼパン−２，４−ジオン６７．８ｇを得た。
【００８９】
１，５−ジメチル−［１，３，５］トリアゼパン−２，４−ジオンの収率は、仕込んだＮ，Ｎ’−ジアルキルエチレンジアミンに対し８６．３モル％であった。
【００９０】
得られた１，５−ジメチル−［１，３，５］トリアゼパン−２，４−ジオンの融点、１Ｈ−ＮＭＲを測定した結果、前記の非特許文献２記載の値と合致した。
【００９１】
１，５−ジメチル−［１，３，５］トリアゼパン−２，４−ジオンの結晶を濾過分離した際の濾液およびトルエン洗浄液436.4ｇ中に、ＤＭＩが２６４．２ｇ含まれていた。これより、ＤＭＩ仕込み量２５７．５ｇを差し引くと、反応により生成したＤＭＩが６.７ｇ（０．０５８７モル）相当あり、仕込んだＮ，Ｎ’−ジアルキルエチレンジアミンに対し１１.７モル％であった。
【００９２】
また、仕込んだＮ，Ｎ’−ジアルキルエチレンジアミンに対し、１，５−ジメチル−［１，３，５］トリアゼパン−２，４−ジオンおよびＤＭＩへの合計転化率は９８．０モル％となる。
【００９３】
（実施例３）
攪拌機、冷却管、温度計を備えた２００ｍｌガラス製反応器に、実施例１で得られた１，５−ジメチル−［１，３，５］トリアゼパン−２，４−ジオン２６．０ｇと溶媒の１，３−ジプロピル−２−イミダゾリジノン１３０．０ｇを仕込み、２００℃に加熱して同温度で２時間保持した。２５℃まで冷却して得られた反応液の重量は１５５．５ｇであった。反応液の一部をＧＣ分析した結果、反応液中のＤＭＩの濃度は１１．４重量％であり、反応液中のＤＭＩの含有量は１７．５ｇであった。この時点でのＤＭＩの収率は仕込んだ１，５−ジメチル−［１，３，５］トリアゼパン−２，４−ジオンに対し９３．９モル％であった。
【００９４】
反応液を５段相当の蒸留塔を用いて蒸留することにより、純度９９．７重量％のＤＭＩを１５．４ｇ得た。
【００９５】
（実施例４）
攪拌機、冷却管、温度計を備えた５００ｍｌガラス製反応器にＤＭＩ１５９．８ｇおよびビウレット（東京化成社品）５１．５ｇを仕込み、内容物を１２０℃に昇温した。同温度で反応器内にＮ，Ｎ’−ジメチルエチレンジアミン４４．１ｇを２時間かけて滴下した。滴下終了後、２００℃に昇温し、次いで、Ｎ，Ｎ’−ジメチルエチレンジアミン４４．１ｇを２時間３０分かけて反応器内に滴下し、滴下終了後、２００℃から２１０℃で１時間保持した。
【００９６】
反応液を２５℃まで冷却し、２６８．１ｇの反応液を得た。反応液の一部をＧＣ分析した結果、反応液中のＤＭＩの濃度は９７．５重量％であった。反応器に最初に仕込んだＤＭＩの量を差し引いた、生成したＤＭＩの収率は滴下したＮ，Ｎ’−ジメチルエチレンジアミンに対し、８９．３モル％であった。
【００９７】
反応液のガスクロマトグラフィーのチャートを図１に示す。この図で明らかなように１，３−ジメチル−２−イミダゾリジンイミンは検出できなかった。
【００９８】
反応液を５段相当の蒸留塔を用いて蒸留することにより、純度９９．７重量％のＤＭＩを２５２．０ｇ得た。
【００９９】
（比較例１）
５００ｍｌのオートクレーブにＮ，Ｎ'−ジメチルエチレンジアミン８８ｇ、尿素６６ｇおよびＤＭＩ１００ｇを仕込んだ。反応温度２１０℃迄約３０分で昇温し、その温度で３時間反応させた。系内圧力は最高約１５ｋｇ／ｃｍ2 Ｇ迄達した。
【０１００】
反応終了後冷却し内容物を取り出すと、白色結晶を含んだスラリー液であり、このものを濾過し得られた濾過液の重量は２００．１ｇ、ＤＭＩ純度は９７．３重量％であった。オートクレーブ中に最初に仕込んだＤＭＩの量を差し引いて求めたＤＭＩの収率は仕込んだＮ，Ｎ'−ジメチルエチレンジアミンに対し、８１．０モル％であった。また、この濾過液中には１，３−ジメチル−２−イミダゾリジンイミンが０．８重量％検出された。ガスクロマトグラフィーのチャートを図２に示す。
【０１０１】
引き続き濾過液を実施例１と同条件下蒸留した結果、純度９９．２重量％のＤＭＩ１８８ｇを得たが、このものには１，３−ジメチル−２−イミダゾリジンイミン０．７重量％が検出された。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】実施例４で得られた１，３−ジアルキル−２−イミダゾリジノンのガスクロマトグラフィーのチャートを示す図である。
【図２】比較例１で得られた１，３−ジアルキル−２−イミダゾリジノンのガスクロマトグラフィーのチャートを示す図である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１，３−ジアルキル−２−イミダゾリジノンおよび１，５−ジアルキル−［１，３，５］トリアゼパン−２，４−ジオンの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、１，３−ジアルキル−２-イミダゾリジノンの製造方法としては、たとえば、Ｎ，Ｎ’−ジアルキルエチレンジアミンを尿素で環化する方法（特許文献１を参照。）、ホスゲンで環化する方法（特許文献２を参照。）、二酸化炭素で環化する方法（特許文献３を参照。）、エチレン尿素をホルマリンと水素で還元アルキル化する方法（特許文献４を参照。）および２−イミダゾリジノンにホルマリンを付加させた反応生成物をトリクロロ酢酸、蟻酸などで還元する方法（非特許文献１を参照。）が知られている。
【０００３】
また、従来公知の１，５−ジアルキル−［１，３，５］トリアゼパン−２，４−ジオンの製造方法としては、たとえば、Ｎ，Ｎ’−ジメチルエチレンジアミンとアザマロン酸メチルエステルとを反応させる方法およびＮ，Ｎ’−ジメチルエチレンジアミンとエトキシカルボニルイソシアナートとを反応させる方法（特許文献５を参照。）、およびＮ，Ｎ’−ジメチルエチレンジアミンと尿素とを反応させてＮ，Ｎ’−ジメチルエチレンジアミンビスウレアを得、これを３００℃で加熱する方法（非特許文献２を参照。）が知られている。
【０００４】
また、従来、１，３−ジアルキル−２−イミダゾリジノンを製造する方法として、Ｎ，Ｎ’−ジアルキルエチレンジアミンと尿素より製造する方法が知られている。この方法は、簡潔なプロセスとして優れた方法である反面、従来知られていた方法では、収率が低い欠点があった。その後、この欠点は改善され、Ｎ，Ｎ’−ジアルキルエチレンジアミンと尿素とを１８０℃以上の温度、好ましくは中間体である１，１’−ジメチル−１，１’−ジメチレンビスウレアを１４０℃の温度で完結させ、次いで１８０℃以上で反応を行うことによって８０％以上の収率で１，３−ジアルキル−２−イミダゾリジノンを製造する方法が知られている（特許文献６）。
【０００５】
しかし、この方法によると、１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノンに対し０．５％〜数％の副生した１，３−ジメチル−２−イミダゾリジンイミンを含有し、この副生物は１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノンと沸点が近似しているため蒸留分離に非常に高段の塔を必要としたり、また別途処理工程が必要となる等、副生物の除去の点で問題があった。
【０００６】
また、この副生物を上記のように含有する１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノンは、溶媒として使用すると目的とする反応を阻害する、たとえば、アラミドの製造溶媒として使用するとポリマーの重合阻害を起こすような問題を生じ、その適用上欠点がある。
副生物の生成を抑制する技術として、特許文献７に記載のものが提案されている。同文献においては、１，３−ジアルキル−２−イミダゾリジノンを製造する方法において、Ｎ，Ｎ’−ジアルキルエチレンジアミンと尿素を１８０℃以上に加熱された非プロトン性極性溶媒中に連続的に添加しながら反応させる。このように反応条件を制御することにより、イミンの副生を抑制できるとされている。
【特許文献１】特開昭６１−２３６７６９号公報
【特許文献２】特開昭６２−１８１２６４号公報
【特許文献３】特開２０００−０２６４２７号公報
【特許文献４】特開昭５３−９８９６５号公報
【特許文献５】西独国特許出願公開第２０３６１７２号明細書
【特許文献６】米国特許第４，７３１，４５３号明細書
【特許文献７】特開平１０−１０１６５１号公報
【非特許文献１】Ｊｏｕｎａｌ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｄａｔａ，Ｖｏｌ．２１，Ｎｏ．２，１９７６ ｐ．１５０〜１５３
【非特許文献２】Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ Ｐｅｒｋｉｎ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ２（１９７２−１９９９）、１９８１年、ｐ．３１７−３１９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前記の非特許文献２には、１，５−ジメチル−［１，３，５］トリアゼパン−２，４−ジオンから１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノンが生成することが報告されている。したがって、１，５−ジアルキル−［１，３，５］トリアゼパン−２，４−ジオンは１，３−ジアルキル−２−イミダゾリジノンを製造するための有用な原料となり得ることが期待される。
【０００８】
本発明は、新規な１，３−ジアルキル−２−イミダゾリジノンの製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
また、本発明は、上記製造方法における反応で中間体となる１，５−ジアルキル−［１，３，５］トリアゼパン−２，４−ジオンの新規な製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、前記課題を解決するため鋭意検討を重ねた結果、非プロトン性極性溶媒中にＮ，Ｎ’−ジアルキルエチレンジアミンとビウレットを反応させることにより、１，３−ジアルキル−２−イミダゾリジノンが得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１１】
また、本発明者らは、前記課題を解決するため鋭意検討を重ねた結果、Ｎ，Ｎ’−ジアルキルエチレンジアミンとビウレットを反応させることにより、上記反応における中間体となる１，５−ジアルキル−［１，３，５］トリアゼパン−２，４−ジオンが得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１２】
すなわち本発明は、
［１］下記一般式（１）
【００１３】
【化１】
【００１４】
（式中、Ｒは炭素数１以上４以下のアルキル基を示す。）で表される化合物とビウレットとを非プロトン性極性溶媒の存在下で反応させて、下記一般式（２）
【００１５】
【化２】
【００１６】
（式中、Ｒは炭素数１以上４以下のアルキル基を示す。）で表される化合物を中間体として経由して、下記一般式（３）
【００１７】
【化３】
【００１８】
（式中、Ｒは炭素数１以上４以下のアルキル基を示す。）で表される化合物を得る製造方法、
［２］一般式（１）
【００１９】
【化４】
【００２０】
（式中、Ｒは炭素数１以上４以下のアルキル基を示す。）で表される化合物とビウレットとを、前記ビウレットに対する前記一般式（１）で表される化合物のモル比を１．９以上２．１以下とし、非プロトン性極性溶媒の存在下で、８０℃以上３００℃以下の反応温度で反応させて、下記一般式（２）
【００２１】
【化５】
【００２２】
（式中、Ｒは炭素数１以上４以下のアルキル基を示す。）で表される化合物を中間体として経由して、下記一般式（３）
【００２３】
【化６】
【００２４】
（式中、Ｒは炭素数１以上４以下のアルキル基を示す。）で表される化合物を得る製造方法、
［３］下記一般式（１）
【００２５】
【化７】
【００２６】
（式中、Ｒは炭素数１以上４以下のアルキル基を示す。）で表される化合物とビウレットとを、前記ビウレットに対する前記一般式（１）で表される化合物のモル比を１．９以上２．１以下とし、非プロトン性極性溶媒の存在下で、８０℃以上３００℃以下の反応温度で反応させて、下記一般式（３）
【００２７】
【化８】
【００２８】
（式中、Ｒは炭素数１以上４以下のアルキル基を示す。）で表される化合物を得る製造方法、
［４］前記非プロトン性極性溶媒が、前記一般式（３）で表される化合物である、［１］乃至［３］いずれかに記載の製造方法、ならびに
［５］下記一般式（１）
【００２９】
【化９】
【００３０】
（式中、Ｒは炭素数１以上４以下のアルキル基を示す。）で表される化合物とビウレットとを、前記ビウレットに対する前記一般式（１）で表される化合物のモル比を０.８以上１．２以下とし、８０℃以上１９０℃以下の反応温度で反応させて、下記一般式（２）
【００３１】
【化１０】
【００３２】
（式中、Ｒは炭素数１以上４以下のアルキル基を示す。）で表される化合物を得る製造方法、
に関するものである。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、新規な１，３−ジアルキル−２−イミダゾリジノンの製造方法を提供することができる。
【００３４】
また、本発明によれば、新規な１，５−ジアルキル−［１，３，５］トリアゼパン−２，４−ジオンの製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
本発明の下記一般式（３）で表される１，３−ジアルキル−２−イミダゾリジノンの製造方法においては、下記一般式（１）で表される化合物とビウレットとを非プロトン性極性溶媒の存在下で反応させる。
【００３６】
【化１１】
【００３７】
【化１２】
【００３８】
上記一般式（１）および（３）において、Ｒは、炭素数１以上４以下のアルキル基を示す。また、上記一般式（３）に示した化合物において、Ｒは、原料として用いた上記一般式（１）で表される化合物と共通となる。
【００３９】
一般式（１）で表される化合物としては、たとえば、Ｎ，Ｎ’−ジメチルエチレンジアミン、Ｎ，Ｎ’−ジエチルエチレンジアミン、Ｎ，Ｎ’−ジプロピルエチレンジアミン、Ｎ，Ｎ’−ジイソプロピルエチレンジアミン、Ｎ，Ｎ’−ジブチルエチレンジアミン等が挙げられる。
【００４０】
一般式（１）で表される化合物は、相応するモノアルキルアミンとエチレンジクロライド、エチレンジブロマイドなどのエチレンジハライドとの反応により容易に得ることができる。
【００４１】
非プロトン性極性溶媒に特に制限はない。非プロトン性極性溶媒としては、たとえば、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ，Ｎ’−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ’−ジメチルアセトアミド、テトラメチル尿素、ジメチルスルホキシド、ヘキサメチルホスホルアミド、スルホラン、ジオキサンおよび上記一般式（３）で表される化合物などが挙げられる。これらの中でも、１８０℃以上の沸点を有する溶媒は、大気圧下で反応できる点で好ましい。特に、前記の反応で生成する上記一般式（３）で表される化合物は、これと異なる溶媒を反応に用いた場合には必要な、溶媒との分離が不要となる点で好ましい。
【００４２】
非プロトン性極性溶媒の使用量は、特に限定されないが、通常、ビウレット１００重量部に対して２０重量部以上１０００重量部以下である。
【００４３】
一般式（１）で表される化合物とビウレットの使用量は、化学量論的な、一般式（１）で表される化合物：ビウレット＝２．０：１．０のモル比であれば十分であるが、好ましくは１．９：１．０から２．１：１．０のモル比から選択する。ビウレットに対する一般式（１）で表される化合物の割合が小さすぎると、収率が低下する。また、ビウレットに対する一般式（１）で表される化合物の割合が大きすぎると、精製する際のビウレットの濾過が必要となる。また、経済的にも不利である。上述の範囲の使用量であると、収率の低下を抑制しつつ、精製する際のビウレットの濾過が必要ない点で好ましい。
【００４４】
反応温度は、通常、８０℃以上３００℃以下である。反応を回分式で行う場合は加熱を２段階で行う方法が好ましく、１段階目が１００℃以上１９０℃以下、２段階目が１８０℃以上３００℃以下、さらに好ましくは１段階目が１１０℃以上１５０℃以下、２段階目が２００℃以上２４０℃以下である。１段階目の温度が低すぎると、反応速度が低下し、高すぎると収率が低下する。また、２段階目が低すぎると、反応速度または収率が低下し、高すぎると、耐圧容器などが必要となり経済的に不利である。
【００４５】
反応圧力は特に限定されないが、通常、大気圧下である。
【００４６】
一般式（１）で表される化合物とビウレットとを反応させる方法に特に制限はないが、回分式、連続式のどちらの方法でも実施できる。
【００４７】
たとえば、回分式で反応を行う場合はビウレットの分解温度１９０℃以下で一旦一般式（１）で表される化合物とビウレットを加熱し、その後１８０℃以上に加熱することが好ましい。回分式の反応方法をより具体的に例示するとすれば、非プロトン性極性溶媒とビウレットの混合物を１１０℃以上１５０℃以下に加熱し、一般式（１）で表される化合物とビウレットがモル比で１：１となるように一般式（１）で表される化合物を添加し、次いで２００℃以上２４０℃以下に加熱して一般式（１）で表される化合物とビウレットが２：１のモル比となるように一般式（１）で表される化合物をさらに添加する方法が挙げられる。また、非プロトン性極性溶媒、ビウレットおよび一般式（１）で表される化合物の全量を一括して反応器中で混合して反応させる方法もあるが、この場合は使用する一般式（１）で表される化合物の沸点を考慮し、１８０℃以上の反応温度を保持できるように制御する必要がある。
【００４８】
連続式で反応を行う場合は、加熱した非プロトン性極性溶媒中に反応温度を保持しながら一般式（１）で表される化合物とビウレットを連続的に反応器内に添加する方法を用い、反応生成物を連続的に抜出す。
【００４９】
前記の製造方法により得られる一般式（３）で表される化合物は、蒸留などの操作により反応混合物から回収することができる。
【００５０】
また、別の観点からは、本発明は、下記一般式（３）で表される１，３−ジアルキル−２−イミダゾリジノンの以下の製造方法に関する。この製造方法においては、下記一般式（１）で表される化合物とビウレットとを非プロトン性極性溶媒の存在下で反応させて、下記一般式（２）で表される化合物を中間体として経由して、下記一般式（３）で表される化合物を得る。
【００５１】
【化１３】
【００５２】
【化１４】
【００５３】
【化１５】
【００５４】
上記一般式（１）〜（３）において、Ｒは炭素数１以上４以下のアルキル基を示す。また、上記一般式（２）および（３）に示した化合物において、Ｒは、原料として用いた上記一般式（１）で表される化合物と共通となる。
【００５５】
また、この製造方法において、好ましくは、上記一般式（１）で表される化合物とビウレットとを、非プロトン性極性溶媒の存在下で、ビウレットに対する上記一般式（１）で表される化合物のモル比を１．９以上２．１以下とし、８０℃以上３００℃以下の反応温度で反応させて、上記一般式（２）で表される化合物を中間体として経由して、上記一般式（３）で表される化合物を得る。
【００５６】
この製造方法において、一般式（１）に示した化合物ならびに非プロトン性極性溶媒として、一般式（３）で表される１，３−ジアルキル−２−イミダゾリジノンの前述の製造方法にて例示した化合物と同じものが挙げられる。
【００５７】
非プロトン性極性溶媒の使用量は、特に限定されないが、通常、ビウレット１００重量部に対して２０重量部以上１０００重量部以下である。
【００５８】
一般式（１）で表される化合物とビウレットの使用量は、化学量論的な、一般式（１）で表される化合物：ビウレット＝２．０：１．０のモル比であれば十分であるが、好ましくは１．９：１．０から２．１：１．０のモル比から選択する。この範囲の使用量であると精製する際のビウレットの濾過が必要ない点で好ましい。
【００５９】
反応温度は、通常、８０℃以上３００℃以下である。反応を回分式で行う場合は加熱を２段階で行う方法が好ましく、１段階目が１００℃以上１９０℃以下、２段階目が１８０℃以上３００℃以下、さらに好ましくは１段階目が１１０℃以上１５０℃以下、２段階目が２００℃以上２４０℃以下ある。
【００６０】
反応圧力は特に限定されないが、通常、大気圧下である。
【００６１】
一般式（１）で表される化合物とビウレットとを反応させる方法に特に制限はないが、回分式、連続式のどちらの方法でも実施できる。
【００６２】
たとえば、回分式で反応を行う場合はビウレットの分解温度１９０℃以下で一旦一般式（１）で表される化合物とビウレットを加熱し、その後１８０℃以上に加熱することが好ましい。回分式の反応方法をより具体的に例示するとすれば、非プロトン性極性溶媒とビウレットの混合物を１１０℃以上１５０℃以下に加熱し、一般式（１）で表される化合物とビウレットがモル比で１：１となるように一般式（１）で表される化合物を添加し、次いで２００℃以上２４０℃以下に加熱して一般式（１）で表される化合物とビウレットが２：１のモル比となるように一般式（１）で表される化合物をさらに添加する方法が挙げられる。また、非プロトン性極性溶媒、ビウレットおよび一般式（１）で表される化合物の全量を一括して反応器中で混合して反応させる方法もあるが、この場合は使用する一般式（１）で表される化合物の沸点を考慮し、１８０℃以上の反応温度を保持できるように制御する必要がある。
【００６３】
連続式で反応を行う場合は、加熱した非プロトン性極性溶媒中に反応温度を保持しながら一般式（１）で表される化合物とビウレットを連続的に反応器内に添加する方法を用い、反応生成物を連続的に抜出す。
【００６４】
以上により得られる一般式（３）で表される化合物は、蒸留などの操作により反応混合物から回収することができる。
【００６５】
また、別の観点からは、本発明は、下記一般式（２）で表される１，５−ジアルキル−［１，３，５］トリアゼパン−２，４−ジオンの製造方法に関する。この製造方法においては、下記一般式（１）で表される化合物とビウレットとを反応させる。
【００６６】
【化１６】
【００６７】
【化１７】
【００６８】
上記一般式（１）および（２）において、Ｒは炭素数１以上４以下のアルキル基を示す。また、上記一般式（２）に示した化合物において、Ｒは、原料として用いた上記一般式（１）で表される化合物と共通となる。
【００６９】
この製造方法において、上記一般式（１）に示した化合物として、一般式（３）で表される１，３−ジアルキル−２−イミダゾリジノンの製造方法について前述した例示化合物が挙げられる。
【００７０】
一般式（１）で表される化合物とビウレットの使用量は、化学量論的な、一般式（１）で表される化合物：ビウレット＝１．０：１．０のモル比であればよいが、好ましくは一般式（１）で表される化合物：ビウレット＝０．８：１．０から１．２：１．０のモル比から選択することができる。
【００７１】
一般式（１）で表される化合物とビウレットとを反応させる際に、反応溶媒を使用することができる。
【００７２】
反応溶媒としては、出発原料および一般式（２）で表される化合物と反応せず、かつ、沸点が８０℃以上であるものであれば特に制限はない。このような反応溶媒としては、たとえば、一般式（１）で表される化合物とビウレットからの一般式（３）で表される１，３−ジアルキル−２−イミダゾリジノンの製造方法に好ましい溶媒として挙げた非プロトン性極性溶媒が好ましいものとして挙げられる。
【００７３】
一般式（１）で表される化合物とビウレットとの反応で得られる一般式（２）で表される化合物を単離せずに一般式（３）で表される化合物を製造する場合には、非プロトン性極性溶媒として一般式（３）で表される化合物を使用するのが、これと異なる溶媒を反応に用いた場合に必要な、溶媒との分離操作が不要である点で好ましい。
【００７４】
一般式（１）で表される化合物とビウレットとの反応に非プロトン性極性溶媒を使用する場合、その使用量は特に限定されないが、通常、ビウレット１００重量部に対して２０重量部以上１０００重量部以下である。
【００７５】
反応温度は、通常、８０℃以上１９０℃以下である。この温度範囲であると、反応速度およびビウレットの分解が抑制される点で好ましい。
【００７６】
反応圧力は特に限定されないが、通常、大気圧下である。
【００７７】
一般式（１）で表される化合物とビウレットとを反応させる方法に特に制限はないが、回分式、連続式のどちらの方法でも実施できる。
【００７８】
たとえば、回分式で反応を行う場合は、溶媒とビウレットの混合物を８０℃以上１５０℃以下に加熱し、一般式（１）で表される化合物とビウレットの量比が１：１のモル比となるまで一般式（１）で表される化合物を添加する方法が挙げられる。溶媒、ビウレット、Ｎ，Ｎ’−ジアルキルエチレンジアミン全量を一括して反応器中で混合して反応させる方法もあるが、この場合は使用するＮ，Ｎ’−ジアルキルエチレンジアミンの沸点を考慮し、所定の反応温度を保持できるように適宜制御する必要がある。
【００７９】
連続式で反応を行う場合は、加熱した溶媒中に所望の反応温度を保持しながらＮ，Ｎ’−ジアルキルエチレンジアミンとビウレットを連続的に反応器に添加し、反応混合物を連続的に反応器から抜出す。
【００８０】
前記の製造方法により得られる一般式（２）で表される化合物は、公知の方法で反応混合物から分離することができる。たとえば、反応混合物中に一般式（２）で表される化合物の結晶が析出した状態であれば、これを濾過して分離することができる。反応混合物中に一般式（２）で表される化合物の結晶が析出していない場合は、使用した溶媒を蒸留により留去するか、または一般式（２）で表される化合物を溶解しないが反応に使用した溶媒とは混和する溶媒を添加して一般式（２）で表される化合物の結晶を析出させるなどして一般式（２）で表される化合物を分離することができる。
また、上記一般式（２）で示される化合物は、一般式（１）で表される化合物とビウレットとを反応させて一般式（３）で表される化合物を製造する際の中間体として得てもよい。このとき、一般式（２）で示される化合物は、反応混合物から分離されなくてもよい。
【００８１】
以上に説明した本発明の製造方法は、１，３−ジアルキル−２−イミダゾリジノンの製造方法として有用である。また、１，３−ジアルキル−２−イミダゾリジノンの製造に有用な１，５−ジアルキル−［１，３，５］トリアゼパン−２，４−ジオンの製造方法として有用である。
【００８２】
また、従来技術である１，５−ジアルキル−［１，３，５］トリアゼパン−２，４−ジオンと尿素からの１，３−ジアルキル−２−イミダゾリジノン類の製法では、製造条件を制御しないとイミン体が副生したが、本発明の１，５−ジアルキル−［１，３，５］トリアゼパン−２，４−ジオンとビウレットからの１，３−ジアルキル−２−イミダゾリジノン類の製法とすることにより、一般式（１）で示される化合物およびビウレットの添加条件の特段の制御をしなくしても、イミン体が副生しない。
【実施例】
【００８３】
以下に本発明の実施例を示すが、本発明はこれにより何ら限定されるものではない。なお１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン（以下、ＤＭＩと略記する。）の分析はガスクロマトグラフィー（以下、「ＧＣ」と略記する。）分析に依った。
【００８４】
ＧＣ分析の条件は次の通りである。
カラム：Ｔｈｅｒｍｏｎ１０００＋ＫＯＨ（１０＋３％）、３ｍｍ×２ｍ
キャリアーガス：窒素ガス
カラム温度：１７０℃
【００８５】
（実施例１）
攪拌機、冷却管、温度計を備えた５００ｍｌガラス製反応器にＤＭＩ１３０．０ｇおよびビウレット（東京化成工業株式会社品）３０．９ｇを仕込み、内容物を１２０℃に昇温した。反応器内にＮ，Ｎ’−ジメチルエチレンジアミン２６．５ｇを４時間かけて滴下し、滴下終了後、１２０℃で２時間保持した。反応液を２５℃まで冷却し、１９６．５ｇの反応液を得た。冷却後の反応液中には１，５−ジメチル−［１，３，５］トリアゼパン−２，４−ジオンの結晶が析出していた。結晶を分離して回収した。この結晶をトルエン６０ｍｌで洗浄し、次いでｎ−ヘキサン６０ｍｌで洗浄した後、乾燥し、１，５−ジメチル−［１，３，５］トリアゼパン−２，４−ジオン３２．２ｇを得た。
【００８６】
１，５−ジメチル−［１，３，５］トリアゼパン−２，４−ジオンの収率は、仕込んだＮ，Ｎ’−ジアルキルエチレンジアミンに対し６８．２モル％であった。
【００８７】
得られた１，５−ジメチル−［１，３，５］トリアゼパン−２，４−ジオンの融点、１Ｈ−ＮＭＲを測定した結果、前記の非特許文献２記載の値と合致した。
【００８８】
（実施例２）
攪拌機、冷却管、温度計を備えた５００ｍｌガラス製反応器にＤＭＩ２５７．５ｇおよびビウレット（東京化成工業株式会社品）６１．８ｇを仕込み、内容物を１２０℃に昇温した。反応器内にＮ，Ｎ’−ジメチルエチレンジアミン４４．１ｇ（０．５モル）を２時間かけて滴下し、滴下終了後、１２０℃で４時間保持した。反応液を０℃まで冷却して１時間保持し、３５０．９ｇの反応液を得た。冷却後の反応液中には１，５−ジメチル−［１，３，５］トリアゼパン−２，４−ジオンの結晶が析出していた。結晶を分離して回収した。この結晶をトルエン１７５．５ｇで洗浄した後、乾燥し、１，５−ジメチル−［１，３，５］トリアゼパン−２，４−ジオン６７．８ｇを得た。
【００８９】
１，５−ジメチル−［１，３，５］トリアゼパン−２，４−ジオンの収率は、仕込んだＮ，Ｎ’−ジアルキルエチレンジアミンに対し８６．３モル％であった。
【００９０】
得られた１，５−ジメチル−［１，３，５］トリアゼパン−２，４−ジオンの融点、１Ｈ−ＮＭＲを測定した結果、前記の非特許文献２記載の値と合致した。
【００９１】
１，５−ジメチル−［１，３，５］トリアゼパン−２，４−ジオンの結晶を濾過分離した際の濾液およびトルエン洗浄液436.4ｇ中に、ＤＭＩが２６４．２ｇ含まれていた。これより、ＤＭＩ仕込み量２５７．５ｇを差し引くと、反応により生成したＤＭＩが６.７ｇ（０．０５８７モル）相当あり、仕込んだＮ，Ｎ’−ジアルキルエチレンジアミンに対し１１.７モル％であった。
【００９２】
また、仕込んだＮ，Ｎ’−ジアルキルエチレンジアミンに対し、１，５−ジメチル−［１，３，５］トリアゼパン−２，４−ジオンおよびＤＭＩへの合計転化率は９８．０モル％となる。
【００９３】
（実施例３）
攪拌機、冷却管、温度計を備えた２００ｍｌガラス製反応器に、実施例１で得られた１，５−ジメチル−［１，３，５］トリアゼパン−２，４−ジオン２６．０ｇと溶媒の１，３−ジプロピル−２−イミダゾリジノン１３０．０ｇを仕込み、２００℃に加熱して同温度で２時間保持した。２５℃まで冷却して得られた反応液の重量は１５５．５ｇであった。反応液の一部をＧＣ分析した結果、反応液中のＤＭＩの濃度は１１．４重量％であり、反応液中のＤＭＩの含有量は１７．５ｇであった。この時点でのＤＭＩの収率は仕込んだ１，５−ジメチル−［１，３，５］トリアゼパン−２，４−ジオンに対し９３．９モル％であった。
【００９４】
反応液を５段相当の蒸留塔を用いて蒸留することにより、純度９９．７重量％のＤＭＩを１５．４ｇ得た。
【００９５】
（実施例４）
攪拌機、冷却管、温度計を備えた５００ｍｌガラス製反応器にＤＭＩ１５９．８ｇおよびビウレット（東京化成社品）５１．５ｇを仕込み、内容物を１２０℃に昇温した。同温度で反応器内にＮ，Ｎ’−ジメチルエチレンジアミン４４．１ｇを２時間かけて滴下した。滴下終了後、２００℃に昇温し、次いで、Ｎ，Ｎ’−ジメチルエチレンジアミン４４．１ｇを２時間３０分かけて反応器内に滴下し、滴下終了後、２００℃から２１０℃で１時間保持した。
【００９６】
反応液を２５℃まで冷却し、２６８．１ｇの反応液を得た。反応液の一部をＧＣ分析した結果、反応液中のＤＭＩの濃度は９７．５重量％であった。反応器に最初に仕込んだＤＭＩの量を差し引いた、生成したＤＭＩの収率は滴下したＮ，Ｎ’−ジメチルエチレンジアミンに対し、８９．３モル％であった。
【００９７】
反応液のガスクロマトグラフィーのチャートを図１に示す。この図で明らかなように１，３−ジメチル−２−イミダゾリジンイミンは検出できなかった。
【００９８】
反応液を５段相当の蒸留塔を用いて蒸留することにより、純度９９．７重量％のＤＭＩを２５２．０ｇ得た。
【００９９】
（比較例１）
５００ｍｌのオートクレーブにＮ，Ｎ'−ジメチルエチレンジアミン８８ｇ、尿素６６ｇおよびＤＭＩ１００ｇを仕込んだ。反応温度２１０℃迄約３０分で昇温し、その温度で３時間反応させた。系内圧力は最高約１５ｋｇ／ｃｍ2 Ｇ迄達した。
【０１００】
反応終了後冷却し内容物を取り出すと、白色結晶を含んだスラリー液であり、このものを濾過し得られた濾過液の重量は２００．１ｇ、ＤＭＩ純度は９７．３重量％であった。オートクレーブ中に最初に仕込んだＤＭＩの量を差し引いて求めたＤＭＩの収率は仕込んだＮ，Ｎ'−ジメチルエチレンジアミンに対し、８１．０モル％であった。また、この濾過液中には１，３−ジメチル−２−イミダゾリジンイミンが０．８重量％検出された。ガスクロマトグラフィーのチャートを図２に示す。
【０１０１】
引き続き濾過液を実施例１と同条件下蒸留した結果、純度９９．２重量％のＤＭＩ１８８ｇを得たが、このものには１，３−ジメチル−２−イミダゾリジンイミン０．７重量％が検出された。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】実施例４で得られた１，３−ジアルキル−２−イミダゾリジノンのガスクロマトグラフィーのチャートを示す図である。
【図２】比較例１で得られた１，３−ジアルキル−２−イミダゾリジノンのガスクロマトグラフィーのチャートを示す図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記一般式（１）
【化１】
（式中、Ｒは炭素数１以上４以下のアルキル基を示す。）で表される化合物とビウレットとを非プロトン性極性溶媒の存在下で反応させて、下記一般式（２）
【化２】
（式中、Ｒは炭素数１以上４以下のアルキル基を示す。）で表される化合物を中間体として経由して、下記一般式（３）
【化３】
（式中、Ｒは炭素数１以上４以下のアルキル基を示す。）で表される化合物を得る製造方法。
【請求項２】
一般式（１）
【化４】
（式中、Ｒは炭素数１以上４以下のアルキル基を示す。）で表される化合物とビウレットとを、前記ビウレットに対する前記一般式（１）で表される化合物のモル比を１．９以上２．１以下とし、非プロトン性極性溶媒の存在下で、８０℃以上３００℃以下の反応温度で反応させて、下記一般式（２）
【化５】
（式中、Ｒは炭素数１以上４以下のアルキル基を示す。）で表される化合物を中間体として経由して、下記一般式（３）
【化６】
（式中、Ｒは炭素数１以上４以下のアルキル基を示す。）で表される化合物を得る製造方法。
【請求項３】
下記一般式（１）
【化７】
（式中、Ｒは炭素数１以上４以下のアルキル基を示す。）で表される化合物とビウレットとを、前記ビウレットに対する前記一般式（１）で表される化合物のモル比を１．９以上２．１以下とし、非プロトン性極性溶媒の存在下で、８０℃以上３００℃以下の反応温度で反応させて、下記一般式（３）
【化８】
（式中、Ｒは炭素数１以上４以下のアルキル基を示す。）で表される化合物を得る製造方法。
【請求項４】
前記非プロトン性極性溶媒が、前記一般式（３）で表される化合物である、請求項１乃至３いずれかに記載の製造方法。
【請求項５】
下記一般式（１）
【化９】
（式中、Ｒは炭素数１以上４以下のアルキル基を示す。）で表される化合物とビウレットとを、前記ビウレットに対する前記一般式（１）で表される化合物のモル比を０.８以上１．２以下とし、８０℃以上１９０℃以下の反応温度で反応させて、下記一般式（２）
【化１０】
（式中、Ｒは炭素数１以上４以下のアルキル基を示す。）で表される化合物を得る製造方法。
【請求項１】
下記一般式（１）
【化１】
（式中、Ｒは炭素数１以上４以下のアルキル基を示す。）で表される化合物とビウレットとを非プロトン性極性溶媒の存在下で反応させて、下記一般式（２）
【化２】
（式中、Ｒは炭素数１以上４以下のアルキル基を示す。）で表される化合物を中間体として経由して、下記一般式（３）
【化３】
（式中、Ｒは炭素数１以上４以下のアルキル基を示す。）で表される化合物を得る製造方法。
【請求項２】
一般式（１）
【化４】
（式中、Ｒは炭素数１以上４以下のアルキル基を示す。）で表される化合物とビウレットとを、前記ビウレットに対する前記一般式（１）で表される化合物のモル比を１．９以上２．１以下とし、非プロトン性極性溶媒の存在下で、８０℃以上３００℃以下の反応温度で反応させて、下記一般式（２）
【化５】
（式中、Ｒは炭素数１以上４以下のアルキル基を示す。）で表される化合物を中間体として経由して、下記一般式（３）
【化６】
（式中、Ｒは炭素数１以上４以下のアルキル基を示す。）で表される化合物を得る製造方法。
【請求項３】
下記一般式（１）
【化７】
（式中、Ｒは炭素数１以上４以下のアルキル基を示す。）で表される化合物とビウレットとを、前記ビウレットに対する前記一般式（１）で表される化合物のモル比を１．９以上２．１以下とし、非プロトン性極性溶媒の存在下で、８０℃以上３００℃以下の反応温度で反応させて、下記一般式（３）
【化８】
（式中、Ｒは炭素数１以上４以下のアルキル基を示す。）で表される化合物を得る製造方法。
【請求項４】
前記非プロトン性極性溶媒が、前記一般式（３）で表される化合物である、請求項１乃至３いずれかに記載の製造方法。
【請求項５】
下記一般式（１）
【化９】
（式中、Ｒは炭素数１以上４以下のアルキル基を示す。）で表される化合物とビウレットとを、前記ビウレットに対する前記一般式（１）で表される化合物のモル比を０.８以上１．２以下とし、８０℃以上１９０℃以下の反応温度で反応させて、下記一般式（２）
【化１０】
（式中、Ｒは炭素数１以上４以下のアルキル基を示す。）で表される化合物を得る製造方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００７−３９４４３（Ｐ２００７−３９４４３Ａ）
【公開日】平成１９年２月１５日（２００７．２．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１７９９３８（Ｐ２００６−１７９９３８）
【出願日】平成１８年６月２９日（２００６．６．２９）
【出願人】（０００００５８８７）三井化学株式会社 (2,318)
【公開日】平成１９年２月１５日（２００７．２．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年６月２９日（２００６．６．２９）
【出願人】（０００００５８８７）三井化学株式会社 (2,318)
[ Back to top ]