２−オキサゾリジノン化合物の製造方法
【課題】２−オキサゾリジノン化合物を高純度でかつ高収率で製造する方法を提供する。
【解決手段】環状カーボネートと、Ｎ−アルキルモノアルカノールアミンとを、触媒の存在下で反応させることを有する、２−オキサゾリジノン化合物の製造方法。特に、アルキレングリコール以外の副生成物、特に沸点差の小さいＮ−アルキルジアルカノールアミンの副生を抑えることができる触媒を使用し、このような触媒の存在下でＮ−アルキルモノアルカノールアミンと環状カーボネートとの反応を行なう。
【解決手段】環状カーボネートと、Ｎ−アルキルモノアルカノールアミンとを、触媒の存在下で反応させることを有する、２−オキサゾリジノン化合物の製造方法。特に、アルキレングリコール以外の副生成物、特に沸点差の小さいＮ−アルキルジアルカノールアミンの副生を抑えることができる触媒を使用し、このような触媒の存在下でＮ−アルキルモノアルカノールアミンと環状カーボネートとの反応を行なう。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２−オキサゾリジノン化合物の製造方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、Ｎ−アルキルジアルカノールアミンの副生成を抑制・防止して、２−オキサゾリジノン化合物を好ましくは高純度で製造できる方法に関する。
【０００２】
本発明の２−オキサゾリジノン化合物は、高純度であるため、リチウム二次電池電解液の溶媒、電解コンデンサ電解液の溶媒、インクの溶媒などに有用である。
【背景技術】
【０００３】
２−オキサゾリジノン化合物は、高分子材料、有機合成反応用の試薬、医薬、農薬、化粧料、キラル補助剤等の原料もしくは中間体等として有用である。従来、２−オキサゾリジノン化合物の製造方法としては、アミノアルコールと環状カーボネートとを反応させる方法（例えば、特許文献１参照）などが報告されている。しかしながら、上記方法で得られる反応生成物は、副生グリコールに加えて、未反応アミノアルコールや副生ジヒドロキシアミンなどの不純物を含む。これらの不純物は、精密蒸留などで分別する必要があるが、このような方法によっても高純度の２−オキサゾリジノン化合物を得ることは非常に困難であった。このため、上記方法で得られた２−オキサゾリジノン化合物は、高純度を必要とするものには使用できなかった。
【０００４】
上記問題を克服することを目的として、アミノアルコールと環状カーボネートとの反応生成物を陽イオン交換樹脂と接触させる方法（例えば、特許文献２参照）；アミノアルコールと環状カーボネートとの反応生成物を塩基吸着能および／またはカチオン交換能を有する無機固体酸と接触させる方法（例えば、特許文献３参照）；およびアミノアルコールと環状カーボネートとの反応物を１５０℃以下の温度で減圧下にアルキレングリコールを還流および／または留去しながら環化させる方法（例えば、特許文献４参照）が報告されている。
【特許文献１】特開昭５９−２２２４８１号公報
【特許文献２】特開昭６０−９７９６７号公報
【特許文献３】特開昭６０−１５２４７６号公報
【特許文献４】特開昭６１−７２６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献２〜４に記載の方法では、アミノアルコールと環状カーボネートとの反応により、グリコール、未反応アミノアルコール、ジヒドロキシアミン（Ｎ−アルキルジアルカノールアミン）が生じ、これらの不純物を除去する（所望の生成物を精製する）ことを目的としている。また、これらのアミノアルコールを環状カーボネートと反応させた際のアルキレングリコール以外の副生成物、特にＮ−アルキルジアルカノールアミンは、目的生成物である２−オキサゾリジノン化合物の沸点との差が小さいため、蒸留による分離が困難である。このため、上記特許文献２〜４の方法によると、収率を重視すると純度が低くなる、あるいは純度を重視すると収率が低くなる、などの問題がある。また、上記特許文献２〜４に記載される方法では、十分な純度で２−オキサゾリジノン化合物が得られない。例えば、リチウム二次電池電解液の溶媒、電解コンデンサ電解液の溶媒、インクの溶媒などの分野では、より高純度の２−オキサゾリジノン化合物が強く望まれている。
【０００６】
上述したように、高純度の２−オキサゾリジノン化合物を簡便な方法で高い収率で製造する方法は、依然として強く求められている。
【０００７】
本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、簡便な方法でＮ−アルキルジアルカノールアミンの副生成を抑制・防止して２−オキサゾリジノン化合物を製造できる方法を提供することを目的とする。
【０００８】
本発明の他の目的は、アルキレングリコール以外の副生成物、特に沸点差の小さいＮ−アルキルジアルカノールアミンの副生を抑え、オキサゾリジノン類（２−オキサゾリジノン化合物）の蒸留による分離を容易にすることによって、簡便かつ高純度、高収率でオキサゾリジノン類（２−オキサゾリジノン化合物）を製造できる方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、上記問題、即ち、蒸留時にアルキレングリコール以外の副生成物、特に沸点差の小さいＮ−アルキルジアルカノールアミンの副生の影響により高純度の２−オキサゾリジノン化合物を高収率で得られないという問題を解決すべく、鋭意研究を行なった。その結果、アルキレングリコール以外の副生成物、特に沸点差の小さいＮ−アルキルジアルカノールアミンの副生を抑えることができる触媒を使用し、このような触媒の存在下でＮ−アルキルモノアルカノールアミンと環状カーボネートとの反応を行なうことにより、上記目的が達成できることを見出した。さらに、上記反応後、反応液にｐＨが７以下になるように酸を添加した後、蒸留することにより；反応液を吸着剤と接触させた後、蒸留することにより；または上記反応後、反応液にｐＨが７以下になるように酸を添加し、吸着剤と接触させた後、蒸留することにより、より純度の高い２−オキサゾリジノン化合物を容易に得ることができることをも知得した。上記知見に基づいて、本発明を完成するに至った。
【００１０】
すなわち、上記目的は、環状カーボネートと、下記式（１）：
【００１１】
【化１】
【００１２】
ただし、Ｒ１は、炭素数１〜４のアルキル基を表わし、Ｒ２およびＲ３は、それぞれ独立して、水素原子または炭素数１〜４のアルキル基を表わす、
で示されるＮ−アルキルモノアルカノールアミン（アミノアルコール）とを、触媒の存在下で反応させることを有する、下記式（２）：
【００１３】
【化２】
【００１４】
ただし、Ｒ１は、炭素数１〜４のアルキル基を表わし、Ｒ２およびＲ３は、それぞれ独立して、水素原子または炭素数１〜４のアルキル基を表わす、
で示される２−オキサゾリジノン化合物の製造方法によって達成される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、比較的安価な原料を用いて、Ｎ−アルキルジアルカノールアミンの副生成を抑制・防止して、簡便な方法でかつ高い収率で２−オキサゾリジノン化合物を経済的に製造できる。また、本発明に係る反応後に精製工程を行なうことによって、２−オキサゾリジノン化合物をより高純度で得ることができる。したがって、本発明の方法によって製造される２−オキサゾリジノン化合物は、高純度が要求される分野、例えば、リチウム二次電池電解液の溶媒、電解コンデンサ電解液の溶媒、インクの溶媒などに使用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明は、環状カーボネートと、下記式（１）：
【００１７】
【化３】
【００１８】
ただし、Ｒ１は、炭素数１〜４のアルキル基を表わし、Ｒ２およびＲ３は、それぞれ独立して、水素原子または炭素数１〜４のアルキル基を表わす、
で示されるＮ−アルキルモノアルカノールアミンとを、触媒の存在下で反応させることを有する、下記式（２）：
【００１９】
【化４】
【００２０】
ただし、Ｒ１は、炭素数１〜４のアルキル基を表わし、Ｒ２およびＲ３は、それぞれ独立して、水素原子または炭素数１〜４のアルキル基を表わす、
で示される２−オキサゾリジノン化合物の製造方法を提供するものである。
【００２１】
従来では、無触媒下でＮ−アルキルモノアルカノールアミン（アミノアルコール）を環状カーボネートと反応させた後、反応生成物を、陽イオン交換樹脂と接触させる、あるいは塩基吸着能および／またはカチオン交換能を有する無機固体酸と接触させる、ことによって、副生成物、特に沸点差の小さいＮ−アルキルジアルカノールアミンを除去していた。または、無触媒下でのＮ−アルキルモノアルカノールアミンと環状カーボネートとの反応物を１５０℃以下の温度で減圧下にアルキレングリコールを還流および／または留去しながら環化させて、高純度のオキサゾリジノンを製造していた。すなわち、従来では、Ｎ−アルキルモノアルカノールアミンを環状カーボネートとの反応を無触媒下で行っていた。
【００２２】
これに対して、本発明は、Ｎ−アルキルモノアルカノールアミンと環状カーボネートとの反応を触媒の存在下で行なうことを特徴とする。この方法によると、反応後ではなく、反応時（中）の、副生成物、特に沸点差の小さいＮ−アルキルジアルカノールアミンの生成を、抑制・防止できる。
【００２３】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００２４】
本発明では、Ｎ−アルキルモノアルカノールアミンを環状カーボネートと触媒の存在下で反応させる。ここで原料として使用されるＮ−アルキルモノアルカノールアミンは、下記式（１）：
【００２５】
【化５】
【００２６】
で示される化合物である。上記式（１）において、Ｒ１は、炭素数１〜４のアルキル基を表わす。ここで、炭素数１〜４のアルキル基は、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、ｓｅｃ−ブチル基、またはｔｅｒｔ−ブチル基である。これらのうち、Ｒ１は、メチル基、エチル基、ｎ−ブチル基であることが好ましく、メチル基、ｎ−ブチル基であることがより好ましい。
【００２７】
また、上記式（１）中、Ｒ２およびＲ３は、水素原子または炭素数１〜４のアルキル基を表わす。ここで、Ｒ２およびＲ３は、同一であってもあるいは異なるものであってもよい。また、炭素数１〜４のアルキル基は、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、またはｔｅｒｔ−ブチル基である。これらのうち、Ｒ２およびＲ３は、水素原子であることが好ましい。
【００２８】
すなわち、上記式（１）のＮ−アルキルモノアルカノールアミンの具体例としては、Ｎ−メチルエタノールアミン、Ｎ−エチルエタノールアミン、Ｎ−ｎ−プロピルエタノールアミン、Ｎ−イソプロピルエタノールアミン、Ｎ−ｎ−ブチルエタノールアミン、Ｎ−イソブチルエタノールアミン、Ｎ−ｓｅｃ−ブチルエタノールアミン、Ｎ−ｔｅｒｔ−ブチルエタノールアミンなどが挙げられる。本発明において、上記式（１）のＮ−アルキルモノアルカノールアミンは、１種類を単独で使用されてもあるいは２種以上の混合物の形態で使用されてもよいが、１種類を単独で使用することが好ましい。
【００２９】
本発明において、Ｎ−アルキルモノアルカノールアミンの量は、環状カーボネートと効率よく反応できる量であれば特に制限されない。具体的には、Ｎ−アルキルモノアルカノールアミンの量は、通常、環状カーボネートと化学量論的に等モルであるが、環状カーボネート １モルに対して、好ましくは０．５〜１．３モル、より好ましくは０．８〜１．１モルである。このような量比で反応させると、Ｎ−アルキルモノアルカノールアミンと環状カーボネートとの反応は効率よく進行できる。
【００３０】
また、本発明で原料として使用される環状カーボネートは、特に制限されず、公知の環状カーボネートが使用できる。例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネートなどが挙げられる。これらのうち、原料の入手し易さを考慮すると、エチレンカーボネートがより好ましく使用される。
【００３１】
本発明では、Ｎ−アルキルモノアルカノールアミンと環状カーボネートとの反応は、触媒の存在下で行なわれる。このように、触媒の存在下で環状カーボネートとＮ−アルキルモノアルカノールアミンとを反応させると、副生成物、特に沸点差の小さいＮ−アルキルジアルカノールアミンの副生を抑制・防止できる。本発明で使用できる触媒としては、上記したような副生成物の生成を抑制・防止できるものであれば特に制限されないが、塩基性物質、酸または塩基吸着剤、および陽イオンまたは陰イオン交換樹脂などが好ましく挙げられる。ここで、塩基性物質としては、Ｎ−アルキルモノアルカノールアミンと環状カーボネートとの反応の触媒として作用するものであれば特に制限されない。具体的には、ナトリウムメチラート、カリウムメチラート等の金属アルコラート類；水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム等の水酸化物；リン酸三ナトリウム；モルホリン、４−メチルモルホリン、２，６−ジメチルモルホリン、４−エチルモルホリン、２−モルホリノエタノール等のモルホリン類；ピペラジン、１−メチルピペラジン、２−メチルピペラジン、１，４−ジメチルピペラジン、２，５−ジメチルピペラジン（シス体、トランス体双方を含む）、２，６−ジメチルピペラジン、１−エチルピペラジン、２−（１−ピペラジニル）エタノール、１，４−ピペラジンジエタノール等のピペラジン類；イミダゾール、１−メチルイミダゾール、２−メチルイミダゾール、４−メチルイミダゾール、１，２−ジメチルイミダゾール、１−エチルイミダゾール、２−エチルイミダゾール等のイミダゾール類；１，５−ジアザビシクロ［４．３．０］−５−ノネン（ＤＢＮ）、１，８−ジアザビシクロ［５．４．０］−７−ウンデセン（ＤＢＵ）等のジアザ−ビシクロ−アルケン類、１，４−ジアザビシクロ［２．２．２］−オクタン（ＤＡＢＣＯ）などが挙げられる。
【００３２】
また、酸または塩基吸着剤としては、キョーワード シリーズ（例えば、キョーワード １００、２００、３００、４００、５００、６００、７００、１０００、２０００）（協和化学工業社製）；ミズカエース（酸性白土） シリーズ（例えば、ミズカエース ♯２０、♯２００、♯３００、♯４００）（水澤化学工業製）；ガレオンアース（活性白土：酸性白土を改質したもの） シリーズ（例えば、ガレオンアース Ｖ２Ｒ、Ｖ２、Ｖ１、ＮＶ、ＮＳ、ＮＦ−２）（水澤化学工業製）；式：（ＳｉＯ２）ｐ（Ａｌ２Ｏ３）ｑ（Ｈ２Ｏ）ｒ［式中、ｐ、ｑ及びｒは、それぞれ、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、及びＨ２Ｏの質量比（ｐ＋ｑ＋ｒ＝１００質量％）であり、ｑ＝１〜９０質量％、ｒ＝１〜３０質量％、ｐ＝１００−ｑ−ｒである］の化合物などが挙げられる。ここで、例えば、キョーワード ７００（協和化学工業社製）は、酸化アルミニウム１０．５質量％、酸化ケイ素６０．２質量％の組成を有する。
【００３３】
陽イオンまたは陰イオン交換樹脂としては、アンバーライト シリーズ（例えば、ＩＲ１２０Ｂ Ｎａ、ＩＲ１２４ Ｎａ、１００６Ｆ Ｈ、２０００ＣＴ Ｎａ、２５２ Ｎａ、ＦＰＣ３５００、ＩＲＣ７６、ＩＲＣ７４８）（オルガノ製）等の陽イオン交換樹脂；アンバーライト シリーズ（例えば、アンバーライト ＩＲＡ４００Ｊ Ｃｌ、ＩＲＡ４００Ｔ Ｃｌ、ＩＲＡ４０２Ｊ Ｃｌ、ＩＲＡ４０２ＢＬ Ｃｌ、ＩＲＡ４０４Ｊ Ｃｌ、ＩＲＡ４５８ＲＦ Ｃｌ、ＩＲＡ９００Ｊ Ｃｌ、ＩＲＡ９０４ Ｃｌ、ＩＲＡ９５８ Ｃｌ、ＩＲＡ４１０Ｊ Ｃｌ、ＩＲＡ４１１ Ｃｌ、ＩＲＡ９１０ＣＴ Ｃｌ、ＩＲＡ４７８ＲＦ Ｃｌ、ＩＲＡ６７、ＩＲＡ９６ＳＢ、ＸＴ６０５０ＲＦ、ＸＥ５８３、ＩＲＡ７４３）（オルガノ製）等の陰イオン交換樹脂；アンバーリスト シリーズ（例えば、アンバーリスト １５ＤＲＹ、１５ＪＷＥＴ、１６ＷＥＴ、３１ＷＥＴ、３５ＷＥＴ）（オルガノ製）等の触媒・非水溶液用イオン交換樹脂；ダイヤイオン シリーズ（三菱化学製）、例えば、ダイヤイオン ＳＫ１Ｂ、ＳＫ１０４、ＳＫ１１０、ＳＫ１１２（ゲル型）、ＵＢＫ０８、ＵＢＫ１０、ＵＢＫ１２（ゲル型均一粒径品）、ＰＫ２０８、ＰＫ２１２、ＰＫ２１６、ＰＫ２１８、ＰＫ２２０、ＰＫ２２８（ポーラス型）、ＳＫ１０４Ｈ、ＳＫ１ＢＨ（触媒用ゲル型）、ＰＫ２１６Ｈ（触媒用ポーラス型）、ＲＣＰ１４５Ｈ、ＲＣＰ１６０Ｍ（触媒用ハイポーラス型）、ＵＫＢ５３０、ＵＫＢ５３５、ＵＫＢ５３０Ｋ、ＵＫＢ５３５Ｋ、ＵＫＢ５５５（クロマト分離用均一粒径樹脂）等の強酸性陽イオン交換樹脂、ＷＫ４０（アクリル系）、ＷＫ１０、ＷＫ１１、ＷＫ１００（メタクリル系）等の弱酸性陽イオン交換樹脂、ＳＡ１０Ａ、ＳＡ１２Ａ、ＳＡ１１Ａ、ＮＳＡ１００、ＵＳＢ１２０（Ｉ型ゲル型）、ＰＡ３０６Ｓ、ＰＡ３０８、ＰＡ３１２、ＰＡ３１６、ＰＡ３１８Ｌ（Ｉ型ポーラス型）、ＨＰＡ２５（Ｉ型ハイポーラス型）、ＳＡ２０Ａ、ＳＡ２１Ａ（ＩＩ型ゲル型）、ＰＡ４０８、ＰＡ４１２、ＰＡ４１８（ＩＩ型ポーラス型）等の強塩基性陽イオン交換樹脂、ＷＡ１０（アクリル系）、ＷＡ２０、ＷＡ２１Ｊ、ＷＡ３０（スチレン系）等の弱塩基性陽イオン交換樹脂、ＳＡＦ１１ＡＬ、ＳＡＦ１２Ａ、ＰＡＦ３０８Ｌ（強塩基Ｉ型）、ＷＡ３０Ｃ（スチレン系弱塩基）等の低臭・低溶出陰イオン交換樹脂などが挙げられる。
【００３４】
上記触媒のうち、ナトリウムメチラート、カリウムメチラート、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、リン酸三ナトリウム、４−エチルモルホリン、１，４−ジメチルピペラジン、１−エチルイミダゾール、１，５−ジアザビシクロ［４，３，０］−５−ノネン（ＤＢＮ）、１，８−ジアザビシクロ［５，４，０］−７−ウンデセン（ＤＢＵ）、１，４−ジアザビシクロ［２，２，２］−オクタン（ＤＡＢＣＯ）、キョーワード ５００、７００、２０００（協和化学工業社製）、アンバーライト ＩＲＡ９０４ Ｃｌ、ＩＲＡ４１０Ｊ Ｃｌ（オルガノ製）、アンバーリスト １５ＤＲＹ（オルガノ製）、ダイヤイオン ＳＫ１Ｂ、ＳＡ１０Ａ）（三菱化学製）が好ましく、ナトリウムメチラート、水酸化ナトリウム、リン酸三ナトリウム、１，４−ジメチルピペラジン、１−エチルイミダゾール、１，５−ジアザビシクロ［４，３，０］−５−ノネン（ＤＢＮ）、１，８−ジアザビシクロ［５，４，０］−７−ウンデセン（ＤＢＵ）、キョーワード ５００、７００（協和化学工業社製）、アンバーライト ＩＲＡ９０４ Ｃｌ、ＩＲＡ４１０Ｊ Ｃｌ（オルガノ製）、アンバーリスト １５ＤＲＹ（オルガノ製）が最も好ましい。
【００３５】
本発明において、触媒の量は、Ｎ−アルキルモノアルカノールアミンと環状カーボネートとの反応を有用に触媒できる量であれば特に制限されず、また、触媒の種類、反応温度、原料（Ｎ−アルキルモノアルカノールアミンや環状カーボネート）中の水分量などにより異なる。具体的には、触媒が塩基性物質である場合には、塩基性物質の量は、通常、環状カーボネート １モルに対して、好ましくは０．０００１〜０．０６モル、より好ましくは０．００１〜０．０４モルである。また、触媒が酸もしくは塩基吸着剤、または陽イオンもしくは陰イオン交換樹脂である場合には、当該触媒の量は、環状カーボネートに対して、好ましくは０．００１〜２０質量％、より好ましくは０．０１〜１０質量％、さらにより好ましくは０．１〜５質量％である。このような量比であれば、Ｎ−アルキルモノアルカノールアミンと環状カーボネートとの反応を良好に触媒できる。ここで、触媒の量が下限を下回る場合には、上記反応中に、副生成物、特に沸点差の小さいＮ−アルキルジアルカノールアミンが多く生成して、後の精製工程（例えば、蒸留）に悪影響を及ぼす可能性がある。逆に、触媒の量が上限を超える場合には、添加に見合う効果が得られず、経済的に好ましくない可能性がある。
【００３６】
また、触媒は、そのままの固体（例えば、固体塩基性物質）の形態で使用されてもあるいは予め適当な溶媒に溶解、分散、懸濁された後使用されてもよい。例えば、ナトリウムメチラート等、触媒が粉末状であり、扱いにくい場合には、触媒を予め適当な溶媒に溶解、分散、懸濁して溶液／分散液／懸濁液の形態で取り扱うと、所定量の触媒を容易に添加できるため、好ましい。ここで、触媒の溶媒における形態は、上記したように、溶解、分散、または懸濁のいずれの形態であってもよいが、取り扱いの容易さなどを考慮すると、溶液の形態であることが好ましい。この際使用される溶媒は、使用される触媒の種類によって異なるが、水、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノールなどが挙げられる。これらのうち、溶解性を考慮すると、メタノールが好ましい。また、溶媒を使用する際の溶液／分散液／懸濁液中の触媒の濃度は、特に制限されず、添加量に応じて適宜選択される。溶媒を使用する際の溶液／分散液／懸濁液中の塩基性物質の濃度は、好ましくは１０〜９０質量％、より好ましくは２０〜５０質量％である。
【００３７】
本発明において、Ｎ−アルキルモノアルカノールアミンと環状カーボネートとの反応様式は、特に制限されない。例えば、上記反応は、回分式、連続式のいずれの方式で行なわれてもよい。また、原料であるＮ−アルキルモノアルカノールアミン及び環状カーボネート、ならびに触媒の添加順序もまた特に制限されない。具体的には、ア）触媒をＮ−アルキルモノアルカノールアミンに添加した後、これに環状カーボネートを添加する方法；イ）触媒を環状カーボネートに添加した後、これにＮ−アルキルモノアルカノールアミンを添加する方法；ウ）Ｎ−アルキルモノアルカノールアミンを触媒に添加した後、これに環状カーボネートを添加する方法；エ）環状カーボネートを触媒に添加した後、これにＮ−アルキルモノアルカノールアミンを添加する方法など、いずれの添加形態であってもよい。これらのうち、ア）、ウ）が好ましく、ア）がより好ましい。この際、添加方法は特に制限されず、一括して添加しても、または滴下などにより段階的にもしくは連続して添加してもいずれの形態であってもよい。ただし、環状カーボネートやＮ−アルキルモノアルカノールアミンを、滴下などにより段階的にもしくは連続して添加することが好ましい。これは、環状カーボネートやＮ−アルキルモノアルカノールアミンを一括して添加すると、反応熱により温度が急激に上昇し、副生成物が生成しやすくなる場合があるからである。
【００３８】
また、副生成物の生成を抑制・防止するという観点からは、原料（環状カーボネート、Ｎ−アルキルモノアルカノールアミン）及び触媒を、２５〜８０℃、より好ましくは４０〜７０℃の温度で、混合（添加）し、その後、下記に詳述されるような反応温度に調節されることが好ましい。また、上述したように、反応熱により、混合／添加時には混合液（反応液）の温度は上昇傾向にあるが、この場合であっても、副生成物の生成を抑制・防止するという観点から、混合液（反応液）の温度は、１００℃以下、より好ましくは５０〜１００℃に維持することが好ましい。このような温度範囲であれば、副生成物、特に沸点差の小さいＮ−アルキルジアルカノールアミンの副生を抑制・防止できる。なお、本発明において、温度は、各工程中多少上下する。このため、本明細書中の温度は、±５℃程度の変動を含む。
【００３９】
また、Ｎ−アルキルモノアルカノールアミンと環状カーボネートとの反応条件は、特に制限されないが、好ましくは、上記したような温度で原料（環状カーボネート、Ｎ−アルキルモノアルカノールアミン）及び触媒を混合・添加した後に、混合液（反応液）を必要であれば所定の温度になるように加熱／冷却して、反応を行なうことが好ましい。例えば、Ｎ−アルキルモノアルカノールアミンと環状カーボネートとの反応温度は、原料（環状カーボネート、Ｎ−アルキルモノアルカノールアミン）及び触媒が凝固せずに、反応が進行し、かつ副生成物、特に沸点差の小さいＮ−アルキルジアルカノールアミンの生成を抑制・防止する温度であれば特に制限されない。反応時間もまた、特に制限されず、原料や触媒の仕込み量や反応温度などにより適宜選択される。具体的には、反応は、好ましくは２５〜１４０℃、より好ましくは６０〜１００℃の温度で、好ましくは０．１〜１０時間、より好ましくは１〜５時間、行なわれる。上記反応温度が下限を下回る場合には、反応速度が遅くなり、効率よく反応が進行しない可能性がある。逆に、反応温度が上限を超える場合には、副生成物、特に沸点差の小さいＮ−アルキルジアルカノールアミンが生成しやすくなり、収率や純度が低下する可能性がある。また、反応は、常圧、減圧または加圧のいずれの圧力条件下で行なわれてもよいが、操作しやすさなどを考慮すると、常圧下で行なわれることが好ましい。また、Ｎ−アルキルモノアルカノールアミンと環状カーボネートとの反応は、原料や触媒に不活性な（反応に関与しない）溶媒中で行なわれてもよいが、経済的・工業的な観点からは、溶媒は別途使用しないことが好ましい。
【００４０】
上述したように、環状カーボネートとＮ−アルキルモノアルカノールアミンとを触媒の存在下で反応させることによって、２−オキサゾリジノン化合物が製造される。ここで、反応の終了（２−オキサゾリジノン化合物や副生成物の生成）は、例えば、液体クロマトグラフィー、ガスクロマトグラフィー等の公知の方法によってモニターできる。また、本発明の方法によると、上記反応終了後の反応生成物は、副生成物、特に沸点差の小さい、すなわち、除去が困難であるＮ−アルキルジアルカノールアミンをほとんど含有しない。具体的には、当該粗２−オキサゾリジノン化合物中の、Ｎ−アルキルジアルカノールアミンの含有量は、通常、０．３ＧＣａｒｅａ％以下、より好ましくは０．０〜０．２７ＧＣａｒｅａ％であり、アルキレングリコールの含有量は、通常、４０ＧＣａｒｅａ％以下、より好ましくは２０〜３６ＧＣａｒｅａ％である。なお、上記副生成物のうち、アルキレングリコールは、精製工程、特に下記に記載されるような精製工程によって、反応物から容易に除去できる。ここで、上記副生成物（Ｎ−アルキルジアルカノールアミン、アルキレングリコール）の含有量は、下記実施例において記載されるガスクロマトグラフィーによって測定した値である。また、下記実施例の条件下でのガスクロマトグラフィーによるＮ−アルキルジアルカノールアミン及びアルキレングリコールの検出限界は、それぞれ、１００ｐｐｍ及び３０ｐｐｍである。また、精製工程を経ずに本発明に係る反応直後の反応生成物（粗２−オキサゾリジノン化合物）の純度は、以下に限定されるものではないが、通常、６０ＧＣａｒｅａ％以上であり、より好ましくは６４〜８０ＧＣａｒｅａ％である。
【００４１】
本発明では、上記反応によって得られた反応生成物の純度をさらに向上させる、および／または上記反応時に使用された触媒を除去することを目的として、別途、精製工程を行なってもよい。精製工程を行なう場合の、精製工程は、特に制限されず、特開昭６０−９７９６７号公報、特開昭６０−１５２４７６号公報、特開昭６１−７２６２号公報等の、公知の精製方法が同様にしてあるいは適宜修飾されて使用できる。例えば、（ａ）環状カーボネートとＮ−アルキルモノアルカノールアミンとの反応で得られた反応生成物を、吸着剤と接触させた後、蒸留する；（ｂ）環状カーボネートとＮ−アルキルモノアルカノールアミンとの反応で得られた反応生成物に、ｐＨが７以下になるように酸を添加した後、蒸留する；（ｃ）上記（ａ）及び（ｂ）との組み合わせなどが好ましく使用される。なお、精製工程は、上記具体的な実施形態に限定されない。
【００４２】
以下、上記好ましい実施形態（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）について詳述する。
【００４３】
上記実施形態（ａ）において、まず、反応生成物を、吸着剤と接触させる。これにより、上記反応中で使用された触媒（塩基性物質）が吸着・除去されるため、次工程の蒸留時の副反応が抑制される。ここで、使用される吸着剤は、特に制限されず、公知の吸着剤が使用できる。例えば、酸性白土、ガレオンアース（水沢化学工業社製）等の活性白土、ベントナイト、９ＳｉＯ２・Ａｌ２Ｏ３・αＨ２Ｏ（α＝０〜２）、キョーワード ６００（協和化学工業社製）、キョーワード ７００（協和化学工業社製；酸化アルミニウム１０．５質量％、酸化ケイ素６０．２質量％）、等の、式：（ＳｉＯ２）ｐ（Ａｌ２Ｏ３）ｑ（Ｈ２Ｏ）ｒ［式中、ｐ、ｑ及びｒは、それぞれ、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、及びＨ２Ｏの質量比（ｐ＋ｑ＋ｒ＝１００質量％）であり、ｑ＝１〜９０質量％、ｒ＝１〜３０質量％、ｐ＝１００−ｑ−ｒである］の化合物、トミックスＡＤ−７００（富田製薬（株）製）、トミックスＡＤ−６００（富田製薬（株）製）、陽イオン交換樹脂、珪藻土等の微紛珪酸などが挙げられる。これらのうち、キョーワード ７００、酸性白土、活性白土が好ましく、より好ましくはキョーワード ７００である。また、上記吸着剤は、単独で使用されてもあるいは２種以上の混合物の形態で使用されてもよい。さらに、吸着剤の使用量は、触媒（塩基性物質）を十分吸着・除去できる量であれば特に制限されない。吸着剤の使用量は、触媒（塩基性物質）の添加量に対して、質量比で、好ましくは２５〜６０倍、より好ましくは３０〜４５倍の範囲である。
【００４４】
反応生成物を吸着剤と接触する条件は、触媒（塩基性物質）を十分吸着・除去できる条件であれば特に制限されない。具体的には、反応生成物に、吸着剤を添加した後、２５〜１００℃、より好ましくは５０〜８０℃で、０．１〜１０時間、より好ましくは２〜５時間、反応生成物と吸着剤とを接触させることが好ましい。ここで、反応生成物と吸着剤との接触を向上させるために、混合物を攪拌などしてもよい。反応生成物と吸着剤とを接触させた後は、濾過、分液などにより吸着剤を分離・除去して、濾液について蒸留（例えば、減圧蒸留）を行なう。ここで、蒸留条件は、特に制限されず、目的物である２−オキサゾリジノン化合物の種類によって適宜選択されうる。例えば、蒸留時の圧力は、釜内の温度が２００℃以下、より好ましくは１００〜１６０℃になるように、選択される。釜内の温度が２００℃を超えると、副反応が起こり、収率の低下を招く可能性がある。このような蒸留によって、目的物である２−オキサゾリジノン化合物は、反応液から容易に分離できる。
【００４５】
上記実施形態（ｂ）において、まず、反応生成物に、ｐＨが７以下になるように酸を添加する。これにより、上記反応中で使用された触媒（塩基性物質）は、酸と塩を形成するため、次工程の蒸留時の副反応が抑制される。このため、反応液が酸性（所定のｐＨ）になるように酸を加えることにより、目的物である２−オキサゾリジノン化合物を高い純度でかつ高い収率で得られる。ここで、使用される酸は、触媒（塩基性物質）と塩を形成できるものであれば特に制限されず、無機酸及び有機酸のいずれも使用できる。例えば、リン酸、ポリリン酸、硫酸、ホウ酸、塩酸等の無機酸；ギ酸、酢酸、プロピオン酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、マレイン酸、フマル酸、安息香酸、フタル酸、フェニル酢酸、無水酢酸、無水マレイン酸、無水フタル酸、ｐ−トルエンスルホン酸等の有機酸などが挙げられる。これらのうち、リン酸、硫酸が好ましく、リン酸がより好ましい。また、上記酸は、単独で使用されてもあるいは２種以上の混合物の形態で使用されてもよい。さらに、酸の添加量は、反応生成物のｐＨが７以下になるような量であれば特に制限されない。好ましくは、反応生成物のｐＨが３〜７、より好ましくは４〜６になるように、酸を添加する。このようなｐＨになるように酸を添加すると、触媒が効率よく分離・除去でき、次工程の蒸留における副反応を十分抑制・防止でき、高い収率が達成できる。特に、ｐＨが７を超えると、蒸留時に釜内で副反応が起こり、目的物である２−オキサゾリジノン化合物の収率が低下する可能性がある。
【００４６】
酸の反応生成物への添加条件は、触媒（塩基性物質）と十分塩を形成できる条件であれば特に制限されない。具体的には、酸を反応生成物に添加した後、２５〜１００℃、より好ましくは４０〜７０℃で、０．１〜３時間、より好ましくは０．５〜２時間、反応生成物と酸とを接触させることが好ましい。反応生成物と酸とを十分接触させて塩を形成した後は、濾過、分液などにより塩を分離・除去してもよく、ついで蒸留（例えば、減圧蒸留）を行なう。ここで、蒸留条件は、特に制限されず、目的物である２−オキサゾリジノン化合物の種類によって適宜選択されうる。例えば、蒸留時の圧力は、釜内の温度が２００℃以下、より好ましくは１００〜１６０℃になるように、選択される。釜内の温度が２００℃を超えると、副反応が起こり、収率の低下を招く可能性がある。このような蒸留によって、目的物である２−オキサゾリジノン化合物は、反応液から容易に分離できる。
【００４７】
上述したように、環状カーボネートとＮ−アルキルモノアルカノールアミンとの反応生成物をさらに精製することによって、２−オキサゾリジノン化合物中の、副生成物、特に沸点差の小さいＮ−アルキルジアルカノールアミンの含有量をさらに低減できる。具体的には、精製工程後の２−オキサゾリジノン化合物の純度は、９９．０ＧＣａｒｅａ％以上であり、より好ましくは９９．５〜１００ＧＣａｒｅａ％である。また、精製工程後の２−オキサゾリジノン化合物中の、Ｎ−アルキルジアルカノールアミンの含有量は、通常、０．１ＧＣａｒｅａ％以下、より好ましくは０．０〜０．０７ＧＣａｒｅａ％であり、アルキレングリコールの含有量は、通常、０．２ＧＣａｒｅａ％以下、より好ましくは０．０〜０．１ＧＣａｒｅａ％である。なお、上記副生成物（Ｎ−アルキルジアルカノールアミン、アルキレングリコール）の含有量は、下記実施例において記載したガスクロマトグラフィーによって測定した値である。また、下記実施例の条件下でのガスクロマトグラフィーによるＮ−アルキルジアルカノールアミン及びアルキレングリコールの検出限界は、それぞれ、１００ｐｐｍ及び３０ｐｐｍである。
【００４８】
上記実施形態（ｃ）において、本工程は、上記実施形態（ａ）の後に実施形態（ｂ）を行なう、即ち、環状カーボネートとＮ−アルキルモノアルカノールアミンとの反応で得られた反応生成物を、吸着剤と接触し、ｐＨが７以下になるように酸を添加した後、蒸留する；あるいは上記実施形態（ｂ）の後に実施形態（ａ）を行なう、即ち、環状カーボネートとＮ−アルキルモノアルカノールアミンとの反応で得られた反応生成物に、ｐＨが７以下になるように酸を添加し、吸着剤と接触させた後、蒸留する、のいずれでもよいが、反応液からの目的物である２−オキサゾリジノン化合物の分離の容易さを考慮すると、上記実施形態（ｂ）の後に実施形態（ａ）を行なうことが好ましい。また、実施形態（ｃ）における、吸着剤との接触工程、酸の添加工程、および蒸留工程については、上記実施形態（ａ）及び（ｂ）と同様の工程が適用できるため、これらの説明をここでは省略する。
【００４９】
本発明の方法によると、２−オキサゾリジノン化合物を、簡便な方法で高い収率でかつ高純度で製造できる。特に、本発明の方法によって製造された２−オキサゾリジノン化合物は、副生成物、特に沸点差の小さいＮ−アルキルジアルカノールアミンをほとんど含まない。このため、本発明の方法によって製造された２−オキサゾリジノン化合物は、高分子材料、有機合成反応用の試薬、医薬、農薬、化粧料、キラル補助剤等の原料もしくは中間体として等に加えて、高い純度を必要とするリチウム二次電池電解液の溶媒、電解コンデンサ電解液の溶媒、インクの溶媒などに有用である。
【実施例】
【００５０】
本発明の効果を、以下の実施例および比較例を用いて説明する。ただし、本発明の技術的範囲が以下の実施例のみに制限されるわけではない。なお、以下において、特記しない限り、「％」は「質量％」を意味する。
【００５１】
なお、副生成物である、アルキレングリコール及びＮ−アルキルジアルカノールアミンの量を、下記条件でガスクロマトグラフィーによって測定した。また、下記条件でのガスクロマトグラフィーによるアルキレングリコール及びＮ−アルキルジアルカノールアミンの検出限界は、それぞれ、３０ｐｐｍ及び１００ｐｐｍである。なお、上記検出限界は、メタノールに、それぞれ、アルキレングリコール及びＮ−アルキルジアルカノールアミンを任意の濃度に調整し、これを下記ガスクロマトグラフ分析条件にて分析した、検出可能な最低濃度である。
【００５２】
＜アルキレングリコール及びＮ−アルキルジアルカノールアミンの量の測定方法＞
・ガスクロマトグラフ分析条件
機種：ＧＬサイエンス製 ＧＣ４０００
カラム：バリアン製 ＣＰ−ｖｏｌａｍｉｎｅ（６０ｍ×０．３２ｍｍ Ｉ．Ｄ．）
カラム温度：
３−メチル−２−オキサゾリジノン
１５０℃（３分間保持）→毎分２０℃で昇温→２７０℃（１１分間保持）
３−ブチル−２−オキサゾリジノン
２３０℃（３分間保持）→毎分２０℃で昇温→２７０℃（２０分間保持）
気化室温度：２７５℃
検出器温度：２７５℃
試料注入量：０．２μｌ
実施例１
攪拌機、温度計及び精留塔を備えたフラスコ中で、Ｎ−メチルエタノールアミン ７５１ｇ（１０モル）に、２８％ナトリウムメチラート／メタノール溶液 １６．３ｇ（０．０８５モル）を常温（２５℃）で仕込み、これにエチレンカーボネート ８８１ｇ（１０モル）を滴下した。なお、上記滴下中、反応液の温度を、反応熱により８０℃を超えないように、エチレンカーボネートの滴下を調整した。滴下終了後、８０±５℃で１時間、Ｎ−メチルエタノールアミンとエチレンカーボネートとの反応を行なった。上記反応終了後の反応液について、上記条件でガスクロマトグラフィーにより分析した結果、Ｎ−メチルジエタノールアミンは検出されず、エチレングリコール以外の不純物の含量は０．１ＧＣａｒｅａ％以下であった。
【００５３】
次に、上記反応で得られた反応液に、キョーワード ７００（協和化学工業社製）を１７０ｇ加え、８０±５℃で２時間、反応液と接触させた後、キョーワード ７００を濾過により分離した。ついで、反応液を減圧蒸留することによって、沸点１３０℃／２０ｍｍＨｇで、３−メチル−２−オキサゾリジノン ８６３ｇ（８．５モル）が得られた。得られた３−メチル−２−オキサゾリジノンについて、上記条件でガスクロマトグラフィーにより分析した結果、３−メチル−２−オキサゾリジノンの純度は、９９．９５ＧＣａｒｅａ％であり、Ｎ−メチルジエタノールアミンは検出されなかった。
【００５４】
実施例２
攪拌機、温度計及び精留塔を備えたフラスコ中で、Ｎ−メチルエタノールアミン ７５１ｇ（１０モル）に、２８％ナトリウムメチラート／メタノール溶液 ４９．０ｇ（０．２５モル）を常温（２５℃）で仕込み、これにエチレンカーボネート ８８１ｇ（１０モル）を滴下した。なお、上記滴下中、反応液の温度を、反応熱により８０℃を超えないように、エチレンカーボネートの滴下を調整した。滴下終了後、８０±５℃で１時間、Ｎ−メチルエタノールアミンとエチレンカーボネートとの反応を行なった。上記反応終了後の反応液について、上記条件でガスクロマトグラフィーにより分析した結果、Ｎ−メチルジエタノールアミンは検出されず、エチレングリコール以外の不純物の含量は０．５ＧＣａｒｅａ％以下であった。
【００５５】
次に、上記反応で得られた反応液に、リン酸を２４．６ｇ加え、５０±５℃で２時間、反応液と接触させたところ、ｐＨは６．８となった。ついで、減圧蒸留することによって、沸点１３０℃／２０ｍｍＨｇで、３−メチル−２−オキサゾリジノン ９１６ｇ（９．１モル）が得られた。得られた３−メチル−２−オキサゾリジノンについて、上記条件でガスクロマトグラフィーにより分析した結果、３−メチル−２−オキサゾリジノンの純度は、９９．６７ＧＣａｒｅａ％であり、Ｎ−メチルジエタノールアミンは検出されなかった。
【００５６】
実施例３
攪拌機、温度計及び精留塔を備えたフラスコ中で、Ｎ−ｎ−ブチルエタノールアミン １１７２ｇ（１０モル）に、２８％ナトリウムメチラート／メタノール溶液 ６１．６ｇ（０．３１モル）を常温（２５℃）で仕込み、これにエチレンカーボネート ８８１ｇ（１０モル）を滴下した。なお、上記滴下中、反応液の温度を、反応熱により８０℃を超えないように、エチレンカーボネートの滴下を調整した。滴下終了後、８０±５℃で１時間、Ｎ−ｎ−ブチルエタノールアミンとエチレンカーボネートとの反応を行った。上記反応終了後の反応液について、上記条件でガスクロマトグラフィーにより分析した結果、Ｎ−ｎ−ブチルジエタノールアミンの含量は０．０３ＧＣａｒｅａ％であり、エチレングリコール以外の不純物の含量は１．３ＧＣａｒｅａ％であった。
【００５７】
次に、上記反応で得られた反応液に、リン酸を３９．０ｇ加え、５０±５℃で２時間、反応液と接触させたところ、ｐＨは５．１となった。ついで、キョーワード ７００（協和化学工業社製）を６１．６ｇ加え、８０±５℃で２時間、反応液と接触させた後、リン酸塩およびキョーワード７００を濾過により分離・除去した。その後、濾液を減圧蒸留することによって、沸点１３０℃／４ｍｍＨｇで、３−ｎ−ブチル−２−オキサゾリジノン １２４４ｇ（８．７モル）が得られた。得られた３−ｎ−ブチル−２−オキサゾリジノンについて、上記条件でガスクロマトグラフィーにより分析した結果、３−ｎ−ブチル−２−オキサゾリジノンの純度は、９９．８５ＧＣａｒｅａ％であり、Ｎ−ｎ−ブチルジエタノールアミンの含量は０．０４ＧＣａｒｅａ％あった。
【００５８】
実施例４
攪拌機、温度計及び精留塔を備えたフラスコ中で、Ｎ−メチルエタノールアミン ７５．１ｇ（１．０モル）に、水酸化ナトリウム ０．８ｇ（０．０２モル）を常温（２５℃）で仕込み、これにエチレンカーボネート ８８．１ｇ（１．０モル）を滴下した。なお、上記滴下中、反応液の温度を、反応熱により８０℃を超えないように、エチレンカーボネートの滴下を調整した。滴下終了後、８０±５℃で１時間、Ｎ−メチルエタノールアミンとエチレンカーボネートとの反応を行った。上記反応終了後の反応液について、上記条件でガスクロマトグラフィーにより分析した結果、Ｎ−メチルジエタノールアミンは検出されず、エチレングリコール以外の不純物の含量は０．７ＧＣａｒｅａ％であった。
【００５９】
実施例５
攪拌機、温度計及び精留塔を備えたフラスコ中で、Ｎ−メチルエタノールアミン ７５．１ｇ（１．０モル）に、１，５−ジアザビシクロ［４．３．０］−５−ノネン ２．５ｇ（０．０２モル）を常温（２５℃）で仕込み、これにエチレンカーボネート ８８．１ｇ（１．０モル）を滴下した。なお、上記滴下中、反応液の温度を、反応熱により８０℃を超えないように、エチレンカーボネートの滴下を調整した。滴下終了後、８０±５℃で１時間、Ｎ−メチルエタノールアミンとエチレンカーボネートとの反応を行った。上記反応終了後の反応液について、上記条件でガスクロマトグラフィーにより分析した結果、Ｎ−メチルジエタノールアミンは検出されず、エチレングリコール以外の不純物の含量は１．４ＧＣａｒｅａ％であった。
【００６０】
実施例６
攪拌機、温度計及び精留塔を備えたフラスコ中で、Ｎ−メチルエタノールアミン ７５．１ｇ（１．０モル）に、キョーワード ５００（協和化学工業社製）１．６ｇ（１．８％）を常温（２５℃）で仕込み、これにエチレンカーボネート ８８．１ｇ（１．０モル）を滴下した。なお、上記滴下中、反応液の温度を、反応熱により８０℃を超えないように、エチレンカーボネートの滴下を調整した。滴下終了後、８０±５℃で１時間、Ｎ−メチルエタノールアミンとエチレンカーボネートとの反応を行った。上記反応終了後の反応液について、上記条件でガスクロマトグラフィーにより分析した結果、Ｎ−メチルジエタノールアミンの含量は０．１６ＧＣａｒｅａ％であり、エチレングリコール以外の不純物の含量は１．５ＧＣａｒｅａ％であった。
【００６１】
実施例７
攪拌機、温度計及び精留塔を備えたフラスコ中で、Ｎ−メチルエタノールアミン ７５．１ｇ（１．０モル）に、アンバーライト ＩＲＡ９０４ Ｃｌ（オルガノ製）１．６ｇ（１．８％）を常温（２５℃）で仕込み、これにエチレンカーボネート ８８．１ｇ（１．０モル）を滴下した。なお、上記滴下中、反応液の温度を、反応熱により８０℃を超えないように、エチレンカーボネートの滴下を調整した。滴下終了後、８０±５℃で１時間、Ｎ−メチルエタノールアミンとエチレンカーボネートとの反応を行った。上記反応終了後の反応液について、上記条件でガスクロマトグラフィーにより分析した結果、Ｎ−メチルジエタノールアミンの含量は０．２０ＧＣａｒｅａ％であり、エチレングリコール以外の不純物の含量は２．１ＧＣａｒｅａ％であった。
【００６２】
実施例８
攪拌機、温度計及び精留塔を備えたフラスコ中で、Ｎ−メチルエタノールアミン ７５．１ｇ（１．０モル）に、キョーワード ７００（協和化学工業社製）１．６ｇ（１．８％）を常温（２５℃）で仕込み、これにエチレンカーボネート ８８．１ｇ（１．０モル）を滴下した。なお、上記滴下中、反応液の温度を、反応熱により８０℃を超えないように、エチレンカーボネートの滴下を調整した。滴下終了後、８０±５℃で１時間、Ｎ−メチルエタノールアミンとエチレンカーボネートとの反応を行った。上記反応終了後の反応液について、上記条件でガスクロマトグラフィーにより分析した結果、Ｎ−メチルジエタノールアミンの含量は０．２３ＧＣａｒｅａ％であり、エチレングリコール以外の不純物の含量は１．５ＧＣａｒｅａ％であった。
【００６３】
実施例９
攪拌機、温度計及び精留塔を備えたフラスコ中で、Ｎ−メチルエタノールアミン ７５．１ｇ（１．０モル）に、アンバーライト ＩＲＡ４１０Ｊ Ｃｌ（オルガノ製）１．６ｇ（１．８％）を常温（２５℃）で仕込み、これにエチレンカーボネート ８８．１ｇ（１．０モル）を滴下した。なお、上記滴下中、反応液の温度を、反応熱により８０℃を超えないように、エチレンカーボネートの滴下を調整した。滴下終了後、８０±５℃で１時間、Ｎ−メチルエタノールアミンとエチレンカーボネートとの反応を行った。上記反応終了後の反応液について、上記条件でガスクロマトグラフィーにより分析した結果、Ｎ−メチルジエタノールアミンの含量は０．２４ＧＣａｒｅａ％であり、エチレングリコール以外の不純物の含量は１．８ＧＣａｒｅａ％であった。
【００６４】
実施例１０
攪拌機、温度計及び精留塔を備えたフラスコ中で、Ｎ−メチルエタノールアミン ７５．１ｇ（１．０モル）に、１，４−ジメチルピペラジン ２．３ｇ（０．０２モル）を常温（２５℃）で仕込み、これにエチレンカーボネート ８８．１ｇ（１．０モル）を滴下した。なお、上記滴下中、反応液の温度を、反応熱により８０℃を超えないように、エチレンカーボネートの滴下を調整した。滴下終了後、８０±５℃で１時間、Ｎ−メチルエタノールアミンとエチレンカーボネートとの反応を行った。上記反応終了後の反応液について、上記条件でガスクロマトグラフィーにより分析した結果、Ｎ−メチルジエタノールアミンの含量は０．２５ＧＣａｒｅａ％であり、エチレングリコール以外の不純物の含量は１．９ＧＣａｒｅａ％であった。
【００６５】
実施例１１
攪拌機、温度計及び精留塔を備えたフラスコ中で、Ｎ−メチルエタノールアミン ７５．１ｇ（１．０モル）に、１−エチルイミダゾール １．９ｇ（０．０２モル）を常温（２５℃）で仕込み、これにエチレンカーボネート ８８．１ｇ（１．０モル）を滴下した。なお、上記滴下中、反応液の温度を、反応熱により８０℃を超えないように、エチレンカーボネートの滴下を調整した。滴下終了後、８０±５℃で１時間、Ｎ−メチルエタノールアミンとエチレンカーボネートとの反応を行った。上記反応終了後の反応液について、上記条件でガスクロマトグラフィーにより分析した結果、Ｎ−メチルジエタノールアミンの含量は０．２５ＧＣａｒｅａ％であり、エチレングリコール以外の不純物の含量は２．１ＧＣａｒｅａ％であった。
【００６６】
実施例１２
攪拌機、温度計及び精留塔を備えたフラスコ中で、Ｎ−メチルエタノールアミン ７５．１ｇ（１．０モル）に、アンバーリスト １５ＤＲＹ（オルガノ製）１．６ｇ（１．８％）を常温（２５℃）で仕込み、これにエチレンカーボネート ８８．１ｇ（１．０モル）を滴下した。なお、上記滴下中、反応液の温度を、反応熱により８０℃を超えないようにエチレンカーボネートの滴下を調整した。滴下終了後、８０±５℃で１時間、Ｎ−メチルエタノールアミンとエチレンカーボネートとの反応を行った。上記反応終了後の反応液について、上記条件でガスクロマトグラフィーにより分析した結果、Ｎ−メチルジエタノールアミンの含量は０．２７ＧＣａｒｅａ％であり、エチレングリコール以外の不純物の含量は１．６ＧＣａｒｅａ％であった。
【００６７】
実施例１３
攪拌機、温度計及び精留塔を備えたフラスコ中で、Ｎ−メチルエタノールアミン ７５．１ｇ（１．０モル）に、リン酸三ナトリウム ４．９ｇ（０．０３モル）を常温（２５℃）で仕込み、これにエチレンカーボネート ８８．１ｇ（１．０モル）を滴下した。なお、上記滴下中、反応液の温度を、反応熱により８０℃を超えないように、エチレンカーボネートの滴下を調整した。滴下終了後、８０±５℃で１時間、Ｎ−メチルエタノールアミンとエチレンカーボネートとの反応を行った。上記反応終了後の反応液について、上記条件でガスクロマトグラフィーにより分析した結果、Ｎ−メチルジエタノールアミンの含量は０．２６ＧＣａｒｅａ％であり、エチレングリコール以外の不純物の含量は２．１ＧＣａｒｅａ％であった。
【００６８】
比較例１
特開昭６１−７２６２号公報に記載される方法に従って、下記実験を行なった。
【００６９】
すなわち、攪拌機、温度計及び精留塔を備えたフラスコ中で、Ｎ−メチルエタノールアミン ７５１ｇ（１０モル）及びエチレンカーボネート ８８１ｇ（１０モル）を仕込んだ。この混合物を、９０±１０℃で３時間、反応させた。次に、減圧下、１２５±５℃で、エチレングリコールを留去した。留去後の反応液について、上記条件でガスクロマトグラフィーにより粗製３−メチル−２−オキサゾリジノン中の残存エチレングリコール含量を測定した結果、０．５ＧＣａｒｅａ％であることが分かった。上記反応液をさらに常温（２５℃）まで冷却した。なお、この際の粗製３−メチル−２−オキサゾリジノン中のＮ−メチルジエタノールアミンの含量は１．３ＧＣａｒｅａ％であった。
【００７０】
次に、上記反応で得られた粗製３−メチル−２−オキサゾリジノンに、硫酸を９．９ｇ加え、５０±５℃で２時間、反応液と接触させたところ、ｐＨは３．６であった。ついで、反応液を減圧蒸留することによって、沸点１３０℃／２０ｍｍＨｇで、３−メチル−２−オキサゾリジノン ８４０ｇ（８．３モル）が得られた。得られた３−メチル−２−オキサゾリジノンについて、上記条件でガスクロマトグラフィーにより分析した結果、３−メチル−２−オキサゾリジノンの純度は、９９．１５ＧＣａｒｅａ％であり、Ｎ−メチルジエタノールアミンの含量は０．３２ＧＣａｒｅａ％であった。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２−オキサゾリジノン化合物の製造方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、Ｎ−アルキルジアルカノールアミンの副生成を抑制・防止して、２−オキサゾリジノン化合物を好ましくは高純度で製造できる方法に関する。
【０００２】
本発明の２−オキサゾリジノン化合物は、高純度であるため、リチウム二次電池電解液の溶媒、電解コンデンサ電解液の溶媒、インクの溶媒などに有用である。
【背景技術】
【０００３】
２−オキサゾリジノン化合物は、高分子材料、有機合成反応用の試薬、医薬、農薬、化粧料、キラル補助剤等の原料もしくは中間体等として有用である。従来、２−オキサゾリジノン化合物の製造方法としては、アミノアルコールと環状カーボネートとを反応させる方法（例えば、特許文献１参照）などが報告されている。しかしながら、上記方法で得られる反応生成物は、副生グリコールに加えて、未反応アミノアルコールや副生ジヒドロキシアミンなどの不純物を含む。これらの不純物は、精密蒸留などで分別する必要があるが、このような方法によっても高純度の２−オキサゾリジノン化合物を得ることは非常に困難であった。このため、上記方法で得られた２−オキサゾリジノン化合物は、高純度を必要とするものには使用できなかった。
【０００４】
上記問題を克服することを目的として、アミノアルコールと環状カーボネートとの反応生成物を陽イオン交換樹脂と接触させる方法（例えば、特許文献２参照）；アミノアルコールと環状カーボネートとの反応生成物を塩基吸着能および／またはカチオン交換能を有する無機固体酸と接触させる方法（例えば、特許文献３参照）；およびアミノアルコールと環状カーボネートとの反応物を１５０℃以下の温度で減圧下にアルキレングリコールを還流および／または留去しながら環化させる方法（例えば、特許文献４参照）が報告されている。
【特許文献１】特開昭５９−２２２４８１号公報
【特許文献２】特開昭６０−９７９６７号公報
【特許文献３】特開昭６０−１５２４７６号公報
【特許文献４】特開昭６１−７２６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献２〜４に記載の方法では、アミノアルコールと環状カーボネートとの反応により、グリコール、未反応アミノアルコール、ジヒドロキシアミン（Ｎ−アルキルジアルカノールアミン）が生じ、これらの不純物を除去する（所望の生成物を精製する）ことを目的としている。また、これらのアミノアルコールを環状カーボネートと反応させた際のアルキレングリコール以外の副生成物、特にＮ−アルキルジアルカノールアミンは、目的生成物である２−オキサゾリジノン化合物の沸点との差が小さいため、蒸留による分離が困難である。このため、上記特許文献２〜４の方法によると、収率を重視すると純度が低くなる、あるいは純度を重視すると収率が低くなる、などの問題がある。また、上記特許文献２〜４に記載される方法では、十分な純度で２−オキサゾリジノン化合物が得られない。例えば、リチウム二次電池電解液の溶媒、電解コンデンサ電解液の溶媒、インクの溶媒などの分野では、より高純度の２−オキサゾリジノン化合物が強く望まれている。
【０００６】
上述したように、高純度の２−オキサゾリジノン化合物を簡便な方法で高い収率で製造する方法は、依然として強く求められている。
【０００７】
本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、簡便な方法でＮ−アルキルジアルカノールアミンの副生成を抑制・防止して２−オキサゾリジノン化合物を製造できる方法を提供することを目的とする。
【０００８】
本発明の他の目的は、アルキレングリコール以外の副生成物、特に沸点差の小さいＮ−アルキルジアルカノールアミンの副生を抑え、オキサゾリジノン類（２−オキサゾリジノン化合物）の蒸留による分離を容易にすることによって、簡便かつ高純度、高収率でオキサゾリジノン類（２−オキサゾリジノン化合物）を製造できる方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、上記問題、即ち、蒸留時にアルキレングリコール以外の副生成物、特に沸点差の小さいＮ−アルキルジアルカノールアミンの副生の影響により高純度の２−オキサゾリジノン化合物を高収率で得られないという問題を解決すべく、鋭意研究を行なった。その結果、アルキレングリコール以外の副生成物、特に沸点差の小さいＮ−アルキルジアルカノールアミンの副生を抑えることができる触媒を使用し、このような触媒の存在下でＮ−アルキルモノアルカノールアミンと環状カーボネートとの反応を行なうことにより、上記目的が達成できることを見出した。さらに、上記反応後、反応液にｐＨが７以下になるように酸を添加した後、蒸留することにより；反応液を吸着剤と接触させた後、蒸留することにより；または上記反応後、反応液にｐＨが７以下になるように酸を添加し、吸着剤と接触させた後、蒸留することにより、より純度の高い２−オキサゾリジノン化合物を容易に得ることができることをも知得した。上記知見に基づいて、本発明を完成するに至った。
【００１０】
すなわち、上記目的は、環状カーボネートと、下記式（１）：
【００１１】
【化１】
【００１２】
ただし、Ｒ１は、炭素数１〜４のアルキル基を表わし、Ｒ２およびＲ３は、それぞれ独立して、水素原子または炭素数１〜４のアルキル基を表わす、
で示されるＮ−アルキルモノアルカノールアミン（アミノアルコール）とを、触媒の存在下で反応させることを有する、下記式（２）：
【００１３】
【化２】
【００１４】
ただし、Ｒ１は、炭素数１〜４のアルキル基を表わし、Ｒ２およびＲ３は、それぞれ独立して、水素原子または炭素数１〜４のアルキル基を表わす、
で示される２−オキサゾリジノン化合物の製造方法によって達成される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、比較的安価な原料を用いて、Ｎ−アルキルジアルカノールアミンの副生成を抑制・防止して、簡便な方法でかつ高い収率で２−オキサゾリジノン化合物を経済的に製造できる。また、本発明に係る反応後に精製工程を行なうことによって、２−オキサゾリジノン化合物をより高純度で得ることができる。したがって、本発明の方法によって製造される２−オキサゾリジノン化合物は、高純度が要求される分野、例えば、リチウム二次電池電解液の溶媒、電解コンデンサ電解液の溶媒、インクの溶媒などに使用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明は、環状カーボネートと、下記式（１）：
【００１７】
【化３】
【００１８】
ただし、Ｒ１は、炭素数１〜４のアルキル基を表わし、Ｒ２およびＲ３は、それぞれ独立して、水素原子または炭素数１〜４のアルキル基を表わす、
で示されるＮ−アルキルモノアルカノールアミンとを、触媒の存在下で反応させることを有する、下記式（２）：
【００１９】
【化４】
【００２０】
ただし、Ｒ１は、炭素数１〜４のアルキル基を表わし、Ｒ２およびＲ３は、それぞれ独立して、水素原子または炭素数１〜４のアルキル基を表わす、
で示される２−オキサゾリジノン化合物の製造方法を提供するものである。
【００２１】
従来では、無触媒下でＮ−アルキルモノアルカノールアミン（アミノアルコール）を環状カーボネートと反応させた後、反応生成物を、陽イオン交換樹脂と接触させる、あるいは塩基吸着能および／またはカチオン交換能を有する無機固体酸と接触させる、ことによって、副生成物、特に沸点差の小さいＮ−アルキルジアルカノールアミンを除去していた。または、無触媒下でのＮ−アルキルモノアルカノールアミンと環状カーボネートとの反応物を１５０℃以下の温度で減圧下にアルキレングリコールを還流および／または留去しながら環化させて、高純度のオキサゾリジノンを製造していた。すなわち、従来では、Ｎ−アルキルモノアルカノールアミンを環状カーボネートとの反応を無触媒下で行っていた。
【００２２】
これに対して、本発明は、Ｎ−アルキルモノアルカノールアミンと環状カーボネートとの反応を触媒の存在下で行なうことを特徴とする。この方法によると、反応後ではなく、反応時（中）の、副生成物、特に沸点差の小さいＮ−アルキルジアルカノールアミンの生成を、抑制・防止できる。
【００２３】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００２４】
本発明では、Ｎ−アルキルモノアルカノールアミンを環状カーボネートと触媒の存在下で反応させる。ここで原料として使用されるＮ−アルキルモノアルカノールアミンは、下記式（１）：
【００２５】
【化５】
【００２６】
で示される化合物である。上記式（１）において、Ｒ１は、炭素数１〜４のアルキル基を表わす。ここで、炭素数１〜４のアルキル基は、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、ｓｅｃ−ブチル基、またはｔｅｒｔ−ブチル基である。これらのうち、Ｒ１は、メチル基、エチル基、ｎ−ブチル基であることが好ましく、メチル基、ｎ−ブチル基であることがより好ましい。
【００２７】
また、上記式（１）中、Ｒ２およびＲ３は、水素原子または炭素数１〜４のアルキル基を表わす。ここで、Ｒ２およびＲ３は、同一であってもあるいは異なるものであってもよい。また、炭素数１〜４のアルキル基は、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、またはｔｅｒｔ−ブチル基である。これらのうち、Ｒ２およびＲ３は、水素原子であることが好ましい。
【００２８】
すなわち、上記式（１）のＮ−アルキルモノアルカノールアミンの具体例としては、Ｎ−メチルエタノールアミン、Ｎ−エチルエタノールアミン、Ｎ−ｎ−プロピルエタノールアミン、Ｎ−イソプロピルエタノールアミン、Ｎ−ｎ−ブチルエタノールアミン、Ｎ−イソブチルエタノールアミン、Ｎ−ｓｅｃ−ブチルエタノールアミン、Ｎ−ｔｅｒｔ−ブチルエタノールアミンなどが挙げられる。本発明において、上記式（１）のＮ−アルキルモノアルカノールアミンは、１種類を単独で使用されてもあるいは２種以上の混合物の形態で使用されてもよいが、１種類を単独で使用することが好ましい。
【００２９】
本発明において、Ｎ−アルキルモノアルカノールアミンの量は、環状カーボネートと効率よく反応できる量であれば特に制限されない。具体的には、Ｎ−アルキルモノアルカノールアミンの量は、通常、環状カーボネートと化学量論的に等モルであるが、環状カーボネート １モルに対して、好ましくは０．５〜１．３モル、より好ましくは０．８〜１．１モルである。このような量比で反応させると、Ｎ−アルキルモノアルカノールアミンと環状カーボネートとの反応は効率よく進行できる。
【００３０】
また、本発明で原料として使用される環状カーボネートは、特に制限されず、公知の環状カーボネートが使用できる。例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネートなどが挙げられる。これらのうち、原料の入手し易さを考慮すると、エチレンカーボネートがより好ましく使用される。
【００３１】
本発明では、Ｎ−アルキルモノアルカノールアミンと環状カーボネートとの反応は、触媒の存在下で行なわれる。このように、触媒の存在下で環状カーボネートとＮ−アルキルモノアルカノールアミンとを反応させると、副生成物、特に沸点差の小さいＮ−アルキルジアルカノールアミンの副生を抑制・防止できる。本発明で使用できる触媒としては、上記したような副生成物の生成を抑制・防止できるものであれば特に制限されないが、塩基性物質、酸または塩基吸着剤、および陽イオンまたは陰イオン交換樹脂などが好ましく挙げられる。ここで、塩基性物質としては、Ｎ−アルキルモノアルカノールアミンと環状カーボネートとの反応の触媒として作用するものであれば特に制限されない。具体的には、ナトリウムメチラート、カリウムメチラート等の金属アルコラート類；水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム等の水酸化物；リン酸三ナトリウム；モルホリン、４−メチルモルホリン、２，６−ジメチルモルホリン、４−エチルモルホリン、２−モルホリノエタノール等のモルホリン類；ピペラジン、１−メチルピペラジン、２−メチルピペラジン、１，４−ジメチルピペラジン、２，５−ジメチルピペラジン（シス体、トランス体双方を含む）、２，６−ジメチルピペラジン、１−エチルピペラジン、２−（１−ピペラジニル）エタノール、１，４−ピペラジンジエタノール等のピペラジン類；イミダゾール、１−メチルイミダゾール、２−メチルイミダゾール、４−メチルイミダゾール、１，２−ジメチルイミダゾール、１−エチルイミダゾール、２−エチルイミダゾール等のイミダゾール類；１，５−ジアザビシクロ［４．３．０］−５−ノネン（ＤＢＮ）、１，８−ジアザビシクロ［５．４．０］−７−ウンデセン（ＤＢＵ）等のジアザ−ビシクロ−アルケン類、１，４−ジアザビシクロ［２．２．２］−オクタン（ＤＡＢＣＯ）などが挙げられる。
【００３２】
また、酸または塩基吸着剤としては、キョーワード シリーズ（例えば、キョーワード １００、２００、３００、４００、５００、６００、７００、１０００、２０００）（協和化学工業社製）；ミズカエース（酸性白土） シリーズ（例えば、ミズカエース ♯２０、♯２００、♯３００、♯４００）（水澤化学工業製）；ガレオンアース（活性白土：酸性白土を改質したもの） シリーズ（例えば、ガレオンアース Ｖ２Ｒ、Ｖ２、Ｖ１、ＮＶ、ＮＳ、ＮＦ−２）（水澤化学工業製）；式：（ＳｉＯ２）ｐ（Ａｌ２Ｏ３）ｑ（Ｈ２Ｏ）ｒ［式中、ｐ、ｑ及びｒは、それぞれ、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、及びＨ２Ｏの質量比（ｐ＋ｑ＋ｒ＝１００質量％）であり、ｑ＝１〜９０質量％、ｒ＝１〜３０質量％、ｐ＝１００−ｑ−ｒである］の化合物などが挙げられる。ここで、例えば、キョーワード ７００（協和化学工業社製）は、酸化アルミニウム１０．５質量％、酸化ケイ素６０．２質量％の組成を有する。
【００３３】
陽イオンまたは陰イオン交換樹脂としては、アンバーライト シリーズ（例えば、ＩＲ１２０Ｂ Ｎａ、ＩＲ１２４ Ｎａ、１００６Ｆ Ｈ、２０００ＣＴ Ｎａ、２５２ Ｎａ、ＦＰＣ３５００、ＩＲＣ７６、ＩＲＣ７４８）（オルガノ製）等の陽イオン交換樹脂；アンバーライト シリーズ（例えば、アンバーライト ＩＲＡ４００Ｊ Ｃｌ、ＩＲＡ４００Ｔ Ｃｌ、ＩＲＡ４０２Ｊ Ｃｌ、ＩＲＡ４０２ＢＬ Ｃｌ、ＩＲＡ４０４Ｊ Ｃｌ、ＩＲＡ４５８ＲＦ Ｃｌ、ＩＲＡ９００Ｊ Ｃｌ、ＩＲＡ９０４ Ｃｌ、ＩＲＡ９５８ Ｃｌ、ＩＲＡ４１０Ｊ Ｃｌ、ＩＲＡ４１１ Ｃｌ、ＩＲＡ９１０ＣＴ Ｃｌ、ＩＲＡ４７８ＲＦ Ｃｌ、ＩＲＡ６７、ＩＲＡ９６ＳＢ、ＸＴ６０５０ＲＦ、ＸＥ５８３、ＩＲＡ７４３）（オルガノ製）等の陰イオン交換樹脂；アンバーリスト シリーズ（例えば、アンバーリスト １５ＤＲＹ、１５ＪＷＥＴ、１６ＷＥＴ、３１ＷＥＴ、３５ＷＥＴ）（オルガノ製）等の触媒・非水溶液用イオン交換樹脂；ダイヤイオン シリーズ（三菱化学製）、例えば、ダイヤイオン ＳＫ１Ｂ、ＳＫ１０４、ＳＫ１１０、ＳＫ１１２（ゲル型）、ＵＢＫ０８、ＵＢＫ１０、ＵＢＫ１２（ゲル型均一粒径品）、ＰＫ２０８、ＰＫ２１２、ＰＫ２１６、ＰＫ２１８、ＰＫ２２０、ＰＫ２２８（ポーラス型）、ＳＫ１０４Ｈ、ＳＫ１ＢＨ（触媒用ゲル型）、ＰＫ２１６Ｈ（触媒用ポーラス型）、ＲＣＰ１４５Ｈ、ＲＣＰ１６０Ｍ（触媒用ハイポーラス型）、ＵＫＢ５３０、ＵＫＢ５３５、ＵＫＢ５３０Ｋ、ＵＫＢ５３５Ｋ、ＵＫＢ５５５（クロマト分離用均一粒径樹脂）等の強酸性陽イオン交換樹脂、ＷＫ４０（アクリル系）、ＷＫ１０、ＷＫ１１、ＷＫ１００（メタクリル系）等の弱酸性陽イオン交換樹脂、ＳＡ１０Ａ、ＳＡ１２Ａ、ＳＡ１１Ａ、ＮＳＡ１００、ＵＳＢ１２０（Ｉ型ゲル型）、ＰＡ３０６Ｓ、ＰＡ３０８、ＰＡ３１２、ＰＡ３１６、ＰＡ３１８Ｌ（Ｉ型ポーラス型）、ＨＰＡ２５（Ｉ型ハイポーラス型）、ＳＡ２０Ａ、ＳＡ２１Ａ（ＩＩ型ゲル型）、ＰＡ４０８、ＰＡ４１２、ＰＡ４１８（ＩＩ型ポーラス型）等の強塩基性陽イオン交換樹脂、ＷＡ１０（アクリル系）、ＷＡ２０、ＷＡ２１Ｊ、ＷＡ３０（スチレン系）等の弱塩基性陽イオン交換樹脂、ＳＡＦ１１ＡＬ、ＳＡＦ１２Ａ、ＰＡＦ３０８Ｌ（強塩基Ｉ型）、ＷＡ３０Ｃ（スチレン系弱塩基）等の低臭・低溶出陰イオン交換樹脂などが挙げられる。
【００３４】
上記触媒のうち、ナトリウムメチラート、カリウムメチラート、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、リン酸三ナトリウム、４−エチルモルホリン、１，４−ジメチルピペラジン、１−エチルイミダゾール、１，５−ジアザビシクロ［４，３，０］−５−ノネン（ＤＢＮ）、１，８−ジアザビシクロ［５，４，０］−７−ウンデセン（ＤＢＵ）、１，４−ジアザビシクロ［２，２，２］−オクタン（ＤＡＢＣＯ）、キョーワード ５００、７００、２０００（協和化学工業社製）、アンバーライト ＩＲＡ９０４ Ｃｌ、ＩＲＡ４１０Ｊ Ｃｌ（オルガノ製）、アンバーリスト １５ＤＲＹ（オルガノ製）、ダイヤイオン ＳＫ１Ｂ、ＳＡ１０Ａ）（三菱化学製）が好ましく、ナトリウムメチラート、水酸化ナトリウム、リン酸三ナトリウム、１，４−ジメチルピペラジン、１−エチルイミダゾール、１，５−ジアザビシクロ［４，３，０］−５−ノネン（ＤＢＮ）、１，８−ジアザビシクロ［５，４，０］−７−ウンデセン（ＤＢＵ）、キョーワード ５００、７００（協和化学工業社製）、アンバーライト ＩＲＡ９０４ Ｃｌ、ＩＲＡ４１０Ｊ Ｃｌ（オルガノ製）、アンバーリスト １５ＤＲＹ（オルガノ製）が最も好ましい。
【００３５】
本発明において、触媒の量は、Ｎ−アルキルモノアルカノールアミンと環状カーボネートとの反応を有用に触媒できる量であれば特に制限されず、また、触媒の種類、反応温度、原料（Ｎ−アルキルモノアルカノールアミンや環状カーボネート）中の水分量などにより異なる。具体的には、触媒が塩基性物質である場合には、塩基性物質の量は、通常、環状カーボネート １モルに対して、好ましくは０．０００１〜０．０６モル、より好ましくは０．００１〜０．０４モルである。また、触媒が酸もしくは塩基吸着剤、または陽イオンもしくは陰イオン交換樹脂である場合には、当該触媒の量は、環状カーボネートに対して、好ましくは０．００１〜２０質量％、より好ましくは０．０１〜１０質量％、さらにより好ましくは０．１〜５質量％である。このような量比であれば、Ｎ−アルキルモノアルカノールアミンと環状カーボネートとの反応を良好に触媒できる。ここで、触媒の量が下限を下回る場合には、上記反応中に、副生成物、特に沸点差の小さいＮ−アルキルジアルカノールアミンが多く生成して、後の精製工程（例えば、蒸留）に悪影響を及ぼす可能性がある。逆に、触媒の量が上限を超える場合には、添加に見合う効果が得られず、経済的に好ましくない可能性がある。
【００３６】
また、触媒は、そのままの固体（例えば、固体塩基性物質）の形態で使用されてもあるいは予め適当な溶媒に溶解、分散、懸濁された後使用されてもよい。例えば、ナトリウムメチラート等、触媒が粉末状であり、扱いにくい場合には、触媒を予め適当な溶媒に溶解、分散、懸濁して溶液／分散液／懸濁液の形態で取り扱うと、所定量の触媒を容易に添加できるため、好ましい。ここで、触媒の溶媒における形態は、上記したように、溶解、分散、または懸濁のいずれの形態であってもよいが、取り扱いの容易さなどを考慮すると、溶液の形態であることが好ましい。この際使用される溶媒は、使用される触媒の種類によって異なるが、水、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノールなどが挙げられる。これらのうち、溶解性を考慮すると、メタノールが好ましい。また、溶媒を使用する際の溶液／分散液／懸濁液中の触媒の濃度は、特に制限されず、添加量に応じて適宜選択される。溶媒を使用する際の溶液／分散液／懸濁液中の塩基性物質の濃度は、好ましくは１０〜９０質量％、より好ましくは２０〜５０質量％である。
【００３７】
本発明において、Ｎ−アルキルモノアルカノールアミンと環状カーボネートとの反応様式は、特に制限されない。例えば、上記反応は、回分式、連続式のいずれの方式で行なわれてもよい。また、原料であるＮ−アルキルモノアルカノールアミン及び環状カーボネート、ならびに触媒の添加順序もまた特に制限されない。具体的には、ア）触媒をＮ−アルキルモノアルカノールアミンに添加した後、これに環状カーボネートを添加する方法；イ）触媒を環状カーボネートに添加した後、これにＮ−アルキルモノアルカノールアミンを添加する方法；ウ）Ｎ−アルキルモノアルカノールアミンを触媒に添加した後、これに環状カーボネートを添加する方法；エ）環状カーボネートを触媒に添加した後、これにＮ−アルキルモノアルカノールアミンを添加する方法など、いずれの添加形態であってもよい。これらのうち、ア）、ウ）が好ましく、ア）がより好ましい。この際、添加方法は特に制限されず、一括して添加しても、または滴下などにより段階的にもしくは連続して添加してもいずれの形態であってもよい。ただし、環状カーボネートやＮ−アルキルモノアルカノールアミンを、滴下などにより段階的にもしくは連続して添加することが好ましい。これは、環状カーボネートやＮ−アルキルモノアルカノールアミンを一括して添加すると、反応熱により温度が急激に上昇し、副生成物が生成しやすくなる場合があるからである。
【００３８】
また、副生成物の生成を抑制・防止するという観点からは、原料（環状カーボネート、Ｎ−アルキルモノアルカノールアミン）及び触媒を、２５〜８０℃、より好ましくは４０〜７０℃の温度で、混合（添加）し、その後、下記に詳述されるような反応温度に調節されることが好ましい。また、上述したように、反応熱により、混合／添加時には混合液（反応液）の温度は上昇傾向にあるが、この場合であっても、副生成物の生成を抑制・防止するという観点から、混合液（反応液）の温度は、１００℃以下、より好ましくは５０〜１００℃に維持することが好ましい。このような温度範囲であれば、副生成物、特に沸点差の小さいＮ−アルキルジアルカノールアミンの副生を抑制・防止できる。なお、本発明において、温度は、各工程中多少上下する。このため、本明細書中の温度は、±５℃程度の変動を含む。
【００３９】
また、Ｎ−アルキルモノアルカノールアミンと環状カーボネートとの反応条件は、特に制限されないが、好ましくは、上記したような温度で原料（環状カーボネート、Ｎ−アルキルモノアルカノールアミン）及び触媒を混合・添加した後に、混合液（反応液）を必要であれば所定の温度になるように加熱／冷却して、反応を行なうことが好ましい。例えば、Ｎ−アルキルモノアルカノールアミンと環状カーボネートとの反応温度は、原料（環状カーボネート、Ｎ−アルキルモノアルカノールアミン）及び触媒が凝固せずに、反応が進行し、かつ副生成物、特に沸点差の小さいＮ−アルキルジアルカノールアミンの生成を抑制・防止する温度であれば特に制限されない。反応時間もまた、特に制限されず、原料や触媒の仕込み量や反応温度などにより適宜選択される。具体的には、反応は、好ましくは２５〜１４０℃、より好ましくは６０〜１００℃の温度で、好ましくは０．１〜１０時間、より好ましくは１〜５時間、行なわれる。上記反応温度が下限を下回る場合には、反応速度が遅くなり、効率よく反応が進行しない可能性がある。逆に、反応温度が上限を超える場合には、副生成物、特に沸点差の小さいＮ−アルキルジアルカノールアミンが生成しやすくなり、収率や純度が低下する可能性がある。また、反応は、常圧、減圧または加圧のいずれの圧力条件下で行なわれてもよいが、操作しやすさなどを考慮すると、常圧下で行なわれることが好ましい。また、Ｎ−アルキルモノアルカノールアミンと環状カーボネートとの反応は、原料や触媒に不活性な（反応に関与しない）溶媒中で行なわれてもよいが、経済的・工業的な観点からは、溶媒は別途使用しないことが好ましい。
【００４０】
上述したように、環状カーボネートとＮ−アルキルモノアルカノールアミンとを触媒の存在下で反応させることによって、２−オキサゾリジノン化合物が製造される。ここで、反応の終了（２−オキサゾリジノン化合物や副生成物の生成）は、例えば、液体クロマトグラフィー、ガスクロマトグラフィー等の公知の方法によってモニターできる。また、本発明の方法によると、上記反応終了後の反応生成物は、副生成物、特に沸点差の小さい、すなわち、除去が困難であるＮ−アルキルジアルカノールアミンをほとんど含有しない。具体的には、当該粗２−オキサゾリジノン化合物中の、Ｎ−アルキルジアルカノールアミンの含有量は、通常、０．３ＧＣａｒｅａ％以下、より好ましくは０．０〜０．２７ＧＣａｒｅａ％であり、アルキレングリコールの含有量は、通常、４０ＧＣａｒｅａ％以下、より好ましくは２０〜３６ＧＣａｒｅａ％である。なお、上記副生成物のうち、アルキレングリコールは、精製工程、特に下記に記載されるような精製工程によって、反応物から容易に除去できる。ここで、上記副生成物（Ｎ−アルキルジアルカノールアミン、アルキレングリコール）の含有量は、下記実施例において記載されるガスクロマトグラフィーによって測定した値である。また、下記実施例の条件下でのガスクロマトグラフィーによるＮ−アルキルジアルカノールアミン及びアルキレングリコールの検出限界は、それぞれ、１００ｐｐｍ及び３０ｐｐｍである。また、精製工程を経ずに本発明に係る反応直後の反応生成物（粗２−オキサゾリジノン化合物）の純度は、以下に限定されるものではないが、通常、６０ＧＣａｒｅａ％以上であり、より好ましくは６４〜８０ＧＣａｒｅａ％である。
【００４１】
本発明では、上記反応によって得られた反応生成物の純度をさらに向上させる、および／または上記反応時に使用された触媒を除去することを目的として、別途、精製工程を行なってもよい。精製工程を行なう場合の、精製工程は、特に制限されず、特開昭６０−９７９６７号公報、特開昭６０−１５２４７６号公報、特開昭６１−７２６２号公報等の、公知の精製方法が同様にしてあるいは適宜修飾されて使用できる。例えば、（ａ）環状カーボネートとＮ−アルキルモノアルカノールアミンとの反応で得られた反応生成物を、吸着剤と接触させた後、蒸留する；（ｂ）環状カーボネートとＮ−アルキルモノアルカノールアミンとの反応で得られた反応生成物に、ｐＨが７以下になるように酸を添加した後、蒸留する；（ｃ）上記（ａ）及び（ｂ）との組み合わせなどが好ましく使用される。なお、精製工程は、上記具体的な実施形態に限定されない。
【００４２】
以下、上記好ましい実施形態（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）について詳述する。
【００４３】
上記実施形態（ａ）において、まず、反応生成物を、吸着剤と接触させる。これにより、上記反応中で使用された触媒（塩基性物質）が吸着・除去されるため、次工程の蒸留時の副反応が抑制される。ここで、使用される吸着剤は、特に制限されず、公知の吸着剤が使用できる。例えば、酸性白土、ガレオンアース（水沢化学工業社製）等の活性白土、ベントナイト、９ＳｉＯ２・Ａｌ２Ｏ３・αＨ２Ｏ（α＝０〜２）、キョーワード ６００（協和化学工業社製）、キョーワード ７００（協和化学工業社製；酸化アルミニウム１０．５質量％、酸化ケイ素６０．２質量％）、等の、式：（ＳｉＯ２）ｐ（Ａｌ２Ｏ３）ｑ（Ｈ２Ｏ）ｒ［式中、ｐ、ｑ及びｒは、それぞれ、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、及びＨ２Ｏの質量比（ｐ＋ｑ＋ｒ＝１００質量％）であり、ｑ＝１〜９０質量％、ｒ＝１〜３０質量％、ｐ＝１００−ｑ−ｒである］の化合物、トミックスＡＤ−７００（富田製薬（株）製）、トミックスＡＤ−６００（富田製薬（株）製）、陽イオン交換樹脂、珪藻土等の微紛珪酸などが挙げられる。これらのうち、キョーワード ７００、酸性白土、活性白土が好ましく、より好ましくはキョーワード ７００である。また、上記吸着剤は、単独で使用されてもあるいは２種以上の混合物の形態で使用されてもよい。さらに、吸着剤の使用量は、触媒（塩基性物質）を十分吸着・除去できる量であれば特に制限されない。吸着剤の使用量は、触媒（塩基性物質）の添加量に対して、質量比で、好ましくは２５〜６０倍、より好ましくは３０〜４５倍の範囲である。
【００４４】
反応生成物を吸着剤と接触する条件は、触媒（塩基性物質）を十分吸着・除去できる条件であれば特に制限されない。具体的には、反応生成物に、吸着剤を添加した後、２５〜１００℃、より好ましくは５０〜８０℃で、０．１〜１０時間、より好ましくは２〜５時間、反応生成物と吸着剤とを接触させることが好ましい。ここで、反応生成物と吸着剤との接触を向上させるために、混合物を攪拌などしてもよい。反応生成物と吸着剤とを接触させた後は、濾過、分液などにより吸着剤を分離・除去して、濾液について蒸留（例えば、減圧蒸留）を行なう。ここで、蒸留条件は、特に制限されず、目的物である２−オキサゾリジノン化合物の種類によって適宜選択されうる。例えば、蒸留時の圧力は、釜内の温度が２００℃以下、より好ましくは１００〜１６０℃になるように、選択される。釜内の温度が２００℃を超えると、副反応が起こり、収率の低下を招く可能性がある。このような蒸留によって、目的物である２−オキサゾリジノン化合物は、反応液から容易に分離できる。
【００４５】
上記実施形態（ｂ）において、まず、反応生成物に、ｐＨが７以下になるように酸を添加する。これにより、上記反応中で使用された触媒（塩基性物質）は、酸と塩を形成するため、次工程の蒸留時の副反応が抑制される。このため、反応液が酸性（所定のｐＨ）になるように酸を加えることにより、目的物である２−オキサゾリジノン化合物を高い純度でかつ高い収率で得られる。ここで、使用される酸は、触媒（塩基性物質）と塩を形成できるものであれば特に制限されず、無機酸及び有機酸のいずれも使用できる。例えば、リン酸、ポリリン酸、硫酸、ホウ酸、塩酸等の無機酸；ギ酸、酢酸、プロピオン酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、マレイン酸、フマル酸、安息香酸、フタル酸、フェニル酢酸、無水酢酸、無水マレイン酸、無水フタル酸、ｐ−トルエンスルホン酸等の有機酸などが挙げられる。これらのうち、リン酸、硫酸が好ましく、リン酸がより好ましい。また、上記酸は、単独で使用されてもあるいは２種以上の混合物の形態で使用されてもよい。さらに、酸の添加量は、反応生成物のｐＨが７以下になるような量であれば特に制限されない。好ましくは、反応生成物のｐＨが３〜７、より好ましくは４〜６になるように、酸を添加する。このようなｐＨになるように酸を添加すると、触媒が効率よく分離・除去でき、次工程の蒸留における副反応を十分抑制・防止でき、高い収率が達成できる。特に、ｐＨが７を超えると、蒸留時に釜内で副反応が起こり、目的物である２−オキサゾリジノン化合物の収率が低下する可能性がある。
【００４６】
酸の反応生成物への添加条件は、触媒（塩基性物質）と十分塩を形成できる条件であれば特に制限されない。具体的には、酸を反応生成物に添加した後、２５〜１００℃、より好ましくは４０〜７０℃で、０．１〜３時間、より好ましくは０．５〜２時間、反応生成物と酸とを接触させることが好ましい。反応生成物と酸とを十分接触させて塩を形成した後は、濾過、分液などにより塩を分離・除去してもよく、ついで蒸留（例えば、減圧蒸留）を行なう。ここで、蒸留条件は、特に制限されず、目的物である２−オキサゾリジノン化合物の種類によって適宜選択されうる。例えば、蒸留時の圧力は、釜内の温度が２００℃以下、より好ましくは１００〜１６０℃になるように、選択される。釜内の温度が２００℃を超えると、副反応が起こり、収率の低下を招く可能性がある。このような蒸留によって、目的物である２−オキサゾリジノン化合物は、反応液から容易に分離できる。
【００４７】
上述したように、環状カーボネートとＮ−アルキルモノアルカノールアミンとの反応生成物をさらに精製することによって、２−オキサゾリジノン化合物中の、副生成物、特に沸点差の小さいＮ−アルキルジアルカノールアミンの含有量をさらに低減できる。具体的には、精製工程後の２−オキサゾリジノン化合物の純度は、９９．０ＧＣａｒｅａ％以上であり、より好ましくは９９．５〜１００ＧＣａｒｅａ％である。また、精製工程後の２−オキサゾリジノン化合物中の、Ｎ−アルキルジアルカノールアミンの含有量は、通常、０．１ＧＣａｒｅａ％以下、より好ましくは０．０〜０．０７ＧＣａｒｅａ％であり、アルキレングリコールの含有量は、通常、０．２ＧＣａｒｅａ％以下、より好ましくは０．０〜０．１ＧＣａｒｅａ％である。なお、上記副生成物（Ｎ−アルキルジアルカノールアミン、アルキレングリコール）の含有量は、下記実施例において記載したガスクロマトグラフィーによって測定した値である。また、下記実施例の条件下でのガスクロマトグラフィーによるＮ−アルキルジアルカノールアミン及びアルキレングリコールの検出限界は、それぞれ、１００ｐｐｍ及び３０ｐｐｍである。
【００４８】
上記実施形態（ｃ）において、本工程は、上記実施形態（ａ）の後に実施形態（ｂ）を行なう、即ち、環状カーボネートとＮ−アルキルモノアルカノールアミンとの反応で得られた反応生成物を、吸着剤と接触し、ｐＨが７以下になるように酸を添加した後、蒸留する；あるいは上記実施形態（ｂ）の後に実施形態（ａ）を行なう、即ち、環状カーボネートとＮ−アルキルモノアルカノールアミンとの反応で得られた反応生成物に、ｐＨが７以下になるように酸を添加し、吸着剤と接触させた後、蒸留する、のいずれでもよいが、反応液からの目的物である２−オキサゾリジノン化合物の分離の容易さを考慮すると、上記実施形態（ｂ）の後に実施形態（ａ）を行なうことが好ましい。また、実施形態（ｃ）における、吸着剤との接触工程、酸の添加工程、および蒸留工程については、上記実施形態（ａ）及び（ｂ）と同様の工程が適用できるため、これらの説明をここでは省略する。
【００４９】
本発明の方法によると、２−オキサゾリジノン化合物を、簡便な方法で高い収率でかつ高純度で製造できる。特に、本発明の方法によって製造された２−オキサゾリジノン化合物は、副生成物、特に沸点差の小さいＮ−アルキルジアルカノールアミンをほとんど含まない。このため、本発明の方法によって製造された２−オキサゾリジノン化合物は、高分子材料、有機合成反応用の試薬、医薬、農薬、化粧料、キラル補助剤等の原料もしくは中間体として等に加えて、高い純度を必要とするリチウム二次電池電解液の溶媒、電解コンデンサ電解液の溶媒、インクの溶媒などに有用である。
【実施例】
【００５０】
本発明の効果を、以下の実施例および比較例を用いて説明する。ただし、本発明の技術的範囲が以下の実施例のみに制限されるわけではない。なお、以下において、特記しない限り、「％」は「質量％」を意味する。
【００５１】
なお、副生成物である、アルキレングリコール及びＮ−アルキルジアルカノールアミンの量を、下記条件でガスクロマトグラフィーによって測定した。また、下記条件でのガスクロマトグラフィーによるアルキレングリコール及びＮ−アルキルジアルカノールアミンの検出限界は、それぞれ、３０ｐｐｍ及び１００ｐｐｍである。なお、上記検出限界は、メタノールに、それぞれ、アルキレングリコール及びＮ−アルキルジアルカノールアミンを任意の濃度に調整し、これを下記ガスクロマトグラフ分析条件にて分析した、検出可能な最低濃度である。
【００５２】
＜アルキレングリコール及びＮ−アルキルジアルカノールアミンの量の測定方法＞
・ガスクロマトグラフ分析条件
機種：ＧＬサイエンス製 ＧＣ４０００
カラム：バリアン製 ＣＰ−ｖｏｌａｍｉｎｅ（６０ｍ×０．３２ｍｍ Ｉ．Ｄ．）
カラム温度：
３−メチル−２−オキサゾリジノン
１５０℃（３分間保持）→毎分２０℃で昇温→２７０℃（１１分間保持）
３−ブチル−２−オキサゾリジノン
２３０℃（３分間保持）→毎分２０℃で昇温→２７０℃（２０分間保持）
気化室温度：２７５℃
検出器温度：２７５℃
試料注入量：０．２μｌ
実施例１
攪拌機、温度計及び精留塔を備えたフラスコ中で、Ｎ−メチルエタノールアミン ７５１ｇ（１０モル）に、２８％ナトリウムメチラート／メタノール溶液 １６．３ｇ（０．０８５モル）を常温（２５℃）で仕込み、これにエチレンカーボネート ８８１ｇ（１０モル）を滴下した。なお、上記滴下中、反応液の温度を、反応熱により８０℃を超えないように、エチレンカーボネートの滴下を調整した。滴下終了後、８０±５℃で１時間、Ｎ−メチルエタノールアミンとエチレンカーボネートとの反応を行なった。上記反応終了後の反応液について、上記条件でガスクロマトグラフィーにより分析した結果、Ｎ−メチルジエタノールアミンは検出されず、エチレングリコール以外の不純物の含量は０．１ＧＣａｒｅａ％以下であった。
【００５３】
次に、上記反応で得られた反応液に、キョーワード ７００（協和化学工業社製）を１７０ｇ加え、８０±５℃で２時間、反応液と接触させた後、キョーワード ７００を濾過により分離した。ついで、反応液を減圧蒸留することによって、沸点１３０℃／２０ｍｍＨｇで、３−メチル−２−オキサゾリジノン ８６３ｇ（８．５モル）が得られた。得られた３−メチル−２−オキサゾリジノンについて、上記条件でガスクロマトグラフィーにより分析した結果、３−メチル−２−オキサゾリジノンの純度は、９９．９５ＧＣａｒｅａ％であり、Ｎ−メチルジエタノールアミンは検出されなかった。
【００５４】
実施例２
攪拌機、温度計及び精留塔を備えたフラスコ中で、Ｎ−メチルエタノールアミン ７５１ｇ（１０モル）に、２８％ナトリウムメチラート／メタノール溶液 ４９．０ｇ（０．２５モル）を常温（２５℃）で仕込み、これにエチレンカーボネート ８８１ｇ（１０モル）を滴下した。なお、上記滴下中、反応液の温度を、反応熱により８０℃を超えないように、エチレンカーボネートの滴下を調整した。滴下終了後、８０±５℃で１時間、Ｎ−メチルエタノールアミンとエチレンカーボネートとの反応を行なった。上記反応終了後の反応液について、上記条件でガスクロマトグラフィーにより分析した結果、Ｎ−メチルジエタノールアミンは検出されず、エチレングリコール以外の不純物の含量は０．５ＧＣａｒｅａ％以下であった。
【００５５】
次に、上記反応で得られた反応液に、リン酸を２４．６ｇ加え、５０±５℃で２時間、反応液と接触させたところ、ｐＨは６．８となった。ついで、減圧蒸留することによって、沸点１３０℃／２０ｍｍＨｇで、３−メチル−２−オキサゾリジノン ９１６ｇ（９．１モル）が得られた。得られた３−メチル−２−オキサゾリジノンについて、上記条件でガスクロマトグラフィーにより分析した結果、３−メチル−２−オキサゾリジノンの純度は、９９．６７ＧＣａｒｅａ％であり、Ｎ−メチルジエタノールアミンは検出されなかった。
【００５６】
実施例３
攪拌機、温度計及び精留塔を備えたフラスコ中で、Ｎ−ｎ−ブチルエタノールアミン １１７２ｇ（１０モル）に、２８％ナトリウムメチラート／メタノール溶液 ６１．６ｇ（０．３１モル）を常温（２５℃）で仕込み、これにエチレンカーボネート ８８１ｇ（１０モル）を滴下した。なお、上記滴下中、反応液の温度を、反応熱により８０℃を超えないように、エチレンカーボネートの滴下を調整した。滴下終了後、８０±５℃で１時間、Ｎ−ｎ−ブチルエタノールアミンとエチレンカーボネートとの反応を行った。上記反応終了後の反応液について、上記条件でガスクロマトグラフィーにより分析した結果、Ｎ−ｎ−ブチルジエタノールアミンの含量は０．０３ＧＣａｒｅａ％であり、エチレングリコール以外の不純物の含量は１．３ＧＣａｒｅａ％であった。
【００５７】
次に、上記反応で得られた反応液に、リン酸を３９．０ｇ加え、５０±５℃で２時間、反応液と接触させたところ、ｐＨは５．１となった。ついで、キョーワード ７００（協和化学工業社製）を６１．６ｇ加え、８０±５℃で２時間、反応液と接触させた後、リン酸塩およびキョーワード７００を濾過により分離・除去した。その後、濾液を減圧蒸留することによって、沸点１３０℃／４ｍｍＨｇで、３−ｎ−ブチル−２−オキサゾリジノン １２４４ｇ（８．７モル）が得られた。得られた３−ｎ−ブチル−２−オキサゾリジノンについて、上記条件でガスクロマトグラフィーにより分析した結果、３−ｎ−ブチル−２−オキサゾリジノンの純度は、９９．８５ＧＣａｒｅａ％であり、Ｎ−ｎ−ブチルジエタノールアミンの含量は０．０４ＧＣａｒｅａ％あった。
【００５８】
実施例４
攪拌機、温度計及び精留塔を備えたフラスコ中で、Ｎ−メチルエタノールアミン ７５．１ｇ（１．０モル）に、水酸化ナトリウム ０．８ｇ（０．０２モル）を常温（２５℃）で仕込み、これにエチレンカーボネート ８８．１ｇ（１．０モル）を滴下した。なお、上記滴下中、反応液の温度を、反応熱により８０℃を超えないように、エチレンカーボネートの滴下を調整した。滴下終了後、８０±５℃で１時間、Ｎ−メチルエタノールアミンとエチレンカーボネートとの反応を行った。上記反応終了後の反応液について、上記条件でガスクロマトグラフィーにより分析した結果、Ｎ−メチルジエタノールアミンは検出されず、エチレングリコール以外の不純物の含量は０．７ＧＣａｒｅａ％であった。
【００５９】
実施例５
攪拌機、温度計及び精留塔を備えたフラスコ中で、Ｎ−メチルエタノールアミン ７５．１ｇ（１．０モル）に、１，５−ジアザビシクロ［４．３．０］−５−ノネン ２．５ｇ（０．０２モル）を常温（２５℃）で仕込み、これにエチレンカーボネート ８８．１ｇ（１．０モル）を滴下した。なお、上記滴下中、反応液の温度を、反応熱により８０℃を超えないように、エチレンカーボネートの滴下を調整した。滴下終了後、８０±５℃で１時間、Ｎ−メチルエタノールアミンとエチレンカーボネートとの反応を行った。上記反応終了後の反応液について、上記条件でガスクロマトグラフィーにより分析した結果、Ｎ−メチルジエタノールアミンは検出されず、エチレングリコール以外の不純物の含量は１．４ＧＣａｒｅａ％であった。
【００６０】
実施例６
攪拌機、温度計及び精留塔を備えたフラスコ中で、Ｎ−メチルエタノールアミン ７５．１ｇ（１．０モル）に、キョーワード ５００（協和化学工業社製）１．６ｇ（１．８％）を常温（２５℃）で仕込み、これにエチレンカーボネート ８８．１ｇ（１．０モル）を滴下した。なお、上記滴下中、反応液の温度を、反応熱により８０℃を超えないように、エチレンカーボネートの滴下を調整した。滴下終了後、８０±５℃で１時間、Ｎ−メチルエタノールアミンとエチレンカーボネートとの反応を行った。上記反応終了後の反応液について、上記条件でガスクロマトグラフィーにより分析した結果、Ｎ−メチルジエタノールアミンの含量は０．１６ＧＣａｒｅａ％であり、エチレングリコール以外の不純物の含量は１．５ＧＣａｒｅａ％であった。
【００６１】
実施例７
攪拌機、温度計及び精留塔を備えたフラスコ中で、Ｎ−メチルエタノールアミン ７５．１ｇ（１．０モル）に、アンバーライト ＩＲＡ９０４ Ｃｌ（オルガノ製）１．６ｇ（１．８％）を常温（２５℃）で仕込み、これにエチレンカーボネート ８８．１ｇ（１．０モル）を滴下した。なお、上記滴下中、反応液の温度を、反応熱により８０℃を超えないように、エチレンカーボネートの滴下を調整した。滴下終了後、８０±５℃で１時間、Ｎ−メチルエタノールアミンとエチレンカーボネートとの反応を行った。上記反応終了後の反応液について、上記条件でガスクロマトグラフィーにより分析した結果、Ｎ−メチルジエタノールアミンの含量は０．２０ＧＣａｒｅａ％であり、エチレングリコール以外の不純物の含量は２．１ＧＣａｒｅａ％であった。
【００６２】
実施例８
攪拌機、温度計及び精留塔を備えたフラスコ中で、Ｎ−メチルエタノールアミン ７５．１ｇ（１．０モル）に、キョーワード ７００（協和化学工業社製）１．６ｇ（１．８％）を常温（２５℃）で仕込み、これにエチレンカーボネート ８８．１ｇ（１．０モル）を滴下した。なお、上記滴下中、反応液の温度を、反応熱により８０℃を超えないように、エチレンカーボネートの滴下を調整した。滴下終了後、８０±５℃で１時間、Ｎ−メチルエタノールアミンとエチレンカーボネートとの反応を行った。上記反応終了後の反応液について、上記条件でガスクロマトグラフィーにより分析した結果、Ｎ−メチルジエタノールアミンの含量は０．２３ＧＣａｒｅａ％であり、エチレングリコール以外の不純物の含量は１．５ＧＣａｒｅａ％であった。
【００６３】
実施例９
攪拌機、温度計及び精留塔を備えたフラスコ中で、Ｎ−メチルエタノールアミン ７５．１ｇ（１．０モル）に、アンバーライト ＩＲＡ４１０Ｊ Ｃｌ（オルガノ製）１．６ｇ（１．８％）を常温（２５℃）で仕込み、これにエチレンカーボネート ８８．１ｇ（１．０モル）を滴下した。なお、上記滴下中、反応液の温度を、反応熱により８０℃を超えないように、エチレンカーボネートの滴下を調整した。滴下終了後、８０±５℃で１時間、Ｎ−メチルエタノールアミンとエチレンカーボネートとの反応を行った。上記反応終了後の反応液について、上記条件でガスクロマトグラフィーにより分析した結果、Ｎ−メチルジエタノールアミンの含量は０．２４ＧＣａｒｅａ％であり、エチレングリコール以外の不純物の含量は１．８ＧＣａｒｅａ％であった。
【００６４】
実施例１０
攪拌機、温度計及び精留塔を備えたフラスコ中で、Ｎ−メチルエタノールアミン ７５．１ｇ（１．０モル）に、１，４−ジメチルピペラジン ２．３ｇ（０．０２モル）を常温（２５℃）で仕込み、これにエチレンカーボネート ８８．１ｇ（１．０モル）を滴下した。なお、上記滴下中、反応液の温度を、反応熱により８０℃を超えないように、エチレンカーボネートの滴下を調整した。滴下終了後、８０±５℃で１時間、Ｎ−メチルエタノールアミンとエチレンカーボネートとの反応を行った。上記反応終了後の反応液について、上記条件でガスクロマトグラフィーにより分析した結果、Ｎ−メチルジエタノールアミンの含量は０．２５ＧＣａｒｅａ％であり、エチレングリコール以外の不純物の含量は１．９ＧＣａｒｅａ％であった。
【００６５】
実施例１１
攪拌機、温度計及び精留塔を備えたフラスコ中で、Ｎ−メチルエタノールアミン ７５．１ｇ（１．０モル）に、１−エチルイミダゾール １．９ｇ（０．０２モル）を常温（２５℃）で仕込み、これにエチレンカーボネート ８８．１ｇ（１．０モル）を滴下した。なお、上記滴下中、反応液の温度を、反応熱により８０℃を超えないように、エチレンカーボネートの滴下を調整した。滴下終了後、８０±５℃で１時間、Ｎ−メチルエタノールアミンとエチレンカーボネートとの反応を行った。上記反応終了後の反応液について、上記条件でガスクロマトグラフィーにより分析した結果、Ｎ−メチルジエタノールアミンの含量は０．２５ＧＣａｒｅａ％であり、エチレングリコール以外の不純物の含量は２．１ＧＣａｒｅａ％であった。
【００６６】
実施例１２
攪拌機、温度計及び精留塔を備えたフラスコ中で、Ｎ−メチルエタノールアミン ７５．１ｇ（１．０モル）に、アンバーリスト １５ＤＲＹ（オルガノ製）１．６ｇ（１．８％）を常温（２５℃）で仕込み、これにエチレンカーボネート ８８．１ｇ（１．０モル）を滴下した。なお、上記滴下中、反応液の温度を、反応熱により８０℃を超えないようにエチレンカーボネートの滴下を調整した。滴下終了後、８０±５℃で１時間、Ｎ−メチルエタノールアミンとエチレンカーボネートとの反応を行った。上記反応終了後の反応液について、上記条件でガスクロマトグラフィーにより分析した結果、Ｎ−メチルジエタノールアミンの含量は０．２７ＧＣａｒｅａ％であり、エチレングリコール以外の不純物の含量は１．６ＧＣａｒｅａ％であった。
【００６７】
実施例１３
攪拌機、温度計及び精留塔を備えたフラスコ中で、Ｎ−メチルエタノールアミン ７５．１ｇ（１．０モル）に、リン酸三ナトリウム ４．９ｇ（０．０３モル）を常温（２５℃）で仕込み、これにエチレンカーボネート ８８．１ｇ（１．０モル）を滴下した。なお、上記滴下中、反応液の温度を、反応熱により８０℃を超えないように、エチレンカーボネートの滴下を調整した。滴下終了後、８０±５℃で１時間、Ｎ−メチルエタノールアミンとエチレンカーボネートとの反応を行った。上記反応終了後の反応液について、上記条件でガスクロマトグラフィーにより分析した結果、Ｎ−メチルジエタノールアミンの含量は０．２６ＧＣａｒｅａ％であり、エチレングリコール以外の不純物の含量は２．１ＧＣａｒｅａ％であった。
【００６８】
比較例１
特開昭６１−７２６２号公報に記載される方法に従って、下記実験を行なった。
【００６９】
すなわち、攪拌機、温度計及び精留塔を備えたフラスコ中で、Ｎ−メチルエタノールアミン ７５１ｇ（１０モル）及びエチレンカーボネート ８８１ｇ（１０モル）を仕込んだ。この混合物を、９０±１０℃で３時間、反応させた。次に、減圧下、１２５±５℃で、エチレングリコールを留去した。留去後の反応液について、上記条件でガスクロマトグラフィーにより粗製３−メチル−２−オキサゾリジノン中の残存エチレングリコール含量を測定した結果、０．５ＧＣａｒｅａ％であることが分かった。上記反応液をさらに常温（２５℃）まで冷却した。なお、この際の粗製３−メチル−２−オキサゾリジノン中のＮ−メチルジエタノールアミンの含量は１．３ＧＣａｒｅａ％であった。
【００７０】
次に、上記反応で得られた粗製３−メチル−２−オキサゾリジノンに、硫酸を９．９ｇ加え、５０±５℃で２時間、反応液と接触させたところ、ｐＨは３．６であった。ついで、反応液を減圧蒸留することによって、沸点１３０℃／２０ｍｍＨｇで、３−メチル−２−オキサゾリジノン ８４０ｇ（８．３モル）が得られた。得られた３−メチル−２−オキサゾリジノンについて、上記条件でガスクロマトグラフィーにより分析した結果、３−メチル−２−オキサゾリジノンの純度は、９９．１５ＧＣａｒｅａ％であり、Ｎ−メチルジエタノールアミンの含量は０．３２ＧＣａｒｅａ％であった。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状カーボネートと、下記式（１）：
【化１】
ただし、Ｒ１は、炭素数１〜４のアルキル基を表わし、Ｒ２およびＲ３は、それぞれ独立して、水素原子または炭素数１〜４のアルキル基を表わす、
で示されるＮ−アルキルモノアルカノールアミンとを、触媒の存在下で反応させることを有する、下記式（２）：
【化２】
ただし、Ｒ１は、炭素数１〜４のアルキル基を表わし、Ｒ２およびＲ３は、それぞれ独立して、水素原子または炭素数１〜４のアルキル基を表わす、
で示される２−オキサゾリジノン化合物の製造方法。
【請求項２】
前記触媒は、塩基性物質、酸または塩基吸着剤、および陽イオンまたは陰イオン交換樹脂からなる群より選択される少なくとも一種である、請求項１に記載の２−オキサゾリジノン化合物の製造方法。
【請求項３】
（ａ）前記環状カーボネートとＮ−アルキルモノアルカノールアミンとの反応で得られた反応生成物を、吸着剤と接触した後、蒸留する、
（ｂ）前記環状カーボネートとＮ−アルキルモノアルカノールアミンとの反応で得られた反応生成物に、前記反応物のｐＨが７以下になるように酸を添加した後、蒸留する、または
（ｃ）前記環状カーボネートとＮ−アルキルモノアルカノールアミンとの反応で得られた反応生成物に、前記反応物のｐＨが７以下になるように酸を添加し、吸着剤と接触した後、蒸留する、
ことをさらに有する、請求項１または２に記載の２−オキサゾリジノン化合物の製造方法。
【請求項１】
環状カーボネートと、下記式（１）：
【化１】
ただし、Ｒ１は、炭素数１〜４のアルキル基を表わし、Ｒ２およびＲ３は、それぞれ独立して、水素原子または炭素数１〜４のアルキル基を表わす、
で示されるＮ−アルキルモノアルカノールアミンとを、触媒の存在下で反応させることを有する、下記式（２）：
【化２】
ただし、Ｒ１は、炭素数１〜４のアルキル基を表わし、Ｒ２およびＲ３は、それぞれ独立して、水素原子または炭素数１〜４のアルキル基を表わす、
で示される２−オキサゾリジノン化合物の製造方法。
【請求項２】
前記触媒は、塩基性物質、酸または塩基吸着剤、および陽イオンまたは陰イオン交換樹脂からなる群より選択される少なくとも一種である、請求項１に記載の２−オキサゾリジノン化合物の製造方法。
【請求項３】
（ａ）前記環状カーボネートとＮ−アルキルモノアルカノールアミンとの反応で得られた反応生成物を、吸着剤と接触した後、蒸留する、
（ｂ）前記環状カーボネートとＮ−アルキルモノアルカノールアミンとの反応で得られた反応生成物に、前記反応物のｐＨが７以下になるように酸を添加した後、蒸留する、または
（ｃ）前記環状カーボネートとＮ−アルキルモノアルカノールアミンとの反応で得られた反応生成物に、前記反応物のｐＨが７以下になるように酸を添加し、吸着剤と接触した後、蒸留する、
ことをさらに有する、請求項１または２に記載の２−オキサゾリジノン化合物の製造方法。
【公開番号】特開２０１０−１３３９９（Ｐ２０１０−１３３９９Ａ）
【公開日】平成２２年１月２１日（２０１０．１．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１７５１４５（Ｐ２００８−１７５１４５）
【出願日】平成２０年７月４日（２００８．７．４）
【出願人】（３９００１４８５６）日本乳化剤株式会社 (26)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１月２１日（２０１０．１．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月４日（２００８．７．４）
【出願人】（３９００１４８５６）日本乳化剤株式会社 (26)
【Ｆターム（参考）】
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