JP2010209064A - １，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン化合物及び４，５−ジ（置換）オキシ−１，３−ジ（置換）オキシメチル−２−イミダゾリジノン化合物の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】工業的に好適な２−イミダゾリジノン誘導体の製造方法を提供する。
【解決手段】パラジウム、白金及びニッケルからなる群より選ばれる少なくとも一種の金属原子を含む金属触媒の存在下、一般式（１）

（式中、Ｒは水素原子又は炭化水素基を示し、Ｒ^１は炭化水素基を示す。）で示される化合物と水素とを反応させる、一般式（２）

で示される化合物の製造方法。
【選択図】なし

Description

本発明は、１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン化合物及びその合成中間体である４，５−ジ（置換）オキシ−１，３−ジ（置換）オキシメチル−２−イミダゾリジノン化合物の製造方法に関する。

本発明の１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン化合物及び４，５−ジ（置換）オキシ−１，３−ジ（置換）オキシメチル−２−イミダゾリジノン化合物は、例えば、安定な極性溶媒や医薬・農薬等の原料や合成中間体として有用な化合物である。

これまで、２−イミダゾリジノン化合物を製造する方法はいくつか報告されているが（例えば、特許文献１参照）、４，５−ジアルコキシ−１，３−ジアルコキシメチル−２−イミダゾリジノン化合物を使用する方法は全く知られていなかった。

前記出発原料である４，５−ジ（置換）オキシ−１，３−ジ（置換）オキシメチル−２−イミダゾリジノン化合物の製造方法については、例えば、４，５−ジヒドロキシ−１，３−ジヒドロキシメチル−２−イミダゾリジノン化合物水溶液から減圧条件下にて水を除去して４，５−ジヒドロキシ−１，３−ジヒドロキシメチル−２−イミダゾリジノン化合物を単離した後、
（１）７５％硫酸及びアルコールを加えて加熱し、更に水酸化ナトリウムで中和して４，５−ジ（置換）オキシ−１，３−ジ（置換）オキシメチル−２−イミダゾリジノン化合物を得る方法（例えば、特許文献２参照）、
又は、
（２）４，５−ジヒドロキシ−１，３−ジヒドロキシメチル−２−イミダゾリジノン化合物、スルホン酸系イオン交換樹脂及びアルコールを混合して加熱することにより４，５−ジ（置換）オキシ−１，３−ジ（置換）オキシメチル−２−イミダゾリジノン化合物を得る方法が開示されている（例えば、特許文献３参照）。

国際公開第２００８／００７７６３号パンフレット 独国特許公開３２４１４４６号 独国特許１１７２２６５号

本発明で使用される４，５−ジヒドロキシ−１，３−ジヒドロキシメチル−２−イミダゾリジノン化合物は、市販品が水溶液として調製されていることが多い。そのため、例えば、特許文献２又は特許文献３の製造方法の出発原料として４，５−ジヒドロキシ−１，３−ジヒドロキシメチル−２−イミダゾリジノン化合物を準備するためには、当該化合物の水溶液から過酷な条件下において水を除く操作が不可避的に必要であった。
更に、水を除いた後も４，５−ジヒドロキシ−１，３−ジヒドロキシメチル−２−イミダゾリジノン化合物そのものが高い粘性を有するため、取り扱いが煩雑となるという問題もあった。

上記より、これまで４，５−ジヒドロキシ−１，３−ジヒドロキシメチル−２−イミダゾリジノン化合物から、４，５−ジ（置換）オキシ−１，３−ジ（置換）オキシメチル−２−イミダゾリジノン化合物を経由して、１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン化合物を製造する方法自体が知られていないばかりか、例えば、仮に水を除く操作等を入れるとしても、莫大なエネルギー消費を伴ったり、高粘性の４，５−ジヒドロキシ−１，３−ジヒドロキシメチル−２−イミダゾリジノン化合物の取り扱い上の煩雑さ等の問題があるため、工業的規模での実施において、好適な方法とは言い難く、依然として、１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン化合物の簡便で安価な製造方法が望まれている。

本発明の課題は、上記問題点を解決し、簡便な方法にて、高収率で１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン化合物及び４，５−ジ（置換）オキシ−１，３−ジ（置換）オキシメチル−２−イミダゾリジノン化合物を製造する、工業的に好適な１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン化合物及び４，５−ジ（置換）オキシ−１，３−ジ（置換）オキシメチル−２−イミダゾリジノン化合物の製造方法を提供することにある。

本発明の課題は、パラジウム、白金及びニッケルからなる群より選ばれる少なくとも一種の金属原子を含む金属触媒の存在下、一般式（１）：

（式中、Ｒは水素原子又は炭化水素基を示し、Ｒ^１は炭化水素基を示す。なお、Ｒ及びＲ^１は、それぞれ置換基を有していても良い。）
で示される４，５−ジ（置換）オキシ−１，３−ジ（置換）オキシメチル−２−イミダゾリジノン化合物と水素とを反応させることを特徴とする、一般式（２）：

（式中、Ｒは前記と同義である。）
で示される１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン化合物の製造方法によって解決される。

なお、本発明の合成中間体である４，５−ジ（置換）オキシ−１，３−ジ（置換）オキシメチル−２−イミダゾリジノン化合物は、例えば、鉱酸及び固体酸触媒からなる群より選ばれる少なくとも一種の酸の存在下、一般式（３）：

（式中、Ｒは、前記と同義である。）
で示される４，５−ジヒドロキシ−１，３−ジヒドロキシメチル−２−イミダゾリジノン化合物の水溶液と一般式（４）：

（式中、Ｒ^１は、前記と同義である。）
で示されるヒドロキシ化合物とを反応させることを特徴とする、一般式（１）：

（式中、Ｒ及びＲ^１は、前記と同義である。）
で示される４，５−ジ（置換）オキシ−１，３−ジ（置換）オキシメチル−２−イミダゾリジノン化合物の製造方法等により得ることもできる。

本発明により、簡便な方法にて、高収率で１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン化合物及び４，５−ジ（置換）オキシ−１，３−ジ（置換）オキシメチル−２−イミダゾリジノン化合物を製造する、工業的に好適な１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン化合物及びその合成中間体である４，５−ジ（置換）オキシ−１，３−ジ（置換）オキシメチル−２−イミダゾリジノン化合物の製造方法を提供することができる。

〔４，５−ジ（置換）オキシ−１，３−ジ（置換）オキシメチル−２−イミダゾリジノン化合物と水素との反応による１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン化合物の製造方法（以下、水素化反応と称する。）〕
本発明の水素化反応は、パラジウム、白金及びニッケルからなる群より選ばれる少なくとも一種の金属原子を含む金属触媒の存在下、一般式（１）で示される４，５−ジ（置換）オキシ−１，３−ジ（置換）オキシメチル−２−イミダゾリジノン化合物と水素とを反応させて一般式（２）で示される１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン化合物を製造する方法に関する。

本発明の水素化反応において使用する４，５−ジ（置換）オキシ−１，３−ジ（置換）オキシメチル−２−イミダゾリジノン化合物は、前記の一般式（１）で示される。その一般式（１）において、Ｒは水素原子又は炭化水素基を示し、Ｒ^１は炭化水素基を示す。なお、Ｒ及びＲ^１が炭化水素基の場合、互いに同一又は異なっていても良い。

前記炭化水素基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基等の炭素数１〜６のアルキル基；シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等の炭素数３〜６のシクロアルキル基；ベンジル基、ジフェニルメチル基、フェネチル基、フェニルプロピル基等の炭素数７〜１２のアラルキル基；フェニル基、ビフェニリル基、ナフチル基、アントラニル基等の炭素数６〜２０のアリール基が挙げられる。なお、これらの基は、各種異性体を含む。

なお、これらの基は、反応を阻害しない置換基で置換されていても良く、例えば、炭素原子を介して出来る置換基、酸素原子を介して出来る置換基、硫黄原子を介して出来る置換基、ハロゲン原子、ニトロ基等が挙げられる。

前記炭素原子を介して出来る置換基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基等のアルキル基；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、シクロヘプチル基等のシクロアルキル基；；キノリル基、ピリジル基、ピロリジル基、ピロリル基、フリル基、チエニル基等の複素環基；フェニル基、トリル基、フルオロフェニル基、キシリル基、ビフェニリル基、ナフチル基、アントリル基、フェナントリル基等のアリール基；アセチル基、プロピオニル基、アクリロイル基、ピバロイル基、シクロヘキシルカルボニル基、ベンゾイル基、ナフトイル基、トルオイル基等のアシル基（アセタール化されていても良い）；カルボキシル基；メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基等のアルコキシカルボニル基；フェノキシカルボニル基等のアリールオキシカルボニル基；トリフルオロメチル基等のハロゲン化アルキル基；シアノ基が挙げられる。なお、これらの基は、各種異性体を含む。

前記酸素原子を介して出来る置換基としては、例えば、メトキシル基、エトキシル基、プロポキシル基、ブトキシル基、ペンチルオキシル基、ヘキシルオキシル基、ヘプチルオキシル基、ベンジルオキシル基等のアルコキシル基；フェノキシル基、トルイルオキシル基、ナフチルオキシル基等のアリールオキシル基が挙げられる。なお、これらの基は、各種異性体を含む。

前記硫黄原子を介して出来る置換基としては、例えば、チオメトキシル基、チオエトキシル基、チオプロポキシル基等のチオアルコキシル基；チオフェノキシル基、チオトルイルオキシル基、チオナフチルオキシル基等のチオアリールオキシル基等が挙げられる。なお、これらの基は、各種異性体を含む。

前記ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。

本発明の水素化反応は、パラジウム、白金及びニッケルからなる群より選ばれる少なくとも一種の金属原子を含む金属触媒の存在下、一般式（１）：

（式中、Ｒ及びＲ^１は、前記と同義である。）
で示される４，５−ジ（置換）オキシ−１，３−ジ（置換）オキシメチル−２−イミダゾリジノン化合物と水素と反応させる製造方法によって行われる。

前記金属触媒としては、パラジウム、白金及びニッケルからなる群より選ばれる少なくとも一種の金属原子を含むものであり、具体的には、例えば、パラジウム／炭素、パラジウム／硫酸バリウム、水酸化パラジウム／白金、白金／炭素、硫化白金／炭素、パラジウム−白金／炭素、酸化白金、ラネーニッケル等が挙げられる。なお、これらの金属触媒は、単独又は二種以上を混合して使用しても良い。

本発明の水素化反応における前記金属触媒の使用量は、金属原子換算で、４，５−ジ（置換）オキシ−１，３−ジ（置換）オキシメチル−２−イミダゾリジノン化合物１モルに対して、好ましくは０．００００１〜０．５モル、更に好ましくは０．００００２〜０．１モル使用される。

本発明の水素化反応における水素の使用量は、４，５−ジ（置換）オキシ−１，３−ジ（置換）オキシメチル−２−イミダゾリジノン化合物１モルに対して、好ましくは０．１〜２０モル、更に好ましくは０．２〜１０モル使用される。

本発明の水素化反応は、溶媒の存在下又は非存在下にて行われる。使用できる溶媒としては、反応を阻害しないものであれば特に限定されないが、水；炭素数１〜１２のアルコール類（例えば、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ｎ−ブチルアルコール、ｔ−ブチルアルコール、ペンタノール、ヘキサノール、オクタノール、エチレングリコール、トリエチレングリコール等）；ケトン類（例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等）；アミド類（例えば、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチルピロリドン等）；尿素類（例えば、１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン等）；ニトリル類（例えば、アセトニトリル、プロピオニトリル、ベンゾニトリル等）；エーテル類（例えば、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン等）；芳香族炭化水素類（例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン等）が挙げられる。なお、これらの溶媒は、単独又は二種以上を混合して使用しても良い。

これらの溶媒のうち、好ましくは炭素数１〜１２のアルコール類（メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ｎ−ブチルアルコール、ｔ−ブチルアルコール、ペンタノール、ヘキサノール、オクタノール、エチレングリコール、トリエチレングリコール等）、前記アルコール類とケトン類（アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等）との混合溶媒、前記アルコール類とアミド類（Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチルピロリドン等）との混合溶媒、前記アルコール類と尿素類（Ｎ，Ｎ’−ジメチルイミダゾリジノン等）との混合溶媒、前記アルコール類とニトリル類（アセトニトリル、プロピオニトリル等）との混合溶媒、前記アルコール類とエーテル類（ジイソプロピルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン等）との混合溶媒、前記アルコール類と芳香族炭化水素類（ベンゼン、トルエン、キシレン等）との混合溶媒、更に好ましくはメタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ｎ−ブチルアルコール、ｔ−ブチルアルコール、ペンタノール、ヘキサノール、エチレングリコール、トリエチレングリコール、特に好ましくはメタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ｎ−ブチルアルコール、ｔ−ブチルアルコールが使用される。

前記溶媒の使用量は、反応液の均一性や攪拌性により適宜調節されるが、４，５−ジ（置換）オキシ−１，３−ジ（置換）オキシメチル−２−イミダゾリジノン化合物１ｇに対して、好ましくは０〜２００ｍＬ、更に好ましくは０〜１００ｍＬ、特に好ましくは０〜５０ｍＬ使用される。

本発明の水素化反応は、例えば、水素雰囲気にて、４，５−ジ（置換）オキシ−１，３−ジ（置換）オキシメチル−２−イミダゾリジノン化合物、金属触媒及び必要であれば前記有機溶媒を混合し、攪拌しながら反応させる等の方法によって行われる。その際の反応温度は、好ましくは０〜２００℃、更に好ましくは１０〜１５０℃であり、反応圧力は、好ましくは０．１〜１０ＭＰａ、更に好ましくは０．１〜１ＭＰａである。又、反応を促進させるために、塩酸、硫酸、酢酸、トリフルオロ酢酸、メタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸及びトルエンスルホン酸からなる群より選ばれる少なくとも一種を適宜加えても良い。

本発明の水素化反応おいて得られる１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン化合物は、反応終了後、例えば、中和、抽出、濾過、濃縮、蒸留、再結晶、晶析、カラムクロマトグラフィー等の一般的な方法によって単離・精製することができる。

〔４，５−ジヒドロキシ−１，３−ジヒドロキシメチル−２−イミダゾリジノン化合物とヒドロキシ化合物との反応による、４，５−ジ（置換）オキシ−１，３−ジ（置換）オキシメチル−２−イミダゾリジノン化合物の製造方法（以下、（置換）オキシ化反応と称する。）〕
次に、本発明の合成中間体である４，５−ジ（置換）オキシ−１，３−ジ（置換）オキシメチル−２−イミダゾリジノン化合物の製造方法として、４，５−ジヒドロキシ−１，３−ジヒドロキシメチル−２−イミダゾリジノン化合物とヒドロキシ化合物との反応による、４，５−ジ（置換）オキシ−１，３−ジ（置換）オキシメチル−２−イミダゾリジノン化合物の製造方法（以下、（置換）オキシ化反応と称する。）について示す。

本発明の（置換）オキシ化反応は、鉱酸及び固体酸触媒からなる群より選ばれる少なくとも一種の酸の存在下、一般式（３）で示される４，５−ジヒドロキシ−１，３−ジヒドロキシメチル−２−イミダゾリジノン化合物の水溶液と一般式（４）で示されるヒドロキシ化合物とを反応させることによって行われる。

本発明の（置換）オキシ化反応において使用する４，５−ジヒドロキシ−１，３−ジヒドロキシメチル−２−イミダゾリジノン化合物は一般式（３）で示され、Ｒ及びＲ^１は、前記と同義である。４，５−ジヒドロキシ−１，３−ジヒドロキシメチル−２−イミダゾリジノン化合物は、例えば、市販品の水溶液をそのまま、又は公知の方法で合成した水溶液の濃度を適宜調整するなどして使用することができる。なお、前記水溶液の濃度は、好ましくは５〜９９質量％、更に好ましくは１０〜９５質量％、特に好ましくは２０〜９０質量％のものを使用する。

本発明の（置換）オキシ化反応において使用するヒドロキシ化合物は、前記の一般式（４）で示される。その一般式（４）において、Ｒ^１は、前記と同義である。

前記ヒドロキシ化合物としては、好ましくは炭素数１〜１２のアルコール類、更に好ましくは炭素数１〜６のアルコール類、より好ましくはメタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ｎ−ブチルアルコール、イソブチルアルコール、ｔ−ブチルアルコール、１−ペンタノール、２-メチル−２−ブタノール、３-メチル−１−ブタノール、２，２-ジメチル-1-プロパノール、特に好ましくはｎ−ブチルアルコール、イソブチルアルコール、ｎ−ペンタノール、２-メチル−２−ブタノール、３-メチル−１−ブタノール、２，２−ジメチル−１−プロパノールが使用される。

前記ヒドロキシ化合物の使用量は、一般式（３）で示される４，５−ジヒドロキシ−１，３−ジヒドロキシメチル−２−イミダゾリジノン化合物１モルに対して、好ましくは０．５〜２００モル、更に好ましくは２．０〜１５０モル使用される。

本発明の(置換)オキシ化反応は、鉱酸及び固体酸触媒からなる群より選ばれる少なくとも一種の酸の存在下にて行われる。

鉱酸としては、反応を阻害しないものであれば特に限定されないが、例えば、塩酸、塩酸ガス、硫酸、リン酸等が挙げられるが、好ましくは塩酸、塩酸ガス、硫酸、更に好ましくは硫酸が使用される。

前記鉱酸の使用量は、一般式（３）で示される４，５−ジヒドロキシ−１，３−ジヒドロキシメチル−２−イミダゾリジノン化合物１モルに対して、好ましくは０．００１〜５０モル、更に好ましくは０．０１〜４５モル、特に好ましくは０．０２〜４０モル使用される。

又、固体酸触媒としては、ブレンステッド酸点を有する固体状のものであれば特に限定されないが、例えば、酸性白土等の粘土鉱物；ヘテロポリ酸；スルホン酸型陽イオン交換樹脂（例えば、アンバーライト（商品名）、ダウエックス（商品名）、ダイヤイオン（商品名）、デニオライト（商品名）、レバチット（商品名）、スミカイオン（商品名）等）；フッ素化スルホン酸樹脂（例えば、ナフィオン（商品名）等）；無機酸化物（例えば、シリカアルミナ、ゼオライト、酸化バナジウム等）などが挙げられるが、好ましくはスルホン酸型陽イオン交換樹脂及びヘテロポリ酸、更に好ましくはスルホン酸型陽イオン交換樹脂が使用される。なお、これらの固体酸触媒は、単独又は二種以上を混合して使用しても良い。

前記固体酸触媒の使用量は、一般式（３）で示される４，５−ジヒドロキシ−１，３−ジヒドロキシメチル−２−イミダゾリジノン化合物１ｇに対して、好ましくは０．００１〜１．０ｇ、更に好ましくは０．０１〜０．９ｇ、特に好ましくは０．０２〜０．８ｇ使用される。

前記（置換）オキシ化反応は、有機溶媒の存在下にて行われる。使用する有機溶媒としては、本発明の（置換）オキシ化反応の合成原料である４，５−ジヒドロキシ−１，３−ジヒドロキシメチル−２−イミダゾリジノン化合物、及び反応生成物である４，５−ジ（置換）オキシ−１，３−ジ（置換）オキシメチル−２−イミダゾリジノン化合物に対して良好な溶解性を有し、かつ反応液中の水と共沸混合物を構成し得る溶媒（以下「共沸溶媒」ともいう）を使用することが望ましい。

このような共沸溶媒としては、例えば、脂肪族炭化水素類（例えば、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、シクロヘキサン）；ハロゲン化脂肪族炭化水素類（例えば、塩化メチレン、ジクロロエタン等）；ニトリル類（例えば、アセトニトリル、プロピオニトリル等）；炭酸エステル類（例えば、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジブチルカーボネート、エチレンカーボネート等）；脂肪族カルボン酸（例えば、酢酸、プロピオン酸等）；脂肪族カルボン酸エステル（例えば、酢酸エチル、酢酸ブチル、プロピオン酸メチル等）；脂肪族アルコール類（例えば、ｎ−プロピルアルコール、ｎ−ブチルアルコール、ｓ−ブチルアルコール、ｎ−ペンチルアルコール、ｎ−ヘキシルアルコール等）；アラルキルアルコール類（例えば、ベンジルアルコール、フェネチルアルコール等）；フェノール類（フェノール、クレゾール等）；芳香族炭化水素類（例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン等）；ハロゲン化芳香族炭化水素類（例えば、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン等）；ニトロ化合物類（例えば、ニトロメタン、ニトロベンゼン、ジニトロベンゼン等）；エーテル類（例えば、ジエチルエーテル、イソプロピルエーテル、ｔ−ブチルメチルエーテル、テトラヒドロフラン、１,４−ジオキサン、ジメトキシエタン、アニソール、ジフェニルエーテル等）；ケトン類（例えば、アセトン、２−ブタノン、メチル−イソブチルケトン等）；スルホキシド類（例えば、ジメチルスルホキシド等）；スルホン類（例えば、スルホラン等）；アミド類（例えば、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチルピロリドン等）、リン酸アミド類（例えば、ヘキサメチレントリホスホンアミド等）；尿素類（例えば、１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン等）などが挙げられるが、好ましくは脂肪族アルコール類、脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素、更に好ましくはｎ−ブタノール、ｎ−プロパノール、シクロヘキサン、ベンゼン、トルエン、特に好ましくはｎ−ブタノール、ｎ−プロパノール、シクロヘキサンが使用される。なお、これらの溶媒は、単独又は二種以上を混合して使用しても良い。

前記共沸溶媒は、反応液の均一性や攪拌性等により適宜調節するが、一般式（３）で示される４，５−ジヒドロキシ−１，３−ジヒドロキシメチル−２−イミダゾリジノン化合物中の水分量１ｇに対して、好ましくは０．１〜５０ｍＬ、更に好ましくは１．０〜４０ｍＬ、更に好ましくは１．２〜３０ｍＬ使用される。

このような共沸溶媒を使用することによって、反応時に生成する水も還流により効率的に反応系外へと除去できることから、アルコキシ化反応を促進させることができる。

本発明の(置換)オキシ化反応は、例えば、鉱酸及び固体酸触媒からなる群より選ばれる少なくとも一種の酸、一般式（３）で示される４，５−ジヒドロキシ−１，３−ジヒドロキシメチル−２−イミダゾリジノン化合物の水溶液、ヒドロキシ化合物及び必要に応じて共沸溶媒とを混合した後、攪拌しながら反応させる方法、或いは、共沸溶媒の存在下、前記４，５−ジヒドロキシ−１，３−ジヒドロキシメチル−２−イミダゾリジノン化合物の水溶液から水を共沸脱水しながら溶媒交換を行い、得られた４，５−ジヒドロキシ−１，３−ジヒドロキシメチル−２−イミダゾリジノン化合物と共沸溶媒との混合液に、ヒドロキシ化合物、並びに鉱酸及び固体酸触媒からなる群より選ばれる少なくとも一種の酸を加えていき、攪拌しながら反応させる方法等により行われる。その際の反応温度は、好ましくは０〜２００℃、更に好ましくは２０〜１５０℃、特に好ましくは４０〜１３０℃であり、反応圧力は、特に制限されない。

本発明の(置換)オキシ化反応において得られる４，５−ジ（置換）オキシ−１，３−ジ（置換）オキシメチル−２−イミダゾリジノン化合物は、反応終了後、例えば、中和、抽出、濾取、濃縮、蒸留、再結晶、晶析、カラムクロマトグラフィー等の一般的な方法によって単離・精製することも出来るが、特に単離・精製することなく、反応後の４，５−ジ（置換）オキシ−１，３−ジ（置換）オキシメチル−２−イミダゾリジノン化合物を含有する反応混合物をそのまま次の水素化反応（４，５−ジ（置換）オキシ−１，３−ジ（置換）オキシメチル−２−イミダゾリジノン化合物と水素との反応）に用いることもできる。

次に、実施例を示して本発明を具体的に説明するが、本発明の範囲はこれらに限定されるものではない。

なお、原料である４，５−ジヒドロキシ−１，３−ジヒドロキシメチル−２−イミダゾリジノン化合物中の水分量は、例えば、日本工業規格 ＪＩＳ Ｋ０１１３に準拠したカールフィッシャー滴定方法等により測定される。

実施例１（[水素化反応］１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノンの合成）
攪拌装置、温度計及び還流冷却器を備えた内容量３０ｍＬのガラス製容器に、４，５−ジ（ｎ−ブトキシ）−１，３−ビス（ｎ−ブトキシキシメチル）−２−イミダゾリジノン１７３１ｍｇ（４．３ｍｍｏｌ）、白金−パラジウム／炭素（商品名；ＡＳＣＡ−２；エヌ・イー・ケムキャット株式会社製）４００ｍｇ及びｎ−ブタノール３０ｍＬを加え、６０〜８０℃にて水素を常圧で流通させながら９時間反応させた。反応終了後、得られた反応液をガスクロマトグラフィーで分析（内部標準法による定量値）したところ、１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノンが３７６ｍｇ生成していた（４，５−ジヒドロキシ−１，３−ジヒドロキシメチル−２−イミダゾリジノン基準の反応収率；７７％）。なお、反応液中には１，３−ジメチル−イミダゾリジン−２、４−ジオンが５６ｍｇ生成していた。

実施例２（［(置換)オキシ化反応］；４，５−ジ（ｎ−ブトキシ）−１，３−ビス（ｎ−ブトキシキシメチル）−２−イミダゾリジノン（１ａ）の合成）
攪拌装置、温度計及びＤｅａｎ−Ｓｔａｒｋ装置を備えた内容量１００ｍＬのガラス製容器に、３８質量％の４，５−ジヒドロキシ−１，３−ジヒドロキシメチル−２−イミダゾリジノン水溶液（商品名；ベッカミンＮＳ−１１；ＤＩＣ株式会社製）１０ｇ（２１ｍｍｏｌ）、スルホン酸型陽イオン交換樹脂（商品名；ダウエックス５０ＷＸ２；シグマアルドリッチ社製）１．０ｇ及びｎ−ブタノール５０ｍＬを加え、水を除去しながら１０５℃で１時間反応させた。反応終了後、反応混合物を濾過し、濾液を濃縮して得られた濃縮物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー（ヘキサン：酢酸エチル＝９０：１０（容量比））にて精製したところ、無色液体として４，５−ジ（ｎ−ブトキシ）−１，３−ビス（ｎ−ブトキシキシメチル）−２−イミダゾリジノン５．２ｇを得た（４，５−ジヒドロキシ−１，３−ジヒドロキシメチル−２−イミダゾリジノン基準の単離収率；６０％）。

なお、得られた４，５−ジ（ｎ−ブトキシ）−１，３−ビス（ｎ−ブトキシキシメチル）−２−イミダゾリジノン：（１ａ）は以下の物性値を有する新規化合物である。

^１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ_３，４００ＭＨｚ,δ（ｐｐｍ））；０．８８〜０．９５（１２Ｈ，ｍ），１．２９〜１．６２（１６Ｈ，ｍ），３．３８〜３．５９（８Ｈ，ｍ），４，６６〜４．９２（６Ｈ，ｍ）
ＣＩ−ＭＳ；４０１

実施例３（［(置換)オキシ化反応］；４，５−ジ（ｎ−ブトキシ）−１，３−ビス（ｎ−ブトキシキシメチル）−２−イミダゾリジノンの合成）
攪拌装置、温度計及びＤｅａｎ−Ｓｔａｒｋ装置を備えた内容量１００ｍＬのガラス製容器に、３８質量％の４，５−ジヒドロキシ−１，３−ジヒドロキシメチル−２−イミダゾリジノン水溶液（商品名；ベッカミンＮＳ−１１；ＤＩＣ株式会社製）１０ｇ（２１ｍｍｏｌ）、スルホン酸型陽イオン交換樹脂（商品名；ダウエックス５０ＷＸ２；シグマアルドリッチ社製）０．５ｇ及びｎ−ブタノール５０ｍＬを加え、水を除去しながら内温１０５℃で５時間反応させた。反応終了後、得られた反応液を高速液体クロマトグラフィーで分析したところ、４，５−ジ（ｎ−ブトキシ）−１，３−ビス（ｎ−ブトキシキシメチル）−２−イミダゾリジノンが７．２ｇ生成していた（反応収率；８４％）。

実施例４及び５（［(置換)オキシ化反応］；４，５−ジ（ｎ−ブトキシ）−１，３−ビス（ｎ−ブトキシキシメチル）−２−イミダゾリジノンの合成）
次に、実施例３において、酸触媒の種類と量、反応時間を変えて実施した結果を表１に示す。

＊１：４，５−ジヒドロキシ−１，３−ジヒドロキシメチル−２−イミダゾリジノン１モルに対する、ｎ−ブタノールの使用量（モル）を示す。
＊２：４，５−ジヒドロキシ−１，３−ジヒドロキシメチル−２−イミダゾリジノン水溶液中の水を示す。
＊３：Ｗｔ％は、４，５−ジヒドロキシ−１，３−ジヒドロキシメチル−２−イミダゾリジノン水溶液中の水の質量割合（％）を示す。
＊４：Ｗｔ％は、４，５−ジヒドロキシ−１，３−ジヒドロキシメチル−２−イミダゾリジノンに対する、触媒の質量割合（％）を示す。
＊５：Ｄｅａｎ−Ｓｔａｒｋ装置を用いた反応中の脱水処理の有無を示す。

実施例６〜９（［(置換)オキシ化反応］；４，５−ジ（ｎ−ブトキシ）−１，３−ビス（ｎ−ブトキシキシメチル）−２−イミダゾリジノンの合成）
攪拌装置、温度計及びＤｅａｎ−Ｓｔａｒｋ装置を備えた内容量１００ｍＬのガラス製容器に、３８質量％の４，５−ジヒドロキシ−１，３−ジヒドロキシメチル−２−イミダゾリジノン水溶液（商品名；ベッカミンＮＳ−１１；ＤＩＣ株式会社製）４００ｇに１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン２００ｍＬを加え、４０℃のバス温度下にて水を減圧留去し、４３質量％の４，５−ジヒドロキシ−１，３−ジヒドロキシメチル−２−イミダゾリジノンを含有する１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン溶液（以下、４３質量％の４，５−ジヒドロキシ−１，３−ジヒドロキシメチル−２−イミダゾリジノン有機溶液と称することある）を調製した。この溶液を原料とし、酸触媒の種類と量、反応温度、時間を変えて実施例３と同様の条件で実施した結果を表２に示す。

＊１：４，５−ジヒドロキシ−１，３−ジヒドロキシメチル−２−イミダゾリジノン１モルに対する、ｎ−ブタノールの使用量（モル）を示す。
＊２：４，５−ジヒドロキシ−１，３−ジヒドロキシメチル−２−イミダゾリジノン有機溶液を構成する有機溶媒の種類を示す。ＤＭＩは、１，３−ジメチル-２-イミダゾリジノンを示す。
＊３：Ｗｔ％は、４，５−ジヒドロキシ−１，３−ジヒドロキシメチル−２−イミダゾリジノン有機溶液中の１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン（ＤＭＩ）の質量割合（％）を示す。
＊４：Ｗｔ％は、４，５−ジヒドロキシ−１，３−ジヒドロキシメチル−２−イミダゾリジノンに対する、触媒の質量割合（％）を示す。
＊５：Ｄｅａｎ−Ｓｔａｒｋ装置を用いた反応中の脱水処理の有無を示す。

実施例１０（［(置換)オキシ化反応］；４，５−ジメトキシ−１，３−ジ（メトキシメチル）−２−イミダゾリジノンの合成）
攪拌装置、温度計を備えた内容量１００ｍＬのガラス製容器に、実施例６〜９項に記載の方法と同様の方法にて得た４３質量％の４，５−ジヒドロキシ−１，３−ジヒドロキシメチル−２−イミダゾリジノン有機溶液１０ｇ（２４ｍｍｏｌ）に、濃硫酸０．２６ｍＬ（４．８ｍｍｏｌ）をメタノール５０ｍＬに溶解させた液を室温にて加えた後、６０℃で２．５時間反応させた。反応終了後、反応溶液からメタノールを減圧下にて留去し、次いで、これにトルエン５０ｍＬ、飽和塩化ナトリウム水溶液５０ｍＬを加えて有機層溶液を抽出した。更に水層をトルエン５０ｍＬで２回抽出後、有機層溶液を合わせて減圧濃縮した。得られた濃縮物をシリカゲルクロマトグラフィー（ヘキサン：酢酸エチル＝５０：５０（容量比））にて精製したところ、薄黄色オイルとして４，５−ジメトキシ−１，３−ジメトキシ−２−イミダゾリジノン２．５ｇを得た（４，５−ジヒドロキシ−１，３−ジヒドロキシメチル−２−イミダゾリジノン基準の単離収率；４５％）。

なお、得られた４，５−ジメトキシ−１，３−ビス（メトキシキシメチル）−２−イミダゾリジノンは以下の物性値を示した。

^１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ_３，４００ＭＨｚ，δ（ｐｐｍ））；３．３６（６Ｈ，ｓ），３．４４（６Ｈ，ｓ），４．６８〜４．８５（６Ｈ，ｍ）
ＣＩ−ＭＳ；２３３

実施例１１（［(置換)オキシ化反応］；４，５−ジ（ｎ−プロポキシ）−１，３−ビス（ｎ−プロポキシメチル）−２−イミダゾリジノン（１ｂ）の合成）
攪拌装置、温度計及びＤｅａｎ−Ｓｔａｒｋ装置を備えた内容量１００ｍＬのガラス製容器に、３８質量％の４，５−ジヒドロキシ−１，３−ジヒドロキシメチル−２−イミダゾリジノン水溶液（商品名；ベッカミンＮＳ−１１；ＤＩＣ株式会社製）１０ｇ（２１ｍｍｏｌ）、スルホン酸型陽イオン交換樹脂（商品名；ダウエックス５０ＷＸ２；シグマアルドリッチ社製）１．０ｇ及びｎ−プロパノール５０ｍＬを加え、７００ｈＰａの反応圧力条件下にて、水を含んだｎ−プロパノールを留去させながら、７２〜７９℃にて７．５時間反応させた。なお、水を含んだｎ−プロパノールの留去分は、新たにｎ−プロパノール（合計４６ｍＬ）を適宜追加しながら反応を行った。反応終了後、反応混合物を濾過し、濾液を濃縮して得られた濃縮物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー（ヘキサン：酢酸エチル（容量比）＝９０：１０）にて精製したところ、無色液体として４，５−ジ（ｎ−プロポキシ）−１，３−ビス（ｎ−プロポシキシメチル）−２−イミダゾリジノン４．９２ｇを得た（４，５−ジヒドロキシ−１，３−ジヒドロキシメチル−２−イミダゾリジノン基準の単離収率；６６％）。

なお、得られた４，５−ジ（ｎ−プロポキシ）−１，３−ビス（ｎ−プロポシキシメチル）−２−イミダゾリジノン：（１ｂ）は以下の物性値を有する新規化合物である。

^１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ_３，４００ＭＨｚ，δ（ｐｐｍ））；０．８８〜０．９６（１２Ｈ，ｍ），１．５１〜１．６８（８Ｈ，ｍ），３．３６〜３．５６（８Ｈ，ｍ），４．６８〜４．９３（６Ｈ，ｍ）
ＣＩ−ＭＳ；３４５

実施例１２（［(置換)オキシ化反応］；４，５−ジ（イソプロポキシ）−１，３−ビス（イソプロポキシメチル）−２−イミダゾリジノンの合成）
攪拌装置、温度計を備えた内容量１００ｍＬのガラス製容器に、実施例６〜９項に記載の方法と同様の方法にて得た４３質量％の４，５−ジヒドロキシ−１，３−ジヒドロキシメチル−２−イミダゾリジノン有機溶液１０ｇ（２４ｍｍｏｌ）に、濃硫酸０．２６ｍＬ（４．８ｍｍｏｌ）をイソプロピルアルコール５０ｍＬに溶解させた液を室温で加え、６０℃で３時間反応させた。反応終了後、減圧濃縮してイソプロピルアルコールを留去し、次いで、これにトルエン５０ｍＬ及び飽和塩化ナトリウム水溶液５０ｍＬを加えて有機層溶液を抽出した。更に水層をトルエン５０ｍＬで抽出後、有機層溶液を合わせて減圧濃縮した。得られた濃縮物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー（ヘキサン：酢酸エチル＝８０：２０（容量比））で精製し、薄黄色オイルとして４，５−ジ（イソプロポキシ）−１，３−ビス（イソプロポキシメチル）−２−イミダゾリジノン１．７ｇを得た（４，５−ジヒドロキシ−１，３−ジヒドロキシメチル−２−イミダゾリジノン基準の単離収率；２１％）。

なお、得られた４，５−ジ（イソプロポキシ）−１，３−ビス（イソプロポキシメチル）−２−イミダゾリジノンは以下の物性値を示した。

^１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ_３，４００ＭＨｚ,δ（ｐｐｍ））；１．１３〜１．２７（２４Ｈ，ｍ），３．６７〜３．９５（４Ｈ，ｍ），４．５６〜５．０１（６Ｈ，ｍ）
ＣＩ−ＭＳ；３４５

実施例１３（［(置換)オキシ化反応］；４，５−ジ（２−メトキシエトキシ）−１，３−ビス（２−メトキシエトキシメチル）−２−イミダゾリジノンの合成）
攪拌装置、温度計を備えた内容量１００ｍＬのガラス製容器に、実施例６〜９項に記載の方法と同様の方法にて得た４３質量％の４，５−ジヒドロキシ−１，３−ジヒドロキシメチル−２−イミダゾリジノン有機溶液１０ｇ（２４ｍｍｏｌ）に、濃硫酸０．２６ｍＬ（４．８ｍｍｏｌ）を２−メトキシエタノール５０ｍＬに溶解させた液を室温で加え、６０℃で６時間反応させた。得られた反応溶液にトリエチルアミン１．４６ｇ（１４．４ｍｍｏｌ）を加えた後、２−メトキシエタノールを減圧下にて留去し、次いで、これにトルエン５０ｍＬ及び飽和塩化ナトリウム水溶液５０ｍＬを加えて有機層溶液を抽出した。水層をトルエン５０ｍＬでさらに２回抽出後、有機層溶液を合わせて減圧濃縮した。得られた濃縮物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー（酢酸エチル：メタノール＝７０：３０（容量比））にて精製したところ、黄色オイルとして４，５−ジ（２−メトキシエトキシ）−１，３−ビス（２−メトキシエトキシメチル）−２−イミダゾリジノン３．３ｇを得た（４，５−ジヒドロキシ−１，３−ジヒドロキシメチル−２−イミダゾリジノン基準の単離収率；３３％）。

なお、得られた４，５−ジ（２−メトキシエトキシ）−１，３−ビス（２−メトキシエトキシメチル）−２−イミダゾリジノンは以下の物性値を示した。

^１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ_３，４００ＭＨｚ,δ（ｐｐｍ））；３．２７〜３．７７（２８Ｈ，ｍ），４．７９〜４．９４（６Ｈ，ｍ）
ＣＩ−ＭＳ；４０９

実施例１４（［(置換)オキシ化反応］；４，５−ジ（ベンジルオキシ）−１，３−ビス（ベンジルオキシメチル）−２−イミダゾリジノン（１ｃ）の合成）
攪拌装置、温度計を備えた内容量１００ｍＬのガラス製容器に、実施例６〜９項に記載の方法と同様の方法にて得た４３質量％の４，５−ジヒドロキシ−１，３−ジヒドロキシメチル−２−イミダゾリジノン有機溶液１０ｇ（２４ｍｍｏｌ）、濃硫酸０．２６ｍＬ（４．８ｍｍｏｌ）及びベンジルアルコール５０ｍＬを加え、６０℃で６時間反応させた。得られた反応溶液にトリエチルアミン１．４６ｇ（１４．４ｍｍｏｌ）を加えた後、トルエン５０ｍＬ及び飽和塩化ナトリウム水溶液５０ｍＬを加えて有機層溶液を抽出した。
更に水層をトルエン５０ｍＬで抽出後、有機層溶液を合わせて減圧濃縮した。得られた濃縮物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー（ヘキサン：酢酸エチル＝８０：２０（容量比））で精製したところ、無色オイルとして４，５−ジ（ベンジルオキシ）−１，３−ビス（ベンジルオキシメチル）−２−イミダゾリジノン３．３ｇを得た（４，５−ジヒドロキシ−１，３−ジヒドロキシメチル−２−イミダゾリジノン基準の単離収率；２５％）。

なお、得られた４，５−ジ（ベンジルオキシ）−１，３−ビス（ベンジルオキシメチル）−２−イミダゾリジノン：（１ｃ）は以下の物性値を有する新規化合物である。

^１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ_３，４００ＭＨｚ,δ（ｐｐｍ））；４．４９〜４．６９（８Ｈ，ｍ），４．８３〜５．０３（６Ｈ，ｍ），７．２３〜７．３７（２０Ｈ，ｍ）
ＦＡＢ−ＭＳ；５３９

実施例１５（［(置換)オキシ化反応］；４，５−ジ（４−メトキシフェノキシ）−１，３−ビス（４−メトキシフェノキシメチル）−２−イミダゾリジノン（１ｄ）の合成）
攪拌装置、温度計を備えた内容量１００ｍＬのガラス製容器に、実施例６〜９項に記載の方法と同様の方法にて得た４３質量％の４，５−ジヒドロキシ−１，３−ジヒドロキシメチル−２−イミダゾリジノン有機溶液１０ｇ（２４ｍｍｏｌ）、８５％リン酸２０ｍＬ（和光純薬製、５７６ｍｍｏｌ）及びベンジルアルコール５０ｍＬを加え、８０℃で９時間反応させた。反応終了後、得られた反応液を分析したところ、４，５−ジ（４−メトキシフェノキシ）−１，３−ビス（４−メトキシフェノキシメチル）−２−イミダゾリジノン：（１ｄ）の生成を確認した。

ＣＩ−ＭＳ：６０３

比較例１（［(置換)オキシ化反応］；４，５−ジ（ｎ−ブトキシ−１，３−ビス（ｎ−ブトキシメチル）イミダゾリジノンの合成；独国特許公開３２４１４４６号の実施例１記載の方法）
攪拌装置、温度計を備えた内容量１００ｍＬのガラス製容器に、３８質量％の４，５−ジヒドロキシ−１，３−ジヒドロキシメチル−イミダゾリジノン水溶液（商品名；ベッカミンＮＳ−１１；ＤＩＣ株式会社製）５０ｇ（２１ｍｍｏｌ）を用いた以外は、独国特許公開３２４１４４６号の実施例１記載の方法に従って、減圧下脱水反応を行ったところ、無色の高粘性物が得られた。次いで、得られた高粘性物にｎ−ブタノールを加えて８０℃に加熱したが溶解せず、アルコキシ化反応を行うことは出来なかった。

本発明は、１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン化合物及びその合成中間体である４，５−ジ（置換）オキシ−１，３−ジ（置換）オキシメチル−２−イミダゾリジノン化合物の製造方法に関する。本発明により、例えば、安定な極性溶媒や医薬・農薬等の原料や合成中間体として有用な、１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン化合物及び４，５−ジ（置換）オキシ−１，３−ジ（置換）オキシメチル−２−イミダゾリジノン化合物の工業的に簡便な製造方法を提供することができる。

Claims (7)

1. 金属触媒の存在下、一般式（１）
   

   

   （式中、Ｒは水素原子又は炭化水素基を示し、Ｒ^１は炭化水素基を示す。なお、Ｒ及びＲ^１は、それぞれ置換基を有していても良い。）
   で示される４，５−ジ（置換）オキシ−１，３−ジ（置換）オキシメチル−２−イミダゾリジノン化合物と水素とを反応させることを特徴とする、一般式（２）
   

   

   （式中、Ｒは前記と同義である）
   で示される１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン化合物の製造方法。
2. 金属触媒が、パラジウム、白金及びニッケルからなる群より選ばれる少なくとも一種の金属原子を含むものである請求項１記載の１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン化合物の製造方法。
3. 鉱酸及び固体酸触媒からなる群より選ばれる少なくとも一種の酸の存在下、一般式（３）
   

   

   （式中、Ｒは、水素原子又は炭化水素基を示す。）
   で示される４，５−ジヒドロキシ−１，３−ジヒドロキシメチル−２−イミダゾリジノン化合物の水溶液と、一般式（４）
   

   

   （式中、Ｒ^１は、前記と同義である。）
   で示されるヒドロキシ化合物とを反応させて、一般式（１）で示される４，５−ジ（置換）オキシ−１，３−ジ（置換）オキシメチル−２−イミダゾリジノン化合物を製造することをさらに含む請求項１又は２記載の１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン化合物の製造方法。
4. 鉱酸及び固体酸触媒からなる群より選ばれる少なくとも一種の酸の存在下、一般式（３）
   

   

   （式中、Ｒは、水素原子又は炭化水素基を示す。）
   で示される４，５−ジヒドロキシ−１，３−ジヒドロキシメチル−２−イミダゾリジノン化合物の水溶液と、一般式（４）
   

   

   （式中、Ｒ^１は、前記と同義である。）
   で示されるヒドロキシ化合物とを反応させることを特徴とする、一般式（１）で示される４，５−ジ（置換）オキシ−１，３−ジ（置換）オキシメチル−２−イミダゾリジノン化合物の製造方法。
5. 酸が、塩酸、塩酸ガス及び硫酸からなる群より選ばれる少なくとも１種の鉱酸である、請求項３又は４のいずれか一項に記載の４，５−ジ（置換）オキシ−１，３−ジ（置換）オキシメチル−２−イミダゾリジノン化合物の製造方法。
6. 酸が、スルホン酸型陽イオン交換樹脂及びヘテロポリ酸からなる群より選ばれる少なくとも１種以上の固体酸触媒である請求項３又は４のいずれか一項に記載の４，５−ジ（置換）オキシ−１，３−ジ（置換）オキシメチル−２−イミダゾリジノン化合物の製造方法。
7. 式（１ａ）〜（１ｄ）で示される４，５−ジ（置換）オキシ−１，３−ジ（置換）オキシメチル−２−イミダゾリジノン化合物。