JP2020132602A

JP2020132602A - ２−オキサゾリジノン類の製造方法

Info

Publication number: JP2020132602A
Application number: JP2019031588A
Authority: JP
Inventors: 藤田　賢一; Kenichi Fujita; 賢一藤田; 準哲崔; Juntetsu Sai; 松尾　英明; Hideaki Matsuo; 英明松尾
Original assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 2019-02-25
Filing date: 2019-02-25
Publication date: 2020-08-31
Anticipated expiration: 2039-02-25
Also published as: JP7217519B2

Abstract

【課題】医農薬中間体として有用な２−オキサゾリジノン類の新規製造方法の提供。【解決手段】固相担体−金粒子複合体やポリ（アミドアミン）デンドリマー、金化合物と還元剤より調製されるデンドリマー−金粒子複合体等の金粒子存在下で、下記一般式（Ｉ）で表されるプロパルギルアミン類と二酸化炭素から下記一般式（II）で表される２−オキサゾリジノン類を製造する方法。（一般式（Ｉ）及び（II）中、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、及びＲ4はそれぞれ独立して水素原子、又は窒素原子、酸素原子、硫黄原子、及びハロゲン原子からなる群より選択される少なくとも１種の原子を含んでいてもよい炭素数１〜２０の炭化水素基を表す。Ｒ2、及びＲ3は互いに結合して環を形成していてもよい。）【選択図】なし

Description

本発明は、２−オキサゾリジノン類の製造方法に関し、より詳しくは、イオン化されていない０価の金粒子を利用した２−オキサゾリジノン類の製造方法に関する。

２−オキサゾリジノン類は、医農薬中間体として有用であることが知られている。二酸化炭素は無毒で安価なため、２−オキサゾリジノン類の合成において、その利用が求められている。例えば、二酸化炭素を炭素源とし、四級アンモニウム塩、または銀（Ｉ）錯体や金（Ｉ）錯体等の遷移金属錯体を触媒とした、プロパルギルアミン類を原料とした２−オキサゾリジノン類の製造方法が報告されている（特許文献１、非特許文献１〜３参照）。

なかでも金錯体は、プロパルギルアミン類の三重結合の活性化に有効であるため、金（Ｉ）錯体のみならず金（III）錯体も含む各種金錯体を触媒とする、二酸化炭素とプロパルギルアミン類を原料とした２−オキサゾリジノン類の製造方法が近年報告されている（非特許文献４〜６参照）

最近、固相担体上に金粒子を固定化した固相担体−金粒子複合体や、ポリ（アミドアミン）デンドリマー内部に金粒子が調製されたデンドリマー−金粒子複合体が報告されている（非特許文献７〜１０参照）。
しかし、高い活性が見込まれるこれらを触媒とする、二酸化炭素とプロパルギルアミン類を原料とした２−オキサゾリジノン類の製造方法は、これまでに報告されていない。

特開２０１９−１９０６６号公報

ＴｅｔｒａｈｅｄｒｏｎＬｅｔｔ.２０１７年、第５８巻、ｐ.４４８３Ｂｕｌｌ.Ｃｈｅｍ.Ｓｏｃ.Ｊｐｎ.２０１１年、第８４巻、ｐ.６９８Ｏｒｇａｎｏｍｅｔａｌｌｉｃｓ、２０１３年、第３２巻、ｐ.５２８５Ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ、２０１６年、第７２巻、ｐ.１２０５Ａｐｐｌ.Ｏｒｇａｎｏｍｅｔａｌ.Ｃｈｅｍ.２０１６年、第３０巻、ｐ.８３５Ｊ.Ｍｏｌ.Ｃａｔａｌ.Ａ：Ｃｈｅｍ.２０１６年、第４２３巻、ｐ.２１６Ｃｈｅｍ.Ｒｅｃ.２００３年、第３巻、ｐ.７５ＧｒｅｅｎＣｈｅｍ.２００９年、第１１巻、ｐ.７９３Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ、２０００年、第３３巻、ｐ.６０４２Ｃｈｅｍ.Ｍａｔｅｒ.２００４年、第１６巻、ｐ.１６７

本発明は、医農薬中間体として有用な２−オキサゾリジノン類を製造することができる新規な製造方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記の課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、金粒子の存在下で、プロパルギルアミン類と二酸化炭素から２−オキサゾリジノン類が生成することを見出し、本発明を完成させた。
即ち、本発明は以下の通りである。
（１）固相担体−金粒子複合体の存在下、下記一般式（Ｉ）で表されるプロパルギルアミン類と二酸化炭素から、下記一般式（II）で表される２−オキサゾリジノン類を生成させる環化反応工程により、２−オキサゾリジノン類を製造する方法。

（一般式（Ｉ）及び（II）中、Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³、及びＲ⁴はそれぞれ独立して水素原子、又は窒素原子、酸素原子、硫黄原子、及びハロゲン原子からなる群より選択される少なくとも１種の原子を含んでいてもよい炭素数１〜２０の炭化水素基を表す。Ｒ²、及びＲ³は互いに結合して環を形成していてもよい。）
（２）金粒子の存在下、上記一般式（Ｉ）で表されるプロパルギルアミン類と二酸化炭素から、上記一般式（II）で表される２−オキサゾリジノン類を生成させる環化反応工程により、２−オキサゾリジノン類を製造する方法。
（３）前記固相担体が、ハイドロタルサイト（Ｍｇ₆Ａｌ₂（ＯＨ）₁₆ＣＯ₃・４Ｈ₂Ｏ）等の無機層状化合物、炭素、及びアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）、シリカ（ＳｉＯ₂）、酸化鉄（Ｆｅ₂Ｏ₃）等の金属酸化物から選択される少なくとも一種である、上記（１）に記載の２−オキサゾリジノン類を製造する方法。

（４）下記一般式（III）で表されるポリ（アミドアミン）デンドリマーと、金化合物と還元剤より調製されるデンドリマー−金粒子複合体の存在下、上記一般式（Ｉ）で表されるプロパルギルアミン類と二酸化炭素から上記一般式（II）で表される２−オキサゾリジノン類を生成させる環化反応工程により、２−オキサゾリジノン類を製造する方法。

（一般式（III）中、ｍは２以上１０以下の整数、ｎは１以上１０以下の整数を表す。Ｘはアミノ基、ヒドロキシ基、又はＱを表す。Ｑ中、Ｚ^-はハロゲン化物イオンを表す。）
（５）前記環化反応工程が、さらにメソポーラス担体の存在下で行われる、上記（４）に記載の２−オキサゾリジノン類を製造する方法。
（６）前記メソポーラス担体が、３−１０ｎｍの空孔を有するメソポーラス担体である、上記（５）に記載の２−オキサゾリジノン類を製造する方法。
（７）前記メソポーラス担体がグラファイト化メソポーラスカーボンである、上記（５）または（６）に記載の２−オキサゾリジノン類を製造する方法。
（８）前記環化反応工程が、メソポーラス担体の非存在下で行われる、上記（４）に記載の２−オキサゾリジノン類を製造する方法。
（９）前記一般式（III）中のｍは２、ｎは４、およびＸはアミノ基である、上記（４）に記載の２−オキサゾリジノン類を製造する方法。

本発明は、医農薬中間体として有用な２−オキサゾリジノン類を、短時間で収率よく製造することができるという優れた製造方法となる。

固相担体−金粒子複合体を模式的に表したものである。本発明の実施例２８の反応条件における２−オキサゾリジノン類の反応時間と収率との関係を表したグラフである。

本発明を説明するに当たり、具体例を挙げて説明するが、本発明の趣旨を逸脱しない限り以下の内容に限定されるものではなく、適宜変更して実施することができる。
なお、本明細書において数値範囲を示す「〜」は、その前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味として使用される。

＜２−オキサゾリジノン類の製造方法＞
本発明の２−オキサゾリジノンの製造方法は、固相担体−金粒子複合体、金粒子、または下記一般式（III）で表されるポリ（アミドアミン）デンドリマー（以下、「デンドリマー」と略す場合がある）と金化合物と還元剤より調製されるデンドリマー−金粒子複合体（以下、「デンドリマー−金粒子複合体」と略す場合がある）などの存在下、下記一般式（Ｉ）で表されるプロパルギルアミン類（以下、「プロパルギルアミン類」と略す場合がある。）と二酸化炭素から下記一般式（II）で表される２−オキサゾリジノン類を生成させる環化反応工程を含むことを特徴とする。

（一般式（Ｉ）及び（II）中、Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³、及びＲ⁴はそれぞれ独立して水素原子、又は窒素原子、酸素原子、硫黄原子、及びハロゲン原子からなる群より選択される少なくとも１種の原子を含んでいてもよい炭素数１〜２０の炭化水素基を表す。Ｒ²、及びＲ³は互いに結合して環を形成していてもよい。）

（一般式（III）中、ｍは２以上１０以下の整数、ｎは１以上１０以下の整数を表す。Ｘはアミノ基、ヒドロキシ基、又はＱを表す。Ｑ中、Ｚ^-はハロゲン化物イオンを表す。）

本発明者らは、医農薬中間体として有用な２−オキサゾリジノン類を製造することができる新規な製造方法を求めて検討を重ねた結果、金粒子の存在下で、プロパルギルアミン類と二酸化炭素から２−オキサゾリジノン類が生成する環化反応工程を見出した。
即ち、無毒で安価、さらに地球温暖化の原因の１つとして考えられている二酸化炭素を利用して、医農薬中間体として有用な２−オキサゾリジノン類を製造することができる。

環化反応工程は、図１に示すように模式的に表される固相担体−金粒子複合体、または上記一般式（III）で表されるポリ（アミドアミン）デンドリマーと金化合物と還元剤より調製されるデンドリマー−金粒子複合体などの金粒子存在下で行われる。

金粒子の粒径としては、通常０.０１ｎｍ以上、好ましくは０.１ｎｍ以上、より好ましくは１ｎｍ以上であり、通常１μｍ以下、好ましくは１００ｎｍ以下、より好ましくは１０ｎｍ以下（金ナノ粒子）である。

図１に示す模式的に表される固相担体−金粒子複合体の構造について説明する。金粒子は、固相担体に固定化されており、固相担体の形状や粒径は様々であり、また、金粒子の固定化も固相表面上での固定化に限定されず、例えば固相担体が層状化合物の場合、層間でもよい。固相担体の形状としては、多くの場合球状と見なすことができる。また固相担体の粒径としては、通常１０ｎｍ以上、好ましくは１００ｎｍ以上、より好ましくは１μｍ以上であり、通常１ｍｍ以下、好ましくは１００μｍ以下、より好ましくは１０μｍ以下である。

固相担体の種類としては、特に限定されず、ハイドロタルサイト（Ｍｇ₆Ａｌ₂（ＯＨ）₁₆ＣＯ₃・４Ｈ₂Ｏ）等の無機層状化合物、炭素、及びアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）、シリカ（ＳｉＯ₂）、酸化鉄（Ｆｅ₂Ｏ₃）等の金属酸化物などが挙げられる。

固相担体−金粒子複合体は、固相担体存在下、テトラクロロ金（III）酸などの水溶液において、クエン酸、水素、または水素化ホウ素塩等を用いた化学的な還元や超音波、光照射、またはγ線照射などのエネルギー照射による還元により調製される。

一方、デンドリマー−金粒子複合体は、２−オキサゾリジノン類の製造において使用するたびに調製するのが望ましい。原料として用いられる一般式（III）で表されるデンドリマーの具体的種類は特に限定されず、目的に応じて適宜選択することができる。

デンドリマーについて説明する。
（１）ｍは２以上１０以下の整数を表し、好ましくは２〜４である。
（２）繰り返し構造のｎは１以上１０以下の整数を表わし、好ましくは３〜５である。
（３）Ｘは、アミノ基、ヒドロキシ基、又はＱを表す。Ｑ中、Ｚ^-はフッ化物イオン、塩化物イオン、臭化物イオン、及びヨウ化物イオン等のハロゲン化物イオンを表す。
符号Ｇで表される基の一例として、ｎ＝３の場合について示すと次のとおりである。
−ＣＨ₂ＣＨ₂ＣＯＮＨＣＨ₂ＣＨ₂Ｎ［ＣＨ₂ＣＨ₂ＣＯＮＨＣＨ₂ＣＨ₂Ｎ［ＣＨ₂ＣＨ₂ＣＯＮＨＣＨ₂ＣＨ₂Ｎ［ＣＨ₂ＣＨ₂ＣＯＮＨＣＨ₂ＣＨ₂Ｘ］₂］₂］₂

以下、デンドリマー−金粒子複合体の調製方法について説明する。
不活性ガス雰囲気下、（III）の溶液を攪拌しながら、金化合物を添加する。
溶媒としては、（III）と金化合物を溶解させる、水またはメタノール、エタノール等のアルコール系溶媒が好ましい。アセトニトリル、プロピオニトリル、アセトン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、ヘキサン、トルエン、テトラヒドロフラン、ジオキサンなどの非プロトン性溶媒でもよい。またこれらの混合溶媒でもよい。
金化合物としては、デンドリマーの三級アミン骨格と塩を形成するテトラハロゲノ金（III）酸やこれらのアルカリ金属塩等が好ましい。
金化合物とデンドリマーの物質量比（金化合物／デンドリマー）は、デンドリマー中のｎの値にもよるため一概に定められないが、５〜１００の範囲が好ましい。

次いで、デンドリマーと金化合物の混合溶液に還元剤を添加する。
還元剤としては、水素化ホウ素ナトリウム、水素化ホウ素リチウム等が用いられる。この場合、穏やかに還元するため、還元剤を水酸化ナトリウム等の水溶液に溶解させたアルカリ溶液を用いるのが好ましい。
還元剤と金化合物の物質量比（還元剤／金化合物）は、特に限定されないが、１〜２０の範囲が好ましい。
還元反応におけるデンドリマーの濃度としては、通常０.０１％以上、好ましくは０.０５％以上であり、通常２％以下、好ましくは１％以下である。

さらに、還元剤と併せメソポーラス担体を添加することが望ましい。メソポーラス担体としては、グラファイト化メソポーラスカーボンやメソポーラスシリカ等が用いられる。メソポーラス担体の空孔の孔径としては、通常０.１ｎｍ以上、好ましくは１ｎｍ以上、より好ましくは３ｎｍ以上であり、通常１０００ｎｍ以下、好ましくは１００ｎｍ以下、より好ましくは１０ｎｍ以下である。
メソポーラス担体は、金化合物中における金の重量の３倍〜５００倍、好ましくは３０倍〜２００倍がよい。

還元反応は加熱をしてもよいが、通常常温で行われる。
デンドリマーに固定化された金を含有するイオンの還元反応により、デンドリマー−金粒子複合体が生成する。またデンドリマー−金粒子複合体をメソポーラス担体に固定化した場合、デンドリマー−金粒子複合体の失活が抑制され、触媒の長寿命化が見込まれる。デンドリマー−金粒子複合体やメソポーラス担体固定化デンドリマー−金粒子複合体を単離することなく、これらを含む反応液を２−オキサゾリジノン類を製造する環化反応工程に用いる。

環化反応工程における金粒子の存在量（使用量）は、プロパルギルアミン類に対して、通常０.０１ｍｏｌ％以上、好ましくは０.１ｍｏｌ％以上、より好ましくは１ｍｏｌ％以上であり、通常５００ｍｏｌ％以下、好ましくは５０ｍｏｌ％以下、より好ましくは１０ｍｏｌ％以下である。上記範囲内であると、２−オキサゾリジノン類が生成し易くなる。

環化反応工程は、下記一般式（Ｉ）で表されるプロパルギルアミン類と二酸化炭素から下記一般式（II）で表される２−オキサゾリジノン類を生成させる工程であるが、一般式（II）で表される２−オキサゾリジノン類が目的生成物であり、製造目的に応じて適宜選択することができる。なお、一般式（Ｉ）で表されるプロパルギルアミン類は、一般式（II）で表される２−オキサゾリジノン類に応じて選択される。

Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³、及びＲ⁴はそれぞれ独立して水素原子、又は窒素原子、酸素原子、硫黄原子、及びハロゲン原子からなる群より選択される少なくとも１種の原子を含んでいてもよい炭素数１〜２０の炭化水素基を表す。
Ｒ¹が炭化水素基である場合のＲ¹の炭素数は、好ましくは２以上、より好ましくは３以上、さらに好ましくは４以上であり、好ましくは１５以下、より好ましくは１０以下である。
Ｒ¹が炭化水素基である場合のＲ¹に含まれる官能基としては、アミノ基（−ＮＨ₂）、ニトロ基（−ＮＯ₂）、シアノ基（−ＣＮ）、ヒドロキシル基（−ＯＨ）、メルカプト基（−ＳＨ）、フルオロ基（−Ｆ）、クロロ基（−Ｃｌ）、ブロモ基（−Ｂｒ）、イミノ基（−ＮＨ−）、エーテル基（−Ｏ−）、カルボニル基（−Ｃ（＝Ｏ）−）、カルボキシル基（−ＣＯＯＨ）、チオエーテル基（−Ｓ−）等が挙げられる。
Ｒ¹の炭化水素基としては、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｉ−プロピル基、ｎ−ブチル基、ｔ−ブチル基等のアルキル基、フェニル基、シアノフェニル基、メトキシフェニル基、メチルフェニル基、トリフルオロメチルフェニル基、クロロフェニル基等のアリール基、ジフェニルメチル基等のアラルキル基が挙げられる。フェニル基、シアノフェニル基、メトキシフェニル基、メチルフェニル基、トリフルオロメチルフェニル基、クロロフェニル基等のアリール基が好ましく、フェニル基、シアノフェニル基、メトキシフェニル基が特に好ましい。

Ｒ²及びＲ³が炭化水素基である場合のＲ²及びＲ³の炭素数は、好ましくは１５以下、より好ましくは１２以下、さらに好ましくは６以下である。Ｒ²、及びＲ³は互いに結合して環を形成していてもよい。
Ｒ²及びＲ³が炭化水素基である場合のＲ²及びＲ³に含まれる官能基としては、アミノ基（−ＮＨ₂）、ニトロ基（−ＮＯ₂）、シアノ基（−ＣＮ）、ヒドロキシル基（−ＯＨ）、メルカプト基（−ＳＨ）、フルオロ基（−Ｆ）、クロロ基（−Ｃｌ）、ブロモ基（−Ｂｒ）、イミノ基（−ＮＨ−）、エーテル基（−Ｏ−）、カルボニル基（−Ｃ（＝Ｏ）−）、カルボキシル基（−ＣＯＯＨ）、チオエーテル基（−Ｓ−）等が挙げられる。
Ｒ²及びＲ³としては、水素原子、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｉ−プロピル基、ｎ−ブチル基、ｔ−ブチル基等のアルキル基、フェニル基、シアノフェニル基、メトキシフェニル基、メチルフェニル基、トリフルオロメチルフェニル基、クロロフェニル基等のアリール基、ジフェニルメチル基、ベンジル基等のアラルキル基が挙げられる。水素原子以外としてはメチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｉ−プロピル基、ｎ−ブチル基、ｔ−ブチル基等のアルキル基やベンジル基等のアラルキル基が好ましく、メチル基、ベンジル基が特に好ましい。

Ｒ⁴が炭化水素基である場合のＲ⁴の炭素数は、好ましくは１５以下、より好ましくは１２以下、さらに好ましくは６以下である。
Ｒ⁴が炭化水素基である場合のＲ⁴に含まれる官能基としては、アミノ基（−ＮＨ₂）、ニトロ基（−ＮＯ₂）、シアノ基（−ＣＮ）、ヒドロキシル基（−ＯＨ）、メルカプト基（−ＳＨ）、フルオロ基（−Ｆ）、クロロ基（−Ｃｌ）、ブロモ基（−Ｂｒ）、イミノ基（−ＮＨ−）、エーテル基（−Ｏ−）、カルボニル基（−Ｃ（＝Ｏ）−）、カルボキシル基（−ＣＯＯＨ）、チオエーテル基（−Ｓ−）等が挙げられる。
Ｒ⁴としては、水素原子、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｉ−プロピル基、ｎ−ブチル基、ｔ−ブチル基等のアルキル基、フェニル基、シアノフェニル基、メトキシフェニル基、メチルフェニル基、トリフルオロメチルフェニル基、クロロフェニル基等のアリール基、ベンジル基、ジフェニルメチル基等のアラルキル基が挙げられるが、メチル基、ベンジル基が特に好ましい。

環化反応工程は、金粒子の存在下、プロパルギルアミン類と二酸化炭素から２−オキサゾリジノン類を生成させるものであれば、具体的な実験操作、反応条件等は特に限定されず、目的に応じて適宜選択することができる。実験操作の一例として、不活性ガスで満たされた反応容器に金粒子、プロパルギルアミン類、必要に応じ反応溶媒を投入し、反応容器内の温度を所定の反応温度に昇温した後、反応容器内に二酸化炭素を充填して圧力を設定し、撹拌しながら所定の反応時間反応させる方法が挙げられる。なお、二酸化炭素は、室温〜反応温度・常圧で気体であるため、気液反応として行われる。
デンドリマー−金粒子複合体を触媒として用いる場合、この調製時における反応容器内の不活性ガスを二酸化炭素に置換する、あるいは不活性ガスで満たされた反応容器内に二酸化炭素を気相として投入することにより、気液反応として行われる。前者の一例として、回分式反応容器でデンドリマー−金粒子複合体を調製した場合を以下に示す。このものを調製後、反応容器の減圧、二酸化炭素の充填を繰り返し、反応容器内を二酸化炭素雰囲気下とする。次いで、反応容器にプロパルギルアミン類を投入し、反応容器内の温度を所定の反応温度に昇温し、必要に応じ反応容器内に二酸化炭素をさらに充填して圧力を設定し、撹拌しながら所定の反応時間反応させる。

環化反応工程では、二酸化炭素が反応によって消費されるため、反応の進行とともに圧力が低下することになる。従って、反応容器内に絶えず二酸化炭素を供給して圧力を保持する態様、或いは予め十分な二酸化炭素を充填する態様のどちらであってもよい。
なお、反応容器は、反応圧力を高く設定することができるため、耐圧性の金属製反応容器（オートクレーブ）の使用が望ましい。また、気相には二酸化炭素のほかに、窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガス等が共存していてもよい。

反応温度は、通常０℃以上、好ましくは２０℃以上、より好ましくは４０℃以上であり、通常２００℃以下、好ましくは１５０℃以下、より好ましくは１１０℃以下である。上記範囲内であると、２−オキサゾリジノン類が生成し易くなる。

反応圧力は、前述のように二酸化炭素が反応によって消費され、反応の進行とともに圧力が低下することになるため、初期圧（反応温度に到達した時点の反応系の圧力）として表現すると、通常１０ＭＰａ以下、好ましくは５ＭＰａ以下、特に好ましくは２ＭＰａ以下であり、下限は反応スケールや反応容器の体積にもよるが、通常０.００１ＭＰａ以上、好ましくは０.０１ＭＰａ、特に好ましくは０.１ＭＰａ以上である。また窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガスを含有する場合、二酸化炭素の初期分圧も、通常１０ＭＰａ以下、好ましくは５ＭＰａ以下、より好ましくは２ＭＰａ以下であり、下限は反応スケールや反応容器の体積にもよるが、通常０.００１ＭＰａ以上、好ましくは０.０１ＭＰａ以上、特に好ましくは０.１ＭＰａ以上である。なお、「二酸化炭素の分圧」は、反応系の全圧力に二酸化炭素のモル分率を乗じた値と考えることができる。

反応時間は、通常１分以上、好ましくは１０分以上、より好ましくは３時間以上であり、通常７２時間以下、好ましくは４８時間以下、より好ましくは３０時間以下である。

反応終了後、反応液を取り出し、固相担体やメソポーラス担体が共存する場合はこれらを濾別した後、反応溶液をジクロロメタン等の有機溶媒で抽出し、この¹ＨＮＭＲ測定より、２−オキサゾリジノン類が生成したことが確認される。

また目的物を単離する場合、反応終了後、固相担体やメソポーラス担体が共存するならばこれを濾別し、反応溶液をジクロロメタン等の有機溶媒で抽出する。有機層を乾燥させた後、濃縮し、残渣のカラムクロマトグラフィーにより目的物が得られ、¹ＨＮＭＲ測定より２−オキサゾリジノン類が生成したことが確認される。
カラムクロマトグラフィーの溶離液としては、酢酸エチル、酢酸メチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸メチルなどのエステル系溶媒、ヘキサン、トルエン等の炭化水素系溶媒、またはメタノール、エタノール等のアルコール系溶媒などの混合溶媒が使用されるが、単独でもよい。溶離液はハロゲン系溶媒でもよく、制限されない。

本発明により、固相担体−金粒子複合体やデンドリマー−金粒子複合体などの金粒子存在下で、プロパルギルアミン類と二酸化炭素から、医農薬中間体として有用な２−オキサゾリジノン類が製造される、２−オキサゾリジノン類の新規な製造方法が提供された。

以下に実施例と比較例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。従って、本発明の範囲は以下に示す具体例により限定的に解釈されるべきものではない。

（実施例１〜６）固相担体−金粒子複合体を用いた２−オキサゾリジノン類の製造における固相担体の検討
（実施例６の実験操作）アルゴン雰囲気下、下式に記載のプロパルギルアミン類（ＩＶ）（０.２ｍｍｏｌ）、トルエン（１ｍＬ）、ハイドロタルサイト−金粒子複合体（５３.７ｍｇ、０.００２ｍｏｌ；１ｍｏｌ％［Ａｕ］）をそれぞれ反応容器（オートクレーブ）に投入し密閉した後、１００℃に加熱し（ゲージ圧０.０４ＭＰａ）、二酸化炭素ガスを１.０ＭＰａ充填し（ゲージ圧１.０４ＭＰａ）、反応液を撹拌しながら２０時間反応させた。
反応終了後、ハイドロタルサイト−金粒子複合体を濾別し、ジクロロメタンで洗浄した。得られたジクロロメタン溶液に内部標準として２−（ベンジルオキシ）ナフタレンを加え溶解させた後、一部取り出し減圧下で溶媒留去し、¹ＨＮＭＲより生成物２−オキサゾリジノン類（Ｖ）の構造を特定し、収率を算出した。
各種固相担体−金粒子複合体を用い反応を行ったところ、トルエン中ハイドロタルサイト−金粒子複合体を用いた場合、最も良好な収率で２−オキサゾリジノン類（Ｖ）が製造された。

（実施例７〜１２）ハイドロタルサイト−金粒子複合体を用いた２−オキサゾリジノン類の製造における反応条件の検討
ハイドロタルサイト−金粒子複合体を用い（２ｍｏｌ％［Ａｕ］）、実施例６の実験操作に倣い２−オキサゾリジノン類（Ｖ）を製造した。
ＣＯ₂圧２.０ＭＰａ、トルエン溶媒、反応温度１１０℃、反応時間３０ｈで、最も良好な収率で２−オキサゾリジノン類（Ｖ）が製造された。

実施例１０で製造した２−オキサゾリジノン類（Ｖ）の単離精製
ハイドロタルサイトー金粒子複合体を濾別後のジクロロメタン溶液を減圧留去し、残渣をシリカゲルクロマトグラフィー（溶離液：ヘキサン−酢酸エチル）により精製し、生成物２−オキサゾリジノン類（Ｖ）を単離した（収率８２％）。

¹ＨＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ₃）δ／ｐｐｍ７.４０−７.３０（ｍ，３Ｈ），７.２９−７.２６（ｍ，２Ｈ），４.７４（ｔｄ，１Ｈ，Ｊ＝３.１，２.６Ｈｚ），４.４７（ｓ，２Ｈ），４.２４（ｔｄ，１Ｈ，Ｊ＝３.１，２.２Ｈｚ），４.０２（ｄｄ，２Ｈ，Ｊ＝２.４，２.４Ｈｚ）.

（実施例１３〜１７）ハイドロタルサイト―金粒子複合体を用いた各種２−オキサゾリジノン類の製造
実施例１０の実験操作に倣い、ＣＯ₂圧２.０ＭＰａ、トルエン溶媒、反応時間３０ｈ、表３に示される各反応温度で、各種２−オキサゾリジノン類（II）を製造した。

（実施例１８、１９）デンドリマー−金粒子複合体を使用した２−オキサゾリジノン類の製造における反応溶媒の検討
アルゴン雰囲気下、以下の構造式

で表されるポリ（アミドアミン）デンドリマー（ＶＩ）の１０ｗｔ％メタノール溶液２２ｍｇを減圧下で溶媒留去し、水を２.１ｍＬ加え溶解させ、室温で攪拌しながら０.００５Ｍテトラクロロ金（III）酸水溶液０.６ｍＬをゆっくり加えた（ＨＡｕＣｌ₄／デンドリマー（ＶＩ）＝２０（物質量比））。1時間攪拌後０.３Ｍ水酸化ナトリウム水溶液に溶解させた０.１Ｍ水素化ホウ素ナトリウム水溶液０.３ｍＬを室温でゆっくり加え（ＶＩ）−金粒子複合体を調製した。グラファイト化メソポーラスカーボン（ＧＭＣ）を添加する実験ではＧＭＣ５９ｍｇを、水素化ホウ素ナトリウム水溶液を加えた直後に添加した（ＧＭＣ／Ａｕ＝１００（ｗ／ｗ））。
３０分間攪拌後、トルエンを１.５ｍＬ加えた後（実施例１９のみ）、反応容器の減圧、二酸化炭素の充填を３回繰り返し、反応容器内を二酸化炭素雰囲気下（ＣＯ₂ ０.１ＭＰａ）とするとともに二酸化炭素を封入したバルーンを取り付けた。反応溶液を４０℃に加熱し、実施例１３と同じプロパルギルアミン類（ＩＶ）（０.３ｍｍｏｌ）を加え、溶液を撹拌しながら３時間反応させた。
反応終了後、グラファイト化メソポーラスカーボンを添加した実験では、グラファイト化メソポーラスカーボンを濾別し、メタノールとジクロロメタンで洗浄した。濾液をジクロロメタンで４回抽出し、ジクロロメタン層を硫酸ナトリウムで乾燥した。硫酸ナトリウムを濾別後、ジクロロメタン層に内部標準として２−（ベンジルオキシ）ナフタレンを加え溶解させた後、一部取り出し減圧下で溶媒留去し、¹ＨＮＭＲより生成物２−オキサゾリジノン類（Ｖ）の構造を特定し、収率を算出した。水溶媒中より、水−トルエン混合溶媒中で２−オキサゾリジノン類を製造することにより、収率は向上した。

（実施例２０〜２２）デンドリマー−金粒子複合体を使用した２−オキサゾリジノン類の製造における反応温度の検討
実施例１９の実験操作に倣い、トルエンを１.５ｍＬ加えた後、反応容器内を二酸化炭素雰囲気下（ＣＯ₂０.１ＭＰａ）として、反応溶液を室温で、または４０℃、６０℃にそれぞれ加熱し、実施例１３と同じプロパルギルアミン類（ＩＶ）（０.３ｍｍｏｌ）を加え、溶液を撹拌しながら３時間反応させて、２−オキサゾリジノン類（Ｖ）を製造した。４０℃で良好な収率で２−オキサゾリジノン類（Ｖ）が得られた。

（実施例２３〜２５）デンドリマー−金粒子複合体の調製におけるＨＡｕＣｌ₄／デンドリマー（ＶＩ）（物質量比）の検討
実施例１９の実験操作（ＨＡｕＣｌ₄／デンドリマー（ＶＩ）＝２０（物質量比））に基づきデンドリマー（ＶＩ）の量を調整し、反応温度４０℃、反応時間１５分で２−オキサゾリジノン類（Ｖ）を製造した。ＨＡｕＣｌ₄／デンドリマー（ＶＩ）＝２０（物質量比）の条件のもとで、最も良好な収率で２−オキサゾリジノン類（Ｖ）が得られた。

上記Ｎo.１、２は比較例であり、比較例における反応時間はいずれも３時間。比較例１のデンドリマー（ＶＩ）の量と、比較例２のテトラクロロ金（III）酸の量は、それぞれＮo.２４に倣う。

（実施例２６〜２９）デンドリマー−金粒子複合体の使用におけるメソポーラス担体（グラファイト化メソポーラスカーボン（ＧＭＣ））の添加量の検討
実施例１９の実験操作（ＧＭＣ／Ａｕ＝１００（ｗ／ｗ））に基づきＧＭＣの量を調整し、反応温度４０℃、反応時間１５分で２−オキサゾリジノン類（Ｖ）を製造した。ＧＭＣ／Ａｕ＝５０（ｗ／ｗ）の条件のもとで、最も良好な収率で２−オキサゾリジノン類（Ｖ）が得られた。

（実施例ａ〜ｄ）反応時間の検討
実施例２８の実験操作に倣い、ＧＭＣ／Ａｕ＝５０（ｗ／ｗ）、反応温度４０℃、反応時間を１５分間（実施例ａ）、３０分間（実施例ｂ）、３時間（実施例ｃ）、１０時間（実施例ｄ）で２−オキサゾリジノン類（Ｖ）を製造し、それぞれの反応時間における収率を算出した。反応時間と収率の関係を表したグラフを図２に示す。反応時間３０分で、９９％の収率で２−オキサゾリジノン類（Ｖ）が得られた（実施例ａは実施例２８と同じ）。

（実施例３０，３１）四級アンモニウム塩骨格を有するデンドリマー−金粒子複合体を使用した２−オキサゾリジノン類の製造
アルゴン雰囲気下、以下の構造式

で表されるポリ（アミドアミン）デンドリマー（ＶＩＩ）の１ｍＭ水溶液０.１５ｍＬを加えた後、水を１.９５ｍＬ加え、室温で攪拌しながら０.００５Ｍテトラクロロ金（III）酸水溶液０.６ｍＬをゆっくり加えた。1時間攪拌後０.３Ｍ水酸化ナトリウム水溶液に溶解させた０.１Ｍ水素化ホウ素ナトリウム水溶液０.３ｍＬを室温でゆっくり加えた直後にＧＭＣ３０ｍｇを添加し、（ＶＩＩ）−金粒子複合体を調製した。
３０分間攪拌後、反応容器の減圧、二酸化炭素の充填を３回繰り返し、反応容器内を二酸化炭素雰囲気下（ＣＯ₂０.１ＭＰａ）とするとともに二酸化炭素を封入したバルーンを取り付けた。反応溶液を４０℃に加熱し、実施例１３と同じプロパルギルアミン類（ＩＶ）（０.３ｍｍｏｌ）を加え、溶液を撹拌しながら１５分または３時間反応させた。
反応終了後、ＧＭＣを濾別し、メタノールとジクロロメタンで洗浄した。濾液をジクロロメタンで４回抽出し、ジクロロメタン層を硫酸ナトリウムで乾燥した。硫酸ナトリウムを濾別後、ジクロロメタン層に内部標準として２−（ベンジルオキシ）ナフタレンを加え溶解させた後、一部取り出し減圧下で溶媒留去し、¹ＨＮＭＲより生成物２−オキサゾリジノン類（Ｖ）の構造を特定し、収率を算出した。

（実施例３２〜３５）デンドリマー−金粒子複合体を使用した各種２−オキサゾリジノン類の製造
実施例２８の実験操作に倣い、トルエンを１.５ｍＬ加えた後、反応容器内を二酸化炭素雰囲気下（ＣＯ₂０.１ＭＰａ）として、下記表９に示すそれぞれのプロパルギルアミン類（Ｉ）（０.３ｍｍｏｌ）を加え、反応溶液を４０℃で撹拌しながら、表９に示される各反応時間で反応させて、それぞれの２−オキサゾリジノン類（II）を製造した。

Claims

固相担体−金粒子複合体の存在下、下記一般式（Ｉ）で表されるプロパルギルアミン類と二酸化炭素から、下記一般式（II）で表される２−オキサゾリジノン類を生成させる環化反応工程により、２−オキサゾリジノン類を製造する方法。

（一般式（Ｉ）及び（II）中、Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³、及びＲ⁴はそれぞれ独立して水素原子、又は窒素原子、酸素原子、硫黄原子、及びハロゲン原子からなる群より選択される少なくとも１種の原子を含んでいてもよい炭素数１〜２０の炭化水素基を表す。Ｒ²、及びＲ³は互いに結合して環を形成していてもよい。）
金粒子の存在下、上記一般式（Ｉ）で表されるプロパルギルアミン類と二酸化炭素から、上記一般式（II）で表される２−オキサゾリジノン類を生成させる環化反応工程により、２−オキサゾリジノン類を製造する方法。
前記固相担体が、ハイドロタルサイト（Ｍｇ₆Ａｌ₂（ＯＨ）₁₆ＣＯ₃・４Ｈ₂Ｏ）等の無機層状化合物、炭素、及びアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）、シリカ（ＳｉＯ₂）、酸化鉄（Ｆｅ₂Ｏ₃）等の金属酸化物から選択される少なくとも一種である、請求項１に記載の２−オキサゾリジノン類を製造する方法。
下記一般式（III）で表されるポリ（アミドアミン）デンドリマーと、金化合物と還元剤より調製されるデンドリマー−金粒子複合体の存在下、上記一般式（Ｉ）で表されるプロパルギルアミン類と二酸化炭素から上記一般式（II）で表される２−オキサゾリジノン類を生成させる環化反応工程により、２−オキサゾリジノン類を製造する方法。

（一般式（III）中、ｍは２以上１０以下の整数、ｎは１以上１０以下の整数を表す。Ｘはアミノ基、ヒドロキシ基、又はＱを表す。Ｑ中、Ｚ^-はハロゲン化物イオンを表す。）
前記環化反応工程が、さらにメソポーラス担体の存在下で行われる、請求項４に記載の２−オキサゾリジノン類を製造する方法。
前記メソポーラス担体が、３−１０ｎｍの空孔を有するメソポーラス担体である、請求項５に記載の２−オキサゾリジノン類を製造する方法。
前記メソポーラス担体がグラファイト化メソポーラスカーボンである、請求項５または６に記載の２−オキサゾリジノン類を製造する方法。
前記環化反応工程が、メソポーラス担体の非存在下で行われる、請求項４に記載の２−オキサゾリジノン類を製造する方法。
前記一般式（III）中のｍは２、ｎは４、およびＸはアミノ基である、請求項４に記載の２−オキサゾリジノン類を製造する方法。