JP4886938B2 - イミダゾリジノン誘導体の製法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、医薬、農薬、重合禁止剤、高分子化合物等の原料として有用なイミダゾリジノン誘導体の効率的かつ安全な製法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
下記式（２）
【０００３】
【化３】
【０００４】
（式（２）中、Ｒ3とＲ4とでそれらが結合している炭素原子とともに炭素数５〜８のシクロアルキル環を形成するか、Ｒ3およびＲ4はそれぞれ炭素数１〜８のアルキル基またはアリール基を示し、Ｒ5とＲ6とでそれらが結合している炭素原子とともに炭素数５〜８のシクロアルキル環を形成するか、Ｒ5およびＲ6はそれぞれ炭素数１〜８のアルキル基またはアリール基を示す。これらのシクロアルキル環、アリール基は、メチル基およびエチル基からなる群から選ばれるひとつまたはふたつの基で置換されていてもよい。）
で表されるイミダゾリジノン誘導体の製法としては、特公昭４５−３４８１５号公報に、シクロヘキサノンやアセトン等のケトンと１−シアノシクロヘキシルアミンやα−アミノイソブチロニトリル等のα−アミノニトリル体から製造する方法が開示されている。
【０００５】
また、Ｊ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．，２８，３５７６〜３５７７（１９６３）に１−シアノシクロヘキシルアミン２分子から製造する方法が、Ｍｏｎａｔｓｈ．Ｃｈｅｍ．，１１２（６〜７），８５３〜８６６（１９８１）に１−シアノシクロヘキサノールとシクロヘキサノンとグアニジンとから製造する方法が記載されている。ＷＯ９８３０６０１号公報には１−シアノシクロヘキシルアミンとシクロヘキサノンと硫化アンモニウムとからジシクロヘキシルイミダゾリジノンを合成する方法が開示されている。
【０００６】
しかし、これらの方法では、原料となる１−シアノシクロヘキシルアミンやα−アミノイソブチロニトリル等のα−アミノニトリル体をあらかじめ製造しなければならない。
【０００７】
シクロアルカンのα−アミノニトリル体を例にとると、製法はＪ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，１１８（１１），２５７４〜２５８３（１９９６）や特開平１１−３３５３６０号公報に記載されているが、油相と水相の二相系で反応後、塩酸等の酸を添加してシクロアルカンのα−アミノニトリル体を塩として析出させたり、非水溶性溶媒を使用してシクロアルカンのα−アミノニトリル体を抽出する等の煩雑な回収工程を必要とする。塩酸等の酸を添加する場合、多量の酸を使用しなければならない上に、耐蝕性の反応器が必要となる。また、酸性にするために青酸ガスの発生が避けられず、十分な安全対策が必要となる。一方、非水溶性溶媒を使用する場合、抽出後に溶媒を蒸発させる必要がある。また、これらの方法では、イミダゾリジノン誘導体はほとんど生成していない。
【０００８】
１−シアノシクロヘキサノールの合成法は、Ｃｈｅｍ．Ｌｅｔｔ．，（２），３７５〜３７８（１９９３）やＪ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．Ｐｅｒｋｉｎ Ｔｒａｎｓ．II，（４），３５６〜３６６（１９８９）等に記載されているが、希土類のアルコキシドやピロ亜硫酸ナトリウム等の触媒を必要とする上に、非水溶性溶媒を使用して生成物を抽出しなけれなならない。この方法は、非水溶性溶媒を使用するので抽出後に溶媒を蒸発させる必要があり、また、触媒を使用するので廃触媒の処理が必要となる。
【０００９】
しかも、これらのイミダゾリジノン誘導体の合成反応では収率が低く、大量の未反応シアン化物や副生シアン化物が反応液中に残るという問題もある。
【００１０】
Ｉｎｄ．Ｅｎｇ．Ｃｈｅｍ．Ｒｅｓ．，３１（８），２０４６〜２０５０（１９９２）には、シクロヘキサノンと塩化アンモニウム、硫化アンモニウム、シアン化ナトリウムとからジシクロヘキシルイミダゾリジノンを合成する方法や、シクロペンタノンと塩化アンモニウム、硫化アンモニウム、シアン化ナトリウムとからジシクロペンチルイミダゾリジノンを合成する方法が記載されている。しかし、上記の方法やＷＯ９８３０６０１号公報記載の方法は、下記式（３）
【００１１】
【化４】
【００１２】
で表されるようなチオン体を得て単離した後、それを過酸化水素で酸化する必要があり、安全対策に十分留意する必要がある上、煩雑な工程を必要とする。
【００１３】
以上のように、従来のイミダゾリジノン誘導体の製造工程では、危険な操作を要する場合がある上、煩雑な操作が多く、各段階での取得ロス等によって高い収率を得るのは難しい。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
従来のイミダゾリジノン誘導体の製法は、α−アミノニトリル体や１−シアノシクロヘキサノール等の原料製造工程、単離工程、イミダゾリジノンの製造工程、単離工程等に分かれていて工程が多い上に、発生した青酸ガスや大量に残るシアン化物などの処理、過酸化水素水の使用、非水溶性溶媒の溜去等をしなければならず、煩雑であり、安全性の点でも十分とはいえない。
【００１５】
本発明はこのような課題を解決するものであり、本発明の目的は、安全性が高く、効率的なイミダゾリジノン誘導体の製法を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、有機溶媒を主体とする反応媒体中で、塩基性条件でシアン化水素またはその塩と、下記式（１）
【００１７】
【化５】
【００１８】
（式（１）中、Ｒ1とＲ2とでそれらが結合している炭素原子とともに炭素数５〜８のシクロアルキル環を形成するか、Ｒ1およびＲ2はそれぞれ炭素数１〜８のアルキル基またはアリール基を示す。これらのシクロアルキル環、アリール基は、メチル基およびエチル基からなる群から選ばれるひとつまたはふたつの基で置換されていてもよい）で表されるケトンとアンモニアまたはその塩を反応させることにより、式（１）で表されるケトンのアミノニトリル化物が選択的に生成したのち、式（１）で表されるケトンと逐次的に反応してイミダゾリジノン環を形成し、一段でイミダゾリジノン誘導体が効率良く得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１９】
本発明の上記目的は以下の本発明により解決できる。すなわち本発明は、シアン化水素またはその塩と、該シアン化水素またはその塩のシアンイオン換算１モルに対して１．６〜１０モルの下記式（１）
【００２０】
【化６】
【００２１】
（式（１）中、Ｒ1とＲ2とでそれらが結合している炭素原子とともに炭素数５〜８のシクロアルキル環を形成するか、Ｒ1およびＲ2はそれぞれ炭素数１〜８のアルキル基またはアリール基を示す。これらのシクロアルキル環およびアリール基は、メチル基およびエチル基からなる群から選ばれるひとつまたはふたつの基で置換されていてもよい）で表されるケトンと、アンモニアまたはその塩とを、有機溶媒を主体とする反応媒体中、均一系またはさらに不溶物が存在するスラリーの状態で、塩基性条件下に反応させ、下記式（２）
【００２２】
【化７】
【００２３】
（式（２）中、Ｒ3とＲ4とでそれらが結合している炭素原子とともに炭素数５〜８のシクロアルキル環を形成するか、Ｒ3およびＲ4はそれぞれ炭素数１〜８のアルキル基またはアリール基を示し、Ｒ5とＲ6とでそれらが結合している炭素原子とともに炭素数５〜８のシクロアルキル環を形成するか、Ｒ5およびＲ6はそれぞれ炭素数１〜８のアルキル基またはアリール基を示す。これらのシクロアルキル環およびアリール基は、メチル基およびエチル基からなる群から選ばれるひとつまたはふたつの基で置換されていてもよい。）
で表されるイミダゾリジノン誘導体を得ることを特徴とするイミダゾリジノン誘導体の製法である。
【００２４】
本発明のイミダゾリジノン誘導体の製法は、一段でイミダゾリジノン誘導体を製造することができるので煩雑な操作を必要とせず、しかも、青酸ガスなどの有害性物質がほとんど発生せず、効率的かつ安全性の高いものである。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳しく説明する。
【００２６】
本発明は、上記式（１）で表されるケトンから上記式（２）で表されるイミダゾリジノン誘導体を一段で製造するものである。
【００２７】
式（１）中、Ｒ1とＲ2とでそれらが結合している炭素原子とともに炭素数５〜８のシクロアルキル環を形成するか、Ｒ1、Ｒ2はそれぞれ炭素数１〜８のアルキル基またはアリール基を示す。これらのシクロアルキル基、アリール基は、メチル基およびエチル基からなる群から選ばれるひとつまたはふたつの基で置換されていてもよい。
【００２８】
式（２）中、Ｒ3とＲ4とでそれらが結合している炭素原子とともに炭素数５〜８のシクロアルキル環を形成するか、Ｒ3、Ｒ4はそれぞれ炭素数１〜８のアルキル基またはアリール基を示し、Ｒ5とＲ6とでそれらが結合している炭素原子とともに炭素数５〜８のシクロアルキル環を形成するか、Ｒ5、Ｒ6はそれぞれ炭素数１〜８のアルキル基またはアリール基を示す。
【００２９】
上記アルキル基は直鎖状でも分岐を有していてもよい。また、アリール基としてはフェニル基、ナフチル基等が挙げられるが、反応溶媒への溶解性の観点からフェニル基が好ましい。
【００３０】
これらのシクロアルキル環、アリール基は、メチル基およびエチル基からなる群から選ばれるひとつまたはふたつの基で置換されていてもよい。これらの置換基は、イミダゾリジノン骨格に対していずれの位置にあってもよい。
【００３１】
式（２）中のＲ3〜Ｒ6は、原料の式（１）で表されるケトンによって決まる。式（２）においてＲ3とＲ4が異なる場合、式（２）のイミダゾリジノン環が表示されている側を上面とすると、Ｒ3が上側にありＲ4が下側にある場合とＲ4が上側にありＲ3が下側にある場合とで異性体が存在する。Ｒ5とＲ6が異なる場合も同様にＲ5とＲ6の位置関係による異性体が存在し、Ｒ3とＲ4、Ｒ5とＲ6がシクロアルキル環を形成する場合も、シクロアルキル環の置換基の位置によっては、同様の異性体が存在する場合がある。式（２）におけるＲ3とＲ4、Ｒ5とＲ6の組み合わせは、式（１）におけるＲ1とＲ2またはその異性体となるＲ2とＲ1との組み合わせに相当する。これらの異性体は、蒸留や再結晶、カラム精製などの既知の操作で容易に単離できる。
【００３２】
原料の式（１）で表されるケトンとしては、脂環式ケトン、芳香族ケトン、脂肪族ケトンなどが挙げられ、市販のもの、公知の製法で合成したものが使用できる。
【００３３】
脂環式ケトンとしては、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、シクロヘプタノン、シクロオクタノン、２−メチルシクロペンタノン、３−メチルシクロペンタノン、２−メチルシクロへキサノン、３−メチルシクロへキサノン、４−メチルシクロへキサノン、２，５−ジメチルシクロへキサノン、２，６−ジメチルシクロへキサノン、３，４−ジメチルシクロへキサノン、３，５−ジメチルシクロへキサノン等が挙げられる。室温での形態や粘性など取り扱いの容易さから、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、シクロヘプタノン、２−メチルシクロペンタノン、３−メチルシクロペンタノン、２−メチルシクロへキサノン、３−メチルシクロへキサノン、４−メチルシクロへキサノン、２，５−ジメチルシクロへキサノン、２，６−ジメチルシクロへキサノン、３，４−ジメチルシクロへキサノン、３，５−ジメチルシクロへキサノン等が好ましく、反応性の点から、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、２−メチルシクロペンタノン、２−メチルシクロへキサノン、３−メチルシクロへキサノン、４−メチルシクロへキサノンであることが好ましく、目的物の選択性、精製のしやすさの点から、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、４−メチルシクロへキサノンが特に好ましい。
【００３４】
芳香族ケトンとしては、アセトフェノン、プロピオフェノン、ｎ−ブチロフェノン、ペンタノフェノン、ヘキサノフェノン、ヘプタノフェノン、ベンゾフェノン、ｐ−メチルアセトフェノン、２’−メチルアセトフェノン、ｐ−メチルベンゾフェノン、３’−メチルアセトフェノン、ｐ−エチルアセトフェノン、２’−エチルアセトフェノン、３’−エチルアセトフェノン、２’，４’−ジメチルアセトフェノン、３’，４’−ジメチルアセトフェノン、１’−アセトナフトン、２’−アセトナフトン等が挙げられる。室温での形態や粘性など取り扱いの容易さからアセトフェノン、プロピオフェノン、ｎ−ブチロフェノン、ペンタノフェノン、ヘキサノフェノン、ヘプタノフェノン、ｐ−メチルアセトフェノン、２’−メチルアセトフェノン、３’−メチルアセトフェノン、ｐ−エチルアセトフェノン、２’−エチルアセトフェノン、３’−エチルアセトフェノンが好ましく、反応性の点から、アセトフェノン、プロピオフェノン、ｎ−ブチロフェノン、ペンタノフェノン、ヘキサノフェノン、ヘプタノフェノン、ｐ−メチルアセトフェノン、２’−メチルアセトフェノン、３’−メチルアセトフェノンであることが好ましく、目的物の選択性、精製のしやすさの点から、アセトフェノン、プロピオフェノンが特に好ましい。
【００３５】
脂肪族ケトンとしては、アセトン、メチルエチルケトン、２−ペンタノン、２−ヘキサノン、２−ヘプタノン、２−オクタノン、２−ノナノン、２−デカノン、３−ペンタノン、３−ヘキサノン、３−ヘプタノン、３−オクタノン、３−ノナノン、３−デカノン、４−ヘプタノン、５−ノナノン、２，４−ジメチル−３−ペンタノン、３，３−ジメチル−２−ブタノン、２，６−ジメチル−４−ヘプタノン、３，５−ジメチル−４−ヘプタノン、３−メチル−２−ブタノン、４−メチル−２−ペンタノン、５−メチル−２−ヘキサノン、５−メチル−３−ヘプタノン等が挙げられる。室温での形態や粘性など取り扱いの容易さの点から、アセトン、メチルエチルケトン、２−ペンタノン、２−ヘキサノン、２−ヘプタノン、２−オクタノン、３−ペンタノン、３−ヘプタノン、４−ヘプタノン、３−メチル−２−ブタノン、４−メチル−２−ペンタノン、５−メチル−２−ヘキサノン、２，４−ジメチル−３−ペンタノン、３，３−ジメチル−２−ブタノン、２，６−ジメチル−４−ヘプタノン等であることが好ましく、反応性の点から、アセトン、メチルエチルケトン、２−ペンタノン、２−ヘプタノン、３−ペンタノン、３−ヘプタノン、４−ヘプタノン、３−メチル−２−ブタノン、４−メチル−２−ペンタノン、５−メチル−２−ヘキサノン、２，４−ジメチル−３−ペンタノン、２，６−ジメチル−４−ヘプタノン等であることが好ましく、目的物の選択性、精製のしやすさの点から、アセトン、３−ペンタノンが特に好ましい。
【００３６】
アンモニアまたはその塩としては、アンモニア、アンモニア水、塩化アンモニウム、臭化アンモニウム、よう化アンモニウム、炭酸アンモニウム、炭酸水素アンモニウム、硫酸アンモニウム、硫酸水素アンモニウム、硝酸アンモニウム、酢酸アンモニウム等の有機酸との塩、リン酸アンモニウム、ホウ酸アンモニウム等が挙げられる。中でも、アンモニア、アンモニア水、塩化アンモニウム、炭酸アンモニウム、炭酸水素アンモニウム、硫酸アンモニウム、硫酸水素アンモニウム等が反応性の点から好ましく、アンモニア水、炭酸アンモニウム、炭酸水素アンモニウムなどがイミダゾリジノン誘導体選択性の点からより好ましい。アンモニアまたはその塩は、一種を用いても二種以上を併用してもよい。
【００３７】
アンモニアまたはその塩は、一種または二種以上を水または有機溶媒に溶解または懸濁した状態で使用される。
【００３８】
シアン化水素またはその塩としては、シアン化水素、シアン化ナトリウムやシアン化カリウム等のアルカリ金属塩、シアン化バリウム等のアルカリ土類金属塩、シアン化銀やシアン化銅等の重金属の塩、シアン化アンモニウム等が挙げられる。中でも、シアン化水素、シアン化ナトリウム、シアン化カリウム、シアン化アンモニウムが反応性の点から好ましく、シアン化ナトリウム、シアン化カリウムが取り扱いやすさの点からより好ましい。また、アセトンシアンヒドリンなどのシアノ化合物から上記のような塩を合成してもよい。
【００３９】
シアン化水素またはその塩は、一種を用いても二種以上を併用してもよい。
【００４０】
シアン化水素またはその塩は、一種または二種以上を、水や有機溶媒に溶解または懸濁した状態で使用される。
【００４１】
式（１）で表されるケトンの使用量は、通常、十分な収量が得られ、毒性の高い未反応シアン化物の量も十分少なくできるので、シアン化水素またはその塩１モル（シアンイオン換算）に対して１．６モル以上が好ましく、より好ましくは１．８モル以上、特に２．０モル以上が好ましい。ケトンの使用量が、１．６モルより少ない場合、イミダゾリジノン誘導体の生成量は大幅に低下する。また、式（１）で表されるケトンの使用量は、通常、未反応ケトンの量を十分少なくでき、廃液処理の煩雑さを問題ない程度にまで低減できるので、シアン化水素またはその塩１モル（シアンイオン換算）に対して１０モル以下が好ましく、より好ましくは５モル以下、特に３モル以下が好ましい。
【００４２】
アンモニアまたはその塩の使用量は、通常、十分な収量が得られ、毒性の高い未反応シアン化物の量が十分少なくでき、廃液処理の煩雑さを問題ない程度にまで低減できるので、シアン化水素またはその塩１モル（シアンイオン換算）に対して０．８モル以上が好ましく、より好ましくは１．０モル以上、特に１．２モル以上が好ましい。また、アンモニアまたはその塩の使用量は、シアン化水素またはその塩に対して大過剰存在すると、イミダゾリジノン環の形成が抑制され、収率が著しく低下する場合があるので、シアン化水素またはその塩１モル（シアンイオン換算）に対して５モル以下が好ましく、特に３モル以下が好ましい。
【００４３】
本発明において反応媒体に利用できる有機溶媒としては、メタノール、エタノール、ｎ−プロピルアルコ−ル、イソプロピルアルコ−ル、ｎ−ブチルアルコ−ル、ｓｅｃ−ブチルアルコ−ル、ｔ−ブチルアルコ−ル、イソブチルアルコ−ル、ｎ−アミルアルコ−ル、イソアミルアルコ−ル、ｎ−へキシルアルコ−ル、ｎ−へプチルアルコ−ル、ｎ一オクチルアルコ−ル、ｎ−ノニルアルコ−ル、ｎ−デシルアルコ−ル、ラウリルアルコ−ル、セチルアルコ−ル、ステアリルアルコ−ル、ベンジルアルコ−ル、トリフェニルカルビノ−ル、エチレングリコ−ル、プロピレングリコール、１，２−プロパンジオ−ル、１，３−プロパンジオ−ル、１，４−ブタンジオ−ル、グリセリンアセトアミド、ホルムアミド、Ｎ−メチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルフォキシド、クレゾール、フェノール、キシレノール、ジオキサン、テトラヒドロフラン、ピリジン、スルホラン、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジエチルエーテル、ベンゼン、トルエン、トリエチルアミン等が挙げられる。中でも、反応系に水が存在する場合、反応液が油相と水相の二層に分離しない、１００ｇの水へ５ｇ以上溶解する水溶性アルコールの使用が反応を円滑に進行させる観点から好ましく、メタノール、エタノール、ｎ−プロピルアルコ−ル、イソプロピルアルコ−ル、ｎ−ブチルアルコ−ル、ｓｅｃ−ブチルアルコ−ル、ｔ−ブチルアルコ−ル、エチレングリコ−ル、プロピレングリコール、１，２−プロパンジオ−ル、１，３−プロパンジオ−ル、１，４−ブタンジオ−ル等の特に水溶性の高いアルコールを用いることがより好ましく、溶媒除去や溶媒回収の点から、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール等の低沸点のアルコールを用いることが特に好ましい。
【００４４】
溶媒は、一種または二種以上を混合して使用しても良い。
【００４５】
有機溶媒として式（１）で表されるケトンを使用することもできるが、本反応系で水相が存在する場合には、ケトンは水相にほとんど溶解しないので、アルコールなど水溶性の高い溶媒と共に使用することが好ましい。
【００４６】
有機溶媒の量は通常、質量で式（１）で表されるケトンに対して０．１〜１０００倍とするのが好ましい。反応を円滑に進め、副生成物を抑制する点から有機溶媒の量は０．５倍以上が好ましく、特に１倍以上が好ましい。また、反応速度や廃溶媒量の点から有機溶媒の量は１００倍以下が好ましく、特に５０倍以下が好ましい。
【００４７】
反応は、完全に溶解状態である均一系や、スラリーの状態で行うことができ、いずれの場合でも反応は進行する。反応液の状態は、式（１）で表されるケトンの融点、有機溶媒に対する溶解度、アンモニアまたはその塩およびシアン化水素またはその塩の有機溶媒に対する溶解度などにより異なる。例えば、有機溶媒への溶解度が低いアンモニアまたはシアン化水素の塩を使用した場合、反応液はアンモニアまたはシアン化水素の塩が不溶物として懸濁したスラリーになる。反応が円滑に進行する点から均一系が好ましい。反応液が二層に分離し、油相と水相の二相系になる場合、アミノニトリル化物は生成するが、水相の存在によりイミダゾリジノン環の形成が阻害され、イミダゾリジノン誘導体の収率が著しく低下するので好ましくない。
【００４８】
反応媒体である有機溶媒は、他に水を含むことができる。許容される水の量は、有機溶媒や式（１）で表されるケトンにより異なるが、反応液が油相と水相の二層に分離しない量が好ましい。反応液の体積が増えることによる操作効率低下の点から有機溶媒に対し加わる水の量を質量で１．２倍以下にするのが好ましく、反応を円滑に進めるために１．０倍以下にするのがさらに好ましく、０．８倍以下にするのが特に好ましい。ここでいう許容される水の量には、原料に含まれる水、原料を溶解や懸濁するのに使用する水も含む。
【００４９】
反応温度は、通常、十分短時間で反応が完結するので０℃以上が好ましく、より好ましくは１０℃以上、特に２０℃以上が好ましく、十分に副生成物の生成が抑制され、高収率が得られるので８０℃以下が好ましく、より好ましくは７０℃以下、特に６０℃以下が好ましい。
【００５０】
反応時間は適宜決めればよいが、通常、２〜４８時間程度が好ましい。
本反応は反応が円滑に進行するのでｐＨ１２よりも高いｐＨで反応を行うのが好ましい。特にｐＨ１３以上が好ましい。ｐＨが１２より低い場合、イミダゾリジノン環の形成反応の反応速度が遅くなる傾向があり不利である。
【００５１】
ｐＨの調整に用いる塩基性物質としては、アルカリ金属水酸化物、アルカリ土類金属水酸化物、第三アミン、ピリジン等が挙げられる。中でも、水または有機溶媒への溶解度の点からアルカリ金属水酸化物、ピリジン、第三アミンが好ましい。なお、これらは一種を用いても二種以上を併用してもよい。
【００５２】
以上の反応により、反応液中に目的生成物であるイミダゾリジノン誘導体が生成する。
【００５３】
反応終了後、冷却、水の添加等の操作によってイミダゾリジノン誘導体を析出させ、これをろ別してイミダゾリジノン誘導体を回収することができる。また、生成するイミダゾリジノン誘導体や溶媒によっては、反応時からイミダゾリジノン誘導体が析出する場合がある。この場合も、さらに冷却、水の添加等の操作によってイミダゾリジノン誘導体を析出させ、これをろ別して回収することができる。
【００５４】
反応液中には、目的生成物であるイミダゾリジノン誘導体の他に、未反応の出発原料、反応により副生する無機塩、中間生成物やその誘導体またはその塩等の挟雑物が微量含まれることがある。本発明においては、析出したイミダゾリジノン誘導体のろ別だけで十分に使用可能な純度のものが得られるが、必要に応じて水や有機溶媒による洗浄、溶媒分別法、イオン交換クロマトグラフィー、再結晶法、電気透析法等の公知の方法により精製して用いてもよい。
【００５５】
【実施例】
次に、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明する。なお、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００５６】
（実施例１）
密閉型耐圧容器に、シクロヘキサノン５４．０ｇ（０．５５モル）、メタノール１６０ｇを入れ、氷浴で冷却しながら、１５質量％のアンモニア水を３４．１ｇ（アンモニウムイオン ０．３０モル）入れた。そして、密閉型耐圧容器のふたを閉め、氷浴中で撹拌しながら、２５質量％シアン化ナトリウム水溶液４９．０ｇ（シアンイオン ０．２５モル）を注入口から、フィードポンプでゆっくりと滴下した。滴下終了後、浴温を３０℃にし、８時間撹拌しながら反応させた。反応開始時の反応液は均一であったが、反応終了後、反応液中に多くの白色析出物が見られた。なお、反応後の液の一部を５倍に希釈し、ｐＨ計でｐＨを測定したところ、１２．５であった。
【００５７】
得られた反応液を氷浴で冷却しながら一晩撹拌した。析出物をろ別し、５０ｇの水で洗浄後、真空乾燥を行い、下記式（４）で表されるジシクロヘキシルイミダゾリジノンを純度９９．７％で４５．５ｇ得た（シアンイオンベース収率 ８１．８％）。
【００５８】
【化８】
【００５９】
（実施例２〜５）
シクロヘキサノンおよびアンモニア水の使用量を表１に示すように変えた以外は実施例１と同様にしてジシクロヘキシルイミダゾリジノンを合成した。
【００６０】
表１に、得られたジシクロヘキシルイミダゾリジノンの収量、純度、収率を示す。収率はシアンイオンベースで計算した。表１には、実施例１の結果も示す。
【００６１】
【表１】
【００６２】
（比較例１）
窒素気流下、シアン化ナトリウム１１．４ｇ（シアンイオン ０．２３２モル）の水溶液２８ｍｌと２９％アンモニア水１２０ｍｌとの混合溶液に酢酸１２．０ｍｌをゆっくり滴下し、さらにシクロヘキサノン２０．０ｍｌ（０．１９３モル）を滴下した。そして、６時間、４０℃で加熱して反応させた。このとき反応液は二層に分離しており、水相のpＨは１２．４であった。反応液を分析した結果、ジシクロヘキシルイミダゾリジノンは検出されなかった。
【００６３】
得られた反応液を室温に戻してトルエンで抽出し、有機層をアンモニア水で２回洗浄した後、硫酸マグネシウムで乾燥した。そして、硫酸マグネシウムをろ別し、ろ液の溶媒を留去して１−シアノシクロヘキシルアミン１８．５ｇ（シアンイオンベース収率 ６４．３％、シクロヘキサノンベース収率７７．５％）を得た。
【００６４】
次に、９８．４％エタノール４０ｍｌにナトリウム１．４ｇを加えて調整したナトリウムエトキシド溶液にこの１−シアノシクロヘキシルアミン１０．５ｇ（０．０８５モル）を加え、室温で２１時間撹拌した。そして、析出物をろ過し、ろ液に２０ｇの水を加え、氷浴で冷却しながら一晩撹拌し、析出物をろ過した。得られた析出物を真空乾燥し、ジシクロヘキシルイミダゾリジノンを純度９９．２％で８．７ｇ得た（１−シアノシクロヘキシルアミンベース収率 ９２．３％）。一段目と二段目の反応を通してのトータル収率は、シアンイオンベース収率５９．４％、シクロヘキサノンベース収率７１．５％であった。
【００６５】
（比較例２）
１Ｌフラスコにシクロヘキサノン１０３ｍｌ（１．０モル）と３３ｍｌのジエチルエーテルを入れて溶解させ、塩化アンモニウム６０．４ｇ（アンモニアイオン １．１３モル）を１８３ｍｌの水に溶解させた水溶液を加え、さらに氷冷しながら、シアン化ナトリウム５０．５ｇ（シアンイオン １．０３モル）を１３３ｍｌの水に溶解させた水溶液をゆっくり滴下し、２３℃で一晩撹拌して反応させた。このとき反応液は二層に分離しており、水相のpＨは１０．４であった。反応液を分析した結果、ジシクロヘキシルイミダゾリジノンは検出されなかった。反応液を塩酸でｐＨ１に調整し、析出した１−シアノシクロヘキシルアミン塩酸塩をろ過して集め、ジエチルエーテルで洗浄した。得られた１−シアノシクロヘキシルアミン塩酸塩を１Ｍ水酸化ナトリウムに溶解し、ジエチルエーテルで１−シアノシクロヘキシルアミンを回収する操作を３回繰り返した。また、残った反応液からジエチルエーテルで未反応シクロヘキサノンを回収する操作を３回繰り返し、１Ｍ水酸化ナトリウムで水溶液のｐＨを１２に調整し、ジエチルエーテルで１−シアノシクロヘキシルアミンを回収する操作を３回繰り返した。そして、１−シアノシクロヘキシルアミンを含むジエチルエーテル相を集め、硫酸ナトリウムで乾燥させ、減圧してジエチルエーテルを溜去した。得られた１−シアノシクロヘキシルアミンの収量は７５．７ｇ（シアンイオンベース収率 ５９．２％）であった。
【００６６】
この１−シアノシクロヘキシルアミン１２．４ｇ（０．１モル）とシクロヘキサノン９．８ｇ（０．１モル）とをメタノール５０ｍｌに加え、室温で撹拌しながらこの溶液に４０％水酸化ナトリウム水溶液１ｍｌを滴下し、室温で８時間撹拌反応させ、析出した結晶をろ取した。さらに、ろ液に２０ｇの水を加え、氷浴で冷却しながら一晩撹拌し、析出物をろ過した。得られた析出物をエタノールで再結晶、真空乾燥し、ジシクロヘキシルイミダゾリジノンを純度９９．９％で１８．７ｇ得た（１−シアノヘキシルアミンベース収率 ８４．０％）。一段目と二段目の反応を通してのトータル収率は、４９．７％であった。
【００６７】
（実施例６）
密閉型耐圧容器に、シクロペンタノン４６．３ｇ（０．５５モル）、メタノール１００ｇを入れ、氷浴で冷却しながら、４０質量％の炭酸アンモニウム水溶液を４８．１ｇ（アンモニウムイオン ０．４０モル）入れた。そして、密閉型耐圧容器のふたを閉め、氷浴中で撹拌しながら、３０％シアン化カリウム水溶液５４．３ｇ（シアンイオン ０．２５モル）を注入口から、フィードポンプでゆっくりと滴下した。滴下終了後、浴温を３０℃にし、８時間撹拌しながら反応させた。なお、反応後の液の一部を５倍に希釈し、ｐＨ計でｐＨを測定したところ、１２．４であった。反応開始時の反応液は均一であったが、反応終了後、反応液中に多くの白色析出物が見られた。
【００６８】
得られた反応液を氷浴で冷却しながら一晩撹拌した。析出物をろ別し、５０ｇの水で洗浄した後、真空乾燥を行い、下記式（５）で表されるジシクロペンチルイミダゾリジノンを純度９９．２％で３６．８ｇ得た（シアンイオンベース収率
７５．３％）。
【００６９】
【化９】
【００７０】
（実施例７）
密閉型耐圧容器に、シクロへプタノン７８．５ｇ（０．７０モル）、エタノール１５０ｇを入れ、氷浴で冷却しながら、１５質量％のアンモニア水を４５．４ｇ（アンモニウムイオン ０．４０モル）入れた。そして、密閉型耐圧容器のふたを閉め、氷浴中で撹拌しながら、２５％シアン化ナトリウム水溶液４９．０ｇ（シアンイオン ０．２５モル）を注入口から、フィードポンプでゆっくりと滴下した。滴下終了後、浴温を４０℃にし、８時間撹拌しながら反応させた。反応開始時の反応液は均一であったが、反応終了後、反応液中に多くの白色析出物が見られた。なお、反応後の液の一部を５倍に希釈し、ｐＨ計でｐＨを測定したところ、１２．６であった。
【００７１】
得られた反応液を氷浴で冷却しながら一晩撹拌した。析出物をろ別し、５０ｇの水で洗浄した後、真空乾燥を行い、下記式（６）で表されるジシクロヘプチルイミダゾリジノンを純度９４．８％で３６．１ｇ得た（シアンベース収率 ６０．９％）。
【００７２】
【化１０】
【００７３】
（実施例８）
密閉型耐圧容器に、４−メチルシクロへキサノン６７．３ｇ（０．６モル）、エタノール１６０ｇを入れ、氷浴で冷却しながら、２５質量％の炭酸水素アンモニウム−懸濁液を１１３．８ｇ（アンモニウムイオン ０．３６モル）入れた。そして、密閉型耐圧容器のふたを閉め、氷浴中で撹拌しながら、３０％シアン化カリウム水溶液５４．３ｇ（シアンイオン ０．２５モル）を注入口から、フィードポンプでゆっくりと滴下した。滴下終了後、浴温を４０℃にし、８時間撹拌しながら反応させた。反応開始時の反応液は均一であったが、反応終了後、反応液中に多くの白色析出物が見られた。なお、反応後の液の一部を５倍に希釈し、ｐＨ計でｐＨを測定したところ、１２．５であった。
【００７４】
得られた反応液を氷浴で冷却しながら一晩撹拌した。析出物をろ別し、５０ｇの水で洗浄した後、真空乾燥を行い、下記式（７）で表されるジ（４−メチル−シクロヘキシル）イミダゾリジノンを純度９９．４％で４６．２ｇ得た（シアンベース収率 ７３．４％）。
【００７５】
【化１１】
【００７６】
（実施例９）
密閉型耐圧容器に、３，５−ジメチルシクロへキサノン９４．７ｇ（０．７５モル）、イソプロピルアルコール１２０ｇを入れ、氷浴で冷却しながら、５０質量％の硫酸アンモニウム１３．２ｇ（アンモニウムイオン ０．１０モル）及び１５質量％のアンモニア水を２２．７ｇ（アンモニウムイオン ０．２０モル）入れた。そして、密閉型耐圧容器のふたを閉め、氷浴中で撹拌しながら、３０％シアン化カリウム水溶液５４．３ｇ（シアンイオン ０．２５モル）を注入口から、フィードポンプでゆっくりと滴下した。滴下終了後、浴温を５０℃にし、８時間撹拌しながら反応させた。反応開始時の反応液は完全に混じり合っていたが若干の白色不溶物が見られた。反応終了後、反応液中に多くの白色析出物が見られた。なお、反応後の液の一部を５倍に希釈し、ｐＨ計でｐＨを測定したところ、１２．５であった。
【００７７】
得られた反応液を氷浴で冷却しながら一晩撹拌した。析出物をろ別し、５０ｇの水で洗浄した後、真空乾燥を行い、下記式（８）で表されるジ（３，５−ジメチル−シクロヘキシル）イミダゾリジノンを純度９８．１％で５０．７ｇ得た（シアンベース収率 ７１．４％）。
【００７８】
【化１２】
【００７９】
（実施例１０）
密閉型耐圧容器に、シクロヘキサノン６８．６ｇ（０．７０モル）、メタノール１８０ｇを入れ、氷浴で冷却しながら、４０質量％の水酸化ナトリウム水溶液を２．５ｇ（０．０２５モル）及び２５質量％の塩化アンモニウム水溶液を８５．６ｇ（アンモニウムイオン ０．４０モル）入れた。密閉型耐圧容器のふたを閉め、氷浴中で撹拌しながら、２５質量％シアン化ナトリウム水溶液４９．０ｇ（シアンイオン ０．２５モル）を注入口から、フィードポンプでゆっくりと滴下した。滴下終了後、浴温を２０℃にし、８時間撹拌しながら反応させた。反応開始時の反応液は均一であったが、反応終了後、反応液中に多くの白色析出物が見られた。なお、反応後の液の一部を５倍に希釈し、ｐＨ計でｐＨを測定したところ、１４付近であった。
【００８０】
得られた反応液を氷浴で冷却しながら一晩撹拌した。析出物をろ別し、５０ｇの水で洗浄した後、真空乾燥を行い、ジシクロヘキシルイミダゾリジノンを純度９９．５％で４１．４ｇ得た（シアンイオンベース収率 ７４．０％）。
【００８１】
（実施例１１〜１３）
４０質量％の水酸化ナトリウムの使用量を表２に示すように変えた以外は実施例１０と同様にしてジシクロヘキシルイミダゾリジノンを合成した。
【００８２】
表２に、得られたジシクロヘキシルイミダゾリジノンの収量、純度、収率を示す。収率はシアンイオンベースで計算した。表２には、実施例１０の結果も示す。
【００８３】
【表２】
【００８４】
（比較例３）
密閉型耐圧容器に、シクロヘキサノン６８．６ｇ（０．７０モル）、メタノール１８０ｇを入れ、氷浴で冷却しながら、２５質量％の塩化アンモニウム水溶液を１６０．５ｇ（アンモニウムイオン ０．７５モル）入れた。密閉型耐圧容器のふたを閉め、氷浴中で撹拌しながら、２５質量％シアン化ナトリウム水溶液４９．０ｇ（シアンイオン ０．２５モル）を注入口から、フィードポンプでゆっくりと滴下した。滴下終了後、浴温を２０℃にし、８時間撹拌しながら反応させた。反応開始時の反応液は均一であった。反応後の液の一部を５倍に希釈し、ｐＨ計でｐＨを測定したところ、６．８であった。
【００８５】
得られた反応液を分析した結果、１−シアノシクロヘキシルアミン（収率：約７５％）が検出されたが、ジシクロヘキシルイミダゾリジノンは検出されなかった。
【００８６】
（実施例１４）
密閉型耐圧容器に、プロピオフェノン７３．８ｇ（０．５５モル）、メタノール１２０ｇを入れ、氷浴で冷却しながら、１５質量％のアンモニア水を３４．１ｇ（アンモニウムイオン ０．３０モル）入れた。そして、密閉型耐圧容器のふたを閉め、氷浴中で撹拌しながら、２５質量％シアン化ナトリウム水溶液４９．０ｇ（シアンイオン ０．２５モル）を注入口から、フィードポンプでゆっくりと滴下した。滴下終了後、浴温を３０℃にし、８時間撹拌しながら反応させた。反応開始時の反応液は均一であったが、反応終了後、反応液中に多くの白色析出物が見られた。なお、反応後の液の一部を５倍に希釈し、ｐＨ計でｐＨを測定したところ、１２．４であった。
【００８７】
得られた反応液を氷浴で冷却しながら一晩撹拌した。析出物をろ別し、５０ｇの水で洗浄後、真空乾燥を行い、下記式（９）で表される２，５−ジフェニル−２，５−ジエチルイミダゾリジノン（ラセミ体）を純度９９．０％で３９．２ｇ得た（シアンイオンベース収率 ５２．８％）。
【００８８】
【化１３】
【００８９】
（実施例１５）
密閉型耐圧容器に、アセトン２９．０ｇ（０．５０モル）、エタノール１５０ｇを入れ、氷浴で冷却しながら、１５質量％のアンモニア水を３４．１ｇ（アンモニウムイオン ０．３０モル）入れた。そして、密閉型耐圧容器のふたを閉め、氷浴中で撹拌しながら、３０質量％シアン化カリウム水溶液５４．３ｇ（シアンイオン ０．２５モル）を注入口から、フィードポンプでゆっくりと滴下した。滴下終了後、浴温を３０℃にし、８時間撹拌しながら反応させた。反応開始時の反応液は均一であったが、反応終了後、反応液中に多くの白色析出物が見られた。なお、反応後の液の一部を５倍に希釈し、ｐＨ計でｐＨを測定したところ、１２．７であった。
【００９０】
得られた反応液を氷浴で冷却しながら一晩撹拌した。析出物をろ別し、真空乾燥を行い、下記式（１０）で表される２，２，５，５−テトラメチルイミダゾリジノンを純度９９．７％で２８．６ｇ得た（シアンイオンベース収率 ８０．２％）。
【００９１】
【化１４】
【００９２】
（実施例１６）
密閉型耐圧容器に、３−ペンタノン４７．４ｇ（０．５５モル）、メタノール１８０ｇを入れ、氷浴で冷却しながら、１５質量％のアンモニア水を３４．１ｇ（アンモニウムイオン ０．３０モル）入れた。そして、密閉型耐圧容器のふたを閉め、氷浴中で撹拌しながら、２５重量％シアン化ナトリウム水溶液４９．０ｇ（シアンイオン ０．２５モル）を注入口から、フィードポンプでゆっくりと滴下した。滴下終了後、浴温を３０℃にし、８時間撹拌しながら反応させた。反応開始時の反応液は均一であったが、反応終了後、反応液中に多くの白色析出物が見られた。なお、反応後の液の一部を５倍に希釈し、ｐＨ計でｐＨを測定したところ、１２．８であった。
【００９３】
得られた反応液を氷浴で冷却しながら一晩撹拌した。析出物をろ別し、真空乾燥を行い、下記式（１１）で表される２，２，５，５−テトラエチルイミダゾリジノンを純度９９．５％で３９．３ｇ得た（シアンベース収率 ７８．６％）。
【００９４】
【化１５】
【００９５】
以上のように、本発明のイミダゾリジノン誘導体の製法は、比較例１および２に代表される従来法よりも高収率であり、しかも、残留シアン化物が少なくてより安全性が高い。また、従来法はいくつかの工程から成り立っているのに対し、本発明のイミダゾリジノン誘導体の製法は、一段の簡易な操作によりイミダゾリジノン誘導体を製造でき、簡便かつ効率的な製法である。
【００９６】
【発明の効果】
本発明のイミダゾリジノン誘導体の製法は、式（１）で表されるケトンと、シアン化水素またはその塩と、アンモニアまたはその塩とを有機溶媒を主体とする反応媒体中で、塩基性条件下、反応させるものである。１−シアノシクロヘキシルアミンやα−アミノイソブチロニトリル等のα−アミノニトリル体や１−シアノシクロヘキサノール等の原料製造工程と精製工程、イミダゾリジノン誘導体の製造工程と精製工程等に分かれている従来の製法に対し、本発明は前述の簡便な操作によりイミダゾリジノン誘導体を製造できる効率的な方法である。しかも、本発明は、残留シアン化物が少なく、青酸ガス等の有害性物質の発生も殆どなく従来の製法よりも安全性が高い。
【発明の属する技術分野】
本発明は、医薬、農薬、重合禁止剤、高分子化合物等の原料として有用なイミダゾリジノン誘導体の効率的かつ安全な製法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
下記式（２）
【０００３】
【化３】
（式（２）中、Ｒ3とＲ4とでそれらが結合している炭素原子とともに炭素数５〜８のシクロアルキル環を形成するか、Ｒ3およびＲ4はそれぞれ炭素数１〜８のアルキル基またはアリール基を示し、Ｒ5とＲ6とでそれらが結合している炭素原子とともに炭素数５〜８のシクロアルキル環を形成するか、Ｒ5およびＲ6はそれぞれ炭素数１〜８のアルキル基またはアリール基を示す。これらのシクロアルキル環、アリール基は、メチル基およびエチル基からなる群から選ばれるひとつまたはふたつの基で置換されていてもよい。）
で表されるイミダゾリジノン誘導体の製法としては、特公昭４５−３４８１５号公報に、シクロヘキサノンやアセトン等のケトンと１−シアノシクロヘキシルアミンやα−アミノイソブチロニトリル等のα−アミノニトリル体から製造する方法が開示されている。
【０００５】
また、Ｊ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．，２８，３５７６〜３５７７（１９６３）に１−シアノシクロヘキシルアミン２分子から製造する方法が、Ｍｏｎａｔｓｈ．Ｃｈｅｍ．，１１２（６〜７），８５３〜８６６（１９８１）に１−シアノシクロヘキサノールとシクロヘキサノンとグアニジンとから製造する方法が記載されている。ＷＯ９８３０６０１号公報には１−シアノシクロヘキシルアミンとシクロヘキサノンと硫化アンモニウムとからジシクロヘキシルイミダゾリジノンを合成する方法が開示されている。
【０００６】
しかし、これらの方法では、原料となる１−シアノシクロヘキシルアミンやα−アミノイソブチロニトリル等のα−アミノニトリル体をあらかじめ製造しなければならない。
【０００７】
シクロアルカンのα−アミノニトリル体を例にとると、製法はＪ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，１１８（１１），２５７４〜２５８３（１９９６）や特開平１１−３３５３６０号公報に記載されているが、油相と水相の二相系で反応後、塩酸等の酸を添加してシクロアルカンのα−アミノニトリル体を塩として析出させたり、非水溶性溶媒を使用してシクロアルカンのα−アミノニトリル体を抽出する等の煩雑な回収工程を必要とする。塩酸等の酸を添加する場合、多量の酸を使用しなければならない上に、耐蝕性の反応器が必要となる。また、酸性にするために青酸ガスの発生が避けられず、十分な安全対策が必要となる。一方、非水溶性溶媒を使用する場合、抽出後に溶媒を蒸発させる必要がある。また、これらの方法では、イミダゾリジノン誘導体はほとんど生成していない。
【０００８】
１−シアノシクロヘキサノールの合成法は、Ｃｈｅｍ．Ｌｅｔｔ．，（２），３７５〜３７８（１９９３）やＪ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．Ｐｅｒｋｉｎ Ｔｒａｎｓ．II，（４），３５６〜３６６（１９８９）等に記載されているが、希土類のアルコキシドやピロ亜硫酸ナトリウム等の触媒を必要とする上に、非水溶性溶媒を使用して生成物を抽出しなけれなならない。この方法は、非水溶性溶媒を使用するので抽出後に溶媒を蒸発させる必要があり、また、触媒を使用するので廃触媒の処理が必要となる。
【０００９】
しかも、これらのイミダゾリジノン誘導体の合成反応では収率が低く、大量の未反応シアン化物や副生シアン化物が反応液中に残るという問題もある。
【００１０】
Ｉｎｄ．Ｅｎｇ．Ｃｈｅｍ．Ｒｅｓ．，３１（８），２０４６〜２０５０（１９９２）には、シクロヘキサノンと塩化アンモニウム、硫化アンモニウム、シアン化ナトリウムとからジシクロヘキシルイミダゾリジノンを合成する方法や、シクロペンタノンと塩化アンモニウム、硫化アンモニウム、シアン化ナトリウムとからジシクロペンチルイミダゾリジノンを合成する方法が記載されている。しかし、上記の方法やＷＯ９８３０６０１号公報記載の方法は、下記式（３）
【００１１】
【化４】
で表されるようなチオン体を得て単離した後、それを過酸化水素で酸化する必要があり、安全対策に十分留意する必要がある上、煩雑な工程を必要とする。
【００１３】
以上のように、従来のイミダゾリジノン誘導体の製造工程では、危険な操作を要する場合がある上、煩雑な操作が多く、各段階での取得ロス等によって高い収率を得るのは難しい。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
従来のイミダゾリジノン誘導体の製法は、α−アミノニトリル体や１−シアノシクロヘキサノール等の原料製造工程、単離工程、イミダゾリジノンの製造工程、単離工程等に分かれていて工程が多い上に、発生した青酸ガスや大量に残るシアン化物などの処理、過酸化水素水の使用、非水溶性溶媒の溜去等をしなければならず、煩雑であり、安全性の点でも十分とはいえない。
【００１５】
本発明はこのような課題を解決するものであり、本発明の目的は、安全性が高く、効率的なイミダゾリジノン誘導体の製法を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、有機溶媒を主体とする反応媒体中で、塩基性条件でシアン化水素またはその塩と、下記式（１）
【００１７】
【化５】
（式（１）中、Ｒ1とＲ2とでそれらが結合している炭素原子とともに炭素数５〜８のシクロアルキル環を形成するか、Ｒ1およびＲ2はそれぞれ炭素数１〜８のアルキル基またはアリール基を示す。これらのシクロアルキル環、アリール基は、メチル基およびエチル基からなる群から選ばれるひとつまたはふたつの基で置換されていてもよい）で表されるケトンとアンモニアまたはその塩を反応させることにより、式（１）で表されるケトンのアミノニトリル化物が選択的に生成したのち、式（１）で表されるケトンと逐次的に反応してイミダゾリジノン環を形成し、一段でイミダゾリジノン誘導体が効率良く得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１９】
本発明の上記目的は以下の本発明により解決できる。すなわち本発明は、シアン化水素またはその塩と、該シアン化水素またはその塩のシアンイオン換算１モルに対して１．６〜１０モルの下記式（１）
【００２０】
【化６】
（式（１）中、Ｒ1とＲ2とでそれらが結合している炭素原子とともに炭素数５〜８のシクロアルキル環を形成するか、Ｒ1およびＲ2はそれぞれ炭素数１〜８のアルキル基またはアリール基を示す。これらのシクロアルキル環およびアリール基は、メチル基およびエチル基からなる群から選ばれるひとつまたはふたつの基で置換されていてもよい）で表されるケトンと、アンモニアまたはその塩とを、有機溶媒を主体とする反応媒体中、均一系またはさらに不溶物が存在するスラリーの状態で、塩基性条件下に反応させ、下記式（２）
【００２２】
【化７】
（式（２）中、Ｒ3とＲ4とでそれらが結合している炭素原子とともに炭素数５〜８のシクロアルキル環を形成するか、Ｒ3およびＲ4はそれぞれ炭素数１〜８のアルキル基またはアリール基を示し、Ｒ5とＲ6とでそれらが結合している炭素原子とともに炭素数５〜８のシクロアルキル環を形成するか、Ｒ5およびＲ6はそれぞれ炭素数１〜８のアルキル基またはアリール基を示す。これらのシクロアルキル環およびアリール基は、メチル基およびエチル基からなる群から選ばれるひとつまたはふたつの基で置換されていてもよい。）
で表されるイミダゾリジノン誘導体を得ることを特徴とするイミダゾリジノン誘導体の製法である。
【００２４】
本発明のイミダゾリジノン誘導体の製法は、一段でイミダゾリジノン誘導体を製造することができるので煩雑な操作を必要とせず、しかも、青酸ガスなどの有害性物質がほとんど発生せず、効率的かつ安全性の高いものである。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳しく説明する。
【００２６】
本発明は、上記式（１）で表されるケトンから上記式（２）で表されるイミダゾリジノン誘導体を一段で製造するものである。
【００２７】
式（１）中、Ｒ1とＲ2とでそれらが結合している炭素原子とともに炭素数５〜８のシクロアルキル環を形成するか、Ｒ1、Ｒ2はそれぞれ炭素数１〜８のアルキル基またはアリール基を示す。これらのシクロアルキル基、アリール基は、メチル基およびエチル基からなる群から選ばれるひとつまたはふたつの基で置換されていてもよい。
【００２８】
式（２）中、Ｒ3とＲ4とでそれらが結合している炭素原子とともに炭素数５〜８のシクロアルキル環を形成するか、Ｒ3、Ｒ4はそれぞれ炭素数１〜８のアルキル基またはアリール基を示し、Ｒ5とＲ6とでそれらが結合している炭素原子とともに炭素数５〜８のシクロアルキル環を形成するか、Ｒ5、Ｒ6はそれぞれ炭素数１〜８のアルキル基またはアリール基を示す。
【００２９】
上記アルキル基は直鎖状でも分岐を有していてもよい。また、アリール基としてはフェニル基、ナフチル基等が挙げられるが、反応溶媒への溶解性の観点からフェニル基が好ましい。
【００３０】
これらのシクロアルキル環、アリール基は、メチル基およびエチル基からなる群から選ばれるひとつまたはふたつの基で置換されていてもよい。これらの置換基は、イミダゾリジノン骨格に対していずれの位置にあってもよい。
【００３１】
式（２）中のＲ3〜Ｒ6は、原料の式（１）で表されるケトンによって決まる。式（２）においてＲ3とＲ4が異なる場合、式（２）のイミダゾリジノン環が表示されている側を上面とすると、Ｒ3が上側にありＲ4が下側にある場合とＲ4が上側にありＲ3が下側にある場合とで異性体が存在する。Ｒ5とＲ6が異なる場合も同様にＲ5とＲ6の位置関係による異性体が存在し、Ｒ3とＲ4、Ｒ5とＲ6がシクロアルキル環を形成する場合も、シクロアルキル環の置換基の位置によっては、同様の異性体が存在する場合がある。式（２）におけるＲ3とＲ4、Ｒ5とＲ6の組み合わせは、式（１）におけるＲ1とＲ2またはその異性体となるＲ2とＲ1との組み合わせに相当する。これらの異性体は、蒸留や再結晶、カラム精製などの既知の操作で容易に単離できる。
【００３２】
原料の式（１）で表されるケトンとしては、脂環式ケトン、芳香族ケトン、脂肪族ケトンなどが挙げられ、市販のもの、公知の製法で合成したものが使用できる。
【００３３】
脂環式ケトンとしては、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、シクロヘプタノン、シクロオクタノン、２−メチルシクロペンタノン、３−メチルシクロペンタノン、２−メチルシクロへキサノン、３−メチルシクロへキサノン、４−メチルシクロへキサノン、２，５−ジメチルシクロへキサノン、２，６−ジメチルシクロへキサノン、３，４−ジメチルシクロへキサノン、３，５−ジメチルシクロへキサノン等が挙げられる。室温での形態や粘性など取り扱いの容易さから、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、シクロヘプタノン、２−メチルシクロペンタノン、３−メチルシクロペンタノン、２−メチルシクロへキサノン、３−メチルシクロへキサノン、４−メチルシクロへキサノン、２，５−ジメチルシクロへキサノン、２，６−ジメチルシクロへキサノン、３，４−ジメチルシクロへキサノン、３，５−ジメチルシクロへキサノン等が好ましく、反応性の点から、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、２−メチルシクロペンタノン、２−メチルシクロへキサノン、３−メチルシクロへキサノン、４−メチルシクロへキサノンであることが好ましく、目的物の選択性、精製のしやすさの点から、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、４−メチルシクロへキサノンが特に好ましい。
【００３４】
芳香族ケトンとしては、アセトフェノン、プロピオフェノン、ｎ−ブチロフェノン、ペンタノフェノン、ヘキサノフェノン、ヘプタノフェノン、ベンゾフェノン、ｐ−メチルアセトフェノン、２’−メチルアセトフェノン、ｐ−メチルベンゾフェノン、３’−メチルアセトフェノン、ｐ−エチルアセトフェノン、２’−エチルアセトフェノン、３’−エチルアセトフェノン、２’，４’−ジメチルアセトフェノン、３’，４’−ジメチルアセトフェノン、１’−アセトナフトン、２’−アセトナフトン等が挙げられる。室温での形態や粘性など取り扱いの容易さからアセトフェノン、プロピオフェノン、ｎ−ブチロフェノン、ペンタノフェノン、ヘキサノフェノン、ヘプタノフェノン、ｐ−メチルアセトフェノン、２’−メチルアセトフェノン、３’−メチルアセトフェノン、ｐ−エチルアセトフェノン、２’−エチルアセトフェノン、３’−エチルアセトフェノンが好ましく、反応性の点から、アセトフェノン、プロピオフェノン、ｎ−ブチロフェノン、ペンタノフェノン、ヘキサノフェノン、ヘプタノフェノン、ｐ−メチルアセトフェノン、２’−メチルアセトフェノン、３’−メチルアセトフェノンであることが好ましく、目的物の選択性、精製のしやすさの点から、アセトフェノン、プロピオフェノンが特に好ましい。
【００３５】
脂肪族ケトンとしては、アセトン、メチルエチルケトン、２−ペンタノン、２−ヘキサノン、２−ヘプタノン、２−オクタノン、２−ノナノン、２−デカノン、３−ペンタノン、３−ヘキサノン、３−ヘプタノン、３−オクタノン、３−ノナノン、３−デカノン、４−ヘプタノン、５−ノナノン、２，４−ジメチル−３−ペンタノン、３，３−ジメチル−２−ブタノン、２，６−ジメチル−４−ヘプタノン、３，５−ジメチル−４−ヘプタノン、３−メチル−２−ブタノン、４−メチル−２−ペンタノン、５−メチル−２−ヘキサノン、５−メチル−３−ヘプタノン等が挙げられる。室温での形態や粘性など取り扱いの容易さの点から、アセトン、メチルエチルケトン、２−ペンタノン、２−ヘキサノン、２−ヘプタノン、２−オクタノン、３−ペンタノン、３−ヘプタノン、４−ヘプタノン、３−メチル−２−ブタノン、４−メチル−２−ペンタノン、５−メチル−２−ヘキサノン、２，４−ジメチル−３−ペンタノン、３，３−ジメチル−２−ブタノン、２，６−ジメチル−４−ヘプタノン等であることが好ましく、反応性の点から、アセトン、メチルエチルケトン、２−ペンタノン、２−ヘプタノン、３−ペンタノン、３−ヘプタノン、４−ヘプタノン、３−メチル−２−ブタノン、４−メチル−２−ペンタノン、５−メチル−２−ヘキサノン、２，４−ジメチル−３−ペンタノン、２，６−ジメチル−４−ヘプタノン等であることが好ましく、目的物の選択性、精製のしやすさの点から、アセトン、３−ペンタノンが特に好ましい。
【００３６】
アンモニアまたはその塩としては、アンモニア、アンモニア水、塩化アンモニウム、臭化アンモニウム、よう化アンモニウム、炭酸アンモニウム、炭酸水素アンモニウム、硫酸アンモニウム、硫酸水素アンモニウム、硝酸アンモニウム、酢酸アンモニウム等の有機酸との塩、リン酸アンモニウム、ホウ酸アンモニウム等が挙げられる。中でも、アンモニア、アンモニア水、塩化アンモニウム、炭酸アンモニウム、炭酸水素アンモニウム、硫酸アンモニウム、硫酸水素アンモニウム等が反応性の点から好ましく、アンモニア水、炭酸アンモニウム、炭酸水素アンモニウムなどがイミダゾリジノン誘導体選択性の点からより好ましい。アンモニアまたはその塩は、一種を用いても二種以上を併用してもよい。
【００３７】
アンモニアまたはその塩は、一種または二種以上を水または有機溶媒に溶解または懸濁した状態で使用される。
【００３８】
シアン化水素またはその塩としては、シアン化水素、シアン化ナトリウムやシアン化カリウム等のアルカリ金属塩、シアン化バリウム等のアルカリ土類金属塩、シアン化銀やシアン化銅等の重金属の塩、シアン化アンモニウム等が挙げられる。中でも、シアン化水素、シアン化ナトリウム、シアン化カリウム、シアン化アンモニウムが反応性の点から好ましく、シアン化ナトリウム、シアン化カリウムが取り扱いやすさの点からより好ましい。また、アセトンシアンヒドリンなどのシアノ化合物から上記のような塩を合成してもよい。
【００３９】
シアン化水素またはその塩は、一種を用いても二種以上を併用してもよい。
【００４０】
シアン化水素またはその塩は、一種または二種以上を、水や有機溶媒に溶解または懸濁した状態で使用される。
【００４１】
式（１）で表されるケトンの使用量は、通常、十分な収量が得られ、毒性の高い未反応シアン化物の量も十分少なくできるので、シアン化水素またはその塩１モル（シアンイオン換算）に対して１．６モル以上が好ましく、より好ましくは１．８モル以上、特に２．０モル以上が好ましい。ケトンの使用量が、１．６モルより少ない場合、イミダゾリジノン誘導体の生成量は大幅に低下する。また、式（１）で表されるケトンの使用量は、通常、未反応ケトンの量を十分少なくでき、廃液処理の煩雑さを問題ない程度にまで低減できるので、シアン化水素またはその塩１モル（シアンイオン換算）に対して１０モル以下が好ましく、より好ましくは５モル以下、特に３モル以下が好ましい。
【００４２】
アンモニアまたはその塩の使用量は、通常、十分な収量が得られ、毒性の高い未反応シアン化物の量が十分少なくでき、廃液処理の煩雑さを問題ない程度にまで低減できるので、シアン化水素またはその塩１モル（シアンイオン換算）に対して０．８モル以上が好ましく、より好ましくは１．０モル以上、特に１．２モル以上が好ましい。また、アンモニアまたはその塩の使用量は、シアン化水素またはその塩に対して大過剰存在すると、イミダゾリジノン環の形成が抑制され、収率が著しく低下する場合があるので、シアン化水素またはその塩１モル（シアンイオン換算）に対して５モル以下が好ましく、特に３モル以下が好ましい。
【００４３】
本発明において反応媒体に利用できる有機溶媒としては、メタノール、エタノール、ｎ−プロピルアルコ−ル、イソプロピルアルコ−ル、ｎ−ブチルアルコ−ル、ｓｅｃ−ブチルアルコ−ル、ｔ−ブチルアルコ−ル、イソブチルアルコ−ル、ｎ−アミルアルコ−ル、イソアミルアルコ−ル、ｎ−へキシルアルコ−ル、ｎ−へプチルアルコ−ル、ｎ一オクチルアルコ−ル、ｎ−ノニルアルコ−ル、ｎ−デシルアルコ−ル、ラウリルアルコ−ル、セチルアルコ−ル、ステアリルアルコ−ル、ベンジルアルコ−ル、トリフェニルカルビノ−ル、エチレングリコ−ル、プロピレングリコール、１，２−プロパンジオ−ル、１，３−プロパンジオ−ル、１，４−ブタンジオ−ル、グリセリンアセトアミド、ホルムアミド、Ｎ−メチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルフォキシド、クレゾール、フェノール、キシレノール、ジオキサン、テトラヒドロフラン、ピリジン、スルホラン、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジエチルエーテル、ベンゼン、トルエン、トリエチルアミン等が挙げられる。中でも、反応系に水が存在する場合、反応液が油相と水相の二層に分離しない、１００ｇの水へ５ｇ以上溶解する水溶性アルコールの使用が反応を円滑に進行させる観点から好ましく、メタノール、エタノール、ｎ−プロピルアルコ−ル、イソプロピルアルコ−ル、ｎ−ブチルアルコ−ル、ｓｅｃ−ブチルアルコ−ル、ｔ−ブチルアルコ−ル、エチレングリコ−ル、プロピレングリコール、１，２−プロパンジオ−ル、１，３−プロパンジオ−ル、１，４−ブタンジオ−ル等の特に水溶性の高いアルコールを用いることがより好ましく、溶媒除去や溶媒回収の点から、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール等の低沸点のアルコールを用いることが特に好ましい。
【００４４】
溶媒は、一種または二種以上を混合して使用しても良い。
【００４５】
有機溶媒として式（１）で表されるケトンを使用することもできるが、本反応系で水相が存在する場合には、ケトンは水相にほとんど溶解しないので、アルコールなど水溶性の高い溶媒と共に使用することが好ましい。
【００４６】
有機溶媒の量は通常、質量で式（１）で表されるケトンに対して０．１〜１０００倍とするのが好ましい。反応を円滑に進め、副生成物を抑制する点から有機溶媒の量は０．５倍以上が好ましく、特に１倍以上が好ましい。また、反応速度や廃溶媒量の点から有機溶媒の量は１００倍以下が好ましく、特に５０倍以下が好ましい。
【００４７】
反応は、完全に溶解状態である均一系や、スラリーの状態で行うことができ、いずれの場合でも反応は進行する。反応液の状態は、式（１）で表されるケトンの融点、有機溶媒に対する溶解度、アンモニアまたはその塩およびシアン化水素またはその塩の有機溶媒に対する溶解度などにより異なる。例えば、有機溶媒への溶解度が低いアンモニアまたはシアン化水素の塩を使用した場合、反応液はアンモニアまたはシアン化水素の塩が不溶物として懸濁したスラリーになる。反応が円滑に進行する点から均一系が好ましい。反応液が二層に分離し、油相と水相の二相系になる場合、アミノニトリル化物は生成するが、水相の存在によりイミダゾリジノン環の形成が阻害され、イミダゾリジノン誘導体の収率が著しく低下するので好ましくない。
【００４８】
反応媒体である有機溶媒は、他に水を含むことができる。許容される水の量は、有機溶媒や式（１）で表されるケトンにより異なるが、反応液が油相と水相の二層に分離しない量が好ましい。反応液の体積が増えることによる操作効率低下の点から有機溶媒に対し加わる水の量を質量で１．２倍以下にするのが好ましく、反応を円滑に進めるために１．０倍以下にするのがさらに好ましく、０．８倍以下にするのが特に好ましい。ここでいう許容される水の量には、原料に含まれる水、原料を溶解や懸濁するのに使用する水も含む。
【００４９】
反応温度は、通常、十分短時間で反応が完結するので０℃以上が好ましく、より好ましくは１０℃以上、特に２０℃以上が好ましく、十分に副生成物の生成が抑制され、高収率が得られるので８０℃以下が好ましく、より好ましくは７０℃以下、特に６０℃以下が好ましい。
【００５０】
反応時間は適宜決めればよいが、通常、２〜４８時間程度が好ましい。
本反応は反応が円滑に進行するのでｐＨ１２よりも高いｐＨで反応を行うのが好ましい。特にｐＨ１３以上が好ましい。ｐＨが１２より低い場合、イミダゾリジノン環の形成反応の反応速度が遅くなる傾向があり不利である。
【００５１】
ｐＨの調整に用いる塩基性物質としては、アルカリ金属水酸化物、アルカリ土類金属水酸化物、第三アミン、ピリジン等が挙げられる。中でも、水または有機溶媒への溶解度の点からアルカリ金属水酸化物、ピリジン、第三アミンが好ましい。なお、これらは一種を用いても二種以上を併用してもよい。
【００５２】
以上の反応により、反応液中に目的生成物であるイミダゾリジノン誘導体が生成する。
【００５３】
反応終了後、冷却、水の添加等の操作によってイミダゾリジノン誘導体を析出させ、これをろ別してイミダゾリジノン誘導体を回収することができる。また、生成するイミダゾリジノン誘導体や溶媒によっては、反応時からイミダゾリジノン誘導体が析出する場合がある。この場合も、さらに冷却、水の添加等の操作によってイミダゾリジノン誘導体を析出させ、これをろ別して回収することができる。
【００５４】
反応液中には、目的生成物であるイミダゾリジノン誘導体の他に、未反応の出発原料、反応により副生する無機塩、中間生成物やその誘導体またはその塩等の挟雑物が微量含まれることがある。本発明においては、析出したイミダゾリジノン誘導体のろ別だけで十分に使用可能な純度のものが得られるが、必要に応じて水や有機溶媒による洗浄、溶媒分別法、イオン交換クロマトグラフィー、再結晶法、電気透析法等の公知の方法により精製して用いてもよい。
【００５５】
【実施例】
次に、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明する。なお、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００５６】
（実施例１）
密閉型耐圧容器に、シクロヘキサノン５４．０ｇ（０．５５モル）、メタノール１６０ｇを入れ、氷浴で冷却しながら、１５質量％のアンモニア水を３４．１ｇ（アンモニウムイオン ０．３０モル）入れた。そして、密閉型耐圧容器のふたを閉め、氷浴中で撹拌しながら、２５質量％シアン化ナトリウム水溶液４９．０ｇ（シアンイオン ０．２５モル）を注入口から、フィードポンプでゆっくりと滴下した。滴下終了後、浴温を３０℃にし、８時間撹拌しながら反応させた。反応開始時の反応液は均一であったが、反応終了後、反応液中に多くの白色析出物が見られた。なお、反応後の液の一部を５倍に希釈し、ｐＨ計でｐＨを測定したところ、１２．５であった。
【００５７】
得られた反応液を氷浴で冷却しながら一晩撹拌した。析出物をろ別し、５０ｇの水で洗浄後、真空乾燥を行い、下記式（４）で表されるジシクロヘキシルイミダゾリジノンを純度９９．７％で４５．５ｇ得た（シアンイオンベース収率 ８１．８％）。
【００５８】
【化８】
（実施例２〜５）
シクロヘキサノンおよびアンモニア水の使用量を表１に示すように変えた以外は実施例１と同様にしてジシクロヘキシルイミダゾリジノンを合成した。
【００６０】
表１に、得られたジシクロヘキシルイミダゾリジノンの収量、純度、収率を示す。収率はシアンイオンベースで計算した。表１には、実施例１の結果も示す。
【００６１】
【表１】
（比較例１）
窒素気流下、シアン化ナトリウム１１．４ｇ（シアンイオン ０．２３２モル）の水溶液２８ｍｌと２９％アンモニア水１２０ｍｌとの混合溶液に酢酸１２．０ｍｌをゆっくり滴下し、さらにシクロヘキサノン２０．０ｍｌ（０．１９３モル）を滴下した。そして、６時間、４０℃で加熱して反応させた。このとき反応液は二層に分離しており、水相のpＨは１２．４であった。反応液を分析した結果、ジシクロヘキシルイミダゾリジノンは検出されなかった。
【００６３】
得られた反応液を室温に戻してトルエンで抽出し、有機層をアンモニア水で２回洗浄した後、硫酸マグネシウムで乾燥した。そして、硫酸マグネシウムをろ別し、ろ液の溶媒を留去して１−シアノシクロヘキシルアミン１８．５ｇ（シアンイオンベース収率 ６４．３％、シクロヘキサノンベース収率７７．５％）を得た。
【００６４】
次に、９８．４％エタノール４０ｍｌにナトリウム１．４ｇを加えて調整したナトリウムエトキシド溶液にこの１−シアノシクロヘキシルアミン１０．５ｇ（０．０８５モル）を加え、室温で２１時間撹拌した。そして、析出物をろ過し、ろ液に２０ｇの水を加え、氷浴で冷却しながら一晩撹拌し、析出物をろ過した。得られた析出物を真空乾燥し、ジシクロヘキシルイミダゾリジノンを純度９９．２％で８．７ｇ得た（１−シアノシクロヘキシルアミンベース収率 ９２．３％）。一段目と二段目の反応を通してのトータル収率は、シアンイオンベース収率５９．４％、シクロヘキサノンベース収率７１．５％であった。
【００６５】
（比較例２）
１Ｌフラスコにシクロヘキサノン１０３ｍｌ（１．０モル）と３３ｍｌのジエチルエーテルを入れて溶解させ、塩化アンモニウム６０．４ｇ（アンモニアイオン １．１３モル）を１８３ｍｌの水に溶解させた水溶液を加え、さらに氷冷しながら、シアン化ナトリウム５０．５ｇ（シアンイオン １．０３モル）を１３３ｍｌの水に溶解させた水溶液をゆっくり滴下し、２３℃で一晩撹拌して反応させた。このとき反応液は二層に分離しており、水相のpＨは１０．４であった。反応液を分析した結果、ジシクロヘキシルイミダゾリジノンは検出されなかった。反応液を塩酸でｐＨ１に調整し、析出した１−シアノシクロヘキシルアミン塩酸塩をろ過して集め、ジエチルエーテルで洗浄した。得られた１−シアノシクロヘキシルアミン塩酸塩を１Ｍ水酸化ナトリウムに溶解し、ジエチルエーテルで１−シアノシクロヘキシルアミンを回収する操作を３回繰り返した。また、残った反応液からジエチルエーテルで未反応シクロヘキサノンを回収する操作を３回繰り返し、１Ｍ水酸化ナトリウムで水溶液のｐＨを１２に調整し、ジエチルエーテルで１−シアノシクロヘキシルアミンを回収する操作を３回繰り返した。そして、１−シアノシクロヘキシルアミンを含むジエチルエーテル相を集め、硫酸ナトリウムで乾燥させ、減圧してジエチルエーテルを溜去した。得られた１−シアノシクロヘキシルアミンの収量は７５．７ｇ（シアンイオンベース収率 ５９．２％）であった。
【００６６】
この１−シアノシクロヘキシルアミン１２．４ｇ（０．１モル）とシクロヘキサノン９．８ｇ（０．１モル）とをメタノール５０ｍｌに加え、室温で撹拌しながらこの溶液に４０％水酸化ナトリウム水溶液１ｍｌを滴下し、室温で８時間撹拌反応させ、析出した結晶をろ取した。さらに、ろ液に２０ｇの水を加え、氷浴で冷却しながら一晩撹拌し、析出物をろ過した。得られた析出物をエタノールで再結晶、真空乾燥し、ジシクロヘキシルイミダゾリジノンを純度９９．９％で１８．７ｇ得た（１−シアノヘキシルアミンベース収率 ８４．０％）。一段目と二段目の反応を通してのトータル収率は、４９．７％であった。
【００６７】
（実施例６）
密閉型耐圧容器に、シクロペンタノン４６．３ｇ（０．５５モル）、メタノール１００ｇを入れ、氷浴で冷却しながら、４０質量％の炭酸アンモニウム水溶液を４８．１ｇ（アンモニウムイオン ０．４０モル）入れた。そして、密閉型耐圧容器のふたを閉め、氷浴中で撹拌しながら、３０％シアン化カリウム水溶液５４．３ｇ（シアンイオン ０．２５モル）を注入口から、フィードポンプでゆっくりと滴下した。滴下終了後、浴温を３０℃にし、８時間撹拌しながら反応させた。なお、反応後の液の一部を５倍に希釈し、ｐＨ計でｐＨを測定したところ、１２．４であった。反応開始時の反応液は均一であったが、反応終了後、反応液中に多くの白色析出物が見られた。
【００６８】
得られた反応液を氷浴で冷却しながら一晩撹拌した。析出物をろ別し、５０ｇの水で洗浄した後、真空乾燥を行い、下記式（５）で表されるジシクロペンチルイミダゾリジノンを純度９９．２％で３６．８ｇ得た（シアンイオンベース収率
７５．３％）。
【００６９】
【化９】
（実施例７）
密閉型耐圧容器に、シクロへプタノン７８．５ｇ（０．７０モル）、エタノール１５０ｇを入れ、氷浴で冷却しながら、１５質量％のアンモニア水を４５．４ｇ（アンモニウムイオン ０．４０モル）入れた。そして、密閉型耐圧容器のふたを閉め、氷浴中で撹拌しながら、２５％シアン化ナトリウム水溶液４９．０ｇ（シアンイオン ０．２５モル）を注入口から、フィードポンプでゆっくりと滴下した。滴下終了後、浴温を４０℃にし、８時間撹拌しながら反応させた。反応開始時の反応液は均一であったが、反応終了後、反応液中に多くの白色析出物が見られた。なお、反応後の液の一部を５倍に希釈し、ｐＨ計でｐＨを測定したところ、１２．６であった。
【００７１】
得られた反応液を氷浴で冷却しながら一晩撹拌した。析出物をろ別し、５０ｇの水で洗浄した後、真空乾燥を行い、下記式（６）で表されるジシクロヘプチルイミダゾリジノンを純度９４．８％で３６．１ｇ得た（シアンベース収率 ６０．９％）。
【００７２】
【化１０】
（実施例８）
密閉型耐圧容器に、４−メチルシクロへキサノン６７．３ｇ（０．６モル）、エタノール１６０ｇを入れ、氷浴で冷却しながら、２５質量％の炭酸水素アンモニウム−懸濁液を１１３．８ｇ（アンモニウムイオン ０．３６モル）入れた。そして、密閉型耐圧容器のふたを閉め、氷浴中で撹拌しながら、３０％シアン化カリウム水溶液５４．３ｇ（シアンイオン ０．２５モル）を注入口から、フィードポンプでゆっくりと滴下した。滴下終了後、浴温を４０℃にし、８時間撹拌しながら反応させた。反応開始時の反応液は均一であったが、反応終了後、反応液中に多くの白色析出物が見られた。なお、反応後の液の一部を５倍に希釈し、ｐＨ計でｐＨを測定したところ、１２．５であった。
【００７４】
得られた反応液を氷浴で冷却しながら一晩撹拌した。析出物をろ別し、５０ｇの水で洗浄した後、真空乾燥を行い、下記式（７）で表されるジ（４−メチル−シクロヘキシル）イミダゾリジノンを純度９９．４％で４６．２ｇ得た（シアンベース収率 ７３．４％）。
【００７５】
【化１１】
（実施例９）
密閉型耐圧容器に、３，５−ジメチルシクロへキサノン９４．７ｇ（０．７５モル）、イソプロピルアルコール１２０ｇを入れ、氷浴で冷却しながら、５０質量％の硫酸アンモニウム１３．２ｇ（アンモニウムイオン ０．１０モル）及び１５質量％のアンモニア水を２２．７ｇ（アンモニウムイオン ０．２０モル）入れた。そして、密閉型耐圧容器のふたを閉め、氷浴中で撹拌しながら、３０％シアン化カリウム水溶液５４．３ｇ（シアンイオン ０．２５モル）を注入口から、フィードポンプでゆっくりと滴下した。滴下終了後、浴温を５０℃にし、８時間撹拌しながら反応させた。反応開始時の反応液は完全に混じり合っていたが若干の白色不溶物が見られた。反応終了後、反応液中に多くの白色析出物が見られた。なお、反応後の液の一部を５倍に希釈し、ｐＨ計でｐＨを測定したところ、１２．５であった。
【００７７】
得られた反応液を氷浴で冷却しながら一晩撹拌した。析出物をろ別し、５０ｇの水で洗浄した後、真空乾燥を行い、下記式（８）で表されるジ（３，５−ジメチル−シクロヘキシル）イミダゾリジノンを純度９８．１％で５０．７ｇ得た（シアンベース収率 ７１．４％）。
【００７８】
【化１２】
（実施例１０）
密閉型耐圧容器に、シクロヘキサノン６８．６ｇ（０．７０モル）、メタノール１８０ｇを入れ、氷浴で冷却しながら、４０質量％の水酸化ナトリウム水溶液を２．５ｇ（０．０２５モル）及び２５質量％の塩化アンモニウム水溶液を８５．６ｇ（アンモニウムイオン ０．４０モル）入れた。密閉型耐圧容器のふたを閉め、氷浴中で撹拌しながら、２５質量％シアン化ナトリウム水溶液４９．０ｇ（シアンイオン ０．２５モル）を注入口から、フィードポンプでゆっくりと滴下した。滴下終了後、浴温を２０℃にし、８時間撹拌しながら反応させた。反応開始時の反応液は均一であったが、反応終了後、反応液中に多くの白色析出物が見られた。なお、反応後の液の一部を５倍に希釈し、ｐＨ計でｐＨを測定したところ、１４付近であった。
【００８０】
得られた反応液を氷浴で冷却しながら一晩撹拌した。析出物をろ別し、５０ｇの水で洗浄した後、真空乾燥を行い、ジシクロヘキシルイミダゾリジノンを純度９９．５％で４１．４ｇ得た（シアンイオンベース収率 ７４．０％）。
【００８１】
（実施例１１〜１３）
４０質量％の水酸化ナトリウムの使用量を表２に示すように変えた以外は実施例１０と同様にしてジシクロヘキシルイミダゾリジノンを合成した。
【００８２】
表２に、得られたジシクロヘキシルイミダゾリジノンの収量、純度、収率を示す。収率はシアンイオンベースで計算した。表２には、実施例１０の結果も示す。
【００８３】
【表２】
（比較例３）
密閉型耐圧容器に、シクロヘキサノン６８．６ｇ（０．７０モル）、メタノール１８０ｇを入れ、氷浴で冷却しながら、２５質量％の塩化アンモニウム水溶液を１６０．５ｇ（アンモニウムイオン ０．７５モル）入れた。密閉型耐圧容器のふたを閉め、氷浴中で撹拌しながら、２５質量％シアン化ナトリウム水溶液４９．０ｇ（シアンイオン ０．２５モル）を注入口から、フィードポンプでゆっくりと滴下した。滴下終了後、浴温を２０℃にし、８時間撹拌しながら反応させた。反応開始時の反応液は均一であった。反応後の液の一部を５倍に希釈し、ｐＨ計でｐＨを測定したところ、６．８であった。
【００８５】
得られた反応液を分析した結果、１−シアノシクロヘキシルアミン（収率：約７５％）が検出されたが、ジシクロヘキシルイミダゾリジノンは検出されなかった。
【００８６】
（実施例１４）
密閉型耐圧容器に、プロピオフェノン７３．８ｇ（０．５５モル）、メタノール１２０ｇを入れ、氷浴で冷却しながら、１５質量％のアンモニア水を３４．１ｇ（アンモニウムイオン ０．３０モル）入れた。そして、密閉型耐圧容器のふたを閉め、氷浴中で撹拌しながら、２５質量％シアン化ナトリウム水溶液４９．０ｇ（シアンイオン ０．２５モル）を注入口から、フィードポンプでゆっくりと滴下した。滴下終了後、浴温を３０℃にし、８時間撹拌しながら反応させた。反応開始時の反応液は均一であったが、反応終了後、反応液中に多くの白色析出物が見られた。なお、反応後の液の一部を５倍に希釈し、ｐＨ計でｐＨを測定したところ、１２．４であった。
【００８７】
得られた反応液を氷浴で冷却しながら一晩撹拌した。析出物をろ別し、５０ｇの水で洗浄後、真空乾燥を行い、下記式（９）で表される２，５−ジフェニル−２，５−ジエチルイミダゾリジノン（ラセミ体）を純度９９．０％で３９．２ｇ得た（シアンイオンベース収率 ５２．８％）。
【００８８】
【化１３】
（実施例１５）
密閉型耐圧容器に、アセトン２９．０ｇ（０．５０モル）、エタノール１５０ｇを入れ、氷浴で冷却しながら、１５質量％のアンモニア水を３４．１ｇ（アンモニウムイオン ０．３０モル）入れた。そして、密閉型耐圧容器のふたを閉め、氷浴中で撹拌しながら、３０質量％シアン化カリウム水溶液５４．３ｇ（シアンイオン ０．２５モル）を注入口から、フィードポンプでゆっくりと滴下した。滴下終了後、浴温を３０℃にし、８時間撹拌しながら反応させた。反応開始時の反応液は均一であったが、反応終了後、反応液中に多くの白色析出物が見られた。なお、反応後の液の一部を５倍に希釈し、ｐＨ計でｐＨを測定したところ、１２．７であった。
【００９０】
得られた反応液を氷浴で冷却しながら一晩撹拌した。析出物をろ別し、真空乾燥を行い、下記式（１０）で表される２，２，５，５−テトラメチルイミダゾリジノンを純度９９．７％で２８．６ｇ得た（シアンイオンベース収率 ８０．２％）。
【００９１】
【化１４】
（実施例１６）
密閉型耐圧容器に、３−ペンタノン４７．４ｇ（０．５５モル）、メタノール１８０ｇを入れ、氷浴で冷却しながら、１５質量％のアンモニア水を３４．１ｇ（アンモニウムイオン ０．３０モル）入れた。そして、密閉型耐圧容器のふたを閉め、氷浴中で撹拌しながら、２５重量％シアン化ナトリウム水溶液４９．０ｇ（シアンイオン ０．２５モル）を注入口から、フィードポンプでゆっくりと滴下した。滴下終了後、浴温を３０℃にし、８時間撹拌しながら反応させた。反応開始時の反応液は均一であったが、反応終了後、反応液中に多くの白色析出物が見られた。なお、反応後の液の一部を５倍に希釈し、ｐＨ計でｐＨを測定したところ、１２．８であった。
【００９３】
得られた反応液を氷浴で冷却しながら一晩撹拌した。析出物をろ別し、真空乾燥を行い、下記式（１１）で表される２，２，５，５−テトラエチルイミダゾリジノンを純度９９．５％で３９．３ｇ得た（シアンベース収率 ７８．６％）。
【００９４】
【化１５】
以上のように、本発明のイミダゾリジノン誘導体の製法は、比較例１および２に代表される従来法よりも高収率であり、しかも、残留シアン化物が少なくてより安全性が高い。また、従来法はいくつかの工程から成り立っているのに対し、本発明のイミダゾリジノン誘導体の製法は、一段の簡易な操作によりイミダゾリジノン誘導体を製造でき、簡便かつ効率的な製法である。
【００９６】
【発明の効果】
本発明のイミダゾリジノン誘導体の製法は、式（１）で表されるケトンと、シアン化水素またはその塩と、アンモニアまたはその塩とを有機溶媒を主体とする反応媒体中で、塩基性条件下、反応させるものである。１−シアノシクロヘキシルアミンやα−アミノイソブチロニトリル等のα−アミノニトリル体や１−シアノシクロヘキサノール等の原料製造工程と精製工程、イミダゾリジノン誘導体の製造工程と精製工程等に分かれている従来の製法に対し、本発明は前述の簡便な操作によりイミダゾリジノン誘導体を製造できる効率的な方法である。しかも、本発明は、残留シアン化物が少なく、青酸ガス等の有害性物質の発生も殆どなく従来の製法よりも安全性が高い。
Claims (10)
- シアン化水素またはその塩と、該シアン化水素またはその塩のシアンイオン換算１モルに対して１．６〜１０モルの下記式（１）
で表されるイミダゾリジノン誘導体を得る方法であって、
前記有機溶媒が、１００ｇの水へ５ｇ以上溶解する水溶性アルコールである
イミダゾリジノン誘導体の製法。 - シアン化水素またはその塩と、該シアン化水素またはその塩のシアンイオン換算１モルに対して１．６〜１０モルの下記式（１）
で表されるイミダゾリジノン誘導体を得る方法であって、
前記有機溶媒が、メタノール、エタノール、ｎ−プロピルアルコ−ル、イソプロピルアルコ−ル、ｎ−ブチルアルコ−ル、ｓｅｃ−ブチルアルコ−ル、ｔ−ブチルアルコ−ル、エチレングリコ−ル、プロピレングリコール、１，２−プロパンジオ−ル、１，３−プロパンジオ−ルおよび１，４−ブタンジオ−ルからなる群から選ばれる一種以上である
イミダゾリジノン誘導体の製法。 - 塩基性条件がｐＨ１２以上である請求項１または２記載のイミダゾリジノン誘導体の製法。
- シアン化水素またはその塩のシアンイオン換算１モルに対して、式（１）で表されるケトンを１．８〜１０モル使用する請求項１〜３の何れか一項に記載のイミダゾリジノン誘導体の製法。
- シアン化水素またはその塩のシアンイオン換算１モルに対して、アンモニアまたはその塩をアンモニウムイオン換算で０．８〜５モル使用する請求項１〜４のいずれか一項に記載のイミダゾリジノン誘導体の製法。
- 式（１）で表されるケトンが、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、シクロヘプタノン、２−メチルシクロペンタノン、３−メチルシクロペンタノン、２−メチルシクロへキサノン、３−メチルシクロへキサノン、４−メチルシクロへキサノン、２，５−ジメチルシクロへキサノン、２，６−ジメチルシクロへキサノン、３，４−ジメチルシクロへキサノンおよび３，５−ジメチルシクロへキサノンからなる群から選ばれる一種以上である請求項１〜５のいずれか一項に記載のイミダゾリジノン誘導体の製法。
- 式（１）で表されるケトンが、アセトフェノン、プロピオフェノン、ｎ−ブチロフェノン、ペンタノフェノン、ヘキサノフェノン、ヘプタノフェノン、ｐ−メチルアセトフェノン、２’−メチルアセトフェノン、３’−メチルアセトフェノン、ｐ−エチルアセトフェノン、２’−エチルアセトフェノンおよび３’−エチルアセトフェノンからなる群から選ばれる一種以上である請求項１〜５のいずれか一項に記載のイミダゾリジノン誘導体の製法。
- 式（１）で表されるケトンが、アセトン、メチルエチルケトン、２−ペンタノン、２−ヘキサノン、２−ヘプタノン、２−オクタノン、３−ペンタノン、３−ヘプタノン、４−ヘプタノン、３−メチル−２−ブタノン、４−メチル−２−ペンタノン、５−メチル−２−ヘキサノン、２，４−ジメチル−３−ペンタノン、３，３−ジメチル−２−ブタノンおよび２，６−ジメチル−４−ヘプタノンからなる群から選ばれる一種以上である請求項１〜５のいずれか一項に記載のイミダゾリジノン誘導体の製法。
- アンモニアまたはその塩がアンモニア、アンモニア水、塩化アンモニウム、炭酸アンモニウム、炭酸水素アンモニウム、硫酸アンモニウムおよび硫酸水素アンモニウムから選ばれる一種以上である請求項１〜８のいずれか一項に記載のイミダゾリジノン誘導体の製法。
- シアン化水素またはその塩がシアン化水素、シアン化ナトリウム、シアン化カリウムおよびシアン化アンモニウムからなる群から選ばれる一種以上である請求項１〜９のいずれか一項に記載のイミダゾリジノン誘導体の製法。
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