JP4917721B2 - イミダゾリジノン誘導体の製造方法 - Google Patents
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- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
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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造方法に関する。
【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の製造方法としては、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、製造方法は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、有機溶媒を使用して下記式（３）
【００１１】
【化４】
【００１２】
で表されるようなチオン体を合成し、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】
以上の方法では、いずれかの工程で原料以外の有機溶媒を使用するため、反応容器に高い防爆機能が必要になる。
【００１４】
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。
【００１５】
【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造方法は、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く煩雑である上に、有機溶媒の使用、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等の問題を有し、安全性の点でも十分とはいえない。
【００１６】
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造方法を提供することにある。
【００１７】
【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、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、アンモニウムイオン換算で０．８〜５モルのアンモニアまたはその塩を使用し、水の存在下、塩基性条件でシアン化水素またはその塩と、下記式（１）
【００１８】
【化５】
【００１９】
（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、これまで進行しなかった、水相と油相の二相に分離した状態またはさらに不溶原料が存在する不均一系での式（１）で表されるケトンとアミノニトリル化物のイミダゾリジノン環形成反応が逐次的に進行して、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。
【００２０】
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、
（ｉ）シアン化水素またはその塩と、
（ｉｉ）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１．６〜３モルの下記式（１）
【００２１】
【化６】
【００２２】
（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、
（ｉｉｉ）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、アンモニウムイオン換算で０．８〜５モルのアンモニアまたはその塩を
（ｉｖ）水とケトンにより水相と油相の二相に分離した状態またはさらに不溶原料が存在する不均一系で、塩基性条件下に反応させ、下記式（２）
【００２３】
【化７】
【００２４】
（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造方法である。
【００２５】
本発明のイミダゾリジノン誘導体の製造方法は、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、有機溶媒を必要としない上、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。
【００２６】
ここで不溶原料とは、前記（ｉ）および（ｉｉｉ）の物質のうち、式（１）で示されるケトンにも水にも溶解していないものをいう。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳しく説明する。
【００２８】
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製造するものである。
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。
【００２９】
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。
【００３０】
上記アルキル基は直鎖状でも分枝鎖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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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、公知の製造方法で合成したものが使用できる。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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、シアン化カルシ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、シアン化ナトリウム、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、シアン化カリウムなどが選択性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。
【００３８】
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。
【００３９】
シアン化水素またはその塩は、一種または二種以上を、水に溶解または懸濁した状態で使用される。
【００４０】
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。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取り扱いやすさの点から好ましい。アンモニウム塩の中でも、アンモニウムイオンに対するカウンターイオンがＯＨ-イオンやＣＯ3 2-イオンであるアンモニア、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反応性の点から好ましく、中でも、アンモニウムイオンに対するカウンターイオンがＯＨ-イオンとなるアンモニアまたはアンモニア水が反応性の点から特に好ましい。ＯＨ-イオン以外のカウンターイオンが存在すると、シアン化水素の塩由来の金属陽イオンを捕捉するため、反応性やイミダゾリジノン誘導体選択性が低下する場合がある。この場合、水酸化ナトリウムや水酸化カリウムなどのアルカリ金属水酸化物や水酸化バリウム、水酸化カルシウム等のアルカリ土類金属を添加することにより、反応性が向上する場合がある。アルカリ金属水酸化物やアルカリ土類金属水酸化物の添加量は、ＯＨ-イオン以外のカウンターイオンに対し、０．０１〜２倍モルが好ましい。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。アンモニアまたはその塩は、一種または二種以上を水に溶解または懸濁した状態で使用される。
【００４１】
アンモニアまたはその塩の使用量は、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）に対してアンモニウムイオン換算で０．８モル以上であり、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、本反応では、アンモニアまたはその塩が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ので、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１モル（シアンイオン換算）に対してアンモニウムイオン換算で５モル以下に抑える。好ましくは３モル以下である。
【００４２】
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。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３モル以下が好ましく、より好ましくは２．５モル以下、特に２．２モル以下が好ましい。本反応系は、水相と油相の二相に分離する。ケトンの使用量が上記範囲より多いと、油相の容量が大きくなり、水相との接触効率の低下、ケトンの反応性の低下の傾向があり、反応が円滑に進行しにくくなる傾向があるという点で不利である。
【００４３】
本発明は、原料として使用される式（１）で表されるケトン、シアン化水素またはその塩、アンモニアまたはその塩、水、反応液を塩基性にするための薬剤のみで実施できる。
【００４４】
水の量は通常、質量で式（１）で表されるケトンに対して０．１〜１０００倍が使用されるが、反応を円滑に進め、副生成物を抑制する点から水の量は０．５倍以上が好ましく、１倍以上がより好ましく、反応速度や廃溶媒量の点から水の量は１００倍以下が好ましく、５０倍以下がより好ましい。水の他に、原料に含まれる有機溶媒、原料を溶解するのに使用する有機溶媒が含まれていても良いが、反応の操作性、廃液処理の点から出来うる限り少なくすることが望ましい。具体的には、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水に対し有機溶媒の量を重量で０．２倍以下にするのが好ましく、反応を円滑に進める点から０．１倍以下にするのがさらに好ましく、廃液処理の点から０．０１倍以下にするのが特に好ましい。なお、上記した原料に含まれる有機溶媒および原料を溶解するのに使用する有機溶媒が、式（１）で表されるケトンである場合はこの限りではない。この場合は、原料に含まれるもしくは原料を溶解するのに使用する式（１）のケトンは、前記（ｉｉ）として示される原料であるケトンとして考える。このような有機溶媒としては、例えば、シクロヘキサノン中に不純物として含まれるシクロヘキサノール等が挙げられる。本反応系は、水相と油相の二相に分離する。有機溶媒の含有量が上記範囲より多いと、油相の容量が大きくなり、水相との接触効率の低下、ケトンの反応性低下の傾向があり、反応が円滑に進行しにくくなる傾向があるという点で不利である。
【００４５】
反応は、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水に対する溶解度などにより、水相と油相の二相に分離した状態またはさらに不溶原料が存在する不均一系で行われるが、いずれの場合でも反応は進行する。
【００４６】
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。
【００４７】
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高いｐＨ域で反応を行うのが好ましい。ｐＨ１２以上が好ましく、反応速度の点からｐＨ１３以上がより好ましい。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
反応終了後、冷却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。
【００５１】
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。
【００５２】
【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。
【００５３】
（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）、水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、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。このとき反応液は二相に分離しており、水相のｐＨは１３．４であった。反応終了後、反応液中に多くの白色析出物が見られた。
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（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９９．２％で４５．１ｇ得た（シアンイオンベース収率 ８０．６％）。
【００５４】
【化８】
【００５５】
（実施例２〜４）
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。
【００５６】
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。
【００５７】
【表１】
【００５８】
収率は、シアンイオンベースで計算した。
【００５９】
（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質量％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相に分離しており、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。
【００６０】
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、ろ液の有機溶媒を留去して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。
【００６１】
次に、９８．４質量％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。
【００６２】
（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相に分離しており、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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
（実施例５）
密閉型耐圧容器に、シクロペンタノン４６．３ｇ（０．５５モル）、水１２０ｇ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６０．１ｇ（アンモニウムイオン ０．５０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。このとき反応液は二相に分離しており、水相のｐＨは１３．３であった。反応終了後、反応液中に多くの白色析出物が見られた。
【００６６】
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（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９７．１％で３４．７ｇ得た（シアンベース収率 ６９．３％）。
【００６７】
【化９】
【００６８】
（実施例６）
密閉型耐圧容器に、シクロヘプタノン７２．９ｇ（０．６５モル）、水１２０ｇ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６０．１ｇ（アンモニウムイオン ０．５０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。このとき反応液は二相に分離しており、水相のｐＨは１３．１であった。反応終了後、反応液中に多くの白色析出物が見られた。
【００６９】
得られた反応液を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（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９３．８％で３７．０ｇ得た（シアンベース収率 ５５．５％）。
【００７０】
【化１０】
【００７１】
（実施例７）
密閉型耐圧容器に、４−メチルシクロへキサノン６７．３ｇ（０．６０モル）、水１２０ｇ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。このとき反応液は二相に分離しており、水相のｐＨは１３．１であった。反応終了後、反応液中に多くの白色析出物が見られた。
【００７２】
得られた反応液を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（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９７．０％で４２．９ｇ得た（シアンベース収率 ６６．５％）。
【００７３】
【化１１】
【００７４】
（実施例８）
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）、水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）添加した。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。このとき反応液は二相に分離しており、水相のｐＨは１２．９であった。反応終了後、反応液中に多くの白色析出物が見られた。
【００７５】
得られた反応液を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（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９５．１％で４７．６ｇ得た（シアンベース収率
６５．１％）。
【００７６】
【化１２】
【００７７】
（実施例９）
密閉型耐圧容器に、シクロヘキサノン５８．８ｇ（０．６０モル）、水８０ｇ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５．０ｇ（０．０５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。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。このとき反応液は二相に分離しており、水相のｐＨは約１４であった。反応終了後、反応液中に多くの白色析出物が見られた。
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、ジシクロヘキシルイミダゾリジノンを純度９７．３％で３６．９ｇ得た（シアンイオンベース収率 ６４．７％）。
【００７８】
（実施例１０〜１２）
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９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。
【００７９】
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９の結果も示す。
【００８０】
【表２】
【００８１】
収率は、シアンイオンベースで計算した。
【００８２】
（実施例１３）
密閉型耐圧容器に、プロピオフェノン７３．８ｇ（０．５５モル）、水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。このとき反応液は二相に分離しており、水相のｐＨは１３．４であった。反応終了後、反応液中に多くの白色析出物が見られた。
【００８３】
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（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を純度９８．７％で３８．７ｇ得た（シアンイオンベース収率 ５１．９％）。
【００８４】
【化１３】
【００８５】
（実施例１４）
密閉型耐圧容器に、アセトン２９．０ｇ（０．５０モル）、水１００ｇ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。このとき反応液は二相に分離しており、水相のｐＨは１３．３であった。反応終了後、反応液中に多くの白色析出物が見られた。
【００８６】
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９９．５％で２９．１ｇ得た（シアンイオンベース収率 ８１．３％）。
【００８７】
【化１４】
【００８８】
（実施例１５）
密閉型耐圧容器に、３−ペンタノン４７．４ｇ（０．５５モル）、水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。このとき反応液は二相に分離しており、水相のｐＨは１３．２であった。反応終了後、反応液中に多くの白色析出物が見られた。
【００８９】
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９９．３％で４０．１ｇ得た（シアンベース収率 ８０．２％）。
【００９０】
【化１５】
【００９１】
以上のように、本発明のイミダゾリジノン誘導体の製造方法は、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、従来法は有機溶媒を使用した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造方法は、原料ケトン以外の有機物を使用せず、簡易な操作によりイミダゾリジノン誘導体を製造でき、安全かつ効率的な製造方法である。
【００９２】
【発明の効果】
本発明のイミダゾリジノン誘導体の製造方法は、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水を使用して、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造方法に対し、本発明は前述の一工程の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、有機溶媒を使用しない上に、残留シアン化物が少なく、従来の製造方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造方法に関する。
【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の製造方法としては、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、製造方法は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、有機溶媒を使用して下記式（３）
【００１１】
【化４】
で表されるようなチオン体を合成し、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】
以上の方法では、いずれかの工程で原料以外の有機溶媒を使用するため、反応容器に高い防爆機能が必要になる。
【００１４】
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。
【００１５】
【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造方法は、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く煩雑である上に、有機溶媒の使用、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等の問題を有し、安全性の点でも十分とはいえない。
【００１６】
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造方法を提供することにある。
【００１７】
【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、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、アンモニウムイオン換算で０．８〜５モルのアンモニアまたはその塩を使用し、水の存在下、塩基性条件でシアン化水素またはその塩と、下記式（１）
【００１８】
【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、これまで進行しなかった、水相と油相の二相に分離した状態またはさらに不溶原料が存在する不均一系での式（１）で表されるケトンとアミノニトリル化物のイミダゾリジノン環形成反応が逐次的に進行して、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。
【００２０】
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、
（ｉ）シアン化水素またはその塩と、
（ｉｉ）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１．６〜３モルの下記式（１）
【００２１】
【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、
（ｉｉｉ）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、アンモニウムイオン換算で０．８〜５モルのアンモニアまたはその塩を
（ｉｖ）水とケトンにより水相と油相の二相に分離した状態またはさらに不溶原料が存在する不均一系で、塩基性条件下に反応させ、下記式（２）
【００２３】
【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造方法である。
【００２５】
本発明のイミダゾリジノン誘導体の製造方法は、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、有機溶媒を必要としない上、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。
【００２６】
ここで不溶原料とは、前記（ｉ）および（ｉｉｉ）の物質のうち、式（１）で示されるケトンにも水にも溶解していないものをいう。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳しく説明する。
【００２８】
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製造するものである。
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。
【００２９】
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。
【００３０】
上記アルキル基は直鎖状でも分枝鎖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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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、公知の製造方法で合成したものが使用できる。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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、シアン化カルシ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、シアン化ナトリウム、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、シアン化カリウムなどが選択性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。
【００３８】
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。
【００３９】
シアン化水素またはその塩は、一種または二種以上を、水に溶解または懸濁した状態で使用される。
【００４０】
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。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取り扱いやすさの点から好ましい。アンモニウム塩の中でも、アンモニウムイオンに対するカウンターイオンがＯＨ-イオンやＣＯ3 2-イオンであるアンモニア、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反応性の点から好ましく、中でも、アンモニウムイオンに対するカウンターイオンがＯＨ-イオンとなるアンモニアまたはアンモニア水が反応性の点から特に好ましい。ＯＨ-イオン以外のカウンターイオンが存在すると、シアン化水素の塩由来の金属陽イオンを捕捉するため、反応性やイミダゾリジノン誘導体選択性が低下する場合がある。この場合、水酸化ナトリウムや水酸化カリウムなどのアルカリ金属水酸化物や水酸化バリウム、水酸化カルシウム等のアルカリ土類金属を添加することにより、反応性が向上する場合がある。アルカリ金属水酸化物やアルカリ土類金属水酸化物の添加量は、ＯＨ-イオン以外のカウンターイオンに対し、０．０１〜２倍モルが好ましい。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。アンモニアまたはその塩は、一種または二種以上を水に溶解または懸濁した状態で使用される。
【００４１】
アンモニアまたはその塩の使用量は、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）に対してアンモニウムイオン換算で０．８モル以上であり、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、本反応では、アンモニアまたはその塩が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ので、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１モル（シアンイオン換算）に対してアンモニウムイオン換算で５モル以下に抑える。好ましくは３モル以下である。
【００４２】
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。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３モル以下が好ましく、より好ましくは２．５モル以下、特に２．２モル以下が好ましい。本反応系は、水相と油相の二相に分離する。ケトンの使用量が上記範囲より多いと、油相の容量が大きくなり、水相との接触効率の低下、ケトンの反応性の低下の傾向があり、反応が円滑に進行しにくくなる傾向があるという点で不利である。
【００４３】
本発明は、原料として使用される式（１）で表されるケトン、シアン化水素またはその塩、アンモニアまたはその塩、水、反応液を塩基性にするための薬剤のみで実施できる。
【００４４】
水の量は通常、質量で式（１）で表されるケトンに対して０．１〜１０００倍が使用されるが、反応を円滑に進め、副生成物を抑制する点から水の量は０．５倍以上が好ましく、１倍以上がより好ましく、反応速度や廃溶媒量の点から水の量は１００倍以下が好ましく、５０倍以下がより好ましい。水の他に、原料に含まれる有機溶媒、原料を溶解するのに使用する有機溶媒が含まれていても良いが、反応の操作性、廃液処理の点から出来うる限り少なくすることが望ましい。具体的には、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水に対し有機溶媒の量を重量で０．２倍以下にするのが好ましく、反応を円滑に進める点から０．１倍以下にするのがさらに好ましく、廃液処理の点から０．０１倍以下にするのが特に好ましい。なお、上記した原料に含まれる有機溶媒および原料を溶解するのに使用する有機溶媒が、式（１）で表されるケトンである場合はこの限りではない。この場合は、原料に含まれるもしくは原料を溶解するのに使用する式（１）のケトンは、前記（ｉｉ）として示される原料であるケトンとして考える。このような有機溶媒としては、例えば、シクロヘキサノン中に不純物として含まれるシクロヘキサノール等が挙げられる。本反応系は、水相と油相の二相に分離する。有機溶媒の含有量が上記範囲より多いと、油相の容量が大きくなり、水相との接触効率の低下、ケトンの反応性低下の傾向があり、反応が円滑に進行しにくくなる傾向があるという点で不利である。
【００４５】
反応は、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水に対する溶解度などにより、水相と油相の二相に分離した状態またはさらに不溶原料が存在する不均一系で行われるが、いずれの場合でも反応は進行する。
【００４６】
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。
【００４７】
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高いｐＨ域で反応を行うのが好ましい。ｐＨ１２以上が好ましく、反応速度の点からｐＨ１３以上がより好ましい。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
反応終了後、冷却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。
【００５１】
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。
【００５２】
【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。
【００５３】
（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）、水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、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。このとき反応液は二相に分離しており、水相のｐＨは１３．４であった。反応終了後、反応液中に多くの白色析出物が見られた。
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（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９９．２％で４５．１ｇ得た（シアンイオンベース収率 ８０．６％）。
【００５４】
【化８】
（実施例２〜４）
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。
【００５６】
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。
【００５７】
【表１】
収率は、シアンイオンベースで計算した。
【００５９】
（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質量％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相に分離しており、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。
【００６０】
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、ろ液の有機溶媒を留去して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。
【００６１】
次に、９８．４質量％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。
【００６２】
（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相に分離しており、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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
（実施例５）
密閉型耐圧容器に、シクロペンタノン４６．３ｇ（０．５５モル）、水１２０ｇ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６０．１ｇ（アンモニウムイオン ０．５０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。このとき反応液は二相に分離しており、水相のｐＨは１３．３であった。反応終了後、反応液中に多くの白色析出物が見られた。
【００６６】
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（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９７．１％で３４．７ｇ得た（シアンベース収率 ６９．３％）。
【００６７】
【化９】
（実施例６）
密閉型耐圧容器に、シクロヘプタノン７２．９ｇ（０．６５モル）、水１２０ｇ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６０．１ｇ（アンモニウムイオン ０．５０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。このとき反応液は二相に分離しており、水相のｐＨは１３．１であった。反応終了後、反応液中に多くの白色析出物が見られた。
【００６９】
得られた反応液を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（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９３．８％で３７．０ｇ得た（シアンベース収率 ５５．５％）。
【００７０】
【化１０】
（実施例７）
密閉型耐圧容器に、４−メチルシクロへキサノン６７．３ｇ（０．６０モル）、水１２０ｇ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。このとき反応液は二相に分離しており、水相のｐＨは１３．１であった。反応終了後、反応液中に多くの白色析出物が見られた。
【００７２】
得られた反応液を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（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９７．０％で４２．９ｇ得た（シアンベース収率 ６６．５％）。
【００７３】
【化１１】
（実施例８）
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）、水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）添加した。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。このとき反応液は二相に分離しており、水相のｐＨは１２．９であった。反応終了後、反応液中に多くの白色析出物が見られた。
【００７５】
得られた反応液を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（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９５．１％で４７．６ｇ得た（シアンベース収率
６５．１％）。
【００７６】
【化１２】
（実施例９）
密閉型耐圧容器に、シクロヘキサノン５８．８ｇ（０．６０モル）、水８０ｇ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５．０ｇ（０．０５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。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。このとき反応液は二相に分離しており、水相のｐＨは約１４であった。反応終了後、反応液中に多くの白色析出物が見られた。
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、ジシクロヘキシルイミダゾリジノンを純度９７．３％で３６．９ｇ得た（シアンイオンベース収率 ６４．７％）。
【００７８】
（実施例１０〜１２）
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９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。
【００７９】
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９の結果も示す。
【００８０】
【表２】
収率は、シアンイオンベースで計算した。
【００８２】
（実施例１３）
密閉型耐圧容器に、プロピオフェノン７３．８ｇ（０．５５モル）、水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。このとき反応液は二相に分離しており、水相のｐＨは１３．４であった。反応終了後、反応液中に多くの白色析出物が見られた。
【００８３】
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（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を純度９８．７％で３８．７ｇ得た（シアンイオンベース収率 ５１．９％）。
【００８４】
【化１３】
（実施例１４）
密閉型耐圧容器に、アセトン２９．０ｇ（０．５０モル）、水１００ｇ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。このとき反応液は二相に分離しており、水相のｐＨは１３．３であった。反応終了後、反応液中に多くの白色析出物が見られた。
【００８６】
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９９．５％で２９．１ｇ得た（シアンイオンベース収率 ８１．３％）。
【００８７】
【化１４】
（実施例１５）
密閉型耐圧容器に、３−ペンタノン４７．４ｇ（０．５５モル）、水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。このとき反応液は二相に分離しており、水相のｐＨは１３．２であった。反応終了後、反応液中に多くの白色析出物が見られた。
【００８９】
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９９．３％で４０．１ｇ得た（シアンベース収率 ８０．２％）。
【００９０】
【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造方法は、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、従来法は有機溶媒を使用した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造方法は、原料ケトン以外の有機物を使用せず、簡易な操作によりイミダゾリジノン誘導体を製造でき、安全かつ効率的な製造方法である。
【００９２】
【発明の効果】
本発明のイミダゾリジノン誘導体の製造方法は、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水を使用して、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造方法に対し、本発明は前述の一工程の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、有機溶媒を使用しない上に、残留シアン化物が少なく、従来の製造方法よりも安全性が高い。
Claims (8)
- （ｉ）シアン化水素またはその塩と、
（ｉｉ）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１．６〜３モルの下記式（１）
（ｉｉｉ）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、アンモニウムイオン換算で０．８〜５モルのアンモニアまたはその塩を
（ｉｖ）水とケトンにより水相と油相の二相に分離した状態またはさらに不溶原料が存在する不均一系で、塩基性条件下に反応させ、下記式（２）
で表されるイミダゾリジノン誘導体を得るイミダゾリジノン誘導体の製造方法であって、
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
イミダゾリジノン誘導体の製造方法。 - （ｉ）シアン化水素またはその塩と、
（ｉｉ）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１．６〜３モルの下記式（１）
（ｉｉｉ）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、アンモニウムイオン換算で０．８〜５モルのアンモニアまたはその塩を
（ｉｖ）水とケトンにより水相と油相の二相に分離した状態またはさらに不溶原料が存在する不均一系で、塩基性条件下に反応させ、下記式（２）
で表されるイミダゾリジノン誘導体を得るイミダゾリジノン誘導体の製造方法であって、
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
イミダゾリジノン誘導体の製造方法。 - （ｉ）シアン化水素またはその塩と、
（ｉｉ）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１．６〜３モルの下記式（１）
（ｉｉｉ）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、アンモニウムイオン換算で０．８〜５モルのアンモニアまたはその塩を
水の存在下に塩基性条件で反応させることにより、水相と油相の二相に分離した状態またはさらに不溶原料が存在する不均一系で式（１）で表されるケトンとアミノニトリル化物のイミダゾリジノン環形成反応を進行させ、下記式（２）
で表されるイミダゾリジノン誘導体を得るイミダゾリジノン誘導体の製造方法であって、
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
イミダゾリジノン誘導体の製造方法。 - 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０．８〜３モル使用する請求項１〜３のいずれか一項に記載のイミダゾリジノン誘導体の製造方法。
- 塩基性条件がｐＨ１２以上である請求項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造方法。
- 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１〜５のいずれか一項に記載のイミダゾリジノン誘導体の製造方法。
- アンモニアまたはその塩がアンモニアまたはアンモニア水である請求項１〜６のいずれか一項に記載のイミダゾリジノン誘導体の製造方法。
- シアン化水素またはその塩がシアン化ナトリウムおよびシアン化カリウムからなる群から選ばれる一種以上である請求項１〜７のいずれか一項に記載のイミダゾリジノン誘導体の製造方法。
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