JPH09208567A - １，３−チアゾリジン−２−オン類の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 １，３−チアゾリジン−２−オン類を工業的
に有利に製造する方法を提供する。 【解決手段】 １，３−チアゾリジン類及び水を、温度
１３２℃〜２００℃の溶融尿素に添加しながら反応させ
ることを特徴とする、１，３−チアゾリジン−２−オン
類の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、１，３−チアゾリ
ジン−２−オン類の製造方法に関するものである。さら
に詳しく述べると、本発明は、殺菌剤や殺カビ剤等の医
農薬中間体、極圧剤や防腐剤や腐食防止剤等の潤滑油添
加剤、または現像安定剤や顕色剤等の写真薬添加剤とし
て有用である、１，３−チアゾリジン−２−オン類を工
業的に有利に製造する方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、１，３−チアゾリジン−２−オン
類の製造方法としては、下記方法を始めとして種々の方
法が知られている。

【０００３】 システアミン塩酸塩と尿素を反応させ
る方法［ジャーナル・オブ・アメリカン・ケミカル・ソ
サイエティー(Journal of American Chemical Societ
y)、７８巻、頁５３５０（１９５６年）］。 ２−アミノエチルサルフェート、２−クロロエチル
アミン塩酸塩、２−クロロ−１，１−ジメチルエチルア
ミン塩酸塩や２−クロロ−２−メチルエチルアミン塩酸
塩等の脂肪族アミノ化合物を脱酸剤の存在下で有機溶媒
中硫化カルボニルと反応させる方法（特開昭６２−８
４，０６７号公報）。 １，３−オキサゾリジン−２−オン類と硫化水素を
加圧下で反応させる方法（特開昭６１−３０，５８０号
公報）。 システアミンをセレン及び３級アミンの存在下で一
酸化炭素と反応させる方法（特開昭５０−１１７，７７
２号公報）。

【０００４】しかしながら、上記の方法は、原料とな
るシステアミン塩酸塩が安価に入手することができない
ので経済的に問題がある上、反応により大量に副生する
無機塩を処理しなければならず精製が煩雑である等、様
々な問題を有する。上記の方法は、上記の方法と同
様、副生する無機塩の処理上の問題を有すると共に、原
料となる硫化カルボニルを工業的に入手することが困難
であるという欠点をも有する。また、上記の方法は、
有毒な硫化水素を加圧下で反応させる点、および１，３
−オキサゾリジン−２−オンの原料としての入手困難性
等、様々な問題を有する。さらに、上記の方法は、原
料として使用するシステアミン及びセレンが工業的に使
用するには高価すぎるなどの欠点を有する。したがっ
て、いずれの方法も１，３−チアゾリジン−２−オン類
の工業的製法として有利な方法であるとはいえず、様々
な分野において有用である１，３−チアゾリジン−２−
オン類を工業的に有利に製造する方法の開発が待ち望ま
れていた。

【０００５】かかる従来技術の問題に鑑みて、本発明者
らは、 １，３−チアゾリジン類を尿素と反応させる
方法（特開平２−２３５，８７５号公報）を提案した。
この方法は、原料である１，３−チアゾリジン及び尿
素、または１，３−チアゾリジン、尿素及び水を一括で
仕込んだ後、１００℃から１６０℃まで昇温しながらア
セトン等のケトン類やアンモニアを除去しながら目的と
する１，３−チアゾリジン−２−オン類を合成し、さら
に必要であれば薄膜蒸留装置で蒸留精製する方法であ
る。この方法により、確かに１，３−チアゾリジン−２
−オン類を工業的に製造することが可能になったもの
の、原料を一括で仕込み、ケトンやアンモニアの脱離を
伴う縮合反応を進めるためには上記副生物を除去しなが
ら行う必要があった。

【０００６】そのために、上記の方法は、反応系の温
度設定に問題を有する。より詳しく述べると、例えば、
２，２−ジメチル−１，３−チアゾリジン、水及び尿素
を一括に仕込み、１，３−チアゾリジン−２−オンを合
成した場合、沸点の低い２，２−ジメチル−１，３−チ
アゾリジン及び水の留出損失を防ぐためには、常圧下約
１００℃以下の温度で反応を開始する必要があるが、反
応温度を低く設定したために反応速度は小さくなり、こ
れに伴い反応時間が長くなってしまう。また、反応時間
を短くするために反応温度を上げると、２，２−ジメチ
ル−１，３−チアゾリジン及び水の留出損失量が多くな
るため、過剰の２，２−ジメチル−１，３−チアゾリジ
ン及び水が必要となり、その結果、１，３−チアゾリジ
ン−２−オンの収率は減少してしまう。

【０００７】さらに、上記の方法では原料一括仕込み
による縮合反応は回分式で行われるため、単位反応容量
当たりの１，３−チアゾリジン−２−オン類の取得量は
少なく、このため、大型の反応器が必要となる。例え
ば、理論量の２，２−ジメチル−１，３−チアゾリジ
ン、水及び尿素を一括で仕込んで副生するアセトンやア
ンモニアを除去しながら回分式で反応を行った場合、
１，３−チアゾリジン−２−オン類の取得重量は仕込み
原料総重量の３０〜４０％程度と低い値になってしま
う。

【０００８】上述したように、工業的に効率的に１，３
−チアゾリジン−２−オン類を製造する方法の開発が、
依然として待ち望まれているのが現状である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明
は、前記一般式（１）で表される１，３−チアゾリジ
ン、水及び尿素を反応させることを特徴とする１，３−
チアゾリジン−２−オン類の製造方法において、反応時
間や反応収率、単位反応容量当たりの反応収量等の問題
点を改善し、工業的により効率的に１，３−チアゾリジ
ン−２−オン類を製造する方法を提供することを目的と
するものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成すべく鋭意検討を行った結果、下記一般式（１）
で表される１，３−チアゾリジン及び水を１３２〜２０
０℃の温度で溶融された尿素中に添加し、同時に副生す
るケトンやアンモニアを除去しながら反応させる、また
は１，３−チアゾリジン、水及び尿素の一部を仕込み、
この混合物の温度を１３２〜２００℃に上げ、残りの
１，３−チアゾリジン、水及び尿素を添加し、同時に副
生するケトンやアンモニアを除去しながら反応させるこ
とにより、

【００１１】

【化３】

【００１２】下記一般式（２）で表される１，３−チア
ゾリジン−２−オン類を工業的に効率よく製造できるこ
とを見出だし、本発明を完成するに至った。

【００１３】

【化４】

【００１４】すなわち、上記目的は、下記一般式（１）
で表される１，３−チアゾリジン及び水を、

【００１５】

【化５】

【００１６】１３２〜２００℃の温度で溶融された尿素
に添加しながら反応させることを特徴とする、下記一般
式（２）で表される１，３−チアゾリジン−２−オン類
の製造方法によって達成される。

【００１７】

【化６】

【００１８】上記目的はまた、前記一般式（１）で表さ
れる１，３−チアゾリジン、水及び尿素の一部をそれぞ
れ仕込み、この混合物を１３２〜２００℃の温度にまで
加温し、残りの１，３−チアゾリジン、水及び尿素をさ
らに添加しながら反応させることを特徴とする、前記一
般式（２）で表される１，３−チアゾリジン−２−オン
類の製造方法によっても達成される。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明の１，３−チアゾリジン−
２−オン類の製造方法は、前記一般式（１）で表される
１，３−チアゾリジンと、水及び尿素を反応させて１，
３−チアゾリジン−２−オン類を製造する際に、これら
の原料を一括で仕込まずに、１，３−チアゾリジン及び
水を溶融尿素中に添加し、または１，３−チアゾリジ
ン、水及び尿素の一部を仕込み、混合物を昇温した後、
残りの１，３−チアゾリジン、水及び尿素を添加し、同
時に副生するケトンやアンモニアを除去しながら反応を
行うことを特徴とするものである。

【００２０】以下、本発明を詳細に説明する。

【００２１】本発明の方法において用いられる１，３−
チアゾリジン類は、下記一般式（１）で表される化合物
であれば特に制限されないが、具体的には、１，３−チ
アゾリジン、２−メチル−１，３−チアゾリジン、２，
２−ジメチル−１，３−チアゾリジン、２−メチル−２
−エチル−１，３−チアゾリジン、２−メチル−２−イ
ソブチル−１，３−チアゾリジン、２，２，４−トリメ
チル−１，３−チアゾリジン、２，２，４，５−テトラ
メチル−１，３−チアゾリジン、２，２−ジメチル−４
−エチル−１，３−チアゾリジン、２，２−ジメチル−
５−エチル−１，３−チアゾリジン、２，４−ジメチル
−２−エチル−１，３−チアゾリジン、２，５−ジメチ
ル−２−エチル−１，３−チアゾリジン、２，４−ジメ
チル−２−イソブチル−１，３−チアゾリジン、２，５
−ジメチル−２−イソブチル−１，３−チアゾリジン、
及び２，４，５−トリメチル−２−イソブチル−１，３
−チアゾリジン等が挙げられる。

【００２２】

【化７】

【００２３】これらのうち、２，２−ジメチル−１，３
−チアゾリジン及び２−メチル−２−エチル−１，３−
チアゾリジンが好ましい。

【００２４】本発明による１，３−チアゾリジン−２−
オン類は、下記反応式により製造される。

【００２５】

【化８】

【００２６】したがって、本発明で使用される原料の理
論上の使用モル比は尿素に対して１，３−チアゾリジン
及び水が等モルであるが、実際の使用モル比は特に制限
されるものではなく、例えば、尿素に対する１，３−チ
アゾリジンの使用量を等モル以下とし、１，３−チアゾ
リジンの留出損失量をさらに減少させることも可能であ
る。また、留出損失量に見合う１，３−チアゾリジンを
過剰に用いることで反応収量を挙げることもできる。一
般的には、１，３−チアゾリジンの尿素に対するモル比
は、０．８〜１．５、好ましくは１．０〜１．２であ
り、水の尿素に対するモル比は、１．０〜５．０、好ま
しくは２．０〜４．０である。

【００２７】また、本発明において、原料としての１，
３−チアゾリジン、尿素及び水の一部を加え、加熱した
後に、残りの１，３−チアゾリジン、尿素及び水を添加
する際の、仕込み原料総重量に対する初めの仕込み原料
総重量の割合は、２０〜４０％である。また、初めの仕
込み原料の留出損失を抑えながら速やかに反応温度を上
げるために、尿素の比率を高めておくことが好ましく、
１，３−チアゾリジン及び水の各原料成分に関する仕込
み重量に対する初めの仕込み重量の重量比を、それぞ
れ、２０〜２５％とし、さらに、尿素に関する仕込み重
量に対する初めの仕込み重量の重量比を、２５〜４０％
とするのが好ましい。仕込み原料総重量に対する初めの
仕込み原料総重量の割合が２０％未満であると、使用す
る装置によっては反応液の攪拌が不十分になり、また、
４０％を超えると、前記従来技術において説明した方法
で記載したのと同様の一括仕込みによる問題が生じ
る。

【００２８】本発明の製法における反応温度は、１３２
〜２００℃、好ましくは１３５〜１７０℃である。この
際、反応温度が１３２℃未満であると、尿素の融点が１
３２℃であるため尿素が溶融せず、１，３−チアゾリジ
ンや水を尿素と均一に混合しにくくなり反応収率が低く
なる、及び１，３−チアゾリジンや水の留出損失量が多
くなるなどの問題が生じるので好ましくない。これに対
して、反応温度が２００℃を超えると、尿素の分解反応
や副反応が促進されるなどの問題が生じる。

【００２９】また、反応時間は、反応温度、使用する原
料の種類及び原料の添加時間等により異なるが、通常、
全体で、５〜２０時間程度である。

【００３０】本発明において、１，３−チアゾリジン、
尿素及び水の反応は、溶剤を用いずに行われても、また
は必要に応じて、炭化水素系、エーテル系、アルコール
系、またはグリコール系の反応溶媒を用いて行われても
よい。

【００３１】反応終了後は反応液を蒸留することによ
り、容易に高純度の１，３−チアゾリジン−２−オン類
が得られる。また、必要であれば、反応終了後使用した
溶媒を留去した後、アルコール、またはヘキサンと酢酸
エチルとの混合溶剤により再結晶化することにより、よ
り高純度の１，３−チアゾリジン−２−オン類の結晶を
得ることができる。

【００３２】本発明の製法では、原料の１，３−チアゾ
リジン類は、反応系内への添加後、速やかに水及び尿素
と反応する。このため、１，３−チアゾリジン類の留出
損失量は減少し、結果として１，３−チアゾリジン−２
−オン類の反応収率が向上する。また、本発明による製
法を用いることにより、１，３−チアゾリジン類の留出
損失量の減少により反応温度を高く設定することができ
るので、反応速度が大きくなり、反応時間は短縮され
る。さらに、反応原料を必要量だけ少量ずつ添加し、か
つ反応副生物を速やかに反応系外に除去しながら反応を
進めることができるので、反応容量の有効利用が計れ、
これにより単位反応容量当たりの１，３−チアゾリジン
−２−オン類の取得量が多くなると共に、装置能力を最
大限に活用することができる。

【００３３】

【実施例】以下、本発明による実施例及び従来技術にお
いて説明した方法による比較例を参照しながら本発明
をさらに具体的に説明するが、本発明の方法はこれらに
限定されるものではない。

【００３４】この際、各例における２，２−ジメチル−
１，３−チアゾリジン及び水の使用モル比は、尿素１．
０モルに対して、それぞれ、１．０及び３．０モルに統
一した。また、製法上の特徴として、前記の方法では
反応時間の経過につれて反応液量が徐々に減少していく
のに対し、本発明による方法では反応時間の経過につれ
て反応液量が徐々に増加していった。そこで、各々の方
法において反応容量を最大限に利用した場合を想定し
て、本発明による実施例では最終反応液量を５００．０
ｇ、前記方法による比較例では原料総仕込量を５０
０．０ｇとした。これにより、単位反応容量当たりの
１，３−チアゾリジン−２−オン類の取得量が容易に比
較でき、反応時間及び反応収率と合わせて、本発明の優
位性を明確にすることができる。

【００３５】実施例１ 攪拌機、温度計及び冷却器を備えた５００ｍｌの３つ口
フラスコに尿素２９４．０ｇを仕込み、１４０℃に加温
して溶融させた。攪拌下、この溶融尿素に、２，２−ジ
メチル−１，３−チアゾリジン５７３．３ｇと水２６
３．７ｇとの混合液を２時間かけて添加しながら反応さ
せ、添加終了後もさらに１時間反応を続けた。この間に
副生するアセトンは、２，２−ジメチル−１，３−チア
ゾリジン及び水の留出損失分と共に、留出液として反応
系外に除去した。また、副生するアンモニアガスは、硫
酸水溶液に吸収させた。次いで、反応温度を１６０℃に
まで上げ、５０ｍｍＨｇに減圧して３時間熟成した。こ
の結果、反応を完結するのに、６時間を要した。留出液
をガスクロマトグラフィーで分析したところ、２，２−
ジメチル−１，３−チアゾリジンは２９．１ｇ含まれて
おり、仕込み量に対する２，２−ジメチル−１，３−チ
アゾリジンの留出損失分は５．１％であった。また、反
応液をガスクロマトグラフィーで分析したところ、１，
３−チアゾリジン−２−オンは４３２．０ｇ含まれてお
り、２，２−ジメチル−１，３−チアゾリジンに対する
１，３−チアゾリジン−２−オンの収率は８５．６％で
あった。さらに、得られた反応液を２ｍｍＨｇ、１６０
℃の条件下で薄膜蒸留することにより、精製１，３−チ
アゾリジン−２−オンが得られた。このようにして得ら
れた精製１，３−チアゾリジン−２−オンの液体クロマ
トグラフィー分析による純度は９６．３％であった。

【００３６】実施例２ 攪拌機、温度計及び冷却器を備えた５００ｍｌの３つ口
フラスコに、２，２−ジメチル−１，３−チアゾリジン
１７２．０ｇ、水７９．１ｇ、及び尿素８８．２ｇを仕
込み、攪拌して反応させながら温度を１４０℃に上げ
た。さらに、この混合液に、２，２−ジメチル−１，３
−チアゾリジン４０１．３ｇ、水１８４．６ｇ、及び尿
素２０５．８ｇを２時間かけて添加しながら反応させ、
添加終了後もさらに１時間反応を続けた。この間に副生
するアセトンは、２，２−ジメチル−１，３−チアゾリ
ジン及び水の留出損失分と共に、留出液として反応系外
に受けた。また、副生するアンモニアガスは、硫酸水溶
液に吸収させた。次いで、反応温度を１６０℃にまで上
げ、５０ｍｍＨｇに減圧して３時間熟成した。この結
果、反応を完結するのに、６時間を要した。留出液をガ
スクロマトグラフィーで分析したところ、２，２−ジメ
チル−１，３−チアゾリジンは３３．９ｇ含まれてお
り、仕込み量に対する２，２−ジメチル−１，３−チア
ゾリジンの留出損失分は５．９％であった。また、反応
液をガスクロマトグラフィーで分析したところ、１，３
−チアゾリジン−２−オンは４２７．０ｇ含まれてお
り、２，２−ジメチル−１，３−チアゾリジンに対する
１，３−チアゾリジン−２−オンの収率は８４．６％で
あった。さらに、得られた反応液を２ｍｍＨｇ、１６０
℃の条件下で薄膜蒸留することにより、精製１，３−チ
アゾリジン−２−オンが得られた。このようにして得ら
れた精製１，３−チアゾリジン−２−オンの液体クロマ
トグラフィー分析による純度は９６．０％であった。

【００３７】比較例１ 攪拌機、温度計及び冷却器を備えた５００ｍｌの３つ口
フラスコに、２，２−ジメチル−１，３−チアゾリジン
２５３．４ｇ、水１１６．７ｇ、及び尿素１２９．９ｇ
を仕込み、１００〜１２０℃で６時間反応させた。次い
で、反応温度を１６０℃にまで上げ、さらに２時間反応
させた。この間に副生するアセトンは、２，２−ジメチ
ル−１，３−チアゾリジン及び水の留出損失分と共に、
留出液として反応系外に受けた。また、副生するアンモ
ニアガスは、硫酸水溶液に吸収させた。次に、反応温度
を１６０℃に維持しながら、５０ｍｍＨｇ以下に減圧し
て３時間熟成した。この結果、反応を完結するのに、１
１時間を要した。留出液をガスクロマトグラフィーで分
析したところ、２，２−ジメチル−１，３−チアゾリジ
ンは３３．４ｇ含まれており、仕込み量に対する２，２
−ジメチル−１，３−チアゾリジンの留出損失分は１
３．２％であった。また、反応液をガスクロマトグラフ
ィーで分析したところ、１，３−チアゾリジン−２−オ
ンは１７４．２ｇ含まれており、２，２−ジメチル−
１，３−チアゾリジンに対する１，３−チアゾリジン−
２−オンの収率は７８．１％であった。さらに、得られ
た反応液を２ｍｍＨｇ、１６０℃の条件下で薄膜蒸留す
ることにより、精製１，３−チアゾリジン−２−オンが
得られた。このようにして得られた精製１，３−チアゾ
リジン−２−オンの液体クロマトグラフィー分析による
純度は９５．８％であった。

【００３８】

【発明の効果】以上述べたように、本発明は、一般式
（１）で表される１，３−チアゾリジン及び水を１３２
〜２００℃の温度で溶融された尿素中に添加し、同時に
副生するケトンやアンモニアを除去しながら反応させ
る、または１，３−チアゾリジン、水及び尿素の一部を
仕込み、この混合物を１３２〜２００℃に昇温し、残り
の１，３−チアゾリジン、水及び尿素を添加し、同時に
副生するケトンやアンモニアを除去しながら反応させる
ことにより、一般式（２）で表される１，３−チアゾリ
ジン−２−オン類を製造する方法である。本発明の製法
では、原料の１，３−チアゾリジン類は、反応系内への
添加後、速やかに水及び尿素と反応するので、１，３−
チアゾリジン類の留出損失量を抑制することができ、そ
の結果、１，３−チアゾリジン−２−オン類の反応収率
を向上することができる。また、１，３−チアゾリジン
類の留出損失量の減少に伴い、反応温度を高く設定する
ことができるので、反応速度を増加させることができ、
反応時間を短縮できる。さらに、反応原料を必要量だけ
少量ずつ添加しかつ反応副生物を速やかに反応系外に除
去しながら反応を進めることができるので、反応容量の
有効利用が計れ、これにより単位反応容量当たりの１，
３−チアゾリジン−２−オン類の取得量が多くなると共
に、装置能力を最大限に活用することができる。

【００３９】上記長所に加えて、本発明の方法により製
造された１，３−チアゾリジン−２−オン類は、反応液
を蒸留することにより、またはさらに再結晶化すること
により、容易に高純度の１，３−チアゾリジン−２−オ
ン類が得られる。

【００４０】したがって、本発明の方法を用いることに
よって、殺菌剤や殺カビ剤等の医農薬中間体、極圧剤や
防腐剤や腐食防止剤等の潤滑油添加剤、または現像安定
剤や顕色剤等の写真薬添加剤として有用である、１，３
−チアゾリジン−２−オン類を安価な原料から工業的に
有利に製造することが可能となる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下記一般式（１）で表される１，３−チ
   アゾリジン及び水を、 【化１】 １３２〜２００℃の温度で溶融された尿素に添加しなが
   ら反応させることを特徴とする、下記一般式（２）で表
   される１，３−チアゾリジン−２−オン類の製造方法。 【化２】
2. 【請求項２】 前記一般式（１）で表される１，３−チ
   アゾリジン、水及び尿素の一部をそれぞれ仕込み、この
   混合物を１３２〜２００℃の温度にまで加温し、残りの
   １，３−チアゾリジン、水及び尿素をさらに添加しなが
   ら反応させることを特徴とする、前記一般式（２）で表
   される１，３−チアゾリジン−２−オン類の製造方法。