專利名稱：咪唑烷-2,4-二酮化合物的制備方法以及固體狀4,5-二羥基-2-咪唑啉酮化合物的獲取方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制備咪唑烷-2，4-二酮化合物的方法。 另外，本發(fā)明涉及由含有4，5-二羥基-2-咪唑啉酮化合物的 水溶液獲耳又固體狀4，5-二羥基-2-咪唑啉酮化合物的方法。
背景技術(shù)：
咪唑烷-2,4-二酮化合物是例如可以用于二噁英等有害卣代 芳香族烴化合物分解用材料(例如參照專利文獻(xiàn)l)、電子部件 用化學(xué)鍍銀液(例如參照專利文獻(xiàn)2)、重氮復(fù)印材料(例如參 照專利文獻(xiàn)3 )等的化合物。
以往7〉開了 一種在讓l,3-二曱基-4，5-二羥基-2-咪唑啉酮與 曱酸在回流的同時(shí)反應(yīng)而制備1 ，3-二甲基-咪唑烷-2，4-二酮的方 法(例如參照專利文獻(xiàn)4)。然而，在該方法中，必需大量使用 曱酸，而曱酸對(duì)皮膚和眼睛有害，并且由于慢性暴露而對(duì)肝臟、 腎臟等生物體產(chǎn)生不良影響，此外，反應(yīng)后的后處理也是麻煩 的，作為咪唑烷-2,4-二酮化合物的工業(yè)制備方法存在操作和制 造上的問題。
另夕卜，上述l,3-二甲基-4，5-二羥基-2-咪唑啉酮除了制備1，3-二甲基-咪唑烷-2,4-二酮以外，還可以用作醫(yī)藥、農(nóng)藥合成中間 體和原料。
作為該化合物的制備方法，以往7>開了一種方法，該方法 為在堿的存在下，讓乙二醛與1，3-二曱基脲在水中反應(yīng)，獲 得4，5-二羥基-l,3-二曱基-2-咪唑啉酮的水溶液，從該水溶液中 蒸餾掉水，分離4，5-二羥基-l,3-二甲基-2-咪唑啉酮(例如參照
5非專利文獻(xiàn)l)。然而，水的蒸餾伴有暴沸等危險(xiǎn)性，并且由于 水的比熱大，需要大量的熱能，作為工業(yè)實(shí)施方法是不能令人
專利文獻(xiàn)l:日本特開2006-192114號(hào)公報(bào) 專利文獻(xiàn)2:日本特開2000-160351號(hào)公報(bào) 專利文獻(xiàn)3:日本特開昭57-124728號(hào)公報(bào) 專利文獻(xiàn)4:日本特開平11-158155號(hào)7>氺艮 非專利文獻(xiàn)l: J. Org. Chem., 30， 2179(1965)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問題
本發(fā)明的課題是提供適于工業(yè)上的咪唑烷-2，4-二酮化合物 的制備方法(課題l)，也就是說，它是解決上述問題、安全且 簡(jiǎn)便地以高收率制備咪唑烷-2，4-二酮化合物的方法。
另外，本發(fā)明的課題是解決上述問題且提供通過簡(jiǎn)便的方 法由含有4，5-二羥基-2-咪唑啉酮化合物的水溶液獲取固體狀 4，5-二羥基-2-咪唑啉酮化合物的方法(課題2)。
本發(fā)明的上述課題l通過制備用以下通式(2)表示的咪唑 烷-2,4-二酮化合物的方法(以下稱為"方法l")來達(dá)到，
式中，R表示氫原子或烴基，
該方法特征在于，讓用通式(1 )表示的4，5-二羥基-2-咪唑 啉酮化合物(a)在酸催化劑的存在下進(jìn)行脫水反應(yīng)或者(b)在
滿意的。<formula>formula see original document page 7</formula>
式中，R表示氫原子或烴基。
或者，本發(fā)明的前述課題l還可以通過制備前述通式(2 ) 表示的咪唑烷-2，4-二酮化合物的方法(以下稱為"方法2")來解 決，該方法特征在于，讓用通式(3)表示的尿素化合物、乙二 醛和堿的混合溶液在20 300。C下反應(yīng)，
<formula>formula see original document page 7</formula>
式中，R表示氫原子或烴基。
本發(fā)明的前述課題2可以通過固體狀的用式(1 )表示的4,5-二羥基-2-咪唑啉酮化合物的獲取方法來解決，該方法特征在 于，在含有用通式(1 )表示的4，5-二羥基-2-咪唑啉酮化合物的 水溶液中混合有才幾溶劑而進(jìn)行共沸蒸餾，
<formula>formula see original document page 7</formula>
式中，R表示氫原子或烴基。
根據(jù)本發(fā)明可以纟是供適于工業(yè)上的咪唑烷-2 ， 4 - 二酮化合物 的制備方法，該方法是簡(jiǎn)單而安全的，并且能夠以高收率制備 咪唑烷-2，4-二酮化合物。
另外，根據(jù)本發(fā)明可以提供一種通過簡(jiǎn)便的方法由4,5-二羥基-2-咪唑啉酮化合物的水溶液獲耳又固體狀4,5-二幾基-2-咪 唑啉酮化合物的方法。該固體狀4,5 - 二羥基-2 -咪唑啉酮化合物 可以作為用式(1 )表示的4，5-二羥基-2-咪唑啉酮化合物在前述 制備方法l中使用。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明中使用的4，5-二羥基-2-咪唑啉酮化合物用前述通式 (1 )表示。另外，在本發(fā)明中使用的尿素化合物用前述通式(3 ) 表示。在這些通式(1)和(3)中，R表示氫原子或烴基，烴 基的實(shí)例是甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基等碳數(shù)1~6 的直鏈烷基；2-丙基、2-丁基等碳數(shù)3 ~ 6的支鏈烷基；環(huán)丙基、 環(huán)丁基、環(huán)戊基、環(huán)己基等碳數(shù)3 6的環(huán)烷基；節(jié)基、苯乙基、 苯丙基等碳數(shù)7 12的芳烷基；苯基、曱苯基、聯(lián)苯基、萘基等 碳數(shù)6 20的芳基。另外，這些基團(tuán)包括各種異構(gòu)體。
在前述制備方法l的工序(a)中的酸催化劑的實(shí)例包括選自 磺酸類、囟化氫類、囟代羧酸類、粘土礦物、磺酸型陽離子交 換樹脂、氟代磺酸樹脂、氧化硅-氧化鋁和無機(jī)氧化物所組成的 組中的至少一種酸，例如可以列舉碌^酸、曱石黃酸、苯石黃酸、對(duì) 曱苯磺酸、三氟曱磺酸等磺酸類；鹽酸、氫溴酸、氫碘酸等卣 化氫類；三氟乙酸、三氯乙酸等卣代羧酸類；酸性白土等粘土 礦物；AMBERLITE (商品名)、DOWEX (商品名)、DIAION (商品名)、DENIOLITE (商品名)、LEWATIT (商品名)、 SUMIKAION(商品名)等磺酸型陽離子交換樹脂；NAFION(商 品名)等氟代磺酸樹脂；氧化硅-氧化鋁、沸石、氧化釩等無機(jī) 氧化物，優(yōu)選使用磺酸類、磺酸型陽離子交換樹脂、無機(jī)氧化 物。另外，這些酸催化劑可以單獨(dú)或者混合兩種以上使用。
相對(duì)于lg 4，5-二羥基-2-咪唑啉酮化合物，前述制備方法l的工序(a)中的酸催化劑的用量?jī)?yōu)選為0.01 ~ 1000mg,更優(yōu)選為 0.1 ~ 500mg。
前述制備方法1的工序(a)的脫水反應(yīng)可以在存在或不存在 溶劑的情況下進(jìn)行。對(duì)所使用的溶劑沒有特定限制，只要它不 妨礙反應(yīng)，例如可以列舉水；曱醇、乙醇、異丙醇、；權(quán)丁醇、 乙二醇、三乙二醇等醇類；N，N-二曱基曱酰胺、N，N-二甲基乙 酰胺、N-甲基吡咯烷酮等酰胺類；N，N，-二曱基咪唑啉酮等脲類； 二乙醚、二異丙基醚、四氫呋喃、二噁烷等醚類；苯、甲苯、 二甲苯等芳香族烴類；醋酸乙酯、醋酸丙酯、醋酸丁酯等羧酸 酯等，優(yōu)選使用水、脲類、醚類。另外這些溶劑可以單獨(dú)或者 混合兩種以上使用。
前述制備方法l的工序(a)中的溶劑的用量才艮據(jù)反應(yīng)液的均 勻性、攪拌性等來適當(dāng)調(diào)節(jié)，相對(duì)于lg4，5-二羥基-2-咪唑啉酮 化合物，溶劑的用量?jī)?yōu)選為0 100g，更優(yōu)選為0.1 50g,尤其 優(yōu)選為0.2 ~ 50g。
前述制備方法1的工序(a)例如通過將4，5-二羥基-2-咪唑啉 酮化合物、酸催化劑和溶劑混合并攪拌等方法來進(jìn)行。此時(shí)的 反應(yīng)溫度優(yōu)選為0~ 300°C,更優(yōu)選為20 ~ 250°C。
前述制備方法1的工序(b)的反應(yīng)在溶劑的存在下進(jìn)行是理 想的，例如，反應(yīng)初期可以在溶劑中進(jìn)行。對(duì)所4吏用的溶劑沒 有特定限制，只要不妨礙反應(yīng)，例如可以列舉水；曱醇、乙醇、 異丙醇、叔丁醇、乙二醇、三乙二醇等醇類；N，N-二曱基曱酰 胺、N，N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮等酰胺類；N，N，-二曱 基咪唑啉酮等脲類；二乙醚、二異丙基醚、四氫呋喃、二噁烷 等醚類；苯、甲苯、二曱苯等芳香族烴類；醋酸乙酯、醋酸丙 酯、醋酸丁酯等羧酸酯等，優(yōu)選使用水、脲類、醚類，尤其優(yōu) 選使用水。另外，這些溶劑可以單獨(dú)或者混合兩種以上使用。前述制備方法l的工序(b)中的溶劑的用量根據(jù)反應(yīng)液的均
勻性、攪拌性等適當(dāng)調(diào)節(jié)，但相對(duì)于lg4，5-二羥基-2-咪唑啉酮 化合物，該溶劑的用量?jī)?yōu)選為0~ 100g,更優(yōu)選為0 50g。
前述制備方法1的工序(b)例如通過將4,5-二羥基-2-咪唑啉 酮化合物與溶劑混合并攪拌等方法來進(jìn)行。此時(shí)的反應(yīng)溫度優(yōu) 選為100 300。C,更優(yōu)選為150 ~ 250°C。
另外，在前述制備方法1中使用的4 ， 5 - 二羥基-2 -咪唑啉酮化 合物還可以通過在堿的存在下讓用通式(3 )表示的尿素化合物 與乙二醛進(jìn)行縮合反應(yīng)來獲得，
H H
式中，R如以上所定義。
相對(duì)于lmol尿素化合物，上述縮合反應(yīng)中使用的乙二醛的 量?jī)?yōu)選為0.9~ 1.4mol,更優(yōu)選為1.0~ 1.3mol。
作為在前述縮合反應(yīng)中使用的堿，例如可以列舉氫氧化鈉、 氫氧化鉀等堿金屬氫氧化物；碳酸鈉、碳酸鉀等堿金屬碳酸鹽； 碳酸氫鈉、碳酸氫鉀等堿金屬碳酸氫鹽；甲醇鈉、甲醇鉀等堿 金屬醇鹽；三乙胺、二異丙基乙基胺、吡啶、皮考啉等有機(jī)堿， 優(yōu)選使用有機(jī)堿、石咸金屬氫氧化物。另外，這些石咸可以單獨(dú)或 者混合兩種以上來^f吏用。
對(duì)前述縮合反應(yīng)中的堿的用量沒有特定限制，只要可將反 應(yīng)液的pH調(diào)節(jié)在優(yōu)選7 14、更優(yōu)選8~ 13的范圍內(nèi)。
溶劑沒有特定限制，只要不妨礙反應(yīng)，例如可以例舉水；曱醇、 乙醇、異丙醇、誄又丁醇、乙二醇、三乙二醇等醇類；N,N-二曱 基曱酰胺、N，N-二曱基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮等酰胺類；N,N，-
lo二甲基咪唑啉酮等脲類；二甲亞砜等亞砜類；二乙醚、二異丙 基醚、四氫呋喃、二噁烷等醚類；苯、曱苯、二曱苯等芳香族 烴類；醋酸乙酯、醋酸丙酯、醋酸丁酯等羧酸酯等，優(yōu)選使用 水。另外，這些溶劑可以單獨(dú)或混合兩種以上來^f吏用。
前述縮合反應(yīng)中的溶劑的用量根據(jù)反應(yīng)液的均勻性、攪拌 性等適當(dāng)調(diào)節(jié)，相對(duì)于lg尿素化合物，該用量?jī)?yōu)選為1 ~ 100g, 更優(yōu)選為2~ 50g。
前述縮合反應(yīng)例如通過將尿素化合物、乙二醛、堿和溶劑 混合，將反應(yīng)液的pH調(diào)節(jié)至優(yōu)選7- 14、更優(yōu)選8 13并攪拌的 方法等來進(jìn)行。此時(shí)的反應(yīng)溫度優(yōu)選為0 ~ 300°C ,更優(yōu)選為20 ~ 200°C,對(duì)反應(yīng)壓力沒有特定限制。
前述縮合反應(yīng)中獲得的4，5-二羥基-2-咪唑啉酮化合物在反 應(yīng)結(jié)束后可以通過例如中和、萃取、過濾、濃縮、蒸餾、重結(jié) 晶、析晶、柱層析法等常規(guī)方法來分離、提純，然而，它也可 以原樣或者通過濃縮等方式調(diào)節(jié)容量后用作制備方法1中的 4，5-二羥基-2-咪唑啉酮化合物的溶液，不用特意進(jìn)行分離、提 純。
在本發(fā)明中，如前所述，通過依次實(shí)施在石咸的存在下讓尿 素化合物與乙二醛進(jìn)行縮合反應(yīng)，獲得4,5-二羥基-2-咪唑啉酮 化合物的工序，然后將所得的該4,5-二羥基-2-咪唑啉酮化合物 (1 )在酸催化劑的存在下進(jìn)行脫水反應(yīng)或者(2 )在10(TC ~ 300。C下反應(yīng)而獲得咪唑烷-2,4-二酮化合物的工序，也可以制備 咪唑烷-2，4-二酮化合物，并不用在中途分離4，5-二羥基-2-咪唑 啉酮化合物。此時(shí)的反應(yīng)條件與以上所述的相同。
或者，即使使用前述制備方法2，也可以制備咪唑烷-2,4-二酮化合物，并不用在中途分離4,5-二羥基-2-咪唑啉酮化合物。
作為前述制備方法2的反應(yīng)的優(yōu)選實(shí)施方案，可以例舉將尿素化合物加入到乙二醛與堿的混合溶液中并且反應(yīng)的實(shí)施方 案。此時(shí)，乙二醛與堿的混合溶液優(yōu)選是i威性的。
相對(duì)于1.0mol尿素化合物，前述制備方法2中使用的乙二醛 的量?jī)?yōu)選為0.9~ 1.5mol，更優(yōu)選為1.0~ 1.3mol。
前述制備方法2的反應(yīng)中使用的堿的實(shí)例包括氫氧化鈉、氫 氧化鉀等堿金屬氫氧化物；碳酸鈉、碳酸鉀等堿金屬的碳酸鹽； 碳酸氫鈉、碳酸氫鉀等堿金屬的碳酸氫鹽；甲醇鈉、曱醇鉀等 堿金屬的醇鹽；三乙胺、二異丙基乙基胺、吡啶、皮考啉等有 機(jī)堿，優(yōu)選使用有機(jī)堿、堿金屬的氫氧化物，更優(yōu)選使用有機(jī) 堿，尤其優(yōu)選使用三乙胺、二異丙基乙基胺等烷基胺。另外， 這些堿可以單獨(dú)或混合兩種以上使用。
對(duì)前述制備方法2的堿的用量沒有特定限制，只要使得該混 合溶液的pH優(yōu)選為pH7 ~ 14，更優(yōu)選為pH8 ~ 13的范圍內(nèi)。
前述制備方法2的反應(yīng)在溶劑的存在下進(jìn)行是理想的。對(duì)所 使用的溶劑沒有特定限制，只要不妨礙反應(yīng)。例如，可以列舉 水；曱醇、乙醇、異丙醇、叔丁醇、乙二醇、三乙二醇等醇類； N,N-二曱基曱酰胺、N，N-二曱基乙酰胺、N-曱基吡咯烷酮等酰 胺類；N，N，-二曱基咪唑啉酮等脲類(與乙二醛反應(yīng)的那些除 外)；二乙醚、二異丙基醚、四氫呋喃、二噁烷等醚類；苯、甲 苯、二甲苯等芳香族烴類；醋酸乙酯、醋酸丙酯、醋酸丁酯等 羧酸酯等，優(yōu)選使用水、醚類，更優(yōu)選使用水。另外，這些溶 劑可以單獨(dú)或混合兩種以上使用。
前述制備方法2的溶劑的用量根據(jù)反應(yīng)液的均勻性、攪拌性 等來適宜調(diào)節(jié)，相對(duì)于lg尿素化合物，該用量?jī)?yōu)選為O.l ~ 100g, 更優(yōu)選為0.2~ 50g。
前述制備方法2例如通過〗尤選在20 ~ 300。C下，更優(yōu)選在 150 ~ 250。C下讓尿素化合物、乙二趁和石威的混合溶液反應(yīng)來進(jìn)行。此時(shí)，對(duì)反應(yīng)壓力沒有特定限制。
在使用有機(jī)堿作為堿以及使用水作為溶劑時(shí)，在蒸餾掉有 才幾石咸和水的同時(shí)進(jìn)^亍反應(yīng)是理想的。
作為前述制備方法2的反應(yīng)的優(yōu)選實(shí)施方案，可以列舉在將
溶液溫度保持在20 80。C的同時(shí)在包含乙二醛和有機(jī)堿的堿性 混合溶液中添加尿素化合物，繼續(xù)升溫至150。C ~ 250。C以進(jìn)行 反應(yīng)的方法。另外，此時(shí)，在蒸餾掉有機(jī)堿和水的同時(shí)進(jìn)行反 應(yīng)是理想的。
本發(fā)明中所獲得的咪唑烷-2,4-二酮化合物在反應(yīng)結(jié)束后例 如通過中和、萃取、過濾、濃縮、蒸餾、重結(jié)晶、析晶、柱層 析法等常規(guī)方法來分離、提純。
對(duì)在固體狀4，5-二羥基-2-咪唑啉酮化合物的前述獲取方法 中使用的有機(jī)溶劑沒有特定限制，只要有機(jī)溶劑與水優(yōu)選在1 ~ 100kPa和30 ~ 130。C下、更優(yōu)選在5 ~ 100kPa和50 ~ 100。C下形成 共沸混合物(即，與水共沸蒸餾的有機(jī)溶劑)，并且對(duì)于4,5-二 羥基-2-咪唑啉酮是惰性的物質(zhì)。這種有機(jī)溶劑的實(shí)例包括乙 醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇、2-丁醇、異丁醇、^又丁醇、烯 丙醇、環(huán)己醇、千醇等脂肪族醇類；苯酚、曱酚等芳香族醇類； 正戊烷、正己烷、正庚烷、環(huán)己烷等脂肪族烴類；二氯曱烷、 氯仿、四氯化石友、1，2-二氯乙烯、三氯乙烯、l-氯丙烷、2-氯丙 烷、1，2-二氯丙烷、1,4-二氯丁烷等卣代脂肪族烴類；硝基曱烷 等硝化脂肪族烴類；苯、曱苯、二曱苯、乙基苯、異丙基苯、 丁基苯、環(huán)己基苯、四氫萘、萘等芳香族烴類； 一氯苯、鄰二 氯苯、 一氯萘等卣代芳香族烴類；硝基苯等硝化芳香族烴；二 乙醚、二異丙基醚、二丁基醚、1,2-二曱氧基乙烷、二噁烷、 三噁烷、表氯醇、茴香醚、二苯醚、乙二醇二曱醚、乙二醇二 乙醚、乙二醇二丁醚、二乙二醇二甲醚等醚類；甲酸丙酯、甲酸丁酯、醋酸乙酯、醋酸丙酯、醋酸丁酯、醋酸苯酯、醋酸節(jié) 酯、丙酸曱酯、丙酸乙酯、氯乙酸曱酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯、 丁酸丙酯、異丁酸曱酯、異丁酸乙酯、異丁酸丙酯、己酸曱酯、 苯甲酸甲酯、苯曱酸乙酯、苯曱酸丙酯、肉桂酸曱酯、碳酸二 乙酯、丙烯酸曱酯等酯類；乙腈、丙腈、己二腈、節(jié)腈、丙烯
腈等腈類；吡啶、哌啶、曱基吡啶、煙堿等胺類，優(yōu)選使用芳
香族烴類、酯類。這些有才幾溶劑可以單獨(dú)或混合兩種以上^f吏用。
相對(duì)于lg 4，5-二羥基-2-咪唑啉酮化合物，在前述獲取方法 中使用的有機(jī)溶劑的用量?jī)?yōu)選為1 ~ 100ml，更優(yōu)選為5 ~ 50ml。
前述獲取方法如下進(jìn)行，例如，在惰性氣體氛圍中，在含 有4,5-二羥基-2-咪唑啉酮化合物的水溶液中混合有機(jī)溶劑，優(yōu) 選在l ~ 100kPa和30 130°C，更優(yōu)選5~ 100kPa和50 100。C下 共沸蒸餾以除去水等。
另外，在前述獲取方法中使用的含有4，5-二羥基-2-咪唑啉 酮化合物的水溶液例如通過在i威的存在下讓尿素化合物與乙二 醛反應(yīng)來獲得(如參考例l中記載)。此外，前述水溶液也可以 含有不參與共沸蒸餾的化合物(例如，在4，5-二羥基-2-咪唑啉 酮化合物合成中4吏用的尿素化合物、乙二醛和;咸)。
作為在上述含有4，5-二羥基-2-咪唑啉酮化合物的水溶液的 合成中使用的石咸，例如可以列舉氫氧化鈉、氬氧化鉀等堿金屬 氫氧化物；碳酸鈉、碳酸鉀等堿金屬碳酸鹽；碳酸氫鈉、碳酸 氫鉀等堿金屬碳酸氫鹽；曱醇鈉、曱醇鉀等堿金屬醇鹽；三乙 胺、二異丙基乙基胺、三丁胺、皮考啉、吡啶等有機(jī)堿，優(yōu)選 使用有機(jī)堿，更優(yōu)選使用三乙胺、二異丙基乙基胺、三丁胺、 吡啶。另外，這些i咸可以單獨(dú)或混合兩種以上4吏用。
對(duì)在前述含有4,5-二羥基-2-咪唑啉酮化合物的水溶液的合 成中使用的堿量沒有特定限制，只要將反應(yīng)液的pH控制在優(yōu)選7~14,更優(yōu)選8 13的范圍內(nèi)。
前述含有4，5-二羥基-2-咪唑啉酮化合物的水溶液的合成， 可以在存在或不存在溶劑的情況下進(jìn)行。對(duì)所使用的溶劑沒有 特定限制，只要不妨礙反應(yīng)，例如可以列舉水；曱醇、乙醇、 異丙醇、叔丁醇、乙二醇、三乙二醇等醇類；N，N-二甲基甲酰 胺、N,N-二曱基乙酰胺、N-曱基吡咯烷酮等酰胺類；N,N，-二曱 基咪唑啉酮等脲類；二甲亞砜等亞砜類；二乙醚、二異丙基醚、 四氫呋喃、二噁烷等醚類；苯、曱苯、二甲苯等芳香族烴類； 醋酸乙酯、醋酸丙酯、醋酸丁酯等羧酸酯等。另外，這些溶劑 可以單獨(dú)或混合兩種以上^f吏用。
在前述含有4，5-二羥基-2-咪唑啉酮化合物的水溶液的合成 中，溶劑的用量可以根據(jù)反應(yīng)液的均勻性、攪拌性等適當(dāng)調(diào)節(jié)， 相對(duì)于lg尿素化合物，該量?jī)?yōu)選為l 100g，更優(yōu)選為2 50g。
前述含有4，5-二羥基-2-咪唑啉酮化合物的水溶液的合成， 通過下述方法來進(jìn)行，例如將尿素化合物、二羰基化合物、堿 和溶劑混合，將反應(yīng)液的pH調(diào)節(jié)至優(yōu)選7 14,更優(yōu)選8 13并 攪拌等方法。此時(shí)的反應(yīng)溫度優(yōu)選為0~ 300°C,更優(yōu)選為10~ 200°C，對(duì)反應(yīng)壓力沒有特定限制。
實(shí)施例
接下來通過實(shí)施例來具體地說明本發(fā)明，然而本發(fā)明的范 圍不限于這些實(shí)施例。
參考例A1 ( 4，5-二羥基-2-咪唑啉酮化合物的合成) 在設(shè)有攪拌裝置、溫度計(jì)和滴液漏斗的內(nèi)容積1000ml的玻 璃制容器內(nèi)，添加40質(zhì)量。/。乙二醛水溶液290g ( 2.0mol)和三 乙胺(反應(yīng)液的pH是9 )。接著，將液溫保持在25 ~ 35。C的同時(shí)， 緩慢添加在176ml水中溶解有176g (2.0mol) 1，3-二甲基脲的溶 液，然后在攪拌的同時(shí)在相同溫度下反應(yīng)15小時(shí)，獲得666.6g
15含有4，5-二羥基-l，3-二甲基-2-咪唑啉酮的水溶液A。
在333.3g水溶液A中添加700ml碳酸二乙酯，在減壓下濃縮 (內(nèi)部溫度40 ~ 60°C (內(nèi)部溫度)，蒸氣溫度40 ~ 60°C (蒸氣溫 度)，13~2kPa)。將所得的白色固體過濾，在50。C下減壓千燥， 獲得137g純度94.iy。(通過高效液相色鐠測(cè)得的絕對(duì)定量值) 的4，5-二羥基-l，3-二曱基-2-咪唑啉酮(基于l，3-二曱基脲的分離 收率88.3%)。
另外，4，5-二羥基-1，3-二曱基-2-咪唑啉酮的物性值如下所述。
力-NMR (DMSO-d6， 5(ppm)): 2.62 (6H， s)， 4.74 (2H， s), 5.5 (2H， brs)
CI-MS (m/e): 147 (M+l)
實(shí)施例A1 (咪唑烷-2,4-二酮化合物的合成)
在設(shè)有攪拌裝置、溫度計(jì)和回流冷凝器的內(nèi)容積3 0 m 1的玻 璃制容器內(nèi)，添加1.0g (6.8mmol)用與參考例A1同樣的方法合 成的4,5- 二羥基-1，3- 二曱基-2-咪唑啉酮、2ml水和 0.18g(1.8mmol)98。/o硫酸，在95 ~ 100°C下反應(yīng)6小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束 后，用高效液相色譜分析反應(yīng)液(根據(jù)示差折光檢測(cè)器的定量 值)，生成了 766mg 1，3-二曱基咪唑烷-2，4-二酮(反應(yīng)收率 87% )。
實(shí)施例A2 (咪唑烷-2，4-二酮化合物的合成)
除了將實(shí)施例Al中的酸催化劑替換為0.15g(1.54mmo1)曱
磺酸以外，與實(shí)施例A1同樣地進(jìn)行反應(yīng)。結(jié)果生成了 800mg 1,3-
二曱基咪唑烷-2，4-二酮(反應(yīng)收率91%)。
實(shí)施例A3 (咪唑烷-2，4-二酮化合物的合成)
除了將實(shí)施例A1中的酸催化劑替換為0.1g的磺酸型陽離子
交換樹脂(商品名DOWEX50WX2)以外，與實(shí)施例A1同樣地進(jìn)行反應(yīng)。結(jié)果生成了 766mg 1，3-二曱基咪唑烷-2，4-二酮(反 應(yīng)收率88%)。
實(shí)施例A4 (咪唑烷-2，4-二酮化合物的合成) 在實(shí)施例A1中，除了使用2ml的l，3-二曱基-2-咪唑啉酮作 為溶劑以及將反應(yīng)溫度改變?yōu)?50°C、將反應(yīng)時(shí)間改變?yōu)?小時(shí) 以外，與實(shí)施例A1同樣地進(jìn)行反應(yīng)。結(jié)果生成了 877mg 1,3-二 曱基咪唑烷-2，4-二酮(反應(yīng)收率100%)。
實(shí)施例A5 ( ^來唑烷-2，4-二酮化合物的合成) 除了將實(shí)施例A4中的酸催化劑替換為0.1g的磺酸型陽離子 交換樹脂(商品名DOWEX50WX2)以外，與實(shí)施例A4同樣 地進(jìn)行反應(yīng)。結(jié)果生成了 739mg 1，3-二甲基咪唑烷-2，4-二酮(反 應(yīng)收率84.2%)。
實(shí)施例B1 (咪唑烷-2，4-二酮化合物的合成) 在設(shè)有攪拌裝置、溫度計(jì)、滴液漏斗和蒸餾裝置的內(nèi)容積 200ml的玻璃制容器內(nèi)，添加60g(0.41mol)4,5-二羥基-l，3-二甲 基-2-咪唑啉酮和60ml水。接著，在常壓下蒸餾掉水的同時(shí)，在 IO(TC ~ 200°C下反應(yīng)2小時(shí)。將所得殘?jiān)鼫p壓蒸餾(109 ~ 117°C/0.53 ~ 0.67kPa),由此獲得41g微黃色液體狀的1,3-二曱基 咪唑烷-2，4-二酮(分離收率78%)。
所得1 ，3-二甲基咪唑烷-2，4-二酮的物性如下所示。 力-NMR (DMSO-d6， 5/ppm): 2.83 (3H， s)， 2.85 (3H， s)， 3.93 (2H， s)
CI畫MS (m/e): 129 (M+l) 實(shí)施例C1 (咪唑烷-2，4-二酮化合物的合成) 在設(shè)有攪拌裝置、溫度計(jì)、滴液漏斗和蒸餾裝置的內(nèi)容積 1000ml的玻璃制容器內(nèi)，添加290g(2.0mol)的40質(zhì)量。/o乙二醛水 溶液，然后添加三乙胺，以形成i威性混合溶液(此時(shí)溶液的pH為9)。在將液溫保持在25 35。C的同時(shí)，在該混合溶液中緩慢 滴力口176g ( 2.0mol) 1,3-二甲基脲和176ml水的溶液。在將該溶 液在室溫下攪拌3小時(shí)后，經(jīng)2小時(shí)在常壓下蒸餾掉三乙胺和水， 同時(shí)升溫至200。C,進(jìn)行反應(yīng)。反應(yīng)結(jié)束后，減壓蒸餾(105~ 107°C/0.67~ 1.33kPa)所得反應(yīng)溶液，獲得217g樣i黃色液體狀 的1，3-二曱基咪唑烷-2，4-二酮(分離收率85%)。
所得1 ，3-二甲基咪唑烷-2，4-二酮的物性值如下所示。 力陽NMR (300MHz, DMSO-d6， 5(ppm)): 2.83 (3H， s)， 2.85 (3H， s), 3.93 (2H， s)
CI-MS (m/e): 129 (M+l)
參考例D1 (含有4，5-二羥基-2-咪唑啉酮化合物的水溶液的 合成)
在設(shè)有攪拌裝置、溫度計(jì)和滴液漏斗的內(nèi)容積1000ml的玻 璃制容器內(nèi)，添加40質(zhì)量o/o乙二醛水溶液290g ( 2.0mol)和三 乙胺(反應(yīng)液的pH是9)。接著，將液溫保持在25 ~ 35。C的同時(shí)， 緩慢添加在176ml水中溶解有176g (2.0mol) 1，3-二甲基脲的溶 液，然后在攪拌的同時(shí)在相同溫度下反應(yīng)3小時(shí)，獲得611.4g含 有4,5-二羥基-l，3-二甲基-2-咪唑啉酮的水溶液。
實(shí)施例D1 (固體狀4，5-二羥基-2-咪唑啉酮化合物的獲取) 在100g參考例Dl中獲得的水溶液中添加200ml 1，2-二乙氧 基乙烷，共沸蒸餾水。所得白色固體是純度93% (通過高效液 相色譜測(cè)得的絕對(duì)定量值)的4,5-二羥基-l，3-二甲基-2-咪唑啉 酮(獲取量27.5g,基于參考例Dl的l,3-二曱基脲的分離收率 53% )。
實(shí)施例D2 (固體狀4,5-二羥基-2-咪唑啉酮化合物的獲取) 除了將實(shí)施例D1中的1,2-二乙氧基乙烷改變?yōu)樘妓岫阴?以外，以與實(shí)施例D1同樣的方法進(jìn)行。所得白色固體是純度94.7% (通過高效液相色譜測(cè)得的絕對(duì)定量值)的4，5-二羥基
-1，3-二曱基-2-咪唑啉酮(獲取量45.27g，基于參考例D1的1,3-
二曱基脲的分離收率；90%)。
實(shí)施例D3 (固體狀4,5-二羥基-2-咪唑啉酮化合物的獲取) 除了將實(shí)施例D1中的1，2-二乙氧基乙烷改變?yōu)檐钕忝岩?br> 外，以與實(shí)施例D1同樣的方法進(jìn)行。所得白色固體是純度81.0% (通過高效液相色譜測(cè)得的絕對(duì)定量值)的4,5-二羥基-l,3-二
曱基-2-咪唑啉酮(獲取量38.71g，基于參考例Dl的l,3-二甲
基脲的分離收率65.6%)。
實(shí)施例D4 (固體狀4，5-二羥基-2-咪唑啉酮化合物的獲取) 除了將實(shí)施例D1中的1,2 - 二乙氧基乙烷改變?yōu)榇姿岫□ヒ?br> 外，以與實(shí)施例D1同樣的方法進(jìn)行。所得白色固體是純度94.6% (通過高效液相色譜測(cè)得的絕對(duì)定量值)的4，5-二鞋基-l，3-二
曱基-2-咪唑啉酮(獲取量26.26g,基于參考例Dl的1，3-二曱
基脲的分離收率52.0%)。
實(shí)施例D5 (固體狀4,5-二羥基-2-咪唑啉酮化合物的獲取) 在333.3g參考例Al中獲得的水溶液A中添加700ml碳酸二
乙酯，共沸蒸餾水。所得白色固體是純度94.1% (通過高效液
相色譜測(cè)得的絕對(duì)定量值)的4,5-二羥基-l,3-二甲基-2-咪唑啉
酮(獲取量137g，基于參考例Al的l,3-二甲基脲的分離收率
88.3%)。
實(shí)施例D6 (固體狀4,5-二鞋基-2-咪唑啉酮化合物的獲取) 在333.3g參考例Al中獲得的水溶液A中添加700ml醋酸丁 酯，共沸蒸餾水。所得白色固體是純度89.6% (通過高效液相 色譜測(cè)得的絕對(duì)定量值)的4,5-二羥基-1 ，3-二曱基-2-咪唑啉酮 (獲取量133.18g,基于參考例Al的l,3-二曱基脲的分離收率 81.7%)。本發(fā)明制備的咪唑烷-2，4-二酮化合物是例如可用作二噁英等有害卣代芳香族烴化合物分解用的材料、電子部件用化學(xué)鍍銀液、重氮復(fù)印材料等的化合物。
根據(jù)本發(fā)明，可以提供工業(yè)上適合的咪唑烷-2，4-二酮化合
物的制備方法，該方法是簡(jiǎn)便而安全的，并且以高收率制備咪
唑烷-2，4-二酮化合物。
另外，才艮據(jù)本發(fā)明，可以由含有4，5-二羥基-2-咪唑啉酮化合物的水溶液獲得固體狀4,5-二羥基-2-咪唑啉酮化合物。4，5-二羥基_ 2 -咪唑啉酮化合物可以用作醫(yī)藥、農(nóng)藥的合成中間體和原料。
權(quán)利要求
1. 一種制備用通式(2)表示的咪唑烷-2，4-二酮化合物的方法，式中，R表示氫原子或烴基，該方法特征在于，讓用通式(1)表示的4，5-二羥基-2-咪唑啉酮化合物(a)在酸催化劑的存在下進(jìn)行脫水反應(yīng)或者(b)在100℃～300℃下反應(yīng)，式中，R表示氫原子或烴基。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的制備方法，工序(a)的酸催化劑是 選自磺酸類、卣化氫類、卣代羧酸類、粘土礦物、磺酸型陽離 子交換樹脂、氟代磺酸樹脂、氧化硅-氧化鋁和無機(jī)氧化物所組 成的組中的至少一種酸。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其中相對(duì)于lg4,5-二羥基-2-咪唑啉酮化合物，工序(a)的酸催化劑的用量是O.Ol ~ 1000mg。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的制備方法，其中工序(b)的反應(yīng)在 反應(yīng)初期在水中進(jìn)行。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l ~ 4的任一項(xiàng)所述的制備方法，其中用通 式(1 )表示的4，5-二羥基-2-咪唑啉酮化合物通過在堿的存在下 讓用通式(3 )表示的尿素化合物與乙二醛進(jìn)行縮合反應(yīng)來獲得，式中，R表示氫原子或烴基。
6. —種制備用通式(2)表示的咪唑烷-2,4-二酮化合物的 方法，式中，R表示氫原子或烴基，該方法特征在于，讓用通式(3 )表示的尿素化合物、乙二 醛和堿的混合溶液在20 300。C下反應(yīng)，式中，R表示氫原子或烴基。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其中在乙二醛與堿的 混合溶液中添加用通式(3)表示的尿素化合物之后進(jìn)行反應(yīng)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其中乙二醛與堿的混 合;容液是》威性的。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6 8的任一項(xiàng)所述的制備方法，其中堿是 有機(jī)堿。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的制備方法，其中在蒸餾掉有機(jī)堿 與水的同時(shí)進(jìn)行反應(yīng)。
11. 一種固體狀的用式(1 )表示的4，5-二羥基-2-咪唑啉酮化合物的獲取方法，該方法特征在于，在含有用通式(l)表示的4，5-二羥基-2-咪唑啉酮化合物的水溶液中混合有機(jī)溶劑而進(jìn) 行共沸蒸餾，式中，R表示氫原子或烴基。
12.根據(jù)權(quán)利要求ll所述的獲取方法，其中含有用通式(1 ) 表示的4,5-二羥基-2-咪唑啉酮化合物的水溶液是在》咸的存在下 讓用通式(3 )表示的尿素化合物與乙二醛進(jìn)行縮合反應(yīng)所獲得 的水溶液，式中，R表示氫原子或烴基。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的獲取方法，其中堿是有機(jī)胺。
14. 根據(jù)權(quán)利要求ll ~ 13的任一項(xiàng)所述的獲取方法，其中 該有機(jī)溶劑在l ~ 100kPa下、在30 130。C與水形成共沸混合物。
全文摘要
本發(fā)明的課題是提供適于工業(yè)上的咪唑烷-2，4-二酮化合物的制備方法，該方法安全而簡(jiǎn)便地以高收率制備咪唑烷-2，4-二酮化合物，所述咪唑烷-2，4-二酮化合物例如是可用作二噁英等有害鹵代芳香族烴化合物分解用材料、電子部件用化學(xué)鍍銀液、重氮復(fù)印材料等的化合物。該課題可以通過一種制備咪唑烷-2，4-二酮化合物的方法來達(dá)到，所述方法的特征在于，讓4，5-二羥基-2-咪唑啉酮化合物(1)在酸催化劑的存在下進(jìn)行脫水反應(yīng)或者(2)在100～300℃下反應(yīng)?；蛘撸ㄟ^其特征在于讓尿素化合物、乙二醛和堿的混合溶液在20～300℃下反應(yīng)制備咪唑烷-2，4-二酮化合物的方法來達(dá)到。另外，本發(fā)明的課題是提供通過簡(jiǎn)便的方法由含有4，5-二羥基-2-咪唑啉酮的水溶液獲取4，5-二羥基-2-咪唑啉酮的方法。該課題可以通過一種固體狀的4，5-二羥基-2-咪唑啉酮化合物的獲取方法來達(dá)到，該方法的特征在于在含有4，5-二羥基-2-咪唑啉酮化合物的水溶液中混合有機(jī)溶劑而進(jìn)行共沸蒸餾。
文檔編號(hào)C07D233/34GK101490013SQ20078002664
公開日2009年7月22日 申請(qǐng)日期2007年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月14日
發(fā)明者吉村公彥, 島秀好, 島野哲郎, 西野繁榮 申請(qǐng)人:宇部興產(chǎn)株式會(huì)社