JPH0759568B2 - ヘキサヒドロ−２ｈ−１，３−ジアゼピン−２−オン類の製造方法 - Google Patents

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【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は式（Ｉ） Ｒ−NH−Ｒ′−NH−Ｒ （Ｉ） （式中、Ｒは水素原子または低級アルキル基、Ｒ′はテ
トラメチレン基または低級アルキル基で置換されたテト
ラメチレン基である。）で示されるジアミン類とホスゲ
ンを用いて、式（II） （式中、Ｒ、Ｒ′は式（Ｉ）のＲ、Ｒ′と同じ）で示さ
れるヘキサヒドロ−2H−1,3−ジアゼピン−２−オン類
を製造する方法に関する。

上記式（II）で示されるヘキサヒドロ−2H−1,3−ジア
ゼピン−２−オン類は、非プロトン性極性溶媒や医薬・
農薬の中間体として有用な物質である。特にポリアミド
類、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアルコール、ポリスチ
レン、ポリウレタン、フェノール樹脂などの高分子化合
物に対して優れた溶媒であり、無機塩類の多くのものと
錯塩を形成して溶解し、また多くの有機反応の溶媒とし
ても用いられる有用な物質である。

（従来の技術） ヘキサヒドロ−2H−1,3−ジアゼピン−２−オン類の製
造方法は、多数提案されている。

例えば、1,4−ブタンジアミンと硫化カルボニルと反応
させ、濃塩酸で閉環させる方法。1,4−ブタンジアミン
と一酸化炭素とイオウとを反応させる方法。２−ピペリ
ジノンオキシムをポリリン酸で異性化させる方法。ヘキ
サヒドロ−2H−1,3−ジアゼピン−２−チオンをアルカ
リ水溶液で処理する方法。ヘキサヒドロ−2H−1,3−ジ
アゼピン−２−オンとハロゲン化アルキルを反応させる
方法。ヘキサヒドロ−2H−1,3−ジアゼピンとハロゲン
化アルキルをアルカリ水溶液中で反応させる方法が提案
されている。

また、前記式（Ｉ）で示されるジアミン類とホスゲンを
直接反応させてヘキサヒドロ−2H−1,3−ジアゼピン−
２−オン類を得る方法は知られていないが、間接的な方
法としてN,N′−ビス（トリメチルシリル）−1,4−ブタ
ンジアミンとホスゲンを反応させ、得られたヘキサヒド
ロ−1,3−ビス（トリメチルシリル）−2H−1,3−ジアゼ
ピン−２−オンをついで加水分解する方法〔ヘミッシェ
ベリヒテ（Chem.Ber.）,93巻,2813頁（1960年）〕が
知られている。

しかしながら、高価なシリル化剤を用いて予め1,4−ブ
タンジアミンのシリル化物を得る必要があり、ホスゲン
化反応収率も60％と低いため、工業的に満足できるもの
ではなかった。

（発明が解決しようとする問題点） 前記式（Ｉ）で示されるジアミン類とホスゲンを用い
て、ヘキサヒドロ−2H−1,3−ジアゼピン−２−オン類
を得る方法は、前述のように公知であるものの、直接的
でなく、なお工業的製法として満足のいくものではなか
った。

本発明は、前記式（Ｉ）で示されるジアミン類とホスゲ
ンを直接一段階で反応させ、しかも収率よく、安価にヘ
キサヒドロ−2H−1,3−ジアゼピン−２−オン類が得ら
れる工業的製法を提供するものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明者らは、前記式（Ｉ）で示されるジアミン類とホ
スゲンを用いたヘキサヒドロ−2H−1,3−ジアゼピン−
２−オン類の工業的製造法を鋭意検討し、以下の知見を
得た。

通常、ホスゲンを使用する反応は極力水の存在しない条
件下に実施され、さらにホスゲンはアルカリ性水溶液中
にて容易に加水分解されることが知られており、そのた
め大過剰量のホスゲンが必要となるであろうことが予想
された。

しかし意外にも本発明に係る前記式（Ｉ）で示されるジ
アミン類とホスゲンとの反応においては、ホスゲンはそ
の化学量論量の1.0〜1.5倍で充分であることが判明しか
つ、水及び脱塩酸剤を存在させておくことにより、目的
生成物の前記式（II）で示されるヘキサヒドロ−2H−1,
3−ジアゼピン−２−オン類の収率は、従来法より飛躍
的に向上することがわかった。さらにその際水存在下に
脱塩酸剤によって反応時にpHを一定範囲、すなわち、3.
0〜10.0に維持すればさらに飛躍的に収率が向上するこ
とがわかり、本発明に達したものである。

本発明方法では、水が実質的に存在している状態、すな
わち、水媒体中で反応が実施されるので、ホスゲン化反
応により副生する塩酸により逐次生成するジアミン類の
塩酸塩は、反応時に系外に析出することなく、水に溶解
されるので、均一状態で反応は実施できる。その為、反
応時のpHの管理も極めて容易に実施することができる。

また、反応時に脱塩酸剤を併用するので、脱塩酸剤が副
生塩酸のキャッチに効率よく作用するだけでなく、特に
pHを3.0〜10.0の範囲に維持しながら反応を行うと、従
来の技術では予想もできない程の高収率で目的生成物が
得られる。

その理由は、ジアミン類のホスゲン化によって最初に生
成するジアミン類のモノカルバミルクロライドが、分子
内環化する時、pHを管理しておくことにより分子間反応
による副生物及びジアミン類のジカルバミルクロライド
等の副生物を抑制することができる為と考えられる。

本発明において、前記式（Ｉ）で示される原料のジアミ
ン類は、例えば1,4−ブタンジアミン、N,N′−ジメチル
−1,4−ブタンジアミン、N,N′−ジエチル−1,4−ブタ
ンジアミン、N,N′−ジプロピル−1,4−ブタンジアミ
ン、N,N′−ジブチル−1,4−ブタンジアミン、N,N′−
ジメチル−2,5−ヘキサンジアミンであり、これらのジ
アミン類は、相応するジハロアルカンとアンモニアある
いは相応するモノアルキルアミンとの反応等により容易
に得ることができる。

本発明方法では、これらのジアミン類を原料として、相
応する前記式（II）で示されるヘキサヒドロ−2H−1,3
−ジアゼピン−２−オン、ヘキサヒドロ−1,3−ジメチ
ル−2H−1,3−ジアゼピン−２−オン、1,3−ジエチルヘ
キサヒドロ−2H−1,3−ジアゼピン−２−オン、ヘキサ
ヒドロ−1,3−ジプロピル−2H−1,3−ジアゼピン−２−
オン、1,3−ジブチルヘキサヒドロ−2H−1,3−ジアゼピ
ン−２−オン、ヘキサヒドロ−4,4,7,7−テトラメチル
−2H−1,3−ジアゼピン−２−オンなどのヘキサヒドロ
−2H−1,3−ジアゼピン−２−オン類が得られる。

本発明においては、ジアミン類は直接ホスゲン化させる
か、塩酸塩にしてホスゲンとの反応に併せられる。

しかしながら、反応をpH3.0〜10.0に維持しながら実施
する方法では、反応当初より塩酸塩として仕込むのが有
利である。

ジアミン類の塩酸塩として使用する場合は、塩酸を当量
用いてジアミン類二塩酸塩として仕込めば、反応当初の
pHは約３程度となり、得られた二塩酸塩をホスゲン化反
応させても反応速度は極めて遅い。

従って、塩酸塩として使用する場合は塩酸を当量以下反
応させた一塩酸塩付近で反応させるのが好ましく、二塩
酸塩を最初から仕込む場合は、脱塩酸剤で予め脱塩酸し
てpHを３以上とした後、ホスゲン化反応を行うのがよ
い。

また、ジアミン類をそのまま仕込んで反応させる場合
は、反応当初のpHは11以上となり、ホスゲン化反応前に
予め塩酸を加えておき、pHを10以下にして行うのがよ
い。

本発明に用いられる水は、実質的に存在している必要が
あり、予め反応器中に入れておいてもよいし、脱塩酸剤
と一緒に、たとえばアルカリ金属化合物の水溶液として
滴下装入してもよい。使用する水の量は特に限定されな
いが、均一反応が維持できる程度の充分な量が好まし
く、ジアミンに対して0.5〜50重量倍、好ましくは３〜3
0重量倍がよい。

また本発明で用いられる脱塩酸剤は、水酸化ナトリウ
ム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウムの
ようなアルカリ金属化合物、またはトリメチルアミン、
トリエチルアミンのような脂肪族第三級アミン、ジメチ
ルアニリン、ジエチルアニリンのような芳香族第三級ア
ミン、ピリジン、メチルピリジン、ピラジンのような複
素環式第三級アミンなどのような第三級アミンが好適で
ある。もし、脱塩酸剤を使用しなければ、原料自体が副
生塩酸のキャッチ剤となり、それ以上反応を進めること
は困難となる。

本発明における反応温度は特に限定されないが、好まし
くは０〜70℃で行う。

本発明で用いられる脱塩酸剤量は、反応時のpH領域によ
り異なるが、たとえば中性付近の領域で反応させる場合
は、副生する塩酸及び仕込時に消費される塩酸量に合わ
せて適宜決められ、またホスゲン量はジアミン類に対し
て化学量論量の1.0〜1.5倍、即ちジアミン類に対して1.
0〜1.5倍モルで充分である。

本発明方法の通常の好ましい態様は以下のようになる。

ホスゲン吹き込み管、滴下ロート、pH測定用電極、温度
計、還流冷却器及び攪拌機を備えた反応器中に水及び前
記式（Ｉ）で示したジアミン類を加える。そのまま反応
を開始しても良いが、好ましくは塩酸を加えて、仕込液
のpHを３〜10程度にする。この液を適当な温度下に撹拌
しながらホスゲンをホスゲン吹き込み管より導入すると
同時に脱塩酸剤を滴下ロートより滴下する。これにより
反応液のpHを3.0〜10.0、好ましくは5.0〜8.0に維持す
る。吹き込み及び滴下終了後、窒素により未反応ホスゲ
ンをパージし、抽出及び／もしくは蒸留等の常法により
目的生成物を取り出す。

（発明の効果） 本発明は、前記式（Ｉ）で示したジアミン類とホスゲン
を用いてヘキサヒドロ−2H−1,3−ジアゼピン−２−オ
ン類を得る従来の技術にくらべて以下の効果を有する。

（１） 前記式（Ｉ）で示されるジアミン類とホスゲン
とを直接反応させるので操作が簡単である。

（２） 有毒及び腐食性の高いホスゲンの使用量は、前
記式（Ｉ）で示されるジアミン類に対して1.0〜1.5倍モ
ルでよく、安価にヘキサヒドロ−2H−1,3−ジアゼピン
−２−オン類が高収率で得られる。

（実施例） 以下に実施例及び比較例を示す。

実施例−１ ホスゲン吹き込み管、滴下ロート、温度計、還流冷却器
及び撹拌機を備えた300mlガラス製フラスコに、水100m
l、N,N′−ジメチル−1,4−ブタンジアミン23.2g（0.20
モル）を入れ、一方、滴下ロート中に20％水酸化ナトリ
ウム水溶液84.0g（0.40モル）を用意した。

フラスコ内温を20℃に維持し、撹拌しながらホスゲンを
ホスゲン吹き込み管を通じて10g/hrで２時間吹き込ん
だ。同時に、20％水酸化ナトリウム水溶液を滴下ロート
より２時間かけて滴下した。吹き込み及び滴下終了後、
さらに20℃で１時間熟成した。

この反応マスをサンプリングしてガスクロマトフラフィ
ーにより、ヘキサヒドロ−1,3−ジメチル−2H−1,3−ジ
アゼピン−２−オンの定量を行った。生成収率は78.9％
であった。

実施例−２ N,N′−ジメチル−1,4−ブタンジアミンの代わりに、1,
4−ブタンジアミン17.6g（0.20モル）を使用した以外実
施例−１と同様に反応させ、分析を行った。その結果、
ヘキサヒドロ−2H−1,3−ジアゼピン−２−オンの生成
収率は80.1％であった。

実施例−３ N,N′−ジメチル−1,4−ブタンジアミンの代わりに、N,
N′−ジエチル−1,4−ブタンジアミン28.9g（0.20モ
ル）を使用した以外実施例−１と同様に反応させ、分析
を行った。その結果、1,3−ジエチル−ヘキサヒドロ−2
H−1,3−ジアゼピン−２−オン−の生成収率は、75.7％
であった。

実施例−４ N,N′−ジメチル−1,4−ブタンジアミンの代わりに、N,
N′−ジプロピル−1,4−ブタンジアミン31.7g（0.20モ
ル）を使用した以外実施例−１と同様に反応させ、分析
を行った。その結果、ヘキサヒドロ−1,3−ジプロピル
−2H−1,3−ジアゼピン−２−オンの生成収率は72.7％
であった。

実施例−５ N,N′−ジメチル−1,4−ブタンジアミンの代わりに、N,
N′−ジブチル−1,4−ブタンジアミン34.5g（0.20モ
ル）を使用した以外実施例−１と同様に反応させ、分析
を行った。その結果、1,3−ジブチルヘキサヒドロ−2H
−1,3−ジアゼピン−２−オンの生成収率は72.3％であ
った。

実施例−６ N,N′−ジメチル−1,4−ブタンジアミンの代わりに、2,
5−ジメチル−2,5−ヘキサンジアミン28.9g（0.20モ
ル）を使用した以外は実施例−１と同様に反応させ、分
析を行った。その結果、ヘキサヒドロ−2H−4,4,7,7−
テトラメチル−2H−1,3−ジアゼピン−２−オンの生成
収率は、75.2％であった。

実施例−７ 20％水酸化ナトリウム水溶液の代わりに、トリエチルア
ミン40.5g（0.40モル）を使用した以外は実施例−１と
同様に反応させ、分析を行った。その結果、ヘキサヒド
ロ−1,3−ジメチル−2H−1,3−ジアゼピン−２−オン生
成収率は、71.4％であった。

実施例−８ ホスゲン吹き込み管、滴下ロート、pH測定用電極、温度
計、還流冷却器及び攪拌機を備えた500mlガラス製フラ
スコに、水100ml、N,N′−ジメチル−1,4−ブタンジア
ミン23.2g（0.20モル）及び36％塩酸30.4（0.30モル）
を装入した。

一方、滴下ロート中に20％水酸化ナトリウム水溶液168.
0g（0.80モル）を用意した。

冷却しながら反応温度を20℃に維持し、撹拌下にホスゲ
ンを10g/hrで２時間吹き込んだ。同時に水酸化ナトリウ
ム水溶液を２時間かけて反応液のpHを7.0±0.3に管理し
ながら滴下した。吹き込み及び滴下終了後、窒素20l/分
で20分間系内をパージした。

この反応マスをサンプリングしてガスクロマトグラフィ
ーによりヘキサヒドロ−1,3−ジメチル−2H−1,3−ジア
ゼピン−２−オンの定量を行った。生成収率は91.2％で
あった。

反応終了液に49％水酸化ナトリウム水を加えてpHを12付
近とした後、1,2−ジクロルエタン150g/回で２回抽出
し、油層を分離後蒸留して、ヘキサヒドロ−1,3−ジメ
チル−2H−1,3−ジアゼピン−２−オン（沸点94〜95℃/
4torrの留分）24.1gを得た。

（比較例１） ホスゲン吹き込み管、温度計、還流冷却器及び攪拌機を
備えた300mlガラス製フラスコにトルエン100ml、N,N′
−ジメチル−1,4−ブタンジアミン23.2g（0.20モル）を
装入した。フラスコ内温を20℃に維持し、撹拌しながら
ホスゲンをホスゲン吹き込み管を通じて10g/hrで２時間
吹き込んだ。

この反応マスをサンプリングしてガスクロマトグラフィ
ーにより、ヘキサヒドロ−1,3−ジメチル−2H−1,3−ジ
アゼピン−２−オンの定量を行った。生成収率は15.3％
であった。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】式（Ｉ） Ｒ−NH−Ｒ′−NH−Ｒ （Ｉ） （式中、Ｒは水素原子または低級アルキル基、Ｒ′はテ
   トラメチレン基または低級アルキル基で置換されたテト
   ラメチレン基である。）で示されるジアミン類とホスゲ
   ンとの反応により式（II） （式中、Ｒ、Ｒ′は式（Ｉ）のＲ、Ｒ′と同じ）で示さ
   れるヘキサヒドロ−2H−1,3−ジアゼピン−２−オン類
   を得るに際し、実質的に水及び脱塩酸剤の存在下に反応
   させることを特徴とするヘキサヒドロ−2H−1,3−ジア
   ゼピン−２−オン類の製造方法。
2. 【請求項２】pHを3.0〜10.0に維持する特許請求の範囲
   第（１）項記載の方法。
3. 【請求項３】pHを5.0〜8.0に維持する特許請求の範囲第
   （１）項記載の方法。
4. 【請求項４】ホスゲンを、前記式（Ｉ）で示されるジア
   ミン類に対し1.0〜1.5倍モル用いる特許請求の範囲第
   （１）項記載の方法。
5. 【請求項５】脱塩酸剤がアルカリ金属化合物である特許
   請求の範囲第（１）項記載の方法。
6. 【請求項６】脱塩酸剤が第３級アミンである特許請求の
   範囲第（１）項記載の方法。