KR0160518B1 - 알킬 메틸-3-카브알콕시 에틸포스피네이트의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 일반식(II)의 화합물을 일반식(III)의 알콜레이트와 -30내지 +10℃에서 반응시킴을 특징으로 하여 일반식(I)의 알킬 메틸-3-카브알콕시에틸포스피네이트를 제조하는 방법에 관한 것이다.
상기식에서, R은 (C1-C4)알킬이고; Me는 Na 또는 K이다.
Description
본 발명은 일반식(Ⅱ)의 화합물을 일반식(Ⅲ)의 알콜레이트와 -30 내지 +10℃에서 반응시켜 일반식(Ⅰ)의 화합물을 제조하는 방법에 관한 것이다.
상기 식에서, R은 (C1-C4)알킬이고; Me는 Na 또는 K이다.
R은 바람직하게는 메틸 및 에틸이다.
반응온도는 -20 내지 0℃인 것이 바람직하다.
R이 (C1-C4)알킬인 경우 메틸, 에틸, n-프로필, 이소프로필, n-부틸, 2급-부틸 또는 3급 부틸이다.
일반식(Ⅰ)의 화합물은 제초 활성이 있는 물질(EP-A 30,424)의 합성에 중요한 전구체 밀 중간체이다.
구조적으로 간단한 포스폰산 할라이드를 알콜레이트와 반응시켜 상응하는 포스핀산 에스테르를 생성하는 것은 공지되어 있다. 그러나, 이러한 공정의 수율은 불만족스러우며 (50%; 문헌 Houben-Weyl, Methoden der Org. Chemic(Methods in Organic Chemistry), Vol. XII/1(1963) p.248), 특히 불활성 용매의 사용이 불가피할 경우에 그러하다. 용매인 벤젠을 가하여 약 80%의 생성물 수율을 수득할 수 있다.
다른 참조 문헌에 따라 일반식(Ⅰ)의 포스핀산에스테르를 제조하는 방법도 역시 산업적 규모에서 불충분한 수율을 제공한다. 예를 들어, 문헌[Chairullin, Sobchuk, Pudovik, Z. obsc. Chim. 37(1697) No.3, page 710-714, engl. p. 660-669]에 따른 수율은 단지 32 내지 41%이다. 용매로서 벤젠을 사용하면, 냉 에탄올을 사용하여 목적하는 에스테르 이론치의 단지 47%만이 수득된다[Chairullin, Vasjanina, Pudovik, Z. obsc. Chim. 39(1969) No. 2, page 341-346 참조].
문헌[Chairullin, Doklady Akad, nauk SSSR 162(1965) No. 4, page 827-828]에 따르면, 트리에틸아민 보조염기로 사용할 때 일반식(Ⅰ)의 화합물이 50 내지 58%의 수율로 수득된다. 조 반응생성물의 중류시, 고-비점 무수물이 형성된다[Z. obsc. Chim. 36(1996) No. 3, page 494-498 참조].
따라서, 문헌에 공지된 방법으로 수득된 알킬포스피네이트(Ⅰ)는 후속 반응에서 사용하기 전에 추가의 정제공정을 거쳐야 한다. 더욱이, 상당한 수율로 수득된 부산물을 처리하고/하거나 폐기하여야 하며, 이는 경제적 및 생태학적 측면에서 불리한 점이다.
본 발명에 따라서 상기한 모든 단점들이 극복되며, 목적하는 생성물(Ⅰ)을 이론치의 95% 이상으로 수득하며, 이는 높은 순도로서 생성물을 후속 반응에 직접 사용할 수 있다. 더욱이, 본 발명에 따른 공정은 매우 작동하기가 간편하며 연속 공정으로도 적절하다.
본 발명에 따라 사용되는 알콜레이트(Ⅲ)의 예로는 나트륨 이소프로필레이트, 칼륨 3급-부틸레이트, 나트륨 부틸레이트가 있으며, 특히 나트륨 메틸레이트와 나트륨 에틸레이트가 바람직하다.
일반식(Ⅱ)의 화합물은 메틸 디클로로포스판과 아크릴산으로부터 수득할 수 있다[Chairullin, Sobcuk, Pudovik, Z. obsc. Chim. 37(1967) No. 3, page 710-714참조]. 알콜레이트(Ⅲ)(또는 상응하는 알콜레이트용액)의 제조는 본 분야 숙련가에게 공지되어 있다.
화합물(Ⅱ) 및 (Ⅲ)는 -30℃ 내지 +10℃에서 반응시키며, -20℃ 내지 0℃가 바람직하다.
일반식(Ⅰ)의 화합물의 제조를 위해 필요한 알콜레이트의 양은 화합물(Ⅱ) 1몰당 적어도 2몰이다. 따라서, 사용된 일반식(Ⅱ)의 화합물이 알콜레이트(Ⅲ)와 반응할 수 있는 산성 2급 성분, 에를 들어, 2-메틸-5-옥소-1,2-옥사포스폴란 2-옥사이드(독일연방공화국 공개특허공보 제 2,531,238 호)로 오염된 경우, 알쿨레이트의 양은 증가되어야 한다.
알콜레이트는 알콜성 용액의 형태로 사용된다. 추가량의 상응하는 알콜을 반응 혼합물에 가하는 것이 편리하다. 이러한 알콜을 반응 혼합물이 본 발명에 따른 낮은 반응 온도에서도 교반될 수 있게 희석제로 작용한다. 그러나, 벤젠과 같은 추가의 불활성 용매는 필요하지 않다(실시예1 내지 3 참조).
본 발명에 따른 공정은, 알콜레이트 용액을 초기에 -20 내지 0℃에서 도입하고, 디클로라이드(Ⅱ)를 이 온도에서 측정하여 가하는 방식으로 편리하게 수행할 수 있다. 교반된 반응 혼합물을 실온으로 하고, 침전된 염을 여과한 다음, 저-비점 화합물을 증류시킨다. 남아있는 조 생성물을 단경로(short-path) 증류에 의해 고 진공하에서 정제한다. 이러한 공정에서 일반식(Ⅰ)의 에스테르가 97%(GC) 이상의 순도로 얻어진다.
다음 실시예는 본 발명을 더욱 상세히 설명하기 위한 것이다.
[실시예 1]
[메틸 메틸-3-카보메톡시에틸포스피네이트 Ⅰ]
339g(1,883 몰)의 나트륨 메틸레이트 용액(메탄올 중 30% 강도)과 200㎖의 메탄올을 -20℃에서 초기 도입시키고, 189g의 메틸-3-클로로카보닐에틸포스피닐 클로라이드(88.4% 순도)를 45분에 걸쳐 가한다. -20℃에서 30분간 교반하고, 반응 혼합물을 실온으로 되게 한다. 염화나트륨(96.5g)을 흡입 여과해내고 소량의 메탄올로 세척한 다음, 모액을 농축시킨다. 191.3g의 조생성물을 수득하며, 그로부터 또다시 7.8g의 염화나트륨이 침전된다. 재여과 후 수득된 혼합물은 다음의 조성을 갖는다(GC): 85.6%의 생성물(Ⅰ)(이론치의 98.7%), (14.0%의 메틸-3-카보메톡시에틸포스핀산의 나트륨염(이는 디클로라이드(Ⅱ)에 불순물로서 함유된 2-메틸-5-옥소-1,2-옥사포스폴란 2-옥사이드에 기인한다). 단경로 증발기상 0.25mbar(쟈켓온도 130℃)에서의 증류는 159.8g의 일반식(Ⅰ)의 생성물을 제공하는데, 이의 GC에 따른 순도는 97%이다. 이는 이론치의 97.4%에 해당하는 생성물 수율이다. 반응 생성물은 또한 2.5%의 메틸-3-카보메톡시에틸포스핀산을 함유한다.
[실시예 2]
[메틸 메틸-3-카보메톡시에틸포스피네이트 Ⅰ]
353g의 30% 강도 나트륨 메틸레이트 용액(1.96 몰)과 200㎖의 메탄올을 초기에 -10℃에서 도입하고, 189g의 메틸-3-클로로카보닐에틸포스피닐 클로라이드(96.0% 순도)를 45분에 걸쳐 계량하여 가한다. -10℃에서 잠깐 교반하고 혼합물을 실온으로 되게 방치한다. 염화나트륨을 흡입 여과해내고, 소량의 메탄올로 세척한 다음, 모액을 농축시킨다. 염화나트륨을 다시 여과해낸 후 180.9g의 조 생성물을 수득하며, 이는 GC에 따르면 다음과 같은 조성을 갖는다: 93.6%의 생성물 Ⅰ(이론치의 98.0%), 4.5%의 메틸-3-카보메톡시에틸포스핀산의 나트륨염. 이 생성물은 EP-A 30,424호에 따른 후속 반응에 비증류된 상태로 사용될 수 있다. 그러나, 대부분량의 모노에스테르는 실시예1에서 기술한 바와 같은 증류 방법으로 분리해낼 수 있다.
[실시예 3]
[에틸 메틸-3-카보에톡시에틸포스피네이트 Ⅰ]
700㎖의 무수 에탄올 및 42.1g의 나트륨으로부터 나트륨 에틸레이트(1.82 몰)를 형성시킨다. 물질을 -20℃로 냉각시키고, 189g의 메틸-3-클로로카보닐-에틸포스피닐 클로라이드(84% 순도)를 이 온도에서 45분에 걸쳐 가한다. 혼합물을 방치하여 실온으로 되게 하고, 1시간동안 교반을 계속한다. 염화나트륨을 흡입 여과하고, 저-비점 화합물을 증류 제거한다. 잔류물은 85.9%(이론치의 95%)의 에틸 메틸-3-카브에톡시에틸포스핀산 및 4.8%(이론치의 6.1%)의 에틸 메칠-3-카복시에틸포스피네이트를 함유하는 193.2g의 잔사이다. 단-경로 증발기상 0.3mbar에서 (쟈켓온도 140℃) 증류시켜 168.5g의 생성물(Ⅰ)을 수득하며, 이는 GC(실릴화)에 따르면 순도가 98.3%이다. 이는 이론치의 94.8%에 해당하는 생성수율이다.
[실시예 4(비교 실시예)]
[메틸 메틸-3-카보메톡시에틸포스피네이트Ⅰ]
2.2 몰의 메탄올을 환류시키면서 최초로 도입한다. 198g(84% 순도)의 메틸-3-콜로로카보닐-에틸포스피닐 클로라이드를 1시간에 걸쳐 가한다. 폐기 가스가 격렬하게 방출된다. 30분동안 교반을 계속한다. 저-비점 성분을 증류제거한다. 172.3g의 조 생성물을 수득하며, GC에 따른 결과 이는 98.6%의 메틸-3-카보메톡시에틸포스핀산을 함유한다.
[실시예 5(비교실시예)]
200㎖의 메탄올과 2.0 몰의 트리에틸아민을 0℃에서 최초로 도입한다. 189g(84% 순도)의 일반식(Ⅱ)의 메틸-3-클로로카보닐에틸포스피닐 클로라이드를 1시간에 걸쳐 가하고, 이때 온도는 그대로 유지시킨다. 트리에틸아민 하이드로클로라이드의 침전이 형성된다. 혼합물을 농축시키고 염을 여과한 다음, 조 생성물을 수득하는데 이는 이론치의 38%의 메틸-3-카보메톡시에틸포스핀산 이외에 약 52%의 디메틸 메틸-3-카보메톡시에틸포스피네이트를 함유한다. 생성물-함유 성분은 반응 혼합물에도 존재한다.
Claims (10)
- 일반식(Ⅱ)의 화합물을 일반식(Ⅲ)의 알콜레이트와 -30 내지 +10℃에서 반응시킴을 특징으로 하여, 일반식(Ⅰ)의 화합물을 제조하는 방법.상기 식에서, R은 (C1-C4)알킬이고; Me는 Na 또는 K이다.
- 제1항에 있어서, 반응온도가 -20℃ 내지 0℃인 방법.
- 제1항에 있어서, R이 메틸인 방법.
- 제2항에 있어서, R이 메틸인 방법.
- 제1항에 있어서, R이 에틸인 방법.
- 제2항에 있어서, R이 에틸인 방법.
- 제4항에 있어서, Me가 나트륨인 방법.
- 제6항에 있어서, Me가 나트륨인 방법.
- 제4항에 있어서, Me가 칼륨인 방법.
- 제6항에 있어서, Me가 칼륨인 방법.
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