KR100214729B1 - 말론산 모노에스테르의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
아실 할라이드 또는 할로카보네이트 및 산무수물 또는 디카르보네이트로 구성된 군에서 선택된 말론산의 활성제 및 염기의 존재하에서, 말론산을 알콜과 반응시켜 한단계에 의해 양호한 수율로 말론산 모노에스케르를 제조할 수 있다.
Description
본 발명은 의약 또는 농화학약품 생산에 있어서, 중간 산물로 유용한 말론산 모노에스테르를 제조하는 방법에 관한 것이다.
종래에는,
⑴ 말론산에서 제조된 말로네이트 디에스테르의 부분적 가수분해
(참조. Org. Synthesis Coll., 4, 417 (1963)),
⑵ 디에틸 말로네이트에서 제조된 di - tert - 부틸 말로네이트의 부분적 가수 분해(참조 Carbohydr. Res., 169, 171 (1987)),
⑶ 말론산에서 제조된 di - tert - 부틸 말로네이트의 부분적 가수분해
(참조 Rec. Trav. Chim., 58, 1048 (1939))또는
⑷ tert - 부틸이소시아나이드를 말로산 및 알콜과 반응
(참조 J. Chem., 119 (1977) 시켜서 말론산 모노에스테를 제조하였다.
이들 방법들은 다단계 반응의 필요성, 저수율, 또는 값비싼 시약사용 등의 결점을 지니고 있어서 말론산 모노에스테르 제조용의 기술적 방법으로 적절하지 못하다.
본 발명의 목적은 고수율로 한단계로 저렴한 출발물질로부터 말론산 모노 에스테르를 제조하는 신규한 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 하기식(Ⅱ)
R2-A-X (Ⅱ)
(식중, R2는 알킬기 또는 치환 또는 비치환 알릴기이며 A는 - SO2 -, - CO - 또는 - OCO - 이며, X는 염소원자 또는 브롬원자이다) 의 술포닐 할라이드, 아실 할라이드 또는 할로카보네이트, 및 하기 식(Ⅲ)
R2-A-O-E-R3(Ⅲ)
(식중, R2는 상기에 정의한 바와 같고, A 는 - CO - 또는 - OCO - 이며, E 는 - CO - 또는 - COO - 이고, R3는 알킬기, 알릴기, 또는 아르알킬기이며, 단 R2및 R3는 동일하거나 상이할 수 있다.)의 산무수물 또는 다카르보네이트로 구성된 군에서 선택된 말론산의 활성제 및 염기의 존재하에서, 말론산을 하기 식(Ⅰ)의 알콜
R1- OH (Ⅰ)
(상기식에서, R1은 알킬기, 알릴기, 아릴기 또는 아르알킬기이다)
과 반응시키는 것으로 이루어진 말론산 모노에스테르를 제조하는 방법이 제공된다.
본 발명에 있어서, 알킬기는 1 내지 20 탄소원자, 바람직하게는 1 내지 10 탄소원자가 있는 직쇄 또는 분지쇄 알킬기를 의미한다. 아릴기는 6 내지 15 탄소원자, 바람직하게는 6 내지 10 탄소원자가 있는 치환 또는 비치환 아릴기(예, 페닐기, 톨릴기, m-클로로페닐기, p-니트로페닐기 등)를 의미하고, 아르알킬기는 7 내지 16 탄소원자, 바람직하게는 7 내지 11 탄소원자를 의미한다. 아릴기의 치환기에는 1 내지 5 탄소원자가 있는 알킬기, 1 내지 5 탄소원자가 있는 알콕시기, 히드록실기, 할로겐원자 및 니트로기등이 포함된다.
알콜(Ⅰ)의 양은 말론산 1 몰당 1 내지 50몰, 바람직하게는 2 내지 20몰이다.
염기의 예는 아민류(예, 트리에틸아민, 트리메틸아민, 디이소프로필에틸아민, N-메틸피페리딘 등), 알칼리 금속 카보네이트류, 알칼리금속 알콕시드류(예, 에톡시드 나트륨, 메톡시드 나트륨, tert-부톡시드 칼륨, 탄산나트륨, 탄산 칼륨 등), 알칼리 금속 히드라이드류 등이다. 수율 또는 취급 적성의 관점에서, 아민류, 특히 1 내지 5 탄소원자가 있는 알킬기, 1 내지 10 탄소원자가 있는 아미노기 또는 히드록시기로 치환될 수 있는 피리딘이 바람직하다. 염기의 적당량은 염기의 종류 및 또한 활성제의 종류에 따라 다양하지만 염기의 양은 말론산 1 몰당 1 내지 3몰, 바람직하게는 2 내지 2.6몰이다.
활성제 (Ⅱ) 및 (Ⅲ)중, 카르복실산 또는 술폰산의 아실클로라이드 및 산무수물이 바람직히다. 특히 아세트산 무수물, 메탄술포닐 클로라이트 및 아세틸 클로라이드가 바람직하다.
활성제의 적당량은 활성제의 종류 및 또한 염기의 종류에 따라 다양하지만, 활성제의 양은 말론산 1 몰당 1 내지 2몰, 바람직하게는 1 내지 1.3몰이다.
이 반응은 용매내에서 수행될 수 있다. 용매의 바람직한 예는 에테르류(예, 테트라히드로푸란, 디옥산, 디메톡시 에탄 등), 방향족 탄화수소(예, 벤젠, 롤루엔 등)할로겐화 탄화수소(예, 메틸렌클로라이드, 클로로포름, 트리클로로에탄 등), 에스테르류(예, 에틸아세테이트, 메틸아세테이트 등) 및 에스테르화 반응에 사용될 수 있는 알콜 등이다. 수율 및 취급 적성의 관점에서, 에테르 및 에스테르, 특히, 테트라히드로푸란 및 에틸 아세테이트가 바람직하다.
반응 온도는 -20 내지 +50oC, 바람직하게는 -10 내지 +50oC, 더욱 바람직하게는 -10 내지 +30oC이다.
반응 시간은 기타 반응 조건, 가령 반응온도에 좌우되며, 통상 1 내지 드 보다 긴 반응시간을 요한다.
말론산 모노에스테르는 통상의 방법, 가령 증류 추출, 재결정 등의 방법으로 반응 혼합물에서 회수한다.
본 발명은 하기의 실시예로 구체적으로 설명될 수 있다.
[실시예1]
모노-tert-부틸 말로네이트의 합성
테트라히드로푸란(40ml) 중의 말론산(5.2g, 50 밀리몰)의 용액에 피리딘(9.1g, 115 밀리몰) 및 tert-부탄올(10ml, 106밀리몰)을 첨가하고 교반한 다음 0oC까지 냉각한다. 이 혼합물에 20분에 걸쳐 메탄술포닐 클로라이드(6.59g, 57.5 밀리몰)을 첨가하고 1 시간 교반한다. 다음, 메틸렌 클로라이드(30ml) 및 물(10ml)을 첨가하고, 수산화 나트륨 30% 수용액으로 이 혼합물의 pH를 10 내지 11로 조절한다. 이용액을 분리하여 수성층을 메틸렌 클로라이드(10ml)로 3회 세척한다. 6N 염산으로 수성층의 pH를 2.5로 조절한 후, 수성층을 메틸렌 클로라이드(30ml)로 4회 추출한다. 그 추출해 모은 유기층을 황산나트륨으로 건조하고 농축하여 거의 순수한 표제 화합물(5.64g)을 얻는다. 수율 70%.
1H-NMR (CDC13):δ=1.45(s, 9H), 3.33 (s, 2H), 9.97 (brs. 1H).
IR(neat) ; 3000, 1730, 1160 cm-1
[실시예2]
모노-tert-부틸 말로네이트의 합성
테트라히드로푸란(40ml) 중의 말론산(5.2g, 50 밀리몰)의 용액에 피리딘(9.1g, 115 밀리몰) 및 tert-부탄올(10ml, 106밀리몰)을 첨가하고 교반한 다음 0oC까지 냉각한다. 이 혼합물에 20분에 걸쳐 메탄술포닐 클로라이드(6.59g, 57.5 밀리몰)을 첨가하고 1 시간 교반한다. 침전된 염을 여과 제거한다. 여액에 에틸아세테이트(30ml) 및 물(100ml)을 첨가하고, 수산화 나트륨 20% 수용액으로 이 혼합물의 pH를 8 내지 9로 조절한다. 이 혼합물을 분리하여 수성층을 메틸렌 클로라이드(50ml)로 3회 세척한다. 진한 염산으로 수성층의 pH를 2.5로 조절한 후, 수성층을 메틸렌 클로라이드(50ml)로 8회 추출한다. 그 추출해 모은 유기층을 황산나트륨으로 건조하고 농축하여 거의 순수한 표제 화합물(5.71g)을 얻는다. 수율 71%.
1H-NMR 및 IR의 결과는 실시예 1 에서와 동일하다.
[실시예3]
모노-tert-부틸 말로네이트의 합성
테트라히드로푸란(40ml) 중의 말론산(5.2g, 50 밀리몰)의 용액에 피리딘(9.49g, 62 밀리몰) 및 tert-부탄올(10ml, 106밀리몰)을 첨가하고 교반한 다음 0oC까지 냉각한다. 이 혼합물에 20분에 걸쳐 아세트산 무수물(6.13g, 60 밀리몰)을 첨가하고 0oC에서 10분간 교반한 다음, 실온에서 5시간 더 교반한다. 반응 혼합물을 감압하에서 농축한 후, 메틸렌 클로라이드(30ml) 및 물(10ml)을 첨가하고, 수산화 나트륨 30% 수용액으로 이 혼합물의 pH를 10 내지 11로 조절한 다음 실온에서 1 시간 교반한다. 이 혼합물을 분리하여 수성층을 메틸렌 클로라이드(10ml)로 3회 세척한다. 6N 염산으로 수성층의 pH를 2.5로 조절한 후, 수성층을 메틸렌 클로라이드(30ml)로 4회 추출한다. 그 추출해 모은 유기층을 황산나트륨으로 건조하고 농축하여 조 모노 - tert - 부틸 말로네이트를 얻으며, 감압하에서 이를 농축, 아세트산을 제거하여 거의 순수한 표제 화합물(5.37g)을 얻는다. 수율 67%.
1H-NMR 및 IR의 결과는 실시예 1 에서와 동일하다.
[실시예4]
모노-tert-부틸 말로네이트의 합성
아세트산 무수물 대신 di-tert-부틸 디카르보네이트(13.1g, 60 밀리몰)를 사용하는 것을 제외하고 실시예 3 에서와 동일한 방법으로, 반응을 수행하여 거의 순수한 표제 화합물 (3.88g)을 얻는다. 수율 67%
1H-NMR 및 IR의 결과는 실시예 1 에서와 동일하다.
[실시예5]
모노에틸 말로네이트의 합성
테트라히드로푸란(40ml)중의 말론산(5.2g, 50 밀리몰)의 용액에 피리딘(9.1g, 115 밀리몰) 및 에탄올(5.9ml, 102밀리몰)을 첨가하고 교반한 다음 0oC까지 냉각한다. 이 혼합물에 20분에 걸쳐 메탄술포닐 클로라이드(6.59g, 57.5밀리몰)을 첨가하고 1시간 교반한다. 다음, 메틸렌 클로라이드(30ml) 및 물(10ml)을 첨가한다. 수산화 나트륨 30% 수용액으로 이 혼합물의 pH를 10 내지 11로 조절한 다. 이 혼합물을 분리하여 수성층을 메틸렌 클로라이드(10ml)로 3회 세척한다. 6N 염산으로 수성층의 pH를 2.5로 조절한 후, 수성층을 메틸렌 클로라이드(30ml)로 4회 추출한다. 그 추출해 모은 유기층을 황산나트륨으로 건조하고 농축하여 거의 순수한 표제 화합물(2.38g)을 얻는다. 수율 35%.
1H-NMR (CDC13):δ=1.3(t, 3H), 3.43 (s, 2H), 4.29 (q, 2H), 9.32(brs. 1H).
[실시예6]
모노이소프로필 말로네이트의 합성
테트라히드로푸란(40ml)중의 말론산(5.2g, 50 밀리몰)의 용액에 피리딘(9.1g, 115 밀리몰) 및 이소프로판올(7.65ml, 99밀리몰)을 첨가하고 교반한 다음 0oC까지 냉각한다. 이 혼합물에 20분에 걸쳐 메탄술포닐 클로라이드(6.59g, 57.5밀리몰)을 첨가하고 1시간 교반한다. 다음, 메틸렌 클로라이드(30ml) 및 물(10ml)을 첨가하고 수산화 나트륨 30% 수용액으로 이 혼합물의 pH를 10 내지 11로 조절한다. 이 혼합물을 분리하여 수성층을 메틸렌 클로라이드(10ml)로 3회 세척한다. 6N 염산으로 수성층의 pH를 2.5로 조절한 후, 수성층을 메틸렌 클로라이드(30ml)로 4회 추출한다. 그 추출해 모은 유기층을 황산나트륨으로 건조하고 농축하여 거의 순수한 표제 화합물(4.71g)을 얻는다. 수율 65%.
1H-NMR (CDC13):δ=1.3(d, 6H), 3.37 (s, 2H), 507(m, 1H), 8.78(brs. 1H).
[실시예7]
모노벤질 말로네이트의 합성
테트라히드로푸란(40ml)중의 말론산(5.2g, 50 밀리몰)의 용액에 피리딘(9.1g, 115 밀리몰) 및 벤질 알콜(10.35ml, 100밀리몰)을 첨가하고 교반한 다음 0oC까지 냉각한다. 이 혼합물에 20분에 걸쳐 메탄술포닐 클로라이드(6.59g, 57.5밀리몰)을 첨가하고 1시간 교반한다. 다음, 메틸렌 클로라이드(30ml) 및 물(10ml)을 첨가한다. 수산화 나트륨 30% 수용액으로 이 혼합물의 pH를 10 내지 11로 조절한다. 이 혼합물을 분리하여 수성층을 메틸렌 클로라이드(10ml)로 3회 세척한다. 6N 염산으로 수성층의 pH를 2.5로 조절한 후, 수성층을 메틸렌 클로라이드(30ml)로 4회 추출한다. 그 추출해 모은 유기층을 황산나트륨으로 건조하고 농축하여 거의 순수한 표제 화합물(4.80g)을 얻는다. 수율 49%.
1H-NMR (CDC13):δ=3.44(s, 2H), 5.17 (s, 2H), 7.33(s, 5H), 8.27(brs. 1H).
Claims (8)
- 하기식(Ⅱ)R2-A-X (Ⅱ)(식중, R2는 알킬기 또는 치환 또는 비치환 알릴기이며 A는 - SO2 -, - CO - 또는 - OCO - 이며, X는 염소원자 또는 브롬원자이다) 의 술포닐 할라이드, 아실 할라이드 또는 할로카보네이트, 및 하기 식(Ⅲ)R2-A-O-E-R3(Ⅲ)(식중, R2는 상기에 정의한 바와 같고, A 는 - CO - 또는 - OCO - 이며, E 는 - CO - 또는 - COC - 이고, R3는 알킬기, 알릴기, 알릴기 또는 아르알킬기이며, 단 R2및 R3는 동일하거나 상이할 수 있다.)의 산무수물 또는 다카르보네이트(dicarbonate)로 구성된 군에서 선택된 말론산의 활성제 및 염기의 존재하에서, 말론산을 하기 식(Ⅰ)의 알콜R1- OH (Ⅰ)(상기식에서, R1은 알킬기, 알릴기, 아릴기 또는 아르알킬기이다)과 반응시키는 것을 특징으로 하는 말론산 모노에스테르의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 염기가 아민임을 특징으로 하는 방법.
- 제1항에 있어서, 염기가 치환될 수 있는 피리딘임을 특징으로 하는 방법.
- 제1항에 있어서, 술포닐 할라이드가 메탄술포닐 클로라이드임을 특징으로 하는 방법.
- 제1항에 있어서, 아실 할라이드가 아세틸 클로라이드임을 특징으로 하는 방법.
- 제1항에 있어서, 산무수물이 아세트산 무수물임을 특징으로 하는 방법.
- 제1항에 있어서, 알콜이 tert-부탄올임을 특징으로 하는 방법.
- 제1항에 있어서, 디카르보네이트가 tert-부틸 디카르보네이트임을 특징으로 하는 방법.
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