KR100218979B1 - 3-메틸퀴놀린-8-카르복실산의 제조방법 - Google Patents

3-메틸퀴놀린-8-카르복실산의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 요오드 또는 요오드 화합물의 존재하에 70 내지 90 중량 % 농도 황산중에서 하기 일반식(Ⅱ)의 o-톨루이딘 또는 그 유도체와 하기 일반식(Ⅲ)의 메타크롤레인을 반응시키고, 생성한 하기 일반식(Ⅳ)의 3, 8-디메틸퀴놀린 또는 그 유도체를 바나듐 이온의 존재하에, 황산을 함유하는 용액 중에서 질산으로 산화시킴으로써 하기 일반식(Ⅰ)을 3-메틸퀴놀린-8-카르복실산 및 그 유도체를 제조하는 방법에 있어서, 3, 8-디메틸퀴놀린(Ⅳ)의 황산-함유 반응 용액 중에서, 우선 반응의 부산물을 산화에 의해 분해하고, 생성한 3, 8-디메틸퀴놀린 용액을 증류에 의해 응축시킨 후, 3, 8-디메틸퀴놀린을 질산으로 동일매질에서 산화시켜서 3-메틸퀴놀린카르복실산을 수득하는 방법에 관한 것이다.
[화학식Ⅰ]
Figure kpo00001
[화학식Ⅱ]
Figure kpo00002
[화학식 Ⅲ]
Figure kpo00003
[화학식 Ⅳ]

Description

3-메틸퀴놀린-8-카르복실산의 제조 방법
본 발명은 하기 화학식(Ⅱ)의 o-톨루이딘 또는 이것의 유도체를 요오드 또는 요오드 화합물의 존재하에 70 내지 90중량% 농도의 황산 중에서 하기 화학식(Ⅲ)의 메타크롤레인과 반응시키고, 생성된 하기 화학식(Ⅳ)의 3,8-디메틸퀴놀린 또는 이것의 유도체를 바나듐 이온의 존재하에 황산을 함유하는 용액 중에서 질산에 의해 산화시켜서 3-메틸퀴놀린-8-카르복실산을 수득함으로써 하기 화학식(Ⅰ)의 3-메틸퀴놀린-8-카르복실산 또는 이것의 유도체를 제조하는 신규한 방법에 관한 것이다 :
Figure kpo00005
Figure kpo00006
Figure kpo00007
Figure kpo00008
EP-A 294 685호에는 요오드의 존재하에 황산을 함유하는 용액 중에서 o-톨루이딘 및 메타크롤레인으로부터 3,8-디메틸퀴놀린을 합성하는 방법이 기술되어 있다.
EP-A 282 778호에는 3,8-디메틸퀴놀린 및 이것의 유도체를 황산을 함유하는 용액 중에서 바나듐 이온의 존재하에 질산에 의해 3-메틸퀴놀린-8-카르복실산 및 이것의 유도체로 산화시키는 방법이 기술되어 있다. 그러나, 이 반응에서 유리한 결과를 얻기 위해서는 추출물의 순도가 중요하다는 것이 명백히 지적되었다.
그러나, 3-메틸퀴놀린-8-카르복실산(Ⅰ) 및 이것의 유도체의 종래의 합성 밥법은 중간생성물(Ⅳ)의 고가의 정제를 필요로 하기 때문에 기술적으로 만족스럽지 못하다. 이러한 정제가 생략되고 중간생성물(Ⅳ)의 합성으로부터의 반응 혼합물이 산화 단계에 직접 사용되면, 화합물(I)의 수율이 감소 한다. 또한, 이 경우에 산화는 활방한 발포를 수반하는데, 이는 공정 기술에 의해 반응을 상당히 더 어렵게 만든다.
본 발명은 중간생성물(IV)의 합성에서 제1반응 단계에 형성되는 부생성물이 화합물(Ⅰ)의 중간생성물(Ⅳ)의 산화시에 더 낮은 화합물(Ⅰ)의 수율 및 포움 형성의 원인이 된다는 발견에 근거한 것이다.
본 발명자들은 이들 부생성물이 주로 화합물(Ⅱ)와 (Ⅲ)의 용융 결합의 반응 조건하에서 형성되는 폴리메타크릴산염이라는 것을 발견하였다. 화합물(Ⅱ) 1몰당 1.4몰의 화합물(Ⅲ)이 사용되는 경우에, 이들 부생성물의 양은 3,8-디메틸퀴놀린(Ⅵ)을 기준으로 하여 약 5 내지 10중량%이다.
본 발명의 목적은 3-메틸퀴놀린-8-카르복실산의 1-단계 제조 방법을 제공하는데에 있다.
본 발명자들은 상기 목적이, 하기 화학식(Ⅱ)의 o-톨루이딘 또는 이것의 유도체를 요오드 또는 요오드 화합물의 존재하에 70 내지 90중량% 농도 황산 중에서 하기 화학식(Ⅲ)의 메타크롤렌인 또는 이것의 유도체와 반응시키고, 생성된 하기 화학식(Ⅳ)의 3,8-디메틸퀴놀린 또는 이것의 유도체를 바나듐 이온의 존재하에 황산을 함유하는 용액 중에서 질산에 의해 산화시킴으로써 하기 화학식(Ⅰ)의 3-메틸퀴놀린-8-카르복실산 또는 이것의 유도체를 제조하는 방법에 있어서, 3,8-디메틸퀴놀린(Ⅳ)의 황산 함유 반응 용액 중에서, 우선 반응의 부생성물을 산화에 의해 분해시키고, 생성된 3,8-디메틸퀴놀린 용액을 증류에 의해 농축시킨 후, 3,8-디메틸퀴놀린을 질산에 의해 동일반응계에서 산화시켜서 3-메틸퀴놀린카르복실산을 수득하는 방법에 의해 달성된다는 것을 발견하였다 :
Figure kpo00009
신규 방법의 요지는 황산 함유 반응 용액으로부터 산화에 의해 부생성물이 제거되어, 3,8-디메틸퀴놀린의 단리가 필요없게 된다는 사실에 근거한다. 결과적으로, 용융 결합과 산화는 둘 모두 하나의 매질(동일 반응계)에서 연속적으로 수행할 수 있다.
5 내지 65중량% 농도 수성 질산이 용융 결합의 부생성물의 산화분해용으로 특히 적합한 산화제이다.
반응의 부생성물의 산화성 분해를 위해, 질산은 화합물(Ⅱ)을 기준으로 하여 1.2 내지 3.0몰, 바람직하게는 1.3 내지 2몰의 양으로 첨가된다.
이러한 산화는 약 50℃에서 개시되고 약 70℃에서 충분한 속도로 수행된다. 혼합물이 약 150℃보다 높은 온도로 가열되면 포움 형성이 시작된다. 최적 온도 범위는 70 내지 130℃이다. 부생성물이 최대 온도에 도달하기 전에 미리 부분적으로 분해되도록 반응 혼합물을 서서히 가열하면, 상기 산화는 또한 더 높은 온도에서 수행될 수 있다.
반응의 부생성물의 분해 후에, 3,8-디메틸퀴놀린의 황산 함유 용액은 과량의 물을 증류시킴으로써 농축되고, 추가의 질산을 첨가함으로써 추가의 사전처리 없이 공지된 방법으로 산화된다.
신규 방법은 상응하는 o-톨루이딘, 특히 하기 일반식(IIa)의 화합물로부터 3-메틸퀴놀린-8-카르복실산 및 치환된 3-메틸퀴놀린-8-카르복실산을 제조하는데에 적합하고, 지금까지의 관찰 결과는 치환기들이 반응 조건하에서 불활성인 경우에 치환기들의 성질이 방법에 대해 약간의 효과 밖에는 갖지 못한다는 것을 보여주었다 :
Figure kpo00010
상기식에서, R1내지 R3는 각각 수소, 할로겐, 유기 탄소 함유 라디칼 및/또는 니트로기이다.
수소 이외에 바람직한 라디칼 R1내지 R3로는, 불소 염소, 브롬 또는 요오드와 같은 할로겐, 특히 염소, 메틸과 아릴, 특히 페닐이 있다.
이들 라디칼은 번갈아 질소, 산소 및 황과 같은 헤테로 원자에의해 차단될 수 있거나, 할로겐, 니트로, 술포닐, 아릴술포닐 및 카르복실과 같은 추가의 불활성 라디칼을 가질 수 있다.
신규 방법에 의해 더 쉽게 수득할 수 있는 3-메틸퀴놀린-8-카르복실산(Ⅰ)과 이것의 유도체는 예를 들어 곡물 보호제로서 사용된다.
[실시예]
o-톨루이딘(IIa)과 메타크롤레인(Ⅲ)으로부터의 3-메틸퀴놀린-8-카르복실산의 제조 방법의 일반적 실시예
변형 방법 1 :
(a) 용융 결합
o-톨루이딘 유도체 1몰을 EP-A 294 685호의 실시예 5에 따라 메타크롤레인 1.4몰과 반응시켰다.
(b) 부생성물의 분해
65중량% 농도 질산 140g과 (1a)로부터 수득한 용액을 오산화 바나듐 2g(2.2몰%)과 물 200g의 용액에 90℃에서 2시간 동안 동시에 첨가하였다.
첨가를 종료하고, 90℃에서 2시간 동안 더 방치시킨 후에, 반응 혼합물을 155℃로 가열하여 물 600g을 6시간 동안 증류 제거하였다.
(c) 퀴놀린카르복실산으로의 산화
그 다음, 155℃에서 65중량% 농도 질산 450g을 EP-A 282 778호의 실시예 2에 따라 상기 농축된 반응 혼합물을 첨가하면서, 10시간 동안 70
Figure kpo00011
/h의 공기 중에 통과시켰다.
변형 방법 2 :
(a) 용융 결합
물 300㎖를 150℃ 및 150mbar에서, o-톨루이딘 1몰로부터 방법(1a)와 유사한 방법으로 수득한 반응 혼합물로부터 증류 제거하였다.
(b) 폴리메타크릴산염의 분해
65중량% 농도 질산 140g 및 방법(2a)로부터 수득한 용액을 90℃에서 2시간 동안 오산화 바나듐 2g(2.2몰%)과 물 200㎖의 용액에 동시에 첨가하였다. 첨가를 종료한 후, 반응 혼합물을 90℃에서 2시간 동안 더 방치시켰다. 그다음, 온도를 155℃로 증가시켜서 물 300㎖를 4시간 동안 증류 제거하였다.
(c) 퀴놀린카르복실산으로의 산화
방법(2b)의 반은 혼합물을 155℃로 가열하고 방법(1c)의 유사하게 65중량% 농도 질산 450g을 사용하여 산화시키면서 70
Figure kpo00012
/h의 공기 중에 10시간 동안 통과시켰다.
변형 방법 3 :
(a) 용융 결합
o-톨루이딘 1몰을 방법(1a)에 기술한 바와 같이 반응시켰다.
(b) 부생성물의 분해
65중량% 농도 질산 140g과 방법(3a)으로부터 수득한 용액을 90℃에서 2시간 동안 물 200g에 동시에 첨가하였다. 90℃에서 4시간 더 방치시킨 후에, 온도를 155℃로 증가시켜서 물 600g을 6시간 동안 증류 제거 하였다.
(c)퀴놀린카르복실산으로의 산화
오산화 바나듐 2g(2.2몰%)을 방법(3b)의 농축 용액에 첨가하였다. 그 다음, 155℃에서 방법(1c)에 기술한 바와 같이 65중량% 농도 질산 450 g을 가하여 산화를 수행하면서 70ℓ/h의 공기 중에 통과시켰다.
변형 방법 4 :
(a) 용융 결합 :
o-톨루이딘 1몰을 방법(1a)와 유사하게 바와 같이 반응시켰다.
(b) 부생성물의 분해
방법(4a)으로부터 수득한 용액을 방법(1b)에 기술한 바와 같이 처리하였다.
(c) 퀴놀린카르복실산으로의 산화
방법(4b)에서 처리한 반응 혼합물을 20시간 동안 65중량% 농도 질산 1000g을 가하여 산화시키면서 155℃에서 70ℓ/h의 공기 중에 통과시키고, 통상적인 방법으로 처리하였다.
변형 방법 :
(a) 용융 결합
방법(1a)에 기술한 바와 같이 o-톨루이딘 1몰의 용융 결합을 수행하였다.
(b) 부생성물의 분해
예를 들어, 방법(1c)에 기술한 바와 같이 수득한 산화 용액 300g 및 오산화 바나듐 2g(2.2몰%)을 155℃로 가열하였다. 65중량% 농도 질산 140g 및 방법(5a)으로부터 수득한 반응 혼합물을 4시간 동안 상기 용액에 첨가하여 물 600g 을 증류 제거하였다.
(c) 퀴놀린카르복실산으로의 산화
동시에 농축시키고 부생성물을 유리시킨 방법(5b)으로부터의 상기 용액을 방법(1c)에 기술한 바와 같이 산화시켰다.
수행한 실험의 상세한 내용을 하기의 표1에 요약하였다.
Figure kpo00013
부생성물의 감소 및 퀴놀린카르복실산으로의 후속 산화의 수율에 대한 반응 매개변수의 효과를 하기 실시예에 따라 퀴놀린(Ⅳb)을 수득하기 위한 6-클로로-o-톨루이딘(Ⅱb)과 메타크롤레인(Ⅲ)의 반응에 대해 연구하였다.
변형 방법 12 :
(a) 용융 결합 :
메타크롤레인(Ⅲ) 1.4몰을 EP-A 294 685호의 실시예 5에 따라 6-클로로-o-톨루이딘(Ⅱb) 1몰(141.5g)에 첨가하였다.
(b) 부생성물의 분해
Y중량% 농도 질산 Yg(1.44몰) 및 방법(11a)로부터 수득한 용액을 T℃ 에서 t시간 동안 X의 용액에 동시에 첨가하였다.
첨가를 종료하고, T℃ 에서 t시간 동안 더 방치시킨 후에, 반응 혼합물을 155℃로 가열하여 물 Xg 을 t시간동안 증류 제거하였다.
(c) 7-클로로-3-메틸퀴놀린-8-카르복실산(Ⅰb)로의 산화
방법(11b)에서 농축한 용액을 방법(1c)에 기술한 바와 같이 산화시키고 후처리하였다.
부생성물의 분해에 대한 반응 매개변수 및 7-클로로-3메틸퀴놀린-8-카르복실산(Ⅰb)으로의 화합물(Ⅳb)의 후속 산화의 수율을 표2에 나타내었다.
Figure kpo00014

Claims (4)

  1. 하기 화학식(Ⅱ)의 o-톨루이딘 또는 이것의 유도체를 요오드 또는 요오드 화합물의 존재하에 70 내지 90중량% 농도 황산중에서 하기 화학식(Ⅲ)에 메타크롤레인과 반응시키고, 생성된 하기 일반식(Ⅳ)의 3, 8-디메틸퀴놀린 또는 이것의 유도체를 바나듐 이온의 존재하에, 황산을 함유하는 용액 중에서 질산에 의해 산화시킴으로써 하기 화학식(Ⅰ)을 3-메틸퀴놀린-8-카르복실산 또는 이것의 유도체를 제조하는 방법으로서, 3, 8-디메틸퀴놀린(Ⅳ)의 황산을 함유 반응 용액 중에서, 우선 반응의 부생성물을 산화에 의해 분해시키고, 생성된 3, 8-디메틸퀴놀린 용액을 증류에 의해 농축시킨 후, 3, 8-디메틸퀴놀린을 진산에 의해 동일 반응계에서 산화시켜서 3-메틸퀴놀린카르복실산을 수득하는 방법.
    [화학식Ⅰ]
    Figure kpo00015
    [화학식Ⅱ]
    Figure kpo00016
    [화학식 Ⅲ]
    Figure kpo00017
    [화학식 Ⅳ]
    Figure kpo00018
  2. 제1항에 있어서, 질산이 반응의 부생성물을 분해하기 위해 사용되는 방법.
  3. 제2항에 있어서, 반응의 부생성물이 50 내지 150℃에서 분해되는 방법.
  4. 제2항에 있어서, 화합물(Ⅱ) 1몰당 질산 1.2 내지 3.0몰이 반응의 부생성물을 분해하기 위해 사용되는 방법.
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