KR100271071B1 - 치환된 인단온의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

일반식(IV) 또는 (IVa)의 1-인단온은 일반식(I)의 화합물을 무수 불화수소 중에서 일반식(II)의 화합물 또는 일반식(III)의 화합물과 반응시킨 다음, 삼불화붕소와 반응시킴으로써, 1단계 반응을 통해 수득한다.
상기식에서,
R1내지 R7은 바람직하게는 수소 또는 알킬이거나, 인접한 라디칼 R1내지 R4는 환을 형성한다.

Description

치환된 인단온의 제조방법
본 발명은 치환된 1-인단온을 제조하는 기술적으로 간단한 방법에 관한 것이다.
당해 유형의 화합물은 메탈로센 착물의 제조에 있어서 중요한 중간체인데, 이는 1-인단온이 용이하게 상응하는 인덴으로 전환될 수 있기 때문이다. 인덴은 메탈로센 착물 합성용 리간드 시스템으로서 사용된다[유럽 특허 제336 128호].
또한, 치환된 1-인단온은 향수로서[참조 : 유럽 특허 제162 465호] 및 약제학적 생성물 또는 기타 생체활성 화합물의 제조시에 중요한 중간체로서[참조 : 유럽 특허 제421 759호 :j. Med. Chem. 25(1990) 765] 산업적 중요성을 갖는다.
치환된 1-인단온의 많은 제조방법이 문헌에 기술되어 있다.
6-원 환상에 치환체를 함유하는 1-인단온은 상응하게 치환된 방향족 화합물로부터 출발하여 2-내지 6-단계 합성을 통해 5-원 환상에 융합시킴으로써 제조할 수 있다[참조 : J. Org. Chem.. 55(1990) 247 : Bull. Soc. Chim. Fr. 6(1969) 1981]. 5-원 환상에 또는 양쪽 환상에 치환체를 함유하는 1-인단온의 제조방법도 마찬가지로 공지되어 있다[참조 : J. Org. Chem. 46(1981)3758; J. Org. Chem. 23(1958) 1441].
이들 방법은 통상적으로 다단계이며 목적하는 생성물의 전체적 수율이 불량하다는 단점을 갖는다. 많은 합성법은 통상적으로는 적용할 수 없으며, 특정 유도체에 제한적으로 적용할 수 있다. 다시 말해서, 출발 물질은 다시 용이하게 이용할 수 없거나 매우 비싸다. 방향족 환상의 특정한 치환 패턴도 마찬가지로 이들 방법에 의해서는 수득할 수 없다. 몇몇 공지된 1단계 합성법은 특정 유도체에 제한되며 수율이 낮아 기술적으로 복잡한 생성물의 정제 공정을 요한다는 단점을 가진다. 이들 반응의 대부분은 과량으로 사용되는 프리델-크라프트(Friedel-Craft) 촉매, 예를 들어, AlCl3의 일조하에 수행된다. 이들 반응은 다량의 염의 생성과 관련이 있는 기술적으로 복잡한 후처리 단계를 필요로 한다.
방향족 화합물, 예를 들어 크실렌 또는 아세나프텐을 대과량의 액체 불화수소 중에서 수성 메타크릴산, 크로톤산 또는 신남산과 반응시켜 치환된 인단온을 제조하는 방법도 또한 공지되어 있다[참조 : J. Am. Chem. Soc. 61(1939) 1272; J. Am. Chem. Soc. 72(1950) 3287]. 수율은 62 내지 81%이다. 당해 방법은 존재하거나 생성된 물이 프리델-크라프트 촉매의 활성을 상당히 감소시킨다는 단점을 갖는다. 이는 수율을 저하시키고 부식 문제를 유발시킨다.
유럽 특허원 제 93 106 649. 2호에는 비교적 가격이 저렴한 출발 화합물로부터 1단계에서 치환된 1-인단온을 제조할 수 있는 방법이 기술되어 있다. 특정 출발 물질의 경우, 당해 방법은 2개 이상의 이성체를 제공하며, 이는 이들 이성체 중 하나를 선택적으로 제조하는 것을 사실상 불가능하다. 고도로 탈 활성화 된 방향족 화합물의 경우, 당해 방법은 또한 시간을 매우 많이 소모하거나 적합하지 않을 수 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 선행 기술 분야에 공지된 단점을 극복한 상술한 인단온의 제조방법을 밝혀내는 것이다.
놀랍게도, 하기 일반식(I)의 방향족 화합물을 액체 불화수소 중에서 시판되고 있는 일반식(II)의 카복실산 무수물 또는 일반식(III)의 카복실산 플루오라이드와 반응시킨 다음, 삼불화붕소와 신속하고 사실상 정량적으로 및 심지어는 비교적 온화한 조건하에서 반응시킴으로써 일반식(IV)/(IVa)의 인단온을 제조할 수 있음을 밝혀 냈다. 또한, 선행 기술에 따른, 복잡한 합성에 의해서만 입수가능한 특정한 인단온을 1단계에서 제조할 수 있다.
따라서, 본 발명은 일반식(I)의 화합물을 액체 무수 불화수소 중에서 일반식(II)의 화합물 또는 일반식(III)의 화합물과 반응시킨 다음, 삼불화붕소와 반응 시킴을 특징으로 하여, 일반식(IV)의 화합물 또는 이의 이성체인 일반식(IVa)의 화합물을 제조하는 방법에 관한 것이다.
상기식에서,
R1, R2, R3, R4, R5, R6및 R7은 동일하거나 상이하며, 수소, (C1-C20) 알킬, (C6-C14) 아릴, (C1-C10) 알콕시, (C2-C10) 알케닐, (C7-C20) 아릴알킬, (C7-C20) 알킬아릴, (C6-C10) 아릴옥시, (C1-C10) 플루오로알킬, (C6-C10) 할로아릴, (C2-C10) 알키닐 또는 -SiR8 3라디칼[여기서, R8은 (C1-C10) 알킬이다]이거나; 하나 이상의 헤테로 원자를 함유할 수 있는 5 또는 6원 환을 갖는 헤테로 방향족 라디칼 또는 할로겐 원자이거나; 또는 인접한 라디칼 R1내지 R4는 이들을 연결하는 원자와 함께 하나 이상의 치환되거나 치환되지 않은 환을 형성한다.
이들 일반식에서, 알킬은 직쇄 또는 측쇄 알킬이다. 할로겐은 불소, 염소, 브롬 또는 요오드, 특히 불소 또는 염소이다. 헤테로방향족 라디칼의 예로는 티에닐, 푸릴 및 피리딜이 있다.
일반식 (IV) 및 (IVa)에서, R1, R2, R3및 R4가 동일하거나 상이하며, 수소, (C1-C10) 알킬, (C1-C4) 알콕시, (C2-C6) 알케닐, (C6-C14) 아릴, (C1-C6) 플루오로알킬, (C6-C14) 아릴옥시 또는 할로겐 원자이거나, 라디칼 R1과 R2, R2와 R3또는 R3과 R4가 이들을 연결하는 원자와 함께 5- 또는 6-원 환을 형성하고, R5, R6및 R7이 동일하거나 상이하며, 수소, (C1-C10) 알킬 또는 (C6-C14) 아릴인 것이 바람직하다.
인접한 라디칼 R1내지 R4에 의해 형성된 환은 R1내지 R7에 정의된 바와 같은 치환제 또는 이에 대해 언급한 바람직한 의미에 의해 치환될 수 있다.
R1, R2, R3, R4가 동일하거나 상이하며, 수소, (C1-C10) 알킬, (C6-C14) 아릴, (C1-C4) 알콕시 또는 수소 원자이거나, 라디칼 R1과 R2, R2와 R3또는 R3과 R4가 이들을 연결하는 원자와 함께 5- 또는 6-원, 바람직하게는 6-원의 포화 또는 불포화 카복실 환을 형성하고 R5, R6및 R7이 동일하거나 상이하며, 수소, 메틸 또는 페닐인 것이 특히 바람직하다.
인접한 치환제 R1내지 R4에 의해 형성된 포화 또는 불포화 5- 또는 6-원(카보사이클릭) 환은 치환체, 바람직하게는 (C1-C10) 알킬을 추가로 함유할 수 있다.
일반식 (IV) 및 (IVa)의 화합물의 예를 언급하면 다음과 같다:
6, 7-벤조-2-메틸인단-1-온,
4, 5-벤조-2-메틸인단-1-온,
5, 7-디이소프로필-2-메틸인단-1-온,
4, 6-디이소프로필-2-메틸인단-1-온,
2, 5-디메틸인단-1-온,
2, 6-디메탈인단-1-온,
5-이소부틸-2-메틸인단-1-온,
2, 5, 7-트리메틸-1-인단온,
2, 4, 6-트리메틸-1-인단온,
2-메틸인단-1-온,
2, 4, 5, 6-테트라메틸인단-1-온,
5-페닐-2-메틸인단-1-온,
8-메틸-4, 5, 7, 8,-테트라하이드로사이클로펜타[e]아세나프틸렌-9-온,
2-메틸-3, 9-디하이드로-2H-사이클로펜타[b]플루오렌-1-온,
2-메틸-2, 10-디하이도로-1H-사이클로펜타[a]플루오렌-3-온,
16-메틸-6, 7, 15, 16-테트라하이드로사이클로펜타[a]펜안트렌-17-온,
9-메틸-5, 6, 9, 10-테트라하이드로-사이클로펜타[b]펜안트렌-8-온,
5-메톡시-2-메틸인단-1-온 및
5, 6-디메톡시-2-메틸인단-1-온.
방향족 환상에서의 치환 패턴에 따라, 인단온을 일반식 (IV) 및 (IVa)의 2개의 구조 이성체 형태로 제조할 수 있다. 목적하는 용도에 따라, 이들 화합물을 순수한 형태로 또는 혼합물로서 추가로 반응시킬 수 있다. 메탈로센 착물의 제조시 및 1-인단온을 향수로서 사용하는 경우에, 이성체 혼합물을 사용할 수 있다.
인단온(IV)/(IVa)은 바람직하게는 일반식(I)의 방향족 화합물을 일반식(II)의 무수물과 반응시켜 제조한다.
일반식(III)의 카복실산 플루오라이드는 공지된 카복실산 클로라이드 또는 카복실산 무수물[일반식(II)]로부터 문헌에 공지되어 있는 방법으로 HF와 반응시킴으로써 제조할 수 있다[참조예; Advance Organic Chemistry, 1983, 39].
화합물(IV)/(IVa)의 제조시, 불화수소에 추가의 용매를 가할 수도 있으나, 반응을 순수한 무수 불화수소 중에서 수행하는 것이 바람직하다.
일반식(I)의 화합물, 일반식(II) 또는 (III)의 화합물 및 불화수소 사이의 몰비는 넓은 제한범위 내에서 다양할 수 있다. (I) : (II) 또는 (III) : HF의 몰비는 바람직하게는 1 : 0.5 내지 2.0 : 5 내지 100, 특히 바람직하게는 1 : 0.9 내지 1.2 : 20 내지 50이다. 이는 불화수소가 과량으로 사용됨을 의미한다.
x가 출발 화합물 중의 에테르, 케토, 티오 또는 카복실 그룹의 총 수를 나타내는 경우, 삼불화붕소와 일반식(I)의 화합물 사이의 몰비는 (0.5 내지 1.5)x : 1이다.
반응 온도는 바람직하게는 -30 내지 130℃, 특히 바람직하게는 -10 내지 80℃이다.
반응 시간은 통상적으로는 10분 내지 24시간 범위에서 변화되며, 바람직하게는 30분 내지 8시간이다.
반응은 1 내지 15 기압의 압력 범위에서 수행하는 것이 바람직하다.
일반식(I) 및 (II)의 화합물[또는 일반식(I) 및 (III)의 화합물]의 혼합물 먼저 도입한 다음 불화수소를 계량하여 넣는 것이 바람직하다. 첨가 순서를 반대로 하는 것도 또한 가능하다.
반응이 완료되면, 불화수소를 증류시켜 제거한 다음, 유효 불순물 없이 거의 정량적으로 회수할 수 있다. 또한, 삼불화붕소의 회수도 원칙적으로 가능하다.
일반식(IV) 및 (IVa)의 인단온을 Na2CO3, NaHCO3또는 KOH 용액 및 물로 세척한 다음 Na2SO4, MgSO4또는 분자체와 같은 통상적인 건조제를 사용하여 건조시킴으로써 당해 인단온으로부터 산 성분을 제거할 수 있다. 통상적으로 반응은 거의 정량적이기 때문에, 대부분의 경우에 추가의 정제가 생략된다. 그러나, 실리카 겔, 산화알루미늄 또는 여과 조제(예; 셀라이트)를 통한 여과가 종종 바람직할 수 있다. 경우에 따라, 증류, 컬럼 크로마토그래피 또는 결정화에 의해 추가의 정제를 수행할 수 있다. 필요할 경우, 구조 이성체(III) 및 (IIIa)를 실리카 겔 또는 산화알루미늄 상에서 컬럼 크로마토그래피 함으로써 서로 분리할 수 있다.
본 발명에 따른 방법은 상이하게 치환된 1-인단온을 간단하고 빠른 합성법(1단계 방법)으로 사실상 정량적 수율로 수득할 수 있다는 점에서 특이롭다. 삼불화붕소를 사용함으로써 선행 기술과 비교하여 공시 수율(space-time yield)을 상당히 증진시킬 수 있다. 본 발명의 추가의 잇점은 반응 조건(예를 들어, 온도)을 약간 변화시킴으로써 생성물 선택도를 최적화시킬 수 있는 능력에 있다. 특히 이로운 점은 본 발명에 따른 방법이 전자-결핍 방향족 화합물, 예를 들어 플루오로벤젠을 상응하는 인단온으로 전환시킨다는 점인데, 이는 이전의 선행 기술에 의해서는 불가능한 것이었다.
인단온(IV)/(IVa)은 바람직하게는 메탈로센의 제조[참조예; 유럽 특허 제336 128호]에 또는 향수[참조; 유럽 특허 제162 465호]로서 사용된다.
하기 실시예를 본 발명을 보다 상세하게 예시하기 위해 제시한다.
[실시예 A]
[6, 7-벤조-2-메틸인단-1-온(1) 및 4, 5-벤조-2-메틸인단-1-온(1a)]
삼불화붕소 14g을 250ml들이 스테인레스-스틸 오토클레이브 내의 나프탈렌 12.6g(98mmol), 메타크릴산 무수물 15.8g(103mmol) 및 불화수소 100g(5mol)에 가한 다음, -10℃에서 1시간 동안 반응시킨다. 후속적으로, 반응 혼랍물을 얼음 1kg에 붓고, 용액을 묽은 KOH로 중화시킨다. 수성 상을 에틸 아세티으트로 반복적으로 세척한 후, 유기상을 분리하고, 건조시킨 다음, 진공 중에서 용매를 제거하여 선택도가 각각 81 및 19%인 (I) 및 (Ia)의 혼합물 18.7g(수율 95%)을 수득한다.
[A에 대한 비교 실시 예]
나프탈렌 12.6g(98mmol), 메타크릴산 무수물 15.8g(103mmol)을 HF 100g(5mol) 중에서 50℃에서 18시간 동안 반응시킨다. 실시 예 A와 유사하게 후처리를 수행하여 생성물 19g(수율 97%)을 수득한다. 화합물(I)의 선택도는 58%이고 화합물(Ia)의 선택도는 39%이다.
[실시예 B]
[5-플루오로-2-메틸-인단-1-온(2)]
삼불화 붕소 14g(206mmol)을 실시 예 A와 유사하게 플루오로벤젠 9.6g(100mmol), 메타크릴산 무수물 15.8g(103mmol) 및 HF 100g(5mol)에 가한 다음, 혼합물을 50℃에서 3시간 동안 교반한다. 실시 예 A와 유사하게 후처리를 수행하여 거의 무색인 액체 16g(수율 97%)을 수득한다. (2)에 대한 선택도는 82%이다.
[B에 대한 비교 실시 예]
플루오로벤젠 9.6g(100mmol), 메타크릴산 무수물 16g(104mmol) 및 HF 100g(5mol)을 70℃에서 18시간 동안 반응시킨다. 실시 예 A와 유사하게 후처리를 수행하였으나, 5-플루오로-2-메틸인단-1-온은 분리되지 않는다.
[실시예 C]
[2-메틸-5-페닐인단-1-온(3)]
비페닐 15.4g(100mmol), 메타크릴산 무수물 16g(104mmol) 및 HF 100g(5mol) 및 BF314g(206mmol)을 50℃에서 2시간 동안 실시 예 A와 유사하게 반응시킨 다음, 후처리한다. 생성물 22g(수율 99%)이 분리된다.(3)에 대한 선택도는 94%이다.
[C에 대한 비교 실시 예]
비페닐 15.4g(100mmol) 및 메타크릴산 무수물 16g(104mmol)을 70℃에서 60시간 동안 HF 100g(5mol)과 반응시킨다. 실시 예 A와 유사하게 후처리를 수행하여 생성물 22.2g(수율 100%)을 수득한다. 순도는 92%이다.

Claims (6)

  1. 일반식(I)의 화합물을 액체 무수 불화수소 중에서 일반식(II)의 화합물 또는 일반식(III)의 화합물과 반응시킨 다음, 삼불화붕소와 반응시킴을 특징으로 하여, 일반식(IV)의 화합물 또는 이의 이성체인 일반식(IVa)의 화합물을 제조하는 방법.
    상기식에서,
    R1,R2,R3,R4,R5,R6및 R7은 동일하거나 상이하며, 수소, (C1-C20) 알킬, (C6-C14) 아릴, (C1-C10) 알콕시, (C2-C10) 알케닐, (C7-C20) 아릴알킬, (C7-C20) 알킬아릴, (C6-C10) 아릴옥시, (C1-C10) 플루오로알킬, (C6-C10)할로아릴, (C2-C10) 알키닐 또는 -SiR8 3라디칼[여기서, R8은 (C1-C10) 알킬이다]이거나; 하나 이상의 헤테로 원자를 함유할 수 있는 5 또는 6원 환을 갖는 헤테로 방향족 라디칼 또는 할로겐 원자를 함유할 수 있는 5 또는 6원 환을 갖는 헤테로방향족 라디칼 또는 할로겐 원자이거나: 인접한 라디칼 R1내지 R4는 이들을 연결하는 원자와 함께 하나 이상의 치환되거나 치환되지 않은 환을 형성한다.
  2. 제1항에 있어서, 일반식 (IV) 및 (IVa)에서, R1, R2, R3및 R4가 동일하거나 상이하며, 수소, (C1-C10) 알킬, (C1-C4) 알콕시, (C2-C6) 알케닐, (C6-C14) 아릴, (C1-C6) 플루오로알킬, (C6-C14) 아릴옥시 또는 할로겐 원자이거나, 라디칼 R1과 R2, R2와 R3또는 R3과 R4가 이들을 연결하는 원자와 함께 5- 또는 6-원 환을 형성하고, R5, R6및 R7이 동일하거나 상이하며, 수소, (C1-C10) 알킬 또는 (C6-C14) 아릴인 것이 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 일반식 (IV) 및 (IVa)에서 R1, R2, R3,및 R4가 동일하거나 상이하며, 수소, (C1-C10) 알킬, (C6-C14) 아릴, (C1-C4) 알콕시 또는 할로겐 원자이거나, 라디칼 R1과 R2, R2와 R3또는 R3과 R4가 이들을 연결하는 원자와 함께 6-원의 포화 또는 불포화 카보사이클릭 환을 형성하고 R5, R6및 R7이 동일하거나 상이하며, 수소, 메틸 또는 페닐인 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 화합물(I) : 화합물(II) 또는 화합물(III) : 불화수소의 몰 비가 1 : 0.5 내지 2.0 : 5 내지 100인 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 삼불화붕소 : 화합물(I)의 몰 비가 (0.5 내지 1.5)x : 1이고, 여기서 x는 출발 화합물 중의 에테르, 케토, 티오 또는 카복실 그룹의 총 수인 방법.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 일반식(I)의 화합물을 일반식(II)의 화합물 또는 일반식(III)의 화합물과 반응시키는 방법.
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