KR100316598B1 - Process for preparing n-alkylbenzyl morpholinium salts - Google Patents

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    • C07D265/00Heterocyclic compounds containing six-membered rings having one nitrogen atom and one oxygen atom as the only ring hetero atoms
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Abstract

PURPOSE: A process for preparing N-alkylbenzyl morpholinium salts is provided, thereby rapidly preparing high purity N-alkylbenzyl morpholinium salts having strong biocidal effect on bacteria, fungi and yeasts and lower foam formation and less toxicity in higher yield. CONSTITUTION: A process for preparing N-alkylbenzyl morpholinium salts represented by formula(1) comprises reacting alkyl morpholine of formula(2) with benzyl halide in the presence of a solvent and alkali catalyst, wherein X is halogen; R1 is C8 to C18 straight or branched chain alkyl radical; R2 is selected from the group consisting of hydrogen, halogen, hydroxy and C1 to C4 alkyl radical; the solvent is selected from the group consisting of benzene, toluene, ethyl acetate, C1 to C4 straight or branched chain alkyl alcohol and a mixture thereof; and the alkali catalyst is selected from the group consisting of sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium sulfate and the mixture thereof.

Description

알킬벤질 모폴린계 4급 암모늄염의 제조방법Method for preparing alkylbenzyl morpholine quaternary ammonium salt

[산업상 이용분야][Industrial use]

본 발명은 4급 암모늄 화합물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 화학식 1로 나타내어지는 N-알킬벤질 모폴린계 4급 암모늄염(N-alkylbenzyl morpholinium salts)의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to quaternary ammonium compounds, and more particularly, to a method for preparing N-alkylbenzyl morpholinium salts represented by the formula (1).

[화학식 1][Formula 1]

상기 화학식 1에서 X는 할로겐 원자이고, R1은 탄소수 8 내지 18의 직쇄상 또는 분쇄상의 알킬 라디칼이며, R2는 수소, 할로겐 원자, 히드록시기 및 탄소수 1 내지 4의 알킬 라디칼로 이루어진 군에서 선택된다.In Formula 1, X is a halogen atom, R 1 is a linear or pulverized alkyl radical having 8 to 18 carbon atoms, and R 2 is selected from the group consisting of hydrogen, a halogen atom, a hydroxyl group and an alkyl radical having 1 to 4 carbon atoms. .

[종래 기술][Prior art]

일반적으로 4급 암모늄 화합물은 살균 활성이 우수하고, 낮은 표면장력, 낮은 독성 및 낮은 부식성을 갖기 때문에 생활용 화학제품 및 공업용 살균제(biocide)로 널리 사용되고 있다. 특히 4급 암모늄 화합물은 산 및 알칼리 조건에서 화학적 안정성이 우수하여 목재, 도료, 공업용 수처리제, 세제, 소독제, 섬유 및 항균성 고분자에 방균 방미제로 널리 사용되고 있다. 이러한 이유로 이들 4급 암모늄 화합물에 대한 연구가 활발히 진행되어 왔고, 주로 N-알킬벤질디메틸 4급 암모늄 화합물과 N-디알킬디메틸 4급 암모늄 화합물에 대한 연구가 보고되었다. 이러한 4급 암모늄 화합물에 관한 보고는 미국특허 제5,290,805호, 제5,399,762호, 제5,438,034호, 제5,561,187호 및 제5,567,372호 등에 잘 나타나 있다.In general, quaternary ammonium compounds are widely used as household chemicals and industrial biocide because of their excellent bactericidal activity, low surface tension, low toxicity and low corrosiveness. In particular, quaternary ammonium compounds have excellent chemical stability under acid and alkali conditions, and are widely used as antiseptic agents for wood, paints, industrial water treatment agents, detergents, disinfectants, fibers, and antimicrobial polymers. For this reason, studies on these quaternary ammonium compounds have been actively conducted, and mainly, studies on N-alkylbenzyldimethyl quaternary ammonium compounds and N-dialkyldimethyl quaternary ammonium compounds have been reported. Reports of such quaternary ammonium compounds are well described in US Pat. Nos. 5,290,805, 5,399,762, 5,438,034, 5,561,187 and 5,567,372.

하지만 상기한 4급 암모늄 화합물은 사용할 때 거품이 많이 일어나고, 매우 강력한 살균력을 필요로 하는 곳에서는 그 사용이 제한된다. 또한 이들 4급 암모늄 화합물은 그람양성균 박테리아에 대한 살균 활성은 좋으나 그람음성균 박테리아에 대한 살균 활성은 많이 떨어지는 경향이 있고, 일부 화합물의 경우는 미생물에 대한 살균 효과는 좋으나 제조 비용이 높아 상용화하기 어렵다.However, the quaternary ammonium compound is foamed a lot when used, and its use is limited where very strong sterilizing power is required. In addition, these quaternary ammonium compounds have good bactericidal activity against Gram-positive bacteria but are less likely to have bactericidal activity against Gram-negative bacteria, and some compounds have good sterilization effects against microorganisms but are difficult to commercialize due to high manufacturing costs.

이러한 4급 암모늄 화합물의 문제를 개선하기 위하여 모폴린계 4급 암모늄 화합물에 대한 제조방법이 1940년대에 일부 연구가 이루어졌으나, 제조 방법상 수율이 낮고 순도가 떨어지는 문제점이 있고 적용 분야를 찾지 못하여 상업화에 실패하였다. 또한 1980년대에는 의약 또는 농약분야에서 신규 형태의 모폴린계 4급 암모늄 화합물이 일부 문헌을 통해 보고되었으나, 최근에는 이 분야에 대한 연구 활동은 거의 없는 실정이다. 이들 모폴린계 4급 암모늄 화합물에 대한 제조방법 및 응용 분야는 미국특허 제2,406,892호, 제2,437,833호, 제4,328,226호, 제5,232,686호, 일본특허 제54-80418호, 제57-164143호, 제58-180537호, 제59-20972호, 제61-206180호, 제62-63571호, Gen. Physiol. Biophys., 1987, 6, 149-153 및 Environment Protection Engineering, 1980, 6, 455-463 등에 보고되었다.In order to improve the problem of the quaternary ammonium compound, some researches were made in the 1940's for the manufacturing method of the morpholine quaternary ammonium compound, but there is a problem of low yield and low purity in the manufacturing method and commercialization since no application field has been found. Failed. In addition, in the 1980s, a new type of morpholine quaternary ammonium compound was reported in some fields in medicine or pesticides, but recently, there is little research activity in this field. Manufacturing methods and application fields for these morpholine quaternary ammonium compounds are US Patent Nos. 2,406,892, 2,437,833, 4,328,226, 5,232,686, Japanese Patent Nos. 54-80418, 57-164143, and 58 -180537, 59-20972, 61-206180, 62-63571, Gen. Physiol. Biophys., 1987, 6, 149-153 and Environment Protection Engineering, 1980, 6, 455-463.

4급 암모늄 화합물 중 모폴린계 4급 암모늄 화합물에 대한 제조방법으로 가장 일반적인 방법은 N-알킬 모폴린과 벤질 할라이드(halide)를 반응시켜 N-벤질-N-알킬 모폴린계 4급 암모늄 화합물을 제조하는 것이다. 즉, 모폴린의 질소원자에 탄소수 8 내지 18의 알킬 라디칼이 치환되어 있는 N-알킬 모폴린, 예를 들면, N-옥틸, N-데실, N-라우릴, N-테트라데실, N-세틸, N-옥타데실 모폴린에 벤질 클로라이드 또는 벤질 브로마이드를 반응시켜 원하는 N-벤질-N-알킬 모폴린계 4급 암모늄 화합물을 얻는 것이다. 두 번째 방법으로는 끓는점이 260∼261℃인 N-벤질 모폴린과 알킬 할라이드, 즉, 옥틸, 데실, 라우릴, 테트라데실, 세틸, 옥타데실 브로마이드 또는 요오드 등을 반응시켜 N-벤질-N-알킬 모폴린계 4급 암모늄 화합물을 얻는 방법이 있다. 그러나, 모폴린계 4급 암모늄 화합물의 경우에는 일반 4급 암모늄 화합물과는 달리 분자 구조의 특성상 벤질이 치환될 경우 입체장애로 인해 알킬 클로라이드와의 반응이 어려워 일반적으로 첫 번째 방법이 많이 이용되고 있다.Among the quaternary ammonium compounds, a method for preparing a morpholine quaternary ammonium compound is the most common method of reacting N-alkyl morpholine and benzyl halide to convert N-benzyl-N-alkyl morpholine quaternary ammonium compound. To manufacture. That is, N-alkyl morpholine, for example, N-octyl, N-decyl, N-lauryl, N-tetradecyl, N-cetyl, in which an alkyl radical having 8 to 18 carbon atoms is substituted for the nitrogen atom of morpholine. , Benzyl chloride or benzyl bromide is reacted with N-octadecyl morpholine to obtain the desired N-benzyl-N-alkyl morpholine quaternary ammonium compound. In the second method, N-benzyl morpholine having a boiling point of 260 to 261 ° C and an alkyl halide, that is, octyl, decyl, lauryl, tetradecyl, cetyl, octadecyl bromide or iodine, are reacted to react N-benzyl-N- There is a method of obtaining an alkyl morpholine quaternary ammonium compound. However, in the case of morpholine quaternary ammonium compounds, unlike the general quaternary ammonium compounds, the first method is generally used because benzyl is difficult to react with alkyl chloride due to steric hindrance due to the molecular structure. .

상기한 모폴린계 4급 암모늄 화합물의 제조방법은 용매를 전혀 사용하지 않고, 반응 완료 후 고체 생성물을 얻기 위해 100 내지 200℃ 이상의 고온에서 고속으로 교반하면서 에틸아세테이트를 재결정 용매로 사용한다. 이 경우 반응 시간이 12시간 이상 소요되고, 출발 물질이 항상 남아 있어 수율 및 순도가 낮으므로 고순도의 모폴린계 4급 암모늄 화합물을 얻기 위해 다시 재결정을 해야하는 단점이 있다. 또한 벤질기가 치환된 모폴린과 탄소수 8 내지 18인 알킬 할라이드의 치환 반응의 경우 알킬 할라이드의 반응성이 벤질 할라이드에 비해 매우 낮기 때문에 상기한 방법으로는 50% 이상의 수율을 얻지 못하고, 반응 종료 후 미반응물인 N-벤질 모폴린과 알킬 할라이드의 제거가 어려워 상업화에 어려움이 있었다.The method for preparing the morpholine quaternary ammonium compound described above does not use any solvent, and uses ethyl acetate as a recrystallized solvent while stirring at high temperature at a high temperature of 100 to 200 ° C. or higher to obtain a solid product after completion of the reaction. In this case, since the reaction time is 12 hours or more, and the starting material is always left, the yield and purity are low, and thus there is a disadvantage in that recrystallization is required to obtain a high purity morpholine quaternary ammonium compound. In addition, in the case of the substitution reaction of the benzyl-substituted morpholine and the alkyl halide having 8 to 18 carbon atoms, the reactivity of the alkyl halide is much lower than that of the benzyl halide. Difficult to remove phosphorus N-benzyl morpholine and alkyl halides had difficulty in commercialization.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 박테리아(bacteria), 곰팡이(fungi), 효모(yeast) 등의 미생물에 강력한 살균 효과(biocidal effect)를 나타내는 동시에, 거품성 및 독성이 매우 낮은 N-알킬벤질 모폴린계 4급 암모늄 화합물을 짧은 시간 내에 고수율 및 고순도로 제조하는 방법을 제공하여 상업화를 가능하게 하는 방법을 제공하는 것이다.The present invention is to solve the problems of the prior art as described above, the object of the present invention exhibits a strong biocidal effect (microbial effect) on microorganisms such as bacteria (fungi), yeast (yeast), The present invention provides a method for preparing N-alkylbenzyl morpholine quaternary ammonium compounds having very low foaming properties and high toxicity in a short time with high yield and high purity, thereby providing a method for commercialization.

[과제를 해결하기 위한 수단][Means for solving the problem]

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 화학식 2로 나타내어지는 알킬 모폴린과 벤질 할라이드를 용매 및 알칼리 촉매의 존재 하에서 반응시키는 단계를 포함하는 화학식 1로 나타내어지는 모폴린계 4급 암모늄염의 제조방법을 제공한다.In order to achieve the above object of the present invention, the present invention provides a morpholine quaternary ammonium salt represented by the formula (1) comprising the step of reacting the alkyl morpholine and benzyl halide represented by the formula (2) in the presence of a solvent and an alkali catalyst. It provides a method of manufacturing.

[화학식 1][Formula 1]

[화학식 2][Formula 2]

상기 화학식 1 및 2에서 X는 할로겐 원자이고, R1은 탄소수 8 내지 18의 직쇄상 또는 분쇄상의 알킬 라디칼이며, R2는 수소, 할로겐 원자, 히드록시기 및 탄소수 1 내지 4의 알킬 라디칼로 이루어진 군에서 선택된다.In Chemical Formulas 1 and 2, X is a halogen atom, R 1 is a linear or pulverized alkyl radical having 8 to 18 carbon atoms, and R 2 is hydrogen, a halogen atom, a hydroxy group and an alkyl radical having 1 to 4 carbon atoms. Is selected.

본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.The present invention is described in detail as follows.

본 발명에 따르는 방법에서 화학식 1의 N-알킬벤질 모폴린계 4급 암모늄염을 제조하기 위하여 먼저 모폴린을 출발물질로 하여 알킬화 반응을 시켜 N-알킬 모폴린(Ⅱ)을 제조하고, N-알킬 모폴린(Ⅱ)을 치환된 벤질 할라이드(Ⅲ)와 2차 알킬화 반응시켜 N-알킬벤질 모폴린계 할라이드(Ⅰ)를 제조한다. 본 발명에 의하여 N-알킬벤질 모폴린계 할라이드(Ⅰ)를 제조하는 방법은 하기의 반응식 1과 같다.In order to prepare N-alkylbenzyl morpholine quaternary ammonium salt of formula (1) in the process according to the present invention, N-alkyl morpholine (II) is prepared by alkylation with morpholine as starting material and N-alkyl N-alkylbenzyl morpholine halide (I) was prepared by secondary alkylation reaction of morpholine (II) with substituted benzyl halide (III). The method for preparing an N-alkylbenzyl morpholine halide (I) according to the present invention is shown in Scheme 1 below.

[반응식1] [Scheme 1]

상기 반응식 1에서 X는 할로겐 원자이고, R1은 탄소수 8 내지 18의 직쇄상또는 분쇄상의 알킬 라디칼이며, R2는 수소, 할로겐 원자, 히드록시기 및 탄소수 1 내지 4의 알킬 라디칼로 이루어진 군에서 선택된다.In Scheme 1, X is a halogen atom, R 1 is a linear or pulverized alkyl radical having 8 to 18 carbon atoms, and R 2 is selected from the group consisting of hydrogen, a halogen atom, a hydroxy group and an alkyl radical having 1 to 4 carbon atoms. .

본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.The present invention is described in more detail as follows.

상기 반응식 1에서 나타낸 것과 같이, 모폴린과 알킬 할라이드를 1:0.4 내지 0.5당량으로 유기 용매와 촉매의 존재 및 80 내지 110℃의 온도에서 1 내지 24시간 동안 환류 반응시킴으로써 모폴린을 알킬화 반응시키고, 생성된 모폴린 염을 필터로 제거한 다음 유기용매를 제거하면 N-알킬 모폴린(Ⅱ)이 높은 수율로 얻어진다. 중간체인 N-알킬 모폴린(Ⅱ)으로부터 N-알킬벤질 모폴린 할라이드(Ⅰ)를 합성하기 위해서는 유기 용매 및 알칼리 촉매의 존재 하에서 벤질 할라이드(Ⅲ)를 N-알킬 모폴린의 0.9 내지 1.1당량을 첨가하고 일정 반응온도에서 일정 시간 동안 가열하여 반응시킨다. 반응 후, 여과하고 유기용매를 제거한 후 재결정하여 N-알킬벤질 모폴린 할라이드(Ⅰ)를 높은 수율로 얻을 수 있다.As shown in Scheme 1, the morpholine is alkylated by refluxing the morpholine and the alkyl halide in the presence of an organic solvent and a catalyst at a ratio of 1: 0.4 to 0.5 for 1 to 24 hours at a temperature of 80 to 110 ° C, N-alkyl morpholine (II) is obtained in high yield by removing the resulting morpholine salt with a filter and then removing the organic solvent. In order to synthesize N-alkylbenzyl morpholine halide (I) from the intermediate N-alkyl morpholine (II), benzyl halide (III) was added in an amount of 0.9 to 1.1 equivalents of N-alkyl morpholine in the presence of an organic solvent and an alkali catalyst. It is added and reacted by heating for a certain time at a constant reaction temperature. After the reaction, filtration, removal of the organic solvent and recrystallization can yield N-alkylbenzyl morpholine halide (I) in high yield.

상기 반응에서 사용하는 유기용매는 벤젠, 톨루엔, 에틸아세테이트, 메탄올, 에탄올, 이소 프로판올, 부탄올, t-부탄올 등의 탄소수 1 내지 4의 직쇄상 또는 분쇄상의 알킬 알콜 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된다. 용매의 양은 N-알킬 모폴린 제조 과정에서는 알킬 할라이드에 대하여 0.1 내지 3배를 사용하는 것이 바람직하고, N-알킬벤질 모폴린 할라이드의 제조과정에서는 N-알킬 모폴린 중량의 약 0.1 내지 5배를 사용하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 0.2 내지 3배를 사용한다. 용매의 양이 N-알킬 모폴린 중량의 0.1배 미만이면 반응 수율이 50%이하로 낮아지고, 5배를 초과하면 수율은 증가하지만 반응시간이 24시간 이상으로 길어지고 제조 원료가의 상승으로 경제성이 떨어진다.The organic solvent used in the reaction is selected from the group consisting of linear or pulverized alkyl alcohols having 1 to 4 carbon atoms such as benzene, toluene, ethyl acetate, methanol, ethanol, isopropanol, butanol, t-butanol, and mixtures thereof. do. The amount of the solvent is preferably used 0.1 to 3 times the alkyl halide in the production of N-alkyl morpholine, and about 0.1 to 5 times the weight of the N-alkyl morpholine in the preparation of N-alkylbenzyl morpholine halide. It is preferred to use, more preferably 0.2 to 3 times. If the amount of solvent is less than 0.1 times the weight of N-alkyl morpholine, the reaction yield is lowered to 50% or less, and if it is more than 5 times, the yield is increased, but the reaction time is longer than 24 hours, and the economical efficiency of the raw material is increased. Falls.

상기한 N-알킬 모폴린 제조과정에서 사용하는 촉매는 수산화 나트륨, 수산화 칼륨, 소다회, 망초(Na2SO4·10H2O) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되고, 알킬 할라이드에 대해 0.001 내지 0.5당량을 사용하는 것이 바람직하다.The catalyst used in the preparation of the N-alkyl morpholine is selected from the group consisting of sodium hydroxide, potassium hydroxide, soda ash, manganese (Na 2 SO 4 .10H 2 O) and mixtures thereof, and 0.001 to 0.1 for alkyl halides. Preference is given to using 0.5 equivalents.

상기한 N-알킬벤질 모폴린 할라이드의 제조과정에서 사용하는 알칼리 촉매는 수산화 나트륨, 수산화 칼륨, 소다회, 망초(Na2SO4·10H2O) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되고, N-알킬 모폴린에 대해 0.001 내지 0.5당량을 사용하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 0.01 내지 0.3당량을 사용한다. 촉매의 사용량이 0.001당량 미만일 때에는 수율이 50% 이하로 낮아지고, 0.5당량을 초과하면 최종 생성물의 결정화 과정에 촉매가 일부 남아있어 순도가 낮아진다.The alkali catalyst used in the preparation of the N-alkylbenzyl morpholine halide is selected from the group consisting of sodium hydroxide, potassium hydroxide, soda ash, manganese (Na 2 SO 4 10H 2 O) and mixtures thereof, and N- Preference is given to using 0.001 to 0.5 equivalents, more preferably 0.01 to 0.3 equivalents, relative to alkyl morpholine. When the amount of the catalyst used is less than 0.001 equivalent, the yield is lowered to 50% or less, and when the amount of the catalyst exceeds 0.5 equivalent, some of the catalyst remains in the crystallization process of the final product, thereby lowering the purity.

상기 반응의 반응온도 및 반응시간은 10℃ 내지 120℃의 범위에서 약 1시간 내지 24시간이 바람직하다. 상기한 반응온도보다 온도가 낮으면 반응시간이 길어지고, 상기한 반응온도보다 높으면 유기용매의 과도한 환류로 폭발 위험이 있다.The reaction temperature and reaction time of the reaction is preferably about 1 hour to 24 hours in the range of 10 ℃ to 120 ℃. If the temperature is lower than the reaction temperature, the reaction time is long, and if the temperature is higher than the reaction temperature, there is a risk of explosion due to excessive reflux of the organic solvent.

[실시예]EXAMPLE

이하 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러나 하기한 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 본 발명의 일 실시예일 뿐 본 발명이 하기한 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred examples and comparative examples of the present invention are described. However, the following examples are only examples of the present invention for the purpose of understanding the present invention, and the present invention is not limited to the following examples.

실시예 1Example 1

N-벤질-N-테트라데실-모폴리늄 클로라이드(N-benzyl-N-tetradecyl-morpholinium chloride)의 제조Preparation of N-benzyl-N-tetradecyl-morpholinium chloride

1ℓ의 3구 플라스크에 적하 깔대기(dropping funnel), 냉각기(condenser) 및 교반기를 장착하고 모폴린 192g(2.2mol) 및 소다회 11g(0.1mol)을 에틸아세테이트 300㎖에 녹인 다음, 상온에서 1-클로로테트라데칸 233g(1mol)을 적하 깔대기를 통해 첨가하였다. 첨가가 끝난 후, 반응 온도를 80℃로 상승시켜 12시간 동안 가열하였다. 반응 후 생성된 모폴린염과 소다회를 필터로 여과하여 제거하고 여액을 200㎖의 물로 3회 세척한 다음, 에틸아세테이트를 증발시켜 270g의 N-테트라데실 모폴린을 얻었다. 생성된 화합물의 수율은 95%였다.A 1 L three-necked flask was equipped with a dropping funnel, a condenser and an agitator, and 192 g (2.2 mol) of morpholine and 11 g (0.1 mol) of soda ash were dissolved in 300 ml of ethyl acetate, followed by 1-chloro at room temperature. 233 g (1 mol) of tetradecane were added via dropping funnel. After the addition was completed, the reaction temperature was raised to 80 ° C. and heated for 12 hours. After the reaction, the produced morpholine salt and soda ash were removed by filtration, the filtrate was washed three times with 200 ml of water, and ethyl acetate was evaporated to give 270 g of N-tetradecyl morpholine. The yield of the resulting compound was 95%.

250㎖의 2구 플라스크에 냉각기를 장착하고 N-테트라데실 모폴린 57g(200mmol)과 소다회 2.1g(20mmol)을 메탄올 30㎖에 녹이고 벤질클로라이드 25g(200mmol)을 첨가하여 80℃의 온도에서 5시간 동안 가열하였다. 반응용액이 갈색으로 변하면 필터로 여과하여 소다회를 제거하고, 생성물 내의 메탄올을 증발시킨 다음 약 10배의 뜨거운 에틸아세테이트를 첨가하여 균일한 용액을 만들었다. 이 용액을 서서히 저어주면서 냉각하여 69g의 순수한 분말상의 N-벤질-N-테트라데실 모폴리늄 클로라이드를 얻었다. 이때 수율은 N-테트라데실 모폴린을 기준으로 했을 때 84%였고, 미반응 N-테트라데실 모폴린은 13%였다. C25H44NOCl의 분자량은 410.08이고, 녹는점은 130∼132℃이며, NMR에 의한 측정 데이터는 다음과 같았다.A 250 ml two-necked flask was equipped with a cooler, and 57 g (200 mmol) of N-tetradecyl morpholine and 2.1 g (20 mmol) of soda ash were dissolved in 30 ml of methanol, and 25 g (200 mmol) of benzyl chloride was added for 5 hours at a temperature of 80 ° C. Heated during. When the reaction solution turned brown, the filter was filtered to remove soda ash, the methanol in the product was evaporated, and about 10-fold hot ethyl acetate was added to form a uniform solution. The solution was cooled with gentle stirring to give 69 g of pure powdered N-benzyl-N-tetradecyl morpholinium chloride. The yield was 84% based on N-tetradecyl morpholine and 13% of unreacted N-tetradecyl morpholine. The molecular weight of C 25 H 44 NOCl was 410.08, the melting point was 130 to 132 ° C, and the measurement data by NMR were as follows.

1H-NMR(CDCl3, 300MHz) δ 0.86-0.91(3H, t), 1.2-1.5(22H, m), 1.78-1.9(2H, brs), 3.6-4.2(10H, m), 5.24(2H, s), 7.4-7.5(3H, m), 7.64-7.72(2H, m) 1 H-NMR (CDCl 3 , 300 MHz) δ 0.86-0.91 (3H, t), 1.2-1.5 (22H, m), 1.78-1.9 (2H, brs), 3.6-4.2 (10H, m), 5.24 (2H , s), 7.4-7.5 (3H, m), 7.64-7.72 (2H, m)

13C-NMR(CDCl3, 300MHz) δ 14.1, 22.2, 22.6, 26.4, 29.2, 29.3, 29.4(2C), 29.5, 29.6(2C), 31.9, 55.7, 56.9, 60.5, 64.8, 76.6, 77.0, 77.4, 126.6, 129.3, 130.8, 133.5 13 C-NMR (CDCl 3 , 300 MHz) δ 14.1, 22.2, 22.6, 26.4, 29.2, 29.3, 29.4 (2C), 29.5, 29.6 (2C), 31.9, 55.7, 56.9, 60.5, 64.8, 76.6, 77.0, 77.4 , 126.6, 129.3, 130.8, 133.5

실시예 2Example 2

N-벤질-N-옥타데실-모폴리늄 클로라이드(N-benzyl-N-octadecyl-morpholinium chloride)의 제조Preparation of N-benzyl-N-octadecyl-morpholinium chloride

1ℓ의 3구 플라스크에 적하 깔대기, 냉각기 및 교반기를 장착하고 모폴린 192g(2.2mol) 및 소다회 11g(0.1mol)을 에틸아세테이트 300㎖에 녹인 다음, 상온에서 1-클로로옥타데칸 289g(1mol)을 적하 깔대기를 통해 첨가하였다. 첨가가 끝난 후, 반응 온도를 80℃로 상승시켜 12시간 동안 가열하였다. 반응 후 생성된 모폴린염과 소다회를 필터로 여과하여 제거하고 여액을 200㎖의 물로 3회 세척한 다음, 에틸아세테이트를 증발시켜 305g의 N-옥타데실 모폴린을 얻었다. 생성된 화합물의 수율은 90%였다.A 1 L three-necked flask was equipped with a dropping funnel, a cooler, and a stirrer, and 192 g (2.2 mol) of morpholine and 11 g (0.1 mol) of soda ash were dissolved in 300 ml of ethyl acetate, followed by 289 g (1 mol) of 1-chlorooctadecane at room temperature. Add via dropping funnel. After the addition was completed, the reaction temperature was raised to 80 ° C. and heated for 12 hours. After the reaction, the resulting morpholine salt and soda ash were removed by filtration, the filtrate was washed three times with 200 ml of water, and ethyl acetate was evaporated to obtain 305 g of N-octadecyl morpholine. The yield of the resulting compound was 90%.

250㎖의 2구 플라스크에 냉각기를 장착하고 N-옥타데실 모폴린 68g(200mmol)과 벤질클로라이드 25g(200mmol)을 메탄올 30㎖에 녹인 후 소다회 2.1g(20mmol)을 첨가하여 80℃에서 5시간 동안 가열하였다. 반응용액이 갈색으로 변하면 소다회를 필터로 여과하여 제거하고, 생성물 내의 메탄올을 증발시킨 다음 약 10배의 뜨거운 에틸아세테이트를 첨가하여 균일한 용액을 만들었다. 이 용액을 서서히 저어주면서 냉각하여 76g의 순수한 분말상의 N-벤질-N-옥타데실 모폴리늄 클로라이드를 얻었다. 이때 수율은 N-옥타데실 모폴린을 기준으로 했을 때 82%였고, 미반응 N-옥타데실 모폴린은 17%였다. C29H52NOCl의 분자량은 466.19이고, 녹는점은 145℃이며, NMR에 의한 측정 데이터는 다음과 같았다.A 250 ml two-necked flask was equipped with a cooler, and 68 g (200 mmol) of N-octadecyl morpholine and 25 g (200 mmol) of benzyl chloride were dissolved in 30 ml of methanol, and 2.1 g (20 mmol) of soda ash was added for 5 hours at 80 ° C. Heated. When the reaction solution turned brown, soda ash was filtered off with a filter, methanol in the product was evaporated, and about 10-fold hot ethyl acetate was added to form a uniform solution. The solution was cooled with gentle stirring to afford 76 g of pure powdered N-benzyl-N-octadecyl morpholinium chloride. The yield was 82% based on N-octadecyl morpholine and 17% of unreacted N-octadecyl morpholine. The molecular weight of C 29 H 52 NOCl was 466.19, the melting point was 145 ° C, and the measurement data by NMR were as follows.

1H-NMR(CDCl3, 300MHz) δ 0.85-0.91(3H, t), 1.1-1.42(30H, m), 1.8-1.9(2H, brs), 3.64-4.16(10H, m), 5.22(2H, s), 7.4-7.5(3H, m), 7.6-7.74(2H, m) 1 H-NMR (CDCl 3 , 300 MHz) δ 0.85-0.91 (3H, t), 1.1-1.42 (30H, m), 1.8-1.9 (2H, brs), 3.64-4.16 (10H, m), 5.22 (2H , s), 7.4-7.5 (3H, m), 7.6-7.74 (2H, m)

13C-NMR(CDCl3, 300MHz) δ 14.0, 22.1, 22.6, 26.3, 29.1, 29.2, 29.3, 29.4, 29.5, 29.6(2C), 29.8, 31.8, 55.8, 56.8, 60.4, 64.6, 76.6, 77.0, 77.4, 126.7, 129.2, 130.6, 133.4 13 C-NMR (CDCl 3 , 300 MHz) δ 14.0, 22.1, 22.6, 26.3, 29.1, 29.2, 29.3, 29.4, 29.5, 29.6 (2C), 29.8, 31.8, 55.8, 56.8, 60.4, 64.6, 76.6, 77.0, 77.4, 126.7, 129.2, 130.6, 133.4

비교예 1Comparative Example 1

N-벤질-N-테트라데실-모폴리늄 클로라이드의 제조Preparation of N-benzyl-N-tetradecyl-morpholinium chloride

실시예 1과 동일하게 250㎖의 2구 플라스크에 냉각기를 장착하고 N-테트라데실 모폴린 57g(200mmol)을 메탄올 30㎖에 녹이고 벤질 클로라이드 25g(200mmol)을 첨가하여 80℃에서 10시간 동안 가열하였다. 반응 용액이 갈색으로 변하면 온도를 낮춘 후 생성물 내의 메탄올을 증발시키고, 약 10배의 뜨거운 에틸아세테이트를 첨가하여 균일한 용액을 만들었다. 이 용액을 서서히 저어주면서 냉각하여 17g의 순수한 분말상의 N-벤질-N-테트라데실 모폴리늄 클로라이드를 얻었다. 이 때 수율은 N-테트라데실 모폴린을 기준으로 했을 때 21%였고, 미반응 N-테트라데실 모폴린은78%였다.In the same manner as in Example 1, a 250 mL two-necked flask was equipped with a cooler, and 57 g (200 mmol) of N-tetradecyl morpholine was dissolved in 30 mL of methanol, and 25 g (200 mmol) of benzyl chloride were added thereto and heated at 80 ° C. for 10 hours. . When the reaction solution turned brown, the temperature was lowered, the methanol in the product was evaporated, and about 10-fold hot ethyl acetate was added to make a uniform solution. The solution was cooled slowly with stirring to afford 17 g of pure powdered N-benzyl-N-tetradecyl morpholinium chloride. Yield was 21% based on N-tetradecyl morpholine and 78% of unreacted N-tetradecyl morpholine.

비교예 2Comparative Example 2

N-벤질-N-테트라데실-모폴리늄 클로라이드의 제조Preparation of N-benzyl-N-tetradecyl-morpholinium chloride

실시예 1과 동일하게 250㎖의 2구 플라스크에 냉각기를 장착하고 N-테트라데실 모폴린 57g(200mmol)에 벤질 클로라이드 25g(200mmol)을 첨가하여 80℃의 온도에서 74시간 동안 가열하였다. 반응물의 점도가 증가하면 약 5㎖의 메탄올에 녹인 후 약 10배의 뜨거운 에틸아세테이트를 첨가하여 균일한 용액을 만들었다. 이 용액을 서서히 저어주면서 냉각하여 45g의 순수한 분말상의 N-벤질-N-테트라데실 모폴리늄 클로라이드를 얻었다. 이 때 수율은 원료인 N-테트라데실 모폴린을 기준으로 했을 때 55%였고, 미반응 N-테트라데실 모폴린은 44%였다.In the same manner as in Example 1, a 250 ml two-necked flask was equipped with a cooler, and 57 g (200 mmol) of benzyl chloride was added to 57 g (200 mmol) of N-tetradecyl morpholine and heated at a temperature of 80 ° C. for 74 hours. As the viscosity of the reactant increased, it was dissolved in about 5 ml of methanol, and about 10 times hot ethyl acetate was added to form a uniform solution. The solution was cooled slowly with stirring to afford 45 g of pure powdered N-benzyl-N-tetradecyl morpholinium chloride. At this time, the yield was 55% based on N-tetradecyl morpholine as a raw material and 44% of unreacted N-tetradecyl morpholine.

본 발명에 따르는 제조방법은 용매 및 알칼리 촉매를 사용하여 짧은 시간 내에 고수율 및 고순도로 박테리아, 곰팡이 및 효모 등의 미생물에 강력한 살균 활성을 나타내면서 거품성 및 독성이 매우 낮은 N-알킬벤질 모폴린계 4급 암모늄 화합물을 제조할 수 있으며 제조 방법이 매우 용이하여 상업화가 가능하다.N-alkylbenzyl morpholine system having low foamability and low toxicity while showing strong bactericidal activity against microorganisms such as bacteria, fungi and yeast in a short time using high yield and high purity using a solvent and an alkali catalyst The quaternary ammonium compound can be prepared and the preparation method is very easy and commercialized.

Claims (5)

화학식 2로 표현되는 알킬 모폴린과 벤질 할라이드를 벤젠, 톨루엔, 에틸 아세테이트, 탄소수 1 내지 4의 직쇄상 또는 분쇄상의 알킬 알콜 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 용매 및 수산화 나트륨, 수산화 칼륨, 소다회, 망초 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 알칼리 촉매의 존재 하에서 반응시키는 단계;Alkyl morpholine and benzyl halide represented by the formula (2) are selected from the group consisting of benzene, toluene, ethyl acetate, linear or pulverized alkyl alcohols having 1 to 4 carbon atoms and mixtures thereof and sodium hydroxide, potassium hydroxide, soda ash Reacting in the presence of an alkali catalyst selected from the group consisting of manganese and mixtures thereof; 를 포함하는 하기 화학식 1로 표현되는 모폴린계 4급 암모늄염의 제조 방법.Method for producing a morpholine quaternary ammonium salt represented by the following formula (1) comprising a. [화학식 1][Formula 1] [화학식 2][Formula 2] (상기 화학식 1 및 2에서 X는 할로겐 원자이고, R1은 탄소수 8 내지 18의 직쇄상 또는 분쇄상의 알킬 라디칼이며, R2는 수소, 할로겐 원자, 히드록시기 및 탄소수 1 내지 4의 알킬 라디칼로 이루어진 군에서 선택된다.)(In Formulas 1 and 2, X is a halogen atom, R 1 is a linear or pulverized alkyl radical having 8 to 18 carbon atoms, R 2 is a group consisting of hydrogen, a halogen atom, a hydroxy group and an alkyl radical having 1 to 4 carbon atoms. Is selected.) 청구항 제1항에 있어서, 상기 용매는 알킬 모폴린의 중량의 약 0.1 내지 5배를 사용하는 제조 방법.The method of claim 1, wherein the solvent uses about 0.1 to 5 times the weight of the alkyl morpholine. 청구항 제1항에 있어서, 상기 알칼리 촉매는 N-알킬 모폴린에 대해 0.001 내지 0.5당량을 사용하는 제조 방법.The method of claim 1, wherein the alkali catalyst uses 0.001 to 0.5 equivalents based on N-alkyl morpholine. 청구항 제1항에 있어서, 상기 반응 온도는 10 내지 120℃인 제조 방법.The method of claim 1, wherein the reaction temperature is 10 to 120 ℃. 청구항 제1항에 있어서, 상기 알킬 모폴린은 N-테트라데실 모폴린 또는 N-옥타게실 모폴린이고, 상기 벤질 할라이드는 벤질 클로라이드이며, 상기 모폴린계 4급 암모늄염은 N-벤질-N-테트라데실 모폴리늄 클로라이드 또는 N-벤질-N-옥타데실 모폴리늄 클로라이드인 제조 방법.The method of claim 1, wherein the alkyl morpholine is N-tetradecyl morpholine or N-octahesyl morpholine, the benzyl halide is benzyl chloride, and the morpholine quaternary ammonium salt is N-benzyl-N-tetra A process for producing decyl morpholinium chloride or N-benzyl-N-octadecyl morpholinium chloride.
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