KR100344115B1

KR100344115B1 - 1-치환된-5(4h)-테트라졸리논의제조방법

Info

Publication number: KR100344115B1
Application number: KR1019940018726A
Authority: KR
Inventors: 야나기아키히코; 와타나베유키요시; 나라부신이치
Original assignee: 니혼 바이엘 아그로켐 케이. 케이.
Priority date: 1993-08-05
Filing date: 1994-07-29
Publication date: 2002-11-27
Also published as: EP0638561B1; EP0638561A1; US5530135A; KR950005815A; ES2101401T3; JPH0797372A; DE69403149D1; DE69403149T2; JP3670314B2

Abstract

본 발명은 일반식 R-NCO(II)의 이소시아네이트를 염화 알루미늄(AlCl₃)의 존재하에 극성 용매중에서 나트륨 아지드(NaN₃)와 1:1 의 몰비로 반응시킨 후, 과량의 무기산 및 물을 첨가함을 특징으로 하여, 하기 일반식 (I)의 1-치환된-5(4H)-테트라졸리논을 매우 우수한 수율로 제조하는 방법에 관한 것이다.

상기식에서,

R은 알킬, 할로알킬, 사이클로알킬, 또는 임의로 치환된 페닐 또는 아르알킬이다.

Description

1-치환된-5(4H)-테트라졸리논의 제조방법{PROCESS FOR THE PRODUCTION OF 1-SUBSTITUTED-5(4H)-TETRAZOLINONES}

본 발명은 1-치환된-5(4H)-테트라졸리논을 제조하는 방법에 관한 것이다.

테트라졸리논 유도체는, 예를들어 일본국 특허 출원 공개 제 24272/1990 호에 기재된 바와같이 의약, 농약 등과 같은 산업적으로 유용한 활성 물질로서 사용될 수 있다. 상기 언급한 테트라졸리논 유도체에 대한 출발물질을 사용하여, 즉 다수의 이소시아네이트 유도체 중에서 선택된 이소시아네이트를 염화 알루미늄의 존재하에 테트라하이드로푸란 중에서 나트륨 아지드와 반응시켜 1-치환된-5(4H)-테트라졸리논을 제조하는 방법이 문헌[J. Am. Chem. Soc., Vol. 81, p.p. 3076-3079(1959)]에 기술되어 있다.

그러나, 이 방법은 우수한 수율을 얻기 위하여 용매로서 테트라하이드로푸란을 사용해야할 뿐 아니라 이소시아네이트 1 당량 당 나트륨 아지드를 3 당량 사용해야만 하는 단점이 있다. 이들 화합물은 값이 매우 비싸기 때문에 상기 방법을 사용하는 것은 공업적 및 경제적 관점에서 고려해 볼때 권장할만 하지 않다.

또한, 다수의 이소시아네이트 유도체 중에서 선택된 이소시아네이트를 트리메틸실릴 아지드와 반응시키는 방법이 문헌[J. Org. Chem. Soc., Vol. 45, p.p. 5130 - 5136 (1980)] 에 기술되어 있는데, 이 방법 역시 트리메틸실릴 아지드가 비싼 물질이고, 만족할 만한 수율을 얻기 위하여는 이소시아네이트 1 당량 당 약 2 당량의 트리메틸실릴 아지드를 사용해야만 하며, 용매의 부재하에 가열하에서 환류시키는 것과 같은 격심한 반응 조건을 필요로 하기 때문에 공업적으로 적합하지 않은 것으로 밝혀졌다.

이러한 문제점들을 해결하기 위한 연구를 하던 중에 본 발명에 이르러 하기일반식 (II) 의 이소시아네이트를 염화 알루미늄의 존재하에 극성 용매중에서 나트륨 아지드와 대략 동몰비로 반응시킨 후, 과량의 무기산 및 물을 첨가함으로써 하기 일반식 (I) 의 1-치환된-5(4H)-테트라졸리논을 제조하는 방법이 밝혀졌다.

상기식에서,

R 은 알킬, 할로알킬, 사이클로알킬, 또는 임의로 치환된 페닐 또는 아르알킬이다.

극성 용매로 N,N-디메틸 포름아미드를 사용하는 본 발명의 방법에 따라 예기치 않게도, 목적하는 1-치환된-5(4H)-테트라졸리논이 우수한 수율로 수득되는 것으로 밝혀졌으며, 따라서 이 방법은 공업적 규모로 사용하는데 적합하다.

R 은 유리하개는 C_1-6-알킬, 불소, 염소 또는 브롬과 같은 할로겐에 의해 치환된 C_l-4-알킬, C_3-8-사이클로알킬, 벤질, 펜에틸, 또는 C_l-4-알킬, 할로겐, 니트로, 시아노, C_1-4-알콕시, C_1-4-알콕시카보닐, C_l-4-알킬티오, 페녹시, C_l-4-할로알콕시, C_1-4-할로알킬티오 또는 C_1-4-할로알킬에 의해 임의로 치환된 페닐이다.

상기의 표현에서 "임의로 치환된 페닐" 및 " --- 에 의해 임의로 치환된 페닐" 에는 "비치환된 페닐" 및 "치환된 페닐" 이 모두 포함된다.

예를들어, 2-클로로페닐 이소시아네이트 및 나트륨 아지드를 출발물질로 사용하는 경우에, 반응은 하기 반응식으로 표시된다 :

대표적인 이소시아네이트 (II) 로는 에틸이소시아네이트, n-프로필이소시아네이트, t-부틸이소시아네이트, 2-클로로에틸이소시아네이트, 3-클로로프로필이소시아네이트, 사이클로펜틸이소시아네이트, 사이클로헥실이소시아네이트, 벤질이소시아네이트, 페닐이소시아네이트, 2-클로로페닐이소시아네이트, 2-클로로-6-메틸페닐이소시아네이트, 2-트리플루오로메틸페닐이소시아네이트, o-톨릴이소시아네이트,2-니트로페닐이소시아네이트, 2-시아노페닐이소시아네이트, 2-메톡시페닐이소시아네이트, 2-트리플루오로메톡시페닐이소시아네이트, 2-트리플루오로메틸티오페닐이소시아네이트, 2-브로모페닐이소시아네이트, 2-메틸티오페닐이소시아네이트, 2-에틸페닐이소시아네이트, 2-이소프로필페닐이소시아네이트, 2,6-디메틸페닐이소시아네이트, 2-에틸-6-메틸페닐이소시아네이트, 2-플루오로페닐이소시아네이트, 2,6-디에틸페닐이소시아네이트, 2,6-디클로로페닐이소시아네이트, 2,4-디클로로페닐이소시아네이트, 2,5-디클로로페닐이소시아네이트, 2,4,6-트리클로로페닐이소시아네이트, 2,4,6-트리메틸페닐이소시아네이트, 4-브로모-2,6-디메틸페닐이소시아네이트, 2-페녹시페닐이소시아네이트, 펜에틸이소시아네이트, 3-클로로-4-트리플루오로메틸페닐이소시아네이트, 2-클로로-4-트리플루오로메틸페닐이소시아네이트 등이 포함된다.

대표적인 극성 용매로 N,N-디메틸 포름아미드, N,N-디메틸 아세트아미드, N-메틸피롤리돈 및 1,3-디메틸이미다졸리논 등, 바람직하게는 N,N-디메틸 포름아미드가 포함된다.

극성 용매로 N,N-디메틸 아세트아미드를 사용하는 방법을 수행하는 경우에, 예를들어 1 몰의 일반식 (II) 의 이소시아네이트를 약 0℃ 내지 약 200℃, 바람직하게는 약 25℃ 내지 약 150℃ 의 반응 온도 및 상압에서 0.8 내지 1.3몰, 바람직하게는 1 몰의 나트륨 아지드 및 0.005 내지 1.5 몰, 바람직하게는 0.01 내지 1.0 몰의 촉매량의 염화 알루미늄과 약 2 내지 약 24 시간, 바람직하게는 약 3 내지 약 10 시간동안 반응시킨다.

본 발명에 따른 방법이 하기 실시예로 설명되지만 이들로 본 발명의 범위가 제한되는 것은 아니다.

[실시예]

[합성 실시예 1]

무수 염화 알루미늄(1.5 g)을 빙냉하에 N,N-디메틸 포름아미드(20 ml)에 가하고, 생성된 혼합물을 15 분동안 교반한다. 혼합물에 나트륨 아지드(0.65 g) 를 가하고, 15 분 동안 교반한 후, 여기에 2-클로로페닐 이소시아네이트(1.53 g) 를 첨가하고, 70 내지 75 ℃ 에서 3 시간동안 교반한다. 냉각후, 반응 혼합물을 교반하면서 아질산나트륨(1 g), 물(200 ml) 및 얼음(100 g) 의 혼합물에 가하고, 생성된 혼합물을 10% 염산으로 산성화(요오드화 칼륨 전분 페이퍼가 탈색될 때까지) 시키고, 에틸 아세테이트로 추출한다. 수득한 에틸 아세테이트 층을 물로 세척하고, 황산 나트륨 상에서 건조시킨 후, 감압하에서 증발시킨다. 생성된 잔류물을 플래쉬(flash) 칼럼 크로마토그래피 (용출제 : 헥산:에틸 아세테이트 = 2:1) 에 의해 정제하여 융점 124.5 ℃ 내지 125.5 ℃ 인 목적하는 1-(2-클로로페닐)-5(4H)-테트라졸리논(1.8 g) 을 이론치의 92 % 수율로 수득한다.

[합성 실시예 2]

AlCl₃의 양을 감소시켜 1-(2-클로로페닐)-5(4H)-테트라졸리논을 합성하는 방법 :

나트륨 아지드(1.95 g) 및 N,N-디메틸 포름아미드(9 ml)로 이루어진 혼합물에 빙욕 온도에서 아르곤 흐름하에 무수 염화 알루미늄(0.2 g) 을 적가하고, 생성된 혼합물을 70 ℃ 내지 75 ℃ 에서 15 분동안 교반한다. 혼합물에 2-클로로페닐 이소시아 네이트(4.71 g)를 가하고, 전체를 70 ℃ 내지 75 ℃ 에서 4 시간동안 교반한다.

냉각시킨 반응 혼합물을 아질산 나트륨(NaNO₂, 1 g), 물(200 ml) 및 얼음(50 g) 의 혼합물에 붓고, 전체를 농염산을 가하여 요오드화 칼륨 - 전분 반응이 양성으로 될 때까지 산성화시킨다. 생성된 혼합물을 에틸 아세테이트(100 ㎖ x 3)로 추출한다. 에틸 아세테이트 추출물을 합하여 물로 세척하고, 무수 황산 나트륨 상에서 건조시킨 후, 증발시킨다. 잔류물을 실리카겔 플래쉬 칼럼 크로마토그래피 (용출제 : n-헥산: 에틸 아세테이트 = 2:1) 에 의해 정제하여 융점 124.5 ℃ 내지 125.5 ℃ 인 목적하는 1-(2-클로로페닐)-5(4H)-테트라졸리논(5.8 g) 을 이론치의 98 % 수율로 수득한다.

유사한 방법으로, 하기 표 1 에 기재된 화합물들을 이론치의 적어도 90 % 수율로 수득한다.

[표 1]

[표 1 계속]

[합성 실시예 2a - d]

각 실험에서 무수 염화 알루미늄(AlCl₃)의 양을 달리하여 상기 합성 실시예 2 에 따른 실험을 4 회 반복한다.

하기 표 2 에 기재된 바와 같이, 목적하는 1-(2-클로로페닐)-5(4H)-테트라졸리논을 이론치의 94 내지 99 % 의 고수율로 수득한다 :

[표 2]

[비교 합성 실시예 1]

(J. Am. Chem. Soc., vol. 81, p. 3076, 1959 에 기재된 방법)

무수 염화 알루미늄(1.5 g)을 빙욕 냉각시키면서 테트라하이드로푸란(30 ml)에 가하고, 15 분동안 교반한 후, 여기에 나트륨 아지드(1.95 g) 및 2-클로로페닐이소시아네이트(1.53 g) 를 가하여 가열하에 16 시간동안 환류시킨다. 냉각후, 반응 혼합물을 교반하면서 아질산나트륨(2 g), 물(200 ml) 및 얼음(100 g) 의 혼합물에 가하고, 생성된 혼합물을 10 % 염산으로 산성화(요오드화 칼륨 전분 페이퍼가 탈색될 때까지) 시키고, 에틸 아세테이트로 추출한다. 수득한 에틸 아세테이트 층을 물로 세척하고, 항산 나트륨 상에서 건조시킨 후, 감압하에서 증발시킨다. 생성된 잔류물을 플래쉬 칼럼 크로마토그래피 (용출제 : 헥산:에틸 아세테이트 = 2:1) 에 의해 정제하여 용점 124.5 ℃ 내지 125.5 ℃ 인 목적하는 1-(2-클로로페닐)-5(4H)-테트라졸리논(1.41 g) 을 이론치의 72 % 수율로 수득한다.

[비교 합성 실시예 2]

(상기 언급한 비교 합성 실시예 1 이 동몰 반응으로 수행된다)

무수 염화 알루미늄(1.5 g)을 빙욕 냉각시키면서 테트라하이드로푸란(30 ml)에 가하고, 생성된 혼합물을 15 분동안 교반한다. 혼합물에 나트륨 아지드(0.65 g) 및 2-클로로페닐이소시아네이트(1.53 g) 를 가한 후, 16 시간동안 환류시킨다. 냉각후, 반응 혼합물을 교반하면서 아질산나트륨(1 g), 물(200 ml) 및 얼음(100 g) 의 혼합물에 가하고, 생성된 혼합물을 상기 비교 합성 실시예 1 에서 이용한 것과 동일한 방법으로 후처리하여 융점 124.5 ℃ 내지 125.5 ℃ 인 목적하는 1-(2-클로로페닐)-5(4H)-테트라졸리논(0.5 g) 을 이론치의 25 % 수율로 수득한다.

[비교 합성 실시예 3]

(J. Org. Chem. Soc., vol. 45, p. 5230, 1980)

2-클로로페닐이소시아네이트(7 g) 및 트리메틸실릴 아지드(7.9 g) 의 혼합물을 가열하에 8 시간동안 환류시킨 후, 혼합물을 감압 증류하에 증발시켜 과량의 트리메틸실릴 아지드를 제거하고, 생성된 잔류물에 메탄올을 가한다. 그후, 메탄올을 감압하에 증류시킨다. 생성된 잔류물을 플래쉬 칼럼 크로마토그래피(용출제 : 헥산:에틸 아세테이트 = 2:1) 에 의해 정제하여 융점 124 ℃ 내지 125.5 ℃ 인 목적하는 1-(2-클로로페닐)-5(4H)-테트라졸리논(6.6 g) 을 이론치의 73 % 수율로 수득한다.

상기 결과로 부터 본 발명에 따른 방법은 사용한 물질, 용매의 효율 및 목적생성물의 수율을 고려해 볼때 경제적이므로 실제적으로 공업적 규모로 수행할 수 있음을 알 수 있다.

Claims

일반식 (II)의 이소시아네이트를 염화 알루미늄의 존재하에 N,N-디메틸포름아미드, N,N-디메틸아세트아미드, N-메틸피롤리돈 및 1,3-디메틸이미다졸리논으로 구성된 그룹중에서 선택된 극성 용매중에서 나트륨 아지드와 대략 동몰비로 반응시킨 후, 과량의 무기산 및 물을 첨가함을 특징으로 하여, 일반식 (I)의 1-치환된-5(4H)-테트라졸리논을 제조하는 방법.

상기식에서,

R 은 C_1-6-알킬, C_1-4-할로알킬, C_3-8-사이클로알킬, 벤질, 펜에틸, 또는 C_1-4-알킬, 할로겐, 니트로, 시아노, C_1-4-할로알킬, C_1-4-알콕시, C_1-4-알콕시카보닐, C_1-4-알킬티오, 페녹시, C_1-4-할로알콕시 또는 C_1-4-할로알킬티오에 의해 임의로 치환된 페닐이다.
제 1 항에 있어서, 염화 알루미늄의 양이 일반식 (II)의 이소시아네이트 1몰당 0.005 내지 1.5 몰인 방법.
제 1 항에 있어서, 염화 알루미늄의 양이 일반식 (II)의 이소시아네이트 1몰당 0.01 내지 1.0 몰의 촉매량인 방법.