KR100361782B1 - 2-치환 5-클로로이미다졸-4-카르발데히드 - Google Patents

2-치환 5-클로로이미다졸-4-카르발데히드 Download PDF

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Abstract

본 발명은 하기 화학식 Ⅰ으로 표현되는 2-치환 5-클로로이미다졸-4-카르발데히드에 관한 것으로서,
(상기 식중에서, R은 수소, 알킬기, 알케닐기, 시클로알킬기, 벤질기, 페닐기 또는 아릴기를 의미한다)
하기 화학식 Ⅱ의 2-치환 5-클로로이미다졸을 상기 화학식Ⅰ의 2-치환 5-클로로이미다졸-4-카르발데히드로 변환하는 신규한 방법을 제공한다.
(상기 식에서 R은 수소, 알킬기, 알케닐기, 시클로알킬기, 벤질기, 페닐기 또는 아릴기를 의미하며, R1은 수소, 알킬기, 시클로알킬기, 벤질기, 페닐기 또는 아릴기를의미하거나 치환기 -CO2R3또는 -(CH2)n-CO2R3에 해당한다(식에서 n은 1∼4의 정수이고, R3는 알킬기이다))

Description

2-치환 5-클로로이미다졸-4-카르발데히드{2-substituted 5-chlorimidazole}
본 발명은 하기 화학식 Ⅰ의 2-치환 5-클로로이미다졸-4-카르발데히드에 관한 것이다.
[화학식 1]
(상기 식에서 R은 수소, 알킬기, 알케닐기, 시클로알킬기, 벤질기, 페닐기 또는 아릴기를 의미한다.)
보다 상세하게는, 하기 화학식 Ⅱ의 화합물 2-치환 5-클로로이미다졸과 R1이 수소인 2-치환 5-클로로이미다졸 유도체에 상기 화학식 Ⅰ의 2-치환 5-클로로이미다졸-4-카르발데히드로 변환시키는 방법에 관한 것이다.
[화학식 2]
(상기 식에서 R은 수소, 알킬기, 알케닐기, 시클로알킬기, 벤질기, 페닐기 또는 아릴기를 의미하며, R1은 수소, 알킬기, 시클로알킬기, 벤질기, 페닐기 또는 아릴기를 의미하거나 치환기 -CO2R3또는 -(CH2)n-CO2R3에 해당한다(식에서 n은 1∼4의 정수이고, R3는 알킬기이다))
상기 화학식 Ⅱ의 2-치환 5-클로로이미다졸 또는 상기 화학식 Ⅰ의 2-치환 5-클로로이미다졸-4-카르발데히드는 미국 특허 제 4 355 040호에 제시된 혈압강하용 약제나 유럽 특허 제 2804435호에 제시된 제초효능을 갖는 화합물을 제조하는 데 있어 출발물질로서도 응용이 가능하다.
상기 화학식 Ⅰ의 2-치환 5-클로로이미다졸-4-카르발데히드를 제조하기 위한 다양한 제조방법들이 공지되어 있다.
미국 특허 제 4,355,040호에 개시되어 있는 방법에 따르면, 2-아미노-3,3-디클로로아크릴니트릴을 알데히드를 사용하여 아조메틴 중간생성물로 변환시킨 다음, 할로겐수소와 물을 사용하여 2-치환 5-할로겐-이미다졸-4-카르발데히드로 변환시킨다. 실험보고서는 상기 특허명세서에 기재되어 있지는 아니하다. 그러나, 상기의 제조방법에서는 사용되는 2-아미노-3,3-디클로로아크릴니트릴이 먼저 디클로로아세토니트릴로부터 출발하여 그것을 청산(Blue acid)/시안화나트륨으로 치환하여 제조하여야 하는 문제점이 있다. 맹독성의 반응관여물질과 이와 관련하여 그 출발생성물의 준비에 필수불가결한 안전기술적 조치들이 그 전체공정을 산업적으로 부적합한 것으로 만들어 버린다.
미국 특허 제 4,355,040호에는 다른 변형예로서 3단계 공정을 개시하였는 데, 이 방법에서는 제 1단계에서 아미딘-히드로클로라이드를 디히드록시아세톤과 고압의 암모니아(NH3)에 의해 고리화하고, 이미다졸알콜을 할로겐화한 다음 마지막으로 산화시켜 알데히드로 만든다. 상기 고리화반응을 위해서는 20바 이상의 압력이 필요한 것으로 알려져 있다. 또한, 미국 특허 제 4,355,040호에 따르면, 알콜의 산화는 산화크롬의 존재하에서만 가능하다. 그러나, 일반적으로 회수불가능한 산화중금속을 이용한 산화는 오늘날의 생태학적인 관점에서 볼 때 더이상 변명의 여지가 없다는 것은 명백하다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기 종래 기술의 문제점들을 해소한 신규한 제조방법을 제공하고자 하는 것이며, 특허청구의 범위 제 1항에 따른 2-치환 5-클로로이미다졸을 해당 카르발데히드로 변환시킨 2-치환 5-클로로이미다졸-4-카르발데히드의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 화학식 Ⅱ의 화합물 2-치환 5-클로로이미다졸의 제조방법은 다음과 같다.
제 1단계에서, 하기 화학식Ⅲ의 글리신에스테르히드로할로겐화물
(상기 식중에서, R1은 전술한 바와 동일한 의미를 가지며, R2는 알킬기, X는 할로겐원자를 의미한다)
을 하기 화학식Ⅳ의 이미드산에스테르
(상기 식중에서, R은 전술한 바와 동일한 의미를 가지며, R4는 알킬기를 의미한다)
에 의해 염기의 존재하에서 하기 화학식Ⅴ의 2-치환 3,5-디히드로이미다졸-4-온
(상기 식중에서, R과 R1은 전술한 바와 동일한 의미를 갖는다)
으로 변환시킨다.
상기에서 R, R1, R2, R3및 R4로 일반화하여 표시된 치환기는 다음의 의미를 갖는다.
알킬기란, 예를 들어 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기, 펜틸기, 헥실기와 같은 선형 사슬상이나 분지상을 갖는 C1∼C6-알킬기를 말한다. 바람직한 알킬기로는 C1-C4-알킬기중 하나이다. 치환기 R에 바람직한 것은 n-부틸기이다.
알케닐기이란, 예를 들어 1-프로페닐기, 2-프로페닐기, 1-부테닐기, 2-부테닐기, 3-부테닐기, 펜테닐기 및 그의 이성체 또는 헥세닐기 및 그의 이성체와 같은 선형 사슬상이나 분지상을 갖는 C1∼C6-알케닐기을 말한다. R의 위치에 바람직한 알케닐기로는 2-부테닐기 또는 3-부테닐기이다.
시클로알킬기의 대표적인 것으로서는 시클로프로필기, 시클로부틸기, 시클로펜틸기 또는 시클로헥실기 등이 알려져 있다. 벤질기 및 페닐기는 전술한 알킬기, 할로겐원자, 니트로기 또는 아미노기와 같은 치환기들을 포함하고 있을 수 있다.
할로겐이란 말은 유용하게는 염소, 브롬 또는 요오드를 가리키며, 바람직하게는 염소를 가리킨다.
화학식Ⅲ의 글리신에스테르히드로할로겐화물은 pH7∼12, 바람직하게는 pH9∼11의 염기의 존재하에 화학식Ⅳ의 이미드산에스테르와 반응하도록 되어 있는 것이 유리하다. 화학식Ⅲ의 글리신에스테르히드로할로겐화물은 상업적 구입이 가능한 안정한 화합물이다.
염기로서 적합한 것은 예를 들어 수산화나트륨이나 수산화칼륨과 같은 수산화알칼리 또는 예를 들어 나트륨- 또는 칼륨-메틸레이트, -에틸레이트 또는 -tert-부틸레이트와 같은 알칼리알콜레이트이다.
염기는 적절한 용매내에 용해된 상태로 존재하는 것이 바람직하다. 이에 특히 적합한 것은 메탄올이나 에탄올과 같은 지방족 알콜이다.
이미드산에스테르도 역시 불활성 용매내의 용액의 형태로 부가되는 것이 좋다. 이에 대해서는 일반적으로, 예를 들어 톨루올이나 클로로벤젠과 같은 방향족 용매나 전술한 지방족 알콜이 특히 적합하다.
반응관여제인 글리신에스테르히드로할로겐화물, 이미드산에스테르 및 염기는 1:1:1의 이론적 비율로 변환되는 것이 바람직하다.
변환온도는 -20∼50℃의 범위가 좋고, 바람직하게는 0∼25℃가 좋다.
몇 시간의 변환시간이 지난 후 얻어진 화학식Ⅴ의 2-치환 3,5-디히드로이미다졸-4-온은 전문가에게 통상의 방법에 의해 통상의 간단한 여과과정을 거쳐 95%이상의 수율로 분리할 수 있다.
얻어진 반응혼합물은 2-치환 3,5-디히드로이미다졸-4-온을 분리하지 않고, 5-클로로이미다졸-4-카르발데히드로 계속 변환시키도록 두는 것이 바람직하다(1용기 방법).
본 발명의 방법에 따른 상기의 제 1단계는, 알. 작퀴어 등(Bull. Soc. Chim. 프랑스, 1971, 1040)에 의한 공지의 방법을 비약적으로 개선한 것으로서, 상기의 공지 방법에서는 유리 글리신에스테르를 용매의 부재하에서 이미드산에틸에스테르에 의해 대응하는 3,5-디히드로이미다졸-4-온으로 변환시킨다. 그러나, 이러한 공지 방법에서 사용하는 유리 글리신에스테르는 매우 불안정하여 변환시마다 새로이 합성 및 분리하여야 하는 문제점이 있다. 또한, 이 방법에서는 24시간 이상의 오랜 변환시간 이후에 겨우 30∼48%의 수율이 얻어질 수 있을 뿐이다.
제 2단계에서 화학식Ⅴ의 2-치환 5-클로로이미다졸-4-온은 염소화되어 일반식Ⅰ의 해당 2-치환 5-클로로이미다졸로 변환된다.
염소화는, 염화티오닐(SOCl2)이나 옥시염화인(POCl3)에 의해, 바람직하게는 10∼300%의 염소화 매체의 과잉상태로 20∼110℃ 범위의 반응온도에서 행하여진다. 이 경우 염소화 매체는 동시에 용매로서의 기능도 갖고 있으므로, 일반적으로 부가적인 용매는 필요하지 않다. 옥시염화인을 염소화 매체로서 사용하는 것이 바람직하다.
얻은 화학식 Ⅱ의 2-치환 5-클로로이미다졸은 전문가에게 통상의 방법에 따라, 바람직하게는 추출에 의하여 반응혼합물로부터 고순도로 분리될 수 있다.
화학식 Ⅱ의 2-치환 5-클로로이미다졸은 R이 n-부틸기, 2-부테닐기 또는 3-부테닐기인 것이 바람직하다.
본 발명에 따라 2-치환 5-클로로이미다졸-4-카르발데히드로 추가변환시키기 위한 출발화합물은 R1이 부득이하게 수소인 2-치환 5-클로로이미다졸이다.
원하는 화학식 Ⅰ의 2-치환 5-클로로이미다졸-4-카르발데히드로 변환시키는 공정은 본 발명에 따르면 옥시염화인 또는 포스겐(COCl2)에 의하여 N,N-디메틸포름아미드의 존재하에 이루어진다.
반응물인 2-치환 5-클로로이미다졸, 옥시염화인 또는 포스겐 및 N,N-디메틸포름아미드의 반응몰비는 1:1:1∼1:5:5의 범위가 유리하고, 약 1:3:3의 몰비가 바람직하다.
반응온도는 50∼130℃가 유리하다.
경우에 따라서는 부가적인 불활성용매의 존재하에, 1용기공정일 경우에는 제 1단계의 용매내에서 처리하는 것이 바람직하다.
최종적인 2-치환 5-클로로이미다졸-4-카르발데히드를 반응혼합물로부터 분리시키는 것은 전문가에게 통상의 방법에 따라 이루어지며, 바람직하게는 적절한 용매에 의한 추출에 의하는 것이 좋다.
실시예
2-n-부틸-3,5-디히드로이미다졸-4-온의 제조
메탄올에 수산화나트륨 10.1g(0.25몰)을 녹인 용액을 0℃로 냉각시키고, 여기에 글리신메틸에스테르히드록시클로라이드 31.71g(0.25몰)을 부가하였다. 15분후 그 백색 현탁액 126.5g에 클로로벤젠에 녹인 펜탄이미드산메틸에스테르를 녹인 22.8%의 용액을 5분동안 적하하였다. 연황색의 현탁액을 실온에서 4시간동안 교반하고 클로로벤젠(100㎖)로 희석하였다. 26℃의 온도에서, 30∼50미리바의 압력에서 메탄올을 증발시키고, 그 오렌지색 현탁액을 메틸렌클로라이드(100㎖)로 희석시킨 다음 여과하였다. 여과물로부터 용매를 제거한 다음 표제의 화합물 34.09g(97%)을얻었다(기체크로마토그래피(GC) 및1H-NMR에 따라 95%이상의 함량).
2-n-부틸-5-클로로-1H-이미다졸의 제조
2-n-부틸-3,5-디히드로이미다졸-4-온(14.02g, 0.1몰)을 95℃에서 15분 동안 조금씩 옥시염화인(POCl3: 50㎖)에 가하였다. 혼합 용액을 2시간 동안 100℃로 가열하고 냉각하여 400g의 얼음에 부었다. 혼합물에 30%의 나트륨염 알칼리 용액 225㎖를 첨가하여 pH7로 조절하고, 매 500㎖씩의 초산에스테르로 세번 추출하였다. 단일화된 유기상을 황산마그네슘(MgSO4)으로 건조시킨후 여과하여 회전식 증발기에서 농축하였다. 산크로마토그래피를 사용하여 침전물을 세정한 후 표제화합물(5.52g, 34.7%)을 고순도(기체크로마토그래피(GC) 및1H-NMR에 따라 98%이상)로 수득하였다.
Smp. : 85∼87℃
1H-NMR(CDCl3) δ 0.91(3H, t, J=7.5Hz),
1.36(2H, sextett, J=7.5Hz),
1.68(2H, q, J=7.5Hz),
2.70(2H, t, J=7.5Hz),
6.83(1H, s),
10.65(1H, br s)
2-n-부틸-5-클로로-1H-이미다졸로부터 2-n-부틸-5-클로로이미다졸-4-카르발데히드의 제조
95℃로 가열된 옥시염화인(3.07g, 20미리몰) 및 클로로벤젠(20㎖)에 2-n-부틸-5-클로로-1H-이미다졸(1.60g, 10미리몰)의 용액에 N,N-디메틸포름아미드(1.46g, 20미리몰)을 적하하였다. 얻은 혼합물을 3.5시간 동안 98℃에서 교반하였다. 그런 다음 추가분의 옥시염화인(1.53g, 10미리몰) 및 N,N-디메틸포름아미드(0.73g, 10미리몰)을 적하하였다. 98℃에서 2.5시간 더 지난 후 냉각하여 40g의 얼음에 부었다. 15분 지난 후 얻은 혼합물에 30%의 나트륨염 알칼리 용액 11㎖를 첨가하여 pH7로 조절하고, 매 100㎖씩의 초산에스테르로 세번 추출하였다. 단일화된 유기상을 황산마그네슘으로 건조시키고 여과하여 농축하였다. 표제화합물을 1.3g(70%)의 수율로 수득하였다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 상기 종래 기술의 문제점들을 해소한 신규한 제조방법으로 2-치환 5-클로로이미다졸을 해당 카르발데히드로 변환시킨 2-치환 5-클로로이미다졸-4-카르발데히드의 제조방법을 제공할 수 있다.

Claims (3)

  1. 하기 화학식 Ⅰ의 2-치환 5-클로로이미다졸-4-카르발데히드
    [화학식 1]
    (상기 식중에서, R은 수소, 알킬기, 알케닐기, 시클로알킬기, 벤질기, 페닐기 또는 아릴기를 의미한다)
    를 제조하는 방법에 있어서, 하기 화학식 Ⅱ의 2-치환 5-클로로이미다졸을 N,N-디메틸포름아미드의 존재하에 옥시염화인 또는 포스겐에 의해 변환시키는 것을 특징으로 하는 2-치환 5-클로로이미다졸-4-카르발데히드의 제조방법.
    [화학식 2]
    (상기 식에서 R은 수소, 알킬기, 알케닐기, 시클로알킬기, 벤질기, 페닐기 또는 아릴기를 의미하며, R1은 수소, 알킬기, 시클로알킬기, 벤질기, 페닐기 또는 아릴기를 의미하거나 치환기 -CO2R3또는 -(CH2)n-CO2R3에 해당한다(식에서 n은 1∼4의 정수이고, R3는 알킬기이다))
  2. 제 1항에 있어서, 변환관여제인 2-치환 5-클로로이미다졸, 옥시염화인 또는 포스겐 및 N,N-디메틸포름아미드는 1:1:1∼1:5:5의 몰비로 하는 것을 특징으로 하는 2-치환 5-클로로이미다졸-4-카르발데히드의 제조방법.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 반응온도는 50∼130℃의 범위로 하는 것을 특징으로 하는 2-치환 5-클로로이미다졸-4-카르발데히드의 제조방법.
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