KR100362590B1 - 1,2-나프토퀴논-2-디아지드-4-설포닐 클로라이드의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

1,2-나프토퀴논-2-디아지드-4-설포닐 클로라이드를 고수율로 제조하는 유용한 방법에 관한 것이며, 여기에서 불순물의 형성이 방지된다. 이 방법은 다음 단계를 포함한다: 1,2-나프토퀴논-2-디아지드를 클로로황산과 반응시켜 디아지드의 설폰화 화합물 및 클로로설폰화 화합물의 혼합물을 수득하는 단계; 및 이 혼합물에, 염화티오닐 및 오염화인으로부터 선택된 하나 이상의 물질을 추가로 반응시키기 위해 가하여 1,2-나프토퀴논-2-디아지드-4-설포닐 클로라이드를 수득하는 단계.

Description

1,2-나프토퀴논-2-디아지드-4-설포닐 클로라이드의 제조 방법{Method for producing 1,2-Naphthoquinone-2-diazide-4-sulfonyl chloride}
본 발명은 방사선-감응성 포지티브 광내식막 조성물의 제조에 중요한 출발 물질이고, 포지티브 감광성 석판 인쇄 기준판 등의 감광성 성분인 1,2-나프토퀴논-2-디아지드-4-설포닐 클로라이드의 제조 방법에 관한 것이다.
1,2-나프토퀴논-2-디아지드-4-설포닐 클로라이드는 다음 화학식 1로 나타내어지는 화학 구조를 갖는다. 이 화합물의 융점은 146 내지 148℃(분해)이다. 미국 화학회에 의해 발행되는 초록 잡지인 "Chemical Abstracts"에서, 이 화합물은 3-디아조-3,4-디하이드로-4-옥소-1-나프탈렌설포닐 클로라이드로 칭해지며, 화합물의 CAS 등록 번호는 "36451-09-9"이다.
1,2-나프토퀴논-2-디아지드-4-설포닐 클로라이드의 제조 방법은 단계의 순서에 근거하여 다음 두가지 유형, (a) 및 (b)로 분류된다. (a) 유형의 방법이 현재 산업상 사용된다. 그러나, 이 유형의 방법은 반드시 본 발명의 방법에 직접 관련된 것이 아니므로, 간단히 개요 형태로만 기술된다. (b) 유형의 방법은 현재 산업상 이용되지 않는다. 그러나 본 발명의 방법은 (b) 방법의 범주에 속하므로, (b) 방법으로 분류되는 대표적인 공지된 방법의 필수 사항이 기술된다.
(a) 유형의 방법은 나트륨 1,2-나프토퀴논-2-디아지드-4-설포네이트(CAS 등록 번호: 64173-96-2)를 합성한(제1 단계) 다음에, 상기 화학식 1의 화합물로 전환시키는(제2 단계) 방법으로 기술된다[참조: 예를 들어, DRP제171024호, DRP제175593호 및 독일 특허 제246573호 및 246574호, 일본 특허원 공개공보 제196860/1984호 및 일본 특허원 공개공보 제27098/1996호]. 이러한 방법에 따르면, 제1 단계에서 많은 곤경에 부딪힌다: 즉, CAS 등록 번호 64173-96-2 화합물의 합성에서. 특히, 이 화합물의 합성은 나트륨 3-아미노-4-하이드록시나프탈렌-1-설포네이트를 중금속(예: 구리)의 염의 존재하에 디아조화시켜 수행하므로, 생성물은 중금속염으로 오염된다. 따라서, 광내식막에 사용하기 위한 증감제로서 유용한 화합물을 제조하기 위해서, 중금속을 제거해야 한다. 산업 규모로 중금속에 대한 제거 공정을 수행하는 것은 상당히 번거롭고, 따라서 화학식 1의 화합물을 제조하는 더욱 유용한 방법이 계속 요구된다.
(b) 유형의 방법은 1,2-나프토퀴논-2-디아지드를 클로로황산 및 염화티오닐로 처리하여 화학식 1로 나타내어지는 화합물을 수득하는 방법으로 기술된다. 본 발명의 방법은 이러한 유형의 방법이다. "Chemical Abstracts"에 따라서, 1,2-나프토퀴논-2-디아지드는 2-디아조-1(2H)-나프탈렌온으로 명명되며, 화합물의 CAS 등록 번호는 879-15-2이다. 화합물은 다음 화학식 2로 나타내어지는 화학 구조를 갖는다.
(b) 유형의 방법은 산업상 유망하지만, 여기까지는 이에 대한 극소수의 연구 예가 기술되어 있다. 주요 이유는 상기 화학식 2에 의해 나타내어지는 화합물을 제조하는 유용한 방법을 확립하지 못한다는 것이다. 본 발명자들은 이전에 다음에 기술된 화합물을 제조하는 상당히 유용한 방법을 발명했다(일본 특허원 제166744/1998호). 이들은 (b) 유형의 방법에 대해 계속 더욱 상세히 연구하여 본 발명을 완성했다.
극소수의 공개된 문헌에는 (b) 유형의 방법이 언급되어 있다. 이. 사우어(E. Sauer) 등은 1,2-나프토퀴논-2-디아지드를 클로로황산과 63℃에서 80분동안 반응시켜 디아지드의 설폰화 화합물 및 클로로설폰화 화합물의 혼합물을 수득하는 방법을 기술하고 있다. 이 방법에서, 1,2-나프토퀴논-2-디아지드-4-설폰산 및 1,2-나프토퀴논-2-디아지드-4-설포닐 클로라이드의 이론적 수율은 각각 약 45% 및 약 50%이다[참조: J. Prakt. Chem. 333, 467(1991)]. 비. 아이. 빌로우(B. I. Below) 등은 1,2-나프토퀴논-2-디아지드를 클로로황산(디아지드 양의 14.3배(mol로))중에 70℃에서 2시간 반응시켜 융점이 138 내지 139℃인 결정을 수득하는 방법을 기술하고 있으며, 1,2-나프토퀴논-2-디아지드-5-설포닐 클로라이드는 70%의 수율로 수득된다(U.S.S.R. 특허 제173,756호(1964)). 그러나 결정의 융점 및 이. 사우어 등에 의해 수행된 실험의 결과로부터 판단하여, 결정은 화학식 1로 나타내어지고 주요 성분으로 사용되는 화합물, 및 1,2-나프토퀴논-2-디아지드-5-설포닐 클로라이드의 혼합물인 것으로 보인다. 또한, 볼테르(Wolter), 게르하르트(Gerhard) 등은 1,2-나프토퀴논-2-디아지드를 클로로황산 및 염화티오닐의 혼합물로 처리하여 1,2-나프토퀴논-2-디아지드-4-설포닐 클로라이드를 유리한 수율로 수득하는 방법을 기술하고 있다(독일(동독) 특허 제DD 269,846호(1989)). 볼테르, 게르하르트 등에 의해 기술된 방법은 다음과 같이 개설된다.
1,2-나프토퀴논-2-디아지드 1mol을 기준으로 하여 클로로황산 6 내지 10mol 및 염화티오닐 2 내지 5mol로 이루어진 혼합물을 냉각시키고, 1,2-나프토퀴논-2-디아지드의 결정을 여기에 소량씩 가한다. 혼합물을 35 내지 60℃에서 1 내지 3시간 반응시키고, 실온으로 냉각시키고, 물 및 얼음의 혼합물에 붓는다. 침전된 조 생성물을 분리시키고 아세톤으로부터 -5℃ 내지 -10℃의 온도에서 결정화시켜 정제시킨다. 1,2-나프토퀴논-2-디아지드-4-설포닐 클로라이드는 70 내지 75%의 이론적 수율을 갖는 것으로 기술된다.
본 발명자들은 1,2-나프토퀴논-2-디아지드가 출발 물질로서 사용되고, 1,2-나프토퀴논-2-디아지드-4-설포닐 클로라이드의 산업상 제조에 유망한 상기 (b) 유형의 방법을 고려했으며, 상기 방법을 언급하는 유일하게 공지된 문헌인 상기 DD 제269,846호에 기술된 방법을 재심사했다. 결과로서, 본 발명자들은 다음에 기술된 (1), (2) 및 (3)과 같은 문제가 미해결 상태로 남아 있으며 이러한 문제의 해법이 해결되지 않음을 밝혀냈다.
(1) 염화티오닐과의 반응에 포함되는 문제
DD 제269,846호에 기술된 방법에 있어서, 1,2-나프토퀴논-2-디아지드를 클로로황산 및 염화티오닐의 혼합물에 가하고, 수득된 혼합물을 반응시킨다. 그러나, 이 방법을 연구한 후, 본 발명자들은 이 방법이 다음 방식에 불리함을 밝혀냈다. 1,2-나프토퀴논-2-디아지드를 클로로황산 및 염화티오닐의 혼합물로 DD 제269,846호에 기술된 실시예에 따라서 처리하여 수득한 조 결정은 진한 색상을 나타내고, 표적 화합물의 수율은 불량하며, 표적 화합물은 여러 종류의 불순물을 함유한다. 클로로황산 및 염화티오닐의 혼합물을 사용하여 제조하는 방향족 화합물의 클로로설폰화가 일반적으로 널리 사용된다. 예를 들어, 블랑크(Blank), 하인즈 울리히(Heinz Ulrich)는 벤젠을 클로로황산 및 염화티오닐의 혼합물로 50℃에서 4시간 처리하여 벤젠설포닐 클로라이드를 고순도로 수득하는 방법을 기술하고 있다[참조: Ger. Offen, 제2,635,279호(1978)]. 사사키(Sasaki) 등은 나트륨 1,2-나프토퀴논-2-디아지드-4-설폰산을 클로로황산 및 염화티오닐의 혼합물로 70℃에서 8시간 처리하여 1,2-나프토퀴논-2-디아지드-4-설포닐 클로라이드를 80%의 수율로 수득하는 방법을 기술하고 있다(일본 특허원 공개공보 제27098/1996호). 따라서, 클로로황산 및 염화티오닐의 혼합물은 방향족 화합물에 대한 클로로설폰화제로서 사용하기에 우수하다. 그러나 본 발명자들은 혼합물을 1,2-나프토퀴논-2-디아지드에 유리하게 적용하지 못함을 예상외로 밝혀냈다. 본 발명자들은 1,2-나프토퀴논-2-디아지드의 반응성을 광범위하게 연구하여 놀랍게도, 디아지드가 염화티오닐 자체와 실온에서 매우 잘 반응하여 다수 종의 혼합물을 생성함을 밝혀냈다. 또한, 액체 크로마토그래피에 의한 분석에 의하면, 생성된 혼합물은 DD 제269,846호에 기술된 방법에 따라서 생성된 결정에 함유된 1,2-나프토퀴논-2-디아지드-4-설포닐 클로라이드 이외의 불순물과 동일하다. 또한, 본 발명자들에 의해 수행된 실험은 1,2-나프토퀴논-2-디아지드와 염화티오닐의 반응에 의해 생성된 혼합물이 열적으로 불안정하며, 약 110℃에서 폭발적으로 분해됨을 분명하게 한다. 상기 기술한 바와 같이, 표적 화합물, 1,2-나프토퀴논-2-디아지드-4-설포닐 클로라이드는 146 내지 148℃의 분해 온도를 갖고 이 온도에서 폭발적으로 분해되므로, 공업 생성물은 110℃에서 폭발적으로 분해되는 불순물로 오염되지 않아야 한다. 따라서, 클로로황산 및 염화티오닐의 혼합물을 1,2-나프토퀴논-2-디아지드에 대한 클로로설폰화제로서 사용하는 것은 부적합하며, 새로운 방법이 개발되어야 한다.
1,2-나프토퀴논-2-디아지드 및 염화티오닐이 반응하여 다수의 종을 함유하는혼합물이 생성되는 반응 메커니즘에 대하여, 본 발명자들은 다음을 이해한다. 열의 적용시에 염화티오닐은 다음 반응식 1의 분해 생성물을 생성한다고 공지되어 있다[참조: P. W. Schenk, H. Tribel, Z. Anorg. Allg. Chem. 229 (1936), 305].
4SOCl2→ S2Cl2+ 2SO2+ 3Cl2
또한, 1,2-나프토퀴논-2-디아지드와 염화티오닐의 반응에 있어서, 이러한 분해 생성물이 염화티오닐로부터 생성된다. 분해 생성물, 특히 염소는 1,2-나프토퀴논-2-디아지드와 반응하여 불순물을 생성하는 것으로 여겨진다. 사사키 등에 의해 기술된 상기 방법(일본 특허원 공개공보 제27098/1996호)에 있어서, 1,2-나프토퀴논-2-디아지드-4-설포닐 클로라이드는 우수한 수율로 수득된다. 이는 사사키 등에 의해 출발 물질로서 사용된 나트륨 1,2-나프토퀴논-2-디아지드-4-설포네이트가 상기 분해 생성물(예; 염화티오닐)과 용이하게 반응하지 않기 때문인 것으로 이해된다.
(2) 1,2-나프토퀴논-2-디아지드의 열적 불안정성에 대한 문제
1,2-나프토퀴논-2-디아지드는 열적으로 불안정하며, 다량의 고형 디아지드를 산업 규모로 처리하는 것은 위험하다고 고려되었다. 도 1은 (톨루엔으로부터 재결정된) 1,2-나프토퀴논-2-디아지드 결정의 DSC(시차 주사 열량측정) 곡선을 나타낸다. 도 1에 나타난 바와 같이, 결정은 77.3℃에서 용융되고, 약 95℃에서 분해되기 시작하여 발열성 분해는 128.2℃에서 피크에 도달한다. 1,2-나프토퀴논-2-디아지드가 열적으로 불안정하고, 따라서 위험한 결정성 물질이지만, 1,2-나프토퀴논-2-디아지드의 설폰화 또는 클로로설폰화를 언급하여 기술된 모든 문헌에 기술된 실험은 고형 1,2-나프토퀴논-2-디아지드를 사용한다. 고형 상태의 이러한 열적으로 불안정한 화합물의 공업적 처리는 부적합하며, 화합물을 처리하는 더욱 안전한 방법의 확립이 대단히 중요하다.
1,2-나프토퀴논-2-디아지드를 다음에 기술되는 방법 (3)에 따라서 제조하는 경우, 여과된 고체는 물을 표적 순수한 생성물의 100 내지 150%의 양으로 함유한다. 1,2-나프토퀴논-2-디아지드를 클로로황산 또는 염화티오닐과 반응시키기 위해서, 물을 완전히 제거해야 한다. 그러나 고형 물질로부터 물의 제거는 곤란하고, 40 내지 50℃에서 약 10시간 따뜻하게 자연 건조시킨 후, 감압하에 40℃에서 건조시키는 것이 필요하다. 또한, 이러한 건조 공정에서 고형 1,2-나프토퀴논-2-디아지드가 열 분해되고, 따라서 위험을 내포할 수 있다.
(3) 1,2-나프토퀴논-2-디아지드 제조의 문제
3가지 또는 4가지 문헌에 1,2-나프토퀴논-2-디아지드-4-설포닐 클로라이드에 대한 출발 물질로서 사용되는 1,2-나프토퀴논-2-디아지드의 실험적 제조 방법이 기술되어 있지만, 화합물을 산업 규모로 제조하는 적합한 방법은 아직 개시되지 않았다. 특허 DD 제269,846호에 볼테르, 게르하르트 등에 의해 출발 물질로서 사용되는 1,2-나프토퀴논-2-디아지드의 제조 방법으로서 다른 특허[참조: 독일(동독) DD 제221,174호(1984)]에 기술된 방법이 추천되어 있다. 그러나 이 방법에서, 2-아미노-1-나프탈렌설폰산으로부터 1,2-나프토퀴논-2-디아지드의 수율은 63%로 낮아서,이 방법이 산업 규모 생산에 부적합하게 한다.
상기의 관점에서, 본 발명의 목적은 불순물의 형성을 방지하면서, 1,2-나프토퀴논-2-디아지드-4-설포닐 클로라이드를 고수율로 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
도 1은 1,2-나프토퀴논-2-디아지드의 DSC(시차 주사 열량측정) 곡선을 나타내는 그래프이다.
도 2는 1,2-나프토퀴논-2-디아지드 및 클로로황산 사이의 최초 반응 생성물의 DSC 곡선을 나타내는 그래프이다.
본 발명에 의해 상기 문제가 해결되고, 이는 1,2-나프토퀴논-2-디아지드를 클로로황산과 반응시켜 디아지드의 설폰화 화합물 및 클로로설폰화 화합물의 혼합물을 수득하고; 염화티오닐 및 오염화인으로부터 선택된 하나 이상의 물질을 추가로 반응시키기 위해 혼합물에 가하여 1,2-나프토퀴논-2-디아지드-4-설포닐 클로라이드를 수득하는, 1,2-나프토퀴논-2-디아지드-4-설포닐 클로라이드의 제조 방법으로 기술된다.
바람직하게는, 1,2-나프토퀴논-2-디아지드 및 클로로황산 사이의 상기 반응에 대한 조건은 80% 이상의 1,2-나프토퀴논-2-디아지드가 반응에 의해 소비되도록 하는 것이다.
또한 바람직하게는, 상기 클로로황산을 상기 1,2-나프토퀴논-2-디아지드를 클로로황산에 불활성인 유기 용매에 용해시켜 제조한 디아지드 용액과 혼합하고, 1,2-나프토퀴논-2-디아지드 및 클로로황산 사이의 상기 반응은 유기 용매의 존재하에 또는 유기 용매가 제거된 조건하에 수행한다.
바람직하게는, 상기 디아지드 용액은 2-디아조-1-나프탈렌설폰산을 산화제 및 요오드화 이온을 함유하는 알칼리 수용액중에 처리하여, 1,2-나프토퀴논-2-디아지드의 수성 분산액을 수득하고, 알킬 염화물을 사용하여 1,2-나프토퀴논-2-디아지드를 추출하여 제조된 용액이다.
본 발명에 있어서, 특히 클로로황산 5 내지 10mol을 상기 1,2-나프토퀴논-2-디아지드 1mol당 혼합하고, 수득된 혼합물을 40 내지 70℃에서 1 내지 4시간 반응시켜 디아지드로부터 상기 1,2-나프토퀴논-2-디아지드의 설폰화 화합물 및 클로로설폰화 화합물의 혼합물을 생성시킨다.
다음에, 1,2-나프토퀴논-2-디아지드 및 상기 클로로황산의 반응 혼합물에 염화티오닐 및 오염화인으로부터 선택된 하나 이상의 물질(0.8 내지 5mol)을 가하고, 수득된 혼합물을 1 내지 3시간동안 40 내지 70℃에서 추가로 반응시킨다.
본 발명은 1,2-나프토퀴논-2-디아지드로부터 1,2-나프토퀴논-2-디아지드-4-설포닐 클로라이드를 제조하는 방법을 2단계 반응으로 수행하는 경우, 이 방법에 의해 불순물이 거의 없는 표적 화합물이 생성된다는 발견을 근거로 하여 달성되었다. 문제(1)과 관련하여 언급된 바와 같이, 1,2-나프토퀴논-2-디아지드 및 염화티오닐 사이의 반응에 의해 1,2-나프토퀴논-2-디아지드와 클로로황산 및 염화티오닐의 혼합물의 반응 동안에 생성되는 표적 화합물 이외에 불순물이 생성된다. 따라서, 이러한 불순물의 형성을 방지하기 위해서, 1,2-나프토퀴논-2-디아지드 및 염화티오닐이 공존하지 않도록 한다. 본 발명은 이러한 발견을 근거로 완성되었다.
본 발명의 제1 단계 반응에서, 소비시키는, 바람직하게는 1,2-나프토퀴논-2-디아지드를 100% 소비시키는 조건하에, 1,2-나프토퀴논-2-디아지드를 클로로황산과 반응시켜 1,2-나프토퀴논-2-디아지드-4-설포닐 클로라이드 및 1,2-나프토퀴논-2-디아지드-4-설폰산의 혼합물을 수득한다.
본 발명의 제2 단계 반응에서, 제1 단계 반응으로 수득된 혼합물에 염화티오닐 또는 오염화인을 추가로 반응시키기 위해 가하여 잔류 1,2-나프토퀴논-2-디아지드-4-설폰산을 1,2-나프토퀴논-2-디아지드-4-설포닐 클로라이드로 전환시킨다.
이상적으로 제2 단계 반응을 수행하기 전에, 1,2-나프토퀴논-2-디아지드의 100%가 본 발명의 제1 단계 반응에서 소비되었다. 그러나 불순물의 양은, 제2 단계 반응이 1,2-나프토퀴논-2-디아지드가 약 80%의 양으로 소비된 후에 개시되는 경우에조차, 상당히 감소될 수 있다.
문제 (2)와 관련하여 상세히 언급된 바와 같이, 1,2-나프토퀴논-2-디아지드는 열적으로 불안정하고, 또한 고형의 무수 1,2-나프토퀴논-2-디아지드를 제조하는 방법은 위험한 것 같다. 많은 실험을 수행한 후, 본 발명자들은 상기 문제(2)가 다음 방법에 의해 해결될 수 있음을 밝혀냈다: 1,2-나프토퀴논-2-디아지드-4-설포닐 클로라이드의 제조 방법에서, 1,2-나프토퀴논-2-디아지드를 고체 형태가 아니라 클로로황산에 불활성인 유기 용매에 용해시켜 수득된 용액 형태로 처리한다. 즉, 1,2-나프토퀴논-2-디아지드-4-설포닐 클로라이드를 제조하는 본 발명의 바람직한 방법에 따라서, 1,2-나프토퀴논-2-디아지드를 고체 형태가 아니라 클로로황산과 반응하지 않는 유기 용매에 용해시켜 수득된 용액 형태로 처리한다.
클로로황산에 대해서 안정한 유기 용매의 적합한 예에는 알킬 염화물(예: 메틸렌 클로라이드, 클로로포름, 1,2-디클로로에탄 및 1,1,1-트리클로로에탄)이 포함된다. 이들중에서, 메틸렌 클로라이드가 특히 적합하다.
1,2-나프토퀴논-2-디아지드를 1,1,1-트리클로로에탄에 용해시키고 클로로황산을 용액에 적가하는 경우, 다량의 황갈색 고체가 침전되는 반면, 1,1,1-트리클로로에탄 대신에 메틸렌 클로라이드를 사용하는 경우, 이러한 고체는 침전되지 않을 것 같다. 고체는 1,2-나프토퀴논-2-디아지드 및 클로로황산 사이의 최초 반응 생성물이며, 1,2-나프토퀴논-2-디아지드(C10H6N2O) 및 산(H2SO4, HCl, ClSO3H)의 혼합물로 나타난다. 생성물에 대해 수행된 화학 분석의 결과는 2:1 비의 C10H6N2O·H2SO4및 C10H6N2O·ClSO3H를 함유하는 혼합물의 이론적 특성에 대략 상응한다. 황갈색 고체는 1,2-나프토퀴논-2-디아지드보다 열적으로 더욱 불안정하며, 123℃에서 열 분해된다. 도 2는 생성물의 DSC 곡선을 나타낸다. 따라서, 이러한 황갈색 고체가 부착되지 않는 조건의 선택이 중요하다.
문제 (3)과 관련하여 언급된 바와 같이, 공지된 문헌에는 다량의 1,2-나프토퀴논-2-디아지드를 제조하는 방법이 기술되어 있지 않다. 본 발명자들은 화합물의 합성 방법을 광범위하게 연구하여 우수한 산업 방법을 발명했다(일본 특허원 제166744/1998호). 다음은 제조 방법에 대한 개설이다.
2-아미노-1-나프탈렌 설폰산을 디아조화시키고, 촉매량의 요오드화 이온을 수득된 알칼리 용액에 가한다. 혼합물에 산화제(예: 차아염소산나트륨) 및 수산화나트륨의 수용액 혼합물을 20℃에서 2 내지 4시간에 걸쳐 적가하고, 수득된 1,2-나프토퀴논-2-디아지드를 단리한다. 화합물의 이론적 수율은 90 내지 95%이다. 1,2-나프토퀴논-2-디아지드-4-설포닐 클로라이드를 제조하는 본 발명의 방법에 따라서, 1,2-나프토퀴논-2-디아지드를 고체 형태가 아니라 클로로황산에 대해서 불활성인 유기 용매에 용해시켜 수득된 용액 형태로 처리한다. 따라서, 본 발명자들에 의해 발명된 상기 방법에서, 바람직하게는 1,2-나프토퀴논-2-디아지드가 고체 형태로 단리되지 않고, 물을 주요 성분으로서 함유하는 반응 혼합물에 분산된 1,2-나프토퀴논-2-디아지드가 클로로황산에 불활성인 유기 용매에 의해 추출된다; 또한 용액은 그 자체로서 추가로 반응시키기 위해 클로로황산과 혼합된다.
본 발명의 많은 다른 목적, 특징 및 많은 부수적 잇점은, 첨부 도면과 관련하여 고려하는 경우, 바람직한 양태의 다음 상세한 설명을 참고하여 이들이 더욱 잘 이해되는 바와 같이 용이하게 인지된다.
바람직한 구체예의 상세한 설명
본 발명의 방법은 각각 그 자체의 중요성을 갖는 단계의 병용으로 기술되며, 방법의 개요가 다음에 기술된다.
제조 방법의 개요
1,2-나프토퀴논-2-디아지드의 알킬 염화물 용액의 제조:
나트륨 2-아미노-1-나프탈렌 설포네이트를 수용액중에 디아조화시키고, 촉매량의 요드화칼륨을 여기에 가한다. 차아염소산나트륨 및 수산화나트륨의 수용액을 수득된 용액에 적가하여 1,2-나프토퀴논-2-디아지드의 수성 분산액을 제조한다. 디아지드의 5 내지 8배 양의(중량으로) 알킬 염화물을 분산액에 가하고, 수득된 표적 디아지드를 추출한 후, 물로 세척한다.
클로로설폰화 반응:
바람직하게는, 1,2-나프토퀴논-2-디아지드의 알킬 염화물 용액 및 함유된 디아지드의 5 내지 8mol 당량 양의 클로로황산을 혼합하고, 혼합물의 반응은 1 내지 4시간동안 45 내지 70℃에서, 바람직하게는, 1,2-나프토퀴논-2-디아지드가 완전히 소비될 때까지 진행시킨다. 계속해서, 1,2-나프토퀴논-2-디아지드의 0.8 내지 5mol 당량 양의 염화티오닐을 여기에 가하고, 추가로 1 내지 3시간 45 내지 65℃에서 계속 반응시킨다.
1,2-나프토퀴논-2-디아지드-4-설포닐 클로라이드의 단리:
반응 혼합물을 물 및 얼음의 혼합물에 붓고, 표적 화합물을 유기 용매(예: 메틸렌 클로라이드 또는 벤젠)에 의해 추출한다. 용매를 증류 제거하고, 중요한 침전된 결정을 여과시켜 분리하고, 유기 용매(예: 헥산)로 세척한 후, 건조시킨다.
이후에, 본 발명은 실시예에 의해 기술하고, 이는 본 발명을 이로 제한하는 것으로 추정해서는 안된다.
실시예 1
염산 0.68mol을 함유하는 묽은 염산(850g)을 5℃로 냉각시킨다. 별도로, 수산화나트륨(0.3mol), 2-아미노-1-나프탈렌설폰산(0.3mol) 및 아질산나트륨(0.303mol)을 차례로 물(700g)에 용해시키고, 용액을 5℃로 냉각시킨다. 용액을 상기 묽은 염산에 단기간에 격렬하게 교반하면서 가한 후, 30분동안 계속 교반한다. 수득된 2-디아조-1-나프탈렌설폰산의 불투명한 용액을 중화시키고, 요드화칼륨(3g)을 여기에 가하고 용해시킨다. 차아염소산나트륨(180g; 유효 염소 13.3%)의 수용액 및 수산화나트륨의 35% 수용액(69g)을 함유하는 혼합물을 20내지 25℃에서 2 내지 3시간에 걸쳐 적가한다. 반응을 완결시킨 후, 반응 혼합물을 염산을 가하여 중화시키고, 자유 요드를 티오황산나트륨을 가하여 이로부터 제거한다. 수득된 1,2-나프토퀴논-2-디아지드를 메틸렌 클로라이드(200 내지 300g)에 의해 추출한다. 1,2-나프토퀴논-2-디아지드의 이론적 수율은 95%이다.
이렇게 수득된 1,2-나프토퀴논-2-디아지드의 메틸렌 클로라이드 용액으로부터 1,2-나프토퀴논-2-디아지드 0.1mol을 함유하는 용액의 일부를 분리하고 주위 압력에서 공비 탈수시킨다. 반응 혼합물에, 클로로황산(0.5mol)을 30분에 걸쳐 교반하면서, 액체 온도를 10 내지 15℃에서 유지하면서 적가하여 균질한 진한 흑보라색 용액을 수득한다. 용액을 50℃로 가온하면서 메틸렌 클로라이드를 증류 제거하고, 용액을 2.5시간 동일한 온도에서 계속 교반한다. 소량의 반응 혼합물을 액체 크로마토그래피에 의해 분석한다. 결과는 1,2-나프토퀴논-2-디아지드가 완전히 반응하여 이의 전량이 소비되었음을 확인시켜 준다.
계속해서, 염화티오닐(0.27mol)을 혼합물에 30분에 걸쳐 50℃에서 적가한 후, 2.5시간동안 50℃에서 교반한다. 반응을 완결시킨 후, 반응 혼합물을 약 30분에 걸쳐 물(250g) 및 분쇄된 얼음(250g)의 혼합물에 적가한다. 침전된 물질을 벤젠(약 600ml)로 추출하고, 물로 세척하고, 분류시키고, 계속해서 벤젠을 감압하에 증발시켜 미세한 결정 25.5g을 수득한다. 화합물은 95.0% 순도의 1,2-나프토퀴논-2-디아지드-4-설포닐 클로라이드로 확인되며, 화합물의 이론적 수율은 90%이다.
실시예 2 내지 4
실시예 2 내지 4는 실시예 1과 유사한 방법으로 수행하되, 단 클로로황산 및염화티오닐 대 1,2-나프토퀴논-2-디아지드의 몰비는 표 1에 나타난 바와 같다. 결과는 또한 표 1에 나타낸다.
실시예 번호 ClSO3H 및 SOCl2대 1,2-나프토퀴논-2-디아지드의 몰비 1,2-나프토퀴논-2-디아지드-4-설포닐 클로라이드의 수율(%)
ClSO3H SOCl2
실시예 2 5.0 1.5 89
실시예 3 5.0 0.8 66
실시예 4 8.0 2.7 82
실시예 5 및 6
실시예 5 및 6은 실시예 1과 유사한 방법으로 수행하되, 단 반응 온도는 표 2에 나타난 바와 같이 설정한다. 결과는 또한 표 2에 나타낸다.
실시예 번호 반응 온도(℃) 1,2-나프토퀴논-2-디아지드-4-설포닐 클로라이드의 수율(%)
실시예 5 70 85
실시예 6 60 87
실시예 7
실시예 1에서와 동일한 방법을 반복하되, 단 염화티오닐(0.1mol) 및 오염화인(0.1mol)을 실시예 1의 염화티오닐 대신에 사용한다. 1,2-나프토퀴논-2-디아지드-4-설포닐 클로라이드는 87%의 이론적 수율로 수득된다.
비교예 1
실시예 4에서와 동일한 방법을 반복하되, 단 염화티오닐의 적가는 클로로황산의 첨가와 동시에 수행하여 진한 흑색 고체를 수득한다. 1,2-나프토퀴논-2-디아지드-4-설포닐 클로라이드의 수율은 소비된 1,2-나프토퀴논-2-디아지드에 대해 61%이다.
비교예 2
실시예 1에서와 동일한 방법을 반복하되, 단 염화티오닐의 적가는 클로로황산의 첨가와 동시에 수행하여 다량의 원료, 1,2-나프토퀴논-2-디아지드가 보유된 유성 물질을 수득한다. 1,2-나프토퀴논-2-디아지드-4-설포닐 클로라이드의 수율은 소비된 1,2-나프토퀴논-2-디아지드에 대해서 35%이다.
본원 발명에 의해 불순물의 생성을 방지하고 고수율로 1,2-나프토퀴논-2-디아지드-4-설포닐클로라이드를 제조하는 방법이 제공된다.

Claims (8)

1,2-나프토퀴논-2-디아지드와 클로로황산을 반응시켜 디아지드의 설폰화 화합물 및 클로로설폰화 화합물의 혼합물을 수득하고,
염화티오닐 및 오염화인으로부터 선택된 하나 이상의 물질을 추가로 반응시키기 위해 혼합물에 가하여 1,2-나프토퀴논-2-디아지드-4-설포닐 클로라이드를 수득함을 특징으로 하는, 1,2-나프토퀴논-2-디아지드-4-설포닐 클로라이드의 제조 방법.
제 1 항에 있어서, 1,2-나프토퀴논-2-디아지드 및 클로로황산 사이의 반응에 대한 조건이 1,2-나프토퀴논-2-디아지드의 80% 이상이 반응에 의해 소비되도록 함을 특징으로 하는, 1,2-나프토퀴논-2-디아지드-4-설포닐 클로라이드의 제조 방법.
제 1 항에 있어서, 클로로황산을, 1,2-나프토퀴논-2-디아지드를 클로로황산에 불활성인 유기 용매에 용해시켜 제조된 디아지드 용액과 혼합하고, 1,2-나프토퀴논-2-디아지드와 클로로황산 사이의 반응이 유기 용매의 존재하에 또는 유기 용매가 제거된 조건하에 수행됨을 특징으로 하는, 1,2-나프토퀴논-2-디아지드-4-설포닐 클로라이드의 제조 방법.
제 2 항에 있어서, 클로로황산을, 1,2-나프토퀴논-2-디아지드를 클로로황산에 불활성인 유기 용매에 용해시켜 제조된 디아지드 용액과 혼합하고, 1,2-나프토퀴논-2-디아지드 와 클로로황산 사이의 반응이 유기 용매의 존재하에 또는 유기 용매가 제거된 조건하에 수행됨을 특징으로 하는, 1,2-나프토퀴논-2-디아지드-4-설포닐 클로라이드의 제조 방법.
제 3 항에 있어서, 디아지드 용액이 2-디아조-1-나프탈렌설폰산을 산화제 및 요오드화 이온을 함유하는 알칼리 수용액중에 처리하여 1,2-나프토퀴논-2-디아지드의 수성 분산액을 수득하고, 알킬 염화물을 사용하여 1,2-나프토퀴논-2-디아지드를 추출하여 제조된 용액임을 특징으로 하는, 1,2-나프토퀴논-2-디아지드-4-설포닐 클로라이드의 제조 방법.
제 4 항에 있어서, 디아지드 용액이 2-디아조-1-나프탈렌설폰산을 산화제 및 요오드화 이온을 함유하는 알칼리 수용액중에 처리하여 1,2-나프토퀴논-2-디아지드의 수성 분산액을 수득하고, 알킬 염화물을 사용하여 1,2-나프토퀴논-2-디아지드를 추출하여 제조된 용액임을 특징으로 하는, 1,2-나프토퀴논-2-디아지드-4-설포닐 클로라이드의 제조 방법.
제 1 항에 있어서, 1,2-나프토퀴논-2-디아지드 1mol당 클로로황산 5 내지 10mol을 혼합하고, 수득된 혼합물을 40 내지 70℃에서 1 내지 4시간동안 반응시켜 디아지드로부터 1,2-나프토퀴논-2-디아지드의 설폰화 화합물 및 클로로설폰화 화합물의 혼합물을 수득함을 특징으로 하는, 1,2-나프토퀴논-2-디아지드-4-설포닐 클로라이드의 제조 방법.
제 7 항에 있어서, 1,2-나프토퀴논-2-디아지드 및 클로로황산의 반응 혼합물에, 염화티오닐 및 오염화인으로부터 선택된 하나 이상의 물질 0.8 내지 5mol을 가하고, 수득된 혼합물을 1 내지 3시간동안 40 내지 70℃에서 추가로 반응시킴을 특징으로 하는, 1,2-나프토퀴논-2-디아지드-4-설포닐 클로라이드의 제조 방법.
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