KR100396373B1

KR100396373B1 - 2,6디히드록시벤조산의제조방법

Info

Publication number: KR100396373B1
Application number: KR1019960034895A
Authority: KR
Inventors: 김왕석; 채헌승; 김기석
Original assignee: 주식회사 코오롱
Priority date: 1996-08-22
Filing date: 1996-08-22
Publication date: 2003-11-28
Also published as: KR19980015530A

Abstract

디히드록시 방향족 화합물에 보호기를 도입하고, 고압의 이산화탄소 가스가 채워진 반응 용기 내에서 보호기로 치환된 디히드록시 방향족 화합물을 물과 유기용매에 용해시켜 반응시켜 2,6 디히드록시 벤조산을 제조하는 방법은, 부산물인 2,4 디히드록시 벤조산이 생성되는 반응 사이트의 활성을 약화시켜 그 생성을 막아 최종 물질 정제시 분리공정을 거치지 않아도 되며, 유기 용매가 촉매 역할을 하여 반응성을 증대시킴에 따라 고수율로 2,6 디히드록시 벤조산을 제조할 수 있는 새로운 방법이다.

Description

2,6 디히드록시 벤조산의 제조방법

본 발명은 2,6 디히드록시 벤조산에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고순도, 고수율로 2,6 디히드록시 벤조산을 제조하는 방법에 관한 기술이다.

디히드록시 벤조산은 의약, 염료, 자외선 안정제의 중간 제품으로서 널리 사용되고 있는 물질로서, 이와 같은 디히드록시 벤조산은 일반적으로 레조시놀의 카르복실화 반응에 의해 제조된다. 이때 생성물은 2,6 디히드록시 벤조산과 2,4 디히드록시 벤조산의 두 개의 이성체의 혼합물의 형태로 나타난다. 그러나 최근 2,6 디히드록시 벤조산의 사용범위가 넓어져 그 수요가 2,4 디히드록시 벤조산의 수요보다 증가되고 있으며 또 높은 순도를 요구하고 있다.

이에 따라 2,6 디히드록시 벤조산을 제조하기 위해서는 상기와 같은 방법으로 제조된 디히드록시 벤조산 이성체 혼합물로부터 2,6 디히드록시 벤조산을 분리하여 사용하고 있다.

디히드록시 벤조산 이성체의 혼합물에서 2,6 디히드록시 벤조산을 분리하는 방법으로서 일본국 공개 특허 평62-440호에는, 2,6 디히드록시 벤조산이 50%이상 포함되어져 있는 알칼리 분위기인 디히드록시 벤조산 이성체 혼합물을 산으로 중화하여 pH를 4로 맞춘 후 녹지 않고 침전으로 떨어진 물질을 제거하고, 그 용액을 pH=1로 맞춘 후 생성된 침전을 여과하고 최종 물질을 얻는 기술이 개시되어 있다.

또한 GB-A-916,548에는 알카리 용액안의 디히드록시 벤조산 혼합물을 염산으로 산성화하여 2,6 디히드록시 벤조산을 얻고, 이물질을 75 ℃의 물에 다시 녹인 후 녹지 않는 물질을 제거하고 이 용액을 냉각하면 순수한 2,6 디히드록시 벤조산이 얻어짐이 개시되어 있다.

상기와 같은 방법들은 pH value를 조절함으로써 알카리용액 속의 디히드록시 벤조산 이성체의 혼합물로부터 2,6 디히드록시 벤조산과 2,4 디히드록시 벤조산을 분리하는 기술이다. 그러나 위의 방법들에 의해서 얻어지는 2,6 디히드록시 벤조산은 2,4 디히드록시 벤조산에 의하여 쉽게 오염될 수 있으므로 고순도의 2,6 디히드록시 벤조산을 얻기 어렵다는 문제점이 있으며 또한 카르복실화 반응에 의해 생성되는 결과 물이 2,6 디히드록시 벤조산과 2,4 디히드록시 벤조산의 혼합물임으로 2,6 디히드록시 벤조산의 제조 수율이 낮다는 문제점 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 개발된 것으로서, 본 발명의 목적은 부산물인 2,4 디히드록시 벤조산의 생성을 억제하여 고수율로 2,6 디히드록시 벤조산을 제조하는 방법을 제거하고, 아울러 2,6 디히드록시 벤조산을 고순도로 분리할 수 있는 벤조산의 분리 방법을 제공한다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 알콕시 금속염용액 내에서 레조시놀과 알킬 아세토아세테이트류를 반응시켜 레조시놀에 보호기를 도입하는 공정과, 알카리 금속이 용해된 혼합 용매에 상기 보호기가 도입된 반응물을 첨가하고 이산화탄소 가스를 주입하여 보호기가 도입된 레조시놀을 카르복실화하는 공정과, 상기 카르복실화된 반응물로부터 보호기를 제거하는 공정을 포함하는 2,6 디히드록시 벤조산의 제조 방법을 제공한다.

상기한 본 발명에 있어서, 상기 알킬 아세토아세테이트류는 메틸 아세토 아세테이트, 에틸 아세토 아세테이트, 프로필 아세토 아세테이트로 이루어진 군에서 선택되는 것이 바람직하다. 그리고 상기 알콕시 금속염은 t-부톡시 나트륨, t-부톡시 칼륨, 에톡시 나트륨, 메톡시 나트륨으로 이루어진 군에서 선택되는 촉매로서, 레조시놀 1몰에 대하여 0.2∼3몰을 사용하는 것이 바람직하며, 상기 알카리 금속은 탄산칼슘, 수산화나트륨, 수산화칼슘, 탄산나트륨으로 이루어진 군에서 선택되는 것으로서, 레조시놀 1몰에 대하여 1~4몰 사용하는 것이 바람직하다.

또 상기한 본 발명에 있어서, 상기 혼합용매는 물과 유기 용매의 혼합 용매로서, 상기 유기 용매는 X-(CH₂)_n-OH (여기서 X는 저급알콕시, n은 3~6의 정수), 또는 CH₃-(CH₂)_n-OH (여기서 n은 2~5의 정수)이며, 상기 혼합용매에서 물과 유기용매의 무게비는 1:0.5~0.05인 것이 바람직하다.

그리고 상기한 본 발명에 있어서, 상기 카르복실화하는 공정은 CO₂가스 압력을 4기압 내지 30기압의 압력으로 공급하고 40 내지 190℃의 온도에서 실시하는 것이 바람직하다.

또 본 발명은 상기 제조된 2,6 디히드록시 벤조산을 용매에 녹여 농축한 후 난용성 용매를 이용하여 재결정하여 2,6 디히드록시 벤조산의 순도를 높이는 공정을 더욱 포함하는 것이 바람직하다. 이 때 상기 용매로는 메탄올, 에탄올, 프로판올로 이루어진 군에서 선택되는 것이며, 상기 난용성 용매는 탄화수소류인 것이 바람직하다.

본 발명을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 디히드록시 방향족 화합물의 카르복실화에 의하여 부산물로 2,4 디히드록시 벤조산이 생성되는데 디히드록시 방향족 화합물에 보호기를 도입하여 부산물인 2,4 디히드록시 벤조산이 생성되는 반응사이트의 활성을 약화시켜 그 생성을 막아 최종 물질 정제시 분리공정을 거치지 않도록 한 것이며, 또 고압의 이산화탄소 가스가 채워진 반응 용기 내에서 보호기로 치환된 디히드록시 방향족 화합물을 물과 유기 용매에 용해시켜 반응시킴으로서 유기 용매가 촉매 역할을 하여 반응성을 증대시킴에 따라 고수율로 2,6 디히드록시 벤조산의 새로운 제조방법에 관한 것이다. 또 본 발명에 따라 제조된 2,6 디히드록시 벤조산을 난용성용매(nonsolvent)를 사용하여 용해도 차이를 이용하여 부산물과 목표 물질을 효과적으로 분리하여 고순도의 2,6 디히드록시 벤조산을 제조하는 것이다.

본 발명의 대표적인 실시예는 다음과 같다.

레조시놀과 알카리염을 물에 용해시킨 후 알킬 아세토아세테이트류의 물질을 투입하고 약 50 내지 100℃ 온도로 가열하여 부산물이 생길 수 있는 반응 사이트의 반응성을 떨어뜨리는 보호기를 도입한다. 그런 후 교반기가 부착되어 있는 고압반응기에 위의 반응 물질과 콜베-쉬미트 반응에 사용되는 알카리 금속염을 물과 유기용매(무게비 9:1)를 섞은 혼합 용매와 함께 투입한 후, 이산화탄소 가스를 4내지 30기압으로 채우고 120 내지 190℃의 온도로 가열하여 3 내지 7시간 반응시킨 후 감압 증류하여 유기용매를 제거하고 30 ℃ 이하로 냉각한다. 여기에 산을 적가하여 디히드록시 벤조산염을 산성화하면 침전물이 생성된다. 이 물질은 보호기가 붙어 있으므로 보호기를 제거하기 위하여 수산화나트륨이 녹아있는 물에 투입하여 3 내지 5시간 환류시킨후 산으로 다시 산성화시키면 최종 물질인 2,6 디히드록시 벤조산이 생성된다. 최종 물질의 순도를 높이기 위하여 생성된 물질을 알코올에 녹여 농축시킨 후 탄화수소류의 용매를 투입하여 고순도의 2,6 디히드록시 벤조산을 제조한다.

상기 본 발명에 사용되는 용매로는 물과 유기 용매의 혼합 용매이며, 유기용매로는 알코올, 알콕시 알코올, 그리고 디메틸 포름아마이드을 사용할 수 있다. 이 때 유기 용매는 일반적으로 디히드록시 방향족 화합물에 대해서 0.5에서 10배를 사용한다. 사용하는 알카리금속염으로는 탄산칼슘, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 탄산나트륨 등이며 디히드록시 방향족 화합물의 1에서 4배를 사용한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 기재한다. 그러나 하기한 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 본 발명의 바람직한 일 실시예일 뿐 본 발명이 하기한 실시예에 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

1L 삼구둥근플라스크에 28중량% 메톡시 나트륨 용액 100g(0.52몰)을 넣고 교반하면서 레조시놀 95g(0.86몰)을 투입하고 완전히 용해시켰다. 교반시 질소를 서서히 불어주면서 여기에 에틸 아세토아세테이트 103g(0.79몰)을 천천히 투입한 후 반응 온도를 80℃로 하여 10시간동안 가열하였다. 반응 종료후 반응물을 50℃로 냉각하여 35중량% 염산 50g과 물 100g을 혼합하여 천천히 적가하면 연노랑색 고체가 침전이 생성되었다. 이 고체를 건조하여 4-메틸-7-히드록시 큐마린 128g(수율:85%)를 얻었다.

온도계, 리본 형태의 교반기가 부착되어 있는 500ml의 고압반응기에 150ml의 물과 40ml의 에탄올을 투입한 후 질소로 1시간동안 불어주었다. 그런 후 4-메틸-7-히드록시 큐마린 128g(0.73몰)과 탄산칼륨 96.6g(0.7몰)을 투입하고 반응기를 밀폐시킨 후 160℃로 승온하였다. 그리고 반응기에 이산화탄소가스 압력이 15기압이 되도록 유지하며 4시간 반응시키고, 반응 종료후 30℃로 교반하면서 냉각하였다. 여기에 물을 50g가량 첨가한 후 30중량% 염산 200g을 2시간 동안 적가하면 침전이 생성되고 이 고체를 여과하여 다시 300g의 물에 용해시키고 30중량% 수산화나트륨386g(2.92몰) 용액을 적가한 후 5시간 동안 환류하였다. 그리고 20℃로 냉각 후 35중량%염산을 적가하여 pH=1로 맞추었다. 그러면 흰색고체인 2,6 디히드록시 벤조산 83g(0.54몰, 수율:63%)를 얻었다.

실시예 2

1L 삼구둥근플라스크에 28중량% 메톡시 나트륨 용액 120g(0.62몰)을 넣고 교반하면서 레조시놀 112g(1.02몰)을 투입하고 완전히 용해시켰다. 교반시 질소를 서서히 불어주면서 여기에 메틸 아세토아세테이트 106g(0.94몰)을 천천히 투입한 후반응온도를 80℃로하여 10시간동안 가열하였다. 반응 종료후 반응물을 50℃로 냉각하여 35중량% 염산 70g과 물 120g을 혼합하여 천천히 적가하면 연노랑색 고체가 침전이 생성되었다. 이 고체를 건조하여 4-메틸-7-히드록시 큐마린 154.9g(수율:86%)를 얻었다.

온도계, 리본형태의 교반기가 부착되어 있는 500ml의 고압반응기에 200ml의 물과 20ml의 1-메톡시-2-프로판올을 투입한 후 질소로 1시간동안 불어주었다. 그런 후 4-메틸-7-히드록시 큐마린 154.9g(0.88몰)과 탄산칼륨 117g(0.85몰)을 투입하고 반응기를 밀폐시킨 후 175도로 승온하였다. 그리고 반응기에 이산화탄소가스 압력이 20기압이 되도록 유지하며 4시간 반응하였다. 반응 종료후 30℃로 교반하면서 냉각하였다. 여기에 물을 80g가량 첨가한 후 35중량% 염산 250g을 2시간 동안 적가하면 침전이 생성되고 이 고체를 여과하여 다시 350g의 물에 용해시키고 30중량% 수산화나트륨 462g(3.52몰) 용액을 적가한 후 5시간동안 환류하였다. 그리고 20℃로 냉각후 35중량% 염산을 적가하여 pH=1로 맞추었다. 그러면 흰색고체인 2,6 디히드록시 벤조산 100g(0.65몰, 수율:63%)를 얻었다. 그런 후 이 고체를 120g의 메탄올에 녹여 1시간동안 환류한 후 20도로 냉각하였다. 여기에 헥산 250g을 넣고 교반하여 흰색침전이 생성되고 이것을 여과하면 순도 99%이상인 2,6 디히드록시 벤조산 93g(수율:59%)를 얻었다.

상기한 실시예에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명은 물과 유기용매를 혼합 용매로 하여 유기 용매를 촉매로 사용하므로 반응의 평형조건을 개선하여 수율을증대시켰으며 레조시놀에 보호기를 도입, 부산물의 생성을 억제하여, 언제나 단점으로 대두되어 왔던 레조시놀의 카르복실화에 의한 디히드록시 벤조산 이성체 혼합물에서 목표 물질을 분리하는 복잡하고 어려운 공정을 거치지 않아도 되는 우수한 2,6 디히드록시 벤조산의 제조 방법이다.

Claims

알콕시 금속염 용액 내에서 레조시놀과 알킬 아세토아세테이트류를 반응시켜 레조시놀에 보호기를 도입하는 공정과;

알카리 금속이 용해된 혼합 용매에 상기 보호기가 도입된 반응물을 첨가하고 이산화탄소 가스를 주입하여 보호기가 도입된 레조시놀을 카르복실화하는 공정과;

상기 카르복실화된 반응물로부터 보호기를 제거하는 공정을;

포함하는 2,6 디히드록시 벤조산의 제조 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 알킬 아세토아세테이트류는 메틸 아세토 아세테이트, 에틸 아세토 아세테이트, 프로필 아세토 아세테이트로 이루어진 군에서 선택되는 것인 2,6 디히드록시 벤조산의 제조 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 알콕시 금속염은 t-부톡시 나트륨, t-부톡시 칼륨, 에톡시 나트륨, 메톡시 나트륨으로 이루어진 군에서 선택되는 촉매로서, 레조시놀 1몰에 대하여 0.2~3몰을 사용하는 2,6 디히드록시 벤조산의 제조 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 알카리 금속은 탄산칼슘, 수산화나트륨, 수산화칼슘, 탄산나트륨으로 이루어진 군에서 선택되는 것으로서, 레조시놀 1몰에 대하여 1∼4몰 사용하는 것인 2,6 디히드록시 벤조산의 제조 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 혼합용매는 물과 유기 용매의 혼합 용매로서, 상기 유기 용매는 X-(CH₂)_n-OH (여기서 X는 저급알콕시, n은 3∼6의 정수), 또는 CH₃-(CH₂)_n-OH (여기서 n은 2∼5의 정수)이며, 상기 혼합용매에서 물과 유기용매의 무게비는 1:0.5∼0.05인 2,6 디히드록시 벤조산의 제조 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 카르복실화하는 공정은 CO₂가스 압력을 4기압 내지 30기압의 압력으로 공급하고 40 내지 190℃의 온도에서 실시하는 것인 2,6 디히드록시 벤조산의 제조 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 제조된 2,6 디히드록시 벤조산을 용매에 녹여 농축한 후 난용성 용매를 이용하여 재결정하여 2,6 디히드록시 벤조산의 순도를 높이는 공정을 더욱 포함하는 2,6 디히드록시 벤조산의 제조 방법.
청구항 7에 있어서, 상기 용매는 메탄올, 에탄올, 프로판올로 이루어진 군에서 선택되는 것인 2,6 디히드록시 벤조산의 제조 방법.