KR100514980B1 - 5-브로모-2-플루오로벤젠보론산의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
비-에스테르 피레트로이드 화합물의 제조 방법에서 중간체로서 유용한 5-브로모-2-플루오로벤젠보론산의 제조 방법이 기술됨. 화합물은 예를 들면, 제초제로서 유용한 플루오로올레핀일 수 있다.
Description
본 발명은 5-브로모-2-플루오로벤젠보론산의 제조 방법에 관한 것이다.
5-브로모-2-플루오로벤젠보론산은 다수의 비-에스테르 피레트로이드 화합물의 합성에서 중요한 중간체이다. 5-브로모-2-플루오로벤젠보론산 및 이의 제조 방법이 본원에서 참조로 인용되는 U.S. 제 5,068,403 호 및 문헌[참조: Pesticide Science, 28, pp. 25-34 (1990)]에 기재되어 있다. 이러한 참조문헌에는 5-브로모-2-플루오로벤젠보론산이 2,4-디브로모플루오로벤젠으로부터 제조됨이 기재되어 있다. 그러나, 2,4-디브로모플루오로벤젠은 5-브로모-2-플루오로벤젠보론산의 상업적 제조에 사용하기에 완전히 만족스럽지는 않다.
2,4-디브로모플로오로벤젠은 70%의 2,4-디브로모플루오로벤젠 및 30%의 3,4-디브로모플루오로벤젠을 함유하는 혼합물로서 시판되고 있다. 이러한 혼합물을 5-브로모-2-플루오로벤젠보론산의 제조에 사용할 경우, 사용된 총량을 기준으로 고작해야 단지 70% 수율만이 수득될 수 있다. 또한, 고순도 5-브로모-2-플루오로벤젠보론산을 수득하기 위해서는, 3,4-디브로모플로오로벤젠 같은 불순물을 제거하기 위한 시간 소모성 정제 단계가 요구된다. 2,4-디브로모플루오로벤젠의 사용을 피하는 방법은 기존의 방법보다 상당한 개선을 제공할 것이다.
따라서, 본 발명의 목적은 2,4-디브로모플루오로벤젠의 사용을 피하는 5-브로모-2-플루오로벤젠보론산의 제조 방법을 제공하는 것이다. 본 발명은 1-브로모-4-플루오로벤젠을 용매의 존재하에서 리튬 염기로 리튬 처리하여 (5-브로모-2-플루오로페닐)리튬을 형성시키고, (5-브로모-2-플루오로페닐)리튬을 트리(C1-C6알킬)보레이트와 반응시켜 디(C1-C6알킬) 5-브로모-2-플루오로벤젠보로네이트를 형성시킨 다음, 디(C1-C6알킬) 5-브로모-2-플루오로벤젠보로네이트를 가수분해하는 단계로 이루어진 5-브로모-2-플루오로벤젠보론산의 제조 방법을 제공한다. 본 발명의 방법이 종래 기술의 방법보다 더 효과적이고 효율적이며, 불순 혼합물로서만 시판되는 2,4-디브로모-플루오로벤젠의 사용이 회피됨이 밝혀졌다.
본 발명은 또한 화학식 1의 플루오로올레핀 화합물의 제조 방법을 제공한다.
[화학식 1]
상기식에서,
Ar은 1 내지 3개의 할로겐, C1-C4알킬, C1-C4할로알킬, C1-C4알콕시 또는 C1-C4할로알콕시 그룹의 여타 조합으로 임의로 치환된 페닐, 또는
1 내지 3개의 할로겐, C1-C4알킬, C1-C4할로알킬, C1-C4알콕시 또는 C1-C4할로알콕시 그룹의 여타 조합으로 임의로 치환된 1- 또는 2-나프틸이고,
R은 수소이고 R1은 사이클로프로필이거나, R과 R1이 각각 독립적으로 C1-C4알킬이거나, R과 R1이 이들이 부착되는 탄소 원자와 함께 사이클로프로필 그룹을 형성한다.
이중 결합 주위의 수소 원자와 불소 원자의 배치는 상호 트랜스이다. 본 방법은 1-브로모-4-플루오로벤젠을 용매의 존재하에서 리튬 염기로 리튬 처리하여 (5-브로모-2-플루오로페닐)리튬을 형성시키고, (5-브로모-2-플루오로페닐)리튬을 트리(C1-C6알킬)보레이트와 반응시켜 디(C1-C6알킬) 5-브로모-2-플루오로벤젠보로네이트를 형성시키며, 디(C1-C6알킬) 5-브로모-2-플루오로벤젠보로네이트를 가수분해하여 (5-브로모-2-플루오로벤젠보론산을 형성시키며, 5-브로모-2-플루오로벤젠보론산을 산화시켜 5-브로모-2-플루오로페놀을 형성시키며, 5-브로모-2-플루오로페놀을 브로모벤젠 및 수소화나트륨 같은 염기와 반응시켜 5-브로모-2-플루오로페닐 에테르를 형성시키며, 5-브로모-2-플루오로페닐 에테르를 마그네슘과 반응시킨 다음, 생성되는 화합물을 할로겐화 제 1 구리, 시안화 제 1 구리 또는 Li2CuCl4와 같은 전이 금속 촉매의 존재하에서 반응시켜 화학식 1의 목적하는 플루오로올레핀을 형성시키는 단계로 이루어진다. 플루오로올레핀 화합물은 살충제 조성물로서 유용하다.
본 발명은 하기의 구체적인 양태로 기술된다.
1. 1-브로모-4-플루오로벤젠을 리튬 처리하여 (5-브로모-2-플루오로페닐)리튬을 형성시키고; (5-브로모-2-플루오로페닐) 리튬을 트리(C1-C6알킬) 보레이트와 반응시켜 디(C1-C6알킬) 5-브로모-2-플루오로벤젠보로네이트를 형성시킨 다음; 디(C1-C6알킬) 5-브로모-2-플루오로벤젠보로네이트를 가수분해하는 단계로 이루어지는 5-브로모-2-플루오로벤젠보론산의 제조 방법.
2. 양태 1에 있어서, 리튬 처리 단계가 약 0℃ 이하의 온도에서 수행되는 방법.
3. 양태 2에 있어서, 온도가 약 -40℃이하인 방법.
4. 양태 1에 있어서, 리튬처리 단계에서 1-브로모-4-플루오로벤젠이 리튬 염기와 반응하는 방법.
5. 양태 4에 있어서, 리튬 염기가 리튬 디알킬아미드 또는 리튬 사이클릭 아미드인 방법.
6. 양태 4에 있어서, 리튬 처리 단계에서 1-브로모-4-플루오로벤젠이 용매의 존재하에서 염기와 반응하는 방법.
7. 양태 6에 있어서, 용매가 에테르인 방법.
8. 양태 1에 있어서, 트리(C1-C4알킬) 보레이트가 트리메틸 보레이트인 방법.
9. 양태 1에 있어서, 디(C1-C4알킬) 5-브로모-2-플루오로벤젠보로네이트가 유기 또는 무기산으로 가수분해되는 방법.
10. 양태 9에 있어서, 유기 또는 무기산이 수성 산인 방법.
11. 1-브로모-4-플루오로벤젠을 용매의 존재하에서 리튬 염기로 리튬 처리하여 (5-브로모-2-플루오로페닐)리튬을 형성하고, (5-브로모-2-플루오로페닐)리튬을 트리(C1-C6알킬) 보레이트와 반응시켜 디(C1-C6알킬) 5-브로모-2-플루오로벤젠보로네이트를 형성시킨 다음, 디(C1-C6알킬) 5-브로모-2-플루오로벤젠보로네이트를 가수분해하는 단계로 이루어진 5-브로모-2-플루오로벤젠보론산의 제조 방법.
12. 양태 11에 있어서, 1-브로모-4-플루오로벤젠이 약 0℃ 이하의 온도에서 리튬 염기로 리튬 처리되는 방법.
13. 양태 12에 있어서, 온도가 약 -40℃ 이하인 방법.
14. 양태 11에있어서, 리튬 염기가 리튬 디알킬아미드 또는 리튬 사이클릭 아미드인 방법.
15. 양태 14에 있어서, 리튬 염기가 리튬 디이소프로필 아미드인 방법.
16. 양태 11에 있어서, 용매가 에테르인 방법.
17. 양태 16에 있어서, 에테르가 테트라하이드로퓨란인 방법.
18. 양태 11에 있어서, 트리(C1-C6알킬)보레이트가 트리메틸 보레이트인 방법.
19. 양태 11에 있어서, 디(C1-C6알킬) 5-브로모-2-플루오로벤젠보로네이트가 수성 유기산 또는 수성 무기산으로 가수분해되는 방법.
20. 트리(C1-C6알킬)보레이트로 (5-브로모-2-플루오로페닐)리튬을 형성하기 위하여 1-브로모-4-플루오로벤젠을 에테르의 존재하에서 리튬 디알킬아미드 및 리튬 사이클릭 아미드로 이루어진 그룹 중에서 선택된 리튬 염기로 리튬 처리하여 디(C1-C6알킬) 5-브로모-2-플루오로벤젠보로네이트를 형성하고, 디(C1-C6알킬) 5-브로모-2-플루오로벤젠보로네이트를 수성 유기산 또는 무기산으로 가수분해하는 단계로 이루어진 5-브로모-2-플루오로벤젠보론산의 제조방법.
21. 화학식 1의 플루오로올레핀 화합물의 제조 방법.
[화학식 1]
상기식에서,
Ar은 1 내지 3개의 할로겐, C1-C4알킬, C1-C4할로알킬, C1-C4알콕시 또는 C1-C4할로알콕시 그룹의 여타 조합으로 임의로 치환된 페닐, 또는
1 내지 3개의 할로겐, C1-C4알킬, C1-C4할로알킬, C1-C4알콕시 또는 C1-C4할로알콕시 그룹의 여타 조합으로 임의로 치환된 1- 또는 2-나프틸이고,
R은 수소이고 R1은 사이클로프로필이거나, R과 R1이 각각 독립적으로 C1-C4알킬이거나, R과 R1이 이들이 부착된 탄소 원자와 함께 사이클로프로필 그룹을 형성하며, 이중 결합 주위의 수소원자와 불소원자의 배치는 상호 트랜스이다.
제조 방법은 1-브로모-4-플루오로벤젠을 용매의 존재하에서 리튬 염기로 리튬 처리하여 (5-브로모-2-플루오로페닐)리튬을 형성하고,
1차로 (5-브로모-2-플루오로페닐)리튬을 트리(C1-C6알킬)보레이트와 반응시켜 디(C1-C6알킬) 5-브로모-2-플루오로벤젠보로네이트를 형성시키며,
디(C1-C6알킬) 5-브로모-2-플루오로벤젠보로네이트를 가수분해하여 5-브로모-2-플루오로벤젠보론산을 형성시키며,
5-브로모-2-플루오로벤젠보론산을 산화시켜 5-브로모-2-플루오로페놀을 형성시키며,
2차로 5-브로모-2-플루오로페놀을 브로모벤젠 및 염기와 반응시켜 5-브로모-2-플루오로페닐 에테르를 형성시키며,
3차로 5-브로모-2-플루오로페닐 페닐 에테르를 마그네슘과 반응시켜 상응하는 브롬화마그네슘을 형성시킨 다음,
4차로 브롬화마그네슘을 전이 금속 촉매의 존재하에서 화학식 3의 화합물과 반응시키는 단계로 이루어진다.
[화학식 3]
상기식에서,
Ar, R 및 R1은 전술한 바와 같고,
Q는 OC(O)CH3 또는 Br이다.
22. 양태 21에 있어서, 제 2 반응 단계에서의 염기가 수소화나트륨인 방법.
본 발명에 따른 방법은 바람직하게는 1-브로모-4-플루오로벤젠을 용매의 존재하에 바람직하게는 약 0℃ 이하의 온도, 더욱 바람직하게는 약 -40℃ 이하의 온도에서 적어도 약 1 몰 당량의 리튬 염기로 리튬처리하여 (5-브로모-2-플루오로페닐)리튬을 형성시키고, (5-브로모-2-플루오로페닐)리튬을 적어도 약 1 몰 당량의 트리(C1-C6알킬)보레이트와 반응시켜 디(C1-C6알킬) 5-브로모-2-플루오로벤젠보로네이트를 형성시킨 다음, 디(C1-C6알킬) 5-브로모-2-플루오로벤젠 보로네이트를 적어도 약 2 몰 당량의 수성산으로 가수분해하여 목적하는 5-브로모-2-플루오로벤젠보론산을 형성시키는 단계로 이루어진다. 반응 도식은 반응식 1로 나타내었다.
[반응식 1]
유리하게는, 본 발명의 방법은 1-브로모-4-플루오로벤젠을 사용함으로써 불순한 2,4-디브로모플루오로벤젠의 사용과 연관된 문제점을 극복한다. 불순한 2,4-디브로모플루오로벤젠의 사용을 회피함으로써, 본 발명의 방법은 5-브로모-2-플루오로벤젠보론산을 덜 효과적이고 덜 효율적인 기존의 방법보다 더 높은 수율과 높은 순도로 제공한다.
본 발명의 방법에 사용하기에 적합한 리튬 염기에는 리튬 디알킬아미드, 리튬 사이클릭 아미드, 리튬 아릴알킬아미드 및 리튬 비스(알킬실릴)아미드와 같은 리튬 2급 아미드 염기 및 n-부틸 리튬, s-부틸 리튬 및 3급-부틸 리튬과 같은 알킬 리튬이 포함된다. 바람직한 리튬 염기에는 리튬 디이소프로필아미드 및 리튬 이소프로필사이클로헥실아미드와 같은 리튬 디알킬아미드, 리튬 2,2,6,6-테트라메틸피페리딘과 같은 리튬 사이클릭 아미드, 리튬 페닐메틸아미드와 같은 리튬 아릴알킬아미드, 및 리튬 비스(트리메틸실릴)아미드와 같은 비스(알킬실릴)아미드가 포함되며, 리튬 디이소프로필아미드 및 리튬 2,2,6,6-테트라메틸피페리딘이 더욱 바람직하다.
본 발명의 방법에 사용하기에 적합한 용매에는 반응 혼합물 중에 존재하는 여타의 화합물과 바람직하지 않게 반응하지 않는 유기 용매가 포함된다. 바람직한 유기 용매에는 테트라하이드로퓨란, 디에틸 에테르, 1,2-디메톡시에탄, 이들의 혼합물이 포함되며, 테트라하이드로퓨란이 더욱 바람직하다.
바람직한 트리(C1-C6알킬)보레이트에는 트리메틸 보레이트, 트리에틸 보레이트, 트리-n-부틸 보레이트 및 트리이소프로필 보레이트가 포함되고 트리메틸 보레이트가 더욱 바람직하다.
디(C1-C6알킬) 5-브로모-2-플루오로벤젠보로네이트 화합물은 바람직하게는 아세트산, 프로피온산 및 부티르산과 같은 수성 유기산이나 염산 및 황산과 같은 수성 무기산으로 가수분해 시킨다.
본 발명의 더 상세한 이해를 돕기 위하여 하기 실시예를 본 발명의 더욱 구체적인 세부사항의 설명으로 제시한다. 본 발명은 특허청구의 범위에 정의된 것을 제외하고는 이로써 제한되지 않는다.
실시예 1
5-브로모-2-플루오로벤젠보론산의 제조
[반응식]
70℃의 테트라하이드로퓨란(600㎖)중의 리튬 디이소프로필아미드 용액(테트라하이드로퓨란중의 2.0 M 용액 165㎖, 0.33몰)을 1-브로모-4-플루오로벤젠(33.0㎖, 0.30몰)으로 처리하고, -70℃에서 90분간 교반한 다음, 디에틸 에테르(300㎖)중의 트리메틸 보레이트 용액(41.0㎖, 0.36몰)에 -70℃에서 가한다. 생성되는 용액을 -70℃에서 15분간 교반하고 90분간에 걸쳐서 15℃로 가온하여 아세트산(51.5㎖, 0.9몰)과 물(375㎖)로 처리한 다음, 실온에서 30분간 교반한다. 유기층을 분리해내고 수성층을 에테르로 추출한다. 유기 추출물을 유기층과 합하여 생성 용액을 10% 염산과 염수로 순차적으로 세척하며, 무수 황산마그네슘상에서 건조시킨다음 진공농축하여 회백색 고체(65g, 99% 수율)로서 표제 산물을 수득한다.
유리하게는, 본 발명은 또한 화학식 1의 플루오로올레핀 화합물의 제조방법도 제공한다.
[화학식 1]
상기식에서,
Ar은 1 내지 3개의 할로겐, C1-C4알킬, C1-C4할로알킬, C1-C4알콕시 또는 C1-C4할로알콕시 그룹의 여타 조합으로 임의로 치환된 페닐, 또는
1 내지 3개의 할로겐, C1-C4알킬, C1-C4할로알킬, C1-C4알콕시 또는 C1-C4할로알콕시 그룹의 여타 조합으로 임의로 치환된 1- 또는 2-나프틸이고,
R은 수소이고 R1은 사이클로프로필이거나, R과 R1이 각각 독립적으로 C1-C4알킬이거나, R과 R1이 이들이 부착된 탄소 원자와 함께 사이클로프로필 그룹을 형성하며, 이중 결합 주위의 수소원자와 불소원자의 배치는 상호 트랜스이다.
본 방법은 1-브로모-4-플루오로벤젠을 용매의 존재하에서 리튬 염기로 리튬 처리하여 (5-브로모-2-플루오로페닐)리튬을 형성하고,
(5-브로모-2-플루오로페닐)리튬을 트리(C1-C6알킬)보레이트와 반응시켜 디(C1-C6알킬) 5-브로모-2-플루오로벤젠보로네이트를 형성시키며,
디(C1-C6알킬) 5-브로모-2-플루오로벤젠보로네이트를 가수분해하여 5-브로모-2-플루오로벤젠보론산을 형성시키며,
5-브로모-2-플루오로벤젠보론산을 산화시켜 5-브로모-2-플루오로페놀을 형성시키며,
5-브로모-2-플루오로페놀을 브로모벤젠 및 수소화나트륨과 같은 염기와 반응시켜 5-브로모-2-플루오로페닐 에테르를 형성시키며,
5-브로모-2-플루오로페닐 페닐 에테르를 마그네슘과 반응시켜 화학식 2의 브롬화마그네슘을 형성시킨 다음,
화학식 2의 화합물을 할로겐화 제 1 구리, 시안화 제 1 구리 또는 Li2CuCl4와 같은 전이 금속 촉매의 존재하에서 화학식 3의 알켄 화합물과 반응시키는 단계로 이루어진다. 플루오로올레핀 화합물은 살충제 조성물에 유용하다.
플루오로올레핀 화합물의 제조를 위한 반응 도식은 반응식 2에 나타내었다.
[반응식 2]
Claims (13)
1-브로모-4-플루오로벤젠을 리튬처리하여 (5-브로모-2-플루오로페닐)리튬을 형성시키는 단계;
(5-브로모-2-플루오로페닐)리튬을 트리(C1-C6알킬)보레이트와 반응시켜 디(C1-C6)알킬 5-브로모-2-플루오로벤젠보로네이트를 형성시키는 단계; 및
디(C1-C6알킬) 5-브로모-2-플루오로벤젠보로네이트를 가수분해시키는 단계를 포함하는 5-브로모-2-플루오로벤젠보론산의 제조 방법.
제 1 항에 있어서, 리튬처리 단계가 약 0℃이하의 온도에서 수행되는 방법.
제 1 항에 있어서, 리튬 처리 단계에서의 1-브로모-4-플루오로벤젠이 용매의 존재하에서 리튬 염기와 반응되는 방법.
제 2 항에 있어서, 온도가 약 -40℃이하인 방법.
제 3 항에 있어서, 리튬 염기가 리튬 디알킬아미드 또는 리튬 사이클릭 아미드인 방법.
제 5 항에 있어서, 리튬 염기가 리튬 디이소프로필 아미드인 방법.
제 3 항에 있어서, 용매가 에테르인 방법.
제 7 항에 있어서, 에테르가 테트라하이드로퓨란인 방법.
제 1 항에 있어서, 트리(C1-C6알킬) 보레이트가 트리메틸 보레이트인 방법.
제 1 항에 있어서, 디(C1-C6알킬) 5-브로모-2-플루오로벤젠보로네이트가 수성 유기산 또는 수성 무기산으로 가수분해되는 방법.
제 1 항에 있어서,
1-브로모-4-플루오로벤젠을 리튬 디알킬아미드 및 리튬 사이클릭 아미드로 구성된 그룹 중에서 선택된 리튬 염기로 에테르의 존재하에서 리튬화(lithiating)하여 (5-브로모-2-플루오로페닐)리튬을 형성하는 단계;
(5-브로모-2-플루오로페닐)리튬을 트리(C1-C6알킬)보레이트로 처리하여 디(C1-C6알킬) 5-브로모-2-플루오로벤젠보로네이트를 형성하는 단계;
디(C1-C6알킬) 5-브로모-2-플루오로벤젠보로네이트를 수성 유기산 또는 무기산으로 가수분해시키는 단계를 특징으로 하는 방법.
1-브로모-4-플루오로벤젠을 용매의 존재하에서 리튬 염기로 리튬 처리하여 (5-브로모-2-플루오로페닐)리튬을 형성하는 단계;
1차로 (5-브로모-2-플루오로페닐)리튬을 트리(C1-C6알킬)보레이트와 반응시켜 디(C1-C6알킬) 5-브로모-2-플루오로벤젠보로네이트를 형성하는 단계;
디(C1-C6알킬) 5-브로모-2-플루오로벤젠보로네이트를 가수분해하여 5-브로모-2-플루오로벤젠보론산을 형성하는 단계;
5-브로모-2-플루오로벤젠보론산을 산화시켜 5-브로모-2-플루오로페놀을 형성하는 단계;
2차로 5-브로모-2-플루오로페놀을 브로모벤젠 및 염기와 반응시켜 5-브로모-2-플루오로페닐 페닐 에테르를 형성하는 단계;
3차로 5-브로모-2-플루오로페닐 페닐 에테르를 마그네슘과 반응시켜 상응하는 브롬화마그네슘을 형성하는 단계; 및
4차로 브롬화마그네슘을 전이 금속 촉매의 존재하에서 화학식3의 화합물과 반응시키는 단계를 포함하는 화학식 1의 플루오로올레핀 화합물의 제조 방법.
[화학식 1]
[화학식 3]
상기 식에서,
Ar은 1 내지 3개의 할로겐, C1-C4알킬, C1-C4할로알킬, C1-C4알콕시 또는 C1-C4할로알콕시 그룹의 여타 조합으로 치환되거나 치환되지 아니한 페닐, 또는
1 내지 3개의 할로겐, C1-C4알킬, C1-C4할로알킬, C1-C4알콕시 또는 C1-C4할로알콕시 그룹의 여타 조합으로 치환되거나 치환되지 아니한 1- 또는 2-나프틸이고,
R은 수소이고 R1은 사이클로프로필이거나, R과 R1이 각각 독립적으로 C1-C4알킬이거나, R과 R1이 이들이 부착된 탄소 원자와 함께 사이클로프로필 그룹을 형성하며,
이중 결합 주위의 수소원자와 불소원자의 배치는 상호 트랜스이며,
Q는 OC(O)CH3 또는 Br이다.
제 12 항에 있어서, 제 2 반응 단계에서의 염기가 수소화나트륨인 방법.
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| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
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