KR100664826B1 - 3-하이드록시프로피오니트릴의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 3-하이드록시프로피오니트릴의 제조 방법은 (a) 특정 온도와 압력 조건하에서 약염기의 존재하에 약 1 : 0.5 내지 약 1 : 20 몰비로 아크릴로니트릴과 물을 약 40 내지 약 80%의 전환이 달성될 때 까지 반응시켜 주로 비스(시아노에틸)에테르 및 3-하이드록시프로피오니트릴과 비교적 적은 양의 비반응된 아크릴로니트릴로 구성되는 유기 상과 주로 약염기의 수성 용액으로 구성되는 수성 상으로 이루어진 두 상의 유기-수성 혼합물을 수득하고; (b) 상기 (a)에서 수득된 혼합물을 냉각한 후 그것의 수성 상을 분리해내고; (c) 상기 (b) 후 남아 있는 유기 상으로부터 아크릴로니트릴을 증류시켜 주로 비스(시아노에틸)에테르 및 3-하이드록시프로피오니트릴로 구성되는 혼합물을 얻고; (d) 상기 (c)에서 수득된 혼합물을 특정 온도 및 압력 조건하에 칼슘, 마그네슘, 스트론튬, 티타늄, 철 및 아연 산화물, 알칼리 금속 아세테이트, 알칼리 금속 포르메이트, 알칼리 금속 및 바륨 탄산염, 알칼리 금속 중탄산염, 칼슘 및 구리 수산화물, 2 및 3 인산 나트륨, 불화 나트륨, 규산 나트륨 및 고비등 트리알킬아민으로 구성되는 그룹으로부터 선택된 염기성 촉매의 존재하에서 열분해시켜 주로 3-하이드록시프로피오니트릴 및 아크릴로니트릴로 구성되는 혼합물을 얻고; (e) (d)에서 산출된 혼합물로부터 분별 증류에 의해 바라는 3-하이드록시프로피오니트릴을 유리시키는 것을 포함한다. 염기성 수성 상 및 증류된 아크릴로니트릴이 재순환되는 이러한 방법은 바람직한 양태를 제시한다. 본 발명의 또 다른 양상은, 단계 (a)에서 약 40 내지 80%의 전환이 달성된 후, 약염기가 약산의 첨가에 의해 중화되어 원래의 약염기 대신에 특히 중화에 의해 형성된 염기를 함유하는 두 상의 유기-수성 혼합물이 이러한 경우 또한 수득되며; 상기 염기는 후속 단계 (d)에서 이미 사용된 염기성 촉매를 나타내어 단계 (d)의 염기성 촉매의 특정한 첨가를 피하는 것으로 구성된다. 따라서 형성된 3-하이드록시프로피오니트릴은 판테놀의 제조 방법에 있어 중요한 중간물질이며, 특히 판테놀의 d(+)이성체는 피부염, 화상 및 감염성 궤양의 치료에 유효한 시약일 뿐만 아니라 삼푸 및 기타 화장료에서 유효한 첨가제로 사용될 수 있다.

Description

3-하이드록시프로피오니트릴의 제조방법{MANUFACTURE OF 3-HYDROXYPROPIO NITRILE}
본 발명은 판테놀의 제조 공정에 있어서 중요한 중간물질인 3-하이드록시프로피오니트릴의 제조 방법에 관한 것이다. 최종 생성물, 특히 이것의 d(+) 이성체는 피부염, 화상 및 감염성 궤양의 치료에 유효한 시약이며 삼푸 및 기타 화장료의 유효한 첨가제이다.
3-하이드록시프로피오니트릴의 제조에 대한 다양한 방법이 문헌에 잘 공지되어 있다. 예를들면, 2-클로로에탄올과 알칼리 시안화물을 반응시켜 3-하이드록시프로피오니트릴("에틸렌 시아노히드린"으로 공지되어 있음)을 제조하는 반응은 문헌 1863[Annalen der Chemie und Pharmacie 128, 1 (1863)]에 이미 기재되어 있다. 이후의 출판물, 예를들면 문헌[Org. Synth. 3, 57(1923)], 문헌[J. Soc. Chem. Ind. 67, 458(1948)] 및 미국 특허 제 2,311,636 호는 이러한 기본적 합성의 최적화에 관한 것이다. 주장한 바와 같이 달성된 높은 수율에도 불구하고, 상기 공정은 2-클로로에탄올 출발물질의 구매가가 비교적 크고 조절이 어려운 발열 반응이라 는 이유 때문에 상업적으로 주목을 받지 못했었다. 더욱이, 염의 오염뿐만 아니라 작업 소비가 크다. 하이드로시안산의 에틸렌 옥사이드에의 첨가에 의한 3-하이드록시프로피오니트릴의 성공적인 제조는 1930년대에 여러 독일 특허, 즉 독일 특허 제 561,397 호, 제 570,031 호 및 제 577,686 호에 이미 보고된 바 있다. 그후, 카복실산 나트륨 염 수지를 약염기로서 사용하고 물을 용매로서 사용하고 반응을 45 내지 50℃에서 실시한 미국 특허 제 2,653,162 호에 이러한 첨가 공정의 최적화에 대한 기재가 있었다. 또한, 그후, 독일 공개 특허 제 4,304,002 호 및 미국 특허 제 5,268,499 호에 하이드로시안산의 에틸렌 옥사이드에의 첨가에 의한 3-하이드록시프로피오니트릴의 제조가 기술되어 있다. 상기 두 출발 물질은 독성 및 취급성 면에서 문제가 있었으며, 따라서 오늘날 까지 3-하이드록시프로피오니트릴의 생성은 더 이상 고려 대상이 아니었다.
염기성 촉매의 존재하에서 물 및 아크릴로니트릴의 공지된 1 : 1 부가 생성물인 3-하이드록시프로피오니트릴 생성물은 그 생성물이 추가의 아크릴로니트릴과 반응하여 축합 생성물인 비스(시아노에틸)에테르, NC(CH2)2O(CH2)2 CN을 형성하기 때문에 어떤 어려움을 초래한다(미국 특허 제 2,579,580 호 참조). 미국 특허 제 3,024,267 호 및 일본 특허공보(코카이) 196,850/1984에 따르면, 다량의 물에서, 즉 높은 희석액에서 반응이 실시되는 경우에만 바라는 3-하이드록시프로피오니트릴이 다소 우수한 수율로 달성되거나, 또는 문헌[J. Org. Chem. USSR 1987, 1087]에 따르면 다량의 염기 존재하에서 실시되는 경우에만 바라는 3-하이드록시프로피오니 트릴이 다소 우수한 수율로 달성된다. 그러나, 이러한 방법은 특히 피할 수 없는 복잡한 작업, 물의 증발 및 염으로의 오염 때문에 비경제적이다. 더욱이 높은 희석액에서 소량 내지 중간 정도의 비스(시아노에틸)에테르가 또한 형성된다.
약 40℃의 강한 염기성 앰버리스트(AmberlystR)IRA-400(OH-형) 존재하에서 아크릴로니트릴과 수용성 포름알데히드의 반응이 상기 문제에 대한 가능한 해결책으로서 독일 특허 제 2,655,794 호에 제시되어 있지만, 이러한 경우 3-하이드록시프로피오니트릴의 지적된 75% 수율은 중간 정도이다.
3-하이드록시프로피오니트릴의 직접적인 생성에 대한 상기 개시된 공정은 분명히 불리하다.
일본 특허공보(코카이; JP) 160,949/1989, 90,160/1989 및 185,550/1983으로부터 비스(시아노에틸)에테르는 강한 염기성 이온 교환제의 존재하에서 물과 아크릴로니트릴로부터 제조될 수 있으며, 이 생성물은 그 후 염기성 촉매에 의해 바라는 3-하이드록시프로피오니트릴 및 아크릴로니트릴로 열분해된다는 것이 알려져 있다. 아크릴로니트릴 및 물로부터 비스(시아노에틸)에테르의 염기-촉매화 생성물은 또한 이전 기술 문헌에 공지되어 있다(문헌[Org. Reactions 5, 79(1945; 평가 논문), J.A.C.S. 65, 23(1943), 동문헌 67, 1996(1945), Ind. Eng. Chem. 44, 1388(1952)], 독일 특허 제 731,708 호 및 제 1,189,975 호 및 미국특허 제 2,382,036 호, 제 2,448,979 호 및 제 2,816,130 호 참조). 이러한 2 : 1 첨가 생성물에 대한 촉매로서 일반적으로 강염기(예, 수산화 나트륨) 또는 강 염기성 앰버 리스트 촉매(예, 앰버리스트 IRA-400, OH-형)이 사용된다. 적어도 소량의 3-하이드록시프로피오니트릴이 아크릴로니트릴 : 물의 비, 반응 온도 및 사용된 각 강염기와 무관하게 형성된다. 이러한 기술에 따르면, 약 77%이하의 수율이 강한 염기성 촉매(예, 앰버리스트 IRA-400, OH-형)을 사용하여 달성될 수 있었다. 전술한 일본 특허 공보에 기술된 비스(시아노에틸)에테르의 분할은 72 내지 100℃/5mmHg에서 염기성 촉매, 특히 수성 또는 수성-메탄올성 수산화 칼륨/이인산 칼륨을 사용하여 약 85%수율(일본 특허 제 160,949/1989 호, 일본 특허 제 90,160/1989 호)로, 또는 100 내지 105℃/10mmHg에서 테트라에틸암모늄 아세테이트를 사용하여 약 86%의 수율(일본 특허 제 185,550/1983 호)로 실시된다.
따라서, 물과 아크릴로니트릴을 반응시켜 바라는 생성물 및 비스(시아노에틸)에테르 축합 생성물을 수득하고, 이 생성 혼합물을 부가적인 3-하이드록시프로피오니트릴로 열분해하는 것을 포함하며, 이때 상술된 반응 및 열분해가 매우 특정한 염기-촉매화 및 기타 조건에서 실시되며, 필요에 따라 비반응된 반응물, 특히 아크릴로니트릴 및 촉매를 함유한 물을 반응 시스템으로 다시 되돌려 재사용하는 3-하이드록시프로피오니트릴의 새로운 제조 방법을 발견하게 되었다. 이러한 전체 다단계 방법은, 특히 이러한 생성물이 공정의 제 1 단계에서는 약간만 형성되지만 제 2 단계(열분해 단계)에서는 높은 수율이 달성되기 때문에 놀랍게도 경제적인 3-하이드록시프로피오니트릴의 생성 방법이다.
본 발명에 따른 3-하이드록시프로피오니트릴의 제조 방법은, 아크릴로니트릴 및 물로부터 반응을 시작하고, (a) 약 1바(0.1MPa) 내지 약 5바(0.5MPa)의 압력과 약 80 내지 약 150℃의 온도에서 약염기의 존재하에 약 1 : 0.5 내지 약 1 : 20의 몰비로 아크릴로니트릴과 물을 약 40 내지 약 80%의 전환이 달성될 때까지 반응시켜 주로 비스(시아노에틸)에테르 및 3-하이드록시프로피오니트릴과 비교적 적은 양의 비반응된 아크릴로니트릴로 구성되는 유기 상과 주로 약염기의 수성 용액으로 구성되는 수성 상으로 이루어진 두 상의 유기-수성 혼합물을 수득하고; (b) 상기 (a)에서 수득된 혼합물을 냉각한 후 그것의 수성 상을 분리해내고; (c) 상기 (b) 후 남아 있는 유기 상으로부터 아크릴로니트릴을 증류시켜 주로 비스(시아노에틸)에테르 및 3-하이드록시프로피오니트릴로 구성되는 혼합물을 얻고; (d) 상기 (c)에서 수득된 혼합물을 약 120℃ 내지 약 160℃의 온도 및 약 5밀리바(0.5kPa) 내지 약 500밀리바(50kPa)의 감압하에서 칼슘, 마그네슘, 스트론튬, 티타늄, 철 및 아연 산화물, 알칼리 금속 아세테이트, 알칼리 금속 포르메이트, 알칼리 금속 및 바륨 탄산염, 알칼리 금속 중탄산염, 칼슘 및 구리 수산화물, 2 및 3 인산 나트륨, 불화 나트륨, 규산 나트륨 및 고비등 트리알킬아민으로 구성되는 그룹으로부터 선택된 염기성 촉매의 존재하에서 열분해시켜 주로 3-하이드록시프로피오니트릴 및 아크릴로니트릴로 구성되는 혼합물을 얻고; (e) (d)에서 산출된 혼합물로부터 분별 증류에 의해 바라는 3-하이드록시프로피오니트릴을 유리시키는 것으로 포함하는 방법이다.
바라는 대로, 또한 바람직하게는 상기 단계 (a)에 사용된 염기 대부분을 함유하는 단계 (b)에서 분리된 수성 상은 계속적으로 작동되는 전체 공정의 단계 (a)로 되돌아가서 거기에서 다시 아크릴로니트릴과 반응한다. 마찬가지로, 바라는 대로, 또한 바람직하게는 단계 (c) 및/또는 단계 (e)에서 증류된 아크릴로니트릴은 상기 공정의 단계 (a)로 되돌아 간다. 염기성 수성 상 및 증류된 아크릴로니트릴의 재순환을 특징으로 하는 이런 종류의 공정은 다음 반응식 (1)로 나타낼 수 있다:
Figure 112001001515872-pat00001
공정 단계(a)의 설명에서 나타나는 용어 "약염기"는 특히 약 8 내지 약 12의 pKa값을 갖는 무기 또는 유기 염기로서 이해된다. 무기 염기는 편리하게 알칼리 금속 탄산염(예, 탄산 나트륨 또는 탄산 칼륨), 알칼리 금속 중탄산염(예, 중탄산 나트륨 또는 중탄산 칼륨), 또는 둘 이상의 이러한 무기 염기 혼합물(예, 탄산 나트륨 및 중탄산 나트륨의 혼합물)이며, 유기 염기는 편리하게는 저급 트리알킬아민 또는 4-디알킬아미노피리딘이다. "저급 트리알킬아민" 및 "4-디알킬아미노피리딘"의 경우에 있어서, 용어 "알킬"은 특히 C1-6-알킬 그룹을 의미하는 것으로 이해된다. 저급 트리알킬아민 및 4-디알킬아미노피리딘의 보기로서 트리에틸아민 및 에틸디이소프로필아민과 4-디메틸아미노피리딘을 각각 들 수 있다. 탄산 나트륨 및 탄산 칼륨, 탄산 나트륨 및 중탄산 나트륨의 혼합물, 또는 탄산 칼륨 및 중탄산 칼륨의 혼합물이 약염기로서 바람직하게 사용된다.
사용되는 약염기의 양은, 편리하게는 사용되는 아크릴로니트릴의 양을 기준으로 약 0.1 내지 약 5몰%, 바람직하게는 약 0.5 내지 약 2몰%이다.
아크릴로니트릴과 물과의 반응은 공정 단계 (a)에서 일반적으로 약 80 내지 150℃의 온도(바람직하게는 약 100 내지 130℃의 온도) 및 일반적으로 약 1바(0.1MPa) 내지 약 5바(0.5MPa)의 압력(바람직하게는 약 1바(0.1MPa) 내지 약 3바(0.3MPa)의 압력)에서 실시된다.
아크릴로니트릴 : 물의 몰비는 일반적으로 약 1 : 0.5 내지 약 1 : 20(바람직하게는 약 1 : 3 내지 약 1 : 8, 특히 약 1 : 2 내지 약 1 : 4)이다.
약염기의 존재하에서 아크릴로니트릴과 물의 반응(축합반응)은 편리하게는 실온의 오토클래브에서 수중의 염기 용액과 아크릴로니트릴를 조합하고 산출된 (두 상) 혼합물을 교반하면서 가열함으로써 산업적 규모로 실시된다. 온도(80 내지 150℃)에 따라 약 1 내지 5바(0.1 내지 0.5MPa) 범위의 압력이 폐쇄 오토클래브에서 나타난다.
공정 단계 (a)에서, 너무 높은 전환은 바람직하지 않은 중합성 부산물의 과도한 생성과 마찬가지로 바람직하지 않은 아크릴아미드 부산물의 증가를 초래하기 때문에 약 40 내지 약 80%의 범위로 의도적으로 전환을 한정한다. 출발 물질이 [단계 (c)에서] 쉽게 회수되고 특히 단계 (a)에서 재순환되기 때문에 비반응된 아크릴로니트릴이 생성물 중에 존재한다는 사실은 문제되지 않는다. 더욱이, 축합 반응에서 생성물인 비스(시아노에틸)에테르 : 3-하이드록시프로피오니트릴의 비가 크거나 작은 지에 상관없는데, 이것은 전자 생성물이 [단계 (d)에서] 바라는 3-하이드록시프로피오니트릴로 쉽게 전환될 수 있고, 후자의 생성물이 본 발명에 따른 공정 조건, 특히 단계 (d)의 열분해 조건에서 안정하여서 주로 상기 언급된 두 생성물로 구성되는 혼합물이 직접 열분해에 수반될 수 있기 때문이다.
전환의 제한은 가스 크로마토그래피에 의해 편리하게 실시될 수 있는 조절성 및 측정치를 필요로 한다.
일반적으로, 공정 단계 (a)는 약 1 내지 2시간 후에 이미 완결된다.
본 발명에 따른 전체 공정 중 단계 (a)의 경우의 잇점은 그중에서도 바람직하지 않은 중합성 부산물 및 바람직하지 않은 부산물인 아크릴아미드의 형성이 상당히 억제된다는데 있다.
공정 단계 (b)는 공정 단계 (a)에서 얻어진 두 상의 유기-수성 혼합물로부터 수성 상의 분리를 포함한다. 분리 전에 이 혼합물은 실질적인 냉각없이 실시되거나 또는 냉수에 의한 냉각, 예를들면 약 +5℃의 물에 의한 냉각에 의해 실시되는 실온 내지 약 +10℃의 온도로 편리하게 냉각된다. 두 상은 상기 온도 범위에서 매우 용이하게 분리된다.
촉매로서 사용되는 약염기 주요 부분을 함유하는 수성 상은 그 자체가 공지된 방법에 따라 편리하게 실시되어 분리될 수 있다.
바람직하게는, 이렇게 분리된 수성 상은 약염기로의 가능한 보충 후, 부가적인 아크릴로니트릴과의 반응을 위해 선택적으로는 또한 재순환된 부분에서 공정 단계 (a)의 제 2 또는 추가의 순환에서 단계 (a)로 다시 돌아간다.
공정 단계 (b)의 실시 후 남아있는 주로 비스(시아노에틸)에테르, 3-하이드록시프로피오니트릴 및 비반응된 아크릴로니트릴로 구성되는 유기 상은 공정 단계 (c)에서 증류되어 비스(시아노에틸)에테르 및 3-하이드록시프로피오니트릴로부터 아크릴로니트릴을 분리한다. 이것은 약 60 내지 100℃의 온도 및 약 200밀리바(20kPa) 내지 약 10밀리바(1kPa)의 압력에서 증류 칼럼(예, 거울화 팩화 칼럼)상에 여전히 어느정도 용해된 물을 함유한 아크릴로니트릴을 증류함으로써 편리하게 실시된다. 그럼으로써, 증류된 아크릴로니트릴은 적합한 냉각 리시버에 연속적으로 수취된다.
이렇게 분리된 아크릴로니트릴은 바람직하게는 부가적인 아크릴로니트릴로의 가능한 보충후에 공정단계 (a)의 제 2 또는 추가적인 순환에서 약염기의 존재하에 서 물과 반응을 위해 단계 (a)로 되돌아 간다.
공정 단계 (c)의 실시 후에 남아 있는 주로 비스(시아노에틸)에테르 및 3-하이드록시프로피오니트릴의 혼합물은 단계 (d)에서 연속적으로 열분해되는데, 이때 비스(시아노에틸)에테르는 염기성 촉매하에 그 자체적으로 반응하는 혼합물에 존재하는 3-하이드록시프로피오니트릴없이 3-하이드록시프로피오니트릴과 아크릴로니트릴로 분할되고; 이 바라는 생성물은 열분해의 조건하에 변하지 않는데, 이것이 본 발명 공정의 놀라운 잇점이다.
공정 단계 (d)의 설명에서 용어 "알칼리 금속"은 각 경우에 리튬, 나트륨 또는 칼륨을 의미한다. 염기성 촉매로서 고 비등의 트리알킬아민이 사용되는 경우, 이것은 정상 압력에서 비점이 약 150℃를 초과하는 트리알킬아민이며 그 보기로서 트리옥틸아민 및 트리도데실아민을 들 수 있다.
사용될 수 있는 염기성 촉매 가운데 산화 칼슘, 산화 마그네슘, 알칼리 금속 아세테이트, 알칼리 금속 포르메이트, 알칼리 금속 탄산염, 탄산 바륨, 알칼리 금속 중탄산염, 수산화 칼슘, 삼인산 나트륨 및 불화 나트륨이 바람직하다. 산화 칼슘, 아세트산 나트륨 및 아세트산 칼륨이 특히 바람직한 염기성 촉매이다.
공정 단계 (c)에서 수득되고 공정 단계 (d)에서 사용된 비스(시아노에틸)에테르 및 3-하이드록시프로피오니트릴 혼합물의 총 함량을 기준으로 사용된 염기성 촉매의 함량은 편리하게는 약 0.05 내지 약 10중량%, 바람직하게는 약 0.1 내지 약 3 중량%이다.
공정 단계 (d)의 열분해는 일반적으로 약 120 내지 160℃의 온도(바람직하게 는 약 130 내지 약 150℃의 온도) 및 일반적으로 약 5밀리바(0.5kPa) 내지 약 500밀리바(50kPa)의 압력(바람직하게는 약 10밀리바(1kPa) 내지 약 400밀리바(40kPa))의 압력에서 실시된다.
약 1 : 1 몰비의 주요 3-하이드록시프로피오니트릴과 아크릴로니트릴의 혼합물이 열분해로부터 생성된다. 이러한 혼합물이 수득되는 열분해의 지속기간은 배치 크기에 따라 다르나 일반적으로 한시간 이상이다. 그러므로, 단지 소량의 아크릴아미드 및 중합성 생성물이 부산물로서 제조되는 바, 이것이 또한 본 발명에 따른 공정의 추가적인 잇점이다.
열분해는 증류 칼럼을 사용하여 형성된 3-하이드록시프로피오니트릴 및 아크릴로니트릴 생성물을 연속적으로 증류하고 냉각된 리시버에 이러한 생성물을 수취하는 열분해와 동시에 산업적인 규모로 실시될 수 있다. 다르게는, 열분해와 동시에 실시된 증류는 두 개의 생성물 각각, 즉 처음에는 3-하이드록시프로피오니트릴 그리고 다음에는 아크릴로니트릴을 적합한 냉각에 의해 선택적으로 축합시킴으로써 선택적으로 실시될 수 있다. 이러한 방법에 있어서, 공정 단계 (e)의 분별 증류는 효과적으로 진행된다: 즉, 공정 단계 (d) 및 (e)의 조합과 관련된다. 이것은 본 발명에 따른 공정의 변형을 제시하는 것이다.
3-하이드록시프로피오니트릴 및 아크릴로니트릴의 혼합물이 공정 단계 (d)에서 수득되는 경우, 바라는 3-하이드록시프로피오니트릴은 최종 공정 단계 (e)에서 분별 증류에 의해 유리된다. 필요에 따라, 그리고 바람직하게는 수득된 아크릴로니트릴은 단계 (a)로 되돌아가서 선행 단계 (c)의 수행과 관련하여 상기에서 기술 된 상황과 유사하게 재사용된다.
공정 단계 (e)에 따른 분별 증류는 편리하게 초기에는 약 50℃ 내지 약 120℃의 배스 온도 및 약 180밀리바(18kPa) 내지 약 10밀리바(1kPa)의 압력에서 실시됨으로써 대부분의 아크릴로니트릴이 증류되고, 그 후 약 120℃ 내지 약 150℃의 배스 온도 및 약 10밀리바(1kPa) 이하의 압력에서 실시됨으로써 대부분의 바라는 3-하이드록시프로피오니트릴[약 99 내지 102℃의 비점/10밀리바(1kPa)]이 수득된다. 거울화 팩화 칼럼이 예를들면 증류 칼럼에 사용될 수 있다.
이러한 방법에 있어서, 3-하이드록시프로피오니트릴은 매우 우수한 순도로, 그리고 소비된 원래의 아크릴로니트릴[공정 단계 (a)]의 함량을 기준으로 일반적으로 85%초과, 최적 조건에서는 90%초과의 수율로 수득된다.
본 발명의 추가의 양상은, 공정 단계 (a)에서 약 40 내지 80%의 전환을 달성한 후, 약산의 첨가에 의해 약염기를 중화하여 이러한 경우에 또한 원래의 약염기 대신에 중화에 의해 형성된 염기를 함유하는 두 상의 유기-수성 혼합물을 얻는 것을 포함하되, 상기 염기는 후의 공정단계 (d)에서 사용된 염기성 촉매를 구성하여 공정 단계 (d)에 대한 염기성 촉매의 특정 첨가를 피할 수 있다.
본 발명의 이러한 양상에 따른 전체 공정은 (a') 약 1바(0.1MPa) 내지 약 5바(0.5MPa)의 압력과 약 80 내지 약 150℃의 온도에서 약염기의 존재하에 약 1 : 0.5 내지 약 1 : 20의 몰비로 아크릴로니트릴과 물을 약 40 내지 약 80%의 전환이 달성될 때까지 반응시켜 주로 비스(시아노에틸)에테르 및 3-하이드록시프로피오니트릴과 비교적 적은 양의 비반응된 아크릴로니트릴로 구성되는 유기상과 주로 약염 기의 수성 용액으로 구성되는 수성 상으로 이루어진 두 상의 유기-수성 혼합물을 수득하고; (b') 상기 (a')에서 수득된 혼합물을 냉각한 후 약산의 첨가에 의해 약염기를 중화시키고; (c') 상기 (b')에서 수득된 혼합물로부터 아크릴로니트릴과 물을 증류시켜 주로 비스(시아노에틸)에테르, 3-하이드록시프로피오니트릴 및 중화에 의해 형성된 염기의 혼합물을 얻고; (d') 상기 (c')에서 수득된 혼합물을 약 120℃ 내지 약 160℃의 온도 및 약 5밀리바(0.5kPa) 내지 약 500밀리바(50kPa)의 감압하에서 중화에 의해 형성된 이미 존재하는 염기의 존재하에서 열분해시켜 주로 3-하이드록시프로피오니트릴 및 아크릴로니트릴로 구성되는 혼합물을 얻고; (e') (d')에서 산출된 혼합물로부터 분별 증류에 의해 바라는 3-하이드록시프로피오니트릴을 유리시키는 것을 포함한다.
또한, 이러한 공정에 있어서, 필요하다면, 그리고 심지어 바람직하다면 공정 단계 (c') 및/또는 공정 단계 (e')에서 증류된 아크릴로니트릴은 본 발명의 양상에 따른 연속적으로 작동하는 전체 공정의 단계 (a')로 되돌아간다.
공정 단계 (a'), (c'), (d') 및 (e')의 조건은 일반적으로 공정 단계 (a), (c), (d) 및 (e)와 관련하여 상기 기술된 조건에 각각 해당한다. 또한, 이것은 공정 단계 (c')와 공정 단계 (c)에도 적용되지만 전자의 단계에서 아크릴로니트릴 뿐만 아니라 물이 증류되며, 또한 이것은 공정 단계 (d')와 공정 단계 (d)에서도 적용되지만 전자의 단계에서 염기성 촉매로서 작용하는 염기는 비스(시아노에틸)에테르 및 아크릴로니트릴의 혼합물에서 공정 단계 (c')를 실시한 후에도 이미 존재한다.
공정 단계 (b')에서 약염기의 중화에 사용되는 약산으로서 포름산, 아세트산 또는 프로피온산과 같은 저급(C1-3)카복실산이 사용된다. 예를들면, 탄산 나트륨 또는 중탄산 나트륨이 약염기로서 사용되고 아세트산이 약산으로 사용될 때, 염기성 아세트산 나트륨이 중화에 의해 형성된다. 바람직하게는, 본 발명의 양상에 따른 공정에 있어서, 탄산 나트륨 및 중탄산 나트륨의 혼합물이 약염기로서 사용되고 아세트산이 약산으로서 사용된다.
바람직하다면, 수득된 3-하이드록시프로피오니트릴은 수소화되어 3-아미노프로판올을 형성한다. 예를들면, 무수 암모니아의 존재하에서 메탄올 또는 에탄올중의 촉매로서 라니 니켈을 사용하는 공지된 방법이 이러한 목적을 위해 사용될 수 있다(예, 스위스 특허 제 244,837 호, 문헌[J. Chem. Soc. 1946, 94] 및 일본 코카이 제 9963/1989 호 참조). 암모니아가 2급 아민의 형성을 크게 막는다. 수소화는 편리하게 약 100℃의 온도 및 약 25 내지 약 100바 H2(약 2.5 내지 약 10.0MPa) 압력에서 실시된다.
본 발명은 하기 실시예에 의해 예시된다.
실시예 1
아크릴로니트릴과 물과의 반응, 및 형성된 비스(시아노에틸)에테르의 3-하이드록시프로피오니트릴 및 아크릴로니트릴로의 분할(전 공정)
(a) 염기로서의 탄산 나트륨
159.2g(3몰)의 아크릴로니트릴 및 54g(3몰)의 탈이온수 중의 1.6g(15밀리몰, 0.5몰%)의 탄산 나트륨 용액을 교반하고 있는 오토클래브에 위치시켰다. 오토클래 브를 아르곤으로 세정하고 닫은 후 반응 혼합물을 200rpm으로 교반하면서 20분 동안 94℃(내부 온도)로 가열시켰다. 혼합물을 다시 한시간 동안 94 내지 95℃에서 교반시켰다(자켓 온도가 110℃에서 98℃로 하강함; 압력은 약 1바/0.1MPa). 다음, 약 5 내지 10℃(초기 온도)로 냉각된 황색의 두 상 혼합물을 분리 깔대기로 옮기고 수성 상을 분리해 내었다. 이에 의해, 가스 크로마토그래피(GC)에 따라 면적 백분율(면적%)로 측정시 하기 함량을 갖는 유기 상 188g 및 수성 상 26g이 산출되었다:
54%의 아크릴로니트릴
5%의 3-하이드록시프로피오니트릴
38%의 비스(시아노에틸)에테르
1%의 아크릴아미드.
수성 상은 여전히 소량의 상기 생성물을 함유하였다. 이들을 수율 계산에 대해서는 무시하였다. 그러나, 필요하다면 이러한 수성 상은 공정 단계 (a)에서 다시 사용될 수 있어 생성물이 손실되지 않았다. 용해된 물을 함유하는 과량의 아크릴로니트릴을 거울화 10cm 팩화 칼럼에서 200 내지 10밀리바/20 내지 1kPa(오일 배스 : 60 내지 최대 100℃; 비점 ≤ 35℃)에서 유기 상(188g)으로부터 증류하고 -70℃로 냉각된 리시버로 옮겼다. 이에 따라 80g의 두 상 증류물이 제공되는데, 이때 상부 상은 66.1g의 아크릴로니트릴로 구성되고 하부 상은 13.9g의 물로 구성되었다. 20℃에서 7.4%의 아크릴로니트릴이 물에 용해되고 3.1%의 물이 아크릴로니트릴에 용해되었다는 사실에 따라 보정되었으며, 이것은 64.8g(1.22몰)의 아크릴로니트릴 및 15.2g의 물에 대응하며 59.3%의 아크릴로니트릴의 전환에 해당한다.
단편화 위해, 300mg(약 0.3중량%)의 아세트산 나트륨을 배수통(sump)에서 상기 잔류물에 첨가하였다. 배스 온도를 약 130 내지 135℃로 증가시키고, 압력을 감소시켜 단편화를 시작하였다. 생성물인 3-하이드록시프로피오니트릴, 아크릴로니트릴 및 소량의 아크릴아미드를 -70℃로 냉각된 리시버로 분별없이 10cm 비그렉스(Vigreux) 칼럼 상에서 8 내지 9밀리바(0.8 내지 0.9kPa)에서 함께 연속적으로 증류하였다. 이로인해, GC에 따라 하기 함량(면적 %)을 갖는 무색 증류물 103g이 생성되었다:
60%의 아크릴로니트릴
38%의 3-하이드록시프로피오니트릴
1%의 아크릴아미드.
잔류물은 3.8g의 오일로 구성되었다.
아크릴로니트릴 및 3-하이드록시프로피오니트릴의 분별 증류를 위해, 상기 증류물(103g)을 거울화된 10cm 팩화 칼럼상의 감압하에서 분별 증류하였다. 하기 두 분액이 산출되었다:
제 1 분액 : 비점 ≤ 35℃/180 내지 10밀리바(18 내지 1kPa); 배스 온도 50 내지 120℃; -70℃로 냉각된 리시버 + 부가적 냉각 트랩(-70℃); 52.1g(0.98몰) 수율의 아크릴로니트릴.
제 2 분액 : 비점 99 내지 102℃/10밀리바(1kPa); 배스 온도 120 내지 150℃; 50.2g(86%, 보정) 수율의 3-하이드록시프로피오니트릴(무색 오일); GC에 따른 함량(면적%):
96.6%의 3-하이드록시프로피오니트릴
2.6%의 아크릴아미드.
(b) 염기로서 탄산 나트륨 + 중탄산 나트륨(1 : 1)
159.2g(3몰)의 아크릴로니트릴 및 90g(5몰)의 탈이온수 중의 6.36g(60밀리몰, 2몰%)의 탄산 나트륨 및 5.04g(60밀리몰, 2몰%)의 중탄산 나트륨 용액을 교반하는 오토클래브에 넣었다. 오토클래브를 아르곤으로 세정하고 닫은 후 반응 혼합물을 200rpm으로 교반하면서 25분 동안 120℃(외부 온도)로 가열시켰다. 혼합물을 1.5시간 동안 상기 온도에서 교반시켰다. 이로인해 115℃의 최대 내부 온도가 산출되었다(압력 : 2.2바/0.22MPa). 다음, 혼합물을 20℃로 냉각시키고 500ml의 분리 깔대기로 옮겼다. 이에 의해 GC에 따라 하기 함량(면적%)을 갖는 무색의 유기 상(상부) 189.2g 및 밝은 황색의 수성 상(하부) 71.2g이 제공되었다:
41%의 아크릴로니트릴
8.5%의 3-하이드록시프로피오니트릴
50%의 비스(시아노에틸)에테르
0.5%의 아크릴아미드.
용해된 물을 함유하는 과량의 아크릴로니트릴을 거울화 10cm 팩화 칼럼에서 160-7밀리바/16-0.7 kPa(오일 배스 : 60 내지 최대 100℃; 비점 ≤ 35℃)에서 유기 상(189.2g)으로부터 증류하고 -70℃로 냉각된 리시버 및 -70℃의 부가적인 냉각 트랩으로 옮겼다. 이에 따라, 73.8g의 두 상 증류물이 제공되는데, 이때 상부 상은 62.1g의 아크릴로니트릴로 구성되고 하부 상은 11.7g의 물로 구성되었다. 20℃에서 7.4%의 아크릴로니트릴이 물에 용해되고 3.1%의 물이 아크릴로니트릴에 용해되었다는 사실에 따라 보정되었으며, 이것은 61.0g(1.15몰)의 아크릴로니트릴 및 12.8g의 물에 대응하며 60.0%의 아크릴로니트릴의 전환에 해당한다.
단편화를 위해, 350mg(약 0.3중량%)의 아세트산 나트륨을 배수통(sump)에서 상기 잔류물에 첨가하였다[115g : 65%의 3-하이드록시프로피오니트릴, 32%의 비스(시아노에틸)에테르 및 약 1%의 아크릴아미드]. 배스 온도를 약 130 내지 135℃로 증가시키고, 압력을 감소시켜 단편화를 시작하였다. 생성물인 3-하이드록시프로피오니트릴, 아크릴로니트릴 및 소량의 아크릴아미드를 -70℃로 냉각된 리시버 및 -70℃의 부가적 냉각 트랩으로 분별없이 10cm 비그렉스(Vigreux) 칼럼 상에서 7 내지 8밀리바(0.7 내지 0.8kPa)에서 연속적으로 함께 증류하였다. 이로인해 GC에 따라 하기 함량(면적 %)을 갖는 무색 증류물 109g이 생성되었다:
53%의 아크릴로니트릴
46%의 3-하이드록시프로피오니트릴
0.7%의 아크릴아미드.
잔류물은 4g의 오일로 구성되었다.
아크릴로니트릴 및 3-하이드록시프로피오니트릴의 분별 증류를 위해, 상기 증류물(109g)을 거울화된 10cm 팩화 칼럼상의 감압하에서 분별 증류하였다. 하기 두 분액이 산출되었다:
제 1 분액 : 비점 ≤ 35℃/180 내지 10밀리바(18 내지 1kPa); 배스 온도 50 내지 120℃; -70℃로 냉각된 리시버 + 부가적 냉각 트랩(-70℃); 50.0g(0.94몰) 수율의 아크릴로니트릴.
제 2 분액 : 비점 99 내지 102℃/10밀리바(1kPa); 57.5g(87%, 보정) 수율의 3-하이드록시프로피오니트릴(무색 오일); GC에 따른 함량(중량%):
97.8%의 3-하이드록시프로피오니트릴
1.8%의 아크릴아미드.
잔류물은 1.5g의 오일로 구성되었다.
(c) 염기로서 중탄산 나트륨
159.2g(3몰)의 아크릴로니트릴 및 108g(6몰)의 탈이온수 중의 5.04g(60밀리몰, 2몰%)의 중탄산 나트륨 용액을 교반 오토클래브에 넣었다. 오토클래브를 아르곤으로 세정하고 닫은 후 반응 혼합물을 200rpm으로 교반하면서 25분 동안 125℃(외부 온도)로 가열시켰다. 혼합물을 80분 동안 상기 온도에서 교반시켰다. 이로인해 120 내지 121℃의 최대 내부 온도가 산출되었다(압력 : 3.1바/0.31MPa). 다음, 15℃로 냉각된 무색의 두 상 혼합물을 분리 깔대기로 옮기고 수성 상을 분리하였다. 이에 의해 GC에 따라 하기 함량(면적%)을 갖는 유기 상(상부) 173g 및 수성 상(하부) 98.6g이 제조되었다:
49.5%의 아크릴로니트릴
18.5%의 3-하이드록시프로피오니트릴
31%의 비스(시아노에틸)에테르
0.7%의 아크릴아미드.
수성 상에 존재하는 유기 생성물 3-하이드록시프로피오니트릴, 비스(시아노에틸)에테르, 아크릴로니트릴 및 아크릴아미드를 수득하기 위해 물을 거울화된 10cm 팩화 칼럼상의 180-8밀리바/18-0.8kPa에서 증류하였다. 이에 의해 78.3g의 물[여전히 용해된 아크릴로니트릴(증류 1)을 함유함] 및 19.6g의 잔류물(고형 무기 염을 갖는 황색 오일)이 제공되었다. 이것을 디에틸 에테르 50ml로 한번, 그리고 디에틸 에테르 25ml로 세 번(총 125ml)로 추출하고 유기 상을 농축시켜 14g의 오일성 추출물을 얻었다.
전술된 유기 상(173g)을 상기 추출물(14g)과 조합하였다. 용해된 물을 함유하는 과량의 아크릴로니트릴을 거울화 10cm 팩화 칼럼에서 200-10밀리바/20-1kPa(오일 배스 : 60 내지 최대 100℃; 비점 ≤ 35℃)에서 증류하고 -70℃로 냉각된 리시버 및 -70℃의 부가적인 냉각 트랩에서 수취하였다. 이에 따라 107g의 잔류물과, 아크릴로니트릴 및 물(증류 2)로 구성되는 79.4g의 두 상 증류물이 제공되었다. 두 증류물(증류 1 및 증류 2 : 78.3g + 79.4g = 157.7g)을 조합하고 실온의 분리 깔대기에서 간단하게 진탕시켜 분리하였다. 이것은 상부 상(64.5g의 아크릴로니트릴) 및 하부 상(93.2g의 물)을 제공하였다. 20℃에서 7.4%의 아크릴로니트릴이 물에 용해되고 3.1%의 물이 아크릴로니트릴에 용해되었다는 사실에 따라 보정되었으며, 이것은 68.7g(1.29몰)의 아크릴로니트릴 및 89g의 물에 대응하며 57%의 아크릴로니트릴의 전환에 해당한다.
단편화를 위해, 400mg(약 0.4중량%)의 아세트산 나트륨을 상기 증류 잔류물(107g)에 첨가하였다. 배스 온도를 130 내지 135℃로 증가시키고, 압력을 감소시켜 단편화를 시작하였다. 생성물인 3-하이드록시프로피오니트릴, 아크릴로니트릴 및 소량의 아크릴아미드를 -70℃로 냉각된 리시버 및 -70℃의 부가적 냉각 트랩으로 분별없이 10cm 비그렉스(Vigreux) 칼럼 상에서 8 내지 9밀리바(0.8 내지 0.9kPa)에서 계속하여 증류하였다. 이로인해 GC에 따라 하기 함량(면적 %)을 갖는 무색 증류물 103g이 생성되었다:
46.5%의 아크릴로니트릴
52.5%의 3-하이드록시프로피오니트릴 + 아크릴아미드.
잔류물은 4g의 오일로 구성되었다.
아크릴로니트릴 및 3-하이드록시프로피오니트릴의 분별 증류를 위해, 상기 증류물(103g)을 10cm 팩화 칼럼상의 감압하에서 분별 증류하였다. 하기 두 분액이 산출되었다:
제 1 분액 : 비점 ≤ 35℃/180 내지 10밀리바(18 내지 1kPa); -70℃로 냉각된 리시버; 41.9g(0.79몰) 수율의 아크릴로니트릴.
제 2 분액 : 비점 99 내지 102℃/10밀리바(1kPa); 60.1g(90%, 보정) 수율의 3-하이드록시프로피오니트릴(무색 오일); GC에 따른 함량(면적%):
97.5%의 3-하이드록시프로피오니트릴
2.3%의 아크릴아미드.
실시예 2
아크릴로니트릴과 물과의 반응, 및 형성된 비스(시아노에틸)에테르의 3-하이드록시 프로피오니트릴 및 아크릴로니트릴로의 분할(아크릴로니트릴과 물의 재순환에 의한 전 공정; 6 사이클중 제 1 및 제 5 사이클만이 하기 예시되어 있다)
(a) 염기로서 탄산 나트륨 + 중탄산 나트륨
제 1 사이클
159.2g(3몰)의 아크릴로니트릴 및 90g(5몰)의 탈이온수 중의 6.36g(60밀리몰, 2몰%)의 탄산 나트륨 및 5.04g(60밀리몰, 2몰%)의 중탄산 나트륨 용액을 실온에서 0.5ℓ의 교반 오토클래브에 위치시켰다. 오토클래브를 아르곤으로 세정하고 닫은 후 반응 혼합물을 200rpm으로 교반하고 20분 동안 115℃의 내부 온도(114.5℃로부터 115.1℃로 변함)로 가열시켰다. 다음, 상기 혼합물을 상기 온도에서 75분동안 교반하였다(자켓 온도 : 129℃ 내지 117℃; 초기압력 약 3바/0.3MPa, 최종압력 2.8바/0.28 MPa). 다음, 혼합물을 +6℃로 냉각시켜 분리 깔대기에 넣은 후 수성 상(AP 1)을 분리하고, 유기 상을 다시 교반 오토클래브에 넣고 15분 동안 +5℃에서 18g(1몰)의 물(WW 1)으로 교반시켰다. 분리 깔대기에서 상 분리후, 유기 상(OP 1) 및 제 2 수성 상(AP 2)을 수득하였다:
OP 1(184.65g) : GC에 따른 함량 : 49g(0.94몰)의 아크릴로니트릴, 15.9g(0.22몰)의 3-하이드록시프로피오니트릴, 94.7g(0.7몰)의 비스(시아노에틸)에테르, 0.9g(12밀리몰)의 아크릴아미드.
AP 1(71.5g) : GC에 따른 함량 : 1.0g(19밀리몰)의 아크릴로니트릴, 4.3g(60밀리몰)의 3-하이드록시프로피오니트릴, 3.2g(25밀리몰)의 비스(시아노에틸)에테르, 0.2g(3밀리몰)의 아크릴아미드.
AP 2(22.3g) : GC에 따른 함량 : 0.9g(16밀리몰)의 아크릴로니트릴, 2.1g(29밀리몰)의 3-하이드록시프로피오니트릴, 1.7g(14밀리몰)의 비스(시아노에틸)에테르, 0.2g(3밀리몰)의 아크릴아미드.
용해된 물을 함유하는 과량의 아크릴로니트릴을 거울화 10cm 팩화 칼럼에서 180-8밀리바/18-0.8 kPa(오일 배스 : 60 내지 최대 100℃; 비점 ≤ 35℃)에서 유기상(OP 1 : 184.65g)으로부터 -70℃로 냉각된 리시버 및 -70℃의 부가 냉각 트랩으로 증류하였다. 이에 따라 하기 조성을 갖는 68.3g의 두 상 증류물(ACN 1 + 물)이 제공되었다:
상부 상 : 51.6g의 아크릴로니트릴
하부 상, 수성 상 : 16.7g의 물.
20℃에서 7.4%의 아크릴로니트릴이 물에 용해되고 3.1%의 물이 아크릴로니트릴에 용해되었다는 사실에 따라 보정되었으며, 이것은 51.2g의 아크릴로니트릴(ACN 1) 및 17.1g의 물(AP 3)에 대응하며 제 1 사이클에서 67%의 아크릴로니트릴의 전환에 해당한다.
단편화를 위해, 0.4g(약 0.4중량%)의 아세트산 나트륨을 상기 황색 증류 잔류물에 첨가하였다. 배스 온도를 약 130 내지 135℃로 증가시키고, 압력을 감소시켜 단편화를 시작하였다. 생성물인 3-하이드록시프로피오니트릴, 아크릴로니트릴 및 소량의 아크릴아미드를 -70℃로 냉각된 리시버 및 -70℃의 부가적 냉각 트랩으로 분별없이 10cm 비그렉스(Vigreux) 칼럼 상에서 7 내지 8밀리바/0.7 내지 0.8kPa에서 연속하여 함께 증류하였다. 이로 인해 GC에 따라 하기 함량을 갖는 무색 증류물(OP 2) 111g 및 잔류물 3.9g이 생성되었다:
43.3g(0.82몰)의 아크릴로니트릴
61.6g(0.87몰)의 3-하이드록시프로피오니트릴
0.8g(12밀리몰)의 아크릴아미드.
아크릴로니트릴 및 3-하이드록시프로피오니트릴의 분별 증류를 위해, 상기 증류물(111g)을 거울화된 10cm 팩화 칼럼상의 감압하에서 분별 증류하였다:
제 1 분액 : 비점 ≤ 35℃/180 내지 10밀리바(18 내지 1kPa); 배스 온도 50 내지 120℃; -70℃로 냉각된 리시버 + 부가적 냉각 트랩(-70℃);이 분액은 46.1g(0.87몰)의 아크릴로니트릴(ACN 2)로 구성됨.
제 2 분액 : 비점 99 내지 102℃/10밀리바(1kPa); 이 분액은 62g(67.8%; 0.85몰)의 3-하이드록시프로피오니트릴(무색 오일)로 구성됨; GC에 따른 함량:
98.4%(61g)의 3-하이드록시프로피오니트릴
1.6%의 아크릴아미드.
잔류물은 0.7g이다.
본 제 1 사이클에서의 3-하이드록시프로피오니트릴의 수율은 기대한 바와 같이 낮았는데, 이것은 수성 상 AP 1 및 AP 2에 용해된 3-하이드록시프로피오니트릴 및 비스(시아노에틸)에테르가 고려되지 않았기 때문이다. 그러나, 이러한 두 상은 다시 다음 사이클에 사용되었다. 그러므로, 수율은 다음 사이클 각각에서 천천히 증가하여 제 5 사이클 및 제 6 사이클에서 90%(최대) 영역에 도달하였다.
제 5 사이클
제 4 사이클로부터의 아크릴로니트릴(ACN 1) 67g, 제 4 사이클로부터의 아크릴로니트릴(ACN 2) 45g 및 부가적인 아크릴로니트릴 50g(162g까지)로 구성되는 162g(3.05몰)의 아크릴로니트릴, 및 73.2g AP 1(제 4 사이클로부터), 23.7g AP 2(제 4 사이클로부터) 및 14.2g AP 3(제 4 사이클로부터)로 구성되는 111.1g의 수성 상(재생 촉매 함유)을 실온에서 0.5ℓ의 교반 오토클래브에 위치시켰다. 오토클래브를 소량의 아르곤으로 세정하고 닫은 후 반응 혼합물을 200rpm으로 교반하고 20분 동안 115℃의 내부 온도(114.5℃로부터 115.1℃로 변함)로 가열시켰다. 다음, 상기 혼합물을 상기 온도에서 75분동안 교반하였다(자켓 온도 : 129℃ 내지 117℃; 초기압력 약 3바/0.3MPa, 최종압력 2.8바/0.28 MPa). 다음, 혼합물을 +15℃로 냉각시켜 분리 깔대기에 넣은 후, 수성 상(AP 1)을 분리하고 유기 상을 다시 교반 오토클래브에 넣고 15분 동안 +5℃에서 18g(1몰)의 물(WW 1)으로 교반시켰다. 분리 깔대기에서 상 분리후, 유기 상(OP 1) 및 제 2 수성 상(AP 2)을 수득하였다:
OP 1(192.8g) : GC에 따른 함량 : 56g(1.1몰)의 아크릴로니트릴, 14.6g(0.21몰)의 3-하이드록시프로피오니트릴, 87g(0.7몰)의 비스(시아노에틸)에테르, 1.0g(13밀리몰)의 아크릴아미드.
AP 1(71.1g) : GC에 따른 함량 : 1.3g(25밀리몰)의 아크릴로니트릴, 4.4g(61밀리몰)의 3-하이드록시프로피오니트릴, 3.0g(24밀리몰)의 비스(시아노에틸)에테르, 0.5g(6밀리몰)의 아크릴아미드.
AP 2(23.6g) : GC에 따른 함량 : 0.9g(16밀리몰)의 아크릴로니트릴, 2.0g(27밀리몰)의 3-하이드록시프로피오니트릴, 1.5g(11밀리몰)의 비스(시아노에틸)에테르, 0.3g(3밀리몰)의 아크릴아미드.
용해된 물을 함유하는 과량의 아크릴로니트릴을 거울화 10cm 팩화 칼럼에서 180-8밀리바/18-0.8 kPa(오일 배스 : 60 내지 최대 100℃; 비점 ≤ 35℃)에서 유기상(OP 1 : 192.8g)으로부터 -70℃로 냉각된 리시버 및 -70℃의 부가 냉각 트랩으로 증류하였다. 이에 따라 하기 조성을 갖는 77.0g의 두 상 증류물(ACN 1 + 물)이 제조되었다:
상부 상 : 63.1g의 아크릴로니트릴
하부 상, 수성 상 : 13.9g의 물.
20℃에서 7.4%의 아크릴로니트릴이 물에 용해되고 3.1%의 물이 아크릴로니트릴에 용해되었다는 사실에 따라 보정되었으며, 이것은 62g의 아크릴로니트릴(ACN 1) 및 15g의 물(AP 3)에 대응하며 제 5 사이클에서 아크릴로니트릴의 62% 전환에 해당한다.
단편화를 위해, 0.4g(약 0.4중량%)의 아세트산 나트륨을 상기 황색 증류 잔류물에 첨가하였다. 배스 온도를 약 130 내지 135℃로 증가시키고, 압력을 감소시켜 단편화를 시작하였다. 생성물인 3-하이드록시프로피오니트릴, 아크릴로니트릴 및 소량의 아크릴아미드를 -70℃로 냉각된 리시버 및 -70℃의 부가적 냉각 트랩으로 분별없이 10cm 비그렉스(Vigreux) 칼럼 상에서 7 내지 8밀리바/0.7 내지 0.8kPa에서 연속하여 함께 증류하였다. 이로 인해 GC에 따라 하기 함량을 갖는 무색 증류물(OP 2) 112.6g 및 잔류물 4.5g이 생성되었다:
46.5g(0.82몰)의 아크릴로니트릴
59.8g(0.87몰)의 3-하이드록시프로피오니트릴
0.8g(12밀리몰)의 아크릴아미드.
아크릴로니트릴 및 3-하이드록시프로피오니트릴의 분별 증류를 위해, 상기 증류물(112.6g)을 거울화된 10cm 팩화 칼럼상의 감압하에서 분별 증류하였다:
제 1 분액 : 비점 ≤ 35℃/180 내지 10밀리바(18 내지 1kPa); 배스 온도 50 내지 120℃; -70℃로 냉각된 리시버 + 부가적 냉각 트랩(-70℃);이 분액은 50.5g(0.95몰)의 아크릴로니트릴(ACN 2)로 구성됨.
제 2 분액 : 비점 99 내지 102℃/10밀리바(1kPa); 이 분액은 60.5g(0.84몰, 90%, 보정)의 3-하이드록시프로피오니트릴(무색 오일)로 구성됨; GC에 따른 함량:
98.5%의 3-하이드록시프로피오니트릴
1.5%의 아크릴아미드.
잔류물은 0.9g이다.
(b) 염기로서 중탄산 나트륨
제 1 사이클
159.2g(3몰)의 아크릴로니트릴, 및 90g(5몰)의 탈이온수 중의 5.04g(60밀리몰, 2몰%)의 중탄산 나트륨 용액을 실온에서 교반 오토클래브에 넣었다. 오토클래브를 아르곤으로 세정하고 닫은 후 반응 혼합물을 200rpm으로 교반하고 20분 동안 120℃ ±0.5℃(내부 온도)로 가열시켰다. 혼합물을 90분 동안 상기 온도에서 교반시켰다(자켓 온도 : 134 내지 122℃; 초기 압력 약 3.3바/0.33MPa, 최종 압력 2.9바/0.29MPa).
다음, 혼합물을 +2℃로 냉각시키고 분리 깔대기에 넣고 수성 상(AP 1)을 분리한 후, 유기 상을 다시 교반 오토클래브에 넣고 18g(1몰)의 물(WW 1)로 15분동안 +5℃에서 교반하였다. 분리 갈대기에서 상 분리후, 유기 상(OP 1) 및 제 2 수성 상(AP 2)이 산출되었다:
OP 1(166.65g) : GC에 따른 함량 : 64.9g(1.2몰)의 아크릴로니트릴, 11.4g(0.16몰)의 3-하이드록시프로피오니트릴, 74.1g(0.60몰)의 비스(시아노에틸)에테르, 1.0g(14밀리몰)의 아크릴아미드.
AP 1(77.6g) : GC에 따른 함량 : 3.1g(58밀리몰)의 아크릴로니트릴, 7.2g(0.1밀리몰)의 3-하이드록시프로피오니트릴, 3.1g(24밀리몰)의 비스(시아노에틸)에테르, 1.35g(19밀리몰)의 아크릴아미드.
AP 2(23.8g) : GC에 따른 함량 : 1.1g(21밀리몰)의 아크릴로니트릴, 2.0g(28밀리몰)의 3-하이드록시프로피오니트릴, 1.0g(18밀리몰)의 비스(시아노에틸)에테르, 0.4g(35밀리몰)의 아크릴아미드.
과량의 아크릴로니트릴을 상기 사이클에서와 같은 방식으로 180-8밀리바/18-0.8 kPa에서 유기상(OP 1 : 166.5g)으로부터 증류하였다. 이에 따라 하기 조성을 갖는 69.7g의 두 상 증류물(ACN 1 + 물)이 제조되었다:
상부 상 : 62g의 아크릴로니트릴
하부 상 : 7.7g의 물.
20℃에서 7.4%의 아크릴로니트릴이 물에 용해되고 3.1%의 물이 아크릴로니트릴에 용해되었다는 사실에 따라 보정되었으며, 이것은 60.4g의 아크릴로니트릴(ACN 1) 및 9.3g의 물에 대응하며 아크릴로니트릴의 62% 전환에 해당한다.
단편화를 위해, 0.4g(약 0.4중량%)의 아세트산 나트륨을 상기 황색 증류 잔류물에 첨가하고 단편화를 전술한 사이클에서와 같이 실시하였다. 이로 인해 GC에 따라 하기 함량을 갖는 무색 증류물(OP 2) 86.5g 및 잔류물 4.8g이 생성되었다:
38.3g(0.72몰)의 아크릴로니트릴
47.6g(0.67몰)의 3-하이드록시프로피오니트릴
0.5g(7밀리몰)의 아크릴아미드.
아크릴로니트릴 및 3-하이드록시프로피오니트릴의 분별 증류를 위해, 상기 증류물(86.5g)을 전술한 사이클에서와 같이 분별 증류하였다:
제 1 분액 : 비점 ≤ 35℃/180 내지 10밀리바(18 내지 1kPa); 이 분액은 40.3g(0.76몰)의 아크릴로니트릴(ACN 2)로 구성됨.
제 2 분액 : 48.0g(60%; 0.66몰, 보정)의 3-하이드록시프로피오니트릴(무색 오일); GC에 따른 함량:
98.2%의 3-하이드록시프로피오니트릴
1.6%의 아크릴아미드.
잔류물은 0.6g이다.
제 5 사이클
제 4 사이클로부터의 아크릴로니트릴(ACN 1)(재생됨) 75.1g, 제 4 사이클로부터의 아크릴로니트릴(ACN 2)(재생됨) 40.0g 및 부가적인 아크릴로니트릴 45.0g(160.1g까지)로 구성되는 160.1g(3.02몰)의 아크릴로니트릴, 및 83.7g AP 1( 제 4 사이클로부터), 24.6g AP 2(제 4 사이클로부터) 및 10.9g AP 3(제 4 사이클로부터)로 구성되는 119.2g의 수성 상(AP, 재생 촉매 함유)을 실온에서 0.5ℓ의 교반 오토클래브에 위치시켰다. 오토클래브를 소량의 아르곤으로 세정하고 닫은 후 반응 혼합물을 200rpm으로 교반하면서 120℃ ± 0.5℃(내부 온도)로 가열하고 75분 동안 상기 온도에서 교반하였다(자켓 온도 : 134℃ 내지 122℃; 초기압력 약 3.3바/0.33MPa, 최종 압력 2.9바/0.29 MPa). 다음, 혼합물을 +2℃로 냉각시켜 분리 깔대기에 넣은 후, 수성 상(AP 1)을 분리하고, 유기 상을 다시 교반 오토클래브에 넣고 15분 동안 +5℃에서 18g(1몰)의 물(WW 1)로 교반시켰다. 분리 깔대기에서 상 분리후, 유기 상(OP 1) 및 제 2 수성 상(AP 2)을 수득하였다:
OP 1(181.6g) : GC에 따른 함량 : 79.7g(1.5몰)의 아크릴로니트릴, 9.8g(0.14몰)의 3-하이드록시프로피오니트릴, 75.2g(0.61몰)의 비스(시아노에틸)에테르, 1.8g(25밀리몰)의 아크릴아미드.
AP 1(87.2g) : GC에 따른 함량 : 4.8g(9밀리몰)의 아크릴로니트릴, 6.3g(88밀리몰)의 3-하이드록시프로피오니트릴, 3.2g(25밀리몰)의 비스(시아노에틸)에테르, 2.6g(36밀리몰)의 아크릴아미드.
AP 2(24.5g) : GC에 따른 함량 : 1.3g(24밀리몰)의 아크릴로니트릴, 1.6g(22밀리몰)의 3-하이드록시프로피오니트릴, 1.0g(7밀리몰)의 비스(시아노에틸)에테르, 0.7g(9밀리몰)의 아크릴아미드.
과량의 아크릴로니트릴을 전술한 사이클에서와 같은 방식으로 180-8밀리바/18-0.8 kPa에서 유기상(OP 1 : 181.6g)으로부터 증류하였다. 이에 따 라 하기 조성을 갖는 90.0g의 두 상 증류물(ACN 1 + 물)이 제조되었다:
상부 상 : 80.8g의 아크릴로니트릴
하부 상 : 9.2g의 물.
20℃에서 7.4%의 아크릴로니트릴이 물에 용해되고 3.1%의 물이 아크릴로니트릴에 용해되었다는 사실에 따라 보정되었으며, 이것은 79.0g의 아크릴로니트릴(ACN 1) 및 11.0g의 물(AP 3)에 대응하며 아크릴로니트릴의 51% 전환에 해당한다.
단편화를 위해, 0.4g(약 0.4중량%)의 아세트산 칼륨을 상기 황색 증류 잔류물에 첨가하고 전술한 사이클에서와 같이 단편화를 실시하였다. 이로 인해 GC에 따라 하기 함량을 갖는 무색 증류물(OP 2) 88.0g 및 잔류물 4.4g이 생성되었다:
36.4g(0.69몰)의 아크릴로니트릴
47.5g(0.67몰)의 3-하이드록시프로피오니트릴
2.0g(24밀리몰)의 아크릴아미드.
아크릴로니트릴 및 3-하이드록시프로피오니트릴의 분별 증류를 위해, 상기 증류물(88.0g)을 전술한 사이클에서와 같이 분별 증류하였다:
제 1 분액 : 비점 ≤ 35℃/180 내지 10밀리바(18 내지 1kPa); 이 분액은 38.9g(0.73몰)의 아크릴로니트릴(ACN 2)로 구성됨.
제 2 분액 : 비점 99 내지 102℃/10밀리바(1kPa); 이 분액은 48.0g(82%, 0.654몰; 보정)의 3-하이드록시프로피오니트릴(무색 오일)로 구성됨; GC에 따른 함량:
96.9%의 3-하이드록시프로피오니트릴
2.8%의 아크릴아미드.
잔류물은 0.5g이다.
실시예 3
비스(시아노에틸)에테르의 분할(3-하이드록시프로피오니트릴 및 아크릴로니트릴의 초기 존재 없는 실험)
(a) 촉매로서 산화 칼슘으로의 분할
124.2g(1몰)의 비스(시아노에틸)에테르 및 1.24g(1중량%)의 산화 칼슘(분할 촉매로서)을 자기 교반기, 고정된 15cm 비그렉스 칼럼, 하강하는 콘덴서가 있는 클라이젠 헤드피스(Claisen headpiece) 및 -70℃로 냉각된 리시버(250ml의 둥근 바닥 플라스크)가 장착된 500ml의 둥근 바닥 플라스크에 넣었다. 이 혼합물을 교반하면서 감압(13 내지 10밀리바/1.3 내지 1.0kPa)하에서 120℃로 가열된 오일 배스에서 가열시켰다. 110℃(내부 온도)에서 열분해를 시작하고 -70℃로 냉각된 리시버 내로 3-하이드록시프로피오니트릴 및 아크릴로니트릴 생성물을 연속적으로 증류시켰다. 오일 배스의 온도를 반응의 끝에서는 140℃로 증가시켰다. 총 반응 시간은 약 2시간이다. 이에 의해 GC에 따라 54%의 아크릴로니트릴, 45%의 3-하이드록시프로피오니트릴 및 0.4%의 비스(시아노에틸)에테르로 구성되는 121.3g의 무색 증류물이 산출되었다. 잔류물은 4.1g의 오일성 현탁액(중합성 물질 중의 산화 칼슘)으로 구성된다.
상기 증류물(121.3g)을 약 15cm의 길이를 갖는 작은 거울화 팩화 칼럼을 사용하여 분별 증류하였다. 60℃의 오일 배스 온도 및 200밀리바/20kPa의 압력에서 제 1 분액으로서 52.9g(100% 수율)의 아크릴로니트릴(비점 ≤ 35℃; GC에 따른 함 량 100%; 무색 액체)이 산출되었다. 제 2 분액으로서 65.6g(92%, 보정)의 3-하이드록시프로피오니트릴(비점 103 내지 106℃/13밀리바(1.3kPa); 무색 액체; GC에 따른 함량 99.5%; 1H-NMR(CDCl3) : 2.62(t,J=8Hz,2H), 3.0(bs,OH), 3.88(t,J=8Hz,2H); IR(필름,cm-1); 3434(OH), 2253(CN))이 산출되었다.
미량분석
산출치 : C 50.69% H 7.09% N 19.71%
실측치 : C 50.85% H 7.10% N 19.98%
잔류물은 2.1g의 담황색 물-가용성 오일로 구성된다.
(b) 촉매로서 아세트산 나트륨으로의 분할
124.2g(1몰)의 비스(시아노에틸)에테르 및 1.24g(1중량%)의 아세트산 나트륨(분할 촉매로서)을 자기 교반기, 고정된 15cm 비그렉스 칼럼, 하강하는 콘덴서가 있는 클라이젠 헤드피스(Claisen headpiece) 및 -70℃로 냉각된 리시버(250ml의 둥근 바닥 플라스크)가 장착된 500ml의 둥근 바닥 플라스크에 넣었다. 13 내지 10밀리바/1.3 내지 1.0kPa의 압력 및 120℃ 내지 140℃의 오일 배스에서 상기 (a)에 기술된 바에 따라 단편화를 실시하였다. 이에 의해, GC에 따라 57%의 아크릴로니트릴 및 43%의 3-하이드록시프로피오니트릴로 구성되는 121.1g의 무색 증류물이 산출되었다. 잔류물은 3.0g의 담황색 오일성 현탁액(중합성 물질 중의 아세트산 나트륨)으로 구성된다.
상기 증류물(121.1g)을 약 15cm의 길이를 갖는 작은 거울화 팩화 칼럼을 사 용하여 분별 증류하였다. 60℃의 오일 배스 온도 및 200밀리바/20kPa(최종 20밀리바(2kPa))의 압력에서 제 1 분액으로서 55.8g(>100%)의 아크릴로니트릴(비점 ≤ 35℃; 무색 액체)이 산출되었다. 제 2 분액으로서 64.5g(90.0%, 보정)의 3-하이드록시프로피오니트릴(비점 103 내지 106℃/13밀리바(1.3kPa); 무색 액체; GC에 따른 함량 99.0%)이 산출되었다. 잔류물은 0.4g의 무색 오일로 구성되었다.
실시예 4
3-하이드록시프로피오니트릴의 3-아미노프로판올로의 수소화
(a) 메탄올/암모니아, 75바(7.5MPa) 수소
100ml의 메탄올 중의 100g(1.39몰, GC에 따른 함량 99%)의 3-하이드록시프로피오니트릴을 가스화 교반기가 구비된 500ml의 강철 교반 오토클래브에 넣었다. 상기 용액을 60g의 가스성 암모니아로 포화시켰다. 계속하여, 10g의 라니 니켈을 첨가하고 질소로 세정한 후 오토클래브를 닫았다. 오토클래브를 수소로 22바(2.2MPa)로 가압시키고 혼합물을 100℃로 가열시켰다. 다음, 수소 압력을 75바(7.5MPa)로 증가시키면서 혼합물을 추가로 100℃에서 수소화하였다. 냉각 후 오토클래브의 내용물을 25g의 스피덱스-디캘라이트(Speedex-Dicalite) 상에서 여과한 후 메탄올로 세정하였다. 대부분의 메탄올이 약 25밀리바(2.5kPa)/40℃에서 증류에 의해 제거되었다. 약간의 메탄올이 여전히 함유된 청색 잔류물 108g이 생성되었다. 2 내지 3밀리바(0.2 내지 0.3kPa)의 10cm 팩화 칼럼에서 증류하여 95g(86.5%, 보정)의 3-아미노프로판올(무색 증류물; 비점 59 내지 63℃/2 내지 3밀리바(0.2 내지 0.3kPa); GC에 따른 함량 95.3%; 1H-NMR(CDCl3, 400MHz) : 1.68(quint.,J=6Hz,2H), 2.97, 2.3(b,3H), 2.97(t,J=7Hz,2H), 3.81(t,J=6Hz,2H); IR(필름,cm1): 3350(b,OH,NH2), 1050(J))을 수득하였다.
미량분석
산출치 : C 47.97% H 12.08% N 18.65%
실측치 : C 47.77% H 11.89% N 18.52%
(H2O : 0.61%)
잔류물은 6.5g이었다.
(b) 메탄올/암모니아, 50바(50MPa) 수소
100g(1.39몰, GC에 따른 함량 99%)의 3-하이드록시프로피오니트릴을 100ml의 메탄올 중에 위치시켰다. 상기 용액을 15 내지 20℃에서 25g의 가스성 암모니아로 포화시킨 후 가스화 교반기가 구비된 500ml의 강철 교반 오토클래브로 이동시켰다. 다음, 10g의 라니 니켈을 첨가하고 질소로 세정한 후 오토클래브를 닫았다. 오토클래브를 수소로 22바(2.2MPa)로 가압시키고 혼합물을 1시간동안 100℃로 가열하였다. 수소 압력을 50바(5.0MPa)로 증가시키고 3-하이드록시프로피오니트릴을 추가로 5시간 동안 100℃에서 수소화하였다. 냉각 후 혼합물을 25g의 스피덱스-디캘라이트(Speedex-Dicalite) 상에서 여과한 후 메탄올로 세정하여 대부분의 메탄올을 감압하에서 제거하였다. 청녹색 잔류물 104g이 생성되었다. 2 내지 3밀리바(0.2 내지 0.3kPa)의 10cm 팩화 칼럼에서 증류하면 89.7g(81%, 보정)의 3-아미노프로판올(무색 오일; 비점 60.2 내지 64℃/2 내지 3밀리바(0.2 내지 0.3kPa))이 산출된다. 오일을 약 0℃에서 결정화하였다(GC에 따른 함량 93.6%; 1H-NMR(CDCl3, 400MHz) : 1.68(quint.,J=6Hz,2H), 2.27(b,OH,NH2,3H), 2.97(t,J=7Hz,2H), 3.81(t,J=6Hz,2H))
미량분석
산출치 : C 47.97% H 12.08% N 18.65%
실측치 : C 48.43% H 11.94% N 18.76%
(H2O : 1.53%)
(c) 암모니아, 50바(5.0MPa) 수소
200g(2.78몰, GC에 따른 함량 99%)의 3-하이드록시프로피오니트릴을 가스화 교반기가 구비된 500ml의 강철 교반 오토클래브에 넣고 20g의 라니 니켈을 첨가한 후, 오토클래브를 닫고 60g의 암모니아를 강철 실린더로부터 압축시켰다. 22바(2.2MPa)의 수소로의 부가적 압축 후, 혼합물을 100℃로 가열하고, 수소 압력을 50바(5.0MPa)로 증가시킨 후 혼합물을 상기 온도에서 4시간 동안 수소화하였다. 냉각 후 암모니아를 증발시키고, 잔류물을 25g의 스피덱스-디캘라이트(Speedex-Dicalite) 상에서 메탄올로 여과하고 메탄올로 세정한 후 대부분의 메탄올을 감압하에서 제거하였다. 녹청색 오일성 잔류물 211g을 얻어 2 내지 3밀리바/0.2 내지 0.3kPa의 10cm 팩화 칼럼에서 증류하였다. 이러한 방법으로 182.2g(83%, 보정)의 3-아미노프로판올(무색 오일; 비점 60 내지 62.3℃/2 내지 3밀리바(0.2 내지 0.3kPa))을 얻었다. 이 오일을 약 0℃에서 결정화하였다(GC에 따른 함량 95.1%; 1H-NMR(CDCl3, 400MHz) : 상기 (b)에서 주어진 스펙트럼과 동일하였다).
미량분석
산출치 : C 47.97% H 12.08% N 18.65%
실측치 : C 48.14% H 11.97% N 18.87%
(H2O : 1.17%)
(d) 이소프로판올, 50바(5.0MPa) 수소
100g(1.39몰, GC에 따른 함량 99%)의 3-하이드록시프로피오니트릴을 가스화 교반기가 구비된 500ml의 강철 교반 오토클래브에서 100g의 이소프로판올 중에 넣었다. 질소를 도입하면서 10g의 라니 니켈을 첨가하고 오토클래브를 닫았다. 혼합물을 7시간동안 100℃ 및 50바/5.0MPa 수소 압력에서 수소화하였다. 전술한 (a) 내지 (c)에서와 같이 실험을 진행시켜 112g의 녹청색 오일성 잔류물을 얻고 상기와 같이 2 내지 3밀리바/0.2 내지 0.3kPa에서 증류하였다. 이러한 방법으로 71.7g(57.6%, 보정)의 3-아미노프로판올(무색 오일; 비점 61.3 내지 64.7℃/2 내지 3밀리바(0.2 내지 0.3kPa))을 얻었다(GC에 따른 함량 84.1%; 1H-NMR(CDCl3, 400MHz) : 상기 (b)에서 주어진 스펙트럼과 동일하였다).
본 발명에 따른 3-하이드록시프로피오니트릴의 제조 방법은 염기성 수성 상 및 증류된 아크릴로니트릴이 재순환되며, 제 1 단계(a 단계)에서는 생성물이 약간 생성되지만 제 2 단계(열분해 단계)에서는 높은 수율로 수득되며, 단계 (a)에서 약 40 내지 80%의 전환이 달성된 후 약염기가 약산의 첨가에 의해 중화되어 원래의 약염기 대신에 특히 중화에 의해 형성된 염기를 함유하는 두 상의 유기-수성 혼합물이 형성될 수 있으며, 이렇게 중화에 의해 형성된 염기는 후속 단계 (d)에서 이미 사용된 염기성 촉매이므로 단계 (d)에서 염기성 촉매를 특정하게 첨가할 필요가 없게 된다. 이러한 점에서 볼 때, 형성된 3-하이드록시프로피오니트릴은 판테놀의 제조 방법에 있어 중요한 중간물질이며, 특히 최종적으로 형성된 판테놀의 d(+)이성체는 피부염, 화상 및 감염성 궤양의 치료에 유효한 시약일 뿐만 아니라 삼푸 및 기타 화장료에서 유효한 첨가제로 사용될 수 있어, 본 발명은 산업적으로 중요한 효과를 제공해 준다.

Claims (11)

  1. (a) 약 1바(0.1MPa) 내지 약 5바(0.5MPa)의 압력과 약 80 내지 약 150℃의 온도에서 약염기의 존재하에 약 1 : 0.5 내지 약 1 : 20 몰비로 아크릴로니트릴과 물을 약 40 내지 약 80%의 전환이 달성될 때까지 반응시켜 주로 비스(시아노에틸)에테르 및 3-하이드록시프로피오니트릴과 비교적 소량의 비반응된 아크릴로니트릴로 구성되는 유기 상과 주로 약염기의 수성 용액으로 구성되는 수성 상으로 이루어진 두 상의 유기-수성 혼합물을 수득하고;
    (b) 상기 (a)에서 수득된 혼합물을 냉각한 후 상기 수성 상을 분리해내고;
    (c) 상기 (b) 후 남아 있는 유기 상으로부터 아크릴로니트릴을 증류시켜 주로 비스(시아노에틸)에테르 및 3-하이드록시프로피오니트릴로 구성되는 혼합물을 얻고; (d) 상기 (c)에서 수득된 혼합물을 약 120℃ 내지 약 160℃의 온도 및 약 5밀리바(0.5kPa) 내지 약 500밀리바(50kPa)의 감압하에서 칼슘, 마그네슘, 스트론튬, 티타늄, 철 및 아연 산화물, 알칼리 금속 아세테이트, 알칼리 금속 포르메이트, 알칼리 금속 및 바륨 탄산염, 알칼리 금속 중탄산염, 칼슘 및 구리 수산화물, 2 및 3 인산 나트륨, 불화 나트륨, 규산 나트륨 및 고비등 트리알킬아민으로 구성되는 그룹으로부터 선택된 염기성 촉매의 존재하에서 열분해시켜 주로 3-하이드록시프로피오니트릴 및 아크릴로니트릴로 구성되는 혼합물을 얻고;
    (e) (d)에서 산출된 혼합물로부터 분별 증류에 의해 바라는 3-하이드록시프로피오니트릴을 유리시키는 것을 포함하는 3-하이드록시프로피오니트릴의 제조 방법.
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  11. (a') 약 1바(0.1MPa) 내지 약 5바(0.5MPa)의 압력과 약 80 내지 약 150℃의 온도에서 약염기의 존재하에 약 1 : 0.5 내지 약 1 : 20의 몰비로 아크릴로니트릴과 물을 약 40 내지 약 80%의 전환이 달성될 때까지 반응시켜 주로 비스(시아노에틸)에테르 및 3-하이드록시프로피오니트릴과 비교적 적은 양의 비반응된 아크릴로니트릴로 구성되는 유기 상과 주로 약염기의 수성 용액으로 구성되는 수성 상으로 이루어진 두 상의 유기-수성 혼합물을 수득하고;
    (b') 상기 (a')에서 수득된 혼합물을 냉각한 후 약산의 첨가에 의해 약염기를 중화시키고;
    (c') 상기 (b')에서 수득된 혼합물로부터 아크릴로니트릴과 물을 증류시켜 주로 비스(시아노에틸)에테르, 3-하이드록시프로피오니트릴 및 중화에 의해 형성된 염기로 구성되는 혼합물을 얻고;
    (d') 상기 (c')에서 수득된 혼합물을 약 120℃ 내지 약 160℃의 온도 및 약 5밀리바(0.5kPa) 내지 약 500밀리바(50kPa)의 감압하에서 중화에 의해 형성된 이미 존재하는 염기의 존재하에서 열분해시켜 주로 3-하이드록시프로피오니트릴 및 아크릴로니트릴로 구성되는 혼합물을 얻고;
    (e') (d')에서 산출된 혼합물로부터 분별 증류에 의해 바라는 3-하이드록시프로피 오니트릴을 유리시키는 것을 포함하는 3-하이드록시프로피오니트릴의 제조 방법.
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