KR100766615B1 - Process for preparing 4-hydroxycarbazole - Google Patents

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Abstract

본 발명은 4-히드록시카바졸(4-hydroxy carbazole)의 제조방법에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 사이클로헥산온의 선택적 단일염화반응을 통해 2-클로로사이클로헥산온을 얻은 후, 이를 1,3-사이클로헥산다이온과 고리화 반응시켜 3,4,5,7,8,9-헥사히드로-2H-디벤조퓨란-1-온을 얻고, 상기 3,4,5,7,8,9-헥사히드로-2H-디벤조퓨란-1-온의 산소를 질소로 치환하여 1,2,3,5,6,7,8,9-옥타히드로카바졸-4-온을 얻은 다음, 이를 팔라듐 촉매의 존재하에서 탈수소화하여 4-히드록시카바졸을 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 방법에 따르면, 출발물질로 저가의 사이클로헥산온을 사용함으로써 공정의 경제성을 높이고, 종래의 제조방법보다 매우 간단하고 효율적이며 환경친화적인 방법으로 삼중고리 화합물인 4-히드록시카바졸을 제조할 수 있다.The present invention relates to a method for preparing 4-hydroxy carbazole, and more particularly, after obtaining 2-chlorocyclohexanone through selective monochlorination of cyclohexanone, 1, Cyclocyclization with 3-cyclohexanedione to give 3,4,5,7,8,9-hexahydro-2H-dibenzofuran-1-one, wherein 3,4,5,7,8,9 Oxygen of -hexahydro-2H-dibenzofuran-1-one was replaced with nitrogen to obtain 1,2,3,5,6,7,8,9-octahydrocarbazol-4-one, which was then palladium Dehydrogenation in the presence of a catalyst relates to a process for preparing 4-hydroxycarbazole. According to the method of the present invention, by using a low-cost cyclohexanone as a starting material to improve the economics of the process, the 4-hydroxycarbazole, a tricyclic compound in a very simple, efficient and environmentally friendly method than the conventional manufacturing method It can manufacture.

4-히드록시카바졸, 헥사히드로-2H-디벤조퓨란-1-온, 옥타히드로카바졸-4-온, 선택적 단일염화 반응, 고리화 반응, 질소치환 반응, 탈수소화 반응4-hydroxycarbazole, hexahydro-2H-dibenzofuran-1-one, octahydrocarbazole-4-one, selective monochloride reaction, cyclization reaction, nitrogen substitution reaction, dehydrogenation reaction

Description

4-히드록시카바졸의 제조방법{Process for preparing 4-hydroxycarbazole}Process for preparing 4-hydroxycarbazole

본 발명은 4-히드록시카바졸의 제조방법에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 출발 물질인 사이클로헥산온을 이용하여 단일염화 반응, 고리화 반응, 질소치환 반응, 및 탈수소화 반응을 통해서 4-히드록시카바졸을 효율적으로 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for preparing 4-hydroxycarbazole, and more particularly, 4-, through a monochlorination reaction, a cyclization reaction, a nitrogen substitution reaction, and a dehydrogenation reaction using cyclohexanone as a starting material. It relates to a method for efficiently preparing hydroxycarbazole.

4-히드록시카바졸은 로슈사의 비선택적 베타 저해제로서 고혈압 치료제인 카베디롤(carvedilol)의 중간체이다. 4-히드록시카바졸은 카베디롤 뿐만 아니라, 다른 의약품의 중요한 전구체로도 사용되고 있다.4-hydroxycarbazole is Roche's non-selective beta inhibitor and is an intermediate of carvedilol, a therapeutic agent for hypertension. 4-hydroxycarbazole is used not only for carvedilol but also as an important precursor for other pharmaceuticals.

이러한 4-히드록시카바졸을 합성하는 방법으로는 Boehringer Mannheim의 1974년 독일 특허 제2240599호에 발표된 브로모니트로벤젠과 아이오도아니졸을 이용한 방법과 클로로니트로벤젠과 다이니트로바이페닐을 이용한 방법이 있다. 그러나, 상기 특허에서는 출발물질로서 매우 비경제적이고 위험한 히드라조익산(HN3)이 사용됨으로써 산업적으로 이용하는데 문제가 있다.As a method for synthesizing such 4-hydroxycarbazole, a method using bromonitrobenzene and iodoanisol disclosed in Boehringer Mannheim's 1974 German Patent No. 2240599 and a method using chloronitrobenzene and dinitrobiphenyl There is this. However, in this patent, there is a problem to use industrially by using very economical and dangerous hydrazoic acid (HN 3 ) as a starting material.

한편, 1981년 미국 특허 제4,273,711호에는 사이클로헥산다이온과 페닐히드 라진을 반응시켜 얻은 사이클로헥산-1,3-아이온-모노페닐 히드라존을 염화아연을 이용하여 피셔(Fischer) 재배치반응으로 1,2,3,4,-테트라히드로-4-옥소-카바졸을 얻은 후, 니켈 촉매하에서 탈수소화를 통해서 4-히드록시카바졸을 제조하는 방법이 개시되어 있다. 그러나, 상기 제조방법은 생산시 자극적인 냄새를 유발하는 아세트산을 사용하고, 반응 수율이 좋지 않을 뿐만 아니라, 탈수화 반응시 반응시간이 너무 길어 산업적으로 생산하는데 있어 비경제적인 문제가 있다.
Meanwhile, US Patent No. 4,273,711 in 1981 discloses cyclohexane-1,3-ion-monophenyl hydrazone obtained by reacting cyclohexanedione with phenylhydrazine by Fischer rearrangement using zinc chloride. A process for producing 4-hydroxycarbazole is disclosed, after obtaining 2,3,4, -tetrahydro-4-oxo-carbazole, followed by dehydrogenation under a nickel catalyst. However, the production method uses acetic acid that causes an irritating odor during production, not only the reaction yield is not good, but also the reaction time is too long in the dehydration reaction, there is an uneconomical problem in industrial production.

이에 본 발명에서는 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 삼중고리 방향족 화합물을 합성하는 새로운 방법에 대한 연구를 거듭한 결과, 보다 값싼 출발물질을 사용함으로써 원가개선을 이루고, 자극적이거나 위험하지 않은 환경 친화적인 원료를 사용하여 4-히드록시카바졸을 효율적으로 제조할 수 있었고, 본 발명은 이에 기초하여 완성되었다.Therefore, in the present invention, as a result of repeated research on a new method of synthesizing a tricyclic aromatic compound in order to solve the above-mentioned problems of the prior art, it is possible to achieve cost improvement by using a cheaper starting material, and to be environmentally friendly, which is not irritating or dangerous. Using the phosphorus raw material, 4-hydroxycarbazole could be efficiently produced, and the present invention was completed based on this.

따라서, 본 발명의 목적은 저가의 출발물질을 사용하여 공정의 경제성을 높이고, 종래의 제조방법보다 효율적이고 친환경적인 공정을 통해서 4-히드록시카바졸을 경제적으로 제조하는 방법을 제공하는데 있다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a method for economically manufacturing 4-hydroxycarbazole through a process which is economical and uses an inexpensive starting material and is more efficient and environmentally friendly than a conventional manufacturing method.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하기 화학식 1로 표시되는 4-히드록시카바졸의 제조방법은 a) 용매 및 건조제의 존재하에서 술포닐클로라이드를 이용하여 사이클로헥산온을 선택적으로 단일염화 반응시켜 하기 화학식 2로 표시되는 2-클로로사이클로헥산온을 얻는 단계; b) 염기조건하에서 상기 화학식 2로 표시되는 2-클로로사이클로헥산온 및 1,3-사이클로헥산다이온을 고리화 반응시켜 하기 화학식 3으로 표시되는 3,4,5,7,8,9-헥사히드로-2H-디벤조퓨란-1-온을 얻는 단계; c) 상기 화학식 3으로 표시되는 3,4,5,7,8,9-헥사히드로-2H-디벤조퓨란-1-온을 암모니아 또는 암모니아수를 사용하여 분자 내의 산소를 질소로 치환 반응시켜 하기 화학식 4로 표시되는 1,2,3,5,6,7,8,9-옥타히드로카바졸-4-온을 얻는 단계; 및 d) 고비점 용매 및 금속 촉매의 존재하에서 상기 화학식 4로 표시되는 1,2,3,5,6,7,8,9-옥타히드로카바졸-4-온을 탈수소화 반응시키는 단계;를 포함한다.Method for producing 4-hydroxycarbazole represented by the following formula (1) of the present invention for achieving the above object is to a) mono-chlorinated cyclohexanone using sulfonyl chloride in the presence of a solvent and a drying agent Obtaining 2-chlorocyclohexanone represented by Formula 2; b) 3,4,5,7,8,9-hexa represented by the following Chemical Formula 3 by cyclization reaction of 2-chlorocyclohexanone and 1,3-cyclohexanedione represented by Chemical Formula 2 under basic conditions Obtaining hydro-2H-dibenzofuran-1-one; c) Substituting and reacting 3,4,5,7,8,9-hexahydro-2H-dibenzofuran-1-one represented by Chemical Formula 3 with nitrogen using ammonia or ammonia water to replace oxygen in the molecule Obtaining 1,2,3,5,6,7,8,9-octahydrocarbazol-4-one represented by 4; And d) dehydrogenating 1,2,3,5,6,7,8,9-octahydrocarbazol-4-one represented by Formula 4 in the presence of a high boiling point solvent and a metal catalyst; Include.

Figure 112003000313611-pat00001
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이하 본 발명을 좀 더 구체적으로 살펴보면 다음과 같다. Looking at the present invention in more detail as follows.

전술한 바와 같이, 본 발명에서는 저가의 출발물질로서 사이클로헥산온을 이용하여 단일염화 반응, 고리화 반응, 질소치환 반응, 및 탈수소화 반응을 통해서 4-히드록시카바졸을 경제적이고 환경 친화적으로 제조하는 방법이 제공된다.As described above, in the present invention, 4-hydroxycarbazole is economically and environmentally prepared through monochlorination, cyclization, nitrogen substitution, and dehydrogenation using cyclohexanone as a low-cost starting material. A method is provided.

본 발명에 따르면, 우선, 용매 및 건조제의 존재하에서 술포닐클로라이드를 이용하여 출발물질인 사이클로헥산온을 선택적으로 단일염화 반응시켜 상기 화학식 2로 표시되는 2-클로로사이클로헥산온을 얻는다. 상기 단일염화 반응을 통해서 사이클로헥산온의 알파위치에 선택적으로 하나의 염소가 치환된 2-클로로사이클로헥산온이 생성된다.According to the present invention, first, a monochloride reaction of cyclohexanone, which is a starting material, using sulfonyl chloride in the presence of a solvent and a drying agent is selectively carried out to obtain 2-chlorocyclohexanone represented by Chemical Formula 2. Through the monochloride reaction, 2-chlorocyclohexanone is optionally substituted with one chlorine at the alpha position of cyclohexanone.

상기 단일염화 반응에서 사용되는 용매는 노르말헥산, 노르말헵탄, 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 디에틸에테르, 디노말부틸에테르, 메틸네오부틸에테르, 이소프로필에테르, 테트라히드로퓨란, 디클로로메탄, 클로로포름, 디클로로에탄, 메탄올, 에탄올, 부탄올, 이소부틸알코올, 이소프로필알코올, 아세토니트릴, 및 디메틸포름아미드 등으로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택되며, 바람직하게는 벤젠, 톨루 엔, 크실렌, 테트라히드로퓨란, 아세토니트릴, 디클로로메탄, 및 클로로포름 등으로부터 하나 이상 선택하여 사용할 수 있고, 가장 바람직하게는 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 또는 이들의 혼합물을 사용하는 것이 좋다.The solvent used in the monochloride reaction is normal hexane, normal heptane, benzene, toluene, xylene, diethyl ether, dinormal butyl ether, methyl neobutyl ether, isopropyl ether, tetrahydrofuran, dichloromethane, chloroform, dichloroethane , Methanol, ethanol, butanol, isobutyl alcohol, isopropyl alcohol, acetonitrile, dimethylformamide and the like, and at least one selected from the group consisting of benzene, toluene, xylene, tetrahydrofuran, acetonitrile and dichloro One or more selected from methane, chloroform and the like can be used, and most preferably, benzene, toluene, xylene, or a mixture thereof is used.

또한, 상기 단일염화 반응에서 사용되는 건조제로는 황산마그네슘, 무수황산나트륨, 염화칼슘, 4Å의 분자체(molecular sieve), 및 황산칼슘 등이 포함되며, 바람직하게는 무수황산나트륨 또는 황산마그네슘을 사용하는 것이 좋다. 이러한 건조제를 사용하지 않을 경우에는 생성되는 사이클로헥산온의 알파위치에 2∼4개의 염소가 치환된 사이클로헥산온의 부생성물들이 많아져 선택도가 떨어진다.In addition, the desiccant used in the monochloride reaction includes magnesium sulfate, anhydrous sodium sulfate, calcium chloride, molecular sieve of 4 Å, calcium sulfate, and the like, preferably anhydrous sodium sulfate or magnesium sulfate. . When such a desiccant is not used, the selectivity decreases because the byproducts of cyclohexanone in which 2 to 4 chlorine are substituted at the alpha position of cyclohexanone produced are increased.

한편, 상기 단일염화 반응은 발열 반응이므로 술포닐클로라이드의 투입시 0∼25℃의 반응온도를 유지하는 것이 좋다. 또한, 투입되는 술포닐클로라이드의 당량비는 상기 사이클로헥산온에 대해서 1.0∼2.0인 것이 좋고, 상기 당량비가 1.0 미만이면 반응 전환율이 감소하며, 2.0을 초과하면 부생성물들이 증가하여 선택도가 낮아진다.On the other hand, since the monochloride reaction is exothermic, it is preferable to maintain a reaction temperature of 0 to 25 ° C. when sulfonyl chloride is added. In addition, the equivalent ratio of the sulfonyl chloride added is preferably 1.0 to 2.0 with respect to the cyclohexanone. When the equivalent ratio is less than 1.0, the reaction conversion rate decreases. When the equivalent ratio exceeds 2.0, the byproducts increase to decrease the selectivity.

상기 술포닐클로라이드의 적가가 종료되면 서서히 실온이 되도록 한다. 이때, 상기 단일염화 반응의 반응온도는 5∼25℃이고, 반응시간은 1∼3시간인 것이 좋고, 상기 반응온도가 높아지거나 반응시간이 길어지면 반응의 선택도가 감소하므로 좋지 않다.When the dropwise addition of the sulfonyl chloride is completed, the temperature is gradually decreased to room temperature. At this time, the reaction temperature of the monochlorination reaction is 5 to 25 ℃, the reaction time is preferably 1 to 3 hours, the reaction temperature is high or the reaction time is long, so the selectivity of the reaction is not good.

그 다음, 이로부터 얻어진 상기 화학식 2로 표시되는 2-클로로사이클로헥산온을 1,3-사이클로헥산다이온과 염기조건하에서 고리화 반응시켜 상기 화학식 3으로 표시되는 3,4,5,7,8,9-헥사히드로-2H-디벤조퓨란-1-온을 얻는다. Then, the 2-chlorocyclohexanone represented by Formula 2 obtained therefrom is cyclized with 1,3-cyclohexanedione under basic conditions to give 3,4,5,7,8 represented by Formula 3 , 9-hexahydro-2H-dibenzofuran-1-one is obtained.                     

상기 고리화 반응에 사용되는 염기로는 수산화나트륨, 수산화칼륨, 탄산칼륨, 탄산나트륨, 탄산수소나트륨, 수산화칼슘, 수산화 마그네슘, 및 수산화리튬 등이 포함되며, 바람직하기로는 탄산칼륨, 수산화칼륨, 수산화나트륨, 또는 이들의 혼합물을 사용하는 것이 좋다.Bases used for the cyclization reaction include sodium hydroxide, potassium hydroxide, potassium carbonate, sodium carbonate, sodium hydrogen carbonate, calcium hydroxide, magnesium hydroxide, lithium hydroxide, and the like, preferably potassium carbonate, potassium hydroxide, sodium hydroxide, Or mixtures thereof.

한편, 상기 고리화 반응은 0∼150℃, 바람직하게는 60∼80℃의 온도에서 3∼20시간 동안 수행되는 것이 좋고, 상기 반응온도가 낮아지면 반응시간이 많이 소요되어 경제적이지 못하다.On the other hand, the cyclization reaction is preferably carried out for 3 to 20 hours at a temperature of 0 ~ 150 ℃, preferably 60 ~ 80 ℃, if the reaction temperature is low, it takes a lot of reaction time is not economical.

상기 고리화 반응이 완결된 후에는 상기 반응물의 온도를 10℃ 이하로 낮추고, 이를 0∼10℃의 물에 천천히 투입한 후, 여과하여 별도의 재결정이나 정제과정을 거치지 않고도 상기 화학식 3으로 표시되는 3,4,5,7,8,9-헥사히드로-2H-디벤조퓨란-1-온을 경제적으로 얻을 수 있다.After the cyclization reaction is completed, the temperature of the reactant is lowered to 10 ° C. or lower, and slowly added to 0˜10 ° C. water, followed by filtration to be represented by Chemical Formula 3 without undergoing a separate recrystallization or purification process. 3,4,5,7,8,9-hexahydro-2H-dibenzofuran-1-one can be obtained economically.

그 다음, 이로부터 얻어진 상기 화학식 3으로 표시되는 3,4,5,7,8,9-헥사히드로-2H-디벤조퓨란-1-온을 당량 이상의 암모니아 또는 암모니아수와 반응시켜 상기 3,4,5,7,8,9-헥사히드로-2H-디벤조퓨란-1-온의 산소를 질소로 치환시켜 상기 화학식 4로 표시되는 1,2,3,5,6,7,8,9-옥타히드로카바졸-4-온을 얻는다.Thereafter, 3,4,5,7,8,9-hexahydro-2H-dibenzofuran-1-one represented by Chemical Formula 3 obtained therefrom is reacted with an equivalent or more of ammonia or aqueous ammonia to give 3,4, 1,2,3,5,6,7,8,9-octa represented by the formula (4) by replacing oxygen of 5,7,8,9-hexahydro-2H-dibenzofuran-1-one with nitrogen Hydrocarbazol-4-one is obtained.

이때, 상기 암모니아를 반응물로 사용하는 경우, 반응물과 생성물을 용해시킬 수 있는 용매를 사용하는 것이 유리하며, 사용가능한 용매로는 노르말헥산, 노르말헵탄, 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 디에틸에테르, 디노말부틸에테르, 메틸네오부틸에테르, 이소프로필에테르, 테트라히드로퓨란, 1,4-다이옥산, 다이글라임, 메탄올, 에탄올, 부탄올, 이소부틸알코올, 및 이소프로필알코올 등으로 이루어진 군으로부 터 하나 이상 선택될 수 있다. 또한, 상기 암모니아의 당량비는 상기 3,4,5,7,8,9-헥사히드로-2H-디벤조퓨란-1-온에 대해서 2∼30인 것이 좋고, 상기 당량비가 2 미만이면 반응 전환율이 감소하며, 30을 초과하면 경제적이지 못하다. 한편, 상기 치환 반응은 50∼250℃의 반응온도에서 2∼60시간 동안 수행되는 것이 좋고, 상기 반응온도 및 반응시간이 상기 범위를 벗어나는 경우 비경제적이다. In this case, when the ammonia is used as a reactant, it is advantageous to use a solvent capable of dissolving the reactant and the product, and available solvents include normal hexane, normal heptane, benzene, toluene, xylene, diethyl ether, and dinormal At least one selected from the group consisting of butyl ether, methyl neobutyl ether, isopropyl ether, tetrahydrofuran, 1,4-dioxane, diglyme, methanol, ethanol, butanol, isobutyl alcohol, isopropyl alcohol, and the like Can be. In addition, the equivalent ratio of the ammonia is preferably 2 to 30 relative to the 3,4,5,7,8,9-hexahydro-2H-dibenzofuran-1-one, and the reaction conversion ratio is less than 2 when the equivalent ratio is less than 2. Decrease, above 30 is not economical. On the other hand, the substitution reaction is preferably carried out for 2 to 60 hours at a reaction temperature of 50 to 250 ℃, it is uneconomical if the reaction temperature and the reaction time is out of the range.

상기 치환 반응이 완료된 후에는 반응물의 온도를 25℃ 이하로 낮추어 반응생성물을 고체상태로 석출시킴으로써 별도의 정제단계를 거치지 않고도 상기 화학식 4로 표시되는 1,2,3,5,6,7,8,9-옥타히드로카바졸-4-온을 얻을 수 있다.After the substitution reaction is completed, the temperature of the reactant is lowered to 25 ° C. or lower to precipitate the reaction product in a solid state, and 1,2,3,5,6,7,8 represented by Chemical Formula 4 without undergoing a separate purification step. , 9-octahydrocarbazol-4-one can be obtained.

그 다음, 상기 화학식 4로 표시되는 1,2,3,5,6,7,8,9-옥타히드로카바졸-4-온을 고비점 용매 및 금속 촉매의 존재하에서 탈수소화 반응시켜 상기 화학식 1로 표시되는 4-히드록시카바졸을 얻는다.Thereafter, 1,2,3,5,6,7,8,9-octahydrocarbazol-4-one represented by Chemical Formula 4 is subjected to dehydrogenation reaction in the presence of a high boiling point solvent and a metal catalyst. 4-hydroxycarbazole represented by is obtained.

상기 탈수소화 반응에 사용되는 용매로는 큐멘, 트리메틸벤젠, 트리클로로벤젠, 메틸나프탈렌, 디메틸나프탈렌, 다이글라임, 트리글라임 등으로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택하여 사용할 수 있고, 바람직하게는 트리클로로벤젠, 메틸나프탈렌, 디메틸나프탈렌, 및 트리글라임 등 끓는점이 180℃ 이상인 용매를 사용하는 것이 좋다.As the solvent used for the dehydrogenation reaction, one or more selected from the group consisting of cumene, trimethylbenzene, trichlorobenzene, methylnaphthalene, dimethylnaphthalene, diglyme, triglyme, and the like may be used. It is preferable to use a solvent having a boiling point of 180 ° C. or higher, such as benzene, methylnaphthalene, dimethylnaphthalene, and triglyme.

또한, 상기 탈수소화 반응에 사용되는 금속 촉매로는 팔라듐-카본, 팔라듐-알루미나, 및 팔라듐-칼슘카보네이트 중 하나가 선택될 수 있다. 한편, 상기 탈수소화 반응은 140∼350℃의 반응온도에서 2∼60시간 동안 수행되는 것이 좋고, 상기 반응온도가 140℃ 미만이면 반응성이 떨어지고, 350℃를 초과하면 선택도가 떨어진 다. 또한, 상기 반응시간이 상기 범위를 벗어나는 경우 선택도가 떨어지고 경제적이지 못하다.
In addition, as the metal catalyst used in the dehydrogenation reaction, one of palladium-carbon, palladium-alumina, and palladium-calcium carbonate may be selected. On the other hand, the dehydrogenation reaction is preferably carried out for 2 to 60 hours at a reaction temperature of 140 ~ 350 ℃, if the reaction temperature is less than 140 ℃ is less reactivity, if it exceeds 350 ℃ selectivity falls. In addition, when the reaction time is out of the range, the selectivity is lowered and it is not economical.

이하, 실시예를 통해 본 발명을 좀 더 구체적으로 설명하지만 이에 본 발명의 범주가 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the scope of the present invention is not limited thereto.

실시예 1Example 1

(1) 2-클로로사이클로헥산온의 제조 (1) Preparation of 2-chlorocyclohexanone

2L 반응 용기에 사이클로헥산온(100g)과 황산마그네슘(50g)을 넣은 후, 1L의 톨루엔을 투입하고 교반시킨다. 여기에 술포닐클로라이드(sulfuryl chloride, SO2Cl2)(165g)를 천천히 투입한다. 술포닐클로라이드의 적가시에 열이 발생하므로 반응 용액의 온도를 10℃ 미만으로 조절하여 온도가 올라가는 것을 방지한다.Cyclohexanone (100 g) and magnesium sulfate (50 g) were put in a 2 L reaction vessel, and then 1 L of toluene was added and stirred. Sulfonyl chloride (SO 2 Cl 2 ) (165g) is slowly added thereto. Since the heat is generated when the sulfonyl chloride is added dropwise to adjust the temperature of the reaction solution to less than 10 ℃ to prevent the temperature rise.

술포닐클로라이드의 적가가 종료되면 서서히 실온이 되도록 하고, 2시간동안 교반한다. 반응이 끝나면 황산마그네슘을 여과한 다음, 1L의 물을 투입하여 남은 술포닐클로라이드를 제거한다. 이때, 수층에 톨루엔을 넣어 두 번 이상 추출하고 수층은 제거하였다. 용매를 감압하에서 증류하여 2-클로로사이클로헥산온(127.6g)을 얻었다.When the dropwise addition of sulfonyl chloride is completed, the temperature is gradually decreased to room temperature and stirred for 2 hours. After the reaction, magnesium sulfate was filtered and 1L of water was added to remove the remaining sulfonyl chloride. At this time, toluene was added to the aqueous layer and extracted twice or more, and the aqueous layer was removed. The solvent was distilled off under reduced pressure to give 2-chlorocyclohexanone (127.6 g).

(2) 3,4,5,7,8,9-헥사히드로-2H-디벤조퓨란-1-온의 제조(2) Preparation of 3,4,5,7,8,9-hexahydro-2H-dibenzofuran-1-one

1,3-사이클로헥산다이온(93.02g)을 1L 반응기에 투입한다. 수산화나트륨(39.22g)을 물(200ml)에 녹인 염기용액을 용기에 넣은 후 교반한다. 이때, 발열이 있으므로 교반하는 동안 용액의 온도가 25℃ 이상이 되지 않도록 하면서 메탄올(200ml)을 넣고 교반시킨다. 여기에, 상기 (1)에서 얻은 2-클로로사이클로헥산온(100g)을 서서히 투입, 교반시킨다. 반응물의 온도를 서서히 60℃로 올리고 10시간 후 반응이 진행됨을 확인한 후, 반응 용액의 온도를 5℃까지 떨어뜨리면 3,4,5,7,8,9-헥사히드로-2H-디벤조퓨란-1-온이 고체상태로 석출된다. 이를 10℃의 물 800ml에 천천히 투입한 후 여과하여 별도의 재결정이나 정제방법을 거치지 않고 98% 순도의 3,4,5,7,8,9-헥사히드로-2H-디벤조퓨란-1-온(100.43g)을 얻었다. 1,3-cyclohexanedione (93.02 g) is added to a 1 L reactor. Put a base solution of sodium hydroxide (39.22g) in water (200ml) and stir. At this time, since there is exotherm, while stirring the solution (methanol (200ml) is added while stirring so that the temperature of the solution does not become more than 25 ℃. Here, 2-chlorocyclohexanone (100 g) obtained in the above (1) was slowly added and stirred. After slowly raising the temperature of the reaction to 60 ° C. and confirming that the reaction proceeds after 10 hours, when the temperature of the reaction solution is lowered to 5 ° C., 3,4,5,7,8,9-hexahydro-2H-dibenzofuran- 1-one precipitates in solid state. This was slowly added to 800 ml of water at 10 ° C., and then filtered to obtain 98% pure 3,4,5,7,8,9-hexahydro-2H-dibenzofuran-1-one without additional recrystallization or purification. (100.43 g) was obtained.

(3) 1,2,3,5,6,7,8,9-옥타히드로카바졸-4-온의 제조(3) Preparation of 1,2,3,5,6,7,8,9-octahydrocarbazol-4-one

상기 (2)에서 얻은 3,4,5,7,8,9-헥사히드로-2H-디벤조퓨란-1-온(100g)과 암모니아수(600g, Assay 25% as NH3)를 회분식 고압 반응기에 넣고, 반응기 내부 공기를 질소로 치환시킨다. 내부공기가 질소로 완전히 치환되면 반응기를 강 교반시키면서 반응기의 온도를 130℃로 올린다. 20시간 후 반응이 진행됨을 확인한 후, 반응기 온도를 상온까지 떨어뜨리면 1,2,3,5,6,7,8,9-옥타히드로카바졸-4-온이 고체상태로 석출된다. 이를 여과하여 98% 순도의 1,2,3,5,6,7,8,9-옥타히드로카바졸-4-온(84.1g)을 얻었다.3,4,5,7,8,9-hexahydro-2H-dibenzofuran-1-one (100 g) and ammonia water (600 g, Assay 25% as NH 3 ) obtained in the above (2) were added to a batch high pressure reactor. And replace the air in the reactor with nitrogen. When the internal air is completely replaced with nitrogen, the temperature of the reactor is raised to 130 ° C. while strongly stirring the reactor. After confirming that the reaction proceeds after 20 hours, when the reactor temperature is lowered to room temperature, 1,2,3,5,6,7,8,9-octahydrocarbazol-4-one precipitates in a solid state. This was filtered to give 1,2,3,5,6,7,8,9-octahydrocarbazol-4-one (84.1 g) with 98% purity.

(4) 4-히드록시카바졸의 제조(4) Preparation of 4-hydroxycarbazole

상기 (3)에서 얻은 1,2,3,5,6,7,8,9-옥타히드로카바졸-4-온(50g)과 트리클로로벤젠(b.p.=230∼270C, 300g), 및 5%의 Pd/C 촉매(5g)를 회분식 반응기에 투입한 다. 이때, 반응 중 발생되는 수소를 제거하고 반응기 중 외부공기의 유입을 차단하기 위하여 반응기 내부로 질소를 흘리면서 반응기 내부온도를 230℃까지 올린다. 반응이 진행되는 동안 반응기를 계속 교반하고 질소를 흘려주면서, 1,2,3,5,6,7,8,9-옥타히드로카바졸-4-온의 전환율이 99% 이상이 되는 시점까지 반응을 지속한다.1,2,3,5,6,7,8,9-octahydrocarbazol-4-one (50 g) and trichlorobenzene (bp = 230-270 C, 300 g) obtained in the above (3), and 5% Pd / C catalyst (5 g) is added to a batch reactor. At this time, in order to remove hydrogen generated during the reaction and to block the inflow of external air in the reactor, the reactor internal temperature is raised to 230 ° C. while flowing nitrogen into the reactor. Continue to stir the reactor and pour nitrogen while the reaction proceeds, until the conversion of 1,2,3,5,6,7,8,9-octahydrocarbazol-4-one reaches 99% or more To last.

반응이 완료되면 고온에서 반응용액을 여과하여 촉매를 제거한다. 반응 여과액의 온도를 상온으로 서서히 떨어뜨리면 4-히드록시카바졸의 생성되어 고체상태로 석출된다. 이를 여과하고 톨루엔 300ml로 고온에서 용해시킨 후 n-헥산(600ml)을 서서히 투입하여 결정을 석출시킨다. 용액 온도를 상온으로 떨어뜨린 후 생성된 고체를 여과하여 98% 순도의 4-히드록시카바졸(34g)을 얻었다.
After the reaction is completed, the reaction solution is filtered at high temperature to remove the catalyst. When the temperature of the reaction filtrate is gradually lowered to room temperature, 4-hydroxycarbazole is formed and precipitates in a solid state. This was filtered, dissolved in 300ml of toluene at high temperature, and n-hexane (600ml) was slowly added to precipitate crystals. After dropping the solution temperature to room temperature, the resulting solid was filtered to obtain 4-hydroxycarbazole (34 g) with 98% purity.

실시예 2Example 2

상기 (4)에서 4-히드록시카바졸의 제조시 5%의 Pd/C 촉매 대신 5%의 Pd/Al2O3 촉매를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 98% 순도의 4-히드록시카바졸(36.4g)을 얻었다.
98% by the same method as in Example 1, except that 5% of Pd / Al 2 O 3 catalyst was used instead of 5% of Pd / C catalyst to prepare 4-hydroxycarbazole in (4). Purity 4-hydroxycarbazole (36.4 g) was obtained.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 저가의 출발물질인 사이클로헥산온을 이용하여 종래의 방법에 비해 경제적이고 독특한 공정을 통해서 삼중고리 방향족 화합물인 4-히드록시카바졸을 효율적으로 제조할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 방법은 위험하지 않은 원료의 사용으로 친환경적이며, 산업적으로 이용하기에 유리하다.As described above, according to the present invention, 4-hydroxycarbazole, which is a tricyclic aromatic compound, can be efficiently produced using a low-cost starting material, cyclohexanone, through an economical and unique process compared to the conventional method. . In addition, the process according to the invention is environmentally friendly with the use of non-hazardous raw materials and advantageous for industrial use.

Claims (10)

a) 용매 및 건조제의 존재하에서 술포닐클로라이드를 이용하여 사이클로헥산온을 선택적으로 단일염화 반응시켜 하기 화학식 2로 표시되는 2-클로로사이클로헥산온을 얻는 단계;a) selectively monochlorinating cyclohexanone using sulfonyl chloride in the presence of a solvent and a drying agent to obtain 2-chlorocyclohexanone represented by the following formula (2); b) 염기조건하에서 상기 화학식 2로 표시되는 2-클로로사이클로헥산온 및 1,3-사이클로헥산다이온을 고리화 반응시켜 하기 화학식 3으로 표시되는 3,4,5,7,8,9-헥사히드로-2H-디벤조퓨란-1-온을 얻는 단계;b) 3,4,5,7,8,9-hexa represented by the following Chemical Formula 3 by cyclization reaction of 2-chlorocyclohexanone and 1,3-cyclohexanedione represented by Chemical Formula 2 under basic conditions Obtaining hydro-2H-dibenzofuran-1-one; c) 상기 화학식 3으로 표시되는 3,4,5,7,8,9-헥사히드로-2H-디벤조퓨란-1-온을 암모니아 또는 암모니아수를 사용하여 분자 내의 산소를 질소로 치환 반응시켜 하기 화학식 4로 표시되는 1,2,3,5,6,7,8,9-옥타히드로카바졸-4-온을 얻는 단계; 및c) Substituting and reacting 3,4,5,7,8,9-hexahydro-2H-dibenzofuran-1-one represented by Chemical Formula 3 with nitrogen using ammonia or ammonia water to replace oxygen in the molecule Obtaining 1,2,3,5,6,7,8,9-octahydrocarbazol-4-one represented by 4; And d) 고비점 용매 및 금속 촉매의 존재하에서 상기 화학식 4로 표시되는 1,2,3,5,6,7,8,9-옥타히드로카바졸-4-온을 탈수소화 반응시키는 단계;d) dehydrogenating 1,2,3,5,6,7,8,9-octahydrocarbazol-4-one represented by Formula 4 in the presence of a high boiling point solvent and a metal catalyst; 를 포함하며, 여기서 상기 a) 단계의 건조제는 황산마그네슘, 무수황산나트륨, 염화칼륨, 4Å의 분자체(molecular seive), 및 황산칼슘으로 이루어진 군으로부터 선택되고, 상기 d) 단계의 고비점 용매는 큐멘, 트리메틸벤젠, 트리클로로벤젠, 메틸나프탈렌, 다이글라임, 트리글라임, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되고, 상기 d) 단계의 금속 촉매는 팔라듐-카본, 팔라듐-알루미나, 또는 팔라듐-칼슘카보네이트인 것을 특징으로 하는 하기 화학식 1로 표시되는 4-히드록시카바졸의 제조방법:Wherein the drying agent of step a) is selected from the group consisting of magnesium sulfate, anhydrous sodium sulfate, potassium chloride, a molecular sieve of 4 ′, and calcium sulfate, and the high boiling point solvent of step d) is cumene, Trimethylbenzene, trichlorobenzene, methylnaphthalene, diglyme, triglyme, and mixtures thereof, wherein the metal catalyst of step d) is palladium-carbon, palladium-alumina, or palladium-calcium carbonate Method for preparing 4-hydroxycarbazole represented by the following Chemical Formula 1, characterized in that: 화학식 1Formula 1
Figure 112007032511047-pat00005
Figure 112007032511047-pat00005
화학식 2Formula 2
Figure 112007032511047-pat00006
Figure 112007032511047-pat00006
화학식 3Formula 3
Figure 112007032511047-pat00007
Figure 112007032511047-pat00007
화학식 4Formula 4
Figure 112007032511047-pat00008
.
Figure 112007032511047-pat00008
.
삭제delete 제1항에 있어서, 상기 a) 단계의 용매는 노르말헥산, 노르말헵탄, 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 디에틸에테르, 디노말부틸에테르, 메틸네오부틸에테르, 이소프로필에테르, 테트라히드로퓨란, 디클로로메탄, 클로로포름, 디클로로에탄, 메탄올, 에탄올, 부탄올, 이소부틸알코올, 이소프로필알코올, 아세토니트릴, 디메틸포름아미 드, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1, wherein the solvent of step a) is normal hexane, normal heptane, benzene, toluene, xylene, diethyl ether, dinormal butyl ether, methyl neobutyl ether, isopropyl ether, tetrahydrofuran, dichloromethane, Chloroform, dichloroethane, methanol, ethanol, butanol, isobutyl alcohol, isopropyl alcohol, acetonitrile, dimethylformamide, and mixtures thereof. 제1항에 있어서, 상기 b) 단계에서 상기 염기는 수산화나트륨, 수산화칼륨, 탄산칼륨, 탄산나트륨, 탄산수소나트륨, 수산화칼슘, 수산화 마그네슘, 수산화리튬, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 염기용액이 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.According to claim 1, wherein the base in step b) is used with a base solution selected from the group consisting of sodium hydroxide, potassium hydroxide, potassium carbonate, sodium carbonate, sodium bicarbonate, calcium hydroxide, magnesium hydroxide, lithium hydroxide, and mixtures thereof Characterized in that the method. 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 a) 단계의 사이클로헥산온에 대한 술포닐클로라이드의 당량비는 1.0∼2.0인 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1, wherein the equivalent ratio of sulfonylchloride to cyclohexanone of step a) is 1.0 to 2.0. 제1항에 있어서, 상기 c) 단계의 3,4,5,7,8,9-헥사히드로-2H-디벤조퓨란-1-온에 대한 암모니아의 당량비는 2∼30인 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1, wherein the equivalent ratio of ammonia to 3,4,5,7,8,9-hexahydro-2H-dibenzofuran-1-one of step c) is 2 to 30. . 제1항에 있어서, 상기 a) 단계의 단일염화 반응은 5∼25℃의 온도에서 1∼3시간 동안 수행되며, 상기 b) 단계의 고리화 반응은 0∼150℃의 온도에서 3∼20시간 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.According to claim 1, wherein the monochloride reaction of step a) is carried out for 1 to 3 hours at a temperature of 5 to 25 ℃, the cyclization reaction of step b) is 3 to 20 hours at a temperature of 0 to 150 ℃ Characterized in that during the process. 제1항에 있어서, 상기 c) 단계의 치환 반응은 50∼250℃의 온도에서 2∼60시간 동안 수행되며, 상기 b) 단계의 탈수소화 반응은 40∼350℃의 온도에서 2∼60시간 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.According to claim 1, wherein the substitution reaction of step c) is carried out for 2 to 60 hours at a temperature of 50 to 250 ℃, the dehydrogenation of step b) is carried out for 2 to 60 hours at a temperature of 40 to 350 ℃ Characterized in that it is carried out.
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