KR100921302B1 - 할로알킬 에테르 화합물의 제조 방법 - Google Patents

할로알킬 에테르 화합물의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 루이스산의 존재하에 화학식 2로 표시되는 화합물과 화학식 3으로 표시되는 화합물을 반응시키는 것을 특징으로 하는, 화학식 1로 표시되는 할로알킬 에테르 화합물의 제조 방법을 제공한다.
<화학식 2>
Figure 112007077308141-pct00017
(식 중, R1은 탄소수 1 내지 4의 직쇄 또는 분지쇄 알킬기를 나타냄)
<화학식 3>
Figure 112007077308141-pct00018
(식 중, R2는 탄소수 1 내지 8의 직쇄 또는 분지쇄 알킬기 또는 페닐기를 나타내고, X는 할로겐 원자를 나타냄)
<화학식 1>
Figure 112007077308141-pct00019
(식 중, R1 및 X는 상기와 동일함)
할로알킬 에테르 화합물, 루이스산

Description

할로알킬 에테르 화합물의 제조 방법{METHOD FOR PRODUCING HALOALKYL ETHER COMPOUND}
본 발명은 할로알킬 에테르 화합물의 제조 방법에 관한 것이다.
할로알킬 에테르 화합물은 의약품, 염료, 이온 교환 수지나 도전제, 대전 방지제 등의 중간 원료로서 폭넓게 이용되고 있는 방향족 클로로메틸 화합물의 원료로서도 유용하다. 또한, 최근에는, 배터리나 캐패시터 등의 전기 화학 디바이스의 전해질로서 기대되고 있는 4급 암모늄염의 원료로서도 유용하다.
종래, 할로알킬 에테르 화합물의 제조 방법으로서는 알데히드, 알코올 및 할로겐화수소를 반응시키는 것이 알려져 있었다(비특허 문헌 1 참조). 그러나, 이 제조 방법에서는 알데히드의 축합체나 과반응물 등의 매우 많은 불순물이 부생하여, 순도가 높은 할로알킬 에테르를 취출하기 어렵다. 특히 클로로메틸 메틸 에테르에 적용한 경우, 부반응물로서 발암성이 있는 비스클로로메틸 에테르가 다수 생성되어 취급상 및 폐기상의 문제점이 있었다.
상기한 문제를 해결하기 위해, 예를 들면 화학식 2로 표시되는 화합물과 화학식 3으로 표시되는 화합물을 가열함으로써 화학식 1로 표시되는 할로알킬 에테르 화합물을 제조하는 방법이 알려져 있다(비특허 문헌 2 참조). 그러나, 상기 문헌 에서는 부생성물의 생성은 감소하고 있지만, 고온(55 내지 60 ℃)에서 장시간(18 시간) 반응시키기 때문에, 비점이 낮은 원료 및 독성이 강한 클로로메틸 메틸 에테르(목적물)의 휘발에 의해 환경으로의 부하가 염려되고 있다.
[비특허 문헌 1] ORGANIC SYNTHESES Collective Volume 1 P.377-379
[비특허 문헌 2] J. Org. Chem. 1994, 59, 6499-6500
본 발명의 목적은 저온에서, 반응 시간이 짧고, 수율이 보다 향상된 환경으로의 부하가 적은 할로알킬 에테르 화합물의 제조 방법을 제공하는 것에 있다.
<발명의 개시>
본 발명은 이하의 발명에 관한 것이다.
1. 루이스산의 존재하에 화학식 2로 표시되는 화합물과 화학식 3으로 표시되는 화합물을 반응시키는 것을 특징으로 하는, 화학식 1로 표시되는 할로알킬 에테르 화합물의 제조 방법.
Figure 112007077308141-pct00001
(식 중, R1은 탄소수 1 내지 4의 직쇄 또는 분지쇄 알킬기를 나타냄)
Figure 112007077308141-pct00002
(식 중, R2는 탄소수 1 내지 8의 직쇄 또는 분지쇄 알킬기 또는 페닐기를 나타내고, X는 할로겐 원자를 나타냄)
Figure 112007077308141-pct00003
(식 중, R1 및 X는 상기와 동일함)
본 발명에서, R1로 표시되는 탄소수 1 내지 4의 직쇄 또는 분지쇄 알킬기로서는, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소-프로필기, n-부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기를 들 수 있다. 바람직하게는, 탄소수 1 내지 3의 직쇄상 또는 분지쇄상의 알킬기이다. 보다 바람직하게는 메틸기 또는 에틸기이다.
화학식 2로 표시되는 화합물로서 구체적으로는, 예를 들면 디메톡시메탄, 디에톡시메탄, 디-n-프로폭시메탄, 디-이소-프로폭시메탄, 디-n-부톡시메탄, 디-sec-부톡시메탄, 디-tert-부톡시메탄을 들 수 있다. 바람직하게는 디메톡시메탄, 디에톡시메탄, 디-n-프로폭시메탄, 디-이소-프로폭시메탄이다. 보다 바람직하게는 디메톡시메탄, 디에톡시메탄이다.
R2로 표시되는 탄소수 1 내지 8의 직쇄 또는 분지쇄 알킬기로서는, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소-프로필기, n-부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기, n-펜틸기, n-헥실기, n-헵틸기, n-옥틸기 등을 들 수 있다. 바람직하게는, 탄소수 1 내지 5의 직쇄상 또는 분지쇄상의 알킬기이다. 보다 바람직하게는, 탄소수 1 내지 5 의 직쇄상의 알킬기이다.
X로 표시되는 할로겐 원자로서는, Cl, Br, I 등을 들 수 있다.
화학식 3으로 표시되는 화합물로서 구체적으로는, 예를 들면 아세틸 클로라이드, 프로피오닐 클로라이드, n-부티릴 클로라이드, n-펜타노일 클로라이드, n-헥사노일 클로라이드, n-헵타노일 클로라이드, n-옥타노일 클로라이드, n-노나노일 클로라이드, 벤조일 클로라이드 등이 있으며, 또한 이들의 브롬화물을 들 수 있다. 바람직하게는 아세틸 클로라이드, 프로피오닐 클로라이드, n-부티릴 클로라이드, n-펜타노일 클로라이드, n-헥사노일 클로라이드, 벤조일 클로라이드이다.
루이스산으로서는 종래 공지된 것을 폭넓게 사용할 수 있는데, 예를 들면 AlX3, FeX3, SbX5, TeX2, SnX4, TiX4, TeX4, BiX3, ZnX2, SiX4, BX3, P2O5(X는 Cl, Br, I를 나타냄)로 표시되는 화합물을 예시할 수 있다. 구체적으로는 예를 들면, 삼 염화티탄, 사염화티탄, 삼염화몰리브덴, 오염화몰리브덴, 염화철(III), 브롬화철(III), 염화아연, 브롬화아연, 삼불화붕소, 삼불화붕소에테르 착체, 삼염화붕소, 삼브롬화붕소, 염화알루미늄, 브롬화알루미늄, 염화갈륨(II), 염화주석, 브롬화주석, 삼염화안티몬, 오염화안티몬, 염화비스무트(III), 브롬화비스무트(II 및 IV), 사염화규소, 염화텔루륨(II 및 IV), 오산화인 등을 들 수 있다.
이들 중에서도 반응의 선택성이나 목적물의 수율 등을 고려하면, 염화철(III), 염화알루미늄이 바람직하다.
루이스산은 1종을 단독으로 사용할 수 있고, 또는 2종 이상을 병용할 수 있 다.
화학식 1로 표시되는 할로알킬 에테르 화합물로서 구체적으로는, 예를 들면 클로로메틸 메틸 에테르, 클로로메틸 에틸 에테르, 클로로메틸-n-프로필 에테르, 클로로메틸-이소-프로필 에테르, 클로로메틸-n-부틸 에테르, 클로로메틸-sec-부틸 에테르, 클로로메틸-tert-부틸 에테르를, 또한 이들의 브롬화물을 들 수 있다. 바람직하게는 클로로메틸 메틸 에테르, 클로로메틸 에틸 에테르, 클로로메틸-n-프로필 에테르, 클로로메틸-이소-프로필 에테르이다. 보다 바람직하게는 클로로메틸 메틸 에테르, 클로로메틸 에틸 에테르다.
본 발명의 화학식 1로 표시되는 할로알킬 에테르 화합물의 제조 방법은 하기 화학식을 사용하여 설명한다.
Figure 112007077308141-pct00004
루이스산의 존재하에, 화학식 2로 표시되는 화합물과 화학식 3으로 표시되는 화합물을 반응시킴으로써, 화학식 1로 표시되는 할로알킬 에테르 화합물을 제조할 수 있다.
상기한 반응은 무용매 또는 적당한 용매 중에서 행해진다.
사용되는 용매로서는, 루이스산, 화학식 2로 표시되는 화합물 및 화학식 3으로 표시되는 화합물을 용해할 수 있고, 반응에 악영향을 미치지 않는 용매인 한, 폭넓게 사용할 수 있다. 이러한 용매로서는, 예를 들면 헥산, 헵탄, 시클로헥산 등의 지방족 탄화수소, 디클로로메탄, 클로로포름 등의 할로겐화 탄화수소, 아세톤, 메틸 에틸 케톤 등의 케톤류, 아세트산메틸, 아세트산에틸 등의 에스테르류, 톨루엔 등의 방향족 탄화수소, 아세토니트릴 등의 니트릴류를 들 수 있다.
화학식 3으로 표시되는 화합물의 사용량은 화학식 2로 표시되는 화합물에 대하여 통상적으로 1.0 내지 1.5 당량 사용한다. 바람직하게는 1.0 내지 1.2 당량이다.
루이스산의 사용량은 화학식 2로 표시되는 화합물에 대하여 바람직하게는 0.0001 내지 1 당량, 보다 바람직하게는 0.0001 내지 0.1 당량, 더욱 바람직하게는 0.001 내지 0.1 당량이다.
루이스산을 대량으로 사용하면, 슬러리 농도가 높아져 반응 조작이 제어 곤란해지고, 정제도 곤란하여 목적물의 손실량이 증대된다. 또한 증류시에 비점 상승이 발생하여, 목적물의 열 분해, 수율의 저하, 순도의 저하 등을 발생시켜 바람직하지 않다.
상기 반응은 통상적으로 -10 내지 50 ℃, 바람직하게는 0 내지 30 ℃, 보다 바람직하게는 0 내지 10 ℃에서 행해진다. 또한, 반응 시간은 10분 내지 200 시간, 바람직하게는 10분 내지 10 시간, 보다 바람직하게는 0.5 내지 5 시간이다.
상기 반응에서 얻어지는 목적물은 예를 들면 증류, 농축, 유기 용매 추출, 원심 분리, 세정, 크로마토그래피, 재결정 등의 관용의 단리 및 정제 수단에 의해, 반응 혼합물로부터 용이하게 단리, 정제된다.
<발명을 해결하기 위한 최선의 형태>
이하, 본 발명을 실시예에 기초하여 구체적으로 설명하지만 이것으로 한정되지 않는다.
실시예 1
용기를 질소 치환한 후, 염화철(III) 무수물(시약: 기시다 가가꾸 제조) 0.02 g, 디메톡시 메탄(시약: 간또 가가꾸 제조) 14.5 g을 첨가하였다. 3 ℃하에서 아세틸 클로라이드(시약: 간또 가가꾸 제조) 15.0 g을 1 시간에 걸쳐 적하하였다. 2 ℃에서 1 시간 동안 교반하여, 목적물인 클로로메틸 메틸 에테르를 얻었다(수율; 100 ％). 반응 수율은 1H-NMR로 확인하였다.
Figure 112007077308141-pct00005
실시예 2
용기를 질소 치환한 후, 염화철(III) 무수물(상기와 동일) 0.2 g, 디메톡시 메탄(상기와 동일) 14.5 g을 첨가하였다. 3 ℃하에서 아세틸 클로라이드(상기와 동일) 15.0 g을 1.5 시간에 걸쳐 적하하여 목적물인 클로로메틸 메틸 에테르를 얻었다(수율; 100 ％). 반응 수율은 1H-NMR로 확인하였다.
Figure 112007077308141-pct00006
실시예 3
용기를 질소 치환한 후, 염화철(III) 무수물(상기와 동일) 0.29 g, 디메톡시 메탄(상기와 동일) 14.1 g을 첨가하였다. 3 ℃하에서 n-헥사노일 클로라이드(시약: 도쿄 가세이 제조) 25.0 g을 1 시간에 걸쳐 적하하여 목적물인 클로로메틸 메틸 에테르를 얻었다(수율; 100 ％). 반응 수율은 1H-NMR로 확인하였다.
Figure 112007077308141-pct00007
실시예 4
용기를 질소 치환한 후, 염화철(III) 무수물(상기와 동일) 0.30 g, 디에톡시 메탄(시약: 도쿄 가세이 제조) 20.8 g을 첨가하였다. 3 ℃하에서 아세틸 클로라이드(상기와 동일) 15.7 g을 1 시간에 걸쳐 적하하여 목적물인 클로로메틸 에틸 에테르를 얻었다(수율; 100 ％). 반응 수율은 1H-NMR로 확인하였다.
Figure 112007077308141-pct00008
실시예 5
용기를 질소 치환한 후, 염화철(III) 무수물(상기와 동일) 0.29 g, 디메톡시 메탄(상기와 동일) 13.5 g을 첨가하였다. 3 ℃하에서 벤조일 클로라이드(시약: 도쿄 가세이 제조) 25.0 g을 1 시간에 걸쳐 적하하여 목적물인 클로로메틸 메틸 에테르를 얻었다(수율; 100 ％). 반응 수율은 1H-NMR로 확인하였다.
Figure 112007077308141-pct00009
실시예 6
용기를 질소 치환한 후, 염화알루미늄(III) 무수물(시약: 와코 쥰야꾸 제조) 0.08 g, 디메톡시메탄(상기와 동일) 44.2 g을 첨가하였다. 3 ℃하에서 아세틸 클로라이드(상기와 동일) 45.6 g을 0.5 시간에 걸쳐 적하하였다. 3 ℃로부터 서서히 실온(25 ℃)까지 온도를 높이고, 8 시간 동안 교반하여 목적물인 클로로메틸 메틸 에테르를 얻었다(수율; 94 ％). 반응 수율은 1H-NMR로 확인하였다.
Figure 112007077308141-pct00010
비교예 1
용기를 질소 치환한 후, 디메톡시메탄(상기와 동일) 50.7 g을 첨가하였다. 3 ℃하에서 아세틸 클로라이드(상기와 동일) 52.3 g을 1 시간에 걸쳐 적하하였다. 3 ℃로부터 서서히 실온(25 ℃)까지 온도를 높이고, 4 시간 동안 교반하였다. 또한 환류(47 ℃)까지 승온시키고, 22 시간 동안 교반하여 목적물인 클로로메틸 메틸 에테르를 얻었다(수율; 14 ％). 반응 수율은 1H-NMR로 확인하였다.
Figure 112007077308141-pct00011
비교예 2
용기를 질소 치환한 후, 디메톡시메탄(상기와 동일) 14.1 g을 첨가하였다. 3 ℃하에서 n-헥사노일 클로라이드(시약: 도쿄 가세이 제조) 25.0 g을 0.5 시간에 걸쳐 적하하였다. 3 ℃로부터 서서히 실온(25 ℃)까지 온도를 높이고, 4 시간 동안 교반하였다. 또한 환류(66 ℃)까지 승온시키고, 22 시간 동안 교반하여 목적물인 클로로메틸 메틸 에테르를 얻었다(수율; 7 ％). 반응 수율은 1H-NMR로 확인하였다.
Figure 112007077308141-pct00012
비교예 3
용기를 질소 치환한 후, 디메톡시메탄(상기와 동일) 50.0 g을 첨가하였다. 3 ℃하에서 벤조일 클로라이드(상기와 동일) 92.3 g을 0.5 시간에 걸쳐 적하하였다. 3 ℃로부터 서서히 실온(25 ℃)까지 온도를 높이고, 4 시간 동안 교반하였다. 또한 환류(58 ℃)까지 승온시키고, 22 시간 동안 교반하여 목적물인 클로로메틸 메 틸 에테르를 얻었다(수율; 1 ％). 반응 수율은 1H-NMR로 확인하였다.
Figure 112007077308141-pct00013
본 발명의 제조 방법은 반응 시간이 짧고, 수율이 보다 향상되며, 반응을 저온에서 행하는 것도 가능하기 때문에, 환경 부하가 큰 할로알킬 에테르 화합물의 휘발을 대폭 억제할 수 있다.

Claims (6)

  1. 루이스산의 존재하에 화학식 2로 표시되는 화합물과 화학식 3으로 표시되는 화합물을 반응시키는 제조 방법으로서, 상기 루이스산은 AlX3, FeX3, SbX5, TeX2, SnX4, TiX4, TeX4, BiX3, ZnX2, SiX4, BX3 또는 P2O5(X는 Cl, Br, I를 나타냄)인 것을 특징으로 하는, 화학식 1로 표시되는 할로알킬 에테르 화합물의 제조 방법.
    <화학식 2>
    Figure 112009025459974-pct00014
    (식 중, R1은 탄소수 1 내지 4의 직쇄 또는 분지쇄 알킬기를 나타냄)
    <화학식 3>
    Figure 112009025459974-pct00015
    (식 중, R2는 탄소수 1 내지 8의 직쇄 또는 분지쇄 알킬기 또는 페닐기를 나타내고, X는 할로겐 원자를 나타냄)
    <화학식 1>
    Figure 112009025459974-pct00016
    (식 중, R1 및 X는 상기와 동일함)
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 루이스산이 AlX3, FeX3, SbX5, SnX4, TiX4, ZnX2 또는 SiX4(X는 Cl, Br, I를 나타냄)인 제조 방법.
  4. 제3항에 있어서, 루이스산이 AlCl3 또는 FeCl3인 제조 방법.
  5. 제4항에 있어서, 루이스산이 FeCl3인 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서, 루이스산의 사용량이 화학식 2로 표시되는 화합물에 대하여 0.0001 내지 1 당량인 제조 방법.
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