KR101017031B1

KR101017031B1 - Ｎ－치환 이소치아졸리논 유도체의 제조 방법

Info

Publication number: KR101017031B1
Application number: KR1020087002734A
Authority: KR
Inventors: 유에춘 진
Original assignee: 베이징 티안큉 케미컬스 컴퍼니 리미티드
Priority date: 2006-04-03
Filing date: 2006-04-03
Publication date: 2011-02-23
Also published as: JP4889737B2; CH697358B1; US20080227986A1; US8927735B2; KR20080026639A; US20110112327A1; WO2007112613A1; US7893273B2; CN101218216B; JP2009502814A; CN101218216A

Abstract

하기의 일반식 (I)를 가진 N-치환 이소치아졸리논 유도체를 제조하는 방법이 제공된다. 그 방법은, 화학식 (II)를 가진 N-치환 3-메르캅토 프로피온아미드 또는 화학식 (III)를 가진 N,N'비스-치환 3,3'디치오 디프로피온아미드와 염화 술푸릴을, 용매 없이 반응시키는 단계를 포함한다. 또한, 화학식 (III)을 가진 화합물을 제조하는 방법이 제공된다. 그 방법은, 메탄올을 용매로 하여, 화학식 (IV)를 가진 메칠 에스테르와 화학식 (V)를 가진 아민을 반응시키는 단계를 포함한다. 본 발명의 제조 방법에서는, 추가적인 용매를 이용하지 않으므로, 제조 비용과 환경 오염을 줄 일 수 있다.

N-치환 이소치아졸리논 유도체, N-치환 3-메르캅토 프로피온아미드, 염화 술푸릴

Description

Ｎ－치환 이소치아졸리논 유도체의 제조 방법{PREPARATION OF N-SUBSTITUTED ISOTHIAZOLINONE DERIVATIVES}

본 발명은 이소치아졸리논 유도체의 제조에 관한 것이고, 특히 N-치환 이소치아졸리논 유도체의 제조에 관한 것이다.

이소치아졸리논 화합물은, 새로운 종류이고, 효과적이고 (potent), 다양한 응용분야를 가진 (broad spectrum) 방부제로서, 종래의 방부제에 비해 효과가 우수하고, 독성이 적으며, 효력 지속 기간 길며, 환경에 무해한 이점을 가진다. 따라서, 이소치아졸리논 화합물은 수질 처리 (water treatment), 화장품, 건축 재료, 접착제, 페인트, 질병 치료 (medical treatment), 섬유, 사진, 및 세제 등 다양한 응용 분야를 가지며, 특히 해양 오염 방지 도료 (marine antifouling coatings)로 이용될 수 있다.

현재, N-치환 이소치아졸리논 유도체를 제조하는 방법으로서 많은 방법이 보고되어 있다. 그 대부분의 제조 방법은 N,N'비스-치환 디치오 디프로피온아미드 또는 N-치환 메르캅토 프로피온아미드와 할로겐화제를 유기 용매에서 반응시키는 단계를 포함하고 있다.

예로서, 중국 특허 출원 번호 CN1634889 및 CN1629148에는, 각각 N-알콕시 프로필 이소치아졸리논을 제조하는 방법 및 N-알콕시에톡실 프로필 이소치아졸리논을 제조하는 방법이 개시되어 있고, 이들 방법은 N,N'비스-치환 디치오 디프로피온아미드와 염화 술푸릴을 에칠 아세테이트에서 반응시키는 단계를 포함하고 있다.

일본 특허 출원 번호 JP2003-335763에는, 2-치환-4-이소치아졸린-3-온을 제조하는 방법이 개시되어 있고, 이 방법은 N-치환 메르캅토 프로피온아미드 또는 N,N'비스-치환 디치오 디프로피온아미드와 할로겐화제를 에칠 아세테이트에서 반응시키는 단계를 포함하고 있다.

유럽 특허 출원 번호 EP0498347에는, 2-메칠-이소치아졸린-3-온을 제조하는 방법이 개시되어 있고, 이 방법은 N-메칠-3-메르캅토 프로피온아미드와 염소를, 벤젠, 톨루엔, 클로로벤젠, 클로로포름 등과 같은 방향족 탄화수소 용매 또는 할로겐화 탄화수소 용매에서 반응시키는 단계를 포함하고 있다.

유럽 특허 출원 EP1113012에는, 2-알킬-4-이소치아졸린-3-온을 제조하는 방법이 개시되어 있고, 이 방법은 N-알킬 메르캅토 프로피온아미드 또는 N,N'디알킬 디치오 디프로피온아미드와 염소화제를, 할로겐화 지방족 탄화수소 용매, 할로겐화 방향족 탄화수소 용매, 또는 지방족 탄화수소 용매 등과 같이, 염화수소가 불용성이거나 염화수소의 용해도가 낮은 용매에서 반응시키는 단계를 포함하고 있다.

미국 특허 번호 US5,453,507에는, N,N'디메칠 또는 N,N'디-n-옥틸-4-이소치아졸린-3-온을 제조하는 방법이 개시되어 있고, 이 방법은 N,N'비스-치환 디치오 디프로피온아미드와 염화 술푸릴를 CH₂X₂, CHX₃, CX₃CH₃, 및 CHX₂CHX₂ 등과 같은 할로 겐화 유기 용매에서 반응시키는 단계를 포함하고 있다.

하지만, 종래 기술의 제조 방법은 유기 용매를 이용하기 때문에, 많은 문제를 야기한다. 예를 들면, 첫째로, 용매를 사용하면, 반응기의 용적 효율을 감소시켜, 생산성을 감소시키게 된다. 두째로, 후처리 공정 및 용매의 회수에 의해, 공정 비용을 증가시키게 된다. 셋째로, 용매에 의해, 반응 시스템으로 불순물이 도입되어, 원하는 생산물의 분리 및 정제를 어렵게 한다. 마지막으로, 유기 용매, 특히, 벤젠 및 할로겐화된 탄화수소의 이용에 의해, 일반적으로 환경에 부작용을 초래하게 된다.

본 발명의 목적은 환경에 대한 유해성이 적은, N-치환 이소치아졸리논 유도체를 저비용으로 제조하는 향상된 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 태양에 따르면, 하기의 일반식 (I)를 가진 화합물을 제조하는 방법에 있어서,

R¹ 은 알킬, 시클로알킬, 및 아릴로 이루어진 군에서 선택되고, 선택사항으로서 알킬, 아릴, 알콕시, 및 아릴옥시로 이루어진 군에서 선택된 치환체로 치환되고, R² 과 R³은 서로 독립적으로 수소 또는 염소를 나타내며, 상기 방법은,

하기 일반식 (II)을 가진 화합물

- R¹ 은 전술한 정의를 따름 -

또는 하기 일반식 (III)을 가진 화합물과

- R¹ 은 전술한 정의를 따름 -

염화 술푸릴을 용매 없이 반응시키는 단계를 포함하는 제조 방법이 제공된다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 R¹ 은 C₁-C₈ 알킬, C₃-C₈ 시클로알킬, 및 C₆-C₁₀ 아릴로 이루어진 군에서 선택되고, 선택사항으로서 C₁-C₈ 알킬, C₆-C₁₀ 아릴, C₁-C₈ 알콕시, 및 C₆-C₁₀ 아릴옥시로 이루어진 군에서 선택된 치환체로 치환된다. 더욱 바람직하게는, 상기 R¹ 선택사항으로서 C₆-C₁₀ 아릴 또는 C₁-C₈ 알콕시로 치환된 C₁-C₈ 알킬을 나타낸다.

본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따르면, 상기 R² 및 상기 R³ 모두는 수소 또는 염소를 나타낸다.

바람직하게는, 상기 반응은 약 -10℃와 약 75℃ 사이의 온도에서 수행되고, 더욱 바람직하게는, 실온과 약 45℃ 사이의 온도에서 수행된다.

본 발명의 상기 제조 방법에 따르면, N-치환 이소치아졸리논 유도체가 용매 없이 제조될 수 있고, 따라서 종래 기술에서 유기 용매를 이용함으로써 초래되는 문제점을 회피할 수 있고, 제조 비용 및 환경의 오염을 크게 감소시킬 수 있다.

본 발명의 다른 태양에 따르면, 상기 화학식 (III)을 가진 화합물을 제조하는 방법으로서, 메탄올을 용매로 하여, 하기 화학식 (IV)를 가진 화합물을

,

하기의 일반식 (V)를 가진 화합물과

- R¹ 은 전술한 정의를 따름

반응시키는 단계를 포함하는 제조 방법이 제공된다.

본 발명의 상기 제조 방법의 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 화학식 (V)를 가진 화합물에 대한 상기 화학식 (IV)를 가진 화합물의 몰비는 약 1:2.0과 1:2.6 사이이고, 상기 반응의 온도는 바람직하게는 약 -15℃과 약 65℃ 사이이다.

본 발명의 상기 제조 방법에 따르면, 상기 화학식 (III)을 가진 화합물을 제조하는 중에, 반응계에 불순물이 전혀 생성되지 않게 되고, 그 분리 및 정제가 종래 기술의 제조 방법에 비해 크게 단순화될 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 일 태양에서는, 하기의 일반식 (I)를 가진 N-치환 이소치아졸리논 유도체를 제조하는 방법에 있어서,

하기 일반식 (II)을 가진 N-치환 3-메르캅토 프로피온아미드

- R¹ 은 전술한 정의를 따름 -

또는 하기 일반식 (III)을 가진 N,N'비스-치환 3,3'디치오 디프로피온아미드와

- R¹ 은 전술한 정의를 따름 -

본 명세서에서의 용어 "알킬"은, 일반적으로 직쇄형 또는 분지쇄형 포화 지방족 탄화수소 군을 의미하고, 바람직하게는 C₁-C₁₀ 알킬, 더욱 바람직하게는, 메칠, 에칠, n-프로필, 이소프로필, n-부틸, 이소부틸, 터트(tert)-부틸, n-펜틸, n-헥실, n-헵틸, n-옥틸 등의 C₁-C₈ 알킬을 의미한다.

본 명세서에서의 용어 "시클로알킬"은, 일반적으로 포화 지방족 고리 탄화수소 군, 바람직하게는 C₃-C₁₀ 시클로알킬, 더욱 바람직하게는 시클로프로필, 시클로부틸, 시클로펜틸 등의 C₃-C₈ 시클로알킬을 의미한다.

본 명세서에서의 용어 "아릴"은, 일반적으로 방향족 탄화수소 군, 바람직하게는 C₆-C₂₀ 아릴, 더욱 바람직하게는 페닐, 나프틸 등의 C₆-C₁₀ 아릴, 가장 바람직하게는 페닐을 의미한다.

본 명세서에서의 어구 "용매 없이"는, 반응물을 제외하고는, 어떤 물질도, 그 반응물질, 중간물질, 또는 생성물을 용해하기 위해 반응계에 첨가되지 않는 것을 의미하다.

본 발명의 제조 방법에 따른 이소치아졸리논 유도체의 제조 중에, 반응계 내의 염화 술푸릴이 반응 초기에 반응물 및 용매로서 작용하고, 염화 술푸린이 제거된 후에는, 생성물인 이소치아졸리논 유도체가 용매로서 작용하므로, 어떤 용매도 추가될 필요가 없다.

본 발명의 특별한 실시예에서는, 원하는 생성물이, 재결정 및 용매 추출 법 (이에 한정되지는 아니함)을 포함하는 주지의 기술을 이용하여 분리될 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, R¹은 선택사항으로서 C₆-C₁₀ 아릴 또는 C₁-C₈ 알콕시로 치환된 C₁-C₈ 알킬을 나타낸다. 더욱 바람직하게는, R¹은 C₁-C₈ 알킬, 특히 n-옥틸을 나타낸다.

본 발명의 다른 바람직한 실시예에서, R² 및 R³ 모두는 수소 또는 염소를 나타낸다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 본 발명의 제조 방법은, 화학식 (II)를 가진 화합물과 염화 술푸릴을 반응시키는 것을 포함한다. 더 바람직하게는, 염화 술푸릴에 대한 화학식 (II)을 가진 화합물의 몰비는 약 1:1과 약 1:11 사이이다.

본 발명의 다른 실시예에서는, 염화 술푸릴에 추가하여, 염소화제로서, 염소가 이용될 수 있다.

바람직한 실시예에서, 본 발명의 제조 방법은, 화학식 (III)을 가진 화합물과 염화 술푸릴을, 선택사항으로서 염소의 존재하에서, 반응시키는 것을 포함한다. 더욱 바람직하게는, 화학식 (III)을 가진 화합물과, 염화 술푸릴과, 염소의 몰비는 약 1:1~11:0~11, 더욱 바람직하게는 약 1:1~3:5~7이다.

특히 바람직한 실시예에서는, 본 발명의 제조 방법은, 상기 화학식 (III)을 가진 화합물을 제조하는 단계로서, 메탄올을 용매로 하여, 하기 화학식 (IV)를 가진 디메칠 3,3'디치오 디프로피오네이트를

,

하기의 일반식 (V)를 가진 아민과

- R¹ 은 전술한 정의를 따름

반응시키는 단계를 더 포함한다.

더욱 바람직하게는, 상기 화학식 (V)를 가진 화합물에 대한 상기 화학식 (IV)를 가진 화합물의 몰비는 약 1:2.0과 1:2.6 사이이다. 상기 화학식 (IV)을 가진 화합물과 상기 화학식 (V)를 가진 화합물 간의 상기 반응의 온도는 바람직하게는 약 -15℃과 약 65℃ 사이이고, 더욱 바람직하게는, 약 5℃ 와 실온 사이이다. 반응 시간은 약 3 시간 내지 5 일이다.

본 발명의 다른 태양에서는, 상기 화학식 (III)을 제조하는 방법으로서, 메탄올을 용매로 하여, 하기 화학식 (IV)를 가진 디메칠 3,3'디치오 디프로피오네이트를

하기의 화학식 (V)를 가진 아민과

- R¹ 은 전술한 정의를 따름

반응시키는 단계를 포함하는 제조 방법이 제공된다.

바람직하게는, R¹은 선택사항으로서 C₆-C₁₀ 아릴 또는 C₁-C₈ 알콕시로 치환된 C₁-C₈ 알킬을 나타낸다. 더욱 바람직하게는, R¹은 C₁-C₈ 알킬, 특히 n-옥틸을 나타낸다.

바람직하게는, 화학식 (V)를 가진 화합물에 대한 화학식 (IV)를 가진 화합물의 몰비는 약 1:2.0과 1:2.6 사이이다. 반응 온도는, 바람직하게는, 약 -15℃와 약 65℃ 사이이고, 더욱 바람직하게는 약 5℃와 실온 사이이다. 반응 시간은 약 3 시간 내지 5 일이다.

화학식 (IV)를 가진 화합물과 화학식 (V)를 가진 화합물의 반응 생성물이 메탄올이므로, 본 발명에 따른 제조 방법에서의 용매로서 메탄올을 이용하면, 원치 않는 불순물이 반응계에 도입되지 않게 된다. 따라서, 원하는 생성물의 분리 및 정제 과정이 크게 단순화될 수 있다. 더욱 구체적으로는, 용매로서 물을 이용하는 제조 방법과 비교하여, 본 발명에 따른 제조 방법에 의해 얻어진 생성물은 더 큰 입자 크기를 가지게 되며, 따라서 원액 (mother liquor)으로 부터의 분리를 더욱 용이하게 할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 제조 방법에서는, 잔류 원액을 재활용할 수 있고, 메탄올을 기화법으로 회수할 수 있다. 그 결과, 폐기물의 주위 환경으로의 방출을 크게 줄일 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예가 하기의 예들을 참조하여 상세히 설명될 것이며, 이 예들은 단지 예시적이며 비한정적으로 고려되어야 한다.

제1 실시예

N,N'디-n-옥틸-3,3'디치오 디프로피온아미드의 제조 방법

반응식은 다음과 같다.

238g (1 몰) 의 디메칠 3,3'디치오 디프로피오네이트와 280g (2.17 몰)의 n-옥틸 아민을 1,000ml 반응 플라스크내의 300ml의 메탄올에 첨가하고, 반응물을 5℃에서 5일 동안 (바람직하게는, 질소 분위기하에서) 교반하였다. 반응 혼합물을 -10℃까지 냉각하고, 원심 분리하여, 329g의 N,N'디-n-옥틸-3,3'디치오 디프로피온아미드 (순도 >95%, 수율 76%)의 고형분을 얻었다. 메탄올을 기화법으로 회수한 후, 원액은 재활용하였다.

제2 실시예

(N-n-옥틸-4-이소치아졸린-3-온 (OIT) 및 N-n-옥틸-4,5-디클로로-4-이소치아졸린-3-온 (DCOIT)을 포함하는) N-n-옥틸 이소치아졸리논의 제조 방법

반응식은 다음과 같다.

200ml (330g, 2.44 몰)의 염화 술푸릴을 1,000ml 반응 플라스크에 넣고, 648g (1.5 몰) 의 N,N'디-n-옥틸-3,3'디치오 디프로피온아미드를 6.5 시간 동안 교반 첨가하였다 (시간당 약 100g씩 첨가함). 3시간의 반응 후에, 염소를 13 시간 동안 시간당 50g씩 반응 혼합물로 흡기시켰다 (aerated) (총량은 약 650g, 9.15몰임). 반응 혼합물의 온도가 40℃가 된 때에, 그 혼합물을 식염수 (saline)로 냉각시키고, 40 내지 45℃의 온도를 유지하였다. 염소의 흡기가 완료된 후에, 반응 혼합물을 동일한 온도에서 2시간 동안 교반하였다.

반응 혼합물이 약산이 될 때까지, 반응 혼합물을 다른 1,000ml 반응 플라스 크 내에서 50℃의 온수 (hot water)로 세정하고, (원하는 경우에) 중탄산나트륨을 이용하여 과다 산성 (excessive acid)를 중화하였다. 메탄올내의 침전물을 재결정하여, 190g의 DCOIT (순도 >95%)를 얻었다. 계속하여, 재결정 원액을 석유 에테르와 메탄올로 석출하여, 61g의 OIT (순도 >93%, 수율 19%)와 49g의 DCOIT (순도 >95%)를 얻었다. DCOIT의 총수율은 56.5%이다.

본 발명은 바람직한 실시예를 통해 예시적으로 설명되었지만, 본 발명의 취지를 벗어남이 없이 변형과 변경이 가능하다는 것은 당해 기술 분야의 전문가에 의해 가능하다는 것과, 이러한 변형과 변경이 본 발명의 범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다.

Claims

하기의 일반식 (I)를 가진 화합물을 제조하는 방법에 있어서,

R¹ 은 C₁-C₈ 알킬, C₃-C₈ 시클로알킬, 및 C₆-C₁₀ 아릴로 이루어진 군에서 선택되고, 선택사항으로서 C₁-C₈ 알킬, C₆-C₁₀ 아릴, C₁-C₈ 알콕시, 및 C₆-C₁₀ 아릴옥시로 이루어진 군에서 선택된 치환체로 치환되고,

R² 과 R³은 서로 독립적으로 수소 또는 염소를 나타내며,

상기 방법은:

하기 일반식 (II)을 가진 화합물

- R¹ 은 전술한 정의를 따름 -

또는 하기 일반식 (III)을 가진 화합물과

- R¹ 은 전술한 정의를 따름 -

염화 술푸릴을 용매 없이 반응시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
제1항에 있어서,

상기 R¹은 선택사항으로서 C₆-C₁₀ 아릴 또는 C₁-C₈ 알콕시로 치환된 C₁-C₈ 알킬을 나타내는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
제2항에 있어서,

상기 R¹은 C₁-C₈ 알킬을 나타내는 것을 특징을 하는 제조 방법.
제3항에 있어서,

상기 R² 및 상기 R³ 모두는 수소 또는 염소를 나타내는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 반응은 -10℃ 내지 75℃의 온도에서 수행되는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
제5항에 있어서,

상기 제조 방법은 상기 화학식 (II)을 가진 화합물을 염화 술푸릴과 반응시키는 단계를 포함하고,

상기 염화 술푸릴에 대한 상기 화학식 (II)을 가진 화합물의 몰비는 1:1 내지 1:11인 것을 특징으로 하는 제조 방법.
제5항에 있어서,

상기 제조 방법은 상기 화학식 (III)을 가진 화합물과 염화 술푸릴의 반응을, 선택사항으로서 염소의 존재 하에서, 반응시키는 단계를 포함하고,

상기 화학식 (III)을 가진 화합물과 상기 염화 술푸릴과 염소의 몰비는 1:1~11:0~11인 것을 특징으로 하는 제조 방법.
제7항에 있어서,

상기 화학식 (III)을 가진 화합물을 제조하는 단계로서,

메탄올을 용매로 하여, 하기 화학식 (IV)를 가진 화합물을

하기의 일반식 (V)를 가진 화합물과

- R¹ 은 전술한 정의를 따름

반응시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
제8항에 있어서,

상기 화학식 (V)를 가진 화합물에 대한 상기 화학식 (IV)를 가진 화합물의 몰비는 1:2.0 내지 1:2.6인 것을 특징으로 하는 제조 방법.
제9항에 있어서,

상기 화학식 (IV)를 가진 화합물과 상기 화학식 (V)를 가진 화합물과의 반응은 -15℃ 내지 65℃의 온도에서 수행되는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
제9항에 있어서,

상기 화학식 (III)를 가진 화합물을 제조하는 단계로서,

R¹ 은 C₁-C₈ 알킬, C₃-C₈ 시클로알킬, 및 C₆-C₁₀ 아릴로 이루어진 군에서 선택되고, 선택사항으로서 C₁-C₈ 알킬, C₆-C₁₀ 아릴, C₁-C₈ 알콕시, 및 C₆-C₁₀ 아릴옥시로 이루어진 군에서 선택된 치환체로 치환되고,

상기 방법은,

메탄올을 용매로 하여, 하기 화학식 (IV)를 가진 화합물을

,

하기의 화학식 (V)를 가진 화합물과

- R¹ 은 전술한 정의를 따름

반응시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
제11항에 있어서,

상기 화학식 (V)를 가진 화합물에 대한 상기 화학식 (IV)를 가진 화합물의 몰비는 1:2.0 내지 1:2.6인 것을 특징으로 하는 제조 방법.
제11항에 있어서,

상기 화학식 (IV)를 가진 화합물과 상기 화학식 (V)를 가진 화합물과의 반응은 -15℃ 내지 65℃의 온도에서 수행되는 것을 특징으로 하는 제조 방법.