KR101214414B1 - 아미노메틸화에 의해 티아졸을 제조하기 위한 화합물 - Google Patents

아미노메틸화에 의해 티아졸을 제조하기 위한 화합물 Download PDF

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KR101214414B1
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스미또모 가가꾸 가부시끼가이샤
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Abstract

하기 화학식 (3) 의 티아졸 화합물의 제조 방법에 있어서:
[화학식 (3)]
Figure 112006092909706-pct00020
[식 중, X1 은 수소 원자 또는 할로겐 원자를 나타낸다],
하기 화학식 (1) 의 화합물을 암모니아 및 포름알데히드와 반응시켜, 하기 화학식 (2) 의 헥사히드로트리아진 화합물을 수득하는 단계:
[화학식 (1)]
Figure 112006092909706-pct00021
[식 중, X1 은 상기 정의한 바와 같고, X2 는 할로겐 원자를 나타낸다],
[화학식 (2)]
Figure 112006092909706-pct00022
[식 중, X1 은 상기 정의한 바와 같다],
및 화학식 (2) 의 화합물을 가수분해하는 단계를 포함하는 방법.

Description

아미노메틸화에 의해 티아졸을 제조하기 위한 화합물 {COMPOUND FOR PREPARING THIAZOLE BY AMINOMETHYLATION}
본 발명은 티아졸 화합물의 제조 방법에 관한 것이다.
하기 화학식 (3) 의 티아졸 화합물, 전형적으로는, 2-클로로-5-(아미노메틸)티아졸은 약제 및 농약을 위한 중간체로서 유용한 화합물이다 (예를 들면, JP 7-14916 B 참고):
[화학식 (3)]
Figure 112006092909706-pct00001
[식 중, X1 은 수소 원자 또는 할로겐 원자를 나타낸다]. 티아졸 화합물의 제조에 대해서는, 몇가지 방법들이 공지되어 있다. 예를 들어, (a) 하기 화학식 (1) 의 화합물을 헥사메틸렌테트라민과 반응시킨 후 가수분해하는 방법 (예를 들면, JP 4-234864 A 및 JP 4-21674 A 참고); (b) 하기 화학식 (1) 의 화합물을 칼륨 프탈이미드와 반응시킨 후 히드라진첨가분해 (hydrazinolysis) 하는 방법 (예를 들면, JP 4-234864 A 참고); (c) 하기 화학식 (1) 의 화합물을 포름아미드와 반응 시킨 후 가수분해하는 방법 (예를 들면, JP 5-286936 A 참고); 및 (d) 하기 화학식 (1) 의 화합물을 암모니아와 반응시키는 방법 (예를 들면, JP 4-234864 A 및 JP 2000-143648 A 참고) 을 들 수 있다:
[화학식 (1)]
Figure 112006092909706-pct00002
[식 중, X1 은 상기 정의한 바와 같고, X2 는 할로겐 원자를 나타낸다].
그러나, 상기 방법 (a) 내지 (c) 에서는 목적한 화학식 (3) 의 티아졸 화합물의 수율이 낮기 때문에, 이들은 공업적 측면에서 반드시 만족스러운 것은 아니다. 상기 방법 (d) 는 저가의 암모니아를 사용하기 때문에 방법 (a) 내지 (c) 에 비해 장점이 있지만, 암모니아를 화학식 (1) 의 화합물에 대해 20 배 이상의 양으로 사용할 경우에도 상당량의 하기 화학식 (4) 의 부산물 화합물이 형성되어, 목적한 화학식 (3) 의 티아졸의 수율이 낮아진다:
[화학식 (4)]
Figure 112006092909706-pct00003
[식 중, X1 은 상기 정의한 바와 같다].
따라서, 추가적인 개선이 요망되어 왔다.
발명의 개시
이러한 상황 하에, 본 발명자들은 부산물, 즉, 화학식 (4) 의 화합물의 형성을 억제하면서 저가의 암모니아를 사용하여 화학식 (3) 의 티아졸 화합물을 제조하기 위한 공업적으로 유리한 방법을 개발하기 위해 부단히 연구해왔으며, 화학식 (1) 의 화합물을, 또한 저가이며 입수가 용이한 암모니아 및 포름알데히드와 반응시켜 신규한 화합물인 하기 화학식 (2) 의 헥사히드로트리아진 화합물을 수득한 다음, 화학식 (2) 의 헥사히드로트리아진 화합물을 가수분해함으로써, 부산물인 화학식 (4) 의 화합물의 형성을 억제하면서 목적한 화학식 (3) 의 티아졸 화합물을 제조할 수 있음을 알아냈다:
[화학식 (2)]
Figure 112006092909706-pct00004
[식 중, X1 은 상기 정의한 바와 같다].
이에 따라, 본 발명을 완성하였다.
다시 말해, 본 발명은 하기 화학식 (3) 의 티아졸 화합물의 제조 방법을 제공하는데:
[화학식 (3)]
Figure 112006092909706-pct00005
[식 중, X1 은 상기 정의한 바와 같다],
상기 방법은 하기 화학식 (1) 의 화합물을 암모니아 및 포름알데히드와 반응시켜, 하기 화학식 (2) 의 헥사히드로트리아진 화합물을 수득하는 단계:
[화학식 (1)]
Figure 112006092909706-pct00006
[식 중, X1 은 수소 원자 또는 할로겐 원자를 나타내고, X2 는 할로겐 원자를 나타낸다],
[화학식 (2)]
Figure 112006092909706-pct00007
[식 중, X1 은 상기 정의한 바와 같다],
및 생성된 화학식 (2) 의 헥사히드로트리아진 화합물을 가수분해하는 단계를 포함한다.
본 발명 수행을 위한 최상의 모드
먼저, 하기 화학식 (1) 의 화합물 (이하 화합물 (1) 로 약칭됨)을 암모니아 및 포름알데히드와 반응시켜 하기 화학식 (2) 의 헥사히드로트리아진 화합물 (이하, 헥사히드로트리아진 화합물 (2) 로 약칭됨) 을 수득하는 단계를 설명할 것이다:
[화학식 (1)]
Figure 112006092909706-pct00008
[식 중, X1 는 수소 원자 또는 할로겐 원자를 나타내고, X2 는 할로겐 원자를 나타냄],
[화학식 (2)]
Figure 112006092909706-pct00009
[식 중, X1 은 상기 정의한 바와 같다].
화합물 (1) 에서, X1 은 수소 원자 또는 할로겐 원자를 나타내고, X2 는 할로겐 원자를 나타낸다. 할로겐 원자의 예에는, 염소 원자, 브롬 원자, 요오드 원자 등이 포함된다.
화합물 (1) 의 예에는, 예를 들어, 5-(클로로메틸)티아졸, 2-클로로-5-(클로로메틸)티아졸, 2-클로로-5-(브로모메틸)티아졸, 2-브로모-5-(브로모메틸)티아졸, 2-클로로-5-(요오도메틸)티아졸, 2-브로모-5-(요오도메틸)티아졸, 2-요오도-5-(요오도메틸)티아졸 등이 포함된다.
화합물 (1) 은 공지된 방법, 예를 들어 JP 4-234864 A 에 기재된 방법에 따라 제조될 수 있다.
화합물 (1) 은 유리 형태일 수 있거나 산 부가염 형태일 수 있다. 산 부가염의 산의 예에는 무기산, 예컨대 염산, 브롬화수소산, 황산, 과염소산 등; 및 유기산, 예컨대 아세트산, 메탄술폰산, 트리플루오로메탄술폰산, p-톨루엔술폰산 등이 포함된다.
암모니아로는, 암모니아 기체가 사용될 수 있거나, 액체 암모니아가 사용될 수 있다. 또한, 암모니아수가 사용될 수 있거나, 또는 메탄올과 같이 암모니아를 가용화시킬 수 있는 유기 용매 중의 암모니아 용액이 사용될 수 있다. 취급 용이성 및 수율의 측면에서, 유기 용매 중의 암모니아 용액이 바람직하게 사용된다.
암모니아는 화합물 (1) 의 몰 당, 통상 1 내지 30 몰, 바람직하게는 2 내지 15 몰, 더욱 바람직하게는 2 내지 10 몰의 양으로 사용된다. 화합물 (1) 을 산 부가염 형태로 사용할 경우, 사용될 수 있는 암모니아의 양은 산 부가 염 중의 산을 고려하여 결정될 수 있다.
포름알데히드로는, 포름알데히드 기체가 사용될 수 있지만, 취급의 측면에서, 파라포름알데히드 또는 포르말린이 바람직하게 사용되며, 파라포름알데히드가 더욱 바람직하게 사용된다. 포름알데히드는 화합물 (1) 의 몰 당 통상 1 내지 10 몰, 바람직하게는 1 내지 8 몰, 더욱 바람직하게는 1 내지 5 몰의 양으로 사용된다. 또한, 바람직하게는, 화합물 (1) 의 몰 당 사용될 수 있는 포름알데히드의 양은 암모니아의 양보다 적다.
반응 온도는 통상 15 내지 100℃, 바람직하게는 20 내지 90℃ 이다. 반응은 통상 대기압에서 또는 0.5 MPa 이하의 압력 (게이지압 (gauge pressure)) 하에서 수행된다.
반응은 용매 없이 수행될 수 있지만, 바람직하게는 불활성 용매 중에서 수행될 수 있다. 상기 용매의 예에는, 예를 들어, 알콜류, 예컨대 메탄올, 에탄올, n-프로판올, 이소프로판올 등; 방향족 탄화수소류, 예컨대 톨루엔, 자일렌 등; 할로겐화 탄화수소, 예컨대 클로로벤젠, 디클로로벤젠 등; 지방족 탄화수소류, 예컨대 헥산, 헵탄, 시클로헥산 등; 에테르류, 예컨대 디에틸 에테르, 테트라히드로푸란, 디옥산 등; 비양성자성 극성 용매, 예컨대 아세토니트릴, 프로피오니트릴, 디메틸술폭시드, N,N-디메틸 아세트아미드 등; 및 물이 포함된다. 이는 단독으로 또는 용매의 혼합물로 사용될 수 있다. 알콜 및 물이 바람직하며, 알콜이 더욱 바람직하다. 사용될 수 있는 용매의 양은 화합물 (1) 의 중량부 당 통상 1 내지 10 부이다.
반응은 통상적으로 화합물 (1) 을 암모니아 및 포름알데히드와 혼합 및 접촉시킴으로써 수행되고, 그 혼합 순서는 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 화합물 (1) 을 암모니아 및 포름알데히드와 혼합하여 주어진 온도에서 반응을 수행할 수 있거나, 또는 포름알데히드와 미리 혼합한 화합물 (1) 을 암모니아에 첨가하여 반응을 수행할 수 있다. 이와 달리, 암모니아와 포름알데히드를 혼합하고, 이 혼합물에 화합물 (1) 을 첨가하여 반응을 수행할 수 있다. 추가로, 포름알데히드에 화합물 (1) 과 암모니아를 동시에 첨가하여 반응을 수행할 수 있다. 또한, 암모니아에 화합물 (1) 과 포름알데히드를 동시에 첨가하여 반응을 수행할 수 있다.
필요시, 반응을 4 급 암모늄 염, 예컨대 트리에틸벤질암모늄 클로라이드, 트리-n-옥틸메틸암모늄 클로라이드, 트리메틸데실암모늄 클로라이드, 테트라메틸암모늄 브로마이드, 테트라-n-부틸암모늄 브로마이드 등; 또는 상 전이 촉매, 예컨대 크라운 (crown) 에테르 등의 존재 하에서 수행할 수 있다.
이 반응에 의해 불안정한 중간체인 하기 화학식 (5) 의 메틸렌이민 화합물을 형성한 후, 이를 삼량체화 (trimerization) 하여 헥사히드로트리아진 화합물 (2) 를 형성하는 것이 고려된다:
[화학식 (5)]
Figure 112006092909706-pct00010
[식 중, X1 은 상기 정의한 바와 같다].
반응의 완료 후, 헥사히드로트리아진 화합물 (2) 를 함유하는 반응 혼합물을 수득하고, 예를 들어 반응 혼합물을 농축시켜 헥사히드로트리아진 화합물 (2) 를 단리할 수 있다. 이와 달리, 반응 화합물을 그대로 또는 부분 농축 후 냉각시킴으로써 헥사히드로트리아진 화합물 (2) 를 결정으로 단리할 수 있다. 또한, 물과 소수성 유기 용매를 반응 혼합물에 그대로 또는 이의 농축 후 첨가함으로써, 혼합물을 추출 처리하고, 생성된 유기층을 농축시킴으로써 헥사히드로트리아진 화합물 (2) 를 단리할 수 있다. 또한, 헥사히드로트리아진 화합물 (2) 를 산 부가 염, 예컨대 히드로클로라이드, 술페이트 등으로 단리할 수 있다.
소수성 유기 용매의 예에는, 할로겐화 탄화수소류, 예컨대 클로로벤젠, 디클로로벤젠 등; 에스테르류, 예컨대 에틸 아세테이트, 부틸 아세테이트 등; 케톤류, 예컨대 메틸 에틸 케톤, 메틸 이소부틸 케톤 등; 및 방향족 탄화수소류, 예컨대 톨루엔, 자일렌 등이 포함된다. 이들은 단독으로 또는 용매의 혼합물로 사용될 수 있다. 사용될 수 있는 이의 양은 특별히 제한되지 않는다.
이와 달리, 반응 혼합물로부터 헥사히드로트리아진 화합물 (2) 를 단리하지 않고, 헥사히드로트리아진 화합물 (2) 를 함유하는 반응 혼합물 또는 유기층을 후술되는 후속적 가수분해 단계에 사용할 수 있다.
이렇게 수득된 헥사히드로트리아진 화합물 (2) 의 예에는, 예를 들어 1,3,5-트리스{(티아졸-5-일)메틸}-1,3,5-헥사히드로트리아진, 1,3,5-트리스{(2-클로로티아졸-5-일)메틸}-1,3,5-헥사히드로트리아진, 1,3,5-트리스{(2-브로모티아졸-5-일)메틸}-1,3,5-헥사히드로트리아진 등이 포함된다.
다음으로, 수득된 헥사히드로트리아진 화합물 (2) 를 가수분해함으로써 하기 화학식 (3) 의 티아졸 화합물 (이하, 티아졸 화합물 (3) 으로 약칭됨) 을 제조하는 단계를 설명할 것이다:
[화학식 (3)]
Figure 112006092909706-pct00011
[식 중, X1 은 상기 정의한 바와 같다].
이 단계는 이전 단계에서 수득된 헥사히드로트리아진 화합물 (2) 를 티아졸 화합물 (3) 으로 전환시키기 위한, 상기 헥사히드로트리아진 화합물 (2) 의 가수분해이며, 통상적으로 헥사히드로트리아진 화합물 (2) 와 산 수용액을 혼합하여 서로 접촉시킴으로써 수행된다. 산 수용액의 예에는, 예를 들어 염산, 황산, 인산, 질산 등의 수용액이 포함된다. 염산 또는 황산의 수용액이 바람직하다. 수용액 중의 산의 농도는 특별히 제한되지 않는다. 산은 헥사히드로트리아진 화합물 (2) 의 몰 당 통상적으로 1 내지 30 몰, 바람직하게는 3 내지 15 몰의 양으로 사용된다.
상술한 바와 같이, 이전 단계에서 형성된 헥사히드로트리아진 화합물 (2) 를 반응 혼합물로부터 단리한 다음 가수분해할 수 있거나, 또는 헥사히드로트리아진 화합물 (2) 를 단리하지 않고 헥사히드로트리아진 화합물 (2) 를 함유하는 반응 혼합물 또는 유기층을 직접 가수분해시킬 수 있다.
가수분해 온도는 통상 10 내지 100℃, 바람직하게는 25 내지 70℃ 이다.
헥사히드로트리아진 화합물 (2) 의 가수분해가 진행되면서, 포름알데히드가 부산물로 형성된다. 부산물인 포름알데히드의 제거를 용이하게 하기 위해, 바람직하게는 헥사히드로트리아진 화합물 (2) 의 가수분해를 저급 알콜 화합물의 존재 하에 수행하여, 부산물로서 형성된 포름알데히드를 아세탈로 전환시킨다. 저급 알콜 화합물의 예에는, 예를 들어 탄소수 1 내지 4 의 저급 알콜 화합물, 예컨대 메탄올, 에탄올 등이 포함된다. 저급 알콜 화합물은 헥사히드로트리아진 화합물 (2) 의 몰 당 통상 1.5 몰 이상, 바람직하게는 2 몰 이상, 더욱 바람직하게는 2.5 몰 이상의 양으로 사용되며, 상한은 특별히 제한되지 않는다. 헥사히드로트리아진 화합물 (2) 를 함유하는 반응 혼합물을 그대로 사용할 경우, 및 저급 알콜 화합물이 반응 혼합물에 존재할 경우, 사용될 수 있는 저급 알콜 화합물의 양은 반응 혼합물 중의 그의 양을 고려하여 결정될 수 있다. 또한, 때로 포름알데히드가 반응 혼합물 중에 잔류한다. 이러한 경우, 저급 알콜 화합물은 부산물로 형성된 포름알데히드 뿐만 아니라 반응 혼합물 중에 잔류하는 포름알데히드까지 아세탈로 전환시키기에 충분한 양으로 사용될 수 있다. 물론, 헥사히드로트리아진 화합물 (2) 의 가수분해 후, 포름알데히드를 아세탈로 전환시킬 수 있다.
가수분해의 완료 후, 티아졸 화합물 (3) 또는 이의 산 부가염을 예를 들어 농축에 의해 단리할 수 있다. 이와 달리, 티아졸 화합물 (3) 은 반응 혼합물을 농축시키고, 알칼리 수용액 및 소수성 유기 용매를 이에 첨가하여 상기 혼합물을 추출 처리하고, 생성된 유기층을 농축시킴으로써 단리될 수 있다. 알칼리 수용액의 예에는, 알칼리 금속 수산화물, 예컨대 수산화나트륨 수용액 등이 포함된다. 사용될 수 있는 알칼리 수용액의 양은, 추출 시 수층의 pH 가 통상 8 내지 14, 바람직하게는 10 내지 14 의 범위 내가 되도록 한다.
또한, 티아졸 화합물 (3) 의 산 부가염은 상기 추출에서 수득된 유기층을 산 수용액과 혼합하고 층으로 분리하여 티아졸 화합물 (3) 의 산 부가염을 함유하는 수용액을 수득하고, 임의로 상기 수용액을 부분적으로 농축시킴으로서 단리될 수 있다. 또한, 티아졸 화합물 (3) 의 산 부가염의 결정은, 티아졸 화합물 (3) 의 산 부가염을 거의 용해시키지 않는 불충분 용매를 상기 수용액에 첨가함으로써 침전될 수 있다. 산 수용액의 예에는, 염산, 황산, 아세트산, 메탄술폰산 등과 같은 산의 수용액이 포함된다. 사용될 수 있는 수용액의 양은, 추출 시 수층의 pH 가 통상 2.5 내지 5.5, 바람직하게는 3 내지 5 의 범위 내가 되도록 한다. 이렇게 수득된 티아졸 화합물 (3) 의 산 부가염을 함유하는 수용액이 착색되어 있을 경우, 이 용액은 예를 들어, 활성탄과 같은 탈색제를 상기 수용액에 첨가하여 탈색처리될 수 있다.
이렇게 수득된 티아졸 화합물 (3) 의 예에는 5-(아미노메틸)티아졸, 2-클로로-5-(아미노메틸)티아졸, 2-브로모-5-(아미노메틸)티아졸 등이 포함된다.
본 발명은 추가로 하기 실시예에 의해 상세히 설명될 것이나, 본 발명이 이 실시예에 제한되는 것은 아니다. 실시예에서의 분석을 위해, 고성능 액체 크로마토그래피 (HPLC) 를 사용하였으며; 2-클로로-5-(클로로메틸)티아졸을 기준으로 수율 및 회수율을 계산하였다. 하기 실시예에서, 달리 언급되지 않는 한, 모든 부 및 퍼센트는 중량 기준이다.
실시예 1
유리 오토클레이브에, 95.3 부의 2-클로로-5-(클로로메틸)티아졸 (함량: 96.5%), 51.9 부의 파라포름알데히드 (함량: 95%) 및 311 부의 메탄올 중 12% 암모니아 용액을 충전시키고, 혼합물을 70℃ 의 내부 온도에서 3 시간 동안 교반하면서 반응시켰다. 반응 동안 최대 내부 압력 (게이지압) 은 0.09 MPa 이었다. 오토클레이브를 150 부의 메탄올로 세정하여, 상기 수득된 1,3,5-트리스{(2-클로로 티아졸-5-일)메틸}-1,3,5-헥사히드로트리아진을 함유하는 반응 혼합물을 4-목 플라스크로 옮기고, 15 분간 질소로 버블링 (bubbling) 하여, 반응 혼합물 중에 잔류하는 암모늄을 제거한 다음, 감압 하에 농축시켜 60 부의 메탄올을 증류시켰다. 생성된 농축 잔류물에 60 부의 메탄올 및 188 부의 35% 염산을 첨가하고, 혼합물을 60℃ 의 내부 온도에서 1.5 시간 동안 환류시켰다. 혼합물을 40℃ 이하의 내부 온도로 냉각시킨 다음, 감압 하에 농축시켜, 246 부의 농축 잔류물을 수득하였다. 농축 잔류물에, 57.5 부의 물, 282 부의 메틸 이소부틸 케톤 및 367 부의 27% 수산화나트륨 수용액을 첨가하여 pH 를 13 으로 조정함으로써, 혼합물을 추출 처리하고, 유기층 및 수층을 수득하였다. 수층을 메틸 이소부틸 케톤으로 3 회 더 추출하고, 수득된 메틸 이소부틸 케톤층을 앞서 수득한 유기층과 조합하여, 2-클로로-5-(아미노메틸)티아졸을 함유하는 용액을 수득하였다. 2-클로로-5-(아미노메틸)티아졸의 수율은 91.2% 였으며, 비스{(2-클로로티아졸-5-일)메틸}아민의 수율은 2.8% 였다.
이렇게 수득된 2-클로로-5-(아미노메틸)티아졸을 함유하는 용액을 33.6 부의 14% 수산화나트륨 수용액으로 세정한 후, 100 부의 물과 55.7 부의 35% 염산을 첨가하여 pH 를 3.3 으로 조정하였다. 이어서, 상기 층을 분리하고, 생성된 수층 230 부를 감압 하에 농축시켜, 194 부의 농축 잔류물을 수득하였다. 농축 잔류물에 1 부의 활성탄을 첨가하고, 혼합물을 실온에서 1 시간 동안 교반하면서 유지시켰다. 활성탄을 여과하고 약 10 부의 물로 세정하여, 2-클로로-5-(아미노메틸)티아졸 히드로클로라이드를 함유하는 수용액 204 부를 수득하였다. 2-클로 로-5-(아미노메틸)티아졸 히드로클로라이드의 함량은 42.4% 였으며, 수율은 85.2% 였다.
실시예 2
유리 오토클레이브에, 16.7 부의 2-클로로-5-(클로로메틸)티아졸 (함량: 95.7%), 9.04 부의 파라포름알데히드 (함량: 95%) 및 16.7 부의 메탄올을 충전시키고, 내부 온도를 70℃ 로 조정하였다. 여기에 57.9 중량부의 메탄올 중 14% 암모니아 용액을 1 시간에 걸쳐 적가하였다. 첨가 완료 후, 혼합물을 동일한 온도에서 3 시간 동안 반응시켰다. 반응 동안의 최대 내부 압력 (게이지압) 은 0.15 MPa 이었다. 오토클레이브를 50 부의 메탄올로 세정하여, 수득된 1,3,5-트리스{(2-클로로티아졸-5-일)메틸}-1,3,5-헥사히드로트리아진을 함유하는 반응 혼합물을 4-목 플라스크로 옮기고, 감압 하에 농축시켜, 42.7 부의 농축 잔류물을 수득하였다. 농축 잔류물에 73.2 부의 메탄올 및 32.8 부의 35% 염산을 첨가하고, 혼합물을 60℃ 의 내부 온도에서 1.5 시간 동안 환류시켰다. 혼합물을 40℃ 이하의 내부 온도로 냉각시킨 다음, 감압 하에 농축시켜, 42.2 부의 농축 잔류물을 수득하였다. 농축 잔류물에, 49 부의 메틸 이소부틸 케톤 및 69 부의 27% 수산화나트륨 수용액을 첨가하여 pH 를 13 으로 조정함으로써, 혼합물을 추출 처리하고 유기층 및 수층을 수득하였다. 수층을 메틸 이소부틸 케톤으로 3 회 더 추출하고, 수득된 메틸 이소부틸 케톤층을 앞서 수득한 유기층과 조합하여, 2-클로로-5-(아미노메틸)티아졸을 함유하는 용액을 수득하였다. 2-클로로-5-(아미노메틸)티아졸의 수율은 87.1% 였으며, 비스{(2-클로로티아졸-5-일)메틸}아민의 수율 은 1.2% 였다.
실시예 3
유리 오토클레이브에, 16.8 부의 2-클로로-5-(클로로메틸)티아졸 (함량: 95.6%), 9.05 부의 파라포름알데히드 (함량: 95%) 및 135 부의 메탄올 중 24% 암모니아 용액을 충전시키고, 혼합물을 70℃ 의 내부 온도에서 3 시간 동안 교반하면서 반응시켰다. 반응 동안의 최대 내부 압력 (게이지압) 은 0.37 MPa 이었다. 오토클레이브를 20 부의 메탄올로 세정하여, 수득된 1,3,5-트리스{(2-클로로티아졸-5-일)메틸}-1,3,5-헥사히드로트리아진을 함유하는 반응 혼합물을 4-목 플라스크로 옮기고, 감압 하에 농축시켜, 40 부의 농축 잔류물을 수득하였다. 농축 잔류물에, 73.2 부의 메탄올 및 32.8 부의 35% 염산을 첨가하고, 약 60℃ 의 내부 온도에서 1.5 시간 동안 환류시켰다. 혼합물을 40℃ 이하의 내부 온도로 냉각시킨 다음, 감압 하에 농축시켜 41.7 부의 농축 잔류물을 수득하였다. 농축 잔류물에, 49 부의 톨루엔 및 51.8 부의 30% 수산화나트륨 수용액을 첨가하여 pH 를 13 으로 조정하여, 혼합물을 추출 처리하고 유기층 및 수층을 수득하였다. 수층을 톨루엔으로 3 회 더 추출하고, 수득된 톨루엔층을 앞서 수득한 유기층과 조합하여, 2-클로로-5-(아미노메틸)티아졸을 함유하는 용액을 수득하였다. 2-클로로-5-(아미노메틸)티아졸의 수율은 93.3% 였고, 비스{(2-클로로티아졸-5-일)메틸}아민의 수율은 2.6% 였다.
수득된 2-클로로-5-(아미노메틸)티아졸을 함유하는 용액을 5.8 부의 14% 수산화나트륨 수용액으로 세정한 후, 17.5 부의 물과 9 부의 35% 염산을 첨가하여 pH 를 4.9 로 조정하여, 2-클로로-5-(아미노메틸)티아졸 히드로클로라이드를 함유하는 수용액 38.9 부를 수득하였다. 2-클로로-5-(아미노메틸)티아졸 히드로클로라이드의 함량은 38.6% 였으며, 수율은 85.1% 였다.
실시예 4
유리 오토클레이브에, 16.6 부의 2-클로로-5-(클로로메틸)티아졸 (함량: 96.5%), 9.04 부의 파라포름알데히드 (함량: 95%) 및 54.1 부의 메탄올 중 10.5% 암모니아 용액을 충전시키고, 혼합물을 70℃ 의 내부 온도에서 3 시간 동안 교반하면서 반응시켰다. 반응 동안의 최대 내부 압력 (게이지압) 은 0.08 MPa 이었다. 오토클레이브를 60 부의 메탄올로 세정하여, 수득된 1,3,5-트리스{(2-클로로티아졸-5-일)메틸}-1,3,5-헥사히드로트리아진을 함유하는 반응 혼합물을 4-목 플라스크로 옮긴 다음, 감압 하에 농축시켜 40 부의 농축 잔류물을 수득하였다. 농축 잔류물에 73.2 부의 메탄올 및 32.8 부의 35% 염산을 첨가하고, 혼합물을 60℃ 의 내부 온도에서 1.5 시간 동안 환류시켰다. 혼합물을 40℃ 이하의 내부 온도로 냉각시킨 다음, 감압 하에 농축시켜 42.8 부의 농축 잔류물을 수득하였다. 농축 잔류물에, 11.4 부의 물, 49 부의 메틸 이소부틸 케톤 및 60.9 부의 27% 수산화나트륨 수용액을 첨가하여 pH 를 13 으로 조정함으로써, 혼합물을 추출 처리하고 유기층 및 수층을 수득하였다. 수층을 메틸 이소부틸 케톤으로 3 회 더 추출하고, 수득된 메틸 이소부틸 케톤층을 앞서 수득한 유기층과 조합하여 2-클로로-5-(아미노메틸)티아졸을 함유하는 용액을 수득하였다. 2-클로로-5-(아미노메틸)티아졸의 수율은 91.2% 였고, 비스{(2-클로로티아졸-5-일)메틸}아민의 수율은 2.0% 였다.
실시예 5
유리 오토클레이브에, 29 부의 2-클로로-5-(클로로메틸)티아졸 (함량: 96.5%), 10.5 부의 파라포름알데히드 (함량: 95%) 및 94.6 부의 메탄올 중 9% 암모니아 용액을 충전시키고, 혼합물을 70℃ 의 내부 온도에서 3 시간 동안 교반하면서 반응시켰다. 반응 동안의 최대 내부 압력 (게이지압) 은 0.09 MPa 이었다. 오토클레이브를 60 부의 메탄올로 세정하여, 수득된 1,3,5-트리스{(2-클로로티아졸-5-일)메틸}-1,3,5-헥사히드로트리아진을 함유하는 반응 혼합물을 4-목 플라스크로 옮긴 다음, 감압 하에 농축시켜 57.8 부의 농축 잔류물을 수득하였다. 농축 잔류물에, 128 부의 메탄올 및 57.4 부의 35% 염산을 첨가하고, 혼합물을 60℃ 의 내부 온도에서 1.5 시간 동안 환류시켰다. 혼합물을 40℃ 이하의 내부 온도로 냉각시킨 다음, 감압 하에 농축시켜 75.1 부의 농축 잔류물을 수득하였다. 농축 잔류물에, 20 부의 물, 85.7 부의 메틸 이소부틸 케톤 및 113.5 부의 27% 수산화나트륨 수용액을 첨가하여 pH 를 13 으로 조정함으로써, 혼합물을 추출 처리하고 유기층 및 수층을 수득하였다. 수층을 메틸 이소부틸 케톤으로 추가로 추출하고, 수득된 메틸 이소부틸 케톤층을 앞서 수득한 유기층과 조합하여, 2-클로로-5-(아미노메틸)티아졸을 함유하는 용액을 수득하였다. 2-클로로-5-(아미노메틸)티아졸의 수율은 86.2% 였고, 비스{(2-클로로티아졸-5-일)메틸}아민의 수율은 4.3% 였다.
실시예 6
유리 오토클레이브에, 10.6 부의 2-클로로-5-(클로로메틸)티아졸 (함량: 95%), 2.3 부의 파라포름알데히드 (함량: 95%) 및 30.5 부의 메탄올 중 10% 암모니아 용액을 충전시키고, 혼합물을 70℃ 의 내부 온도에서 3 시간 동안 교반하면서 반응시켰다. 반응 동안의 최대 내부 압력 (게이지압) 은 0.10 MPa 이었다. 오토클레이브를 30 부의 메탄올로 세정하여, 수득된 1,3,5-트리스{(2-클로로티아졸-5-일)메틸}-1,3,5-헥사히드로트리아진을 함유하는 반응 혼합물을 4-목 플라스크로 옮긴 다음, 감압 하에 농축시켜 27.1 중량부의 농축 잔류물을 수득하였다. 농축 잔류물에, 45.8 부의 메탄올 및 11.8 부의 35% 염산을 첨가하고, 혼합물을 60℃ 의 내부 온도에서 1.5 시간 동안 환류시켰다. 혼합물을 40℃ 이하의 내부 온도로 냉각시킨 다음, 감압 하에 농축시켜 35.8 부의 농축 잔류물을 수득하였다. 농축 잔류물에, 30.6 부의 메틸 이소부틸 케톤 및 24.5 부의 30% 수산화나트륨 수용액을 첨가하여 pH 를 13 으로 조정함으로써, 혼합물을 추출 처리하고 유기층 및 수층을 수득하였다. 수층을 메틸 이소부틸 케톤으로 3 회 더 추출하고, 수득된 메틸 이소부틸 케톤층을 앞서 수득한 유기층과 조합하여, 2-클로로-5-(아미노메틸)티아졸을 함유하는 용액을 수득하였다. 2-클로로-5-(아미노메틸)티아졸의 수율은 80.1% 였고, 비스{(2-클로로티아졸-5-일)메틸}아민의 수율은 8.9% 였다.
실시예 7
유리 오토클레이브에, 16.7 부의 2-클로로-5-(클로로메틸)티아졸 (함량: 95.7%), 23.2 부의 포르말린 (함량: 37%) 및 30.9 부의 메탄올 중 21% 암모니아 용액을 충전시키고, 혼합물을 70℃ 의 내부 온도에서 3 시간 동안 교반하면서 반응시켰다. 반응 동안의 최대 내부 압력 (게이지압) 은 0.05 MPa 이었다. 오토 클레이브를 60 부의 메탄올로 세정하여, 수득된 1,3,5-트리스{(2-클로로티아졸-5-일)메틸}-1,3,5-헥사히드로트리아진을 함유하는 반응 혼합물을 4-목 플라스크로 옮긴 다음, 감압 하에 농축시켜 50.9 부의 농축 잔류물을 수득하였다. 농축 잔류물에 73.2 부의 메탄올 및 32.8 부의 35% 염산을 첨가하고, 혼합물을 60℃ 의 내부 온도에서 1.5 시간 동안 환류시켰다. 혼합물을 40℃ 이하의 내부 온도로 냉각시킨 다음, 감압 하에 농축시켜 52.5 부의 농축 잔류물을 수득하였다. 농축 잔류물에, 49 부의 메틸 이소부틸 케톤 및 67.3 부의 27% 수산화나트륨 수용액을 첨가하여 pH 를 13 으로 조정함으로써, 혼합물을 추출 처리하고 유기층 및 수층을 수득하였다. 수층을 메틸 이소부틸 케톤으로 3 회 더 추출하고, 수득된 메틸 이소부틸 케톤층을 앞서 수득한 유기층과 조합하여, 2-클로로-5-(아미노메틸)티아졸을 함유하는 용액을 수득하였다. 2-클로로-5-(아미노메틸)티아졸의 수율은 87.5% 였으며, 비스{(2-클로로티아졸-5-일)메틸}아민의 수율은 2.2% 였다.
실시예 8
유리 오토클레이브에, 29.3 부의 2-클로로-5-(클로로메틸)티아졸 (함량: 95.7%), 15.8 부의 파라포름알데히드 (함량: 95 중량%) 및 87.3 부의 메탄올 중 13% 암모니아 용액을 충전시키고, 혼합물을 70℃ 의 내부 온도에서 3 시간 동안 교반하면서 반응시켰다. 반응 동안의 최대 내부 압력 (게이지압) 은 0.08 MPa 이었다. 반응 완료 후, 1,3,5-트리스{(2-클로로티아졸-5-일)메틸}-1,3,5-헥사히드로트리아진을 함유하는 반응 혼합물을 5℃ 의 내부 온도로 냉각시켜 고체를 침전시키고, 고체를 여과에 의해 수거하였다. 수거된 고체를 감압 하에 건조시켜, 21.9 부의 1,3,5-트리스{(2-클로로티아졸-5-일)메틸}-1,3,5-헥사히드로트리아진을 수득하였다.
MS(FD): 단일동위원소 피크 (monoisotopic peak) 에서의 m/z 480 (Cl x 3 의 동위원소 패턴)
1H-NMR (CDCl3, 270 MHz, δ/ppm)
3.50(brs, 2H), 3.82(s, 2H), 7.33(s, 1H)
13C-NMR (CDCl3, 68 MHz,δ/ppm)
48.85, 72.34, 138.73, 139.29, 151.71
이렇게 수득된 1,3,5-트리스{(2-클로로티아졸-5-일)메틸}-1,3,5-헥사히드로트리아진을 메탄올 중 염산으로 가수분해하여 2-클로로-5-(아미노메틸)티아졸을 수득하였다. 수율: 65.9%. 비스{(2-클로로티아졸-5-일)메틸}아민의 수율은 0.5% 였다.
실시예 9
스테인레스-스틸 오토클레이브에, 15.5 부의 2-클로로-5-(클로로메틸)티아졸 (함량: 96.5%), 8.7 부의 파라포름알데히드 (함량: 92%) 및 24.4 부의 메탄올 중 24% 암모니아 용액을 충전시키고, 혼합물을 70℃ 의 내부 온도에서 3 시간 동안 교반하면서 반응시켰다. 반응 동안의 최대 내부 압력 (게이지압) 은 0.02 MPa 이었다. 오토클레이브를 약 15 부의 메탄올로 세정하여, 수득된 1,3,5-트리 스{(2-클로로티아졸-5-일)메틸}-1,3,5-헥사히드로트리아진을 함유하는 반응 혼합물을 또다른 플라스크로 옮긴 다음, 감압 하에 농축시켜 45.2 중량부의 농축 잔류물을 수득하였다. 농축 잔류물에 메탄올을 첨가하여, 용액의 부피가 228 부가 되게 한 다음, 32.5 부의 35% 염산을 첨가하고, 혼합물을 50℃ 의 내부 온도에서 30 분간 교반하면서 유지시켰다. 그 다음, 혼합물을 실온으로 냉각시키고, 여기에 물을 첨가하여 2-클로로-5-(아미노메틸)티아졸을 함유하는 수용액 260.2 부를 수득하였다. 2-클로로-5-(아미노메틸)티아졸의 수율은 93.3% 였고, 비스{(2-클로로티아졸-5-일)메틸}아민의 수율은 2.0% 였다.
비교예 1
스테인레스-스틸 오토클레이브에, 15.7 부의 2-클로로-5-(클로로메틸)티아졸 (함량: 95.7%) 및 25.4 부의 메탄올 중 24% 암모니아 용액을 충전시키고, 혼합물을 70℃ 의 내부 온도에서 3 시간 동안 교반하면서 반응시켰다. 반응 동안의 최대 내부 압력 (게이지압) 은 0.28 MPa 이었다. 오토클레이브를 약 15 부의 메탄올로 세정하여, 수득된 반응 혼합물을 또다른 플라스크로 옮긴 다음, 감압 하에 농축시켜 26.1 부의 농축 잔류물을 수득하였다. 농축 잔류물에 메탄올을 첨가하여, 2-클로로-5-(아미노메틸)티아졸을 함유하는 용액 228 부를 수득하였다. 2-클로로-5-(아미노메틸)티아졸의 수율은 41.4% 였고, 비스{(2-클로로티아졸-5-일)메틸}아민의 수율은 24.5% 였다.
실시예 10
유리 오토클레이브에, 29.3 부의 2-클로로-5-(클로로메틸)티아졸 (함량: 95.7%), 15.8 부의 파라포름알데히드 (함량: 95%), 56.9 부의 메탄올 중 20% 암모니아 용액 및 43.9 부의 톨루엔을 충전시키고, 혼합물을 70℃ 의 내부 온도에서 5 시간 동안 교반하면서 반응시켰다. 반응 동안의 최대 내부 압력 (게이지압) 은 0.09 MPa 이었다. 오토클레이브를 46 부의 메탄올로 세정하여, 수득된 1,3,5-트리스{(2-클로로티아졸-5-일)메틸}-1,3,5-헥사히드로트리아진을 함유하는 반응 혼합물을 4-목 플라스크로 옮긴 다음, 감압 하에 농축시켜 162.4 부의 농축 잔류물을 수득하였다. 농축 잔류물에, 23.6 부의 메탄올 및 57.4 부의 35% 염산을 첨가하고, 혼합물을 60℃ 의 내부 온도에서 1.5 시간 동안 환류시켰다. 혼합물을 40℃ 이하의 내부 온도로 냉각시킨 다음, 감압 하에 농축시켜 74.3 부의 농축 잔류물을 수득하였다. 농축 잔류물에, 20 부의 물, 85.7 부의 메틸 이소부틸 케톤 및 108.2 부의 27% 수산화나트륨 수용액을 첨가하여 pH 를 13 으로 조정함으로써, 혼합물을 추출 처리하고 유기층 및 수층을 수득하였다. 수층을 톨루엔으로 3 회 더 추출하고, 수득된 톨루엔층을 앞서 수득한 유기층과 조합하여, 2-클로로-5-(아미노메틸)티아졸을 함유하는 용액을 수득하였다. 2-클로로-5-(아미노메틸)티아졸의 수율은 92.3% 였고, 비스{(2-클로로티아졸-5-일)메틸}아민의 수율은 2.2% 였다.
수율로부터 계산한 바로는, 톨루엔으로 추출한 후의 수층이 2.5% 의 2-클로로-5-(아미노메틸)티아졸을 함유했기 때문에, 2-클로로-5-(아미노메틸)티아졸의 반응 수율은 94.8% 였다.
실시예 11
유리 오토클레이브에, 15.8 부의 파라포름알데히드 (함량: 95%) 및 94.6 부의 메탄올 중 12% 암모니아 용액을 충전하였다. 실온에서 상기 혼합물에 29 부의 2-클로로-5-(클로로메틸)티아졸 (함량: 96.6%) 을 첨가하고, 생성된 혼합물을 40℃ 의 내부 온도에서 3 시간 동안, 이어서 50℃ 의 내부 온도에서 3 시간 동안, 및 추가로 70℃ 의 내부 온도에서 1 시간 동안 교반하면서 반응시켰다. 반응 동안의 최대 내부 압력 (게이지압) 은 0.09 MPa 이었다. 오토클레이브를 60 부의 메탄올로 세정하여, 수득된 1,3,5-트리스{(2-클로로티아졸-5-일)메틸}-1,3,5-헥사히드로트리아진을 함유하는 반응 혼합물을 4-목 플라스크로 옮긴 다음, 감압 하에 농축시켜 87.9 부의 농축 잔류물을 수득하였다. 농축 잔류물에 101 부의 물을 첨가한 다음, 혼합물을 감압 하에 농축시켜 146.9 부의 농축 잔류물을 수득하였다. 농축 잔류물에 117 부의 톨루엔을 첨가하여, 혼합물을 75℃ 의 내부 온도에서 추출 처리하여 149 부의 톨루엔층 및 수층을 수득하였다. 톨루엔층을 HPLC 로 분석했을 때, 1,3,5-트리스{(2-클로로티아졸-5-일)메틸}-1,3,5-헥사히드로트리아진, 2-클로로-5-(아미노메틸)티아졸 및 비스{(2-클로로티아졸-5-일)메틸}아민이 각각 91.8%, 2.7% 및 2.1% 의 수율로 함유되어 있었다.
교반하면서, 수득된 톨루엔층 148.6 부에 21.5 부의 35% 염산을 첨가한 다음 정치시켜, 오일층 및 수층으로 분리시켰다. 오일층에 1.2 부의 물을 첨가하여 혼합물을 추출 처리하고, 수득된 수층을 앞서 수득한 수층과 조합하였다. 조합된 수층에 39.5 부의 메탄올을 첨가하고, 혼합물을 약 60℃ 의 내부 온도에서 1.5 시간 동안 환류시켰다. 혼합물을 40℃ 이하의 내부 온도로 냉각시킨 다음, 감 압 하에 농축시켜 38.9 부의 농축 잔류물을 수득하였다. 농축 잔류물에 20 부의 물, 82.6 부의 톨루엔 및 35 부의 27% 수산화나트륨 수용액을 첨가하여 pH 를 13 으로 조정함으로써, 혼합물을 추출 처리하고 유기층 및 수층을 수득하였다. 수층을 톨루엔으로 3 회 더 추출하고, 수득된 톨루엔층을 앞서 수득한 유기층과 조합하여, 2-클로로-5-(아미노메틸)티아졸을 함유하는 용액을 수득하였다. 2-클로로-5-(아미노메틸)티아졸의 수율은 87.2% 였고, 비스{(2-클로로티아졸-5-일)메틸}아민의 수율은 1.9% 였다.
본 발명에 따르면, 화학식 (4) 의 부산물의 형성을 억제하면서, 약제 및 농약에 대한 중간체로서 유용한 화학식 (3) 의 티아졸 화합물을 공업적으로 유리하게 제조할 수 있다.

Claims (13)

  1. 하기 화학식 (3) 의 티아졸 화합물의 제조 방법에 있어서:
    [화학식 (3)]
    Figure 112006092909706-pct00012
    [식 중, X1 은 수소 원자 또는 할로겐 원자를 나타낸다],
    하기 화학식 (1) 의 화합물을 암모니아 및 포름알데히드와 반응시켜 하기 화학식 (2) 의 헥사히드로트리아진 화합물을 수득하는 단계:
    [화학식 (1)]
    Figure 112006092909706-pct00013
    [식 중, X1 은 상기 정의한 바와 같고, X2 는 할로겐 원자를 나타낸다],
    [화학식 (2)]
    Figure 112006092909706-pct00014
    [식 중, X1 은 상기 정의한 바와 같다],
    및 생성된 화학식 (2) 의 헥사히드로트리아진 화합물을 가수분해하는 단계를 포함하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 포름알데히드가 파라포름알데히드 또는 포르말린인 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 포름알데히드를 화학식 (1) 의 화합물의 몰 당 1 내지 10 몰의 양으로 사용하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 암모니아를 화학식 (1) 의 화합물의 몰 당 2 내지 10 몰의 양으로 사용하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 화학식 (2) 의 헥사히드로트리아진 화합물과 산 수용액을 접촉시켜 가수분해를 수행하는 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 탄소수 1 내지 4의 알콜 화합물의 존재 하에 가수분해를 수행하는 방법.
  7. 하기 화학식 (2) 의 헥사히드로트리아진 화합물 또는 이의 산 부가염:
    [화학식 (2)]
    Figure 112006092909706-pct00015
    [식 중, X1 은 수소 원자 또는 할로겐 원자를 나타낸다].
  8. 하기 화학식 (2) 의 헥사히드로트리아진 화합물의 제조 방법에 있어서:
    [화학식 (2)]
    Figure 112006092909706-pct00016
    [식 중, X1 은 수소 원자 또는 할로겐 원자를 나타낸다],
    하기 화학식 (1) 의 화합물을 암모니아 및 포름알데히드와 반응시키는 것을 포함하는 방법:
    [화학식 (1)]
    Figure 112006092909706-pct00017
    [식 중, X1 은 상기 정의한 바와 같고, X2 는 할로겐 원자를 나타낸다].
  9. 제 8 항에 있어서, 포름알데히드를 화학식 (1) 의 화합물의 몰 당 1 내지 10 몰의 양으로 사용하는 방법.
  10. 제 8 항에 있어서, 암모니아를 화학식 (1) 의 화합물의 몰 당 2 내지 10 몰의 양으로 사용하는 방법.
  11. 하기 화학식 (3) 의 티아졸 화합물의 제조 방법에 있어서:
    [화학식 (3)]
    Figure 112006092909706-pct00018
    [식 중, X1 은 할로겐 원자 또는 수소 원자를 나타낸다],
    하기 화학식 (2) 의 헥사히드로트리아진 화합물을 가수분해하는 것을 포함하는 방법:
    [화학식 (2)]
    Figure 112006092909706-pct00019
    [식 중, X1 은 상기 정의한 바와 같다].
  12. 제 11 항에 있어서, 화학식 (2) 의 헥사히드로트리아진 화합물을 산 수용액과 접촉시켜 가수분해를 수행하는 방법.
  13. 제 12 항에 있어서, 탄소수 1 내지 4의 알콜 화합물의 존재 하에 가수분해를 수행하는 방법.
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