KR101465558B1 - 6-히드록시-2-나프토산의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 2-나프톨을 알칼리금속 수산화물과 함께 물에서 반응시켜 2-나프톨 알칼리금속 수용액을 제조하는 단계(a); 상기 2-나프톨 알칼리금속 수용액을 0.1 기압 이하의 압력에서 건조하여 고상의 2-나프톨 알칼리금속을 제조하는 단계(b); 및 단계(b)로 제조된 2-나프톨 알칼리금속과 이산화탄소를 반응시켜 6-히드록시-2-나프토산의 알칼리금속염을 제조하는 단계(c);를 포함하는 6-히드록시-2-나프토산의 제조방법을 제공할 수 있고, 상기 제조방법은 단계(c)로 제조된 상기 6-히드록시-2-나프토산의 알칼리금속염을 산으로 처리하여 6-히드록시-2-나프토산을 제조하는 단계(d)를 추가로 포함할 수 있고, 상기 제조방법으로 6-히드록시-2-나프토산의 수율 및 선택도를 향상시킬 수 있다.
Description
본원은 6-히드록시-2-나프토산의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 생성물 수율 및 선택도를 향상시킬 수 있는 6-히드록시-2-나프토산의 제조방법에 관한 것이다.
6-히드록시-2-나프토산 (6-hydroxy-2-naphthoic acid)은 방향족 폴리에스테르의 중요한 원료이며, 특히 가공성과 유동성이 뛰어난 액정 폴리머 및 고탄성율의 내열성이 뛰어난 수지나 섬유를 제조하는데 있어서도 필요한 성분이다.
6-히드록시-2-나프토산은 Kolbe-Schmitt 반응을 이용하여 제조할 수 있는 것으로 알려져 있다.
Kolbe-Schmitt 반응을 이용하면, 아래 반응식 1과 같이 방향족 알코올 화합물에 카르복시기를 치환시킬 수 있다. 반응식 1을 참조하여 설명하면, 페놀을 이산화탄소와 나트륨수산화물과 같이 반응시키면, 히드록시기 및 카르복시기가 치환된 방향족 화합물인 살리실산을 제조할 수 있다.
[반응식 1]
6-히드록시-2-나프토산은 Kolbe-Schmitt 반응을 이용하여 2-나프톨의 나트륨염 또는 칼륨염 등의 알칼리염을 이산화탄소와 반응시켜 제조하는 방법이 개시되어 있으나 부생성물인 3-히드록시-2-나프토산 및 2-히드록시-1-나프토산 이 생성되어 목표로 하는 생성물인 6-히드록시-2-나프토산의 수율 및 선택도가 낮은 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 6-히드록시-2-나프토산의 수율 및 선택도가 높고 간단한 공정 단계를 거쳐 생산비용이 저렴한 6-히드록시-2-나프토산의 제조방법을 제공하는 것이다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명은
2-나프톨을 알칼리금속 수산화물과 함께 물에서 반응시켜 2-나프톨 알칼리금속 수용액을 제조하는 단계(a);
상기 2-나프톨 알칼리금속 수용액을 0.1 기압 이하의 압력에서 건조하여 고상의 2-나프톨 알칼리금속을 제조하는 단계(b);
단계(b)로 제조된 2-나프톨 알칼리금속과 이산화탄소를 반응시켜 6-히드록시-2-나프토산의 알칼리금속염을 제조하는 단계(c);를
포함하는 6-히드록시-2-나프토산의 제조방법을 제공한다.
상기 6-히드록시-2-나프토산의 제조방법은 단계(c)로 제조된 상기 6-히드록시-2-나프토산의 알칼리금속염을 산으로 처리하여 6-히드록시-2-나프토산을 제조하는 단계(d)를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명에서, 단계(b)는 10 내지 90℃, 보다 바람직하게는 30 내지 70℃의 온도에서 수행될 수 있다.
본 발명에서, 고상의 2-나프톨 알칼리금속은 분말형태일 수 있다.
본 발명에서, 단계(c)는 150 내지 350℃, 보다 바람직하게는 220 내지 320℃의 온도에서 수행될 수 있다.
본 발명에서, 단계(c)는 단계(b)로 제조된 2-나프톨 알칼리금속과 이산화탄소에 알칼리금속 탄산화물을 추가로 투입하여 반응시켜 알칼리금속으로 치환된 6-히드록시-2-나프토산인 6-히드록시-2-나프토산의 알칼리금속염을 제조하는 단계일 수 있다.
본 발명에서, 단계(c)는 이산화탄소의 압력이 1 내지 10기압, 보다 바람직하게는 3 내지 5기압에서 수행될 수 있다.
본 발명에서, 상기 알칼리금속은 리튬, 나트륨, 칼륨, 루비듐, 세슘 및 프람슘 중에서 선택된 1종, 보다 바람직하게는 칼륨, 루비듐, 세슘 및 프람슘 중에서 선택된 1종일 수 있다.
본 발명에서, 단계(c)의 반응은 용매, 바람직하게는 지방족 탄화수소화합물 또는 방향족 탄화수소 화합물에서 수행될 수 있다.
본 발명의 다른 측면은 상기 방법으로 제조된 6-히드록시-2-나프토산을 제공한다.
본 발명에 따르면, 6-히드록시-2-나프토산의 수율 및 선택도가 높고 간단한 공정 단계를 거쳐 생산비용이 저렴한 6-히드록시-2-나프토산의 제조방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 6-히드록시-2-나프토산의 제조방법을 간략하게 나타낸 제조 공정도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 구현예 및 실시예를 상세히 설명한다.
그러나, 이하의 설명은 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
6-히드록시-2-나프토산은 Kolbe-Schmitt 반응을 이용하여 2-나프톨의 나트륨염 또는 칼륨염 등의 알칼리염을 이산화탄소와 반응시켜 제조하는 방법이 개시되어 있으나 아래 반응식 2를 참고하여 설명하면, 부생성물인 3-히드록시-2-나프토산(3-hydroxy-2-naphthoic acid; 3,2-HNA) 및 2-히드록시-1-나프토산(2-hydroxy-1-naphthoic acid; 2,1-HNA)이 생성되어 목표로 하는 생성물인 6-히드록시-2-나프토산(6-hydroxy-2-naphthoic acid; 6,2-HNA)의 수율 및 선택도가 낮은 문제점이 있다.
[반응식 2]
상기한 문제점인 낮은 수율과 낮은 선택도의 문제점을 해결하기 위하여 본 발명의 제조방법은 이산화탄소와 반응하는 2-나프톨 알칼리금속의 수분을 제거할 수 있는 아래와 같은 제조방법을 사용하여 6-히드록시-2-나프토산(6-hydroxy-2-naphthoic acid; 6,2-HNA)의 높은 수율과 높은 선택도를 달성하였다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 6-히드록시-2-나프토산의 제조방법은
2-나프톨을 알칼리금속 수산화물과 함께 물에서 반응시켜 2-나프톨 알칼리금속 수용액을 제조하는 단계(a);
상기 2-나프톨 알칼리금속 수용액을 0.1 기압 이하의 압력에서 건조하여 고상의 2-나프톨 알칼리금속을 제조하는 단계(b);
단계(b)로 제조된 2-나프톨 알칼리금속과 이산화탄소를 반응시켜 6-히드록시-2-나프토산의 알칼리금속염을 제조하는 단계(c);를
포함하는 6-히드록시-2-나프토산의 제조방법을 제공한다.
상기 6-히드록시-2-나프토산의 제조방법은 단계(c)로 제조된 상기 6-히드록시-2-나프토산의 알칼리금속염을 산으로 처리하여 6-히드록시-2-나프토산을 제조하는 단계(d)를 추가로 포함할 수 있다.
도 1을 참고하여 설명하면, 본 발명의 6-히드록시-2-나프토산의 제조방법은 2-나프톨을 알칼리금속 수산화물과 함께 물에서 반응시켜 2-나프톨 알칼리금속 수용액을 제조하는 단계(a)를 포함할 수 있다.
또한 본 발명에서, 상기 알칼리금속은 리튬, 나트륨, 칼륨, 루비듐, 세슘 및 프람슘 중에서 선택된 1종, 보다 바람직하게는 칼륨, 루비듐, 세슘 및 프람슘 중에서 선택된 1종, 보다 더욱 바람직하게는 칼륨, 루비듐, 및 세슘 중에서 선택된 1종일 수 있다.
도 1을 참고하여 설명하면, 본 발명의 6-히드록시-2-나프토산의 제조방법은 상기 2-나프톨 알칼리금속 수용액을 0.1 기압 이하의 압력에서 건조하여 고상의 2-나프톨 알칼리금속을 제조하는 단계(b)를 포함할 수 있다.
본 발명에서, 단계(b)는 10 내지 90℃, 보다 바람직하게는 30 내지 70℃의 온도에서 수행될 수 있다.
본 발명에서, 고상의 2-나프톨 알칼리금속은 분말형태일 수 있다
도 1을 참고하여 설명하면, 본 발명의 6-히드록시-2-나프토산의 제조방법은 단계(b)로 제조된 2-나프톨 알칼리금속과 이산화탄소를 반응시켜 6-히드록시-2-나프토산의 알칼리금속염을 제조하는 단계(c)를 포함할 수 있다.
본 발명에서, 단계(c)는 150 내지 350℃, 보다 바람직하게는 220 내지 320℃의 온도에서 수행될 수 있다.
본 발명에서, 단계(c)는 단계(b)로 제조된 2-나프톨 알칼리금속과 이산화탄소에 알칼리금속 탄산화물을 추가로 투입하여 반응시켜 6-히드록시-2-나프토산의 알칼리금속염을 제조하는 단계일 수 있다.
본 발명에서, 단계(c)는 이산화탄소의 압력이 1 내지 10기압, 보다 바람직하게는 3 내지 5기압 에서 수행될 수 있다.
도 1을 참고하여 설명하면, 본 발명의 6-히드록시-2-나프토산의 제조방법은 단계(c)로 제조된 상기 6-히드록시-2-나프토산의 알칼리금속염을 산으로 처리하여 6-히드록시-2-나프토산을 제조하는 단계(d)를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명에서, 단계(c)의 반응은 용매, 바람직하게는 지방족 탄화수소화합물 또는 방향족 탄화수소 화합물에서 수행될 수 있다.
본 발명의 다른 측면은 상기 방법으로 제조된 6-히드록시-2-나프토산을 제공한다.
이하 본 발명의 구성을 아래의 실시예를 통해 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명에 이에 제한되는 것은 아니다.
[실시예]
실시예
1
2-나프톨(2-naphthol) 5g(34mmol), 수산화칼륨 2g(34mmol), 물 5ml를 한 시간 동안 교반시켜 2-나프톨칼륨 수용액을 제조한다.
제조된 2-나프톨칼륨 수용액을 100ml 둥근 플라스크에 넣고 Schlenk line을 이용하여 0.1기압 이하의 진공상태로 만든 후 50℃에서 2시간 건조하여 분말형태의 건조된 2-나프톨칼륨을 제조한다.
건조된 2-나프톨칼륨 1.25g(6.8mmol) 및 헥사데칸(hexadecane, 끓는점 287℃) 20ml를 100ml 오토클레이브에 넣고 반응온도 270℃로 승온 후 오토클레이브 내의 압력은 이산화탄소 압 4bar로 유지되도록 가압하여, 6시간 동안 격렬히 교반한다. 반응 후 상온 냉각, 배기 후 칼륨으로 치환된 형태의 6-히드록시-2-나프토산을 회수하고 분석하였다. 상기 칼륨으로 치환된 형태의 6-히드록시-2-나프토산을 묽은 황산으로 처리하여 6-히드록시-2-나프토산을 얻었다.
실시예
2
탈수 처리시 건조된 2-나프톨칼륨 1.25g(6.8mmol) 및 헥사데칸(hexadecane, 끓는점 287℃) 20ml와 함께 탄산칼륨 0.47g(3.4mmol)을 오토클레이브 내에 첨가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 생성물을 회수하고 분석하였다. 상기 칼륨으로 치환된 형태의 6-히드록시-2-나프토산을 묽은 황산으로 처리하여 6-히드록시-2-나프토산을 얻었다.
실시예
3
탈수 처리시 건조된 2-나프톨칼륨 1.25g(6.8mmol) 및 헥사데칸(hexadecane, 끓는점 287℃) 20ml와 함께 탄산칼륨 0.09g(0.68mmol)을 오토클레이브 내에 첨가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 생성물을 회수하고 분석하였다. 상기 칼륨으로 치환된 형태의 6-히드록시-2-나프토산을 묽은 황산으로 처리하여 6-히드록시-2-나프토산을 얻었다.
실시예
4
탈수 처리시 건조된 2-나프톨칼륨 1.25g(6.8mmol) 및 헥사데칸(hexadecane, 끓는점 287℃) 20ml와 함께 탄산칼륨 0.95g(6.8mmol)을 오토클레이브 내에 부가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 생성물을 회수하고 분석하였다. 상기 칼륨으로 치환된 형태의 6-히드록시-2-나프토산을 묽은 황산으로 처리하여 6-히드록시-2-나프토산을 얻었다.
비교예
1
2-나프톨(2-naphthol) 5g(34mmol), 수산화칼륨 2g(34mmol), 물 5ml를 한 시간 동안 교반시켜 2-나프톨칼륨 수용액을 제조한다.
2-나프톨칼륨 수용액을 반응물로 하여 270℃까지 1시간 동안 승온 후 오토클레이브 내의 압력은 이산화탄소 압 4bar로 유지되도록 가압하여, 6시간 동안 격렬히 교반한다. 반응 후 상온 냉각, 배기 후 칼륨으로 치환된 형태의 6-히드록시-2-나프토산을 회수, 분석하였다. 상기 칼륨으로 치환된 형태의 6-히드록시-2-나프토산을 묽은 황산으로 처리하여 6-히드록시-2-나프토산을 얻었다.
비교예
2
제조된 2-나프톨칼륨 수용액을 상압, 250℃에서 3시간 건조하여 건조된 2-나프톨칼륨을 제조하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 생성물을 회수하고 분석하였다. 상기 칼륨으로 치환된 형태의 6-히드록시-2-나프토산을 묽은 황산으로 처리하여 6-히드록시-2-나프토산을 얻었다.
<수율과 선택도 분석>
1. 수율(
yield
) 측정
수율은 [100x(생성된 6.2-HNA의 몰수/반응물(K-naphthoxide)의 몰수)]로 측정하였다.
2. 선택도(
selectivity
) 측정
선택도는 [100x(생성된 각각의 HNA의 몰수/생성된 HNA의 몰수)]로 측정하였다.
종류 | 수율(6.2-HNA, %) | 선택도(Selectivity, %) | ||
2.1-HNA | 3.2-HNA | 6.2-HNA | ||
실시예1 | 17.2 | 14.6 | 11.4 | 74.0 |
실시예2 | 23.4 | 10.4 | 6.7 | 82.9 |
실시예3 | 23.1 | 13.1 | 10.4 | 76.5 |
실시예4 | 23.8 | 9.2 | 6.9 | 83.9 |
비교예1 | 6.2 | 35.4 | 36.2 | 28.4 |
비교예2 | 11.1 | 7.9 | 62.8 | 29.3 |
표 1에 실시예와 비교예의 6-히드록시-2-나프토산(6.2-HNA)의 수율과 선택도를 기재하였는데 본 발명의 6-히드록시-2-나프토산의 제조방법이 우수한 6-히드록시-2-나프토산(6.2-HNA)의 수율과 선택도를 보임을 알 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
Claims (14)
- 2-나프톨을 알칼리금속 수산화물과 함께 물에서 반응시켜 2-나프톨 알칼리금속 수용액을 제조하는 단계(a);
상기 2-나프톨 알칼리금속 수용액을 0.1 기압 이하의 압력에서 건조하여 고상의 2-나프톨 알칼리금속을 제조하는 단계(b); 및
단계(b)로 제조된 2-나프톨 알칼리금속과 이산화탄소를 반응시켜 6-히드록시-2-나프토산의 알칼리금속염을 제조하는 단계(c);를
포함하는 6-히드록시-2-나프토산의 제조방법. - 제1항에 있어서, 상기 6-히드록시-2-나프토산의 제조방법은 단계(c)로 제조된 상기 6-히드록시-2-나프토산의 알칼리금속염을 산으로 처리하여 6-히드록시-2-나프토산을 제조하는 단계(d)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 6-히드록시-2-나프토산의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 단계(b)는 10 내지 90℃의 온도에서 수행되는 것을 특징으로 하는 6-히드록시-2-나프토산의 제조방법.
- 제3항에 있어서, 단계(b)는 30 내지 70℃의 온도에서 수행되는 것을 특징으로 하는 6-히드록시-2-나프토산의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 고상의 2-나프톨 알칼리금속은 분말형태인 것을 특징으로 하는 6-히드록시-2-나프토산의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 단계(c)는 150 내지 350℃의 온도에서 수행되는 것을 특징으로 하는 6-히드록시-2-나프토산의 제조방법.
- 제6항에 있어서, 단계(c)는 220 내지 320℃의 온도에서 수행되는 것을 특징으로 하는 6-히드록시-2-나프토산의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 단계(c)는 단계(b)로 제조된 2-나프톨 알칼리금속과 이산화탄소에 알칼리금속 탄산화물을 추가로 투입하여 반응시켜 6-히드록시-2-나프토산의 알칼리금속염을 제조하는 것을 특징으로 하는 6-히드록시-2-나프토산의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 단계(c)는 이산화탄소의 압력이 1 내지 10기압에서 수행되는 것을 특징으로 하는 6-히드록시-2-나프토산의 제조방법.
- 제9항에 있어서, 단계(c)는 이산화탄소의 압력이 3 내지 5기압에서 수행되는 것을 특징으로 하는 6-히드록시-2-나프토산의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 알칼리금속은 리튬, 나트륨, 칼륨, 루비듐, 세슘 및 프람슘 중에서 선택된 1종인 것을 특징으로 하는 6-히드록시-2-나프토산의 제조방법.
- 제11항에 있어서, 상기 알칼리금속은 칼륨, 루비늄, 세슘 및 프람슘 중에서 선택된 1종인 것을 특징으로 하는 6-히드록시-2-나프토산의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 단계(c)의 반응은 용매에서 수행되는 것을 특징으로 하는 6-히드록시-2-나프토산의 제조방법.
- 제13항에 있어서, 상기 용매는 지방족 탄화수소화합물 또는 방향족 탄화수소 화합물인 것을 특징으로 하는 6-히드록시-2-나프토산의 제조방법.
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KR (1) | KR101465558B1 (ko) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5532406A (en) * | 1993-05-21 | 1996-07-02 | Hoechst Aktiengesellschaft | Process for preparing aromatic hydroxycarboxylic acids |
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2011
- 2011-12-30 KR KR1020110147179A patent/KR101465558B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5532406A (en) * | 1993-05-21 | 1996-07-02 | Hoechst Aktiengesellschaft | Process for preparing aromatic hydroxycarboxylic acids |
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Publication number | Publication date |
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KR20130078311A (ko) | 2013-07-10 |
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