KR102244371B1 - 고순도의 n-하이드록시알칸아마이드 제조 방법 - Google Patents

고순도의 n-하이드록시알칸아마이드 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본원은, (a) 하이드록실아민 수용액에 유기용매 및 계면활성제를 첨가하여 반응 용액을 제조하고; (b) 상기 반응 용액에 카르복실산 에스터를 첨가하여 탄소수 6 내지 10인 N-하이드록시알칸아마이드를 수득하는 것을 포함하는, N-하이드록시알칸아마이드의 제조 방법으로서, 상기 유기용매는 물에 불용성인 것인, N-하이드록시알칸아마이드의 제조 방법에 관한 것이다.

Description

고순도의 N-하이드록시알칸아마이드 제조 방법{METHOD FOR PREPARING N-HYDROXYALKANAMIDE WITH HIGH PURITY}
본원은, 하이드록실아민 수용액에 물에 불용성인 유기용매 및 계면활성제를 첨가하여 카르복실산 에스터와 반응시킴으로써, 간단하고 경제적으로 고순도의 N-하이드록시알칸아마이드를 제조하는 방법에 관한 것이다.
N-하이드록시알칸아마이드(N-아실하이드로삼산)는 하기 식과 같이 하이드록실아민과 카르복실산 에스터의 반응으로 제조될 수 있다.
RCOOR' + NH2OH→ RCONH2OH + R'OH [카르복실산 에스터 + 하이드록실아민→ N-하이드록시알칸아마이드(N-아실하이드로삼산) + R'OH].
예를 들어, 상기 N-하이드록시옥탄아마이드는 상기 식에서 N-하이드록시알칸아마이드(N-아실하이드로삼산)의 R의 탄소수가 7 개의 알킬기인 경우이다.
USP 4661342 A은, 상기 N-하이드록시옥탄아마이드가 구강살균제 조성물로 사용되는 용도에 관하여 개시되었으며, US 8993641 B2 및 US 9357771 B2에는 상기 N-하이드록시옥탄아마이드가 화장품 보존제로서 사용될 수 있음이 개시되었다.
Organic Synthesis (Vol.II, page 67)에서는, 수산화칼륨을 메탄올에 녹인 후, 상기 용액을 하이드록실아민 염산염 메탄올에 첨가한 후, 여과하여 염화칼륨염을 제거하여, 하이드록실아민 메탄올 용액을 제조하는 방법을 개시하였다. 또한, 상기 하이드록실아민 메탄올 용액에 벤조산 에틸에스터를 첨가하여 반응시킨 후, 여과하여 벤조하이드로삼산의 포타슘염을 수득하였다. 상기 벤조하이드로삼산의 포타슘염은 초산에서 벤조하이드로삼산으로 변화시킨 후에 여과 건조하였다. 그러나, 상기 방법은 낮은 수율 이외에도 다량의 메탄올 사용과 메탄올 용액의 여과 등 화재의 위험성이 발생하는 단점이 있어, 실제 화학공장에서 대량 실시하기에 어려운 방법이다.
USP 3933872은, 하이드록실아민 염산염 대신에 좀 더 저렴한 하이드록실아민 황산염을 사용하기 위하여, 지방산 에스터와 하이드록실아민 황산염의 메탄올 슬러리에 디메틸아민을 버블링하여 반응시킨 후, 상기 용액을 수산화칼륨의 메탄올 용액에 첨가한 후 여과하여 하이드록삼산의 포타슘염을 수득하였다. 그러나, 상기 방법 역시 메탄올 용액의 여과 공정 및 독성 가스인 디메틸아민의 사용 등의 단점으로 인해 공업화하기 어려운 방법이다.
CN 103922968은, 메탄올 용액 하에서 반응한 후, 상기 메탄올을 증류 제거하여 제품을 수득하였으나, 상기 반응에서 생성되는 염의 제거 과정이 없고, 최종 제품에는 다량의 염이 혼재되어 있어 상기 제품의 순도가 매우 낮을 것으로 추정되며, 최종 제품의 순도가 명시되어 있지 않았다.
CN 104592056 및 CN 106966925은, 75% 내지 85%의 메탄올을 함유한 메탄올 수용액을 사용함으로써, 하이드록실아민 염을 중화할 때 생성되는 염을 제거하기 위한 메탄올 용액의 여과 과정을 생략할 수 있었다. 그러나, 상기 반응 후의 반응물을 여과한 후, 다시 메탄올에서 재결정한 후 여과하는 등 공정이 복잡하여 공업화하기에는 매우 불리하다.
USP 7049452 B2는, 물을 용매로 하고 하이드록실아민 황산염을 수산화칼륨으로 중화하여 지방산 에스터를 반응시키는 2-상 시스템 (2-phase system)을 제안하였다. 상기 수득된 반응액은 자연 상태로 건조하여 대부분의 물을 제거시킨 후, 생성되는 고체를 메탄올로 추출하여 재결정하였으나, 이러한 방법은 공업화가 어렵다는 단점이 있다.
CN 106901590 A는, 물을 용매로 사용하고 하이드록실아민 황산염의 중화제로서 고가의 트리에틸아민을 사용하였다. 반응 후 여과하여 제품을 수득하였고, 여액은 가성소다로 알칼리화하여 트리에틸아민을 수득하였으나, 악취의 트리에틸아민의 회수공정은 공업화하기에 적당하지 않으며, 공정상 부생성물들이 제거될 수 없기 때문에, 상기 수득된 제품도 순도가 낮을 것으로 추측되며, 최종 제품의 순도가 명시되지 않았다.
하이드록실아민과 카르복실산 에스터와의 반응은 하이드록실아민과 메틸 옥타노에이트 모두를 잘 용해하는 용매, 예를 들어 메탄올 또는 메탄올이 과량 들어있는 물의 혼합용매에서는 비교적 반응이 빠르다. 그러나, 이 경우에, 하이드록실아민염의 중화시 생성되는 무기염을 여과 같은 공정으로 제거해 주어야 반응 제어가 용이하게 된다. 또한, 반응 완료 후 제품을 수득하는 공정에서는 부생성물들이 상존하기 때문에 재결정 공정을 반드시 거쳐야 고순도의 제품을 수득할 수 있다.
반면에 물을 용매로 사용하면 하이드록실아민의 중화시 생성되는 무기염은 물층에 녹은 상태에서 반응을 하게 되나, 원료인 메틸 옥타노에이트가 물에 불용성이기 때문에 2-상 시스템 (2-phase system)으로 반응이 진행된다. 이 경우 반응이 늦어지게 됨으로 상기 메틸 옥타노에이트가 가수분해되기 때문에, 수율이 낮아질 뿐 아니라 부반응물이 많이 생성되고, 제품은 매우 낮은 순도로 수득되는 단점이 있다.
본원은, (a) 하이드록실아민 수용액에 유기용매 및 계면활성제를 첨가하여 반응 용액을 제조하고; (b) 상기 반응 용액에 카르복실산 에스터를 첨가하여 탄소수 6 내지 10인 N-하이드록시알칸아마이드를 수득하는 것을 포함하는, N-하이드록시알칸아마이드의 제조 방법으로서, 상기 유기용매는 물에 불용성인 것인, N-하이드록시알칸아마이드의 제조 방법에 관한 것이다.
그러나, 본원의 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본원은, (a) 하이드록실아민 수용액에 유기용매 및 계면활성제를 첨가하여 반응 용액을 제조하고; (b) 상기 반응 용액에 카르복실산 에스터를 첨가하여 탄소수 6 내지 10인 N-하이드록시알칸아마이드를 수득하는 것을 포함하는, N-하이드록시알칸아마이드의 제조 방법으로서, 상기 유기용매는 물에 불용성인 것인, N-하이드록시알칸아마이드의 제조 방법을 제공한다.
본원의 구현예들에 따른 탄소수 6 내지 10인 N-하이드록시알칸아마이드의 제조 방법은, 수용성 유기용매를 사용하지 않고 물에 불용성인 유기용매를 사용함으로써, 하이드록실아민 염을 중화할 때 생성되는 무기염을 중간 과정에서 제거할 필요가 없다.
본원의 구현예들에 따른 상기 탄소수 6 내지 10인 N-하이드록시알칸아마이드의 제조 방법은, 반응 완료 후 유기층에서 고순도의 N-하이드록시알칸아마이드를 회수할 수 있기 때문에 재결정의 공정을 실시할 필요가 없다.
본원의 구현예들에 따른 상기 탄소수 6 내지 10인 N-하이드록시알칸아마이드의 제조 방법은, 상기 반응액을 유기층과 물층으로 분리한 후 상기 유기층을 냉각하고, 수득된 고체를 여과 건조함으로써 제품을 바로 수득할 수 있다.
본원의 구현예들에 따른 상기 탄소수 6 내지 10인 N-하이드록시알칸아마이드의 제조 방법은, 간단한 공정으로 인해 경제적이고 안정적으로 고순도의 N-하이드록시알칸아마이드를 생산할 수 있다.
본원의 구현예들에 따른 상기 제조 방법에 따라 제조된 상기 탄소수 6 내지 10인 N-하이드록시알칸아마이드, 특히 N-하이드록시옥탄아마이드는, 치주예방 및 충치예방용 구강살균제 조성물 및 화장품 원료 등에 사용될 수 있다.
본원의 구현예들에 따른 상기 탄소수 6 내지 10인 N-하이드록시알칸아마이드, 특히 N-하이드록시옥탄아마이드는, 낮은 인체의 독성으로 화장품 보존제 분야에서 기존에 다량 사용되던 파라벤계 보존제, 포름알데히드 방출형 보존제 등을 대체하고 있어, 전세계적 사용량이 계속적으로 증가하고 있다.
본원의 구현예들에 따른 상기 탄소수 6 내지 10인 N-하이드록시알칸아마이드, 특히 N-하이드록시옥탄아마이드는, 강력한 금속이온 킬레이트제(chelating agent)로서, 철 이온을 봉쇄함으로써 병균들이 철 이온을 이용하지 못하게 하고, 이로 인해 병균이 성장 번식하지 못하게 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 구현에 및 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구현예 및 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.
본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 “~ 하는 단계” 또는 “~의 단계”는 “~를 위한 단계”를 의미하지 않는다.
본원 명세서 전체에서, 용어 "알킬" 또는 "알킬기"는, 1 개 내지 12 개의 탄소 원자, 1 개 내지 10 개의 탄소 원자, 1 개 내지 8 개의 탄소 원자, 또는 1 개 내지 5 개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬기 및 이들의 모든 가능한 이성질체를 포함한다. 예를 들어, 상기 알킬 또는 알킬기는 메틸기(Me), 에틸기(Et), n-프로필기(nPr), iso-프로필기(iPr), n-부틸기(nBu), iso-부틸기(iBu), tert-부틸기(tert-Bu, tBu), sec-부틸기(sec-Bu, secBu), n-펜틸기(nPe), iso-펜틸기(isoPe), sec-펜틸기(secPe), tert-펜틸기(tPe), neo-펜틸기(neoPe), 3-펜틸기, n-헥실기, iso-헥실기, sec-헥실기, tert-헥실기, neo-헥실기, n-헵틸기, iso-헵틸기, sec-헵틸기, tert-헵틸기, neo-헵틸기, 4,4-디메틸펜틸기, n-옥틸기, iso-옥틸기, sec-옥틸기, tert-옥틸기, neo-옥틸기, 2,2,4-트리메틸펜틸기, 노닐기, 데실기, 운데실기, 도데실기, 및 이들의 이성질체들 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
본원 명세서 전체에서, 마쿠시 형식의 표현에 포함된 "이들의 조합(들)"의 용어는 마쿠시 형식의 표현에 기재된 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 혼합 또는 조합을 의미하는 것으로서, 상기 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 의미한다.
본원 명세서 전체에서, "A 및/또는 B"의 기재는, "A 또는 B, 또는 A 및 B"를 의미한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본원의 구현예 및 실시예를 상세히 설명한다. 그러나, 본원이 이러한 구현예 및 실시예와 도면에 제한되는 것은 아니다.
본원은, (a) 하이드록실아민 수용액에 유기용매 및 계면활성제를 첨가하여 반응 용액을 제조하고; (b) 상기 반응 용액에 카르복실산 에스터를 첨가하여 탄소수 6 내지 10인 N-하이드록시알칸아마이드를 수득하는 것을 포함하는, N-하이드록시알칸아마이드의 제조 방법으로서, 상기 유기용매는 물에 불용성인 것인, N-하이드록시알칸아마이드의 제조 방법을 제공한다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 (a)에서, 상기 하이드록실아민 수용액은 하이드록실아민 염을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 본원의 일 구현예에 있어서, 상기 하이드록실아민 염은 하이드록실아민 황산염 또는 하이드록실아민 염산염일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 (a)에서, 상기 유기용매는 카르복실산 저급 알킬 에스터류, 케톤류 및 할로겐화 탄화수소류에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 유기용매는 알코올을 포함하지 않는 것이다. 예를 들어, 상기 유기용매로서 메탄올을 사용하여 반응할 때, 상기 반응 후 과량의 폐 메탄올이 발생하게 되며, 상기 폐 메탄올을 재 사용하지 않으면 경제적으로 매우 불리하게 된다. 또한, 상기 폐 메탄올을 재사용하게 되면, 정류 정제 공정을 해야하므로 경제적으로 매우 불리하게 된다. 특히, 상기 유기 용매로서 고급 알코올을 사용하여 실험하면, 고순도의 제품을 수득하지 못하는 단점이 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 유기용매는 메틸아세테이트, 에틸아세테이트, 프로필아세테이트, 부틸아세테이트, 메틸에틸케톤, 메틸 이소프로필케톤, 메틸이소부틸케톤, 디에틸케톤, 디프로필케톤, 메틸렌클로라이드, 에틸렌클로라이드, 프로필렌클로라이드 및 부틸렌클로라이드에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 본원의 일 구현예에 있어서, 상기 유기용매는 메틸에틸케톤 또는 에틸아세테이트일 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 최종 제품을 수득하기 위한 건조 과정에서 건조가 용이하도록 휘발성이 있는 유기용매를 사용하는 것이 유리할 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 (a)에서, 상기 계면활성제는 양이온성 계면활성제를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 양이온성 계면활성제는 R1R2R3R4N+Y- 로서 표시되는 4차 암모늄 수산화물 및 4차 암모늄 할로겐화물에서 선택되는 하나 이상일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 여기서, R1, R2 및 R3는, 각각 독립적으로, 탄소수 1 내지 16의 선형 또는 분지형의 알킬기일 수 있고; R4는 탄소수 1 내지 16의 선형 또는 분지형의 알킬기, 페닐기 또는 벤질기일 수 있고; Y-는 하이드록시 이온 또는 할로겐화 이온일 수 있다. 본원의 일 구현예에 있어서, 상기 양이온성 계면활성제는 트리옥틸메틸암모늄 클로라이드 또는 디옥틸/도데실 디메틸 암모늄 클로라이드일 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 카르복실산 에스터(RCOOR')는, R이 5 개 내지 9 개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형의 카르복실산 에스터 및 R'가 1 개 내지 3 개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형의 카르복실산 에스터 및 이들의 모든 가능한 이성질체를 포함할 수 있다. 본원의 일 구현예에 있어서, 상기 (b)에서, 상기 카르복실산 에스터는 선형 또는 분지형의 메틸 헥사노에이트, 메틸 헵타노에이트, 메틸 옥타노에이트, 메틸 노나노에이트, 메틸 데카노에이트, 에틸 헥사노에이트, 에틸 헵타노에이트, 에틸 옥타노에이트, 에틸 노나노에이트, 에틸 데카노에이트, 프로필 헥사노에이트, 프로필 헵타노에이트, 프로필 옥타노에이트, 프로필 노나노에이트 및 프로필 테카노에이트에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 본원의 일 구현예에 있어서, 상기 카르복실산 에스터는 메틸 옥타노에이트, 에틸 옥타노에이트 및 프로필 옥타노에이트에서 선택되는 하나 이상일 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 제조 방법은, 약 5℃ 내지 약 60℃의 온도 범위에서 수행되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 온도는 약 5℃ 내지 약 60℃, 약 5℃ 내지 약 55℃, 약 5℃ 내지 약 50℃, 약 5℃ 내지 약 45℃, 약 5℃ 내지 약 40℃, 약 5℃ 내지 약 35℃, 약 5℃ 내지 약 30℃, 약 10℃ 내지 약 60℃, 약 10℃ 내지 약 55℃, 약 10℃ 내지 약 50℃, 약 10℃ 내지 약 45℃, 약 10℃ 내지 약 40℃, 약 10℃ 내지 약 35℃ 또는 약 10℃ 내지 약 30℃일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 여기서, 상기 제조 방법을 약 5℃ 미만에서 수행하는 경우에는, 반응이 매우 느려질 수 있으며, 약 60℃ 초과의 온도에서 수행하는 경우에는, 상기 하이드록시알칸아마이드의 분해가 일어날 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 제조 방법은 약 10 내지 약 13의 pH 범위에서 수행되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 구체적으로, 상기 pH의 범위는 약 10 내지 약 13, 약 10 내지 약 12, 약 10 내지 약 11, 약 11 내지 약 13, 약 11 내지 약 12 또는 약 12 내지 약 13일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 여기서, 상기 pH가 올라갈수록 반응 속도가 빨라짐에 따라, 상기 카르복실산 에스터의 가수분해 속도가 빨라질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 그러나, 상기 pH가 10 미만이 되면, 상기 카르복실산 에스터의 가수분해 속도가 느려짐에 따라, 반응 속도가 느려질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 pH의 범위는 알칼리 수용액을 사용하여 조절되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 알칼리 수용액은 수산화나트륨, 수산화칼륨, 탄산나트륨 및 탄산칼륨에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 탄소수 6 내지 10인 N-하이드록시알칸아마이드는 선형 또는 분지형의 N-하이드록시헥산아마이드, N-하이드록시헵탄아마이드, N-하이드록시옥탄아마이드, N-하이드록시노난아마이드 및 N-하이드록시데칸아마이드에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 본원의 일 구현예에 있어서, 상기 N-하이드록시알칸아마이드는 N-하이드록시옥탄아마이드일 수 있다.
상기 N-하이드록시옥탄아마이드는 강력한 금속 이온 킬레이트제이며, 철 이온을 막아 병균들이 상기 철 이온을 이용하지 못하게 하여 병균이 성장 번식하지 못하게 하는 특성이 있다. 상기 N-하이드록시옥탄아마이드는 하기와 같다:
Figure 112020053137308-pat00001
.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 반응이 완결된 후 염산 또는 황산 수용액으로 중화를 하면, 유기층과 물층으로 분리될 수 있다. 상기 유기층에는 상기 탄소수 6 내지 10인 N-하이드록시알칸아마이드가 용해될 수 있으며, 상기 물층에는 하이드록실아민 염을 중화할 때 생성된 무기염이 용해될 수 있다. 상기 분리된 유기층을 서서히 냉각시키면 흰색의 결정성 상기 탄소수 6 내지 10인 N-하이드록시알칸아마이드가 석출될 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 탄소수 6 내지 10인 N-하이드록시알칸아마이드의 제조 방법은, 수용성 유기용매를 사용하지 않고 물에 불용성인 유기용매를 사용함으로써, 하이드록실아민 염을 중화할 때 생성되는 무기염을 중간 과정에서 제거할 필요가 없다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 탄소수 6 내지 10인 N-하이드록시알칸아마이드의 제조 방법은, 반응 완료 후 유기층에서 고순도의 N-하이드록시알칸아마이드를 회수할 수 있기 때문에 재결정의 공정을 실시할 필요가 없다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 탄소수 6 내지 10인 N-하이드록시알칸아마이드의 제조 방법은, 간단한 공정으로 인해 경제적이고 안정적으로 고순도의 N-하이드록시알칸아마이드를 생산할 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 제조 방법에 따라 제조된 상기 탄소수 6 내지 10인 N-하이드록시알칸아마이드, 특히 N-하이드록시옥탄아마이드는, 치주예방 및 충치예방용 구강살균제 조성물 및 화장품 원료 등에 사용될 수 있다.
본원의 구현예들에 따른 상기 N-하이드록시옥탄아마이드는, 낮은 인체의 독성으로 화장품 보존제 분야에서 기존에 다량 사용되던 파라벤계 보존제, 포름알데히드 방출형 보존제 등을 대체하고 있어, 전세계적 사용량이 계속적으로 증가하고 있다.
본원의 구현예들에 따른 상기 N-하이드록시옥탄아마이드는, 강력한 금속이온 킬레이트제(chelating agent)로서, 철 이온을 봉쇄함으로써 병균들이 철 이온을 이용하지 못하게 하고, 이로 인해 병균이 성장 번식하지 못하게 한다.
이하, 실시예를 참조하여 본원을 좀더 자세히 설명하지만, 본원은 이에 제한되는 것은 아니다.
[실시예]
실시예 1
1000 mL 4구 플라스크에 온도계와 pH 전극을 부착하고 물 250 mL, 하이드록실아민 염산염 52 gr (0.75 mol)을 넣고 교반하여 용해하였다. 용해 후 상기 용액에 33% 수산화나트륨 수용액 91 gr(0.75 mol)을 내부 온도 30℃ 이내에서 내부 온도를 25℃ 내지 28℃로 하면서 천천히 첨가하여 하이드록실아민 수용액을 제조하였다. 유기용매로서 메틸에틸케톤 300 mL와 양이온계 계면할성제로서 Aliquat 336 [트리옥틸메틸 암모늄 클로라이드(trioctylmethyl ammonium chloride)의 상표명] 1.1 gr(용매 부피 대비 0.2%)을 하이드록실아민 수용액이 들어있는 반응기에 첨가하였다. 상기 수용액을 강하게 교반하면서 메틸 옥타노에이트 100 gr(0.63 mol)을 내부 온도 30℃를 유지하면서 30분 간 조금씩 적하하였다. 이어서, 상기 용액에 33% 수산화나트륨 수용액 95 gr(0.78 mol)을 조금씩 적하하면서 내부 pH를 12.5로 유지하였다. 이후, 내부 온도 30℃인 동일 온도에서 상기 용액을 강하게 교반하면서 시료를 채취하였다. 반응 완결 여부는 가스 크로마토그래피의 피크를 보면 알 수 있다. 상기 시료를 가스 크로마토그래피로 분석하였다. 보통 6시간 후, 메틸 옥타노에이트가 전부 소모됨을 알 수 있었다.
상기 반응 용액에 내부 온도 30℃인 동일 온도에서 35% 농염산 (35% 염산) 76 gr(0.73 mol)을 첨가하여 pH를 6.0으로 변화시켰다. 이후. 반응기 내부의 현탁 상태가 사라지고 유기층과 물층이 뚜렷하게 나뉘어졌다. 상층의 유기 용매층을 분리하고 소량의 물로 세척하여 분리한 후, 내부 온도가 5℃가 되도록 냉각함으로써 백색의 결정을 석출하였다. 이후, 상기 결정을 여과 건조하여 순도 99.4%의 N-하이드록시옥탄아마이드 89.3 gr을 수득하였으며, 수율은 88.9%이었다.
실시예 2
1000 mL 4구 플라스크에 온도계와 pH 전극을 부착하고 물 250 mL, 하이드록실아민 염산염 52 gr (0.75 mol)을 넣고 교반하여 용해하였다. 용해 후 33% 상기 용액에 수산화나트륨 수용액 91 gr(0.75 mol)을 내부 온도 30℃ 이내에서 내부 온도를 25℃ 내지 28℃로 하면서 천천히 첨가하여 하이드록실아민 수용액을 제조하였다. 유기용매로서 에틸아세테이트 300 mL와 양이온계 계면활성제로서 디옥틸/도데실 디메틸 암모늄 클로라이드 (dioctyl/dodecyl dimethyl ammonium chloride) 5.5 gr(용매 부피 대비 1%)을 하이드록실아민 수용액이 들어있는 반응기에 첨가하였다. 상기 수용액을 강하게 교반하면서 메틸 옥타노에이트 100 gr(0.63 mol)을 내부 온도 30℃를 유지하면서 30분 간에 걸쳐 조금씩 적하하였다. 이어서, 상기 용액에 33% 수산화나트륨 수용액 93 gr(0.76 mol)을 조금씩 적하하면서 내부 pH를 13.0으로 유지하였다. 이후, 내부 온도 30℃인 동일 온도에서 상기 용액을 강하게 교반하면서 시료를 채취하였으며, 상기 시료를 가스 크로마토그래피로 분석하였다. 보통 6시간 후, 메틸 옥타노에이트가 전부 소모됨을 알 수 있었다.
상기 반응 용액에 내부 온도 30℃인 동일 온도에서 35% 농염산 75 gr(0.72 mol)을 가하여 pH를 6.5으로 변화시켰다. 이후, 반응기 내부의 현탁 상태가 사라지고 유기층과 물층이 뚜렷하게 나뉘어졌다. 상층의 유기 용매층을 분리하고 소량의 물로 세척하여 분리한 후, 내부 온도가 5℃가 되도록 냉각함으로써 백색의 결정을 석출하였다. 이후, 상기 결정을 여과 건조하여 순도 99.5%의 N-하이드록시옥탄아마이드 92.6 gr을 수득하였으며, 수율은 92.3%이었다
실시예 3
1000 mL 4구 플라스크에 온도계와 pH 전극을 부착하고 물 250 mL, 하이드록실아민 염산염 52 gr (0.75 mol)을 넣고 교반하여 용해하였다. 용해 후 상기 용액에 33% 수산화나트륨 수용액 91 gr(0.75 mol)을 내부 온도 30℃ 이내에서 내부 온도를 25℃ 내지 28℃로 하면서 천천히 첨가하여 하이드록실아민 수용액을 제조하였다. 유기용매로서 메틸에틸케톤 300 mL와 양이온계 계면할성제로서 Aliquat 336 [트리옥틸메틸 암모늄 클로라이드 (trioctylmethyl ammonium chloride)의 상표명] 1.1 gr(용매 부피 대비 0.2%)을 하이드록실아민 수용액이 들어있는 반응기에 첨가하였다. 상기 수용액을 강하게 교반하면서 메틸 옥타노에이트 100 gr(0.63 mol)을 내부 온도 30℃를 유지하면서 30분간에 걸쳐 조금씩 적하하였다. 이어서, 상기 용액에 33% 수산화나트륨 수용액 95 gr(0.78 mol)을 조금씩 적하하면서 내부 pH를 10.5로 유지하였다. 이후, 내부 온도 30℃인 동일 온도에서 상기 용액을 강하게 교반하면서 시료를 채취하였으며, 상기 시료를 가스 크로마토그래피로 분석하였다. 숙성 후 14시간 동안 시료를 채취하여 분석하였더니 메틸 옥타노에이트가 투입량 대비 0.7%가 잔존함을 알 수 있었다.
이하 실시예 1과 같은 방법으로 제품을 회수하였다. 순도 99.2%의 N-하이드록시옥탄아마이드 86.3 gr을 수득하였으며, 수율은 86.0%이었다.
실시예 4
1000 mL 4구 플라스크에 온도계와 pH 전극을 부착하고 물 250 mL, 하이드록실아민 염산염 52 gr (0.75 mol)을 넣고 교반하여 용해하였다. 용해 후 33% 수산화나트륨 수용액 91 gr(0.75 mol)을 내부 온도 30℃ 이내에서 내부 온도를 25℃ 내지 28℃로 하면서 천천히 첨가하여 하이드록실아민 수용액을 제조하였다. 유기용매로서 에틸아세테이트 300 mL와 양이온계 계면활성제로서 디옥틸/도데실 디메틸 암모늄 클로라이드(dioctyl/dodecyl dimethyl ammonium chloride) 1.1 gr(용매 부피 대비 0.2%)을 하이드록실아민 수용액이 들어있는 반응기에 첨가하였다. 상기 수용액을 강하게 교반하면서 메틸 옥타노에이트 100 gr(0.63 mol)을 내부 온도 30℃를 유지하면서 30분간에 걸쳐 조금씩 적하하였다. 이어서, 상기 용액에 33% 수산화 나트륨 수용액 93 gr(0.76 mol)을 조금씩 적하하면서 내부 pH를 13.5로 유지하였다. 이후, 내부 온도 30℃인 동일 온도에서 상기 용액을 강하게 교반하면서 시료를 채취하였으며, 상기 시료를 가스 크로마토그래피로 분석하였다. 4시간 숙성하니 메틸 옥타노에이트가 전부 소모됨을 알 수 있었다.
이하 실시예 1과 같은 방법으로 제품을 회수하였다. 순도 99.3%의 N-하이드록시옥탄아마이드 83.6 gr을 수득하였으며, 수율은 83.3%이었다.
비교예 1
1000 mL 4구 플라스크에 온도계와 pH 전극을 부착하고 물 250 mL, 하이드록실아민 염산염 52 gr (0.75 mol)을 넣고 교반하여 용해하였다. 용해 후 33% 수산화나트륨 수용액 91 gr(0.75 mol)을 내부 온도 30℃ 이내에서 내부 온도를 25℃ 내지 28℃로 하면서 천천히 첨가하여 하이드록실아민 수용액을 제조하였다. 물 300 mL와 양이온계 계면활성제로서 디옥틸/도데실 디메틸 암모늄 클로라이드 (dioctyl/dodecyl dimethyl ammonium chloride) 5.5 gr(용매 부피 대비 1%)을 하이드록실아민 수용액이 들어있는 반응기에 첨가하였다. 상기 수용액을 강하게 교반하면서 메틸 옥타노에이트 100 gr(0.63 mol)을 내부 온도 30℃를 유지하면서 30분 간에 걸쳐 조금씩 적하하였다. 이어서, 상기 용액에 33% 수산화나트륨 수용액 93 gr(0.76 mol)을 조금씩 적하하면서 내부 pH를 13.0으로 유지하였다. 상기 반응 중 미세한 고체가 다량 발생하였으며, 교반이 불가능하여 이후 반응을 중단하였다.
비교예 2
1000 mL 4구 플라스크에 온도계와 pH 전극을 부착하고 물 250 mL, 하이드록실아민 염산염 52 gr(0.75 mol)을 넣고 교반하여 용해하였다. 용해 후 33% 수산화나트Q 수용액 91 gr(0.75 mol)을 내부 온도 30℃ 이내에서 내부 온도를 25℃ 내지 28℃로 하면서 천천히 첨가하여 하이드록실아민 수용액을 제조하였다. 유기용매로서 에틸아세테이트 300 mL를 하이드록실아민 수용액이 들어있는 반응기에 첨가하였다. 상기 수용액을 강하게 교반하면서 메틸 옥타노에이트 100 gr(0.63 mol)을 내부 온도 30℃를 유지하면서 30분간에 걸쳐 조금씩 적하하였다. 이어서, 상기 용액에 33% NaOH 93 gr(0.76 mol)을 조금씩 적하하면서 내부 pH를 13.0으로 유지하였다. 이어서, 내부 온도 30℃인 동일 온도에서 상기 용액을 강하게 교반하면서 시료를 채취하였으며, 상기 시료를 가스 크로마토그래피로 분석하였다. 숙성 시간 24시간 후, 상기 시료를 채취하였을 때, 미반응 메틸 옥타노에이트가 투입량 대비 5.3% 잔존하였다. 이하 실시예 1과 같은 방법으로 제품을 회수하였다. 순도 96.2%의 N-하이드록시옥탄아마이드 72.4 gr을 수득하였으며, 수율은 72.1%이었다.
전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 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 수도 있다.
본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위, 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (8)

  1. (a) 하이드록실아민 수용액에 유기용매 및 계면활성제를 첨가하여 반응 용액을 제조하고;
    (b) 상기 반응 용액에 카르복실산 에스터를 첨가하여 탄소수 6 내지 10인 N-하이드록시알칸아마이드를 수득하는 것
    을 포함하는, N-하이드록시알칸아마이드의 제조 방법으로서,
    상기 유기용매는 물에 불용성인 것이고,
    상기 유기용매는 메틸아세테이트, 에틸아세테이트, 프로필아세테이트, 부틸아세테이트, 메틸에틸케톤, 메틸 이소프로필케톤, 메틸 이소부틸케톤, 디에틸케톤, 디프로필케톤, 메틸렌클로라이드, 에틸렌클로라이드, 프로필렌클로라이드 및 부틸렌클로라이드에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것인, N-하이드록시알칸아마이드의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 (a)에서, 상기 하이드록실아민 수용액은 하이드록실아민 염을 포함하는 것인, N-하이드록시알칸아마이드의 제조 방법.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 (a)에서, 상기 계면활성제는 양이온성 계면활성제를 포함하는 것인, N-하이드록시알칸아마이드의 제조 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 (b)에서, 상기 카르복실산 에스터는 메틸 헥사노에이트, 메틸 헵타노에이트, 메틸 옥타노에이트, 메틸 노나노에이트, 메틸 데카노에이트, 에틸 헥사노에이트, 에틸 헵타노에이트, 에틸 옥타노에이트, 에틸 노나노에이트, 에틸 데카노에이트, 프로필 헥사노에이트, 프로필 헵타노에이트, 프로필 옥타노에이트, 프로필 노나노에이트 및 프로필 데카노에이트에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것인, N-하이드록시알칸아마이드의 제조 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제조 방법은, 5℃ 내지 60℃의 온도 범위에서 수행되는 것인, N-하이드록시알칸아마이드의 제조 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제조 방법은, 10 내지 13의 pH의 범위에서 수행되는 것인, N-하이드록시알칸아마이드의 제조 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 N-하이드록시알칸아마이드는 N-하이드록시헥산아마이드, N-하이드록시헵탄아마이드, N-하이드록시옥탄아마이드, N-하이드록시노난아마이드 및 N-하이드록시데칸아마이드에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것인, N-하이드록시알칸아마이드의 제조 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6145667A (en) * 1998-05-27 2000-11-14 Cytec Technology Corp. Mineral collector compositions and processes for making and using same

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