KR19980018923A - 방향족 화합물 제조방법 (method for preparing aromatic compounds) - Google Patents

방향족 화합물 제조방법 (method for preparing aromatic compounds) Download PDF

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에들러 마크 에스.
롬 앤드 하스 캄파니
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Abstract

방향족 출발 물질을 선택적으로 탈할로겐화하여 방향족 화합물을 합성하는 방법이 제공된다. 불소, 염소 혹은 브롬으로 치환된 화합물이 제조된다. 이 방법은 할로겐화를 요하지 않은 부위로 부터 할로겐 원자를 제거하고 출발 물질의 혼합물로 부터 실질적으로 순수 할로겐화 화합물을 형성하는데 사용될 수 있다. 이 방법은 방향족 탈할로겐화제를 함유한 구리와 산을 사용하며, 탈할로겐화는 고리상의 카복시산, 아미드, 에스테르, 알데히드, 케톤 혹은 시아노와 같은 치환체에 의해 조절된다.

Description

방향족 화합물 제조 방법
본 발명은 방향족 화합물 제조 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 본 발명은 하나 이상의 선택된 부위에 할로겐 원자를 갖는 방향족 화합물을 제조하는 방법에 관한 것이다. 또한 본 발명은 할로겐을 필요로 하지 않는 부위로 부터 할로겐 원자 를 제거하는 방법을 제공한다. 몇몇 조건하에, 본 발명의 방법은 할로겐화 방향족 화합물로 부터 모든 할로겐 치환체를 제거하는데 사용될 수 있다.
할로겐화 반응은 많은 방향족 유기 화합물의 제조시 합성 경로에서 필수 단계이다. 그러나 할로겐화 반응은 바람직하지 않은 정도의 할로겐화도를 갖는 혼합물, 혹은 의도된 부위가 아닌 부위에도 할로겐 원자를 제공할 수 있다. 방향족 화합물상의 선택된 부위에서의 할로겐화를 의미하는 선택적 할로겐화는 지향성 기(directing group)를 함유하는 방향족 출발 물질을 사용하여 얻어질 수 있다. 지향성 기란 방향족 고리상의 치환체인 경우, 방향족 고리내의 전자 분포에 영향을 끼쳐 어느 위치에 방향족 치환이 일어날 것인가를 판단하는 분획이다. 그러나 지향성 기가 존재하지 않거나 혹은 존재하더라도 하나 이상의 할로겐 원자를 첨가하기에 활성이 충분하지 않는 경우에는 특정한 부위에 할로겐화하기란 어렵다. 선택적 할로겐화 역시 방향족 고리의 다른 나머지 위치상에 임의의 방식으로 치환에 영향을 주는 복수의 지향성 기가 존재하는 경우에는 어려운 것이다.
상기 문제를 해결하기 위한 노력으로, 여러 가지 촉매를 할로겐화 방향족 화합물의 제조에 사용하였다. 예를 들어 Becher등(DE 3,615,762)은 철(Ⅲ) 클로라이드가 4-알킬벤조일 클로라이드로 부터 염소화된 방향족 화합물을 제조하기 위한 촉매로서 사용되는 것을 기술하고 있다. 그러나 Becher 등의 방법은 몇몇 적용처에 충분한 수율 및 선택성을 제공하기 어려워 결과적으로 생성 혼합물을 정제하기 어렵다.
대체 방법으로서, 알루미늄 클로라이드를 4-(3,5-디할로페닐)-4-옥소부티르산 및 부테논산의 제조시 촉매로서 사용하였다{JP 5-3111033, 5-3009321 및 5-3012879; Jojima 등.,Bulletin of the Chemical Society of Japan,52(8), 2441-2(1979)}. 그러나 보고된 수율은 약 52%이하였다. 부위 선택성은 유지하면서 높은 수율을 갖는 할로겐화 화합물을 제조하는 방법이 이로울 것이다. 또한 알루미늄 클로라이드 촉매는 재사용할 수 없고 각 반응 말기에 급냉되어야 하며, 염산을 생성시키고 산성 알루미늄 염을 배출한다. 이같은 산성 알루미늄 폐기물은 처리하여 폐기처리하여야 하므로 공정 단가를 올리는 요인이 된다.
또한 니트로 및 술폰산기로 치환된 방향족 화합물을 염소화하고 이어서 부분적 탈염소화하여 염소화된 방향족 화합물을 제조한 바도 있다 {W.T.Smith, Jr.,J.Am.Chem.Soc. 71,2855(1949); US 3,423,475; 및 JP 6-16,965(1985)}. 최종 할로겐화 산물내에서 니트로 및 술폰산기의 존재는 종종 바람직하지 않은데, 이는 이들 작용기를 제거하거나 이들을 다른 작용기로 대체하는데 여러 가지 부가적인 반응 단계를 필요로 하기 때문이다.
염소화된 프탈산 및 안하이드리드가 강염기성 조건하에 아연과 같은 금속의 존재하에 부분적으로 탈할로겐화되었다(미국 특허 4,981,999). 그러나 몇몇 지향성 기는 필요로하는 염기성 조건에 안정되지 않을 수도 있다. 상기 절차에서는 모든 브롬 원자가 이들 조건에서 제거되므로 브롬화된 방향족 화합물을 선택적 탈할로겐화시키지 못한다. 부가하여 불소 원자가 히드록실기로 대체될 수 있으므로 상기 반응 조건에서는 안정하지 않은 것이다.
따라서 할로겐화 방향족 화합물이 대부분의 적용처에서 수용가능한 수율을 갖고, 폐기물 처리의 필요성이 감소되며, 선택성 증진을 위해 할로겐화 부위를 조절할 수 있는 새로운 할로겐화 방향족 화합물 제조 방법이 필요하다.
본 발명은 상기 공지의 할로겐화 방향족 화합물 제조 방법의 단점을 극복하고, 지향성 기를 사용하여 할로겐화를 조절한다. 나아가 본 발명은 새로운 할로겐화 방향족 화합물 혹은 할로겐화되지 않은 방향족 화합물을 형성하기 위한 할로겐화 방향족 화합물의 선택적 탈할로겐화 방법을 제공한다.
예기치않게도 지향성 기를 함유하는 특정 할로겐화 방향족 화합물은 구리 금속 또는 구리를 함유한 화합물을 포함하는 탈할로겐화제를 이용하여 선택적으로 탈할로겐화할 수 있다는 것을 발견하였다. 상기 구리 탈할로겐화제는 몇몇 반응 조건, 예를 들어 카복시산과 아민 용매가 존재하는 경우, 촉매량으로 존재할 수 있다. 본 발명의 방법에서의 선택성은 지향성 기를 함유하는 할로겐화 방향족 화합물내의 선택된 부위로 부터 할로겐 원자를 제거함으로써 제공된다. 본 발명의 방법은 전형적으로 약 70% 이상의 생성 수율을 제공한다.
본 발명의 방법은 카복시산, 케톤 및 에스테르와 같은 차후 반응에 사용될 수 있거나 반응 산물에 필요로 되는 지향성 기를 갖는 방향족 화합물의 사용을 허용한다. 이는 니트로 혹은 술폰산기가 지향성 기로서 사용되고 차후 단계에서 이들 작용기를 탄소-기초 치환체로 대체해야 하는 공지된 방법보다 잇점을 갖는다. 본 발명의 방법은 탈할로겐화의 레지오선택(regioselective)없이 카복시산-유도된 치환체 오르소(ortho) 위치에 있는 염소 원자가 최소한 쉽게 탈할로겐화되도록 하는 공지의 프탈산 유도체 부분 탈할로겐화 방법과 상보적이다. 본 발명의 방법에서는, 카복시산-유도된 치환체의 오르소 위치에 있는 할로겐이 선택적으로 제거되며, 반면 그밖의 부위에 위치된 할로겐은 전형적으로 영향을 받지 않는다. 나아가 본 발명은 브롬 원자의 선택적 제거를 제공한다는 점에서 프탈산 유도체의 탈할로겐화에 대한 공지된 방법보다 잇점을 제공한다. 더욱이 불소 원자가 존재하면, 이들은 반응 조건에 안정하기 때문에 제거되지 않을 것이다; 따라서 이들은 종래 기술 방법에서와 같이 대체되지 못한다.
본 발명의 방법은 또한 공지된 합성 방법에 비하여 합성후 화합물의 혼합물 분리를 간단히 한다. 예를 들면 할로겐화 화합물의 혼합물은 약 95% 이상의 순도를 갖는 단일 할로겐화 화합물로 전환될 수 있다.
따라서 요약해 보면 본 발명은 선택적으로 할로겐화 방향족 화합물을 제조하는 방법을 제공하며, 이는 이같은 화합물을 형성하기 위한 통상의 합성 방법에 비하여 공정 단계가 감소되며, 폐기물 처리 절차가 감소하며, 폐수 처리 절차를 갖는 기타 필요로 하는 작용성 분획을 함유한다. 또한 상기 방법은 할로겐 반응 산물의 혼합물로 부터 필요로 하는 할로겐화 화합물을 분리하기 위한 분별 증류와 같은 분리 단계의 필요성을 줄인다. 또한 필요하다면, 본 명세서에서 기술된 선택적 탈할로겐화 방법으로 비-할로겐화 방향족 화합물을 형성하는데 통상의 수단을 제공할 수 있다.
본 발명은
(ⅰ)Z 지향성 기(Z directing group)를 갖고 상기 Z기의 오르소 위치에 있는 염소, 브롬 및 요오도로 부터 독립적으로 선택된 하나 또는 두개의 할로기를 갖는 최 소 하나의 아릴 혹은 헤테로아릴 화합물, 혹은
나아가 Z 지향성기 및 그 Z기의 오르소위치에 있는 염소, 브롬 및 요오도로 부터 독립적으로 선택된 하나 또는 두개의 할로기를 갖는 치환된 아릴 혹은 헤 테로아릴 화합물,
(ⅱ)제거되는 할로기 당량당 구리 함유 탈할로겐화제 약 0.01-5.0몰 당 량, 및
(ⅲ)제거되는 할로기 당량당, 지방족 (C1-C10)카복시산, 지방족 (C2-C10)디카복시산, 아릴 카복시산, 아릴 디카복시산, 수성 무기산, 술폰산 및 그 혼합물로 구성되 는 그룹으로 부터 선택된 하나 이상의 산 최소 약 1.0몰 당량;을 포함하는
반응 혼합물을 가열하여 할로겐화 아릴 또는 헤테로아릴 화합물로 부터 할로겐 원자를 선택적으로 제거하여 아릴 또는 헤테로아릴 화합물을 제조하는 방법을 제공하며,
여기서 Z지향성 기는 CO2R10, CONR11R12, COR13혹은 시아노이며,
R10, R11및 R12는 각각 독립적으로 수소 원자, (C1-C6)알킬, 아릴 혹은 치환된 아릴이며,
R13은 수소 원자, (C1-C6)알킬, 치환된 (C1-C6)알킬, 아릴 혹은 치환된 아릴이다.
본 명세서에서 사용된 용어 알킬은 예를 들면 메틸, 에틸, n-프로필, 이소프로필, n-부틸, 및 tert-부틸의 직쇄(C1-C8) 및 분지된 (C3-C8) 지방족 하이드로카본 사슬을 의미한다. 치환된 알킬이란 예를 들면 히드록시, 메르캅토, (C1-C4)알콕시, (C1-C4)알킬티오, 히드록시(C1-C4)알킬, (C3-C6)시클로알킬, 아릴, 치환된 아릴, 헤테로아릴, 치환된 헤테로아릴, 아릴옥시, 치환된 아릴옥시, 헤테로아릴옥시, 치환된 헤테로아릴옥시, 아릴부, 알킬부 혹은 이들 모두가 치환체를 함유하는 아릴(C1-C4)알킬, 헤테로아릴(C1-C4)알킬, 치환된 헤테로아릴(C1-C4)알킬, 아릴(C1-C4)알콕시, 치환된 아릴(C1-C4)알콕시, 헤테로아릴(C1-C4)알콕시, 치환된 헤테로아릴(C1-C4)알콕시, 아릴옥시(C1-C4)알킬, 치환된 아릴옥시(C1-C4)알킬, 아크릴옥시, 니트로, 티오, NR'R, NHCOR', NHCOOR', CONR'R, COOR', OSO2R', SO2R' 및 COR'(단, R'와 R는 수소 원자, (C1-C6)알킬, (C1-C4)알콕시, (C1-C4)알킬티오, (C3-C6)시클로알킬, (C3-C6)시클로알킬(C1-C4)알킬, 페닐, 벤질 및 페네틸로 부터 독립적으로 선택되고 상기 페닐, 벤질 및 페네틸은 (C1-C4)알킬 혹은 (C1-C4)알콕시인)로 치환된 알킬기를 의미한다.
용어 시클로알킬은 닫힌 포화 고리형 (C3-C6)분획을 의미하며 예를 들어, 시클로프로필 및 시클로헥실을 포함한다. 시클로알킬기는 치환될 수 있고 임의의 치환체는 알킬기에 대한 임의의 치환체로서 상기 열거된 바를 포함한다.
용어 아릴은 예를 들어 페닐, 1-나프틸, 2-나프틸, 안트릴, 페난트릴등의 방향족 고리 시스템을 의미한다.
용어 헤테로아릴은 방향족 헤테로고리형기를 의미한다. 헤테로아릴 고리, 및 헤테로아릴옥시알킬 및 헤테로아릴알킬과 같은 다른 기의 헤테로아릴 분획은 벤젠 고리와 같은 하나 이상의 다른 방향족, 헤테로방향족 혹은 헤테로고리형 링에 융합될 수 있는 하나 이상의 O, N 혹은 S 원자를 함유하는 전형적으로 5 혹은 6 멤버 방향족 고리이다. 헤테로아릴기의 예로는 한정하는 것은 아니나, 티에틸, 푸릴, 피롤일, 트리아졸일, 티아졸일, 옥사졸일, 이소옥사졸일, 티아졸일, 이소티아졸일, 피리딜, 피리미딘일, 피라지닐, 피리다지닐, 트리아지닐, 벤조푸라닐, 벤조티에닐, 인돌일, 퀴나졸리닐, 아크리디닐, 피리닐 및 퀴노옥살리닐을 포함한다.
치환된 아릴 및 치환된 헤테로아릴 분획에 존재할 수 있는 치환체는 하나 이상의 (C1-C6)알킬, 히드록시, 메르캅토, (C1-C4)알콕시, (C1-C4)알킬티오, 히드록시(C1-C4)알킬, (C1-C4)알콕시(C1-C4)알킬, (C3-C6)시클로알킬, 아릴, 치환된 아릴, 헤테로아릴, 치환된 헤테로아릴, 아릴옥시, 치환된 아릴옥시, 헤테로아릴옥시, 치환된 헤테로아릴옥시, 아릴 분획, 알킬 분획 혹은 이들 모두가 치환체를 함유할 수 있는 아릴(C1-C4)알킬, 헤테로아릴(C1-C4)알킬, 치환된 헤테로아릴(C1-C4)알킬, 아릴(C1-C4)알콕시, 치환된 아릴(C1-C4)알콕시, 헤테로아릴(C1-C4)알콕시, 치환된 헤테로아릴(C1-C4)알콕시, 아릴옥시(C1-C4)알킬, 치환된 아릴옥시(C1-C4)알킬, 아크릴옥시, 니트로, 티오, R NR'R, NHCOR', NHCOOR', CONR'R, COOR', OSO2R', SO2R' 및 COR'(단,R'와 R는 수소 원자, (C1-C6)알킬, (C1-C4)알콕시, (C1-C4)알킬티오, (C3-C6)시클로알킬, (C3-C6)시클로알킬(C1-C4)알킬, 페닐, 벤질 및 페네틸로 부터 독립적으로 선택되고 상기 페닐, 벤질 및 페네틸은 (C1-C4)알킬 혹은 (C1-C4)알콕시를 갖는 페닐부상에 치환될 수 있다)를 포함할 수 있다.
지방족 (C1-C10)카복시산은 조성식 R15CO2H을 갖고 R15가 수소 원자 혹은 (C1-C9)알킬인 화합물로, 예를 들어 포름산, 아세트산, 프로피온산, 발레산, 피발산 등을 포함한다.
지방족 (C2-C10)디카복시산은 조성식 HO2C(CHR16)nCO2H이고 R16은 n이 0-8인 경우 수소 원자이고 혹은 n이 1인 경우 (C1-C7)알킬인 화합물로, 예를 들어 옥살산, 숙신산, 말론산등을 포함한다.
아릴 카복시산은 예를 들어 벤조산, 1-나프톤산, 2-나프톤산, 9-페난트론산 등을 포함한다.
아릴 디카복시산은 예를 들어 프탈산, 이소프탈산, 테레프탈산, 나프탈렌디카복시산 등을 포함한다.
술폰산은 예를 들어 벤젠술폰산, p-톨루엔술폰산, 메탄술폰산, 에탄술폰산, 1-나프탈렌술폰산, 2-나프탈렌술폰산 등을 포함한다.
상기 기술된 지방족 (C1-C10)카복시산, 지방족 (C2-C10)디카복시산, 아릴 카복시산, 아릴 디카복시산 및 술폰산중 어떠한 것도 치환될 수 있으며, 상기 치환체는 어떤 치환체도 할로겐 원자가 아니어야 하는 것은 아니다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, Z지향성기 및 상기 Z기의 오르소위치에 있는 염소, 브롬 및 요오도로 부터 독립적으로 선택된 하나 혹은 두개의 할로기를 갖는 아릴 혹은 헤테로아릴 화합물은 페닐, 1-나프틸, 2-나프틸, 안트릴, 페난트릴, 티에닐, 푸릴, 피롤일, 트리아졸일, 티아졸일, 옥사졸일, 이소옥사졸일, 티아졸일, 이소티아졸일, 피리딜, 피리미디닐, 피라지닐, 피리다지닐, 트리아지닐, 벤조푸라닐, 벤조티에닐, 인돌일, 퀴나졸리닐, 아크리디닐, 푸리닐 혹은 퀴노옥살리닐이며; 나아가 Z지향성 기 및 상기 Z기의 오르소위치에 있는 염소, 브롬 및 요오도로 부터 독립적으로 선택된 하나 혹은 두개의 할로기를 갖는 치환된 아릴 혹은 헤테로아릴 화합물은 페닐, 1-나프틸, 2-나프틸, 안트릴, 페난트릴, 티에닐, 푸릴, 피롤일, 트리아졸일, 티아졸일, 옥사졸일, 이소옥사졸일, 티아졸일, 이소티아졸일, 피리딜, 피리미디닐, 피라지닐, 피리다지닐, 트리아지닐, 벤조푸라닐, 벤조티에닐, 인돌일, 퀴나졸리닐, 아크리디닐, 푸리닐 혹은 퀴노옥살리닐이다.
본 발명의 보다 바람직한 실시예에서, 상기 아릴 화합물은 하기식 (1)을 갖는 치환된 페닐이며,
단, 상기 식에서
R1, R2, R3, R4및 R5는 각각 독립적으로 수소 원자, (C1-C8)알킬, 치환된 (C1-C8)알킬, (C3-C6)시클로알킬, 치환된 (C3-C8)시클로알킬, 아릴, 치환된 아릴, CH2OR6, NR7R10, OR8, SR9, 헤테로아릴, 치환된 헤테로아릴, 불소, 염소, 브롬 혹은 요오도이며, R1및 R5중 최소 하나는 염소, 브롬 혹은 요오도이며,
Z지향성 기는 CO2R10, CONR11R12, COR13혹은 시아노이며,
R6, R8및 R9는 각각 독립적으로 수소 원자, (C1-C6)알킬, 아릴, 치환된 아릴 혹은 COR14이며,
R7, R10, R11및 R12는 각각 독립적으로 수소 원자, (C1-C6)알킬, 아릴 혹은 치환된 아릴이며,
R13은 수소 원자, (C1-C6)알킬, 치환된 (C1-C6)알킬, 아릴 혹은 치환된 아릴이며
R14는 (C1-C6)알킬 혹은 아릴이다.
상기식 (1)의 치환된 페닐을 사용한 본 발명의 보다 바람직한 실시예에서,
R1및 R5는 각각 독립적으로 수소 원자, (C1-C8)알킬, 치환된 (C1-C8)알킬, 아릴, 치환된 아릴, 불소, 염소, 브롬 혹은 요오도이며,
R1및 R5중 최소 하나는 염소, 브롬 혹은 요오도이며,
R2, R3및 R4는 각각 독립적으로 수소 원자, (C1-C8)알킬, 아릴, 치환된 (C1-C8)알킬, 치환된 아릴, NR7R10, 불소, 염소 혹은 브롬이며,
Z는 CO2R10, CONR11R12혹은 COR13이며,
R7및 R10은 각각 독립적으로 수소 원자, (C1-C6)알킬, 아릴 및 치환된 아릴이며,
R11및 R12는 각각 독립적으로 (C1-C6)알킬, 아릴 혹은 치환된 아릴이며,
R13은 (C1-C6)알킬, 치환된 (C1-C6)알킬, 아릴 혹은 치환된 아릴이다.
나아가 상기식 (1)의 치환된 페닐을 사용하는 본 발명의 보다 바람직한 실시예에서, R1및 R5는 각각 독립적으로 수소 원자, (C1-C8)알킬, 염소 혹은 브롬이며,
R1및 R5중 최소 하나는 염소 혹은 브롬이며,
R2, R3및 R4는 각각 독립적으로 수소 원자, (C1-C8)알킬, 아릴, 불소, 염소 혹은 브롬이며,
Z는 CO2R10이며,
R10은 수소 원자, (C1-C6)알킬, 아릴 혹은 치환된 아릴이다.
기 R10, R11, R12, R13및 R14의 조성은 본 발명의 방법에서 중요한 것은 아니며 최종 화합물에 바람직한 작용기에 따라 선택될 수 있다.
특정한 반응 조건에서 특정 작용기는 탈할로겐화 반응 혹은 작업(work-up) 절차동안 제2 반응을 수행할 것이다. 예를 들어 니트릴 혹은 아실 할라이드기는 카복시산으로 전환될 것이다. 이 기술 분야에서 숙련된 자에게 인지된 바와 같이, 상기 제2 반응은 필요로 하는 작용기를 형성하는데 유용할 것이다.
본 발명의 방법으로는 하나 이상의 할로겐 원자를 미리 선택된 위치에 할로겐화시킨 할로겐화 방향족 화합물을 제조할 수 있다. 특히 본 발명의 방법은 염소 및 브롬의 위치를 선택할 수 있다. 본 방법은 또한 방향족 고리상에 특정한 위치로 부터 요오드를 제거하는 선택성을 필요로 하지 않는다면 요오도기를 제거하는데 유용하다. 본 방법은 또한 특정 할로겐화 방향족 출발 물질이 할로겐 치환체가 없는 방향족 화합물을 형성하는데 사용될 수 있는 점에서 유용하다.
본 발명의 방법은 불소, 염소 및 브롬으로 부터 선택된 최소 하나의 할로겐 원자로 치환된 방향족 할로겐화 화합물을 제조하는데 사용될 수 있다. 불소가 본 발명의 방법에 영향을 미치지 않으므로, 존재할 수도 있고 방향족 고리상에 어떠한 하나 이상의 위치에 있을 수 있다. 최대 5개의 할로 치환체가 존재할 수 있으며 모두 동일할 필요는 없다. 대체 방안으로 또한 할로 치환체외에 고리 치환체가 존재할 수 있다.
염소의 선택적 제거가 필요한 경우, 최소 하나의 염소(제거되려는 염소)가 Z기에 대하여 오르소 위치에 있을 것을 필요로 한다. 그러나 제2 염소가 Z기에 대하여 메타 혹은 파라위치에 있다면 과잉 구리 공급원의 존재하여 비선택적 제거 반응을 갖을 것이다. 브롬의 제거를 필요로 하는 경우, 제거되는 브롬은 Z에 대하여 오르소 혹은 파라 위치에 있을 것이다. 그러나 하나 이상의 브롬을 제거하려면, 제거되려는 최소 하나의 브롬은 Z기에 대하여 오르소위치에 있는 것이 바람직하다. 2개의 염소, 2개의 브롬 혹은 하나의 염소와 하나의 브롬 치환체가 Z기에 오르소위치에 위치되면, 두 할로 치환체가 모두 제거될 수 있다.
하나 이상의 Z가 존재할 수 있다. 하나 이상의 Z기의 존재는 탈할로겐화 정도를 증가시키고 방법의 선택성에 영향을 끼친다. 예를 들어 고리상에 교대위치에 3개의 할로 치환체와 2개의 Z기를 함유하는 고리는 존재하는 할로 치환체가 염소, 브롬 및 요오도로 부터 선택된다면, 모든 할로 치환체는 제거될 수 있다. 서로 파라 위치에 있는 두개의 Z기와 나머지 위치에 4개의 할로 치환체를 함유하는 고리는 존재하는 할로 치환체가 염소, 브롬 및 요오도로 부터 선택되면, 또한 완전히 탈할로겐화될 수 있다.
본 발명의 방법에 필요로 하는 물질은 상기한 바와 같이 하나 이상의 Z기에 치환된 최소 하나의 할로겐화 방향족 화합물, 구리 금속 혹은 구리 함유 화합물을 포함하는 탈할로겐화제 및 최소 하나의 카복시산 혹은 디카복시산, 술폰산 혹은 수성 산을 포함한다. 구리 금속 혹은 구리(Ⅰ) 화합물은 상기 경우에 보통 사용된다. 구리(Ⅰ) 화합물은 구리가 +1 산화 상태에 있는 이온성 구리 함유 화합물이다. 공지된 구리(Ⅰ) 화합물의 예는 한정하는 것은 아니나, 구리(Ⅰ) 염화물, 구리(Ⅰ) 브롬화물, 및 구리(Ⅰ) 산화물을 포함한다. 특정한 상황에서는 본 발명의 방법이 보다 효과적이도록 하나 이상의 용매를 사용하는 것이 이롭다. 하나 이상의 용매가 아민 형태라면, 나아가 상기 탈할로겐화제는 구리(Ⅱ)형 화합물을 포함할 수 있다. 구리(Ⅱ) 화합물은 구리가 +2 산화 상태인 이온성 구리 함유 화합물이다. 공지된 구리 (Ⅱ) 화합물의 예로는 한정하는 것은 아니나, 구리(Ⅱ) 아세트산, 구리(Ⅱ) 염화물, 구리(Ⅱ) 브롬화물, 구리(Ⅱ) 산화물 및 구리(Ⅱ)황화물을 포함한다.
출발 물질 혹은 구리 공급원이 불용성이거나 카복시산 반응물이 반응 온도에서 유체가 아닌 조건에서 용매를 필요로 한다. 상기와 같은 상태는 수성 무기산이 사용되는 경우 발생할 것이다. 디카복시산 혹은 고-비등 카복시산은 반응 온도에서 유체일 수 없으므로 용매를 사용하여야 한다. 용매역시 카복시산 혹은 디카복시산 반응물이 실온에서 유체가 아니라면 반응 혼합물을 냉각시켜 반응이 완결된 다음 첨가될 수 있다.
본 발명의 방법은 최소 70℃이상 온도에서 수행된다. 반응 온도가 95-220℃, 보다 바람직하게는 105-150℃가 바람직하다. 반응 압력은 중요하지 않으나, 약 1atm(101kP)의 압력이 편의상 일반적으로 사용된다.
본 발명의 방법에 사용되는 할로겐화 방향족 화합물의 조성은 필요로 하는 산물에 의해 결정된다. 할로겐화 방향족 화합물의 예는 한정되는 것은 아니나, 메틸 2,5-디클로로벤조에이트, 2,4-디클로로벤즈아미드, 2,4-디클로로아세토페논, 2,3-디클로로벤조산 및 메틸 2,5-디클로로-4-메틸벤조에이트를 포함한다.
출발 물질로서 사용하는 다른 할로겐화 방향족 화합물은 이 기술 분야에서 숙련된 자에게 잘 알려져 있는 방법에 따라 합성될 수 있다. 예를 들어 지향성 기 Z를 함유하는 방향족 화합물을 하기한 바와 같이 할로겐 공급원으로 처리하여 하나 이상의 할로겐화 방향족 화합물을 제조할 수 있다:
그 예로서 메틸 4-클로로벤조에이트는 염화 알루미늄 혹은 염화철(Ⅲ)과 같은 루이스 산 촉매의 존재하에 염소 기체를 사용하여 염소화되어 3염소화된 화합물의 혼합물을 제조한다. 그런 다음 이 혼합물을 하기한 바와 같이 선택적으로 탈할로겐화하여 메틸 3,4,5-트리클로로벤조에이트를 제조할 수 있다:
할로겐화 방향족 화합물의 양은 반응 혼합물이 유체이면 중요하지 않다. 일반적으로 할로겐화 방향족 화합물의 양은 할로겐화 화합물과 산의 조합 중량을 기준으로 5-50중량%일 수 있다. 바람직하게는 할로겐화 방향족 화합물의 양은 20-40중량%이다.
앞서 기재된 바와 같이, 구리 함유 탈할로겐화제는 본 발명의 방법에 의해 선택성을 필요로 한다. 구리 함유 탈할로겐화제는 아민 함유 용매가 존재하지 않으면 금속성 구리 혹은 구리(Ⅰ) 화합물일 수 있다. 아민 함유 용매가 존재하면, 구리(Ⅱ) 화합물이 또한 이용될 수 있다. 상기 구리 함유 탈할로겐화제는 바람직하게는 분말 형태로 첨가된다. 본 발명에 유용한 구리(Ⅰ) 화합물의 예는 한정하는 것은 아니나, 구리(Ⅰ)산화물, 구리(Ⅰ)브롬화물 및 구리(Ⅰ)염화물을 포함한다. 본 발명에 유용한 구리(Ⅱ) 화합물의 예는 한정하는 것은 아니나, 구리(Ⅱ)아세트화물, 구리(Ⅱ)염화물, 구리(Ⅱ)브롬화물, 구리(Ⅱ)산화물 및 구리(Ⅱ)황화물을 포함한다. 구리 함유 탈할로겐화제의 양은 일반적으로 제거되는 할로기의 1당량당 구리 약 0.5-5당량, 바람직하게는 약 1.0-4.0당량 그리고 보다 바람직하게는 약 1.0-3.0당량이다. 아민 함유 용매가 존재하는 경우, 사용되는 구리 함유 탈할로겐화제의 양은 제거되는 할로기의 1당량당 약 0.01-2.0당량 그리고 바람직하게는 약 1.0-1.0당량이다. 대체 방안으로 폴리(4-비닐피리딘)과 같은 아민 작용기를 함유하는 중합체의 존재시 통상의 용매가 또한 낮은 수준의 구리 함유 탈할로겐화제와 함께 사용될 수 있다.
하나 이상의 카복시산은 본 발명의 방법에 사용될 수 있다. 하나 이상의 카복시산은 방향족 혹은 지방족일 수 있다. 본 발명의 방법에 유용한 지방족 카복시산의 예는 한정하는 것은 아니나, 아세트산, 프로피온산, 발레산, 피발산, 및 부티르산을 포함한다. 본 발명의 방법에 유용한 방향족 카복시산의 예는 한정하는 것은 아니나, 벤조산 및 톨루산을 포함한다. 디카복시산도 또한 사용될 수 있다. 디카복시산의 예는 한정하는 것은 아니나, 옥살산, 숙신산, 말론산 및 프탈산을 포함한다. 산의 혼합물이 사용될 수 있다. 카복시산의 총량은 바람직하게는 제거되는 할로겐의 1몰당 최소 1몰 당량이 바람직하다.
대체 방안으로 산 수용액이 본 발명의 방법에 사용될 수 있다. 상기 산의 예는 한정하는 것은 아니나, 황산, 염산, 메탄술폰산 및 p-톨루엔술폰산을 포함한다. 그러나 카복시산이 사용되는 경우보다 수성 반응 매질을 사용하는 경우 보다 많은 구리를 필요로 한다. 또한 수용성 산의 사용은 몇몇 작용기가 수성 산에 바람직하지 않게 반응하므로 출발 방향족 화합물에 존재할 수 있는 작용기의 종류를 한정할 수 있다. 대체 방안으로 수성 매질이 사용되는 경우에는 완결되도록 반응을 보다 지속시켜야 한다. 사용된다면, 수용성 산의 농도는 중요하지 않다. 할로겐화 방향족 화합물과 수성 매질의 조합 중량을 기준으로, 최소 5중량%가 바람직하다. 그러나 대부분의 경우, 유체 혼합물을 얻기 위해서는 용매가 필요하다.
과량의 수성 혹은 유기산은 반응에 역효과없이 존재할 수 있다.
임의로 용매는 하나 이상의 카복시산, 디카복시산 혹은 수성 산에 부가하여 사용될 수 있다. 유용한 용매의 예는 한정되는 것은 아니나, 크실렌, 톨루엔, 에틸 아세테이트, 부틸 아세테이트, 메시틸렌, 옥탄, 데칸, 아니솔, 니트로벤젠, 메톡시에틸 에테르, 디메틸 술폭사이드, N,N-디메틸포름아미드, 피리딘, 피롤리딘, 2-피롤리디논, 피롤, 피페리딘, 피페라진, 퀴놀린, 아세토니트릴, 발레로니트릴, 트리에틸아민, 트리이소부틸아민, 트리프로필아민, 디이소프로필아민, 클로로벤젠, 디클로로벤젠, N,N,N',N'-테트라메틸에틸렌디아민, 4-피콜린, 모르폴린, N,N,N',N'-테트라메틸디아미노메탄, N-메틸모르폴린, 에틸렌디아민, 1-메틸피페리딘, 1-메틸피롤리딘, 1,4-디아자비시클로[2.2.2]옥탄 및 1,4-디메틸피페라진을 포함한다. 바람직한 용매로는 크실렌, 트리에틸아민, 피리딘, N,N-디메틸포름아미드, 부틸 아세테이트, N,N,N',N'-테트라메틸에틸렌디아민, N,N,N',N'-테트라메틸디아미노메탄, N-메틸모르폴린, 4-피콜린, 피롤리딘, 에틸렌디아민, 1-메틸피페리딘, 1-메틸피롤리딘, 1,4-디아자비시클로[2.2.2]옥탄, 1,4-디메틸피페라진 및 모르폴린을 포함한다. 바람직한 아민 형태의 용매는 N,N,N',N'-테트라메틸에틸렌디아민, 4-피콜린, N-메틸모르폴린 및 N,N,N',N'-테트라메틸디아미노메탄을 포함한다.
용매가 사용되면, 혼합물이 유체인 경우 용매량은 중요하지 않다. 몇몇 경우에 용매의 양은 용매와 카복시산, 디카복시산 혹은 수성 산의 조합 부피를 기준으로 최소 25부피%인 것이 바람직하다. 예를 들어 반응 혼합물이 반응 조건에서 유체가 아니거나 할로겐화 방향족 화합물이 가용성이 아닐 필요가 있다. 상기 열거된 용매는 또한 반응이 실질적으로 완료된 다음 반응 혼합물에 첨가될 수 있다. 부가하여 용매의 사용은 요구되는 구리 함유 탈할로겐화제의 양을 감소시킬 수 있다. 예를 들면, 카복시산에 부가하여 통상의 용매내에 아민 함유 용매 혹은 중합성 아민을 사용하면 프로피온산과 같은 카복시산 용매가 추가 아민 함유 용매없이 사용되는 경우의 구리 함유 탈할로겐화제 약 1.0당량이상에 비하여 0.01당량만큼의 적은 구리 함유 탈할로겐화제를 필요로 한다.
본 발명의 방법을 수행하는데 사용되는 장치는 교반 및 가열 수단을 위한 기구를 포함하여야 한다. 예를 들면 응축기 및 자기 교반 바(bar)가 장착된 둥근 바닥 플라스크가 사용될 수 있으며 혹은 오버헤드(overhead) 교반기를 갖는 반응 용기가 사용될 수 있다.
하기 실시예 및 실험 절차는 실시예를 보이는 것으로 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.
실시예 1
메틸 2,5-디클로로-4-메틸벤조에이트의 탈할로겐화
50ml 둥근 바닥 플라스크에 자기 교반 바, 환류 응축기, 열전쌍, 질소 유입구 및 온도 제어기가 부착된 가열 맨틀(mantle)을 장착하였다. 플라스크에 메틸 2,5-디클로로-4-메틸벤조에이트(4.0g, 18.3mmol) 및 구리 분말(2.32g, 36.5mmol)을 장입하였다. 프로피온산(6ml) 및 크실렌(10ml)를 첨가하고 결과 혼합물을 130-135℃로 가열하였다. 반응을 가스 크로마토그래피(GC)분석으로 모니터하고 출발 물질이 더 이상 검출되지 않을 때(11시간) 완결되었는지 조사하였다. 반응 혼합물을 실온까지 냉각하고 여과하였다. 고형분을 크실렌으로 수세하였다. 여과물을 청녹색이었다. 여과물을 합하고 녹청색이 사라질 때까지 1M 염산 수용액으로 수세하였다. 결과물인 주황색 층을 물로 수세하고 황산나트륨으로 건조하였다. 용매를 감압하에 증발하여 제거하였다. 잔류물을 진공하에 건조하여 메틸 3-클로로-4-메틸벤조에이트 3.14g을 얻었다. 산물은 담황색 고형분이고, 녹는점(mp)은 27-28℃였다.
실시예 2
메틸 2,5-디클로로벤조에이트의 탈할로겐화
50ml 둥근 바닥 플라스크에 자기 교반 바, 환류 응축기, 열전쌍, 질소 유입구 및 온도 제어기가 부착된 가열 맨틀을 장착하였다. 상기 플라스크에 메틸 2,5-디클로로벤조에이트(5.0g, 24mmol) 및 구리 분말(3.04g, 48mmol)을 장입하였다. 프로피온산(10ml) 및 크실렌(15ml)를 첨가하고 결과 혼합물을 130-135℃로 가열하였다. 반응을 GC분석으로 모니터하고 출발 물질이 더 이상 검출되지 않을 때(3시간) 완결되었는지 조사하였다. 반응 혼합물을 실온까지 냉각하고 여과하였다; 고형분을 크실렌으로 수세하였다. 여과물은 청녹색이었다. 여과물을 합하고 청녹색이 사라질 때까지 1M 염산 수용액으로 수세하였다. 결과물인 주황색 층을 물로 수세하고 황산나트륨으로 건조하였다. 용매를 감압하에 증발시켜 제거하였다. 잔류물을 진공하에 건조하고 담황색 오일로서 메틸 3-클로로벤조에이트 3.93g을 수득하였다.
실시예 3
2,4-디클로로벤즈아미드의 탈할로겐화
50ml 둥근 바닥 플라스크에 자기 교반 바, 환류 응축기, 열전쌍, 질소 유입구 및 온도 제어기가 부착된 가열 맨틀을 장착하였다. 상기 플라스크에 2,4-디클로로-벤즈아미드(5.0g, 26mmol) 및 구리 분말(3.34g, 52mmol)을 장입하였다. 프로피온산(15ml)를 첨가하고 결과 혼합물을 130-135℃로 가열하였다. 반응을 GC분석으로 모니터하고 출발 물질이 더 이상 검출되지 않을 때(0.5시간) 완결되었는지 조사하였다. 반응 혼합물을 냉각하면서 크실렌의 혼합물(30ml)를 첨가하였다. 결과물인 혼합물을 여과하고 고형분을 크실렌으로 수세하였다. 여과물은 청녹색이었다. 여과물을 합하고 청녹색이 사라질 때까지 1M 염산 수용액으로 수세하였다. 결과물인 주황색 층을 물로 수세하고 황산나트륨으로 건조하였다. 용매를 감압하에 증발시켜 제거하였다. 잔류물을 진공하에 건조하여 예상했던 4-클로로벤즈아미드를 회백색 고형분으로, mp 160-165℃, 2.91g을 얻었다.
실시예 4
여러 가지 반응 조건하에 2,4-디클로로아세토페논의 탈할로겐화
a)구리 분말 및 프로피온산 사용시
50ml 둥근 바닥 플라스크에 자기 교반 바, 환류 응축기, 열전쌍, 질소 유입구 및 온도 제어기가 부착된 가열 맨틀을 장착하였다. 상기 플라스크에 2,4-디클로로아세토페논(5.0g, 26.5mmol) 및 구리 분말(3.36g, 53mmol)을 장입하였다. 프로피온산(15ml)를 첨가하고 결과 혼합물을 130-135℃로 가열하였다. 반응을 GC분석으로 모니터하고 출발 물질이 더 이상 검출되지 않을 때(2시간) 완결되었는지 조사하였다. 반응 혼합물을 냉각하면서, 크실렌의 혼합물(15ml)를 첨가하였다. 반응 혼합물을 여과하고 고형분을 크실렌으로 수세하였다. 여과물은 청녹색이었다. 여과물을 합하고 청녹색이 사라질 때까지 1M 염산 수용액으로 수세하였다. 결과물인 주황색 층을 물로 수세하고 황산나트륨으로 건조하였다. 용매를 감압하에 증발시켜 제거하였다. 잔류물을 진공하에 건조하여 황색 오일로서 4-클로로아세토페논을 3.38g을 얻었다.
b)구리(Ⅰ) 산화물 및 프로피온산 사용시
100ml 둥근 바닥 플라스크에 자기 교반 바, 환류 응축기, 열전쌍, 질소 유입구 및 온도 제어기가 부착된 가열 맨틀을 장착하였다. 상기 플라스크에 2,4-디클로로아세토페논(5.0g, 26.5mmol) 및 구리(Ⅰ) 산화물(7.6g, 52.9mmol)을 장입하였다. 프로피온산(15ml)를 첨가하고 결과 혼합물을 130℃로 가열하였다. 부가 구리(Ⅰ) 산화물(0.76g, 5.3mmol)을 탈할로겐화 반응을 완결하기 위하여 2.5시간후 첨가하였다. 반응을 GC분석으로 모니터하고 출발 물질이 더 이상 검출되지 않을 때(3.5시간) 완결되었는지 조사하였다. 반응 혼합물을 냉각하면서, 톨루엔(25ml)를 첨가하였다. 반응 혼합물을 여과하고 고형분을 톨루엔으로 수세하였다. 여과물은 청녹색이었다. 여과물을 합하고 청녹색이 사라질 때까지 2M 염산 수용액(2×50ml)으로 수세하였다. 결과물인 주황색 층을 물(50ml)로 수세하고 황산나트륨으로 건조하였다. 용매를 감압하에 증발시켜 제거하였다. 잔류물을 진공하에 건조하여 황색 오일로서 4-클로로아세토페논 3.76g을 얻었다.
c)구리 분말, 트리에틸아민 및 아세트산 사용시
100ml 둥근 바닥 플라스크에 자기 교반 바, 환류 응축기, 열전쌍, 질소 유입구 및 온도 제어기가 부착된 가열 맨틀을 장착하였다. 상기 플라스크에 2,4-디클로로아세토페논(5.0g, 26.5mmol) 및 구리 분말(0.84g, 13.2mmol)을 장입하였다. 플라스크를 0.5시간동안 질소로 쓸기하였다. 동시에 분별 플라스크에 아세트산(30g)과 트리에틸아민(30g)을 장입하였다. 결과 용액을 0.5시간동안 용액을 통하여 질소를 발포하면서 탈기하였다. 상기 탈기된 용액의 분획(20ml)를 상기 반응 플라스크에 실린지로 장입하고 결과 혼합물을 135℃로 가열하였다. 추가 구리(0.17g, 2.65mmol)을 탈할로겐화 반응을 완결하기 위하여 2시간후 첨가하였다. 반응을 GC분석으로 모니터하고 출발 물질이 더 이상 검출되지 않을 때(5시간) 완결되었는지 조사하였다. 반응 혼합물을 실온까지 냉각하고, 250ml 에렌메이어 플라스크에 부었다; 톨루엔(50ml) 및 2M 염산 수용액(50ml)를 첨가하였다. 결과 혼합물을 여과하고 고형분을 톨루엔으로 수세하였다. 결과 갈색 유기층을 2M 염산 수용액(50ml), 물(50ml), 및 5% 수산화나트륨 용액(50ml)로 수세하였다. 염기 수세도중 고형분이 침전되었다. 상기 혼합물을 Florisilⓡ(마그네슘 실리케이트)의 패드(pad)를 통하여 여과하고 추가 톨루엔으로 헹구었다. 여과물을 합하여 황색 용액을 얻었다. 용매는 감압하에 증발하여 제거하였다. 잔류물을 진공 건조하여 4-클로로아세토페논을 갈색 오일로서 3.38g을 얻었다.
d)구리 분말, 피리딘 및 아세트산 사용시
50ml 둥근 바닥 플라스크에 자기 교반 바, 환류 응축기, 열전쌍, 질소 유입구 및 온도 제어기가 부착된 가열 맨틀을 장착하였다. 상기 플라스크에 2,4-디클로로아세토페논(5.0g, 26.5mmol) 및 구리 분말(1.68g, 26.5mmol)을 장입하였다. 플라스크를 질소로 0.5시간동안 쓸기하였다. 동시에 분별 플라스크에 아세트산(15g)과 피리딘(15g)을 장입하였다. 결과물인 용액을 0.5시간동안 용액을 통하여 질소를 발포하면서 탈기하였다. 탈기된 용액의 분획(20ml)를 반응 플라스크에 실린지로 장입하였고; 결과 혼합물을 130℃로 가열하였다. 추가 구리(0.50g, 7.87mmol)을 탈할로겐 화 반응을 완결하기 위하여 3시간후 첨가하였다. 반응을 GC분석으로 모니터하고 출발 물질이 더 이상 검출되지 않을 때(5시간) 완결되었는지 조사하였다. 반응 혼합물을 실온까지 냉각하고 톨루엔(25ml)를 첨가하였다. 결과물인 혼합물을 Florisilⓡ(마그네슘 실리케이트)의 패드를 통하여 여과한 다음, 추가 톨루엔으로 헹구었다. 여과물은 청녹색이었다. 여과물을 합하고 청녹색이 사라질 때까지 2M 염산 수용액(2×50ml)로 수세하였다. 결과물인 황갈색 유기층을 5% 수산화나트륨 용액(50ml)과 물(75ml)로 수세하였다. 용액을 황산나트륨으로 건조하였다. 용매는 감압하에 증발하여 제거하였다. 잔류물을 진공 건조하여 4-클로로아세토페논을 갈색 오일로서 3.87g을 얻었다.
e)구리(Ⅰ) 염화물, N,N-디메틸포름아미드 및 프로피온산 사용시
50ml 둥근 바닥 플라스크에 자기 교반 바, 환류 응축기, 열전쌍, 질소 유입구 및 온도 제어기가 부착된 가열 맨틀을 장착하였다. 상기 플라스크에 2,4-디클로로아세토페논(5.0g, 26.5mmol) 및 구리(Ⅰ) 염화물(5.24g, 53.0mmol)을 장입하였다. 프로피온산(5.87g, 79.0mmol)과 N,N-디메틸포름아미드(20ml)를 첨가하고 결과 혼합물을 130-135℃로 가열하였다. 추가 구리 (Ⅰ) 염화물을 반응 속도를 증진시키기 위하여 31시간후 첨가하였다. 반응을 GC분석으로 모니터하고 출발 물질이 더 이상 검출되지 않을 때(100시간) 완결되었는지 조사하였다. 반응 혼합물을 실온까지 냉각하고; 톨루엔(50ml)와 2M 염산 수용액(100ml)을 첨가하였다. 층을 분리하고 상부 유기층을 2M 염산 수용액(50ml)로 수세하였다. 결과물인 주황색 유기층을 물(50ml)로 수세하고 황산나트륨으로 수세하였다. 용매는 감압하에 증발하여 제거하였다. 잔류물을 진공 건조하여, 4-클로로아세토페논(3.95g, 98.9%)을 황색 오일로서 3.95g을 얻었다.
실시예 5
2,3-디클로로벤조산의 탈할로겐화
50ml 둥근 바닥 플라스크에 자기 교반 바, 환류 응축기, 열전쌍, 질소 유입구 및 온도 제어기가 부착된 가열 맨틀을 장착하였다. 상기 플라스크에 2,3-디클로로벤조산(4.55g, 23.8mmol) 및 구리 분말(3.02g, 47.6mmol)을 장입하였다. 프로피온산(30ml)를 첨가하고 결과 혼합물을 130-135℃로 가열하였다. 반응을 GC분석으로 모니터하고 출발 물질이 더 이상 검출되지 않을 때(1시간) 완결되었는지 조사하였다. 에틸 아세테이트(30ml)를 첨가하면서 반응 혼합물을 실온까지 냉각하였다. 결과 혼합물을 여과하고 고형분을 에틸 아세테이트로 수세하였다. 여과물은 청녹색이었다. 여과물을 합하고 청녹색이 사라질 때까지 1M 염산 수용액으로 수세하였다. 결과물인 황색 유기층을 물로 수세하고 황산나트륨으로 건조하였다. 용매는 감압하에 증발하여 제거하였다. 잔류물을 진공 건조하여, 담황색 고형분으로서 3-클로로벤조산, mp 153-153.5℃을 3.55g을 얻었다.
실시예 6
2-클로로아세토페논의 탈할로겐화
50ml 둥근 바닥 플라스크에 자기 교반 바, 환류 응축기, 열전쌍, 질소 유입구 및 온도 제어기가 부착된 가열 맨틀을 장착하였다. 상기 플라스크에 2-클로로아세토페논(5.0g, 32.3mmol) 및 구리 분말(4.1g, 64.7mmol)을 장입하였다. 프로피온산(20ml)를 첨가하고 결과 혼합물을 130℃로 가열하였다. 반응을 GC분석으로 모니터하고 출발 물질이 더 이상 검출되지 않을 때(2.5시간) 완결되었는지 조사하였다. 에틸 아세테이트(20ml)를 첨가하면서 반응 혼합물을 실온까지 냉각하였다. 혼합물을 여과하고 고형분을 에틸 아세테이트로 수세하였다. 여과물은 청녹색이었다. 여과물을 합하고 청녹색이 사라질 때까지 1M 염산 수용액으로 수세하였다. 결과물인 황색 유기층을 물로 수세하고 황산나트륨으로 건조하였다. 용매는 감압하에 증발하여 제거하였다. 잔류물을 진공 건조하여, 기대했던 아세토페논을 담황색 고형분으로서 3.20g을 얻었다. 산물의 가스 크로마토그램은 통상의 표준에 부합되었다.
실시예 7
2,6-디클로로벤조산의 탈할로겐화
100ml 둥근 바닥 플라스크에 자기 교반 바, 환류 응축기, 열전쌍, 질소 유입구 및 온도 제어기가 부착된 가열 맨틀을 장착하였다. 상기 플라스크에 2,6-디클로로벤조산(5.0g, 26.2mmol) 및 구리 분말(3.3g, 78.6mmol)을 장입하였다. 피발산(15ml)를 첨가하고 결과 혼합물을 130-135℃로 가열하였다. 반응을 GC분석으로 모니터하고 출발 물질이 더 이상 검출되지 않을 때(3시간) 완결되었는지 조사하였다. 에틸 아세테이트(50ml)를 첨가하면서 반응 혼합물을 실온까지 냉각하였다. 결과 혼합물을 여과하고 고형분을 에틸 아세테이트로 수세하였다. 여과물은 청녹색이었다. 여과물을 합하고 청녹색이 사라질 때까지 1M 염산 수용액으로 수세하였다. 결과물인 담황갈색 유기층을 물로 수세하고 황산나트륨으로 건조하였다. 용매는 감압하에 증발하여 제거하였다. 잔류물을 진공에서 건조하고, 회백색 고형분으로서 벤조산, mp 118-119℃을 2.89g 얻었다.
실시예 8
메틸 4-클로로벤조에이트로 부터 메틸 3,4,5-트리클로로벤조에이트의 제조
a) 메틸 4-클로로벤조에이트의 염소화
250ml 둥근 바닥 플라스크에 자기 교반 바, 환류 응축기, 열전쌍, 질소 유입구, 온도 제어기가 부착된 가열 맨틀 및 염소 탱크와 알칼리 세정기에 연결관을 장착하였다. 상기 플라스크에 메틸 4-클로로벤조에이트(10.0g, 58.6mmol), 1,2-디클로로에탄(125ml) 및 알루미늄 트리클로라이드(10.2g, 76.2mmol)을 장입하였다. 반응 혼합물을 자기 교반 바위에 놓은 3/16 ID Teflonⓡ관을 통하여 염소를 발포시키면서 주위 온도에서 유지시켰다. 반응은 GC분석으로 모니터하였고; 3,4-디클로로에스테르가 나타나지 않을 때 완결되었는지 조사하였다. 반응 혼합물을 2M 염산 수용액(100ml)의 냉각 용액에 부었다. 결과 혼합물은 2층이었다. 하부 유기층은 물로 수세하고 황산나트륨 용액으로 건조하였다. 용매는 증발하여 감압하에 제거하였다. 잔류 백색 고형분(15.5g)은 메틸 3,4,5-트리클로로벤조에이트(19%), 메틸 2,3,4,5-테트라클로로벤조에이트(75%) 및 메틸 2,3,4,5,6-펜타클로로벤조에이트(5%)의 혼합물로 구성되었다. 가스 크로마토그램내 각 성분의 상대 퍼센트에 기초하여 수율은 98%인 것으로 추정된다.
b)탈할로겐화
50ml 둥근 바닥 플라스크에 자기 교반 바, 환류 응축기, 열전쌍, 질소 유입구 및 온도 제어기가 부착된 가열 맨틀을 장착하였다. 상기 플라스크에 상기 생성된 염소화된 에스테르 혼합물(5.0g, 약 18.7mmol) 및 구리 분말(2.32g, 36.4mmol)을 장입하였다. 프로피온산(15ml)를 첨가하고 결과 혼합물을 130-135℃로 가열하였다. 반응을 GC분석으로 모니터하고 테트라클로로에스테르 출발 물질이 더 이상 검출되지 않을 때(3시간) 완결되었는지 조사하였다. 톨루엔을 반응 혼합물에 첨가하여 실온까지 냉각시켰다. 결과 혼합물을 여과하고 고형분을 톨루엔으로 수세하였다. 여과물은 청녹색이었다. 여과물을 합하고 청녹색이 사라질 때까지 1M 염산 수용액으로 수세하였다. 결과물인 무색 유기층을 물로 수세하고 황산나트륨으로 건조하였다. 용매는 감압하에 증발하여 제거하였다. 잔류물을 진공 건조하여, 백색 고형분으로서 메틸 3,4,5-트리클로로벤조에이트, mp 111-112℃을 4.13g을 얻었다.
실시예 9
메틸 4-브로모벤조에이트로 부터 메틸 3,5-디클로로벤조에이트의 제조
a) 메틸 4-브로모벤조에이트의 염소화
100ml 둥근 바닥 플라스크에 자기 교반 바, 환류 응축기, 열전쌍, 질소 유입구, 온도 제어기가 부착된 가열 맨틀 및 염소 탱크와 알칼리 세정기에 연결관을 장착하였다. 상기 플라스크에 메틸 4-브로모벤조에이트(6.0g, 27.9mmol), 1,2-디클로로에탄(60ml) 및 알루미늄 트리클로라이드(4.65g, 34.9mmol)을 장입하였다. 반응 혼합물을 자기 교반 바위에 놓인 3/16 ID Teflonⓡ관을 통하여 염소를 발포하면서 주위 온도에서 유지시켰다. 2시간후, 추가 알루미늄 트리클로라이드 1.0g를 반응 속도를 증진하기 위하여 첨가하였다. 반응은 GC분석으로 모니터하였고 3,5-디클로로에스테르가 반응 혼합물의 3% 이하를 구성할 때 완결되었는지 조사하였다. 결과 혼합물을 2M 염산 수용액(100ml)의 냉각된 용액내로 부었다. 반응 혼합물은 2층이었다. 하부 유기층을 물로 수세하고 황산나트륨 용액으로 건조하였다. 용매는 증발하여 감압하에 제거하였다. 잔류 크림색 고형분(9.0g)은 메틸 4-브로모-3,5-디클로로벤조에이트(2%), 메틸 4-브로모-2,3,5-트리클로로벤조에이트(83%) 및 메틸 4-브로모-2,3,5,6-테트라클로로벤조에이트(14%)의 혼합물로 구성되었다. 가스 크로마토그램내 각 성분의 상대 퍼센트에 기초하여 수율은 97%인 것으로 추정된다.
b)탈할로겐화
50ml 둥근 바닥 플라스크에 자기 교반 바, 환류 응축기, 열전쌍, 질소 유입구 및 온도 제어기가 부착된 가열 맨틀을 장착하였다. 상기 플라스크에 상기 생성된 염소화된 에스테르 혼합물(5.0g, 약 15.8mmol) 및 구리 분말(2.0g, 31.4mmol)을 장입하였다. 피발산(15ml)를 첨가하고 결과 혼합물을 135℃로 가열하였다. 추가 구리(1.0g, 15.7mmol)을 반응을 완결하기 위하여 1,5,9 및 13시간후에 첨가하였다. 추가 용매를 반응 혼합물의 유동성을 유지하기 위하여 첨가하였다. 5시간째에, 피발산 15ml을 첨가하였다. 9시간 및 13시간째에 크실렌의 혼합물(15ml)을 첨가하였다. 반응을 GC분석으로 모니터하고 트리클로로 및 테트라클로로에스테르가 더 이상 검출되지 않을 때 완결되었는지 조사하였다. 총 반응 시간은 15시간이었다. 반응 혼합물을 실온까지 냉각시켰다. 혼합물을 여과하고 고형분을 크실렌으로 수세하였다. 여과물은 청녹색이었다. 여과물을 합하고 청녹색이 사라질 때까지 1M 염산 수용액으로 수세하였다. 결과물인 황색 유기층을 물로 수세하고 황산나트륨으로 건조하였다. 용매는 감압하에 증발하여 제거하였다. 잔류물을 진공 건조하여, 필요로 하는 담황색 고형분으로서, 메틸 3,5-디클로로벤조에이트, mp 24-27℃을 3.20g 얻었다.
실시예 10
2,5-디클로로벤조산의 탈할로겐화
100ml 둥근 바닥 플라스크에 자기 교반 바, 환류 응축기, 열전쌍, 질소 유입구 및 온도 제어기가 부착된 가열 맨틀을 장착하였다. 상기 플라스크에 2,5-디클로로벤조산(5.0g, 26.2mmol) 및 구리 분말(5.0g, 78.5mmol)을 장입하였다. 황산(98%; 35ml)를 첨가하고 결과 혼합물을 130-135℃로 가열하였다. 추가 구리(0.83g, 13.1mmol)을 탈할로겐화를 완결하기 위하여 1시간후 첨가하였다. 반응은 GC분석으로 모니터하였고; 출발 물질이 나타나지 않을 때(1.5시간) 완결되었는지 조사하였다. 반응 혼합물을 실온까지 냉각하고 500ml 에렌메이어 플라스크로 옮겼다. 물(100ml)과 톨루엔(100ml)를 첨가하였다. 결과 혼합물을 여과하고 고형분을 톨루엔으로 수세하였다. 여과물은 청녹색이었다. 여과물을 합하고 청녹색이 사라질 때까지 1M 염산 용액으로 수세하였다. 결과 담황갈색 유기층을 물로 수세하고 황산나트륨으로 건조하였다. 용매를 증발하여 감압하에 제거하였다. 잔류물을 감압하에 건조하여 백색 고형분으로서 3-클로로벤조산, mp 152-153℃을 3.49g 얻었다.
실시예 11
메틸 3-클로로-4-메틸벤조에이트로 부터 메틸-5-브로모-3-클로로-4-메틸벤조에이트의 제조
a) 메틸 3-클로로-4-메틸벤조에이트의 브롬화
100ml 둥근 바닥 플라스크에 자기 교반 바, 환류 응축기, 열전쌍, 질소 유입구, 온도 제어기가 부착된 가열 맨틀 및 염소 탱크와 알칼리 세정기에 연결관을 장착하였다. 상기 플라스크에 메틸 3-클로로-4-메틸벤조에이트(10.0g, 54.1mmol), 1,2-디클로로에탄(65ml) 및 알루미늄 트리클로라이드(13.2g, 98.8mmol)을 장입하였다. 브로민(15.1g, 94.6mmol)을 반응 혼합물에 첨가하면서 반응 혼합물을 55-60℃로 유지하였다. 반응은 GC분석으로 모니터하였고 출발 물질이 나타나지 않을 때 완결되었는지 조사하였다. 반응 혼합물을 3M 염산 수용액(300ml)의 냉각된 용액내로 부었다. 결과 혼합물은 2층이었다. 상부 수성층을 1,2-디클로로에탄으로 추출하였다. 혼합된 유기층을 포화된 소디움 티오술페이트 용액과 물로 수세하고 황산 나트륨으로 건조하였다. 용매를 감압하에 증발시켜 제거하였다. 잔류 크림색 고형분(17.19g)은 메틸 3-브로모-5-클로로-4-메틸벤조에이트(9%), 메틸 2,5-디브로모-3-클로로-4-메틸벤조에이트(58%) 및 메틸 2,3,6-트리브로모-5-클로로-4-메틸벤조에이트(33%)의 혼합물로 구성되었다. 가스 크로마토그램내 각 성분의 상대 퍼센트에 기초하여 수율은 89%인 것으로 추정된다.
b)탈할로겐화
50ml 둥근 바닥 플라스크에 자기 교반 바, 환류 응축기, 열전쌍, 질소 유입구 및 온도 제어기가 부착된 가열 맨틀을 장착하였다. 상기 플라스크에 상기 생성된 염소화된 에스테르 혼합물(4.0g, 약 11.2mmol) 및 구리 분말(19.4g, 31.0mmol)을 장입하였다. 프로피온산(20ml)를 첨가하고 결과 혼합물을 130℃로 가열하였다. 추가 구리(1.9g, 15.7mmol)을 탈할로겐화를 완결하기 위하여 3 분획으로 반응에 첨가하였다(1.5, 2.5 및 3.5시간후에). 반응을 GC분석으로 모니터하고 트리브로모 및 디브로모 에스테르가 더 이상 검출되지 않을 때(4.5시간) 완결되었는지 조사하였다. 에틸 아세테이트(20ml)를 반응 혼합물에 첨가하여 실온까지 냉각시켰다. 결과 혼합물을 여과하고 고형분을 에틸 아세테이트로 수세하였다. 여과물은 청녹색이었다. 여과물을 합하고 청녹색이 사라질 때까지 1M 염산 수용액으로 수세하였다. 결과물인 황색 유기층을 물로 수세하고 황산나트륨으로 건조하였다. 용매를 감압하에 증발하여 제거하였다. 잔류물을 진공 건조하여, 담황갈색 고형분으로서 메틸 3-브로모-5-클로로-4-메틸벤조에이트, mp 53-55℃을 2.45g 얻었다.
실시예 12
2,4-디클로로-5-플루오로벤조일 클로라이드로 부터 에틸 4-클로로-3-플루오로벤조에이트의 제조
a) 2,4-디클로로-5-플루오로벤조일 클로라이드의 에스테르화
25ml 둥근 바닥 플라스크에 자기 교반 바, 열전쌍, 질소 유입구, 추가 펀넬 및 환류 응축기를 장착하였다. 상기 플라스크에 2,4-디클로로-5-플루오로벤조일 클로라이드(5.38g, 23.65mmol) 및 에틸 에테르(5.0g)을 장입하였다. 결과물인 무색 용액을 냉수 욕조를 사용하여 17℃까지 냉각하였다. 에탄올(3.20g, 69.47mmol; 절대 등급)을 10분에 걸쳐 추가 펀넬로 부터 점적 첨가하였다. 첨가가 완료되면, 용액을 실온까지 가온하고 밤새(17시간) 교반시켰다. 부가 에테르(20ml)를 반응 혼합물에 첨가한 다음 분리 펀넬로 옮겼다. 반응 혼합물을 2% 수산화나트륨 용액(10ml)로 2회 수세한 다음 물(10ml)로 수세하였다. 상부 유기층을 분리하고 황산나트륨으로 건조하였다. 용매를 감압하에 증발시켜 제거하였다. 잔류물을 진공 오븐에서 건조하여 에틸 2,4-디클로로-5-플루오로벤조에이트를 담황색 오일로서 5.09g을 얻었다.
b)탈할로겐화
50ml 둥근 바닥 플라스크에 자기 교반 바, 환류 응축기, 열전쌍, 질소 유입구 및 온도 제어기가 부착된 가열 맨틀을 장착하였다. 상기 플라스크에 에틸 2,4-디클로로-5-플루오로벤조에이트(5.09g, 21.4mmol) 및 구리 분말(2.72g, 42.8mmol)을 장입하였다. 프로피온산(10ml)를 첨가하고 결과 혼합물을 135℃로 가열하였다. 반응을 GC분석으로 모니터하고 출발 물질이 더 이상 검출되지 않을 때(5시간) 완결되었는지 조사하였다. 툴루엔(25ml)을 반응 혼합물에 첨가하면서 실온까지 냉각시켰다. 결과 혼합물을 여과하고 고형분은 톨루엔으로 수세하였다. 여과물은 청녹색이었다. 여과물을 합하고 청녹색이 사라질 때까지 1M 염산 수용액으로 수세하였다. 결과물인 황색 유기층을 물로 수세하고 황산나트륨으로 건조하였다. 용매를 감압하에 증발하여 제거하였다. 잔류물을 진공 건조하여, 담황갈색 오일로서 에틸 4-클로로-3-플루오로벤조에이트를 2.97g 얻었다.
실시예 13
2-클로로-6-플루오로밴조산으로 부터 메틸 2-클로로-6-플루오로벤조에이트의 제조
a) 2-클로로-6-플루오로벤조산의 에스테르화
50ml 둥근 바닥 플라스크에 자기 교반 바, 환류 응축기, 열전쌍, 질소 유입구 및 온도 제어기가 부착된 가열 맨틀을 장착하였다. 상기 플라스크에 2-클로로-6-플루오로벤조산(8.30g, 47.55mmol), 메탄올(15g) 및 진한 황산(1g)을 장입하였다. 반응 혼합물을 몇일간 60℃로 가열한 다음 실온까지 냉각시켰다. 에틸 에테르(50ml)를 첨가하고; 반응 혼합물을 분리 펀넬로 옮기고 1M 수산화나트륨 용액(3×40ml), 물(40ml)로 수세하였다. 유기층은 황산나트륨으로 건조하였다. 용매를 감압하에 증발하여 제거하고 잔류물을 진공에서 건조하여 황색 오일로서 메틸 2-클로로-6-플루오로벤조에이트를 5.34g 얻었다.
b)탈할로겐화
50ml 둥근 바닥 플라스크에 자기 교반 바, 환류 응축기, 열전쌍, 질소 유입구 및 온도 제어기가 부착된 가열 맨틀을 장착하였다. 상기 플라스크에 메틸 2-클로로-6-플루오로벤조에이트(5.11g, 27.1mmol) 및 구리 분말(3.44g, 54.2mmol)을 장입하였다. 프로피온산(15ml)를 첨가하고 결과 혼합물을 135℃로 가열하였다. 추가 구리(0.34g)을 탈할로겐화를 완결하기 위하여 7시간후 첨가하였다. 반응을 GC분석으로 모니터하고 출발 물질이 더 이상 검출되지 않을 때(10.5시간) 완결되었는지 조사하였다. 툴루엔(30ml)을 반응 혼합물에 첨가하면서 실온까지 냉각시켰다. 결과 혼합물을 여과하고 고형분은 톨루엔으로 수세하였다. 여과물은 청녹색이었다. 여과물을 합하고 청녹색이 사라질 때까지 1M 염산 수용액으로 수세하였다. 결과물인 황색 유기층을 물로 수세하고 황산나트륨으로 건조하였다. 용매를 감압하에 증발하여 제거하였다. 잔류물을 진공 건조하여, 담황색 오일로서 메틸 2-플루오로벤조에이트를 3.54g 얻었다. 생성물중 약간은 기화로 인하여 진공 건조도중 상실되는 것으로 나타났다.
실시예 14
메틸 4-메틸벤조에이트로 부터 메틸 3,5-디클로로-4-메틸벤조에이트의 제조
a) 메틸 4-메틸벤조에이트의 염소화
100ml 둥근 바닥 플라스크에 자기 교반 바, 환류 응축기, 열전쌍, 질소 유입구, 온도 제어기가 부착된 가열 맨틀 및 염소 탱크와 알칼리 세정기에 연결관을 장착하였다. 상기 플라스크에 메틸 4-메틸벤조에이트(10.0g, 66.6mmol), 1,2-디클로로에탄(40g) 및 알루미늄 트리클로라이드(11.0g, 79.9mmol)을 첨가하였다. 반응 혼합물을 상기 자기 교반 바위에 놓인 3/16 ID Teflonⓡ관을 통하여 염소를 발포하면서 60℃로 유지시켰다. 반응은 GC분석으로 모니터하였고 3-클로로 에스테르 및 2,5-디클로로 에스테르가 나타나지 않을 때 완결되었는지 조사하였다. 반응 혼합물을 1M 염산 수용액(100ml)의 냉각된 용액내로 부었다. 결과 혼합물은 2층이었다. 낮은 유기층을 물로 수세하고 황산 나트륨 용액으로 건조하였다. 용매를 감압하에 증발시켜 제거하였다. 잔류 크림색 고형분(15.1g)은 메틸 3,5-디클로로-4-메틸벤조에이트(2%), 메틸 2,3,5-트리클로로-4-메틸벤조에이트(79%) 및 메틸 2,3,5,6-테트라클로로-4-메틸벤조에이트(19%)의 혼합물로 구성되었다. 가스 크로마토그램내 각 성분의 상대 퍼센트에 기초하여 수율은 87%인 것으로 추정된다.
b)구리 분말과 프로피온산을 사용시 탈할로겐화
50ml 둥근 바닥 플라스크에 자기 교반 바, 환류 응축기, 열전쌍, 질소 유입구 및 온도 제어기가 부착된 가열 맨틀을 장착하였다. 상기 플라스크에 상기 생성된 염소화된 에스테르 혼합물(3.0g, 약 11.6mmol) 및 구리 분말(1.53g, 24mmol)을 장입하였다. 프로피온산(10ml)를 첨가하고 결과 혼합물을 130-135℃로 가열하였다. 반응을 GC분석으로 모니터하고 밤새(21.5시간) 수행하였다. 테트라클로로에스테르 출발 물질이 전혀 검출되지 않을 때 반응이 완결되었는지 조사하였다. 크실렌의 혼합물을 반응 혼합물에 첨가하면서 실온까지 냉각하였다. 혼합물을 여과하고 고형분은 크실렌으로 수세하였다. 여과물은 청녹색이었다. 여과물을 합하고 청녹색이 사라질 때까지 1M 염산 수용액으로 수세하였다. 결과물인 담황색 유기층을 물로 수세하고 황산나트륨으로 건조하였다. 용매는 감압하에 증발하여 제거하였다. 잔류물을 진공 건조하여, 담황색 고형분으로서 메틸 3,5-디클로로-4-메틸벤조에이트, mp 47.5-48.5℃을 2.43g 얻었다.
c)구리 분말, 트리에틸아민 및 아세트산을 사용시 탈할로겐화
50ml 둥근 바닥 플라스크에 자기 교반 바, 환류 응축기, 열전쌍, 질소 유입구 및 온도 제어기가 부착된 가열 맨틀을 장착하였다. 상기 플라스크에 메틸 2,3,5,6-테트라클로로-4-메틸벤조에이트(12%), 메틸 2,3,5-트리클로로-4-메틸벤조에이트(70%), 메틸 3,5-디클로로-4-메틸벤조에이트(12%), 메틸 2,5-디클로로-4-메틸벤조에이트(2%) 및 메틸 3-클로로-4-메틸벤조에이트(2%)를 함유하는 염소화된 에스테르의 혼합물 5.0g(∼20.1mmol)을 장입하였다. 구리 분말(0.75g, 11.8mmol)을 첨가하고 반응 플라스크를 질소로 쓸기하였다. 동시에 아세트산(20g)과 트리에틸아민(10g)로된 용액을 별도의 플라스크에서 제조하였다. 상기 용액을 플라스크의 저부에서 니들을 통하여 질소의 스트림을 도입함으로써 0.5시간에 걸쳐 탈기하였다. 상기 탈기된 용액을 실린지로 반응 플라스크에 도입하였다. 결과 혼합물을 135℃로 가열하고 반응 진행을 GC분석으로 모니터하였다. 출발 물질이 전혀 검출되지 않을 때(14시간) 반응이 완결되었는지 조사하였다.
반응 혼합물을 실온까지 냉각시켰다. 물(500ml)를 첨가하고 결과 혼합물을 톨루엔(100ml)로 추출하였다. 상부 유기층을 분리하고 여기에 2M 염산 수용액(200ml)를 첨가하였다. 진한색 침전물이 나타났고 여과하여 고형분을 제거하였다. 여과물을 5% 수산화나트륨 용액(200ml)로 수세하였다. 백색 고형분을 침전시키고 여과하여 제거하였다. 결과 유기층을 물 200ml로 수세하고 황산나트륨으로 건조하였다. 용매를 감압하에 증발하여 제거하였다. 잔류물을 진공 오븐에서 건조하여, 담황색 고형분으로서 메틸 3,5-디클로로-4-메틸벤조에이트를 3.32g 얻었다.
d)구리 분말과 프로피온산을 사용시 탈할로겐화
50ml 둥근 바닥 플라스크에 자기 교반 바, 환류 응축기, 열전쌍, 질소 유입구 및 온도 제어기가 부착된 가열 맨틀을 장착하였다. 상기 플라스크에 98% 순도 메틸 2,3,5-트리클로로-4-메틸벤조에이트(5.0g, 19.7mmol) 및 구리 분말(2.55g, 39.5mmol)을 장입하였다. 프로피온산(15ml)를 첨가하고 결과 혼합물을 130-135℃로 가열하였다. 반응을 GC분석으로 모니터하였다. 출발 물질이 전혀 검출되지 않을 때(3시간) 반응이 완결되었는지 조사하였다.
크실렌의 혼합물(20ml)을 반응 혼합물에 첨가하면서 실온까지 냉각하였다. 혼합물을 여과하고 고형분을 크실렌으로 수세하였다. 여과물은 청녹색이었다. 여과물을 합하고 청녹색이 사라질 때까지 1M 염산 수용액으로 수세하였다. 결과물인 황색 유기층을 물로 수세하고 황산나트륨으로 건조하였다. 용매를 감압하에 증발하여 제거하였다. 잔류물을 진공 오븐에서 건조하여, 담황색 고형분으로서 메틸 3,5-디클로로-4-메틸벤조에이트를 3.78g 얻었다.
e)구리(Ⅰ) 산화물과 프로피온산을 사용시 탈할로겐화
50ml 둥근 바닥 플라스크에 자기 교반 바, 환류 응축기, 열전쌍, 질소 유입구 및 온도 제어기가 부착된 가열 맨틀을 장착하였다. 상기 플라스크에 98% 순도 메틸 2,3,5-트리클로로-4-메틸벤조에이트(5.0g, 19.7mmol), 구리(Ⅰ) 산화물(5.63g, 39.4mmol) 및 프로피온산(20ml)를 장입하였다. 결과 혼합물을 135℃로 가열하였다. 추가 구리(Ⅰ) 산화물(2.11g, 14.8mmol)을 탈할로겐화를 완결하도록 반응도중 장입하였다. 반응을 GC분석으로 모니터하였다. 출발 물질이 전혀 검출되지 않을 때(10시간) 반응이 완결되었는지 조사하였다.
톨루엔(15ml)을 반응 혼합물에 첨가하면서 실온까지 냉각하였다. 혼합물을 여과하고 고형분을 톨루엔으로 수세하였다. 여과물은 청녹색이었다. 여과물을 합하고 청녹색이 사라질 때까지 1M 염산 수용액으로 수세하였다. 결과물인 담황색 유기층을 물로 수세하고 황산나트륨으로 건조하였다. 용매를 감압하에 증발하여 제거하였다. 잔류물을 진공 건조하여, 담황색 고형분으로서 메틸 3,5-디클로로-4-메틸벤조에이트를 3.8g 얻었다.
실시예 15
구리(Ⅱ) 아세트산 및 아민 용매를 사용시 혼합물 정제
100ml 둥근 바닥 플라스크에 자기 교반 바, 환류 응축기, 열전쌍, 질소 유입구 및 온도 제어기가 부착된 가열 맨틀을 장착하였다. 상기 플라스크에 2,3,5-트리클로로-4-메틸벤조산(57%), 3,5-디클로로-4-메틸벤조산(22%), 2,5-디클로로-4-메틸벤조산(10%), 2,3-디클로로-4-메틸벤조산(1%) 및 3-클로로-4-메틸벤조산(10%)를 함유하는 염소화된 산 혼합물 5.0g(∼23.0mmol)을 장입하였다. 구리(Ⅱ) 아세테이트(2.82g, 15.5mmol), N,N,N',N'-테트라메틸에틸렌디아민(7.21g, 62.0mmol), 아세트산(2.05g) 및 n-부틸 아세테이트(30ml)를 첨가하였다. 결과 혼합물을 115℃로 가열하였다. 반응을 GC분석으로 모니터하였다. 반응은 트리클로로산이 더이상 검출되지 않을 때(8시간) 반응이 완결되었는지 조사하였다.
반응 혼합물을 분리 펀넬로 옮기고 1M 염산 수용액으로 수세한 다음 물로 수세하였다. 유기층을 황산나트륨으로 건조하였다. 용매를 감압하에 증발하여 제거하였다. 잔류물을 진공 오븐에서 건조하여, 담황색 고형분으로서 3,5-디클로로-4-메틸벤조산(81%)과 3-클로로-4-메틸벤조산(19%)의 혼합물을 3.68g 얻었다.
실시예 16
구리 분말과 아민 용매를 사용시 혼합물 정제
50ml 둥근 바닥 플라스크에 자기 교반 바, 환류 응축기, 열전쌍, 질소 유입구 및 온도 제어기가 부착된 가열 맨틀을 장착하였다. 상기 플라스크에 2,3,5-트리클로로-4-메틸벤조산(54%), 3,5-디클로로-4-메틸벤조산(25%), 2,5-디클로로-4-메틸벤조산(9%), 2,3-디클로로-4-메틸벤조산(1%) 및 3-클로로-4-메틸벤조산(11%)를 함유하는 염소화된 산 혼합물 5.0g(∼23.0mmol)을 장입하였다. 구리분말(0.12g, 1.81mmol), N,N,N',N'-테트라메틸에틸렌디아민(12.5ml) 및 아세트산(12.5ml)을 첨가하였다. 결과 혼합물을 135℃로 가열하였다. 반응을 GC분석으로 모니터하였다. 트리클로로산이 전혀 검출되지 않을 때(9시간) 반응이 완결되었는지 조사하였다.
메틸 이소부틸 케톤(70ml)를 반응 혼합물에 첨가하였다. 결과 용액을 분리 펀넬로 옮기고 1M 염산 용액으로 수세한 다음 물로 수세하였다. 유기층을 황산나트륨으로 건조하였다. 용매를 감압하에 증발하여 제거하였다. 잔류물을 진공 오븐에서 건조하여, 담황색 고형분으로서 3,5-디클로로-4-메틸벤조산(83%)과 3-클로로-4-메틸벤조산(17%)의 혼합물을 3.92g 얻었다.
실시예 17
구리 분말과 아민 용매를 사용시 혼합물 정제
100ml 둥근 바닥 플라스크에 자기 교반 바, 환류 응축기, 열전쌍, 질소 유입구 및 온도 제어기가 부착된 가열 맨틀을 장착하였다. 상기 플라스크에 2,3,5-트리클로로-4-메틸벤조산(72%), 3,5-디클로로-4-메틸벤조산(15%), 2,5-디클로로-4-메틸벤조산(7%) 및 3-클로로-4-메틸벤조산(6%)을 함유하는 염소화된 산 혼합물 5.0g(∼22.1mmol)을 장입하였다. 구리 분말(0.27g, 4.36mmol), 4-메틸피리딘(12.5ml) 및 아세트산(12.5ml)를 첨가하였다. 결과 혼합물을 135℃로 가열하였다. 반응을 GC분석으로 모니터하였다. 트리클로로산이 더이상 검출되지 않을 때(7시간) 반응이 완결되었는지 조사하였다.
메틸 이소부틸 케톤(70ml)를 반응 혼합물에 첨가하였다. 결과 용액을 분리 펀넬로 옮기고 1M 염산 수용액과 물로 수세하였다. 유기층을 황산나트륨으로 건조하였다. 용매를 감압하에 증발하여 제거하였다. 잔류물을 진공 오븐에서 건조하여, 담황색 고형분으로서 3,5-디클로로-4-메틸벤조산(91%)과 3-클로로-4-메틸벤조산(9%)의 혼합물을 4.05g 얻었다.
상기와 같은 본 발명에 의한 변경 및 변화는 본 발명의 사상으로 부터 벗어나지 않는 것으로 보인다.

Claims (23)

  1. (ⅰ)Z 지향성 기 및 상기 Z기의 오르소위치에 있는 염소, 브롬 및 요오도로 부터 독립적으로 선택된 하나 또는 두개의 할로기를 갖는 최소 하나의 아릴 혹은 헤 테로아릴 화합물, 혹은
    나아가 Z 지향성 기 및 상기 Z기의 오르소위치에 있는 염소, 브롬 및 요오도로 부터 독립적으로 선택된 하나 또는 두개의 할로기를 갖는 치환된 아릴 혹은 헤 테로아릴 화합물,
    (ⅱ)제거되는 할로기 당량당 구리 함유 탈할로겐화제 약 0.01-5.0몰 당 량, 및
    (ⅲ)제거되는 할로기 당량당, 지방족 (C1-C10)카복시산, 지방족 (C2-C10)디카복시산, 아릴 카복시산, 아릴 디카복시산, 수성 무기산, 술폰산 및 그 혼합물로 구성 되는 그룹으로 부터 선택된 하나 이상의 산 최소 약 1.0몰 당량;을 포함하는, 반응 혼합물을 가열을 통하여 할로겐화 아릴 혹은 헤테로아릴 화합물로 부터 할로겐 원자를 선택적으로 제거하는 아릴 혹은 헤테로아릴 화합물 제조 방법
    단, 여기서 Z지향성 기는 CO2R10, CONR11R12, COR13혹은 시아노이며,
    R10, R11및 R12는 각각 독립적으로 수소 원자, (C1-C6)알킬, 아릴 혹은 치환된 아릴이며,
    R13은 수소 원자, (C1-C6)알킬, 치환된 (C1-C6)알킬, 아릴 혹은 치환된 아릴이다.
  2. 제1항에 있어서, Z지향기 및 상기 Z기의 오르소위치에 있는 염소, 브롬 및 요오도로 부터 독립적으로 선택된 하나 또는 두개의 할로기를 갖는 상기 아릴 혹은 헤테로아릴 화합물은 페닐, 1-나프틸, 2-나프틸, 안트릴, 페난트릴, 티에닐, 푸릴, 피롤일, 트리아졸일, 티아졸일, 옥사졸일, 이소옥사졸일, 티아졸일, 이소티아졸일, 피리딜, 피리미디닐, 피라지닐, 피리다지닐, 트리아지닐, 벤조푸라닐, 벤조티에닐, 인돌일, 퀴나졸리닐, 아크리디닐, 푸리닐 혹은 퀴노옥살리닐이며; 혹은 나아가 Z지향성 기 를 갖고 상기 Z기에 오르소위치에 염소, 브롬 및 요오도로 부터 독립적으로 선택된 하나 또는 두개의 할로기를 갖는 치환된 아릴 혹은 헤테로아릴 화합물은 페닐, 1-나프틸, 2-나프틸, 안트릴, 페난트릴, 티에닐, 푸릴, 피롤일, 트리아졸일, 티아졸일, 옥사졸일, 이소옥사졸일, 티아졸일, 이소티아졸일, 피리딜, 피리미디닐, 피라지닐, 피리다지닐, 트리아지닐, 벤조푸라닐, 벤조티에닐, 인돌일, 퀴나졸리닐, 아크리디닐, 푸리닐 혹은 퀴노옥살리닐임을 특징으로 하는 방법
  3. 제2항에 있어서, 상기 아릴 혹은 헤테로아릴 화합물은 하기식 (1)을 갖는 치환된 페닐임을 특징으로 하는 방법
    단, 상기 식에서,
    R1, R2, R3, R4및 R5는 각각 독립적으로 수소 원자, (C1-C8)알킬, 치환된 (C1-C8)알킬, (C3-C6)시클로알킬, 치환된 (C3-C8)시클로알킬, 아릴, 치환된 아릴, CH2OR6, NR7R10, OR8, SR9, 헤테로아릴, 치환된 헤테로아릴, 불소, 염소, 브롬 혹은 요오도이며,
    R1및 R5중 최소 하나는 염소, 브롬 혹은 요오도이며,
    Z지향성 기는 CO2R10, CONR11R12, COR13혹은 시아노이며,
    R6, R8및 R9는 각각 독립적으로 수소 원자, (C1-C6)알킬, 아릴, 치환된 아릴 혹은 COR14이며,
    R7, R10, R11및 R12는 각각 독립적으로 수소 원자, (C1-C6)알킬, 아릴 혹은 치환된 아릴이며,
    R13은 수소 원자, (C1-C6)알킬, 치환된 (C1-C6)알킬, 아릴 혹은 치환된 아릴이며
    R14는 (C1-C6)알킬 혹은 아릴이다.
  4. 제3항에 있어서, R1및 R5는 각각 독립적으로 수소 원자, (C1-C8)알킬, 치환된 (C1-C8)알킬, 아릴, 치환된 아릴, 불소, 염소, 브롬 혹은 요오도이며,
    R1및 R5중 최소 하나는 염소, 브롬 혹은 요오도이며,
    R2, R3및 R4는 각각 독립적으로 수소 원자, (C1-C8)알킬, 아릴, 치환된 (C1-C8)알킬, 치환된 아릴, NR7R10, 불소, 염소 혹은 브롬이며,
    Z는 CO2R10, CONR11R12혹은 COR13이며,
    R7및 R10은 각각 독립적으로 수소 원자, (C1-C6)알킬, 아릴 및 치환된 아릴이며,
    R11및 R12는 각각 독립적으로 (C1-C6)알킬, 아릴 혹은 치환된 아릴이며,
    R13은 (C1-C6)알킬, 치환된 (C1-C6)알킬, 아릴 혹은 치환된 아릴임을 특징으로 하는 방법
  5. 제4항에 있어서, R1및 R5는 각각 독립적으로 수소 원자, (C1-C8)알킬, 염소 혹은 브롬이며,
    R1및 R5중 최소 하나는 염소 혹은 브롬이며,
    R2, R3및 R4는 각각 독립적으로 수소 원자, (C1-C8)알킬, 아릴, 불소, 염소 혹은 브롬이며,
    Z는 CO2R10이며,
    여기소 R10은 수소 원자, (C1-C6)알킬, 아릴 혹은 치환된 아릴임을 특징으로 하는 방법
  6. 제1항에 있어서, 상기 구리 함유 탈할로겐화제는 구리 금속 혹은 구리(Ⅰ) 화합물임을 특징으로 하는 방법
  7. 제6항에 있어서, 상기 구리(Ⅰ) 화합물은 구리(Ⅰ) 염화물, 구리(Ⅰ) 브롬화물 혹은 구리(Ⅰ) 산화물임을 특징으로 하는 방법
  8. 제6항에 있어서, 상기 구리 금속 혹은 구리(Ⅰ) 화합물의 양은 제거되는 할로기 1당량당 약 1.0-3.0당량임을 특징으로 하는 방법
  9. 제1항에 있어서, 상기 반응 혼합물은 나아가 용매를 포함함을 특징으로 하는 방법
  10. 제9항에 있어서, 상기 용매는 크실렌, 톨루엔, 에틸 아세테이트, 부틸 아세테이트, 메시틸렌, 옥탄, 데칸, 아니솔, 니트로벤젠, 메톡시에틸 에테르, 디메틸 술폭시드, N,N-디메틸포름아미드, 피리딘, 피롤리딘, 2-피롤리디논, 피롤, 피페리딘, 피페라진, 퀴놀린, 아세토니트릴, 발레로니트릴, 트리에틸아민, 트리이소부틸아민, 트리프로필아민, 디이소프로필아민, 클로로벤젠, 디클로로벤젠, N,N,N',N'-테트라메틸에틸렌디아민, 4-피콜린, 모르폴린, N,N,N',N'-테트라메틸디아미노메탄, N-메틸모르폴린, 에틸렌디아민, 1-메틸피페리딘, 1-메틸피롤리딘, 1,4-디아자비시클로[2.2.2]옥탄 혹은 1,4-디메틸피페라진임을 특징으로 하는 방법
  11. 제10항에 있어서, 상기 용매는 크실렌, 트리에틸아민, 피리딘, N,N-디메틸포름아미드, 부틸 아세테이트, N,N,N',N'-테트라메틸에틸렌디아민, N,N,N',N'-테트라메틸디아미노메탄, N-메틸모르폴린, 4-피콜린, 피롤리딘, 에틸렌디아민, 1-메틸피페리딘, 1-메틸피롤리딘, 1,4-디아자비시클로[2.2.2]옥탄, 1,4-디메틸피페라진 혹은 모르폴린임을 특징으로 하는 방법
  12. 제9항에 있어서, 상기 용매는 아민 혹은 중합성 아민의 존재하에 용매임을 특징으로 하는 방법
  13. 제12항에 있어서, 상기 아민은 N,N,N',N'-테트라메틸에틸렌디아민, 4-피콜린, N-메틸모르폴린 혹은 N,N,N',N'-테트라메틸디아미노메탄임을 특징으로 하는 방법
  14. 제12항에 있어서, 상기 중합성 아민은 폴리(4-비닐피리딘)임을 특징으로 하는 방법
  15. 제1항 또는 제9항에 있어서, 상기 반응 혼합물은 95-220℃의 반응 온도로 가열됨을 특징으로 하는 방법
  16. 제1항 또는 제9항에 있어서, 상기 하나 이상의 산은 조성식 R15CO2H를 갖고 R15가 수소 원자 혹은 (C1-C9)알킬인 지방족 (C1-C10)카복시산, 조성식 HO2C(CHR16)nCO2H이고 R16은 n이 0-8인 경우 수소 원자 혹은 n이 1인 경우 (C1-C7)알킬인 지방족 (C2-C10)디카복시산, 벤조산, 1-나프톤산, 2-나프톤산, 9-페난트론산, 프탈산, 이소프탈산, 테레프탈산, 나프탈렌디카복시산, 벤젠술폰산, p-톨루엔술폰산, 메탄술폰산, 에탄술폰산, 1-나프탈렌술폰산, 2-나프탈렌술폰산, 염산 수용액 및 황산 수용액으로 구성되는 그룹으로 부터 선택됨을 특징으로 하는 방법
  17. 제16항에 있어서, 상기 하나 이상의 산은 포름산, 아세트산, 프로피온산, 발레산, 피발산, 숙실산, 옥살산, 말론산 및 황산 수용액으로 구성되는 그룹으로 부터 선택됨을 특징으로 한느 방법
  18. 제17항에 있어서, 상기 하나 이상의 산은 아세트산, 프로피온산 및 피발산으로 구성되는 그룹으로 부터 선택됨을 특징으로 하는 방법
  19. 제12항에 있어서, 상기 구리 함유 탈할로겐화제는 구리 금속, 구리(Ⅰ) 화합물 혹은 구리(Ⅱ) 화합물임을 특징으로 하는 방법
  20. 제19항에 있어서, 상기 구리(Ⅰ) 화합물은 구리(Ⅰ) 염화물, 구리(Ⅰ) 브롬화물 혹은 구리(Ⅰ) 산화물임을 특징으로 하는 방법
  21. 제19항에 있어서, 상기 구리(Ⅱ) 화합물은 구리(Ⅱ) 아세테이트, 구리(Ⅱ) 염화물, 구리(Ⅱ) 브롬화물, 구리(Ⅱ) 산화물 혹은 구리(Ⅱ) 황산물임을 특징으로 하는 방법
  22. 제19항에 있어서, 상기 구리 금속, 구리(Ⅰ) 화합물 혹은 구리(Ⅱ) 화합물의 양은 제거되는 할로기 1당량당 구리 약 0.01-2.0당량임을 특징으로 하는 방법
  23. 제22항에 있어서, 구리 금속, 구리(Ⅰ) 화합물 혹은 구리(Ⅱ) 화합물의 양은 제거되는 할로기 1당량당 구리 약 0.1-1.0당량임을 특징으로 하는 방법
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