KR19980702697A - α,β-디아미노아크릴로니트릴의 제조 - Google Patents

α,β-디아미노아크릴로니트릴의 제조 Download PDF

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KR19980702697A
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미하엘 헨닝젠
크리스토프 칸트치아
스펜 도예
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페라스타르크
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Abstract

본 발명은 하기 화학식 I의 α,β-디아미노아크릴로니트릴의 향상된 제조 방법에 관한 것이다.
화학식 I
R3R2NC(R1)=C(NR2R3)CN
식 중,
R1은 수소, 탄소수 1 내지 30의 지방족 라디칼, 고리원자수가 3 내지 8인 지환족 라디칼 또는 탄소원 7 내지 12의 방향족, 헤테로방향족 또는 아르지방족 라디칼로, 이들 라디칼은 치환가능하고,
R2및 R3은 동일하거나 상이하고, 수소 또는 탄소수 1 내지 15의 지방족 라디칼, 고리원자수가 3 내지 8인 지환족 라디칼, 또는 탄소수 7 내지 12의 방향족, 헤테로시클릭 또는 아르지방족 라디칼로, 라디칼 R2및 R3은 함께 결합하여 다른 헤테로 원자를 포함할 수 있는 5 내지 6원의 고리를 형성할 수 있다.
본 방법에서, 성분 (A)를 성분 (B), (C) 및 (D)와 요구되는 순서에 따라 반응시킨다.
(A)는 화학식 R1COCHO (R1은 상기 정의와 같음)의 α-디카르보닐 화합물, 또는 이 카르보닐 화합물의 반응성 유도체이다. (B)는 아황산의 염 또는 이산화황의 염 또는 이산화황을 제공하는 시약이다. (C) 화학식 HNR2R3의 아민 또는 화학식 R3HN-(CH2)n-NHR3의 지방족 디아민 (식 중, 알킬렌쇄는 치환체 R1을 포함할 수 있고, R1및 R3는 상기 정의와 같고, n은 2 또는 3임) 또는 반응 조건하에서 아민 또는 디아민으로 전환되는 유도체이다. (D) 액체상 또는 기체상 시안화수소산 또는 시안화수소산을 제공하는 시약이다. 성분 A당 3.5 당량 이상의 알칼리 화합물을 사용하여 반응시킨다. 대부분의 알칼리 화합물은 칼륨 화합물로 이루어지고, 1 당량 이상의 알칼리 금속이 유리 알칼리 금속 수산화물이고, 단, 칼륨의 당량비는 반응의 종료시에 모든 무기 염이 용액에 실질적으로 완전하게 잔류할 정도로 충분하다.

Description

α,β-디아미노아크릴로니트릴의 제조
본 발명은 하기 화학식 I의 α,β-디아미노아크릴로니트릴의 개선된 제조 방법에 관한 것이다.
R3R2NC(R1)=C(NR2R3)CN
식 중,
R1, R2및 R3은 동일하거나 상이하게 서로 독립적으로 수소 또는 알킬, 시클로알킬, 아랄킬, 아릴 또는 헤테로시클릭 라디칼이고, 유기 라디칼 R2은 함께 결합하여 6- 또는 7-원환을 형성하거나, R2와 R3은 함께 결합하여 5- 또는 6-원환을 형성할 수 있다.
α,β-디아미노아크릴로니트릴은 유용한 중간체로 예컨대, 독일 특허 공개 제 44 46 025.2호에는 제약에 유용한 중간체로 기재되어 있다.
유럽 특허 제 0 175 364호에는
A) 화학식 R1COCHO (R1은 상기 정의와 같음)의 α-디카르보닐 화합물, 또는 이 카르보닐 화합물의 반응성 유도체를
B) 아황산의 염 또는 이산화황의 염 또는 이산화황을 제공하는 시약,
C) 화학식 HNR2R3의 아민 또는 화학식 R3HN-(CH2)n-NHR3의 지방족 디아민 (식 중, 알킬렌쇄는 치환체 R1을 포함할 수 있고, R1및 R3는 상기 정의와 같고, n은 2 또는 3임) 또는 반응 조건하에서 아민 또는 디아민으로 전환되는 유도체 및
D) 액체상 또는 기체상 시안화수소산 또는 시안화수소산을 제공하는 시약
과 임의 순서로 반응시키는 하기 화학식의 α, β-디아미노아크릴로니트릴의 유용한 제조 방법이 기재되어 있다.
R3R2NC(R1)=C(NR2R3)CN
식 중,
R1은 수소, 탄소수 1 내지 30의 지방족 라디칼, 고리원자수가 3 내지 8인 지환족 라디칼, 탄소수 7 내지 12의 헤테로방향족 또는 아르지방족 라디칼로, 이들 라디칼은 치환가능하고,
R2및 R3은 동일하거나 상이하고, 수소 또는 탄소수 1 내지 15의 지방족 라디칼, 고리원자수가 3 내지 8인 지환족 라디칼, 또는 탄소수 7 내지 12의 방향족, 헤테로시클릭 또는 아르지방족 라디칼로, 라디칼 R2및 R3은 함께 결합하여 다른 헤테로 원자를 포함할 수 있는 5 내지 6원의 고리를 형성할 수 있다.
성분 A), B), C), D)의 조합 반응식은 하기와 같다.
M = 알칼리금속
성분 A) 내지 D)를 임의 순서로 혼합시킬 수 있다. 또한, 임의 방법으로 2종 이상의 성분을 동시에 조합시키거나 2종 이상의 성분의 혼합물을 다른 성분과 반응시킬 수 있다. 화학식 I의 화합물은 동일계에서 반응시키거나 각 중간체를 단리시킨 후 미첨가 반응물과 추가로 반응시켜 합성시킬 수 있다.
유럽 특허 제 0 175 364호에는 성분 B로 아황산의 염, 특히 알칼리금속염, 바람직하게는 알칼리 금속 중아황산염이 특히 적합한 것으로 기재되어 있다. 아황산의 염이 사용된 모든 실시예에서의 알칼리 금속 중아황산염은 항상 중아황산나트륨이다.
유럽 특허 제 0 175 364호, 4 페이지, 첫 번째 문단에서는 반응 혼합물을 특히 추출시켜 침전되는 아황산나트륨/중아황산나트륨으로부터 분리시켰다. 특히, 수산화 나트륨 용액을 첨가시킬 때 수율이 또한 증가된다.
하지만, 유기 용매를 사용하는 것은 안전성, 비용 및 환경 보호의 이유로 바람직하지 않다.
본 발명의 목적은 용매를 사용하지 않고 반응 생성물을 제거할 수 있도록 상기 방법을 향상시키기 위한 것이다.
본 발명자들은 A) 화학식 R1COCHO (R1은 상기 정의와 같음)의 α-디카르보닐 화합물, 또는 이 카르보닐 화합물의 반응성 유도체를,
B) 아황산의 염 또는 이산화황의 염 또는 이산화황을 제공하는 시약,
C) 화학식 HNR2R3의 아민 또는 화학식 R3HN-(CH2)n-NHR3의 지방족 디아민 (식 중, 알킬렌쇄는 치환체 R1을 포함할 수 있고, R1및 R3는 상기 정의와 같고, n은 2 또는 3임) 또는 반응 조건하에서 아민 또는 디아민으로 전환되는 유도체 및
D) 액체상 또는 기체상 시안화수소산 또는 시안화수소산을 제공하는 시약
과 임의 순서로 반응시키되, 반응을 성분 A 몰당 대부분이 칼륨 화합물로 이루어진 3.5 당량 이상의 알칼리 금속 화합물을 사용하여 수행하며, 이 때 1 당량 이상의 알칼리 금속은 유리 알칼리 금속 수산화물 용액의 형태가 되도록 첨가하고, 단 칼륨의 당량비는 반응의 종료시에 모든 무기 염이 용액 중에 실질적으로 완전히 잔류하기에 적어도 충분한 정도로 선택하는 하기 화학식 I의 α, β-디아미노아크릴로니트릴의 향상된 제조 방법에 의해 상기 목적을 달성할 수 있음을 발견하게 되었다.
화학식 I
R3R2NC(R1)=C(NR2R3)CN
식 중,
R1은 수소, 탄소수 1 내지 30의 지방족 라디칼, 고리원자수가 3 내지 8인 지환족 라디칼 또는 탄소수 7 내지 12의 방향족, 헤테로방향족 또는 아르지방족 라디칼로, 이들 라디칼은 치환가능하고,
R2및 R3은 동일하거나 상이하고, 수소 또는 탄소수 1 내지 15의 지방족 라디칼, 고리원자수가 3 내지 8인 지환족 라디칼, 또는 탄소수 7 내지 12의 방향족, 헤테로시클릭 또는 아르지방족 라디칼로, 라디칼 R2및 R3은 함께 결합하여 다른 헤테로 원자를 포함할 수 있는 5 내지 6원의 고리를 형성할 수 있다.
상기 방법에서 일반적으로, 2.5 당량 이상의 칼륨이 필요하다.
특히 바람직한 태양에서, 칼륨 양이 성분 A를 기준으로 4 당량 이상이고, 단 1 당량 이상의 칼륨이 유리 수산화칼륨 용액의 형태로 첨가된 칼륨 화합물을 단독으로 사용하여 반응시킨다.
예컨대, 성분 B로 중아황산칼륨 그리고 성분 D로 시안화칼륨을 사용하는 것과 같이 칼륨 화합물을 주성분으로 또는 단독으로 사용하여 수산화칼륨 용액을 첨가한 결과 반응의 종료시에 K2SO3용해물 또는 K2SO3와 Na2SO3의 용해 혼합물 만이 수득되어 침전된 반응 생성물을 여과 또는 원심분리와 같은 기계적 방법으로 간단히 제거시킬 수 있다.
본원에서 염을 실질적으로 완전히 용해시킨다는 것은 생성물을 여과시켜 염을 제거시킬 수 있으므로 분리된 소량이 염이 간섭되지 않는다는 것이다.
즉, 칼륨 화합물을 단독으로 또는 주성분으로 사용하고, 과량의 알칼리 금속 수산화물 용액을 사용하여 특히 공업 규모에서 α, β-디아미노 니트릴의 제조가 현저히 향상된다.
본 발명은 특히 독일 특허 공개 제 44 46 025.2호에 그 용도가 상세히 기재된, 약제용으로 유용한 중간체인 1,4,5,6-테트라-히드로-2-시아노피라진의 제조에 사용된다.
처음부터 성분 B로 알칼리 금속 중아황산염을 사용하고, 성분 D로 알칼리 금속 시안화물을 사용하고, 또한 1몰 이상의 알칼리 금속 수산화물 용액을 첨가하여 2.5 당량 이상이 칼륨 화합물인 3.5 당량 이상의 알칼리 금속 화합물 존재하에서 반응시킬 수 있다.
기체상 또는 액체상 SO2, 및 유리 시안화수소산을 사용하고, 이 경우 적당량의 알칼리 금속 수산화물 용액 (주로 KOH)을 첨가하여 성분 A 몰당 3.5 당량의 알칼리 금속 요구치를 충족시킬 수 있다.
반응 중 임의의 시간에 알칼리 금속 수산화물 용액을 첨가할 수 있지만, 바람직한 태양에서는 성분 A 몰당 2 몰 이상, 바람직하게는 2.2 몰의 알칼리 금속 중아황산염 및 1몰의 알칼리 금속 시안화물을 사용하고, 1몰 이상, 바람직하게는 1.5몰의 알칼리 금속 수산화물을 반응 종료시에만 첨가한다.
과량의 알칼리 금속 수산화물 용액, 일반적으로 유리 수산화 칼륨 용액을 첨가하는데 있어서 상한치는 없지만, 일정량 이상을 첨가해도 그로 인한 상승 효과가 없으므로 첨가되는 수산화 칼륨 용액의 양은 반응 혼합물 중에서 칼륨 총량이 7 당량을 초과하지는 않는 것이 일반적이다.
한편, 유럽 특허 제 0 175 364호에 기재된 모든 과정 및 파라미터를 본원에 인용한다.
실시예 1 (비교 실시예)
나트륨 염 사용
20 내지 40 ℃에서 290 g의 40% 글리옥살 용액을 1210 g의 38% NaHSO3 용액에 첨가하고, 20 내지 30 ℃에서 120 g의 에틸렌디아민을 첨가하고, 혼합물을 약 50 ℃에서 30 분 동안 가열하였다. 용액을 0 내지 5 ℃로 냉각시키고, 327 g의 30% NaCN 수용액을 가하고, 혼합물을 1 시간 동안 교반시켰다. 이어서, 반응 혼합물을 약 45 ℃로 승온시키면서 240 g의 50 % 수산화 나트륨 용액을 첨가하고 현탁액을 형성시켰다.
생성물 및 Na2SO3로 이루어진 침전물을 흡인 여과시키고, 물에 재용해시켰다.
이어서, 수성상을 메틸 tert-부틸 에테르로 20 시간 동안 연속적으로 추출시켰다. 메틸 tert-부틸 에테르 중의 수득된 현탁액을 여과시켰다. 122 g의 생성물을 수율 56 %로 수득하였다.
실시예 2 (비교 실시예)
나트륨 염 사용
20 내지 40 ℃에서 290 g의 40% 글리옥살 용액을 1210 g의 38% NaHSO3 용액에 첨가하고, 20 내지 30 ℃에서 120 g의 에틸렌디아민을 첨가하고, 혼합물을 약 50 ℃에서 30 분 동안 가열하였다. 용액을 0 내지 5 ℃로 냉각시키고, 327 g의 30% NaCN 수용액을 가하고, 혼합물을 1 시간 동안 교반시켰다. 이어서, 반응 혼합물을 약 45 ℃로 승온시키면서 240 g의 50 % 수산화 나트륨 용액을 첨가하였다. 매회 200 부피부의 메틸 에틸 케톤으로 2회 추출시키고 결합된 추출물을 증발시켜 생성물을 수득하고, 이 불순한 생성물을 메탄올로 재결정화시켰다. 131 g의 생성물을 수율 60%로 수득하였다.
실시예 3
칼륨 염 사용
20 내지 40 ℃에서 290 g의 40% 글리옥살 용액을 1390 g의 38% KHSO3 용액에 첨가하고, 20 내지 30 ℃에서 120 g의 에틸렌디아민을 첨가하고, 혼합물을 약 50 ℃에서 30 분 동안 가열하였다. 용액을 0 내지 5 ℃로 냉각시키고, 434 g의 30% KCN 수용액을 가하고, 혼합물을 1 시간 동안 교반시켰다. 이어서, 반응 혼합물을 약 45 ℃로 승온시키면서 336 g의 50 % 수산화 칼륨 용액을 첨가하고 현탁액을 형성시켰다. 침전물 (생성물)을 흡인 여과시키고, 매회 150 ㎖ 냉수로 3회 세척하였다. 135 g의 생성물을 수율 62 %로 수득하였다.

Claims (6)

  1. A) 화학식 R1COCHO (R1은 상기 정의와 같음)의 α-디카르보닐 화합물, 또는 이 카르보닐 화합물의 반응성 유도체를
    B) 아황산의 염 또는 이산화황의 염 또는 이산화황을 제공하는 시약,
    C) 화학식 HNR2R3의 아민 또는 화학식 R3HN-(CH2)n-NHR3의 지방족 디아민 (식 중, 알킬렌쇄는 치환체 R1을 포함할 수 있고, R1및 R3는 상기 정의와 같고, n은 2 또는 3임) 또는 반응 조건하에서 아민 또는 디아민으로 전환되는 유도체 및
    D) 액체상 또는 기체상 시안화수소산 또는 시안화수소산을 제공하는 시약
    과 임의 순서로 반응시키되, 반응을 성분 A 몰당 대부분이 칼륨 화합물로 이루어진 3.5 당량 이상의 알칼리 금속 화합물을 사용하여 수행하며, 이 때 1 당량 이상의 알칼리 금속은 유리 알칼리 금속 수산화물 용액의 형태가 되도록 첨가하고, 단 칼륨의 당량비는 반응의 종료시에 모든 무기 염이 용액 중에 실질적으로 완전히 잔류하기에 적어도 충분한 정도로 선택하는 하기 화학식 I의 α,β-디아미노아크릴로니트릴의 제조 방법.
    화학식 I
    R3R2NC(R1)=C(NR2R3)CN
    식 중,
    R1은 수소, 탄소수 1 내지 30의 지방족 라디칼, 고리원자수 3 내지 8인 지환족 라디칼 또는 탄소수 7 내지 12의 방향족, 헤테로방향족 또는 아르지방족 라디칼로, 이들 라디칼은 치환가능하고,
    R2및 R3은 동일하거나 상이하고, 수소 또는 탄소수 1 내지 15의 지방족 라디칼, 고리원자수가 3 내지 8인 지환족 라디칼, 또는 탄소수 7 내지 12의 방향족, 헤테로시클릭 또는 아르지방족 라디칼로, 라디칼 R2및 R3은 함께 결합하여 다른 헤테로 원자를 포함할 수 있는 5 내지 6원의 고리를 형성할 수 있다.
  2. 제1항에 있어서, 반응을 성분 A 몰당 2.5 당량 이상이 칼륨인 3.5 당량 이상의 알칼리 금속 화합물을 사용하여 수행하며, 이때 1 당량 이상의 알칼리 금속은 알칼리 금속 수산화물 용액의 형태가 되도록 첨가하는 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서, 반응을 칼륨의 총량이 성분 A를 기준으로 4 당량 이상인 칼륨 화합물을 단독으로 사용하여 수행하며, 1 당량 이상의 칼륨이 유리 수산화칼륨 용액의 형태가 되도록 첨가하는 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서, 성분 B로 중아황산 칼륨을, 성분 D로 시안화 칼륨을 사용하는 방법.
  5. 제4항에 있어서, 성분 A를 기준으로 1몰 이상의 수산화칼륨 용액을 반응의 종결시에 첨가하는 방법.
  6. 제1항에 있어서, 성분 A로 글리옥살을, 성분 C로 에틸렌디아민을 사용하여 1,4,5,6-테트라히드로-2-시아노피라진을 제조하는 방법.
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DE3434525A1 (de) * 1984-09-20 1986-03-27 Basf Ag, 6700 Ludwigshafen Verfahren zur herstellung von (alpha),(beta)-diaminoacrylnitrilen

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