KR20010067047A - 아릴아미노히드록시안트라퀴논의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 화학식 2의 화합물 중의 염소 원자 하나 당 화학식 3의 아민을 1 몰과 아민 1 몰을 기준으로 10 내지 100% 과량의 아민을 합한 양으로 사용하고, 알칼리 금속 및 알칼리 토금속의 탄산염, 알칼리 금속의 아세트산염, 알칼리 금속의 인산염 및 이들의 임의의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택된 염기의 존재하에 비활성 용매 중에서 반응을 수행하는 것을 특징으로 하는, 적절한 화학식 2의 클로로히드록시안트라퀴논을 화학식 3의 아민과 반응시켜 화학식 1의 아릴아미노히드록시안트라퀴논을 제조하는 방법을 제공한다.
<화학식 1>
(상기 식에서, R1, R2, R3및 R4는 독립적으로 수소, 히드록실 또는 NH-Ar이고, 이 때 Ar은 동일하거나 상이한 하나 이상의 치환기로 임의로 치환된 아릴 라디칼이되, 단 R1내지 R4중 적어도 하나는 OH이고 R1내지 R4중 적어도 하나는 NH-Ar임)
<화학식 2>
(상기 식에서, R5, R6, R7및 R8은 독립적으로 수소, 염소 또는 히드록실이되, 단 R5내지 R8중 적어도 하나는 염소이고, R5내지 R8중 적어도 하나는 히드록실임)
<화학식 3>
H2N-Ar
(상기 식에서, Ar은 상기 정의된 것과 같음).

Description

아릴아미노히드록시안트라퀴논의 제조방법{Preparation of Arylaminohydroxyanthraquinones}
본 발명은 아릴아미노히드록시안트라퀴논의 신규 제조방법에 관한 것이다.
아릴아민을 클로로히드록시안트라퀴논과 축합시키는 방법은 널리 공지되어 있다 (NL-A-6 504 570호 및 GB-A-1 527 383호 참조). 그러나, 이들 방법은 심각한 단점을 가지고 있다.
NL-A-6 504 570호에서는 아릴아민을 매우 과량으로 사용하고 용매로도 사용한다. 이로 인해 염료 중에 아민이 1%를 초과하는 높은 함량으로 존재하게 되어, 많은 경우 (어린이 장난감, 식품 포장재 등의 착색용)에 이 염료를 또다른 용매로 재용해시키는 것이 필수불가결하다. 또한, 수득된 염료의 질이 광택과 관련된 현대의 요구를 만족시키지 못한다. GB-A-1 527 383호에서는 붕산 및 염기로서의 과량의 아릴아민을 사용하여 비활성 용매 (예, 에톡시에탄올) 중에서 클로로히드록시안트라퀴논 및 아릴아민으로부터 아릴아미노히드록시안트라퀴논을 제조한다. 마찬가지로, 이 방법으로 수득된 염료도 품질이 부적합하여, 추가의 정제 단계, 예컨대 재결정화를 수행해야 할 것이다.
본 발명은 상기 언급된 단점이 없는 아릴아미노히드록시안트라퀴논을 매우 양호한 수율로 고도로 순수하게 제조하는 방법을 찾아내었다.
즉, 본 발명은 화학식 2의 화합물 중의 염소 원자 하나 당 화학식 3의 아민을 1 몰과 아민 1 몰을 기준으로 10 내지 100% 과량의 아민을 합한 양으로 사용하고, 알칼리 금속 및 알칼리 토금속의 탄산염, 알칼리 금속의 아세트산염, 알칼리 금속의 인산염 및 이들의 임의의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택된 염기의 존재하에 비활성 용매 중에서 반응을 수행하는 것을 특징으로 하는, 적절한 화학식 2의 클로로히드록시안트라퀴논을 화학식 3의 아민과 반응시켜 화학식 1의 아릴아미노히드록시안트라퀴논을 제조하는 방법을 제공한다.
(상기 식에서, R1, R2, R3및 R4는 독립적으로 수소, 히드록실 또는 NH-Ar이고, 이 때 Ar은 동일하거나 상이한 하나 이상의 치환기로 임의로 치환된 아릴 라디칼이되, 단 R1내지 R4중 적어도 하나는 OH이고 R1내지 R4중 적어도 하나는 NH-Ar임)
(상기 식에서, R5, R6, R7및 R8은 독립적으로 수소, 염소 또는 히드록실이되, 단 R5내지 R8중 적어도 하나는 염소이고, R5내지 R8중 적어도 하나는 히드록실임)
H2N-Ar
(상기 식에서, Ar은 상기 정의된 것과 같음).
화학식 2의 화합물로는 1-클로로-4-히드록시안트라퀴논, 4,8-디클로로-1,5-디히드록시안트라퀴논, 4,5-디클로로-1,8-디히드록시안트라퀴논, 8-클로로-1,4,5-트리히드록시안트라퀴논 또는 5,8-디클로로-1,4-디히드록시안트라퀴논이 바람직하다.
일반적으로 본 발명의 방법에서는 상기 언급된 화학식 2의 클로로히드록시안트라퀴논을 순수한 형태로 사용한다. 그러나, 화합물 2를 공업용-등급의 물질 형태로 사용하여도 유사한 성공적인 결과를 수득할 수 있다.
일반적으로 화학식 2의 화합물뿐 아니라, 공업용-등급 물질은 또한 더욱 고도로 치환된 생성물 및(또는) 화학식 2의 이성질체인 생성물 형태의 불순물을 15 내지 25% 함유한다.
공업용-등급 물질 형태의 5,8-디클로로-1,4-디히드록시안트라퀴논을 사용하여 본 발명의 방법을 수행하는 것이 바람직하다. 공업용-등급 물질에 존재하는 부산물 중의 염소 원자는 마찬가지로 본 발명에 따른 화학식 3의 아민과의 반응과정에서 아미노기로 교체될 것이다. 그러나, 이러한 반응 생성물들은 모액 중에 잔존하여 모액과 함께 본 발명에 따라 제조된 화학식 1의 생성물로부터 제거할 수 있어서, 최종 생성물의 질이 손상되지 않는다.
더욱 상세하게는, Ar이 알킬 및 할로겐으로 구성된 군으로부터 선택된 동일하거나 상이한 하나 이상의 치환기로 임의로 치환된 나프틸이거나, 또는 시아노, 카르복실, 니트로, 알킬술포닐, 카르보닐, 술포, 알킬아미노카르보닐, 알킬카르보닐아미노, 알킬, 시클로알킬, 알콕시, 트리플루오로메틸, 할로겐 및 아릴 (이는 또한 나프틸 및 페닐에 대해 언급된 라디칼에 의해 치환될 수 있음)로 구성된 군으로부터 선택된 동일하거나 상이한 하나 이상의 치환기로 임의로 치환된 페닐이다.
단독으로 쓰이거나 또는 알킬술포닐, 알킬아미노카르보닐 및 알킬카르보닐아민과 같은 화합물의 일부분인 알킬은 특히 선형-사슬 또는 분지형 C1- 내지 C6-알킬을 나타낸다. 시클로알킬은 특히 시클로펜틸 또는 시클로헥실이다. 알콕시는 바람직하게는 선형-사슬 또는 분지형 C1- 내지 C6-알콕시이다. 아릴은 특히 페닐 또는 나프틸이다. 할로겐은 바람직하게는 염소 또는 브롬이다.
페닐 및 나프틸에 대한 바람직한 치환기는 메틸, 에틸, n-프로필, 이소프로필, n-부틸, sec-부틸, tert-부틸, 시클로헥실, 메톡시, 염소, 브롬 및 치환될 수 있는 페닐이다. 특히 바람직한 치환기는 메틸, tert-부틸, n-부틸, 시클로헥실 및 페닐이다.
이론적으로 필요한 양의 화학식 3의 아릴아민과 아릴아민 1 몰을 기준으로 바람직하게는 10 내지 50%, 특히 바람직하게는 10 내지 30%, 특별히 바람직하게는 10 내지 20% 과량의 화학식 3의 아릴아민을 합한 양으로 사용한다.
바람직한 비활성 용매는 N-메틸피롤리돈, 클로로벤젠, 1,2-디클로로벤젠, 1,2,4-트리클로로벤젠, 크실렌, 니트로벤젠 및 페놀이다.
특히 바람직한 비활성 용매는 N-메틸피롤리돈 및 디클로로벤젠이다.
바람직한 염기는 탄산나트륨, 탄산칼륨, 아세트산나트륨, 아세트산칼륨, 인산삼나트륨, 인산수소이나트륨 및 인산이수소나트륨 또는 상기 탄산염과 상기 아세트산염의 혼합물 및 상기 탄산염과 상기 인산염의 혼합물이다.
특히 바람직한 염기는 인산수소이나트륨, 인산삼나트륨 및 탄산나트륨과 아세트산나트륨의 혼합물이다. 염기 사용량은 화학식 2의 화합물 중의 교체될 염소 원자 하나 당 또는 제거되는 염산 1 몰 당 일반적으로 0.5 내지 2.5 당량, 바람직하게는 0.5 내지 1 당량이다.
80 내지 200℃, 바람직하게는 110 내지 190℃의 온도에서 반응을 수행한다.
불순물은 모액 중에 용해되어 남아 있으므로, 잔류물의 여과 및 세척을 통해모액을 제거함으로써 사실상 완전히 제거된다.
본 발명의 방법은 80 내지 100%, 바람직하게는 >90%의 매우 양호한 수율로 아민에 의한 불순물 수치가 600 ppm 미만, 바람직하게는 300 ppm 미만인 아릴아미노히드록시안트라퀴논을 제공한다.
화학식 1의 화합물은 폴리스티렌, 폴리아미드, 폴리카르보네이트, 폴리에틸렌, 폴리에스테르 (예, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 또는 폴리에틸렌 부틸레이트), ABS 및 ABS-PC 혼합물과 같은 플라스틱을 투명 및 유색으로 착색하기 위한 염료로 유용하다. 매스(mass) 착색법뿐 아니라 스핀 염색법에도 사용된다.
<실시예>
<실시예 1>
5,8-디클로로-1,4-디히드록시안트라퀴논 (공업용-등급 물질, 순도 80%) 93.0 부, 1,2-디클로로벤젠 300 부, p-tert-부틸아닐린 108 부 및 인산수소이나트륨 22.5 부의 혼합물을 질소하에 1시간에 걸쳐 150℃로 가열하고, 150℃에서 1시간 동안 유지시켰다.
다음, 혼합물을 1시간에 걸쳐 170℃로 가열하고, 2시간 동안 170℃에서 유지시켰다. 다음, 온도를 180℃로 상승시키고, 이 온도에서 12시간 동안 유지시켰다. 90℃로 냉각시킨 후, 배치를 65 내지 68℃로 유지시키면서 1시간에 걸쳐 메탄올 375 부를 적가하였다. 이어서, 이 배치를 환류하에 1시간 동안 교반하고, 25℃로 냉각시키고, 25℃에서 2시간 동안 교반하고, 흡인여과하였다.
염료를 메탄올과 디클로로벤젠의 2:1 혼합물 270 부로 세척한 다음, 고온 메탄올 (65℃) 375 부로 세척하고, 다음 물 (80℃) 1000 부로 세척하였다. 습윤 생성물을 감압하에 70℃에서 건조시켜, 주성분으로 사용된 5,8-디클로로-1,4-디히드록시안트라퀴논을 기준으로 이론치의 98.6%인 126.8 부의 하기 화학식의 염료를 수득하였다.
염료는 p-tert-부틸아닐린을 100 ppm 미만 함유하였다.
<실시예 2>
5,8-디클로로-1,4-디히드록시안트라퀴논 (공업용-등급 물질, 순도 80%) 93.0 부, N-메틸피롤리돈 250 부, p-tert-부틸아닐린 112 부 및 인산수소이나트륨 85.2 부의 혼합물을 질소하에 1시간에 걸쳐 150℃로 가열하고, 150℃에서 3시간 동안 유지시켰다.
다음, 혼합물을 1시간에 걸쳐 180℃로 가열하고, 12시간 동안 180℃에서 유지시켰다. 120℃로 냉각시킨 후, 배치를 65 내지 68℃로 유지시키면서 1시간에 걸쳐 메탄올 375 부를 적가하였다. 이어서, 이 배치를 환류하에 1시간 동안 교반하고, 55℃로 냉각시키고, 55℃에서 2시간 동안 교반하고, 흡인여과하였다.
흡인여과된 케이크를 메탄올과 N-메틸피롤리돈의 2:3 혼합물 115 부로 세척하여 모액을 제거하였다. 다음, 이를 고온 메탄올 (65℃) 1000 부 및 물 (80℃)1000 부로 세척하였다. 습윤 생성물을 감압하에 70℃에서 건조시켜, 이론치의 93.8%인 120.6 부의 순수한 염료를 수득하였다.
염료는 p-tert-부틸아닐린을 50 ppm 미만 함유하였다.
본 발명은 순수한 형태 또는 공업용 등급 물질의 형태인 클로로히드록시안트라퀴논을 아민과 반응시켜 매우 양호한 수율로 고도로 순수한 아릴아미노히드록시안트라퀴논을 제공한다.

Claims (8)

  1. 화학식 2의 화합물 중의 염소 원자 하나 당 화학식 3의 아민을 1 몰과 아민 1 몰을 기준으로 10 내지 100% 과량의 아민을 합한 양으로 사용하고, 알칼리 금속 및 알칼리 토금속의 탄산염, 알칼리 금속의 아세트산염, 알칼리 금속의 인산염 및 이들의 임의의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택된 염기의 존재하에 비활성 용매 중에서 반응을 수행하는 것을 특징으로 하는, 적절한 화학식 2의 클로로히드록시안트라퀴논을 화학식 3의 아민과 반응시켜 화학식 1의 아릴아미노히드록시안트라퀴논을 제조하는 방법.
    <화학식 1>
    (상기 식에서, R1, R2, R3및 R4는 독립적으로 수소, 히드록실 또는 NH-Ar이고, 이 때 Ar은 동일하거나 상이한 하나 이상의 치환기로 임의로 치환된 아릴 라디칼이되, 단 R1내지 R4중 적어도 하나는 OH이고 R1내지 R4중 적어도 하나는 NH-Ar임)
    <화학식 2>
    (상기 식에서, R5, R6, R7및 R8은 독립적으로 수소, 염소 또는 히드록실이되, 단 R5내지 R8중 적어도 하나는 염소이고, R5내지 R8중 적어도 하나는 히드록실임)
    <화학식 3>
    H2N-Ar
    (상기 식에서, Ar은 상기 정의된 것과 같음).
  2. 제1항에 있어서, 화학식 2의 클로로히드록시안트라퀴논이 1-클로로-4-히드록시안트라퀴논, 4,8-디클로로-1,5-디히드록시안트라퀴논, 4,5-디클로로-1,8-디히드록시안트라퀴논, 8-클로로-1,4,5-트리히드록시안트라퀴논 및 5,8-디클로로-1,4-디히드록시안트라퀴논으로 구성된 군으로부터 선택된 화합물인 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 사용된 아민이 Ar이 알킬 및 할로겐으로 구성된군으로부터 선택된 동일하거나 상이한 하나 이상의 치환기로 임의로 치환된 나프틸이거나, 또는 시아노, 카르복실, 니트로, 알킬술포닐, 카르보닐, 술포, 알킬아미노카르보닐, 알킬카르보닐아미노, 알킬, 시클로알킬, 알콕시, 트리플루오로메틸, 할로겐 및 아릴 (이는 또한 나프틸 및 페닐에 대해 언급된 라디칼에 의해 치환될 수 있음)로 구성된 군으로부터 선택된 동일하거나 상이한 하나 이상의 치환기로 임의로 치환된 페닐인 화학식 3의 화합물인 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 화학식 3의 아민이 p-tert-부틸아닐린인 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 사용된 염기가 인산수소이나트륨, 인산삼나트륨 또는 탄산나트륨과 아세트산나트륨의 혼합물인 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 사용된 용매가 N-메틸피롤리돈, 클로로벤젠, 디클로로벤젠, 1,2,4-트리클로로벤젠, 크실렌, 니트로벤젠 및 페놀로 구성된 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 80 내지 200℃의 온도에서 반응을 수행하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 5,8-디클로로-1,4-디히드록시안트라퀴논 1 몰을 1,2-디클로로벤젠 또는 N-메틸피롤리돈 중에서 인산수소이나트륨의 존재하에 p-tert-부틸아닐린 2.4 몰과 반응시키는 것을 특징으로 하는 방법.
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