KR20020088426A - 트리메틸하이드로퀴논 디아세테이트 및트리메틸하이드로퀴논의 제조방법 - Google Patents

트리메틸하이드로퀴논 디아세테이트 및트리메틸하이드로퀴논의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 2,2,6-트리메틸사이클로헥산-1,4-디온을 산화 조건하에 설폰화제 및 강산의 존재하에서 아실화제와 반응시켜 트리메틸하이드로퀴논 디아세테이트를 제조한 다음, 이를 가수분해시켜 트리메틸하이드로퀴논을 수득하는 방법에 관한 것이다.

Description

트리메틸하이드로퀴논 디아세테이트 및 트리메틸하이드로퀴논의 제조방법{A process for preparing trimethylhydroquinone diacetate and trimethylhydroquinone}
본 발명은 2,6,6-트리메틸사이클로헥산-1,4-디온(디하이드로-케토이소포론=DH-KIP)을 아실화제 및, 반응 매질 중에 용해된 형태로 또는 이종 고체 촉매로서 존재할 수 있는 산 촉매의 존재하에 설폰화제와 반응시켜 산화적 방향족화시킴으로써 2,3,5-트리메틸하이드로퀴논 디에스테르(TMHQ-DA)를 제조하는 방법에 관한 것이다. 수득된 트리메틸하이드로퀴논 디에스테르는 피톨 유도체, 특히 이소피톨(IP)과 반응시켜 직접 비타민 E 아세테이트로 전환시킬 수 있거나, 우선 적합한 촉매의 존재하에 가수분해시켜 트리메틸하이드로퀴논(TMHQ)을 제조한 다음, 이를 이소피톨 유도체와 축합시키고 아실화시켜 비타민 E 아세테이트를 제조함으로써 비타민 E로 전환시킬 수있다.
2,3,5-트리메틸하이드로퀴논과 2,3,5-트리메틸하이드로퀴논 디에스테르는 비타민 E 및, 약제학적 활성 물질인 기타 크로만 화합물의 합성에 매우 중요한 중간체이고, 특히 항산화제로서 사용된다.
비타민 E 아세테이트는 사람뿐만 아니라 동물의 사료 첨가물로서 특별한 제형의 형태로 사용된다.
2,3,5-트리메틸하이드로퀴논 디에스테르를 제조하기 위해, 카복실산 무수물 또는 아실 할라이드와 같은 강산 촉매 또는 아실화제의 존재하에 재배열될 수 있는 초기 반응물로서 통상 4-옥소이소포론(KIP)을 사용한다. 케토이소포론(KIP)의 재배열은 미국 특허 제4,247,720호(수소화 조건하 기체 상태에서의 재배열로 최대 전환율이 선택도 30%로서 TMHQ의 50%만이 수득될 뿐이다), 문헌[참조: Bull. Korean Chem. Soc. 1991, 12, pages 253(이하 참조)](5당량의 진한 황산을 첨가하면서 아세트안하이드라이드의 5% 농도 용액 속에서의 KIP의 재배열로 TMHQ-DA가 30% 수득될 뿐이다), DE-OS 제2 149 159호[양성자산 또는 루이스산에 의해 촉매된 재배열반응에서 아세트안하이드라이드의 존재하의 KIP의 재배열로 트리메틸하이드로퀴논 디아세테이트를 수득하고, 이를 비누화하여 TMHQ를 수득한다. 완전히 전환시키기 위해, 과도한 양의 산을 사용하는데, 이때 분리 수율(사용된 케토이소포론에 대하여 최대 66%)은, 2차 생성물로 인해 경비가 비싼 재결정화 공정이 사용되어야 하기 때문에 불만족스럽다] 및 DE-OS 제196 27 977호[화학량론적 양의 아세트안하이드라이드와 촉매량의 각종 산(다양한 농도의 트리플루오로메탄설폰산, 클로로설폰산, 올레움)의 존재하의 KIP의 재배열]에 기재되어 있다.
기본적으로 공정이 동일한 기타 방법, 즉 양성자산의 존재하의 케토이소포론과 아세트안하이드라이드 또는 아세트산의 반응으로 트리메틸하이드로퀴논 디아세테이트를 수득하는 방법은 EP 제0 850 912호, EP 제0 916 642 A1호 및 JP-OS 제(평)11-49712호[스야마(Suyama)등, 1999.2.23; 이종 산성 고체 촉매의 존재하의 기체 상태의 KIP의 재배열]에 기재되어 있다.
이러한 모든 방법의 공통적인 특징은 트리메틸하이드로퀴논 에스테르와 이를 가수분해시켜 수득할 수 있는 트리메틸하이드로퀴논이 비방향족 출발 물질, 즉 2,6,6-트리메틸사이클로헥스-2-엔-1,4-디온으로부터 출발하여 제조된다는 것이다. 당해 반응에서, 초기 반응물(KIP)은 이미 생성물인 TMHQ-DA와 동일한 산화 상태인데, 이는 반응이 간단한 바그너-미어바인 재배열(Wagner-Meerwein rearrangement)에 의해 설명될 수 있다는 것을 의미한다. 다음 반응식은 TMHQ-DA를 제조하는 데 통상적으로 사용되는 반응을 나타낸다:
KIP 에놀에스테르는 기체 크로마토그래피를 사용하여 반응 과정을 따라 검출할 수 있고, 이로부터 KIP 에놀에스테르가 반응 생성물 중간체인 것으로 추정된다.
그러나, 합성에 사용된 케토이소포론은 출발 물질로서 비교적 비싸다. 이는 β-이소포론의 산소 산화에 의한 공지된 방법을 사용하여 수득되고 수득된 혼합물은 증류로 후처리된다.
TMHQ-DA를 제조하기 위해서는 2,2,6-트리메틸사이클로헥산-1,4-디온(DH-KIP=디하이드로-KIP)이 특히 중요한데, 이는 β-이소포론으로부터 출발하여 산화시켜 β-이소포론 에폭사이드와 4-하이드록시이소포론을 거쳐 수득될 수 있다. 지방족 1,4-디케톤(DH-KIP) 또는 이의 전구체인 4-하이드록시이소포론(HIP)의 제조는, 예를 들면, 다음에 기재되어 있다:
문헌[참조: Journal Mol. Cat. 172, 427-435, (1997)]: 이종 촉매(SiO2-TiO2고체 촉매)의 존재하에 β-이소포론과 산화제로서의 3급 부틸-하이드로퍼옥사이드의 에폭사이드화로 β-이소포론 에폭사이드(β-IPO)와 4-하이드록시이소포론(HIP) 수득.
문헌[참조: Tetrahedron Lett., Suppl. 8, Part I, 1-7]: β-이소포론을 메타-클로로벤조산으로 산화시켜 β-IP 에폭사이드로 산화시킨 다음, 염기성 매질 속에서 이성체화하여 HIP를 수득하고, 이를 비극성 용매와 촉매량의 p-톨루엔설폰산의 존재하에 재배열시켜 DH-KIP를 수득(수율: 78%).
문헌[참조: Helv. Chim. Acta 39, 2041 (1956)]: β-IP를 산화제로서의 퍼아세트산으로 산화시킨 다음, 반응 생성물을 NaOH로 처리하고 HIP를 57% 수율로 형성시킴.
DP 제38 06 835호: β-IP를 포름산의 존재하에 수성 과산화수소와의 반응으로 산화시키고 동시에 β-IP를 α-이소포론으로 후이성체화시켜 HIP를 수득.
본 발명의 목적은 쉽게 수득할 수 있는, TMHQ-DA 합성용의 대안적인 지방족 초기 반응물을 밝혀내고 이러한 대안적인 초기 반응물을 효율적으로 반응시켜 TMHQ 디에스테르를 수득하는 방법을 밝혀내는 것이다.
본 발명은 특히 TMHQ-DA 합성용의 대안적인 초기 반응물로서의 디하이드로-케토이소포론(DH-KIP)의 용도 및 당해 반응을 위한 경제적으로 실행가능한 방법을 제공한다. 필수적인 산화 반응 및 방향족화를 포함하는 재배열 반응 둘다가 하나의 공정 단계로 수행될 수 있도록 하려고 한다.
따라서, 본 발명은 화학식 1의 2,2,6-트리메틸사이클로헥산-1,4-디온을 산화 조건하에 설폰화제 및 양성자산 및/또는 루이스산의 존재하에서 -50 내지 200℃의 온도에서 아실화제와 반응(여기서, 2,2,6-트리메틸사이클로헥산-1,4-디온에 대한 아실화제의 비율은 1 이상이다)시켜 화학식 2의 트리메틸하이드로퀴논 디에스테르와 화학식 3의 2,3,5-트리메틸하이드로퀴논을 제조하는 방법에 관한 것이다.
위의 화학식 2에서,
R은 임의로 치환된 지방족, 지환족 또는 방향족 탄화수소 그룹을 나타낸다.
TMHQ-DA의 제조에서 초기 반응물로서의 DH-KIP의 반응은 지금까지 포화된 1,4-디케톤의 산화 상태가 간단한 재배열에 의한 TMHQ-DA로의 성공적인 반응을 보장할만큼 적합하지 않았기 때문에 사용되지 않았다.
본 발명에 따르는 방법을 사용하여, 이제 트리메틸하이드로퀴논 디에스테르와 트리메틸하이드로퀴논의 합성용 초기 물질로서 DH-KIP를 사용할 수 있게 되었다. 본 발명에 따르는 반응을 다음 반응식으로 나타낸다:
위의 반응식에 나타낸 바와 같이, 반응은 또한 반응 조건에 따라서 트리메틸하이드로퀴논 디에스테르 이외에 트리메틸피로카테콜 디아세테이트(TMBC-DA) 및 3,4,5-트리메틸페놀 아세테이트(TMP-Ac)도 생성시킨다.
본 발명은 2,2,6-트리메틸사이클로헥산-1,4-디온(디하이드로케토이소포론=DH-KIP)을 산화 조건하에 pKa값이 3 이하인 산 양성자 함유 촉매 및/또는 루이스산의 존재하에서 아실화제와 반응시켜 재배열시킴으로써 2,3,5-트리메틸하이드로퀴논 디에스테르와 트리메틸하이드로퀴논을 제조하는 신규한 방법을 제공한다. 본 발명에 따르는 가장 간단한 방법의 경우, 재배열에 사용되는 촉매 산은 또한 산화제, 특히 황산 또는 올레움이다. 그러나, 추가의 변형에 따라, 아실화제의 존재하의 DH-KIP의 산화적 재배열은 또한 비산화 브뢴스테드산 또는 루이스산으로 촉매될 수 있는데, 이 경우, 예를 들면, 황산/올레움과 같은 설폰화제가 또한 존재해야 한다.
반응은 -50 내지 -200℃의 온도에서 일어나고, DH-KIP에 대한 아실화제의 비율은 1 이상이다. 반응은 바람직하게는 -20 내지 120℃의 온도에서 수행된다. 보다 높은 온도에서 2차 생성물인 트리메틸페놀 아세테이트 및 트리메틸피로카테콜 디에스테르의 생성을 위해 TMHQ 디에스테르 생성에 대한 선택도가 저하된다. 보다 낮은 온도에서 높은 생성물 선택도를 성취할 수 있으나 반응 속도는 저하된다.
반응 종료시 수득된 TMHQ 디에스테르를 직접 이소피톨과 반응시켜 적합한 조건하에서 분리한 후 비타민 E 아세테이트를 수득할 수 있다. 당해 공정의 대체안으로서, 중간체 생성물로서 수득된 디에스테르를, 물을 반응 혼합물에 가하면서 가수분해시켜 트리메틸하이드로퀴논을 수득한다.
당해 공정에 사용되는 아실화제는 바람직하게는 카복실산 무수물, 카복실산 할라이드, 에놀에스테르, 케텐 또는 당해 분야의 숙련가에게 공지된 기타 아실화제이다. 화학식 4의 카복실산 무수물이 특히 바람직하게 사용된다.
위의 화학식 4에서,
R 및 R'는 동일하거나 상이하고, 임의로 치환되고 임의로 할로겐화될 수 있는 탄소수 1 내지 10의 지방족, 지환족 또는 방향족 그룹을 나타낸다.
본 발명에서, 아세트안하이드라이드가 아실화제로서 특히 바람직하게 사용된다. 아세트안하이드라이드를 사용하는 다른 이점은 물과의 후속적인 가수분해 반응으로 TMHQ를 수득하기 위한 적합한 상(phase) 촉진제인 아세트산이 반응 동안 생성된다는 것이다. 다른 적합한 산 무수물은 프로피온산, 부티르산, 이소부티르산, 사이클로헥산산 또는 벤조산의 무수물, 또는 모노할로겐화되거나 폴리할로겐화된 카복실산의 무수물이다. 이 점에서, 예를 들면, 클로로아세트산 및 트리플루오로아세트산을 언급할 수 있다. 말레산 무수물 또는 석신산 무수물과 같은 사이클릭 무수물도 또한 당해 반응에서 아실화제로서 적합하다. 또한, 카복실산 할라이드를 사용하는 것도 제한되지 않는데, 특히 위에 나열한 카복실산에 상응하는 클로라이드를 사용하는 경우 양호한 결과가 수득된다. 아실화제로서 아세틸 클로라이드를 사용하는 것이 특히 바람직하다.
아실화제는 바람직하게는 사용된 DH-KIP에 대해 1 이상의 몰 비로 존재해야 하고, 바람직하게는 1 내지 10의 몰 비로 존재해야 한다. 아실화제를 더 고농도로 사용해도 반응에 지장이 있는건 아니지만, 그렇다 해도 반응이 더 개선되는 건 아니다. 이 경우, 과량의 아실화제가 용매로서 사용되는데, 당해 용매는 생성물로부터 분리되고 목적 생성물로서 필요한 TMHQ 디에스테르의 제조 후 증류에 의해 간단한 방법으로 회수될 수 있다.
카복실산 할라이드를 사용하는 경우, 무수물을 사용한 경우에 언급했던 것과 동일한 몰 비에 대한 데이타가 적용된다. 카복실산 할라이드로서는, 예를 들면, 아세틸 클로라이드, 프로피오닐 클로라이드 및 부티릴 클로라이드를 언급할 수 있다. 에놀에스테르의 사용 예로서 이소프로페닐 아세테이트 및 화학식 5의 구조적으로 관련된 화합물을 언급할 수 있다.
위의 화학식 5에서,
R1내지 R4는 H 원자 및 탄소수 1 내지 10의 탄화수소 그룹, 또는 5원 또는 6원 지환족 탄화수소 그룹을 나타내고,
R5은 임의로 치환된, 탄소수 1 내지 10의 지방족, 지환족 또는 방향족 탄화수소 그룹을 나타낸다.
본 발명에 따르는 방법에서, 1,4-디온의 재배열은 산화 조건하에서 수행되어야 한다. 기장 간단한 경우, 사용된 촉매 산이 산화제로서도 기능한다. 본 발명에 따르면, pKa값이 3 이하인 산화제가 DH-KIP를 재배열시켜 TMHQ 디에스테르를 수득하는 데 적합하고, 특히 SO3농도가 다양한 황산 및 올레움이 적합하다.
본 발명에 따르는 발명에 특히 적합한 것은 SO3농도가 다양한 황산 및 올레움과 같은 설폰화제이지만, 황산과 붕산과의 혼합물 및 올레움과 붕산과의 혼합물도 적합하다. 이러한 시약을 사용하는 경우, 반응이 동일 반응계에서 일어나는 설폰화와 함께 일어나고, 이때 SO2가 후속 단계에서 제거된다.
황산, 올레움 및 유사한 설폰화제를 사용하는 경우, 반응을 가속화하기 위해추가의 비산화성 산 촉매를 또한 가할 수 있다. 원칙적으로, 양성자산과 루이스산이 둘 다 적합하다. 사용될 수 있는 브뢴스테드산의 예는 pKa값이 3 이하인 무기산 또는 유기산이 있고, 파라-톨루엔설폰산, 벤젠설폰산, 메탄설폰산 또는 에탄설폰산과 같은 지방족 또는 방향족 설폰산, 하이드로할산(HX; X=F, Cl, Br, I), 인산, 지방족 및 방향족 포스폰산, 할로아세트산(XCH2CO2H; X=F, Cl, Br), 또는 트리클로로아세트산 또는 트리플루오로아세트산과 같은 상응하는 폴리할로겐화 유도체, 니트로테레프탈산 또는 전자 유인 치환체에 의해 활성화되는 상응하는 아릴 카복실산이 포함된다.
설폰화제 이외에 사용될 수 있는 특히 바람직한 양성자산은 붕산을 함유하는 촉매 시스템과 카복실산 또는 기타 킬레이트화 리간드를 함유하는 촉매 시스템이다. 이러한 촉매 시스템의 작용은 동일 반응계에서 붕소 함유 화합물로부터 생성된 촉매 종과 사용된 카복실산으로부터 생성된 촉매 종(이러한 촉매 종의 pKa값은 붕산의 pKa값보다 낮다)을 기초로 한다. 이와 관련하여 특히 적합한 것은 붕산 또는 적합한 붕산 유도체와 옥살산과의 혼합물로서 촉매 성분들의 비율은 1:10 내지 10:1이다.
다른 양태에서, 본 발명의 방법은 하멧 상수(Hammett constant; Ho)가 -11.9 미만인 양성자산의 존재하에 수행된다. 이러한 산에는 과염소산, 할로설폰산(클로로설폰산, 플루오로설폰산 등) 또는 화학식 6의 퍼플루오로알칸설폰산과 같은 퍼할로알칸설폰산과 같은 소위 초산(superacid)이 포함된다.
CnF2n+1SO3H
위의 화학식 6에서,
n은 1 내지 8이다.
끝처리 공정 동안 균질하게 용해된 양성자산보다 유리한 고체 촉매를, 반응 종료 후 분리하기 용이하기 때문에 산으로서 사용할 수 있다. 이러한 고체 촉매에는 강산성 및 초산성 이온 교환제, 다양한 산성 혼합 산화물, 제올라이트(Y, X, A 또는 β형) 및 헤테로폴리산(특히 원소 P, Mo, W 및 Si로 이루어진 헤테로폴리산)이 포함된다. 산성 이온 교환제는 특히 산도가 적합한 지지체[예를 들면, 암벌라이트 촉매 또는 델록산(Deloxane)(Degussa AG)]의 -SO3H 그룹에 의해 발생되는 통상의 이온 교환제이다. 설폰산 그룹이 특히 유기 또는 무기 지지체 물질에 공유결합될 수 있다. 다양한 지지체 물질에 결합되어 있는 퍼플루오로알칸설폰산에 의해 산도가 생성되는, 나피온(Nafion) NR50[공급처: 알드리히(Adrich)] 또는 나피온 H[공급처: 듀퐁(Dupont)]와 같은 나피온 유형의 초산성 고체 산이 또한 사용될 수 있다. 반응 조건하에서 산성인, CaSo4, Fe2(SO4)3, CuSO4, NiSO4, (Al)2(SO4)3, MnSO4, BaSO4, CoSO4, ZnSO4또는 (NH4)SO4와 같은 불용성 황산염도 또한 사용될 수 있다. 이 점에서 언급할 수 있는 산성 혼합 산화물의 예로는 SiO2-Al2O3, SiO2-TiO2, TiO2-ZrO2, SiO2-ZrO2및 관련 화합물이 있다. 또한 적합한 것은 ZSM-5를 포함하는 제올라이트, 모데나이트 및 산성 인산알루미늄 시스템이다. 이미 위에서 언급한, 지지체 물질에 고정되어 있는 다양한 루이스산 및 양성자산이 또한 고체 촉매로서 적합하다. 여기서 언급할 수 있는 예로는 SbF5, TaF5, BF3, AlX3(X=Cl, Br, F), SbF5-HF, SbF5-FSO3H, SbF5-CF3SO3H, SO4 2-및 산도가 동등한 화합물이 있다. 또한, 이미 언급한 화합물에는 하멧 상수(Ho)가 -11.9 미만인 초산이 포함된다.
고정 상(fixed bed) 반응기로 도입되는 고체 촉매를 슬러리 또는 기타 적합한 형태로 사용할 수 있다.
공정은 반응 조건하에서 불활성 방식으로 거동하는 유기 용매의 존재하에 수행할 수 있다. 용매 중의 반응물의 농도는 반응 생성물 혼합물에 대해 미미한 영향을 미치고 트리메틸하이드로퀴논 디에스테르와 상응하는 피로카테콜 디에스테르의 비율에 미미한 영향을 미칠 뿐이다. 반응은 바람직하게는 용매없이 수행되어 용매 증류 및 생성물로부터의 분리가 불필요하다.
재배열이 유기 용매의 존재하에 발생하는 경우, 특히 지방족 및 사이클릭 에스테르, 예를 들면, 에틸 아세테이트, 프로필 아세테이트, 부틸 아세테이트, 이소부틸 아세테이트, γ-부티로락톤, 에틸렌 카보네이트, 이의 유도체 및 유사체, 지방족, 지환족 및 방향족 탄화수소, 예를 들면, 펜탄, 헥산, 헵탄, 옥탄 및 기타 유사체, 벤젠, 톨루엔 또는 크실렌이 사용된다. 본 발명에서는 특히 아세톤, 메틸에틸 케톤, 디에틸 케톤 또는 이소포론과 같은 케톤이 용매로서 적합하다. 또한, 지방족 에테르, 방향족 에테르 또는 혼합 에테르(예: 디에틸 에테르, 메틸-3급 부틸 에테르)가 사용될 수 있다.
본 발명의 방법의 한 양태에서, 생성된 트리메틸하이드로퀴논 디에스테르가 다른 용매를 첨가하지 않고도 반응 동안 생성된 카복실산으로부터 직접 결정화된다. 그러나, 생성된 유리 카복실산을 증류 제거한 후 적합한 용매를 첨가함으로써 생성물을 분리(이에 따라 트리메틸페놀 에스테르와 피로카테콜 디에스테르와 같은 2차 생성물이 제거됨)시킬 수도 있다. 다른 양태에서, 반응이 언급한 용매 중의 하나에서 수행되고 생성물이 반응 동안 용매로부터의 직접적인 결정화로 인해 분리된다. 이러한 방식으로 분리된 TMHQ-DA의 순도는 비타민 E 아세테이트 합성의 초기 반응물로서 사용하기에 필요한 생성물 품질에 상응한다.
다른 양태에서, 생성된 TMHQ-DA는 반응으로부터의 조악한 혼합물에 물을 첨가함으로써 분리하지 않고 비누화한다. TMHQ-DA 형성 동안 생성된 카복실산, 이 경우 아세트산의 존재는 당해 산이 상 촉진제로서 작용하고 디에스테르의 효과적인 가수분해를 보장하기 때문에 유리하다. 비누화 촉매로서는 DH-KIP의 산화적 재배열에 이미 사용된 촉매와 동일한 촉매가 사용될 수 있다. 유리 트리메틸하이드로퀴논(TMHQ)을 적합한 매질로부터 결정화에 의한 자체 공지된 방법으로 분리한다. TMHQ는 또한 TMHQ-DA의 중간체 분리 후 합성한 후, 염기성 또는 산성 촉매, 임의로 상 촉진제 화합물, 예를 들면, 아세트산, n-부탄올 또는 n-부틸 아세테이트의 존재하에 가수분해할 수 있다. 또한, TMHQ-DA는 촉매의 존재하 가압하에 가수분해시켜TMHQ로 전환시킬 수 있다.
다음 실시예로 본 발명을 추가로 설명한다.
실시예 1
황산 존재하의 DH-KIP와 아세트안하이드라이드/아세트산의 반응
아세트산 9g(10mmol)을 디하이드로-케토이소포론(DH-KIP) 1.54g에 가하고 교반하여 현탁액을 생성시킨다. 당해 현탁액을 실온에서 교반하면서, 여기에 아세트안하이드라이드 10.21g(100mmol)을 가한다. 당해 무색 용액에 주입 펌프를 사용하여 10분에 걸쳐 농도 96%의 황산(721㎕; 13mmol; DH-KIP에 대해 130mol%)을 가한다. 추가 시간 동안 SO2의 계속적인 방출을 관찰한다. 황산 부가를 종결한 후, 혼합물을 100℃에서 3시간 동안 가열한 다음, 20℃로 냉각시켜 결정을 분리한다. 완전한 결정화를 위해, 물 5㎖를 현탁액에 가하고 20℃에서 결정화한다. 결정을 소량의 찬 아세트산으로 세척하고 무색 결정을 수득하는데, 55℃에서 진공 건조 후 순수한 트리메틸하이드로퀴논 디아세테이트로 확인된다. DH-KIP의 전환율을 정량한다.
수율: 1.95g(이론치의 82.5%)
순도: 99.3%(HPLC)
실시예 2
황산 존재하의 DH-KIP와 아세트안하이드라이드의 반응
DH-KIP 1.54g(10mmol)을 3구 벌브에 넣고, 외부 수욕으로 냉각시켜 온도가 30℃를 초과하지 않도록 하면서 농도 96%의 황산(13mmol)과 아세트안하이드라이드(50mmol) 5.1g을 차례로 가한다. 이어서, 혼합물을 30℃에서 3시간 동안 교반한다. 이렇게 수득한 반응 혼합물의 정량적 GC 분석 후, 다음 결과를 수득한다:
DH-KIP의 전환율 : 99.14%
TMHQ-DA의 수율 : 93.6%(즉, 석택도: 94.4%)
TMBC-DA의 수율 : 4.6%(즉, 석택도: 4.6%)
실시예 3
50℃에서 황산 존재하의 DH-KIP와 아세트안하이드라이드의 반응
DH-KIP 1.54g(10mmol)과 농도 96%의 황산(13mmol)을 50℃에서 3구 벌브에 먼저 도입시키고, 여기에 아세트안하이드라이드(50mmol) 5.1g을 가하여 부가 속도를 조절하면서 온도를 50℃로 유지시킨다. 이어서, 혼합물을 50℃에서 3시간 동안 교반한다. 이렇게 수득한 반응 혼합물의 정량적 GC 분석 후, 다음 결과를 수득한다:
DH-KIP의 전환율 : 100%
TMHQ-DA의 수율 : 91.2%(즉, 석택도: 91.2%)
TMBC-DA의 수율 : 5.2%(즉, 석택도: 5.2%)
실시예 4
TMHQ-DA를 생성시키는, 황산 존재하의 DH-KIP와 아세트안하이드라이드/아세트산의 반응 및 TMHQ를 생성시키는, 후속적인 가수분해
DH-KIP 15.4g(100mmol)을 실온에서 아세트산 20g(0.33mmol)에 용해시키고 용액을 교반하면서 5℃로 냉각시킨다. 이어서, 10분에 걸쳐, 농도 96%의 황산 13.3g(130mmol)을 가한다. 이어서, 투명한 용액을 50℃로 가열하고 아세트안하이드라이드 102.1g(1mol)을 주입 펌프를 통해 0.5시간에 걸쳐 가한다. 최종적으로, 혼합물을 50℃에서 2시간 동안 교반한다. 반응 용액을 GC로 정량 분석하여 다음 결과를 수득한다:
DH-KIP의 전환율 : 100%
TMHQ-DA의 수율 : 93.2%(즉, 석택도: 93.2%)
TMBC-DA의 수율 : 4.3%(즉, 석택도: 4.3%)
반응 용액을 물 100㎖로 가수분해하고 환류하에 3시간 동안 가열하여 가수분해 반응을 종결시킨다. 이어서, 혼합물을 회전 증발기로 농축시키고 물을 가하면서 결정화시킨다. 무색 결정을 20℃에서 수득하는데, 이는 GC 결과 TMBC를 1% 미만으로 함유한다.
TMHQ-DA의 전환율 : 99.2%
TMHQ의 수율 : 13.5g; DH-KIP에 대해 이론치의 88.5%
GC 농도 : 99.3%

Claims (14)

  1. 화학식 1의 2,2,6-트리메틸사이클로헥산-1,4-디온을 산화 조건하에 설폰화제 및 양성자산 및/또는 루이스산의 존재하에서 -50 내지 200℃의 온도에서 아실화제와 반응(여기서, 2,2,6-트리메틸사이클로헥산-1,4-디온에 대한 아실화제의 비율은 1 이상이다)시켜 화학식 2의 트리메틸하이드로퀴논 디에스테르와 화학식 3의 2,3,5-트리메틸하이드로퀴논을 제조하는 방법.
    화학식 1
    화학식 2
    위의 화학식 2에서,
    R은 임의로 치환된 지방족, 지환족 또는 방향족 탄화수소 그룹을 나타낸다.
    화학식 3
  2. 제1항에 있어서, 설폰화제로서 황산 또는 올레움이 사용되는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 아실화제가 화학식 4의 카복실산 무수물 그룹으로부터 선택되는 방법.
    화학식 4
    위의 화학식 4에서,
    R 및 R'는 동일하거나 상이하고, 임의로 치환되고 임의로 할로겐화될 수 있는 탄소수 1 내지 10의 지방족, 지환족 또는 방향족 그룹을 나타낸다.
  4. 제1항에 있어서, 아실화제로서 아세트안하이드라이드가 사용되는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 아실화제로서 카복실산 할라이드, 에놀에스테르 또는 케텐이 사용되는 방법.
  6. 제1항에 있어서, 반응이, pKa값이 3 이하인 양성자산의 존재하에 수행되는 방법.
  7. 제1항에 있어서, 반응이 또한 질산, 과염소산, 아질산, 염산, 브롬화수소산, 불화수소산, 메탄설폰산, 에탄설폰산, 할로설폰산, 퍼할로알칸설폰산, 벤젠설폰산, 파라-톨루엔설폰산, 인산, 페닐포스폰산, 니트로테레프탈산, 피크르산, 트리플루오로아세트산, 클로로아세트산, 붕산 유도체와 킬레이트화 카복실산과의 혼합물, 붕산과 옥살산과의 혼합물, 올레움, 황산 및 HB(HSO4)4-H2SO4로 이루어진 그룹으로부터 선택된 양성자산의 존재하에 수행되는 방법.
  8. 제1항에 있어서, 하멧 상수(Hammett constant)가 -11.9 미만(초산성 산)인 양성자산이 사용되는 방법.
  9. 제1항에 있어서, 루이스산으로서 고체 산성 또는 초산성 촉매가 사용되고 반응이 이종 고체 촉매의 존재하에 수행되는 방법.
  10. 제9항에 있어서, 산성 촉매가 2,2,6-트리메틸사이클로헥산-1,4-디온에 대해 0.01 내지 1000mol%의 양으로 사용되는 방법.
  11. 제1항에 있어서, 루이스산과 브뢴스테드산과의 혼합물이 사용되는 방법.
  12. 제1항 내지 제11항 중의 어느 한 항에 있어서, 제조된 트리메틸하이드로퀴논 디아세테이트를 분리하지 않고 비누화한 다음, 임의로 물 및/또는 희석산을 가해 미반응 아세트안하이드라이드를 증류 제거하고 제조된 트리메틸하이드로퀴논을 분리하는 방법.
  13. 제1항 내지 제12항 중의 어느 한 항에 있어서, 제조된 트리메틸하이드로퀴논 디아세테이트를 반응 혼합물로부터 분리한 다음, 임의로 상(phase) 촉진제의 존재하에 희석산을 사용하여 비누화하고 제조된 트리메틸하이드로퀴논을 분리하는 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상 촉진제로서 아세트산, n-부탄올 또는 n-부틸 아세테이트 또는 이들의 혼합물이 사용되는 방법.
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