KR20050114238A - 2-(l-멘톡시)에탄올류의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

음식물, 연초, 화장품 등에 시원한 냉감 효과를 부여할 수 있는 2-(L-메톡시)에탄올류를 저렴한 원료를 사용하여, 간단한 공정으로 또한 저비용으로 제조할 수 있는 방법의 제공.
L-멘톨과 1,2-에폭시알칸류를 루이스산으로 이루어진 촉매의 존재하에 반응시켜, 하기 일반식으로 표시되는 2-(L-멘톡시)에탄올류를 제조하는 방법:
상기 식에서,
R은 수소 원자, 알킬기 또는 1-히드록시알킬기를 나타낸다.

Description

2-(L-멘톡시)에탄올류의 제조 방법{Process for producing 2-(L-menthoxy)ethanol compound}
본 발명은 2-(L-멘톡시)에탄올류의 제조 방법에 관한 것이다. 더 상세하게는, 본 발명은 음식물, 연초, 화장품 등에 시원한 냉감 효과나 청량감을 부여할 수 있는 2-(L-멘톡시)에탄올류를 간단한 공정으로, 게다가 저비용으로 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
사람의 표피나 점막, 특히 구강, 비강, 인후, 안부에 찬 감각(냉감)이나 시원한 감각(청량감)(이하 이들을 총칭하여 「냉감, 청량감」이라 하는 경우도 있음)을 부여하는 물질은 이미 여러 가지 알려져 있다. 대표적인 물질로서는 페파민트유의 주성분인 L-멘톨이며, 츄잉검, 치마제, 샴푸 등에 널리 사용되고 있다. 그러나, L-멘톨은 강한 냉감, 청량감을 가지고 있으나, 그 효과는 장시간 계속되지 않으며, 그의 강렬한 민트와 같은 향기 때문에 용도나 처방량이 한정되는 일이 많다.
따라서, 지속성 및 향기의 개선을 목적으로 하여, L-멘톨에 유사한 냉감, 청량감 작용을 가진 화합물이 개발되고 있다. 이러한 화합물로서, 예를 들어 3-치환-p-멘탄류(일본특허공개 소47-16647호 공보; 일본특허공개 소47-16449호 공보; 및 영국특허 제 1,315,626호 명세서 참조), N-치환-p-멘탄-3-카르복사미드류(일본특허 공개 소47-16648호 공보), p-멘탄디올류(일본특허공개 소47-16650호 공보 참조), 3-(L-멘톡시)-프로판-1,2-디올(일본특허공개 소61-48813호 공보 및 미국특허 제 4,459,425호 명세서 참조), (2S)-3-{(1R,2S,5R)-[5-메틸-2-(1-메틸에틸)시클로헥실]옥시}-1,2-프로판디올(일본특허공개 평7-82200호 공보 참조), (1'R,2'S,5'R)-3-L-멘톡시알칸-1-올류(일본특허공개 2001-294546호 공보 참조) 등을 들 수 있다. 이들 화합물은 L-멘톨과 같은 강한 민트 냄새가 없어서, 냉감, 청량감 작용이 비교적 장시간 지속되므로, 매우 유용하다.
상기한 화합물 중에서, 일본특허공개 2001-294546호 공보에 기재되어 있는 (1'R,2'S,5'R)-3-L-멘톡시알칸-1-올류는 우수한 냉감, 청량감 효과를 가지고 있지만, 지금까지 간편하고 저렴한 제조 방법이 확립되어 있지 않다. 일본특허공개 2001-294546호 공보에 의하면, 이 화합물은 L-멘톨과 클로로초산으로부터 얻어지는 에테르화물을 수소화리튬알루미늄을 사용하여 환원시키는 방법으로 제조하는 등 노력과 경비가 드는 방법이 채용되어 있다.
<발명의 개시>
본 발명의 목적은 냉감제와 청량제로서 우수한 기능을 가진 (1'R,2'S,5'R)-3-L-멘톡시알칸-1-올류에 속하는 2-(L-멘톡시)에탄올 및 그의 관련 화합물을 저렴한 원료를 사용하여, 간편한 공정으로, 게다가 저비용으로 제조할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명자들은 상기 목적을 달성하고자 검토를 거듭하였다. 그 결과, 루이스산을 촉매로서 사용하여, L-멘톨과 1,2-에폭시알칸류를 반응시키면, 고가의 원료 화합물, 고가의 촉매, 취급 주의를 요하는 수소화나트륨 등을 사용하지 않고서, 또한 복잡한 공정을 거치지 않고, 목적으로 하는 2-(L-멘톡시)에탄올류를 1 단계의 반응으로, 매우 간단히 또는 저비용으로 제조할 수 있다는 사실을 알아내고, 이러한 지견을 기초로 본 발명을 완성하였다.
즉, 본 발명은
(1) 하기 식 (I)로 표시되는 L-멘톨 및 하기 일반식 (II)로 표시되는 1,2-에폭시알칸류를 루이스산으로 이루어진 촉매의 존재하에 반응시켜, 하기 일반식 (III)으로 표시되는 2-(L-멘톡시)에탄올류를 제조하는 것을 특징으로 하는 2-(L-멘톡시)에탄올류의 제조 방법이다:
상기 식에서,
R은 수소 원자, 알킬기 또는 1-히드록시알킬기를 나타낸다.
그리고, 본 발명은
(2) 상기 (1)에 있어서, 루이스산으로 이루어진 촉매가 염화알루미늄, 염화아연, 브롬화아연, 염화철(III) 및 삼불화붕소 디에틸에테르 착체로 구성된 그룹 중에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상의 화합물인 제조 방법: 및
(3) 상기 (1) 또는 (2)에 있어서, 루이스산으로 이루어진 촉매가 염화알루미늄 및 염화아연 중에서 하나 또는 둘 다인 제조 방법:
(4) 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 있어서, 1,2-에폭시알칸류가 산화에틸렌인 제조 방법이다.
<발명을 실시하기 위한 최량의 형태>
이하 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
상기로부터 명백한 바와 같이, 본 발명은 원료 화합물로서 저렴한 L-멘톨과 상기 일반식 (II)로 표시되는 1,2-에폭시알칸류(이하, 1,2-에폭시알칸류(II)로 칭함)을 사용하여, 상기 일반식 (III)으로 표시되는 2-(L-멘톡시)에탄올류(이하, 2-(L-멘톡시)에탄올류(III)로 칭함)를 1 단계의 반응 공정으로 제조한다.
원료 화합물인 L-멘톨은 주지 화합물이며, 또 다른 원료 화합물인 1,2-에폭시알칸류(II)는 시판품을 사용할 수 있거나 통상의 방법에 따라 합성하여 사용할 수 있다.
상기 일반식 (II), 나아가 일반식 (III)에서, R은 수소 원자, 알킬기 또는 1-히드록시알킬기를 나타낸다.
R이 알킬기인 경우, 직쇄 상의 알킬기 또는 분지 상의 알킬기의 어느 것도 좋으며, 탄소수 1 내지 5개의 직쇄 상 또는 분지 상의 알킬기인 것이 바람직하다. 바람직한 탄소수 1 내지 5개의 알킬기의 구체예로서는 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기, n-펜틸기, 이소펜틸기, 네오펜틸기, tert-펜틸기 등을 들 수 있다.
또한, R이 1-히드록시알킬기인 경우, 직쇄 상의 1-히드록시알킬기일 수 있으며, 또한 분지 상의 1-히드록시알킬기일 수 있다. 이 경우에, R은 탄소수 1 내지 5개의 직쇄 상 또는 분지 상의 1-히드록시알킬기인 것이 바람직하다. 바람직한 1-히드록시알킬기의 구체예로서는 히드록시메틸기, 1-히드록시에틸기, 1-히드록시-n-프로필기, 1-히드록시-1-메틸에틸기, 1-히드록시-n-부틸기 및 1-히드록시-n-펜틸기 등을 들 수 있다.
L-멘톨과 1,2-에폭시알칸류(II)의 사용 비율은 L-멘톨 1 몰에 대해, 1,2-에폭시알칸류(II)가 0.1 내지 5.0 몰인 것이 바람직하며, 0.5 내지 2.5 몰인 것이 더 바람직하다. 양자의 사용 비율이 상기 범위를 벗어나면, 목적으로 하는 2-(L-멘톡시)에탄올류(III)의 원활하게 얻기 어려워진다.
촉매로서 사용하는 루이스산으로는 루이스산이면 어느 것도 좋지만, 이 중에서도, (무수)염화알루미늄, (무수)염화아연, 브롬화아연, 염화철(III) 및 삼불화붕소 디에틸에테르 착체 중 1 종 또는 2 종 이상이 목적으로 하는 2-(L-멘톡시)에탄올류(III)를 높은 선택율 및 수율로 얻을 수 있으므로 바람직하게 사용된다. 이 중에서도, (무수)염화알루미늄 및 (무수)염화아연의 어느 하나를 단독으로 사용하거나 양자를 병용하는 것이 반응의 선택율 및 목적으로 하는 2-(L-멘톡시)에탄올류(III)의 수율 등의 점에서 더 바람직하다.
루이스산의 사용량은 원료 화합물(기질)인 L-멘톨 1 몰에 대해 0.01 내지 3.0 몰인 것이 바람직하며, 0.1 내지 1.0 몰인 것이 더 바람직하다. 루이스산의 사용량이 상기한 0.01 몰 미만이면, 목적물인 2-(L-멘톡시)에탄올류(III)이 원활하게 생성되기 어려우며, 한편 1.0 몰을 초과하여도 수율이나 전화율이 향상되지 않고, 경제적이지 않다.
L-멘톨과 1,2-에톡시알칸(II)의 반응은 반응의 원활한 진행, 조작성 등의 점에서, 유기 용매 중에서 수행하는 것이 바람직하다. 유기 용매의 종류는 특히 한정되지 않으며, 예를 들어, 헥산, 헵탄, 톨루엔 등의 탄화수소계 용매, 디클로로메탄 등의 할로겐화 탄화수소계 용매, 테트라히드로푸란, 디옥산, 디에틸에테르, 디이소프로필에테르, 메틸터셔리부틸에테르, 에틸렌글리콜 디메틸에테르 등의 에테르계 용매 등을 들 수 있다. 이 중에서도, 헥산, 헵탄, 톨루엔 등의 탄화수소계 용매가 가격면이나 후 처리시의 조작성 등의 점에서 바람직하게 사용된다.
L-멘톨과 1,2-에폭시알칸류(II)의 반응은 통상 -50 ℃ 내지 100 ℃, 바람직하게는 -30 ℃ 내지 40 ℃에서 수행되며, 이 온도에서 0.5 내지 15 시간, 바람직하게는 1.0 내지 5.0 시간 반응시킴으로써, 목적으로 하는 2-(L-메톡시)에탄올류 (III)를 1 단계의 공정으로, 매우 간단하게, 또한 높은 선택율로 얻을 수 있다.
이와 같이 하여 얻어진, 2-(L-멘톡시)에탄올류(III)는 각종 크로마토그래피, 증류, 재결정 등의 통상 사용되는 정제 방법의 1 종 또는 2 종 이상을 채용하여 정제할 수 있다.
또한, 일본특허출원 2003-111597의 명세서에 기재된 내용 전부는 본 명세서에 속한다.
이하 실시예를 들어 본 발명에 대해 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 다음의 예에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
무수염화알루미늄을 사용하여 2-(L-멘톡시)에탄올의 제조
(1) 1000 ml의 4목 플라스크에, L-멘톨 100.0 g(641 mmol) 및 무수염화알루미늄 42.7 g(320 mmol)을 가해, 질소 치환한 후, 얼음 냉각하면서 톨루엔 500 ml를 가해 교반을 개시하였다. 반응액의 온도가 5 ℃ 전후까지 내려간 것을 확인하고, 액 온도를 5 내지 10 ℃로 유지하면서 산화에틸렌 57 g을 공급하였다. 공급 종료 후에, 실온하에서 또는 1 시간 교반하여 반응을 완결시켰다.
(2) 다음에, 반응액을 다시 냉각하여 20 ℃ 이하로 유지하면서 10% 염산 150 ml로 세정하였다. 다음에, 포화 중조수 50 ml 및 포화 식염수 100 ml로 차례로 세정한 후, 황산나트륨으로 수분을 제거하여, 감압하에 용매 회수를 수행하고, 조제 2-(L-멘톡시)에탄올 123.1 g을 얻었다. 이를 비그로(Vigoureux) 증류하여, 미반응 원료의 회수 및 목적물의 단리 정제를 수행하고, 정제 2-(L-멘톡시)에탄올 60.8 g(L-멘톨에 기초하여 이론 수율 47.4%) 및 미반응 L-멘톨 45.7 g을 회수하였다.
비교예 1
수소화나트륨을 사용하여 2-(L-멘톡시)에탄올의 제조
L-멘톨 1 몰에 대해 수소화나트륨 1.1 몰을 사용하여, 반응시의 액 온도를 약 95 ℃로, 전체 반응 시간을 1.0 시간으로 하고, 그외는 실시예 1과 동일하게 하여, L-멘톨과 산화에틸렌을 반응시켜, 2-(L-메톡시)에탄올을 제조하였다.
실시예 1 및 비교예 1 의 결과를 L-멘톨의 전화율, 2-(L-멘톡시)에탄올에의 선택율 및 2-(L-멘톡시)에탄올의 수율과 함께 하기 표 1에 나타낸다.
촉매(반응시제) 반응온도(℃) 반응시간(시간) 전화율(%) 선택율(%) 수율(%)
종류 사용량1 )
실시예 1 무수AlCl3 0.5몰 5~10 2.0 54.5 88.6 47.4
비교예 1 NaH 1.1몰 95 1.0 68.8 61.6 42.4
1) L-멘톨 1 몰에 대한 사용량
상기 표 1의 결과에서 볼 수 있듯이, 염기성 촉매인 수소화나트륨을 사용한 비교예 1에서는 루이스산 촉매인 무수염화알루미늄을 사용한 실시예 1에 비해, 촉매의 필요 사용량이 크며, 게다가 선택율 및 목적물인 2-(L-멘톡시)에탄올의 수율이 낮다.
실시예 2
각종 루이스산 촉매를 사용하여 2-(L-멘톡시)에탄올의 제조
L-멘톨 1 몰에 대해, 하기 표 2에 나타낸 루이스산 촉매 각각을 0.2 몰의 비율로 사용하고, 표 2에 제시한 반응 온도 및 반응 시간을 채용하며, 그 외는 실시예 1과 동일하게 하여, L-멘톨과 산화에틸렌을 반응시켜, 2-(L-멘톡시)에탄올을 제조하였다. 그 결과는 하기 표 2에 제시하였다. 또한, 전화율, 선택율 및 수율은 표 1과 동일한 의미를 나타낸다.
시험번호 촉매(반응시제) 반응온도(℃) 반응시간(시간) 전화율(%) 선택율(%) 수율(%)
종류 사용량1 )
1 무수AlCl3 0.2 몰 40 2.0 38.8 86.2 33.5
2 ZnCl2 0.2 몰 40 3.0 27.4 91.2 25.0
3 BF3·OEt2 0.2 몰 40 2.0 49.7 48.7 24.2
1) L-멘톨 1 몰에 대한 사용량
상기 표 2의 결과에서 볼 수 있듯이, 루이스산으로 이루어진 촉매로서, 무수 염화알루미늄 및 염화아연을 사용한 경우에는 목적물인 2-(L-멘톡시)에탄올류를 높은 선택율 및 높은 수율로 얻을 수 있었다.
우수한 냉감 작용 및 청량 작용을 가지면서, 실용적인 제조 방법이 없었기 때문에, 본 발명의 방법에 따라, 지금까지 많이 사용되지 않은 2-(L-멘톡시)에탄올류(III)를 L-멘톨 및 1,2-에톡시알칸류(II)란 범용의 저렴한 화합물을 원료로 사용하여, 1 단계의 공정으로, 간단히 또한 저비용으로, 게다가 높은 수율로 제조할 수 있다.
본 발명에 따라 제조되는 2-(L-멘톡시)에탄올류는 다양한 음식품, 화장료, 연초 등의 각종 상품에 첨가함으로써, 마일드하며, 게다가 지속성이 있는 우수한 냉감 및 청량감을 부여하는 것이 가능하고, 이들 상품 가치를 높일 수 있다.

Claims (4)

  1. 하기 식 (I)로 표시되는 L-멘톨 및 하기 일반식 (II)로 표시되는 1,2-에폭시 알칸류를 루이스산으로 이루어진 촉매의 존재하에 반응시켜, 하기 일반식 (III)으로 표시되는 2-(L-멘톡시)에탄올류를 제조하는 것을 특징으로 하는 2-(L-멘톡시)에탄올류의 제조 방법:
    상기 식에서,
    R은 수소 원자, 알킬기 또는 1-히드록시알킬기를 나타낸다.
  2. 제 1 항에 있어서, 루이스산으로 이루어진 촉매가 염화알루미늄, 염화아연, 브롬화아연, 염화철(III) 및 삼불화붕소 디에틸에테르 착체로 구성된 그룹 중에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상의 화합물인 제조 방법.
  3. 제 1 또는 2 항에 있어서, 루이스산으로 이루어진 촉매가 염화알루미늄 및 염화아연 중에서 하나 또는 둘 다인 제조 방법
  4. 제 1 내지 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 1,2-에폭시알칸류가 산화에틸렌인 제조 방법.
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