KR20060107769A - 2,3,5-트라이메틸하이드로퀴논 다이아실레이트의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 촉매로서의 메테인 트라이설폰산의 존재 하에서 3,5,5-트라이메틸-1,4-벤조퀴논을 아실화제와 반응시킴으로써 수득되는 2,3,5-트라이메틸-1,4-하이드로퀴논 다이아실레이트에 관한 것이다.
Description
본 발명은 메테인 트라이설폰산의 존재 하에서 3,5,5-트라이메틸-1,4-벤조퀴논(케토아이소포론)을 아실화제와 반응시키는 2,3,5-트라이메틸하이드로퀴논 다이아실레이트의 제조방법에 관한 것이다. 2,3,5-트라이메틸하이드로퀴논 다이아실레이트는 2,3,5-트라이메틸하이드로퀴논의 제조를 위한 반응물로서 유용하며, 그 자체로는 (모든-rac)-α-토코페롤의 제조를 위해 공지되어 있는 귀중한 반응물이다.
2,3,5-트라이메틸하이드로퀴논 다이아실레이트는 강산성 촉매의 존재 하에서 케토아이소포론을 아실화제와 반응시킴으로써 제조 가능한 것으로 공지되어 있다. 상기 목적을 위해 이전부터 다수의 이러한 촉매, 특히 양자성 산, 예컨대 황산과 같은 무기 산; p-톨루엔설폰산과 같은 유기 산; 강산성 이온 교환 수지; 및 염화아연, 보론 트라이플루오라이드, 안티모니 펜타플루오라이드 및 티타늄 테트라클로라이드와 같은 루이스산(특히, 독일 특허 공보(offenlegungsschrift) 2149159 호, EP 0916642 A1, EP 1028103 A1 참조); 및 NH-산성 또는 CH-산성 촉매(PCT 공개공보 WO 03/051812 호 참조)가 제안되어 왔다.
현재, 소량의 메테인 트라이설폰산을 사용하면, 케토아이소포론의 2,3,5-트라이메틸하이드로퀴논 다이아실레이트로의 변환이 추가의 용매를 사용할 필요 없이 고수율로 달성될 수 있다. 이 반응에서 촉매로서의 메테인 트라이설폰산은 무엇보다도 지금까지 사용되어 온 촉매들보다 촉매의 안정성, 수율, 선택성 및 비용 면에서 여러 이점을 제공한다.
따라서, 본 발명은 메테인 트라이설폰산의 존재 하에서 3,5,5-트라이메틸-1,4-벤조퀴논을 아실화제와 반응시키는 2,3,5-트라이메틸-1,4-하이드로퀴논 다이아실레이트의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 방법에 사용된 아실화제는 케토아이소포론의 2,3,5-트라이메틸하이드로퀴논 다이아실레이트, 특히 산 무수물, 아실 할라이드 및 에놀 에스터로의 변환에 통상 사용되는 임의의 아실화제일 수 있다. 산 무수물의 예로는 직쇄 또는 분지쇄 알카노산 무수물, 예컨대 아세트산 무수물, 프로피온산 무수물 및 뷰티르산 무수물이 있다. 아실 할라이드의 예로는 직쇄 또는 분지쇄 알카노일 클로라이드, 예컨대 아세틸 클로라이드, 프로피온일 클로라이드 및 뷰티릴 클로라이드가 있다. 최종적으로, 에놀 에스터의 예로는 아이소프로펜일 아세테이트 및 뷰티레이트가 있다. 바람직한 아실화제는 아세트산 무수물 또는 아세틸 클로라이드, 특히 아세트산 무수물이다.
본 발명의 공정은 용매의 부재 하에 실시될 수 있다. 아실화제 대 케토아이소포론의 비율은 엄밀하게 중요하지 않을지라도, 아실화제 대 케토아이소포론의 몰비는 적합하게는 약 1:1 내지 약 10:1, 바람직하게는 약 5:1 내지 약 3:1, 가장 바람직하게는 약 3:1이다.
촉매, 메테인 트라이설폰산의 양은 케토아이소포론의 양을 기준으로 하여 적합하게는 약 0.01 내지 약 2.0몰%, 바람직하게는 약 0.075 내지 약 1.5몰%, 가장 바람직하게는 약 0.1 내지 약 1.0몰%이다.
공정은 약 0 내지 약 140℃, 바람직하게는 약 20 내지 약 90℃, 특히 20 내지 70℃의 온도에서 실시되는 것이 편리하다.
본 발명에 따른 공정은 배치식 또는 연속식 모드로 실시될 수 있다. 더욱이, 공정은 불활성 기체 분위기, 바람직하게는 기체 질소 또는 아르곤 하에서 편리하게 실시된다.
반응 과정은 반응 동안 여러 시간 간격에서 반응 혼합물로부터 취한 샘플의 기체 크로마토그래피 및 질량 분광에 의해 적합하게 모니터링된다.
생성된 2,3,5-트라이메틸하이드로퀴논 다이아실레이트는, 아실화에서 형성된 잔여 아실화제 및 2차 생성물, 예컨대 아세트산 무수물이 아실화제로서 사용되는 경우의 아세트산을 증류 제거한 후, 조질의 생성 혼합물을 적합한 유기 용매(예: 톨루엔)로 추출함으로써 단리될 수 있다. 예를 들면, 아실화제로서 아세트산 무수물을 사용하는 이 절차를 진행시키는데 있어서, 추출 용매로서 사용된 톨루엔을 증발 제거한 후 무색 결정으로서 2,3,5-트라이메틸하이드로퀴논 다이아세테이트가 수득되었다. 또 다른 단리 절차는 반응의 종결에서 냉각시키고 선택적으로는 물을 혼합물에 첨가하여 결정화를 촉진시키는, 혼합물로부터의 2,3,5-트라이메틸하이드로퀴논 다이아실레이트의 결정화이다.
촉매는 물 또는 산-물로 추출시키고 추출물을 농축시킴으로써 회수될 수 있다. 다르게는, 촉매는 2상(biphasic) 용매 시스템, 예컨대 카보네이트(즉, 에틸렌 카보네이트 또는 프로필렌 카보네이트) 및 지방족 탄화수소(특히, 헵테인 또는 옥테인)을 첨가하고, 극성 (카보네이트) 상으로부터 이를 단리시킴으로써 회수될 수 있다.
본 발명의 공정에 의해 수득된 2,3,5-트라이메틸하이드로퀴논 다이아실레이트는 에스터교환에 의해, 즉 알코올, 예컨대 아이소프로판올 또는 n-뷰탄올과 같은 지방족 알코올로 처리함으로써 2,3,5-트라이메틸하이드로퀴논으로 변환될 수 있다. 알코올 및 촉매의 양 및 반응 혼합물에서의 온도에 따라, 에스터교환은 비에스터화된 2,3,5-트라이메틸하이드로퀴논, 및 추가 생성물로서 형성된 에스터를 생성시켰다. 2,3,5-트라이메틸하이드로퀴논은 아이소피톨과의 반응에 의해, 바람직하게는 2상 용매 시스템에서, 예컨대 극성 용매(예: 에틸렌 또는 프로필렌 카보네이트) 및 비극성 용매, 특히 지방족 탄화수소(예: 헵테인) 중에서 공지된 절차에 의해 (모든-rac)-α-토코페롤로 변환될 수 있다(예컨대, 국제출원 PCT/EP03/01556 호).
본 발명은 하기 실시예에 의해 추가로 예시된다.
실시예 1
온도계, Ar-퍼징용 유리관(φ 5㎜), 환류 응축기 및 자기 교반 바아가 장착된 50㎖ 4목 평저 플라스크를 메테인 트라이설폰산(하기 표 1 참조) 및 케토아이소포론 10.324g(66밀리몰)로 충전시켰다. 2분 내에, 아세트산 무수물을 신속한 교반 하에 적가하였다(하기 표 1 참조). 첨가하는 동안, 혼합물은 암황색에서 최종적으로는 암갈색으로 변하며, 내부 온도는 증가하였다. 목적하는 반응 온도로 냉각시킨 후, 상기 온도를 오일 조를 사용하여 유지시켰다. 샘플을 회수하고 정성적 GC-분석에 맡겼다. 반응 시간 후(하기 표 1 참조), 반응 혼합물을 실온으로 냉각시키고, 무수 탄산나트륨 3.7g(70밀리몰)을 첨가함으로써 촉매를 비활성화시켰다. 반응 혼합물을 40℃/10밀리바아에 의해 농축시켰으며, 이로 인해 아세트산 및 미반응된 무수물이 증류 제거되었다. 내부 표준물로서 스쿠알란을 사용하는 GC에 의해 조생성물을 분석하였다. 결과 및 반응 조건은 하기 표 1에 제시한다.
제시된 값은 일부 측정치(2개 또는 3개) 및 2개의 실험으로부터의 평균이다.
Ac2O: 아세트산 무수물; TMHQ-DA: 2,3,5-트라이메틸-1,4-하이드로퀴논 다이아세테이트[수율]
실시예 2
230㎖ 플라스크를 사용함으로써, 케토아이소포론 대 아세트산 무수물의 비율을 변화시키면서 실시예 1의 절차를 반복 실시하였다. 반응 조건 및 결과는 하기 표 2에 제시한다.
제시된 값은 일부 측정치(2개 또는 3개) 및 2개의 실험으로부터의 평균이다.
S: 선택성
실시예 3
실시예 1의 절차와 유사하게, 통계 모델(STAVEX)을 사용하여 반응 조건을 최적화시켰다. 아세트산 무수물 20.32g(200밀리몰)을 10분 내에 케토아이소포론 10.324g(66밀리몰)에 첨가하였다. 결과를 하기 표 3에 제시한다.
실시예 4
실시예 3의 결과에 기초하여, 최적화된 조건 하의 실험들을 실시하였다. 결과를 하기 표 4에 요약한다.
Claims (7)
- 메테인 트라이설폰산의 존재 하에서 3,5,5-트라이메틸-1,4-벤조퀴논을 아실화제와 반응시키는 2,3,5-트라이메틸-1,4-하이드로퀴논 다이아실레이트의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,3,5,5-트라이메틸-1,4-벤조퀴논을 기준으로 약 0.01 내지 약 2몰%의 메테인 트라이설폰산의 존재 하에서 반응을 실시하는 제조방법.
- 제 2 항에 있어서,3,5,5-트라이메틸-1,4-벤조퀴논을 기준으로 약 0.1 내지 약 1몰%의 메테인 트라이설폰산의 존재 하에서 반응을 실시하는 제조방법.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,아실화제 대 3,5,5-트라이메틸-1,4-벤조퀴논의 몰비가 약 10 내지 1, 바람직하게는 약 3 내지 1인 제조방법.
- 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,아실화제가 아세트산 무수물인 제조방법.
- 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,약 0 내지 약 140℃, 바람직하게는 약 20 내지 약 70℃에서 반응을 실시하는 제조방법.
- 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,2,3,5-트라이메틸-1,4-하이드로퀴논 다이에스터를 공지된 방법으로 α-토코페롤로 변환시키는 제조방법.
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