KR20070089195A - 사이클로프로판화 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 루이스산, 메탈로센 및 금속 카보닐 착체로 이루어진 군으로부터 선택되는 촉매량의 금속 화합물의 존재하에, 알켄을 다이브로모메탄으로부터 발생되는 카베노이드 및 트라이-(C2-C8)-알킬 알루미늄 화합물과 반응시킴을 포함하는, 치환된 알켄을 사이클로프로판화하는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 방법은 유리하게는 촉매로서 전이금속 화합물을 사용하며, 다이브로모메탄은 회수할 수 있다. 본 발명의 방법은 향미제 및 방향제 산업용의 성분을 제조하는데 특히 유용하다.

Description

사이클로프로판화 방법{CYCLOPROPANATION PROCESS}
본 발명은 사이클로프로판화된 화합물을 제조하는 방법에 관한 것이다.
통상적인 사이클로프로판화 반응은 다이요오도메탄 및 Zn(Cu)를 사용하는 시몬스-스미스 반응(Simmons-Smith reaction)이다[참조: Simmons, H.E.; Cairns, T.L.; Vladuchick, S.A.; Hoiness, C.M., Org. React. (N. Y.) 1973, 20, 1-131]. 이러한 반응은 사이클로프로판화 반응 도중에 발생되어 소비되는 타입 M-CH2-X(M = 금속, X = 할라이드)의 중간체인 카베노이드(carbenoide)의 형성을 통하여 일어난다. 이러한 반응에 대한 개선된 방법이 후루카와(Furukawa)에 의해 도입되었으며[참조: Furukawa, J.; Kawabata, N.; Nishimura, J. Tetrahedron 1968, 24, 53-58], 그 후에 프리드리히(Friedrich) 등에 의해 다이요오도메탄이 다이브로모메탄으로 대체되었다.
후자의 카베노이드 전구체는 값이 더 저렴할 뿐만 아니라 바람직하지 못한 요오드 및 요오다이드 폐기물의 발생을 피할 수 있다. 그러나, 다이브로모메탄을 사용하는 경우에는 이러한 반응에서 다이요오도메탄보다 덜 반응성이라는 단점을 가지고 있다. 카베노이드의 형성을 위한 아연-구리쌍을 활성화시키기 위해서는, 초음파를 사용하거나[참조: Friedrich, E.C.; Domek, J.M.; Pong, R.Y. J. Org. Chem. 1985, 50, 4640-4642], 또는 구리 할라이드 및 아세틸 할라이드와 같은 첨가제를 사용[참조: Friedrich, E.C.; Niyati-Shirkhodaee, F. J. Org. Chem. 1991, 56, 2202-2205]할 필요가 있다. 후자의 방법을 이용하여 제조하는 화합물의 일례는 방향제 성분으로서 성공적으로 상업화된 하기 화학식의 분자이다[참조: EP 0 801 049]:
Figure 112007045385365-PCT00001
그러나, 이러한 방법은 환경적으로 해로운 아연- 및 구리-계 폐기물을 발생시킨다는 단점이 남아 있다.
이러한 결점을 회피할 수 있는 한가지 이론적인 가능성은 다이브로모메탄과 트라이알킬 알루미늄 화합물을 조합하는 방법이다. 그러나, 이러한 방법도 지금까지는 실용적인 선택으로 간주되지 않는다. 예를 들어, 프리드리히는 그의 문헌[참조: J. Org. Chem. 1991, 56, 2202-2205]에서 "... 다이브로모메탄이 ZnEt2 또는 AlEt3와 반응하는 것으로 보고되지 않았기 때문에, Zn/Cu 절차를 이용할 경우에는 (사이클로프로판화를 위하여) 단지 CH2Br2의 사용에 대해서만 시험하였다"고 언급하고 있다. 그에 대한 이론적인 가능성이 EP 0 801 049호에서 언급되었지만, 그를 성취하는 방법에 대해서는 전혀 교시되지 않았다.
본 발명에 이르러, 특정의 금속 화합물이 촉매량으로 첨가되는 경우에 다이브로모메탄 및 트라이알킬 알루미늄 화합물을 사이클로프로판화 반응에 효과적으로 이용할 수 있는 것으로 밝혀졌다.
따라서, 본 발명은 트라이-(C2-C8)-알킬 알루미늄 화합물과 상이한 루이스산, 메탈로센 및 금속 카보닐 착체로 이루어진 군으로부터 선택되는 촉매량의 금속 화합물의 존재하에, 알켄을 다이브로모메탄으로부터 발생되는 카베노이드 및 트라이-(C2-C8)-알킬 알루미늄 화합물과 반응시킴을 포함하는, 치환된 알켄을 사이클로프로판화하는 방법을 제공한다.
본 발명에서, "촉매량(catalytic amount)"이란 1몰 당량 이상의 생성물이 수득되는데 1몰 당량 이상의 반응물에 대한 1몰 당량 미만의 금속 화합물의 양을 의미한다.
본 발명의 방법은 양호한 생성물 수율을 제공할 뿐만 아니라 아연- 및 구리-함유 잔사를 발생시키지 않는다. 금속 화합물에 의해 얻어지는 잇점은 사이클로프로판화 반응의 반응속도가 향상됨으로써 다이브로모메탄 및 트라이알킬 알루미늄이 덜 사용될 뿐만 아니라 반응온도를 상당히 낮출 수 있다는 사실이다.
C2-C8 알킬 잔기는 알칸, 치환된 알칸, 사이클로알칸 및 치환된 사이클로알칸을 포함할 수 있다. (C2-C8)-알킬 알루미늄 화합물은 바람직하게는 트라이아이소부틸 알루미늄(TIBA)이다.
이러한 방법은 전자-풍부한(electron-rich) 알켄에 적용할 수 있다. 이러한 알켄의 예로는 일-, 이-, 삼- 또는 사-치환된 알켄이 포함된다. 치환체는 그들 스스로가 (그들로 국한되는 것은 아니지만) 산, 에스터, 알콜, 에터, 알릴 알콜, 알릴 에터, 아민, 알릴 아민, 이민, 알켄, 알데하이드, 사이클로프로판 및 케톤과 같은 작용기로 치환될 수 있는 포화 및 불포화된 알킬 및 아릴기중에서 선택될 수 있다. 본 발명의 작업에 특히 유리한 알켄은 3개 이상의 치환체를 함유하는 알켄으로서, 예를 들면, 고리 자체가 예를 들면 상술된 것과 동일한 치환체로 치환될 수 있는, 3 내지 20개의 탄소- 또는 헤테로-원자의 고리 크기를 갖는 고리 구조내에 매립된 알켄이다.
동일한 분자내에서 반응성 알켄 및 비반응성 알켄의 조합을 비롯한 본 발명의 사이클로프로판화 반응을 경험하게 되는 알켄의 예로는 하기의 구조를 갖는 것들이 포함된다:
Figure 112007045385365-PCT00002
이러한 알켄은 또한 동일한 분자내에 전자가 풍부하지 않은(not electron-rich) 알켄 잔기 및, 예를 들면, 하기 반응식 1에서와 같이 알킬 알루미늄 화합물과 반응하여 착체를 형성함으로써 이러한 알켄을 사이클로프로판화에 대하여 입체적으로 보호하는 그들의 알릴 위치에 작용기를 함유한 알켄을 포함할 수도 있다. 이러한 비반응성 알켄의 예는 알릴 알콜, 알릴 아민, 뿐만 아니라 공액 카보닐 화합물, 공액 나이트릴, 공액 이민 및 공액 옥심과 같은 전자-결핍 알켄이다. 이러한 비반응성 알켄이 동일한 분자내에서 전자-풍부 반응성 알켄과 조합되는 경우에는, 전자-풍부 알켄이 고도로 화학선택적으로 사이클로프로판화될 것이다.
Figure 112007045385365-PCT00003
본 발명을 실시하는데 필수적인 존재하는 금속 화합물은 메탈로센, 금속 카 보닐 착체, 및 트라이-(C2-C8)-알킬 알루미늄 화합물과 상이한 루이스산으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 이들 금속 화합물중의 하나 이상이 사용될 수 있다. 트라이-(C2-C8)-알킬 알루미늄 화합물 자체가 약한 루이스산이기는 하지만, 그들이 단독으로는 본 발명의 잇점을 제공하지 못하며, 루이스산이 금속 화합물로서 바람직한 경우에는 트라이-(C2-C8)-알킬 알루미늄 화합물과 상이한 루이스산이 첨가되어야 하는 것으로 밝혀졌다.
이러한 금속 화합물을 사용함으로써 유발되는 속도 향상은 미미하거나 매우 상당한 범위까지이다. 효과적인 루이스산의 예로는 FeCl2 및 FeCl3가 포함되며, 이들은 바람직하게는 사이클로프로판화되는 알켄(출발 물질)에 대하여 0.01 내지 30%, 바람직하게는 1 내지 10%의 농도로 사용된다. 효과적인 메탈로센의 실례는 하나 이상의 사이클로펜타디에닐-리간드, 예를 들면, 사이클로펜타디에닐타이타늄 트라이클로라이드 CpTiCl3 또는 사이클로펜타디에닐철(cyclopentadienyliron) 다이카보닐 다이머[CpFe(CO)2]2를 가진 메탈로센이며, 이들은 상술된 농도로 사용된다. 금속 카보닐 착체의 실례는 철 펜타카보닐 Fe(CO)5이다. 더 적은 양의 다이브로모메탄, 전형적으로는 30 몰당량 대신에 20 몰당량을 첨가하고, 85℃ 이상에서 반응 부피의 흡열 분해가 일어날 수 있기 때문에 저온에서 반응을 실시하여 안전성 한계를 증가시키는 것이 유리하다. 예를 들어, FeCl3를 사용하면, 반응은 다음과 같이 진행한다:
Figure 112007045385365-PCT00004
바람직한 실시태양에서는, 과량의 다이브로모메탄을 회수한다. 본 발명의 작업에 필수적인 것은 아니지만, 이러한 회수는 비용을 절감시키고 절차를 실용적으로 만든다. 이러한 회수는 하기의 단계로 실시한다:
(ⅰ) -10℃ 내지 0℃의 온도에서 반응 혼합물을 수성 염기에 첨가하는 단계;
(ⅱ) 생성되는 2-상 혼합물을 실온으로 서서히 가온하는 단계;
(ⅲ) 상을 분리하는 단계;
(ⅳ) 아이소프로판올을 유기상에 첨가하는 단계; 및
(ⅴ) 공비적으로 건조시킨 다음, 감압하에 다이브로모메탄을 증발시키는 단계.
바람직한 TIBA를 사용하는 대표적 실시예에서는, 하기 단계에 의해 회수를 달성할 수 있다:
(ⅰ) -10℃ 내지 0℃의 온도에서 반응 혼합물을 수성 염기(바람직하게는 25% NaOH)에 첨가한다. 아이소부탄을 아이소부틸 알루미늄 시약으로부터 분해한 다음, 나머지를 표적 용기내에서 액화시키는 단계;
(ⅱ) 생성되는 2-상 혼합물을 서서히 그리고 교반하면서 실온으로 가온한다. 이는 기상 아이소부탄의 방출을 유발시키며, 이를 냉각 장치내에서 포집하는 단계; 및
(ⅲ) 상을 분리하고 아이소프로판올을 유기상에 첨가한 후, 유기상을 공비적으로 건조시키고, 과량의 다이브로모메탄을 감압하에 증발시킨 다음, 마지막으로 증류하 여 정제하는 단계.
본 발명에 기술된 방법은 값이 저렴하고 효과적인 방식으로 전자-풍부 올레핀을 사이클로프로판화가 가능하게 한다. 알루미늄- 및 철-함유 폐기물은 환경적으로 비교적 관심이 낮고, 용매 다이브로모메탄은 재순환될 수 있으며, 수거된 아이소부탄은 다른 목적으로 사용될 수 있거나 또는 연소될 수 있다.
이러한 방법은 향미제 및 방향제 성분을 비교적 쉽고 저렴하게 제조하는 등의 많은 용도를 갖는다.
이하에서는, 하기의 비제한적 실시예를 참조하여 본 발명을 더 기술한다.
실시예 1
캄폴렌 알콜의 사이클로프로판화: 트랜스-2-(1,2,2-트라이메틸-바이사이클로[3.1.0]헥스-3-일)-에탄올
Figure 112007045385365-PCT00005
다이브로모메탄(72ml)중의 캄폴렌 알콜(Campholene alcohol)(EP 0 116 903)(8g, 50mmol)을 냉각(10℃ 내지 20℃)시키면서 시린지를 통하여 순수한 TIBA(6.5ml, 25mmol)로 처리한다. 15분동안 교반한 후, 무수 FeCl3(0.5g, 3mmol)를 첨가한 다음, 순수한 TIBA(39ml, 0.15mol)를 첨가한다. 혼합물을 25℃에서 3시간동안 교반하고, 이어서 -10℃ 내지 0℃로 냉각한 다음, -10℃ 내지 0℃에서 이중 침(double-needle)을 통하여 25% NaOH상으로 펌핑한다. 2상 혼합물을 교반하면서 실온으로 서서히 가온한다. 상을 분리한다. 유기상을 4% 옥살산으로 세척한 다음 pH 약 8이 될 때까지 진한 NaHCO3으로 세척하고, MgSO4상에서 건조시킨 다음 여과한다. 감압하에 용매를 증발시킨 후, 오일상 잔사를 벌브-벌브-증류(bulb-to-bulb-distillation)(비점 108℃/0.1 Torr)에 의해 정제하여 7.3g(85%)의 무색 오일을 수득한다. 냄새: 장뇌향(camphoraceous), 오일상. 1H-NMR(CDCl3, 400MHz): 3.65(ddd, 1H), 3.5(ddd, 1H), 1.7(dd, 1H), 1.6(m, 1H), 1.4(m, 1H), 1.3(m, 1H), 1.2(m, 1H), 1.05(s, 3H), 1.0(m, 1H), 0.89(s, 1H), 0.78(s, 1H), 0.45(dd, 1H), 0.02(dd, 1H)ppm. 13C-NMR(CDCl3, 400MHz): 62.6(t), 41.4(s), 40.6(d), 33.4(t), 32.3(t), 31.2(s), 22.8(d), 22.7(q), 19.8(q), 17.4(q), 13.9(t)ppm. HSQC, COSYDQF, HMBC, NOESY에 의해 측정된 상대적 배열. GC/MS: 168(1%, [M]+), 153(60%, [M-CH3]+), 109(90%), 81(80%), 55(83%), 41(100%). IR(필름): 3325(m), 2951(s), 2868(m), 1464(m), 1451(m), 1363(m), 1056(m), 1034(m).
실시예 2
트랜스-[1-메틸-2-(1,2,2,5-테트라메틸-바이사이클로[3.1.0]헥스-3-일메틸)-사이클로프로필]메탄올
Figure 112007045385365-PCT00006
(ⅰ) 전구체의 제조: 트랜스-[1-메틸-2-(2,2,3,4-테트라메틸-사이클로펜트-3-에닐메틸)-사이클로프로필]메탄올:
Figure 112007045385365-PCT00007
트랜스-[1-메틸-2-(2,2,3-트라이메틸-사이클로펜트-3-에닐메틸)-사이클로프로필]메탄올(dr = 1:1)[참조: Bajgrowicz, J.A.; Frank, I.; Frater, G.; Hennig, M., Helv. Chim. Acta 1998, 81, 1349-1358)(10g, 48mmol), 다이하이드로피란(4.3g, 51mmol) 및 몇 방울의 진한 HCl(50mg)을 25℃에서 4시간동안 교반한다. 여기에 메틸 t-부틸 에터를 첨가한 후, pH=7이 될 때까지 유기상을 진한 NaHCO3 및 진한 NaCl로 세척한다. MgSO4상에서 건조하고 여과한 다음 증발시켜 14g(93%)의 조 THP-에터를 오일(4가지 이성체, 93% 순도 및 M = GC/MS에 따르면 292)로서 수득하고, 이를 추가의 정제없이 다음의 에폭시화 단계에 사용한다.
이렇게 수득된 조 THP-에터(11.7g, 40mmol)을 다이클로로메탄(20ml)에 용해시킨다. 물을 함유하지 않은(water-free) Na2CO3(5.9g, 56mmol)을 첨가한 후, 생성된 혼합물을 42℃로 가열하고, 여기에 40% 과아세트산(10ml, 56mmol)을 2시간에 걸쳐 첨가한다. 그 온도에서 반응물을 추가로 1시간동안 교반한다. 물(50ml)을 조 심스럽게 첨가한 다음, 상을 분리한다. 물상을 다이클로로메탄으로 추출한다. pH = 7이 될 때까지 유기상을 10% NaOH 및 물로 세척한다. MgSO4상에서 건조시키고 여과한 다음 증발시켜 12.3g(87%)의 조 THP-보호된 에폭사이드를 오일(4가지 이성체, 87% 순도 및 M = GC/MS에 따르면 308)로서 수득하고, 이를 추가의 정제없이 다음의 그리나드 첨가/제거 단계에 사용한다.
이렇게 수득된 THP-보호된 에폭사이드(8.6g, 28mmol)를 테트라하이드로퓨란(94ml, 0.28mol)중의 3M 메틸 마그네슘클로라이드로 처리한다. 70℃에서 3일 후, 용액을 0℃의 NH4Cl상에 쏟아 붓는다. 메틸 t-부틸 에터로 추출한 다음, pH = 7이 될 때까지 유기상을 물로 세척하고, MgSO4상에서 건조시키고, 여과한 다음 증발시켜 10g의 오렌지색 오일을 수득하고, 이를 메탄올(10g) 및 파라-톨루엔설폰산(0.1g)으로 처리한다. 25℃에서 16시간 후, 메탄올을 증발시키고, 진한 NaHCO3 및 메틸 t-부틸 에터를 첨가한 다음, 상을 분리한다. MgSO4상에서 건조시키고, 여과한 다음 유기상을 증발시켜 7g의 오렌지색 오일을 수득하고, 이를 실리카겔상에서 플래시 크로마토그래피(헥산/메틸 t-부틸 에터)에 의해 정제하고, 이어서 용매를 증발시킨 다음 쿠겔러(Kugelrohr) 증류하여 1.9g(31%)의 트랜스-[1-메틸-2-(2,2,3,4-테트라메틸-사이클로펜트-3-에닐메틸)-사이클로프로필]-메탄올을 무색 오일(dr = 1:1, 84% GC-순도)로서 수득한다. 냄새: 백단향(Sandalwood), 독립적. 1H-NMR(CDCl3, 400MHz): 3.35(2H), 2.3(m, 1H), 1.95(m, 1H), 1.75(m, 1H), 1.6(s, 3H), 1.5(s, 3H), 1.5-1.2(5H), 1.15(s, 3H), 0.95(s, 3H), 0.7(d, 3H), 0.65(m, 1H), 0.5(m, 1H), 0(2m, 1H)ppm. 13C-NMR(CDCl3, 400MHz): 139.04 및 139.03(2s), 128.6 및 128.5(2s), 72.7 및 72.6(2t), 49.7 및 49.3(2d), 48.0 및 47.8(2s), 41.62 및 41.59(2t), 29.1 및 28.6(2t), 26.2 및 26.1(2q), 22.7 및 21.8(2s), 21.3 및 21.0(2d), 19.7 및 19.6(2q), 17.0 및 16.5(2t), 15.7(q), 15.1(q), 14.2(q), 9.45 및 9.43(2q) GC/MS: 222(3%, [M]+), 150(22), 135(35%), 121(55%), 107(100%). IR(필름): 3327(m), 2951(s), 2851(s), 2915(m), 2861(m), 1445(m), 1382(m), 1359(m), 1027(s), 881(w).
(ⅱ) 사이클로프로판화 반응: 트랜스-[1-메틸-2-(1,2,2,5-테트라메틸-바이사이클로[3.1.0]헥스-3-일메틸)사이클로프로필]메탄올의 제조:
Figure 112007045385365-PCT00008
실시예 1에 기술된 바와 같이, 트랜스-[1-메틸-2-(2,2,3,4-테트라메틸-사이클로펜트-3-에닐메틸)-사이클로프로필]메탄올(0.5g, 2.2mmol), 다이브로모메탄(3ml, 45mmol), TIBA(2ml, 8mmol) 및 FeCl3(22mg, 0.13mmol)로부터 표제 화합물을 제조한 후 이를 벌브-벌브-증류(비점 128℃/0.2 Torr)하여 0.46g(85%)의 무색 오일(dr = 1:1, 91% GC-순도)을 수득하였다. 냄새: 백단향(Sandalwood), 독립적. 1H-NMR(CDCl3, 400MHz): 3.3(m, 2H), 1.9(m, 1H), 1.5(s, 1H, OH), 1.3-1.1(3H), 1.1(2s, 3H), 1.0(s, 1H), 0.95(s, 1H), 0.89(s, 1H), 1.0-0.8(2H), 0.75(d, 3H), 0.6-0.4(3H), 0.0 및 -0.1(2t, 1H), -0.3(d, 1H)ppm. 13C-NMR(CDCl3, 400MHz): 72.7 및 72.6(2t), 44.8 및 44.4(2d), 42.6 및 42.5(2s), 39.94 및 39.89(2t), 34.9 및 34.8(2s), 29.4 및 28.8(2t), 26.2 및 26.1(2s), 23.1 및 23.0(2q), 22.8 및 21.9(2s), 21.6 및 21.2(2d), 19.8 및 19.7(2t), 19.6 및 19.5(2q), 18.4(2q), 17.1 및 16.5(2t), 15.7 및 15.1(2q), 14.02 및 14.01(2q)ppm GC/MS: 236(0.2%, [M]+), 218(1%), 203(5%), 175(5%), 164(15%), 149(30%), 135(85%), 121(80%), 107(60%), 95(80%), 82(80%), 55(85%), 41(100%). IR(필름): 3323(m), 3064(w), 2866(s), 1452(s), 1381(m), 1362(m), 1028(s), 1012(s), 880(w).
실시예 3
노르-라잔올(Nor-Radjanol)의 말단-선택적 사이클로프로판화: 트랜스-2-메틸-4-(1,2,2-트라이메틸-바이사이클로[3.1.0]헥스-3-일)부트-2-엔-1-올
Figure 112007045385365-PCT00009
다이브로모메탄(1.4L, 20mol)중의 노르-라잔올(Nor-Radjanol)[참조: Bajgrowicz, J.A.; Frank, I.; Frater, G.; Hennig, M., Helv. Chim. Acta 1998, 81, 1349-1358](194g, 1mol)에 순수한 TIBA(100g, 0.5mol)를 냉각(10℃-20℃)하면 서 이중침을 통하여 첨가한다. 15분후, 무수 FeCl3(22mg, 0.13mmol)를 일 분획으로 첨가한 다음, 이중침을 통하여 TIBA(620g, 3.1mol)를 첨가한다. 혼합물을 25℃에서 4.5시간동안 교반하고, 이어서 -10℃ 내지 0℃로 냉각한 다음, 이중침을 통하여 냉각(-10℃ 내지 0℃)된 25% NaOH상으로 펌핑한다. 주의하면서 교반하에, 2-상 혼합물을 실온으로 서서히 가온한다. 폭발하는 아이소부탄을 -78℃에서 냉각 트랩내에 포집한다. 상을 분리한다. 유기상을 4% 옥살산에 이어 pH 약 8이 될 때까지 진한 NaHCO3으로 세척한다. 유기상에 아이소프로판올(110g, 1.8mol)을 첨가한 다음, 감압하에 물을 공비적으로 제거한다. 이어서, 잔류하는 물-부재 다이브로모메탄을 감압하에 제거한 다음, 잔사(비점 160℃/0.1 Torr)를 증류하여 190g(93%)의 무색 오일(86% GC-순도, 2% 노르-라잔올, 7% 비스-사이클로프로판화된 부산물)을 수득한다. 생성물의 분석 데이터(NMR, MS, IR, 냄새)는 문헌[참조: Bajgrowicz, J.A.; Frank, I.; Frater, G.; Hennig, M., Helv. Chim. Acta 1998, 81, 1349-1358]에 기술된 데이터와 일치한다.
실시예 4
본 실시예는 금속 화합물을 전혀 사용하지 않은 비교예이다.
용매-부재 DIBAH 환원을 통한 노르-라즈알데하이드로부터의 트랜스-2-메틸-4-(1,2,2-트라이메틸-바이사이클로[3.1.0]헥스-3-일)부트-2-엔-1-올의 제조
Figure 112007045385365-PCT00010
노르-라즈알데하이드(미국 특허 제 4,052,341호)(192g, 1mol)에 이중침을 통하여 순수한 DIBAH(179ml, 1mol)을 0℃에서 첨가하고 교반한다. 생성되는 용액을 25℃에서 30분동안 교반한다. 다이브로모메탄(2.1L, 30mol)을 첨가한 다음, 용액을 60℃로 가열하고, 여기에 순수한 TIBA(595g, 3mol)를 이중침을 통하여 2시간에 걸쳐 첨가한다. 이어서, GC에 의해 완전한 전환이 검출될 때까지 추가로 2 내지 4시간동안 약간의 외부 냉각을 통하여 반응온도를 65 내지 75℃로 유지한다. 실시예 3에 기술된 바와 같이 작업을 실시하여 227g(＞91%)의 조 생성물을 담황색 오일로서 수득한다. 생성물의 분석 데이터(NMR, IR, MS, 냄새)는 문헌[참조: Bajgrowicz, J.A.; Frank, I.; Frater, G.; Hennig, M., Helv. Chim. Acta 1998, 81, 1349-1358]에 본 화합물에 대하여 기술된 데이터와 일치한다.
실시예 1과 결과를 비교하면, FeCl3가 없는 경우에는, 보다 많은 TIBA 및 다이브로모메탄이 요구되고 더 높은 반응온도가 필요하다는 것을 알 수 있다. FeCl3를 사용하는 것이 더 양호하고 보다 경제적인 공정을 가능하게 한다.
실시예 5
리날로올(Linalool)의 말단-선택적 사이클로프로판화: 5-(2,2-다이메틸-사이클로프로필)-3-메틸-펜트-1-엔-3-올:
Figure 112007045385365-PCT00011
실시예 1에 기술되어 있는 바와 같이, 리날로올(Linalool)(31g, 0.2mol), 다 이브로모메탄(280ml), 순수한 TIBA(140g, 0.7mol) 및 무수 FeCl3(2g, 60mmol)로부터 제조하였다. 25℃에서 6시간동안 작업한 다음 증류(비점 55℃/0.55 Torr)하여 22.5g(67%)의 사이클로프로판화 생성물을 무색 오일로서 수득한다. 생성물의 분석 데이터는 WO 01/006853에 기술된 데이터와 일치한다. 냄새: 감귤향, 녹색, 차가움, 금속 느낌.
실시예 6
제라니올(Geraniol)의 말단-선택적 사이클로프로판화: E-5-(2,2-다이메틸-사이클로프로필)-3-메틸-펜트-2-엔-1-올:
Figure 112007045385365-PCT00012
실시예 3에 기술되어 있는 바와 같이, E-제라니올(E-Geraniol)(154g, 1mol), 다이브로모메탄(1.4L, 20mol), 순수한 TIBA(700g, 3.5mol) 및 무수 FeCl3(10g, 60mmol)로부터 제조하였다. 25℃에서 7시간 후에 작업하여 175g의 조 사이클로프로판화 생성물(81% GC-순도)을 황색 오일로서 수득하며, 이는 증류(H2O 제거) 및 오랜기간 방치시에 불안정하다. 냄새: 약한 제라니올. 1H-NMR(CDCl3, 400MHz): 5.4(t, 1H), 4.15(d, 2H), 2.1(dd, 2H), 1.7(s, 1H), 1.6(s, 3H), 1.4(m, 2H), 1.03(s, 3H), 1.02(s, 3H), 0.4(1H), 0.35(dd, 1H), -0.15(dd, 1H)ppm. 13C- NMR(CDCl3, 400MHz): 140.0(s), 123.2(d), 59.3(t), 40.0(t), 28.2(t), 27.6(q), 24.3(d), 19.9(q), 19.6(t), 16.3(q), 15.4(s)ppm. GC/MS: 153(2%, [M-15]+), 150(2%, [M-H2O]+), 137(18%), 107(25%), 82(45%), 67(55%), 55(100%).
실시예 7
6-메틸-헵트-5-엔-2-온의 환원/사이클로프로판화: 4-(2,2-다이메틸-사이클로프로필)-부탄-2-올:
Figure 112007045385365-PCT00013
FeCl3(0.5g, 3mmol)를 10℃ 내지 20℃에서 다이브로모메탄(70ml, 1mol)중의 6-메틸-헵트-5-엔-2-온(6.3g, 50mmol)에 교반하면서 첨가한 다음, 그 온도에서 순수한 TIBA(38ml, 0.15mol)을 서서히 첨가한다. 생성된 혼합물을 25℃에서 7시간동안 교반한 다음, -10℃ 내지 0℃에서 25% NaOH에 조심스럽게 쏟아 붓는다. 실시예 1에 기술된 바와 같이 작업한 다음 증류(비점 50℃/0.07Torr)하여 4.8g(67%)의 무색 오일(80% GC-순도, dr 약 1:1)을 수득한다. 생성물의 분석 데이터(NMR, MS, IR)는 문헌[참조: Perraud, R.; arnaud, P., Bull. Chem. Soc. Chim. Fr. 1968, 1540-1542]에 기술되어 있는 데이터와 일치한다.
실시예 8
아이소유제놀(Isoeugenol)의 사이클로프로판화: 트랜스-2-메톡시-4-(2-메틸-사이클 로프로필)페놀:
Figure 112007045385365-PCT00014
실시예 3에 기술되어 있는 바와 같이, 아이소유제놀(Isoeugenol)(100g, 0.61mol), 다이브로모메탄(850ml, 12.2mol), 순수한 TIBA(422g, 2.15mol) 및 무수 FeCl3(6g, 37mmol)로부터 제조하였다. 25℃에서 6시간후(전화율 44:56), 생성된 혼합물을 -10℃ 내지 0℃로 냉각한 다음, 이중침을 통하여 -10℃ 내지 0℃로 냉각된 2M HCl상으로 펌핑한다. 주의하면서 교반하에, 2-상 혼합물을 실온으로 서서히 가온한다. 유기상을 분리한 다음, pH = 7이 될 때까지 5% 시트르산 및 물로 세척한다. MgSO4를 사용하여 건조시키고, 여과하고, 용매를 증발시킨 다음, 증류(비점 65℃/0.03 Torr)하여 50.1g(46%)의 사이클로프로판화 생성물을 무색 오일(93% GC-순도)로서 수득한다. 생성물의 분석 데이터(NMR, MS, IR, 냄새)는 EP 1 269 982호에 본 화합물에 대해 기술된 데이터와 일치한다.
실시예 9
유제놀의 사이클로프로판화: 4-사이클로프로필메틸-2-메톡시-페놀
Figure 112007045385365-PCT00015
실시예 8에 기술되어 있는 바와 같이, 유제놀(50g, 0.3mol), 다이브로모메탄(425ml, 6.1mol), 순수한 TIBA(212g, 1.06mol) 및 무수 FeCl3(3g, 18mmol)로부터 제조하였다. 실시예 8에 기술되어 있는 바와 같이 혼합물을 25℃에서 20시간 후에 작업한다(57:43 전화율). 75℃/0.03Torr에서 증류하여 사이클로프로판화 생성물(비점 75℃, 0.03Torr)로부터 기재(50℃, 0.03Torr)를 분리하여 21g(41%)의 후자의 화합물을 무색 오일로서 수득한다. 생성물의 분석 데이터(NMR, MS, IR, 냄새)는 EP 1 269 982호에 기술된 데이터와 일치한다.
실시예 10
제라닉산 에틸 에스터의 말단-선택적 사이클로프로판화: E-5-(2,2-다이메틸-사이클로프로필)-3-메틸-펜트-2-에노산 에틸 에스터:
Figure 112007045385365-PCT00016
실시예 7에 기술되어 있는 바와 같이, 무수 FeCl3(0.1g, 0.7mmol), 제라닉산 에틸 에스터(2.2g, 11mmol), 다이브로모메탄(31ml, 0.44mol) 및 순수한 TIBA(17ml, 66mmol)로부터 제조하였다. 실시예 1에 기술된 바와 같이, 25℃에서 6시간 후에 작업한 다음, 쿠겔러 증류(Kugelrohr distillation)(비점 92℃/0.2Torr)하여 1.2g(52%)의 무색 오일을 수득한다. 냄새: 과일향, 배. 1H-NMR(CDCl3, 400MHz): 5.7(s, 1H), 4.15(q, 2H), 2.2(t, 1H), 2.18(s, 3H), 1.5(1H), 1.3(t, 3H), 1.1(s, 3H), 1.0(s, 3H), 0.9(2H), 0.45(1H), 0.4(1H), -0.1(1H)ppm. 13C-NMR(CDCl3, 400MHz): 166.7(s), 160.1(s), 115.4(d), 59.2(t), 41.4(t), 28.0(t), 27.4(q), 24.1(d), 19.8(q), 19.6(t), 18.7(q), 15.4(s), 14.2(q)ppm. GC/MS: 210(0.1%, M+), 195(4%, [M-15]+), 153(10%), 136(35%), 82(45%), 55(100%). IR(필름): 2925(m), 2869(m), 1719(s), 1648(m), 1453(m), 1366(m), 1219(m), 1147(s), 1042(m), 970(w), 859(w).
실시예 11
E/Z-제라나이트릴의 사이클로프로판화: E/Z-5-(2,2-다이메틸-사이클로프로필)-3-메틸-펜트-2-엔나이트릴:
Figure 112007045385365-PCT00017
실시예 7에 기술되어 있는 바와 같이 제조하지만, E/Z-제라나이트릴(dr = 1:1)(77g, 0.52mol), 다이브로모메탄(2 x 720ml, 10.3mol), 순수한 TIBA(2 x 358g, 1.8mol) 및 무수 FeCl3(2 x 5g, 30mmol)로부터 2 사이클 반응으로 제조하였다. 실시예 1에 기술된 바와 같이, 25℃에서 17시간 후에 작업한 다음, (2번째 사이클후에) 증류(비점 95℃/0.06Torr)하여 50g(59%)의 사이클로프로판화 생성물(71% GC-순도, 8% 알데하이드, 11% 알콜, dr = 1:1)을 무색 오일로서 수득한다. 1H-NMR(CDCl3, 400MHz): 5.1(1H), 2.5(m, 1H), 2.25(m, 1H), 2.05(s, 1.5H), 1.9(s, 1.5H), 1.6-1.3(2H), 1.05(6H), 0.45(2H), -0.1(1H)ppm. 13C-NMR(CDCl3, 400MHz): 165.43 및 165.4(2s), 117.2 및 117.0(2s), 95.6 및 95.0(2d), 39.1 및 36.7(2t), 27.6 및 27.5(2t), 27.39 및 27.37(2q), 28.9 및 23.8(2d), 22.9 및 21.0(2q), 19.9 및 19.8(2q), 15.6 및 15.5(2s)ppm. GC/MS: 162(20%), 148(1%, [M-15]+), 94(20%), 81(55%), 55(100%). IR(필름): 2952(s), 2867(m), 2218(w), 1676(w), 1632(w), 1454(m), 1377(m), 1365(m), 1120(w), 1020(m), 866(w), 801(w). 냄새: 헤스페리딘향, 강함, 신선함, 제라나이트릴.
실시예 12
E-암브레토라이드의 사이클로프로판화: 트랜스-8-옥사-바이사이클로[15.1.0]옥타데칸-9-온
Figure 112007045385365-PCT00018
실시예 7에 기술되어 있는 바와 같이 제조하지만, E-암브레토라이드(20g, 80mmol), 다이브로모메탄(2 x 110ml, 1.6mol), 순수한 TIBA(2 x 47g, 0.24mol) 및 무수 FeCl3(2 x 0.8g, 5mmol)로부터 2 사이클 반응으로 제조하였다. 실시예 1에 기술된 바와 같이, (각 사이클당) 25℃에서 6시간 후에 작업한 다음, (2번째 사이클후에) 증류(비점 130℃/0.04Torr)하여 6.6g(30%)의 사이클로프로판화 생성물(97% GC-순도)을 무색 오일로서 수득한다. 1H-NMR(CDCl3, 400MHz): 4.2(m, 1H), 2.35(m, 2H), 1.85(1H), 1.7-1.6(5H), 1.5-1.2(14H), 0.8(m, 1H), 0.55(m, 1H), 0.45(m, 1H), 0.35(1H), 0.2(2H)ppm. 13C-NMR(CDCl3, 400MHz): 173.9(s), 63.9(t), 34.8(t), 33.9(t), 33.5(t), 29.8(t), 29.5(t), 29.5(t), 29.1(t), 28.6(t), 28.31(t), 28.29(t), 26.4(t), 25.6(t), 18.63(d), 18.56(d), 11.9(t)ppm. GC/MS: 266(1%, M+), 248(1%, [M-18]+), 123(10%), 109(22%), 96(50%), 82(63%), 67(75%), 55(100%). IR(필름): 2921(s), 2851(m), 1733(s), 1460(m), 1347(w), 1237(m), 1161(m), 1113(w), 1057(w), 1022(w), 720(w).
실시예 13
니르바놀라이드(Nirvanolide, 상표명)의 사이클로프로판화: 시스-3-메틸-6-옥사-바이사이클로[13.1.0]헥사데칸-7-온
Figure 112007045385365-PCT00019
실시예 7에 기술되어 있는 바와 같이, 니르바놀라이드[참조: Frater, G.; Helmlinger, D.; Mueller, U. Givaudan-Roure(International) S.A., 1999, EP 908455)(20g, 84mmol), 다이브로모메탄(235ml, 3.35mol), 순수한 TIBA(100g, 0.5mol) 및 무수 FeCl3(0.8g, 5mmol)로부터 제조하였다. 실시예 1에 기술된 바와 같이, 25℃에서 5시간 후에 작업한 다음 증류(비점 100℃/0.03Torr)하여 8g(38%)의 사이클로프로판화 생성물을 무색 오일로서 수득한다. 냄새: 사향, 금속, 분말상. 1H-NMR(CDCl3, 400MHz): 4.2(m, 2H), 2.3(m, 2H), 1.7(1H), 1.7-1.2(16H), 1.0(3H), 0.8(m, 1H), 0.6(m, 1H), -0.3(m, 1H)ppm. 13C-NMR(CDCl3, 400MHz): 174.0(s), 62.1(t), 37.4(t), 36.3(t), 34.6(t), 30.2(d), 28.6(t), 27.6(t), 27.5(t), 27.1(t), 26.8(t), 24.8(t), 18.4(q), 16.1(d), 13.8(d), 10.9(t)ppm. GC/MS: 252(1%, M+), 237(1%, [M-15]+), 223(1%), 210(1%), 195(1%), 182(1%), 109(20%), 95(35%), 81(100%). IR(필름): 2924(m), 2855(m), 1731(s), 1458(m), 1378(w), 1337(w), 1248(m), 1151(m), 1120(w), 1091(w), 1060(m), 1021(w), 965(w), 848(w).
실시예 14
트랜스-3-(2-에톡시메틸-2-메틸-사이클로프로필메틸)-1,2,2-트라이메틸-바이사이클로[3.1.0]헥산
Figure 112007045385365-PCT00020
(ⅰ) 전구체의 제조: E-4-(4-에톡시-3-메틸-부트-2-에닐)-1,5,5-트라이메틸-사이클로펜텐의 제조:
Figure 112007045385365-PCT00021
비수성 테트라하이드로퓨란(400ml)중의 노르-라잔올[참조: Bajgrowicz, J.A.; Frank, I.; Frater, G.; Hennig, M., Helv. Chim. Acta 1998, 81, 1349-1358](60g, 0.3mol) 및 에틸 요오다이드(73ml, 0.47mol)의 용액을 -50℃로 냉각하고, 거기에 50% NaH(20g, 0.42mol)를 일분획으로 첨가한다. 교반된 혼합물을 25℃ 이하로 서서히 가온한 다음, 발열이 정지할 때까지 냉각하면서 그 온도에서 유지한다. 메틸 t-부틸 에터로 희석한 후, 물을 조심스럽게 첨가한다. 유기상을 분리하고, pH = 7이 될 때까지 물로 세척한 다음, MgSO4상에서 건조시킨다. 여과한 다음 감압하에 용매를 증발시켜 76g의 잔사를 수득하고, 이를 증류(비점 65℃/0.03Torr)하여 61g(89%)의 무색 오일을 수득한다. 냄새: 흙냄새, 시골스러움, 녹색. 1H-NMR(CDCl3, 400MHz): 5.4(t, 1H), 5.2(s, 1H), 3.85(s, 1H), 3.4(q, 2H), 2.3(m, 1H), 2.2(m, 1H), 2(m, 1H), 1.8(2H), 1.65(s, 3H), 1.6(s, 3H), 1.2(t, 3H), 1.0(s, 3H), 0.8(s, 3H)ppm. 13C-NMR(CDCl3, 400MHz): 148.4(s), 132.2(s), 127.5(d), 121.6(d), 76.7(t), 64.6(t), 50.2(d), 46.6(s), 35.5(t), 28.1(t), 25.7(q), 19.6(q), 15.1(q), 13.8(q), 12.5(q)ppm. GC/MS: 222(5%, [M]+), 207(8%, [M-15]+), 176(40%, [M-EtOH]+), 161(100%), 121(65%), 108(100%), 93(95%). IR(필름): 2955(m), 2865(m), 1444(m), 1381(m), 1359(m), 1090(s), 1011(m), 861(w), 799(m).
(ⅱ) E-4-(4-에톡시-3-메틸-부트-2-에닐)-1,5,5-트라이메틸-사이클로펜텐의 사이클 로프로판화: 트랜스-3-(2-에톡시메틸-2-메틸-사이클로프로필메틸)-1,2,2-트라이메틸-바이사이클로[3.1.0]헥산:
Figure 112007045385365-PCT00022
실시예 7에 기술된 바와 같이, E-4-(4-에톡시-3-메틸-부트-2-에닐)-1,5,5-트라이메틸-사이클로펜텐(1.56g, 7mmol), 다이브로모메탄(28ml, 0.4mol), 순수한 TIBA(15ml, 60mmol) 및 무수 FeCl3(0.2g, 1.2mmol)로부터 제조하였다. 실시예 1에 기술된 바와 같이 25℃에서 1.5시간 후에 작업한 다음, 쿠겔러 증류(비점 100℃/0.07 Torr)하여 0.9g(52%)의 비스사이클로프로판화 생성물을 무색 오일(dr = 1:1)로서 수득한다. 1H-NMR(CDCl3, 400MHz): 3.45(q, 2H), 3.2-3.1(m, 2H), 1.85(m, 1H), 1.6-0.8(6H), 1.2(t, 3H), 1.1(2s, 3H), 1.02(s, 3H), 0.85(s, 3H), 0.75(2s, 3H), 0.5-0.45(3H), -0.1 - 0.0(2H)ppm. 13C-NMR(CDCl3, 400MHz): 79.93 및 79.90(2t), 65.8 및 65.8(2t), 45.1 및 44.7(2d), 41.4 및 41.1(2d), 32.5 및 32.4(2t), 31.4 및 31.2(2s), 29.6 및 28.9(2t), 22.9 및 22.8(2s), 22.7 및 22.6(2d), 21.3 및 21.1(2d), 20.3(s), 19.7 및 19.6(2q), 19.6(q), 19.1(s), 17.41 및 17.38(2q), 16.0(2q), 15.5(2q), 15.19 및 15.17(2q), 13.92 및 13.88(2t)ppm. GC/MS: 250(1%, [M]+), 235(2%, [M-15]+), 204(4%, [M-EtOH]+), 189(12%), 149(30%), 121(60%), 107(80%), 86(100%). IR(필름): 2952(m), 2927(m), 2856(m), 1451(m), 1378(m), 1362(m), 1297(m), 1105(s), 1014(m), 872(w), 838(w).
실시예 15
Z-사이클로도데센의 사이클로프로판화: 시스-바이사이클로[10.1.0]트라이데칸:
Figure 112007045385365-PCT00023
실시예 7에 기술되어 있는 바와 같이, Z-사이클로도데센(E/Z = 3:1)(1.66g, 10mmol), 다이브로모메탄(14ml, 0.2mol), 순수한 TIBA(7.5ml, 30mmol) 및 무수 FeCl3(0.1g, 0.6mmol)로부터 제조하였다. 실시예 1에 기술된 바와 같이, 25℃에서 2시간 후에 작업한 다음, 쿠겔러 증류(비점 60℃/0.07 Torr)하여 1.5g(83%)의 사이클로프로판화 생성물을 무색 오일(시스/트랜스 = 3:1)로서 수득한다. 그의 분석 데이터(NMR, MS)는 문헌[참조: O'Connor, E.J.; Brandt, S.; Helquist, P.; J. Am. Chem. Soc. 1987, 109, 3739-3747]에 기술되어 있는 데이터와 일치한다.
실시예 16
노르-라잔올의 [CpFe(CO) 2 ] 2 -촉매화 사이클로프로판화: 트랜스-2-메틸-4-(1,2,2-트라이메틸-바이사이클로-[3.1.0]헥스-3-일)부트-2-엔-1-올:
실시예 3에 기술되어 있는 바와 같이, 노르-라잔올(1.94g, 10mmol), 다이브로모메탄(14ml, 0.2mol), 순수한 TIBA(8.8ml, 35mmol) 및 실시예 3의 FeCl3 대신에 사이클로펜타디에닐철 다이카보닐 이량체,[CpFe(CO)2]2,(100mg, 0.3mmol)로부터 제조하였다. 25℃에서 3시간 후에 작업한 다음, 실리카겔 여과 및 벌브-벌브 증류하여 1.9g(91%)의 무색 오일(85% GC-순도)을 수득한다. 그의 분석 데이터는 실시예 3에서 수득된 것과 동일한 생성물에 대해 기술한 데이터와 일치한다.
실시예 17
노르-라잔올의 CpTiCl 3 -촉매화 사이클로프로판화: 트랜스-2-메틸-4-(1,2,2-트라이메틸-바이사이클로-[3.1.0]헥스-3-일)부트-2-엔-1-올:
실시예 3에 기술되어 있는 바와 같이, 노르-라잔올(1.94g, 10mmol), 다이브로모메탄(14ml, 0.2mol), 순수한 TIBA(8.8ml, 35mmol) 및 실시예 3의 FeCl3 대신에 사이클로펜타디에닐타이타늄 트라이클로라이드,CpTiCl3,(100mg, 0.3mmol)로부터 제조하였다. 25℃에서 3시간 후에 작업한 다음, 벌브-벌브 증류하여 1.8g(85%)의 무색 오일(77% GC-순도)을 수득한다. 그의 분석 데이터는 실시예 3에서 수득된 것과 동일한 생성물에 대해 기술한 데이터와 일치한다.

Claims (11)

  1. 트라이-(C2-C8)-알킬 알루미늄 화합물과 상이한 루이스산, 메탈로센 및 금속 카보닐 착체로 이루어진 군으로부터 선택되는 촉매량의 금속 화합물의 존재하에, 알켄을 다이브로모메탄으로부터 발생되는 카베노이드 및 트라이-(C2-C8)-알킬 알루미늄 화합물과 반응시킴을 포함하는, 치환된 알켄을 사이클로프로판화하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    트라이-(C2-C8)-알킬 알루미늄이 트라이아이소부틸 알루미늄인 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    1 내지 5 몰당량, 바람직하게는 2.5 내지 3.5 몰당량의 트라이-(C2-C8)-알킬 알루미늄 시약이 사용되는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    5 내지 100 몰당량, 보다 바람직하게는 25 내지 35 몰당량의 다이브로모메탄이 사용되는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    금속 화합물이 구리 및 철 할라이드, 바람직하게는 FeCl2 및 FeCl3으로 이루어진 군으로부터 선택되는 루이스산인 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    금속 화합물이 하나 이상의 사이클로펜타디에닐-리간드를 함유하는 메탈로센인 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    금속 화합물이 사이클로프로판화되는 알켄에 대하여 0.01 내지 30%, 바람직하게는 1 내지 10%의 농도로 사용되는 방법.
  8. 제 5 항에 있어서,
    10 내지 20 몰당량의 다이브로모메탄이 사용되는 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    추가로 사용하기 위하여 과량의 다이브로모메탄을 회수하는 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    (ⅰ) 반응 혼합물을 -10℃ 내지 0℃의 온도에서 수성 염기에 첨가하는 단계;
    (ⅱ) 생성되는 2-상 혼합물을 실온으로 서서히 가온하는 단계;
    (ⅲ) 상을 분리하는 단계;
    (ⅳ) 아이소프로판올을 유기상에 첨가하는 단계; 및
    (ⅴ) 공비적으로 건조시킨 다음, 감압하에 다이브로모메탄을 증발시키는 단계
    로 회수를 수행하는 방법.
  11. 제 1 항에 따른 방법으로 알켄을 사이클로프로판화시킴을 포함하는, 향미제 또는 방향제 성분의 제조 방법.
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