KR20080014150A - 3－아미노메틸테트라히드로푸란 유도체의 제조방법 - Google Patents

3－아미노메틸테트라히드로푸란 유도체의 제조방법

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KR20080014150A
KR20080014150A KR1020087001433A KR20087001433A KR20080014150A KR 20080014150 A KR20080014150 A KR 20080014150A KR 1020087001433 A KR1020087001433 A KR 1020087001433A KR 20087001433 A KR20087001433 A KR 20087001433A KR 20080014150 A KR20080014150 A KR 20080014150A
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KR
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tetrahydrofuran
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acid
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KR1020087001433A
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요시히사 이노우에
세츠코 후나키
테츠야 하마다
요시히로 야마모토
이사오 하라
타카오미 하야시
미유키 콘노
시노부 아오키
Original Assignee
미쓰이 가가쿠 가부시키가이샤
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    • C07D307/02—Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom not condensed with other rings
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    • C07D307/10—Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom not condensed with other rings having no double bonds between ring members or between ring members and non-ring members with substituted hydrocarbon radicals attached to ring carbon atoms
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Abstract

본 발명의 목적은 저렴한 공업원료로부터 높은 효율로 3－아미노메틸테트라히드로푸란 유도체를 제조하는 방법을 제공하는 것에 있다.
저렴하게 공업적으로 입수 용이한 말산 유도체로부터 높은 수율로 3－시아노테트라히드로푸란 유도체를 제조하고, 3－시아노테트라히드로푸란 유도체의 시아노기를 환원하여 3－아미노메틸테트라히드로푸란 유도체를 제조한다.

Description

3－아미노메틸테트라히드로푸란 유도체의 제조방법{PROCESS FOR PRODUCING 3-AMINOMETHYLTETRAHYDROFURAN DERIVATIVE}
본 발명은, 3－아미노메틸테트라히드로푸란 유도체의 제조방법에 관한 것이다. 더 자세하게는, 3－시아노테트라히드로푸란 유도체를 환원하는 3－아미노메틸 테트라히드로푸란 유도체의 제조방법에 관한 것이다. 3－아미노메틸테트라히드로 푸란 유도체는 의농약 등의 중간체로서 유용하다.
하기 화학식 1로 나타내는 구조를 가지는 (테트라히드로-3－푸라닐)메틸아민 유도체는 매우 높은 살충 활성을 나타내고, 또한 저독성이어서 농약의 유효성분으로서 매우 뛰어난 성능을 가지고 있다(특허문헌 1 참조). 그렇지만, 그 원료가 되는 3－아미노메틸테트라히드로푸란 유도체의 제조방법은 거의 알려져 있지 않고, 이하에 기술하는 2개의 방법만이 알려져 있을 뿐이다. 이것은, 2위치에 치환기를 갖는 테트라히드로푸란 화합물이 푸란환의 치환 반응으로부터 비교적 간단하게 유도될 수 있는데 반해, 3위치에 치환기를 갖는 테트라히드로푸란 화합물의 합성이 매우 곤란하다는 것을 원인으로서 들 수 있다.
Figure 112008004191681-PAT00001
(식 중, R10, R11, R12는 수소 원자 또는 저급 알킬기를 나타낸다.)
3－아미노메틸테트라히드로푸란 유도체의 제조방법의 하나로서는 테트라히드로푸란－3－카르복시알데히드를 원료로 하여 암모니아 수용액 중, 수소의 존재하에 환원 아미노화하는 방법이 알려져 있다(특허문헌 2 참조). 그렇지만, 이 방법에 있어서는 원료인 테트라히드로푸란－3－카르복시알데히드를 얻기 위해서, 예를 들면, 고가의 2－부텐－1,4－디올을 환화한 후, 또한 고가의 로듐 촉매를 이용하여 히드로포르밀화를 실시해야 하는 등, 매우 고가의 원재료를 사용해야 하여, 공업적으로 충분히 유리한 방법이라고는 할 수 없다.
또한, 또 하나의 제조방법으로서는, 예를 들면, 3－히드록시메틸테트라히드로푸란을 원료로 하여, 3－(테트라히드로푸릴)메틸할라이드 또는 3－(테트라히드로푸릴)메틸설포네이트로 유도하고, 프탈이미드칼륨과 반응시켜 가수분해 또는 히드라진 분해하는 방법이 상기 특허문헌 1에 기재되어 있다. 그렇지만 이 방법에 있어서도 3－히드록시메틸테트라히드로푸란의 원료인 2－히드록시메틸-1,4－부탄디올은 고가이고, 또한 프탈이미드 유래의 부생물이 대량으로 생성되거나 위험성이 높은 히드라진을 사용하는 등 공업적으로 유리한 방법은 아니다.
또한, 3－시아노테트라히드로푸란 유도체를 수소화하는 방법에 관해서는, 3－시아노테트라히드로푸란 유도체를 효율적으로 얻는 합성예 자체가 적고, 따라서 이것을 원료로 하는 3－아미노메틸테트라히드로푸란 유도체의 제조방법의 예는 알려져 있지 않다. 시아노기를 환원하여 아민류를 얻는 방법은 일반적으로는 알려져 있지만, 그 바람직한 방법은 기질에 따라 크게 다르다. 테트라히드로푸란환을 가지는 시아노 화합물의 환원 반응은 3－시아노테트라히드로푸란 유도체나 그 이성체인 2－시아노테트라히드로푸란 유도체에 대하여 전혀 알려져 있지 않고, 따라서 그 바람직한 방법도 전혀 알려져 있지 않다. 　
아울러, 3－시아노테트라히드로푸란 유도체의 제조방법으로서는, 테트라히드로 푸란과 클로로시안을 탄산수소나트륨의 존재하에 자외선 조사하는 방법(특허문헌 3 참조), 산화에틸렌과 아크릴로니트릴을 촉매의 존재하에 반응시키는 방법(특허문헌 4 참조)의 불과 두 가지 예가 알려져 있을 뿐으로, 전자는 수율, 선택률 모두 낮고, 또한 후자는 선택률은 높으나 수율의 기재가 없어 어느 방법도 효율적인 3－시아노테트라히드로푸란 유도체의 제조방법이라고는 할 수 없다. 본원 발명의 방법인 3－할로겐화 또는 3－알킬 혹은 아릴설포네이트화테트라히드로푸란 유도체로부터 3－시아노테트라히드로푸란 유도체를 제조하는 방법은 알려져 있지 않다.
또한, 본 발명의 방법인 3－히드록시테트라히드로푸란 유도체로부터 3－할로겐화 또는 3－알킬 혹은 아릴설포네이트화테트라히드로푸란 유도체를 제조하는 방 법도 알려져 있지 않다.
(특허문헌 1) 일본공개특허공보 1995－179448호
(특허문헌 2) 일본공개특허공보 1997－110848호
(특허문헌 3) 독일특허공보 제1234227호
(특허문헌 4) 일본공개특허공보 2000－264884호
따라서, 3－아미노메틸테트라히드로푸란 유도체의 공업적으로 충분히 유리한 제조방법은 아직 찾아내지 못하여, 저렴한 원료로부터 효율적으로 해당 유도체를 제조하는 방법이 절실히 요망되고 있다. 본 발명의 과제는 저렴한 공업원료로부터 높은 효율로 3－아미노메틸테트라히드로푸란 유도체를 제조하는 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명자들은 상기 과제를 달성하기 위해 예의 검토한 결과, 3－시아노테트라히드로푸란 유도체의 시아노기를 환원함으로써 3－아미노메틸테트라히드로푸란 유도체를 제조하는 방법을 찾아내고, 또한 3－시아노테트라히드로푸란 유도체를 저렴하게 공업적으로 입수 용이한 말산 유도체로부터 높은 수율로 제조하는 방법을 찾아내어 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
즉, 본 발명의 제1은 일반식 (1)
Figure 112008004191681-PAT00002
(식 중, R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7은 동일하거나 상이하여도 좋고, 수소 원자 또는 탄소수 1 내지 4의 탄화수소기를 나타낸다.)로 표시되는 3－시아노테트라히드로푸란 유도체의 시아노기를 환원하는 것을 특징으로 하는 일반식 (2)
Figure 112008004191681-PAT00003
(식 중, R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7 은 동일하거나 상이하여도 좋고, 수소 원자 또는 탄소수 1 내지 4의 탄화수소기를 나타낸다.)로 표시되는 3－아미노메틸테트라히드로푸란 유도체의 제조방법이다.
　본 발명의 제2는 일반식 (3)
Figure 112008004191681-PAT00004
(식 중, R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7은 동일하거나 상이하여도 좋고, 수소 원자 또는 탄소수 1 내지 4의 탄화수소기를 나타낸다. X는 할로겐 원자 또는 탄화수소 1~6의 알킬설포네이트기 혹은 탄소수 6~12의 아릴 설포네이트기를 나타낸다.)로 표시되는 3－할로겐화 또는 3－알킬 혹은 아릴설포네이트화테트라히드로푸란 유도체와 유기 또는 무기 시아노 화합물을 반응시키는 것을 특징으로 하는 일반식 (1)로 표시되는 3－시아노테트라히드로푸란 유도체의 제조방법이다.
본 발명의 제3은 본 발명의 제2 제조방법에 의해 얻어진 3－시아노테트라히드로푸란 유도체를 사용하는 것을 특징으로 하는 본 발명의 제1 제조방법에 의한 3－아미노메틸테트라히드로푸란 유도체의 제조방법이다.
본 발명의 제4는, 말산 유도체로부터 3공정에 의해 제조되는 일반식 (3a)
Figure 112008004191681-PAT00005
로 표시되는 3－할로겐화 또는 3－알킬 혹은 아릴설포네이트화테트라히드로푸란 유도체를 사용하는 것을 특징으로 하는 본 발명의 제3 제조방법에 의한 3－아미노메틸테트라히드로푸란 유도체의 제조방법이다.
본 발명에 의하면, 3－아미노메틸테트라히드로푸란 유도체를 저렴한 원료로부터 종래의 방법에 비해 공업적으로 유리하게 제조할 수 있다.
이하, 본 발명의 3－아미노메틸테트라히드로푸란 유도체의 제조방법에 대하여 구체적으로 설명한다.
본 발명의 방법의 3－시아노테트라히드로푸란 유도체는 일반식 (1)로 나타난다.
Figure 112008004191681-PAT00006
일반식 (1)에 있어서, R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7은 전체가 동일하거나 서로 상이하여도 좋고, 각각 수소 원자 또는 탄소수 1 내지 4의 탄화수소기를 나타낸다. 탄소수 1 내지 4의 탄화수소기로서는, 보다 구체적으로는, 예를 들면, 메틸기, 에틸기, n－프로필기, 이소프로필기, n－부틸기, 2－부틸기, 이소부틸기, t－부틸기 등을 들 수 있다. 이와 같은 3－시아노테트라히드로푸란 유도체로서는, 구체적으로는 3－시아노테트라히드로푸란을 비롯하여, 예를 들면, 4－에틸－3－시아노테트라히드로푸란, 3－메틸-3－시아노테트라히드로푸란 등의 탄화수소기 치환된 3－시아 노테트라히드로푸란을 들 수 있다.
본 발명의 방법에 사용되는 3－시아노테트라히드로푸란 유도체의 제조방법은 한정되는 것은 아니지만, 후술하는 3－할로겐화 또는 3－알킬 혹은 아릴설포네이트화테트라히드로푸란 유도체를 시아노화하는 방법에 의해 적합하게 제조할 수 있다.
본 발명에 있어서는, 일반식 (1)로 표시되는 3－시아노테트라히드로푸란 유도체의 시아노기를 환원하여 일반식 (2)로 표시되는 3－아미노메틸테트라히드로푸란 유도체를 제조한다.
Figure 112008004191681-PAT00007
일반식 (2)에 있어서, R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7은 일반식 (1)의 R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7과 동일하다. 이와 같은 3－아미노메틸테트라히드로푸란 유도체로서는 구체적으로는, 3－아미노메틸테트라히드로푸란을 비롯하여, 예를 들면, 4－에틸－3－아미노메틸테트라히드로푸란, 3－메틸-3－아미노메틸테트라히드로푸란 등의 탄화수소기 치환된 3－시아노테트라히드로푸란을 들 수 있다. 본 발명의 방법으로 얻어지는 3－아미노메틸테트라히드로푸란 유도체는 사용한 3－시아노테트라히드로푸란 유도체에 대응하고, 사용한 3－시아노테트라히드로푸란 유도체의 R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7의 각 치환기와 얻어지는 3－아미노메틸테트라히드로푸란 유도체의 R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7의 각 치환기는 동일하다. 예를 들면, 3－시아노테트라히드로푸란을 사용한 경우는 3－아미노메틸테트라히드로푸란이, 예를 들면, 3－메틸－3－시아노테트라히드로푸란을 사용한 경우는 3－메틸－3－아미노메틸테트라히드로푸란이 얻어진다.
본 발명의 3－시아노테트라히드로푸란 유도체의 시아노기를 환원하는 방법으로서는, 예를 들면, 금속 수소화물에 의해 환원하는 방법, 수소화 촉매의 존재하에 수소에 의해 환원하는 방법 등을 들 수 있다.
금속 수소화물에 의해 환원하는 경우의 금속 수소화물로서는, 구체적으로는, 예를 들면, 수소화알루미늄리튬, 수소화트리메톡시알루미늄리튬, 수소화알루미늄, 수소화디이소부틸알루미늄 등의 수소화알루미늄 화합물, 예를 들면, 디보란, 수소화붕소리튬, 수소화붕소나트륨 등의 수소화붕소 화합물을 들 수 있다. 금속 수소화물에 의해 환원하는 경우의 사용량으로서는 통상 사용하는 3－시아노테트라히드로푸란 유도체 1몰에 대하여 2~10몰, 바람직하게는 3~6몰의 범위이다.
수소화 촉매의 존재하에 수소에 의해 환원하는 경우의 수소화 촉매로서는, 본 발명의 3－시아노테트라히드로푸란 유도체의 시아노기를 분자형상 수소에 의해 아미노메틸기로 환원하는 반응을 촉매하면 어떠한 화합물이어도 좋지만, 통상은 주기율표 제7~13족에서 선택되는 적어도 1종의 금속 또는 금속 화합물이 적합하게 사 용된다. 보다 구체적으로는, 망간, 레늄, 철, 루테늄, 오스뮴, 코발트, 로듐, 이리듐, 니켈, 팔라듐, 백금, 구리, 은, 금, 아연, 알루미늄 등의 금속 또는 금속 화합물을 들 수 있다. 이들 금속 또는 금속 화합물은 반응액에 용해해도 좋고, 용해하지 않아도 좋다. 이들 수소화 촉매로서는, 구체적으로는, 예를 들면, 로듐 금속 분말, 팔라듐 금속 분말 등의 금속 단체(單體), 예를 들면, 레이니니켈, 레이니구리, 레이니코발트 등의 레이니 금속 화합물, 예를 들면, 안정화니켈 등의 안정화 금속 화합물, 예를 들면, 레늄, 루테늄, 로듐, 팔라듐 등의 금속을, 예를 들면, 카본블랙, 활성탄, 알루미나, 실리카겔, 규조토, 제올라이트, 마그네시아 등의 무기 담체에 담지한 금속 담지 촉매, 예를 들면, 산화루테늄, 산화팔라듐, 산화레늄, 산화구리 등의 금속 산화물, 예를 들면, 산화구리－산화크롬, 산화구리－산화아연－산화알루미늄 등의 금속 복합 산화물, 예를 들면, RuClH(CO)(PPh3)3, RuCl2(PPh3)3, PdCl2(PPh3)2 등의 주기율표 제8~10족 금속의 착체 화합물 등을 들 수 있다. 이들 촉매는 단독으로도 또한 2종 이상을 동시에 사용할 수도 있다. 수소화 촉매의 사용량으로서는, 사용하는 촉매가 반응액에 용해하는 경우는 3－시아노테트라히드로푸란 유도체에 대하여 통상 0.1중량%~10중량%, 바람직하게는 1중량%~5중량%의 범위이며, 사용하는 촉매가 반응액에 용해하지 않는 경우는 통상 3－시아노테트라히드로푸란 유도체에 대하여 0.1중량%~500중량%, 바람직하게는 1중량%~200중량%의 범위이다.
이들 환원 방법 중, 수소화 촉매의 존재하에 수소에 의해 환원하는 방법이 바람직하다. 수소화 촉매로서는 주기율표 제9족 또는 제10족의 금속 또는 금속 화합물이 바람직하고, 코발트 또는 니켈의 금속 또는 금속 화합물이 보다 바람직하고, 코발트의 금속 또는 금속 화합물이 가장 바람직하다.
본 발명의 3－시아노테트라히드로푸란 유도체를 환원하는 방법에 있어서는, 용매를 사용하지 않고 실행할 수 있는 경우도 있지만, 통상은 용매의 존재하에 실시된다. 사용하는 경우의 용매로서는 시아노기의 환원 방법에 따라 적합한 용매가 다르다.
금속 수소화물에 의해 환원하는 경우는, 예를 들면, n－헥산, n－펜탄 또는 시클로헥산 등의 탄소수 5~20의 지방족 또는 지환족의 탄화수소류, 예를 들면, 벤젠, 톨루엔, 에틸벤젠 등의 탄소수 6~20의 방향족 탄화수소류, 예를 들면, 클로로포름, 클로로벤젠, 디클로로벤젠 등의 탄소수 1~20의 지방족 또는 방향족 할로겐 화물, 예를 들면, 디에틸에테르, 디페닐에테르, 테트라히드로푸란, 에틸렌글리콜 디메틸에테르 등의 탄소수 2~20의 에테르류가 적합하게 사용된다. 또한, 이들 용매를 2종 이상 혼합하여 사용해도 좋다. 이들 용매 중 에테르류의 사용이 특히 바람직하다.
수소화 촉매의 존재하에 수소에 의해 환원하는 경우의 용매로서는, 물, 예를 들면, 메탄올, 에탄올, 부탄올 등의 탄소수 1~20의 알코올류, 예를 들면, n－헥산, n－펜탄 또는 시클로헥산 등의 탄소수 5~20의 지방족 또는 지환족의 탄화수소류, 예를 들면, 벤젠, 톨루엔, 에틸벤젠 등의 탄소수 6~20의 방향족 탄화수소류, 예를 들면, 디에틸에테르, 디페닐에테르, 테트라히드로푸란, 에틸렌글리콜디메틸에테르 등의 탄소수 2~20의 에테르류가 적합하게 사용된다. 또한, 이들 용매를 2종 이상 혼합하여 사용해도 좋다. 이들 용매 중 물, 알코올류, 에테르류의 사용이 바람직하며, 물의 사용이 보다 바람직하다.
사용하는 경우의 용매의 양은 반응 조건에 따라 동일하지는 않지만, 통상 3－시아노테트라히드로푸란 유도체 1중량부에 대하여 0.01~200중량부, 바람직하게는 0.02~50중량부, 보다 바람직하게는 0.05~2중량부의 범위이다.
본 발명의 3－시아노테트라히드로푸란 유도체를 환원하는 방법에 있어서, 수소화 촉매의 존재하에 수소에 의해 시아노기를 환원하는 경우, 암모니아의 존재하에 환원 반응을 실시하는 것은 바람직하다. 본 발명에 있어서 암모니아란, 암모니아수, 액체 암모니아 또는 암모니아 가스이지만, 암모니아가 암모니아수인 것은 보다 바람직하다. 사용하는 경우의 암모니아의 양은 특별히 제한은 없지만, 통상 3－시아노테트라히드로푸란 유도체 1몰에 대하여 암모니아 0.01~50몰의 범위, 바람직하게는 암모니아 0.1~20몰의 범위, 보다 바람직하게는 암모니아 0.3~5몰의 범위이다.
본 발명의 3－시아노테트라히드로푸란 유도체를 환원하는 방법에 있어서는, 암모니아의 존재하이면서 촉매로서 주기율표 제9족 또는 제10족의 금속 또는 금속 화합물의 존재하에 수소에 의해 환원하는 방법은 특히 바람직하다. 이 경우, 촉매가 니켈 또는 코발트의 금속 또는 금속 화합물인 것은 보다 바람직하며, 암모니아가 암모니아수인 것은 보다 바람직하다. 또한 암모니아수의 존재하에 반응을 실시하는 경우, 3－시아노테트라히드로푸란 유도체 1중량부에 대하여 암모니아수 0.05~2 중량부의 존재하에서 실시하는 것은 바람직하다.
본 발명의 3－시아노테트라히드로푸란 유도체를 환원하는 방법에 있어서, R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7의 전체가 수소 원자인 것은 바람직하다.
반응시의 온도 및 시간은 사용하는 3－시아노테트라히드로푸란 유도체의 종류 및 환원 방법에 따라 동일하지는 않다. 금속 수소화물에 의해 환원하는 경우, 통상 반응 온도는 -10~150℃의 범위이며, 바람직하게는 0~120℃의 범위이며, 보다 바람직하게는 10~100℃의 범위이다. 수소화 촉매의 존재하에 수소에 의해 환원하는 경우는, 통상 반응 온도는 0~250℃의 범위이며, 바람직하게는 50~200℃의 범위이고, 보다 바람직하게는 80~150℃의 범위이다. 반응 시간은 통상 100시간 이내이며, 바람직하게는 0.01~50시간의 범위이다.
반응시의 압력은 감압, 상압 또는 가압 중 어느 것으로도 실시할 수 있지만, 바람직한 형태는 실시하는 환원 방법에 따라 다르다. 금속 수소화물에 의해 환원하는 방법의 경우는 바람직하게는 상압에서 실시된다. 수소화 촉매의 존재하에 수소에 의해 환원하는 방법의 경우는, 바람직하게는 수소 가압하에 실시된다. 가압하는 경우의 수소 압력은 통상 0.01~25MPa 게이지압의 범위이며, 바람직하게는 0.1~20 MPa 게이지압의 범위이고, 보다 바람직하게는 1~10MPa 게이지압의 범위이다.
시아노기의 환원의 반응 방법으로서는 특별히 한정되지 않고, 회분식, 반회분식 또는 연속 유통식 중 어느 것이라도 상관없다.
수소화 촉매의 존재하에 수소에 의해 환원한 경우, 반응 종료후 사용한 촉매 는 통상 사용하는 금속의 회수 방법에 의해 회수할 수 있다. 예를 들면, 촉매가 반응액에 용해되어 있는 경우는 이온 교환 수지 등의 금속 흡착제와 접촉시키거나, 용매에 의해 추출하거나 함으로써 회수할 수 있고, 반응액에 용해되지 않은 경우는 예를 들면, 여과나 원심분리 등의 고액분리의 방법에 의해 회수할 수 있다. 이들 회수 촉매는 반복하여 수소화 촉매로서 사용할 수 있다. 그 경우, 실활 또는 활성이 저하된 촉매의 재생 조작을 실시한 후 재사용할 수도 있고, 신규 촉매를 추가하여 사용해도 좋다.
본 발명의 3－시아노테트라히드로푸란 유도체를 환원하는 방법에 의해 생성한 3－아미노메틸테트라히드로푸란 유도체는, 예를 들면, 증류 등의 통상 사용하는 분리 방법에 따라 단리할 수 있다.
다음에, 3－시아노테트라히드로푸란 유도체의 본 발명의 제조방법에 대하여 이하에 설명한다. 일반식 (3)으로 표시되는 3－할로겐화 또는 3－알킬 혹은 아릴 설포네이트화테트라히드로푸란 유도체와 유기 또는 무기 시아노 화합물을 반응시켜서 일반식 (1)로 표시되는 3－시아노테트라히드로푸란 유도체를 제조한다.
Figure 112008004191681-PAT00008
일반식(3)에 있어서, R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7은 일반식 (1)의 R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7과 동일하다. 또, X는 할로겐 원자 또는 탄소수 1~6의 알킬설포네이트기 혹은 탄소수 6~12의 아릴설포네이트기를 나타낸다. 할로겐 원자로서는 구체적으로는 불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자, 요오드 원자 등을 들 수 있고, 탄소수 1~6의 알킬설포네이트기로서는 구체적으로는, 예를 들면, 메틸설포네이트기, 에틸설포네이트기 등의 탄소수 1~6의 탄화수소 알킬설포네이트기, 예를 들면, 트리플루오로메틸설포네이트기, 1, 1, 1－트리플루오로에틸설포네이트기 등의 탄소수 1~6의 할로겐기 치환 알킬설포네이트기 등을 들 수 있다. 또한, 탄소수 6~12의 아릴설포네이트기로서는, 예를 들면, 벤젠설포네이트기, p－톨루엔설포네이트기 등의 탄소수 6~12의 탄화수소아릴설포네이트기, 예를 들면, p－트리플루오로메틸벤젠설포네이트기 등의 탄소수 6~12의 할로겐기 치환 아릴설포네이트기 등을 들 수 있다. 3－할로겐화 또는 3－알킬 혹은 아릴설포네이트화테트라히드로푸란 유도체로서는, 보다 구체적으로는, 예를 들면, 3－클로로테트라히드로푸란, 3－브로모테트라히드로푸란 등의 3－할로겐화테트라히드로푸란, 예를 들면, 4－에틸-3－클로로테트라히드로푸란, 3－메틸－3－요오드테트라히드로푸란 등의 탄화수소기 치환된 3－할로겐화테트라히드로푸란, 예를 들면, 3－(p－톨루엔설포네이트)－테트라히드로푸란, 3－트리플루오로메탄설포네이트테트라히드로푸란 등의 3－알킬 혹은 아릴설포네이트화테트라히드로푸란, 예를 들면, 4－에틸－3－벤젠설포네이트테트라히드로푸란 등의 탄화수소기 치환된 3－알킬 혹은 아릴설포네이트화테트라히드로푸란을 들 수 있다.
본 발명의 방법에 사용되는 3－할로겐화 또는 3－알킬 혹은 아릴설포네이트화테트라히드로푸란 유도체의 제조방법은 한정되는 것은 아니지만, 후술하는 말산 유도체를 출발 원료로 하는 방법에 의해 적합하게 제조할 수 있다.
본 발명의 방법에 있어서, 사용되는 유기 또는 무기 시아노 화합물은, 3－할로겐화 또는 3－알킬 혹은 아릴설포네이트화테트라히드로푸란 유도체의 3위치의 할로겐기 또는 알킬 혹은 아릴설포네이트기를 시아노기로 전환할 수 있는 유기 또는 무기의 시아노 화합물이다. 이와 같은 유기 시아노 화합물로서는 구체적으로는, 예를 들면, 글리콜로니트릴, 아세톤시안히드린 등의 탄소수 1~20의 케톤 또는 알데히드의 시안화 수소 부가물, 예를 들면, 시안화테트라메틸암모늄, 시안화트리에틸암모늄 등의 시안화유기암모늄염 등을 들 수 있다. 무기 시아노 화합물로서는 시안화 수소를 비롯하여, 시안화암모늄, 예를 들면, 시안화리튬, 시안화나트륨, 시안화칼륨 등의 알칼리 금속 시아노화물, 예를 들면, 시안화마그네슘 등의 알칼리 토금속 시아노화물, 예를 들면, 시안화망간, 시안화구리, 시안화루테늄 등의 주기율표 제3~12족의 천이금속 시아노화물 등을 들 수 있다. 이들 유기 또는 무기 시아노 화합물 중, 탄소수 1~20의 케톤 또는 알데히드의 시안화 수소 부가물 및 알칼리 금속 시아노화물이 바람직하고, 알칼리 금속 시아노화물이 보다 바람직하다.
사용하는 유기 또는 무기 시안 화합물의 사용량은 3－할로겐화 또는 3－알킬 혹은 아릴설포네이트화테트라히드로푸란 유도체 1몰에 대하여 통상 0.1~10몰의 범위이며, 바람직하게는 0.8~3몰의 범위이다.
본 발명의 일반식(3)의 화합물을 시아노화하는 방법에 있어서는, 시아노화 반응을 촉진하는 화합물을 반응 혼합물 중에 추가할 수도 있다. 시아노화 반응을 촉진하는 화합물로서는, 예를 들면, 염화테트라에틸암모늄, 브롬화테트라에틸암모늄, 염화트리에틸암모늄, 염화세틸피리디늄 등의 할로겐화암모늄염, 예를 들면, 테트라페닐포스포늄클로라이드, 테트라페닐포스포늄브롬화물 등의 할로겐화 포스포늄염, 예를 들면, 15－크라운－5－에테르, 18－크라운－6－에테르 등의 환상 에테르 화합물, 예를 들면, 염화포스파제늄 등의 할로겐화포스파제늄염, 예를 들면, 염화나트륨, 염화리튬, 브롬화칼륨, 염화마그네슘, 요오드화나트륨, 요오드화칼륨 등의 할로겐화 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속, 예를 들면, 1,8－디아자비시클로〔5.4.0〕운데카－7－엔, 1,4－디아자비시클로〔2.2.2〕옥탄 등의 아민류 등을 예시할 수 있다. 사용하는 경우의 이들 화합물의 사용량은 유기 또는 무기 시아노 화합물 1몰에 대하여 통상 0.001~100몰이며, 바람직하게는 0.01~50몰의 범위이다.
본 발명의 일반식 (3)으로 표시되는 화합물을 시아노화하는 방법에 있어서는, 용매의 비존재하에 있어서도 실시할 수 있지만 통상은 용매의 존재하에 실시된다. 사용하는 경우의 용매의 구체예로서는, 물을 비롯하여, 예를 들면, 메탄올, 에탄올, 부탄올, 에틸렌글리콜 등의 탄소수 1~20의 1가 또는 다가 알코올류, 예를 들면, n－헥산, n－펜탄 또는 시클로헥산 등의 탄소수 5~20의 지방족 또는 지환족의 탄화수소류, 예를 들면, 벤젠, 톨루엔, 에틸벤젠 등의 탄소수 6~20의 방향족 탄화수소류, 예를 들면, 클로로포름, 클로로벤젠, 디클로로벤젠 등의 탄소수 1~20의 지방족 또는 방향족 할로겐화물, 예를 들면, 디에틸에테르, 디페닐에테르, 테트라히드로푸란, 에틸렌글리콜디메틸에테르 등의 탄소수 2~20의 에테르류, 예를 들면, N,N－디메틸포름아미드, N,N－디메틸아세트아미드 등의 탄소수 2~20의 지방족 또는 방향족 아미드류, 예를 들면, 1,3－디메틸-2－이미다졸리디논 등의 탄소수 2~20의 지방족 또는 방향족 이미다졸리디논류, 예를 들면, N－메틸피롤리돈 등의 탄소수 4~20의 지방족 또는 방향족 피롤리돈류, 예를 들면, 아세트산에틸, 아세트산부틸 탄소수 2~20의 지방족 또는 방향족 에스테르류, 예를 들면, 아세톤, 메틸에틸케톤 등의 탄소수 3~20의 지방족 또는 방향족 케톤류, 예를 들면, 아세토니트릴, 벤조니트릴 등의 탄소수 2~20의 지방족 또는 방향족 니트릴류, 예를 들면, 디메틸설폭시드 등의 탄소수 2~20의 지방족 또는 방향족 설폭시드류, 예를 들면, 설포레인 등의 탄소수 2~20의 지방족 또는 방향족 설폰류 등을 들 수 있다.
이들 용매 중 유전율이 20F·m－1 이상인 용매의 사용이 바람직하다. 본 발명에 있어서의 유전율은 20 내지 30℃에 있어서의 유전율이다. 본 발명의 바람직한 용매는 해당 온도 범위내의 전체에서 유전율이 20F·m－1 이상일 필요는 없고, 일부의 온도 범위에서 20F·m－1 이상이면 본 발명의 바람직한 용매에 포함된다. 용매의 유전율은, 예를 들면, 용매 핸드북(아사하라 쇼조 외 엮음, 고단사, 1976년)이나 화학편람 기초편 개정5판(II)(일본화학회 편, 마루젠, 2004년) 등에 기재되어 있는 값을 이용할 수 있다. 문헌에 따라서는 유전율을 비(比)유전률로 기재하고 있는 것도 있지만 동일한 의미이다. 유전율이 20F·m－1 이상인 용매의 구체예로서는, 예를 들면, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 에틸렌글리콜, 아세톤, 아세토니트릴, N,N－디메 틸포름아미드, N,N－디메틸아세트아미드, 1, 3－디메틸－2－이미다졸리디논, 디메틸설폭시드, N－메틸피롤리돈 등을 열거할 수 있지만 이에 한정되지 않는다. 유전율이 20F·m－1 이상인 용매 중 비프로톤성인 용매의 사용은 더욱 바람직하다. 또한, 이들 용매 중 유전율이 20F·m－1 이상인 지방족 또는 방향족 아미드류, 지방족 또는 방향족 이미다졸리디논류, 지방족 또는 방향족 설폭시드류의 사용은 가장 바람직하다.
이들 용매는 2종 이상을 혼합하여 사용해도 좋다. 사용하는 경우의 용매의 양은 반응 조건에 따라 동일하지는 않지만, 통상 3－할로겐화 또는 3－알킬 혹은 아릴설포네이트화테트라히드로푸란 유도체 1중량부에 대하여 0.1~500중량부, 바람직하게는 1~200중량부, 보다 바람직하게는 2~100중량부의 범위이다.
본 발명의 일반식 (3)으로 표시되는 화합물을 시아노화하는 방법에 있어서는, 시아노 화합물로서 알칼리 금속 시아노화물을 사용하면서 유전율이 20F·m－1 이상인 용매의 존재하에 반응시키는 것은 특히 바람직하다. 이 경우, 유전율이 20F·m－1 이상인 용매가 비프로톤성인 것은 보다 바람직하다.
본 발명의 일반식 (3)으로 표시되는 화합물을 시아노화하는 방법에 있어서는, R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7의 전체가 수소 원자인 것은 바람직하다. 또, X는 할로겐 원자인 것이 바람직하고, 염소 원자인 것이 보다 바람직하다.
본 발명의 일반식 (3)으로 표시되는 화합물을 시아노화하는 방법에 있어서의 반응 온도는 통상 0℃~250℃의 범위이며, 바람직하게는 20~200℃의 범위이며, 보다 바람직하게는 50~180℃의 범위이다. 반응 시간은 통상 100시간 이내이며, 바람직하게는 0.01~50시간의 범위이다. 반응시의 압력은 감압, 상압 또는 가압 중 어느 것으로도 실시할 수 있다. 본 발명의 반응 방법으로서는 특별히 한정되지 않고, 회분식, 반회분식 또는 연속 유통식 중 어느 것이라도 상관없다.
반응 종료후 사용한 경우의 반응을 촉진하는 화합물은 회수하여 다음의 반응에 반복하여 사용할 수도 있다.
본 발명의 방법에 있어서 생성한 3－시아노테트라히드로푸란 유도체는, 예를 들면, 증류나 추출 등의 통상 사용하는 분리 방법에 따라 단리할 수 있다.
본 발명에 있어서는, 말산 유도체로부터 하기 제1공정으로부터 제3공정의 세 공정에 의해 제조되는 일반식 (3a)으로 표시되는 3－할로겐화 또는 3－알킬 혹은 아릴설포네이트화테트라히드로푸란 유도체를 사용하여, 본 발명의 방법에 의해 3－시아노테트라히드로푸란 유도체를 제조하고, 이어서 3－아미노메틸테트라히드로푸란 유도체를 제조하는 것은 바람직하다.
[제1공정] 일반식 (4)
Figure 112008004191681-PAT00009
(식 중, R1, R2, R3, R8, R9는 동일하거나 서로 상이해도 되고 수소 원자 또는 탄소수 1 내지 4의 탄화수소기를 나타낸다.)로 표시되는 말산 유도체의 -COOR8기 및-COOR9기를 환원하여, 일반식 (5)
Figure 112008004191681-PAT00010
(식 중, R1, R2, R3은 동일하거나 서로 상이해도 되고 수소 원자 또는 탄소수 1 내지 4의 탄화수소기를 나타낸다.)로 표시되는 사용한 말산 유도체에 대응하는 트리올류를 제조한다.
[제2공정] 제1공정에 의해 얻어진 일반식 (5)로 표시되는 트리올류를 산촉매의 존재하에 분자내 탈수 반응시켜, 일반식 (6)
Figure 112008004191681-PAT00011
(식 중, R1, R2, R3은 동일하거나 서로 상이하여도 좋고, 수소 원자 또는 탄소수 1 내지 4의 탄화수소기를 나타낸다.)로 표시되는 사용한 트리올류에 대응하는 3－히드록시테트라히드로푸란 유도체를 제조한다.
[제3공정] 제2공정에 의해 얻어진 일반식 (6)으로 표시되는 3－히드록시테트라히드로푸란 유도체와 할로겐화제 또는 알킬 혹은 아릴설포닐화제를 반응시키고, 수산기를 할로겐화 또는 알킬 혹은 아릴설포네이트화하여, 일반식 (3a)
Figure 112008004191681-PAT00012
(식 중, R1, R2, R3은 동일하거나 상이하여도 좋고, 수소 원자 또는 탄소수 1 내지 4의 탄화수소기를 나타낸다. X는 할로겐 원자 또는 탄소수 1~6의 알킬설포네이트기 혹은 탄소수 6~12의 아릴설포네이트기를 나타낸다.)로 표시되는 3－할로겐화 또는 3－알킬 혹은 아릴설포네이트화테트라히드로푸란 유도체를 제조한다.
이하에 일반식 (3a)로 표시되는 화합물의 제조방법에 대하여 상세하게 설명한다.
본 발명의 바람직한 방법에 있어서는, 일반식 (4)로 표시되는 말산 유도체를 원료로서 사용한다.
Figure 112008004191681-PAT00013
일반식 (4)에 있어서, R1, R2, R3은 일반식 (1)에 있어서의 R1, R2, R3과 동일한 의미이다. 또 R8, R9는 각각 수소 원자 또는 탄소수 1 내지 4의 탄화수소기를 나타낸다. 이와 같은 말산 유도체로서는 보다 구체적으로는, 말산을 비롯하여, 예를 들면, 시트라말산(2－메틸말산), 3－에틸말산, 3,3－디메틸말산 등의 2위치 및/또는 3위치가 탄화수소기로 치환된 말산, 예를 들면, 말산모노이소프로필, 말산디메틸, 말산디에틸 등의 말산모노에스테르 또는 디에스테르, 예를 들면, 시트라말산디메틸, 시트라말산모노부틸, 3－에틸말산디메틸 등의 2위치 및/또는 3위치가 탄화수소기로 치환된 말산의 모노에스테르 또는 디에스테르를 들 수 있다. 이들 말산 유도체는 부제 탄소를 갖지만, 본 발명에서 사용하는 말산 유도체는 광학 활성체이어도 좋고, 라세미체이어도 좋다. 이들 말산 유도체 중, 말산, 말산모노에스테르 또는 말산디에스테르의 사용이 바람직하고, 말산의 사용이 보다 바람직하다.
본 발명의 바람직한 방법의 제1공정에 있어서는, 일반식 (4)로 표시되는 말산 유도체의 -COOR8기 및 -COOR9기를 환원하여 일반식 (5)로 표시되는 트리올류를 제조한다.
Figure 112008004191681-PAT00014
일반식 (5)에 있어서, R1, R2, R3은 일반식 (1)에 있어서의 R1, R2, R3과 동일한 의미이다. 이와 같은 트리올류로서는 보다 구체적으로는, 1,2,4－부탄트리올을 비롯하여, 예를 들면, 2－메틸－1,2,4－부탄트리올, 3－부틸-1,2,4－부탄트리올 등의 2위치 및/또는 3위치가 탄화수소기로 치환된 1,2,4－부탄트리올을 들 수 있다. 본 발명의 제1공정에서 얻어지는 트리올류는 사용한 말산 유도체에 대응하고, 사용한 말산 유도체의 2위치 및 3위치의 수소 원자 또는 탄화수소기와, 얻어지는 트리올류의 2위치 및 3위치의 수소 원자 또는 탄화수소기는 동일하다. 예를 들면, 말산 유도체로서 말산 또는 말산 모노 혹은 디에스테르를 사용한 경우에는 1,2,4－부탄트리올이, 예를 들면, 시트라말산(2－메틸말산)을 사용한 경우에는 2－메틸－1,2,4－부탄트리올이, 예를 들면, 3－에틸말산디메틸을 사용한 경우에는 3－에틸－1,2,4－부탄트리올이 얻어진다.
본 발명의 바람직한 방법의 제1공정에 있어서, 일반식 (4)로 표시되는 말산 유도체의 -COOR8기 및 -COOR9기를 환원하는 방법으로서는, 예를 들면, 전해환원하는 방법, 금속 수소화물에 의해 환원하는 방법, 수소화 촉매의 존재하에 수소에 의해 환원하는 방법 등을 들 수 있다.
전해환원하는 방법으로서는 구체적으로는, 예를 들면, 황산 수용액 중에서 납전극을 이용하여 전해환원하는 방법을 들 수 있다.
금속 수소화물에 의해 환원하는 경우의 금속 수소화물로서는, 구체적으로는 예를 들면, 수소화알루미늄리튬, 수소화트리메톡시알루미늄리튬, 수소화알루미늄, 수소화디이소부틸알루미늄 등의 수소화알루미늄화합물, 예를 들면, 디보란, 수소화 붕소리튬, 수소화붕소나트륨 등의 수소화붕소 화합물을 들 수 있다. 금속 수소화물에 의해 환원하는 경우의 사용량으로서는 통상 말산 유도체 1몰에 대하여 2~10몰, 바람직하게는 3~6몰의 범위이다.
수소화 촉매의 존재하에 수소에 의해 환원하는 경우의 수소화 촉매로서는, 본 발명의 말산 유도체의 카르복실기 또는 에스테르기를 분자형상 수소에 의해 수산기로 환원하는 반응을 촉매하면 어떠한 화합물이어도 좋지만, 통상은 주기율표 제7~13족에서 선택되는 적어도 1종의 금속 또는 금속 화합물이 적합하게 사용된다. 수소화 촉매의 구체예와 그 사용량은, 일반식 (1)로 표시되는 3－시아노테트라히드로푸란 유도체의 시아노기를 환원하는 방법에 있어서 예시된 수소화 촉매 및 그 사용량과 동일한 것을 예시할 수 있다.
이들 환원 방법 중, 수소화 촉매의 존재하에 수소에 의해 환원하는 방법이 바람직하다. 수소화 촉매로서는 루테늄, 로듐, 팔라듐, 구리 또는 레늄의 금속 또는 금속 화합물이 바람직하고, 루테늄 또는 로듐의 금속 또는 금속 화합물이 보다 바람직하고, 루테늄의 금속 또는 금속 화합물이 가장 바람직하다.
본 발명의 바람직한 방법에 있어서의 제1공정에 있어서는, 용매를 사용하지 않고 실시할 수 있는 경우도 있지만 통상은 용매의 존재하에 실시된다. 사용하는 경우의 용매로서는 환원 반응을 저해하지 않으면 어떠한 용매라도 상관없다.
전해환원에 의한 방법의 경우에 사용하는 용매로서는, 물, 예를 들면, 메탄올, 에탄올, 부탄올 등의 탄소수 1~20의 알코올류가 적합하게 사용된다. 또 이들 용매를 2종 이상 혼합하여 사용해도 좋다.
금속 수소화물에 의해 환원하는 경우는, 예를 들면, n－헥산, n－펜탄 또는 시클로헥산 등의 탄소수 5~20의 지방족 또는 지환족의 탄화수소류, 예를 들면, 벤젠, 톨루엔, 에틸벤젠 등의 탄소수 6~20의 방향족 탄화수소류, 예를 들면, 클로로포름, 클로로벤젠, 디클로로벤젠 등의 탄소수 1~20의 지방족 또는 방향족 할로겐화물, 예를 들면, 디에틸에테르, 디페닐에테르, 테트라히드로푸란, 에틸렌글리콜디메틸에테르 등의 탄소수 2~20의 에테르류가 적합하게 사용된다. 또한 이들 용매를 2종 이상 혼합하여 사용해도 좋다. 이들 용매 중 에테르류의 사용이 바람직하다.
수소화 촉매의 존재하에 수소에 의해 환원하는 경우의 용매로서는, 물, 예를 들면, 메탄올, 에탄올, 부탄올 등의 탄소수 1~20의 알코올류, 예를 들면, n－헥산, n－펜탄, 시클로헥산 등의 탄소수 5~20의 지방족 또는 지환족의 탄화수소류, 예를 들면, 벤젠, 톨루엔, 에틸벤젠 등의 탄소수 6~20의 방향족 탄화수소류, 예를 들면, 디에틸에테르, 디페닐에테르, 테트라히드로푸란, 에틸렌글리콜디메틸에테르 등의 탄소수 2~20의 에테르류가 적합하게 사용된다. 또한 이들 용매를 2종 이상 혼합하여 사용해도 좋다. 이들 용매 중 물, 알코올류, 에테르류의 사용이 바람직하고, 물 또는 탄소수 1~4의 알코올류의 사용이 보다 바람직하다.
사용하는 경우의 용매의 양은 반응 조건에 따라 동일하지는 않지만, 통상 말산 유도체 1중량부에 대하여 0.1~500중량부, 바람직하게는 1~200중량부의 범위이다.
반응시의 온도 및 시간은 사용하는 말산 유도체의 종류 및 환원 방법에 따라 동일하지는 않다. 그렇지만 통상 반응 온도는 -10~250℃의 범위이며, 바람직하게는 10~200℃의 범위이다. 반응 시간은 통상 150시간 이내이며, 바람직하게는 0.01~100시간의 범위이다.
반응시의 압력은 감압, 상압 또는 가압 중 어느 것으로도 실시할 수 있지만, 바람직한 형태는 실시하는 환원 방법에 따라 다르다. 전해환원 또는 금속 수소화물에 의해 환원하는 방법의 경우는 바람직하게는 상압에서 실시된다. 수소화 촉매의 존재하에 수소에 의해 환원하는 방법의 경우는, 바람직하게는 수소 가압하에 실시된다. 가압하는 경우의 수소 압력은 통상 0.01~30MPa 게이지압의 범위이며, 바람직하게는 0.1~25MPa 게이지압의 범위이다.
본 발명의 바람직한 방법의 제1공정의 반응 방법으로서는 특별히 한정되지 않고, 회분식, 반회분식 또는 연속 유통식 중 어느 것이라도 상관없다.
본 발명의 바람직한 방법의 제1공정에 있어서 수소화 촉매의 존재하에 수소에 의해 환원한 경우, 반응 종료후 사용한 촉매는 통상 사용하는 금속의 회수 방법에 의해 회수할 수 있다. 예를 들면, 촉매가 반응액에 용해되어 있는 경우는 이온 교환 수지 등의 금속 흡착제와 접촉시키거나, 용매에 의해 추출하거나 함으로써 회수할 수 있고, 반응액에 용해되지 않은 경우는 예를 들면, 여과나 원심분리 등의 고액분리의 방법에 의해 회수할 수 있다. 이들 회수 촉매는 반복해서 본 발명의 제1공정의 수소화 촉매로서 사용할 수 있다. 그 경우, 실활 또는 활성이 저하된 촉매의 재생 조작을 실시한 후 재사용할 수도 있다. 잔존하는 촉매가 그 후의 트리올류의 회수 공정 및/또는 본 발명의 바람직한 방법의 제2공정에 영향을 미치지 않으면, 촉매를 회수하지 않고 반응액을 그대로 다음의 공정에 제공해도 좋다.
본 발명의 바람직한 방법의 제1공정에 있어서 생성한 트리올류는, 예를 들면, 증류 등의 통상 사용하는 분리 방법에 따라서 단리한 후에 다음의 제2공정에 제공해도 좋고, 사용한 경우의 용매만을 증류제거한 후 혼합물로서 다음의 공정에 제공해도 좋으며, 용매를 함유하는 반응 혼합물인 상태로 다음의 공정에 제공해도 좋다.
본 발명의 바람직한 방법의 제2공정에 있어서는, 제1공정에 의해 얻어진 트리올류를 산촉매의 존재하에 분자내 탈수 반응시켜, 일반식 (6)으로 표시되는 3－히드록시테트라히드로푸란 유도체를 제조한다.
Figure 112008004191681-PAT00015
일반식 (6)에 있어서, R1, R2, R3은 일반식 (1)에 있어서의 R1, R2, R3과 동일 한 의미이다. 이와 같은 3－히드록시테트라히드로푸란 유도체로서는, 3－히드록시테트라히드로푸란을 비롯하여, 예를 들면, 4－에틸－3－히드록시테트라히드로푸란, 3－메틸－3－히드록시테트라히드로푸란 등의 3위치 및/또는 4위치가 탄화수소기로 치환된 3－히드록시테트라히드로푸란을 들 수 있다. 제2공정에서 얻어지는 3－히드록시테트라히드로푸란 유도체는 사용한 트리올류에 대응하고, 사용한 트리올류의 2위치 및 3위치의 수소 원자 또는 탄화수소기와, 얻어지는 3－히드록시테트라히드로푸란 유도체의 3위치 및 4위치의 수소 원자 또는 탄화수소기는 동일하다. 예를 들면, 트리올류로서 1,2,4－부탄 트리올을 사용한 경우는 3－히드록시테트라히드로푸란이, 예를 들면, 2－메틸－1,2,4－부탄트리올을 사용한 경우는 3－메틸－3－히드록시테트라히드로푸란이 얻어진다.
본 발명의 바람직한 방법의 제2공정에 있어서의 산촉매로서는, 브뢴스테드산이어도 루이스산 어느 것이어도 좋고, 반응 혼합물에 가용이어도 불용이어도 좋다. 이와 같은 산촉매로서는 유기산, 무기산 또는 고체산 중 어느 것이라도 좋고, 보다 구체적으로는, 예를 들면, 염산, 브롬화수소산, 붕산, 질산, 황산, 인산, 염소산 등의 무기산류, 예를 들면, 포름산, 아세트산, 프로피온산, 클로로아세트산, 글리콜산, 벤조산, 프탈산 등의 유기 카르복실산류, 예를 들면, 메틸설폰산, 벤젠설폰산, p－톨루엔설폰산, 트리플루오로메탄설폰산 등의 유기 설폰산류, 예를 들면, 인산디에틸, 인산페닐 등의 유기인산류, 예를 들면, 염화알루미늄, 요오드화아연, 염화티탄 등의 금속 할로겐화물, 예를 들면, 트리플루오로메탄설폰산이트륨, 트리플루오로메탄 설폰산사마륨 등의 트리플루오로메탄설폰산금속염, 예를 들면, 설폰산 형 이온 교환 수지 등의 산성 이온 교환 수지, 예를 들면, 실리카·마그네시아, 실리카·알루미나, 실리카·티타니아, 티타니아·지르코니아, 알루미나·보리아 등의 2종 이상의 금속 산화물로 이루어지는 복합 산화물, 예를 들면, 산성백토, 몬모릴로나이트, 카올린 등의 천연의 점토 광물, 예를 들면, 규조토, 실리카겔, 셀라이트, 알루미나, 지르코니아 등의 담체에 인산 또는 황산 등을 담지시킨 담지산, 예를 들면, Y형 제올라이트, 모데나이트, ZSM－5 등의 산성의 천연 또는 합성 제올라이트, 예를 들면, 니오브산, 산화아연, 알루미나, 산화티탄 등의 단원계 금속 산화물, 예를 들면, 실리카·알루미나, 실리카·지르코니아, 그라파이트 등의 담체에 5불화안티몬, 3불화붕소를 담지시킨 고체 초강산 등을 예시할 수 있다. 사용하는 산촉매의 양으로서는 제2공정의 원료인 트리올류에 대하여 가용인 산의 경우, 통상 0.0001~10몰%, 바람직하게는 0.001~5몰%의 범위이며, 불용인 산의 경우 통상 0.001~50중량%, 바람직하게는 0.1~20중량%의 범위이다.
본 발명의 바람직한 방법의 제2공정에 있어서는, 용매의 존재하에 실시할 수도 있다. 사용하는 경우의 용매로서는 트리올류의 분자내 탈수 반응을 저해하지 않으면 어떠한 용매라도 상관없다. 이와 같은 용매의 구체예로서는, 제1공정에 있어서 사용할 수 있는 용매로서 예시한 것 중, 탄소수 5~20의 지방족 또는 지환족의 탄화수소류, 탄소수 6~20의 방향족 탄화수소류, 탄소수 1~20의 지방족 또는 방향족 할로겐화물, 탄소수 2~20의 에테르류가 적합하게 사용된다. 또 이들 용매를 2종 이상 혼합하여 사용해도 좋다. 사용하는 경우의 용매의 양은 반응 조건에 따라 동일하지는 않지만, 통상 트리올류 1중량부에 대하여 0.1~500중량부, 바람직하게는 1~200중량부의 범위이다.
본 발명의 바람직한 방법의 제2공정에 있어서는, 분자내 탈수 반응에 의해 생성되는 물을 반응계외로 제거하면서 반응하는 것은 바람직하다. 생성되는 물을 반응계외로 제거하는 방법으로서는 특별히 제한은 없지만, 예를 들면, 반응을 감압하에 실시하여 생성한 물을 반응계외로 증류제거하는 방법, 예를 들면, 톨루엔 등의 물과 공비(共沸)하는 용매의 존재하에 반응시켜, 공비 혼합물로서 반응계외로 제거하는 방법, 반응액 중 탈수제를 존재시키는 방법 등을 바람직한 방법의 예로서 들 수 있다.
본 발명의 바람직한 방법의 제2공정의 반응 온도는 통상 10~250℃의 범위이며, 바람직하게는 30~200℃의 범위이다. 반응 시간은 통상 100시간 이내이며, 바람직하게는 0.01~50시간의 범위이다.
반응시의 압력은 감압, 상압 또는 가압 중 어느 것으로도 실시할 수 있지만, 생성되는 물을 증류제거하면서 반응시키는 경우는 감압하에 실시하는 것이 바람직하다.
본 발명의 반응 방법으로서는 특별히 제한되지 않고, 회분식, 반회분식 또는 연속 유통식 중 어느 것이라도 상관없다.
반응 종료후 사용한 촉매는 회수하여 다음의 반응에 반복해서 사용할 수도 있어, 예를 들면, 수산화 나트륨 등의 염기로 중화해도 좋고, 고체산의 경우는 통상 사용하는 고액분리의 방법에 의해 분리해도 좋고, 중화도 분리도 하지 않고 그대로 다음의 정제 공정으로 진행해도 좋다.
본 발명의 바람직한 방법의 제2공정에 있어서 생성한 3－히드록시테트라히드로푸란 유도체는, 예를 들면, 증류 등의 통상 사용하는 분리 방법에 따라서 단리한 후에 다음의 제3공정에 제공되는 경우도 있고, 반응 혼합물인 상태로 다음의 공정에 제공되는 경우도 있다.
본 발명의 바람직한 방법의 제3공정에 있어서는, 제2공정에 의해 얻어진 3－히드록시테트라히드로푸란 유도체와 할로겐화제 또는 알킬 혹은 아릴설포닐화제를 반응시켜, 수산기를 할로겐화 또는 알킬 혹은 아릴설포네이트화하여 일반식 (3a)로 표시되는 3－할로겐화 또는 3－알킬 혹은 아릴설포네이트테트라히드로푸란 유도체를 제조한다.
Figure 112008004191681-PAT00016
일반식 (3a)에 있어서, R1, R2, R3 및 X는 일반식(3)에 있어서의 R1, R2, R3 및 X와 동일한 의미이다. 일반식 (3a)로 표시되는 3－할로겐화 또는 3－알킬 혹은 아릴설포네이트테트라히드로푸란 유도체는 전술한 일반식 (3)으로 표시되는 화합물 중, R4, R5, R6, R7이 모두 수소 원자인 화합물이다. 본 발명의 바람직한 방법의 제3공정에서 얻어지는 3－할로겐화 또는 3－알킬 혹은 아릴설포네이트화테트라히드로 푸란 유도체는 사용한 3－히드록시테트라히드로푸란 유도체에 대응하고, 사용한 3－히드록시테트라히드로푸란 유도체의 3위치 및 4위치의 수소 원자 또는 탄화수소기와, 얻어지는 3－할로겐화 또는 3－알킬 혹은 아릴설포네이트화테트라히드로푸란 유도체의 3위치 및 4위치의 수소 원자 또는 탄화수소기는 동일하다. 예를 들면, 3－히드록시테트라히드로푸란 유도체로서 3－히드록시테트라히드로푸란을 사용한 경우는 3－할로겐화 또는 3－알킬 혹은 아릴설포네이트화테트라히드로푸란이, 예를 들면, 3－메틸－3－히드록시테트라히드로푸란을 사용한 경우는 3－할로겐화 또는 3－알킬 혹은 아릴설포네이트화－3－메틸테트라히드로푸란이 얻어진다.
본 발명의 바람직한 방법의 제3공정에 있어서의 할로겐화제로서는, 3－히드록시테트라히드로푸란 유도체의 히드록시기를 할로겐기로 효율적으로 전환할 수 있는 화합물이면 어떠한 화합물이라도 좋으며, 이와 같은 할로겐화제의 예는, 예를 들면, 실험화학강좌 제20권(일본화학회 편, 마루젠, 1956년)이나 신실험화학강좌 제14권(I)(일본화학회 편, 마루젠, 1977년) 안의 알코올 화합물로부터 할로겐 화합물의 합성에 사용되고 있는 할로겐화제를 들 수 있다. 보다 구체적으로는, 예를 들면, HF/피리딘 용액, 1,1,2,2－테트라플루오로에틸디에틸아민, 트리플루오로디페닐포스포란 등의 불소화제, 예를 들면, 포스겐, 염화티오닐, 염화아연/염산, 차아염산t－부틸, N－염소화아민 등의 염소화제, 예를 들면, 브롬화수소산, 차아브롬산t－부틸, 브롬화티오닐 등의 브롬화제, 예를 들면, 요오드화수소산 등의 요오드화제 등을 들 수 있다. 이들 할로겐화제 중 염소화제의 사용이 바람직하며, 염소화제 중 포스겐 또는 염화티오닐의 사용이 바람직하다. 사용하는 할로겐화제의 사용량은 3 －히드록시테트라히드로푸란 유도체 1몰에 대하여 통상 0.1~10몰의 범위이며, 바람직하게는 0.8~3몰의 범위이다.
본 발명의 바람직한 방법의 제3공정의 알킬 또는 아릴설포닐화제로서는, 3－히드록시테트라히드로푸란 유도체의 히드록시기를 알킬 또는 아릴설포네이트기로 효율적으로 전환할 수 있는 화합물이면 어떠한 화합물이라도 좋다. 이와 같은 알킬 또는 아릴설포닐화제로서는, 보다 구체적으로는, 예를 들면, p－톨루엔설폰산, 벤젠설폰산, 메탄설폰산, 에탄설폰산, 트리플루오로메탄설폰산 등의 탄소수 1~6의 알킬 설폰산류 또는 탄소수 6~12의 아릴설폰산류, 예를 들면, 토실클로라이드(p－톨루엔설폰산염화물) 등의 상기 알킬 또는 아릴설폰산류의 할로겐화물, 예를 들면, 트리 플루오로메탄설폰산암모늄, 벤젠설폰산테트라에틸암모늄 등의 상기 알킬 또는 아릴설폰산류의 암모늄염, 예를 들면, p－톨루엔설폰산나트륨 등의 상기 알킬 또는 아릴설폰산류의 알칼리 금속염, 예를 들면, p－톨루엔설폰산 무수물 등의 상기 알킬 또는 아릴설폰산류의 무수물, 예를 들면, 메탄설폰산에틸 등의 상기 알킬 또는 아릴설폰산류의 에스테르 화합물 등을 들 수 있다. 이들 알킬 또는 아릴설포닐화제 중, 상기 알킬 또는 아릴설폰산류의 할로겐화물 및 무수물의 사용이 바람직하고, 상기 알킬 또는 아릴설폰산류의 할로겐화물의 사용이 보다 바람직하다. 사용하는 알킬 또는 아릴설포닐화제의 사용량은 3－히드록시테트라히드로푸란 유도체 1몰에 대하여 통상 0.1~10몰의 범위이며, 바람직하게는 0.8~3몰의 범위이다.
　본 발명의 3－히드록시테트라히드로푸란 유도체와 할로겐화제 또는 알킬 혹은 아릴설포닐화제를 반응시키고, 수산기를 할로겐화 또는 알킬 혹은 아릴설포네 이트화하여 일반식 (3a)로 표시되는 3－할로겐화 또는 3－알킬 혹은 아릴설포네이트테트라히드로푸란 유도체를 제조하는 방법에 있어서는, 할로겐화제에 의해 할로겐화하는 방법이 바람직하며, 염소화제에 의해 염소화하는 방법이 보다 바람직하다.
본 발명의 바람직한 방법의 제3공정에 있어서는, 3－히드록시테트라히드로푸란 유도체와 할로겐화제 또는 알킬 혹은 아릴설포닐화제를 효율적으로 반응시키기 위해서, 적의적절한 촉매, 반응 촉진제를 사용할 수 있다. 사용하는 경우의 촉매, 반응 촉진제는 사용하는 할로겐화제 또는 알킬 혹은 아릴설포닐화제에 따라 다르지만, 예를 들면, 할로겐화제로서 포스겐이나 염화티오닐을 사용하는 경우는, 예를 들면, 피리딘이나 트리에틸아민 등의 아민류, 예를 들면, N,N－디메틸포름아미드나 N,N－디메틸아세트아미드 등의 아미드류를 사용하는 것은 반응을 촉진하여 수율을 향상시키는데 바람직하다. 또한 토실클로라이드 등의 알킬 또는 아릴설폰산류의 할로겐화물을 사용하는 경우는, 예를 들면, 피리딘이나 트리에틸아민 등의 아민류의 사용은 바람직하다.
본 발명의 바람직한 방법의 제3공정에 있어서는, 용매의 비존재하에서도 존재하에서도 실시할 수 있다. 사용하는 경우의 용매로서는 3－히드록시테트라히드로푸란 유도체와 할로겐화제 또는 알킬 혹은 아릴설포닐화제의 반응을 저해하지 않으면 어떠한 용매라도 상관없다. 이와 같은 용매의 구체예로서는, 제1공정에 있어서 사용할 수 있는 용매로서 예시한 것 중, 탄소수 5~20의 지방족 또는 지환족의 탄화수소류, 탄소수 6~20의 방향족 탄화수소류, 탄소수 1~20의 지방족 또는 방향족 할 로겐화물, 탄소수 2~20의 에테르류에 더하여, 예를 들면, N,N－디메틸포름아미드, N,N－디메틸아세트아미드 등의 탄소수 2~20의 지방족 또는 방향족 아미드류, 예를 들면, 아세트산에틸, 아세트산부틸 등의 탄소수 2~20의 지방족 또는 방향족 에스테르류, 예를 들면, 아세토니트릴, 벤조니트릴 등의 탄소수 2~20의 지방족 또는 방향족 니트릴류, 예를 들면, 디메틸설폭시드 등의 탄소수 2~20의 지방족 또는 방향족 설폭시드류가 적합하게 사용된다. 또한, 이들 용매를 2종 이상 혼합하여 사용해도 좋다. 사용하는 경우의 용매의 양은 반응 조건에 따라 동일하지는 않지만, 통상 3－히드록시테트라히드로푸란 유도체 1중량부에 대하여 0.1~500중량부, 바람직하게는 1~200중량부의 범위이다.
본 발명의 바람직한 방법의 제3공정의 반응 온도는 통상 -80~150℃의 범위이며, 바람직하게는 -20~80℃의 범위이다. 반응 시간은 통상 200시간 이내이며, 바람직하게는 0.01~100시간의 범위이다. 반응시의 압력은 감압, 상압 또는 가압 중 어느 것으로도 실시할 수 있다. 본 발명의 반응 방법으로서는 특별히 한정되지 않고, 회분식, 반회분식 또는 연속 유통식 중 어느 것이라도 상관없다.
반응 종료후 사용한 경우의 촉매 또는 반응 촉진제는 회수하여 다음의 반응에 반복해서 사용할 수도 있고, 통상 사용하는 분리 방법에 의해 분리해도 좋다.
본 발명의 제3공정에 있어서 생성한 3－할로겐화 또는 3－알킬 혹은 아릴설포네이트화 테트라히드로푸란 유도체는, 예를 들면, 증류나 추출 등의 통상 사용하는 분리 방법에 따라 단리한 후에 다음의 공정에 제공된다.
[실시예]
이하에, 실시예에 의해 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
[3－아미노메틸테트라히드로푸란 유도체의 제조예]
[실시예 1]
3－시아노테트라히드로푸란 20.4g(210mmol), 25% 암모니아수 14.3g(NH3로서 210mmol), 레이니 니켈 1.0g을 오토클레이브에 넣는다. 질소 치환 후 수소압을 5MPa 게이지압으로 하여, 100℃에서 3시간 반응시켰다. 반응 후 촉매를 여과하고, 가스 크로마토그래피에 의해 분석을 실시하였다. 원료 전화율은 100%이며, 목적물인 3－아미노메틸테트라히드로푸란의 수율은 89.8%였다. 또한, 주요 부생성물로서 3－시아노테트라히드로푸란의 시아노기가 수화(水和)된 하기 구조의 아미드체가 0.7%의 수율로 생성되었다. 생성된 3－아미노메틸테트라히드로푸란은 감압 증류에 의해 67℃／2.0kPa의 유분(留分)으로서 투명 액체로서 단리하였다.
Figure 112008004191681-PAT00017
[실시예 2－13]
실시예 1에 있어서, 동량의 3－시아노테트라히드로푸란을 사용하여, 촉매의 종류와 양, 25% 암모니아수의 양, 수소압, 반응 온도, 반응 시간을 표 1에 나타낸 바와 같이 바꾼 것 외에는 실시예 1과 마찬가지로 반응 및 후처리를 실시하였다. 결과를 실시예 1의 결과와 함께 표 1에 나타낸다.
표 1
촉매(*) 25%NH3수 압력 온도 시간 원료 수율 아미드체 전화율 수율 종류 양(g) (g) (MPa) (℃) (h) (%) (%) (%)
실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 R-Ni 1.0 14.3 5 100 3 100.0 89.8 0.7 R-Ni 1.0 70.0 5 100 3 88.9 70.9 4.5 R-Ni 1.5 70.0 5 50 7 100.0 54.9 39.4 R-Ni 1.5 70.0 5 90 4 100.0 66.7 17.1 R-Ni 1.5 70.0 10 120 1 100.0 82.4 7.9
실시예 6 실시예 7 실시예 8 실시예 9 실시예 10 실시예 11 실시예 12 실시예 13 R-Co 1.0 14.3 5 90 3 77.2 70.4 1.3 R-Co 1.0 14.3 5 100 3 99.4 95.2 2.0 R-Co 1.0 14.3 5 110 2 99.4 93.4 2.0 R-Co 1.5 70.0 4 50 4 28.7 21.0 3.7 R-Co 1.0 42.9 5 100 3 100.0 95.6 2.8 R-Co 1.0 4.3 5 100 3 99.5 91.4 1.4 R-Co 1.0 14.3 3 100 3 92.4 79.7 2.1 R-Co 1.0 14.3 10 100 3 99.4 93.8 1.4
(*)R-Ni: 레이니 니켈, R-Co: 레이니 코발트
[실시예 14]
실시예 1에 있어서, 암모니아수 대신에 물 14.3g을 사용한 것 외에는 실시예 1과 마찬가지로 반응 및 후처리를 실시하였다. 3－아미노메틸테트라히드로푸란의 수율은 13.6%였다. 부생성물로서는 아미드체 4.8% 외 하기 구조의 2급 아민이 68.0%생성되어 있었다.
Figure 112008004191681-PAT00018
[실시예 15]
실시예 1에 있어서 암모니아수를 사용하지 않은 것 외에는 실시예 1과 마찬 가지로 반응 및 후처리를 실시하였다. 3－아미노메틸테트라히드로푸란의 수율은 11.1%였다. 부생물로서 2급 아민이 78.5% 생성되어 있었다.
[3－시아노테트라히드로푸란 유도체의 제조예]
[실시예 16]
3－클로로테트라히드로푸란 26.6g(250mmol), NaCN 18.4g(375mmol)과 N,N－디메틸포름아미드(이하, DMF라고 약기한다) 260mL를 오토클레이브에 넣었다. 150℃로 승온하여 5시간 반응시켰다. 반응 종료 후 석출된 염을 여과하여, 여과액을 가스 크로마토그래피에 의해 분석하였다. 3－시아노테트라히드로푸란의 수율은 87.1%였다. 또한, 주요 부생물로서 2, 5－디히드로푸란이 10.1% 생성되어 있었다. 감압 증류에 의해 3－시아노테트라히드로푸란 21.1g(217mmol)을 123℃／10.8kPa의 유분으로서 투명 액체로서 단리하였다.
[실시예 17－22]
실시예 16에 있어서, 용매의 종류, 반응 온도, 반응 시간을 표 2에 나타낸 바와 같이 바꾼 것 외에는 실시예 16과 마찬가지로 반응 및 후처리를 실시하였다. 결과를 실시예 16의 결과와 함께 표 2에 나타낸다. 또 표 2에는 각 용매의 유전율도 기록하였다.
표２
용매 유전율(*) 온도 시간 전화율 수율 2,5-DHF(#) (F·m-1) (℃) (h) (%) (%) 수율(%)
실시예 16 실시예 17 실시예 18 실시예 19 실시예 20 실시예 21 실시예 22 실시예 23 N,N-디메틸포름아미드 36.7(25) 150 5 100 87.1 10.1 디메틸 설폭시드 48.9(20) 130 4 100 89.6 8.8 1, 3-디메틸-2-이미다졸리디논 36.7(25) 120 4 76.7 59.6 12.7 N-메틸피롤리돈 32.0(25) 120 4 71.9 54.3 11.6 에탄올 23.8(25) 140 7 58.6 22.8 15.3 설포레인 43.3(30) 140 7 86.3 55.6 10.3 N,N-디메틸아세트아미드 37.8(25) 130 3 72.7 52.7 8.4 용매없음 - 150 5 6.4 4.0 0.1
(*)괄호안의 숫자는 유전율의 측정온도
(#)2,5-DHF: 2,5-디히드로푸란
[실시예 23]
실시예 16에 있어서, 용매를 사용하지 않은 것 외에는 실시예 16과 마찬가지로 반응 및 후처리를 실시하였다. 결과를 표 2에 나타낸다.
[실시예 24]
DMF를 용매로서 사용한 실시예 16에 있어서 반응 온도를 170℃, 반응 시간을 4시간으로 한 것 외에는 실시예 16과 마찬가지로 반응 및 후처리를 실시하였다. 전화율은 100%, 3－시아노테트라히드로푸란의 수율은 74.6%였다.
[실시예 25]
DMF를 용매로서 사용한 실시예 16에 있어서 용매량을 130mL로 한 것 외에는 실시예 16과 마찬가지로 반응 및 후처리를 실시하였다. 전화율은 100%, 3－시아노테트라히드로푸란의 수율은 87.0%였다.
[실시예 26]
실시예 25에 있어서, NaCN 대신에 KCN 24.4g(375mmol)을 사용한 것 외에는 실시예 25와 마찬가지로 반응 및 후처리를 실시하였다. 전화율은 80.8%, 3－시아노테트라히드로푸란의 수율은 54.8%였다.
[실시예 27]
실시예 25에 있어서 NaCN 대신에 아세톤시안히드린 31.9g(375mmol)을 사용하고, 또한 1,8－디아자비시클로〔5.4.0〕운데카－7－엔 41.9g(275mmol)을 사용한 것 외에는 실시예 25와 마찬가지로 반응 및 후처리를 실시하였다. 전화율은 81.7%, 3－시아노테트라히드로푸란의 수율은 54.5%였다.
[실시예 28]
디메틸설폭시드(이하, DMSO라고 약기한다)를 용매로서 사용한 실시예 17에 있어서 반응 온도를 120℃로 한 것 외에는 실시예 17과 마찬가지로 반응 및 후처리를 실시하였다. 전화율은 98.1%, 3－시아노테트라히드로푸란의 수율은 89.3%였다.
[실시예 29]
DMSO를 용매로서 사용한 실시예 17에 있어서 반응 온도를 110℃로 하고, 반응 시간을 8시간으로 한 것 외에는 실시예 17과 마찬가지로 반응 및 후처리를 실시하였다. 전화율은 94.3%, 3－시아노테트라히드로푸란의 수율은 86.3%였다.
[실시예 30]
DMSO를 용매로서 사용한 실시예 17에 있어서 NaCN의 사용량을 13.5g (275mmol)으로 한 것 외에는 실시예 17과 마찬가지로 반응 및 후처리를 실시하였다. 전화율은 99.7%, 3－시아노테트라히드로푸란의 수율은 87.0%였다.
[실시예 31]
실시예 25에 있어서 3－클로로테트라히드로푸란 대신에 3－(p－톨루엔설포네이트)－테트라히드로푸란 60.6g(250mmol)을 사용한 것 외에는 실시예 25와 마찬가지로 반응 및 후처리를 실시하였다. 3－시아노테트라히드로푸란의 수율은 71.3%였다.
[실시예 32]
실시예 25에 있어서 3－클로로테트라히드로푸란 대신에 3－(트리플루오로메탄 설포네이트)－테트라히드로푸란 55.0g(250mmol)을 사용한 것 외에는 실시예 25와 마찬가지로 반응 및 후처리를 실시하였다. 3－시아노테트라히드로푸란의 수율은 68.0%였다.
[말산 유도체로부터 3－할로겐화 또는 3－알킬 혹은 아릴설포네이트화테트라 히드로푸란 유도체의 제조예]
[실시예 33]
[제1공정(말산을 환원하는 공정)]
1L 오토클레이브에 말산 56.0g(418mmol), 물 400mL, 5% 루테늄 카본 분말 40g을 넣었다. 반응기내를 질소 치환한 후, 1MPa 게이지압의 수소로 반응계내를 가압하였다. 반응액을 100℃로까지 승온시킨 후, 수소압을 12MPa 게이지압으로 하여 24시간 반응을 실시하였다. 반응 종료 후, 촉매를 여과하여 감압 증류에 의해 34.2g(322mmol)의 1,2,4－부탄트리올을 185－190℃／2.4kPa의 유분으로서 얻었다. 수율은 77%였다.
[제2공정(트리올을 환화하는 공정)]
상기 제1공정에서 얻어진 1,2,4－부탄트리올 31.8g(300mmol), p－톨루엔 설폰산일수화물 0.3g을, 냉각 배출관을 구비한 75mL 3입구 플라스크에 넣었다. 반응계내를 6.6kPa의 감압으로 하여 반응기내를 140℃로 승온시켜 1,2,4－부탄트리올의 환화 반응을 실시하였다. 반응은 반응 증류의 형태로 실시되어, 환화 생성물인 3－히드록시테트라히드로푸란은 생성된 물과 함께 냉각 배출관을 통하여 반응계외로 배출되었다. 얻어진 수분을 포함하는 3－히드록시테트라히드로푸란으로부터 증류에 의해 수분을 제거하여, 25.6g(291mmol)의 3－히드록시테트라히드로푸란을 얻었다. 수율은 97%였다.
[제3공정(3－히드록시테트라히드로푸란을 할로겐화하는 공정)]
상기 제2공정에서 얻어진 3－히드록시테트라히드로푸란 24.7g(280mmol)과 DMF 85mL를 200mL 3입구 플라스크에 넣었다. 플라스크를 얼음욕에 담근 후, 상기의 N,N－디메틸포름아미드 용액에 염화티오닐 36.7g(308mmol)을 30분에 걸쳐서 적하하고, 적하 종료 후 실온에서 다시 6시간 반응을 계속하였다. 반응 종료 후, 질소 버블링에 의해 생성된 이산화황과 염화수소를 내보낸 뒤, 상압 증류에 의해 27.1g(254mmol)의 3－클로로테트라히드로푸란을 125－130℃의 유분으로서 얻었다. 수율은 91%였다.
이하에 말산 유도체로부터 3－할로겐화 또는 3－알킬 혹은 아릴설포네이트화 테트라히드로푸란 유도체를 제조하는 각 공정의 실시예를 각각 구체적으로 설명한다. 실시예 33 및 실시예 34 이후의 이들 각 공정을 적절히 조합함으로써 말산 유도체로부터 3－할로겐화 또는 3－알킬 혹은 아릴설포네이트화테트라히드로푸란 유 도체를 합성할 수 있다.
[실시예 34]
[제1공정]
실시예 33의 제1공정에 있어서, 촉매로서 5% 루테늄 카본 분말 40g 대신에 5% 로듐 카본 분말 40g를 사용하고, 수소압을 16MPa 게이지압으로 한 것 외에는 실시예 33의 제1공정과 마찬가지로 반응 및 증류를 실시하였다. 1,2,4－부탄트리올의 수율은 56%였다.
[실시예 35]
[제1공정]
실시예 33의 제1공정에 있어서, 반응 온도를 120℃로, 반응 시간을 6시간으로 바꾼 것 외에는 실시예 33의 제1공정과 마찬가지로 반응 및 증류를 실시하였다. 1,2,4－부탄트리올의 수율은 63%였다.
[실시예 36]
[제1공정]
실시예 33의 제1공정에 있어서, 용매로서 물 400mL 대신에 에탄올 400mL를 사용하고, 수소압을 16MPa 게이지압으로, 반응 시간을 90시간으로 바꾼 것 외에는 실시예 33의 제1공정과 마찬가지로 반응 및 증류를 실시하였다. 1,2,4－부탄트리올의 수율은 90%였다.
[실시예 37]
[제1공정]
실시예 33의 제1공정에 있어서, 용매로서 물 400mL 대신에 에탄올 400mL를 사용하고, 수소압을 16MPa 게이지압으로, 반응 온도를 120℃로, 반응시간을 70시간으로 바꾼 것 외에는 실시예 33의 제1공정과 마찬가지로 반응 및 증류를 실시하였다. 1,2,4－부탄트리올의 수율은 90%였다.
[실시예 38]
[제1공정]
500mL 오토클레이브에 말산 디메틸 50.0g(308mmol), 테트라히드로푸란 200mL, CuO/ZnO/Al2O3(CuO/ZnO/Al2O3은 각각 52.8중량%, 28.1중량%, 19.1중량%) 25g을 넣었다. 반응기내를 질소 치환한 후, 1MPa 게이지압의 수소로 반응계내를 가압하였다. 반응액을 180℃로까지 승온시킨 후, 수소압을 10MPa로 하여 4시간 반응을 실시하였다. 반응 종료후, 촉매를 여과하여 감압 증류를 실시하였다. 1,2,4－부탄트리올의 수율은 80%였다.
[실시예 39]
[제2공정]
실시예 33의 제2공정에 있어서, p－톨루엔설폰산일수화물 대신에 황산 0.3g을 사용한 것 외에는 모두 실시예 33의 제2공정과 마찬가지로 반응 및 증류를 실시하였다. 3－히드록시테트라히드로푸란의 수율은 98%였다.
[실시예 40]
[제2공정]
실시예 33의 제2공정에 있어서, p－톨루엔설폰산일수화물 대신에 트리플루오로 메탄설포산사마륨 0.5g을 사용한 것 외에는 모두 실시예 33의 제2공정과 마찬가지로 반응 및 증류를 실시하였다. 3－히드록시테트라히드로푸란의 수율은 97%였다.
[실시예 41]
[제2공정]
실시예 33의 제2공정에 있어서, p－톨루엔설폰산일수화물 대신에 H형 모데나이트 1.0g을 사용한 것 외에는 모두 실시예 33의 제2공정과 마찬가지로 반응 및 증류를 실시하였다. 3－히드록시테트라히드로푸란의 수율은 95%였다.
[실시예 42]
[제2공정]
실시예 33의 제2공정에 있어서, 반응시의 압력을 13.2kPa로 대신한 것 외에는 모두 실시예 33의 제2공정과 마찬가지로 반응 및 증류를 실시하였다. 3－히드록시테트라히드로푸란의 수율은 95%였다.
[실시예 43]
[제3공정]
실시예 33의 제3공정에 있어서, DMF 대신에 피리딘 22.1g(280mmol)과 톨루엔 50mL를 사용한 것 외에는 실시예 33의 제3공정과 마찬가지로 반응을 실시하였다. 반응 종료 후, 질소 버블링에 의해 생성된 이산화황과 염화수소를 추출한 뒤, 석출된 피리디늄염을 여과로 제거하고, 상압 증류함으로써 3－클로로테트라히드로푸란을 얻었다. 수율은 93%였다.
[실시예 44]
[제3공정]
진한 염산 50mL 및 염화 아연 76.4g(560mmol)을 250mL 3입구 플라스크 안에서 혼합한 후, 이 용액에 3－히드록시테트라히드로푸란 24.7g(280mmol)을 적하하였다. 2시간 환류시킨 후 상층을 분액하여, 진한 황산과 가열 환류시켰다. 생성물을 증류함으로써 3－클로로테트라히드로푸란을 얻었다. 수율은 78%였다.
[실시예 45]
[제3공정]
3－히드록시테트라히드로푸란 24.7g(280mmol)과 염화토실 53.5g (280mmol)을 에테르 150mL에 용해하고, 이 용액에 피리딘 44.3g(560mmol)의 에테르 50mL용액을 0℃에서 적하하였다. 반응 종료후 피리딘염산염을 여과 분별 후, 용매를 증류제거하여 잔존물을 에테르로부터 재결정시켰다. 40.0g(165mmol)의 3－(p－톨루엔설포네이트)－테트라히드로푸란을 얻었다. 수율은 59%였다.
[실시예 46]
[제3공정]
수소화나트륨 3.6g(150mmol)을 에테르 200mL에 현탁시키고 여기에 0℃에서 3－히드록시테트라히드로푸란 12.4g(140mmol)의 에테르 50mL용액을 서서히 적하하였다. 트리플루오로메탄설포닐클로라이드 33.7g(200mmol)를 적하하고, 3시간 환류시켰다. 냉각 후 물을 더하여 에테르층을 분리하고, 에테르를 증류제거 후 감압 증류에 의해 26.2g(119mmol)의 3－(트리플루오로메탄설포네이트)－테트라히드로푸란을 얻었다. 수율은 85%였다.
농의약 중간체로서 유용한 3－아미노메틸테트라히드로푸란 유도체가 얻어져, 농의약의 합성에 제공할 수 있다.

Claims (5)

  1. 일반식 (1)
    (화학식 1)
    Figure 112008004191681-PAT00019
    (식 중, R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7은 동일하거나 상이하여도 좋고, 수소 원자 또는 탄소수 1 내지 4의 탄화수소기를 나타낸다.)로 표시되는 3－시아노테트라히드로푸란 유도체의 시아노기를 환원하는 것을 특징으로 하는 일반식 (2)
    (화학식 2)
    Figure 112008004191681-PAT00020
    (식 중, R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7은 동일하거나 상이하여도 좋고, 수소 원자 또는 탄소수 1 내지 4의 탄화수소기를 나타낸다.)로 표시되는 3－아미노메틸테트라히드로푸란 유도체의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    암모니아의 존재하이면서 촉매로서 주기율표 제9족 또는 제10족의 금속 또는 금속 화합물의 존재하에 수소에 의해 3－시아노테트라히드로푸란 유도체의 시아노기를 환원하는 3－아미노메틸테트라히드로푸란 유도체의 제조방법.
  3. 제2항에 있어서,
    촉매가 코발트 또는 니켈의 금속 또는 금속 화합물인 3－아미노메틸테트라히드로푸란 유도체의 제조방법.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    암모니아가 암모니아수인 3－아미노메틸테트라히드로푸란 유도체의 제조방법.
  5. 제4항에 있어서,
    3－시아노테트라히드로푸란 유도체 1중량부에 대하여 물 0.05~2중량부의 존재하에서 반응을 실시하는 3－아미노메틸테트라히드로푸란 유도체의 제조방법.
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