KR20090060196A - 치환 데칼린-6-올-1-온 유도체의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

하기 화학식 2의 화합물 1 내지 50 중량％를 포함하는 용액에서 촉매의 존재 하에 하기 화학식 2의 화합물을 고리화시키고, 이로써 형성된 반응 혼합물을 임의로 증류에 의해 후처리하는 것을 특징으로 하는, 하기 화학식 1의 화합물의 제조 방법을 기술한다.

<화학식 1>

<화학식 2>

식 중에서, R¹, R², R³, R⁴는 서로 독립적으로 수소, C₁-C₆-알킬 또는 아릴이다.

농약, 제약 활성 성분, 향 및 방향 물질, 향료, 화장품 및 중합체를 위한 방법에서의 이들의 용도도 마찬가지로 청구되었다.

치환 데칼린-6-올-1-온 유도체, 브론스테드산, 루이스산, 복합 브론스테드-루이스산

Description

치환 데칼린-6-올-1-온 유도체의 제조 방법{PROCESS FOR THE PREPARATION OF SUBSTITUTED DECALIN-6-OL-1-ONE DERIVATIVES}

본 발명은 촉매 존재 하에서 특정 농도로 존재하는 전구체의 고리화(cyclization)에 의한 치환 데칼린-6-올-1-온 유도체의 제조 방법에 관한 것이다.

데칼린-6-올-1-온 유도체는 농약, 제약 활성 성분 또는 화장품 분야에서의 활성 성분의 제조에 가치 있는 출발 물질이다.

치환 데칼린 유도체의 합성은 문헌에서 다수의 반응으로 기술되어 있다. 딜스-알더(Diels-Alder) 반응은 다양한 데칼린 유도체의 합성을 가능하게 한다. 그러나, 딜스-알더 반응은 10번 위치에서 치환된 데칼린 유도체의 합성을 위한 만족스럽고 공업적으로 적용가능한 해결책을 제공하지 않는다. 6-메톡시-1-테르랄롤의 버치 환원(Birch reduction)에 이어지는 오펜하우어 산화(Oppenhauer Oxidation)는 디메틸리튬 큐프레이트와의 반응을 통해 10-메틸데칼린 유도체로 전환될 수 있는 엔올 에테르 케톤을 생성한다. 이러한 합성 경로는 많은 수의 단계 및 중간체에 요구되는 크로마토그래피 정제의 단점을 갖는다. 또한, 버치 환원을 수행하는 경 우, 액체 암모니아 중 화학량론적 양의 나트륨 용액을 사용해야 하지만, 이는 산업적으로 실용적이지 않다.

또한, 문헌 [Tetrahedron Letters 1977, 38, 3321]로부터 치환 데칼린은 또한 매우 희석된 용액에서 과량의 과염소산 존재 하에 양이온 고리화를 통해 얻을 수 있다는 것이 알려져 있다. 산업적 규모에서, 다량의 과염소산의 취급은 안전상의 높은 위험과 연관되고 따라서 피해야 한다. 반응 용액의 고도의 희석은 문헌 [K. Peter, C. Vollhardt, Neil E. Schore, Organische Chemie [Organic Chemistry], 4th edition, 2005, Wiley-VCH Verlag, Weinheim, pages 56-57 and 403]에 기술된 바와 같이, 분자내 폐환에 매우 결정적으로 중요하다. 그러나, 이러한 반응 절차는 공간-시간 수율이 크게 감소하고 다량의 용매 사용이 요구되어 공정을 실용성이 없게 하기 때문에 대규모 산업 공정에 매우 불리하다. 반응 혼합물의 컬럼 크로마토그래피 후작업에 대한 요구는 매우 결정적인 방식으로 이러한 방법의 대규모 산업적 사용을 지연시키고 있다.

따라서, 데칼린 유도체의 큰 중요성을 고려하면, 상기 기술된 단점을 피하는 그의 제조 방법을 제공하는 것이 필요하다.

본 발명은 하기 화학식 2의 화합물 1 내지 50 중량％를 포함하는 용액에서 촉매의 존재하에서 하기 화학식 2의 화합물을 고리화시키고, 이로써 형성된 반응 혼합물을 임의로 증류에 의해 후처리하는 것을 특징으로 하는, 하기 화학식 1의 화합물의 제조 방법을 기술한다.

식 중에서, R¹, R², R³, R⁴는 서로 독립적으로 수소, C₁-C₆-알킬 또는 아릴이다.

R¹, R², R³, R⁴를 위한 알킬로서 C₁-C₆-알킬이 적합하고, R¹, R², R³, R⁴가 아릴일 경우에는 페닐 또는 아릴이 적합하다.

특히 바람직하게는, R¹, R², R³은 수소이고, R⁴는 메틸이다.

본 발명에 따른 방법은 촉매 존재 하에서 수행된다. 촉매는 예를 들어 브론스테드산, 루이스산 및 복합(conjugated) 브론스테드-루이스산이다. 바람직한 브론스테드산은 헤메트 산도 함수 (Hammett acidity function)가 -12 미만, 바람직하게는 -12 내지 -20, 특히 바람직하게는 -12 내지 -15, 매우 특히 바람직하게는 -12 내지 -13인 화합물, 이온 또는 기이다. 언급될 수 있는 예는 과염소산, 할로술폰산, 예를 들어 특히 클로로술폰산, 플루오로술폰산, 퍼플루오로알칸술폰산, 예를 들어 특히 트리플루오로메탄술폰산이다.

바람직한 루이스산은 붕소, 알루미늄, 갈륨, 안티몬, 주석, 탄탈, 티탄, 아연, 비소, 니오븀 및 다른 전이금속의 할라이드, 바람직하게는 플루오라이드 또는 클로라이드이다. 또한, 상기 언급된 화합물은 여기서 착체 형태로, 예를 들어 이들의 에테르, 알코올 또는 아민 부가물로서 또는 상응하는 할로히드릭산과의 부가물로서 사용될 수 있다.

바람직한 공액 브론스테드-루이스산은 산도가 루이스산과의 조합을 통해 증가되는 강한 양성자성 산이다. 언급될 수 있는 예는 산화 브론스테드산, 예를 들어 황산, 플루오로술폰산, 퍼플루오로알칸술폰산, 예를 들어, 특히 트리플루오로메탄술폰산과 조합된 루이스산, 예를 들어 붕소, 알루미늄, 갈륨, 안티몬, 주석, 탄 탈, 티탄, 아연, 비소, 니오븀 및 다른 전이 금속의 삼산화황, 플루오라이드 또는 클로라이드이다.

촉매는 본 발명에 따른 방법에서 화학식 2의 출발 물질을 기준으로 0.001 내지 50 몰％, 바람직하게는 0.001 내지 25 몰％, 특히 바람직하게는 0.5 내지 10 몰％의 양으로 사용된다.

사용된 촉매는 바람직하게는 예를 들어 출발 물질을 기준으로 1 내지 10 몰％의 농도의 과염소산이다.

본 발명에 따른 방법의 반응 온도는 예를 들어 -100 내지 200℃, 바람직하게는 -20 내지 100℃일 수 있다. 반응을 특히 바람직하게는 실온(25℃)에서 수행한다.

본 발명에 따른 방법의 반응 압력은 예를 들어 1 hPa 내지 20 MPa, 바람직하게는 100 hPa 내지 2 MPa일 수 있고, 특히 바람직하게는 반응 압력이 주변 압력이다.

본 발명에 따른 방법은 용매에서 수행될 수 있다. 적합한 용매는 예를 들어 탄소 양이온을 제거(scavenge)하고 그를 안정한 중간체로 전환시킬 수 있는 것들, 예를 들어 물, 카르복실산 무수물, 예를 들어 아세트산 무수물, 말레산 무수물, 부티르산 무수물 및 프로피온산 무수물, 카르복실산 클로라이드, 카르복실산, 예를 들어 아세트산, 포름산, 부티르산 및 프로피온산, 알칸올, 아민, 방향족 알코올, 알데히드 및 케톤이다. 용매 혼합물에서 반응을 수행하는 것도 또한 가능하다. 이를 위해서, 예를 들어 상기 언급된 반응성 용매 중 하나와 불활성 용매, 예를 들 어 카르복실산 에스테르, 예컨대 에틸 아세테이트, 부틸 아세테이트, 벤질 벤조에이트, 임의로 할로겐화된 방향족 및/또는 지방족 탄화수소, 예컨대 벤진, 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 클로로벤젠, 디클로로벤젠, 페트롤륨 에테르, 펜탄, 헥산, 시클로헥산, 디클로로메탄, 클로로포름 또는 테트라클로로메탄; 에테르, 예를 들어 디에틸 에테르, 디이소프로필 에테르, 디옥산, 메틸 tert-부틸 에테르, 테트라히드로푸란 또는 에틸렌 글리콜 디메틸 또는 디에틸 에테르; 니트릴, 예를 들어 아세토니트릴, 프로피오니트릴 또는 벤조니트릴; 아미드, 예를 들어 N,N-디메틸포름아미드, N,N-디메틸아세트아미드, N-메틸포름아닐리드, N-메틸피롤리돈 또는 헥사메틸포스포르아미드; 황 화합물, 예를 들어 술폴란의 혼합물을 사용할 수 있다. 바람직한 용매는 카르복실산 무수물 및 카르복실산과 이들의 혼합물, 특히 바람직하게는 아세트산 무수물이다.

또한, 용매를 첨가하지 않는 반응을 수행하는 것이 가능하다. 특히 화학식 2의 출발 물질이 반응 조건 하에서 액체일 경우에 그러하다.

반응 용액 중 바람직한 출발 물질의 농도는 1 중량％ 내지 50 중량％, 특히 바람직하게는 5 내지 20 중량％, 매우 특히 바람직하게는 8 내지 15 중량％이다.

반응을 수행하기 위해, 절차는 예를 들어 임의로는 용매 첨가와 함께 화학식 2의 화합물을 도입하고, 용매에 촉매 또는 임의로는 그의 용액을 첨가하는 것을 포함할 수 있다. 별법으로, 촉매(임의로는 용매 중의 촉매)의 초기 충전 및 용매와 함께 또는 용매 없는 출발 물질의 후속 첨가도 또한 가능하다. 출발 물질 및 촉매의 동시 계량 첨가도 마찬가지로 가능하다.

반응 혼합물은 예를 들어 금속, 예컨대 나트륨, 칼륨, 칼슘, 리튬 또는 세슘의 히드록시드, 카르보네이트 및 히드로겐카르보네이트와 같은 염기로 촉매를 중화시킴으로써 후처리된다. 알칼리 금속의 히드록시드가 바람직하고, 칼륨 히드록시드 및 나트륨 히드록시드가 특히 바람직하다.

생성된 조질(crude) 용액은 정제를 위해 0.1 Pa 내지 100 kPa 사이에서 증류될 수 있다. 압력은 바람직하게는 1 Pa 내지 50 kPa, 특히 바람직하게는 1 Pa 내지 1 kPa의 범위이다.

본 발명에 따른 방식에서, 바람직한 데칼린-6-올-1-온 유도체는 단일 단계에서 단순한 후처리 후 높은 화학적 수율로 수득된다.

본 발명에 따라 제조될 수 있는 화학식 1의 화합물은 특히 농약, 제약 활성 성분, 향 및 방향 물질, 향료, 화장품 분야의 활성 성분의 제조 방법 및 중합체에서 사용하기에 특히 적합하다.

격렬한 교반과 함께, 70％ 과염소산 수용액 (0.32 g, 3 몰％)을 아세트산 무수물 (250 ㎖)에 첨가하였다. 이어서, 출발 물질(14.8 g)을 교반하면서 아세트산 무수물 (100 ㎖)에 적가하였다. 실온에서 4시간 후, 출발 물질을 더이상 반응 혼합물에서 검출할 수 없었다. 반응 혼합물을 1N NaOH 200 ㎖에 부은 후, 45％ NaOH로 pH 7 내지 8로 조절하고 메틸 tert-부틸 에테르 (2x120 ㎖)로 추출하였다. 합한 유기상을 증류수 2x40 ㎖로 추출하고 Na₂SO₄ 상에서 건조시켰다. 이어서, 용매를 진공에서 증류 제거하였다. 남아있는 오일성 잔류물을 10％ 농도 메탄올성 NaOH (200 ㎖)에서 1시간 동안 끓였다. 반응 혼합물을 물 200 ㎖로 희석하고 DCM (2x200 ㎖)으로 추출하였다. 합한 유기상을 물 2x100 ㎖로 추출하고, 유기상의 용매를 진공에서 제거하였다. 125℃ 및 1 Pa에서 진공 증류는 투명한 담황색 오일의 형태로 생성물을 생성하였다.

Claims (9)

1. 하기 화학식 2의 화합물 1 내지 50 중량％를 포함하는 용액에서 촉매의 존재 하에 하기 화학식 2의 화합물을 고리화시키고, 이로써 형성된 반응 혼합물을 임의로 증류에 의해 후처리하는 것을 특징으로 하는, 하기 화학식 1의 화합물의 제조 방법.

   <화학식 1>

   

   <화학식 2>

   

   식 중에서, R¹, R², R³, R⁴는 서로 독립적으로 수소, C₁-C₆-알킬 또는 아릴이다.
2. 제1항에 있어서, 촉매가 브론스테드산, 루이스산 및/또는 복합(conjugated) 브론스테드-루이스산인 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제2항에 있어서, 촉매가 헤메트 산도 함수(Hammett acidity function)에 따라 -12 미만의 값을 갖는 브론스테드산인 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제2항에 있어서, 촉매가 붕소, 알루미늄, 갈륨, 안티몬, 주석, 탄탈, 티탄, 아연, 비소 또는 니오븀의 할라이드 그 자체로서 할라이드, 또는 에테르, 알코올, 아민 부가물 또는 상응하는 히드로할릭산의 부가물로서 그의 착체의 군으로부터의 루이스산인 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 화학식 2의 화합물을 기준으로 0.001 내지 50 중량％의 양으로 촉매를 사용하는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 화학식 2의 화합물의 5 내지 20 중량％의 용액에서 반응을 수행하는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 반응 혼합물의 증류 후처리를 0.1 Pa 내지 100 kPa에서 진공 증류에 의해 수행하는 것을 특징으로 하는 방법.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 촉매를 용매로서 카르복실산 무수물에 먼저 도입하고, 화학식 2의 화합물을 적가로 계량투입하는 것을 특징으로 하는 방법.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따라 제조된 화학식 1의 화합물의 농약, 제약 반응성 성분, 향 및 방향 물질, 향료, 화장품 및 중합체의 제조 방법에서의 용도.