KR20100034700A - 헤테로사이클의 제조 방법 - Google Patents

헤테로사이클의 제조 방법 Download PDF

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KR20100034700A
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토마스 퀘벨백크
만프레드 노이만
마리안네 오메이스
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에보니크 데구사 게엠베하
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Abstract

본 발명은 방향족 디니트릴을 아미노 알콜과 촉매접촉 반응시켜 헤테로사이클을 제조하는 방법에 관한 것으로, 여기서는 아미노 알콜 및 촉매를 초기에 투입하고, 방향족 디니트릴을 실온에서 계측하고, 추가의 용매를 반응중에 분배한 후, 반응 종반에 잉여량의 아미노 알콜을 완전히 또는 거의 완전히 제거하고, 이를 비극성 용매로 대체하여, 헤테로사이클의 양을 기준으로 20 중량％ 이하의 아미노 알콜 함량을 갖는 조질의 생성물을 얻는다.
방향족 디니트릴, 아미노 알콜, 헤테로사이클.

Description

헤테로사이클의 제조 방법{PROCESS FOR PREPARING HETEROCYCLES}
본 발명은 방향족 디니트릴과 아미노 알콜의 촉매접촉 반응에 의하여 화학식 1의 헤테로사이클을 제조하는 방법에 관한 것이다.
본 발명에 의한 방법으로 얻을 수 있는 화학식 1의 헤테로사이클은 기타의 용도중에서도 중합체에서의 쇄 연장제 또는 가교제로서 사용될 수 있다 (미국 특허 제4,806,267호 및 문헌[Culbertson, Prog . Polym . Sci. 27(2002) 579-626]).
독일 특허 출원 공개 공보 제21 35 644 A1호에는 방향족 니트릴 및 아미노 알칸올로부터의 고리형 이미드 에스테르의 비-촉매접촉 제조 방법이 기재되어 있으며, 반응 시간은 20 시간보다 더 길다. 이 문헌에서 반응은 부산물의 생성을 억제하기 위하여 보호 기체하에서 실시된다. 반응 혼합물은 재결정화를 비롯한 방법에 의하여 후처리된다.
마찬가지로, 독일 특허 출원 공개 공보 제21 53 513 A1호에는 염기의 존재하에서의 N,N'-비스(3-할로프로필)디카르복스아미드 또는 비스(3-할로프로필)디카르복스이미데이트의 반응을 제외한 옥사진의 제조 방법이 기재되어 있다. 이 문헌에서는 또한 재결정화에 의하여 후처리된다.
미국 특허 제4,806,267호(Culbertson et al.)에는 비스옥사졸린과의 혼합물 형태인 것을 제외하고 촉매로서 질산카드뮴 또는 아세트산아연 그리고, 용매로서 크실렌의 존재하에 각종 아미노 알칸올과 디니트릴의 혼합물의 반응에 의한 비스옥사진의 제조 방법이 기재되어 있다. 이 특허 문헌에서도 또한 반응 시간은 10 내지 20 시간이다.
문헌[Culbertson, Prog. Polym. Sci. 27(2002) 579-626]에서도 마찬가지로 촉매로서 아세트산아연 및, 용매로서 크실렌의 존재하에 니트릴과 아미노 알콜의 반응에 의한 옥사진의 합성이 기재되어 있다.
유럽 특허 출원 공개 공보 제1,548,012A2호에는 아연 촉매 및, 용매로서 크실렌의 존재하에 테레프탈로니트릴 또는 이소프탈로니트릴을 1,2-아미노 알콜과 반응시키는 페닐렌비스이속사졸린의 촉매접촉 제조 방법이 기재되어 있다. 공정의 추가의 변형예에서, 반응은 추가의 용매, 예를 들면 크실렌의 부재하에 실시된다.
본 발명은 공업적 규모로 실시 가능하며 그리고 개선된 공간-시간 수율이 우수하며, 또한 아미노 알콜의 고급 동족체를 사용할 경우 반응 혼합물로부터 목표 생성물을 제거할 수 있는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 보다 구체적으로, 본 발명에 의한 방법은 잉여량의 제제 또는 용매의 재순환이 가능하여야만 한다.
아미노 알콜의 고급 동족체를 사용하는 경우 반응 혼합물의 후처리은 페닐렌 비스옥사졸린의 제조 방법에 비해 특히 곤란하다. 반응 혼합물은 종종 반응의 종반에 겔과 같이 되어 예를 들면 여과에 의한 제거가 불가능하게 된다. 다른 경우에서, 목적하는 표적 생성물은 반응 혼합물중에서 매우 미세하게 분포된 침전물을 형성하며, 이는 지나치게 긴 시간 동안 여과 제거될 수 있어서 필터가 막힐 우려가 있다.
놀랍게도, 아미노 알콜의 고급 동족체를 사용하는 경우 반응 혼합물의 후처리은 화학식 3의 아미노 알콜을 적절한 비극성 용매로 전부 또는 거의 전부 대체하여 상당히 간략화될 수 있다. 이러한 방법으로, 화학식 1의 헤테로사이클의 양을 기준으로 20 중량％ 이하의 화학식 3의 아미노 알콜 잔류 함량을 갖는 조질의 생성물을 얻는다. 그후, 목적하는 표적 생성물은 비극성 용매를 사용하여 결정화시킨 후, 여과에 의하여 단순한 방식으로 제거할 수 있다. 화학식 1의 헤테로사이클의 결정화 또는 여과에 필수적인 사항은 화학식 3의 아미노 알콜의 부재 또는, 조질의 생성물중에서 매우 낮은 농도의 아미노 알콜의 존재인데, 이는 페닐렌비스이속사졸린과는 반대로, 아미노 알콜의 고급 동족체의 경우 해당 아미노 알콜의 존재하에서 충분한 결정이 형성되지 않기 때문이다.
놀랍게도, 개선된 공간-시간 수율이 우수한 화학식 1의 헤테로사이클, 특히 옥사진의 제조 방법을 발견하였다. 본 발명에 의한 방법은 반응중에 추가의 용매를 첨가하지 않고 실시하며, 화학식 3의 아미노 알콜 반응물은 반응 혼합물에 과량으로 첨가하고, 그리하여 용매로서 작용할 수 있다. 반응 혼합물은 공정 조건하에 서 효과적으로 교반될 수 있다. 게다가, 반응 시간은 10 시간 미만으로 비교적 짧으며, 또한 본 발명에 의한 방법의 수율은 75％ 이상으로 우수하다.
그러므로, 본 발명은 하기 화학식 2의 방향족 디니트릴을 하기 화학식 3의 아미노 알콜과 촉매접촉 반응시켜 하기 화학식 1의 헤테로사이클을 제조하는 방법을 제공하며, 여기서는 화학식 3의 아미노 알콜 및 촉매를 초기에 투입하고, 화학식 2의 방향족 디니트릴을 반응 온도에서 계측하고, 추가의 용매를 반응중에 분배하고, 그후 반응 종료후 잉여량의 아미노 알콜을 비극성 용매로 완전히 또는 거의 완전히 대체하여, 화학식 1의 헤테로사이클의 양을 기준으로 20 중량％ 이하의 아미노 알콜 함량을 갖는 조질의 생성물을 얻는다.
Figure 112009058005753-PAT00002
Figure 112009058005753-PAT00003
상기 화학식에서, R1, R2, R3, R4, R5 및 R6은 서로 동일하거나 또는 상이하며, 각각 수소, 알킬, 아릴, -COOH 또는 -NH2이고, n은 0 내지 4, 바람직하게는 1 내지 4, 바람직하게는 1 내지 3, 더욱 바람직하게는 1 내지 2이다.
본 발명에 의한 방법에 사용되는 화학식 3의 아미노 알콜은 n이 1 내지 4, 바람직하게는 1 내지 3, 더욱 바람직하게는 1 내지 2인 화합물이 바람직하다. 화학식 3의 아미노 알콜은 R1, R2, R3, R4, R5 및 R6형 치환체로서 수소 또는 가교 또는 비가교된 C1-C4 알킬기를 갖는 것이 바람직하며, R1, R2, R3, R4, R5 및 R6형의 모든 치환체는 수소인 것이 더욱 바람직하다. 3-아미노-1-프로판올은 본 발명에 의한 방법에 사용되는 것이 가장 바람직하다.
본 발명에 의한 방법에서, 또한 화학식 3의 각종 아미노 알콜의 혼합물을 사용할 수도 있다. 아미노 알콜은 반응물로서 그리고 반응중의 용매로서 작용할 수 있으므로, 아미노 알콜의 혼합물이 아니라, 화학식 3의 아미노 알콜 단 하나만을 사용하는 것이 이롭다. 이러한 방법으로, 본 발명에 의한 방법에 의하여 화학식 1의 헤테로사이클을 선택적으로 제조하는 것이 가능하다.
본 발명에 의한 방법에서, 촉매로서 아연 화합물을 사용하는 것이 이로운 것으로 밝혀졌으며, 하나의 아연 화합물 또는, 복수의 아연 화합물의 혼합물을 서로 함께 사용할 수 있다. 가교 또는 비가교된 것일 수 있는 C2-C10 포화 지방족 카르복실산의 아연 카르복실레이트, 예를 들면 아세트산아연, 프로피온산아연, n-부티르산아연, 이소부티르산아연 등 또는, 아연 2-에틸헥사노에이트를 사용하는 것이 바람직하며, 이들 각각은 개별적인 성분으로서 또는, 복수의 성분의 혼합물로서 사용될 수 있다.
그러나, 본 발명에 의한 방법에서, 촉매로서 아연 2-에틸헥사노에이트를 사용하는 것이 특히 바람직하다. 아연 2-에틸헥사노에이트를 사용하는 경우의 잇점은, 반응계에서의 용해도가 비교적 우수한 상기 액체 촉매는 여과후 모액중에 잔존하므로 단순한 방식으로 그리고 완전히 또는 거의 완전히 추가의 수성 후처리을 실시하지 않고도 제거할 수 있다는 점이다. 기타의 아연 화합물, 예를 들면 아세트산아연은 본 발명에 의한 방법의 반응 혼합물중에서 난용성이며, 그리하여 이들을 사용할 경우, 표적 생성물로부터 촉매를 제거하기 위하여 반응 혼합물의 후처리에 서 추가의 공정 단계를 필요로 한다.
카르복실산아연을 사용하는 것이 바람직하며, 이는 높은 촉매 활성과 함께 동시에 최소의 가능한 독성 및 취급 용이성, 동시에 우수한 이용 가능성을 제공하는 잇점을 갖는다.
본 발명에 의한 방법에서, 화학식 3의 아미노 알콜 및 촉매는 반응기에 초기에 투입하고, 화학식 2의 방향족 디니트릴은 반응 온도에서 계측한다. 화학식 2의 디니트릴은 장시간, 바람직하게는 1 내지 4 시간, 바람직하게는 2 내지 3 시간에 걸쳐 연속적으로 첨가하여야 한다. 그 결과, 반응 혼합물중의 화학식 2의 방향족 디니트릴의 농도는 전체 반응에 걸쳐 낮게 유지되며, 기체의 배출은 공업적 시스템에서 효율적으로 조절될 수 있다.
본 발명에 의한 방법에서, 화학식 2의 방향족 디니트릴은 화학식 3의 아미노 알콜 및 촉매로 이루어진 반응 혼합물에 고체로서 또는 용융물로서 첨가할 수 있다. 본 발명에 의한 방법에 사용된 화학식 2의 방향족 디니트릴은 1,3-디니트릴 또는 1,4-디니트릴인 것이 바람직하다. 본 발명에 의하면 1,3- 및 1,4-디니트릴의 혼합물을 사용할 수도 있다.
본 발명에 의한 방법에서 화학식 2의 디니트릴 대 화학식 3의 아미노 알콜의 몰비는 1:2 이상이 바람직하며, 1:(4 내지 10)의 몰비를 사용하는 것이 바람직하며, 1:(7 내지 9)의 몰비를 사용하는 것이 더욱 바람직하다.
화학량론적 과량의 화학식 3의 아미노 알콜은 추가의 용매, 예를 들면 크실렌을 반응중에 분배할 수 있도록 한다. 그리하여, 반응은 추가의 용매를 첨가하지 않고도 본 발명에 의한 방법으로 실시한다. 본 발명에 의한 방법에서 반응에 사용된 용매는 화학식 3의 아미노 알콜이다. 이는 반응이 더 높은 반응 온도에서 실시되도록 한다. 반응 온도가 화학식 3의 아미노 알콜의 비등 온도보다 낮은 경우 반응 혼합물이 비등되지 않으므로 특히 이롭다. 종래 기술의 방법에서, 반응은 종종 크실렌의 존재하에 실시된다. 크실렌 및 화학식 3의 일부 아미노 알콜은 최소 비점에서 공비혼합물을 형성하여 반응 혼합물이 반응중에 그리고 또한 디니트릴의 첨가중에 비등하게 된다. 이러한 반응 조건은 첫번째로는 최대 반응 온도를 제한하며, 두번째로는 디니트릴 고체의 첨가를 위한 기술적 용해를 필요로 한다.
그러므로, 반응은 약 50℃ 내지 약 200℃, 바람직하게는 110℃ 내지 170℃, 바람직하게는 130℃ 내지 150℃ 범위내의 온도에서 본 발명에 의하여 실시될 수 있다.
추가의 용매를 사용한 분배는 반응 시간을 단축시키며, 그리하여 공간-시간 수율도 크게 개선시킨다. 게다가, 이러한 방법은 반응 혼합물의 후처리을 단순화시킨다.
본 발명에 의한 방법에서의 반응은 0.5 bar 내지 10 bar, 바람직하게는 0.6 bar 내지 1.5 bar, 더욱 바람직하게는 0.7 bar 내지 1.2 bar의 압력, 특히 대기압하에서 실시되는 것이 바람직하다. 본 발명에 의한 방법의 특정의 실시태양에서, 반응은 약간 감소된 압력에서, 즉 0.6 내지 0.9 bar, 바람직하게는 0.7 내지 0.9 bar의 압력에서 실시된다. 이와 같이 대기압보다 약간 감소된 압력은 반응중에 형성되는 암모니아 오프가스를 더 간단히 제거할 수 있다.
본 발명의 화학식 2의 디니트릴과 화학식 3의 아미노 알콜의 반응은 회분식으로, 반연속적으로 또는 연속적으로 실시할 수 있다. 이는 공정의 추가의 중요한 잇점을 이루는 기술적인 필요 조건에 의하여 융통성 있게 취급될 수 있다.
본 발명에 의한 공정에서, 화학식 2의 디니트릴 첨가후, 또다른 1 내지 5 시간, 바람직하게는 2 내지 4 시간 동안 반응 온도에서 반응 혼합물을 교반하는 것이 이롭다. 후반응 시간의 정확한 기간은 연속 분석에 의하여, 예를 들면 오프가스 스트림의 기체 크로마토그래피에 의하여 결정할 수 있으며, 후반응은 암모니아가 더 이상 검출되지 않을 경우 종료될 수 있다.
본 발명에 의한 방법의 총 반응 시간, 반응물의 첨가 및 후반응을 위한 시간은 온도에 따라 결정되며, 본 발명에 의하면 2 내지 9 시간 범위내가 된다. 그러나, 110℃ 내지 170℃의 반응 온도에서, 4 내지 8 시간, 특히 5 내지 7 시간의 총 반응 시간을 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 비교적 짧은 반응 시간은 일부 방법이 20 내지 25 시간의 상당히 더 긴 반응 시간을 사용하여야만 하였던 오늘날까지 공지된 방법에 비하여 추가의 잇점을 갖는다. 그래서, 이로운 방식으로 공간-시간 수율을 증가시킬 수 있으며, 이는 공업적 공정의 경제적 효용성에 중요한 역할을 한다.
본 발명에 의한 방법의 후반응에 이어서, 잉여량의 아미노 알콜의 제거를 바람직하게는 증류에 의하여 실시한다.
이에 따라, 본 발명에 의한 반응 혼합물의 후처리의 바람직한 실시태양에서, 화학식 3의 아미노 알콜의 잉여량의 40 내지 70 중량％, 더욱 바람직하게는 55 내 지 65 중량％를 우선 감압하에, 더욱 바람직하게는 75 내지 400 mbar, 가장 바람직하게는 100 내지 300 mbar하에 증류에 의하여 제거한다.
그후, 아미노 알콜의 증류 제거후 반응 혼합물중에 잔류하는 화학식 3의 아미노 알콜의 부분은 추가의 비극성 용매를 첨가하여 증류 제거하는 것이 바람직하며, 이 경우 추가의 비극성 용매는 연속적으로 계측하며, 동시에 아미노 알콜은 추가의 비극성 용매와 함께 반응 혼합물로부터 증류 제거하는 것이 바람직하다. 증류 제거될 아미노 알콜 및 비극성 용매로 실질적으로 이루어진 증류물의 양에 해당하는 반응 혼합물에 추가의 비극성 용매의 양을 계측하는 것이 특히 바람직하다. 추가의 비극성 용매는 화학식 3의 아미노 알콜 대신에 표적 화합물, 즉 화학식 1의 헤테로사이클을 위한 용매 및/또는 현탁 매질로서 작용한다. 증류 제거한 아미노 알콜 및 증류 제거한 추가의 비극성 용매는 적절한 시점에서 본 발명에 의한 방법으로 재순환시킬 수 있다.
적절한 추가의 비극성 용매는 비점이 100℃ 이상, 바람직하게는 115℃ 내지 145℃이며, 화학식 3의 아미노 알콜 및 화학식 1의 헤테로사이클에 대하여 불활성인 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명에 의한 방법에서, 방향족 용매, 예를 들면 톨루엔, 에틸벤젠, o-, m- 또는 p-크실렌, 이들 방향족 용매의 혼합물을 사용한다. 각각의 경우에서 사용한 화학식 3의 아미노 알콜과 함께 최소 비점에서 공비혼합물을 형성하는 비극성 용매를 사용하는 것이 바람직하다. 3-아미노-1-프로판올을 사용하는 경우, 이러한 목적에 적절한 비극성 용매로는 크실렌이 있다.
이러한 방식으로, 화학식 1의 헤테로사이클의 양을 기준으로 20 중량％ 이 하, 바람직하게는 3 내지 10 중량％의 화학식 3의 아미노 알콜 함량을 갖는 조질의 생성물을 얻으며, 이로부터 화학식 1의 헤테로사이클을 효과적으로 결정화시킬 수 있다. 조질의 생성물은 화학식 1의 헤테로사이클의 양을 기준으로 20 중량％, 바람직하게는 10 중량％의 화학식 3의 아미노 알콜의 최대 함량을 갖는 비극성 용매를 용매로서 갖는다.
유럽 특허 출원 공개 공보 제1,548,012A2호에 의한 방법과는 대조적으로 조질의 생성물중의 화학식 3의 아미노 알콜의 매우 낮은 양으로 인하여, 2 개의 액상이 형성되지 않으며, 그리하여 가용화제, 예를 들면 사용한 화학식 3의 아미노 알콜을 제외한 알콜을 사용하여 분배될 수 있다. 가용화제와 함께 분배시키는 것은 잉여량의 화학식 3의 아미노 알콜 및 비극성 용매의 후처리가 비교적 단순하여 이로운데, 이는 특히 유럽 특허 출원 공개 공보 제1,548,012A2호에서 사용한 바와 같이 이소프로판올이 화학식 3의 일부 아미노 알콜과의 공비혼합물을 형성하기 때문이다.
목적하는 표적 생성물인 화학식 1의 헤테로사이클은 조질의 생성물로부터 재결정화시킬 수 있다. 이러한 방식으로, 화학식 1의 헤테로사이클의 결정을 얻으며, 종래 기술의 방법과는 대조적으로 당업자에게 공지된 방법에 의하여 용이하게 여과 제거할 수 있다. 특히, 본 발명에 의한 방법은 화학식 1의 헤테로사이클을 필터 유착 없이 여과 제거할 수 있게 한다. 화학식 1의 헤테로사이클의 공기 민감성으로 인하여, 여과는 질소 대기하에서 실시하는 것이 바람직하다.
여과후 잔류하는 모액은 후처리을 위한 공정 단계로 재순환시킬 수 있으며, 이는 비극성 용매 및 아미노 알콜의 동시 증류의 상류에서 비극성 용매와 함께 또는 비극성 용매 대신에 실시하는 것이 바람직하다. 이와 같은 모액의 재순환은 수율을 추가로 더 개선시킨다. 모액의 재순환은 본 발명에 의한 방법에서 유럽 특허 출원 공개 공보 제1,548,012A2호에 비하여 상당히 간략화되었는데, 이는 모액이 주로 비극성 용매로 이루어져 본 발명에 의한 방법에서의 모액을 재순환시키게 되어 복잡한 후처리은 필요치 않기 때문이며, 특히 가용화제를 분배시키는 것이 바람직하기 때문이다.
본 발명에 의한 방법의 반응에 사용된 촉매가 아연 2-에틸헥사노에이트인 경우, 촉매는 모액중에 잔존한다. 목적하는 표적 생성물로부터 촉매를 제거하기 위한 추가의 후처리 단계는 필요치 않다. 이러한 방식으로, 첫째, 촉매를 제거하는 것은 매우 단순하며, 둘째 결정은 고 순도로 얻게 된다.
화학식 1의 헤테로사이클의 결정을 본 발명에 의한 방법에서 바람직하게는 C1-C4 알콜, 바람직하게는 메탄올, 에탄올 또는 이소프로판올, 더욱 바람직하게는 메탄올을 사용하여 반복적으로 세정한 후, 감압하에, 바람직하게는 10 내지 25 mbar의 압력에서 그리고 80℃ 내지 100℃의 온도에서 3 내지 5 시간 동안 건조시킨다.
난용성 아연 화합물, 예를 들면 아세트산아연을 본 발명에 의한 방법의 반응에 촉매로서 사용할 경우, 화학식 1의 헤테로사이클의 결정을 우선 물로 세정하여 촉매를 제거하는 것이 바람직하다. 단지 그후, 결정을 알콜로 세정한다.
하기의 실시예는 본 발명에 의한 방법을 추가로 예시하기 위한 것이며, 본 발명을 이와 같은 실시태양으로 어떠한 방법으로도 한정하여서는 아니된다.
실시예 1
반응은 내부 온도계, 교반기 슬리브와 교반기 모터가 구비된 패들 교반기, 오일 배쓰에 의한 가열, 물 분리기, 환류 응축기 및, 배출되는 암모니아를 모니터하기 위하여 기포 계수기가 구비된 오프가스 라인이 장착된 2 ℓ 4-목 교반 플라스크내에서 실시하였다. 이를 위하여, 600.0 g의 3-아미노-1-프로판올(7.9 mol) 및 5.0 g의 아연 2-에틸헥사노에이트(0.01 mol)를 반응 용기에 초기에 투입하고, 교반하면서 약 140℃의 온도로 조절하였다. 128.0 g의 테레프탈로니트릴(1.0 mol)을 반응기중의 반응 용액에 2.5 시간 동안 연속적으로 첨가하였다. 테레프탈로니트릴의 첨가 완료후, 교반을 140℃에서 3.5 시간 동안 지속하였다. 용액은 반응기내에 존재한다. 반응의 진행은 오프가스 형성을 통하여 그리고 GC 분석을 통하여 측정한다. 후반응 시간 종료시, 최소량의 오프가스만이 형성되었다. 반응은 표적 생성물의 방향으로 전환율 >99％로 실시되었다.
반응이 종료된 후, 잉여량의 3-아미노-1-프로판올의 일부(약 280 g)를 감압하에(약 150 mbar) 증류로 제거하였다. 반응 혼합물에 325 g의 크실렌을 첨가하여 잔류하는 3-아미노-1-프로판올을 크실렌 및 3-아미노-1-프로판올의 동시증류에 의하여 거의 완전히 제거하였다.
그후, 반응 혼합물을 교반하면서 질소 대기하에서 20℃로 냉각시켰다. 형성된 헤테로사이클의 결정을 유리 흡인 필터를 통한 흡인으로 여과 제거하고, 흡인 필터상에서 메탄올로 연속적으로 3회 슬러리로 만들고, 흡인 건조시켰다.
축축한 결정을 진공 건조 캐비넷에서 25 내지 10 mbar에서 80℃ 내지 100℃에서 4 시간 동안 건조시켰다. 생성물은 순백색의 자유 유동 결정으로서 얻었다(GC 및 NMR 순도: >99％; 융점: 216℃ 내지 220℃). 화학식 1의 헤테로사이클의 수율은 75％이다.
비교예 1
반응은 내부 온도계, 교반기 슬리브와 교반기 모터가 구비된 패들 교반기, 오일 배쓰에 의한 가열, 물 분리기, 환류 응축기 및, 배출되는 암모니아를 모니터하기 위하여 기포 계수기가 구비된 오프가스 라인이 장착된 2 ℓ 4-목 교반 플라스크내에서 실시하였다. 이를 위하여, 600.0 g의 3-아미노-1-프로판올(7.9 mol) 및 5.0 g의 아연 2-에틸헥사노에이트(0.01 mol)를 반응 용기에 초기에 투입하고, 교반하면서 약 140℃의 온도로 조절하였다. 128.0 g의 테레프탈로니트릴(1.0 mol)을 반응기중의 반응 용액에 2.5 시간 동안 연속적으로 첨가하였다. 테레프탈로니트릴의 첨가 완료후, 교반을 140℃에서 3.5 시간 동안 지속하였다. 용액은 반응기내에 존재한다. 반응의 진행은 오프가스 형성을 통하여 그리고 GC 분석을 통하여 측정한다. 후반응 시간 종료시, 최소량의 오프가스만이 형성되었다. 반응은 표적 생성물의 방향으로 전환율 >99％로 실시되었다.
추가의 중간 단계가 없는 후처리:
반응 혼합물을 교반하면서 질소 대기하에서 20℃로 냉각시켰다. 표적 생성물인 헤테로사이클은 매우 미세한 분포로 침강되었다. 여과는 약 16 시간 소요되 었다. 차후의 메탄올을 사용한 스크러빙을 실시한 후조차, 표적 생성물의 여과 가능성은 매우 불량하다.
실시예 1 및 비교예 1에 의하면, 화학식 3의 아미노 알콜의 존재하에서 결정화가 불충분하며, 그리하여 여과에 의한 제거는 불가능하다는 것을 알 수 있다.
실시예 2
반응은 내부 온도계, 교반기 슬리브와 교반기 모터가 구비된 패들 교반기, 오일 배쓰에 의한 가열, 물 분리기, 환류 응축기 및, 배출되는 암모니아를 모니터하기 위하여 기포 계수기가 구비된 오프가스 라인이 장착된 2 ℓ 4-목 교반 플라스크내에서 실시하였다. 이를 위하여, 600.0 g의 3-아미노-1-프로판올(7.9 mol) 및 5.0 g의 아연 2-에틸헥사노에이트(0.01 mol)를 반응 용기에 초기에 투입하고, 약하게 교반하면서 약 135℃의 온도로 조절하였다. 128.0 g의 테레프탈로니트릴(1.0 mol)을 반응기중의 반응 용액에 2 시간 동안 연속적으로 첨가하였다. 테레프탈로니트릴의 첨가 완료후, 교반을 135℃에서 5 시간 동안 지속하였다. 용액은 반응기내에 존재한다. 반응의 진행은 오프가스 형성을 통하여 그리고 GC 분석을 통하여 측정한다. 후반응 시간 종료시, 최소량의 오프가스만이 형성되었다. 반응은 표적 생성물의 방향으로 전환율 >95％로 실시되었다.
비교예 2
반응은 내부 온도계, 교반기 슬리브와 교반기 모터가 구비된 패들 교반기, 오일 배쓰에 의한 가열, 물 분리기, 환류 응축기 및, 배출되는 암모니아를 모니터하기 위하여 기포 계수기가 구비된 오프가스 라인이 장착된 2 ℓ 4-목 교반 플라스 크내에서 실시하였다. 이를 위하여, 600.0 g의 3-아미노-1-프로판올(7.9 mol), 325 g(3 mol)의 크실렌 및 5.0 g의 아연 2-에틸헥사노에이트(0.01 mol)를 반응 용기에 초기에 투입하고, 약하게 교반하면서 약 135℃의 온도로 조절하였다. 128.0 g의 테레프탈로니트릴(1.0 mol)을 반응기중의 반응 용액에 3 시간 동안 연속적으로 첨가하였다. 테레프탈로니트릴의 첨가 완료후, 교반을 135℃에서 17 시간 동안 지속하였다. 용액은 반응기내에 존재한다. 반응의 진행은 오프가스 형성을 통하여 그리고 GC 분석을 통하여 측정한다. 후반응 시간 종료시, 최소량의 오프가스만이 형성되었다. 반응은 표적 생성물의 방향으로 전환율 >95％로 실시되었다.
실시예 2 및 비교예 2에 의하면, 반응중의 추가의 용매의 존재로 인하여 반응 시간이 상당히 연장되었다는 것을 명백히 알 수 있다.

Claims (8)

  1. 하기 화학식 2의 방향족 디니트릴을 하기 화학식 3의 아미노 알콜과 촉매접촉 반응시키는 것을 포함하며, 화학식 3의 아미노 알콜 및 촉매를 초기에 투입하고, 화학식 2의 방향족 디니트릴을 반응 온도에서 계측하고, 추가의 용매를 반응중에 분배하고, 이어서 반응 종료후 잉여량의 아미노 알콜을 완전히 또는 거의 완전히 제거하고, 이를 비극성 용매로 대체하여, 화학식 1의 헤테로사이클의 양을 기준으로 20 중량％ 이하의 아미노 알콜 함량을 갖는 조질의 생성물을 얻는 것을 특징으로 하는, 하기 화학식 1의 헤테로사이클의 제조 방법.
    <화학식 1>
    Figure 112009058005753-PAT00004
    <화학식 2>
    Figure 112009058005753-PAT00005
    <화학식 3>
    Figure 112009058005753-PAT00006
    상기 화학식에서,
    R1, R2, R3, R4, R5 및 R6은 서로 동일하거나 또는 상이하며, 각각 수소, 알킬, 아릴, -COOH 또는 -NH2이고, n은 0 내지 4이다.
  2. 제1항에 있어서, n이 1 내지 4인 화학식 3의 아미노 알콜을 사용하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 아연 2-에틸헥사노에이트를 촉매로 사용하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 반응 종료후, 화학식 3의 아미노 알콜의 잉여량의 40 내지 70 중량％를 75 내지 400 mbar의 압력에서 증류시켜 제거한 후, 반응 혼합물중에 잔류하는 화학식 3의 아미노 알콜의 일부를 추가의 비극성 용매를 첨가하여 동시 증류에 의해 제거하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제4항에 있어서, 크실렌을 추가의 비극성 용매로 사용하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제5항에 있어서, 화학식 1의 헤테로사이클의 양을 기준으로 10 중량％ 이하의 아미노 알콜 함량을 갖는 조질의 생성물을 얻는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제6항에 있어서, 화학식 1의 헤테로사이클의 결정을 여과에 의해 제거하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제7항에 있어서, 여과후 잔류하는 모액이, 아미노 알콜 및 비극성 용매의 동시 증류 이전에, 비극성 용매와 함께 또는 비극성 용매 대신에 후처리를 위한 공정 단계로 재순환되는 것을 특징으로 하는 방법.
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