KR20100061681A

KR20100061681A - 3-하이드록시글루타로니트릴의 합성 방법

Info

Publication number: KR20100061681A
Application number: KR1020107005760A
Authority: KR
Inventors: 젤레나 시라코빅
Original assignee: 이 아이 듀폰 디 네모아 앤드 캄파니
Priority date: 2007-08-17
Filing date: 2008-08-14
Publication date: 2010-06-08
Also published as: EP2178829A1; US20110130540A1; CN101848888A; WO2009026091A1; JP2010536784A

Abstract

알릴 시아나이드 에폭사이드와 시아나이드 공급원의 염기성 수용액을 반응시켜 3-하이드록시글루타로니트릴을 제조하는 고수율 및 고생산성의 방법이 개시된다.

Description

3-하이드록시글루타로니트릴의 합성 방법{PROCESSES FOR THE SYNTHESIS OF 3-HYDROXYGLUTARONITRILE}

본 출원은, 모든 목적을 위하여 본 출원의 일부로서 전체적으로 참고로 포함되고 2007년 8월 17일자로 출원된 미국 가특허 출원 제60/956,501호로부터 35 U.S.C. §119(e) 하에 우선권을 주장하고 그의 이득을 청구한다.

본 발명은 화학 합성에서 중간체로 유용한 3-하이드록시글루타로니트릴의 제조에 관한 것이다.

화합물 3-하이드록시글루타로니트릴은 여러가지 유용한 물질, 예를 들어 약학적 활성 화합물, 모발 염색(hair coloring)에 사용되는 다이아민, 및 고강도 섬유용 단량체를 위한 전구체이다. 이 화합물은 종래에는, 예를 들어 문헌[F. Johnson et al, J. Org. Chem. (1962), 27, 2241-2243]이 나타내는 바와 같이 에피클로로하이드린(("ECH")을 물 중 무기 시안화물로 처리하여, 4-클로로-3-하이드록시-부탄니트릴("클로로하이드린"으로도 알려짐)을 중간체로서 생성함으로써 합성되어 왔다.

그러나, 이 과정은 부산물 형성 및 상업적으로 유리하지 않은 수준의 생산성으로 인해 문제가 되고 있다.

모든 목적을 위하여 본 출원의 일부로서 전체적으로 참고로 포함된 미국 가특허 출원 제60/874,401호는 에피할로하이드린, 4-할로-3-하이드록시-부탄니트릴, 또는 이탈기가 할로겐이 아닌 이들 물질과 유사한 화합물을 물 및 이온성 액체의 존재 하에서 시아나이드(CN^-)와 반응시킴으로써 3-하이드록시글루타로니트릴을 제조하는 고수율 및 고생산성의 방법을 제공한다. 이 반응은 유용한 수준의 수율을 가지며, 완료시까지 관찰된 반응 시간은 약 17 내지 약 48시간이다.

그러나, 3-하이드록시글루타로니트릴을 높은 수율 및 짧은 반응 시간으로 제조할 수 있는 다른 방법에 대한 요구가 여전히 남아있다.

본 명세서에 기술된 발명은 3-하이드록시글루타로니트릴의 제조를 위한 방법, 3-하이드록시글루타로니트릴이 전환될 수 있는 생성물의 제조를 위한 방법, 및 모든 이러한 방법에 의해 수득되고 수득될 수 있는 생성물을 포함한다.

이러한 방법의 일 실시 형태는 3-하이드록시글루타로니트릴이 하기 단계에 의해 제조되는 방법을 제공한다:

(a) 알릴 시아나이드의 용액을 에폭시화시켜 하기와 같이 화학식 I로 나타내어지는 알릴 시아나이드 에폭사이드를 형성하는 단계:

[화학식 I]

및

(b) 알릴 시아나이드 에폭사이드를 약 8 내지 약 10 범위의 pH를 갖는 CN- 공급원의 수용액과 접촉시키는 단계.

이러한 방법의 다른 실시 형태는 3-하이드록시글루타로니트릴이 다른 화합물로 또는 올리고머 또는 중합체로 전환되는 방법을 제공한다.

본 발명의 방법에서, 3-하이드록시글루타로니트릴("3-HGN"")은 알릴 시아나이드의 에폭사이드를 형성하고, 이어서 그와 같이 형성된 알릴 시아나이드 에폭사이드를 시아나이드 공급원의 염기성 수용액과 접촉시킴으로써 제조된다. 3-HGN (CAS 등록 번호 624-58-8)은 또한 옥시란아세토니트릴, 3,4-에폭시부티로니트릴 및 에피시아노하이드린으로 알려져 있고, 이는 또한 화학식 I의 구조로 나타내어진다.

본 발명의 방법의 제1 단계에서, 알릴 시아나이드의 에폭사이드가 형성된다. 알릴 시아나이드 (CH₂=CHCH₂CN, CAS 등록 번호 109-75-1, 3-부텐니트릴로 또한 알려짐)는 예컨대 시그마-알드리치 (미국 미주리주 세인트루이스 소재)로부터 구매가능하다. 알릴 시아나이드의 에폭시화는, 예를 들어 문헌[F.F. Fleming et al, Journal of Organic Chemistry 66, pp. 2174-2177 (2001)] 및 문헌[E. Mete et al, Russian Chemical Bulletin, International Edition, 52(8), pp. 1879-1881 (August, 2003)]에 기술된다.

플레밍(Fleming)은 CH₂Cl₂ 중의 알릴 시아나이드의 실온 용액 (0.1-0.5 M)에 1.5 당량의 고형 m-클로로퍼벤조산 ("mCPBA")을 첨가하였다. 1/8의 mCPBA를 총 8일간 매일 첨가하였다. 생성된 용액을 하룻밤 교반하고, 그후 포화시키고, 수성 NaHSO₃을 첨가하여 과량의 mCPBA를 m-클로로벤조산 ("mCBA")으로 환원시켰다. 생성물을 단리하기 위해, 유기상을 분리하고, 포화 수성 NaHCO₃으로 세척한 후, 무수 Na₂SO₄ 또는 MgSO₄ 상에서 건조시키고, 감압 하에서 농축시켜 분석적으로 순수한 알릴 시아나이드 에폭사이드를 생성하였다. 메테(Mete)는 유사하게는 알릴 시아나이드를 mCPBA (CH₂Cl 중, 1 당량)와 반응시켰지만, 또한 반응 혼합물을 초음파조(ultrasonic bath)에서 2일간 초음파 처리(47 ㎑)를 하여 반응을 촉진시켰다.

대안적인 실시 형태에서, 본 발명의 방법은 상기에 기술된 바와 같은 방법에 의해 제조된 알릴 시아나이드 에폭사이드를 단리하는 단계를 포함한다.

이어서, 3-HGN이 알릴 시아나이드 에폭사이드로부터 형성되고, 이를 위한 반응은 하기와 같이 도식적으로 나타내어질 수 있다:

알릴 시아나이드 에폭사이드는 시아나이드 공급원의 수용액과 접촉된다. 시아나이드 공급원의 적합한 수용액은 그와 접촉되는 알릴 시아나이드 에폭사이드의 각 몰에 대해 약 1 내지 약 1.5, 바람직하게는 약 1.1 내지 약 1.3 몰의 CN^-을 포함한다. 적합한 CN^- 공급원에는 제한 없이 KCN, NaCN 및 LiCN과 같은 알칼리 시아나이드, 및 트라이메틸실릴 사이나이드가 포함된다. 아세톤 시아노하이드린이 사용될 수 있으며, 이 경우에는 트라이에틸아민과 같은 염기가, 염기 몰 당 1몰 초과의 아세톤 시아노하이드린이 첨가되거나 또는 염기 몰 당 약 3 내지 약 4몰의 아세톤 시아노하이드린이 첨가되도록 하는 상대적인 양으로 상기 아세톤 시아노하이드린과 함께 첨가된다.

시아나이드 공급원의 수용액의 pH는 약 8.0 이상, 약 8.3 이상, 약 8.7 이상, 또는 약 9.0 이상, 그러나 약 10.0 이하, 약 9.7 이하, 약 9.3 이하, 또는 약 9.0 이하일 수 있다. 따라서, 시아나이드 공급원의 수용액의 pH는, 상기에 개시된 바와 같이, 다양한 최대값 및 최소값의 임의의 조합에 의해 형성될 수 있는 임의의 가능한 범위로서 표현될 수 있다. 약 8.0 이상의 pH가 바람직하다. 원하는 pH의 시아나이드 공급원의 수용액은 pH를 약 8.0 내지 약 10.0의 범위로 낮추기 위해 충분한 산을 첨가하여 수성 시안화물 용액의 pH를 조절함으로써 제공될 수 있다. 이러한 목적에 사용되는 특정 산은 결정적인 것은 아니다. 적합한 산의 예에는 제한 없이 H₂SO₄ 및 HCl이 포함된다.

알릴 시아나이드 에폭사이드 (화학식 I)는 시아나이드 공급원의 수용액과 접촉하여, 일반적으로 화학식 II로 위에서 설명된 중간체를 통해 3-HGN 생성물을 생성하기에 충분한 시간 동안 그 반응을 수행하고, 충분한 시간은 예컨대 약 4 내지 약 10시간이다. 이러한 반응에 사용된 시아나이드 공급원의 수용액은 적당하게는 예컨대 약 0 내지 약 25℃ 범위의 온도를 가질 수 있다.

생성물 형성에 충분한 시간 후, 반응 혼합물을 유기층 및 수성층으로부터 분리되게 하여 3-HGN 생성물의 단리를 가능하게 하였다. 일반적으로, 3-HGN 생성물은 대부분 수성상 내에 존재하고, 따라서 수층은, 예를 들어, 에틸 아세테이트, 테트라하이드로푸란 ("THF"), 사이클로펜타논, 사이클로헥사논, 또는 메틸에틸케톤 ("MEK")으로 추출될 수 있다. 유기 추출물을 농축하고, 잔류물을 컬럼 크로마토그래피와 같은 당업계에 공지된 임의의 적합한 수단에 의해 정제하여, 황색 오일로서 생성물 3-HGN을 수득한다.

원할 경우, 3-HGN 생성물은 상기에 기재된 바와 같이 단리되고 회수될 수 있다. 또한, 이 생성물을 반응 혼합물로부터 회수하거나 또는 회수하지 않고도 다른 생성물, 예를 들어 다른 화합물 (예컨대, 단량체), 또는 올리고머 또는 중합체로 전환시키는 추가 단계에 처할 수 있다. 따라서, 본 발명의 방법의 다른 실시 형태는, 하나 이상의 반응을 통해 3-HGN을 다른 화합물로 또는 올리고머 또는 중합체로 전환시키는 방법을 제공한다. 3-HGN은 상기에 기술된 바와 같은 방법에 의해 제조될 수 있고, 이어서 예컨대 다이아미노피리딘과 같은 화합물로 전환될 수 있다. 다단계 방법에서, 다이아미노피리딘을 다시 중합 반응에 처하여 그로부터 올리고머 또는 중합체, 예를 들어, 아미드 작용기, 이미드 작용기, 또는 우레아 작용기를 가진 것들, 또는 피리도비스이미다졸-2,6-다이일(2,5-다이하이드록시-p-페닐렌) 중합체를 제조할 수 있다.

3-HGN은 3-HGN을 암모니아 또는 암모늄 공여체, 예를 들어, n-부틸아민, 벤질아민, 피페라진 및 아닐린과 같은 아민을 비롯한 지방족 , 환형 또는 방향족 아민과 반응시키는 방법에 의해 다이아미노피리딘으로 전환될 수 있다. 이 반응은 100-200℃의 온도에서 알코올과 같은 용매에서 실시되며, 구리, 코발트, 망간 또는 아연 염과 같은 전이 금속 촉매의 사용이 바람직하다. 전술한 바와 유사한 방법이 미국 특허 제5,939,553호에 개시된다.

다이아미노피리딘(및 따라서 궁극적으로는 그 전구체로서 3-HGN)은, 예를 들어, 반응 조건 하에서 액체이며 이산(할라이드) 및 다이아미노피리딘 둘 모두를 위한 용매이고 중합체 생성물에 대한 팽윤 또는 부분적 구제 작용을 갖는 유기 화합물에서 용액에서 중합이 일어나는 방법에서 이산(또는 이산 할라이드)과의 반응에 의해 폴리아미드 올리고머 또는 중합체로 전환될 수 있다. 반응은 온건한 온도, 예를 들어, 100℃ 미만에서 행해질 수 있으며, 바람직하게는 선택된 용매에서 또한 용해성인 산 수용체의 존재 하에서 행해진다. 적합한 용매는 메틸 에틸 케톤, 아세토니트릴, N,N-다이메틸아세트아미드, 다이메틸 포름아미드 - 5%의 염화리튬을 포함함 - , 및 N-메틸 피롤리돈 - 4차 염화암모늄을 포함함 - , 예를 들어 메틸 트라이-n-부틸 암모늄 클로라이드 또는 메틸-트라이-n-프로필 암모늄 클로라이드를 포함한다. 반응물 성분들의 조합은 상당한 열의 발생을 야기하며, 또한, 교반은 열에너지를 생성한다. 이러한 이유로, 용매 시스템 및 기타 물질은 원하는 온도의 유지를 위하여 냉각이 필요할 때 당해 공정 동안 항상 냉각된다. 전술한 바와 유사한 방법이 미국 특허 제3,554,966호; 제4,737,571호; 및 캐나다 특허 제2,355,316호에 개시된다.

다이아미노피리딘(및 따라서 궁극적으로 그 전구체로서 3-HGN)은 또한 예를 들어, 용매 중의 다이아미노피리딘의 용액이 산 수용체의 존재 하에서, 첫 번째 용매와 불혼화성인 두 번째 용매 중의 이산 또는 이산 할라이드, 예를 들어, 이산 클로라이드의 용액과 접촉하여 두 상의 계면에서 중합을 초래하는 방법에서 이산(또는 이산 할라이드)과의 반응에 의해 폴리아미드 올리고머 또는 중합체로 전환될 수 있다. 다이아미노피리딘은, 예를 들어 염기를 포함하는 물에 용해 또는 분산될 수 있으며, 이때 염기는 중합 동안 생성된 산을 중화시키기에 충분한 양으로 사용된다. 수산화나트륨이 산 수용체로서 사용될 수 있다. 이산(할라이드)를 위한 바람직한 용매는 테트라클로로에틸렌, 메틸렌클로라이드, 나프타 및 클로로포름이다. 이산(할라이드)를 위한 용매는 아미드 반응 생성물에 대해서는 상대적 비-용매이고, 아민 용매에서는 상대적으로 불혼화성이어야 한다. 불혼화성의 바람직한 역치는 하기와 같다: 유기 용매는 아민 용매 중에 0.01 중량%와 1.0 중량% 사이보다 크지 않게 용해성이어야 한다. 다이아미노피리딘, 염기 및 물은 함께 첨가되어 격렬하게 교반된다. 교반기의 고 전단 작용이 중요하다. 산 클로라이드의 용액이 상기 수성 슬러리에 첨가된다. 접촉은 일반적으로 0℃ 내지 60℃에서, 예를 들어 약 1초 내지 10분 동안, 그리고 바람직하게는 실온에서 5초 내지 5분 동안 수행된다. 중합은 신속하게 일어난다. 전술한 바와 유사한 방법이 미국 특허 제3,554,966호 및 미국 특허 제5,693,227호에 기술된다.

다이아미노피리딘(및 따라서 궁극적으로는 그 전구체로서 3-HGN)은, 또한 각 시약(전형적으로 등몰량)이 공통 용매에 용해되고, 생성물이 0.1 내지 2 ㎗/g의 범위의 점도를 가질 때까지 혼합물이 100 내지 250℃의 범위의 온도로 가열되는 방법에서 사산(tetraacid)(또는 그 할라이드 유도체) 또는 2무수물과의 반응에 의해 폴리이미드 올리고머 또는 중합체로 전환될 수 있다. 적합한 산 또는 무수물은 벤즈하이드롤 3,3',4,4'-테트라카르복실산, 1,4-비스(2,3-다이카르복시페녹시) 벤젠 2무수물, 및 3,3',4,4'-벤조페논 테트라카르복실산 2무수물이 포함된다. 적합한 용매는 크레졸, 자일레놀, 다이에틸렌글리콜 다이에테르, 감마-부티로락톤 및 테트라메틸렌설폰을 포함한다. 대안적으로, 폴리아마이드-산 생성물은 반응 혼합물로부터 회수되고 아세트산 무수물 및 베타 피콜린의 혼합물과 같은 탈수제와 함께 가열함으로써 폴리이미드로 진척될 수 있다. 전술한 바와 유사한 방법이 미국 특허 제4,153,783호; 미국 특허 제4,736,015호; 및 미국 특허 제5,061,784호에 기술된다.

다이아미노피리딘(및 따라서 궁극적으로는 그 전구체로서 3-HGN)은 또한, 그 대표적인 예가 톨루엔 다이아이소시아네이트; 메틸렌 비스(페닐 아이소시아네이트); 헥사메틸렌 다이아이소시아네이트; 페닐렌 다이아이소시아네이트를 포함하는 폴리아이소시아네이트와의 반응에 의해 폴리우레아 올리고머 또는 중합체로 전환될 수 있다. 반응은 주위 온도에서 격렬하게 교반하면서 둘 모두의 시약을 테트라메틸렌 설폰과 클로로포름의 혼합물에 용해시킴에 의한 것과 같이 용액에서 실행될 수 있다. 생성물은 물, 또는 아세톤과 물을 이용한 분리에 의해 워크업(work up)한 후 진공 오븐 내에서 건조될 수 있다. 전술한 바와 유사한 방법이 미국 특허 제4,451,642호 및 문헌[Kumar, Macromolecules 17, 2463 (1984)]에 기술된다. 또한, 폴리우레아 형성 반응은 보통 산 수용체 또는 완충제를 포함하는 수성 액체에 다이아미노피리딘을 용해시킴에 의한 것과 같이 계면 조건 하에서 실행될 수 있다. 폴리아이소시아네이트는 벤젠, 톨루엔 또는 사이클로헥산과 같은 유기 액체에 용해된다. 중합체 생성물이 격렬한 교반 시에 2개의 상의 계면에서 형성된다. 전술한 바와 유사한 방법이 미국 특허 제4,110,412호 및 문헌[Millich and Carraher, Interfacial Syntheses, Vol. 2, Dekker, New York, 1977]에 기술된다. 다이아미노피리딘은 또한 미국 특허 제2,816,879호에 기술된 바와 같은 계면 공정에서와 같이 포스겐과의 반응에 의해 폴리우레아로 전환될 수 있다.

다이아미노피리딘(및 따라서 궁극적으로는 그 전구체로서 3-HGN)은 또한, (i) 다이아미노피리딘을 다이아미노 다이니트로피리딘으로 전환시키고, (ii) 다이아미노 다이니트로피리딘을 테트라아미노 피리딘으로 전환시키고, (iii) 테트라아미노 피리딘을 피리도비스이미다졸-2,6-다이일(2,5-다이하이드록시-p-페닐렌) 중합체로 전환시킴으로써, 피리도비스이미다졸-2,6-다이일(2,5-다이하이드록시-p-페닐렌) 중합체로 전환시킬 수 있다.

다이아미노피리딘 (및 따라서 궁극적으로는 그 전구체로서 3-HGN)은 국제특허 공개 WO97/11058호에 논의된 바와 같이, 질산, 및 올레움 중 삼산화황 용액과 접촉시킴으로써 다이아미노 다이니트로피리딘으로 전환될 수 있다. 다이아미노 다이니트로피리딘은 미국 특허 제3,943,125호에 개시된 바와 같이, 강산의 존재 하에서 수소화 촉매를 이용하여 그리고 저급 알코올, 알콕시알코올, 아세트산 또는 프로피온산과 같은 공용매를 이용하여 수소화에 의해 테트라아미노 피리딘으로 전환될 수 있다.

테트라아미노 피리딘 (및 따라서 궁극적으로는 그의 전구체로서 3-HGN)은, 미국 특허 제5,674,969호 (모든 목적에서 본 명세서의 일부분으로서 그 전체가 포함됨)에 개시된 바와 같이 감압 하에서 100℃ 초과, 약 180℃까지의 느린 가열 하에서 강한 폴리인산 중에서 2,5-다이하이드록시테레프탈산을 테트라아미노피리딘의 트라이하이드로클로라이드-모노하이드레이트와 중합시킨 후 물에서 침전시킴으로써; 또는 미국 특허 출원 공개 제2006/0287475호 (모든 목적에서 본 명세서의 일부분으로서 그 전체가 포함됨)에 개시된 바와 같이 약 50℃ 내지 약 110℃의 온도, 이어서 145℃에서 단량체를 혼합하여 올리고머를 형성한 후 이 올리고머를 약 160℃ 내지 약 250℃의 온도에서 반응시킴으로써 피리도비스이미다졸-2,6-다이일(2,5-다이하이드록시-p-페닐렌) 중합체로 전환시킬 수 있다. 이렇게 생성된 피리도비스이미다졸-2,6-다이일(2,5-다이하이드록시-p-페닐렌) 중합체는, 예를 들어 폴리(l,4-(2,5-다이하이드록시) 페닐렌-2,6-피리도[2, 3-d: 5,6-d']비스이미다졸) 중합체, 또는 폴리[(1,4-다이하이드로다이이미다조[4,5-b:4',5'-e]피리딘-2,6-다이일) (2,5-다이하이드록시-1,4-페닐렌)] 중합체일 수 있다. 그러나, 그의 피리도비스이미다졸 부분은 벤조비스이미다졸, 벤조비스티아졸, 벤조비스옥사졸, 피리도비스티아졸 및 피리도비스옥사졸 중 어느 하나 이상에 의해 치환될 수 있으며, 그의 2,5-다이하이드록시-p-페닐렌 부분은 아이소프탈산, 테레프탈산, 2,5-피리딘 다이카르복실산, 2,6-나프탈렌 다이카르복실산, 4,4'-다이페닐 다이카르복실산, 2,6-퀴놀린 다이카르복실산, 및 2,6-비스(4-카르복시페닐)피리도비스이미다졸 중 하나 이상의 유도체에 의해 치환될 수 있다.

[실시예]

본 발명의 방법의 유리한 특질 및 효과를 하기에 기술된 바와 같은 일련의 실시예에서 알아 볼 수 있다. 실시예들이 근거로 하는 이러한 방법의 실시 형태는 단지 예시적인 것으로, 발명을 설명하기 위한 그러한 실시 형태의 선택은 이들 실시예에 기술되지 않은 배열, 접근법, 성분, 제도, 반응물, 단계, 기술, 구성, 디자인 또는 프로토콜이 이들 방법을 실행하는데 적합하지 않거나, 또는 이들 실시예에 기술되지 않은 요지가 첨부된 특허청구범위 및 그의 등가물의 범주로부터 배제됨을 나타내는 것은 아니다.

하기 재료를 실시예에서 사용하였다. 모든 상업적 시약을 받은 대로 사용하였다. 알릴 시아나이드 (98% 순도), 시안화나트륨 (97% 순도), 및 m-클로로퍼벤조산 (77% 순도)은 알드리치 케미칼 컴퍼니(미국 워싱턴주 밀워키 소재)로부터 입수하였다.

실시예에 사용된 약어의 의미는 다음과 같다: "g"는 그램을 의미하고, "h"는 시간을 의미하고, "mCBA"는 m-클로로벤조산을 의미하고, "mCPBA"는 m-클로로퍼벤조산을 의미하고, "MeOD"는 중수소화된 메탄올을 의미하고, "㎖"은 밀리리터를 의미하고, "mmol"은 밀리몰을 의미하고, "NaCN"은 시안화나트륨을 의미하고, "NMR"은 핵 자기 공명 분광법을 의미한다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이 용어"염수"는 물 중의 염화나트륨의 포화 용액을 나타낸다.

실시예 1

1(a). 3-HGN을 제조하기 위해 하기에 개시된 바와 같이 사용하기 위한 알릴 시아나이드 에폭사이드를 다음과 같이 제조하였다: 다이클로로메탄 (100.0 ㎖) 중의 알릴 시아나이드 (6.0 ㎖, 74.587 mmol) 용액에 m-클로로퍼벤조산 (5.00 g의 77% mCPBA, 22.310 mmol)을 첨가하고 그 반응 혼합물을 하룻밤 교반하였다. 다음 날, 추가 5 g의 mCPBA를 첨가하였고, 이 공정을 7일에 걸쳐 총 35 g의 mCPBA에 대해 반복하였다. 그 후, 과량의 mCPBA를 포화 수성 차아황산나트륨 (NaHSO₃) 용액 (50.0 ㎖)을 첨가하여 mCBA로 환원시킨 후 물로 희석하였다. 이어서, 층들을 분리하였다. mCBA가 제거될 때까지 유기층을 포화 수성 NaHCO₃ 용액 (5 x 100 ㎖)으로 추출하였다. 유기 추출물을 면 플러그(cotton plug)를 통해 여과하고, 농축하여 4.29 g (79.4%)의 순수한 알릴 시아나이드 에폭사이드를 수득하였다.

1(b). 물 (1.00 ㎖) 중의 NaCN (0.123 g, 2.50 mmol)의 냉각된 (0℃) 용액에 농축 황산을 첨가하여 용액의 결과적인 pH가 약 8이 되게 하였다. 이어서, 상기에 개시된 바와 같이 1(a)에서 제조된 알릴 시아나이드 에폭사이드 (0.166 g, 2.00 mmol)를 물 (1.00 ㎖) 중의 용액으로서 적가하였다. 그 후, 빙조(ice bath)를 제거하고 혼합물을 실온에 도달하게 하였다. 1시간 후, 반응 혼합물의 0.10 ㎖ 샘플을 취하여, 포화 수성 NaHCO₃ 용액으로 급랭시키고, 에틸 아세테이트를 이용하여 추출하였다. 용매를 진공 하에서 제거하고, 잔류물을 NMR 분광학적 분석을 위해 MeOD에 용해시켰다. 반응 혼합물의 샘플링을 총 4시간 동안 매 시간마다 반복하였다. 반응은 4시간 이내에 90%를 초과하여 완료되었다. 3-HGN 대 알릴 알코올의 비는 약 60 내지 1이었다.

실시예 2

물 (1.00 ㎖) 중의 NaCN (0.123 g, 2.50 mmol)의 냉각된 (0℃) 용액에 농축 황산을 첨가하여 용액의 결과적인 pH가 약 8이 되게 하였다. 이어서, 상기 1(a)에서 개시된 바와 같이 제조된 알릴 시아나이드 에폭사이드 (0.166 g, 2.00 mmol)를 물 (1.00 ㎖) 중의 용액으로서 적가하였다. 이어서, 빙조를 제거하고 혼합물을 4시간에 걸쳐 실온에 도달하게 하였다. 이어서, 혼합물을 테트라하이드로푸란과 염수 사이에서 분배하고, 층들을 분리하였다. 수층을 테트라하이드로푸란으로 4회 (4 x 10 ㎖) 추출하고, 유기 추출물을 Na₂SO₄ 상에서 건조시키고 농축하였다. 0.128 g의 3-하이드록시글루타로니트릴을 수득하였다 (81% 수율).

본 명세서에서 수치 값의 범위가 언급되거나 설정되는 경우, 그 범위는 그 종점 및 그 범위 내의 모든 개별 정수 및 분수를 포함하며, 또한 기술된 범위 내의 값의 더 큰 군의 하위군을 형성하기 위하여 이들 종점과 내부의 정수 및 분수의 모든 가능한 다양한 조합에 의해 형성된 그 안의 더 좁은 범위의 각각을 마치 이들 더 좁은 범위 각각이 명백하게 언급된 것처럼 동일한 정도로 포함한다. 수치 값의 범위가 기술된 값보다 큰 것으로 본 명세서에서 기술될 경우, 그 범위는 그럼에도 불구하고 유한하며, 그 범위는 본 명세서에 개시된 본 발명의 내용 내에서 작동가능한 값에 의해 그 범위 상한에서의 경계가 이루어진다. 수치 값의 범위가 기술된 값 미만인 것으로 본 명세서에서 기술될 경우, 그 범위는 그럼에도 불구하고 0이 아닌 값에 의해 그 범위 하한에서의 경계가 이루어진다.

본 명세서에서, 달리 명백하게 기술되거나 용법 관계에 의해 반대로 표시되지 않는다면, 본 명세서에서 언급된 양, 크기, 범위, 제형, 파라미터 및 다른 양과 특징은, 특히 용어 "약"에 의해 수식될 때, 정확할 필요는 없으며, 또한 허용오차, 변환 인자, 반올림, 측정 오차(measurement error) 등, 및 본 발명의 내용 내에서 기술된 값과 기능적 등가성 및/또는 작동가능한 등가성을 갖는 그 바깥의 값들을 기술된 값 내에 포함시킨 것을 반영하여 근사값이고/이거나 기술된 것보다 (원하는 바대로) 더 크거나 작을 수 있다.

Claims

(a) 알릴 시아나이드의 용액을 에폭시화시켜 하기 화학식 I의 구조로 나타내어지는 알릴 시아나이드 에폭사이드를 형성하는 단계:
[화학식 I]

및
(b) 알릴 시아나이드 에폭사이드를 약 8 내지 약 10 범위의 pH를 갖는 시아나이드 공급원의 수용액과 접촉시키는 단계를 포함하는, 3-하이드록시글루타로니트릴을 제조하는 방법.
제1항에 있어서, m-클로로퍼벤조산을 알릴 시아나이드와 접촉시켜 알릴 시아나이드 에폭사이드를 형성하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
제2항에 있어서, 알릴 시아나이드 에폭사이드를 단리하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
제1항에 있어서, 시아나이드 공급원의 수용액은 pH가 약 8.0 이상 내지 약 9.0 이하인 방법.
제1항에 있어서, 산을 시아나이드 공급원의 수용액과 혼합하여 약 8 내지 약 10 범위의 pH를 갖는 시아나이드 공급원의 수용액을 제공하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
제1항에 있어서, 시아나이드 공급원이 알칼리 시아나이드, 트라이메틸실릴 시아나이드 또는 아세톤 시아노하이드린을 포함하는 방법.
제1항에 있어서, 시아나이드 공급원이 NaCN 또는 KCN을 포함하는 방법.
제1항에 있어서, 시아나이드 공급원이 알릴 시아나이드 에폭사이드의 몰 당 약 1 내지 약 1.5 몰의 시아나이드를 포함하는 방법.
제1항에 있어서, 시아나이드 공급원의 수용액의 온도는 알릴 에폭사이드와 접촉되는 시점에서 약 0 내지 약 25℃ 범위 내인 방법.
제1항에 있어서, 3-하이드록시글루타로니트릴을 반응 혼합물로부터 회수하는 방법.
제1항에 있어서, 3-하이드록시글루타로니트릴을 반응 혼합물로부터 회수하거나 또는 회수하지 않고서 화합물, 올리고머 또는 중합체로 전환시키는 방법.
제1항에 있어서, 3-하이드록시글루타로니트릴을 하나 이상의 반응에 처하여 그 반응으로부터 화합물, 올리고머 또는 중합체를 제조하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
제12항에 있어서, 제조된 화합물이 다이아미노 피리딘을 포함하는 방법.
제13항에 있어서, 중합체의 제조는 다이아미노 피리딘을 중합체로 전환하는 것을 포함하는 방법.
제12항에 있어서, 제조된 중합체는 피리도비스이미다졸-2,6-다이일(2,5-다이하이드록시-p-페닐렌) 중합체, 또는 폴리[(1,4-다이하이드로다이이미다조[4,5-b:4',5'-e]피리딘-2,6-다이일) (2,5-다이하이드록시-1,4-페닐렌)] 중합체를 포함하는 방법.