KR20120139260A - 마이크로웨이브 에너지를 이용한 테트라하이드로퀴놀린 화합물의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
마이크로웨이브 에너지를 이용한 테트라하이드로퀴놀린 화합물의 제조방법에 관한 것으로, 마이크로웨이브 조사 조건 하에서 아민 촉매와 산 첨가제 존재하에서 오쏘-다이아킬아미노 신남알데하이드 화합물을 반응시켜 테트라하이드로퀴놀린 화합물을 제조하는 구성을 마련한다.
상기와 같은 테트라하이드로퀴놀린 화합물의 제조방법을 이용하는 것에 의해, 반응시간이 매우 짧고, 높은 수율로 테트라하이드로퀴놀린 화합물을 합성할 수 있다는 효과가 얻어진다.
상기와 같은 테트라하이드로퀴놀린 화합물의 제조방법을 이용하는 것에 의해, 반응시간이 매우 짧고, 높은 수율로 테트라하이드로퀴놀린 화합물을 합성할 수 있다는 효과가 얻어진다.
Description
본 발명은 마이크로웨이브 에너지를 이용한 테트라하이드로퀴놀린 화합물의 제조방법에 관한 것으로, 특히 마이크로웨이브 에너지를 이용하여 오쏘-다이아킬 아미노 신남알데하이드 화합물을, 아민 촉매와 산 첨가제 존재하에서, 테트라하이드로퀴놀린 화합물을 제조하는 방법에 관한 것이다.
물질을 가열시키는 일반적인 가열방법은 열원으로 전도열(conductive heating)을 이용하여 열이 내부로 전달되는 외부 가열방식이다. 열은 시료와 용매에 전달되기 위해 먼저 시료 용기를 지난 후 물질에 전달된다. 이러한 가열방법은 투과되어야 하는 다양한 물질의 열전도도에 영향을 받기 때문에 에너지 전달 면에서 매우 느리고 비효율적인 방법이다.
그리고 시료 용기와 혼합물이 열평형에 도달하기 전까지는 시료 용기의 온도가 혼합물의 온도보다 높아진다. 또한, 전도열은 반응의 컨트롤을 어렵게 한다. 이와 달리 마이크로웨이브는 반응종(reactive species)에 에너지를 직접 전달할 수 있기 매우 효율적이다. 소위, 분자 가열(molecular heating)이라 말하는 이것은 기존 가열방법보다 매우 효율적이다. 왜냐하면 화합물을 합성하는데 수시간 내지 수일 걸리던 반응을 수분 내에 완성할 수 있기 때문이다.
특히, 키랄 테트라하이드로퀴놀린 화합물은 제약, 재료과학, 생명과학 분야에 사용되는 유용한 화합물이므로 많은 연구가 진행되고 있는 분야이다. 촉매를 이용한 테트라하이드로퀴놀린 화합물을 합성하는 방법은 일부 알려져 있다 (J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 13226; Org. Lett. 2009, 11, 129; J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 2100; Org. Lett. 2011, 13, 600; J. Am. Chem. Soc. 2011, 133. 6166; Chem. Comunn. 2010, 46, 6593; Chem. Eur. J. 2011, 17, 3101). 본 발명자는 키랄 촉매를 이용한 테트라하이드로퀴놀린 화합물의 제조 방법(출원번호 10-2010-0123997)을 출원하였으나 수율이 낮고 반응시간이 매우 길다는 단점을 가지고 있다.
본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 낮은 수율과 반응시간이 긴 단점을 보완하고, 유도체의 범위를 확대할 수 있는 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 마이크로웨이브 에너지를 이용한 테트라하이드로퀴놀린 화합물의 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 테트라하이드로퀴놀린 화합물의 제조방법은 마이크로웨이브 조사 조건 하에서 아민 촉매와 산 첨가제 존재하에서 오쏘-다이아킬아미노 신남알데하이드 화합물을 반응시켜 테트라하이드로퀴놀린 화합물을 제조하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 테트라하이드로퀴놀린 화합물의 제조방법에 의하면, 마이크로웨이브 에너지를 이용하기 때문에 반응시간이 매우 짧고, 높은 수율로 테트라하이드로퀴놀린 화합물을 합성할 수 있다는 효과가 얻어진다.
본 발명의 상기 및 그 밖의 목적과 새로운 특징은 본 명세서의 기술 및 첨부 도면에 의해 더욱 명확하게 될 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 테트라하이드로퀴놀린 화합물의 제조방법은, 마이크로웨이브 조사 조건하에, 오쏘-다이아킬아미노 신남알데하이드 화합물을, 아민 촉매와 산 첨가제 존재하에서 반응시켜 테트라하이드로퀴놀린 화합물을 제조한다.
상기 제조방법은 마이크로 웨이브 에너지를 이용하여 테트라하이드로퀴놀린 화합물을 매우 효율적으로 제조하기 위한 것이다. 또 다른 일 실시 예에서, 마이크로웨이브 조사 조건하에 상기 아민 촉매와 산 첨가제를 이용한 오쏘-다이아킬아미노 신남알데하이드의 1,5-수소 전이 반응은 테트라하이드로퀴놀린 화합물을 고수율, 고순도로 얻을 수 있는 매우 간편하고 유용한 반응이다.
일 실시 예에서, 상기 아민 촉매와 산 첨가제의 함량은, 반응 물질들의 전체 몰수를 기준으로 5 내지 30 몰% 이다.
일 실시 예에서, 상기 아민 촉매는, 하기 화학식 1로 표현될 수 있다.
상기 아민 촉매로는 화학식 1 촉매 외에 C1-C8인 알킬 아민, 고리형 아민 및 헤테로원자가 포함된 고리형 아민을 사용할 수 있다. 일 실시 예에서 산 첨가제는 F3CCO2H, HCl, HBr, HPF6, DNBS(2,4-다이나이트로 벤젠 술포닉 산), 그리고 TfOH (트리플루오로메탄 술포닉 산)을 반응에 사용할 수 있다.
또 다른 일 실시 예에서, 상기 오쏘-다이아킬아미노 신남알데하이드 화합물은 하기 화학식 2로 표현될 수 있다.
상기 R1 및 R2는 C1-C4 알킬기로 상호 동일하거나 상이하며, R1 및 R2 는 서로 연결되어 고리계의 일부를 형성할 수 있으며 방향족 화합물이 포함한 알킬기 일 수 있다.
상기 R3 는 C1-C10 알킬기, 할로겐이며, 상기 알킬기는 선형 또는 가지형 알킬기, 트리플루오로메틸기 이며, 할로겐은 플루오로(F), 클로로(Cl), 브로모(Br), 아이오도(I) 이다.
또 일 실시 예에서, 상기 테트라하이드로퀴놀린 화합물은, 화학식 3의 구조를 갖는 화합물일 수 있다.
상기 화학식 3에서 R1 내지 R2, R3 는 위에서 정의한 바와 같다.
일 실시 예에서 마이크로웨이브 에너지 조사 조건하에, 오쏘-다이아킬아미노 신남알데하이드 [화학식 1]을 아민 촉매의 존재하에서 반응시켜 테트라하이드로퀴놀린 화합물을 제조할 수 있다. 구체적인 반응식은 하기 반응식 1과 같다.
[반응식 1]
위 반응식 1에서 R1 내지 R2, R3 는 위에서 정의한 바와 같다. 용매(solvent)는 1,2-디클로로에탄, 톨루엔, 에탄올, 아세토나이트릴이다. 마이크로웨이브(MW)의 출력(W)의 범위는 30-200 W 이며, 구체적으로 30, 50, 100, 150, 그리고 200 W 이다.
이하, 본 발명의 일 실시 예에 따른 테트라하이드로퀴놀린 화합물의 제조방법에 대하여 보다 구체적으로 살펴본다. 다만, 하기 실시 예 등은 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐 본 발명의 범위가 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
마이크로웨이브 에너지를 이용한 테트라하이드로퀴놀린 화합물의 합성에 관한 구체적인 반응조건 및 수율은 표 1에 나타내었다.
용매는 아세토나이트릴이 가장 좋은 것을 볼 수 있으며 50 W 조건에서도 좋은 수율로 테트라하이드로퀴놀린 유도체를 합성할 수 있다.
마이크로웨이브 에너지를 이용한 테트라하이드로 퀴놀린 유도체 반응결과는 표 2에 나타내었다
[실시 예 1]
5,6,6a,7,8,9,10,11,12,13-Decahydroazonino[1,2-a]quinoline-6-carbaldehyde (2a)
콘덴서가 장착된 10 mL 플라스크에 o-피롤리딜-신남알데하이드(화학식 2) 0.3 mmol을 넣고 아세토나이트릴 3 mL를 넣는다. 그런 다음, 아민 촉매(화학식 1) 0.09 mmol, TFA(trifluoroacetic acid) 0.09 mmol을 넣은 후 반응 혼합물을 마이크로웨이브 반응기로 옮긴 후 50 W 조건에서 10분간 반응시킨다. 반응이 완료되면 반응 혼합물을 상온으로 내린 후, 반응혼합물을 에틸 아세테이트와 암모니움클로라이드 포화 수용액으로 추출 후 유기층을 농축한다. 컬럼크로마토그래피(SiO2, EA : Hex = 1 : 15)로 분리 정제하여 5,6,6a,7,8,9,10,11,12,13-Decahydroazonino[1,2-a] quinoline-6-carbaldehyde (화학식 3)을 93% 수율, 부분입체이성질체 비율 77 : 23으로 얻었다.
77 : 23 부분입체이성질체 혼합물(diastereomeric mixture). 1H NMR (200 MHz, CDCl3) = 9.83 (s, 1H), 9.52 (s, 0.3H), 7.16-7.05 (m, 2.6H), 6.81-6.60 (m, 2.6H), 3.87-3.61 (m, 2.6H), 3.28-3.05 (m, 2.6H), 2.99-2.81 (m, 1.3H), 2.73-2.62 (m, 1H), 2.58-2.52 (m, 0.3H), 1.91-1.38 (m, 15.6H); 13C NMR (50 MHz, CDCl3) = 203.3, 203.1, 144.8 (x 2), 129.6, 129.4, 127.3 (x 2), 118.1, 116.9, 116.2 (x 2), 113.4 (x 2). 59.8, 58.7, 56.8, 56.7, 48.9, 47.9, 32.9, 28.7, 28.1, 27.5, 26.9, 26.6, 26.3, 26.1, 25.3, 25.1, 25.0, 24.6, 23.9, 22.5; ESI-HRMS : m/z calcd for C17H24NO [M+H]+ : 258.1861; found 258.1858.
[실시 예 2]
6,6a,7,8,9,10,11,12-Octahydro-5H-azocino[1,2-a]quinoline-6-carbaldehyde (2b):
실시 예 1과 동일한 방법을 이용하여 화학식 3을 95% 수율, 부분입체이성질체 비율 75 : 25로 얻었다.
75 : 25 diastereomeric mixture. 1H NMR (200 MHz, CDCl3) = 9.82 (s, 0.3H), 9.50 (s, 1H), 7.24-7.02 (m, 2.6H), 6.74-6.53 (m, 2.6H), 3.86-3.75 (m, 2.6H), 3.28-3.13 (m, 1.3H), 3.08-3.05 (m, 2H), 2.98-2.81 (m, 0.6H), 2.82-2.75 (m, 0.3H), 2.55-2.49 (m, 1H), 2.00-1.20 (m, 13H); 13C NMR (50 MHz, CDCl3) = 203.1, 202.6, 143.8, 143.6, 129.6, 129.4, 127.4, 126.9, 118.5, 117.3, 115.5, 115.4, 111.5, 111.2, 58.3, 58.0, 53.3, 53.0, 48.9, 48.5, 33.7, 30.6, 27.7 (x 2), 26.8, 26.4, 26.1, 25.9 (x 2), 24.0, 23.3; ESI-HRMS : m/z calcd for C16H22NO [M+H]+ : 244.1701.
[실시 예 3]
3-(Trifluoromethyl)-6,6a,7,8,9,10,11,12-octahydro-5H-azocino[1,2-a]quinoline-6-carbaldehyde (2c):
실시 예 1과 동일한 방법을 이용하였으나 15분 동안 반응시켜 화학식 3을 90% 수율, 부분입체이성질체 비율 75 : 25로 얻었다.
75 : 25 diastereomeric mixture. 1H NMR (200 MHz, CDCl3) = 9.83 (s, 0.3H), 9.50 (s, 1H), 7.34-7.26 (m, 2.6H), 6.65-6.60 (m, 0.3H), 6.58-6.53 (m, 1H), 4.00-3.80 (m, 2H), 3.80-3.73 (m, 0.6H), 3.33-3.20 (m, 1.6H), 3.18-3.05 (m, 2H), 3.04-2.95 (m, 0.6H), 2.80-2.70 (m, 0.3H), 2.62-2.56 (m, 1H), 2.00-1.25 (m, 13H); 13C NMR (50 MHz, CDCl3) = 202.0, 201.7, 146.2 (x 2), 126.4 (q, JC-F = 3.0 Hz) (x 2), 125.0 (q, JC-F = 268.2 Hz) (x 2), 124.6 (q, JC-F = 2.7 Hz) (x 2), 118.4, 117.1 117.2 (q. JC-F = 32.4 Hz) (x 2), 110.8, 110.6, 58.5 (x 2), 53.8, 53.1, 48.6, 48.3, 33.9, 30.1, 27.6 (x 2), 26.3, (x 2) 25.9 (x 2), 25.6 (x 2), 23.7, 23.2; ESI-HRMS : m/z calcd for C17H21F3NO [M+H]+ : 312.1575; found 312.1571.
[실시 예 4]
3-Bromo-6,6a,7,8,9,10,11,12-octahydro-5H-azocino[1,2-a]quinoline-6-carbaldehyde (2d) :
실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 화학식 3을 93% 수율, 부분입체이성질체 비율 77 : 23으로 얻었다.
77 : 23 diastereomeric mixture. 1H NMR (200 MHz, CDCl3) = 9.81 (s, 0.3H), 9.49 (s, 1H), 7.22-7.09 (m, 2.6H), 65.7-6.49 (m, 0.3H), 64.6-6.39 (m, 1H), 3.93-3.79 (m, 2H), 3.78-3.65 (m, 0.6H), 3.27-3.14 (m, 1.3H), 3.07-3.05 (m, 2H), 2.98-2.81 (m, 0.6H), 2.82-2.75 (m, 0.3H), 2.56-2.51 (m, 1H), 2.00-1.20 (m, 13H); 13C NMR (50 MHz, CDCl3) = 202.3, 202.0, 142.7 (x 2), 131.9, 131.7, 130.0 (x 2), 120.7, 119.4, 113.0, 112.7, 107.0 (x 2), 58.2, 57.9, 53.3, 53.0, 48.6, 48.5, 33.7, 29.9, 27.6 (x 2), 26.4, 26.2, 25.9 (x 4), 23.6, 23.1; ESI-HRMS : m/z calcd for C16H21BrNO [M+H]+ : 322.0807; found 322.0807.
[실시 예 5]
5,6,6a,7,8,9,10,11-Octahydroazepino[1,2-a]quinoline-6-carbaldehyde (2e):
실시 예 1과 동일한 방법을 이용하였으나 30분 동안 반응시켜 화학식 3을 95% 수율, 부분입체이성질체 비율 88 : 12로 얻었다.
Major diastereoisomer. 1H NMR (500 MHz, CDCl3) = 9.53 (s, 1H), 7.06-7.01 (m, 2H), 6.53 (t , J = 8.5 Hz, 1H), 6.49 (d, J = 8.5 Hz, 1H), 3.85 (dd, J = 6.0 Hz, 3.0 Hz, 1H), 3.82-3.79 (m, 1H), 3.22-3.09 (m, 2H), 3.02 (dd, J = 8.0 Hz, 6.5 Hz, 1 H), 2.54-2.52 (m, 1H), 2.09-2.05 (m, 1H), 1.74-1.71 (m, 1H), 1.67-1.57 (m, 5H), 1.37-1.34 (m, 1H); 13C NMR (50 MHz, CDCl3) = 203.3, 143.8, 129.4, 127.4, 117.0, 115.6, 110.3, 58.2, 49.5, 47.8, 34.9, 26.5, 26.0, 25.8, 23.7; ESI-HRMS : m/z calcd for C15H20NO [M+H]+ : 230.1545; found 230.1541.
[실시 예 6]
2,3,4,4a,5,6-Hexahydro-1H-pyrido[1,2-a]quinoline-5-carbaldehyde (2f):
실시 예 1과 동일한 방법을 이용하였으나 200 W, 120 분 반응시켜 화학식 3을 78% 수율, 부분입체이성질체 비율 78 : 22로 얻었다.
Major diastereoisomer. 1H NMR (200 MHz, CDCl3) = 9.63 (s, 1H), 7.21-7.00 (m, 2H), 6.78-6.57 (m, 2H), 4.01-3.80 (m, 1H), 3.50-3.42 (m, 1H), 3.19-2.50 (m, 3H), 2.64-2.55 (m, 1H), 2.00-1.30 (m, 6H), 13C NMR (50 MHz, CDCl3) = 202.6, 143.9, 128.8, 127.6, 122.0, 117.5, 112.5, 56.4, 51.9, 48.3, 31.2, 25.9, 24.9, 24.0.
[실시 예 7]
7-Bromo-1,2,3,3a,4,5-hexahydropyrrolo[1,2-a]quinoline-4-carbaldehyde (2g):
실시 예 1과 동일한 방법을 이용하였으나 200 W, 150 분 반응시켜 화학식 3을 72% 수율, 부분입체이성질체 비율 78 : 22로 얻었다.
Major diastereoisomer. 1H NMR (200 MHz, CDCl3) = 9.90 (d, J = 1.8 Hz, 1H), 7.20-7.14 (m, 2H), 6.33-6.29 (m, 1H), 3.49-3.30 (m, 2H), 3.23-3.10 (m, 1H), 2.90 (d, J = 8.3 Hz, 2H), 2.43-2.31 (m, 2H), 2.30-1.96 (m, 2H), 1.70-1.53 (m, 1H); 13C NMR (50 MHz, CDCl3) = 202.0, 142.7, 130.9, 130.2, 116.4, 111.8, 107.3, 57.7, 49.8, 46.6, 31.5, 28.2, 23.9; ESI-HRMS : m/z calcd for C13H15BrNO [M+H]+ : 280.0337; found 280.0263.
[실시 예 8]
7,11b,12,13-Tetrahydro-6H-isoquinolino[2,1-a]quinoline-12-carbaldehyde (2h):
실시 예 1과 동일한 방법을 이용하였으나 20 분 반응시켜 화학식 3을 97% 수율, 부분입체이성질체 비율 57 : 43으로 얻었다.
Major diastereoisomer. 1H NMR (500 MHz, CDCl3) = 9.82 (s, 1H), 7.25-7.10 (m, 3H), 7.09-7.00 (m, 2H), 6.99-6.85 (m, 2H), 6.71-6.64 (m, 1H), 5.02 (d, J = 3.8 Hz, 1H), 4.20-4.04 (m, 1H), 3.49 (ddd, J = 13.5 Hz, 11.8 Hz, 4.0 Hz, 1H), 3.38-3.31 (m, 1H), 3.31-3.01 (m, 2H), 2.84 (dd, J = 16.2 Hz, 5.5 Hz, 1H), 2.65-2.59 (m, 1H); 13C NMR (50 MHz, CDCl3) = 202.6, 144.5, 136.7, 136.0, 129.3, 127.4, 126.9, 126.5, 124.3, 121.9, 118.4, 113.7 (one aromatic carbon missing due to overlapping), 56.9, 47.7, 46.3, 25.7, 24.3.
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.
Claims (9)
- 마이크로웨이브 에너지를 이용하여 오쏘-다이아킬 아미노 신남알데하이드 화합물을, 아민 촉매와 산 첨가제 존재하에서 반응시켜 테트라하이드로퀴놀린 화합물을 합성하는 것을 특징으로 하는 테트라하이드로퀴놀린 화합물 합성 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 아민 촉매는, C1-C8인 알킬 아민, 고리형 아민 또는 헤테로원자가 포함된 고리형 아민인 것을 특징으로 하는 테트라하이드로퀴놀린 화합물 합성 방법. - 제1항에 있어서,
상기 산 첨가제는 F3CCO2H, HCl, HBr, HPF6, DNBS (2,4-다이나이트로 벤젠 술포닉 산) 또는 TfOH (트리플루오로메탄 술포닉 산)을 반응에 사용하는 것을 특징으로 하는 테트라하이드로퀴놀린 화합물 합성 방법. - 제1항에 있어서,
상기 아민 촉매 및 산 첨가제의 함량은, 반응 물질들의 전체 몰수를 기준으로, 5 몰 내지 30 몰%인 것을 특징으로 하는 테트라하이드로퀴놀린 화합물 제조 방법. - 마이크로웨이브 에너지를 이용하여 오쏘-다이아킬 아미노 신남알데하이드 화합물을 아민 촉매와 산 첨가제 존재하에서 하기 반응식 1과 같이 반응시켜 테트라하이드로퀴놀린 화합물을 합성하는 방법.
[반응식 1]
상기 반응식 1에서 상기 R1 및 R2는 C1-C4 알킬기로 상호 동일하거나 상이하며, R1 및 R2 는 서로 연결되어 고리계의 일부를 형성할 수 있으며 방향족 화합물이 포함한 알킬기이고, 상기 R3 는 C1-C10 알킬기, 할로겐이며, 상기 알킬기는 선형 또는 가지형 알킬기, 트리플루오로메틸기이며, 상기 할로겐은 플루오로(F), 클로로(Cl), 브로모(Br) 또는 아이오도(I)이며, 상기 용매(solvent)는 1,2-디클로로에탄, 톨루엔, 에탄올, 아세토나이트릴을 사용하며, 상기 마이크로웨이브(MW)의 출력(W)의 조사 범위는 30-200 W 임. - 제8항에 있어서,
상기 마이크로웨이브(MW)의 출력(W)은 30, 50, 100, 150 또는 200W로 조사하는 것을 특징으로 하는 테트라하이드로퀴놀린 화합물을 제조하는 방법.
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