KR20140076548A - 광학적으로 순수한 프로판-1,2-디올의 제조 - Google Patents

광학적으로 순수한 프로판-1,2-디올의 제조 Download PDF

Info

Publication number
KR20140076548A
KR20140076548A KR1020147004137A KR20147004137A KR20140076548A KR 20140076548 A KR20140076548 A KR 20140076548A KR 1020147004137 A KR1020147004137 A KR 1020147004137A KR 20147004137 A KR20147004137 A KR 20147004137A KR 20140076548 A KR20140076548 A KR 20140076548A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
diol
carried out
rti
heterogeneous catalysis
lactide
Prior art date
Application number
KR1020147004137A
Other languages
English (en)
Inventor
볼프강 티에츠
요아킴 슐제
아르민 뵈르너
이반 슈클로브
클라우스 퀼라인
Original Assignee
티센크루프 인더스트리얼 솔루션스 아게
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 티센크루프 인더스트리얼 솔루션스 아게 filed Critical 티센크루프 인더스트리얼 솔루션스 아게
Publication of KR20140076548A publication Critical patent/KR20140076548A/ko

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C29/00—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring
    • C07C29/74—Separation; Purification; Use of additives, e.g. for stabilisation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C29/00—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring
    • C07C29/132—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of an oxygen containing functional group
    • C07C29/136—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of an oxygen containing functional group of >C=O containing groups, e.g. —COOH
    • C07C29/147—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of an oxygen containing functional group of >C=O containing groups, e.g. —COOH of carboxylic acids or derivatives thereof
    • C07C29/149—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of an oxygen containing functional group of >C=O containing groups, e.g. —COOH of carboxylic acids or derivatives thereof with hydrogen or hydrogen-containing gases
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07B—GENERAL METHODS OF ORGANIC CHEMISTRY; APPARATUS THEREFOR
    • C07B57/00—Separation of optically-active compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C31/00—Saturated compounds having hydroxy or O-metal groups bound to acyclic carbon atoms
    • C07C31/18—Polyhydroxylic acyclic alcohols
    • C07C31/20—Dihydroxylic alcohols
    • C07C31/205—1,3-Propanediol; 1,2-Propanediol
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P41/00—Processes using enzymes or microorganisms to separate optical isomers from a racemic mixture
    • C12P41/003—Processes using enzymes or microorganisms to separate optical isomers from a racemic mixture by ester formation, lactone formation or the inverse reactions
    • C12P41/004—Processes using enzymes or microorganisms to separate optical isomers from a racemic mixture by ester formation, lactone formation or the inverse reactions by esterification of alcohol- or thiol groups in the enantiomers or the inverse reaction
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/02—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group
    • C12P7/04—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group acyclic
    • C12P7/18—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group acyclic polyhydric
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07B—GENERAL METHODS OF ORGANIC CHEMISTRY; APPARATUS THEREFOR
    • C07B2200/00—Indexing scheme relating to specific properties of organic compounds
    • C07B2200/07—Optical isomers

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Abstract

본 발명은 하기 공정 단계들을 포함하는, 광학적으로 순수한 프로판-1,2-디올의 제조 공정에 관한 것이다:
a. 금속-촉매화 불균일 촉매작용이 수소의 존재하에 수행되어 프로판-1,2-디올을 함유하는 원료 생성물이 제조되는 락티드류의 수소화, 및
b. 광학적으로 순수한 프로판 1,2-디올이 99% e.e 이상의 범위 내에서 제조되는 동적 속도론적 라세미 분할.

Description

광학적으로 순수한 프로판-1,2-디올의 제조{Production of optically pure propane-1,2-diol}
본 발명은 락티드류부터 광학적으로 순수한 프로판-1,2-디올의 제조 공정에 관한 것이다.
프로판-1,2-디올은 프로필렌 옥사이드의 가수분해를 이용하거나 글리세린으로부터 산업적 규모로 제조된다. 프로판-1,2-디올은 피부 크림제 및 치약과 같은 화장품에 주로 이용된다. 프로판-1,2-디올은 상이한 활성 성분의 흡수를 향상시키고 항균 효능을 보여준다. 또한, 프로판-1,2-디올은 유럽 연합에서 승인된 식품 첨가제이다. 프로판-1,2-디올은 색소, 항산화제 및 유화제용 담체 및 담체 용매로도 이용된다.
이 경우, 락티드류는 젖산의 사이클릭 디에스테르류이다. 젖산 중합 동안에, 예를 들면, 상이한 유형의 락티드류가 발생할 수 있다. 이들은 순수한 L,L-락티드 또는 순수한 D,D-락티드일 수 있다. 급속 반응 공정에 요구되는 일반적인 고온의 결과로서, 그리고 젖산 또는 (예컨대, 부식으로 인한) 반응 용기 내의 양이온성 오염 물질로 인하여, 라세미화의 문제가 발생하여, 이로 인해 부산물로서 메조-락티드가 형성된다. L,L-락티드와 같이, 메조-락티드는 고리 내에 2 개의 광학적으로 활성인 탄소 원자들을 갖는 사이클릭 디에스테르이다. 메조-락티드는 하나의 광학 R 및 하나의 S 중심을 가지며, 결국 광학적으로 비활성이다. 메조-락티드류는 관련된 젖산 중합에 부정적인 영향을 미치며, 분리되어야만 한다. 결국, 메조-락티드류는 젖산 중합의 부산물로 제조된다.
또한, 락(rac)-락티드류가 있으며, 이는 예를 들면, 용융에 의해 D,D-락티드 및 L,L-락티드의 동일량으로 수득된다. 개별 락티드류는 이들의 용융 온도에 의하여 구별될 수 있다. L,L-락티드 및 D,D-락티드는 97℃의 용용 온도를 갖는 반면에, 메조-락티드는 54℃의 용용 온도를 가지며, L,L/D,D-락티드는 129℃의 용용 온도를 갖는다.
젖산으로부터 알킬 에스테르류를 수소화하여 프로판-1,2-디올을 형성하는 것이 알려져 있다. 이 변환은 불균일 촉매 및 균일 촉매 양쪽 모두로 가능한 것이다.
젖산 에틸 에스테르의 수소화는 예를 들면, 125℃ 및 345 bar의 수소 압력에서 구리-옥사이드-크롬-옥사이드 촉매를 이용하는 에탄올에 있어서, 기재되었다(H. Adkins 등, J. Am. Chem. Soc. 1948, 70, 3121 - 3125). 구리 옥사이드-크롬-옥사이드-바륨 촉매를 250℃ 및 300 bar 수소 압력에서 이용하는 것도 성공적이었다(K. Folkers 등, J. Am. Chem. Soc. 1932, 54, 1145 - 1154). 최근에서야 기상의 구리 규산염류를 이용한 젖산 에스테르류의 수소화가 국제 특허 출원 WO 2011036189 A1 및 WO 2009103682 A1에 기술되었다. 젖산 메틸 에스테르류의 환원을 위한 알루미늄 옥사이드 상의 구리도 국제 특허 출원 WO 2005023737 A1에 제안되었다.
또한, 광범위한 불균일 루테늄 촉매들도 조사되어 왔다. 예를 들면, 티타늄 옥사이드 상에 지지된 Ru-B는 90℃ 및 40 bar 수소에서 용매로서 물에 젖산 에틸 에스테르류의 수소화용 활성 촉매이다(G.-Y. Fan 등, Chem. Lett. 2008, 37, 852 - 853). 상기 촉매는 NaBH4를 이용하여 RuCl3를 환원시킴으로써 제조되었다. 주석-변형 SBA-15 분자체 상의 RuB(G. Luo 등, Appl. Catal., A: General 2007, 332, 79-88) 및 γ-알루미늄 옥사이드 상의 Ru-B(G. Luo 등, J. Mol. Catal. A: Chemical 2005, 230, 69-77 및 G. Luo 등, Appl. Catal., A: General 2004, 275, 95 - 102)도 젖산 에틸 에스테르류의 환원에 있어서 평균 이상의 수율로 이어졌다. 불행하게도, Ru-B 촉매는 화학선택적이지 않다. 니시무라 촉매(Rh/Pt-옥사이드)는 MeOH 내에서 25℃ 및 100 bar 수소 압력에서 젖산 에틸 에스테르류의 수소화에 있어서 효율적인 것으로 입증되었다(M. Studer 등, Adv. Synth. Catal. 2001, 343, 802 - 808). P,N-리간드(EP2161251 A1; W. Kuriyama 등, Adv. Synth. Catal. 2010, 352, 92 - 96) 또는 P,P-리간드(EP 1970360 A1)를 변형한 균일 루테늄 촉매는 80 내지 90℃의 온도 및 30 내지 50 bar 수소 압력에서 반응이 일어나는, 젖산 에스테르류의 수소화에 있어서 매우 성공적으로 이용되었다.
최근에서야 겨우 락티드류의 프로판디올-d2로의 환원이 기전 연구의 체계 내에서 리튬 알루미늄 듀트리드(lithium aluminium deuteride)를 이용하여 성공하였다(R. M. Painter 등, Angew. Chem. Int. Ed. 2010, 49, 9456-9459).
WO2006/124899는 락티드류의 프로필렌 글리콜로의 촉매 수소화를 기술한다. 이 경우, 수소화는 예를 들면, 지방족 알코올류의 존재하에 기상 또는 액상에서 수행된다. 이렇게 함에 있어서, 20℃ 내지 250℃ 및 1.4 내지 275 bar의 반응 조건을 기준으로 하고, 반응 시간은 1 내지 10 시간이다. 이 반응을 이용하는데 있어서, 출발 물질이 거울상 이성질체들 중 하나 또는 이들의 혼합물인지의 여부는 중요하지 않다. 그러나, 반응 도중에 라세미화가 일어나며, 따라서, 프로필렌 글리콜이 광학적으로 순수한 형태로 획득되지 않는다고 추정될 수 있다.
이는 양 거울상 이성질체들이 동일한 물성을 가짐에도 불구하고, 이들이 다른 순수거울상(enantiopure) 반응 파트너가 포함된 화학 반응에 있어서 상이하게 반응하기 때문에 많은 응용에 대해 불리하다. 마찬가지로, 약리학의 분야 및 농학 분야의 응용에 이용되는 경우, 악취 또는 향기든지, 거울상 이성질체 물질은 서로 상이한 효과를 유발한다.
라세믹 혼합물로부터 광학적으로 순수한 형태의 거울상 이성질체를 얻기 위한, 동적 속도론적 라세미 분할(dynamic kinetic racemic resolution: DKR)이 알려져 있다. 알코올의 라세미 분할을 달성하는데 매우 소량의 Ru 촉매(최대 0.05 몰%)만이 필요하며(K. Bogar 등, Beilstein J. Org. Chem 2007, 3 (50)), 이는 기재의 인 시츄(in situ) 라세미화가 있는 동적 라세미 분할이다. 라세미 분할은 생물촉매를 이용하여 효소적으로 발생하며, 라세미화는 금속 촉매를 이용해서 달성되지만, 유기-촉매, 염기, 가열, 효소 사용, 루이스산 및 산화환원 및 라디칼 반응을 이용해서도 달성된다. 그러나, 락티드류로부터 광학적으로 순수한 형태의 프로판-1,2-디올의 제조 공정의 응용은 알려져 있지 않다.
이 때문에, 프로판-1,2-디올이 광학적으로 순수한 형태로 발생되도록 하는 공정을 제공하는 것이 바람직할 것이다. 또한, 이 공정은 특히, 메조-락티드가 젖산 중합에 있어서 폐기물로서 획득되고, 따라서 다른 용도에 처해질 수 있기 때문에, 락티드류로부터 유래하여야 한다. 그러나, 상기 언급된 기타 락티드 형태들도 광학적으로 순수한 프로판-1,2-디올로 유리하게 변환될 수 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 광학적으로 순수한 프로판 1,2-디올을 99% e.e 이상의 범위 내에서 락티드류로부터 제조되도록 하는 공정을 제공하는 것이다.
본 발명은 하기 공정 단계들을 포함하는, 광학적으로 순수한 프로판-1,2-디올의 제조 공정에 의하여 본 목적을 달성한다:
a. 금속-촉매화 불균일 촉매작용이 수소의 존재하에 수행되어 프로판-1,2-디올을 함유하는 원료 생성물이 제조되는 락티드류의 수소화, 및
b. 광학적으로 순수한 프로판 1,2-디올이 99% e.e 이상의 범위 내에서 제조되는 동적 속도론적 라세미 분할.
상기 공정에서, 하기 반응이 단계 a)에서 일어난다:
Figure pct00001
알코올은 용매 및 반응물로서 작용하며, 알코올 내의 락티드의 농도는 수득된 수율이라는 점에서 중요하지 않다. 알코올은 바람직하게는 과량으로 이용 가능하여야 한다.
동적 속도론적 라세미 분할에 이용된 시스템은 상류 라세미화 균형(upstream racemisation balance)을 조정하는 촉매 및, 에스테르화에 의하여 라세미화 균형으로부터 거울상 이성질체들 중 하나를 추출하는 효소를 포함한다.
본 출원 문맥 내에서 “광학적으로 순수한”이라는 용어는 순수거울상 프로판-1,2-디올을 의미한다. 이는 주 청구항에서 제공된 바와 같이, 99% e.e.를 초과하는 광학적으로 순수한 프로판-1,2-디올의 제조는 99% 순수거울상과 일치할 수 있다는 것을 의미한다. (R)-거울상 이성질체 또는 (S)-거울상 이성질체가 제조되는지의 여부는 중요하지 않다.
본 발명에 따른 공정의 일 실시형태에 있어서, D,D-락티드, L,L-락티드, 메조-락티드 및 L,L/D,D-락티드를 포함하는 군으로부터 선택된 락티드류가 이용된다. 락티드류는 거울상 이성질체들의 형태, 즉, D 또는 L 형태로 발생할 수 있는 젖산류의 사이클릭 에스테르류이다. L,L-락티드는 2 개의 L-젖산을 포함하는 에스테르를 기술하며, 전문가 문헌에 S,S-락티드로 지칭되기도 한다. 동일 사항이 R,R-락티드라고 지칭되기도 하는 D,D-락티드에 적용된다. L,L/D,D-락티드는 D,D-락티드 및 L,L-락티드의 등몰농도 혼합물을 포함하는 라세미산염(전문가 문헌에서 락-락티드 또는 R,S-락티드라고 지칭되기도 함)을 의미하는 것으로 이해된다. 이에 반하여, 메조-락티드는 D- 및 L-젖산을 포함하는 락티드를 기술한다. 따라서, 청구항 제2항은 모든 가능한 락티드류가 본 발명에 따른 공정을 거칠 수 있다는 것을 보인다. 이는 상이한 젖산 거울상 이성질체 조성물들을 갖는 올리고락티드류 및 바람직하게, 디락티드류도 포함한다.
단계 a)에서 액상의 금속-촉매된 불균일 촉매작용을 수행하는 것이 유리하다. 이렇게 함에 있어서, 물, 최대 10 탄소-원자들의 사슬 길이를 갖는 지방족 또는 방향족 탄화수소류 및 이들의 혼합물들을 포함하는 용매들의 군으로부터 액상을 선택하는 것이 바람직하며, 지방족 탄화수소는 바람직하게는 메탄올이 특히 바람직하고/하거나 에탄올이 이용되는 알코올류이다.
본 발명에 따른 공정의 바람직한 일 실시형태에 있어서, 단계 a)에서 불균일 촉매작용은 금속류 군으로부터 선택된 촉매에 의하여 수행되며, 금속은 루테늄, 로듐, 레늄, 팔라듐, 백금, 니켈, 코발트, 몰리브덴, 텅스텐, 티탄, 지르코늄, 니오븀, 바나듐, 크롬, 망간, 오스뮴, 이리듐, 철, 구리, 아연, 은, 금, 바륨 및 이들의 혼합물을 포함하는 군으로부터 선택되고, 구리-아크롬산염 촉매 및/또는 바륨이 첨가된 구리-아크롬산염 촉매가 바람직하다.
공정의 추가적인 실시형태들에 있어서, 단계 a)에 있어서 불균일 촉매작용은 20 내지 300 bar 미만의 수소 압력, 바람직하게는 130 내지 170 bar 미만의 수소 압력 및 특히 바람직하게는 140 내지 160 bar 미만의 수소 압력에서 수행된다.
단계 a)에 있어서 불균일 촉매작용은 바람직하게는 20℃ 내지 250℃의 온도 범위 내에서, 바람직하게는 130℃ 내지 170℃의 온도 범위 내에서, 특히 바람직하게는 145℃ 내지 155℃의 온도 범위에서 수행된다.
옵션으로서, 단계 a)에서 수행되는 불균일 촉매작용 이전에, 반응 용기를 수소로 1 내지 5 회, 바람직하게는 3 회 헹군다.
공정의 다른 일 실시형태에 있어서, 불균일 촉매작용은 단계 a)에서 5 내지 20 시간의 기간, 바람직하게는 10 내지 18 시간의 기간, 특히 바람직하게는 12 내지 16 시간의 기간에 걸쳐 수행된다.
단계 a)에서 불균일 촉매작용 동안에 교반하는 것은 유리하다. 단계 a)에서 불균일 촉매작용 동안에 수소가 연속으로 통과되는 것도 유리하다.
이 공정의 바람직한 실시형태들에 있어서, 단계 a)에서 불균일 촉매작용이 일단 완료되면, 촉매는 원료 생성물로부터 분리된다.
다른 실시형태에 있어서, 단계 a)로부터의 원료 생성물이 농축 단계 및/또는 증류 단계를 거치며, 여기서, 프로판-1,2-디올을 함유하는 분율 및 용매를 함유하는 분율이 발생된다.
단계 a)에서 불균일 촉매작용에 이용된 용매는 공정으로 다시 공급되는 것이 바람직하다.
공정의 다른 설계 변형에 있어서, 단계 a)로부터 획득된 프로판-1,2-디올은 보호기가 공급되며 1-O-치환된 프로판디올이 제조된다. 보호기는 리사이클이 가능한 비키랄(achiral) 보호기이고, tert-부틸, 페닐, 메틸, 아세틸, 벤조일, 트리틸, 실릴 및 벤질을 포함하는 군으로부터 선택되는 것이 유리하다. 이는 피발레이트, p-메톡시벤질, 트리메틸실릴, 트리에틸실릴, 트리이소프로필실릴, 디페닐메틸실릴 또는 디-tert-부틸메틸실릴이 이용될 수 있다는 것을 의미한다. 원칙적으로, 임의의 비키랄 보호기가 이용될 수 있다(T.W. Green 등, Protective Groups in Organic Synthesis, Wiley-Interscience, New York, 1999). 단계 a)로부터 프로판-1,2-디올의 일차 히드록실기의 보호기 tert-부틸이 특히 바람직하다.
다른 실시형태에 있어서, 효소 라세미 분할은 단계 b) 동안에 금속 촉매의 존재 하에서, 동적 속도론적 라세미 분할에 이용된다. 리파아제의 사용이 바람직하다. 루테늄 촉매는 바람직한 금속 촉매이다. 고정화 리파아제를 갖는 루테늄 촉매가 특히 바람직하다.
단계 b)에서 동적 속도론적 라세미 분할은 60℃ 내지 90℃의 온도 범위 내에서 바람직하게 수행된다. 이렇게 함에 있어서, 반응 시간은 30 내지 200 시간, 바람직하게는 40 내지 60 시간이다.
다른 실시형태에 있어서, 단계 b)에서 동적 속도론적 라세미 분할은 Na2CO3의 존재 하에 수행되는데, Na2CO3는 330 단위에 해당되는 33 mg의 효소당 0.4 mmol 내지 5 mmol의 양으로 첨가된다. Na2CO3는 반응 매체 중에 실제적으로 불용성이며, 불균일 첨가제로 작용한다. 이에 가장 유리한 효소는 노보짐(Novozym) 435이다.
본 발명은 몇 가지 실시형태 예들을 이용하여 하기에 더 상세히 설명된다.
실시예 1: Cu/Cr 촉매를 이용한 락-락티드의 수소화
L,L/D,D-락티드(1.00 g, 6.9 mmol) 및 구리 크로마이트(1.33 g, 133 wt%)는 10 ml 압력솥 내에서 5 ml 절대 MeOH에 현탁된다. 압력솥은 H2로 3 회 헹군다. 이후, 150 bar 수소 압력이 가해진다. 반응 혼합물은 150℃에서 15 시간 동안 교반된다. 수소는 148에서 153 bar 사이의 압력이 유지되면서, 연속해서 가해진다. 압력솥은 냉각되고 통기된 후에, 반응 혼합물은 5 ml MeOH를 이용하여 희석되고 촉매로부터 원심분리된다(75 분, 4,500 rpm). 청-녹색 반응 용액이 부어지고, 잔사는 3 ml MeOH로 세척되며 40℃ 및 40 mbar의 진공에서 농축된다. 원료 생성물(2.06 g)은 짙은 청색을 띄며, 대략 5% MeOH(13C-NMR 스펙트럼)로 오염된 프로판-1,2-디올을 포함한다. 순수한 생성물(0.68 g, 68%)은 101 내지 102℃ 및 8 mbar에서 증류한 이후에 무채색 액으로 수득된다. 증류 이후에, 무기 잔사는 대략 30 mg에 달한다.
실시예 2: Cu/Cr/Ba 촉매를 이용한 락-락티드의 수소화
L,L/D,D-락티드(1.00 g, 6.9 mmol) 및 바륨을 도핑한 구리 크로마이트(1.33 g, 133 wt%)는 10 ml 압력솥 내에서 5 ml 절대 MeOH또는 EtOH에 현탁된다. 압력솥은 H2로 3 회 헹군다. 이후, 150 bar 수소 압력이 가해진다. 반응 혼합물은 150℃에서 12 시간 동안 교반된다. 수소는 148에서 153 bar 사이의 압력이 유지되면서, 연속해서 가해진다. 압력솥은 냉각되고 통기된 후에, 반응 혼합물은 5 ml MeOH로 희석되고 촉매는 원심분리된다(15 분, 4,500 rpm). 반응 용액은 40℃ 및 40 mbar의 진공에서 농축된다. 원료 생성물은 색상이 옅은 청색이며, 대략 5% MeOH로 여전히 오염된 프로판-1,2-디올을 포함한다. 이는 13C-NMR 스펙트럼(미도시)을 통해 측정된다. 순수한 생성물(0.8 g, 82%)은 101 내지 102℃ 및 8 mbar에서 증류에 의해 무채색 액으로 수득된다. EtOH와의 반응은 MeOH에서 보다 상당히 느린 페이스로 일어난다.
Cu/Cr/Ba 촉매의 장점은 Cu/Cr 촉매에 비하여 반응이 더 신속하게 일어난다는 것이다. 이는 시험 동안에 기록된 수소 소모 곡선을 통해 측정되었다. 이로부터 수소화는 Cu/Cr/Ba 촉매로 대략 20% 더 신속하게 일어난다는 것을 알게 되었다. 또한, Cu/Cr/Ba 촉매가 이용되는 경우, 실제적으로 촉매는 전혀 반응 용액에 용해되지 않는데, 이는 반응이 완전히 불균일하다는 것을 의미한다. 반면, 1.3 g Cu/Cr 촉매의 총량에서 최대 30 mg이 수소화 시험을 따르는 반응 용액 내에 함유되었다.
실시예 3: Cu/Cr/Ba 촉매를 이용한 추가적인 락티드 형태의 수소화
본 방법은 150 bar H2에서 5 ml MeOH의 존재 하에 Cu/Cr/Ba 촉매를 이용하는 실시예 2에 기술된 것에 상응한다. 정확한 반응 조건은 표 1에 나타나 있다.
Figure pct00002
표 1은 젖산 중합 동안에 폐기물로서 수득되는 메조-락티드를 포함하는 모든 형태의 락티드는 100% 변환될 수 있다는 것을 보여준다. 이는 본 발명에 따른 공정이 메조-락티드를 프로판-1,2-디올로 변환시키는데 적합하다는 것을 의미한다. 젖산의 잔사로 여전히 오염되었던 메조-락티드는 프로판-1,2-디올로 변환될 수 없었다. 이 때문에, 수소화에는 락티드류를 순수하거나 정제된 형태로 이용하는 것이 필요하다.
실시예 4: 수소화에 의해 제조된 프로판 1,2-디올의 라세미화도의 검사
수소화 공정에 의해 제조된 프로판-1,2-디올을 유도화하기 위하여, 0.28 g (3.7 mmol) 프로판-1,2-디올을 1.2 ml 페닐이소시아네이트(11 mmol)에 첨가하였다. 반응 혼합물은 100℃에서 30 분 동안 가열되었고, 이후 실온으로 냉각되었다. 이후 디에틸 에테르(5 ml)가 첨가되었다. 생성된 백색 결정을 여별하고 50 ml 헥산으로 세척하였다. 이로 인한 생성물은 거울상 이성질체들의 분석에 이용되었으며, 이 목적을 위해 CHIRALCEL®OD-H 키랄 HPLC 칼럼 내에서 헵탄/EtOH 80:20으로 분리되었다.
실시예 2의 지시사항에 따라 제조된 L,L-락티드를 이용하는 경우에 얻어진 결과는 표 2에 나타나 있다.
Figure pct00003
표 2는 수소화 공정으로부터 나온 프로판디올의 거울상 이성질체 순도는 온도에 의존한다는 것을 보여준다. 150℃의 온도에서, 라세믹 혼합물만 수득된다. 125℃에서, e.e. 수치는 88%이다. 따라서, 프로판-1,2-디올의 라세믹 혼합물은 락티드류의 수소화 동안에 일어난다. 온도가 더 낮춰지면, 수소화 반응이 정지될 위험이 있다.
실시예 5: 광학적으로 순수한 프로판 1,2-디올의 제조를 위한 동적 속도론적 라세미 분할
예로써, tert-부틸은 보호기로서 도입되었으며, tert-부틸옥시프로판-2-올은 수소화 공정을 통해 수득되었던 프로판-1,2-디올의 라세믹 혼합물로부터 수득되었다. 효소적 라세미 분할은 하기 다이아그램에 따라 발생한다:
Figure pct00004
반응은 75℃의 7.5 ml 톨루엔 내에서 수행되었다. 20 mmol 이소프로페닐 아세테이트, 19.8 mmol 1-tert-부톡시프로판올-2, 0.02 mmol (Ph5Cp)Ru(CO)2Cl, 0.04 mmol t-BuOK, 및 50 mg Na2CO3가 부가혼합되었다. 그 결과들은 표 3에 나타나 있다.
Figure pct00005
표 3은 13 mg 정도의 노보짐 435(회차 1)이면 99% e.e를 초과하는 우수한 입체선택도를 생성하는데 충분하다는 것을 보여준다. 그러나, 수율은 더 증가되었으며, 2.5 배의 효소량이 사용되었다. (회차 2 내지 4). 루테늄-촉매화 에피머화가 더 많은 양의 효소를 사용하여 감속되어도, 수율은 증가한다는 것을 관찰하였다.
실시예 6: 더 향상된 수율을 갖는 광학적으로 순수한 프로판 1,2-디올의 제조를 위한 동적 속도론적 라세미 분할
반응은 75℃의 20 ml 톨루엔 내에서 수행되었다. 20 mmol 이소프로페닐 아세테이트, 19.8 mmol 1-tert-부톡시프로판올-2, 0.06 mmol (Ph5Cp)Ru(CO)2Cl, 33 mg 노보짐 435 및 0.1 mmol t-BuOK가 혼합되었다. 반응의 수율에 미치는 Na2CO3의 영향을 조사하기 위하여, Na2CO3의 농도를 변화시켰다. 그 결과들은 표 4에 나타나 있다.
Figure pct00006
표 4는 더 많은 양의 염기 Na2CO3 존재 하에서 반응이 상당히 더 신속해진다는 것을 보여준다. 결과적으로, 50 mg의 존재 하에 48 시간 이후에 65%의 수율이 달성될 수 있는 반면에(회차 1), 150 mg Na2CO3 및 동일 양의 촉매 및 효소로 85%의 수율이 달성될 수 있다(회차 4).
실시예 7: 그램으로 측정된 1-tert-부톡시프로판올-2의 동적 속도론적 라세미 분할
클로로디카르보닐(1,2,3,4,5-펜타페닐시클로펜타디에닐)루테늄(40 mg, 0.06 mmol), 알드리치 사의 고정화된 CALB(33 mg) 및 Na2CO3(0.15 g, 1.4 mmol)를 자기 교반기가 장착된 50 ml 쉬렝크(Schlenk) 용기에 첨가하였다. 용기를 진공시키고 아르곤으로 충진하였다. 톨루엔(20 ml)을 아르곤 대기에 첨가하였다. 반응 혼합물을 루테늄 착체가 용해될 때까지 실온에서 교반하였다. 이후, THF(1 M)에 용해시킨 t BuOK의 용액(0.1 ml, 0.1 mmol)을 첨가하였고, 반응 혼합물을 6 분 더 교반하였다. 1-tert-부톡시프로판올-2(2.62 g, 3 ml, 19.8 mol)를 이로 인해 생성된 혼합물에 첨가하였고, 반응 혼합물을 4 분 더 교반하였다. 이후, 이소프로페닐 아세테이트(2.00 g, 20 mol)를 실온에서 첨가하였고, 반응 혼합물을 75℃로 가열하였다. 120 시간 이후에 표본을 취하여 GC(HP-5, 50 m)의 보조로 분석하였다. 이 분석에 따르면, 93%의 수율이 달성되었다. 이후, 반응 혼합물이 냉각되었고, 종이 필터를 통해 여과되었으며 20 mbar의 감압에서 농축되었다. 잔사는 진공(80℃, 5 mbar)에서 증류되었다. (R)-2-O-아세틸-1-O-tert-부틸-프로판-1,2-디올 2.15 g(63% 수율, 99.5% e.e.)는 무채색 액체로서 수득되었다.
본 발명에 따른 공정과 관련된 장점:
- 젖산 중합 동안에 폐기물로서 제조되는 99% e.e.를 초과하는 광학 순도를 갖는 프로판-1,2-디올의 락티드류로부터 제조(메조-락티드류로부터 제조도 가능)

Claims (23)

  1. 하기 공정 단계들을 포함하는, 광학적으로 순수한 프로판-1,2-디올의 제조 공정:
    a. 금속-촉매화 불균일 촉매작용이 수소의 존재하에 수행되어 프로판-1,2-디올을 함유하는 원료 생성물이 제조되는 락티드류의 수소화, 및
    b. 광학적으로 순수한 프로판 1,2-디올이 99% e.e 이상의 범위 내에서 제조되는 동적 속도론적 라세미 분할.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 락티드류는 D,D-락티드, L, L-락티드, 메조-락티드 및 L,L/D,D-락티드를 포함하는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 공정.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    단계 a)에서 상기 금속-촉매화 불균일 촉매작용은 액상으로 수행되는 것을 특징으로 하는 공정.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 액상은 물, 최대 10 탄소-원자들의 사슬 길이를 갖는 지방족 또는 방향족 탄화수소류 및 이들의 혼합물들을 포함하는 용매들의 군으로부터 선택되며, 상기 지방족 탄화수소류는 바람직하게는 메탄올이 특히 바람직하고/하거나 에탄올이 이용되는 알코올인 것을 특징으로 하는 공정.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    단계 a)에서 상기 불균일 촉매작용은 금속류 군으로부터 선택된 촉매에 의하여 수행되며, 상기 금속은 루테늄, 로듐, 레늄, 팔라듐, 백금, 니켈, 코발트, 몰리브덴, 텅스텐, 티탄, 지르코늄, 니오븀, 바나듐, 크롬, 망간, 오스뮴, 이리듐, 철, 구리, 아연, 은, 금, 바륨 및 이들의 혼합물을 포함하는 군으로부터 선택되고, 구리-아크롬산염 촉매 및/또는 바륨이 첨가된 구리-아크롬산염 촉매의 사용이 바람직한 것을 특징으로 하는 공정.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    단계 a)에 있어서 상기 불균일 촉매작용은 20 내지 300 bar 미만의 수소 압력, 바람직하게는130 내지 170 bar 미만의 수소 압력 및 특히 바람직하게는 140 내지 160 bar의 수소 압력에서 수행되는 것을 특징으로 하는 공정.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    단계 a)에 있어서 상기 불균일 촉매작용은 20℃ 내지 250℃의 온도 범위 내에서, 바람직하게는 130℃ 내지 170℃의 온도 범위 내에서, 특히 바람직하게는 145℃ 내지 155℃의 온도 범위에서 수행되는 것을 특징으로 하는 공정.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    단계 a)에서 수행되는 상기 불균일 촉매작용 이전에, 상기 압력 용기는 수소로 1 내지 5 회, 바람직하게는 3 회 헹궈지는 것을 특징으로 하는 공정.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 불균일 촉매작용은 단계 a)에서 5 내지 20 시간의 기간, 바람직하게는 10 내지 18 시간의 기간, 특히 바람직하게는 12 내지 16 시간의 기간에 걸쳐 수행되는 것을 특징으로 하는 공정.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    교반은 단계 a)에서 상기 불균일 촉매작용 동안에 일어나는 것을 특징으로 하는 공정.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    수소는 단계 a)에서 상기 불균일 촉매작용 동안에 연속으로 가해지는 것을 특징으로 하는 공정.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    단계 a)에서 불균일 촉매작용이 일단 완료되면, 상기 촉매는 상기 원료 생성물로부터 분리되는 것을 특징으로 하는 공정.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    단계 a)로부터의 상기 원료 생성물이 농축 단계 및/또는 증류 단계를 거치며, 프로판-1,2-디올을 함유하는 분율 및 용매를 함유하는 분율이 발생되는 것을 특징으로 하는 공정.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    단계 a)에서 상기 불균일 촉매작용에 이용된 상기 용매는 상기 공정으로 다시 공급되는 것을 특징으로 하는 공정.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    단계 a)로부터 획득된 상기 프로판-1,2-디올은 보호기가 공급되며 1-O-치환된 프로판디올이 제조되는 것을 특징으로 하는 공정.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 보호기는 리사이클이 가능한 비키랄(achiral) 보호기이고, tert-부틸, 페닐, 메틸, 아세틸, 벤조일, 트리틸, 실릴 및 벤질을 포함하는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 공정.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    효소 라세미 분할은 단계 b) 동안에 금속 촉매의 존재 하에서, 상기 동적 속도론적 라세미 분할에 이용되는 것을 특징으로 하는 공정.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 효소 라세미 분할 동안에 리파아제가 이용되는 것을 특징으로 하는 공정.
  19. 제17항 또는 제18항에 있어서,
    루테늄 촉매가 금속 촉매로서 이용되는 것을 특징으로 하는 공정.
  20. 제17항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 동적 속도론적 라세미 분할은 고정화 리파아제를 갖는 루테늄 촉매를 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 공정.
  21. 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 동적 속도론적 라세미 분할은 단계 b)에서 60℃ 내지 90℃의 온도 범위 내에서 수행되는 것을 특징으로 하는 공정.
  22. 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
    단계 b)에서 상기 동적 속도론적 라세미 분할은 30 내지 200 시간의 기간에 걸쳐, 바람직하게는 40 내지 60 시간의 기간 내에 수행되는 것을 특징으로 하는 공정.
  23. 제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
    단계 b)에서 상기 동적 속도론적 라세미 분할은 Na2CO3의 존재 하에 수행되는데, Na2CO3는 33 mg의 효소당 0.4 mmol 내지 5 mmol의 양으로 첨가되는 것을 특징으로 하는 공정.
KR1020147004137A 2011-07-20 2012-06-22 광학적으로 순수한 프로판-1,2-디올의 제조 KR20140076548A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102011107959.2 2011-07-20
DE102011107959A DE102011107959A1 (de) 2011-07-20 2011-07-20 Herstellung von optisch reinem Propan-1,2-diol
PCT/EP2012/002638 WO2013010618A1 (de) 2011-07-20 2012-06-22 Herstellung von optisch reinem propan-1,2-diol

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20140076548A true KR20140076548A (ko) 2014-06-20

Family

ID=46458423

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020147004137A KR20140076548A (ko) 2011-07-20 2012-06-22 광학적으로 순수한 프로판-1,2-디올의 제조

Country Status (12)

Country Link
US (1) US20140212957A1 (ko)
EP (1) EP2734488B1 (ko)
KR (1) KR20140076548A (ko)
CN (1) CN103781745B (ko)
BR (1) BR112014001110A8 (ko)
CA (1) CA2841089A1 (ko)
CO (1) CO6890108A2 (ko)
DE (1) DE102011107959A1 (ko)
MX (1) MX348375B (ko)
MY (1) MY165921A (ko)
RU (1) RU2553262C1 (ko)
WO (1) WO2013010618A1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3221285B1 (en) * 2014-11-18 2022-03-30 Archer Daniels Midland Company Process for making biobased propylene glycol from lactic acid esters
CN110256203B (zh) * 2019-06-05 2022-06-14 江苏扬农化工集团有限公司 一种环氧丙烷废水中缩合醇醚资源化利用的方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100644165B1 (ko) * 2002-03-14 2006-11-10 학교법인 포항공과대학교 아미노시클로펜타디에닐 루테늄 촉매를 이용한 키랄화합물 분할 방법
JP2005520570A (ja) * 2002-03-22 2005-07-14 ダウ グローバル テクノロジーズ インコーポレイティド プロピレングリコールアルキル（又はアリール）エーテル及びエーテルアセテートの酵素分割
GB0321240D0 (en) 2003-09-11 2003-10-08 Avecia Ltd Process
WO2006124899A2 (en) 2005-05-13 2006-11-23 Cargill, Incorporated Production of derivatives of lactide, production of lactides, and use of lactide in foods and to produce polymers
EP1970360B1 (en) 2007-03-16 2016-08-31 Takasago International Corporation Method for producing alcohols
ES2537802T3 (es) * 2007-04-03 2015-06-12 Takasago International Corporation Procedimiento de producción de un alcohol mediante hidrogenación de una lactona o un éster de ácido carboxílico en fase líquida
EE200800009A (et) 2008-02-21 2009-10-15 Nordbiochem OÜ Katalsaator ja meetod hdrokskarbokslhapete estrite kataltiliseks redutseerimiseks glkoolideks
JP5477557B2 (ja) 2008-09-09 2014-04-23 高砂香料工業株式会社 エステル又はラクトン類の水素還元によるアルコール類の製造方法
EE200900073A (et) 2009-09-22 2011-06-15 Nordbiochem O� Katalsaator ja meetod hdrokskarbokslhapete estrite kataltiliseks hdrogeenimiseks glkoolideks

Also Published As

Publication number Publication date
BR112014001110A8 (pt) 2018-04-03
MX348375B (es) 2017-05-15
RU2553262C1 (ru) 2015-06-10
CN103781745B (zh) 2016-10-26
US20140212957A1 (en) 2014-07-31
CA2841089A1 (en) 2013-01-24
WO2013010618A1 (de) 2013-01-24
CO6890108A2 (es) 2014-03-10
DE102011107959A1 (de) 2013-01-24
MY165921A (en) 2018-05-18
MX2014000655A (es) 2014-11-13
EP2734488A1 (de) 2014-05-28
EP2734488B1 (de) 2016-10-05
BR112014001110A2 (pt) 2017-02-14
CN103781745A (zh) 2014-05-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6399339B1 (en) Method for the enantioselective reduction of 3,5-dioxocarboxylic acids, their salts and their esters
Bode et al. Stereoselective synthesis of 1, 3-diols
Pinto et al. Organocatalytic enantioselective desymmetrization of cyclic enones via phosphine promoted [3+ 2] annulations
JP5477557B2 (ja) エステル又はラクトン類の水素還元によるアルコール類の製造方法
EP2850050B1 (en) Process for the chemoselective reduction of terminally saturated carboxylic esters
Jung et al. Practical ruthenium/lipase-catalyzed asymmetric transformations of ketones and enol acetates to chiral acetates
Peng et al. Highly enantioselective aldol reaction of acetone with β, γ-unsaturated α-keto esters promoted by simple chiral primary–tertiary diamine catalysts
KR20140076548A (ko) 광학적으로 순수한 프로판-1,2-디올의 제조
EP1797191B1 (de) Verfahren zur herstellung von optisch aktiven 2-methylalkan-1-olen aus den entsprechenden 2-methylalk-2-en-1-alen, umfassend einen schritt der enantioselektiven acylierung zwecks anreicherung eines enatiomers
KR20140077877A (ko) 분리방법
Sonderegger et al. Enantioselective hydrogenation of α-hydroxyketones over cinchona-modified Pt: influence of reactant and modifier structure
US6835686B2 (en) Catalyst system and process for rearrangement of epoxides to allylic alcohols
CN1240646C (zh) 制备(－)薄荷醇及类似化合物的方法
EP3083635B1 (en) Control of color-body formation in isohexide esterification
Biswas et al. A chemoenzymatic asymmetric synthesis of the hydroxy acid segment of schulzeines B and C
WO2011043478A1 (ja) ２－アルキルシクロアルカノンの製造方法
JP2016124868A (ja) ω−ヒドロキシ脂肪酸エステルおよびその前駆体化合物の製造方法
US10183923B2 (en) Method for synthesizing a precursor of a single dairy-lactone isomer
Blandin et al. Asymmetric Hydrogenation of 2, 4‐Dioxo Esters: Selective Synthesis of 2‐Hydroxy‐4‐oxo Esters and Direct Access to Chiral 2‐Hydroxy‐4‐butyrolactones
US6600079B2 (en) Process for production of 5-arylpentanols
WO2019017490A1 (ja) ペンテン酸エステル誘導体の製造方法
Osawa et al. Enhanced enantioselectivity in the heterogeneous catalytic hydrogenation of acetoacetate esters into the corresponding 3-hydroxybutyrates using commercial nickel powder
EP3083636B1 (en) Enhanced regio-selectivity in glycol acylation
Cahill et al. Furanyl spiroketals as stereochemical relays in the synthesis of 1, 9-anti diols: synthesis of insect pheromones
JP2003342220A (ja) シトロネラールの製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid