KR20140146075A - 디티인 테트라카르복스이미드의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 방법 단계들 중 하나 이상을 연속적으로 수행하면서 티오닐 클로라이드와 숙신산 모노아미드와의 반응에 의한 디티인 테트라카르복스이미드의 신규 제조 방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 하나 이상의 방법 단계들 중 하나 이상을 연속적으로 수행하면서 티오닐 클로라이드와 숙신산 모노아미드와의 반응에 의한 디티인 테트라카르복스이미드의 제조 방법에 관한 것이다.
디티인테트라카르복스이미드 그 자체는 이미 공지되어 있다. 마찬가지로 이러한 디티인테트라카르복스이미드는 동물의 내부 기생충, 특히 선충에 대응하기 위한 구충제로 이용될 수 있으며, 살충 작용을 가지는 것으로 알려져 있다(US 3,364,229 참조). 또한 특정한 디티인테트라카르복스이미드는 항균 작용을 가지며 인간 진균증을 야기하는 유기체에 대해 특정 효과를 가지는 것으로 알려져 있다(문헌[Il Farmaco 2005, 60, 944-947] 참조). 추가적으로 디티인테트라카르복스이미드는 전자 사진 감광체의 안료로서 또는 코팅 및 중합체의 염료로서 이용될 수 있다고 알려져 있다(JP-A 10-251265, PL-B 143804 참조).
하기 화학식(Ⅰ)의 디티인테트라카르복스이미드는 다양한 공지된 방법으로 제조될 수 있다.
상기 식 중, R1 및 R2는 동일하거나 상이하며, 각각 수소, 선택적으로 모노- 또는 폴리-할로겐-, -OR3-, -COR4-치환된 C1-C8-알킬, 선택적으로 모노- 또는 폴리-할로겐-, -C1-C4-알킬- 또는 -C1-C4-할로알킬-치환된 C3-C7-시클로알킬이고, 각각의 경우에 선택적으로 모노- 또는 폴리-할로겐-, -C1-C4-알킬-, -C1-C4-할로알킬-, -COR4- 또는 -술포닐아미노-치환된 아릴 또는 아릴-(-C1-C4-알킬)이고,
R3은 수소, C1-C4-알킬, C1-C4-알킬카르보닐 또는 선택적으로 모노- 또는 폴리-할로겐-, -C1-C4-알킬-, 또는 -C1-C4-할로알킬-치환된 아릴이고,
R4는 히드록실, C1-C4-알킬 또는 C1-C4-알콕시이다.
예를 들어, 하나의 방법(US 3,364,229; 문헌[Chem. Ber. 1967, 100, 1559-1570] 참조)의 제1 단계에서, 화학식(Ⅱ)의 디클로로말레산 무수물이 선택적으로 희석제의 존재 하에 화학식(Ⅲ)의 아민과 반응된다. 이후, 얻어진 화학식(Ⅳ)의 디클로르말레이미드는 황 화합물(예를 들어, 황화수소 또는 티오우레아)과 반응된다. 화학식(Ⅰ)의 디티인테트라카르복스이미드의 제조는 이하의 반응식에 의해 묘사될 수 있다:
이 방법은, 예를 들어, 독성이 매우 강한 황화수소 기체의 취급이 기술적으로 매우 어렵고 불편하다는 단점을 가진다. 티오우레아를 이용하는 경우, 목적 생성물과는 별개로, 원하지 않던 부산물이 생기는데, 이는 제거하기 매우 어렵고 목적물을 얻을 수 있는 수득률을 악화시킨다(문헌[J. Heterocycl. Chem. 1988, 25, 901-906] 참조).
공지된 추가의 방법(문헌[Synthetic Communications 2006, 36, 3591-3597] 참조)의, 제1 단계에서, 화학식(Ⅴ)의 숙신산 무수물이 선택적으로 희석제의 존재 하에 화학식(Ⅲ)의 아민과 반응된다. 이후, 얻어진 화학식(Ⅵ)의 숙신산 모노아미드는 6 시간 동안 실온에서 희석제로서의 디옥산 존재 하에 티오닐 클로라이드 과량과 반응되어, 다양한 반응 단계 순서대로 화학식(Ⅰ)의 디티인테트라카르복스이미드가 마침내 얻어지게 된다. 디티인테트라카르복스이미드는 반응 혼합물로부터 또는 직접 물 첨가 후에 여과함으로써 단리된다. 반응 조건(희석제) 및 R 라디칼의 성질에 따라, 몇몇 상황 하에서, 화학식(Ⅶ)의 디티인디이소이미드는 이들이 화학식(Ⅰ)의 디티인테트라카르복스이미드로 전환되기 전에 단리될 수 있다. 화학식(Ⅰ)의 디티인테트라카르복스이미드의 이 제조 방법은 이하의 반응식에 의해 묘사될 수 있다:
이 방법의 단점은 긴 반응 시간 및 일반적으로 얻어지는 수득률이 이론치의 약 30-40 %를 초과하지 않으며 단리된 생성물의 순도가 불충분하다는 결과에 있다. 반응 혼합물의 수성 후처리의 경우 또다른 단점은 파괴되는 티오닐 클로라이드의 양이 많고; 생성되는 기체(SO2 및 HCl)가 제거되어야만 한다는 점에 있다. 마찬가지로, 경험에서 나타나듯이, 생성물이 하나의 분획에서 얻어지지 않는다는 것이 단점이다. 대신, 여과에 의해 제1 생성물을 단리한 후, 장기간 동안 방치한 뒤에(예를 들어, 밤새 방치) 여액으로부터 추가의 생성물이 석출되며 이를 다시 여과에 의해 단리시켜야만 하는 경우가 더 흔한 경우이다. 때때로, 이 작업은 한번 더 수행되어야만 한다. 이러한 작업 방식은 매우 불편하고 시간이 많이 걸린다.
디티인테트라카르복스이미드는 건조 1,4-디옥산에 N-치환된 숙신아미드를 용해시켜 얻어지며 그 후 티오닐 클로라이드와 혼합된다는 점이 추가로 알려졌다. 그 후, 반응 혼합물이 가열되고 용액은 진공 상태에서 농축되고 분리되며 칼럼 크로마토그래피에 의해 정제된다(문헌[J. Heterocycl. Chem. 2010, 47, 188-193] 참조).
디티인테트라카르복스이미드가 N-치환된 숙신아미드와 티오닐 클로라이드를 선택적으로 불활성 희석제의 존재 하에 혼합하여 얻어진다는 점이 추가적으로 알려졌다. 그 후, 과량의 티오닐 클로라이드는 증류되어 제거되고, 잔여 반응 혼합물은 물의 존재 하에 및 선택적으로 불활성 희석제의 존재 하에 가열된다(WO 2011/128263 참조).
선행 기술 방법들은, 그러나, 이하:
a) 낮은 공간-시간 수득률,
b) 숙신산 모노아미드를 기반으로 하는 과량의 티오닐 클로라이드에 대해, 반응 산출물의 후처리 및 변환되지 않은 티오닐 클로라이드의 회수에 있어서 높은 수준의 기술 복잡성이 요구되고 따라서 높은 자본 및 에너지 비용이 요구되며,
c) 반응에서 방출된 배출기체(offgas) 유량(flow)이 균일하게 흐르지 않고 그러므로 가능하게는 재이용 목적의 배출기체 스트림을 동시에 재처리하는 법을 포함하는 기술적으로 간단하고 경제적인 제조 방법을 구현하는 것이 어려움의 단점을 가진다.
그러므로 본 발명의 목표는 화학식(Ⅰ)의 디티인테트라카르복스이미드를 높은 수득률 및 공간-시간 수득률 및 높은 품질로 제조하는 기술적으로 간단하고 경제적인 제조 방법을 제공하는 것이다.
방법 단계들 중 하나 이상이 연속적으로 수행될 때 하기 화학식(Ⅰ)의 화합물이 높은 수득률과 높은 공간-시간 수득률로 얻어진다는 점이 놀랍게도 발견되었다.
상기 식 중, R1 및 R2는 동일하거나 상이하며, 각각 수소, 선택적으로 모노- 또는 폴리-할로겐-, -OR3-, -COR4-치환된 C1-C8-알킬, 선택적으로 모노- 또는 폴리-할로겐-, -C1-C4-알킬- 또는 -C1-C4-할로알킬-치환된 C3-C7-시클로알킬이고, 각각의 경우에 선택적으로 모노- 또는 폴리-할로겐-, -C1-C4-알킬-, -C1-C4-할로알킬-, -COR4- 또는 -술포닐아미노-치환된 아릴 또는 아릴-(C1-C4-알킬)이고,
R3은 수소, C1-C4-알킬, C1-C4-알킬카르보닐 또는 선택적으로 모노- 또는 폴리-할로겐-, -C1-C4-알킬- 또는 -C1-C4-할로알킬-치환된 아릴이고,
R4는 히드록실, C1-C4-알킬 또는 C1-C4-알콕시이다.
상기 및 하기에서, 용어 "연속적으로"는 반응 매질이 유량 시스템에 존재하고, 특정 기능성 구역(functional zone)으로서, 특히 혼합 구역, 반응 구역, 및 체류 구역을 통과하는 절차를 의미한다. 반응물은 정해진 시간 단위 내에 공급되며 생성물은 정해진 시간 단위 내에 제거된다.
상기 및 하기에서, 용어 "반응물"은 하류 반응 단계에서 추가로 처리되는 화학적 화합물을 의미한다. 본 용어는 전반적인 방법으로 새롭게 도입된 화학적 화합물 및 상류 방법에서 얻어져서 추가로 처리되는 것들을 모두 포함한다.
본 발명은 제1 단계(1)에서, 화학식(Ⅵ)의 숙신산 모노아미드를
(여기서, R은 R1 또는 R2이다)
티오닐 클로라이드와 반응시켜 반응 혼합물을 제공하고, 형성된 반응 혼합물을 제2 단계(2)에서 가열한 다음, 반응 혼합물을 제3 단계(3)에서 디티인테트라카르복스이미드로 전환시키고, 3 단계 중 하나 이상의 단계를 연속적으로 수행하는 것을 특징으로 하는,
하기 화학식(Ⅰ)의 디티인테트라카르복스이미드의 제조 방법을 제공한다.
상기 식 중,
R1 및 R2는 동일하거나 상이하며, 각각 수소, 선택적으로 모노- 또는 폴리-할로겐-, -OR3-, -COR4-치환된 C1-C8-알킬, 선택적으로 모노- 또는 폴리-할로겐-, -C1-C4-알킬- 또는 -C1-C4-할로알킬-치환된 C3-C7-시클로알킬이고, 각각의 경우에 선택적으로 모노- 또는 폴리-할로겐-, -C1-C4-알킬-, -C1-C4-할로알킬-, -COR4- 또는 -술포닐아미노-치환된 아릴 또는 아릴-(C1-C4-알킬)이고,
R3은 수소, C1-C4-알킬, C1-C4-알킬카르보닐 또는 선택적으로 모노- 또는 폴리-할로겐-, -C1-C4-알킬-, 또는 -C1-C4-할로알킬-치환된 아릴이고,
R4는 히드록실, C1-C4-알킬 또는 C1-C4-알콕시이다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 방법에서, 티오닐 클로라이드(z)의 총 합은 화학식(Ⅵ)의 숙신산 모노아미드 1 몰당 2.5 내지 20 몰 사이이고, 이 때 z가
z=x+y의 관계 식에 의해 정의되고
z는 첫 번째 두 단계 (1) 및 (2)에서 티오닐 클로라이드의 총량(화학식(Ⅵ)의 숙신아미드 1 몰당 티오닐 클로라이드의 몰 수)이고,
x는 단계(1)에서의 티오닐 클로라이드의 양이며
y는 단계(2)에서 추가적으로 이용되는 티오닐 클로라이드의 양이다.
본 발명에 따른 방법에서, z 값은 더 바람직하게는 2.5 내지 14이고 가장 바람직하게는 2.5 내지 9이다.
티오닐 클로라이드(z)의 총량이 본 발명에 따른 방법의 단계(1) 및 (2)로 나눠지는 경우, 이하의 설명이 적용된다:
x 값은 상기 언급된 z 값과 함께, 1 내지 20, 바람직하게는 1 내지 10, 보다 바람직하게는 1 내지 5이다.
제1 단계, (1)에서, 화학식(Ⅵ)의 숙신산 모노아미드는
(여기서, R은 R1 또는 R2 이다) 티오닐 클로라이드와 반응하여 액체 반응 혼합물을 제공한다.
제2 단계 (2)에서, 형성된 반응 혼합물은 선택적으로 추가 티오닐 클로라이드와 함께 가열된다.
기체 발생이 가라앉은 후, 뒤이어 본 방법의 제3 단계, (3)에서 반응 혼합물의 디티인테트라카르복스이미드로의 전환이 수반된다. 이 단계에서, 선택적으로 과량의 티오닐 클로라이드를 제거한 후에, 얻어진 중간체를 희석제에 용해시키고, 물과 혼합시키고 이 혼합물을 가열함으로써 화학식(Ⅰ)의 디티인테트라카르복스이미드로 전환시킨다.
이러한 방법으로, 화학식(Ⅰ)의 디티인테트라카르복스이미드는, 제거되는 과량의 티오닐 클로라이드가 제거되고 일정한 유량의 배출기체가 배출기체의 기술적으로 간단한 재처리를 가능하게 하는 기술적으로 간단하고 경제적인 방법에 의해 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 방법의 수행에 있어 시작 물질로 이용되는 숙신산 모노아미드는 화학식(Ⅵ)에 의해 일반적 용어로 정의된다. R은 R1 또는 R2의 정의를 나타낸다.
화학식(Ⅵ)의 화합물의 하나의 실시양태(A-Ⅰ)에서, R1 및 R2는 동일하거나 상이하며, 각각 수소, 선택적으로 모노- 또는 폴리-플루오린-, -염소-, -브로민-, -OR3-, -COR4-치환된 C1-C6-알킬, 선택적으로 모노- 또는 폴리-염소-, -메틸- 또는 -트리플루오로메틸-치환된 C3-C7-시클로알킬, 각각의 경우 선택적으로 모노- 또는 폴리-플루오린-, -염소-, -브로민-, -메틸- 또는 -트리플루오로메틸-, -COR4-, -술포닐아미노-치환된 페닐 또는 페닐-(-C1-C4-알킬)이다.
화학식(Ⅵ)의 화합물의 하나의 실시양태(A-Ⅰ-1)에서, R1 및 R2는 동일하거나 상이하며, 각각 수소, 선택적으로 모노- 또는 폴리-플루오린-, -염소-, -히드록실-, -메톡시-, -에톡시-, -메틸카르보닐옥시-, -카르복실-치환된 C1-C4-알킬, 선택적으로 모노- 또는 폴리-염소-, -메틸- 또는 -트리플루오로메틸-치환된 C3-C7-시클로알킬, 각각의 경우 선택적으로 모노- 내지 트리-플루오린-, -염소-, -브로민-, -메틸-, -트리플루오로메틸-, -COR4-, -술포닐아미노-치환된 페닐, 벤질, 1-페네틸, 2-페네틸 또는 2-메틸-2-페네틸이다.
화학식(Ⅵ)의 화합물의 하나의 실시양태(A-Ⅰ-2)에서, R1 및 R2는 동일하거나 상이하며, 각각 수소, 메틸, 에틸, n-프로필, 이소프로필, 2,2-디플루오로에틸, 2,2,2-트리플루오로에틸, 각각의 경우 선택적으로 염소-, 메틸- 또는 트리플루오로메틸-치환된 시클로프로필 또는 시클로헥실이다.
화학식(Ⅵ)의 화합물의 하나의 실시양태(A-Ⅰ-3)에서, R1 및 R2는 둘 다 메틸이다.
실시양태(B-Ⅰ): R3가 수소, 메틸, 에틸, 메틸카르보닐, 에틸카르보닐 또는 선택적으로 모노- 또는 폴리-플루오린-, -염소-, -메틸-, -에틸-, -n-프로필-, -이소프로필- 또는 -트리플루오로메틸-치환된 페닐인 실시양태 (A-Ⅰ) 또는 (A-Ⅰ-1) 또는 (A-Ⅰ-2)에 대응하는 화학식(Ⅵ)의 화합물.
실시양태(B-Ⅰ-1): R3가 수소, 메틸, 메틸카르보닐 또는 페닐인 실시양태 (A-Ⅰ) 또는 (A-Ⅰ-1) 또는 (A-Ⅰ-2)에 대응하는 화학식(Ⅵ)의 화합물.
실시양태(C-Ⅰ): R4가 히드록실, 메틸, 에틸, 메톡시 또는 에톡시인 실시양태[(A-Ⅰ) 또는 (A-Ⅰ-1) 또는 (A-Ⅰ-2)] 및/또는 [(B-Ⅰ) 또는 B((B-Ⅰ-1)]에 대응하는 화학식(Ⅵ)의 화합물.
실시양태(C-Ⅰ-1): R4가 히드록실, 또는 메톡시인 실시양태[(A-Ⅰ) 또는 (A-Ⅰ-1) 또는 (A-Ⅰ-2)] 및/또는 [(B-Ⅰ) 또는 B((B-Ⅰ-1)]에 대응하는 화학식(Ⅵ)의 화합물.
시작 물질로서 N-메틸숙신아미드를 이용하는 것이 특히 바람직하며, 그 결과로서 최종 생성물로 얻어진 화합물(Ⅰ-1)이 2,6-디메틸-1H,5H-[1,4]디티이노[2,3-c:5,6-c']디피롤-1,3,5,7(2H,6H)-테트론이다.
만약 N-tert-부틸숙신아미드를 출발 물질로 이용한다면, 최종 생성물로서 얻어진 화합물(Ⅰ-2)은 2,6-디-tert-부틸-1H,5H-[1,4]디티이노[2,3-c:5,6-c']디피롤-1,3,5,7(2H,6H)-테트론이다.
만약 N-시클로헥실숙신아미드를 출발 물질로서 이용한다면, 최종 생성물로 얻어진 화합물(Ⅰ-3)은 2,6-디시클로헥실-1H,5H-[1,4]디티이노[2,3-c:5,6-c']디피롤-1,3,5,7(2H,6H)-테트론이다.
만약 N-프로필숙신아미드를 출발 물질로서 이용한다면, 최종 생성물로 얻어진 화합물(Ⅰ-4)은 2,6-디프로필-1H,5H-[1,4]디티이노[2,3-c:5,6-c']디피롤-1,3,5,7(2H,6H)-테트론이다.
본 발명에 따른 방법의 단계(1)은 연속적으로 또는 배치식 방법으로 수행되며, 단계(1)을 연속적으로 수행하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 방법의 제1 단계, (1),의 반응 온도는 광범위한 한계 내에서 다양할 수 있고, -20 ℃ 내지 50 ℃, 바람직하게는 -5 ℃ 내지 30 ℃의 온도; 보다 바람직하게는 -5 ℃ 내지 10 ℃이다.
본 발명에 따른 방법의 단계(2)는 연속적으로 또는 배치식 방법으로 수행된다. 단계(2)를 연속적으로 수행하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 방법 단계의 연속적인 수행을 위한 적절한 장치는 통상의 기술자에게 친숙한 다양한 연속 장치들이다. 이러한 연속 장치들의 예로:
a) 선택적으로 직렬 연결되어 교반 탱크 캐스캐이드를 이루는, 연속 교반 탱크,
b) 관형 반응기,
c) 박막 증발기
d) 반응성 정류기,
e) 마이크로 반응기,
f) 크로스플로우 반응기,
g) 순환 또는 루프 반응기,
또는 다양한 연속 반응기의 조합을 포함한다.
교반 탱크 캐스캐이드, 관형 반응기 또는 박막 증발기를 이용하는 것이 바람직하며, 교반 탱크 캐스캐이드를 이용하는 것이 특히 바람직하다.
본 발명에 따른 방법의 제2 단계, (2)의 반응 온도는 광범위한 한계 내에서 다양할 수 있고, 0 ℃ 내지 150 ℃, 바람직하게는 20 ℃ 내지 120 ℃의 온도; 보다 바람직하게는 30 ℃ 내지 100 ℃이다.
본 발명에 따른 방법의 제2 단계, (2)의 체류 시간은 1 분 내지 24 시간이다. 체류 시간은 15 분 내지 10 시간이 바람직하고, 보다 바람직하게는 30 분 내지 6 시간이다.
본 발명에 따른 방법의 제1 단계, (1), 및 제2 단계, (2)는 반응 조건 하에서 실질적으로 불활성인 희석제의 존재 하에서 선택적으로 수행될 수 있다. 이러한 희석제의 예로 지방족 탄화수소, 예를 들어 펜탄, 헥산, 헵탄, 시클로헥산, 메틸시클로헥산, 염소화 탄화수소, 예를 들어, 메틸렌 클로라이드, 클로로포름, 1,2-디클로로에탄, 방향족 탄화수소, 예를 들어 톨루엔, 크실렌, 메시틸렌, 염소화 방향족 탄화수소, 예를 들어 클로로벤젠, 디클로로벤젠, 에테르, 예를 들어 디에틸 에테르, 메틸 tert-부틸 에테르, 테트라히드로푸란, 디옥산, 니트릴, 예를 들어 아세토니트릴, 프로피오니트릴, 부티로니트릴, 에스테르, 예를 들어 메틸 아세테이트 및 에틸 아세테이트가 포함된다. 메틸렌 클로라이드, 클로로포름 또는 1,2-디클로로에탄, 톨루엔, 크실렌 또는 클로로벤젠이 바람직하다. 희석제 없이 두 처리 단계(1) 및 (2)를 수행하는 것이 바람직하다.
존재하는 임의의 희석제는 이와 유사하게 본 발명의 방법의 단계(2)의 감압 하에 증류되어 제거되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 방법의 단계 (3)은 연속적으로 또는 배치식 방법으로 수행된다.
본 발명에 따른 방법의 제3 단계, (3)에서, 얻어진 중간체를, 선택적으로 희석제 및/또는 과량의 티오닐 클로라이드를 제거한 후에, 희석제에 용해시키고, 이 용매를, 선택적으로 물을 첨가하여 가열함으로써 화학식(Ⅰ)의 디티인테트라카르복스이미드로 전환시킨다. 반응 혼합물은 이 시간 동안 교반하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 방법의 제3 단계, (3)에서, 유기 용매 또는 용매 혼합물이 이용된다. 이러한 용매들은 물과 적어도 부분적으로 혼화성인 것이 바람직하다. 물 혼화성이 취약하거나 제로인 용매의 경우, 혼화성은 선택된 가용화제(예를 들어, 상 전환 촉매)에 의해 획득될 수 있다.
본 발명에 따른 방법의 제3 단계(3)에 적합한 희석제는 구체적으로는 물, 디메틸 술폭시드, 술포란, 알콜, 예를 들어 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올, 1-부탄올, 2-부탄올, 이소부탄올, tert-부탄올, 1-펜탄올, 시클로펜탄올, 시클로헥산올, 에틸렌 글리콜, 에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르, 탄화수소, 예를 들어 헥산, 헵탄, 시클로헥산, 메틸시클로헥산, 톨루엔, 크실렌, 메시틸렌, 클로로벤젠, 디클로로벤젠, 니트로벤젠, 에스테르, 예를 들어 메틸 아세테이트, 에틸 아세테이트, 아미드, 예를 들어 포름아미드, N,N-디메틸포름아미드; N,N-디메틸아세트아미드, N-메틸피롤리돈, 에테르, 예를 들어 메틸 tert-부틸 에테르, 테트라히드로푸란, 1,4-디옥산, 니트릴, 예를 들어 아세토니트릴, 프로피오니트릴, 부티로니트릴, 벤조니트릴, 케톤, 예를 들어 아세톤, 메틸 에틸 케톤, 메틸 이소부틸 케톤, 피나콜론, 카르복실산, 예를 들어 포름산, 아세트산, 프로피온산, 또는 이러한 희석제들의 혼합물이다.
물, 톨루엔, 디메틸 술폭시드, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올, 1-부탄올, 2-부탄올, 이소부탄올, tert-부탄올, 1-펜탄올, 시클로헥산올, 에틸렌 글리콜, 메틸 아세테이트, N,N-디메틸포름아미드, N,N-디메틸아세트아미드, 테트라히드로푸란, 1,4-디옥산, 아세토니트릴, 아세톤, 메틸 에틸 케톤, 메틸 이소부틸 케톤, 아세트산, 또는 이러한 희석제들의 혼합물이 바람직하다.
물 및 톨루엔, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올, 1-부탄올, 2-부탄올, 이소부탄올, 1-펜탄올, 메틸 아세테이트, 테트라히드로푸란, 1,4-디옥산, 아세토니트릴, 아세톤 또는 아세트산의 혼합물이 특히 바람직하다.
물 대 유기 용매의 혼합 비는 광범위한 한계 내에서, 예를 들어 9:1 내지 1:9로 다양할 수 있다.
본 발명에 따른 방법의 제3 단계, (3)에서, 반응 온도는 광범위한 한계 내에서 다양할 수 있으며 0 ℃ 내지 180 ℃, 바람직하게는 40 ℃ 내지 140 ℃의 온도; 보다 바람직하게는 40 ℃ 내지 120 ℃이다.
본 발명에 따른 방법의 제3 단계, (3)에서, 반응 시간은 1 분 내지 24 시간, 바람직하게는 15 분 내지 12 시간, 보다 바람직하게는 1 내지 6 시간이다.
본 발명에 따른 방법은 이들에 한정되지 않고 이하의 예들에 의해 예시될 수 있다.
실시예
1
본 발명에 따른 방법의 제2 단계(2)에서 박막 증발기의 이용
티오닐 클로라이드(함량: 95 %) 74.7 g[596.6 mmol] 중의 10 g[74.5 mmol]의 N-메틸숙신아미드의 반응 혼합물을 캐이싱(casing) 온도 90 ℃로 가열된 박막 증발기(직경: 6 cm, 길이: 30 cm, 와이퍼 속도: 350 rpm)로 2 시간 내로 도입시켰다. 일정한 유량의 배출기체가 관찰되었다. 용기 저부에서 20 g의 브라운 오일을 얻었고, 증류물 용기에서 39.7 g(89.4 % 과량에 해당)의 티오닐 클로라이드를 얻었다. 브라운 오일을 4 시간 동안 20 ml의 톨루엔 및 0.15 g의 앨리쿼트 336(Aliquat 336)과 함께 환류 하에 가열하였다. 냉각 후, 고체를 흡인 여과하였고, 물과 에탄올로 세척하고 건조시켰다. 5.8 g의 화합물(Ⅰ)이 생겼다(R=Me).
실시예
2
본 발명에 따른 방법의 제2 단계(2)에서 무작위
팩킹(packing)을
한
컬럼의
사용
243 g[2.02 mmol]의 티오닐 클로라이드(함량: 99 %) 중의 150 g[1.14 mol] 의 N-메틸숙신아미드의 반응 혼합물을 캐이싱 온도 77 ℃로 가열된 랜덤 팩킹(랜덤 팩킹=라시히 링(Raschig rings): 길이 10 mm, 폭 8 mm, 벽 두께 1 mm, 컬럼 길이: 대략 110 cm, 내부 직경: 대략 5 cm)을 한 컬럼의 상부로 285 분 내에 상부와 연결된 환류 냉각기로 계량하였다. 412 g의 티오닐 클로라이드(함량: 99 %)를 역류로 증류시켰고, 이를 컬럼의 베이스의 용기 저부에서 실온으로 조절하였다. 상부 온도는 대략 50 - 60 ℃의 온도 범위 내에서 유지시켰다. 일정한 유량의 배출기체가 관찰되었다. 계량된 첨가가 끝난 후 뒤이어 냉각을 수반하였다. 용기 저부에서 얻어진 검은 반응 혼합물을 대략 40 mbar 및 60 ℃에서 회전 증발기로 농축시켰다. 농축된 물질을 4 시간 동안 190 g의 톨루엔 및 9 g의 앨리쿼트 336과 함께 환류 하에 가열하였다. 냉각 후, 고체를 흡인 여과하였고, 물과 에탄올로 세척하고 건조시켰다. 99 g의 화합물(Ⅰ)이 생겼다(R=Me).
실시예
3
본 발명에 따른 방법의 제2 단계(2)에서
교반된
탱크
캐스캐이드의
이용
두 개의 교반된 유리 탱크를 호스를 통해 서로 연결되도록 연결하여, 반응 혼합물이 제1 탱크의 600 ml 이상인 부피를 가지면 자동으로 제2 탱크로 넘치도록 하였다. 제2 탱크는 수용 용기의 베이스 출구를 통해 연속적이고 조절된 방법으로 비워질 수 있다.
단계(2)의 연속적인 반응 방법의 경우, 단계(1)은 우선 별도로, 200 g의 N-메틸숙신아미드(1.52 mol)와 322 g의 티오닐 클로라이드(함량: 100 %, 2.71 mol)를 3 배치에서 각각 -10 ℃ 내지 -5 ℃에서 반응시켜 제조하였다. 반응이 종료된 후, 액체 반응 혼합물을 실온이 되도록 하였다.
반응 캐스캐이드를 시작하기 위해, 제1 탱크를 544 g의 티오닐 클로라이드(4.57 mol)로 충전시키고 70 ℃로 조절시켰다. 단계(1)의 하나의 배치(상기 참조)를 5 시간 내로, 기체 발생이 종료될 때까지, 계량하였다. 탱크(1)에서 총 부피는 넘치기에 이르렀다.
이어서, 단계(1)의 두 개의 나머지 배치들을 각각 544 g의 티오닐 클로라이드(함량: 100 %, 4.57 mol)와 혼합시켰고 7.5 시간 내에 탱크(1)로 계량시켰다. 이 과정에서, 반응 혼합물을 제2 탱크에 연속적으로 첨가하였다. 제2 탱크에서 100 ml가 홀드-업(hold-up) 되자마자, 이 탱크로부터 수용 용기로 연속적인 배출이 일어났다. 반응기(1)의 내부 온도는 65-70 ℃ 이었고, 반응기(2)의 내부 온도는 80-83 ℃ 이었다. 반응기(1)의 체류 시간은 평균 3 시간이었고, 반응기(2)의 체류 시간은 평균 0.5 시간이었다. 이와 동시에, 두 반응기로부터의 모든 배출기체들은 기체 유량계를 통해 배출이 함께 수행되었다. 짧은 개시 기간 후, 형성된 기체 부피는 매우 균일하였다(도 1 참조).
도 1에서, ml(x 축)로 계량된 반응 혼합물의 양에 대해 리터(y 축)의 배출기체의 총량이 그래프로 표현되었다.
반응기(2)로부터의 유출 물질을 농축시켰고 화합물(Ⅰ)로 최종 전환시키기 위해 단계(3)에 공급하였다. 그 예시로서, 탱크(2)로부터의 단계(2) 유출 생성물의 218 내지 311 g 분획물을 114 g의 톨루엔에 최초로 충전시켰고, 13.1 g의 앨리쿼트 336을 첨가하였다. 55-60 ℃에서, 91 g을 천천히 적가하였다. 이후, 혼합물을 4 시간 동안 80 ℃에서 교반되는 상태로 놓아두었다. 실온으로 냉각시킨 후, 고체 생성물을 흡인 여과 필터에서 흡인 여과 시켰고 물 200 ml로 세척하였으며 그리고 나서 에탄올로 여러번 세척한 뒤, 건조시켰다. 어두운 녹색 고체 62.4 g이 얻어졌는데, 이는 이론치의 68 %였다.
실험이 끝난 뒤에, 워크업(workup) 후에 모든 생성물 분획물로부터 얻은 총 화합물(Ⅰ)의 양은 465.7 g(이론치의 71 %)였다.
비교예
1
5.24 g[40 mmol]의 N-메틸숙신아미드를 최초에 채워 넣었고, 47.6 g[400 mmol]의 티오닐 클로라이드를 15 ℃에서 천천히 적가하였다. 혼합물을 그리고 나서 80 ℃에서 가열시켰고 이 온도에서 1 시간 동안 교반하였다. 기체 발생이 시작되고, 점점 더 강해지다가 잠시 후에 감소되었다. 반응 혼합물을 회전 증발기에서 농축시켰다. 잔류물(진한 어두운 갈색 오일)을 메탄올/물(1:1) 100 ml과 혼합시켰고 4 시간 동안 60 ℃에서 가열시켰다. 혼합물을 그리고 나서 상온으로 냉각시켰고, 침전된 고체를 흡인 여과 시켰고 물 및 메탄올로 세척하였다. 건조 결과, HPLC 분석에 따라 화합물(Ⅰ-1)의 97.8 면적% 범위를 구성하는 4.05 g의 어두운 녹색 고체가 생성되었는데, 이는 이론치의 70 %에 해당한다.
비교예
2
243.1 g[2.02 mmol]의 티오닐 클로라이드(함량: 99 %)를 10 ℃에서 최초에 채워 넣었고, 150 g[1.14 mol]의 N-메틸숙신아미드를 부분적으로 첨가하였다. 반응이 종료된 후, 냉각된 액체 반응 혼합물을 65-70 ℃에서 412 g의 티오닐 클로라이드(함량: 99 %, 3.42 mol)를 최초에 채워넣었던 반응기로 계량하였다. 계량된 첨가 과정에서, 온도는 65-70 ℃ 내 범위로 유지시켰다. 기체 발생이 시작되고, 점점 더 강해지다가 잠시 후에 감소되었다. 반응 혼합물을 회전 증발기에서 농축시켰다. 잔류물(진한 어두운 갈색 오일)을 190 ml의 톨루엔, 161 g의 물 및 9.2 g의 앨리쿼트 336과 혼합시켰고, 대략 6 시간 동안 75-80 ℃로 가열하였다. 혼합물을 그리고 나서 상온으로 냉각시켰고, 침전된 고체를 흡인 여과 필터에서 흡인 여과시켰고 물 및 에탄올로 세척하였다. 건조 결과, HPLC 분석에 따라 화합물(Ⅰ-1)의 98.2 중량% 범위를 구성하는 118 g의 어두운 녹색 고체가 생성되었는데, 이는 이론치의 72 %에 해당한다.
Claims (12)
- 제1 단계(1)에서, 하기 화학식(Ⅵ)의 숙신산 모노아미드를 티오닐 클로라이드와 반응시켜 반응 혼합물을 제공하고, 형성된 반응 혼합물을 제2 단계(2)에서 가열한 다음, 반응 혼합물을 제3 단계(3)에서 디티인테트라카르복스이미드로 전환시키고, 3 단계 중 하나 이상의 단계를 연속적으로 수행하는 것을 특징으로 하는
하기 화학식(Ⅰ)의 디티인테트라카르복스이미드의 제조 방법.
(상기 식 중, R1 및 R2는 동일하거나 상이하며, 각각 수소, 선택적으로 모노- 또는 폴리-할로겐-, -OR3-, -COR4-치환된 C1-C8-알킬, 선택적으로 모노- 또는 폴리-할로겐-, -C1-C4-알킬- 또는 -C1-C4-할로알킬-치환된 C3-C7-시클로알킬이고, 각각의 경우에 선택적으로 모노- 또는 폴리-할로겐-, -C1-C4-알킬-, -C1-C4-할로알킬-, -COR4- 또는 -술포닐아미노-치환된 아릴 또는 아릴-(-C1-C4-알킬)이고,
R3은 수소, C1-C4-알킬, C1-C4-알킬카르보닐 또는 선택적으로 모노- 또는 폴리-할로겐-, -C1-C4-알킬-, 또는 -C1-C4-할로알킬-치환된 아릴이고,
R4는 히드록실, C1-C4-알킬 또는 C1-C4-알콕시이다)
(상기 식 중, R은 R1 또는 R2이다) - 제1항에 있어서, 티오닐 클로라이드(z)의 총량이 화학식(Ⅵ)의 숙신산 모노아미드 1 몰당 2.5 내지 20 몰 사이이고, z가
z=x+y의 관계식에 의해 정의되고
z가 첫 번째 두 단계 (1) 및 (2)에서의 티오닐 클로라이드의 총량(화학식(Ⅵ)의 숙신아미드 1 몰당 티오닐 클로라이드의 몰 수)이고,
x가 단계(1)에서의 티오닐 클로라이드의 양이며
y가 단계(2)에서 추가적으로 이용되는 티오닐 클로라이드의 양인 것인 방법. - 제2항에 있어서, z 값이 화학식(Ⅵ)의 숙신산 모노아미드 1 몰당 2.5 내지 14 몰인 것을 특징으로 하는 방법.
- 제2항에 있어서, z 값이 화학식(Ⅵ)의 숙신산 모노아미드 1 몰당 2.5 내지 9 몰인 것을 특징으로 하는 방법.
- 제2항에 있어서, 단계(1)의 티오닐 클로라이드(x)의 양이 화학식(Ⅵ)의 숙신산 모노아미드 1 몰당 1 내지 20 몰인 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항에 있어서, 단계(2)에서 기체 발생이 가라앉은 후, 뒤이어 본 방법의 단계 (3)에서 반응 혼합물의 디티인테트라카르복스이미드로의 전환이 수반되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제6항에 있어서, 얻어진 중간체를 희석제에 용해시키고, 물과 혼합시키고 이 혼합물을 가열함으로써 화학식(Ⅰ)의 디티인테트라카르복스이미드로 전환시키는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항에 있어서, 단계(1)이 연속적으로 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항에 있어서, 단계(2)가 연속적으로 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항에 있어서, 물과 적어도 부분적으로 혼화성인 유기 용매가 단계(3)에서 이용되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항에 있어서, 단계(3)에서 이용되는 용매가 물, 디메틸 술폭시드, 술포란, 알콜, 예를 들어 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올, 1-부탄올, 2-부탄올, 이소부탄올, tert-부탄올, 1-펜탄올, 시클로펜탄올, 시클로헥산올, 에틸렌 글리콜, 에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르, 탄화수소, 예를 들어 헥산, 헵탄, 시클로헥산, 메틸시클로헥산, 톨루엔, 크실렌, 메시틸렌, 클로로벤젠, 디클로로벤젠, 니트로벤젠, 에스테르, 예를 들어 메틸 아세테이트, 에틸 아세테이트, 아미드, 예를 들어 포름아미드, N,N-디메틸포름아미드; N,N-디메틸아세트아미드, N-메틸피롤리돈, 에테르, 예를 들어 메틸 tert-부틸 에테르, 테트라히드로푸란, 1,4-디옥산, 니트릴, 예를 들어 아세토니트릴, 프로피오니트릴, 부티로니트릴, 벤조니트릴, 케톤, 예를 들어 아세톤, 메틸 에틸 케톤, 메틸 이소부틸 케톤, 피나콜론, 카르복실산, 예를 들어 포름산, 아세트산, 프로피온산, 또는 이러한 희석제들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항에 있어서, 단계(3)이 40 ℃ 내지 120 ℃ 사이의 반응 온도에서 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
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