KR20160136369A - 사이클로헥산다이메탄올 및 이의 유도체의 저압 합성 - Google Patents

사이클로헥산다이메탄올 및 이의 유도체의 저압 합성 Download PDF

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Abstract

본 발명은 하기 화학식 I의 1,4-이치환된 사이클로헥산 화합물의 제조 방법에 관한 것이다:
[화학식 I]
Figure pct00031

상기 식에서,
A는 -OH, -OR, Br 또는 Cl이고;
R은 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 실릴 기, 하이드로카빌 기 또는 아실 기이다.
상기 방법은 에틸렌을 (2E,4E)-헥사-2,4-다이엔 화합물과 반응시켜 3,6-이치환된 사이클로헥스-1-엔 화합물을 제조하는 단계, 및 3,6-이치환된 사이클로헥스-1-엔 화합물을 수소화시켜 화학식 I의 1,4-이치환된 사이클로헥산 화합물을 수득하는 단계를 포함한다.

Description

사이클로헥산다이메탄올 및 이의 유도체의 저압 합성{LOW-PRESSURE SYNTHESIS OF CYCLOHEXANEDIMETHANOL AND DERIVATIVES}
본 발명은 일반적으로 사이클로헥산다이메탄올 및 이의 유도체의 제조에 관한 것이다. 보다 특히, 상기 제조는 2,4-헥사다이엔 화합물과 에틸렌의 딜스-알더 환화(Diels-Alder cyclization) 후, 생성된 사이클로헥센 화합물의 수소화를 기반으로 한다.
현재, 사이클로헥산다이메탄올(CHDM)은 4-단계 공정에 의해 산업적으로 제조된다. 상기 공정은 (1) p-자일렌을 테레프탈산(TPA)으로 산화시키는 단계, (2) TPA를 에스터화시켜 다이메틸 테레프탈레이트(DMT)를 제조하는 단계, (3) DMT의 방향족 고리를 수소화시켜 다이메틸 사이클로헥산다이카복시레이트(DMCD)를 수득하는 단계, 및 (4) DMCD를 수소화시켜 CHDM을 수득하는 단계를 포함한다. 제조된 1,4-CHDM은 이성질체의 트랜스-풍부 혼합물(약 60:40)이다.
상기 4-단계 공정은 많은 단점을 갖는다. 예를 들어, 모든 CHDM 제조는 DMT 제조업자의 능력에 좌우된다. 그러나, DMT는 테레프탈레이트-계 폴리에스터의 제조를 위한 단량체로서의 용도를 비롯하여 다른 가치있는 용도를 갖는다. 따라서, CHDM을 제조하기 위한 DMT의 임의의 전환은 다른 가치있는 제품의 제조에 도움이 될 수 있는 공급으로부터 벗어난다.
CHDM을 제조하기 위한 현재 공정의 또다른 단점은 DMT의 2개의 메틸-에스터 기를 CHDM의 2개의 하이드록시-메틸 기로 환원시키기 위해 고압 수소화(> 4,000 psi)가 필요하다는 점이다.
따라서, 당분야에서 CHDM 및 이의 유도체를 제조하기 위한 새로운 경로, 특히 고압 수소화를 필요로 하지 않는 경로에 대한 필요성이 존재한다.
본 발명은 상기 필요성 및 그 외의 것을 다루고, 이는 하기 설명 및 첨부된 청구항으로부터 명백해질 것이다.
본 발명은 첨부된 청구항에 제시된 바와 같다.
간략히, 놀랍게도 2,4-헥사다이엔-1,6-다이올(하기 반응식에서, R = H)과 에틸렌의 딜스-알더 반응을 수행하여 3,6-다이하이드록시메틸사이클로헥센을 수득하고, 이를 비교적 저압(예를 들어 약 100 psi)에서 수소화시 CHDM이 제조됨을 발견하였다.
Figure pct00001
또한, 2,4-헥사다이엔-1,6-다이올의 유도체, 예컨대 비스-아세테이트 에스터 또는 비스-실릴 에터는 [4+2] 고리 첨가를 통해 에틸렌과 반응하여 3,6-다이메틸사이클로헥스-1-엔 유도체를 제조하고, 이는 유사하게 저압에서 수소화되어 사이클로헥산 유도체를 제조한 후에, 가수분해에 의해 탈보호되어 CHDM을 제조할 수 있다.
딜스-알더 반응에서 반응한 헥사다이엔이 트랜스,트랜스-이성질체인 경우, 제조된 사이클로헥센 유도체는 시스 기하학에 있어서 이의 1,6-치환기를 갖는다. 따라서, 사이클로헥센의 수소화가 이성질체화없이 수행되는 경우, 제조된 CHDM은 시스-CHDM이다. 사이클로알켄의 이성질체화가 이의 수소화 전 또는 그보다 빨리 발생하는 경우, 시스- 및 트랜스-CHDM 이성질의 혼합물이 야기된다.
따라서, 한 양상에서, 본 발명은 하기 화학식 I의 1,4-이치환된 사이클로헥산 화합물의 제조 방법을 제공한다:
[화학식 I]
Figure pct00002
상기 식에서,
A는 -OH, -OR, Br 또는 Cl이고;
R은 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 실릴 기, 하이드로카빌 기 또는 아실 기이다.
상기 방법은
(a) 화학식 III의 3,6-이치환된 사이클로헥스-1-엔 화합물을 제조하는데 효과적인 조건에서 에틸렌을 하기 화학식 II의 (2E,4E)-헥사-2,4-다이엔 화합물과 접촉시켜 하기 화학식 III의 3,6-이치환된 사이클로헥스-1-엔 화합물을 제조하는 단계; 및
(b) 화학식 I의 1,4-이치환된 사이클로헥산 화합물을 제조하는데 효과적인 조건에서 화학식 III의 3,6-이치환된 사이클로헥스-1-엔 화합물을 수소와 접촉시켜 화학식 I의 1,4-이치환된 사이클로헥산 화합물을 제조하는 단계
를 포함한다:
[화학식 II]
Figure pct00003
[화학식 III]
Figure pct00004
상기 식에서,
A는 상기에 정의된 바와 같다.
본 발명은 하기 화학식 I의 1,4-이치환된 사이클로헥산 화합물의 제조 방법을 제공한다:
[화학식 I]
Figure pct00005
상기 식에서,
A는 -OH, -OR, Br 또는 Cl이고;
R은 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 실릴 기, 하이드로카빌 기 또는 아실 기이다.
실릴 기는 화학식 SiR1 3로 표현될 수 있되, 각각의 R1은 독립적으로 직쇄 또는 분지형 C1 내지 C6 알킬 기 또는 아릴 기, 예컨대 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, 부틸, t-부틸, 페닐 및 이들의 혼합물로부터 선택될 수 있다. 적합한 실릴 기의 예는 트라이메틸실릴, t-부틸다이메틸실릴 및 페닐다이메틸실릴을 포함한다.
하이드로카빌 기는 1 내지 12개의 탄소 원자를 가질 수 있고 치환되지 않거나 치환될 수 있고 포화되지 않거나 포화될 수 있고 직쇄, 분지형 또는 환형일 수 있다. 예를 들어, 하이드로카빌 기는 알킬, 아릴, 사이클로알킬, 알크아릴 또는 아르알킬일 수 있다. 하이드로카빌 기는 에터 기 또는 카본일 기, 예컨대 케톤, 에스터 또는 아미드로 치환될 수 있다. 하이드로카빌 기의 예는 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, 부틸, 이소부틸, sec-부틸, tert-부틸, 펜틸, 헥실, 헵틸, 사이클로헥실, 벤질, 페닐 및 β-메톡시에틸을 포함한다.
아실 기는 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는다. 적합한 아실 기의 예는 아세틸, 프로피온일, 부티릴, 이소부티릴, 벤조일 및 사이클로헥실카본일을 포함한다.
본 발명에 따라 제조될 수 있는 화학식 I의 화합물의 예는 1,4-사이클로헥산다이메탄올, 1,4-사이클로헥산다이메탄올 다이아세테이트, 1,4-비스(클로로메틸)사이클로헥산, 1,4-비스(브로모메틸)사이클로헥산, 1,4-비스(((트라이메틸실릴)옥시)메틸)사이클로헥산, 1,4-비스(((tert-부틸다이메틸실릴)옥시)메틸)사이클로헥산 및 1,4-비스(벤질옥시메틸)사이클로헥산을 포함한다.
본 발명에 따른 방법에서 제1 단계는 하기 화학식 III의 3,6-이치환된 사이클로헥스-1-엔 화합물을 제조하는데 효과적인 조건에서 에틸렌을 하기 화학식 II의 (2E,4E)-헥사-2,4-다이엔 화합물과 접촉시켜 상응하는 하기 화학식 III의 3,6-이치환된 사이클로헥스-1-엔 화합물을 제조함을 포함한다:
[화학식 II]
Figure pct00006
[화학식 III]
Figure pct00007
화학식 II 및 III에서 A는 화학식 I에서 정의된 바와 같다.
출발 물질인 화학식 II의 헥사다이엔 화합물은 다양한 출발 물질로부터 여러 공지된 방법에 의해 수득될 수 있다. 예를 들어, 다이메틸 뮤코네이트는 수소화 알루미늄 시약으로 처리되어 2,4-헥사다이엔-1,6-다이올로 전환될 수 있고(문헌[Walsh et al., J. Chem. Soc., Perkin Trans I, pp. 3657-65 (1999)]), 뮤콘산은 글루코스로부터 유도될 수 있다(US 5,487,987(Frost et al., Purdue Research Found., 1996)]). 뮤코네이트의 선택적 촉매 수소화로 재생가능한 물질로부터 2,4-헥사다이엔-1,6-다이올의 매력적인 합성을 수행할 수 있다.
또한, 2,4-헥사다이엔-1,6-다이올 다이아세테이트는 헥소스, 예컨대 솔비톨로부터 유도될 수 있다. 1차 알코올 기를 아세테이트로서 보호함과 함께, 레늄-촉매 다이-디옥시디하이드레이션(di-deoxydehydration)(문헌[Shiramizu et al., Angew. Chem. Int'l Ed., Vol. 51, pp. 8082-8086 (2012)]; 및 US 8,273,926(Bergman et al., Univ. of Cal., 2012) 참조)으로 2,4-헥사다이엔-1,6-다이올 다이아세테이트를 수득할 수 있다.
또한, 2,4-헥사다이엔-1,6-다이올은, 2,4-헥사다이인-1,6-다이올을 수득하는 2개의 프로파길 알코올의 산화성 커플링 후(US 4,952,292(Sridhar et al., Huels, 1990)), 다이-인의 수소화(문헌[Handbook of Heterogeneous Catalytic Hydrogenation for Organic Synthesis, Nishimura, 2001] 참조) 및 Z,Z-다이엔의 E,E-다이엔으로의 이성질체화(US 3,903,188(Citron, DuPont, 1975))에 의해 용이하게 제조될 수 있다.
이러한 골격에 대한 또다른 아세틸렌-유도된 접근법은 다이아세틸리드 2 음이온을 폼알데하이드로 처리하는 것으로 US 5,420,365(BASF, 1995)에 보고되어 있다. 또한, 챙(Chang) 등은 2-부틴-1,4-다이올로 출발하는 3-단계 합성을 기재한다(문헌[J. Org. Chem., Vol. 58, pp. 6939-6941 (1993)]).
1,5-헥사다이엔-3,4-다이올 골격은 아크롤레인의 환원성 이량체화에 의해 수득될 수 있다(GB 1,015,799(Smith, Shell, 1966)). 이를 염화 수소산 또는 브롬화 수소산으로 처리하여 목적하는 2,4-헥사다이엔-1,6-이치환된 유도체를 양호한 수율로 수득한다(US 3,925,493(Bader et al., Produits Chimiques Ugine Kuhlmann, 1975)).
상기 방법은 완전한 것을 의미 하지 않고, 오히려 다양한 출발 물질로부터 화학식 II의 헥사다이엔 화합물을 수득하는 가능한 경로의 단지 예시이다. 또한, 2,4-헥사다이엔-1,6-다이올 및 이의 유도체에 대한 다른 경로가 가능하다.
에틸렌과 헥사다이엔 화합물(II)의 반응을 위해 효과적인 조건은 140 내지 300℃의 온도 및 500 내지 2,500 psig의 에틸렌 압력을 포함한다. 다른 효과적인 조건은 160 내지 250℃의 온도 및 1,000 내지 2,000 psig의 에틸렌 압력을 포함한다.
반응 시간은 선택된 반응 조건 및 목적되는 수율에 따라 변할 수 있다. 일반적으로, 딜스-알더 반응 시간은 예컨대 5분 내지 3시간, 또는 10분 내지 2시간으로 변할 수 있다.
화학식 III의 3,6-이치환된 사이클로헥스-1-엔 화합물을 제조하기 위한 딜스-알더 반응은 용매의 존재 또는 부재하에 수행될 수 있다. 용매는 반응 조건하에 액체 상태이어야 한다. 적합한 용매의 예는 물, 수성 염 용액 및 유기 용매를 포함한다. 수성 염 용액은 전형적으로 알칼리 금속 할로겐화물, 예컨대 LiCl을 포함한다. 전형적 유기 용매는 탄화수소, 비환형 에터, 알킬 폴리에터, 환형 에터, 에스터, 알코올, 아미드 및 염소화된 탄화수소를 포함한다. 이러한 유기 용매의 예는 자일렌, 데칼린, 톨루엔, 헥산, 테트라하이드로퓨란, 글림, 다이글림, 에틸 아세테이트, 이소프로필 아세테이트, 다이메틸 폼아미드, 메틸렌 클로라이드, 다이클로로벤젠 등을 포함한다.
용매가 사용되는 경우, 용매 중 헥사다이엔 화합물(II)의 농도는 0.2 내지 4 몰(M), 또는 0.5 내지 3 M 범위일 수 있다.
딜스-알더 반응은 예를 들어 문헌[Reymond et al., Chem. Rev., Vol. 108, pp. 5359-5406 (2008)] 및 [Funel et al., Angew. Chem. Intl. Ed., Vol. 52, pp. 3822-63 (2013)]에 기재된 바와 같이 촉매의 존재하에 수행될 수 있다.
본원에 따른 방법에서 제2 단계는 화학식 I의 1,4-이치환된 사이클로헥산 화합물을 제조하는데 효과적인 조건에서 3,6-이치환된 사이클로헥스-1-엔 화합물(III)을 수소와 접촉시킴을 포함한다.
적합한 수소화 조건은 주위 온도 및 25 내지 250 psi, 50 내지 200 psi 또는 50 내지 100 psi의 수소 압력을 포함한다.
수소화 반응 시간은 선택된 반응 조건 및 목적되는 수율에 따라 변할 수 있다. 일반적으로, 반응 시간은 예컨대 0.5 내지 24시간, 또는 5 내지 22시간으로 변할 수 있다.
수소화 반응은 수소화 촉매의 존재하에 수행될 수 있다. 수소화 촉매는 전형적으로 VIII 족 금속, 예컨대 백금, 팔라듐, 니켈 또는 이들의 혼합물을 기재로 한다. 금속은 순수한 형태로, 합금, 금속 산화물 또는 혼합물로서 존재할 수 있다. 촉매는 균일한 방식으로 사용될 수 있으나, 일반적으로 지지체 상에 사용된다. 지지체는 균일 촉매에 유용한 임의의 고체 물질일 수 있다. 촉매 지지체의 예는 산화 알루미늄, 스피넬, 제올라이트 및 탄소를 포함한다.
촉매는 사이클로헥센 화합물(III)의 양을 기준으로 0.01 내지 15 몰%, 또는 0.1 내지 10 몰% 범위의 양의 촉매 금속으로 사용될 수 있다.
수소화 반응은 유기 용매의 존재하에 수행될 수 있다. 적합한 용매는 염소화된 탄화수소, 비환형 에터, 환형 에터, 알코올, 예컨대 메탄올 및 에탄올, 에스터, 예컨대 에틸 아세테이트, 및 딜스-알더 반응으로부터의 방향족 탄화수소를 포함한다.
사이클로헥센 화합물(III)은 반응 혼합물의 총 중량을 기준으로 1 내지 15 중량%, 또는 5 내지 12 중량% 범위의 양으로 존재할 수 있다.
화학식 I에서 "A"가 에스터 또는 실릴 에터 기인 경우, 화학식 I의 화합물은 1,4-사이클로헥산-다이메탄올을 제조하는데 효과적인 조건에서 물과 접촉될 수 있다. 적합한 가수분해 조건은 화학식 I의 화합물을 주위 온도 또는 그 이하(예를 들어 0℃)에서 메탄올 중에서 탄산 칼륨 또는 아세트산으로 처리함, 또는 화학식 I의 화합물을 비양성자성 조건하에 가용성 불화물-함유 시약(예컨대 Bu4NF)으로 처리함을 포함한다.
본원에 사용된 바와 같이, 달리 문맥이 명확하게 제시하지 않는 한, 단수형 용어는 하나 이상을 의미한다. 유사하게, 달리 문맥이 명확하게 제시하지 않는 한, 명사의 단수형은 이의 복수형을 포함하고, 역도 마찬가지이다.
시도가 정확하게 이루어졌으나, 본원에 기재된 수치적 값 및 범위는 근사치로서 간주되어야 한다. 이들 값 및 범위는 이들의 언급된 값으로부터, 본 발명에 의해 수득될 것으로 시도되는 목적되는 특성 및 측정 기술에서 발견된 표준 편차로부터 야기된 차이에 따라 변할 수 있다. 또한, 본원에 기재된 범위는 모든 하위-범위 및 언급된 범위 내의 값을 포함하는 것으로 의도되고 구체적으로는 고려된다. 예를 들어, 50 내지 100의 범위는 하위-범위, 예컨대 60 내지 90 및 70 내지 80을 비롯한 범위 내의 모든 값을 포함하는 것으로 의도된다.
특허 및 비-특허 문헌을 비롯한 본원에 언급된 모든 서류의 내용은 그 전체가 참고로 본원에 혼입된다. 임의의 혼입된 주제가 본원의 개시 내용에 모순되는 정도에 관하여, 본원의 개시 내용이 혼입된 내용보다 우선할 것이다.
본 발명은 하기 이의 바람직한 실시양태의 예에 의해 추가로 예시될 수 있으나, 이들 예는 단지 예시의 목적을 위해 포함되고 본 발명의 범주를 제한하지 않음이 이해될 수 있다.
실시예
GC 법
샘플에 존재하는, 물을 비롯한 하이드록시 기 및 카복시산 기를 함유하는 관심 성분은 먼저 피리딘의 존재하에 BSTFA(N,O-비스(트라이메틸실릴)트라이플루오로아세트아미드)와 반응하여 상응하는 TMS-유도체를 형성한 후에, 이는 분리되고 내부 표준물(ISTD) 면적(%) 보정된 GC법에 의해 정량화된다.
완전한 유도체화를 보장하기 위해 80℃에서 30분 동안 가열된 GC 바이알에서, 유도체화 시약(BSTFA) 및 피리딘(ISTD, 데칸 함유)에 대한 샘플의 부피 비는 0.03 g : 1 mL : 0.2 mL이었다.
반응성 작용기, 예컨대 에스터 및 탄화수소를 함유하지 않는 다른 관심 성분은 BSTFA 유도체화 반응 동안 온전하게 남아 있을 것이다.
GC법은 하기를 사용하였다: DB-5(또는 등가물) 모세관 컬럼(30 m x 0.32 mm ID x 0.25 μm 필름 두께), 분할 주입기(330℃에서), 불꽃 이온화 검출기(300℃에서), 20.4 cm/초의 등선 속도에서(시맛주(Shimadzu) GC 2010 또는 등가물 사용) 또는 5.7 psi의 초기 컬럼 헤드 압력에서 헬륨 운반 기체, 6분 동안 40℃의 초기 온도 및 6.66분의 최종 유지 시간 동안 15℃/분으로 300℃까지 증가하는 오븐 온도 프로그램.
제조된 샘플 용액(1-μL)을 40:1의 분할 비로 주입하였다. 본 방법은 각각의 성분, 예컨대 테레프탈산, 사이클로헥산-1,4-다이카복시산, 1,4-사이클로헥산다이메탄올, 다이메틸 테레프탈레이트, 다이메틸 사이클로헥산-1,4-다이카복시레이트 및 물에 대한 0.01 내지 100의 면적(%)의 정량화 범위를 제공하였다.
실시예 1
(2E,4E)- 헥사 -2,4- 다이엔 -1,6- 다이올의 제조
(2E,4E)-헥사-2,4-다이엔-1,6-다이올을 하기 반응식 1에 따라 제조하였다:
[반응식 1]
Figure pct00008
트랜스,트랜스-다이메틸 뮤코네이트(7.00 g, 41.1 mmol)를 다이클로로메탄 (0.50 M, 82 mL)에 용해시켰다. 혼합물을 0℃로 냉각하였다. 이어서, DIBAL-H(다이-이소부틸 수소화 알루미늄)(톨루엔 중 25 중량% 용액, 98.0 g, 173 mmol)를 20분 동안 시약 병에 직접 캐뉼러-삽입하였다. 0℃에서 3.15시간 후에, 과량의 DIBAL을 에틸 아세테이트(50 mL)의 첨가에 의해 켄칭하였다. 이어서, NaK 타르트레이트의 포화 용액(100 mL)을 주의하여 첨가하였다(주의: 켄칭히 상당한 발열). 생성된 혼합물을 에틸 아세테이트(100 mL)로 희석하고 밤새 교반하였다. 층을 분리하였다. 수상을 2회 에틸 아세테이트(200 mL)로 추출하였다. 유기물을 합하고 탄산 칼륨으로 건조하였다. 여과 후에, 휘발물을 감압하에 제거하여 백색 고체를 수득하였다. 다이에틸 에터 중에 현탁화시킨 후에, 고체를 여과하고 수집하고 추가적 정제없이 사용하였다(3.51 g, 75% 수율). 1H NMR δ (DMSO-d6): 6.16 (m, 2H), 5.72 (m, 2H), 4.72 (at, J = 6 Hz, 2H), 3.97 (at, J = 3.0 Hz, 4H).
실시예 2
(3R,6S)- 사이클로헥스 -1-엔-1,4- 다이메탄올의 제조
(3R,6S)-사이클로헥스-1-엔-1,4-다이메탄올을 하기 반응식 2에 따라 제조하였다:
[반응식 2]
Figure pct00009
다이엔 다이올(2.13 g, 18.7 mmol)을 300-mL 오토클레이브에 충전하였다. 이어서, m-자일렌(75 mL, 0.25 M)을 첨가하였다. 오토클레이브를 밀폐하고, 압력을 질소로 1200 psig로 확인하였다. 이어서, 오토클레이브를 약 300 psig의 질소로 퍼징하였다. 매니폴드를 에틸렌으로 2회 퍼징하였다. 이어서, 오토클레이브를 약 200 psig의 에틸렌으로 퍼징하였다. 교반을 800 rpm에서 개시하였다. 오토클레이브를 500 psig의 에틸렌으로 가압하였다. 압력을 서지 탱크로부터 유지하였다. 기체 주입 밸브를 닫고, 오토클레이브를 200℃로 가열하였다. 목적하는 온도에 도달한 후에, 최종 압력은 1,099 psig이었다. 온도를 12시간 동안 유지하였다. 이후, 오토클레이브를 주위 온도로 냉각하고 환기시키고 방전시켰다. 휘발물을 감압하에 제거하여 생성물을 연황색 오일(0.67 g, 25% 수율, 90% 전환율)로 수득하였다. 1H NMR δ (CDCl3): 5.77 (m, 2H), 3.57 (m, 4H), 2.32 (m, 2H), 1.77-1.57 (m, 4H).
실시예 3
카테콜을 사용한 (3R,6S)- 사이클로헥스 -1-엔-1,4- 다이메탄올의 제조
(3R,6S)-사이클로헥스-1-엔-1,4-다이메탄올을 하기 반응식 3에 따라 제조하였다:
[반응식 3]
Figure pct00010
다이엔 다이올(1.0 g, 8.76 mmol)을 300-mL 오토클레이브에 충전하였다. 이어서, t-부틸 카테콜(150 mg, 0.88 mmol) 및 m-자일렌(70 mL, 0.125 M)을 첨가하였다. 오토클레이브를 폐쇄하고, 압력을 질소로 1200 psig로 확인하였다. 이어서, 오토클레이브를 약 300 psig의 질소로 퍼징하였다. 매니폴드를 2회 에틸렌으로 퍼징하였다. 이어서, 오토클레이브를 약 200 psig의 에틸렌으로 퍼징하였다. 교반을 800 rpm에서 개시하였다. 오토클레이브를 500 psig의 에틸렌으로 가압하였다. 압력을 서지 탱크로부터 유지하였다. 기체 주입 밸브를 닫고, 오토클레이브를 200℃로 가열하였다. 목적하는 온도에 도달한 후에, 최종 압력은 1,217 psig이었다. 온도를 12시간 동안 유지하였다. 이후, 오토클레이브를 주위 온도로 냉각하고 환기시키고 방전시켰다.
미가공 반응 물질은 흑색 미립자를 함유하였다. 충분한 에틸 아세테이트를 첨가하여 모든 고체를 용해시켰다. 미가공 혼합물의 GC-MS 분석은 주생성물로서 단지 고리화 부산물만을 나타냈다. 이어서, 휘발물을 감압하에 제거하였다. 1H NMR은 매우 정확한 전환율을 나타냈다. 미가공 물질을 실리카의 짧은 플러그에 통과시키고 에틸 아세테이트로 세척하였다. NMR은 여전히 카테콜을 나타냈다. 이어서, 물질을 실리카겔 크로마토그래피(4:1 → 1:1 → 0:1 헥산:에틸 아세테이트)하여 결국 무색 오일을 제공하였다. 휘발물을 감압하에 제거하여 생성물을 무색 오일로서 수득하였다(미반응한 다이엔 출발 물질은 크로마토그래피에서 분리되지 않았다)(0.73 g, 58% 수율, 87% 전환율). 1H NMR δ (CDCl3): 5.77 (m, 2H), 3.57 (m, 4H), 2.32 (m, 2H), 1.77-1.57 (m, 4H).
실시예 4
(3R,6S)- 사이클로헥스 -1-엔-3,6- 다이메탄올 다이아세테이트의 제조
(3R,6S)-사이클로헥스-1-엔-3,6-다이메탄올 다이아세테이트를 하기 반응식 4에 따라 제조하였다:
[반응식 4]
Figure pct00011
실시예 3의 엔 다이올 생성물(0.73 g, 5.12 mmol)을 메틸렌 클로라이드(0.50 M, 10.2 mL)에 용해시켰다. 이어서, 트라이에틸아민(1.78 mL, 12.8 mL) 및 DMAP(다이메틸아미노피리딘)(0.063 g, 0.51 mmol)를 첨가하였다. 이어서, 아세트산 무수물(1.09 mL, 11.5 mmol)을 첨가하였다. 발열이 가라앉은 후에, 반응을 1.75시간 동안 주위 온도에서 교반하였다. 이후, 물(20 mL)을 첨가하였다. 층을 분리하였다. 수층을 에틸 아세테이트(5 mL)로 추출하였다. 유기물을 합하고 황산 나트륨으로 건조하였다. 이어서, 유기물을 실리카겔의 짧은 플러그를 통과시키고 에틸 아세테이트로 헹궜다. 휘발물을 감압하에 제거하여 무색 오일(1.14 g, 98% 수율)을 수득하였다. 1H NMR δ (CDCl3): 5.71 (m, 2H), 3.96 (d, J = 6.0 Hz, 4H), 2.44 (m, 2H), 2.07 (s, 6 H) 1.74-1.48 (m, 4H).
실시예 5
(1R,4S)- 사이클로헥산 -1,4- 다이메탄올 다이아세테이트의 제조
(1R,4S)-사이클로헥산-1,4-다이메탄올 다이아세테이트를 하기 반응식 5에 따라 제조하였다:
[반응식 5]
Figure pct00012
실시예 4의 엔 다이아세테이트 생성물(1.14 g, 5.04 mmol)을 메탄올:에틸 아세테이트의 혼합물(2:1, 50.4 mL, 0.10 M)에 용해시키고 파르(Parr) 병에 옮겼다. Pd(OH)2/C(500 mg)를 첨가하였다. 병을 파르 진탕기에 두었다. 질소로 퍼징한 후에, 병을 H2로 50 psig로 가압하였다. 병을 3.5시간 동안 진탕하였다. 이후, 혼합물을 병으로부터 방출시키고 셀라이트의 짧은 플러그를 통해 여과하였다. 휘발물을 감압하에 제거하여 연황색 오일 및 현탁된 백색 고체를 수득하였다. 혼합물을 에터로 마쇄하고 면의 플러그를 통해 여과하였다. 휘발물을 감압하에 제거한 후에, 물질을 추가적 정제없이 사용하였다(1.08 g, 94% 수율). 1H NMR δ (CDCl3): 3.99 (d, J = 6.0 Hz, 4H), 2.05 (s, 6H), 1.84 (m, 2H), 1.61-1.37 (m, 8H).
실시예 6
시스 - 및 트랜스- 사이클로헥산 -1,4- 다이메탄올의 제조
시스- 및 트랜스-사이클로헥산-1,4-다이메탄올을 하기 반응식 6에 따라 제조하였다:
[반응식 6]
Figure pct00013
엔 다이올(330 mg, 2.32 mmol) 및 Pd(OH)2/C(120 mg)를 300-mL 오토클레이브에 충전하였다. 이어서, 메탄올:에틸 아세테이트의 혼합물(2:1, 34 mL, 0.068 M)을 첨가하였다. 오토클레이브를 밀폐한 후에, 압력을 질소로 1200 psig로 확인하였다. 오토클레이브를 약 300 psig의 질소로 퍼징하였다. 이어서, 매니폴드를 2회 H2로 퍼징하였다. 이어서, 오토클레이브를 약 200 psig의 H2로 퍼징하였다. 교반을 800 rpm에서 개시하였다. 오토클레이브를 200 psig의 H2로 가압하였다. 압력을 서지 탱크로부터 유지하였다. 주위 온도에서 6시간 후에, 오토클레이브를 환기시키고 방전시켰다. 셀라이트의 패드를 통해 여과한 후에, 휘발물을 감압하에 제거하여 생성물을 무색 오일(178 mg 회수됨)로 수득하였다. GC 분석: 62.5% 시스-CHDM, 21.7% 트랜스-CHDM 및 15.8% 미공지됨. 1H NMR δ (CDCl3): 3.55 (bs, 4H), 2.07-0.86 (m, 10 H).
실시예 7
시스 - 및 트랜스- 사이클로헥산 -1,4- 다이메탄올의 제조
시스- 및 트랜스-사이클로헥산-1,4-다이메탄올을 하기 반응식 7에 따라 제조하였다:
[반응식 7]
Figure pct00014
메탄올:에틸 아세테이트의 혼합물(2:1, 36 mL, 0.10 M)에 용해된 엔 다이올(510 mg, 3.59 mmol)을 파르 병에 첨가하였다. 이어서, 5% Pd(OH)2/C(500 mg)를 첨가하였다. 병을 파르 진탕기에 두었다. 질소로 퍼징한 후에, 병을 H2로 50 psig로 가압하였다. 병을 16시간 동안 진탕하였다. 이후, 혼합물을 병으로부터 방출시키고 셀라이트의 짧은 플러그를 통해 여과하였다. 휘발물을 감압하에 제거하여 연황색 오일(0.49 g 회수됨)을 수득하였다. GC 분석: 69.8% 시스-CHDM, 16.6% 트랜스-CHDM, 4.15% 테레프탈산(TPA) 및 9.45% 미공지됨. 1H NMR δ (CDCl3): 3.55 (bs, 4H), 2.07-0.86 (m, 10 H).
실시예 8
시스 - 및 트랜스- 사이클로헥산 -1,4- 다이메탄올의 제조
MeOH:EtOAc(2:1, 36 mL, 0.10 M)에 용해된 사이클로헥센다이메탄올(510 mg, 3.59 mmol)을 파르 병에 첨가하였다. 이어서, 5% Pd/C(500 mg)를 첨가하였다. 병을 파르 진탕기에 두었다. 질소로 퍼징한 후에, 병을 H2로 50 psig로 가압하였다. 병을 17.5시간 동안 진탕하였다. 이후, 혼합물을 병으로부터 방출시키고, 셀라이트의 짧은 플러그를 통해 여과하였다. 휘발물을 감압하에 제거하여 연황색 오일(0.48 g 회수됨)을 수득하였다. GC 분석: 73.3% 시스-CHDM, 13.8% 트랜스-CHDM, 4.55% 테레프탈산(TPA) 및 8.35% 미공지됨. 1H NMR δ (CDCl3): 3.55 (bs, 4H), 2.07-0.86 (m, 10 H).
실시예 9
시스 - 및 트랜스- 사이클로헥산 -1,4- 다이메탄올의 제조
시스- 및 트랜스-사이클로헥산-1,4-다이메탄올을 하기 반응식 9에 따라 제조하였다:
[반응식 9]
Figure pct00015
이소프로판올(0.10 M, 42.2 mL)에 용해된 엔 다이올(0.60 g, 4.22 mmol)을 파르 병에 첨가하였다. 이어서, 이소프로판올-세척된 레이니(Raney) Ni 슬러리(3.46 g)를 첨가하였다. 병을 파르 진탕기에 두었다. 질소로 퍼징한 후에, 병을 H2로 50 psig로 가압하였다. 병을 20시간 동안 진탕하였다. 이후, 혼합물을 병으로부터 방출시키고 메탄올로 헹구면서 셀라이트의 짧은 플러그를 통해 여과하였다. 휘발물을 감압하에 제거하여 무색 오일(0.52 g 회수됨)을 수득하였다. GC 분석: 78.6% 시스-CHDM, 15.1% 트랜스-CHDM, 1.26% 사이클로헥산 다이카복시산(CHDA) 및 5.04% 미공지됨. 1H NMR δ (CDCl3): 3.55 (bs, 4H), 2.07-0.86 (m, 10 H).
실시예 10
(2E,4E)- 헥사 -2,4- 다이엔 -1,6- 다이아세테이트의 제조
(2E,4E)-헥사-2,4-다이엔-1,6-다이아세테이트 하기 반응식 10에 따라 제조하였다:
[반응식 10]
Figure pct00016
다이엔 다이올(1.47 g, 12.9 mmol)을 다이클로로메탄(0.50 M, 26 mL) 중에 현탁화시켰다. 트라이에틸아민(5.39 mL, 38.6 mmol)을 한꺼번에 첨가한 후에, 아세트산 무수물(3.29 g, 32.2 mmol)을 첨가하였다. 이어서, 촉매량의 DMAP(4-다이메틸아미노피리딘)(30 mg)를 첨가하였다. DMAP의 첨가시, 용액이 균질해졌다. 반응 생성물을 16시간 동안 교반하였다. 이어서, 휘발물을 감압하에 제거하였다. 미가공 혼합물을 실리카겔의 컬럼 상에 적재한 후에, 플래쉬 컬럼 크로마토그래피(4:1 헥산:에틸 아세테이트)하였다. 생성물을 무색 오일(2.51 g, 98% 수율)로 단리하였다. 1H NMR δ (CDCl3): 6.28 (m, 2H), 5.80 (m, 2H), 4.60 (d, J = 6.0 Hz, 4H), 2.08 (s, 6H).
실시예 11
(3R,6S)- 사이클로헥스 -1-엔-3,6- 다이메탄올 다이아세테이트의 제조
(3R,6S)-사이클로헥스-1-엔-3,6-다이메탄올 다이아세테이트를 하기 반응식 11에 따라 제조하였다:
[반응식 11]
Figure pct00017
다이엔 다이아세테이트(3.39 g, 17.1 mmol)를 300-mL 오토클레이브에 충전하였다. 이어서, m-자일렌(102 mL, 0.25 M)을 첨가하였다. 오토클레이브를 밀폐한 후에, 압력을 질소로 1,200 psig로 확인하였다. 오토클레이브를 약 300 psig의 질소로 퍼징하였다. 이어서, 매니폴드를 2회 에틸렌으로 퍼징하였다. 오토클레이브를 약 200 psig의 에틸렌으로 퍼징하였다. 이어서, 교반을 800 rpm에서 개시하였다. 오토클레이브를 500 psig의 에틸렌으로 가압하였다. 압력을 서지 탱크로부터 유지하였다. 기체 주입 밸브를 닫고, 오토클레이브를 250℃로 가열하였다. 목적하는 온도에 도달한 후에, 최종 압력은 855 psig이었다. 온도를 6시간 동안 유지하였다. 이후, 오토클레이브를 주위 온도로 냉각하고 환기시키고 방전시켰다. 휘발물을 감압하에 제거하여 생성물을 연황색 오일로 수득하였다. 혼합물을 다이에틸 에터(100 mL)에 용해시키고 카본 블랙으로 처리하였다. 여가 후에, 휘발물을 스트립핑하였다. 1H NMR 분석은 부수적인 불순물을 나타냈다. 혼합물을 헵탄:EtOAc 구배(100:0 → 10:1 → 1:1)를 사용하여 실리카겔 크로마토그래피하였다. 휘발물을 스트립핑한 후에, 생성물을 연황색 오일(3.29 g, 85% 수율)로 수득하였다. 1H NMR δ (CDCl3): 5.71 (m, 2H), 3.96 (d, J = 6.0 Hz, 4H), 2.44 (m, 2H), 2.07 (s, 6 H) 1.74-1.48 (m, 4H).
실시예 12
(3R,6S)- 사이클로헥스 -1-엔-3,6- 다이메탄올 다이아세테이트의 제조
반응식 11의 다이엔 다이아세테이트(1.11 g, 5.60 mmol)를 100-mL 오토클레이브에 충전하였다. 이어서, m-자일렌(11 mL, 0.50 M)을 첨가하였다. 오토클레이브를 밀폐한 후에, 압력을 질소로 1,500 psig로 확인하였다. 오토클레이브를 약 300 psig의 질소로 퍼징하였다. 이어서, 매니폴드를 2회 에틸렌으로 퍼징하였다. 오토클레이브를 약 200 psig의 에틸렌으로 퍼징하였다. 이어서, 교반을 800 rpm에서 개시하였다. 오토클레이브를 500 psig의 에틸렌으로 가압하였다. 압력을 서지 탱크로부터 유지하였다. 기체 주입 밸브를 닫고, 오토클레이브를 250℃로 가열하였다. 목적하는 온도에 도달한 후에, 최종 압력은 1,195 psig이었다. 온도를 2시간 동안 유지하였다. 이후, 오토클레이브를 주위 온도로 냉각하고 환기시키고 방전시켰다. 휘발물을 감압하에 제거하여 생성물을 연황색 오일(1.11 g 회수된 질량, 88% 수율, 정량적 전환율)로 수득하였다. 1H NMR δ (CDCl3): 5.71 (m, 2H), 3.96 (d, J = 6.0 Hz, 4H), 2.44 (m, 2H), 2.07 (s, 6 H) 1.74-1.48 (m, 4H).
실시예 13
(3R,6S)- 사이클로헥스 -1-엔-3,6- 다이메탄올 다이아세테이트의 제조
반응식 11의 다이엔 다이아세테이트(1.11 g, 5.60 mmol)를 100-mL 오토클레이브에 충전하였다. 이어서, m-자일렌(11 mL, 0.50 M)을 첨가하였다. 오토클레이브를 밀폐한 후에, 압력을 질소로 1,500 psig로 확인하였다. 오토클레이브를 약 300 psig의 질소로 퍼징하였다. 이어서, 매니폴드를 2회 에틸렌으로 퍼징하였다. 오토클레이브를 약 200 psig의 에틸렌으로 퍼징하였다. 이어서, 교반을 800 rpm에서 개시하였다. 오토클레이브를 500 psig의 에틸렌으로 가압하였다. 압력을 서지 탱크로부터 유지하였다. 기체 주입 밸브를 닫고, 오토클레이브를 250℃로 가열하였다. 목적하는 온도에 도달한 후에, 최종 압력은 1,204 psig이었다. 온도를 1시간 동안 유지하였다. 이후, 오토클레이브를 주위 온도로 냉각하고 환기시키고 방전시켰다. 휘발물을 감압하에 제거하여 생성물을 연황색 오일(1.14 g, 90% 수율, 95% 전환율)로 수득하였다. 1H NMR δ (CDCl3): 5.71 (m, 2H), 3.96 (d, J = 6.0 Hz, 4H), 2.44 (m, 2H), 2.07 (s, 6 H) 1.74-1.48 (m, 4H).
실시예 14
(3R,6S)- 사이클로헥스 -1-엔-3,6- 다이메탄올 다이아세테이트의 제조
반응식 11의 다이엔 다이아세테이트(1.00 g, 5.05 mmol)를 100-mL 오토클레이브에 충전하였다. 이어서, m-자일렌(10 mL, 0.50 M)을 첨가하였다. 오토클레이브를 밀폐한 후에, 압력을 질소로 1500 psig로 확인하였다. 오토클레이브를 약 300 psig의 질소로 퍼징하였다. 이어서, 매니폴드를 2회 에틸렌으로 퍼징하였다. 오토클레이브를 약 200 psig의 에틸렌으로 퍼징하였다. 이어서, 교반을 800 rpm에서 개시하였다. 오토클레이브를 500 psig의 에틸렌으로 가압하였다. 압력을 서지 탱크로부터 유지하였다. 기체 주입 밸브를 닫고, 오토클레이브를 250℃로 가열하였다. 목적하는 온도에 도달한 후에, 최종 압력은 1,204 psig이었다. 온도를 10분 동안 유지하였다. 이후, 오토클레이브를 주위 온도로 냉각하고 환기시키고 방전시켰다. 휘발물을 감압하에 제거하여 생성물을 연황색 오일(1.04 g 회수된 질량, 85% 전환율)로 수득하였다. 1H NMR δ (CDCl3): 5.71 (m, 2H), 3.96 (d, J = 6.0 Hz, 4H), 2.44 (m, 2H), 2.07 (s, 6 H) 1.74-1.48 (m, 4H).
실시예 15
시스 - 사이클로헥산 -1,4- 다이메탄올 다이아세테이트의 제조
시스-사이클로헥산-1,4-다이메탄올 다이아세테이트를 하기 반응식 15에 따라 제조하였다:
[반응식 15]
Figure pct00018
엔 다이아세테이트(2.53 g, 11.2 mmol)를 메탄올:에틸 아세테이트의 혼합물(2:1, 112 mL, 0.10 M)에 용해시키고 파르 병에 옮겼다. Pd(OH)2/C(500 mg)를 첨가하였다. 병을 파르 진탕기에 두었다. 질소로 퍼징한 후에, 병을 H2로 50 psig로 가압하였다. 병을 18시간 동안 진탕하였다. 이후, 혼합물을 병으로부터 방출시키고 셀라이트의 짧은 플러그를 통해 여과하였다. 휘발물을 감압하에 제거하여 연황색 오일을 수득하였다. 물질을 추가적 정제없이 사용하였다(2.28 g, 89% 수율). 1H NMR δ (CDCl3): 3.99 (d, J = 6.0 Hz, 4H), 2.05 (s, 6H), 1.84 (m, 2H), 1.61-1.37 (m, 8H).
실시예 16
시스 -1,4- 사이클로헥산다이메탄올의 이의 다이아세테이트의 가수분해에 의한 제조
시스-1,4-사이클로헥산다이메탄올을 하기 반응식 16에 따라 제조하였다:
[반응식 16]
Figure pct00019
다이아세테이트(2.28 g, 9.99 mmol)를 메탄올 (0.10 M, 100 mL)에 용해시켰다. 탄산 칼륨(3.04 g, 21.9 mmol)을 한꺼번에 첨가하였다. 혼합물을 17시간 동안 주위 온도에서 교반하였다. 이어서, 휘발물을 감압하에 제거하였다. 물(100 mL)을 미가공 혼합물에 첨가하였다. 이어서, 수상을 3회 에틸 아세테이트(100 mL)로 추출하였다. 유기 추출물을 합하고 Na2SO4로 건조하였다. 여과 후에, 휘발물을 감압하에 제거하여 무색 오일(1.02 g 회수됨)을 수득하였다. GC 분석: 82.3% 시스-CHDM, 0.44% 트랜스-CHDM 및 17.3% 미공지됨. 1H NMR δ (CDCl3): 3.57 (d, J = 6.0 Hz, 4H), 1.71 (m, 2H), 1.61-1.29 (m, 8H).
실시예 17
시스 -1,4- 사이클로헥산다이메탄올의 이의 다이아세테이트의 가수분해에 의한 제조
실시예 5의 다이아세테이트 생성물(1.08 g, 4.73 mmol)을 메탄올(9.50 mL, 0.50 M)에 용해시켰다. 탄산 칼륨(1.44 g, 10.4 mmol)을 한꺼번에 첨가하였다. 혼합물을 17시간 동안 주위 온도에서 교반하였다. 이어서, 휘발물을 감압하에 제거하였다. 물(10 mL)을 미가공 혼합물에 첨가하였다. 수상을 3회 에틸 아세테이트(25 mL)로 추출하였다. 유기 추출물을 합하고 황산 나트륨으로 건조하였다. 여과 후에, 휘발물을 감압하에 제거하여 무색 오일(0.43 g 회수됨)을 수득하였다. GC 분석: 90.5% 시스-CHDM, 0.48% 트랜스-CHDM, 0.12% 테레프탈산 (TPA) 및 8.9% 미공지됨. 1H NMR δ (CDCl3): 3.57 (d, J = 6.0 Hz, 4H), 1.71 (m, 2H), 1.61-1.29 (m, 8H).
실시예 18
1,6- 다이 - 트라이메틸실록시 -(2E,4E)- 헥사 -2,4- 다이엔의 제조
1,6-다이-트라이메틸실록시-(2E,4E)-헥사-2,4-다이엔을 하기 반응식 18에 따라 제조하였다:
[반응식 18]
Figure pct00020
다이엔 다이올(1.0 g, 8.76 mmol)을 메틸렌 클로라이드(17.5 mL, 0.50 mL) 중에 현탁화시켰다. 이어서, 트라이에틸아민(3.05 mL, 21.9 mmol)을 첨가하였다. 트라이메틸실릴클로라이드(TMSCl)(2.47 mL, 19.3 mmol)를 첨가한 후에, DMAP(10.7 mg, 0.088 mmol)를 첨가하였다. 반응 생성물을 6시간 동안 주위 온도에서 교반하였다. 혼합물을 물(100 mL)로 희석하고 켄칭하였다. 층을 분리하였다. 수성 성분을 에틸 아세테이트로 추출하였다. 유기물을 합하고 황산 나트륨으로 건조하였다. 여과 후에, 휘발물을 감압하에 제거하였다. 이어서, 미가공 혼합물을 에터로 마쇄하고 실리카의 짧은 플러그를 통해 여과하였다. 휘발물을 제거하여 무색 오일을 수득하고, 이를 추가적 정제없이 사용하였다(2.08 g, 92% 수율). 1H NMR δ (CDCl3): 6.21 (m, 2H), 5.75 (m, 2H), 4.18 (d, J = 6.0 Hz, 4H), 0.13 (s, 6 H).
실시예 19
(3R,6S)-3,6- 비스 ((( 트라이메틸실릴 ) 옥시 ) 메틸 ) 사이클로헥스 -1-엔의 제조
(3R,6S)-3,6-비스(((트라이메틸실릴)옥시)메틸) 사이클로헥스-1-엔을 하기 반응식 19에 따라 제조하였다:
[반응식 19]
Figure pct00021
다이엔 다이실록시(2.08 g, 8.05 mmol)를 300 mL 오토클레이브에 충전하였다. 이어서, m-자일렌(64 mL, 0.125 M)을 첨가하였다. 오토클레이브를 밀폐한 후에, 압력을 질소로 1,200 psig로 확인하였다. 오토클레이브를 약 300 psig의 질소로 퍼징하였다. 이어서, 매니폴드를 2회 에틸렌으로 퍼징하였다. 이어서, 오토클레이브를 2회 약 200 psig의 에틸렌으로 퍼징하였다. 교반을 800 rpm에서 개시하였다. 오토클레이브를 500 psig의 에틸렌으로 가압하였다. 압력을 서지 탱크로부터 유지하였다. 기체 주입 밸브를 닫고, 오토클레이브를 200℃로 가열하였다. 목적하는 온도에 도달한 후에, 최종 압력은 1,306 psig이었다. 온도를 12시간 동안 유지하였다. 이후, 오토클레이브를 주위 온도로 냉각하고 환기시키고 방전시켰다. 휘발물을 감압하에 제거하여 생성물을 연황색 오일(2.14 g 회수됨, 86% 전환율)로 수득하였다. 1H NMR δ (CDCl3): 5.68 (bs, 2H), 3.49-3.37 (m, 4H), 2.26 (m, 2H), 1.69-1.43 (m, 4H). 0.12 (s, 6H).
실시예 20
(3R,6S)-3,6- 비스 ((( 트라이메틸실릴 ) 옥시 ) 메틸 ) 사이클로헥스 -1-엔의 수소화
메탄올:에틸 아세테이트의 혼합물(2:1, 74.7 mL, 0.10 M)에 용해된 실시예 19의 비스-트라이메틸실릴에터 유도체(2.14 g, 7.47 mmol)를 파르 병에 첨가하였다. 이어서, 5% Pd(OH)2/C(1.00 g)를 첨가하였다. 병을 파르 진탕기에 두었다. N2로 퍼징한 후에, 병을 H2로 50 psig로 가압하였다. 병을 11.5시간 동안 진탕하였다. 이후, 혼합물을 병으로부터 방출시키고 셀라이트의 짧은 플러그를 통해 여과하였다. 휘발물을 감압하에 제거하여 연황색 오일(1.04 g 회수됨)을 수득하였다. GC 분석: 73.0% 시스-CHDM, 8.92% 트랜스-CHDM 및 18.1% 미공지됨. 1H NMR δ (CDCl3): 3.55 (bs, 4H), 2.07-0.86 (m, 10 H).
실시예 21
(2E,4E)- 헥사 -2,4- 다이엔 -1,6- 비스(t-부틸다이메틸실릴에터)의 제조
(2E,4E)-헥사-2,4-다이엔-1,6-비스(t-부틸다이메틸실릴에터)를 하기 반응식 21에 따라 제조하였다:
[반응식 21]
Figure pct00022
다이엔 다이올(0.42 g, 3.68 mmol)을 메틸렌 클로라이드(7.4 mL, 0.50 mL) 중에 현탁화시켰다. 이어서, 트라이에틸아민(1.28 mL, 9.2 mmol)을 첨가하였다. t-부틸-다이메틸-실릴클로라이드(TBSCl)(1.22 g, 8.1 mmol)를 첨가한 후에, DMAP(45 mg, 0.37 mmol)를 첨가하였다. 반응은 30분 동안 주위 온도에서 교반하였다. 혼합물을 추가적 메틸렌 클로라이드로 희석하고 물로 켄칭하였다. 층을 분리하였다. 수성 성분을 추가적 메틸렌 클로라이드로 추출하였다. 유기물을 합하고 황산 나트륨으로 건조하였다. 여과 후에, 휘발물을 감압하에 제거하였다. 미가공 혼합물을 톨루엔과 함께 공비혼합시켜 과량의 TBSOH를 제거하였다. 이어서, 미가공 혼합물을 에터로 마쇄하고 실리카의 짧은 플러그를 통해 여과하였다. 휘발물을 제거하여 백색 결정질 고체를 수득하고, 이를 추가적 정제없이 사용하였다(1.02 g, 81% 수율). 1H NMR δ (CDCl3): 6.22 (m, 2H), 5.73 (m, 2H), 4.21 (d, J = 6.0 Hz, 4H), 0.91 (s, 9H), 0.07 (s, 6 H).
실시예 22
(3R,6S)-3,6- 비스 ((( tert - 부틸다이메틸실릴 ) 옥시 ) 메틸 ) 사이클로헥스 -1-엔의 제조
(3R,6S)-3,6-비스(((tert-부틸다이메틸실릴)옥시)메틸) 사이클로헥스-1-엔을 하기 반응식 22에 따라 제조하였다:
[반응식 22]
Figure pct00023
다이엔 다이실릴 에터(1.02 g, 2.98 mmol)를 300-mL 오토클레이브에 충전하였다. 이어서, m-자일렌(24 mL, 0.25 M)을 첨가하였다. 오토클레이브를 밀폐한 후에, 압력을 질소로 500 psig로 확인하였다. 오토클레이브를 약 300 psig의 질소로 퍼징하였다. 이어서, 매니폴드를 2회 에틸렌으로 퍼징하였다. 이어서, 오토클레이브를 약 200 psig의 에틸렌으로 퍼징하였다. 교반을 800 rpm에서 개시하였다. 오토클레이브를 500 psig의 에틸렌으로 가압하였다. 압력을 서지 탱크로부터 유지하였다. 오토클레이브를 주위 온도에서 유지하고 기체 흡수를 오토클레이브가 에틸렌으로 포화될 때까지(45분 동안 유지) 모니터링하였다. 기체 주입 밸브를 닫고, 오토클레이브를 200℃로 가열하였다. 목적하는 온도에 도달한 후에, 최종 압력이 1,144 psig이었다. 온도를 12시간 동안 유지하였다. 이후, 오토클레이브를 주위 온도로 냉각하고 환기시키고 방전시켰다. 휘발물을 감압하에 제거하여 생성물을 연황색 오일(1.01 g 회수됨, 89% 전환율)로 수득하였다. 1H NMR δ (CDCl3): 5.68 (m, 2H), 3.46 (d, 4H), 2.25 (m, 2H), 1.67-1.45 (m, 4H), 0.90 (s, 9H), 0.05 (s, 6H).
상기 실시예를 요약하기 위해, 매우 효율적인 딜스-알더 반응하고 약한 수소화시 CHDM(또는 CHDM 유도체, 예컨대 에스터 또는 실릴 에터, 이들은 용이하게 가수분해되어 CHDM을 수득할 수 있음)을 제조하였다. 딜스-알더 반응은 높은 보유율의 입체 화학을 가지도록 진행되었다(CHDM 또는 CHDM 유도체의 시스-이성질체를 수득함).
예를 들어, α,ω-이작용성 헥사다이엔(하기 반응식 23 및 표 1 참조)을 에틸렌과 반응시켜 상응하는 사이클로헥센 유도체를 수득하였다. 표 1에 보고된 반응에 사용된 조건은 이들 다이엔을 조사하도록 설계되었다; 이들은 최적화되지 않았다. 많은 산소-함유 작용기(알코올, 에스터 및 에터)가 내성을 가짐에 주목한다. 이들 다이엔은 다이엔 기의 1,4-다이알킬 치환이 "전자-풍부"인 "정상 전자-요구" 다이엔으로서 분류될 수 있고, "전자-부족" 친 다이엔체는 반응 속도를 증가시키는 것으로 예상될 수 있다. 이들 조건에서 에틸렌의 반응성은 고수율 반응을 달성하는데 적절하였다.
[반응식 23]
Figure pct00024
α,ω-이작용성 헥사다이엔의 딜스-알더 반응
실시예 번호 치환기 A 다이메틸사이클로헥센 유도체의 수율(%)
2 OH 58
11 OAc 85
19 OSiMe3 86*
22 OSiMe2(t-부틸) 89*
* - 실시예 19 및 22에 대하여 표에 작성된 수율은 단리된 수율이 아니라 1H NMR 분석을 기초로 한다.
딜스-알더 반응이 입체 특이적이고, 트랜스,트랜스-헥사다이엔 유도체가 시스-이치환된 사이클로헥센을 야기함이 수립된다. 시스 생성물만이 표 1에 보고된 고리 첨가에서 관찰되었다.
또한, 에틸렌의 반응성에 대한 이해는 250℃에서 2시간, 1시간 및 10분의 반응 시간을 사용한 다이엔-다이아세테이트 고리 첨가(실시예 12 내지 14)의 연구로부터 입수되었다. 이들 실험은 2시간에서 정량적 전환율, 1시간에서 95%, 및 10분 후 85%를 나타냈다. 따라서, 단지 10분 이내에 현저한 전환율을 나타냄과 함께 반응은 2시간 미만 이내에 완료되었다. 종래 기술에 보고된 매우 긴 반응 시간 대신에, 시간-효율적이고 고도로 선택적인 고리 첨가가 다중 산소-함유 작용기를 함유하는 다이엔을 사용하여 단지 250℃의 온도에서 수행될 수 있음을 놀랍게도 발견하였다.
제2 단계에서, 다이메틸사이클로헥센 유도체는 수소화되어 다이메틸사이클로헥산 유도체를 제조하거나 탈수소화되어 다이메틸벤젠 유도체를 제조하거나 불균형적으로 둘다를 제조할 수 있다(하기 반응식 24 참조). 따라서, A = OH인 경우, 예를 들어, 3,6-(다이하이드록시메틸)사이클로헥센은 1,4-사이클로헥산다이메탄올(1,4-CHDM) 또는 1,4-벤젠다이메탄올(자일릴렌 글리콜 또는 1,4-XG로 공지됨) 또는 이들의 혼합물로 전환될 수 있다.
[반응식 24]
Figure pct00025
표 2에 요약된 바와 같이, 수소화 반응은 하기 반응식 25에 따라 매우 약한 조건하에(주위 온도, PH2 < 100 psi) 발생할 수 있다.
[반응식 25]
Figure pct00026
3,6-다이메틸사이클로헥센 유도체의 수소화
실시예 번호 치환기 A 촉매 압력
(Psi)		 온도
(℃)		 시간
(시간)		 시스/트랜스 비 다이메틸사이클로헥산 유도체의 선택도(%)
6 OH Pd(OH)2 200 23 6.0 2.9 84
7 OH 5% Pd/C 50 23 16.0 4.2 86
8 OH 5% Pd/C 50 23 17.5 5.3 87
9 OH Ra-Ni 50 23 20.0 5.2 94
15 OAc Pd(OH)2/C 50 23 18.0 순수한 시스 89
20 OSiMe3 Pd(OH)2/C 50 23 11.5 8.2 82*
* - 수소화 및 가수분해는 비스-실릴 에터 유도체의 경우 동시에 발생하여 CHDM을 직접 수득하였다.
사이클로헥센 이중 결합의 수소화가 이의 이성질체화보다 빠르게 발생하는 경우, 시스-다이메틸사이클로헥산 유도체가 생성된다. 이성질체화가 하기 반응식 26에 나타낸 바와 같이 삼치환된 사이클로헥센 유도체를 생성하는 경우, 뒤따르는 수소화로 시스- 및 트랜스-다이메틸사이클로헥산 유도체의 혼합물을 수득할 수 있다.
[반응식 26]
Figure pct00027
다이아세테이트 유도체(A = 아세테이트)의 경우, 다이올 유도체(A = OH)의 많은 이성질체화를 야기하는 Pd(OH)2 촉매를 사용하였지만, 사이클로헥센의 이성질체화가 관찰되지 않았고, 순수한 시스-다이메틸사이클로헥산 유도체를 수득하였다. 이러한 다이아세테이트의 가수분해(실시예 16 참조)는 매우 높은 시스 함량을 갖는(시스/트랜스 = 188) 사이클로헥산다이메탄올을 생성하였다. 이러한 생성물은 현재 기술로는 직접 제조되지 않는다.
CHDM으로 제조된 폴리에스터 및 코폴리에스터는 사용된 CHDM의 시스:트랜스 비에 매우 민감하다. 순수한 트랜스-CHDM 및 테레프탈산으로 제조된 폴리에스터는 310℃ 초과의 Tm을 갖는 반면에, 순수한 시스-CHDM로 제조된 것은 255℃ 초과의 Tm을 갖는다. 이러한 코폴리에스터에서 매우 높은 시스 함량에 대한 접근은 CHDM을 제조하기 위한 상업적 기술에 의해 제한되어 왔다.
또한, 이성질체화를 사용하여 1:1의 시스:트랜스 비를 달성하는 것이 가능하다. 따라서, 상업적 이익을 위한 구체적 시스:트랜스 비를 만들기 위한 이성질체화의 전략적 사용이 매우 높은 시스 비에서부터 등몰비(1:1)까지의 모든 비에 대하여 가능하다. 이성질체화 생성물의 백분율로서 상기 비를 유동적이게 하는 능력은 본원에 기재된 CHDM 합성에 대한 2-단계 접근법의 매력적인 특징이다.
본 발명은 이의 바람직한 실시양태를 특정 참고로 사용하여 상세히 기재되었으나, 변형 및 수정이 본 발명의 범주 내에서 이뤄질 수 있음이 이해될 수 있다.

Claims (12)

  1. (a) 하기 화학식 III의 3,6-이치환된 사이클로헥스-1-엔 화합물을 제조하는데 효과적인 조건에서 에틸렌을 하기 화학식 II의 (2E,4E)-헥사-2,4-다이엔 화합물과 접촉시켜 하기 화학식 III의 3,6-이치환된 사이클로헥스-1-엔 화합물을 제조하는 단계; 및
    (b) 하기 화학식 I의 1,4-이치환된 사이클로헥산 화합물을 제조하는데 효과적인 조건에서 화학식 III의 3,6-이치환된 사이클로헥스-1-엔 화합물을 수소와 접촉시켜 하기 화학식 I의 1,4-이치환된 사이클로헥산 화합물을 제조하는 단계
    를 포함하는
    화학식 I의 1,4-이치환된 사이클로헥산 화합물의 제조 방법:
    [화학식 I]
    Figure pct00028

    [화학식 II]
    Figure pct00029

    [화학식 III]
    Figure pct00030

    상기 식에서,
    A는 -OH, -OR, Br 또는 Cl이고;
    R은 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 실릴 기, 하이드로카빌 기 또는 아실 기이다.
  2. 제1항에 있어서,
    A가 -OH인, 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    A가 Br, Cl 또는 -OR이고, R이 실릴 기 또는 아실 기인, 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    (c) 1,4-사이클로헥산다이메탄올을 제조하는데 효과적인 조건에서 화학식 I의 화합물을 물과 접촉시켜 1,4-사이클로헥산다이메탄올을 제조하는 단계
    를 추가로 포함하는 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    단계 (a) 또는 (b), 또는 둘다가 용매 중에서 수행되는, 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    용매가 자일렌, 메탄올, 에틸 아세테이트 및 메틸렌 클로라이드 중 하나 이상을 포함하는, 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    단계 (a)가 촉매의 부재하에 수행되는, 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    단계 (a)가 촉매의 존재하에 수행되는, 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    화학식 I의 1,4-이치환된 사이클로헥산 화합물이 1:1 내지 1,000:1의 시스:트랜스 비로 제조되는, 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    단계 (a)가 140 내지 300℃의 온도에서 및 500 내지 2,500 psig의 에틸렌 압력에서 수행되는, 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    단계 (b)가 주위 온도에서 및 25 내지 250 psig의 수소 압력에서 수행되는, 방법.
  12. 제1항에 있어서,
    단계 (b)가 Pd 또는 Ni를 포함하는 수소화 촉매의 존재하에 수행되는, 방법.
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