KR20210023487A - Method for continuous production of 1-(6-chloropyridin-3-yl)-n-methylmethanamine - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 1-(6-클로로피리딘-3-일)-N-메틸메탄아민의 연속식 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a continuous method for preparing 1-(6-chloropyridin-3-yl)-N-methylmethanamine.
아세트아미프리드(Acetamiprid)는 네오니코티노이드(Neonicotinoid)계 살충 원제로, 꿀벌 독성으로 사용이 제한된 다른 네오니코티노이드계 원제들의 대체재로서 성장 가능성이 높은 원제이다. 아세트아미프리드는 1-(6-클로로피리딘-3-일)-N-메틸메탄아민(CPMMA)으로부터 합성할 수 있으며, 아세트아미프리드의 합성 공정을 개선하기 위해서는 높은 수율로 CPMMA를 합성할 수 있는 공정이 필요하다.Acetamiprid is a neonicotinoid-based insecticidal agent, and is a promising agent with high growth potential as a substitute for other neonicotinoid-based agents that are limited in use due to bee toxicity. Acetamiprid can be synthesized from 1-(6-chloropyridin-3-yl)-N-methylmethanamine (CPMMA), and in order to improve the synthesis process of acetamiprid, CPMMA can be synthesized in high yield. You need a process.
CPMMA는 2-클로로-5-(클로로메틸)피리딘(CCMP)과 메틸아민의 반응으로 합성된다. 그러나 합성 과정에서 생성물인 CPMMA와 CCMP가 반응하면 부산물인 이합체가 형성되는데, CPMMA의 수율을 높이기 위해서는 이러한 부반응을 최대한 억제시켜야 한다. 이러한 부반응은 CCMP와 메틸아민 간의 반응 속도를 높이거나, 메틸아민의 당량수를 높여줌으로 억제할 수 있다.CPMMA is synthesized by the reaction of 2-chloro-5-(chloromethyl)pyridine (CCMP) and methylamine. However, when the product CPMMA and CCMP react in the synthesis process, a dimer is formed as a by-product. In order to increase the yield of CPMMA, such side reactions must be suppressed as much as possible. This side reaction can be suppressed by increasing the reaction rate between CCMP and methylamine or by increasing the number of equivalents of methylamine.
일반적으로 CPMMA의 합성 방법은 세미-배치(semi-batch) 형태의 반응기에서 진행된다. 이러한 세미-배치 형태의 반응기에서는 CCMP와 메틸아민 간의 당량비가 일정하게 유지되지 않기 때문에 반응이 진행될수록 CPMMA의 수율이 감소하게 된다. 또한, 용매로 사용되는 물, 에탄올, 클로로포름 등은 끓는점이 높지 않아 온도를 높여 반응 속도를 높이는 것은 한계가 있다.In general, the synthesis method of CPMMA is carried out in a semi-batch type reactor. In such a semi-batch type reactor, since the equivalent ratio between CCMP and methylamine is not kept constant, the yield of CPMMA decreases as the reaction proceeds. In addition, water, ethanol, chloroform, etc., which are used as solvents, do not have a high boiling point, so there is a limit to increasing the reaction rate by increasing the temperature.
뿐만 아니라, 세미-배치 형태의 반응기에서 원료를 드롭핑(dropping) 하여 투입하는 방식은 혼합 효율이 좋지 않아 부반응이 일어날 가능성이 높다. 또한, 메틸아민의 당량수를 높이는 경우 반응 종료 후 메틸아민의 회수 공정이 필요하므로 경제적인 단점이 있을 수 있다.In addition, the method of dropping raw materials in a semi-batch type reactor and introducing them has a high possibility of side reactions due to poor mixing efficiency. In addition, when the number of equivalents of methylamine is increased, there may be an economic disadvantage because a process for recovering methylamine is required after completion of the reaction.
종래에는 배치 반응기에 2-클로로-5-(클로로메틸)피리딘 용액과 메틸아민 용액을 드롭핑(dropping)하여 반응시키는 방식으로 1-(6-클로로피리딘-3-일)-N-메틸메탄아민을 제조하였다. 그러나, 1-(6-클로로피리딘-3-일)-N-메틸메탄아민의 제조에 배치 반응기를 이용하는 경우 부반응이 일어날 가능성이 높아 생성물의 수율이 좋지 못한 문제점이 있었다.Conventionally, 1-(6-chloropyridin-3-yl)-N-methylmethanamine is reacted by dropping a 2-chloro-5-(chloromethyl)pyridine solution and a methylamine solution into a batch reactor. Was prepared. However, when a batch reactor is used for the production of 1-(6-chloropyridin-3-yl)-N-methylmethanamine, there is a problem in that the yield of the product is poor because side reactions are likely to occur.
상기 문제점을 해결하기 위해서, 본 발명은 마이크로 반응기를 포함하는 연속식 반응기를 사용하여 1-(6-클로로피리딘-3-일)-N-메틸메탄아민을 제조한다. 특히 반응물의 투입 과정에서 마이크로 반응기를 통하여 반응물을 혼합하여 혼합율을 높이고 연속식 반응기의 온도 및 압력을 조절함으로써, 부반응을 억제하여, 1-(6-클로로피리딘-3-일)-N-메틸메탄아민의 수율을 높이는 것을 목적으로 한다.In order to solve the above problem, the present invention prepares 1-(6-chloropyridin-3-yl)-N-methylmethanamine using a continuous reactor including a microreactor. In particular, by mixing the reactants through a microreactor in the process of introducing the reactants to increase the mixing rate and controlling the temperature and pressure of the continuous reactor, side reactions are suppressed, and 1-(6-chloropyridin-3-yl)-N-methylmethane It aims to increase the yield of amine.
따라서, 본 발명에서는 기존의 배치 반응기를 이용한 1-(6-클로로피리딘-3-일)-N-메틸메탄아민의 제조 방법을 연속식 반응으로 개선함으로써, 안정적이고 고수율의 1-(6-클로로피리딘-3-일)-N-메틸메탄아민의 연속적인 합성을 가능하게 한다.Therefore, in the present invention, by improving the production method of 1-(6-chloropyridin-3-yl)-N-methylmethanamine using a conventional batch reactor through a continuous reaction, stable and high-yield 1-(6- Allows the continuous synthesis of chloropyridin-3-yl)-N-methylmethanamine.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 2-클로로-5-(클로로메틸)피리딘을 포함하는 반응물 A1과 메틸아민을 포함하는 반응물 A2를 마이크로 반응기에 공급하여 혼합물을 제조하는 단계를 포함하는 1-(6-클로로피리딘-3-일)-N-메틸메탄아민의 연속식 제조 방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention comprises the step of preparing a mixture by supplying a reactant A1 containing 2-chloro-5-(chloromethyl)pyridine and a reactant A2 containing methylamine to a microreactor. (6-Chloropyridin-3-yl)-N-methylmethanamine is prepared in a continuous manner.
본 발명의 바람직한 일 실시상태에 따르면, 상기 연속식 제조 방법은 상기 혼합물을 제조하는 단계 이후에 상기 혼합물을 상기 마이크로 반응기와 직렬로 연결된 플러그 흐름 반응기(P1)에 공급하여 반응시키는 단계를 더 포함한다.According to a preferred embodiment of the present invention, the continuous production method further comprises the step of reacting by supplying the mixture to a plug flow reactor P1 connected in series with the microreactor after the step of preparing the mixture. .
본 발명은 마이크로 반응기를 포함하는 연속식 반응기로 1-(6-클로로피리딘-3-일)-N-메틸메탄아민을 제조하는 방법을 제공한다.The present invention provides a method of preparing 1-(6-chloropyridin-3-yl)-N-methylmethanamine in a continuous reactor including a microreactor.
본 발명의 제조 방법에 의하면, 반응물의 혼합율을 높일 수 있고, 반응기의 온도 및 압력을 보다 높게 유지할 수 있어, 배치 반응기에서 일어날 수 있는 부반응을 최소화할 수 있다. 이에, 고수율의 1-(6-클로로피리딘-3-일)-N-메틸메탄아민을 얻을 수 있다.According to the production method of the present invention, it is possible to increase the mixing ratio of the reactants, and to keep the temperature and pressure of the reactor higher, thereby minimizing side reactions that may occur in the batch reactor. Thus, a high yield of 1-(6-chloropyridin-3-yl)-N-methylmethanamine can be obtained.
또한, 기존의 배치 반응기를 사용한 제조 방법에 비하여 높은 혼합 효율 및 반응 속도로 인하여 2-클로로-5-(클로로메틸)피리딘 대비 메틸아민의 사용량을 줄일 수 있다.In addition, it is possible to reduce the amount of methylamine compared to 2-chloro-5-(chloromethyl)pyridine due to the high mixing efficiency and reaction rate compared to the production method using the conventional batch reactor.
또한, 본 발명의 1-(6-클로로피리딘-3-일)-N-메틸메탄아민의 연속식 제조 방법은 배치 반응기에 비해 단시간에 고수율의 1-(6-클로로피리딘-3-일)-N-메틸메탄아민의 합성이 가능하므로, 경제적으로 제조 공정 시간의 단축 등의 효과를 가진다.In addition, the continuous production method of 1-(6-chloropyridin-3-yl)-N-methylmethanamine of the present invention has a high yield of 1-(6-chloropyridin-3-yl) in a short time compared to a batch reactor. Since -N-methylmethanamine can be synthesized, it has the effect of economically shortening the manufacturing process time.
도 1 및 2는 본 발명의 일 실시상태에 따른 1-(6-클로로피리딘-3-일)-N-메틸메탄아민의 연속식 제조 방법을 모식적으로 나타낸 공정도이다.1 and 2 are process charts schematically showing a continuous method of preparing 1-(6-chloropyridin-3-yl)-N-methylmethanamine according to an exemplary embodiment of the present invention.
이하, 본 발명을 자세하게 설명한다. 하기의 설명은 본 발명의 일 실시상태에 따른 설명이며, 하기의 설명이 특허 청구 범위의 권리 범위를 한정하는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail. The following description is a description according to an exemplary embodiment of the present invention, and the following description does not limit the scope of the claims.
본 발명의 발명자들은 연속식 반응기를 이용하면, 배치 반응기에서 1-(6-클로로피리딘-3-일)-N-메틸메탄아민을 제조할 경우 일어날 수 있는 부반응을 최소화할 수 있다는 것을 발견하고 본 발명을 완성하였다.The inventors of the present invention have discovered that using a continuous reactor, it is possible to minimize side reactions that may occur when preparing 1-(6-chloropyridin-3-yl)-N-methylmethanamine in a batch reactor. The invention was completed.
본 명세서에서 "연속식" 또는 "연속적"은 배치식 방법과는 반대로, 반응물이 마이크로반응기에 연속적으로 공급될 수 있음을 의미하는 것으로 이해되어야 한다.As used herein, "continuous" or "continuous" should be understood to mean that the reactants can be continuously fed to the microreactor, as opposed to the batch method.
즉, 본 발명은 2-클로로-5-(클로로메틸)피리딘을 포함하는 반응물 A1과 메틸아민을 포함하는 반응물 A2를 마이크로 반응기에 공급하여 혼합물을 제조하는 단계를 포함하는 1-(6-클로로피리딘-3-일)-N-메틸메탄아민의 연속식 제조 방법을 제공한다.That is, the present invention provides 1-(6-chloropyridine comprising the step of preparing a mixture by supplying reactant A1 including 2-chloro-5-(chloromethyl)pyridine and reactant A2 including methylamine to a microreactor. It provides a continuous method for preparing -3-yl)-N-methylmethanamine.
보다 바람직하게는 상기 연속식 제조 방법은 상기 혼합물을 상기 마이크로 반응기와 직렬로 연결된 플러그 흐름 반응기(P1)에 공급하여 반응시키는 단계를 더 포함하며, 상기 단계는 상기 혼합물을 제조하는 단계 이후에 포함될 수 있다.More preferably, the continuous manufacturing method further includes the step of supplying the mixture to a plug flow reactor (P1) connected in series with the microreactor to react, and the step may be included after the step of preparing the mixture. have.
본 명세서에 있어서, 연속식 반응기란 1-(6-클로로피리딘-3-일)-N-메틸메탄아민을 제조하기 위하여 사용되는 반응기를 의미하며, 일 실시상태에 있어서 상기 연속식 반응기는 마이크로 반응기; 및 상기 마이크로 반응기와 직렬로 연결된 플러그 흐름 반응기(P1)을 포함한다.In the present specification, the continuous reactor refers to a reactor used to prepare 1-(6-chloropyridin-3-yl)-N-methylmethanamine, and in one embodiment, the continuous reactor is a microreactor ; And a plug flow reactor (P1) connected in series with the microreactor.
도 1을 참고하면, 상기 1-(6-클로로피리딘-3-일)-N-메틸메탄아민을 제조하기 위한 연속식 반응기(100)는 반응기의 한 형태로써, 마이크로 반응기(103)를 포함한다. 상기 연속식 반응기의 제1 주입구(101)로는 반응물 A1이 공급되고, 제2 주입구(102)로는 반응물 A2가 공급된다. 상기 반응물 A1 및 A2는 마이크로 반응기(103)에서 혼합되어 혼합물을 형성한다. Referring to FIG. 1, the
상기 혼합물은 마이크로 반응기(103)와 직렬로 연결된 플러그 흐름 반응기(P1)(200)로 공급된다. 상기 반응물 A1 및 A2는 혼합되는 그 순간부터 반응이 진행되며, 플러그 흐름 반응기를 통하여 흐르면서 반응이 추가로 진행될 수 있다. 상기 플러그 흐름 반응기의 말단부에서의 혼합물은 배출부(301)를 통하여 플러그 흐름 반응기(P1)로부터 배출되고, 반응이 종료될 수 있다.The mixture is supplied to a plug flow reactor (P1) 200 connected in series with the
이하, 보다 구체적으로 본 발명의 연속식 제조 방법에 관하여 설명한다.Hereinafter, more specifically, the continuous manufacturing method of the present invention will be described.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 연속식 제조 방법은 (a) 2-클로로-5-(클로로메틸)피리딘을 포함하는 반응물 A1과 메틸아민을 포함하는 반응물 A2를 마이크로 반응기에 공급하여 혼합물을 제조하는 단계; 및 (b) 상기 혼합물을 상기 마이크로 반응기와 직렬로 연결된 플러그 흐름 반응기(P1)에 공급하여 반응시키는 단계를 포함한다.According to an exemplary embodiment of the present invention, the continuous production method includes (a) supplying a reactant A1 containing 2-chloro-5-(chloromethyl)pyridine and a reactant A2 containing methylamine to a microreactor to obtain a mixture. Manufacturing steps; And (b) supplying the mixture to a plug flow reactor (P1) connected in series with the microreactor to react.
먼저 상기 (a) 단계에 대하여 설명한다. (a) 단계는 반응물 A1과 반응물 A2가 마이크로 반응기를 통과하면서 혼합되어 혼합물을 형성하는 단계이다. 마이크로 반응기를 통하여 반응물에 2-클로로-5-(클로로메틸)피리딘과 메틸아민이 균일하게 분포하도록 빠르게 혼합함으로써, 부반응을 최소화할 수 있다. 또한 마이크로 반응기를 사용함으로써 회분식(batch-type) 공정이 아닌 연속식(continuous-type) 공정이 가능하게 되어 본 발명의 제법을 양산화에 적용하는 경우, 반응속도 향상과 함께 생산성의 큰 향상을 기대할 수 있다.First, step (a) will be described. Step (a) is a step in which reactant A1 and reactant A2 are mixed while passing through a microreactor to form a mixture. By rapidly mixing 2-chloro-5-(chloromethyl)pyridine and methylamine to uniformly distribute in the reactant through a microreactor, side reactions can be minimized. In addition, by using a microreactor, a continuous-type process rather than a batch-type process is possible, so when the method of the present invention is applied to mass production, a large improvement in productivity can be expected as well as an increase in reaction speed. have.
상기 (a) 단계에 있어서, 상기 반응물 A1과 A2는 도 1에 도시된 바와 같이 각각 연속식 반응기에 연결된 제1 주입구(101) 및 제2 주입구(102)를 통하여 마이크로 반응기에 연속적으로 공급될 수 있다. 상기와 같은 제조 공정에서는 반응물 A1과 A2의 농도 및 유량의 조절이 용이하므로, 결과적으로 2-클로로-5-(클로로메틸)피리딘과 메틸아민의 당량비의 조절이 용이한 장점이 있다.In the step (a), the reactants A1 and A2 may be continuously supplied to the microreactor through the
상기 반응물 A1 및 A2의 공급에는 펌프가 이용될 수 있으며, 당 기술분야에서 통상적으로 사용하는 펌프를 사용할 수 있다. 일 실시상태에 있어, 반응물 A1 및 A2는 각각 실린지 펌프(syringe pump)를 통하여 마이크로 반응기에 공급될 수 있다.A pump may be used to supply the reactants A1 and A2, and a pump commonly used in the art may be used. In one embodiment, the reactants A1 and A2 may be supplied to the microreactor through a syringe pump, respectively.
일 실시상태에 있어서, 제1 주입구 및 제2 주입구의 마이크로 반응기에의 연결 위치는 한정되지 않는다. 마이크로 반응기의 형태에 따라서 제1 주입구 및 제2 주입구의 형태는 수직, 수평, Y형 등 다양하게 변경될 수 있다. 반응물들은 제1 주입구 및 제2 주입구로 동시에 투입될 수도 있고, 제1 주입구로 제1 반응물이 먼저 주입된 후 흐름 중간에 제2 주입구로 제2 반응물이 투입되는 형태일 수도 있다. 도 1은 제1 주입구 및 제2 주입구의 위치의 일 실시상태를 나타낸 것일 뿐, 이에 한정되는 것은 아니다.In one embodiment, the connection position of the first inlet and the second inlet to the microreactor is not limited. Depending on the shape of the microreactor, the shape of the first inlet and the second inlet may be variously changed, such as vertical, horizontal, and Y-type. The reactants may be simultaneously injected into the first injection port and the second injection port, or the first reactant may be injected first through the first injection port, and then the second reactant may be injected into the second injection port in the middle of the flow. FIG. 1 shows only one embodiment of the positions of the first injection port and the second injection port, but is not limited thereto.
일 실시상태에 있어서, 반응물 A1은 용매를 더 포함할 수 있으며, 반응물 A1에 포함될 수 있는 용매는 2-클로로-5-(클로로메틸)피리딘를 용해시킬 수 있는 것이라면 당 기술분야의 통상적인 용매가 적절히 선택될 수 있다.In one embodiment, reactant A1 may further contain a solvent, and if the solvent that may be included in reactant A1 is one capable of dissolving 2-chloro-5-(chloromethyl)pyridine, a conventional solvent in the art is appropriately used. Can be chosen.
일 실시상태에 있어서, 반응물 A2는 용매를 더 포함할 수 있으며, 메틸아민을 용해시킬 수 있는 것이라면 당 기술분야의 통상적인 용매가 적절히 선택될 수 있다.In one embodiment, the reactant A2 may further include a solvent, and if it is capable of dissolving methylamine, a conventional solvent in the art may be appropriately selected.
상기 반응물 A1 및 A2에 포함될 수 있는 용매로는 제한이 없으나, 극성 용매가 바람직하며, 예를 들면 물, 알코올, 아세트산, 디메틸포름아마이드 및 디메틸 설폭사이드로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 용매를 사용할 수 있다.The solvent that can be included in the reactants A1 and A2 is not limited, but a polar solvent is preferred, and for example, at least one solvent selected from the group consisting of water, alcohol, acetic acid, dimethylformamide and dimethyl sulfoxide may be used. I can.
상기 알코올은 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올, 노말-프로판올, 이소프로판올, 노말-부탄올, 1-펜탄올, 2-부톡시에탄올 및 에틸렌글리콜 등일 수 있다.The alcohol may be methanol, ethanol, propanol, butanol, normal-propanol, isopropanol, normal-butanol, 1-pentanol, 2-butoxyethanol, and ethylene glycol.
상기 혼합물을 제조하는 단계에 있어서, 상기 2-클로로-5-(클로로메틸)피리딘과 상기 메틸아민의 공급 당량비는 1:3 내지 1:10인 것이 바람직하다. 일 실시상태에 있어서, 상기 2-클로로-5-(클로로메틸)피리딘과 상기 메틸아민의 공급 당량비는 1:3 내지 1:19이다. 여기서 2-클로로-5-(클로로메틸)피리딘과 상기 메틸아민의 공급 당량비란 마이크로 반응기에 1초간 공급되는 상기 반응물 A1의 2-클로로-5-(클로로메틸)피리딘과 마이크로 반응기에 1초간 공급되는 상기 반응물 A2의 메틸아민의 당량비를 의미할 수 있다.In the step of preparing the mixture, the supply equivalent ratio of the 2-chloro-5-(chloromethyl)pyridine and the methylamine is preferably 1:3 to 1:10. In one embodiment, the supply equivalent ratio of the 2-chloro-5-(chloromethyl)pyridine and the methylamine is 1:3 to 1:19. Here, the supply equivalent ratio of 2-chloro-5-(chloromethyl)pyridine and the methylamine is the 2-chloro-5-(chloromethyl)pyridine of the reactant A1 supplied to the microreactor for 1 second and supplied to the microreactor for 1 second. It may mean the equivalent ratio of methylamine in the reactant A2.
메틸아민의 당량비가 상기 당량비보다 적으면 이합체가 형성되는 부반응이 일어나 1-(6-클로로피리딘-3-일)-N-메틸아민의 합성 수율이 감소한다. 반면에 메틸아민의 당량비가 상기 당량비보다 높으면 최종적으로 미반응한 메틸아민을 회수하는 데에 많은 비용이 소모되므로, 합성 공정의 경제성이 하락하므로, 상기 당량비를 만족하는 것이 바람직하다.When the equivalent ratio of methylamine is less than the above equivalent ratio, a side reaction in which a dimer is formed occurs, and the synthesis yield of 1-(6-chloropyridin-3-yl)-N-methylamine decreases. On the other hand, if the equivalence ratio of methylamine is higher than the equivalence ratio, a large cost is consumed to finally recover the unreacted methylamine, and thus the economic efficiency of the synthesis process is lowered, so it is preferable to satisfy the equivalence ratio.
상기 2-클로로-5-(클로로메틸)피리딘, 메틸아민 및 용매는 통상적으로 사용 가능한 것이면 무방하며, 원료 자체나 용액 자체를 시중에서 구매하여 사용할 수 있다.The 2-chloro-5-(chloromethyl)pyridine, methylamine, and solvent may be used as long as they are generally available, and the raw material itself or the solution itself may be purchased and used on the market.
상기 반응물 A1 및 A2에는 반응 및 수율에 영향을 미치지 않는 한도 내에서 기타 첨가제를 더 포함할 수 있다.The reactants A1 and A2 may further contain other additives within a limit that does not affect the reaction and yield.
상기 반응물 A1 및 반응물 A2의 각각의 농도 및 마이크로 반응기에의 공급 속도 및 공급량은 상기 당량비를 만족하는 범위에서 적절히 조절될 수 있다.Each concentration of the reactant A1 and the reactant A2, and the feed rate and feed amount to the microreactor may be appropriately adjusted within a range that satisfies the above equivalent ratio.
상기 반응물 A1 및 반응물 A2의 총 유량은 마이크로 반응기의 형태나 크기, 마이크로 반응기 내의 마이크로채널의 크기 등에 따라 달라질 수 있다. 일 실시상태에 있어서, 마이크로 반응기 내의 반응물 A1 및 반응물 A2의 총 유량은 3mL/min 이상일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.The total flow rate of the reactant A1 and the reactant A2 may vary depending on the shape or size of the microreactor, the size of the microchannel in the microreactor, and the like. In one embodiment, the total flow rate of the reactant A1 and the reactant A2 in the microreactor may be 3 mL/min or more, but is not limited thereto.
상기 마이크로 반응기는 회분식(batch-type)의 난류 혼합(turbulence mixing)이 아닌 연속식(continuous-type) 층류 확산(laminar flow diffusion)을 이용한 혼합기로서, 혼합기 내에 복수의 마이크로채널이 배치되어, 공급된 둘 이상의 용액이 채널을 통과하면서 상호 확산에 의해 혼합되는 형태의 반응기이다. The microreactor is a mixer using continuous-type laminar flow diffusion rather than batch-type turbulence mixing. It is a type of reactor in which two or more solutions are mixed by mutual diffusion while passing through a channel.
본 발명에 사용가능한 마이크로 반응기는 예를 들어, 마이크로혼합장치(micomixing device)를 포함하며, 마이크로 반응기 외부에 연결된 주입구 및 배출구를 더 포함할 수 있다. 상기 마이크로혼합장치는 각 마이크로채널의 폭이 10 ㎛ 내지 3000 ㎛, 바람직하게는 50 ㎛ 내지 1600 ㎛인 복수의 마이크로채널을 갖는 것일 수 있다. 상기 마이크로 반응기는 온도 제어용 열 교환기를 더 포함할 수 있다. The microreactor usable in the present invention includes, for example, a micromixing device, and may further include an inlet and an outlet connected to the outside of the microreactor. The micromixing device may have a plurality of microchannels having a width of each microchannel of 10 µm to 3000 µm, preferably 50 µm to 1600 µm. The microreactor may further include a heat exchanger for temperature control.
상기 마이크로 반응기는 매우 작은 직경의 채널 내에서 2종 이상의 유체를 혼합하는 혼합기로서, 비표면적 값이 매우 크기 때문에 열 전달 및 물질 전달의 효율이 우수하여, 균일한 혼합 반응을 유도할 수 있는 장점이 있다.The microreactor is a mixer that mixes two or more types of fluids in a very small diameter channel, and has an advantage of inducing a uniform mixing reaction by excellent heat transfer and mass transfer efficiency because of a very large specific surface area value. have.
일 실시상태에 있어서, 상기 마이크로 반응기는 T-mixer, 스태틱 믹서, Slit-type-mixer, coil-mixer 등일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.In one embodiment, the microreactor may be a T-mixer, a static mixer, a Slit-type-mixer, a coil-mixer, etc., but is not limited thereto.
상기 마이크로 반응기 중의 혼합물의 공간 시간은 적절히 선택될 수 있다.The space time of the mixture in the microreactor can be appropriately selected.
다음으로, 상기 (b) 단계에 대해 설명한다. (b) 단계는 마이크로 반응기를 통과한 혼합물 내의 2-클로로-5-(클로로메틸)피리딘과 메틸아민이 플러그 흐름 반응기(P1)를 흐르면서 추가로 반응하는 단계이다. Next, step (b) will be described. Step (b) is a step in which 2-chloro-5-(chloromethyl)pyridine and methylamine in the mixture passed through the microreactor flow through the plug flow reactor (P1) to further react.
일 실시상태에 있어서, 상기 마이크로 반응기로부터 플러그 흐름 반응기(P1)로 투입되는 혼합물의 플러그 흐름 반응기(P1) 내에서의 공간 시간은 2분 내지 10분일 수 있다. 본 발명에 있어서, 공간 시간이란 반응액의 부피를 반응액의 부피 유량으로 나눈 값일 수 있다. 상기 (b) 단계에 있어서, 플러그 흐름 반응기(P1)의 부피는 반응액의 부피와 동일할 수 있다.In an exemplary embodiment, the space time in the plug flow reactor P1 of the mixture introduced from the microreactor to the plug flow reactor P1 may be 2 minutes to 10 minutes. In the present invention, the space time may be a value obtained by dividing the volume of the reaction solution by the volume flow rate of the reaction solution. In step (b), the volume of the plug flow reactor (P1) may be the same as the volume of the reaction solution.
상술한 바와 같은 연속식 제조방법을 이용한 1-(6-클로로피리딘-3-일)-N-메틸메탄아민의 수율은 95 mol% 이상 100 mol% 이하이다. 본 발명의 일 실시상태에 따르면, 원료가 마이크로 반응기를 통과한 후 2분 내지 10분 이내에 95 mol% 이상의 수율로 1-(6-클로로피리딘-3-일)-N-메틸메탄아민을 얻을 수 있다. 본 발명에 있어서, 1-(6-클로로피리딘-3-일)-N-메틸메탄아민의 수율이란 본 발명의 일 실시상태에 따른 제조 방법을 이용하여 얻은 생성물에 있어서 용매를 제외한 성분 중 1-(6-클로로피리딘-3-일)-N-메틸메탄아민의 함량을 의미할 수 있다.The yield of 1-(6-chloropyridin-3-yl)-N-methylmethanamine using the continuous production method as described above is 95 mol% or more and 100 mol% or less. According to an exemplary embodiment of the present invention, 1-(6-chloropyridin-3-yl)-N-methylmethanamine can be obtained in a yield of 95 mol% or more within 2 to 10 minutes after the raw material passes through the microreactor. have. In the present invention, the yield of 1-(6-chloropyridin-3-yl)-N-methylmethanamine is 1- It may mean the content of (6-chloropyridin-3-yl)-N-methylmethanamine.
일 실시상태에 있어서, 플러그 흐름 반응기(P1)의 길이에 따라 혼합물의 반응기 내에서의 체류 시간이 변화하므로, 플러그 흐름 반응기(P1)의 길이는 혼합물의 반응 속도 및 체류 시간을 고려하여 적절히 선택될 수 있다. 일 실시상태에 있어서, 플러그 흐름 반응기(P1) 내에서의 혼합물의 공간 시간은 2분 내지 10분; 바람직하게는 5분 내지 7분; 보다 바람직하게는 5.5분 내지 6.5분일 수 있다.In one embodiment, since the residence time of the mixture in the reactor varies according to the length of the plug flow reactor (P1), the length of the plug flow reactor (P1) may be appropriately selected in consideration of the reaction rate and residence time of the mixture. I can. In one embodiment, the space time of the mixture in the plug flow reactor (P1) is 2 minutes to 10 minutes; Preferably 5 to 7 minutes; More preferably, it may be 5.5 minutes to 6.5 minutes.
상기 마이크로 반응기와 플러그 흐름 반응기(P1)의 크기, 길이, 형태 등은 한정되지 않고 적절히 선택될 수 있다. 그러나, 상기 마이크로 반응기와 플러그 흐름 반응기(P1)의 직경이 큰 경우에는 반응기 내부로 열전달이 제대로 이루어지지 않아 반응물의 온도가 원하는 수치까지 도달하지 않을 수 있으므로, 반응 속도 및 수율에 영향을 미치지 않도록 반응기 직경을 적절히 조절하는 것이 바람직하다. 본 명세서에서 반응기의 직경이라 함은, 반응기 내부의 어느 한 지점과,그 지점으로부터 반응기 내부 표면까지의 최단 거리를 d라 할 때, d의 최대값을 의미할 수 있다.The size, length, and shape of the microreactor and the plug flow reactor P1 are not limited and may be appropriately selected. However, when the diameter of the microreactor and the plug flow reactor (P1) is large, the temperature of the reactant may not reach the desired value due to insufficient heat transfer to the inside of the reactor, so that the reactor does not affect the reaction rate and yield. It is desirable to properly adjust the diameter. In the present specification, the diameter of the reactor may mean the maximum value of d when d is a point inside the reactor and the shortest distance from that point to the inner surface of the reactor.
일 실시상태에 있어서, 상기 마이크로 반응기 내부의 압력은 2 bar 내지 20 bar이다. 일 실시상태에 있어서, 상기 플러그 흐름 반응기(P1) 내부의 압력은 2 bar 내지 20 bar이다. 상기 마이크로 반응기와 플러그 흐름 반응기(P1) 내부의 압력을 2 bar 이상으로 함으로써, 용매의 기화를 최소화하여 반응 온도 및 반응 속도를 향상시킬 수 있다.In an exemplary embodiment, the pressure inside the microreactor is 2 bar to 20 bar. In one embodiment, the pressure inside the plug flow reactor (P1) is 2 bar to 20 bar. By setting the pressure inside the microreactor and the plug flow reactor P1 to 2 bar or more, evaporation of the solvent can be minimized to improve the reaction temperature and the reaction rate.
상기 마이크로 반응기 및 플러그 흐름 반응기(P1)의 내부의 압력이 2 bar 미만이면 반응물로 주입된 용액이 기화하여 반응기 내에서 기포가 형성되어, 반응기 내에서의 반응이 원활하지 않을 수 있고, 20 bar 초과이면 고압에서 작동하는 펌프와 압력 조절 장치가 필요하여 공정 제어 조건이 까다로워질 수 있으므로, 상기 압력 범위를 만족하는 것이 바람직하다. When the pressure inside the microreactor and plug flow reactor (P1) is less than 2 bar, the solution injected into the reactant vaporizes to form bubbles in the reactor, so that the reaction in the reactor may not be smooth, and the reaction in the reactor may not be more than 20 bar. In this case, since a pump operating at a high pressure and a pressure regulating device are required, the process control conditions may become difficult, so it is preferable to satisfy the above pressure range.
일 실시상태에 있어서, 상기 마이크로 반응기 내부의 온도는 60℃ 내지 150℃이다. 일 실시상태에 있어서, 상기 플러그 흐름 반응기(P1) 내부의 온도는 60℃ 내지 150℃이다.In an exemplary embodiment, the temperature inside the microreactor is 60°C to 150°C. In one embodiment, the temperature inside the plug flow reactor (P1) is 60 ℃ to 150 ℃.
상기 마이크로 반응기 및 플러그 흐름 반응기(P1)의 내부의 온도가 60℃ 미만이면 반응 속도가 감소하여 부반응이 증가하고 생성물의 수율이 감소할 수 있고, 150℃ 초과이면 반응물 및 용매가 기화하고, 기화된 기체에 의해 반응기 내부에 추가적인 압력이 가해져 문제가 발생할 수 있으므로, 상기 온도 범위를 만족하는 것이 바람직하다.If the internal temperature of the microreactor and plug flow reactor (P1) is less than 60°C, the reaction rate decreases to increase side reactions and reduce the yield of the product, and if it exceeds 150°C, the reactants and solvents vaporize and vaporize. Since additional pressure is applied to the inside of the reactor by gas, a problem may occur, so it is preferable to satisfy the above temperature range.
상기 마이크로 반응기 및 플러그 흐름 반응기(P1)의 내부의 압력을 2 bar 내지 20 bar로 유지하고, 내부의 온도를 60℃ 내지 150℃로 유지함으로써, 2-클로로-5-(클로로메틸)피리딘과 메틸아민의 반응 속도를 상승시킬 수 있고, 빠른 반응 속도로 인하여 부반응을 최소로 하여 높은 수율의 1-(6-클로로피리딘-3-일)-N-메틸메탄아민을 얻을 수 있다.By maintaining the internal pressure of the microreactor and the plug flow reactor (P1) at 2 bar to 20 bar, and maintaining the internal temperature at 60°C to 150°C, 2-chloro-5-(chloromethyl)pyridine and methyl The reaction rate of the amine can be increased, and side reactions can be minimized due to the rapid reaction rate, thereby obtaining a high yield of 1-(6-chloropyridin-3-yl)-N-methylmethanamine.
상기 마이크로 반응기 및 플러그 흐름 반응기(P1)의 내부의 압력은 당 기술분야에서 사용하는 통상적인 압력 조절기를 통하여 조절할 수 있다. 일 실시상태에 있어서, 역압력 조절기(Back pressure regulator)를 사용할 수 있으며, 상기 역압력 조절기는 플러그 흐름 반응기(P1)의 말단에 구비될 수 있다. 플러그 흐름 반응기(P1)의 말단이란 흐름의 하류 방향, 즉 흐름이 끝나는 부분을 의미할 수 있다.The pressure inside the microreactor and the plug flow reactor P1 can be adjusted through a conventional pressure regulator used in the art. In one embodiment, a back pressure regulator may be used, and the back pressure regulator may be provided at the end of the plug flow reactor P1. The end of the plug flow reactor P1 may mean a downstream direction of the flow, that is, a portion at which the flow ends.
상기 마이크로 반응기 및 플러그 흐름 반응기(P1)의 내부의 온도는 당 기술분야에서 사용하는 통상적인 가열조를 통하여 조절할 수 있다. 일 실시상태에 있어서, 항온수조 또는 오븐 등의 항온시스템을 사용하여 반응기 내부의 온도를 60℃ 이상으로 유지할 수 있다.The internal temperature of the microreactor and the plug flow reactor (P1) can be controlled through a conventional heating bath used in the art. In an exemplary embodiment, the temperature inside the reactor may be maintained at 60° C. or higher by using a constant temperature system such as a constant temperature water bath or an oven.
일 실시상태에 있어서, 1-(6-클로로피리딘-3-일)-N-메틸메탄아민의 연속식 제조 방법은 상기 (b) 단계 이후에 (c) 상기 플러그 흐름 반응기(P1)로부터 혼합물을 반응기(P2)에 주입하는 단계를 더 포함한다.In an exemplary embodiment, the continuous method for producing 1-(6-chloropyridin-3-yl)-N-methylmethanamine comprises (c) a mixture from the plug flow reactor (P1) after step (b). It further comprises the step of injecting into the reactor (P2).
일 실시상태에 있어서, 상기 반응기(P2)는 도 2에 도시한 바와 같은 회분식 반응기(300)일 수 있다. In an exemplary embodiment, the reactor P2 may be a
일 실시상태에 있어서, 도 2에 도시한 바와 같이 플러그 흐름 반응기(P1)의 말단에는 혼합물이 배출되는 배출부(301)가 연결되어 있을 수 있고, 상기 배출부(301)를 통하여 혼합물이 플러그 흐름 반응기(P1)로부터 반응기(P2)에 주입될 수 있다.In an exemplary embodiment, as shown in FIG. 2, a
일 실시상태에 있어서, 상기 반응기(P2)는 혼합물의 반응을 종료시키기 위한 목적으로 염기성 용액을 포함할 수 있다. 상기 염기성 용액은 pH7 이상을 만족하기만 하면, 통상의 염기성 용액을 사용하여도 무방하다. 일 실시상태에 있어서, 상기 염기성 용액은 수산화 나트륨을 포함할 수 있다. 상기 염기성 용액은 상기 반응기(P2)에 예를 들면 도 2와 같은 제3 주입구(302)를 통하여 주입될 수 있다.In an exemplary embodiment, the reactor P2 may contain a basic solution for the purpose of terminating the reaction of the mixture. As long as the basic solution satisfies a pH of 7 or higher, a conventional basic solution may be used. In one embodiment, the basic solution may contain sodium hydroxide. The basic solution may be injected into the reactor P2, for example, through the
이하, 하기의 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하지만, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through the following examples, but the scope of the present invention is not limited to the following examples.
<실시예 1><Example 1>
마이크로 반응기(Supelco사, T-mixer, 직경 381㎛) 및 상기 마이크로 반응기에 직렬로 연결된 직경 1/16 inch의 관형 흐름 반응기를 준비한다.A micro reactor (Supelco, T-mixer, 381 μm in diameter) and a 1/16 inch diameter tubular flow reactor connected in series to the micro reactor were prepared.
2-클로로-5-(클로로메틸)피리딘을 20 중량%로 에탄올에 용해시킨 용액과 메틸아민을 40 중량%로 물에 용해시킨 용액을 각각 마이크로 반응기에 주입한다. 이 때 2-클로로-5-(클로로메틸)피리딘과 메틸아민의 당량비는 1:9이며, 용액의 전체 유량은 3mL/min이고, 반응기 내부 온도는 항온 수조를 통해 70℃로 유지하고, 반응기 내부 압력은 preset back pressure regulator를 통해 6 bar 이상으로 유지하였다.A solution in which 20% by weight of 2-chloro-5-(chloromethyl)pyridine is dissolved in ethanol and a solution in which 40% by weight of methylamine is dissolved in water are injected into the microreactor, respectively. At this time, the equivalent ratio of 2-chloro-5-(chloromethyl)pyridine and methylamine is 1:9, the total flow rate of the solution is 3 mL/min, and the temperature inside the reactor is maintained at 70°C through a constant temperature water bath. The pressure was maintained above 6 bar via a preset back pressure regulator.
마이크로 반응기를 통과한 후 관형 흐름 반응기 내에서의 반응물의 반응 시간은 5분 30초이며, 반응 후 반응기 말단에서 배출되는 용액을 수산화나트륨이 용해된 에틸 아세테이트 용액으로 투입하여 반응을 종결하였다.After passing through the microreactor, the reaction time of the reactants in the tubular flow reactor was 5 minutes and 30 seconds, and the reaction was terminated by introducing the solution discharged from the end of the reactor into an ethyl acetate solution in which sodium hydroxide was dissolved.
GC 측정 결과, 생성물 중 1-(6-클로로피리딘-3-일)-N-메틸메탄아민의 함량은 97.7 mol%였다.As a result of GC measurement, the content of 1-(6-chloropyridin-3-yl)-N-methylmethanamine in the product was 97.7 mol%.
<실시예 2><Example 2>
반응기 내부 온도를 90℃로 유지한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 1-(6-클로로피리딘-3-일)-N-메틸메탄아민을 제조하였다.1-(6-chloropyridin-3-yl)-N-methylmethanamine was prepared in the same manner as in Example 1, except that the temperature inside the reactor was maintained at 90°C.
GC 측정 결과, 생성물 중 1-(6-클로로피리딘-3-일)-N-메틸메탄아민의 함량은 98.2 mol%였다.As a result of GC measurement, the content of 1-(6-chloropyridin-3-yl)-N-methylmethanamine in the product was 98.2 mol%.
<실시예 3><Example 3>
마이크로 반응기(Supelco사, T-mixer, 직경 381㎛) 및 상기 마이크로 반응기에 직렬로 연결된 직경 1/16 inch의 관형 흐름 반응기를 준비한다.A micro reactor (Supelco, T-mixer, 381 μm in diameter) and a 1/16 inch diameter tubular flow reactor connected in series to the micro reactor were prepared.
2-클로로-5-(클로로메틸)피리딘을 40 중량%로 에탄올에 용해시킨 용액과 메틸아민을 40 중량%로 물에 용해시킨 용액을 각각 마이크로 반응기에 주입한다. 이 때 2-클로로-5-(클로로메틸)피리딘과 메틸아민의 당량비는 1:7이며, 용액의 전체 유량은 3mL/min이고, 반응기 내부 온도는 항온 수조를 통해 90℃로 유지하고, 반응기 내부 압력은 preset back pressure regulator를 통해 6 bar 이상으로 유지하였다.A solution in which 40% by weight of 2-chloro-5-(chloromethyl)pyridine is dissolved in ethanol and a solution in which 40% by weight of methylamine is dissolved in water are injected into the microreactor, respectively. At this time, the equivalent ratio of 2-chloro-5-(chloromethyl)pyridine and methylamine is 1:7, the total flow rate of the solution is 3mL/min, and the temperature inside the reactor is maintained at 90°C through a constant temperature water bath. The pressure was maintained above 6 bar via a preset back pressure regulator.
마이크로 반응기를 통과한 후 관형 흐름 반응기 내에서의 반응물의 반응 시간은 6분 30초이며, 반응 후 반응기 말단에서 배출되는 용액을 수산화나트륨이 용해된 에틸 아세테이트 용액으로 투입하여 반응을 종결하였다.After passing through the microreactor, the reaction time of the reactants in the tubular flow reactor was 6 minutes and 30 seconds, and the reaction was terminated by introducing the solution discharged from the end of the reactor into an ethyl acetate solution in which sodium hydroxide was dissolved.
GC 측정 결과, 생성물 중 1-(6-클로로피리딘-3-일)-N-메틸메탄아민의 함량은 95.5 mol%였다.As a result of GC measurement, the content of 1-(6-chloropyridin-3-yl)-N-methylmethanamine in the product was 95.5 mol%.
<비교예 1><Comparative Example 1>
메틸아민 10 당량을 물에 용해시켜, Fed batch(semi-batch) 형태의 반응기에 투입하고, 60℃에서 가온 교반한다. 10 equivalents of methylamine are dissolved in water, added to a reactor in the form of a fed batch (semi-batch), and heated and stirred at 60°C.
2-클로로-5-(클로로메틸)피리딘 2g을 에탄올 10ml에 용해시킨 용액을 메틸아민 수용액에 1시간동안 적가한다. 이 때, 2-클로로-5-(클로로메틸)피리딘과 메틸아민의 당량비는 1:10이다. 이후 60℃에서 2시간동안 가온 교반한다.A solution obtained by dissolving 2 g of 2-chloro-5-(chloromethyl)pyridine in 10 ml of ethanol is added dropwise to the aqueous methylamine solution for 1 hour. At this time, the equivalent ratio of 2-chloro-5-(chloromethyl)pyridine and methylamine is 1:10. Then, the mixture was heated and stirred at 60° C. for 2 hours.
이 후, 상기 용액에 수산화나트륨 수용액을 투입하여 반응 중 생성된 염산을 중화시킨다. 이후 에틸 아세테이트를 첨가하여 반응을 종결시킨다.Thereafter, an aqueous sodium hydroxide solution is added to the solution to neutralize hydrochloric acid generated during the reaction. Thereafter, ethyl acetate was added to terminate the reaction.
GC 측정 결과, 생성물 중 1-(6-클로로피리딘-3-일)-N-메틸메탄아민의 함량은 96.5 mol%였다. As a result of GC measurement, the content of 1-(6-chloropyridin-3-yl)-N-methylmethanamine in the product was 96.5 mol%.
상기 실시예 및 비교예를 비교하면, 본 발명에 따른 연속식 제조 방법을 사용할 경우 배치 형태의 반응기를 사용하는 경우에 비하여 반응 시간이 수 시간에서 수 분으로 현저히 짧으나, 합성 수율은 비슷하거나 더 높은 것을 확인할 수 있다.Comparing the above Examples and Comparative Examples, when the continuous manufacturing method according to the present invention is used, the reaction time is significantly shorter from several hours to several minutes compared to the case of using a batch type reactor, but the synthesis yield is similar or higher. Can be confirmed.
100: 연속식 반응기
101: 제1 주입구
102: 제2 주입구
103: 마이크로 반응기
200: 플러그 흐름 반응기
300: 회분식 반응기
301: 배출부
302: 제3 주입구100: continuous reactor
101: first inlet
102: second inlet
103: micro reactor
200: plug flow reactor
300: batch reactor
301: discharge unit
302: third inlet
Claims (11)
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KR1020190103739A KR20210023487A (en) | 2019-08-23 | 2019-08-23 | Method for continuous production of 1-(6-chloropyridin-3-yl)-n-methylmethanamine |
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Patent Citations (1)
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