KR20220161446A - 마이크로 반응기를 통해 옥세탄 유도체를 합성하는 합성 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 3-에틸-3-히드록시메틸옥세탄, 원료 Ha, 촉매 및 염기를 마이크로 반응기에 이송해 에테르화 반응을 수행하여 에테르화 생성물 시스템을 얻는 단계; 및 에테르화 생성물 시스템을 분리하여 옥세탄 유도체를 얻는 단계를 포함하며, 상기 원료 Ha의 일반식은 R-(X)n이고, X는 할로겐인 마이크로 반응기를 통해 옥세탄 유도체를 합성하는 합성 방법을 제공한다. 마이크로 반응기를 이용하면, 반응 시스템의 물질전달 및 열전달을 대폭 향상시키고, 반응 시간을 감소시켜 생산 효율을 향상시킬 수 있으며, 생성물의 수율을 향상시키고, 공정의 연속성 및 자동화를 구현하여 공정 안전성을 향상시킨다. 동시에, 상기 합성 공정에 필요한 반응 장치는 부피가 작고, 필요한 인력이 많지 않고, 안정성이 높다.
Description
본 발명은 유기 합성 분야에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 마이크로 반응기를 통해 옥세탄 유도체를 합성하는 합성 방법에 관한 것이다.
일련의 옥세탄 유도체는, 3-에틸-3-히드록시메틸옥세탄(3-ethyl-3-hydroxymethyloxetane)을 원료로 할로겐화 유기 화합물과 염기 작용 하에, 에테르화 반응을 수행하여 얻을 수 있으며, 광경화 양이온 시스템의 단량체로서 광경화 잉크, 코팅제, 접착제 등의 분야에 응용될 수 있고, 대표적인 생성물로는 3-에틸-3-[(옥시라닐-2-메톡시)메틸]옥세탄(3-ethyl-3-[(oxiranyl-2-methoxy)methyl]oxetane), 비스[1-에틸(3-옥세타닐)메틸]에테르(Bis(1-ethyl(3-oxetanil)methyl)ether) 및 3-벤질옥시메틸-3-에틸옥세탄(3-benzyloxymethyl-3-ethyloxetane)이 있다. 이러한 옥세탄 제품은 점도가 낮고, 희석성이 우수하며, 가교 속도가 빠르고, 성막 후 성능이 우수하여 양이온 광경화 분야에서 가장 시장 잠재력 있는 원재료 중 하나가 되었다.
3-에틸-3-[(옥시라닐-2-메톡시)메틸]옥세탄을 예를 들면, 3-에틸-3-[(옥시라닐-2-메톡시)메틸]옥세탄의 공업제조는, 3-에틸-3-히드록시메틸옥세탄(3-ethyl-3-hydroxymethyloxetane)과 에피클로로히드린(Epichlorohydrin)을 원료로 고체 수산화나트륨의 작용 하에서 에테르화 반응을 수행하여 얻어진다. 반응 시스템이 액체-고체로 불균일하고 물질 전달(mass transfer)이 어렵기 때문에, 전환율을 확보하기 위해서는 에피클로로히드린과 수산화나트륨이 50% 이상 과량일 것이 필요하며, 2㎥의 반응 케틀에서 생산되고, 반응 과정은 약 12시간, 여과, 정류 등의 공정을 포함하는 후처리는 약 30시간 소요된다. 제조 과정 중, 고체 수산화나트륨을 몇 번에 나누어 투입하여 작업이 번거로우며, 온도 폭주 현상(temperature runaway)등의 안전상의 위험이 존재한다.
상술한 문제들이 존재함을 감안하면, 반응 시간이 짧고, 물질 이동 효율이 높으며, 안전성이 우수한 옥세탄 유도체의 합성 방법을 제공할 필요가 있다.
본 발명의 주된 목적은 종래 옥세탄 유도체의 합성 방법에 존재하는 반응시간이 길고, 작업이 복잡하며, 안전성이 열위하다는 문제를 해결하고, 연속 생산을 구현하는 동시에 에테르화 반응의 선택성을 확보하여 생성물의 수율을 향상시키는 마이크로 반응기를 통해 옥세탄 유도체를 합성하는 합성 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 실현하기 위해, 본 발명은 마이크로 반응기를 통해 옥세탄 유도체를 합성하는 합성 방법에 있어서, 상기 옥세탄 유도체는 하기 화학식 I로 표시되는 구조를 가지며,
[화학식 I]
여기서, R은 C2-C12 직쇄 또는 분지쇄 알킬기, 에틸렌옥사이드 구조를 포함하는 알킬기, 옥세탄 구조를 포함하는 알킬기, 페닐기, 톨릴기, 벤질기 또는 비페닐기이며, n은 1-4이고; 상기 마이크로 반응기를 통해 옥세탄 유도체를 합성하는 합성 방법은, 3-에틸-3-히드록시메틸옥세탄, 원료 Ha, 촉매 및 염기를 마이크로 반응기에 이송해 에테르화 반응을 수행하여 에테르화 생성물 시스템을 얻는 단계; 및 에테르화 생성물 시스템을 분리하여 옥세탄 유도체를 얻는 단계를 포함하며, 상기 원료 Ha의 일반식은 R-(X)n이고, X는 할로겐인 마이크로 반응기를 통해 옥세탄 유도체를 합성하는 합성 방법을 제공한다.
또한, 마이크로 반응기의 반응 통로 내경은 200㎛ 내지 10000㎛ 이다.
또한, 염기는 알칼리 금속 화합물 또는 알카리 금속 화합물의 수용액이며, 알칼리 금속 화합물은 수산화리튬, 수산화나트륨, 수산화칼륨 및 수산화칼슘으로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 하나 이상이고; 바람직하게는, 상기 알칼리 금속 화합물은 수산화나트륨이고; 알칼리 금속 화합물의 수용액의 농도는 10% 내지 20%이며, 촉매는 폴리에테르계, 고리형 폴리에테르계 및 4급 암모늄염계(Ester quaternary ammonium salt)로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 하나 이상이다.
또한, 촉매는 폴리에틸렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜 알킬 에테르, 18-크라운-6, 15-크라운-5, 테트라에틸암모늄 브로마이드, 테트라부틸암모늄 브로마이드, 테트라부틸암모늄 클로라이드, 트리옥틸메틸암모늄 클로라이드, 도데실트리메틸암모늄 클로라이드(Dodecyl trimethyl ammonium chloride) 및 테트라데실트리메틸암모늄 클로라이드(Tetradecyl trimethyl ammonium chloride)로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 하나 이상이다.
또한, 촉매는 폴리에틸렌 글리콜 디메틸 에테르, 18-크라운-6 및 테트라부틸암모늄 브로마이드로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 하나 이상이다.
또한, 3-에틸-3-히드록시메틸옥세탄 중량에 대한 중량%를 기준으로 촉매의 첨가량은 0.1% 내지 5% 이다.
또한, 3-에틸-3-히드록시메틸옥세탄 중량에 대한 중량%를 기준으로 촉매의 첨가량은 0.5% 내지 2%이다.
또한, 에테르화 반응의 반응 온도는 10℃ 내지 60℃이며, 물질의 체류 시간은 2분간 내지 5분간이다.
또한, 분리 단계에 사용되는 장치는 2단계 박막 증류장치(Thin Film Evaporator) 또는 정류탑을 포함한다.
또한, 마이크로 반응기의 반응 통로 내경은 500㎛ 내지 8000㎛이다.
본 발명의 기술 방안을 적용하면, 통상적인 반응기에 비해 마이크로 반응기는 열·물질 전달계수가 높고, 혼합 성능이 좋으며, 온도 제어가 용이하고, 공정의 안전성이 제어 가능하다는 등의 장점이 있다. 마이크로 반응기의 장점을 이용하여 옥세탄 유도체를 제조하는 경우, 반응계의 물질전달 및 열전달을 대폭 향상시키고, 반응 시간을 감소시켜 생산 효율을 향상시킬 수 있으며, 생성물의 수율을 향상시키고, 공정의 연속성 및 자동화를 구현하며 공정 안전성을 향상시킨다. 마이크로 반응기의 반응 통로 내경을 상기 범위로 한정하는 경우, 에테르화 반응의 선택성(selectivity)을 향상시키는데 유리하여 옥세탄 유도체의 전환율을 향상시키는데 유리하다. 또한, 상기 합성 공정에 필요한 반응 장치는 부피가 작고, 생산 현장의 점유 면적이 작으며, 필요한 인력이 많지 않고, 안정성이 높다.
본 출원의 일부를 구성하는 첨부 도면은 본 발명의 추가적인 이해를 위해 제공되는 것이며, 본 발명의 예시성 실시예 및 그 설명은 본 발명을 설명하기 위한 것으로 본 발명을 제한하지 않는다. 도면에서,
도 1은 본 발명의 전형적인 실시방식에 따라 제공되는 옥세탄 유도체의 제조 장치의 개략적인 구조를 도시한다.
여기서, 상기 도는 하기의 도면 부호를 포함한다.
10: 마이크로 혼합기, 11: 유기물 원료 저장탱크, 12: 알칼리 용액 저장탱크, 20: 마이크로 반응기, 21: 완충탱크, 30: 상분리 탱크, 31: 폐수 저장탱크, 32: 유기상 저장탱크, 40: 1단계 박막 증류기, 41: 조생성물 저장탱크, 42: 회수원료 저장탱크, 50: 2단계 박막 증류기, 51: 완성품 저장탱크, 52: 재비등물 저장탱크(Reboiler storage tank); 101: 유기물 원료 공급펌프, 102: 원료 공급펌프, 103: 1단계 박막 증류기 원료 공급펌프, 104: 2단계 박막 증류기 원료 공급펌프.
도 1은 본 발명의 전형적인 실시방식에 따라 제공되는 옥세탄 유도체의 제조 장치의 개략적인 구조를 도시한다.
여기서, 상기 도는 하기의 도면 부호를 포함한다.
10: 마이크로 혼합기, 11: 유기물 원료 저장탱크, 12: 알칼리 용액 저장탱크, 20: 마이크로 반응기, 21: 완충탱크, 30: 상분리 탱크, 31: 폐수 저장탱크, 32: 유기상 저장탱크, 40: 1단계 박막 증류기, 41: 조생성물 저장탱크, 42: 회수원료 저장탱크, 50: 2단계 박막 증류기, 51: 완성품 저장탱크, 52: 재비등물 저장탱크(Reboiler storage tank); 101: 유기물 원료 공급펌프, 102: 원료 공급펌프, 103: 1단계 박막 증류기 원료 공급펌프, 104: 2단계 박막 증류기 원료 공급펌프.
본원의 실시예와 실시예의 특징은 모순되지 않는 한 서로 조합될 수 있음에 유의해야 한다. 이하, 실시예를 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
종래 옥세탄 유도체의 합성 방법에는, 배경 기술에서 설명한 바와 같이 반응시간이 길고, 작업이 복잡하며, 안전성이 열위하다는 문제점이 존재한다. 상술한 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 출원은 마이크로 반응기를 통해 옥세탄 유도체를 합성하는 합성 방법을 제공하며, 상기 옥세탄 유도체는 하기 화학식 I로 표시되는 구조를 가지며,
[화학식 I]
여기서, R은 C2-C12 직쇄 또는 분지쇄 알킬기, 에틸렌옥사이드 구조를 포함하는 알킬기, 옥세탄 구조를 포함하는 알킬기, 페닐기, 톨릴기, 벤질기 또는 비페닐기이며, n은 1-4이고; 상기 옥세탄 유도체의 합성 방법은, 3-에틸-3-히드록시메틸옥세탄, 원료 Ha, 촉매 및 염기를 마이크로 반응기에 이송해 에테르화 반응을 수행하여 에테르화 생성물 시스템을 얻는 단계; 및 에테르화 생성물 시스템을 분리하여 옥세탄 유도체를 얻는 단계를 포함하며, 상기 원료 Ha의 일반식은 R-(X)n이고, X는 할로겐이다.
통상적인 반응기에 비해, 마이크로 반응기는 열·물질 전달계수가 높고, 혼합 성능이 좋으며, 온도 제어가 용이하고, 공정의 안전성이 제어 가능하다는 등의 장점이 있다. 마이크로 반응기의 장점을 이용하여 옥세탄 유도체를 제조하는 경우, 반응 시스템의 물질전달 및 열전달을 대폭 향상시키고, 반응 시간을 감소시켜 생산 효율을 향상시킬 수 있으며, 생성물의 수율을 향상시키고, 공정의 연속성 및 자동화를 구현하며 공정 안전성을 향상시킨다. 또한, 상기 합성 공정에 필요한 반응 장치는 부피가 작고, 생산 현장의 점유 면적이 작으며, 필요한 인력이 많지 않고, 안정성이 높다.
바람직하게는, 마이크로 반응기의 반응 통로 내경은 200㎛ 내지 10000㎛이다. 마이크로 반응기의 반응 통로 내경을 상기 범위로 한정하는 경우, 에테르화 반응의 선택성을 추가로 향상시키고, 옥세탄 유도체의 전환율을 추가로 향상시키는데 유리하다. 예를 들어, 마이크로 반응기의 반응 통로 내경은 200㎛, 500㎛, 4000㎛, 6000㎛, 8000㎛, 10000㎛이고, 보다 바람직하게는, 마이크로 반응기의 반응 통로 내경은 500㎛ 내지 8000㎛이다.
상기 합성 방법에서 염기는 알칼리 금속 화합물 또는 알카리 금속 화합물의 수용액이다. 알칼리 금속 화합물은 당업계에서 통상적으로 사용되는 종류를 선택할 수 있다. 바람직하게는, 알칼리 금속 화합물은 수산화리튬, 수산화나트륨, 수산화칼륨 및 수산화칼슘으로 이루어진 그룹 중 하나 이상을 포함하나 이에 한정되지 않으며; 보다 바람직하게는, 알칼리 금속 화합물은 수산화나트륨이고; 알칼리 금속 화합물의 수용액의 농도는 10% 내지 20%이다.
상기 합성 방법에서 촉매는 당업계에서 통상적으로 사용되는 종류를 채택할 수 있고, 상기 촉매는 폴리에테르계, 고리형 폴리에테르계, 및 4급암모늄염계(Ester quaternary ammonium salt)로 이루어진 그룹 중 하나 이상을 포함하나 이에 한정되지 않는다. 바람직하게는, 촉매는 폴리에틸렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜 알킬 에테르, 18-크라운-6, 15-크라운-5, 테트라에틸암모늄 브로마이드, 테트라부틸암모늄 브로마이드, 테트라부틸암모늄 클로라이드, 트리옥틸메틸암모늄 클로라이드, 도데실트리메틸암모늄 클로라이드(Dodecyl trimethyl ammonium chloride) 및 테트라데실트리메틸암모늄 클로라이드(Tetradecyl trimethyl ammonium chloride)로 이루어진 그룹 중 하나 이상을 포함하나 이에 한정되지 않는다. 기타 다른 촉매에 비해, 상기 여러 촉매를 채택하는 경우, 에테르화 반응의 반응 속도를 추가로 향상시키고, 반응 주기를 단축시키는데 유리하다. 보다 바람직하게는, 촉매는 폴리에틸렌 글리콜 디메틸 에테르, 18-크라운-6, 및 테트라부틸암모늄 브로마이드로 이루어진 그룹 중 하나 이상을 포함하나 이에 한정되지 않는다.
바람직한 실시예에 있어서, 3-에틸-3-히드록시메틸옥세탄 중량에 대한 중량%를 기준으로, 촉매의 첨가량은 0.1% 내지 5% 이다. 촉매 용량은 상기 범위를 포함하나 이에 한정되지 않으며, 상기 범위로 한정하는 경우, 에테르화 반응의 반응 속도를 추가로 향상시키는데 유리하다. 예를 들어, 3-에틸-3-히드록시메틸옥세탄 중량에 대한 중량%를 기준으로, 촉매의 첨가량은 0.1%, 0.5%, 1%, 1.5%, 2%, 3%, 4%일 수 있다. 보다 바람직하게는, 3-에틸-3-히드록시메틸옥세탄 중량에 대한 중량%를 기준으로, 촉매의 첨가량은 0.5% 내지 2%이다.
바람직한 실시예에 있어서, 3-에틸-3-히드록시메틸옥세탄과 원료 Ha의 할로겐의 몰비는 1:(1.0~1.2)이다. 3-에틸-3-히드록시메틸옥세탄과 원료 Ha의 할로겐의 몰비는 상기 범위를 포함하나 이에 한정되지 않으며, 상기 범위로 한정하는 경우, 3-에틸-3-히드록시메틸옥세탄의 전환율을 향상시키는데 유리하다.
바람직한 실시예에 있어서, 에테르화 반응의 반응 온도는 10℃ 내지 60℃이며, 물질의 체류 시간은 2분간 내지 5분간이다. 에테르화 반응의 반응 온도와 물질의 체류 시간은 상기 범위를 포함하나 이에 한정되지 않으며, 상기 범위로 한정하는 경우, 에테르화 생성물의 수율을 추가로 향상시키는데 유리하다. 예를 들어, 에테르화 반응의 반응 온도는 10℃, 20℃, 30℃, 40℃, 50℃, 60℃일 수 있다.
상기 분리 단계는 당업계에서 통상적으로 사용되는 장치를 이용하여 수행할 수 있다. 바람직하게는, 분리 단계에 사용되는 장치는 2단계 박막 증류장치(Thin Film Evaporator) 또는 정류탑을 포함한다.
이하, 구체적인 실시예를 참조하여 본 출원을 더욱 상세히 설명하나, 이들 실시예는 본 출원이 보호받고자 하는 범위를 한정하는 것으로 해석되지는 않는다.
실시예에서는, 도 1에 도시된 장치를 사용하여 옥세탄 유도체를 제조하며, 합성 방법은 다음을 포함한다.
(1) 단계, 계량된 3-에틸-3-히드록시메틸옥세탄(MOX101)과 원료 R-(X)n을 균일하게 혼합하여 유기물 원료 저장탱크(11)에 투입하고, 알칼리 용액과 촉매를 균일하게 혼합하여 알칼리 용액 저장탱크(12)에 투입한다.
(2) 단계, 마이크로 반응기(20), 1단계 박막 증류기(40), 2단계 박막 증류기(50)를 설정 온도로 조정하고, 유기물 원료 공급펌프(101)와 원료 공급펌프(102)를 가동해 원료를 마이크로 혼합기(10)에 유입시켜 혼합하고, 일정 시간동안 마이크로 반응기(20)에서 체류시킨 후, 완충탱크21로 유입해 유기상 GC(gas chromatography)로 전환율을 검측한다.
(3) 단계, 완충탱크21에서 재료를 일정하게 축적한 다음, 상분리 탱크(30)로 유입해 정치시켜 유기상과 수상으로 분리하고, 두 상을 각각 폐수 저장탱크(31) 및 유기상 저장탱크(32)에 투입한다.
(4) 단계, 1단계 박막 증류기 원료 공급펌프(103)를 가동하여 유입된 유기상을 1단계 박막 증류기(40)를 통해 분리하고, 과량의 원료를 회수하여 조생성물을 얻고, 회수된 원료는 회수원료 저장탱크(42)에 저장하고, 조생성물은 조생성물 저장탱크(41)에 저장하며; 2단계 박막 증류기 원료 공급펌프(104)를 가동해 조생성물을 2단계 박막 증류기(50)로 유입해 정제하여 생성물을 수득하고, 완성품은 완성품 저장탱크(51)에 저장하고, 재비등물은 재비등물 저장탱크(52)에 저장한다. 실시예 1 내지 9의 공정 파라미터를 표 1과 표 2에 표시하였다.
[표 1]
별첨: R-(X)n 종류 및 해당 생성물 종류
[표 2]
별첨: R-(X)n 종류 및 해당 생성물 종류
실시예 10
실시예 1과의 차이점은 마이크로 반응기의 반응 통로 내경은 200㎛라는 점이다.
3-에틸-3-[(옥시라닐-2-메톡시)메틸]옥세탄의 선택성은 90.5%, 수율은 74.6%이다.
실시예 11
실시예 1과의 차이점은 마이크로 반응기의 반응 통로 크기는 10000㎛라는 점이다.
3-에틸-3-[(옥시라닐-2-메톡시)메틸]옥세탄의 선택성은 95.2%, 수율은 76.7wt%이다.
실시예 12
실시예 1과의 차이점은 촉매 첨가량은 1.0%, 촉매는 폴리에틸렌 글리콜 디메틸 에테르, 물질의 체류 시간은 5분간 이라는 점이다.
3-에틸-3-[(옥시라닐-2-메톡시)메틸]옥세탄의 선택성은 94.4%, 수율은 82.4wt%이다.
실시예 13
실시예 1과의 차이점은 촉매 첨가량은 1.0%, 촉매는 18-크라운-6, 물질의 체류 시간은 4분간 이라는 점이다.
3-에틸-3-[(옥시라닐-2-메톡시)메틸]옥세탄의 선택성은 95.2%, 수율은 81.9wt%이다.
실시예 14
실시예 1과의 차이점은 촉매 첨가량은 1.0%, 촉매는 폴리에틸렌 글리콜, 물질의 체류 시간은 4분간 이라는 점이다.
3-에틸-3-[(옥시라닐-2-메톡시)메틸]옥세탄의 선택성은 96.2%, 수율은 80.5wt%이다.
실시예 15
실시예 1과의 차이점은 촉매 첨가량은 1.0%, 촉매는 테트라데실트리메틸암모늄 클로라이드, 물질의 체류 시간은 5분간 이라는 점이다.
3-에틸-3-[(옥시라닐-2-메톡시)메틸]옥세탄의 선택성은 95.4%, 수율은 82.4wt%이다.
실시예 16
실시예 1과의 차이점은 에테르화 반응의 반응 온도는 30℃라는 점이다.
3-에틸-3-[(옥시라닐-2-메톡시)메틸]옥세탄의 선택성은 92.8%, 수율은 72.4wt%이다.
실시예 17
실시예 1과의 차이점은 마이크로 반응기의 반응 통로 크기는 12000㎛라는 점이다.
3-에틸-3-[(옥시라닐-2-메톡시)메틸]옥세탄의 선택성은 90.8%, 수율은 67.5wt%이다.
실시예 18
실시예 1과의 차이점은 계량된 3-에틸-3-히드록시메틸옥세탄(MOX101), 가성소다, 촉매를 균일하게 혼합하여 유기물 원료 저장탱크(11)에 투입하고, 에피클로로히드린을 원료 저장탱크(12)에 투입하며, 마이크로 반응기의 반응 통로 내경은 500㎛라는 점이다.
3-에틸-3-[(옥시라닐-2-메톡시)메틸]옥세탄의 선택성은 95.0%, 수율은 80.6%이다.
실시예 19
실시예 1과의 차이점은 계량된 3-에틸-3-히드록시메틸옥세탄(MOX101), 에피클로로히드린, 촉매를 균일하게 혼합하여 유기물 원료 저장탱크(11)에 투입하고, 알칼리 용액을 원료 저장탱크(12)에 투입하며, 마이크로 반응기의 반응 통로 크기는 8000㎛라는 점이다.
3-에틸-3-[(옥시라닐-2-메톡시)메틸]옥세탄의 선택성은 95.6%, 수율은 82.3wt%이다.
실시예 20
실시예 1과의 차이점은 에테르화 반응의 반응 온도는 100℃라는 점이다.
3-에틸-3-[(옥시라닐-2-메톡시)메틸]옥세탄의 선택성은 94.6%, 수율은 76.1wt%이다.
실시예 21
실시예 1과의 차이점은 에테르화 반응의 반응 온도는 5℃라는 점이다.
3-에틸-3-[(옥시라닐-2-메톡시)메틸]옥세탄의 선택성은 85.9%, 수율은 72.4wt%이다.
실시예 22
실시예 1과의 차이점은 촉매 첨가량은 0.1%, 촉매는 테트라부틸암모늄 브로마이드, 물질의 체류 시간은 5분간이라는 점이다.
3-에틸-3-[(옥시라닐-2-메톡시)메틸]옥세탄의 선택성은 90.3%, 수율은 73.5wt%이다.
실시예 23
실시예 1과의 차이점은 계량된 3-에틸-3-히드록시메틸옥세탄(MOX101), 가성소다를 균일하게 혼합하여 유기물 원료 저장탱크(11)에 투입하고, 에피클로로히드린, 촉매를 원료 저장탱크(12)에 투입하며, 촉매 첨가량은 5%, 촉매는 18-크라운-6, 물질의 체류 시간은 2분간이라는 점이다.
3-에틸-3-[(옥시라닐-2-메톡시)메틸]옥세탄의 선택성은 92.1%, 수율은 78.3wt%이다.
실시예 24
실시예 1과의 차이점은 계량된 3-에틸-3-히드록시메틸옥세탄(MOX101), 가성소다를 균일하게 혼합하여 유기물 원료 저장탱크(11)에 투입하고, 에피클로로히드린, 촉매를 원료 저장탱크(12)에 투입하며, 촉매 첨가량은 4%, 촉매는 테트라부틸암모늄 브로마이드, 물질의 체류 시간은 3분이라는 점이다.
3-에틸-3-[(옥시라닐-2-메톡시)메틸]옥세탄의 선택성은 91.7%, 수율은 75.3wt%이다.
비교예 1 내지 5에서는 통상적인 반응 장치를 사용하여 옥세탄 유도체를 제조하며, 구첵적인 공정 파라미터를 표 3에 표시하였다. 합성 방법은 다음을 포함한다.
4구 플라스크에 3-에틸-3-히드록시메틸옥세탄(MOX101)과 원료 R-(X)n을 투입하고, 교반으로 균일하게 혼합하고, 알칼리 용액과 촉매를 균일하게 혼합하여 상기 4구 플라스크에 적하하고, 적하 완료 후, 보온하여 반응을 수행하고, 유기층 GC로 전환율을 검측하고, 전환율이 더 이상 변하지 않게 된 후, 반응을 중단하였다. 반응 생성물 시스템을 정치시켜 상을 분리한 다음, 정류하여 완성품을 수득하였다.
[표 3]
이상의 설명으로부터, 본 발명의 상술한 실시예는 다음과 같은 기술적 효과를 달성하였음을 알 수 있다.
실시예 1 내지 24와 비교예 1 내지 5를 비교하면, 본 출원이 제공하는 방법을 채택하는 경우, 옥세탄 유도체의 선택성과 수율에 유리하다는 것을 알 수 있다.
실시예 1, 6, 10, 11 및 17 내지 19를 비교하면, 마이크로 반응기의 반응 통로 내경을 본 출원의 범위로 한정하는 경우, 옥세탄 유도체의 선택성과 수율을 향상시키는데 유리하다는 것을 알 수 있다.
실시예 1, 16, 20 및 21을 비교하면, 에테르화 반응의 반응 온도를 본 출원의 범위로 한정하는 경우, 옥세탄 유도체의 선택성과 수율을 향상시키는데 유리하다는 것을 알 수 있다.
상술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시예일 뿐, 본 발명을 한정하는 것이 아니다. 당업자는 본 발명에 대해 다양한 변경 또는 수정을 가할 수 있고, 본 발명의 사상 및 원리 내에서 이루어지는 모든 수정, 동등한 균등한 대체, 개진 등은 본 발명의 보호 범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다.
Claims (10)
- 마이크로 반응기를 통해 옥세탄 유도체를 합성하는 합성 방법에 있어서,
상기 옥세탄 유도체는 하기 화학식 I로 표시되는 구조를 가지며,
[화학식 I]
여기서, R은 C2-C12 직쇄 또는 분지쇄 알킬기, 에틸렌옥사이드 구조를 포함하는 알킬기, 옥세탄 구조를 포함하는 알킬기, 페닐기, 톨릴기, 벤질기 또는 비페닐기이며, n은 1-4이고;
상기 합성 방법은 3-에틸-3-히드록시메틸옥세탄, 원료 Ha, 촉매 및 염기를 마이크로 반응기에 이송해 에테르화 반응을 수행하여 에테르화 생성물 시스템을 얻는 단계; 및
상기 에테르화 생성물 시스템을 분리하여 상기 옥세탄 유도체를 얻는 단계를 포함하며,
상기 원료 Ha의 일반식은 R-(X)n이고, X는 할로겐인 것을 특징으로 하는 마이크로 반응기를 통해 옥세탄 유도체를 합성하는 합성 방법. - 제1항에 있어서, 상기 마이크로 반응기의 반응 통로 내경은 200㎛ 내지 10000㎛인 것을 특징으로 하는 마이크로 반응기를 통해 옥세탄 유도체를 합성하는 합성 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 염기는 알칼리 금속 화합물 또는 알카리 금속 화합물의 수용액이며, 알칼리 금속 화합물은 수산화리튬, 수산화나트륨, 수산화칼륨 및 수산화칼슘으로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 하나 이상이고; 바람직하게는, 상기 알칼리 금속 화합물은 수산화나트륨이고; 상기 알칼리 금속 화합물의 수용액의 농도는 10% 내지 20%이고 상기 촉매는 폴리에테르계, 고리형 폴리에테르계, 및 4급암모늄염계로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 마이크로 반응기를 통해 옥세탄 유도체를 합성하는 합성 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 촉매는 폴리에틸렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜 알킬 에테르, 18-크라운-6, 15-크라운-5, 테트라에틸암모늄 브로마이드, 테트라부틸암모늄 브로마이드, 테트라부틸암모늄 클로라이드, 트리옥틸메틸암모늄 클로라이드, 도데실트리메틸암모늄 클로라이드 및 테트라데실트리메틸암모늄 클로라이드로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 마이크로 반응기를 통해 옥세탄 유도체를 합성하는 합성 방법.
- 제4항에 있어서, 상기 촉매는 폴리에틸렌 글리콜 디메틸 에테르, 18-크라운-6, 및 테트라부틸암모늄 브로마이드로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 마이크로 반응기를 통해 옥세탄 유도체를 합성하는 합성 방법.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 3-에틸-3-히드록시메틸옥세탄 중량에 대한 중량%를 기준으로 상기 촉매의 첨가량은 0.1% 내지 5%인 것을 특징으로 하는 마이크로 반응기를 통해 옥세탄 유도체를 합성하는 합성 방법.
- 제6항에 있어서, 상기 3-에틸-3-히드록시메틸옥세탄 중량에 대한 중량%를 기준으로 상기 촉매의 첨가량은 0.5% 내지 2%인 것을 특징으로 하는 마이크로 반응기를 통해 옥세탄 유도체를 합성하는 합성 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 에테르화 반응의 반응 온도는 10℃ 내지 60℃이며, 물질의 체류 시간은 2분간 내지 5분간인 것을 특징으로 하는 마이크로 반응기를 통해 옥세탄 유도체를 합성하는 합성 방법.
- 제8항에 있어서, 상기 분리 단계에 사용되는 장치는 2단계 박막 증류장치 또는 정류탑을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 반응기를 통해 옥세탄 유도체를 합성하는 합성 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 마이크로 반응기의 반응 통로 내경은 500㎛ 내지 8000㎛인 것을 특징으로 하는 마이크로 반응기를 통해 옥세탄 유도체를 합성하는 합성 방법.
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