KR800001177B1 - 초산유도체류의 제조방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

초산유도체류의 제조방법

본 발명은 특히 다음 일반식(Ⅰ)로 표시되는 디-n-프로필초산 및

리튬염, 나트륨염, 칼륨염, 칼슘염, 마그네슘염과 같은 디-n-프로필초산의 비독성알카리와 알카리토금속염류(alkaline earth netal salts)의 제조방법에 관한 것이다.

디-n-프로필초산과 이것의 알카리 및 알카리토 금속염류는 B.S.M. NO. 2442M(프랑스의약특허제2442호)으로 증명된 바와같이 약리학적 성질을 가진 알려진 생성물이다. 이 물질은 특히 신경조직침해성과 매우 흥미있는 항경련성을 나타낸다.

현재 일반적으로 발프로산나트륨으로 명명된 디-n-프로필초산나트륨은 가장 주목할만하고, 또 가장 널리 상품화된 간질치료제이다. 마찬가지로 유전질의 장해 또는 간질환자의 처리용으로 이용되고 있다.

디-n-프로필초산과 이것의 염류를 제조하기 위한 가장 고전적이고 또 가장 널리 이용된 방법은 압력하에 그리고 메타놀중에서 먼저 메틸산나트륨으로 다음에는 염화아릴로 디에틸말론산염을 처리하는 것이다

그리고 이때의 두 조각은 두가지 다른 사용법에 따라 각각 실시된다. 다음에 디에틸의 디아릴말론산염은 수산화나트륨으로 검화(

)화하고, 생성된 염은 디알릴말론산으로 하기 위하여 산성화하며, 가열에 의하여 디아릴초산으로 탈카복실화한 다음, 팔라디에(Palladie)탄소상에서 디-n-프로필초산으로 수소첨가 한다.

이 방법은 우선 처음 두단계를 포함한 5단계로 수행되는 것을 특징으로 하고 있다. 또다른 한편으로는, 준수되는 조작건물들은 이를테면 제1단계시 압력하에 가열하고 촉매상에서 수소첨가하는 것과 같은 기술적인 어려움이 뒤따르게 된다.

특히, 2차반응은 불순물의 생성, 예를들면, 디아릴말론산과 함께 제거할 필요가 있는 불순물인 2-아릴발레로락톤의 생성을 유발할 수 있다. 이러한 결점들은 모두 최종생성물의 수율과 원가에 불리한 영향을 미친다.

전술한 여러 가지 불리한 점을 시정할 수 있는 디-n-프로필초산과 이것의 알카리 및 알카리토금속염류의 제조방법에 관한 연구가 따라서 제1의 관심의 대상이 되는 것이다.

시안화초산에스테르로부터 얻어지는 디알킬아세토나이트릴을 출발물질로 하는 디알킬초산의 합성은 몇몇 디알킬초산의 특수한 경우에 있어서 문헌상에 나타나 있다.

그 예로써, 디이소프로필아세토나이트릴의 가수분해에 의한 디이소프로필초산의 제조방법은 SAREL 등에 의하여 1956년도 J. Am Chem. Soc.(미국화학협회지) 78권의 5416-5420페이지에 그리고 TSAI등에 의하여 1957년도 J. Am. Chem. Soc 79권의 2530페이지에 기술되어 있다.

이 방법들은 시아화초산의 에스테르를 출발물질로 하여 다음과 같은 뚜렷한 5 또는 6단계의 연속과정을 거치는 것을 특징으로 하고 있다.

-디이소프로필아안화초산에스테르를 얻기 위한 알킬화단계

-모노알킬화에스테르의 제거단계

-디이소프로필시안화초산에스테르의 검화(

)단계

-디이소프로필아세토나이트릴을 제조하기 위하여 얻은 디이소프로필 시안화초산의 탈카복실화단계

-SAREL 등에 의한 방법의 경우 아마이드의 중간유리와 동시에 TSAI 등에 의한 방법의 경우에는 아마이드를 유리하지 않은 체, 디이소프로필초산의 가수분해에 뒤따르는 아마이드의 황산가수단계

이에 따라 SAREL 등은 시안화초산에스테르를 출발물질로 하여 이 에스테르의 알콜용액을 나트륨으로 처리하고 그리고 과잉의 요드화이소프로필과 함께 여러시간동안 이혼합물을 반응시켜서, 디이소프로필초산을 제조하고 있다.

모노알킬화생성물은 10%의 수산화나트륨용액에 의하여 제거하였고, 이 방법으로 얻은 디알킬에스테르는 16시간동안 35%의 수산화칼륨 용액으로 처리하였다.

산성화 후, 얻어진 디이소프로필시안화초산은 녹은 수산화칼륨 2배중량의 존재하에 증류로 탈카복실화하였다(MARSHALL-J.Am. Chem. Soc. 2754-2761, 1930년도 발간).

그리고 얻어진 디이소프로필아세토나이트릴은, 그다음에, 75분동안 섭씨 140°-155°에서 96%의 황산 2배중량의 존재하에 가수분해되고, 디이소프로필아세트아마이드는 아질산나트륨분말(아질산염 4.15/아마이드몰)의 존재하에 섭씨 80°-85°에서 1시간동안 75%의 황산2배중량으로 가수분해 되었다.

한편 TSAI 등에 있어서는, 이 저자들은 일차로 3시간동안 환류로 에틸시안화초산염과 요오드화이소프로필을 에타놀중에서 에틸산나트륨의 존재하에 반응시키고, 에틸산나트륨과 요드화이소프로필을 다시 첨가하며, 3시간동안 새로운 반응매질을 환류로 가열하여 얻은 디이소프로필아세토나이트릴을 출발물질로 하여 마찬가지로 디이소프로필초산을 얻고 있다.

에틸산나트륨과 요오드화이소프로필을 보충첨가하고 환류로 2시간 보충 가열한 후 얻어진 디이소프로필 유도체는 15%의 수산화칼륨용액으로 세척하고 35%의 수산화칼륨의 알콜용액에 의하여 26시간동안 환류하에 가수분해한다.

그리고 디이소프로필시안화초산은 동분말(銅粉末)의 존재하에 섭씨 180°∼200°로 가열하였다. [NEWMAN등-J.Am. Chem. Soc., 82권, 873-875페이지, 1960년 발간]

얻어진 디이소프로필아세토나이트릴은 섭씨 140°에서 30분동안 75%의 황산(산 1.7g/나이트릴 g)으로 가수분해하였다. 유리되지 않은 아마이드는 1시간동안 섭씨 50°-60°의 온도에서 아질산나트륨(아질산염 1.5몰/나이크릴몰)으로 처리하였다. 디이소프로필초산과 디-n-프로필초산사이의 화학구조는 매우 유사하기 때문에, 이디소프로필초산의 제조를 위한 전기한 방법을 이 후자의 화합물을 제조하는데 작용코자하는 시도가 있어왔다. SAREL 등의 방법에 따라 실시한 시험에 의하면, 중간물질인 디-n-프로필아세트아마이드를 유리함이 없이 순수한 디-n-프로필초산이 대략 20%란 낮은 수율로 나타났다.

SAREL등이 권한 바와같이, 유리후 중간물질인 아마이드를 가수분해한 바 디-n-프로필초산의 수율은 10%이하로써 보잘것이 없었다.

마찬가지로 TSAI 등의 방법을 적용한바, 시안화초산에스테르를 출발물질로 하여 디-n-프로필초산을 38.5%밖에 얻지 못하였다. 결국, 디-n-프로필초산의 제조법으로 적용한 전술한 방법들은 모두 과정이 복잡하고 지속기간이 상당히 소요되며, 각단계에서 얻은 불순물은 다음 단계를 위하여 제거할 필요가 있으며 최종생성물인 디-n-프로필초산의 수율이 빈약하다는 점이 두드러지고 있다.

따라서 다음과 같은 제특성을 나타내는 디-n-프로필초산의 제조방법을 모색하는 것은 필요불가결하였다.

-사용상의 단순성

-보다 짧은 전체적인 지속기간

-보다 높은 수율

-공업규모로 유효하게 이용할 수 있도록 저렴한 원가

현재 본 발명에 의하면, 시안화 초산에스테르를 출발물질로 하여 공업적으로 이용할 수 있는 그와 같은 방법으로서 디-n-프로필초산 및 이것의 알카리와 알카리토금속염류를 얻을 수 있음이 발견되었다.

따라서 본 발명의 방법에 의하면 다음과 같이 디-n-프로필초산 및 이것의 알카리와 알카리토금속염류를 제조하게 된다. 즉, 단하나의 단계와 n-프로파놀중에서, 식(Ⅱ)-(여기서 R은 1-4개의 탄소원자를 가진 알킬기를 나타내며 가능한한 메틸 또는 에틸기인)-와 같은 일반식을 가진 시안화초산에스테와 브롬 또는 요드화 n-프로필을 n-프로필산나트륨의 존재하에서 반응시킨다음, 얻어진 에스테르를 검화하고, 형성된 염을 일례로써 염산과 같은 강산으로 n-프로필시안화초산을 얻기 위하여 산성화하며 섭씨 140°-190°정도의 온도에서 가열에 의하여 탈카복실화하여 디-n-프로필아세토나이트릴을 얻는다.

다음에, 얻어진 디-n-프로필아세토나이트릴을 섭씨 80°-140°의 온도범위에서 75%∼80%의 황산수용액에 의하여 가수분해하여 디-n-프로필아세트아마이드를 얻은 다음, 이것을 아질산나트륨의 존재하에 섭씨 40°-80°정도의 온도에서 75-80%의 황산수용액에 의하여 가수분해하여 디-n-프로필초산을 얻는다.

필요할 경우에는 이것과 알카리금속의 수산화물 또는 알카리토금속의 산화물과 반응시켜서 대응하는 알카리금속염을 얻을 수도 있다. 식(Ⅱ)의 출발물질은 1921년도 J.Am.Chem.Soc, 43권의 205-208페이지에 발표된 잘알려진 물질이며 이 물질은 공지의 방법으로 제조할 수 있다.

할로겐화물에 의한 시안화초산에스테르의 알킬화단계에 있어서 반응물의 사용은 섭시 45°-55°정도의 온도에서 n-프로파놀중의 n-프로필산나트륨을 시안화초산에스테르와 할로겐화 n-프로필로 되어 있는 반응매질에 첨가하여 실현시킬 수 있다.

알킬화반응은 3시간동안 환류로 실시된다. 디-n-프로필시안화초산에스테르의 감화는 수산화물 1.25-2몰/에스테르를 비율로 10-20%의 수산화칼륨 또는 나트륨용액중에서 3시간동안 섭씨 60°-70°의 온도에서 유리한 방법으로 행할 수 있는 것이다.

차후의 산성화는 예를들면, 섭씨 40°보다 조금 낮은 온도에서 36%의 염산용액으로 실시할 수 있다.

하나의 변화로써, 검화를 4급암모니움, 예를들면, 브롬화트리메틸 세틸암모니움, 염화벤질트리메틸암노니움 또는 브롬화라우릴트리메틸 암모니움의 존재하에 수행한다.

4급암모니움의 농도는 디-n-프로필시안화초산에스테르몰당 0.005-0.1몰까지 변화시킬 수 있다.

검화농도는 이 조작에 필요한 시간과 더불어, 사용되는 4급암모니움의 양에 따라 변화한다.

4급암모니움 0.1몰/에시테르몰의 농도에서 검화는 섭씨 30°에서 3시간동안 행하여야할 것이다.

그리고 에스테르몰당 0.005몰의 농도에서 조작은 섭씨 60°-65°에서 1시간에 수행될 수 있다.

탈카복실화는 섭씨 140°-190°, 되도록 섭씨 175°-190°의 온도에서 디-n-프로필시안화초산에대하여 행한다. 이 후자의 조작의 변화로써 디-n-프로필시안화초산의 탈카복실화를 연속적으로 실시한다.

섭씨 185°-195°의 온도에서 문제의 산을 취하고, 탈카복실화반응을 시작한 후, 유리된 탄산가스와 형성된 디-n-프로필아세토 나이트릴을 동시에 제거하면서 디-n-프로필시안화초산을 연속적으로 옮겨 붓는다.

디-n-프로필아세토나이트릴의 가수분해에 있어서 이것은 묽은산 3-5g/나이트릴 g의 비율로, 예를들면 묽은산 3.75g/나이트를 g으로 80%의 황산중에서 90분동안 섭씨 80°-85°의 온도에서 유리하도록 실시하므로써 중간물질의 아마이드를 얻고, 여기에다 아질산염 1.4몰/디-n-프로필아세토나이트릴몰의 비율로 아질산나트륨수용액을 첨가한다. 반응은 섭씨 40°-50°에서 2시간동안 행한다. 또한 묽은산 1.7g/나이트릴 g의 비율로 75%의 황산수용액을 140℃에서 30분동안 유리하도록 이용할 수 있으며, 이에따라 디-n-프로필아세트아마이드를 얻은 다음 아질산염 1.4-1.5몰/디-n-프로필아세토나이트릴몰의 비율로 아질산나트륨의 존재하에 같은 황산중에서 섭씨 50°-60°의 온도로 1시간동안 가수분해한다.

공업적으로는, 아질산증기의 배출로 인한 개인의 안전문제와 아질산증기의 생성과 부적절한 온도의 조절에 의한 아질산염의 국부농도가 강해지는 문제 등을 야기하는 분말생성물보다는 오히려 아질상나트륨의 수용액을 이용하는 것이 바람직하다.

따라서 본 발명의 방법은 가수분해중에 분말형태로 아질산나트륨을 도입하는 SAREL 등과 TSAI 등의 방법에 각각 나타나는 이러한 결점들을 제거하였다.

디-n-프로필초산의 알카리금속염의 제조에 관해서는, 적당한 용매중에 적절한 알카리금속의 수산화물용액을 디-n-프로필초산에 첨가하므로써 실시할 수 있다. 알카리토금속염류는 디-n-프로필초산을, 미국특허번호 제3,814,812호의 예시와 같이, 적당한 알카리토금속에 반응시킴으로써 제조할 수 있다.

본 발명의 방법은 기술보고서에 의하여 암시되고 있는 방법에 비하여 명백한 이점들을 지니고 있다.

우선, 본 발명의 방법은 디-n-프로필초산과 순수한 형태의 알카리 및 알카리토금속염류는 높은 수율, 즉 출발물질인 시안화초산에스테르에 비하여 적어도 76%의 수율을 얻을 수 있는 가능성을 제공한다.

기술보고서의 방법에 의해서는 같은 출발물질에 비하여 40%이상의 수율을 얻을 수 있다.

게다가, 본 발명의 방법은 전술한바 SAREL등과 TSAI 등의 방법보다 분명히 더 간단하다 예를들면, 본 발명의 방법은 할로겐화 n-프로필과 알카리금속의 n-프로필산염의 단한번의 사용을 포함하는 단 한단계에서 시안화초산의 알킬화를 수행하지만 TSAI등은 각각의 생성물에 대하여 다른 3단계에서 알콜레이트와 할로겐화물을 도입하고 있다.

알킬화와 검화단계에서 소요되는 시간은 공지의 방법과 대비하여 생각할 수 있다. 즉, TSAI 등에 따르면 알킬화단계에서는 적어도 8시간이 소요되며 검화단계에서는 26시간이 소요되고 있다.

그러나 본 발명에 의한 방법에서는 그와는 반대로, 알킬화와 검화단계를 공지의 방법에서보다 훨씬 빨리 수행할 수 있다. 검화단계에 있어서 이 조작이 필요한 시간은 4급암모니움, 예를들면, 브롬화트리메틸세틸암모니움의 존재하에 유리한 방법으로, 시간을 단축시킬 수 있다. 게다가 이 4급암모니움은 디-n-프로필시안화초산에스테르의 나이트릴작용에 의한 가수분해의 위험을 감소시키는 유리한점도 있다.

한편 공지의 방법의 탈카복실화단계에서는 온도의 상승이외에 보충물질로 수산화칼륨이나 동(銅)분말을 첨가할 필요가 있다. 그러나 본 발명에 의하면 탈카복실화는 디-n-프로필시안화초산을 가열하므로써 간단히 수행하였다.

결국-디-n프로필아세토나이트릴의 가수분해는 SAREL 등에 의하면 두단계로 수행되며, 황산의 다른 두농도가 필요하고, 디-n-프로필아세트아마이드의 중간물질의 유리(遊離)를 필요로 하지만, 본 발명의 방법에 의하면 이러한 난점을 피할 수 있다.

전자의 기술로 암시되는 방법, 특히 이 방법에서 생각하고 있는 알킬화단계에서 나타나는 또 다른 결점들은 용매의 회수, 미반응물질 및 반응중에 형성된 부산물에 관한 것이다.

에틸산나트륨/에타놀 또는 메틸산나트륨/메타놀의 이용시 매우 어려운 이러한 회수문제는 n-프로필산나트륨/n-프로파놀조를 사용하므로써 쉬워진다.

이것은 미반응 할로겐화 n-프로필, 반응중에 생긴 에테르 및 n-프로파놀에 의한 시안화초산에스테르의 에스테르교환으로 유리되는 알콜을 증류로 분리할 가능성이 가장 크기때문이다. 전자의 방법에 의하여 나타나는 이러한 모든 결점들은 이용할 물질의 양, 일손 및 에너지의 소비를 증대케하며 원가의 상승을 유발케 한다.

공지의 방법에 의하여 나타나는 결점중에서 각단계에 장애되는 불순물의 존재는 확실히 무시할 수 있는 양은 아니다.

이 방법의 각단계에서 나타나는 이러한 불순물들은 특히 이의 추진을 복잡하게 한다. 따라서 각단계 에서 이러한 불순물을 제거할 필요가 있으며, 이점은 공업계획상 언제나 값비싼 중간처리를 현저하게 증가시킨다.

예를들면, 전자의 기술에 의하여 암시되는 방법은 알킬화 후 10%의 수산화칼륨중에서 모노알킬화생성물의 제거를 고려하고 있다.

본 발명의 방법의 범위내에서 계획된 알킬화단계는 디-n-프로필시안화초산에스테르의 중간정제과정을 파하고, 그대로 이용할 수 있도록 되어 있다.

실제로, 식(Ⅱ)의 에스테르와 n-프로필할로겐화물로 형성된 매질중에서 n-프로필산나트륨/n-프로파놀을 도입하는데 주로 근거를 두고있는 본 발명에 따른 알킬화의 반응물질의 사용은, 특히 할로겐화 n-프로필을 시안화초산에스테르/n-프로필산나트륨의 혼합물에 첨가할 때, 가장 중요한 모노프로필시안화초산의 생성을 최대로 피할 수 있는 잇점을 나타내는 점에 주목하였다. 실제에 있어서 모노프로필시안화초산에스테르는 발례로나이트릴과 특히 구역질나는 냄새를 내는 길초산을 결과적으로 출현케하였다. 따라서 이 길초산은 최종의 디-n-프로필초산을 강제적으로 제거하였을 것이다.

본 발명에 의한, 알킬화의 반응물질의 사용은 발레로나이트릴의 디-n-프로필아세토나이트릴에 대한 함유량을 뚜렷하게 감소케 한다.

이 함유량은 공지의 방법에서는 약 3.6%이며, 본 발명의 방법에 의하면 단지 0.3%에 불과하다.

한편, 본 발명에 의한, n-프로필산나트륨/n-프로파놀의 이용은 전기의 방법에서 권한 에틸산나트륨/에타놀 또는 메틸산나트륨/메타놀의 이용보다 훨씬 잇점이 있는 것으로 나타났다. 모노프로필시안화초산에스테르(이것은 결국 발레로나이트릴과 길초산으로 되지만)의 디-n-프로필시안화초산에스테르에 대한 함유량은 만일, 알킬화단계에 있어서 반응매질의 환류정도가 너무 낮으면 2-5로 증가하거나 변화하게 되며 이것은 메타놀 또는 에타놀의 경우에 그렇다는 것을 확인하였다.

한편, 에틸산나트륨/에타놀조의 이용은, 알킬화단계에 있어서, 대략 약 1%정도의 무시할 수 없는 양의 n-프로필시안화초산에틸에스테르의 생성을 초래할 수 있음을 확인하였다. 또한 전기술로 암시된 방법에 의한 디-n-프로필시안화초산에스테르의 검화는, 말하자면, 16-26시간동안 35%의 수산화칼륨중에서의 검화는 디-n-프로필포름아미도초산에스테르로 보이는 불순물을 18-34% 함유하는 디-n-프로필시안화초산을 얻게 한다. 이 후자의 생성물은 중간의 디-n-프로필아세토나이트릴에서가 아니고 디-n-프로필아세트아마이드에서 유도된다. 대응하는 시안화 초산의 탈카복실화로 얻은 디-n-프로필아세토 나이트릴은 본 발명에 따라 증류로 회수하기 때문에, 문제의 디-n-프로필아세토아마이드는 소실되며, 이것은 나이트릴의 수율과 같은 경우이지만, 최종의 디-n-프로필초산의 수율은 감소케 한다.

본 발명은 또한 이러한 결점을 제거하였다.

위에서 열거한 대체적인 제결과로 보아, 본 발명의 방법은 선행기술로 암시된 방법보다는 명백한 잇점이 있음이 분명하다. 또한 본 발명의 방법은 앞에서 인용한 고전적인 방법보다는 우수하다. 예를들면, 본발명의 방법에서는 매단계마다의 반응물질은 단한번의 투입으로 실시되고 있으며 이러한 것은 문제의 고전적인 방법에서는 발견할 수 없는 것이다.

또 한편으로는 본 발명의 방법에서는, 더우기, 제거하기 쉬운 최소한의 불순물밖에는 생성되지 않는다.

끝으로 본 발명의 방법에서는 특히 경제적이어서 본 발명의 방법에 따라 제조한 디-n-프로필초산과 그의 알카리 및 알카리토금속염류의 원가는 고전적방법보다 2-2배반 정도로 적게 든다.

본 발명의 방법을 실시예에 비추어 상세히 설명하면 다음과 같다.

[실시예 1]

디-n-프로필초산의 제법

(가) 디-n-프로필시안화초산

우선 나트륨 7.42g(0.322몰)과 무수 n-프로파놀 180ml로, 나트륨이 완전히 용해될 때까지 가벼운 환류로 가열하면서 나트륨의 n- 프로필레이트 용액을 만든다.

염화칼슘트랩(trap)이 달려있는 냉각기, 온도계, 기계적 교반기와 투입앤플등이 장치되어 있는 500ml의 구형(求刑)플라스크속에서 에틸시안아세테이트 16.95g(0.141몰)과 브롬화 n-프로필 40.69g(0.33몰)을 넣는다.

섭씨 45°정도로 이 혼합물을 가열한 다음, 교반하면서 천천히, 앞에서 만든 나트륨의 n-프로필레이트 용액을 첨가한다. 이때 반응매질의 온도는 외부의 가벼운 냉각으로 섭씨 50°-55°정도를 유지한다. 첨가가 끝난후, 혼합물의 온도를 환류로 30분 이끌고 그것을 3시간동안 유지한다.

다음에는 n-프로파놀을 증류하고 남은 물질의 온도가 섭씨 115°에 이를 때 증류를 멈춘다.

이 방법으로 얻은 에스테르를 물 67.5g에 비늘모양의 수산화 나트륨 7.5g을 넣은 용액으로 처리한다.

냉각기가 장치되어 있는 250ml의 구형플라스크속에 혼합물을 넣고 천천히 반응매질을 섭씨 60-70°에 이르게 한다. 이 온도를 3시간동안 유지한다.

다음에 섭씨 50°로 냉각하고 형성된 에타놀과 n-프로파놀의 잔류물을 70mmHg의 압력하에 제거한다. 이렇게 하여 얻어진 용액을 섭씨 20°로 냉각하고, 교반하에 36%의 염산 26.25g을 첨가하여 산성화한다.

이 조작동안에 반응매질의 온도는 냉각에 의하여 섭씨 40°이하로 유지한다. 30분동안 교반한 다음 정지한채로 30분동안 내버려둔다. 디-n-프로필시안화초산의 유질층을 기울여서 액상을 톨루엔 35ml로 추출한다.

톨루엔추출물을 기울인 디-n-프로필시안화초산에 첨가한다. 그리고 톨루엔용액을 분리누두관(separa-tion funnel)에서, 물 14ml에 염화나트륨 1.5g을 넣은 용액으로 씻는다. 톨루엔상을 기울인 다음 대기압하에서 톨루엔을 증류한다. 이 방법으로 디-n-프로필시안화초산 25g을 얻는다.

(나) 디-n-프로필아세토나이트릴

온도계와 냉각기가 갖추어진 100ml의 구형 플라스크속에 앞에서 기술한 방법에 의하여 얻은 디-n-프로필시안화초산 25g을 넣는다.

이 혼합물을 유욕(油浴)에서 가열한다.

탈카복실화는 섭씨 140°에 가까운 온도에서 시작한다.

다음에는 이 혼합물을 환류온도, 말하자면, 약섭씨 160°로 이끌고 그리고 섭씨 190°에서 2시간동안 유지한다.

가스배출이 끝날때까지 이 온도를 유지하는바 이의 소요기간은 약 2시간 정도이다. 다음에, 형성된 디-n-프로필아세토아니트릴을 천천히 증류하고 섭씨 165°-175°사이에서 걸려진 분류물(分類物)을 모은후 이차증류를 실시한다.

이 방법으로 디-n-프로필아세토나이트릴 14.7g을 모은다.

비등점 : 섭씨 170°

수율 : 83%(사용한 에틸시안아세테이트에 비교하여)

(다) 디-n-프로필초산

기계적교반기, 투입앰플, 잘소투입구, 온도계 및 냉각기 등을 갖춘 100ml의 구형플라스크속에 80%의 황산 40g을 넣는다. 투입앰플에 의하여 앞에서 기술한 방법으로 만든 디-n-프로필아세토나이트릴 8g(0064몰)을 천천히 첨가한다.

이 혼합물을 섭씨 80°-82°로 가열하고 이 온도에서 2시간동안 유지한다. 다음에, 섭씨 50°-52°로 냉각하고 가벼운 외부냉각으로 이 온도를 유지하면서 앰플을 통하여 물 10ml에 아질산나트륨 6.2g(0.09몰)을 투입한 용액을 급격히 교반하면서 넣는다. 투입이 끝나면, 가벼운 질소흐름하에 섭씨 20°로 냉각시키고 앰플을 통하여 30ml의 물을 넣는다.

30분동안 혼합물의 교반상태를 유지한 다음 분리앰플속에 30분동안 기울이도록 한다.

유기상은 분리되고 액상을 10ml의 톨루엔으로 추출하고 이 롤루엔상을 얻은 디-n-프로필초산에 투입하고, 톨루엔용액을 물 25ml에 수산화나트륨 2.8g을 넣은 용액으로 추출한다. 기울인 후, 롤루엔상을 제거하고 알칼리성액상을 36%의 염산 8g을 첨가하여 산성화한다. 기울인 후, 유기상을 모으고 액상을 롤루엔으로 추출한다. 두 유기상을 합하여 물 8ml로 계속해서 3번 세척한다. 대기압에서 롤루엔을 증류하고, 무개 9g의 잔류물을 얻는다. 이것은 수율 97%의 디-n-프로필초산을 나타내는 것이다.

얻어진 산을 섭씨 105°-108°에서 5mmHg의 감압(減壓)하에 증류하여 정제한다.

이 방법에 의하여 순수한 디-n-프로필초산 8.55g을 모은다. 수율은 사용한 디-n-프로필아세토나이트릴에 비교하여 92.7%이었다.

디-n-프로필초산의 또다른 제조시험이 다음과 같은 조작조건하에서 위의 실시예 1의 방법에 따라 실시되었다.

-묽은산 1.7g/디-n-프로필아세토나이트릴 g의 비율로써, 75%의 황산수용액을 사용하여 디-n-프로필아세토나이트릴 125.2g(1몰)을 가수분해,

-디-n-프로필아세토나이트릴을 분리되지 않은 디-n-프로필아세트아마이드로 가수분해하는 온도 : 섭씨 140℃

-디-n-프로필아세토나이트릴을 분리되지 않은 디-n-프로필아세트아마이드로 가수분해하는 시간 : 30분

-아질산나토륨 103.5g(1.5몰)존재하에 분리되지 않은 디-n-프로필아마이드의 가수분해,

-분리되지 않은 디-n-프로필아세트아마이드의 가수분해온도 : 섭씨 50°-60°

-분리되지 않은 디-n-프로필아세트아마이드의 가수분해시간 : 60분

일차시험에서는 수율 93%, 2차시험에서는 수율 96%의 순수한 디-n-프로필초산을 얻었다. 이 수율은 사용한 나이트릴로 계산하는 것이다.

[실시예 2]

디-n-프로필초산나트륨의 제법

우선, 실시예 1에서 기술한 방법에 따라 디-n-프로필아세토나이트릴 8g으로부터 디-n-프로필초산을 만든다.

물의 공비(共沸)증류에 의하여 롤루엔용액을 건조하면서, 이 산을 정제한다. 그리고 용액을 섭씨 20°로 냉각한다. 이것은 산정량 적정(酸定量滴定)으로 정량(定量)된 디-n-프로필초산 9g(0.062몰)을 포함하고 있다.

다음에, 메타놀 13g에 원형드로프스형 수산화나트륨 2.45g(0.0614몰)을 용해하여, 혼합물을 미적지근하게 하면서, 수산화나트륨의 메타놀용액을 만든 다음 여과한다.

기계적 교반기, 온도계, 도입앰플 및 냉각기가 장치되었으며 앞에서 만든 디-n-프로필초산의 롤루엔용액이 들어있는 100ml의 구형(球形)플라스크속에 얻은 수산화나트륨의 메타놀용액을 급격히 교반하면서 넣는다. 첨가가 끝난후 30분동안 교반한 후 활성탄으로 반응매질을 탈색한다. 다음에, 활성탄을 여과한다. 필터를 약간의 롤루엔으로 씻는다. 중성화로 얻은 물과 메타놀을 증류한다. 디-n-프로필초산나트륨의 롤루엔용액을 섭씨 20°로 냉각하고 이 온도를 교반하면서 2시간동안 유지한다. 결정을 여과하고, 약간의 아세톤으로 씻은 다음 건조한다. 이 방법으로 디-n-프로필초산나트륨 9.75g을 얻는다. 이것은 사용한 디-n-프로필아세토나이트릴에 비교하여 91.8%의 수율을 나타내고 있다.

[실시예 3]

디-n-프로필초산의 제법

(가) 디-n-프로필시안화 초산

우선 나트륨 50g(2at.g+10%)과 무수n-프로파놀 804g(100ml)을 60-90분동안, 섭씨 50°-55°로 가열하면서 나트륨의 n-프로필레이트용액을 만든다.

2리터의 구형(求刑)플라스크속에 메틸시안아세테이트 99.1g(1몰)과 브롬화 n-프로필 270.6g(2.2몰)을 넣는다.

교반하면서 이 물질을 섭씨 45°-50°로 유지하고, 이 온도에서 나트륨의 n-프로필레이트의 프로파놀용액을 규칙적으로 넣는다. 이 조작은 60-75분동안 계속된다.

투입이 끝나면 혼합물을 3시간동안 환류(還流)시킨다. 다음에, 잔류물질속에 섭씨 120°-125°에 이를때까지 n-프로파놀을 증류한다. 얻어진 에스테르는 10%의 수산화나트륨수용액 500g과 브롬화세틸트리메틸암모니움 0.36g으로 처리한다. 혼합물을 1시간동안 환류시키고 섭씨 50°로 냉각한 다음, 감압(50-100mmHg)하에 잔류알콜을 제거한다. 얻어진 용액을 냉각하고 섭씨 40°를 초과시키지 않으면서 36%의 염산 175g으로 산성화한다. 이 혼합물을 30분동안 유지하고, 디-n-프로필시안화초산을 기울이고 롤루엔 250g으로 아래의 수용액층을 추출한다. 두 유기상을 합치고 정제한 물 100ml으로 한 번 씻는다. 그리고 감압하에 증류로 용매를 제거하고 디-n-프로필시안화초산 154.5g을 얻는다.

(나) 디-n-프로필아세토나이트릴

앞에서 얻은 디-n-프로필시안화초산을 250ml의 구형플라스코 속에 옮기고, 섭씨 175°-180°의 mass온도(temperaturede masse)를 얻을 때까지 Dean-Stark 방법에 의하여 롤루엔의 최종미량을 제거하면서 점차 환류시킨다. 탈카복실화는 섭씨 140°정도에서 시작하고, 반응은 실제로, 환류로써 1시간후에 완결한다. 혼합물을 2시간동안 환류에 의하여 유지한다. mass온도는 환류로써 처음의 몇분동안에 섭씨 205°-210°에 도달하게 하고 섭씨 185°정도로 다시 내리고 안정화한다.

다음에 대기압에서 혼합물을 증류한다. 이 방법으로 디-n-프로필아세토나이트릴 102.5g을 모은다. 생성물의 수율 : 메틸시안아세테이트에 비교하여 82% 순수한 생성물의 수율 : 80% 하나의 변화로써, 다음과 같은 방법으로 디-n-프로필아세토나이트릴을 제조한다.

즉, 50리터의 에나멜그릇속에 디-n-프로필시안화초산 30kg을 교반하면서 넣는다. 섭씨 185°-190°에서 환류로 가열하고 15분동안 그대로 유지한다.다음, 디-n-프로필시안화초산 69.4g을 계속 투입하면서 형성된 디-n-프로필아세토나이트릴을 증류한다. 섭씨 185°-190°로 mass온도를 유지하면서, 나이트릴의 증류속도에 따라 투입속도를 조절한다. 투입은 약 4,5시간 동안 지속하고 디-n-프로필아세토나이트릴 40.9kg을 모은다.

섭씨 206°까지, 그리고 조작이 끝날때까지 mass온도를 조금씩 올리면서 증류를 수행한다. 이 조작을 6시간 동안 지속하여 16.350kg이, 그후 새로 8,980kg의 디-n-프로필아세토나이트릴이 회수되었다.

장치를 감압(약 100mmHg)하에 놓으므로써 새로운 양의 디-n-프로필아세토나이트릴 1.640kg을 회수하였다.

이 방법에 따라 디-n-프로필아세토나이트릴 67.87kg을 얻었다.

(다) 디-n-프로필초산

구형플라스코속에, 80%의 황산수용액 469.5g 을 넣는다. 다음, 15분동안 디-n-프로필아세토나이트릴 125.2g(1몰)을 첨가하고, 아마이드에로의 가수분해를 실시하기 위하여 90분동안 온도를 섭씨 80°로 올린다. 다시 섭씨 50°냉각하고 이 온도에서 2시간동안, 물 146g에 아질산나트륨 96.5g(1.4몰)을 넣는 것을 투입한다. 이 조작동안에 반응매질의 온도를 섭씨 40°-50°정도로 유지한 후 다시 섭씨 15°-20°정도로 냉각시킨다. 질소류(窒素流)로 아질산가스를 제거하고 mass에서 섭씨 +30°를 초과함이 없이 정제한 물 330g으로 가수분해한다. 상층상(上層相)의 디-n-프로필초산을 기울이고 롤루엔 140g(160ml)으로 액상을 추출한다. 이 유기상을 합치고 정제한 물 250g에 소오다 44g을 넣은 용액중에 의하여 나트륨염의 형태하에 산을 추출한다.

섭씨 60°정도의 온도에서 교반하면서 15분동안 유지한다. 이때 염화되지 않은 불순물을 함유하는 상층의 롤루엔상(相)을 기울여서 제거한다. 그리고 주위온도 정도에서 36%의 염산 120g을 점진적으로 첨가하여 디-n-프로필초산나트륨의 액상을 산성화한다. 산의 pH를 확인하고, 표면에 뜨는 디-n-프로필초산을 기울이고 롤루엔 140g으로 액상을 추출한다. 두 유기상을 합치고, 각각 50g의 정제한 물 3부분으로 pH4가 될 때까지 씻는다. 공비에 의하여 롤루엔용액을 건조한다. 또한 얻은 디-n-프로필초산 5mmHg,섭씨 105°-180°정도의 감압(減壓)하에 증류에 의하여 정제한다.

이 방법으로 수율 92.6%의 순수한 디-n-프로필초산을 얻는다.

[실시예 4]

디-n-프로필초산나트륨의 제법

1,000ml의 엘렌마이어(erlenmeyer)플라스코속에, 실시예 3에서 얻은 디-n-프로필초산의 롤루엔 용액 290g(약 산1몰)을 넣는다.

톨루엔의 첨가로 약 28%로 묽게한다. 점진적인 교반하에, 메타놀 210g에 대하여 수산화나트륨 39.2g의 비율로, 메타놀에 16%의 수산화나트륨의 용액을 넣는다.

반응혼합물을 주위온도에서 30분동안 7.2g의 활성탄으로 처리한다.

소결(燒結)유리(sinteredglass)위에서 여과시키고, 톨루엔 40g으로 씻은 다은 메타놀 20g으로 씻는다.

여과액을 10,000ml의 구형플라스코속에 합치고, 지나치게 두터워지는 것을 피하기 위하여 톨루엔 140g을 점차 첨가하면서, 칼럼상부의 온도가 섭씨 108°-110°로 될 때까지 대기압에서 증류에 의하여 메타놀과 물을 제거한다.

이에 따라 약 670g의 증류물을 얻는다. 수욕(水浴)에 의하여 주위온도로 냉각하고 질소존재하에서 섭씨 15°-20°로 2시간 유지한후 물기를 뻔다.

얻은 생성물을 차가운 아세톤 15g으로 그리고 디-n-프로필 초산 0.28g을 함유한 차가운 아세톤 15g으로 계속해서 씻는다. 진공 건조실과 섭씨 50°의 가벼운 질소 흐름하에서 일정한 무게로 건조한다.

이 방법으로, 사용한 디-n-프로필초산에 비교하여, 수율 99%의 디-n-프로필초산 나트륨을 얻는다.

동일방법으로 실시한 또 다른 두 시험에 의하여 디-n-프로필 초산으로 계산한 수율이 각각 99.7%와 99.8%의 디-n-프로필 초산나트륨을 얻을 수 있었다.

Claims (1)

1. 다음 일반식의 시안화초산 에스테르

   

   (여기에서 R 은 1∼4개의 탄소원자를 가진 알키기를 나탄낸다.)

   와 브롬화 또는 요드화 n-프로필로된 반응매질중에 n-프로파놀의 n-프로필산나트륨염을 한단계에서 첨가하고 알킬반응은 환류로 행하며, 10∼20%의 나트륨 또는 칼륨의 수산화물용액으로 얻은 에스테르를 검화하고 강산으로 얻은 염을 산성화하여 디-n-프로필시안화 초산을 얻고 섭씨 140°-190°의 온도에서 가열에 의하여 탈카복실화하여 디-n-프로필아세토나이트릴을 얻고, 섭씨 80°-140°의 온도에서 75∼80%의 황산수용액 중에서 얻은 디-n-프로필아세토 나이트릴을 가수분해하여 디-n-프로필아세토 아마이드를 얻고, 아질산나트륨의 존재하에 섭씨 40°∼80°의 온도에서 75∼80%의 황산수용액중에서 가수분해하여 디-n-프로필초산을 얻되 원하면 알카리 금속의 수산화물과 반응시켜서 대응하는 알카리금속의 염류를 얻는 것을 특징으로 하는 다음식의 디-n-프로필 초산과 그의 알카리 금속의 비독성 염류의 제조방법.