KR840000238B1 - N-치환된-2-할로 아세트아닐리드의 제조 방법 - Google Patents

N-치환된-2-할로 아세트아닐리드의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

N-치환된-2-할로 아세트아닐리드의 제조 방법
본 발명은 동일반응계(in situ) 내에서 형성되는 할로알킬에테르와 2급-2-할로 아세토 아닐리드를 반응시켜 N-치환된-2-할로 아세트 아닐리드를 제조하는 방법에 관한 것이다.
클로로메틸 에테르를 제조하는 방법은 문헌에 여러가지로 알려져 있으며[참조 : 미합중국 특허 제3,972,947호와 제3,933,602호 등], 3-할로알킬 할로메틸 에테르를 제조하는 방법도 알려져 있다[참조 : 미합중국 특허 제2,916,522호]. 그러나 이러한 방법들은 고유의 단점을 가지고 있으며, 때로는 여러가지 조작과정을 필요로 하므로 생산가가 높아지게 된다. 따라서 수율이 높고 분리하지 않은 채로 사용할 수 있으며 불필요한 비스(할로알킬) 에테르, 특히 비스(클로로메틸)에테르의 농도를 바람직하게 높은 정도로 감소시키면서 할로알킬에테르를 제조하는 간단한 공정이 매우 필요하게 되었다.
본 발명의 한 가지는 하기 일반식 (Ⅰ)의 할로알킬 에테르를 제조하는 용매내, 동일반응계내공정에 관한 것으로서, 이 방법은 하기 일반식 (Ⅱ)의 알콜을 산할라이드 및 용매의 존재하에서 하기 일반식 (Ⅲ)의 알데히드와 반응시키는 것이다.
Figure kpo00001
상기 일반식에서 R1은 수소 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬이고, X는 클로로, 브로모 또는 요도이며, R은 탄소수 1 내지 10의 알킬, 탄소수 3 내지 10의 알케닐, 탄소수 3 내지 10의 사이클로알킬, 탄소수 3 내지 10의 알키닐, C1-15알콕시(C2-5) 알킬, 모노-할로(C2-5) 알킬, 모노-할로(C3-5) 알케닐 또는
Figure kpo00002
(여기서 y는 2,3 또는 4이다)이며, 단, R이 알케닐 또는 알키닐일 때, 산소원자에 결합된 탄소는 인접한 탄소원자와 2중 결합 또는 3중 결합을 형성할 수 없다.
상기 반응은 다음과 같이 도식화 할 수 있다.
Figure kpo00003
본 명세서에서 "산할라이드"란 동일 반응계 내에서 할라이드 이온을 방출할 수 있는 시약을 말한다. 이러한 시약은 일반식 HX의 화합물(여기서 X는 클로로, 브로모 또는 요도이다) 또는 일반식
Figure kpo00004
(여기서 X는 상기에서와 같고 R5는 임의 치환된 알킬, 페닐 또는 벤질이다)의 화합물이다.
염화티오닐, 브롬화티오닐, 염화설푸릴, 브롬화설푸릴, 3염화인, 5염화인 등도 사용할 수 있다.
여기에 사용되는 산할라이드로서 바람직한 것은 HCl, HBr, HI,
Figure kpo00005
또는
Figure kpo00006
이 있으며, 특히
Figure kpo00007
또는
Figure kpo00008
이 바람직하다.
산할라이드로서 아세틸클로라이드 또는 아세틸브로마이드를 사용했을 경우, 생성된 상응하는 메틸아세테이트 생성물은 목적한 생성물인 할로알킬에테르와 양립할 수 있으므로 할로알킬 에테르를 메틸아세테이트로부터 분리할 필요가 없으며, 따라서 독성이 있는 에테르의 과도한 취급을 피할 수 있다. 필요한 경우, 할로알킬 에테르는 문헌에 공지된 방법으로 증류하여 에테르 생성물로부터 분리시킬 수 있다.
"알킬"에는 직쇄 및 측쇄알킬이 모두 포함되며, 메틸, 에틸, n-프로필,이소프로필, n-부틸, 이소부틸 2급-부틸, 3급-부틸, n-펜틸, 이소펜틸, n-헥실, 2급-헥실, n-헵틸, n-옥틸, n-노닐, n-데실 등이 있다. 특별한 언급이 없는 한 사용하기에 바람직한 것은 탄소수 1 내지 5의 직쇄 및 측쇄알킬 그룹이다.
"알케닐"은 -CnH2n-1형의, 탄소수 3 내지 10의 직쇄 및 측쇄알케닐 그룹이며, 예를들어 -CH2-CH=CH2, -CH2CH2CH=CH2,
Figure kpo00009
등을 나타내며, 바람직한 것은 탄소수 3 내지 5의 알케닐그룹이다.
C3-10사이클로알킬은 1환식 포화 탄화수소기를 나타내며, 예를들어 사이클로프로필, 사이클로부틸, 사이클로펜틸, 사이클로헥실, 사이클로옥틸 등이 있다.
"알키닐"은 -CnH2n-3형의, 탄소수 3 내지 10의 직쇄 및 측쇄알키닐그룹을 나타내며 -CH2C≡CH, -CH2CH2-C≡CH,
Figure kpo00010
등이 있다. 바람직한 알키닐그룹은 탄소수 3 내지 5의 알키닐그룹이다.
"알콕시알킬"은 말단 탄소상에 탄소수 1 내지 5의 알콕시그룹(예 : 메톡시, 에톡시, n-프로폭시, 이소프로폭시, n-부톡시, 2급-부톡시, 3급-부톡시, n-펜톡시 등)으로 치환된 탄소수 2 내지 5의 직쇄 알킬그룹을 나타낸다.
"모노-할로알킬" 또는 "모노-할로알케닐"은 탄소수 2 내지 5의 직쇄알킬 또는 탄소수 3 내지 5의 직쇄알케닐로서, 한 개의 할로겐원자 즉 클로로, 브로모, 요도 또는 플루오로원자로 치환된 그룹이며, 예를 들면 클로로에틸, 플루오로에틸, 클로로프로필, 브로모프로필, 클로로부틸, 브로모부틸, 클로로펜틸 등이 있다.
Figure kpo00011
기는 예를들어
Figure kpo00012
Figure kpo00013
등을 나타낸다.
상기의 공정을 실시함에 있어 고체상, 액체상, 또는 기체상의 알데히드를 사용하는 것이 바람직하다. 알데히드를 수용액 상태로 사용하는 것은 피하여야 하는데, 그 이유는 반응시에 물이 존재하면 할로알킬에테르의 형성을 억제하므로 수율이 감소되기 때문이다. 예를들어 할로메틸 에테르를 제조하는 데는 파라포름알데히드나 기체상의 포름알데히드가 바람직하다.
상기 언급한 공정에서는 용매를 사용하는데 이 용매는 상기 반응물들이나 생성물 중 어느 것에 대하여도 거의 불활성이어야 하며 반응물 및 생성물에 대한 적절한 용해도를 가지는 것이어야 한다.
적합한 용매로는 다음과 같은 것들이 있다 : 에틸에테르, 디옥산, 테트라하이드로푸란 및 이소-프로필에테르 등과 같은 에테르 ; 벤젠, 헥산, 사이클로헥산, 톨루엔 등의 탄화수소 ; 및 메틸렌 클로라이드, 클로로포름, 디클로로에탄 및 4염화탄소 등의 염소화탄화수소 용매가 있다.
용매의 존재하에 반응을 수행하면 몇 가지의 목적을 달성할 수 있다. 첫째로 용매로 할로알킬에테르를 유기층 내에 존재하도록 하여 반응중에 수분과 접촉되지 않도록 하는 역할을 한다. 이것은 상기에 주지한 바와 같이 혼합물 내에 물이 존재하면 고순도의 할로알킬 에테르의 수율이 저하됨을 고려할 때 바람직한 일이다. 또한 용매는 희석제의 역할을 하므로 반응중에 바람직하지 못한 부산물로서 형성된 비스(할로메틸에테르의 농도를 감소시키며, 더우기 다음에 기술하는 N-치환된-2-할로아세트 아닐리드 유도체의 제조시에 반응매체를 공급한다.
본 발명은 상기에 기술한 바와 같이 광범위한 할로알킬 에테르를 제조하는 공정에 관한 것이며, 또한 "단일 반응기내" 공정 또는 "연속적 공정"으로 N-치환된-2-할로 아세트 아닐리드를 제조하는 방법에 관한 것인데 이는 다음과 같이 수행한다 :
1) 동일반응 계내에서, 용매내에서 할로메틸에테르를 형성시키고
2) 2급 2-할로 아세트 아닐리드와 상전이 촉매를 상기 1)단계의 혼합물과 혼합하고
3) 과량의 염기와 사이 2) 단계의 혼합물을 반응시킨다.
특히, 본 발명은 용매내, 상전이촉매 존재하에서 하기 일반식(Ⅴ)의 알콜, 포름알데히드, 산-할라이드 및 하기 일반식(Ⅳ)의 화합물과 반응시키고 이어서 과량의 염기를 첨가하여 하기 일반식(Ⅳ)의 화합물을 제조함을 특징으로 하는 "단일반응기내" 공정, "배취식" 공정 또는 "연속적" 공정에 관한 것이다.
Figure kpo00014
상기 일반식에서 X1은 클로로, 브로모 또는 요도이며, R은 C1-10알킬, C3-10알케닐, C3-10사이클로알킬, C3-10알키닐, C1-5알콕시(C2-5) 알킬, 모노-할로(C2-5) 알킬, 모노-할로(C3-5)알케닐 또는
Figure kpo00015
그룹(여기서 y는 2,3 또는 4이다)이며, 단 R이 알케닐 또는 알키닐일 때, 산소원자에 결합된 탄소원자는 인접한 탄소원자와 2중 결합 또는 3중 결합을 형성할 수 없으며, R2는 C1-8알킬, C2-8알케닐, C3-8알키닐, C1-8알콕시 C1-8알콕시(C1-5) 알킬, 할로(C1-5) 알킬, 할로겐, NO2, C1-5알콕시(C1-5) 알콕시, 또는 C1-5알콕시(C1-5) 알콕시(C1-5) 알콕시이며, R3는 수소, C1-8알킬, C2-8알케닐, C1-8알콕시, C1-8알콕시(C1-5) 알킬, 할로(C1-5) 알킬, 할로겐 또는 NO2이며, R4는 C1-8알킬, 할로 (C1-5) 알킬, 할로겐 또는 NO2이며, n은 0,1 또는 2이다.
상기의 반응은 다음과 같이 도식으로 나타낼 수 있다.
Figure kpo00016
일반식(Ⅳ)에서 R2, R3및 R4을 나타내는 "할로알킬"은 하나 이상의 할로겐 원자로 치환된 탄소수 1 내지 5의 알킬그룹을 의미하며, 예를 들어 클로로메틸, 브로모에틸, 디클로로에틸, 트리클로로메틸, 트리플루오로메틸, 펜타플루오로에틸, 요도메틸 등이 있다. 여기서 사용된 "할로알킬"에는 특히 트리플루오로메틸이 포함된다.
일반식(Ⅳ)에서 "C1-5알콕시(C1-5) 알콕시" 및 "C1-5알콕시(C1-5) 알콕시(C1-5) 알콕시"는 직쇄 및 측쇄알콕시그룹이 모두 포함되며, 예를 들어 -OCH2OCH3, -OCH2OC2H5, -OCH2CH2CH3, -OCH2-OCH2, CH2-OCH3,
Figure kpo00017
Figure kpo00018
-(CH2)4-O-(CH2)3CH3등이 있다.
"염기"는 2급 아미드, 즉 일반식(Ⅳ)의 2-할로 아세트아닐리드와 반응하여 아미드 음이온의 농도를 증가시키기에 충분하도록 강한 염기를 나타낸다.
일반식(Ⅵ)의 아미드의 산성도가 약할수록 염기는 더욱 강한 것을 사용하여야 한다. 따라서 예를들어 약 산성인 2',6'-디메틸-2-클로로 아세트 아닐리드 또는 2',6'-디에틸-2-클로로 아세트 아닐리드에는 수성 또는 고형 수산화나트륨 또는 수산화칼륨 같은 강염기를 사용한다. 또한 가성 수용액을 사용할 때는 이 용액의 농도를 10 내지 50%로 농축시키는 것이 바람직하다. 또한 일반식(Ⅵ)의 아미드가 2',6'-디니트로-2-클로로 아세트 아닐리드와 같이 강산성일 경우에는, 고형 또는 수성 탄산나트륨과 같은 약염기를 사용함으로써 아미드 음이온을 성공적으로 발생시킬 수 있다.
상기 공정에 유용한 염기는 일반식(Ⅵ)의 2급 아미드의 산성도에 따라 다르며, 알칼리금속수산화물, 탄산염 및 인산염과 알칼리토금속 수산화물, 예를들어 산화칼슘 또는 수산화칼슘, 제3인산나트륨, 탄산칼륨이 있다. 본 공정에는 알칼리금속 수산화물 염기, 즉 NaOH 또는 KOH가 바람직하다.
본 공정에 유용한 상전이 촉매는 유기용매에 가용성인 양이온을 함유하는 것으로서 암모늄, 포스포늄 및 설포늄염을 포함하여 미합중국 특허 제3,992,432호에 열거한 것 등이 있다.
상전이촉매의 예로는 4급 암모늄염, 예를들어 벤질 트리에틸 암모늄 브로마이드 또는 클로라이드와 같은 아릴 또는 아르알킬 트리알킬 암모늄 할라이드염이 있다. 기타 상전이촉매로는 염기양이온과 반응하여 착체를 형성하고, 알킬화에 필요한 유기상으로의 전달을 위한 반대이온으로서 아미드 음이온과 쌍을 이루는 비환형 또는 환형의 폴리에테르가 있다. 이러한 촉매의 예로는 "18-크라운-6" 환형 에테르와 염기로서의 수산화칼륨 또는 불화 칼륨과의 결합체가 있다.
상기 공정에서 반응물의 비율은 한정되어 있지 않으나 경제적인 면을 고려하고, 불필요한 부산물의 생성을 막기 위해 지정한다. 따라서 다른 성분에 비하여 값비싼 성분을 너무 많이 넣거나 너무 부족하지 않게 해야 한다. 그러나 염기는 과량으로 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 공정은 0℃이하의 온도 내지 주위 온도 이상의 온도, 예를들어 -20° 내지 +100℃에서 수행할 수 있으나 일반적으로 실온에서 수행하는 것이 바람직하다. 반응 온도는 10°내지 50℃가 바람직하다. 또한 본 반응은 모든 편리한 압력, 즉 대기압 이상 또는 이하에서 수행할 수 있다.
본 발명의 공정은 배취식 또는 연속적 공정으로 수행할 수 있다. 예를들어 알콜, 알데히드, 산할라이드 2급 아닐리드 및 상전이촉매를 제1반응대에서 용매유분에 넣고, 이 혼합물에 제1반응대의 하류부위에 위치한 제2반응대에서 과량의 염기를 첨가하여 연속적인 공정으로 수행한다.
다음의 실시예는 2급 2-할로 아세트 아닐리드와 할로메틸에테르(동일 반응 계내에서 형성됨)의 반응에 의해 N-치환된 2-할로-아세트 아닐리드를 제조하는 공정을 자세히 설명한 것이다.
[실시예 1]
2'-메톡시-6'-메틸-N[(2-메틸부톡시메틸)]-2-클로로 아세트 아닐리드의 제조
8.8g (0.1몰)의 2-메틸부탄올과 1.5g(0.05몰)의 파라포름알데히드를 100ml의 메틸렌클로라이드에 가하고 혼합물을 냉각시킨다.
이 혼합물에 6.1g(0.05몰)의 아세틸브로마이드를 교반하며 가한다. 파라포름알데히드가 모두 용해될 때까지 교반을 계속하고 4.7g (0.022몰)의 2'-메톡시-6'-메틸-2-클로로아세트아닐리드 및 2.2g의 상전이촉매를 50ml의 메틸렌클로라이드에 녹인 용액을 첨가한다. 이어서 50ml의 50% NaOH를 한꺼번에 첨가하고, 이 용액을 5시간 동안 교반한 후 유기/수성층의 분리를 촉진시키기 위해 100ml의 냉수를 가한다. 층을 분리시키고 유기층을 물로 한번 세척한 다음 황산 마그네슘으로 건조시키고 증발시킨 후 120℃(0.02mmHg)에서 쿠겔로어(kugelohr) 증류하여 황색 오일상의 2'-메톡시, 6'-메틸-N-[(2-메틸부톡시)메틸]-2-클로로아세트아닐리드 2.2g(수율 32%)을 수득한다.
분석 : C16H24ClNO3
계산치 : C 61.24, H 7.71, Cl 11.30
분석치 : C 61.29, H 7.76, Cl 11.35
상기 방법과 유사한 방법으로 다음 표 1의 화합물들을 제조한다. 이 반응은 다음과 같이 도식화 할 수 있다.
Figure kpo00019
표 1에 기록한 실시예에서 X1은 클로로이며 n은 0이다.
[표 Ⅰ]
Figure kpo00020
Figure kpo00021
실시 예 19에서는 산할라이드로서 HCl을 사용하였다.
[실시예 19]
2'-메톡시-6'-메틸-N-(이소프로폭시)메틸-2-클로로아세트아닐리드의 제조
2.8g의 이소프로판올과 1.5g의 파라포름알데히드를 100ml의 메틸렌 클로라이드에 가하고 혼합물을 실온에서 기체상 HCl로 처리한다. 이 혼합물에 25℃에서 5.0g의 2'-메톡시-6'-메틸-2-클로로 아세트 아닐리드와 2.0g의 상전이촉매를 가한 후 25ml의 50% NaOH를 한번에 가하고 반응 혼합물의 온도를 37℃까지 높이다. 이 혼합물을 26℃로 냉각시키고 40분간 교반한 후 GLC로 반응이 완결된 것을 확인한다. 100ml의 냉수를 가하여 상분리를 촉진시키고 유기층을 물로 한번 세척한 후 황산 마그네슘으로 건조시키고 증발시킨 다음 쿠겔로어 증류하여 비점이 180℃(0.05mmHg)인 오일상의 2'-메톡시 6'-메틸-N-(이소프로폭시)메틸-2-클로로 아세트 아닐리드를 수득한다.
실시예 20과 표 Ⅱ의 실시예에서는 R1이 C1-5알콕시(C1-5) 알콕시 또는 C1-5알콕시(C1-5) 알콕시(C1-5) 알콕시인 2-할로 아세트 아닐리드 화합물의 제조 방법을 설명한다.
[실시예 20]
2'-[(2-에톡시)에톡시]-6'-이소프로필-N-(에톡시)메틸-2-클로로 아세트 아닐리드의 제조
에틸 알콜(5.75g, 0.125몰)과 포름알데히드(1.86g, 0.062몰)을 100ml의 메틸렌클로라이드에 녹인 혼합물을 5℃로 냉각시킨다. 이 혼합물에 아세틸 브로마이드(7.56g, 0.062몰)을 가하고 45분간 교반한다. 생성된 혼합물에 2-[(2-에톡시)에툭시]-6'-이소프로필-2-클로로 아세트 아닐리드(4.5g, 0.015몰), 1.5g의 벤질트리에틸 암모늄 브로마이드(상전이촉매)를 75ml의 메틸렌 클로라이드에 녹인 혼합물을 가한다. 반응혼합물의 온도를 15℃로 유지시키며 45ml의 50% 수산화나트륨용액을 가한 후 생성된 용액을 2시간 동안 교반한다. 이 혼합물에 100ml의 냉수를 가한다. 층이 분리되면 유기층을 세척하고 황산 마그네슘으로 건조시킨 후 진공에서 농축시켜 조생성물을 얻는다. 이 조 생성물을 128℃(0.03mmHg)에서 증류하여 2'-[(2-에톡시)에톡시]-6'-이소프로필-N-(에톡시)메틸-2-클로로아세트아닐리드(4.4g, 수율 80%)를 황색 액체로서 수득한다.
비점 : 128℃ ◎ 0.03mmHg
분석 : C18H31ClNO4
계산치 : C 60.41, H 7.89, Cl 9.91
실측치 : C 60.36, H 7.91, Cl 9.92
이와 유사한 방법으로 다음 표 Ⅱ에서와 같은 화합물들을 제조한다.
[표 Ⅱ]
Figure kpo00022
Figure kpo00023

Claims (1)

  1. 하기 일반식(Ⅴ)의 알콜, 포름알데히드 및 하기 일반식(Ⅵ)의 화합물을 산할라이드와 상전이 촉매 존재하에 용매내에서 반응시키고, 이어서 과량의 염기를 첨가함을 특징으로 하여 하기 일반식(Ⅳ)의 화합물을 제조하는 방법.
    Figure kpo00024
    상기 일반식에서 X1은 클로로, 브로모 또는 요도이며, R은 C1-10알킬, C3-10알케닐, C3-10사이클로알킬, C3-10알키닐, C1-5알콕시(C2-5) 알킬, 모노-할로(C2-5) 알킬, 모노-할로(C3-5) 알케닐 또는
    Figure kpo00025
    그룹(여기서 y는 2, 3 또는4이다)이며, 단, R이 알케닐 또는 알키닐일 때, 산소 원자에 결합된 탄소 원자는 인접한 탄소원자와 2중 결합 또는 3중 결합을 형성할 수 없고, R2는 C1-8알킬, C2-8알케닐, C3-8알키닐, C1-8알콕시, C1-8알콕시(C1-5)알킬, 할로(C1-5)알킬, 할로겐, NO2, C1-5알콕시(C1-5)알콕시, 또는 C1-5알콕시 (C1-5) 알콕시 (C1-5) 알콕시이며, R3는 수소, C1-8알킬, C2-8알케닐, C1-8알콕시, C1-8알콕시 (C1-5) 알킬, 할로(C1-5)알킬, 할로겐 또는 NO2이며, R4는 C1-8알킬, 할로(C1-5) 알킬, 할로겐 또는 NO2이며, n은 0, 1 또는 2이다.
KR1019810000880A 1980-03-25 1981-03-18 N-치환된-2-할로 아세트아닐리드의 제조 방법 KR840000238B1 (ko)

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