KR870000804B1 - N-치환 α-아미노산의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

N-치환α-아미노산의 제조방법
본 발명은 글리옥실산의 환원성 아미노화 반응에 의하여 N-치환
Figure kpo00002
-아미노산을 제조하는 방법에 관한 것으로 특히, 수소화 촉매의 존재하에서 글리옥실산을 1차 및 2차 아민으로 환원적으로 아미노화하는 것에 관한 것이다.
본 발명의 공정에 의하여 제조되는 N-치환
Figure kpo00003
-아미노산들은 다양한 용도를 지닌 상당히 중요한 화합물들로, 이들 중 일부는 약품 및 화장품의 제조시 완충제로서 사용되고 있으며, 대부분은 펩티드, 플라스틱 중합체 및 제초제를 제조하는 중요한 중간물질들로서 사용되고 있다.
제초제를 제조하는 중간물질로서 사용되는 예로는 N-벤질글리신을 거쳐서 N-포스포노메틸글리신을 제조하는 미국특허 제3, 835, 000호가 있다.
현재, N-치환,
Figure kpo00004
-아미노산들을 제조하는 데 사용되는 제조방법들은 시간을 요하는 우회식(circuitious)방법들로서 이들중 환원성 아미노화 반응에 의하여 아미노산을 제조하는 대표적인 방법들은 다음과 같다.
글리옥실산과 암모니아를 반응시키고, 귀금속 촉매 특히, 로듐을 사용하여 글리신을 제조하는 헤론의 미국특허 제4, 073, 804호에서는 글리옥실산과 암모니아를 먼저 반응시킨 후, 반응 생성물을 압력용기로 옮기고 수소화하여 글리신을 제조한다. 여기서는 촉매로 팔라듐을 사용하는 데스누엘등(Bull, Soc. Chim, 5, 1, 700-2(1934), Chem. Abstr. 28, Col. 6, 700(1934))의 초기 공정에 관해서도 언급하고 있는데, 헤론에 의하여 지적된 바와 같이, 이 초기공정에 의해서는 글리신 생성물의 단지 이론치의 8%의 수율로 얻어지며, 복합 반응 혼합물로부터도 글리신 생성물을 유도체의 형태로서만 분리시킬 수 있었기 때문에, 상업적인 환원성 아미노화 공정으로 성공적으로 이용될 수 없는 것이었다.
환원성 아미노화 반응에 의하여 글리신 유도체를 제조하는 방법으로는 두 단계의 공정에 의하여 글리신 유도체를 제조하는 스키타와 울프(Chem. Abstr., 21 Col. 2876 (1927))의 방법이 있다. 여기서는 아민과 글리옥실산을 반응시켜 중간물질을 제조한 후, 이 중간물질을 환원성 아미노화반응 조건하에서 수소화 한다. 그런 다음, 이 두단계 공정에 의하여 제조된 글리신 유도체를 다단계 분리 공정으로 처리하여 글리신을 회수하는 데, 조 반응 혼합물로부터 생성물을 회소하는 것은 어려운 일이었다.
N-치환 아미노산들을 제조하는 특히, 귀금속 촉매 존재하의 수중에서 글리신과 장해받은(hindered) 케톤을 반응시켜 N-치환 글리신을 제조하는 제조방법들이 선행기술로 알려져 왔다. 이러한 공정의 예로는 유기용매의 존재하에서 환원성 아미노화 반응을 실시하여 N-치환 아미노산을 제조하는 유럽특허출원 제 0, 079, 767호가 있다. 여기서는 또한, 장해받지 않는 (unhindered) 알데히드와도 같은 반응을 실시하여 이차 및 삼차 아미노산의 혼합물을 제조하고 있는데, 이러한 혼합물은 ″핫폿트(hot pot)″산 가스 세척 공정에서 촉진제로서 유용하게 사용된다. 알데히드와 아미노산간의 반응에 의해서는 N-치환 아미노산의 형성 반응 동안에 물이 손실이 초래된다.
N-치환 아미노산 특히, N-치환 글리신 유도체들을 제조하는 또 다른 방법이 티엔과 훈스버거에 의하여 1955년에 발행된 일련의 간행물들에 발표되었다.
즉, 티엔과 훈스버거는 1955. 1. 29.자 화학과공업에 발표한 ″시드논 (Syd none)의 포토트로픽 헤테로시클릭 유도체 : N-치환 글리신의 신규의 합성법 : 및 모노치환-하이드라진의 일반적 합성법″이란 제하의 논문에서, 3-아미노-피리딘과 에틸글리옥실레이트의 동량을 물에 혼합한 후, 이 용액을 팔라듐 촉매 존재하의 6N-HCI 내에서 수소화하여 N-(3-피리딜)-글리신의 염산염을 제조한다고 보고하였다. 또한, 이들은 J. Am. Chem. Soc. 77,6604 (1959)에 N-(3-피리딜)-글리신 염산염을 제조하는 상기의 반응을 위한 더욱 특정한 조건들을 발표했으며, 아민으로부터 N-치환 글리신을 제조하는 그들의 제조방법이 극히 일반적으로 이용될 수 있다는 것을 증명하기 위하여, 상술한 공정을 확대 실시하여 N-(n-핵실)-글리신 및 N-페닐글리신을 제조할 수 있다는 것을 J. Am. Chem. Soc. 77, 6696, (1955)에 발표한 바 있다. 그러나, 상기한 각각의 반응에 의해서는 단지 글리신의 전구 물질만이 생성되므로, 중간 반응 생성물을 처리한 후에야만 글리신을 얻을 수 있었다.
N-치환 아미노산들은 일본특허출원 제57-156449호의 반응에 의해서도 제조할 수 있는데, 여기서는 알데히드산 또는
Figure kpo00005
-케토산을 암모니아 또는 암모늄염이나 일차아민 또는 일차아민의 염중 어떤 것도 수용액 중에서 반응시켜 N-아실치환 아미노산을 얻을 수 있다. 이 반응에서는 암모니아 또는 아민 1몰당 산 또는 케톤이 2몰 필요하며, 수율도 낮다.
U.K. 특허 제1, 514, 402호에서는 1내지 3개의 올레핀 이중결합을 포함하는 불포화 알데히도산들의 환원성 아미노화 반응에 의하여 포화
Figure kpo00006
-아미노산들을 제조하는데, 여기서는, 불포화 알데히도산을 수용액 중에서 암모늄 또는 알카리금속 하이드록사이드로 먼저 처리하여 알카리 금속의 염으로서 아미노산을 얻은 다음, 이 생성물을 분리하지 않고, 촉매존재하에서 단일 단계로 수소화하여 목적하는 포화아미노산의 알카리금속염을 얻는다.
그런 다음, 상술한 반응에 의하여 제조된 유도체를 한층 더 처리하여 목적하는 아미노산을 회수한다.
그러나 본 발명은 1차 또는 2차 아민과 글리옥실산의 촉매적 수소화 반응에 의하여 N-치환
Figure kpo00007
-아미노산을 제조하는 신규의 제조 방법에 관한 것으로, 본 발명에서는 N-치환
Figure kpo00008
-아미노산이 한단계 반응에 의하여 고수율로 직접적으로 얻어지게 된다. 또한 1차 아미노산을 사용한 선행 기술의 환원성 아미노화 공정에서와 같은 탈알킬화 반응은 일어나지 않으며, 얻어지는 생성물들도 비교적 순수하고 용이하게 회수되는 것들이다.
본 발명에서의 반응은 아민 반응물이 단지 약간 과량으로 존재할 수 있는 양자 수용체의 존재하에서 실시하며, 팔라듐 또는 이리듐으로부터 바람직하게 선택한 수소화 반응 촉매의 존재하에서 반응을 실시하여 목적 생성물을 거의 정량적인 수율로 얻는다.
본 발명의 신규의 제조방법에 의하여 제조된 화합물들의 구조식은 다음과 같다.
Figure kpo00009
여기에서, R과 R1은 수소, 알킬, 아르알킬 및 -CH2-Y로 구성된 군으로부터 각각 선택되며, Y는 전자흡인기,
Figure kpo00010
이고, X는 혜테로 원자기 또는 할로겐이며, R2는 R과 R1중의 하나만 수소라는 조건하에서, 수소, 알킬 및 아르알킬로 구성된 군으로부터 선택된다. M은 소소와 비-간섭 염 형성 양이온들로 구성된 군으로부터 선택된다. 본 발명의 공정은 수소, 촉매유효량의 수소화반응 촉매 및 양자 수용체 존재하의 반응 매질 내에서 구조식
Figure kpo00011
(여기에서, R과 R1은 상기한 바와 같다.)의 아민과 구조식
Figure kpo00012
(여기에서, M은 상기한 바와 같다.)의 화합물을 반응시키는 것을 포함한다. 여기에서, ″알킬″이란 탄소원자수 1내지 18개의 직쇄 및 분지쇄의 알킬기들 및 시클로알킬기들을 의미한다. ″아르알킬″이란 페닐, 나프틸 및 안트릴기들과 같은 아릴기로 적어도 하나가 치환된 알킬기들을 의미한다.
″헤테로원자기″란 본 발명의 공정에서 실시되는 환원성 아미노화 반응을 방해하지 않는 관능기들을 의미하며, 이는 목적하는 N-치환
Figure kpo00013
-아미노산을 제조하는 데 필요한 조건들 하에서 그 자체의 수소화 반응이 진행되지 않는 기들로, 하이드록시, 알콕시, 티올, 티오알킬, 디알킬아미노 및 그 유사물들을 포함한다.
특별한 전자흡인기의 선택은 본 발명이 속하는 기술 분야에선 공지된 것으로, 이에 제한을 받는 것은 아니나, 카르복실, 카르복시메틸, 카르복시에틸, 시아노, 아미도, 티오카르복시, 설포닐, 아릴설포닐, 설피닐 및 그 유사물들 중에서 선택할 수 있다.
비-간섭 염형성 양이온들로는 대표적으로, 알카리금속, 알카리토금속, 암모늄, 저급알킬로 치환된 포스포늄 및 저급알킬로 치환된 설포늄의 양이온들이 있다.
알카리금속들로는 소듐, 포타슘 및 그 유사물들이 있으며, 알카리토금속들로는 마그네슘, 칼슘 및 그 유사물들이 있다. 반응은 아민 반응물이 물에 거의 용해되지 않는 경우에라도 물을 용매로 하여 실시하는 것이 바람직한데, 물은 최종 생성물의 회수를 용이하게 하며, 유기 용매에서와 같은 폐기상의 어려움도 없으므로 용매도 바람직한 것이다.
본 발명의 공정에 의하여, 반응 경로(course)에 대한 제어들이 훤씬 커지게 되므로, 생성물 분배(distribution)에 대한 제어률도 기대 이상으로 커지게 된다. 1차 아민을 사용한 선행기술의 공정들에 의해서는 3차 아민을 포함하는 혼합물들이 얻어지게 되는데, 예를 들면 리난더의 ″유기합성에 있어서의 촉매적 수소화 반응″(Academic Press, 1979)에서와 같이, 선행기술의 공정들에서는 새로이 형성되는 2차 아민에 첨가되는 속도와 출발 물질인 1차 아민에 첨가되는 속도가 거의 같아, 1차 아민이 전부 반응한 경우에 있어서도 잘 해야 2차 아민과 3차 아민의 혼합물이 얻어지게 된다. 그러나, 본 발명에 따르며 1차아민과 글리옥실산이 1대 1 더 나가서는 1.25대 1인 혼합물을 촉매적으로 수소화하는 것에 의하여 1차 아민을 N-치환 2차
Figure kpo00014
-아미노산으로 거의 정량적으로 전환시킬 수 있으며, 또한 이러한 모노 알킬화반응에 의하여 2차 아미노산을 고순도로 제조할 수 있는 것이다.
한편, 원한다면 출발 물질로서 2차 아민을 사용하여 N-치환 3차
Figure kpo00015
-아미노산으로만 된 최종 생성물을 제조할 수 있다. 본 발명의 공정에 의하여 제조된 반응 생성물 내에는 3차 아민이 존재하지 않기 때문에, 모노 알킬화 반응 속도가 3차 아민을 제공하는 제2차의 부가-환원 반응의 반응 속도보다 훨씬 빠르다고 생각할 수 있으나, 반응 속도는 원한다면 2차 아민으로부터 N-치환 3차
Figure kpo00016
-아미노산을 편리하게 생산하기에 적합한 속도인 것이다.
본 발명의 공정은 교반기가 장치된 압력 용기에 반응물들을 넣고 실시하는 데, 대표적인 교반 장치로는 진탕기 또는 교반기 또는 그 유사장치들이 있다.
또한, 용기는 수소가스 주입구와 압력조절 장치가 부착되 있어, 용기내의 압력을 목적하는 압력으로 편리하게 유지시킬 수 있는 것이다.
대부분의 경우에, 100, 000 내지 500, 000N/m2의 압력을 사용하나, 원한다면 약 5, 000, 000N/m2의 압력도 사용할 수 있다. 본 발명의 공정에서는 광범위한 온도범위가 사용되며, 중요한 것은 아니다. 대부분의 경우에 편리한 반응 온도는 약 15℃ 내지 약 85℃의 범위이며, 더 높거나 더 낮은 온도도 사용될 수 있으나 더 높은 온도에서는 불필요한 부산물들이 형성되는 경향이 있다. 대부분의 화학반응에서와 같이, 온도를 포함한 반응 조건들은 사용되는 특정한 반응물들에 적합하도록 조절하는 것이므로, 반응 온도의 상한과 출발물질등의 성질들간에는 함수관계가 있다.
본 발명에 따르면, 부산물이 실질적으로 거의 생성되지 않으므로, 목적 생성물을 용이하게 분리시킬 수 있다. 반응이 완료된 후, 반응 혼합물로부터 촉매를 여과하고 용매를 제거하여 거의 정량적인 수율로 생성물을 얻을 수 있다. 양자 수용체는 촉매를 제거한 후, 생성 혼합물을 중화하여 제거할 수 있다.
촉매는 본 발명이 속하는 기술분야에서 공지되어 있는 여러 방법들을 사용하여 제거할 수 있다. 여과 이외의 방법으로는, 균질 촉매를 사용한 경우에 재결정화에 의하여 촉매로부터 생성물을 분리시키는 방법이 있으며, 다른 경우에는, 촉매를 여과한 후, 저온에서 결정화하여 반응 용매로부터 생성물을 분리시킨다. 그러나, 또 다른 경우에는, 수산화나트륨, 수산화칼륨 또는 그 유사물들과 같은 염기를 사용하여 N-치환
Figure kpo00017
-아미노산을 염으로 전환시켜 반응 용매로부터 생성물을 결정화시킨다. 또한, N-치환
Figure kpo00018
-아미노산은 염산 또는 브롤산과 같은 산을 반응물에 가하여 산염으로 결정화시키는 것에 의하여 산염으로도 얻을 수 있다.
글리옥실산은 어떤 특정한 조건들하에서는 알데히드기의 수화물로서 존재한다는 것이 알려져 있다. 또한 글리옥실산은 알데히드형과 수화물형의 혼합물로서 존재하기도 하며, 알코올성 용매가 사용된 경우에는 헤미아세탈형 및 아세탈형으로 존재한다.
본 발명의 공정에서는 이러한 형태들 중의 어떤 것이나 또는 이러한 형태들의 혼합물도 적당하게 사용될 수 있으므로, 여기서 사용되는 ″글리옥실산″이란 상술한 형태들 중의 어떤 것 또는 상술한 형태들중의 어떤 것들의 혼합물들을 의미한다.
본 발명의 공정에서 사용되는 아민들은 메틸아민, 에틸아민, n-프로필아민, 이소프로필 아민, n-부틸 아민, 이소부틸아민, sec-부틸아민, n-아밀아민, 이소아밀아민, n-펜틸아민, 헥실아민, 옥틸아민, 노닐아민, 데실아민, 운데실아민, 도데실아민, 트리데실아민, 테트라데실아민, 펜타데실아민, 헥사대실아민, 헵타데실아민, 옥타데실아민, 메틸에틸아민, 메틸이소프로필아민, 메틸헥실아민, 메틸노닐아민, 메틸펜타데실아민, 메틸옥타데실아민, 에틸부틸아민, 에틸헵틸아민, 헥실헵틸아민, 헥실옥틸아민, 디메틸아민, 디에밀아민, 디-n-프로필아민, 디-n-아밀아민, 디이소아밀아민, 디헥실아민, 디헵틸아민, 디옥틸아민, 에탄올아민, n-프로판올아민, 이소프로판올아민, 디에탄올아민, N-에틸프로판올아민, N-부틸에탄올아민, 아릴아민, n-부테닐-2-아민, n-펜테닐-2-아민, 2,3-디메틸-부테닐-2-아민, 디-부테닐-2-아민, n-헥세닐-2- 아민 및 프로필렌디아민 같은 일차 또는 이차의 알킬아민, 알킬렌아민, 및 알칸올아민 및 알칸올아민과 아닐린, 메톡시아닐린, 에톡시아닐린, o-, m- 또는 p-톨루이딘, 페닐렌디아민, 벤지딘, 나프틸아민, o,m,p-클로로아닐린 및 그 유사물들과 같은 1차 아릴 아민 및 몰포린, 피페리딘, 피롤리딘 및 그 유사물들과 같은 헤테르시클릭 아민들을 포함하는 여러 종류의 유기아민들로부터 선택될 수 있다.
상기한 아민들은 단지 하나의 예에 불과한 것으로, 본 발명이 이에 제한받는 것은 아니다. 본 발명의 공정에 사용될 수 있는 다른 유기질소화합물들로는 탄소 원자수 1내지 18개의 모노알킬암모늄, 디알킬 암모늄, 모노알케닐 암모늄, 디알케닐 암모늄, 모노알키닐 암모늄, 디알키닐 암모늄, 모노알카놀 암모늄, 디알카놀 암모늄, 헤테로시클릭 암모늄 또는 아틸암모늄 같은 유기암모늄기들이 있다. 몇몇 경우에, 아민은 글리옥실산의 염을 형성하며, 이러한 염은 물에 거의 용해되지 않는 경우에 조차도 본 발명의 공정에 직접 사용될 수 있다.
실재로 사용 가능한 (operable) 유기아민들은 본 발명의 공정에 필요한 조건들 하에서 수소화 반응이 진행되지 않는 상술한 바와 같은 R과 R1기들이 질소원자에 결합되어 있는 것들이다. 그러나 본 발명의 공정에 사용되는 조건들은 R과 R1기의 수소화반응에 대하여 비교적 완화한 조건들이다.
예를 들면, 잘 알려진 바와 같이 벤질기는 수소화반응에 의하여 아민으로부터 제거되어지나, 본 발명에서는 이러한 아민들을 사용하여 N-벤질글리신을 형성시킬 수 있는 것이다.
본 발명의 공정에서, 아민이 약간 과량으로 사용되는 것을 피하고자 하는 경우에는 수산화칼륨, 중탄산나트륨, 탄산 칼륨 및 그 유사물들과 같은 다른 양자 수용체들을 사용할 수 있다. 이러한 염기들은 상술한 바와 같이, 수소화반응 종료후에 염산 또는 황산 같은 산으로 중화시키는 것에 의하여 제거할 수 있느며, 몇몇의 경우에는 상응하는 염들을 다음 반응들에 사용할 수 있다.
본 발명의 공정에서는 반응매질로서 물 이외에, 여러 종류의 수용성 유기용매들을 물과 혼합하여 사용할 수 있는데, 이러한 혼합물들은 반응 공정 동안에 반응물과 생성물들을 용액 상태로 유지시키기 위하여 사용된다.
수용성 유기용매의 사용은 통상적으로 사용되는 아민들이 물에 약간 용해되거나 또는 거의 용해되지 않는 경우에 조차도 목적 생성물을 생성시킬 수 있기 때문에 본 발명의 공정에서는 중요한 것이 아니며, 전적으로 임의로 결정할 문제이다.
반응 속도를 증가시키기 위하여 반응 혼합물에 수용성 유기용매를 가하는 것이 바람직할 수 있는데, 이러한 용매들은 반응 혼합물로부터 회수하여 재사용한다. 대표적인 용매들로는 메탄올, 메탄올 및 이소프로판올과 같은 저급 지방족 알코올이 있으며, 그 이외의 다른 용매로는 1, 4-디옥산과 테트라하이드로구란과 같은 에테르 또는 그 유사물들이 있다. 사용되는 수용성 유기용매의 양은 중요한 것은 아니나, 선택된 출발 물질에 따르는 특정한 조건들에 적합하도록 조절한다.
본 발명의 공정에서 사용되는 촉매는 다른 여러가지 중에서도 니켈, 오스뮴, 팔라듐, 백금, 로듐 및 루테늄과 같은 천이 금속들을 기본 성분으로 하는 공지의 통상적인 수소화 반응촉매들로부터 선택되며, 이러한 촉매들은 탄소 특히, 목탄과 같은 지지체에 결합되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 수소화 촉매로 헥사로듐 헥사데카카르보닐 같은 군질화된 형태의 촉매들을 사용할 수도 있는데, 이러한 촉매들은 최종 생성물로부터 제거되기 위하여 분리 단계들을 한층 더 거쳐야 한다. 고수율을 제공받기 위해서는 팔라듐을 촉매로 사용하는 것이 바람직하다.
반응의 완료는 수소가스의 흡수량이나, NMR 분광법 및 다른 방법들을 이용하여 반응 혼합물을 분석하는 것에 의하여 알 수 있다. 본 발명의 공정에서 사용되는 수소가스의 양은 최초로 사용된 반응 물질들의 양에 따라서 달라진다. 수소의 흡수량은 통상적으로, 반응의 화학양론적 양을 만족시키는 수소의 이론량과 거의 근사하다.
반응이 완료되기까지 걸리는 시간은 농도, 용매, 온도, 사용된 촉매의 종류 및 양과 용기내의 수소 압력등과 같은 반응 조건들에 따라서 달라지게 된다. 본 발명에서는 반응을 1시간 내지 24시간 내에 완료시키는 것이 정상이나, 반응물들을 특정하게 결합시키고자 한다면 반응 시간을 더 길게 할 수도 있다.
다음의 실시예들은 본 발명을 더욱 상세히 예시하기 위한 것으로 본 발명이 이에 제한을 받는 것은 아니다.
[실시예 1]
자기 교반자를 장치한 플라스크에 글리옥실산의 50% 수용액 14.8g을 넣고, 물50m
Figure kpo00019
를 가한 후, 플라스크를 빙욕조에 넣고 교반한다. 그런 다음, 이소프로필아민 7.4g을 15분간에 걸쳐서 적가한다. 이 용액을 탄소상의 5% 팔라듐 2.0g이 들어 있는 파(Parr) 수소화 반응병 내로 옮긴다. 용기의 배출기를 열고 수소가스를 주입한다. 용기를 닫고 압력이 약 300, 000N/m2이 되도록 수소가스를 주입한다. 이러한 첨가-배출공정을 3회 실시한다. 진탕기를 사용하여 반응물을 교반하고, 수소 흡수량(Uptake)을 3시간동안 모니터한다.
용기내의 압력을 감압하고, 여과하여 촉매를 제거한다. 촉매를 물로 수회 세척한 후, 여액들을 합한다. 감압하에서 용매를 제거하여 얻은 고체는 고성능 액체크로마토그라피(HPLC)로 분석한 결과, 순수한 N-이소프로필글리신이었다. 염산염으로서의 순수한 물질을 얻기 위하여, 이 고체를 물에 용해한 후, 10% HCI을 용액의 PH가 약 1로 될때까지 가한다. 그런 다음, 감압하에서 용매를 제거한 후, 잔류하는 고체를 아세트산으로 재결정하여 실제로 순수한 N-이소프로필글리신 염산염으로 고체 14.7g(수율 96%)을 얻었다.
[실시예 2]
생성물을 산염으로 전환시키지 않는 것을 제외하고는 실시예 1의 공정을 반복하여 실시한다. 촉매를 제거하고, 물로 세척한다. 여액들을 합하고, 용액이 약 30m
Figure kpo00020
남아있게 될 때까지 감압하에서 용매를 제거한다. 그런 다음, 용액을 이온 교환 크로마토그라피로 정제하여 실제로 순수한 N-이소프로필글리신 11.1g(수율 95%)을 얻었다.
[실시예 3]
탄소상의 팔라듐 대신에 탄소상의 5% 백금 2.0g을 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1의 공정을 반복하여 실시한다. 72시간 후에 N-이소프로필글리신이 56%의 수율로 얻어졌다.
[실시예 4]
탄소상의 팔라듐 대신 탄소상의 10% 로듐 1.0g을 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1의 공정을 반복 실시한다. 22시간 후에, N-이소프로필글리신이 49%의 수율로 얻어졌다.
[실시예 5]
15
Figure kpo00021
용량의 수소화 반응기에 글리옥실산의 50% 수용액 1, 777g을 넣은 후, 물 3
Figure kpo00022
를 가한다. 이 용액에 물 1
Figure kpo00023
와 이소프로필아민 887g을 용해한 용액을 30분간에 걸쳐서 가한다. 그런 다음, 탄소상의 5% 팔라듐 240g을 물 1
Figure kpo00024
에 혼합한 슬러리를 가한다. 반응기를 밀폐하고, 헬륨 가스로 세척한다. 반응기의 압력을 약 1, 800, 000N/m2의 수소압으로 유지시키고, 주위 온도에서 19시간 동안 진탕한다. 촉매를 여과하고, 물로 세척한 후, 여액들을 합한다. 용매가 극히 소량으로 잔류하게 될 때까지, 감압하에서 용매를 제거한다. 아세톤과 이소프로판올의 용액으로 고체를 결정화하여 97% 순도의 N-이소프로필글리신 1090g(78%)을 얻었다.
[실시예 6]
플라스크에 글리옥실산의 50% 수용액 14.8g을 넣고, 교반하면서 물 100m
Figure kpo00025
를 가한다. 이 플라스크를 5℃로 냉각하고, 용액을 수소화 반응병내로 옮긴 후, 이소프로필아민 5.9g을 천천히 가한다. 그런 다음, 탄소상의 5% 팔라듐 2.0g을 수산화나트륨 0.5g과 같이 가한다. 이 혼합물을 수소로 세척하고, 수소를 300, 000N/m2이 되도록 채운다. 2시간 동안 진탕한다. N-이소프로필글리신이 88%의 수율로 얻어졌다.
[실시예 7]
플라스크에 글리옥실산의 50% 수용액 14.8g을 넣고, 교반하면서 물 100m
Figure kpo00026
를 가한다. 플라스크를 5℃로 냉각하고, 용액을 수소화반응 병내로 옮긴다. 그런 다음, 이소프로필아민 5.9g을 천천히 가한 후, 탄소상의 5% 팔라듐 2.0g을 수산화나트륨 1.0g과 같이 가한다. 이 혼합물을 수소로 세척하고, 수소를 약 300, 000N/m2의 압력이 되도록 채운다. 2시간 동안 진탕하고, 촉매를 여과한 후, 물로 세척한다. N-이소프로필글리신이 92%의 수율로 얻어진다. 새로운 촉매대신 전술한 촉매를 사용하여 또 다른 반응 혼합물을 동량으로 제조한다. 촉매를 여과하고, N-이소프로필글리신을 96%의 수율로 얻었다. 회수된 촉매를 상기의 공정에 다시 사용하여, 이 제 2 공정에서 목적 생성물을 89%의 수율로 얻었다.
[실시예 8]
이소프로필아민 대신 메틸 아민 3.9g을 사용하는 것을 제외하고는 실시예 2의 공정을 반복 실시한다. N-메틸-글리신이 74%의 수율로 얻어졌다.
[실시예 9]
이소프로필아민 대신 글리신 9.4g을 사용하는 것을 제외하고는 실시예 2의 공정을 반복 실시한다. 이미노디아세트산이 73%의 수율로 얻어졌다.
[실시예 10]
이소프로필아민 대신 시클로헥실아민 12.4g을 사용하는 것을 제외하고는 실시예 2의 공정을 반복 실시한다. N-시클로-헥실글리신이 85%의 수율로 얻어졌다.
[실시예 11]
이소프로필아민 대신 에틸아민 5.6g을 사용하는 것을 제외하고는 실시예 2의 공정을 반복 실시한다. N-에틸글리신이 93%의 수율로 얻어졌다.
[실시예 12]
이소프로필아민 대신 디에틸아민 9.1g을 사용하는 것을 제외하고는 실시예 2의 공정을 반복 실시한다. 반응 시간을 24시간으로 연장하여 N, N-디에틸글리신을 60%의 수율로 얻었다.
[실시예 13]
이소프로필아민 대신 벤질아민 13.4g을 사용하는 것을 제외하고는 실시예 2의 공정을 반복 실시한다. N-벤질-글리신이 89%의 수율로 얻어졌다.
[실시예 14]
플라스크에 글리옥실산의 50% 수용액 72.3g을 넣고, 물 100m
Figure kpo00027
를 가한다. 이 용액을 교반하면서 빙욕조 내에서 냉각한다. 그런 다음, 물 100m
Figure kpo00028
에 에탄올아민 37.3g을 용액으로 처리한다. 이 용액을 수소화 반응 병내로 옮기고, 탄소상의 5% 팔라듐 8.1g을 가한다. 용기를 수소로 세척하고, 약 400, 000N/m2의 수소압으로 유지시킨다. 반응기를 4시간 동안 진탕한다. 그런 다음, 반응 생성물로부터 촉매를 여과하고, 물로 세척한다. 용액으로부터 생성물을 결정화하여 N-(2-하이드록시에틸)-글리신을 52.4g(수율 90%)을 얻었다.
[실시예 15]
플라스크에
Figure kpo00029
-알라닌 44.5g, 글리옥실산의 50% 수용액 74.0g 및 물 150m
Figure kpo00030
를 넣는다. 이 혼합물을 수소화반응 병내로 옮긴 후, 탄소상의 5% 팔라듐 10.0g을 가한다. 용기를 수소로 수회 세척하고, 수소 가스를 사용하여 약 300, 000N/m2의 압력을 유지시킨다. 22시간 동안 반응시킨 후, 촉매를 여과하고 뜨거운 물로 세척한다. 여액들을 합한 후, 용매를 제거하여 얻어진 잔류물을 물/에탄올로 재결정하여 N-카르복시메틸-
Figure kpo00031
-알라닌 35.8g(수율 78%)을 얻었다.
[실시예 16]
용매로 물 대신 메탄올과 물이 1 : 1로 혼합물 50m
Figure kpo00032
를 사용하는 것을 제외하고는 실시예 2의 공정을 반복 실시한다. N-이소프로필글리신이 93%의 수율로 얻어졌다.
[실시예 17]
탄소상의 5% 팔라듐 1g을 사용하고, 반응 온도를 50℃로 하는 것을 제외하고는 실시예 6의 공정을 반복 실시한다. N-이소프로필글리신이 91%의 수율로 얻어졌다.
[실시예 18]
반응 온도를 80℃로 하는 것을 제외하고는 실시예 17의 공정을 반복 실시한다. N-이소프로필글리신이 94%의 수율로 얻어졌다.
[실시예 19]
탄소상의 5% 팔라듐을 0.5g 사용하는 것을 제외하고는 실시예 18의 공정을 반복 실시한다. N-이소프로필글리신이 91%의 수율로 얻어졌다.
[실시예 20]
500m
Figure kpo00033
용량의 수소화반응 병내에 글리옥실산의 50% 수용액 14.8g을 넣고, 교반하면서 물 50m
Figure kpo00034
와 50% NaOH 2.0g을 가한다. 이 플라스크를 5℃로 냉각한 후, n-펜틸아민 8.7g을 교반하면서 천천히 가한다. 탄소상의 5% 팔라듐 2.0을 가한다. 이 혼합물을 수소로 세척하고, 300, 000N/m2의 수소합을 유지시킨다. 40℃에서 3시간 동안 진탕한다. n-펜틸글리신 10.5g (72.4%)이 얻어졌다.

Claims (31)

  1. 수소, 촉매유효량의 수소화 반응촉매 및 양자 수용체 존재하의 반응 매질내에서 구조식
    Figure kpo00035
    의 아민과 구조식
    Figure kpo00036
    의 글리옥실레이트를 반응시키는 것을 특징으로 하는 구조식 R1-
    Figure kpo00037
    로 표현되는 N-치환
    Figure kpo00038
    -아미노산 및 그 유도체들의 제조 방법(여기에서, R과 R1은 수소, 알킬, 아르알킬 및 -CH2-Y로 구성된 군으로부터 선택되며, Y는 전자흡인기, -CH2-
    Figure kpo00039
    이고, X는 헤테로 원자기 또는 할로겐이며, R2는 R과 R1중의 하나만 수소라는 조건하에서, 수소, 알킬 및 아르알킬로 구성된 군으로부터 선택된다. M은 수소와 비-간섭 염-형성 양이온들로 구성된 군으로부터 선택된다.)
  2. 제 1 항에 있어서, R1이 수소이고, R은 알킬임을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, R1이 이소프로필임을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 2 항에 있어서, R1이 n-펜틸임을 특징으로 하는 방법
  5. 제 2 항에 있어서, M이 수소임을 특징으로 하는 방법
  6. 제 5 항에 있어서, 수소 촉매가 지지체와 결합된 팔라듐임을 특징으로 하는 방법
  7. 제 6 항에 있어서, 반응 매질이 물임을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 1 항에 있어서, R이 아르알킬이고 R1은 수소임을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 7 항에 있어서, R이 벤질임을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 9 항에 있어서, M이 수소임을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 1 항에 있어서, R이
    Figure kpo00040
    이고, R1은 수소이며, M도 수소임을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 11항에 있어서, X가 하이드록실기이고, R2가 수소임을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 1 항에 있어서, R이 -CH2-Y이고, R1은 수소이며, M도 수소임을 특징으로 하는 방법.
  14. 제13항에 있어서, Y가 카르복실임을 특징으로 하는 방법.
  15. 제 1 항에 있어서, M가 염-형성 양이온임을 특징으로 하는 방법.
  16. 제 1 항에 있어서, 양자 수용체가 아민 반응물임을 특징으로 하는 방법.
  17. 제 1 항에 있어서, 양자 수용체가 알카리금속 하이드록사이드임을 특징으로 하는 방법.
  18. 제17항에 있어서, 양자 수용체가 수산화 나트륨임을 특징으로 하는 방법.
  19. 제17항에 있어서, 구조식(Ⅲ)의 화합물 대 구조식 (Ⅳ)의 화합물의 몰비가 1 : 1임을 특징으로 하는 방법.
  20. 제 1 항에 있어서, 구조식(Ⅲ)의 화합물이 수용액으로 존재함을 특징으로 하는 방법.
  21. 제 1 항에 있어서, 온도가 약 15℃ 내지 약 85℃의 범위임을 특징으로 하는 방법.
  22. 제 1 항에 있어서, 수소화반응 촉매가 니켈, 오스뮴, 팔라듐, 백금, 이리듐, 로듐 및 루테늄으로 구성된 군으로부터 선택됨을 특징으로 하는 방법
  23. 제 7 항에 있어서, 수소화반응 촉매가 탄소지지체상에 존재한다는 것임을 특징으로 하는 방법.
  24. 제 1 항에 있어서, R과 R1이 알킬이고, M가 수소임을 특징으로 하는 방법
  25. 제 1 항에 있어서, M이 수소임을 특징으로 하는 방법
  26. 제25항에 있어서, 구조식(Ⅳ)의 화합물이 수화물의 형태로 존재함을 특징으로 하는 방법
  27. 제 1 항에 있어서, 반응 매질이 물 또는 물과 수용성 유기용매의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택됨을 특징으로 하는 방법.
  28. 제27항에 있어서, 유기용매가 메탄올, 에탄올 및 테트라하이드로푸란으로 구성된 군으로부터 선택됨을 특징으로 하는 방법.
  29. 제 1 항에 있어서, 글리옥실 산의 수용액과 이소프로필아민을 반응시키고 이 반응 혼합물을 탄소 지지체상의 팔라듐 촉매 존재하에서 수소화하는 것을 특징으로 하는 방법.
  30. 제 1 항에 있어서, 양자 수용체가 알카리금속 카르보네이트임을 특징으로 하는 방법.
  31. 제 1 항에 있어서, R이 에틸임을 특징으로 하는 방법.
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