KR870000956B1 - α-염소화 클로로포르메이트의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

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Description

α-염소화 클로로포르메이트의 제조방법
본 발명은 다음 일반식(Ⅰ)의 α-염소화 클로로포르메이트의 신규한 제조방법에 관한 것이다.
Figure kpo00001
상기식에서
R은 수소원자, 또는 치환되거나 비치환된 혜테로사이클릭 라디칼 또는 방향족 탄화수소 라디칼이며 :
n은 정수이다.
오랫동안, 상기 일반식(Ⅰ)의 화합물은, 목적 생성물로부터 분리하기가 다소 쉬운 다수의 제2의 유도체를 동시에 형성하는 클로로 포르메이트 RCH2OCOCl의 광화학적 염소화 반응에 의해서만이 제조되었다. 최근에 다소 순수한 α-염소화 유도체를 수득할 수 있는 신규방법이 프랑스공화국 특허원 제2,482,587 및 2,516,075호에기술되었다.
이 공정은 반응매질 중에서 한쌍의 이온(즉, 이중 하나는 할라이드이고 다른 하나는 상기 음이온에 친핵성을 부여함으로써 음이온이 알데히드 기능기(들)을 공격할 수 있도록 음이온으로부터 충분히 분리된 양이온이다)을 생성할 수 있는 촉매의 존재하에서 매우 다양한 구조를 갖는 알데히드에 포스겐을 작용시키는 방법을 기초로 한 것이다. 이 공정에서는 시약의 수송 및 저장뿐만 아니라 반응하는 동안 그것을 취급하는데 있어서 매우 특별한 안전상 주의를 필요로 하는 포스겐을 다량 취급하여야 한다. 이러한 매우 독성이 강한 시약은 사실상 주위온도 및 그 이상에서 특히 높은 증기압을 갖는다.
따라서, 특히 조작조건 및 안전조건에 직면할 때마다 보다 쉽게 수행할 수 있는 α-염소화 클로로포르메이트를 제조하는 다른 일반적인 유용한 방법이 요구되어 왔다.
본 발명에 따른 공정은, 보스겐의 사용으로 인해 야기되는 엄격한 안전조건하에서 조작해야 할 필요없이, 여러가지 α -염소화 클로로포르메이트를 제조하는데 응용될 수 있다.
본 발명은 매질중에서 직접 또는 간접으로 한쌍의 이온(여기에서 음이온은 할라이드이며 따라서 반대전하의 이온에 대한 양이온의 인력은 음이온이 알데히드 기능기를 공격하기에 충분하도록 약하고 양이온은 또한 매질중의 클로로포르메이트 기능기와 반응하지 않는다)을 유리시킬 수 있는 화합물의 존재하에, 일반식R(CHO)n의 알데히드를 트리클로로메틸 클로로포르메이트 ClCOOCCl3및 디(트리클로로메틸) 카보네이트 Cl3COCOOCCl3중에서 선택된 트리클로로메틸 유도체와 반응시킴을 특징으로 하는 일반식(Ⅰ)의 α-염소화 클로로포르메이트의 제조방법에 관한 것이다.
Figure kpo00002
상기식에서,
R은 수소원자 또는, 치환되거나 비치환된, 지방족 탄화수소 라디칼, 특히 C1- C12라디칼, 방향족 또는 헤테로사이클릭 라디칼이며,
n은 정수이다.
반응은 제3의 존재물인 용매의 존재 또는 부재하에서 수행할 수 있다.
사용된 트리클로로메틸 유도체는 포스겐보다 현저히 낮은 증기압을 가지며 취급시 직면하는 위험은 무척 작다. 트리클로로메틸 유도체는 예를들면, 메틸 클로로포르메이트 또는 디메틸 카보네이트를 광화학적으로 염소화시키는 공정을 포함하는 문헌[참조 : Organic Synthesis 59p195-201 John WILEY and Sons]에 기술된 방법에 의해 제조할 수 있다.
본 발명에 따른 공정은 단 하나의 알데히드 기능기를 가진 화합물에 적용될 수 있으며, 또한 하나이상의 알데히드 기능기를 가진 화합물에도 적합하다.
알데히드로서 포름알데히드가 언급될 수 있으며, 이는 그의 중합반응을 방지하는데 필요한 주의를 기울인다면 정량적으로 반응한다. 그러나 아세트알데히드, 발레르알데히드, 클로랄, 아크로레인 및 사이클로헥실 카복스알데히드 뿐만 아니라 벤즈알데히드, 2-클로로벤즈알데히드 또는 테레프탈산 알데히드도 또한 사용될 수 있다. 이 화합물로만 제한되는 것은 아니다. 다른 고분자량이고 복잡한 알데히드가 출발물질로서 사용될 수도 있다.
하기의 화합물들이 매질 중에서 적합한 한쌍의 이온을 유리시킬 수 있는 화합물로 언급될 수 있다 : 피리딘 및 알킬피리딘, 질소에서 이치환된 아미드, 우레아, 사치환된 티오우레아, 및 바람직하게는 테트라부틸우레아 및 테트라메틸우레아, 헥사메틸포스포트리아미드를 포함하여 질소에서 치환된 포스포로아미드및이들과 이미 정의한 트리클로로메틸 유도체와 같은 염소화제와의 반응생성물.
다음 일반식의 4급 암모늄 할라이드도 또한 사용될 수 있다 :
Figure kpo00003
상기식에서
X는 할로겐을 나타내고,
라디칼 R1, R2, R3, 및 R4는 탄소원자의 합이 16이상인, 바람직하게는 양전하를 띠는 질소가 트리부틸벤질암모늄 클로라이드에서와 같이 당면한 환경에서 거대 치환체에 의해서 충분히 차폐되도록 각 그룹이 4개 이상의 탄소원자를 갖는 탄화수소그룹이다.
금속 할라이드가 알칼리 또는 알칼리토금속과 함께 사용될 수도 있는데, 여기에서 양이온은 크라운에테르 또는 크립탄트(Cryptant)(예를들면 크라운에테르 18/6 또는 디아자-1, 10-헥사옥사-4, 7, 13, 16, 21, 24-비사이클로(8, 8, 8) 헥사코잔 및 칼륨클로라이드)에 의해 격리된다.
Figure kpo00004
상기에서, 할라이드는 클로라이드, 브로마이드 또는 요오다이드이나, 클로라이드가 바람직하다.
본 발명의 방법을 실시하는 경우에, 메질에 첨가되는 상기 화합물의 양은 사용되는 알데히드의 성질 및 이 화합물의 성질에 따라 변화된다.
일반적으로는 이 물질을 알데히드에 대여 0.5내지 10몰%, 바람직하게는 2내지 7몰%로 사용한다. 그러나 특별한 경우에 있어서는 어떤 중요한 단점도 없이 50%까지의 양으로 이 화합물을 첨가할 수 있다.
본 발명에 따른 반응은 특히 시약이 선택된 온도에서 액체인 경우에는 용매 부재하에서 수행할 수 있거나, 불활성 용매, 즉 비양자성 및 비극성이거나 거의 극성이 없는 용매, 예를들면 염소화 또는 비-염소화 지방족탄화수(사염화탄소, 클로로포름, 메틸렌클로라이드 또는 헥산) 또는, 톨루엔 및 클로로벤젠과 같은 방향족탄화수소중에서 수행할 수 있다. 용해된 염산이 함유되지 않은 무수용매를 사용하는 것만이 중요하며 그렇지 않으면 공정의 수율은 현저히 감소될 수 있다. 반응 혼합물은 -10℃내지 100℃의 온도, 더욱 특히는 0℃내지 70℃의 온도에서 유지시키는 것이 바람직하며, 이 온도가 특히 최종생성물의 매짐성(fragility)의 함수가 된다.
본 발명의 방법에 따라서 합성을 수행함에 있어 추천되는 방법은 가장 일반적으로는 필요에 따라 냉각시킬 제3의 용매의 존재 또는 부재하에서 할라이드 이온을 방출하는 부가 화합물 및 알데히드를 습기가 차단된 반응기 내에서 혼합하고 매질에 트리클로로메틸 유도체를 가한 후, 필요시 최종적으로 혼합물을 가열화여 적합한 반응온도를 유지시키는 단계로 이루어진다.
본 발명은 하기 실시예에 의해서 설명되지만 그들 실시예로만 한정되는 것은 아니며 특히 본 발명에 따른 공정은 상당히 다량의 시약에 적용될 수 있다. 본 발명에 따른 공정은 특히 특정 페니실린 및 세포로스포린의 제조시, 염기구조의 치료학적 특성을 개선하기 위해 카복실산 기능기를 보호하는데 유용되는 α-염소화 클로로포르메이트를 용이하게 제조할 수 있다. α-염소화 클로로포르메이트는 모르피난 계열에서 3급 아민을 선택적으로 N-탈알킬화시키는데 또한 사용될 수 있다[참조 : Journal of Organic chemistry 1984-49, p2081-2082]
[실시예 1]
1-클로로에틸 클로로포르메이트
사용된 반응은 다음과 같다 :
2CH3CHO+Cl3COCOCl→2CH3CHClOCOCl 테트라부틸우레아와 POCl3, CO Cl2, Cl3COCOCl 및 Cl3COCOOCCl3와 같은 염소화제를 함께 가열하여 제조될 수 있는 1.6g(0.004몰)의 클로로테트라부틸암모니움클로라이드
Figure kpo00005
및 3.52g (0.08몰)의 아세트알데히드를 칼슘 클로라이드트랩(trap)이 달린 환류컨덴서 및 교반기가 부착된 50㎖ 반응기에 가한다. 20내지 30℃의 온도를 유지시키면서 약 20분동안 교반하면서 9.5g (0.048몰)의 Cl3COCOCl을 적가한다. 첨가가 완결된 후 1/2시간동안 교반을 계속한다.
반응 혼합물을, 하나의 분취 샘플에 대한 적외선 분광분석(infrared spectro-metry)및 NMR(nuclear magnetic resonance)에 의해서 분석한다. 이런 방법으로 모든 아세트알데히드가 반응하였으며(NMR에서 9.7ppm에서의 특징적인 4중선이 소실됨), 1-클로로에틸 클로로포르메이트로 전환되었음을 확인할 수 있다(NMR에서 CH3의 양자에 상응하는 1.85ppm에서의 이중선 및 CH의 양자에 대한 6.44ppm에서의 4중선)카보네이트 카보닐의 특징적 주파수는 1780㎝-1이다.
반응이 완결되면, 불용성 물질을 분리하고, 최종생성물은 증류에 의해 분리한다. 생성물의 비점은 18, 950Pa(150mmHg)하에서 68℃이다.
[실시예 2]
1-클로로에틸 클로로포르메이트
첨가물질로 피리딘을 사용하여 실시에 1의 방법에 따라 수행한다.
즉, 3.1g (0.07몰)의 아세트알데히드, 0.3g (0.004몰)의 피리딘 및 8.5g (0.04 3몰)의 트리클로로메틸 클로로포르메이트를 함께 반응시킨다. 클로로포르메이트를 가한 후에 온도를 20내지 25℃로 2시간 동안 유지시킨다. 이 시점에서 반응매질의 NMR분석은 최종 생성물이 96.3%의 수율로 수득된다는 것을 나타낸다.
[실시예 3]
1-클로로에틸 클로로포르메이트
피리딘 대신에 1.1g (0.0035몰)의 무수벤질-트리(n-부틸)암모늄 클로라이드를 사용하여 전술한 실시예의 방법에 따라 수행한다. NMR에 의해서 측정된 수율은 81.3%이다.
[실시예 4]
1-클로로에틸 클로로포르메이트
다량의 반응물을 사용하여 실시예 3의 방법에 따라 수행한다.
21.5g (0.48몰)의 아세트 알데히드, 7.6g (0.024 몰)의 벤질트리(n-부틸)-암모늄 및 53g (0.27몰)의 트리클로로메틸 클로로포르메이트를 함께 반응시킨다. 반응이 완결되면 반응 혼합물을 감압(2660Pa)하에서 증류시켜 20내지 40℃의 온도에서 증류되는 60.6g의 분획을 수득한다. 이 분획을 대기압하에서 2차 증류하여 비점 117℃및 굴절율 nD20 1.4220을 감는 52.4g의 1-클로로에틸 클로로포르메이트를 수득한다. 총 수율은 77%이다.
[실시예 5]
크라운 에테르 및 염화칼륨의 존재하의 1-클로로에틸 클로로포르메이트
0.5g (0.007몰)의 염화칼륨 및 머크-다름스타트(MERCK-Darmstadt : We st Germany)에 의해 시판되는, 1g (0.0004몰)의 크라운 에테르 18-6의 혼합물을 사용하여 실시예 2의 방법에 따라 수행한다. NMR에 의해 측정될 반응 수율은 52.4%이다.
[실시예 6]
α-클로로벤질 클로로포르메이트
실시예 1에서 사용된 장치와 유사한 장치에 7.5g (0.07몰)의 벤즈알데히드 및 0.3g (0.004몰)의 피리딘을 도입시킨다. 혼합물을 45℃로 조정하고 10분에 걸쳐서 8.5g (0.043몰)의 트리클로로메틸 클로로포르메이트를 적가한다. 45℃에서 2시간 동안 교반한후, NMR분석에 의해서 모든 알데히드가 다음 구조식의 α-염소화클로로포르메이트로 전환되었음을 확인할 수 있다.
Figure kpo00006
[실시예 7]
클로로메틸 클로로포르메이트
사용된 반응은 하기와 같다 :
2HCHO+Cl3COCOCl→2ClCH2OCOCl
이 방법은 포름알데히드의 특별한 반응성, 특히 그의 중합화 용이성 때문에 본 실시예의 화합물의 제조에 대해 특이점이다. 우선, 매질을 0℃로 냉각시키면서 7g (0.0 35몰)의 트리클로로메틸 포르메이트 및 1.4g (0.004몰)의 무수벤질트리(n-부틸)암모늄 클로라이드를 실시예 1에서의 장치와 동일한 장치에 도입시킨 다음 P2O5의 압력하에서 13Pa의 진공하에 미리 건조시킨 2.5g의 파라포름 알데히드를 가열하여 수득한 2.5g의 포름알데히드를 가한다. 반응매질에, 액침된 튜브를 사용하여 포름알데히드 증기를 매질의 표면 아래에 도입시킨다. 0℃에서 한시간 동안 교반한 후, NMR분석에 의해서 반응이 완결되었음(5.7 ppm에서 단일선)이 확인된다.

Claims (6)

  1. 음이온은 할라이드이며 양이온은 반대전하의 이온에 대한 인력이 매우 약하여 음이온이 알데히드 기능기를 공격하도록 하며 또한 매질의 클로로포르메이트 기능기와 반응하지 않는 경향이 있는 한쌍의 이온을 매질중에서 직접 또는 간접적으로 유리시킬 수 있는 화합물의 존재하에서, 일반식 R(CHO)n의 알데히드를 트리클로로메틸 클로로포르메이트 ClCOOCCl3및 디(트리클로로메틸)카보네이트 Cl3COCOOCCl3중에서 선택된 트리클로로메틸 유도체와 반응시킴을 특징으로 하여, 하기 일반식(Ⅰ)의 α-염소화 클로로메이트를 제조하는 방법.
    Figure kpo00007
    상기식에서
    R은 수소원자이거나, 치환되거나 비치환된 헤테로-사이클릭 라디칼 또는 지방족 또는 방향족 탄화수소 라디칼이고 :
    n은 정수이다.
  2. 제1항에 있어서, 한쌍의 이온을 유리시키는 화합물이 피리딘 및 알킬피리딘 N-N이치환된 아미드, 사치환된 우레아 및 티오우레아, 질소에서 치환된 포스포로아미드 뿐만 아니라, 이들과 트리클로로메틸 유도체를 포함하는 염소화제와의 반응 생성물, 거대 4급 압모늄 할라이드, 및 양이온이 크라운에테르 및 크립탄트에 의해서 격리된 알칼리 또는 알칼리토금속 할라이드로부터 선택됨을 특징으로 하는 방법.
  3. 제2항에 있어서, 언급된 화합물이 알데히드에 대해 0.5내지 50몰%의 양, 바람직하게는 2내지 7몰%의 양으로 사용됨을 특징으로 하는 방법.
  4. 제3항에 있어서, 반응을 염산부재하에 및 무수매질 중에서 용매부재하에 수행함을 특징으로 하는 방법.
  5. 제3항에 있어서, 반응을 미량의 물 및 염산의 부재하에 비극성이거나 거의 극성이 없는 비양자성 용매중에서 수행함을 특징으로 하는 방법.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 반응을-10℃내지 100℃ 사이의 온도, 특히 0내지 70℃의 온도에서 수행함을 특징으로 하는 방법.
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