KR880000088B1 - 아민의 탈알킬화 방법 - Google Patents

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내용 없음.

Description

아민의 탈알킬화 방법

본 발명은 아민을 포함하는 여러가지의 화학물질을 제조하는데 유용한 치환된 아민을 탈알킬화하는 방법에 관한 것이다.

아민기를 갖는 여러가지의 유용한 화학물질을 합성함에 있어서 경유에 따라서는 분자내의 다른 관능기와의 반응 또는 화학적인 변화를 일으키는 분자내의 또다는 부위와의 반응으로 부터 아민기를 보호하여야 할 필요가 있다.

이러한 경우의 아민기 보호 방법은 흔히 본래의 아민기로 용이하게 재생될 수 있는 아민 유도체를 형성시켜 아민기를 보호하는것으로, 카바메이트, 아미드, 이민, 및 N-에테로 원자의 유도체를 형성시켜 아민기를 보호하는 방법이 오래전 부터 사용되어 왔다.

아민기를 보호하는 또 다른 방법으로 본 발명과 특히 관련된 것은 알킬기를 사용하여 보호하는 방법으로, 이러한 방법에 의한 아민기의 보호에서는 알킬기가 용이하게 제거될 수 있다는 것이 중요한 것이다. 질소에 대한 α아릴기를 갖는 아르알킬기들은 환원 공정에 의하여 제거될 수 있으나, 이러한 경우 알킬기는 N-C결합의 절단을 촉진하는 또 다른 관능기를 포함하고 있어야 한다는 것이 T.W.그린의 "유기합성시의 보호기들"(1981.윌리&선)에 상세히 설명되어 있다(아미노기의 보호에 관한 것은 제7장에 기재되어 있다) 알킬기를 사용하여 1급 또는 2급 아민을 보호하는 방법은 일반적으로 대부분의 유기 반응에 대하여 알킬기들이 활성을 나타내지 않으므로 매우 효과적인 방법이기는 하나 같은 이유로 인하여 알킬기의 제거가 매우 곤란한 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 2급 또는 3급 아민으로 부터 치환 또는 비치환된 알킬기를 제거함으로서 상응하는 각각의 1급 또는 2급아민을 제조한 공정에 관한 것이다.

본 발명의 탈알킬화 공정은 아민의 보호기인 알킬기의 제거에 유용할 뿐만 아니라, 알킬기로 치환된 아민기를 포함하는 전구화합물부터 1급 또는 2급 아민을 선택적으로 합성하는 데도 유용한 것이다.

본 발명의 구조식

로 표현되는 아민을 아민내에 존재하는 산기를 중화시키는데 필요한 알카리를 적어도 화학 양론적인 양으로 포함하는 수용액 중에서 알카리와 250℃ 내지 400℃의 온도로 반응시킴으로서 R³기가 수소로 치환된 화합물을 생성시키는 것으로 구성된 1급 또는 2급 아민을 제조하는 탈알킬화 공정을 제공하는 것이다.

여기에서 R¹는 수용성 알칼리용액 내에서 아민의 용해도를 촉진시키는 산 기능을 포함하면서 산성 -OH기를 적어도 하나 포함하는 군들로 부터 선택되며, R²는 수소, 메틸, 벤질, R¹또는 R³, 단, R¹과 R²중의 하나가 -CH₂COOH이면 다른 하나는 -CH₂PO₃H₂일 수 없으며,

(여기에서 R⁴와 R⁵는 각각 수소, 탄소 원자수 1내지 6개의 알킬, 아릴 또는 치환된 아릴이며, R⁶와 R⁷은 R⁴, R⁵, 하이드록시, 탄소원자수 1내지 6개의 알콕시, 아릴옥시, 할로겐, -SH, 탄소원자수 1내지 6개의 티오알킬, -NHR⁶, -NR⁸ ₂(여기에서 R⁸는 탄소원자수 1내지 6개의 알킬기.)로 부터 독립적으로 선택되거나 또는 R²및 질소와 함께 헤테로시클릭기를 형성할 수 있는 것이다.

본 발명에 의한 반응은 다음과 같은 식으로 표현될 수 있다.

여기에서 M은 알카리 금속이고, X는 반응이 알카리 용액내에서 일어날 수 있도록 아민내의 유리산기의 수와 적어도 같은 수 이다. 아민내의 산기 각각에 대하여 알칼리는 통상적으로 1내지 6를 사용하나, 3 : 2내지 3 : 1의 비율로 사용하는것이 바람직하다. R³기는 본질적으로 β탄소원자에 적어도 하나의 수소를 포함하는 알킬기로 상술한 바와 같은 여러가지의 기들로 치환 될수 있는데, 이러한 기들은 본 발명의 탈알킬화 반응을 방해하지 않거나 또는 탈알킬화 반응과 경합하는 반응을 일으키지 않는 기들이다. 분리기인 R³기는 통상적으로 알켄의 형태로 유리되는데, R³기가 에틸, 프로필, 및 이소프로필 같은 간단한 형태인 경우에는 알켄이 가스상으로 형성되므로 생성물을 용이하게 분리 할 수 있는 것이다.

본 발명은 반응을 수용액내에서 행하므로, 반응물질내의 R¹또는 R²기중의 적어도 하나는 아민을 수용성으로 하거나 또는 아민의 수용성 유도체를 생상할 수 있는 산성 -OH기를 포함하고 있어야 한다. R¹으로 적당한 기들로는

가 있다.

반응은 수용액 내에서 250℃ 내지 400℃의 온도에서 행하여 지기 때문에, 이러한 수용성 반응 혼합물에 의하여 저절로 생성되는 압력을 견딜수있도록 오오토풀라브내에서 반응을 행한다.

가장 통상적으로 사용되는 알칼리는 소듐 하이드록사이드이나, 원한다면, 쉽게 이용할 수 있는 포타슘 하이드록사이드도 사용할수 있다.

기타의 알카리금속 하이드록사이드도 사용할 수 있으나, 가격이나 전반적인 효과면에서 일반적으로 바람직하지않다.

본 발명의 공정은 아미노산의 N-알킬 유도체로 부터 아미노산을 제조하는데 특히 유용하게 사용된다. 농학 및 약학적 화합물을 생산하기 위한 중간 물질로서 이용될 수 있으므로 특히 가치있는 아미노산은 글리신, 사르코신 및 이미노디아세트산(IDA)이다.

본 발명에 따르는 다수의 반응들에 의하여 생성된 아미노산들의 수율을 다음의 표에 기재하였다.

각각의 경우에 있어서, 반응온도는 300℃로 하였으며, 알칼리로는 소듐 하이드록사이드를 사용하였다. 반응은 일반적으로 다음과 같이 표현될 수 있다.

본 발명에 유용한 또 다른 아민들로는 아미노메틸포스폰산(AMPA)과 이의 유도체들 및 같은 포스폰산기를 포함하는 아민들이 있다. 여러가지의 N-알킬 유도체들에 대하여 본 발명의 공정을 아래와 같이 행하므로써 생성된 AMPA의 수율을 다음의 표에 기재하였다.

따라서 하나 이상의 알킬기를 제거하고자 하는 경우에는 염기를 화학 양론적인 양이상으로 사용하여 반응 혼합물의 전체적인 희석 요인을 증가시킴으로서 보다 나은 결과를 얻을 수 있었으며 제1차 제거 반응 보다 2차 제거 반응이 현저하게 느리게 일어나는 경우도 관찰할 수 있었다.

다음의 실시예들은 본 발명을 상세히 설명하기 위한 것으로 본 발명이 이에 제한 을 받는 것은 아니다.

[실시예 1]

100ml 용량의 모넬 오오토클라브에 N-이소프로필-N-메틸글리신 5.0g(0.038g몰),50% NaOH 용액 6.0g(0.076몰) 및 물 9ml를 넣고 용액으로 만들었다.

용기를 닫고헤드 부위를 N₂로 수분간 세척한 후, 반응기를 밀폐하고 1시간에 걸쳐서 300℃로 가열하였다. 가열에 의하여 내부의 압력은 6.1×10⁶N/M²까지 상승하였다.

반응을 6시간 동안 300℃로 유지시킨 결과, 프로펜이 유리 되는 것에 의하여 내부의 압력이 7.0×10⁶N/M²까지 상승하였다. (프로펜의 유리는 헤드 부위의 가스를 질량 스팩트럼 분석기로 분석하여 확인하였다.) 가열이 끝나면, 반응기를 냉각하고 과잉의 압력을 유출시킨 후, 반응 혼합물을 희석하였다.

HPLC로 샘플을 분석한 결과 사르코신의 수율은 2.38g(71%)였다. 진한 HCL 6.3ml를 가하여 반응 혼합물을 중화하고 이온-교환 크로마토그라피(앰버라이트 CG-50 수지)를 사용하여 정제한 결과 사르코신을 이론치의 51%의 수율로 얻었다.

[실시예 2]

100ml용량의 모넬오오토클라브에 N-이소프로필 이미노디아세트산 4.27g (24.4mM), 50% NaOH 용액 5.8g(73mM), 및 물 12ml를 넣고 용액으로 만들었다. 반응기를 닫고 헤드부위를 N₂로 세척한 후, 용기를 밀폐하고 300℃로 가열하였다. 용기의 온도가 300℃로 되면, 내부의 압력은 5.82×10⁶N/M²로 되었다. 300℃에서 3시간 동안 가열한 결과 압력은 6.31×10⁶N/M²까지 상승하였다. 반응기를 냉각하고 과잉의 압력을 방출시킨 후, HCl 73밀리몰을 가하여 반응 혼합물을 중화시켰다. HPLC로 분석한 결과 최종의 생성물 용액은 이미노이아세트산 2.07g(64%)과 출발 기질 0.66g(16%)을 포함하고 있었다.

[실시예 3]

100ml 용량의 모넬 오오토클라브에 N-(2-하이드록시에틸)이미노디아세트산 7.15g (40.3mM), 50% NaOH 용액 9.6g(121mM), 및 물 12ml를 넣고 용액으로 만들었다.

반응기의 헤드 부위를 N₂로 밀폐한 수, 300℃로 가열하였다. 반응기의 온도가 300℃로 되면, 내부의 압력은 5.82×10⁶N/M²로 되었다. 300℃에서 3시간 동안 가열한 결과, 내부의 압력은 7.55×10⁶N/M²까지 상승하였다. 반응기를 냉각하고 과잉의 압력을 유출시킨 후, 물 10ml를 가하여 반응 혼합물을 희석시켰다. 진한 HCl 10ml를 가하여 반응액을 중화한 후, HPLC로 분석한 결과 최종의 생성물 용액은 이미노이아세트산 총 4.31g(80.4%) 포함하고 있었다.

[실시예 4]

100ml 용량의 모넬오오토클라브 N, N-디에틸아미노메틸 포스폰산 2.71g (16.2mM), 50% NaOH 용액 6.45g(81mM) 및 물 10ml를 넣고 용액으로 만들었다. 반응기의 헤드 부위를 N₂로 수분간 세척한 후, 밀폐하고 1시간에 걸쳐서 325℃로 가열하였다.

반응기의 내부 압력이 4.65×10⁶N/M²으로 되었다. 300℃에서 5시간 동안 반응을 지속한 결과, 용기 내부의 압력이 7.69×10⁶N/M²까지 상승하였다. 용기를 냉각하고 과잉의 압력을 유출시킨 후, 물 10ml를 가하여 반응 혼합물을 희석하고 진한 HCl 6.6ml을 가하여 중화시킨 다음, 증발 건조하였다. 건조 잔류물을 진한 HCl에 용해하고 NaCl을 여과 제거하였다. 여액을 증발시켜 오일상으로 한후, 이온-교환크로마토그라피(도웩스 50×8-400)로 정제한 결과, 단지 하나의 주 피이크(1.43g)로 분리되었다.

NMR분석한 결과, 이는 아미노메틸 포수폰산 1.38g(76.6%)과 N-에틸 아미노메틸포스폰산 0.05g(2.2%)으로 이루어진 것임을 알 수 있었다.

[실시예 5]

100ml 용량의 모넬오오토클라브 N, N-디이소프로필아미노메틸 포스폰산 3.16g (16.2mM), 50% NaOH 용액 6.4g(81mM) 및 물 100ml를 넣고 용액으로 만들었다. 용기의 헤드부위를 N₂로 수분간 세척한 후, 반응기를 밀폐하였다. 용기를 50분에 걸쳐서 325℃로 가열하고, 이러한 온도를 25분 동안 더 유지시킨 결과 반응기 내부의 압력은 6.25×10⁶N/M²에서 6.80×10⁶N/M²까지 상승하였다. 반응기를 냉각하고 과잉의 압력을 유출시킨 후, 물을 가하여 반응 혼합물을 희석하였다. 진한 HCl 6.7ml을 가하여 반응 용액을 중화하고 증발건조시켰다.

건조잔류물을 진한 HCl에 용해하고, NaCl을 여과 제거하였다. 여액을 증발시켜 오일상으로 한 후, 이온-교환 크로마토그라피(도웩스 50×8-400)로 정제하여 단지 하나의 주 피이크(2.4g)를 얻었다.

NMR분석한 결과, 이물질은 N-이소프로필-아미노메틸 포스폰산 2.25g(90.6%)과 아미노메틸포스폰산 0.15g(8.4%)을 포함하고 있었다.

본 발명에 의하여 생산된 아미노산들은 치료제 또는 식물독제로 사용되는 여러 화학물질을 생산하기 위한 중간 물질로서 유용하게 사용될 수 있는데, 예를 들면, 이미노디아세트산과 아미노메틸포스폰산은 매우 효과적인 접촉성 제초제의 활성성분인 N-포스포노메틸글리신을 제조하는 (여러가지의 다른 공정에서) 출발물질로서 각각 사용될 수 있다.

Claims (2)

1. 구조식

   

   로 표현되는 아민을 산성기를 중화하는데 필요한 알카리를 적어도 화학양론적인양으로 포함하는 수용액 내에서 250℃ 내지 400℃의 온도로 반응시킴으로서 R₁과 R₂중 적어도 하나를 수소로 치환시킴을 특징으로 하는 1급 또는 2급 아민을 제조하는 탈알킬화 방법.

   여기에서 R¹는 수소, 메틸, 에틸, 이소프로필 또는 -CH₂COOH 이고 : R²는 에틸, 이소프로필, -CH₂CH₂N(CH₂COOH)또는 하이드록시에틸이며 ; R¹과 R²는 질소와 함께 헤테로시클릭기를 형성하며 ; R³는 -CH₂COOH 또는 -CH₂PO₃H₂로, R¹는 -CH₂COOH이면 R³는 반드시 -CH₂COOH이어야 한다.
2. 제1항에 있어서, R³가 -CH₂PO₃H₂인 아민을 수용성 소듐하이드록사이드 존재하에서 300℃ 내지 400℃로 가열함을 특징으로 하는 방법.