KR900001081B1

KR900001081B1 - 4-아실-5-피라졸릴 4-톨루엔 술포네이트 유도체의 제법

Info

Publication number: KR900001081B1
Application number: KR1019860005355A
Authority: KR
Inventors: 지옥표; 박노상; 이재현; 임동철
Original assignee: 재단법인 한국화학연구소; 채영복
Priority date: 1986-07-02
Filing date: 1986-07-02
Publication date: 1990-02-26
Also published as: KR880001607A

Abstract

내용 없음.

Description

4-아실-5-피라졸릴-4-톨루엔 술포네이트 유도체의 제법

본 발명은 제초제 등으로서 용도를 갖는 4-아실-5-피라졸릴 4-톨루엔 술포네이트 유도체의 신규제법에 관한 것이다.

즉, 본 발명은 우선 다음에 나타낸 1)식에 따라 디케토 화합물(I)과 히드라진 유도체(II)와의 반응에 의해 5-피라졸론 유도체(III)를 얻고, 다음으로 2)식에 따라 화합물(III)과 아실할라이드(IV)와의 반응에 의해 4-아실-5-히드록시 피라졸 유도체(V)를 얻은 다음 3)식에 따라(V)와 4-톨루엔 술포닐 클로라이드(VI)와의 반응에 의해 목적화합물인 4-아실-5-피라졸릴 4-톨루엔 술포네이트 유도체(VII)를 제조하는 것이다.

상기 식 1), 2) 및 3)에서 R₁, R₃및 R₄는 C₁~C₁₀의 알킬 및 아릴기를 나타내며 R₂는 히드록시기, 알콕시기, 아미노기, 아닐리드기 및 할로겐기를 뜻하고, X는 불소, 염소, 취소 및 요오드를 나타낸다.

종래의 4-아실-5-피라졸릴 4-톨루엔 솔포네이트 유도체(VII)의 제법으로는, 예를 들면 일본국 특개소 50-126830에 의하여 상기식중의 화합물(III)과 (IV)를 이소프로판올 용매중에서 알칼리토금속류의 수산화물의 존재하에서 반응시켜 화합물(V)을 얻고, 이것을 벤젠 용매중에서 트리에틸아민 촉매하에서 화합물(VI)과 반응시킴으로써 목적화합물(VII)을 제조하는 방법이 알려져 있다.

그러나 이 방법에서는 2)식과 같이 화합물(III)과 (IV)를 반응시킬 때 목적물(V)의 수율이 70% 이하로 낮으며 또 부생물로서 유리산이 다량 생성된다. 또한 3)식에서와 같이 화합물(V)와 (VI)을 반응시킬 때 반응계에서 생성되는 트리에틸아민 염산염으로부터 고가의 트리에틸아민의 회수를 필요로 하며 또 목적물(VII)의 수율, 선택율도 공업적으로 만족할만한 것이 못된다.

또한 원료인 5-피라졸론 유도체(III)를 따로 만들어야 하는 불편함이 있다. 이와 같이 종래 공지의 방법은 1)식, 2)식 및 3)식에서 사용되는 용매와 촉매가 각각 다른 불편함이 있을뿐 아니라, 2)식의 반응을 행하기 위해서는 1)식 또는 다른 방법에 의해서 생성물(III)을 분리, 취득해야 하며, 3)식의 반응을 속행하기 위해서는 2)식에 의한 반응 혼합물로부터 생성물(V)을 분리, 취득할 필요가 있다, 따라서 반응을 연속적으로 행하는 것이 불가능하며, 더욱이 종래 제법에 의해 2)식의 반응에서 얻어지는 생성물(V)에는 부산물로서 유리산이 다량 혼재하고 있기 때문에 그대로 3)식의 원료로서 사용한다면 불순물인 유리산과 화합물을 (VI)와의 반응이 야기되어 산 무수물 등이 부생하는 한편 화합물(V)와의 반응에 의해 4-아실-5-피라졸릴 에스테르 유도체 등이 동시에 생성되므로 목적물(VII)의 수율 및 선택율이 현격히 저하되는 단점이 있다. 이 때문에 2)식의 반응 생성물로부터 부생된 유리산을 제거하는 조작을 필요로 하지만 이 부생물과 목적생성물(V)와의 산성도는 매우 비슷하기 때문에 화학적 분리, 정제의 많은 곤란이 따른다.

본 발명자들은 이러한 실정을 감안하여 화합물(I)을 원료로 하고 중간체(III)과 (V)를 경유하여 목적물(VII)을 공업적으로 높은 수율로 보다 간편하게 합성하고자 하였다. 그 결과 상기 1)식의 반응에 있어서 용매로서 탄소수 1~6의 알콜, 탄소수 1~6의 알킬시안 화합물, 또는 이들의 혼합용매를 사용하여 반응을 행하고 생성물(III)을 분리함이 없이 촉매로서 금속탄산염을 첨가하여 2)식의 반응을 행하면 탁월한 고수율로 화합물(V)을 얻을 수 있으며 더욱이 유리산 등의 부생도 극히 작을뿐만 아니라 2)식의 반응에서 적당한 촉매와 염기는 3)식의 반응에서도 아주 유효하게 작용하는 것을 발견하고 화합물(I), (II) 및 (VI)등을 원료로 하여 한 용기내에서 연속적으로 반응시킴으로써 목적물(VII)을 고수율, 고선택율로 제조할 수 있는 기술을 개발했다.

즉, 본 발명은 1,3-디케토 화합물과 히드라진 유도체를 탄소수 1~6의 알콜, 탄소수 1~6의 알킬시안 화합물 또는 이들의 혼합용매중에서 반응시켜 5-피라졸론 유도체를 얻는 제1반응과, 제1반응의 반응혼합물에 금속탄산염과 아실할라이드를 첨가하여 액중의 5-피라졸론 유도체와 반응시켜 4-아실-5-히드록시 유도체를 얻는 제2반응 및 제2반응의 반응 혼합물에 4-톨루엔 술포닐 클로라이드를 첨가하여 액중의 4-아실-5-히드록시피라졸 유도체와 반응시켜 목적물 4-아실-5-피라졸릴 4-톨루엔 솔포네이트 유도체를 얻는 제3반응의 세반응으로 구성되며, 전 공정이 단일 용기내에서 수행되는 것을 특징으로 하는 4-아실-5-피라졸릴 4-톨루엔 솔포네이트 유도체의 공업적 제법을 제공하는 것이다.

본 발명에 대해서 상세히 설명하면 다음과 같다.

[제1반응]

1,3-디케토 화합물(I)과 히드라진 유도체(II)를 반응시켜 5-피라졸론 유도체(III)을 생성하는 반응으로서, 이 반응에서는 용매로서 탄소수 1~6의 알콜, 탄소수 1~6의 알킬시안 화합물, 또는 이들의 혼합용매를 사용할 수 있다. 이 반응의 반응온도는 실온에서부터 사용하는 용매의 환류온도까지 임의로 선택할 수 있지만, 특히 용매의 환류온도 부근에서 행하는 것이 바람직하다. 또 반응시간은 용매에 따라 다르지만 통상 1~2시간 정도면 충분하다.

이 반응계에서 화합물(I)과 (II)의 반응은 축합 반응이므로 반응결과 목적물(III)외에 물과 알콜 등이 생성되는데, 여기에서 생성된 물이 다음의 제2반응에서 원료(IV)와 반응하여 유리산이 부생할 염려가 있으므로 탈수제를 사용하여 물을 제거할 수도 있다.

[제2반응]

제1반응에서 얻은 5-피라졸론 유도체(III)와 아실할라이드(IV)를 반응시켜 4-아실-5-히드록시피라졸유도체(V)를 얻는 반응으로서 이 반응에서의 용매는 제1반응에서와 완전히 동일한 화합물, 즉 탄소수 1~6의 알콜, 탄소수 1~6의 알킬시안 화합물 또는 이들의 혼합용매가 그대로 사용된다. 또, 제1반응에서 사용된 용매는 제2반응에서도 매우 효과적일 뿐만 아니라, 제1반응의 부생물로 제2반응에 별로 영향을 미치지 않으므로, 제2반응은 제1반응계로부터 생성물(III)을 단리, 정제하지 않고, 제1반응의 반응혼합물을 직접사용하며 행할 수 있다.

또한 이 반응에서 사용하는 염기는 금속탄산염이 특히 효과적이며 그 사용량은 중간체(III)에 대해 1몰배이상으로 1~4몰배 사용하는 것이 좋다.

이 반응의 반응온도는 실온에서부터 용매의 환류온도까지 임의로 선택할 수 있지만, 특히 용매의 환류 온도부근에서 행하는 것이 바람직하다. 또 반응시간은 사용하는 용매와 염기에 따라 다르지만 통상 2~3시간 정도면 충분하다.

이 반응에서 화합물(III)과 (IV)의 반응은 화학양론적으로 진행한다. 그러나 이 반응에서 생성된 할로겐산이 금속탄산염과 반응하고, 그 결과 생성된 물이 원료(IV)와 반응하여 유리산 등의 부생할 염려가 있으므로, 이 반응을 효과적으로 실시하기 위해서는 우선 제1반응의 반응액에 금속탄산염을 가하여 혼합할 때 충분히 용해 또는 균일하게 분산시킨 후 화합물(IV)를 적가하는 것이 좋다. 또한 유리산 등의 부생을 더욱 억제하기 위하여는 반응 생성수를 탈수제를 사용하거나 용매와 함께 공비유거하는 방법 등의 조작에 의해 제거하면서 반응을 행할 수도 있다.

[제3반응]

제2반응에서 얻은 4-아실-5-히드록시피라졸 유도체(V)와 4-톨루엔술포닐클로라이드(VI)를 반응시켜 4-아실-5-피라졸릴 4-톨루엔 술포네이트 유도체(VII)를 생성하는 최종 반응으로, 이 반응에 있어서의 용매 및 염기는 제2반응과 완전히 동일한 화합물, 즉 용매로서는 탄소수 1~6의 알콜, 탄소수 1~6의 알킬시안 화합물 또는 이들의 혼합용매가, 또 염기로서는 금속탄산염이 그대로 사용된다. 또한 제2반응에서 목적물(V)이 탁월한 고수율로 얻어질 뿐만 아니라 제3반응에 악영향을 미치는 유리산 등의 부생도 극히 적기 때문에 제3반응은 제2반응계로부터 생성물(V)를 단리, 정제하지 않고 제2반응의 반응혼합물을 직접 사용하여 행할 수 있다.

이 반응에서의 염기의 필요량은 중간제(V)에 대해 1~4몰배 사용하는 것이 바람직하므로, 제2반응후 잔존하는 염기의 양이 이 범위보다 적게될 경우 또는 상기한 바와 같이 반응 생성수를 용매와 함께 공비유거하는 조작을 시행함에 따라 반응액중의 용매 함유량이 감소될 경우에는 염기 및 용매를 적량 보충하여 제3반응을 행한다. 이 반응의 반응온도는 실온에서부터 용매의 환류온도까지 임의로 선택할 수 있지만, 특히 용매의 환류온도 부근에서 행하는 것이 바람직하며, 또 반응시간은 1~2시간 정도면 충분하다.

이상의 제1반응, 제2반응 및 제3반응을 한 용기내에서 연속적으로 행한 후, 상법, 예를 들면 추출, 여과, 증류 등의 적당한 조작을 행하여 정제된 목적물(VII)을 취득할 수 있다.

본 발명은 이와 같이 1,3-디케토 화합물과 히드라진 유도체를 원료로 하고, 중간체로서 5-피라졸론 유도체와 4-아실-5-히드록시피라졸 유도체를 경유하여 한 용기내에서 연속적으로 4-아실-5-피라졸릴 4-톨루엔 술포네이트 유도체를 고수율로 제조 가능하게 한 매우 획기적인 발명이다.

[실시예 1]

1,3-디메틸-4-(2,4-디클로로벤조일)-5-피라졸릴 4-톨루엔술포네이트.

노르말부탄올 200ml에 에틸 아세토아세테이트 13.0g(0.1몰)을 용해시키고 교반하에서 환류온도까지 가열하였다. 여기에 메틸히드라진 4.6g(0.1몰)을 약 30분에 걸쳐 적가한 다음 탄산칼슘 20g(0.2몰)을 반응액에 가하고 2,4-디클로로벤조일 클로라이드 20.9g(0.1몰)을 약 30분에 걸쳐 적가한 후 4시간 동안 계속 가열환류하였다. 다음으로 4-톨루엔술포닐클로라이드 19.1g(0.1몰)을 약 10분에 걸쳐 첨가한 후 3시간 동안 가열환류하고 반응을 종료했다. 반응혼합물로부터 용매를 감압유거하고 물 100ml 및 벤젠 100ml를 가하여 잘 흔들어 섞은 후 벤젠층을 분취하고, 물층은 벤젠 100ml로 한번 더 추출하여 이전의 벤젠층과 합하였다. 이 벤젠층을 물 100ml씩으로 2번 세척하고 무수황산 마그네슘으로 건조한 후 벤젠을 감압유거하여 무색의 조결정 43.9g을 얻었다. 이 조결정을 노르말 헥산으로부터 재결정하여 35.3g(에틸 아세토아세테이트 기준 80.5%)의 순수한 1,3-디메틸-4-(2,4-디클로로벤조일-5-피라졸릴 4-톨루엔술포네이트를 얻었다.

[실시예 2]

1-페닐-3-메틸-4-벤조일-5-피라졸릴 4-톨루엔술포네이트.

이소프로판올 200ml에 메틸 아세토아세테이트 11.6g(0.1몰)과 무수황산나트륨 10.0g을 첨가하고 교반하에서 환류온도까지 가열하였다. 여기에 페닐히드라진 10.8g(0.1몰)을 30분에 걸쳐 적가한 다음 탄산칼슘 20g(0.2몰)을 첨가한 후 벤조일 클로라이드 14.1g(0.1몰)을 30분에 걸쳐 적가하고 1시간 30분 동안 더 가열환류하였다. 다음에 4-톨루엔술포닐 클로라이드 19.1g(0.1몰)을 10분에 걸쳐 가하고 2시간동안 가열환류한 후 반응을 종료했다. 다음으로 실시예 1과 같은 방법의 후처리 조작을 통해 무색 조결정 45g을 얻었다. 이것을 노르말 헥산으로부터 재결정하여 35.3g(메틸 아세토아세테이트 기준 81.6%)의 순수한 1-페닐-3-메틸-4-벤조일-5-피라졸릴 4-톨루엔술포네이트를 얻었다.

[실시예 3]

1,3-디메틸-4-아세틸-5-피라졸릴 4-톨루엔술포네이트.

프로피오니트릴 200ml에 아세토아세트 아미드 10.1g(0.1몰)을 용해시키고 교반하에서 환류온도까지 가열하였다. 여기에 메틸히드라진 4.6g(0.1몰)을 약 30분에 걸쳐 적가한 다음 탄산칼슘 20g(0.2몰)을 반용액에 가하고 아세틸 클로라이드 7.9g(0.1몰)을 약 30분에 걸쳐 적가한 후 4시간 동안 계속 가열환류하였다. 다음으로 4-톨루엔술포닐 클로라이드 19.1g(0.1몰)을 약 10분에 걸쳐 첨가한 후 3시간동안 가열환류하고 반응을 종료했다. 이하 실시예 1과 동일한 후처리 조작을 통하여 24.1g(아세토 아세트 아미드 기준 78.2%)의 1,3-디메틸-4-아세틸-5-피라졸릴 4-톨루엔술포네이트를 얻었다.

[실시예 4]

1,3-디메틸-4-벤조일-5-피라졸릴 4-톨루엔술포네이트.

노르말부탄올과 프로피오니트릴의 1 : 1 혼합물 200ml에 아세토아세틸 클로라이드 12.1g(0.1몰)을 용해시키고 교반하에서 환류온도까지 가열하였다.

여기에 메틸 히드라진 4.6g(0.1몰)을 약 30분에 걸쳐 적가한 다음 탄산칼슘 20g(0.2몰)을 반응액에 가하고 벤조일 브로마이드 18.5g(0.1몰)을 약 30분에 걸쳐 적가한 후 4시간동안 계속 가열환류 하였다. 다음으로 4-톨루엔술포닐 클로라이드 19.1g(0.1몰)을 약 10분에 걸쳐 첨가한 후 3시간동안 가열환류하고 반응을 종료했다. 이하 실시예 1과 같은 후처리 조작을 통하여 27.8g(아세토 아세틸 클로라이드 기준 75.0%)의 1,3-디메틸-4-벤조일-5-피라졸릴 4-톨루엔술포네이트를 얻었다.

[실시예 5]

1-페닐-3-메틸-4-프로피오닐-5-피라졸릴 4-톨루엔술포네이트.

이소프판올과 프로피오니트릴의 1 : 1 혼합물 200ml에 에틸아세토 아세테이트 12.1g(0.1몰)을 용해시키고 교반하에서 환류온도까지 가열하였다. 여기에 페닐히드라진 4.6g(0.1몰)을 약 30분에 걸쳐 적가한 다음 탄산칼슘 20g(0.2몰)을 반응액에 가하고 프로피오닐 클로라이드 18.5g(0.1몰)을 약 30분에 걸쳐 적가한 후 4시간 동안 계속 가열환류 하였다. 다음으로 4-톨루엔술포닐 클로라이드 19.1g(0.1몰)을 약 10분에 걸쳐 첨가한 후 3시간 동안 가열 환류하고 반응을 종료했다.

이하 실시예1과 같은 후처리 조작을 통하여 27.8g(에틸 아세토 아세테이트 기준 76.2%)의 1-페닐-3-메틸-4-프로피오닐-5-피라졸릴 4-톨루엔술포네이트를 얻었다.

Claims

1,3-디케토 화합물과 히드라진 유도체를 탄소수 1~6의 알콜, 탄소수 1~6의 알킬시안 화합물 또는 이들의 혼합용매중에서 반응시켜 5-피라졸론 유도체를 생성하는 제1반응, 제1반응의 반응액에 금속탄산염과 아실할라이드를 첨가하여 액중의 5-피라졸론 유도체와 반응시켜 4-아실-5-히드록시피라졸 유도체를 생성하는 제2반응, 제2반응의 반응액에 4-톨루엔술포닐 클로라이드를 첨가하여 액중의 4-아실-5-히드록시피라졸 유도체와 반응시키는 제3반응의 세 반응으로 이루어지며, 전 공정이 단일 반응 용기내에서 수행되는 것을 특징으로 하는 4-아실-5-피라졸릴 4-톨루엔 술포네이트 유도체의 제법.