KR910005892B1 - 6-메틸-3,4-디하이드로-1,2,3-옥사티아진-4-온-2,2-디옥사이드칼륨염의 제조방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

6-메틸-3,4-디하이드로-1,2,3-옥시티아진-4-온-2,2-디옥사이드칼륨염의 제조방법

본 발명은 인공감미료인 6-메틸-3,4-디하이드로-1,2,3-옥사티아진-4-온-2,2-디옥사이드칼륨염의 새로운 제조방법에 관한 것으로 다음과 같은 구조식을 갖는 물질의 제조방법이다.

본 발명은 무독성감미료로 감미도가 설탕의 150-200배로 일반적으로 아세설팜-K로 알려진 상기 화합물을 합성시 종래의 방법으로는 1) 아세톤과 플루오로술포닐 이소시아네이트를 이용하는 방법(일본공개특허공보 소51-34183)으로

6-메틸-1,3(2H)-옥사진-2,4(3H)-디온-3-술포플루오라이드(Ⅰ)를 합성하여 여기에 물을 가해 카르보닐기를 제거 후 알카리용액을 가해 폐환반응으로 아세설팜-K인 6-메틸-3,4-디하이드로-1,2,3-옥사티아진-4-온-2,2-디옥사이드 칼륨염의 제조, 2) 아미노술포 플루오라이드와 초산을 탈수 2분자 중합시켜서 만든 디케텐을 이용하는 방법(일본특허공개공보 소51-63125).

3) 플루오로술폰닐 이소시아네이트와 디케텐을 이용하여 화합물(Ⅲ)을 제조하는 방법(일본특허공개공보 소51-34172).

또는 Hoeben-weyl, 7/4, 제239p나 일본약학회지(J. Pharm. Soc), 일본 89, 제1,715p(1965)에서와 같이 강염기성산 아마이드에 디케텐과 미량의 제3아민을 빙초산 존재하에 반응시켜 아세틸화함에 의해 감미물질(Ⅲ)을 제조하는 방법이나, Berg. 83, 제55p(1950)에서 설파마이드산 및 설파마이드와 4-니트로페닐 디아조늄클로라이드를 반응시켜 아세토아세틸화하는 방법들 중 1), 2), 3)은 합성수율이 약 45-60%로 다소 높은 편이나 필요로 하는 약품의 구입이 어려울 뿐만 아니라 고가로 경제성이 없으며, 특히 아미노술포플루오라이드(이하 ASF라 칭함)와 디케텐을 반응시켜 아세토아세틸화하는 방법 3)은 ASF에 제3아민 소량과 빙초산을 가하나, 원하는 반응산물이 전혀 생성되지 않으며, ASF에 알카리수용액을 가하면 ASF가 분해되어 버린다.

또한 일본특허 제6912735호, 제7031663호, 제7037018호에서는 이소시아네이트를 디케텐과 불활성용제, 에로서 톨루엔 중에 산성촉매의 존재하에서 100-115℃의 온도로 반응시켜서 아세설팜을 합성할 수가 있으나, 반응시간이 장시간 소요된다.

이에 비해 본 발명은 구입하기 쉽고 값이 저렴한 술포릴클로라이드와 암모니아를 출발물질로 하여 이들을 반응시켜 제1중간생성물인 6-메틸-1,3(2H)-옥사진-2,4-(3H)-디온-3-술포플루오라이드(Ⅰ)을 거치지 않고 화합물(Ⅱ)과 같은 할로겐화합물(Ⅱa)인 아세토아세토아미드-N-술포클로라이드를 합성하므로써 유독한 플루오로술포닐 이소시아네이트 등이 필요하지 않으며, 공정을 단순화할 수가 있었다.

또한 화합물(Ⅲ)을 정제하는 종래의 방법으로는 수산화칼슘을 가하여 부생하는 불화칼륨을 제거하였으나, 잔존하는 수산화칼슘에 의해 순도가 저하되는 단점이 있었으나 본 발명에서는 이를 사용하지 않으므로 고순도의 제품을 얻을 수가 있었다.

본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

술포닐클로라이드에 암모니아개스를 주입시켜 저온에서 이들을 반응시켜 아미노술포릴클로라이드를 합성하는데, 이때 부반응물질은 염화수소와 과잉량의 암모니아에 의한 염화암모늄염의 생성을 방지할 목적으로 술포닐클로라이드와의 몰비는 반드시 등몰이하로 가해야하며, 바람직하게는 술포닐클로라이드를 암모니아의 0.8-3.5몰, 특히 1.0-1.5몰비로 혼합해야 한다.

반응온도는 -50∼+15℃, 특히 -15∼0℃에서 행하는 것이 바람직하다.

이제 용제는 필요치 않다.

상기와 같은 조건으로 2-3시간 교반하면 아미노술포릴클로라이드가 합성되며 이를 20℃이하에서 감압하에 증발시켜 부산물인 염화수소와 미반응물인 술포릴클로라이드를 제거한다.

이와 같이하여 얻어진 아미노술포릴클로라이드의 유백색농후액에 탈수축합제인 무수초산을 상기화합물 1몰당 500-2,300ml 바람직하게는 700-1,200ml를 가한 후 아세토초산 1.0-2.5몰, 바람직하게는 1.3-2.0몰로 약간 과량을 첨가하면 수율이 향상된다.

이때 반응온도는 아세토초산이 분해되지 않는 100℃이하의 어느 온도에서도 가능하나 바람직하게는 50-95℃, 특히 60-80℃에서 반응시키는 것이 바람직하며, 압력은 1.5-2.0기압에서도 가능하나 상압하에서 반응시켜도 합성수율에는 그다지 변화가 없다.

반응시간은 대개 2-7시간이면 종료되나, 바람직하게는 3-5시간 정도가 소요된다.

아미노술포닐클로라이드 아세토초산 아세토아세토아마이드-N-술포클로라이드

이와 같이 무수초산에 의해 탈수축합시킨 화합물(Ⅱa)을 폐환반응전에 50℃이하로 감압증발시켜 제거시키는데 이때 잔존하는 과잉량의 아세토초산과 부생하는 물분자에 의해 무수초산이 가수분해되어 생성한 초산도 함께 제거되며, 반응산물인 화합물(Ⅱa)의 백색결정을 얻는다.

이때 보다 경제적인 방법으로는 탈수축합제인 무수초산을 증발시켜 제거하지않고 이 반응 혼합물에 무수초산의 2배몰의 알콜을 가해 에틸아세테이트로 하여 상기 화합물(Ⅱa)을 석출시켜 높은 수율로 회수할 수가 있다.

이어 상기 화합물로 폐환반응에 의해 원하는 산물인 아세설팜-K를 얻을 수가 있는데 이때 pH 5∼12에서 유리하며, 금속칼륨을 가하는 방법(독일공개공보 제2,001,017호 명세서 참조)이 있으나, 금속칼륨은 산소나 물이나 산성용액, 할로겐화합물과는 -100℃정도에서도 격렬하게 반응하므로 공업적으로 이용함이 극히 어렵다.

이에 반해 다음과 같이 알카리용액에 의해 감미물질인 6-메틸-3,4-디하이드로-1,2,3-옥사티아진-4-온-2,2-디옥사이드칼륨염(Ⅲ)을 얻을 수가 있다.

이때 폐환반응에 사용되는 유기용제로는 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 아세톤, 디메톡시에탄, 테트라하이드로퓨란이나 수분 함유한 알콜성 염기로는 메탄올, 에탄올, 이소프로판올에 염기로는 수산화물이나 알카리금속의 산성 및 중성탄산염이나 알카리-알코네이트, 암모니아 및 아민류를 사용할 수가 있다.

제품을 정제하는 방법으로는 최종반응산물(Ⅲ)은 부생하는 염화칼슘 및 1g당 250ml이상의 메탄올을 용제로 사용하면 염화칼륨과 분리되므로 이를 여과하여 화합물(Ⅲ)을 얻고 이를 감압하에 증발시켜 메탄올을 회수한 후 상기 농후액에 메탄올을 재차 가해 세척한다.

이 제품은 60℃이하에서 감압건조하고, 순도분석은 λ=225∼228nm, ε=약 1×10⁴에서 UV 비교흡광측정으로 분석한다.

다음의 실시예는 본 발명을 더욱 상세하게 예시하여 줄것이나 본 발명의 범위가 이에 제한되는 것은 아니다.

[실시예 1]

술포릴클로라이드 107.98g을 0℃이하로 냉각시킨 후, 암모니아를 17.03g을 가해 2시간 동안 교반하였다.

이어 후라스크의 내압이 상압으로 강하될 때까지 수분간 교반한 후 감압하에 20℃로 미반응원료와 부생하는 염화수소를 제거하였다.

이어 유백색의 농후액에 아세토초산 102.99g을 가한 후 무수초산 700ml를 혼합하여 2기압이 될 때까지 가압하여 65℃에서 4시간 반응시켰다.

이때 교반속도는 혼합액이 고루 섞이도록 서서히 높여주었다.

이 반응액을 다시 50℃에서 감압하에 증발시켜 탈수축합제인 무수초산과 부생하는 물분자에 의해 가수분해되어 생성한 초산을 제거시켰다.

증발시킨 후 얻어진 아세토아세토아마이드-N-술포클로라이드(Ⅱa)에 메탄올을 충분히 가해 용해시킨 후 5N 수산화칼륨-메탄올 혼합액을 서서히 가해 pH 7.5로 조절한 후 1.5시간 동안 교반하였다.

이 혼합물을 여과하여 염화칼륨을 제거하고 감미물질인 6-메틸-3,4-디하이드로-1,2,3-옥사티아진-4-온-2,2-디옥사이드칼륨염(Ⅲ)을 얻었다.

이 감미물질을 60℃이하에서 감압건조하여 백색결정 87.63g(수율 : 이론치의 54.77%)을 얻었다.

[실시예 2]

술포릴클로라이드 134.95g을 0℃로 냉각시킨 후 암모니아를 17.03g을 가해 실시예1과 같이 실시하면서 아세토초산을 150.23g을 가했다.

그 결과 감미물질인 6-메틸-3,4-디하이드로-1,2,3-옥사티아진-4-온-2,2-디옥사이드칼륨염의 백색결정 126.78g(수율 : 이론치의 62.99%)을 얻었다.

[실시예 3]

술포릴클로라이드 202.17g을 0℃로 냉각시킨 후 암모니아 17.03g을 가해 실시예1과 같이 실시하면서 아세토초산 204.18g을 가했다.

그 결과 감미물질인 6-메틸-3,4-디하이드로-1,2,3-옥사티아진-4-온-2,2-디옥사이드칼륨염의 백색결정 183.17g(수율 : 이론치의 60.68%)을 얻었다.

[실시예 4]

술포릴클로라이드 107.72g을 0℃이하로 냉각시킨 후 암모니아 17.03g을 가해 실시예1과 같이 실시하여 아세토아세토아마이드-N-술포클로라이드(Ⅱa)를 합성한 후 이혼합액을 20℃로 냉각한 후 85% 메탄올을 가해 서서히 교반했다.

20분이 경과하자 메탄올과 반응하여 생성된 에틸아세테이트에 의해 상기 화합물(Ⅱa)이 침전하기 시작했다.

석출된 아세토아세토아마니드-N-술포클로라이드(Ⅱa)를 여과에 의해 초산 및 에틸아세테이트와 분리한 후, 재차 메탄올을 가해 이 화합물을 용해시킨 후 5N 메탄올-수산화칼륨용액을 서서히 가해 pH 8.0으로 조절한 후 실온에서 2시간 동안 교반하였다.

이어 이 혼합물을 여과하여 염화칼륨을 제거하고 감미물질인 6-메틸-3,4-디하이드로-1,2,3-옥사티아진-4-온-2,2-디옥사이드칼륨염(Ⅲ)을 얻었다.

이 감미물질을 60℃ 이하에서 감압건조하여 백색결정 93.44g(수율 : 이론치의 58.40%)을 얻었다.

[실시예 5]

술포릴클로라이드 134.91g에 암모니아 17.03g을 가해 반응시킨 후 아세토초산 150.48g을 가해 실시예4와 같이 실시하였다.

그 결과 감미물질인 6-메틸-3,4-디하이드로-1,2,3-옥사티아진-4-온-2,2-디옥사이드칼륨염의 백색결정 131.25g(수율 : 이론치의 65.22%)을 얻었다.

[실시예 6]

술포릴클로라이드 201.83g을 0℃로 냉각시킨 후 암모니아 17.03g을 가해 반응시킨 후 아세토초산 201.24g을 가해 실시예4와 같이 실시하였다.

그 결과 감미물질인 6-메틸-3,4-디하이드로-1,2,3-옥사티아진-4-온-2,2-디옥사이드칼륨염의 백색결정 187.25g(수율 : 이론치의 62.03%)을 얻었다.

Claims (4)

1. 술포닐클로라이드와 암모니아를 반응시킨 후 아세토초산을 가하여 아세토아세토아마이드-N-술포클로라이드(Ⅱa)를 합성시킨 후 메탄올로 재용해시켜 5N 수산화칼륨과 메탄올 혼합액을 가하여 pH 7.5∼8에서 폐환반응하여 고순도의 6-메틸-3,4-디하이드로-1,2,3-옥사티아진-4-온-2,2-디옥사이드칼륨염(Ⅲ)을 제조함을 특징으로 하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 암모니아 1몰당 술포닐클로라이드 1.0-1.5몰을 사용하는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제1항에 있어서, 아미노술포닐클로라이드 1몰당 아세토초산 1.3-2.0몰을 사용하는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제1항에 있어서, 아세토아세토아마이드-N-술포클로라이드(Ⅱa)를 합성하여 50℃이하에서 탈수축합제를 증발 제거 후 과잉량의 메탄올 및 메탄올-수산화칼륨용액을 사용하는 것을 특징으로 하는 방법.