KR950005770B1 - N-페닐-2,2,6,6-테트라할로사이크로 헥산이민 및 2,2,6,6-테트라할로사이크로 헥산이민 유도체 및 2,6-디할로아닐린 유도체의 제조방법 - Google Patents

N-페닐-2,2,6,6-테트라할로사이크로 헥산이민 및 2,2,6,6-테트라할로사이크로 헥산이민 유도체 및 2,6-디할로아닐린 유도체의 제조방법 Download PDF

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Description

N-페닐-2,2,6,6-테트라할로사이크로 헥산이민 및 2,2,6,6-테트라할로사이크로 헥산이민 유도체 및 2,6-디할로아닐린 유도체의 제조방법 발명
본 발명은 식(I)을 가지는 2,2,6,6-테트라할로사이크로 헥산이민 유도체의 제조방법에 관한 것이며,
Figure kpo00001
여기서 R은 수소원자, 선형 또는 분지형(branched) 알킬 그룹, 또는 치환 또는 비치환된 방향성(aromatic) 그룹이며, 각각의 X는 2,6-디할로아닐린 유도체의 출발물질(starting material)인 할로겐 원자이다. 식(II)을 가지는 2,6-디할로아닐린 유도체는
Figure kpo00002
(여기서 R과 X는 상기한 바와 같다.) 일본 특허공고 제23418/1967에서 나타낸 바와 같이, 소염제, 진통제 또는 해열제의 사용에 적합한 치환된 폐닐아세트산의 중간체이다. 특히, 본 발명은 1차 아민 또는 암모니아와 2,2,6,6-테트라할로사이크로 헥사논의 탈수 축합반응을 조건으로 하여 구성되는 식(I)을 가지는 2,2,6,6-테트라할로사이크로 헥산이민 유도체의 제조방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 식(II)를 가지는 2,6-디할로아닐린 유도체의 제조방법에 관한 것이며, 특히 2,2,6,6-테트라할로사이크로 헥산이민 유도체(I)의 할로겐 수소 이탈반응을 조건으로 하여 구성되는 2,6-디할로아닐린 유도체(III)의 제조방법에 관한 것이다.
더나아가, 본 발명은 식(III)을 가지는 N-페닐-2,2,6,6-테트라할로사하크로 헥산이민에 관한 것으로;
Figure kpo00003
여기서 각각의 X는 할로겐 원자이다. 새로운 화합물(III)은 소염제, 진통제, 해열제등의 사용에 적합한 치환된 페닐아세트산의 중간체의 하나인 N-페닐-2,6-디할로아닐린의 출발 물질이다.
2,2,6,6-테트라할로사이크로 헥산이면 유도체(I)는 2,6-디할로아닐린 유도체(II)의 출발 물질로서 특히 유용하다. 또한, 2,6-디할로아닐린 유도체(II)는 의약품 또는 농약으로서 유용한 치환된 폐닐아세트산의 중간체로서 유용하다.
또한, 2,6-디할로아닐린 유도체(II)는 의약품 또는 농약으로서 유용한 치환된 폐닐아세트산의 중간체로서 유용하다.
특히, 일본 특허공고 제23418/1967에서 발표된 바와 같이, 유도체(II)는 식(IV)를 가지는 치환된 페닐아세트산의 하나의 중간체로서 유용한 것이며
Figure kpo00004
여기서 R1은 저급알킬 그룹, 저급알콕실 그룹, 불소, 염소, 브롬의 할로겐 원자, 또는 토리플루오로메틸그룹이고, R2및 R2의 각각은 수소 원자, 저급알킬 그룹, 저급알콕실 그룹 또는 불소, 염소, 브롬의 할로겐 원자이며, R4는 수소원자, 저급알킬 그룹, 저급알콕실 그룹, 불소, 염소 또는 브롬의 할로겐 원자 또는트리플루오로메틸 그룹이고, R5및 R6의 각각은 수소원자, 저급알킬 그룹 또는 벤질 그룹이다.
2,2,6,6-테트라할로사이크로 헥사논은 2-알콕시-3-할로페눌을 얻기 위해 알콜염(alcoholate)과 반응되며 또한 2,6-디할로폐놀을 얻기 위해 아민과 할로겐 수소 이탈반응 된다는 것이 알려져 있다. 그러나,2,2,6,6-테트라할로사이크로 헥사논이 아민과의 탈수 응축반응 즉, 케티민을 생성하기 위해 암모니아 또는1차 아민과 반응하는 것을 필요로 한다는 것은 알려져 있지 않다.
한편, 2,6-디할로아닐린 유도체(II)는 다양한 공지된 제조방법에 의해서 제조될 수 있다. 예를 들면, 일본 특허공고 제23418/1967에서는 이하 반응식에서 나타낸 바와 같이, 2,6-디할로아닐린 유도체의 제조방법과 그로부터의 치환된 페닐아세트산의 제조방법을 게재하고 있으며,
Figure kpo00005
Figure kpo00006
여기서 X는 브롬원자 또는 요오드 원자이다. 생기 반응식에서, 2,6-디할로아닐린은 2,6-디할로-N-아세틸실파닐 클로라이드를 얻기위해 N-아세틸설파닐 클로라이드를 할로겐화 반응시키고 그로부터의 아세틸그룹과 클로로셀포닐 그룹을 제거하기 위해 얻어진 화합물을 가수분해시킴에 의해 생성된다. 다음에, 얻어진 2,6-디할로아닐린은 2,6-디할로아닐린 유도체를 제공하기 위해 높은 온도에서 구리분말과 탄소칼륨의존재하에서 울반(Ullmann) 반응에 따라 요오드 벤젠 또는 브로모 벤젠과 같은 할라이드와 축합되어진다.
2,6-디할로아닐린 유도체의 전술한 제조방법에 있어서, 수율이 낮거나 폐물(waste)이 대량으로 생성되는 문제가 있는데, 그 이유는 몇몇 단계가 2,6-디할로아닐린을 얻기 위해 요구되어지기 때문이다.
즉,2,6-디할로아닐린 유도체를 얻기위해서 할라이드로서 요오드 화합물을 사용하는 경우, 요오드 화합물이 비싸기 때문에 생성물의 가격이 높게된다; 브롬 화합물을 사용하는 경우, 2-클로로-6-브로모아닐린이 부생성물로서 발생하게 되어 결과적으로 바람직한 생성물을 분리하고 순수화하기 위해 많은 시간과 노력이 요구된다.
본 발명의 목적은 출발재료로부터 몇몇 단계를 통하여 높은 수율의 2,2,6,6-테트라할로사이크로 헥산이민 유도체(I)를 제조하는 방법을 제공하는데 있다. 2,2,6,6-테트라할로사이크로 헥산이면 유도체(I)는 값싼 고순도의 2,6-디할로아닐린 유도체(II)를 얻는데에 출발 물질로서 매우 유용하다.
더나아가 본 발명의 목적은 값이싼 줄발 물질로부터 몇몇 단계를 통하여 고순도의 2,6-디할로아니린 유도체를 고수율로 제조하는 방법을 제공하는데 있다. 2,6-디할로아닐린 유도체(II)는 의약품 또는 농약으로서 유용한 치환된 페널아세트산의 중간체로서 애우 유용하다.
N-페닐-2,6-디할로아닐린의 예로서 N-페닐-2,6-디클로로아닐린은 일본 특허공고 제23418/1967에 게재된 바와 같이 이하 반응식에 의해 제조되며,
Figure kpo00007
여기서 X는 브롬원자 또는 요오드 원자이다 2,6-디클로로아닐린은 N-폐닐-2,6-디클로로아닐린을 얻기 위해 탄산칼슘, 구리분말 촉매의 존재하에서 울만 반응에 따라서 요오드 벤젠 또는 브로모 벤젠과 축합되어진다. 그러나, 그 제조방법은 2,6-디클로로아닐린과 요오드 벤젠이 가격이 비싸기 때문에 그 화합물을사용할 경우 생성물의 가격이 높게 되는 결점을 갓는다. 또한 브로모 벤젠을 사용할 경우, 비록 브로모 벤젠이 비교적 값이 싸긴 하지만, N-페닐-2-클로로-6-브로모아닐린이 부생성물로서 생성된다. 결과적으로, 많은 시간과 노력이 바람직한 생성물을 정제(purification)하는데 요구된다.
더나아가 본 발명의 목적은 식(III)을 가지는 N-페닐-2,2,6,6-테트라할로사이크로 헥산이민을 제공하는데 있으며,
Figure kpo00008
여기서 X는 할로겐 원자이다. 화합물(III)으로부터 저비용 및 같은 N-폐닐-2,6-디할로아닐린이 제공될 수 있다.
본 발명의 이러한 목적은 이하 설명으로부터 나타날 것이다.
2,2,6,6-레토라할로사이크로 헥산이민 유도체(I)는 2,2,6,6-테트라할로사이크로 헥사논이 알루미늄 클로라이드, 알루미늄 브로마이드, 진크 클로라이드, 진크 브로마이드, 아이론 클로라이드, 틴 클로라이드, 티타늄 테트라클로라이드, 보론 트리플루오라이드, 보론 토리플루오라이드 에테로에이트와 같은 루이스산의존재하에서, 촉매로서 알루미늄 알콕사이드(예로서, 알루미늄 이소프로폭사이드) 또는 티타늄 알콕사이드(예로서, 테트라부틸 티타네이트)를 사용하며, 1차 아민 또는 암모니아와 반응되어질 경우에 효과적으로 제조될 수 있다는 것이 발견되었다.
또한, 2,6-디할로아닐린 유도체(II)는 2,2,6,6-테트라할로사이크로 헥산이민이 할로겐 수소 이탈반응을 할 경우에 제조될 수 있으며, 특히 지방성 아미드와 같은 용매(예로서, N,N-디메탈포름아미드, N,N-디 메틸아세토아미드, 또는 헥사메틸포스포로아미드), 클로로벤젠, 니트로벤젠, 시아노벤젠 또는 아니졸지방성 니트릴(예로서 아세토니토릴 또는 프로피오니토릴)과 같은 지방성 극성용매, 비양성자성 극성용메(예로서, 디메틸설폭사이드)를 사용할 경우에 할로겐 수소 이탈반응이 효과적로 진행될 수 있다는 것이 발견되었다.
더나아가, N-페닐-2,2,6,6-테트라할로사이크로헥산이민(III)은 값이싼 고순도의 N-페닐-2,6-디할로아닐린을 얻기위한 새로운 유용한 중간체라는 것이 발견되어졌다.
즉, 본 발명에 따로면, 식(I)을 가지는 2,2,6,6-데트라할로사이크로 헥산이민 유도체를 제조하는 방법이 제공되며,
Figure kpo00009
(여기서 R은 수소원자, 선형 또는 분지형 알킬 그룹, 또는 치환 또는 비치환 방향성 그룹이며, 각각의 X는 할로겐 원자이다) 루이스산의 존재하에 1차 아민 또는 암모니아와 2,2,6,6-테트라할로사이크로 헥사논의 반응으로 구성된다.
또한 본 발명에 따르면, 식(II)를 가지는 2,6디할로아닐린 유도체를 제조하는 방법이 제공되며,
Figure kpo00010
(여기서 R과 X는 상기 제한된 바와 같다) 2,2,6,6-테트라할로사이크로 헥산이민 유도체(I)를 할로겐 수소 이탈반응을 조건으로 하여 구성된다.
더나아가, 본 발명에 따르면, (III)을 가지는 N-페닐-2,2,5,5-테트라할로사이크로 헥산이민이 제공된다.
Figure kpo00011
(여기서 X는 상기 제시한 바와 같다.)
본발명에 있어서, 2,2,6,6-테트라할로사이크로 헥산이민 유도체(I)는 아하 반응식에 의해 나타낸 바와 같이 제조되어지는데,
Figure kpo00012
여기서 R은 수소원자, 선형 또는 분지형 알킬 그룹, 또는 치환 또는 비치환 방향성 그룹이고, 각각의 X는할로겐 원자이다. 상기한 바와 같이, 2,2,6,6-테트라할로사이크로 헥산이민 유도체(I)은 촉매로서 루이스산의 존재하에서 1차 아민 또는 암모니아와 2,2,6,6-테트라할로사이크로 헥사논의 탈수 축합 반응을 조건으로 하여 제조될 수 있다.
2,2,6,6-테트라할로사이크로 헥사논은 사이크로 헥사논의 할로겐화 반응에 의해 쉽게 얻어질 수 있다. 모든 출발 물질인 2,2,6,6-테트라할로사이크로-헥사논과 1차 아민 또는 암모니아는 값싸고 쉽게 얻어질 수있다. 2,2,6,6-테트라할로사이크로 헥사논에서 할로겐 원자로서는 불소원자, 염소원자, 브롬원자, 요오드원자가 바람직하다.
어떤 1차 아민은 상기 탈수 축합 반응에서 하이드록실 그룹과 같은 루이스산에 대해 그룹 활성을 가지지 않을만큼 사용될 수 있다.
암모니아는 기체 또는 액체의 상태로 사용될 수 있다. 1차 아민의 실예로는 메탈아민 또는 부틸아민과 같은 선형 알킬아민, 이소프로필아민과 같은 분지형 알킬아민, 아닐린 또는 나프틸아민과 같은 비치환 방향성아면, 2-메톡시카로보닐메탈아닐린 또는 2-메틸아닐린과 같은 치환된 방향성 아민등이 있다.
암모니아 또는 l차 아민의 양은 2,2,6,6-테트라할로사이크로 헥사논의 단위몰당 1.0 내지 5.0몰인 것이바람직하다. 암모니아 또는 1차 아민의 양이 1.0물 이하일 경우 2,2,6,6-테트라할로사이크로 헥산이민 유도체의 수율은 감소되머, 그 양이 5.0몰 이상일 경우에는 비용면으로 볼때 불이익이다.
탈수 축합 반응에서 촉애로서 사용된 루이스산으로서, 금속 할라이드, 알루미늄 알콕사이드 또는 티타늄알콕사이드와 같은 금속 알콕사이드등이 예시되어 있다. 루이스산의 대표적연 예로는 티타늄 테트라클로라이드, 알루미늄 클로라이드, 알루미늄 브로마이드, 진크 클로라이드, 진크 브로마이드, 아이론 클로라이드, 틴 클로라이드, 보론 트리플루오라이드, 보론 트리플루오라이드, 아이론 클로라이드, 틴 클로라이드, 보론트리플루오라이드, 보론 트리플루오라이드 에테르에이트, 알루미늄 이소프로폭사이드, 테토라부틸 티타네이트 등이 있다.
루이스산은 본 발명의 탈수 축합 반응에서 중요한 요소(factor)이다. 루이스산의 양은 2,2,6,6-테트라할로사이크로 헥사논의 단위몰당 0.25 내지 2.0볼인 것이 바람직하다. 루이스산의 양이 0.25몰 이하인 경우,2,2,6,6-테트라할로사이크로 헥산이민 유도체(I)의 수율은 감소되며, 그 양이 2.0몰 이상인 경우에는 부생성물이 대량으로 생산되는 경향이 있다. 루이스산의 양은 2,2,6,6-테트라할로사이크로 헥사논의 단위몰당 0.75 내지 1.2몰인 것이 바람직하다. 탈수 축랍 반응의 반응시간은 1 내지 10시간이 바람직하다.
또한, 반응은 반응온도가 150℃ 를 초과할 경우 흔히 부반응이 일어나기 때문에 150℃ 이하의 온도에서 실시되는 것이 바람직하다. 축합 반응은 수율의 면에서 볼때 -10 내지 50℃의 온도에서 실시되는 것이 보다 바람직하다. 2,2,6,6-테트라할로사이크로 헥산이민 유도체(I)를 제조하는 방법에서 촉매로서 사용된 루이스산의 방응 메카니즘은 이하 나타낸 바와 같다.
Figure kpo00013
여기서 X는 할로겐 원자이며, M은 알루미늄원자, 진크원자, 틴원자, 아이론원자, 티타늄원자 또는 보론원자이고, Y는 염소원자, 브롬원자, 요오드 원자, 불소원자 또는 알킬 그룹이며, n은 2,3 또는 4이다.
반응식에서 나타낸 바와 같이, 루이스산은 카로보닐 그룹에서 탄소원자를 활성화시키기 위해서 2,2,6,6-테트라할로사이크로 헥사논에서 카로보닐 그룹의 산소원자에 배위된다. 활성화된 탄소원자는 1차 아민 또는암모니아에서 질소원자와 반응되며, 그후에 루이스산이 2,2,6,6-테트라할로사이크로 헥산이민 유도체를 생성하기 위해 수산화물로서 제거된다.
2,2,6,6-테트라할로사이크로 헥사논에서 카로브닐 그룹의 탄소원자는 탄소원자의 양쪽 옆에 존재하는 부피가 큰 할로겐 원자로 인한 입체장애(steric hindrance)로 인해 핵친화성 반응을 수행하는 것은 어렵다.
따라서 지금까지는 단지 시아나이드 이온만이 2,2,6,6-테트라할로사이크로 헥사논에서 카로브닐 그룹의 탄소원자와 핵친화적.안로 반응할 수 있다고 알려져 있다.
본 발명에서는, 큰 입체장애에도 불구하고, 루이스산이 2,2,6,6-테트라할로사이크로 헥사논에서 카로보닐 그룹의 탄소원자를 활성화시킬 수 있으며, 2,2,6,6-테트라할로사이크로 헥사논과 1차 아민 또는 암모니아의 탈수 축합 반응이 효과적으로 수행될 수 있다.
탈수 축합 반웅에 있어서, 2,2,6,6-테트라할로사이크로 헥사논은 용매없이 반응을 수행할 수 있다. 일반적으로, 그 반응은 부반응의 발생을 억제하고 취급하는 관점에서 볼때 유기 용매에서 실시되는 것이 바람직하다.
어떤 유기 용매는 용매가 촉매의 루이스산에 대해 비활성인 만큼 반응에서 사용될 수 있다. 유기 용매의 실예로는 사염화탄소, 클로로포름, 메탈렌 클로라이드 또는 디클로로에탄과 같은 할로갠화 탄화수소; 헥산, 펜탄 또는 사이크로헥산과 같은 지방성 또는 지환성 단화수소, 벤젠, 톨루엔, 크실렌 또는 클로로벤젠과 같은 방향성 탄화수소 등이 있다.
본 발명에 있어서 2,2,6,6-테트라할로사이크로 핵산이민 유도체(I)는 이하 방법에 의해 제조된다. 1차 아민 또는 암모니아는 루이스산의 존재하에 2,2,6,6-테트라할로사이크로 헥사논에 첨가되고, 그 혼합물은 반응을 완결하기 위해 실온에서 1 내지 10시간동안 방치된다.
다음에, 촉매와 용매가 반응 혼합물로부터 제거되고 바람직한 생성물은 농축과 재결정에 의해 얻어진다. 예를 들면, 촉매로서 티타늠 테토라클로라이드와 용매로서 톨루엔을 사용하는 경우에, 반응 혼합물은 티타눔 테트라클로라이드를 가수분해하기 위해 교반하면서 냉수로 주입되어진다. 용액은 톨루엔의 층과 물의 층으로 분리되며 톨루엔 층이 제거된다. 물층은 톨루엔과 함께 추출되며 추출된 충은 톨루엔 충이 첨가된다.톨루엔 층은 불완전한 2,2,6,6-테트라할로사이크로 헥산이민 유도체를 제공하기 위해 감압하에서 농축되어진다. 그후, 얻어진 불완전한 생성물은 순수한 2,2,6,6-테트라할로사이크로 헥산이민 유도체(I)을 제공하기 위해 메탄올로부터 재결정에 의해 순수화될 수 있다.
2,2,6,6-테트라할로사이크로 헥산이민 유도체(I)의 대표적인 예로서 N-페닐-2,2,6,6-테트라할로사이크로헥산은 이하 기술된 바와 같이 제조될 수 있다. 즉, 테트라할로사이크로 헥사논이 유기 용매에서 용해되고, 거기에서 아닐린이 촉매로서 루이스산의 존재하에 적하 첨가된다. 아닐린의 양은 테트라할로사이크로 헥사논의 단위몰당 0.1 내지 5.0몰인 것이 바람직하다. 이 반응은 용매없이 실시될 수 있다.
또한 상기 언급된 것과 동일한 루이스산의 반응 효율을 개선하기 위해서 사용될 수 있다.
반응이 2,2,6,6-테트라할로사이크로헥산을 사용하여 실시되는 경우에, 촉매의 양은 2,2,6,6-테트라할로사이크로 헥사논의 단위몰당 0 25 내지 2.0몰, 바람직하기로는 0.75 내지 1.2몰인 것이 바람직하다.
반응시간은 1 내지 10시간이 바람직하다. 또한 반응 온도를 5 내지 20℃로 유지하기 위하여 아닐린의 적하속도를 조절하는 깃이 바람직하다. 반응온도가 5℃ 이하로 저하될 경우에, 반응 속도는 저하되는 경향이있으며 수율도 저하된다. 한편, 온도가 20℃ 이상일 경우에, 부생성물이 쉽게 생성되며 수율은 감소한다.
아닐린을 적하첨가한 후에, 혼합물은 반응을 완결하기 위해 실온에서 2 내지 5시간 동안 방치된다. 그후에, 촉매로서 티타눔 테트라클로라이드와 용매로서 톨루엔을 사용하는 경우에, 반응 혼합물은 티타늄 테토라클로라이드를 가수분해하기 위해 교반하면서 냉수에 주입되고, 반응 용액은 톨루엔의 층과 물의 층으로 분리되고 톨루엔 층(물충이 톨루엔과 함께 추출되고 추출된 충은 상기 톨루엔 층에 첨가된다)은 거무스름한고체를 제공하기 위해 감압하에서 농축되어진다. 얻어진 거무스름한 고체는 황색의 침(needle)형상과 같은 N-페닐-2,2,6,6-테트라할로사이크로 헥산아민을 제공하기 위해 메틴올부터 재결정된다. 즉, N-페닐-2,2,6,6-테트라할로사이크로 헥산이민(III)이 이하 반응식에 따라 제조될 수 있으며,
Figure kpo00014
여기서 X는 상기 제한된 바와 같다.
얻어진 2,2,6,6-테트라할로사이크로 헥산이민 유도체(I)로부터, 2,6-디할로아닐린 유도체(II)가 제조될 수 있다. 2,6-디할로아닐린 유도체(II)는 촉매, 특히 염기 촉매를 가지는 2,2,6,6-테트라할로사이크로헥산이민 유도체(I)를 할로겐 수소 이탈반응 또는 연분해 시킴에 의해 제조될 수 있다.
그 반응은 이하 반응식에 의해 표현되며,
Figure kpo00015
여기서 R과 X는 상기 제한된 바와 같다
2,2,6,6-테트라할로사이크로 헥산이민 유도체(I)의 할로겐 수소 이탈반응에 있어서, 그 제법에서 얻어진 2,2,6,6-테트라할로사이크로 헥산이민 유도체(I)를 포함하는 반응혼합물 뿐만 아니라 2,2,6,6-테트라할로사이크로 헥산이민 유도체(I)의 분리되고 정제된 생셩물이 사용될 수 있다.
할로겐 수소 이탈반응에서 사용된 염기촉매의 실예로는 수산화나트륨, 수산화칼륨 또는 수산화리튬과 같은 알카리 금속의 수산화물 , 수산화망간 또는 수산화칼슘과 같은 알카리 토금속의 수산화물 , 탄산나토륨, 단산칼륨, 단산망간, 탄산칼슘과 같은 알카리 금속 또는 알카리 토금속의 단산염 , 단산수소나토륨 또는 단산수소칼륨과 같은 단산수소염 , 산화칼륨, 산화망간 또는 산화칼슘과 같은 알카리금속 또는 알카리 토금속의 산화물; 아민(예로서, 트리에틸아민, 피리딘, 퀴놀린, 디메밀아닐린 또는 아닐린)과 같은 유기염기등이있다.
촉매는 단독으로 또는 그의 혼합물로서 사용될 수 있다. 적합한 염기 촉매를 사용하는 경우에, 반응은 온화(milder) 조건하에서 고선택도에서 진행될 수 있다.
할로겐 수소 이탈반응에 있어서, F촉매의 양은 2,2,6,6-테트라할로사이크로 헥산이면 유도체(I)의 단위몰당 1.0 내지 2.4몰, 바람직하기로는 1.05 내지 2.2몰인 것이 바람직하다. 반응시간은 2 내지 8시간이 바람직하다. 반응온도는 50 내지 120℃가 바람직하다.
2,2,6,6-테트라할로사이크로 헥산이민 유도체(I)의 할로겐 수소 이탈반응은 촉매의 비존재하에서도 연분해에 의해 효과적으로 실시될 수 있다. 그와 같은 경우에, 반응은 50 내지 150℃바람직하로는 90 내지130℃의 온도에서 수행하는 것이 바람직하다.
반응온도가 50℃보다 낮은 경우에 할로겐 수소 이탈반응은 일어나지 않는다. 한편, 반응온도가 150℃ 보다 높은 경우에 부반응이 흔히 발생하는데, 즉 3개의 수소원자가 2-할로아닐린 유도에를 형성하기 위해 분자로부터 제거된다. 바람직한 생성물로부터 부생성물을 분리하는 것은 어려우며, 바람직한 생성물을 분리 및 정재한후에 수율은 현저하게 감소된다. 반응온도가 90 내지 130℃ 범위일 경우에, 반응 속도는 느리지 않는 것이 바람직하고, 부 반응이 일어나는 것은 어렵다. 그와같은 경우에, 할로겐 수소이탈 반응은 2,2,6,6-테트라할로사이크로 헥산이민 유도체(I) 또는 생성된 2,6-디할로아닐린 유도체(II)의 촉매작용에 의해 가속화된다는 것이 고려되어질 수 있다. 즉, 2,6-디할로아닐린 유도체(II)는 아민이며 염기성이기 때문에 생성된 유도체(II)는 유기염기성 촉매로서 작용한다. 2,2,6,6-테트라할로사이크로 헥산이민 유도체(I)는 양성자 이전반응(prototropy)에 의해서 퀴논 구조를 거쳐서 2,6-디할로아닐린 유도체(II)를 형성하기 위해 염기성 촉매 또는 열을 가지고서 할로겐 수소 이탈반응 되어진다. 2,2,6,6-테트라할로사이크로 헥산이면 유도체(I)는 입체적으로 장애가 있는 구조를 가지며, 물의 존재하에서 쉽게 가수분해되기 때문에 하로겐수소 이탈반응은 비-수(non-water)계통에서 수행하는 것이 바람직하다. 그러나, 반응에서 용매를 사용하는 경우에는, 할로겐 수소이탈 반응이 쉽게 일어나므로 극성 용매를 사용하는 것이 바람직하다. 가수분해를 방지하기 위하여 용매를 완전히 건조시키는 것이 필요히다.
용매는 할로겐 수소이탈 반응에서 매우 중요한 요소이다. 용매의 실예로는 N,N-디메틸포름아미드, N,N-디메틸아세트아미드, 또는 헥사메틸포스포로아미드와 같은 지방성아미드, 클로로벤젠, 니트로넨젠, 아노벤젠 또는 아닐졸과 같은 방향성극성용매; 아세트니트릴 또는 프로피오 니트릴, 디메릴 실폭사이드와 같은 비양성자 성 극성 용매등이 있다. 용융된 유도체(I)는 용매없이 할로겐 수소이탈 반응 될 수 있다. 반응은 반응온도를 쉽게 조절하고 선택성 및 수율을 개선하기 위하여 일반적으로 유기 용매내에서 실시된다.
본 발명에 따로면, 2,2,6,6-테트라할로사이크로 헥산이민 유도체(I)은 고순도의 2,6-디할로아닐린 유도체로 쉽게 전환될 수 있으며, 값싼 출발물질로부터 및 단계를 거쳐서 고수율로 제조될 수 있다.
특히,2,2,6,6-테트라할로사이크로 헥산이민 유도체(I)와 예인 N-페딜-2,2,6,6-테트라할로사이크로헥산이민(III)은 값싼 사이크로헥사논과 아닐린의 할로겐화반응에 의해 얻어진 2,2,6,6-테트라할로사이크로헥사논으로부터 고수율로 제조될 수 있다. 더나아가 N-페닐-2,2,6,6-테트라할로사이크로 헥산이민은 고순도의 N-페닐-2,6-디할로아닐린을 고수율로 형성하기 위해 염기 및 염을 가지고 쉽게 할로겐 수소 이탈반응 되어진다. 계속적으로 낮은 가격에서 고순도를 가지는 N-페닐-2,6-디할로아닐린을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 제조방법에 따르면, 2,6-디할로아닐린유도체(II)는 의약품 또는 농약으로서의 사용에적합한 치환된 페닐아세트산의 중간체로서 매우 유용하며, 출발물질로부터 몇몇 단계를 거쳐 고수율 고순도의 것으로 제조될 수 있다.
본 발명은 이하 실시예에서 더 상세히 설명될 것이며 모든 %는 다른 것이 아닌 중량에 의한 것이다. 본발명은 실시예에 국한되지는 않으며, 본 발명의 정신 및 범위에서 벗어남이 없이 변경 및 수정이 가능하다는 것을 이해해야 한다.
[실시예 1]
1리터의 유리반응 용기에 90g(0.37몰)의 2,2,6,6-테트라클로로사이크로헥사논,200g의 톨루엔과 81g(0.43몰)의 티타눔 테트라클료라이드를 채워넣고, 그 혼합물은 냉각조에서 5℃로 냉각된다. 그 혼합물에 145g(1.56몰)의 아닐린이 서서히 교반하면서 적하 첨가된다. 아닐린의 첨가시에, 아닐린의 적하속도는 반응온도를 5 내지 20℃로 유지하기 위해서 조절되어진다. 아닐린을 적하한후, 혼합물은 반응을 완결하기 위해 실온에서 2시간동안 방치된다. 반응혼합물은 30g의 냉수(10℃)에 교반하면서 주입되고 티타늄테토라클로라이드는 가수분해된다. 그 혼합물은 볼루엔의 층과 불의 층으로 분리된다. 물층의 톨루엔과 함께 두번째 추출되고 그 추출물은 톨루엔층에 첨가된다. 얻어진 톨루엔 층은 120g의 흑색의 고체를 제공하기 위해 감압하에서 농축된다. 얻어진 흑색의 고체는 황색의 침형상과 같은 108g의 N-폐닐-2,2,6,6-테토라클로로사이크로 헥산이민을 얻기 위해 메탄올로부터 재결정화된다.(수율 : 89.6%, 녹는점(mp) : 71.8 내지 72.6℃). 얻어진 N-페닐-2,2,6,6-테토라클로로사이크로 헥산이민에 대하여,1H -핵자기공명분석(H-NMR 분석), 적외선 분광분석(IR 분석) 및 원소분석이 수행된다. 그 결과는 이하 나타내었다.1H - NMR [용매 : CDCl3, 대부표준 : 테토라메탈실란 (T M S ) :
δppm : 7.27
Figure kpo00016
, 2.85(4H,t,CH23-위치), 2.10(2H, q, CH24-위치)
IR(KBr 정제) : vN=C : 1665(㎝-1)
원소분석
분석량(%) : C ; 46.29, H ; 3.47, N ; 4.51, Cl ; 45.38
계산량(%) : C ; 46.34, H ; 3.57, N ; 4.50, Cl ; 45.59
[실시예 2]
반응온도가 10lg의 N-페닐-2,2,6,6-테토라클로로사이크로헥이민을 얻기 위해 실시예 1의 5 내지 20℃ 대신에 30 내지 40℃로 변화된 겻을 제의하고는 실시예 1의 제조방법이 반복된다.(수율 : 83.7%, mp : 71.8 내지 72.6℃), 얻어진 N-폐닐-2,2,6,6-테토라클로로사이크로 헥산이면에 대하여1H-NMR 분석, IR분석 및 원소분석이 실시에 1과 동일한 방법으로 수행된다. 얻어진 결과는 실시예 1과 동일한 결과를 나타낸다.
[실시예 3]
반응온도가 75.4g의 N-페닐-2,2,6,6-테트라클로로사이크로헥사논을 얻기 위해 실시예 1의 5 내지 20℃ 대신에 95 내지 105℃로 변화된 겻을 제의하고는 실시예 1의 제조방법이 반복되어진다.(수율 : 62.5%, mp : 71.8 내지 72.6℃) 얻어진 N-폐닐-2,2,6,6-테트라클로로사이크론 헥산이민에 대하여,1H-NMR분석, IR 분석 및 원소분석이 실시예 1과 동일한 방법으로 수행된다. 얻어진 결과는 실시예 1과 동일한 결과를 나타낸다.
[실시예 4 내지 9]
유질(oily)의 2,2,6,6-테트라클로로사이크로 헥산이민 유도체를 얻기 위해 표 1에서 나타낸 아민과 암모니아 각각의 1.56몰이 아닐린 대신에 사용되는 것을 제외하고는 실시예 1의 제조방법이 반복된다. 실시예 4와 5에 있어서, 기체상대의 암모니아와 메탈아민은 2,2,6,6-테트라클로로사이크로헥사논, 툴로엔 및 티타늄 테트라클로라이드의 혼합물에 각각 주입된다. 2,2,6,6-테토라클로로 사이크로 해산이면 유도체(I)의 구조식, 수율 및 결과가 표 1에 나타네어진다.
[표 1a]
Figure kpo00017
[표 1b]
Figure kpo00018
Figure kpo00019
[실시예 10 내지 l2]
표 2에서 나타낸 각각의 2,2,6,6-테트라클로로사이크로헥산의 0.39몰이 N-폐닐-2,2,6,6-테토라클로로사이크로헥사이민을 얻기위해 2,2,6,6-테트라할로사이크로헥사논이 사용되는 것을 제의하고는 실시예 1의 제조방법이 반복된다. 얻어진 N-페닐-2,2,6,6-테트라할로사이크로 헥산이민의 구조식은 그것의 수율과 함께 표 2에 나타내어진다.
[표 2a]
Figure kpo00020
[표 2b]
Figure kpo00021
[실시예 13 내지 21]
표 3에서 나타낸 각각의 루이스상의 0.43몰 N-페닐-2,2,6,6-테트라클로로사이크로헥사이민을 제공하기 위해 티타늄 테트라클로라이드 대신에 사용되는 것을 제의하고는 실시예 1의 제조공정이 반복된다(mp : 71.8 내지 72.6℃).
그들의 수율은 표 3에 나타내어진다. 얻어진 N-페닐-2,2,6,6-테트라클로로사이크로 헥산이민에 대하어,1H-NMR 분석, IR분석 및 원소분석이 실시예 1에서와 동일한 방법으로 수행된다. 얻어진 결과를 실시예 1과 동일한 결과를 나타낸다.
[비교예 1]
티타늄 테트라클로라이드가 사용되지 않는 것을 제외하고는 실시예 1의 제조방법이 반복된다. 반응은 일어나지 않으며, 따라서 바람직한 생성물 즉, N-페닐-2,2,6,6-테트라클로로사이크로 헥산이민은 얻어질수없다.
[표 3]
Figure kpo00022
[실시예 22]
1의 유리반응기에 실시예 1에서 얻어진 100g(0.32몰)의 N-페닐-2,2,6,6-테트라클로로사이크로 헥산이민과 500g의 클로로벤젠을 채워넣고, 그 혼합물은 오일 조(oil bath)에서 교반하면서 가열된다. 반응 온도는 100℃를 유지하고, 반응은 5시간 동안 계속된다. 반응이 완결된 후에, 반응 혼합물은 25℃로 냉각되고, 10%의 수산화나트륨 수용성 용액의 300g으로 세척된다.
그후에, 유기 층은 무수황산나트륨으로 건조되어지고, 흑색의 고체상태인 64.7g의 N-페닐-2,6-디클로로아닐린을 얻기 위해 클로로벤젠으로부터 증류된다(수율 85%, mp : 49.5 내지 50.7℃). 얻어진 N-페닐-2,6-디클로로아닐린은 기체크로마토그레피에 의해 측정된 92.1%의 순도를 갖는다. N-페닐-2,6-디클로로아닐린은 메탄오로부터 재결정화에 의해 정제된 후에,1H-NMR 분석, IR 분석 및 원소분석이 수행된다. 그 결과는 이하 나타내어진다.
1H-NMR(용매 : CDCl, 내부표준 : TMS)
δppml : 7.53 내지 6.55(8H,m,벤젠 링), 5.83(1H, S, NH)
IR(KBr 정제)
vNH : 3380(㎝-1)원소분석
분석량(%) : C ; 6048, H ; 3.89, N ; 5.92, Cl ; 29.70
계산량(%) : C ; 6053, H ; 3.81, N ; 5.88, C1; 29.78
[실시예 23]
66.3g의 N-폐닐-2,6-디클로로아닐린을 얻기 위해 40.0g(0.38몰)의 탄산나트륨이 사용되고 반응온도는 95℃로 유지하는 것을 제의하고는 실시예 22의 제조방법이 반복된다(수율 : 87%, 수도 : 95.1%).
순도는 실시예 22와 같은 방법으로 측정된다. 얻어진 N-폐닐-2,6-디클로로아닐린에 대하여,1H-NMR 분석, IR 분석 및 원소분석이 실시예 2와 같은 방법으로 수행된다. 얻어진 결과는 실시예 22에서와 같은 결과가 주어진다.
[실시예 24 내지 32]
표 4에서 나타낸 500g의 각각의 용매가 N-페닐-2,6-디클로로아닐린을 얻기 위해 클로로벤젠 대신에사용되는 것을 제외하고는 실시예 23의 제조방법이 반복된다. 얻어진 N-페닐-2,6-디클로로아닐린의 각각의 수율 및 순도는 표 4에서 나타내었다.
순도는 실시예 22와 동일한 방법으로 측정된다. 얻어진 N-폐닐-2,6-디클로로아닐린에 대하여,1H-NMR 분석, IR 분석 및 원소분석이 실시예 22와 동일한 방법으로 수행된다. 얻어진 결과는 실시예 22에서와 동일한 결과가 주어진다.
[표 4]
Figure kpo00023
[실시예 33 내지 47]
표 5에서 나타낸 각각의 촉매가 N-페닐-2,6-디클로로아닐린을 얻기 위해 40g의 탄산나트륨 댄신에 사용되는 것을 제의하고는 실시예 27의 제조방법이 반복된다. 얻어진 N-페닐-2,6-디클로로아닐린의 각각의 수율과 순도는 표 2에서 나타내어진다.
얻어진 N-페닐-2,6-디클로로아닐린에 대하여,1H-NMR 분석, IR 분석 및 원소분석이 실시예 2에서와 동일한 방법으로 수행된다. 얻어진 결과는 실시예 22에서와 동일한 방법으로 수행된다. 얻어진 결과는실시예 22에서와 동일한 결과가 주어진다.
[표 5]
Figure kpo00024
[실시예 48 내지 52]
반응온도가 n-페닐-2,6-디클로로아닐린을 얻기 위해 100℃ 대신에 표 6에서 나타낸 각각의 온도로 변화된 것을 제의하고는 실시예 2의 제조방법이 반복된다. 얻어진 N-페닐-2,6-디클로로아닐린의 각각의 수율 및 순도는 표 6에서 나타대어진다.
순도는 실시예 2에서와 동일한 방법으로 측정된다. 얻어진 N-페놀-2,6-디클로로아닐린에 대하여,1H-NMR 분석, IR 분석 및 원소분석이 실시예 22에서와 동일한 방뱁으로 수행된다. 얻어진 결과는 실시예 22에서와 동일한 결과로 주어진다.
[표 6]
Figure kpo00025
[실시예 53 내지 57]
예 10, 11, 12, 4, 5, 6 및 9에서 얻어진 2, 2, 6, 6-테트라할로사이크로 헥산이민 유도체(I)의 각각이 2,6-디할로아닐린 유도체(II)의 각각을 얻기 위해 N-페닐-2,2,6,6-테토라클로로사이크로 헥산이민 대신에 사용되는 것을 제의하고는 실시예 유도체(II)의 구조식, 수율 및 순도가 표 7에서 나타내어진다. 순도는 실시예 22에서와 동일한 방법으로 측정된다.
[표 7]
Figure kpo00026
Figure kpo00027
실시예에서 사용된 성분에 대한 첨가에 있어서, 기타 성분이 실질적으로 동일한 결과를 얻기 위해 명세서에서 전술한 바와같은 실시예에서 사용될 수 있다.

Claims (14)

  1. 식(I)을 가지는 2,2,6,6-테트라할로사이크로 헥산이민 유도체의 제조방법으로서,
    Figure kpo00028
    (여기서 R은 수소원자, 선형 또는 분지형 알킬그룹 또는 치환 또는 비치환 방향성 그룹이고, 각각의 X는할로겐 원자이다) ; 루이스산의 존재하에 2,2,6,6-테트라할로사이크로헥사논과 1차아민 또는 암모니아의 반응으로 구성되는 것을 특징으로 하는 2,2,6,6-테트라할로사이크로 헥산이민 유도체의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 반응은 -10 내지 50℃의 온도에서 실시되는 것을 특징으로 하는 2,2,6,6-테트라할로사이크로 헥산이민의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서, 그룹 X는 요오드원자, 브롬원자, 염소원자 및 불소원자로 구성되는 그룹으로부터 선택된 원자인 것을 특징으로 하는 2,2,6,6-테트라할로사이크로 헥산이민 유도체의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 루이스산은 금속할라이드 및 금속 알콕사이드로 구성되는 그룹으로부터 선택된 요소인 것을 특징으로 하는 2,2,6,6-테트라할로사이크로 헥산이민 유도제의 제조방법.
  5. 식(II)를 가지는 2,6-디할로아닐린 유도체를 제조하는 방법으로서,
    Figure kpo00029
    (여기서 R은 수소원자, 신형 또는 분지형 알킬그룹 또는 치환 또는 비치환 방향성 그룹이고, 각가의 X는할로겐원자) ; 식(I)을 가지는 2,2,6,6-테트라할로사이크로 헥산이민 유도체로 구성되는 것을 특징으로하는 2,6-디할로아닐린 유도체의 제조방법.
    Figure kpo00030
    (여기서 R과 X는 할로겐 수소이탈 반응에 대해 상기 제한된 바와같다.)
  6. 제5항에 있어서, 할로겐 수소이탈 반응은 촉매의 존재하에 실시되는 것을 특징으로 하는 2,6-디할로아닐린 유도체의 제조방법.
  7. 제5항에 있어서, 할로겐 수소이탈반응은 촉매의 비존재하에서 실시되는 것을 특징으로 하는 2,6-디할로아닐린 유도체의 제조방법.
  8. 제5항에 있어서, 할로겐 수소이탈반응은 연분해에 의해 실시되는 것을 특징으로 하는 2,6-디할로아닐린 유도체의 제조방법.
  9. 제6항에 있어서, 상기 촉매는 염기성 촉매인 것을 특징으로 하는 2,6-디할로아닐린 유도체의 제조방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 염기셩 촉매는 알카리 금속의 단산염, 알카리토금속의 단산염, 알카리금속의 탄산수소염, 알카리금속의 산화물, 알카리토금속의 산화물, 알카리 금속의 수산화물, 알카리토금속의 수산화물 및 유기염기로 구성되는 그룹으로부터 선택된 최소한 하나의 요소인 것을 특징으로 하는 2,6-디할로아닐린 유도체의 제조방법.
  11. 제5항에 있어서, 그룹 X는 불소원자, 염소원자, 브롬원자 및 요오드 원자로 구성되는 그룹으로부터 선택된 원자인 것을 특징으로 하는 2,6-디할로아닐린 유도체의 제조방법.
  12. 제5항에 있어서, 할로겐 수소이탈 반응은 용매속에서 실시되는 것을 특징으로 하는 2,6-디할로아닐린 유도체의 제조방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 용매는 N,N-디메틸포름아미드, N,N-디메틸아세토아미드, 헥사메딜포스포로아미드, 클로로벤젠, 니트로벤젠, 시아노벤젠, 아니졸, 아세트니트릴, 프로피오니트릴 및 디메틸 설폭사이드로 구성되는 그룹으로부터 선택된 요소인 것을 특징으로 하는 2,6-디할로아닐린 유도체의 제조방법.
  14. 식(III)을 가지는 N-폐닐-2,2,6,6-테트라할로사이크로-헥산이민.
    Figure kpo00031
    (여기서 각각의 X는 수소원자).
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