KR950008277B1 - 불포화 알콜의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

불포화 알콜의 제조 방법
본 발명은 상응하는 알데히드 또는 케톤의 수소화 반응에 의한 일차 또는 이차 불포화 알콜의 제조 방법에 관한 것이다.
보다 특히, 본 발명은 수용성 리간드와 결합된 루테늄 유도체 및 수용성 리간드와 류테늄의 착물로 부터 선택된 촉매의 존재하에 하기 일반식(II)의 카르보닐 화합물을 유기상 및 혼화될 수 없는 근본적으로 수성상으로 이루어진 두 상의 액체 매체안에서 수소로 처리하는 것을 포함하는, 하기 일반식(I)의 불포화 알콜의 제조 방법을 제공하고 있다.
[화학식 1]
Figure kpo00001
[화학식 2]
Figure kpo00002
상기식에서 R1및 R2는 각각 같거나 다르며, 수소 원자, 포화되거나 불포화된 지환족 라디칼 또는 방향족 라디칼로 임의로 치환된 포화되거나 불포화된 지방족 라디칼, 포화되거나 불포화된 지환족 라디칼 또는 방향족 라디칼인데, R1및 R2중 적어도 하나는 에틸렌성 이중결합을 함유하거나 혹은 R1및 R2가 함께 결합하여 불포화 지환족 라디칼을 형성하고, 상기 각각의 지방족, 지환족 또는 방향족 라디칼은 하나 또는 그 이상의 같거나 다른 1-4개의 탄소원자를 갖는 알킬 라디칼, 히드록실 라디칼, 또는 1-4개의 탄소 원자를 갖는 알콕시 라디칼로 임의로 치환된다.
보다 특히, 본 발명은 상응하는
Figure kpo00003
,
Figure kpo00004
-불포화 카르보닐 화합물로부터의
Figure kpo00005
,
Figure kpo00006
-불포화 알콜의 제조, 즉, 일반식(II)의 상응하는
Figure kpo00007
,
Figure kpo00008
-불포화 화합물로부터, 라디칼 R1및 R2중 적어도 하나가 알콜 기에 대해
Figure kpo00009
,
Figure kpo00010
-위치에 이중 결합을 함유하고 있는 일반식(I)의 생성물의 제조 방법을 제공하고 있다.
본 발명은 일반식(II)의 상응하는
Figure kpo00011
,
Figure kpo00012
-불포화 카르보닐 화합물로부터, R1및 R2중 하나가 수소 원자를, 다른 하나가 1-30개의 탄소원자 및 알콜기에 대해,
Figure kpo00013
,
Figure kpo00014
위치에서 적어도 하나의 이중 결합을 함유하고 있는 지방족 라디칼을 나타내고, 1-4개의 탄소 원자를 함유하는 알킬 라디칼, 히드록실 라디칼 및 알킬 부분이 1-4개의 탄소 원자를 함유하는 알콕시 라디칼에 의해 임의로 치환되거나, 1-4개의 탄소 원자를 함유하는 하나 또는 그 이상의 알킬 라디칼에 의해 임의로 치환된 포화되거나 불포화된 5 또는 6개의 탄소 원자를 함유하는 지환족 라디칼, 또는 임의로 치환된 페닐 라디칼에 의해 임의로 치환되거나, 대안적으로 R1및 R2가 함께 1-4개의 탄소 원자를 함유하는 하나 또는 그 이상의 알킬 라디칼에 의해 임의로 치환된 불포화 지환족 라디칼을 형성하는 일반식(I)의
Figure kpo00015
,
Figure kpo00016
-불포화 알콜의 제조에 특히 유용하다.
보다 특히, 본 발명은 시트랄로부터의 프레날, 네롤/게라니올, 크로톤알데히드로부터의 크로틸 알콜, 및 신남알데히드로부터의 신나밀 알콜의 제조 방법을 제공하고 있다.
탄소-탄소 이중 결합은 균일한 촉매 작용을 이용하여 수소화 되기 쉽지만, 카르보닐기는 특히 이 카르보닐기 불포화 화합물 안에 존재하고 불포화도의 보유가 바람직할때 상기 방법에 의해 환원시키기는 어렵다.
신남알데히드를 상응하는 불포화 알콜로 선택적으로 환원시키는데 있어서 로듐을 기재로 하는 유기금속착물[T.미조로키일동, Bull.Chem.Soc.일본, 50, 2148(1977)] 또는 이리듐을 기재로 하는 유기 금속 착물[E.파네티 일동, J.Chem.Soc.Chem.Comm. p746(1986)]를 사용한다고 공지되어 있다. W.스트로메이어 및 K.콜케의 J.유기금속, Chem 193, C63(1980)에는 루테늄 착물에 의한 크로톤알데히드의 환원을 설명하고 있다. (RuCl2[P(C6H11)3]2(CO)2으로 가장 좋은 선택도가 얻어진다). 최종적으로, K.호타의 J.Mol.Catal., 29, 105-107(1985)에는 착물 RuCl2[PPh3)]3의 존재하에 수소화반응에 의해 시트랄이 게라니오/네롤로 전환되는것을 공개하고 있는데, 이 반응은 과량의 염산의 존재하에 톨루엔/에탄올 혼합물안에서 수행된다.
본 발명의 방법을 사용하여, 일반식(II)의 불포화 카르보닐 화합물은 일반식(I)의 불포화된 알콜로 선택적으로 전환된다.
이러한 새로운 방법에 사용된 촉매에 존재할 수 있는 수용성 리간드는 보다 특히 프랑스 특허 제7622824(2 366 237)호에 기술된 수용성 포스핀, 보다 특히 트리(메타설포페닐) 포스핀(TPPTS)이다.
본 발명의 방법에서 사용하기에 특히 적합한 루테늄 유도체는 RuCl3·xH2O, RuBr3·xH2O 및 RuI3·xH2O와 같은 할로겐화 루테늄, RuO2와 같은 산화 루테늄, 및 (NH4)3RuCl6, (NH4)2RuCl5(H2O), K2RuCl5(H2O), Ru(NO)(NO3)3, Ru(NH3)6Cl3, K2Ru(CN)6, [RuCl(NH3)5]Cl2and K2[RuCl5(NO)]과 같은 착물 류테늄 염이다.
루테늄과 수용성 리간드의 착물은 RuCl2(TPPTS)3, H2Ru(TPPTS)4, HRu(OAc)(TPPTS)3, HRuCl(TPPTS)3또는 Ru(CO)2Cl2(TPPTS)2인 것이 바람직하다.
반응은 유기 상을 형성하는 일반식(II)의 출발 물질 및 일반식(I)의 생성물을 사용하여 물안에서 일반적으로 수행한다. 그러나 이 방법은 반응 혼합물이 유기 상 및 근본적으로 혼화될 수 없는 수성 상을 형성하는 한, 유기 용매의 존재하에 또한 수행될 수 있다.
특히 적합한 유기 용매는 물과 혼화될 수 없거나 단지 약간만 혼화된다. 보다 특히, 적합한 용매로는 알콜(옥탄올), 에테르(에틸 에테르, 삼차-부틸 에틸 에테르), 케톤(메틸 이소부틸 케톤), 알데히드(벤즈 알데히드), 에스테르(메틸 아세테이트, 에틸 아세테이트, 부틸 아세테이트), 및 임의로 할로겐화된 지방족 또는 방향족 탄화수소(헥산, 톨루엔, 염화메틸렌, 클로로포름, 클로로벤젠) 및 이런 용매의 혼합물이 있다.
수소화 반응은 -20 내지 200℃, 바람직하게는 0 내지 100℃의 온도에서 수행될 수 있다.
수소화 반응은 1-200바아, 바람직하게는 1-50바아의 압력하에서 수행될 수 있다.
일반적으로, 일반식(II)의 카르보닐 화합물의 몰 당 0.001-0.01몰의 루테늄 유도체가 사용된다.
수용성 리간드와 결합된 루테늄 유도체가 사용되는 경우, 사용된 리간드의 양은 루테늄 유도체에 대해 0.1-200몰, 바람직하게는 1-100몰이다.
중성 또는 약간 염기성인 완충 매체안에서 본 발명에 따른 방법을 수행하는 것이 특히 유리하다.
촉매 또는 촉매 시스템이 수용성이기 때문에, 반응이 완결된 경우, 경사분리에 의해 수성상으로 쉽게 분리될 수 있으며, 따라서 제순환될 수 있다.
본 발명의 방법은 일반적으로 80%보다 큰 선택도를 갖는, 불포화 알콜, 및 보다 특히
Figure kpo00017
,
Figure kpo00018
-불포화 알콜의 생성을 가능하게 한다.
본 발명의 방법에 의해 얻을 수 있는 일반식(I)의 알콜은 유기 합성에서 사용될 수 있는 중간물질이다. 예컨대, 프레놀 및 게라니올/네롤은 비타민 A 및 E의 합성에서 특히 유용하다.
하기 실시예들은 본 발명을 설명하고 있다.
실시예 1
15분 동안 아르곤을 불어넣어줌으로써 미리 탈기시킨 증류수(7g), TPPTS(4×10-4몰), RuCl3·3H2O(10-4몰), 및 프레날(20×10-4몰)을 아르곤 분위기하에 25cc유리 플라스크안에 연속적으로 도입시킨다.
플라스크를 125cc 오토클래이브안에 놓는다. 수소로 3번 퍼어징 시킨 후에, 20바아의 수소 압력을 만들고 온도를 35℃에서 맞춘다. 오토클래이브를 흔들어 준다.
3시간 후에, 기체 크로마토그리피에 의해 반응 혼합물을 분석하면 프레날의 전환도가 31%이며, 수소화 반응 생성물의 분포가 하기와 같다는 사실을 알 수 있다.
·프레놀 :25%
·이소아밀 알콜 : 0.5%
·이소발레르알데히드 : 0.2%
·결정되지 않은 생성물 : 4%
프레놀에 대한 선택도는 80%이다.
실시예 2
RuCl(TPPTS)(8.5×10-5몰), 탈기시킨 몰(6g) 및 프레날(20×10-3몰)을 사용하는 것을 제외하곤 절차는 실시예 1에서와 같다.
35℃의 온도 및 32바아의 수소압력하에서 3시간동안 휘저어 섞어 준 후에, 기체 크로마토그래피에 의한 반응 혼합물의 분석으로 프레날의 전환도가 98%이고, 소수화반응생성물의 분포가 하기와 같다는 사실을 보여준다 :
·프레놀 : 82%
·이소아밀 알콜 : 11%
·결정되지 않는 생성물 : 5%
프레놀에 대한 선택도는 83%이다.
실시예 3 내지 7
RuCl3·3H2O(10-4몰), 및 TPPTS(4×10-4몰), 프레날(20×10-3몰), 탈기시킨 물(5cc) 및 혼화될 수 없는 용매(5cc)를 사용하는 것을 제외하곤 절차는 실시예 1에서와 같다.
35℃에서 20바아의 수소 압력하에 반응을 수행한다.
결과를 표1에서 볼 수 있다.
[표 1]
Figure kpo00019
실시예 8
RuCl3·3H2O(10-4몰), TPPTS(4×10-4몰), pH7의 완충용액(5cc), 톨루엔(5cc) 및 프레날(20×10-3몰)을 사용하는 것을 제외하곤 절차는 실시예 1에서와 같다.
35℃에서 20바아의 수소 압력하에 반응을 수행한다.
1시간 8분 후에, 기체 크로마토그래피의 의해 반응 혼합물을 분석하면 프레날의 전환도가 99%이고, 수소화반응 생성물의 분포가 하기와 같다는 사실을 보여준다 :
·프레놀 : 98%
·이소아밀 알콜 : 0.5%
·이소발레르알데히드 : 검출할 수 없음
프레놀의 수율은 99%이다.
실시예 9
아르곤 분위기하에 25cc 유리 플라스크 안에 다음을 연속적으로 도입시킨다 :
-RuCl3·3H2O 0.032g(1.2×10-4몰)
-TPPTS 0.32g(5.2×10-4몰)
15분 동안 아르곤을 불어 넣어줌으로써 미리 탈기시킨 물(4.9g) 및 톨루엔(4.9g)을 전달 튜브에 의해 도입시킨다. 그런 다음 프레날(21×10-3몰)을 주사기에 의해 첨가시킨다.
125cc의 스테인레스 스틸 오토클래이브안에 플라스크를 놓는다. 3번 수소로 퍼어징시킨 후에, 20바아의 수소 압력 및 35℃의 온도를 만들어 놓는다. 오토클래이브를 흔들어 준다.
75분 후에, 기체 크로마토그래피에 의한 반응 혼합물의 분석으로 프레날의 전환도가 98%이고, 수소화반응 생성물의 분포가 하기와 같다는 사실을 보여주고 있다 :
·프레놀 : 94%
·이소아밀 알콜 : 1.9%
·이소발레르 알데히드 : 검출할 수 없음
·t-아밀 알콜 : 약 2%
선택도는 97%이다.
수소화반응후에, 오토클래이브로부터 플라스크를 꺼내 불활성 분위기하에 둔다. 무색 유기상을 경사분리에 의해 분리시킨다. 적색 수성 상을 재순환시키기전에 아르곤 분위기하에 탈기시킨 톨루엔으로 두번 세척해준다.
하기 표는 각각의 재순환 후에 얻어진 결과를 기록한 것이다.
[표 2]
Figure kpo00020
DC : 프레날의 전환도
Y : 전환된 프레날에 대한 프레놀의 수율
촉매의 평균 활성은 촉매의 몰/시간 당 전환된 160몰의 프레날이다.
실시예 10
아르곤 분위기하에 유리 플라스크안으로 다음을 연속적으로 도입시킨다 :
-RuCl3·3H2O 1.8×10-4몰
-TPPTS 5.5×10×4몰
-톨루엔 4.4g
-pH7의 완충 혼합물 5g
-시트랄 9.06×10-3몰
125cc 오토클래이브안에 플라스크를 넣는다. 수소로 3번 퍼어징 시킨 후에, 50바아의 수소압력 및 50℃의 온도를 만들어 놓는다. 오토클래이브를 흔들어 준다.
15시간 후에, 기체 크로마토그래피에 의한 분석으로 시트랄의 전환도가 90.4%이고, 수소화 반응 생성물의 분포가 하기와 같다는 사실을 보여준다 :
·네롤/게라니올 : 94.2%
·시트로넬롤 : 2%
·시트로넬랄 : 검출할 수 없음
·테르라히드로게라니올 : 검출할 수 없음
네롤/게라니올에 대한 선택도는 97.7%이다.
실시예 11
다음을 사용하는 것을 제외하곤 절차는 실시예 10에서와 같다 :
-RuCl3·3H2O 10-4몰
-TPPTS 4.72×10-4몰
-헥산 3.4g
-pH7의 완충 혼합물 5g
-크로톤알데히드 24×10-3몰
35℃에서 20바아의 수소 압력하에 반응을 수행한다.
4시간 후에, 기체 크로마토그래피의 분석으로 크로톤알데히드의 전환도가 95.5%이고 수소화반응 생성물의 분포가 하기와 같다는 사실을 보여준다 :
·크로틸 알콜 : 92.7%
·부타날 : 1%
·부탄올 : 1.7%
크로틸 알콜에 대한 선택도는 97%이다.
실시예 12
다음을 사용하는 것을 제외하곤 절차는 실시예 10에서와 같다 :
-RuCl3·3H2O 9.8×10-5몰
-TPPTS 4.4×10-4몰
-톨루엔 4.3g
-pH7의 완충 매체 4.8g
-신남 알데히드 13.2×10-3몰
35℃에서 20바아의 수소 압력하에 반응을 수행한다.
3시간 후에, 기체 크로마토그래피에 의한 분석으로 전환도가 98.8%이고, 수소화반응 생성물의 분포가 하기와 같은 것을 보여준다 :
·신나밀 알콜 : 98.5%
·3-페닐프로파날 : 검출할 수 없음
·3-페닐프로파놀 : 검출할 수 없음
신나밀 알콜에 대한 선택도는 99.5%이다.
실시예 13
염화 루테늄(RuCl3)(5×10-4몰) 및 TPPTS(17.5×10-3몰)을 250cc의 둥근 바닥 플라스크안에 도입시킨 다음 불활성 분위기하에 pH7의 완충 용액(100cc)을 첨가시킨다. 얻어진 녹색 용액을 미리 질소로 퍼어징시킨 300cc SOTELEM반응기로 주사기에 의해 옮긴다. 밀폐시킨 후에, 반응기를 질소, 그 다음엔 수소로 퍼어징시키고, 수소 압력을 20바아로 조정하고 온도는 50℃로 조정한다. 반응기를 1시간동안 1500rpm의 속도로 휘저어 섞어준다. 휘저어 섞는 것을 중단하고, 반응기를 약 20℃의 온도로 냉각시킨 후에, 조심스럽게 탈기시킨 다음 질소로 퍼어징시킨다.
질소 스트림하에 프레날(50cc)을 도입시킨다. 반응기를 질소로, 그 다음엔 수소로 퍼어징시킨다. 수소압력을 20바아로 맞추고 온도는 50℃로 맞춘다. 1500rpm의 속도에서 휘저어 섞어준다. 수소 처리하는데 30분이 걸린다.
20℃의 온도로 냉각시킨 후에, 반응기를 조심스럽게 탈기시킨다. 반응 혼합물을 분리 깔때기안에 쏟아붓는다. 수성상을 염화 메틸렌(3×25cc)으로 추출시킨다.
기체 크로마토그래피에 의한 혼합된 유기 상들의 분석으로 프레날의 전환도는 100%이고, 수소화반응 생성물의 분포는 하기와 같다는 사실을 보여준다 :
·프레놀 : 99%
·이소프레놀 : 0.6%
·이소아밀 알콜 : 0.2%
·결정되지 않은 생성물 : 0.2%

Claims (14)

  1. 수용성 리간드와 결합된 루테늄 유도체 또는 수용성 리간드와 루테늄의 착물로 이루어진 촉매의 존재하에 하기 일반식(II)의 카르보닐 화합물을 유기 상 및 혼화될 수 없는 근본적으로 수성상으로 이루어진 두상의 매체안에서 수소로 처리하는 것으로 구성되는 하기 일반식(I)의 불포화 알콜의 제조 방법.
    Figure kpo00021
    (Ⅰ)
    Figure kpo00022
    (Ⅱ)
    상기식에서, 서로 같거나 다른, 각 R1및 R2는 수소원자, 포화되거나 불포화된 지방족 라디칼, 포화되거나 불포화된 지환족 라디칼 또는 방향족 라디칼로 치환된 포화되거나불포화된 지방족 라디칼, 포화되거나 불포화된 지환족 라디칼, 또는 방향족 라디칼이고, R1및 R2중 적어도 하나는 에틸렌성 이중결합을 함유하거나 또는 R1및 R2가 함께 결합하여 에틸렌성 불포화 지환족 라디칼을 형성하고, 상기 각각의 지방족, 지환족 또는 방향족 라디칼은 하나 또는 그 이상의 같거나 다른 1-4개의 탄소 원자를 갖는 알킬 라디칼, 히드록실 라디칼, 또는 1-4개의 탄소 원자를 갖는 알콕시라디칼로 임의로 치환된다.
  2. 제1항에 있어서, 상기 촉매가 수용성 리간드와 결합된 루테늄의 무기 또는 유기염 산화물, 수소화물, 또는 착염인 방법.
  3. 제2항에 있어서, 촉매가 수용성 리간드와 결합된 RuCl3·xH2O, RuBr3·xH2O, RuI3·xH2O, RuO2,(NH4)3RuCl6, (NH4)2RuCl5(H2O), K2RuCl5(H2O), Ru(NO)(NO3)3, Ru(NH3)6Cl3, K2Ru(CN)6, [RuCl(NH3)5]Cl2또는 K2[RuCl5(NO)]인 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 촉매는, L이 수용성 리간드를 나타내는 일반식 RuCl2L3, H2RuL4, HRu(OAc)L3, HRuClL3또는 Ru(CO)2Cl2L4의 수용성 리간드와 루테늄의 착물인 방법.
  5. 제1항에 있어서, 수용성 리간드가 수용성 포스핀이 방법.
  6. 제5항에 있어서, 수용성포스핀이 설폰화된 페닐포스핀인 방법.
  7. 제6항에 있어서, 설폰화된 페닐포스핀이 트리(메타설포페닐)포스핀(TPPTS)인 방법.
  8. 제1항에 있어서, 유기상이 유기 용매를 포함하는 방법.
  9. 제8항에 있어서, 유기 용매가 알콜, 에테르, 알데히드, 케톤, 에스테르, 또는 임의로 할로겐화된 지방족 또는 방향족 탄소 수소, 또는 그 혼합물인 방법.
  10. 제1항에 있어서, 반응이 -20 내지 200℃의 온도에서 수행되는 방법.
  11. 제10항에 있어서, 반응이 0-100℃의 온도에서 수행되는 방법.
  12. 제1항에 있어서, 반응이 1-200바아의 압력하에서 수행되는 방법.
  13. 제12항에 있어서, 반응이 1-50바아의 압력하에서 수행되는 방법.
  14. 제1항에 있어서, 출발물질로서 사용된 카르보닐 화합물이 프레날, 시트랄, 크로톤알데히드 또는 신남알데히드이고, 불포화된 알콜생성물이 각각 프레놀, 게라니올/네롤, 크로틸 알콜, 또는 신나밀 알콜인 방법.
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