KR960002597B1 - 카르복실산 에스테르의 환원 - Google Patents
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Abstract
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Description
본 발명은 의약품의 합성을 위한 중간체로서 유용한 10-(2-히드록시-3,4-디메톡시-6-메틸페닐)데칸-1-올 및 이의 동족화합물의 제조방법에 관한 것이다.
6-(10-히드록시데실)-2,3-디메톡시-5-메틸-1,4-벤조퀴논(이데베논, idebenone)은 특정의 약리학적 활성, 예를들어, 그중에서도 손상된 조직, 특히 심근 및 뇌조직에 면역상승작용, 평활근 이완작용, 효소-활성화 작용을 일으키는 화합물로 알려져 왔다. 그리고, 산업적인 이점을 지닌 이데베논의 제조방법으로서 하기의 방법(일본 특개소 59-39855)이 알려져 왔다 : 즉,
(단계 1)-알킬.9-(2-히드록시-3,4-디메톡시-6-메틸벤조일)노나노에이트를 환원시켜, 알킬.10-(2-히드록시-3,4-디메톡시-6-메틸페닐)데카노에이트를 수득하고,
(단계 2)-상기 화합물을 추가로 나트륨 비스(2-메톡시에톡시)알루미늄 히드라이드(비트라이드, Vitride)와 환원 반응시켜, 10-(2-히드록시-3,4-디메톡시-6-메틸페닐)데칸-1-올을 수득한 다음,
(단계 3)-상기 화합물을 산화시켜, 이데베논을 수득한다.
상기 단계 2에서 사용된 나트륨 비스(2-메톡시에톡시)알루미늄 히드라이드는 공기중의 습기와 쉽게 반응하여 인화성의 수소를 발생하기 때문에, 이의 안전상에 약간의 문제점이 있으며, 게다가 상기 화합물은 특정시약이어서 이의 안정한 공급에 난점을 지니고 있다. 이러한 관점을 고려하여, 본 발명가는 다양한 연구를 실시하였으며, 환원제로서 염화 알루미늄 및 수소화 붕소나트륨의 혼합물을 사용함으로써, 10-(2-히드록시-3,4-디메톡시-6-메틸페닐)데칸-1-올 및 이의 동족 화합물들을 산업적인 이점을 지닌 고수율로 수득할 수 있음을 밝혀내었다.
본 발명은 하기 일반식(I)의 에스테르 화합물을 수소화 붕소나트륨 및 염화 알루미늄의 혼합물과 반응시킴을 특징으로 하여, 하기 일반식(II)의 화합물을 제조하는 방법에 관한 것이다.
[상기식에서, R1,R2및 R3은 각기 저급알킬기이고, n은 0 내지 21의 정수이며, X는 수소원자 또는 임의로 보호된 히드록실기이고, Y는 임의로 보호된 히드록실기이다.]
상기의 일반식(I) 및 (II)에서 R1,R2및 R3로 도시한 저급 알킬기의 예는 메틸, 에틸, 프로필등과 같은 탄소수 1 내지 4의 알킬기를 포함하며, X 및 Y는 도시한 임의로 보호된 히드록실기의 예는 유리 히드록실기 이외의 것, 예를 들어, 탄소수 1 내지 3의 저급 알콕시기(예 : 메톡시, 에톡시등), 탄소수 2 내지 4의 저급 아실옥시기(예 : 아세틸옥시, 프로피오닐옥시등), 탄소수 3 내지 6의 실릴옥시기(트리메틸 실릴옥시등), 메톡시메틸옥시등을 포함한다. n은 0 내지 21의 정수를 의미하며, 바람직하게는 8 내지 12의 정수이다.
본 발명의 환원 반응은 적합한 용매내에서 수행하는 것이 유리하다. 용매로서, 일반식(I)의 출발 화합물을 용해시킬 수 있으며 환원 반응에 방해되지 않는 용매라면 어느 것이나 다 사용할 수 있다. 이러한 용매의 실질예에는 디에틸에테르, 테트라히드로푸란, 디옥산등과 같은 에테르 및 벤젠, 톨루엔, 크실렌등과 같은 방향족 탄화수소가 포함된다.
반응온도는 통상 0℃ 내지 140℃이며, 바람직하게는 10℃ 내지 40℃이다. 수소화 붕소나트륨의 양은 통상적으로, 일반식(I)의 출발 화합물에 비하여, 몰량의 1.5배 이상으로, 바람직하게는 몰량의 약 2배로 한다.
염화 알루미늄은 염화 알루미늄 및 수소화 붕소나트륨의 몰비가 약 1 : 3인 양으로 사용하는 것이 바람직하다.
상기 반응은 소용적의 물을 반응시스템중에 존재시킨다면, 보다 바람직한 결과를 일으킬 것이다. 보다 구체적으로 설명하면, 물의 존재는 바람직하지 않은 부생성물, 즉 R1및 R2중 어느 하나 또는 둘다가 수소인 일반식(II)의 화합물의 생성을 억제하여, 일반식(II)의 목적 화합물의 수율을 보다 향상시키는 작용을 한다. 사용되는 물의 용적은 통상 몰량의 0.1 내지 1.7배, 바람직하게는 몰량의 0.2 내지 1.5배로 한다. 과량의 물을 사용하는 경우, 목적한 화합물이 고수율로 수득할 수 없으며, 반응시간이 연장된다.
본 발명에 따른 일반식(II)의 목적 화합물은 알콜성 히드록시상에 영향을 주지 않아도, 페놀을 퀴논으로 전환시킬 수 있는 산화제, 예를 들어 산화은, 염화제이철, 이산화망간, 니트로소디술포네이트등을 사용함으로써, 하기 일반식(III)의 화합물로 유도할 수 있다.
[상기식에서, 각 기호는 상기 정의한 바와 같다.]
이들중에서, 히드록실아민디술폰산 디알칼리 금속염의 수용액을 전해 산화시켜 수득하는 니트로소디술폰산 디알칼리 금속염이 바람직하다.
이하에서, 산화제로서 히드록실아민디술폰산 디알칼리 금속염을 전해 산화시켜 수득하는 니트로소디술폰산 디알칼리 금속염을 사용함으로써, 일반식(II)의 화합물을 산화시키는 반응을 설명한다.
히드록실아민디술폰산의 디알칼리 금속염으로 히드록실아민디술폰산의 디나트륨염 및 히드록실아민디술폰산의 디칼륨염을 예로 들 수 있다. 니트로소디술폰산의 디알칼리 금속염으로서, 니트로소디술포난의 디나트륨염 및 니트로소디술폰산의 디칼륨염을 예로 들 수 있지만, 니트로소디술폰산의 디나트륨염이 바람직하다.
일반식(II)의 화합물의 산화는 일반식(II)화합물을 메탄올, 에탄올, 디옥산, 테트라히드로푸란등과 같은 수-혼화성 용매중에 용해시킨 다음, 이에 니트로소디술폰산의 디알칼리 금속염을 가함으로써 수행한다. 본 발명의 방법에 사용되는 니트로소디술폰산의 디알칼리 금속염의 양은, 화학양론적으로, 일반식(II)의 화합물에 비하여 2.0배 몰이지만, 니트로소디술폰산 디알칼리 금속염의 안정성을 고려하여, 통상 2.6배 몰이상, 바람직하게는 3.0배 몰이상으로 한다.
반응온도는 20℃ 내지 70℃, 바람직하게는 약 50℃로 한다. 온도가 너무 낮은 경우, 반응이 서서히 진행하고, 온도가 높으면, 니트로소디술폰산 디알칼리 금속염의 분해가 촉진되어 바람직하지 않은 부반응이 일어나게 되므로, 바람직하지 않다. 반응시간은 일반식(I)의 출발 화합물의 농도, 사용용매, 니트로소디술폰산 디알칼리 금속염의 양, 반응온도등에 따라 변화하지만, 통상적으로 출발 화합물이 완전히 소모되었을때, 반응을 종결 짓는다. 예를 들면, 박막 크로마토그래피, 고성능 액체 크로마토그래피, 가스 크로마트그래피등을 사용하여, 시간 경과에 따른 출발물질의 감소를 추적하고, 출발물질이 더 이상 검출되지 않을 때, 반응을 종결 짓는다.
50℃에서 반응을 수행하는 경우, 통상적으로 반응을 2시간 이내에 완결한다. 산화제로 사용되는 니트로소디술폰산의 디알칼리 금속염 수용액은 통상의 전지내에서 반응을 실시하여, 히드록실아민디술폰산의 디알칼리 금속염 수용액을 전해 산화시킴으로써 수득할 수 있다. 상기 전지에는 임으로 분리기 또는 격막을 장치한다. 일반적으로, 양이온-교환막을 장치한 필터-압착형 전지를 사용하는 것이 바람직하다. 반응으로부터의 발열은 전극 간격을 좁게하여 전지 전압의 상승을 조절하고, 그 밖에 2개의 실(chamber)을 고속으로 순환하는 양극 및 음극의 외부 모두를 냉각시킴으로써 억제할 수 있다. 양극 및 음극은 전기 화학 분야에서 통상 전극으로 사용되는 어떠한 물질, 예를 들어 탄소, 백금, 스테인레스스틸, 팔라듐, 닉켈, 닉켈합금등으로 제조한다. 일반적으로, 스테인레스 스틸 메시 전극의 사용이 바람직하다. 전지에 교반장치를 장치할 수 있으며, 펌프를 사용하여 반응 혼합물을 순환시킬 수도 있다.
전해 산화는 0.5 내지 50볼트의 전압을 히드록실아민디술폰산의 디알칼리 금속염을 함유하는 수용액에 적용시킴으로써 수행할 수 있다. 일반적으로, 반응은 2 내지 20볼트를 사용하여 수행하는 것이 바람직하다.
용액을 통과하는 전류는 전류 밀도가 입방 데시 미터당 50암페어 이하이다. 일반적으로, 입방 데시미터당 2 내지 20암페어의 전류 밀도를 사용하는 것이 바람직하다. 전해 산화물 보다 효과적으로 수행하기 위하여, 수용액에 통상의 전해질을 가할 수 있다.
이러한 전해질의 예는 수산화 나트륨, 아세트산 나트륨, 탄산나튬, 탄산수소 나트륨, 인산 나트륨, 염화나트륨등이다. 일반적으로 가해지는 전해질의 양은 바람직하게는 수용액에 비하여 0.1 내지 30중량%의 범위이다. 일반적으로, 전해 산화 반응이 부여되는 수용액은 용액 1리터에 대하여 0.1몰 이상, 바람직하게는 0.1몰 내지 2몰의 농도로 히드록실아민디술폰산의 디알칼리 금속염을 함유한다. 전해 산화는 -15℃ 내지 50℃의 온도에서 수행할 수 있다. 일반적으로, 상기 반응은 0℃ 내지 35℃의 온도에서 수행하는 것이 바람직하다. 전해 산화는 0.5시간 이상의 사간 동안 수행할 수 있다. 일반적으로, 1 내지 10시간 동안 산화를 수행하는 것이 바람직하다.
전해 산화를 시작하는 시기에서, 히드록실아민디술폰산 디알칼리 금속염을 수용액의 pH를 10 내지 13, 바람직하게는 대략 11.5로 조정하여, 니트로소디술폰산 디알칼리 금속염의 수율이 최상으로 되게 한다.
일반식(III)의 화합물은 뇌 조직에 효소-활성화 작용, 평활근 이완 작용, 면역 상승 작용들을 일으킨다.
본 발명에서 일반식(I)의 출발 화합물은 하기 일반식(IV)로 나타낸 화합물을 통상의 방법, 예를 들어 아연 아말감 및 염산을 사용하는 클레멘젠 환원법, 히드라존의 볼프-키시너 환원법, 디티오 아세탈의 탈 황산성 환원법 또는 촉매 환원법에 의하여 환원시킴으로써 수득할 수 있다.
[상기식에서, 각 기호는 상기 정의한 바와 같다]
본 발명에서는, 수소화 붕소나트륨 및 염화 알루미늄의 혼합물을 사용함으로써, 일반식(I)의 화합물을 환원시켜 우수한 수율로 일반식(II)의 화합물을 수득하고, 물을 반응계에 가함으로써, 일반식(II)의 목적 화합물을 고수율 및 고순도로, 게다가 우수한 재생도로 제조할 수 있다.
하기의 실시예 및 참고예로써, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
[참고예 1]
에틸 아세테이트(10ℓ)중의 메틸 9-(2-히드록시-3,4-디메톡시-6-메틸벤조일)노나노에이트(2.0㎏)용애에 5% 팔라듐 탄소(수분함량 : 50%)(400g) 및 황산(10㎖)을 가한다. 혼합물을 수소류(수소압력 : 약 8.5㎏/㎠/G)에서 30℃ 내지 40℃에서 5시간 동안 교반한다. 촉매를 여과 분리시키고, 에틸 아세테이트 층을 물(10ℓ) 5% 탄산수소 나트륨(10ℓ) 및 물(10ℓ)의 순서로 세척한다. 에틸 아세테이트 층을 농축하여 10-(2-히드록시-3,4-디메톡시-6-메틸페닐)데카노에이트(1.8㎏)를 유상 생성물로 수득한다.
핵자기 공명 스펙트럼내지 1.87(14H,m,-(CH2)7-), 2.17 내지 2.57(4H,m,환CH2,CH2CO),2.27(3H,s,환CH3), 3.63(3H,s,COOCH3), 3.80(3H,s,OCH3), 3.85(3H,s,OCH3), 5.80(1H,s,OH), 6.27(1H,s,환H)
[실시예 1]
테트라히드로푸란(1.8ℓ)중에 메틸 10-(2-히드록시-3,4-디메톡시-6-메틸페닐)데카노에이트(881g,2.5몰)를 용해시킨다. 상기 용액에 테트라히드로푸란(10.7ℓ)중의 수소화 붕소나트륨(340g, 9몰) 현탁액을 가하고, 혼합물을 교반한다. 생성된 현탁액에 물(75㎖, 4.16몰)을 가한다. 염화 알루미늄(400g, 3몰)을 테트라히드로푸란(6.0ℓ)중에 용해시킨다. 용액을 반응 혼합물의내부 온도를 25±2℃로 유지하면서, 90분 동안 주어진 속도로 상기-언급한 현탁액에 적가한다. 이어서, 반응 혼합물을 동일 온도에서 추가로 30분 동안 교반한 다음, 약 15℃로 냉각시킨다. 반응 혼합물에 물(22ℓ)을 적가하여, 분해를 일으킨 다음, 염산(2.7ℓ)을 이에 적가한다. 혼합물을 각 9ℓ분의 톨루엔으로 2회 추출한다. 이어서, 톨루엔 층을 배합하고 5% 탄산수소 나트륨 수용액(4.4ℓ)으로 세척한 다음, 추가로 물(4.4ℓ)로써 세척한다. 톨루엔 층을 감압하에 농축시켜서 10-(2-히드록시-3-디메톡시-6-메틸페닐)데칸-1-올(805g, 2.48몰, 수율 99.2%)을 유상 생성물로서 수득한다.
핵자가 공명 스펙트럼: 1.10 내지 1.80(16H,m,-(CH2)8-), 2.22(3H,s,CH3), 2.40 내지 2.75(2H,m,CH2), 8.50 내지 8.70(2H,m,CH2), 3.80(3H,s,OCH3), 8.84(3H,s,OCH3), 6.25(1H,s,환H)
[실시예 2]
가한 물의 용적 및 10-(2-히드록시-3,4-디메톡시-6-메틸페닐)데칸-1-올의 수율의 관계에 대한 조사를 실시한다. 테트라히드로푸란(35.7㎖)중에 메틸 10-(2-히드록시-3,4-디메톡시-6-메틸페닐)데카 노에이트(메틸 데카노에이트)(17.3g, 49.1밀리몰)를 용해시킨다. 상기 용액을 테트라히드로푸란(214.5㎖) 중의 수소화 붕소나트륨(6.8g, 80밀리몰) 현탁액에 가한 다음, 혼합물을 교반한다. 주어진 용적의(표 1에 도시한 바와 같은) 물을 정량하여, 상기 현탁액에 가한다. 테트라히드로푸란(142㎖)중에 염화 알루미늄(8.0g, 60밀리몰)을 용해시킨다. 용액을 25±2℃의 내부 온도에서 90 내지 120분 동안 상기-언급한 현탁액에 적가한다. 이어서, 반응 혼합물의 온도를 25±2℃로 유지하면서 이를 30분 동안 교반한다. 이어서, 반응 혼합물을 15±2℃로 냉각시키고, 이에 물(446㎖)을 적가한다. 반응 혼합물의 온도를 20℃를 넘지 않는 온도로 유지하면서, 상기 혼합물에 염산(53.5㎖)을 서서히 적가한다. 이어서, 반응 화합물을 각 178.5㎖ 분의 톨루엔으로 2회 추출한다. 톨루엔 층을 배합하고 물(89.5㎖)로 2회 세척한다. 톨루엔 층을 감압하에 농출 시켜서 10-(2-히드록시-3,4-디메톡시-6-메틸페닐)데칸-1-올(데칸올 화합물)을 유상 생성물로 수득한다. 표 1은 가한 물의 용적에 따른 데칸을 화합물의 수율 및 생성된 디-OH 화합물량의 관계를 도시한다.
[표 1]
가한 물의 용적에 따른 데칸올의 수율 및 디-OH 생성량의 관계
주1)
주2)
디-OH 화합물 : 10-(2,3-디히드록시-4-메톡시-6-메틸페닐)데칸-1-올
[참고예 2]
히드록실아민디술폰산 디나트륨염 수용액의 합성
물(7.5ℓ)중에 질산 나트륨(1875g)을 용해시키고, 용액의 온도를 0℃ 이하로 유지하면서, 상기 용액에 35w/w% 황산수소 나트륨 수용액(11.5ℓ)을 적가한다. 이어서, 혼합물에 아세트산(2,860㎖)을 5℃ 이하에서 적가하고, 5℃ 이하에서 90분 동안 교반한다. 이어서, 생성물에 30w/w% 가성소다 수용액(3,125㎖)을 10℃이하에서 적가하고 25w/2% 탄산 나트륨 수용액(20ℓ)을 적가하여 직접 전해 산화가 가능한 히드록실아민디술폰산 디나트륨염 수용액을 수득한다.
수율은 약 84%이다.
[참고예 3]
전해 산화에 의한 니트로소디술폰산 디나트륨염 수용액의 합성
단극성, 2-격실형 및 필터 압착형 전지(전극 활성 면적 : 4.5dm2/cellx2cells)에 양극 전해액으로서 히드록실아민디술폰산 디나트륨염 수용액(6 내지 8ℓ) 및 음극 전해액으로서 10w/w% 탄산나트륨 수용액(6 내지 8ℓ)을 충진시키고, 펌프를 사용하여 순환을 실시한다. 주어진 전해 조건(전류 밀도 : 8A/dm2, 순환 선속도 : 10.4cm/초, 온도 : 15℃)하에서 2 내지 3시간 동안 전류를 걸어줌으로써, 디나트륨 니트로소디술포네이트의 수용액을 90% 이상의 수율로 수득한다.
[참고예 4 내지 7]
메탄올(5.4ℓ)중에 10-(2-히드록시-3,4-디메톡시-6-메틸페닐)데칸-1-올(271g)을 용해시키고, 전해 산화물 이용하여 합성한 디나트륨 니트로소디술포네이트 수용액(6.7ℓ, 함량 0.359몰/ℓ)을 이에 가한다. 혼합물을 2시간 동안 50±2℃로 온도를 유지하면서 교반한다. 박막 크로마토그래피에 의하여 출발 물질의 소멸을 확인한 후, 물(8.6ℓ)을 반응 혼합물에 가하고, 톨루엔(5.5ℓ 및 2.7ℓ)으로써 2회 추출한다. 톨루엔 층을 배합하고 물로 세척한다. 톨루엔 층을 감압하여 농축시켜 조생성물, 6-(10-히드록시데실)-2, 3-디메톡시-5-메틸-1,4-벤조퀴논(288g, 함량 94.85%, 수율 96.9%)을 수득한다. 상기 조생성물(20g)을 톨루엔(60㎖) 및 n-헥산(180㎖)의 혼합물로 재결정화시킨다. 결정물을 톨루엔(60㎖)중에 용해시키고, 용액이 활성 알루미나(30g)의 선피복된 층을 통과하도록 한다. 여액을 감압하에 농축시키고, 농축물을 톨루엔(55㎖) 및 n-헥산(165㎖)의 혼합물로 다시 재결정화시킨다. 결정물을 50% 에탄올(108㎖)로 재차 재결정화시키고 건조시켜서 6-(1-히드록시데실)-2,3-디메톡시-5-메틸-1,4-벤조퀴논(16.2g)을 등황색결정물로서 수득한다.
융점 54.0℃
핵자기 공명 스펙트럼: 1.1 내지 1.8(16H,m,-(CH2)8-), 2.00(3H,s,CH3), 2.43(2H,t,J=7Hz,CH2), 3.63(2H,t,J=6Hz,CH2OH), 3.97(6H,s,OCH3)
전해 산화를 이용하여 디나트륨 니트로소디술포네이트의 수용액을 사용하는 실시예들을 표 2에 함께 도시한다.
[표 2]
전해 산화물에 의하여 제조된 디나트륨 니트로소디술포네이트 수용액의 사용에 의한 1의 산화
[참고예 8 내지 10]
메탄올(110ℓ)중에 10-(2-히드록시-3,4-디메톡시-6-메틸페닐)데칸-1-올(6.8㎏)을 용해시킨다. 상기 용액에 나트륨 아세테이트(27.4㎏) 및 물(110ℓ)을 가한다. 이어서, 혼합물에 디칼륨 니트로소디술포네이트(23.5㎏, 함량 69.9%)를 가하고, 3시간 동안 50±3℃에서 교반한다. 박막 크로마토그래피를 사용하여 출발물질의 소멸을 확인한 후, 물(550ℓ)을 혼합물에 가하고 10℃이하에서 30분 이상으로 교반한 다음, 침전된 결정물을 원심 분리시킨다. 상기와 같이 수집한 습윤 결정물을 에틸 아세테이트(40ℓ)중에 용해시키고 물(25ℓ)로 세척한다. 에틸 아세테이트 층을 감압하에 농축시켜 조생성물 6-(1-히드록시데실)-2,3-디메톡시-5-메틸-1,4-벤조퀴논(6.70㎏, 수율 93.9%)을 수득한다. 디칼륨 니트로소디술포네이트(프레미의 염)를 사용하는 참고예들을 표 3에 함께 도시한다.
[표 3]
디칼륨 니트로소디술포네이트(결정물)의 사용에 의한 1의 산화
1) 실질적인 충진량(=외견 충진량×함량)을 의미
Claims (7)
- 제1항에 있어서, 수소화 붕소나트륨을 출발 화합물의 몰당 1.5몰 이상의 양으로 사용하는 방법.
- 제1항에 있어서, 염화 알루미늄을 수소화 붕소나트륨의 몰당 약 3몰의 양으로 사용하는 방법.
- 제1항에 있어서, 반응을 물의 존재하에 수행하는 방법.
- 제4항에 있어서, 물을 염화 알루미늄의 몰당 0.1 내지 1.7몰의 양으로 사용하는 방법.
- 제6항에 있어서, 산화제가 히드록실아민디술폰산 디알칼리 금속염의 수용액을 전해 산화시켜 수득한 니트로소디술폰산 디알칼리 금속염인 방법.
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