KR960007083B1 - 알콕시기를 갖는 질소-함유 헤테로 방향족 화합물의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
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Description
본 발명은 알콕시기를 갖는 질소-함유 헤테로 방향족 화합물의 제조방법에 관한 것이다.
알콕시기를 갖는 질소-함유 헤테로 방향족 화합물은 약물합성을 위한 출발물질로서 유용하다. 언급한 화합물질중에서, 예를들어 알콕시피리딘-1-옥사이드는 항궤양제로서 유용한, 2-(2-피리딜메틸술피닐)벤즈이미다졸 화합물 또는 2-(2-피리딜메틸티오)벤즈이미다졸 화합물의 합성을 위한 유리한 출발물질로서 유용하다(참조 : 미합중국 특허 제4255431호, 유럽특허공고 제45200, 74341, 80602, 5129, 174726 및 175464호 및 영국 특허출원 공개 제2134523A호).
알콕시피리딘-1-옥사이드는 염기 존재하에서 니트로피리딘-1-옥사이드를 알코올과 반응시킴으로써 제조할 수 있는 것으로 공지되어 있다. 따라서, 예를들어 메탄올 중에서 4-니트로피리딘-1-옥사이드를 소듐 메톡사이드와 반응시킴을 포함하는 4-메톡시피리딘-1-옥사이드의 제조방법[참고문헌 : Yakugaku Zasshi, 63 265(1943)], 승온 및 탄산칼륨 존재하에서 4-니트로피리딘-1-옥사이드를 에탄올과 반응시킴을 포함하는 4-에톡시피리딘-1-옥사이드의 제조방법[참조 : 독일 민주공화국 특허 제69, 126호] 및 승온 및 t-부톡시포타슘 존재하에서 2, 3-디메틸피리딘-1-옥사이드를 2, 2, 3, 3, 3, -테트라플루오로프로판올과 반응시킴을 포함하는 2, 3-디메틸-4-(2, 2, 3, 3, -테트라플루오로프로폭시)피리딘-1-옥사이드의 제조방법[참조 : 유럽특허 공고 제174726호]을 언급할 수 있다.
그러나, 상기 방법을 수행함에 있어서 몇몇 문제에 부닥치게 되는데, 예를 들면 출발물질 또는 생성물의 분해가 심각하며 수율이 낮거나 매우 긴 반응기간(20~50시간)이 요구된다.
본 발명자들은 짧은 반응기간 및 양호한 수율로 니트로-기를 갖는 질소-함유 헤테로 방향족 화합물로부터 알콕시기를 갖는 질소-함유 헤테로 방향족 화합물의 제조방법을 개발하기 위하여 집중적인 연구를 하였다. 그 결과, 본 발명자들은 상전이 촉매의 존재하에서 탄산칼륨과 같은 비교적 약염기를 사용할때, 짧은 반응기간 및 양호한 수율로 니트로기를 갖는 질소-함유 헤테로 방향족 화합물로부터 알콕시기를 갖는 질소-함유 헤테로 방향족 화합물을 수득할 수 있다는 것을 발견하였으며, 본 반응을 완결하게 되었다.
따라서, 본 발명은 하기 일반식(II)의 알콕시기를 갖는 질소-함유 헤테로 방향족 화합물의 제조방법과 관련되며, 상전이 촉매 및 염기의 존재하에서 하기 일반식(Ⅰ)의 니트로기를 갖는 질소-함유 헤테로 방향족 화합물을 하기 일반식(Ⅱ) 의 화합물과 반응 시킴을 포함한다.
Het-NO2
ROM
Het-OR
상기식 중, Het는 치환될 수 있는 질소-함유 헤테로 방향족 환이며 질소원자는 산화될 수 있고, R은 알킬, 할로겐화 알킬, 아릴 또는 아르알킬이며, M은 수소 또는 알칼리금속이다.
상기 일반식의 화합물을 참고로, 질소-함유 헤테로 방향족 환으로서, 헤테로 원자로서 하나 또는 두개의 질소원자(들)(이 질소원자(들)는 임의적으로 산화된다)를 갖는 불포화된 5- 또는 6-원환, 예를들어 2H-피롤, 피롤, 이미다졸, 피라졸, 피리딘, 피리딘-1-옥사이드, 피라진, 피리미딘 또는 피리다진과 같은 것을 사용할 수 있다.
질소-함유 헤테로 방향족 환으로서, 피리딘-1-옥사이드가 바람직하다.
질소-함유 헤테로 방향족 환상의 치환기로서, 예를들어 C1~8알킬, C1~8알콕시, 할로겐(예를들어, C1, F등), 카르복실을 사용할 수 있다.
다음으로, 본 발명에 따른 방법은 니트로피리딘-1-옥사이드로부터 알콕시피리딘-1-옥사이드의 제조방법을 설명함으로써 자세히 기술된다.
하기 일반식(III)'의 알콕시피리딘-1-옥사이드는 하기 일반식(I)'의 니트로피리딘-1-옥사이드를 상전이 촉매 및 염기의 존재하에서 일반식 (II)와 반응시킴으로써 제조할 수 있다.
상기식중, R은 상기한 바와 같고, R1은 알킬, 알콕시, 카르복실 또는 할로겐이며 n은 0 내지 4의 정수인데, n이 2 이상일 경우 R1은 동일하거나 상이할 수 있다.
상기 일반식의 화합물을 참고로, R1으로 표시되는 알킬은 바람직하게는 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, 부틸, 이소부틸, 펜틸, 헥실, 헵틸 또는 옥틸과 같은 탄소원자수 1~8의 알킬이며, 좀더 바람직하게는 탄소원자수 1~4의 알킬이다.
R1으로 표시되는 알콕시는 바람직하게는 메톡시, 에톡시, 프로폭시, 이소프로폭시, 부톡시, 이소부톡시, 펜틸옥시, 헥실옥시, 헵틸옥시 또는 옥틸옥시와 같은 탄소원자수 1~8의 알콕시이며, 좀더 바람직하게는 탄소원자수 1~4의 알콕시이다. R1으로 표시되는 할로겐은 예를 들어, 염소 또는 불소이다. 상기 화합물(I)' 및 (III)'에서, R1으로 표시되는 치환체 또는 치환체들은 바람직하게는 피리딘 옥사이드 핵의 2- 또는/ 및 3-위치에 위치된다.
R로 표시되는 알킬로서는, R1으로 표시되는 알킬에서 상기된 바와 같이 탄소원자수 1~8의 알칼기, 바람직하게는 탄소원자수 1~4의 알킬기가 언급될 수 있다. R로 표시되는 할로겐화 알킬중의 할로겐으로서는, 불소, 브롬, 염소 및 요오드가 언급될 수 있는데, 이중 불소가 바람직하다. 언급된 할로겐화 알킬중의 알킬로서는, R1으로 표시되는 알킬에서 상기된 바와 같이 탄소원자수 1~8의 알킬, 바람직하게는 탄소원자수 1~5의 알킬이 언급될 수 있다. 특히 바람직한 할로겐화 알킬종류는 치환체로서 3~8의 불소원자를 갖는 탄소원자수 1~5의 알킬, 예를 들어 트리플루오로메틸, 2, 2, 2-트리플루오로에틸, 2, 2, 3, 3, 3-펜타플루오로프로필, 2, 2, 3, 3-테트라플루오로프로필, 1-(트리플루오로메틸)-2, 2, 2-트리플루오로에틸, 2, 2, 3, 3, 4, 4, 4-헵타플루오로부틸 및 2, 2, 3, 3, 4, 4, 5, 5-옥타플루오로펜틸이다. R로 표시되는 아릴은 바람직하게는 탄소원자수 6~14의 아릴이며, 예로서 페닐, 톨릴, 크실릴, 비페닐릴, 나프틸, 안트릴 또는 펜안트릴을 들 수 있다. R로 표시되는 아르알킬은 바람직하게는 상기 언급된 아릴 및 탄소원자수 1~3의 알킬로부터 유도된 기이며, 예로서 벤질, 펜에틸 또는 3-페닐프로필을 들 수 있다.
유리한 제조 측면에서, 화합물(I)'중의 니트로기 및 화합물(III)'중의 OR로 표시되는 알콕시기는 바람직하게는 4 또는 6위치에 위치되어야만 한다.
상기 일반식(III)'의 화합물을 참고로, 특히 바람직한 것은 R1이 메틸이며, n이 2이고, R이 2, 2, 2-트리플루오로에틸이며 R1기가 2 및 3위에 위치되는 경우이다.
상기 일반식 ROM에서 M으로 표시되는 알칼리금속은 예로서 리튬, 나트륨 또는 칼륨을 들수 있으며, 이들중 나트륨이 바람직하다.
본 발명에 사용되는 염기에는 특히, 리튬, 나트륨 및 칼륨과 같은 알칼리금속, 수소화나트륨 및 수소화칼륨과 같은 알칼리금속 수소화물, t-부톡시포라슘 및 프로폭시소듐과 같은 알코올레이트, 탄산칼륨, 탄산나트륨, 탄산수소칼륨 및 탄산수소나트륨과 같은 알칼리 금속 탄산염 및 탄산수소, 및 수산화나트륨 및 수산화칼륨과 같은 알칼리 금속 수산화물이 포함된다.
이들중 바람직한 것은 탄산칼륨, 탄산나트륨, 탄산수소칼륨 및 탄산수소나트륨과 같은 알칼리금속 탄산염 및 탄산수소이다.
염기는 일반적으로 니트로피리딘-1-옥사이드몰당 약 1~10몰, 바람직하게는 약 1~3몰리 사용된다. 그러나, 염기의 사용량은 상기 언급된 범위로 제한되지는 않는다.
본 발명에 따른 반응을 수행하는데 사용되는 상전이 촉매로서, 테트라부틸암모늄 클로라이드 및 벤질트리부틸암모늄클로라이드와 같은 4급 암모늄염, 테트라부틸포스포늄 클로라이드 및 테트라페닐포스포늄 브로마이드와 같은 4급 포스포늄염, 디벤조-18-크라운-6- 및 디시클로헥실-18-크라운-6-과 같은 크라운에테르, [2, 2, 2]-크리프테이트와 같은 크리프렌드 등이 언급될 수 있다. 이들중 바람직한 것은 테트라부틸암모늄 브로마이드 및 벤질트리부틸암모늄 클로라이드와 같은 4급 암모늄염이다. 상기 상전이 촉매는 단독 또는 혼합물로 사용할 수 있다.
상기 상전이 촉매는 일반적으로 니트로피리딘-1-옥사이드를 기준으로 약 1~20몰 퍼센트, 바람직하게는 약 5~10몰 퍼센트의 양으로 사용된다. 그러나, 상전이 촉매의 사용량은 상기 한 범위로 특별히 한정되는 것은 아니다.
반응을 수행하는데 사용되는 용매로서, 일반식 RH(여기서, R은 상기한 바와 같다)로 표시되는 화합물외에, 테트라히드로푸란 및 디옥산과 같은 에테르, 아세톤 및 메틸에틸케톤과 같은 케톤, 아세토니트릴, 디메틸포름아미드, 헥사메틸포스포릭트리아미등이 언급될 수 있다.
그러나, 바람직하게는 ROH자체, 아세톤 또는 아세토니트릴이 사용된다. 상기 용매는 단독 또는 혼합물로 사용할 수 있다. 4급 암모늄염을 수용액형태로 사용할때, 반응시스템중에 소량의 물이 존재할 수 있다.
용매는 일반적으로 니트로피리딘-1-옥사이드의 밀리몰당 약 0.5~5㎖, 바람직하게는 1~2㎖의 양으로 사용된다. 그러나, 용매의 사용량은 상기한 범위로 제한되는 않는다.
반응은 빙냉에 의해 도달되는 온도 내지 사용용매의 비점부근의 광범위한 온도에서 수행된다. 반응기간은 일반적으로 약 1~15시간, 바람직하게는 약 5~10시간이지만, 이러한 범위로 제한되는 것은 아니다.
반응후, 상기 언급된 반응에 의해서 제조된 바람직한 알콕시피리딘-1-옥사이드는 재결정화, 크로마토그래피 등과 같은 통상적인 방법에 의해, 고형물의 제거 및 농축후, 분리 정제할 수 있다.
이제, 출발물질 (I)의 제조방법을 기술한다. 화합물(I)중에서, n=0인 것이 공지되어 있고[참고문헌 : Arnold Weissberger 등. The Chemistry of Heterocyclic Compounds, Part 2, pages 97~153, Interscience Publishers, Inc., New York, 1961], 반면 n=1~4인 것은 상기 참고문헌에 기술되어 있거나, 언급된 참고문헌에 기술된 바와같이, 미리 변형된 대응피리딘-1-옥사이드를 R1으로 표시되는 기 또는 기들로 니트로화합시킴으로써 제조할 수 있다.
또한 화합물(I)'외에 화합물(I)는 언급된 참고문헌에 기술된 방법으로 제조할 수 있다.
본 발명에 따른 방법을 사용할때, 알콕시기를 갖는 헤테로 방향족 화합물을 짧은 반응기간 및 양호한 수율로 제조할 수 있다.
또한 하기 실시예는 본 발명에 따른 방법을 기술한다.
[실시예 1]
2, 3-디메틸-4-니트로피리딘-1-옥사이드(5g)을 메탄올(30㎖)에 용해시킨다. 이 용액에 테트라부틸암모늄 브로마이드(0.5g) 및 탄산수소칼륨(5.6g)을 첨가하고, 그 혼합물을 환류하에서 10시간 동안 교반하면서 가열한다(온도 80~85℃).
고형물을 반응 혼합물로 부터 여거하고, 그 여액을 농축시켜 실리카겔(100g) 컬럼에 적용한다. 메탄올-디클로로메탄(1 : 9)로 용출시키고 에틸 아세테이트-헥산으로 재결정하여 4.3g의 백색 2, 3-디메틸-4-메톡시피리딘-1-옥사이드를 수득한다. 융점 85~86℃
[실시예 2]
하기 알콕시 피리딘-1-옥사이드를 실시예 1에서와 동일한 방법으로 제조한다.
[실시예 3]
2, 3-디메틸-4-니트로피리딘-1-옥사이드(5g)을 아세토니트릴(50㎖)에 용해시킨다. 이 용액에 2, 2, 2-트리플루오로에탄올(8.7㎖), 벤질트리부틸암모늄 클로라이드의 50% 수용액(1㎖) 및 탄산나트륨(12g)을 첨가하고, 그 혼합물을 8시간 동안 교반하면서 가열한다(온도 80~85℃). 고형물을 반응 혼합물로 부터 여거하고, 농축시켜 실리카겔(100g) 컬럼에 적용한다. 메탄올-디클로로메탄(1 : 9)로 용출시키고 에틸아세테트-헥산으로 재결정하여 백색침상의 2, 3-디메틸-4-(2, 2, 2-트리플루오로에톡시)피리딘-1-옥사이드 6.3g을 수득한다. 융점 138~139℃
[실시예 4]
하기 알콕시피리딘-1-옥사이드를 실시예 3에서와 동일한 방법으로 제조한다.
[실시예 5]
2, 3-디메틸-4-니트로피리딘-1-옥사이드(5g)을 아세토니트릴(30㎖)에 용해시킨다. 이 용액에 2, 2, 2-트리플루오로에탄올(8.7㎖)에 용해시킨다. 이 용액에 2, 2, 2-트리플루오로에탄올(8.7㎖), 테트라-n-부틸포스포늄 브로마이드(0.5g) 및 탄산칼륨(8.2g)을 첨가하고, 그 혼합물을 7시간 동안 교반하면서 가열한다(80~85℃)
반응 혼합물을 실시예 3에서와 동일한 방법으로 수행하여 백색 침상의 2, 3-디메틸-4-(2, 2, 2-트리플루오로에톡시)피리딘-1-옥사이드 6.1g을 수득한다. 융점 138~139℃
[실시예 6]
실시예 5의 절차를 테트라-n-부틸포스포늄 브로마이드 대신 18-크라운-6(0.4g)을 사용하여 수행한다. 2, 3-디메틸-4-니트로피리딘-1-옥사이드(5g)으로부터 6.2g의 2, 3-디메틸-4-(2, 2, 2-트리플루오로에톡시)피리딘-1-옥사이드를 수득한다. 융점 138~139℃
[참고예]
2, 3-디메틸피리딘(40g)을 빙초산(80㎖)에 용해시킨다.
이 용액에 35% 과산화수소(46.5g)을 첨가하고, 그 혼합물을 100~150℃로 가열하여 환류하에서 3시간 동안 교반하면서 반응시킨다. 상기 반응후, 반응용액에 p-포름알데하이드(1.5g)을 첨가하고 ; 그 혼합물을 100~105℃에서 가열하여 잔류성 과산화수소를 분해한후 농축시켜 2, 3-디메틸피리딘-1-옥사이드를 수득한다. 상기 2, 3-디메틸피리딘-1-옥사이드를 농축황산(46㎖)에 용해시킨다. 이 용액에 98% 질산(48㎖)과 농축 황산(67㎖)의 혼합물을 60 내지 70。C에서 약 1시간 동안 적가하고 그 용액을 4시간 동안 실온에서 반응시킨다.
상기 반응용액을 빙수(750㎖)에 붓고, 40℃ 이하에서 30% 수산화나트륨으로 중화시킨다. 혼합물을 디클로로메탄(400㎖ 및 200㎖)으로 추출하고 그 추출액을 물(200㎖)로 세척하여 농축한다. 수득된 잔류물을 톨루엔(100㎖)으로 재결정하여, 2, 3-디메틸-4-니트로피리딘-1-옥사이드(51.5g)을 수득한다. 융점 91~93℃
Claims (14)
- 상전이 촉매 및 염기의 존재하에서 하기 일반식(I)의 화합물과 하기 일반식(II)의 화합물을 반응시킴을 특징으로 하는 하기 일반식(III)화합물의 제조방법.Het-NO2(I)ROM (II)Het-OR (III)상기 식중, Het는 치환될 수 있는 질소-함유 헤테로 방향족 환으로서, 상기 질소원자는 산화될 수 있고, R은 알킬, 할록겐화알킬, 아릴 또는 아르알킬이며, M은 수소 또는 알칼리금속이다.
- 제 1 항에 있어서, 질소-함유 헤테로 방향족 환이 헤테로 원자로서 하나 또는 두개의 질소원자를 갖는 불포화된 5- 또는 6-원 환이며 상기 질소원자가 산화된 방법.
- 제 1 항에 있어서, 질소-함유 헤테로 방향족 환이 피리딘인 방법.
- 제 1 항에 있어서, 질소-함유 헤테로 방향족 환이 2H-피롤, 피롤, 이미다졸, 피라졸, 피라진, 피리미딘 또는 피라다진인 방법.
- 제 1 항에 있어서, 헤테로방향족 환의 치환기가 C1~8알킬, C1~8알콕시, 카르복실 또는 할로겐인 방법.
- 제 1 항에 있어서, R이 R1~8알킬 : 불소, 브롬, 염소, 요오드로 할로겐화된 C1~8알킬, C6~14아릴 및 C1~3알킬로부터 유도된 C6~14아릴 또는 아르알킬인 방법.
- 제 1 항에 있어서, 알칼리금속이 리튬, 나트륨 또는 칼륨인 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상전이 촉매가 4급 암모늄염, 4급 포스포늄염, 크라운 에테르또는 크리프텐드인 방법.
- 제 8 항에 있어서, 4급 암모늄염이 테트라부틸암모늄 클로라이드, 테트라부틸암모늄 브로마이드 또는 벤질트리부틸암모늄 클로라이드이고, 4급 포스포늄염이 테트라부틸포스포늄 클로아드 또는 테트라메틸포스포늄 브로마이드이며, 크라운 에테르가 디벤조-18-크라운-6, 디시클로헥실-18-크라운-6-또는 18-크라운-6이고, 크리프텐드가 [2, 2, 2]-크리프테이트인 방법.
- 제 1 항에 있어서, 염기가 알칼리금속, 알칼리금속 수소화물, 알코올레이트, 알칼리금속 탄산염 또는 알칼리금속 탄산수소 또는 알칼리금속 수산화물인 방법.
- 제10항에 있어서, 알칼리금속이 리튬, 나트륨 또는 칼륨이고, 알칼리금속 수호화물이 수소화나트륨 또는 수소화칼륨이며, 알코올레이트가 t-부톡시포타슘 또는 프로폭시소듐이고, 알칼리금속 탄산염이 탄산 칼륨 또는 탄산나트륨이며, 알칼리금속 탄산수소가 탄산수소칼륨 또는 탄산수소나트륨이고, 알칼리금속 수산화물이 수산화나트륨 또는 수산화칼륨인 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상전이 촉매가 일반식 Het-NO2의 화합물을 기준으로 1~20몰 퍼센트의 양으로 사용되는 방법.
- 제 1 항에 있어서, 염기가 일반식 Het-NO2화합물의 몰당 1~10몰의 양으로 사용되는 방법.
- 제1항에 있어서, 일반식 HEt-OR의 화합물이 2, 3-디메틸-4-(2, 2, 2-트리플루오로에톡시)피리딘-1-옥사이드이고, 일반식 Het-NO2의 화합물이 2, 3-디메틸-4-니트로피리딘-1-옥사이드이며 ROM이 2, 2, 2-트리플루오로에탄올인 방법.
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