KR960011373B1

KR960011373B1 - 7-클로로퀴놀린-8-카르복실산의 제조방법

Info

Publication number: KR960011373B1
Application number: KR1019880002258A
Authority: KR
Inventors: 하겐 헬무트; 두뿌 쟈끄; 아이링스펠트 하인쯔
Original assignee: 바스트 악티엔게젤샤프트; 리히터스, 바르쯔
Priority date: 1987-03-03
Filing date: 1988-03-03
Publication date: 1996-08-22
Also published as: DE3870943D1; EP0282778A1; EP0282778B1; JPH01125370A; KR880011107A; JP2624990B2

Abstract

내용 없음.

Description

7-클로로퀴놀린-8-카르복실산의 제조방법

7-클로로-3-메틸퀴놀린-8-카르복실산의 공지된 제조방법은 중간 생성물로서 상응하는 브로모메틸 화합물을 경유하여 진행된다. EP-A-104,389호에 공지된 상기 방법은 부가적인 반응 단계와 이에 따른 더 많은 자원을 더 필요로 하고, 단지 낮은 수율로 원하는 목표 생성물을 얻을 수 있다는 단점을 갖고 있다.

본 발명은 황산 및 중금속 화합물의 존재하에 상응하는 8-메틸퀴놀린 화합물을 질산 또는 이산화 탄소에 의해 직접 산화시킴에 의한, 하기 일반식(Ⅰ)의 7-클로로퀴놀린-8-카르복실산의 제조방법을 제공한다 :

상기 식에서 R은 수소, 염소 또는 메틸이다.

상기 유형의 방법은 황산 및 중금속 화합물의 존재하에, 즉 촉매의 존재하에 상응하는 8-메틸퀴놀린 화합물을 질산으로 직접 산화시킴으로써 수행될 수 있다. 질산 대신에 이것의 무수물, 즉 이산화질소를 사용할 수도 있다. 모든 경우에 있어서, 소비된 질산 또는 질소 산화물은 분자 산소에 의해 재생될 수 있다.

본 발법은 자원 요건 및 목표 생성물의 수율 및 순도의 관점에서 실제적인 개선을 나타낸다.

본 발명을 위한 적합한 중금속 화합물은, 특히 코발트 및 바나듐 화합물과 같은 다수의 원자가 상태를 일으키는 화합물들이다. 또한 망간, 철, 세륨, 몰리브덴, 구리, 루테늄 및 오스뮴과 같은 원소들도 적합하다. 이들 중금속 화합물들은 단독으로 또는 혼합물 형태로 사용될 수 있다. 바나듐 또는 바나듐과 코발트의 혼합물이 특히 효과적이므로 바람직하다. 바람직하게는, 이들 중금속들은 황산 중에 또는 황산과 질산의 혼합물 중에 용해될 수 있는 화합물들의 형태로 사용, 즉 첨가된다. 특히, 이러한 의미에 속하는 화합물들로는 산화물 및 자연적으로 황산염, 그리고 또한 질산염 및 아세트산염이 있다. 중금속은 그것이 작용하는 반응 혼합물에 기초하여, 일반적으로는 10중량% 미만, 특히 5중량% 미만의 촉매량으로 요구된다. 매우 소량, 예를 들어 1중량% 미만일 때에도 완전히 활성이 있다.

분자 산소는 예를 들어 고속 흐름에 의하여 공기의 형태로 시스템내에 용이하게 도입되어 선택성의 증가 및 보다 높은 반응 속도를 유도한다.

제안된 제조방법은 본 발명의 특정 정제에 있어서의 융통성과 자원요건의 관점에서 개선될 수 있다 : 질산 또는 이산화 질소에 의한 직접 산화는 질소 산화물-함유 반응 발생 기체(offgas)를 재순환시킴으로서 수행될 수 있다. 유용하게는, 상기 발생 기체는 순환되고, 순환되는 동안에 바람직하다면 분자 산소, 즉 실시상 공기와 접촉하여 재생된다.

반응은 예를 들어 120 내지 180℃의 온도, 특히 150 내지 170℃의 온도에서 수행된다. 8-메틸퀴놀린 화합물은 예를 들어 50 내지 90% 농도, 바람직하게는 70 내지 85% 농도 황산 중의 용액으로 존재하며, 적당히 진한 또는 진한 질산이 사용된다. 실제적으로, 예를 들어 메틸 화합물은 초기에 150 내지 160℃의 온도에서 촉매 함유 황산에 도입되고, 1몰의 메틸 화합물에 기초하여 약 3 내지 6당량의 질산이 점차적으로 첨가되거나, 또는 단순히 기체상 이산화질소가 유입된다. 포화 압력은 대기압 또는 이보다 약간 더 높은 압력일 수 있다. 사실상 반응은 8 내지 15시간 동안에 완결된다.

이것은 계속해서 물로 희석되어 pH 0.5 내지 3(어떠한 부생성물이라도 포함하는 모든 퀴놀린 화합물들이 침전됨)으로 조절되고, 메탄올, 이소프로필 알코올 등으로 추출되어, 필요하다면 재결정화에 의해 정제될 수 있는 잔류물로서 카르복실산을 단리시킨다.

반응은 예를 들어 교반 케틀내에서 회분식으로 수행되거나, 또는 통상적인 방식으로, 예를 들어 하류 관형 반응기, 교반 케틀 캐스케이드 또는 관형 반응기가 구비된 교반 케틀을 사용하여 연속적으로 수행될 수 있으며; 기체 형태로 공급되는 반응물과의 반응을 위해서는, 예를 들어 버블 컬럼 또는 가스분사 반응기를 사용하는 것이 유용하다. 여기에 사용될 수 있는 공정장치는 당업자에게 인식될 것이다.

특히 바람직한 결과를 얻기 위하여, 메틸 화합물은 가능하면 순수한 것이 이상적이지만; 적절히 치환된 톨루이딘 및 (메트)아크롤레인으로부터 스크라우프(Skraup) 퀴놀린 합성으로 얻어지는 상응하는 메틸퀴놀린 화합물을 황산 용액 중에 함유하는 반응 혼합물을 직접 사용하여도 좋은 결과가 얻어질 수 있다.

실시예 1

7-클로로-3-메틸퀴놀린-8-카르복실산의 제조

191.5g(1몰)의 7-클로로-3,8-디메틸퀴놀린을 2,400g의 70% 농도 황산중에 용해시키고, 이 용액을 140℃까지 가열한 후, 2.5g의 산화 바나듐(Ⅴ) 및 1.3g의 아세트산 코발트(Ⅱ)를 첨가한다. 339g의 65% 농도 질산을 13 내지 15시간 동안 첨가한다. 질산을 첨가하기 위한 출발 시간은 또한 공기를 도입하기 위한 출발 시간이다. 공기 흐름은 형성되는 질소 함유 기체를제거하기에 충분해야 한다. 반응을 종결한 후 혼합물을 1 내지 2시간 동안 더 교반시키고, 냉각시키고 물로 희석하여 부피를 2배로 만든다.

진한 수산화나트륨 용액으로 pH를 0.5로 조절하고, 침전물을 여과해 낸다. 습윤 필터케이크를 같은 양의 메탄올 또는 이소프로필 알코올과 함께 두 번 끓이고 40℃에서 여과한다. 얻어진 산(199g : 이론치의 약 69%)은 95%의 순도를 갖는다. 더 높은 순도를 필요로 한다면, 알코올 처리에 앞서 묽은 수산화 나트륨 용액으로부터의 재침전을 수행할 수 있다.

실시예 2

단지 2.5g의 산화 바나듐(Ⅴ)만을 사용하여 실시예 1의 과정을 반복한다. 152g(69%)의 목표 생성물이 얻어진다

실시예 3

191.5g(1몰)의 7-클로로-3,8-디메틸퀴놀린을 1,730g의 80% 농도 황산에 용해시키고, 이 용액을 150℃까지 가열한 후, 2.5g의 산화 바나듐(Ⅴ)를 첨가한다. 418g의 65% 농도 질산을 13 내지 15시간 동안 첨가한다. 질산을 첨가하기 위한 출발 시간은 또한 질소 산화물 함유 발생 기체를 펌프 회전, 즉 순환시키기 위한 출발 시간이다.

반응을 종결한 후 혼합물을 냉각시키고 물로 희석시켜서 부피를 2배로 만든다.

진한 과산화 나트륨 용액으로 pH를 0.5로 조절하고 침전물을 여과해 낸다. 83중량%(159g)의 퀴놀린카르복실산(이론치의 79%)을 함유하는 183.3g의 건조 조생성물을 얻는다.

실시예 4

같은 양의 질산이 7시간 동안 첨가된다는 것을 제외하고는 실시예 3의 과정을 반복하여 87중량%의 퀴놀린 카르복실산(이론치의 74%)을 함유하는 188.4g의 건조 조생성물을 얻는다.

실시예 5

574.5g(3몰)의 7-클로로-3,8-디메틸퀴놀린을 1,730의 80% 농도 황산에 용해시키고, 7.5g의 오산화 바나듐을 첨가한다. 1,254g의 65% 농도 질산을 14시간 동안 첨가한다. 이 시간 동안에 질소 산화물 함유 발생기체를 펌프 순환시킨다. 실시예 1에서와 같이 침전시켜서 508.6g의 조생성물을 얻는다. 퀴놀린 카르복실산 함량은 87%(이론치의 62% 수율)이다.

실시예 6

574.5g(3몰)의 7-클로로-3,8-디메틸퀴놀린을 1,780의 85% 농도 황산에 용해시킨다. 10g의 오산화바나듐을 첨가한다. 160℃에서 0.2 바아의 게이지 압력이 될 때까지 장치를 NO₂로 포화시킨다. 산소를 연속적으로 공급하여 0.5 바아의 게이지 압력을 유지시키며; 14시간이 지난 후에는 산소를 더 이상 흡수시키지 않는다. 반응기를 정지시키고 반응기 안의 내용물을 실시예 1에 기재된 것과 같이 처리하여 89%의 순도를 갖는 558g의 퀴놀린 카르복실산(이론치의 75% 수율)을 얻는다.

실시예 7

574.5g(3몰)의 7-클로로-3,8-디메틸퀴놀린을 1,780g의 85% 농도 황산에 용해시킨다. 10g의 오산화 바나듐을 가한다. 160℃에서 NO₂를 200ℓ/hr의 속도로 도입시키고, 질소 산화물-함유 발생 기체를 펌프 순환시킨다. 7시간이 지난 후 반응을 종료한다. 반응 혼합물을 수산화 나트륨 수용액으로 희석시키고 pH를 0.5로 조절한 후, 침전물을 여과해내고 건조시켜서 87%의 순도를 갖는 562g의 미정제 퀴놀린 카르복실산(이론치의 73% 수율)을 얻는다.

실시예 8

806g의 완전 탈염수, 2,208g의 진한 황산 및 566g(4몰)의 3-클로로-2-메틸아닐린을 초기에 도입하고; 40℃에서 16g의 물 중의 8g의 요오드화 나트륨의 용액을 가한다. 120℃에서 336g(4.8몰)의 메타크롤레인을 2시간 이상 계량 도입시킨다. 100g의 시판용 소포제를 첨가하고, 온도를 160℃로 상승시켜서 750℃의 물을 공비적으로 분리해낸다. 15g의 오산화 바나듐을 첨가하고, 기체상 NO₂를 200ℓ/hr의 속도로 도입시킨다. 반응 발생기체를 펌프 순환시키며, 순환 속도는 2시간 동안 100ℓ/hr로부터 1,600ℓ/hr로 상승시킨다. 8시간 후에 반응을 종료한다. pH 0.5에서 침전시켜 67%의 순도를 갖는 727g의 조생성물(이론치의 54% 수율)을 얻는다.

Claims

다음 일반식(Ⅱ)의 8-메틸퀴놀린 화합물을 바나듐 화합물, 코발트 화합물 또는 이들의 혼합물의 촉매의 존재하에 산화제로서 질산 또는 이산화 질소를 사용하여 산화시킴을 특징으로 하여, 황산의 존재하에 일반식(Ⅱ) 화합물의 직접 산화에 의해 다음 일반식(Ⅰ)의 7-클로로퀴놀린-8-카르복실산을 제조하는 방법:

상기 식에서 R은 수소, 염소 또는 메틸이다.
제1항에 있어서, 사용되는 바나듐 또는 코발트가 황산 중에 다수의 원자가 상태로 존재함을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 반응을 공기의 존재하에 또는 공기를 통과시킴에 의해 수행시킴을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 산화반응을 질소 산화물-함유 발생기체의 재순환에 의해서 수행시킴을 특징으로 하는 방법.
제4항에 있어서, 발생 기체를 산소 또는 공기로 처리시킴을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 일반식(Ⅱ)의 8-메틸퀴놀린 화합물이 황산과의 반응 혼합물의 형태로 사용됨을 특징으로 하는 방법.