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KR100512227B1 - 헤테로(방향족)히드록실아민의 제조 방법 - Google Patents

헤테로(방향족)히드록실아민의 제조 방법 Download PDF

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KR100512227B1
KR100512227B1 KR10-2000-7002329A KR20007002329A KR100512227B1 KR 100512227 B1 KR100512227 B1 KR 100512227B1 KR 20007002329 A KR20007002329 A KR 20007002329A KR 100512227 B1 KR100512227 B1 KR 100512227B1
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Abstract

본 발명은 수소화 촉매 존재하에 화학식 Ⅱ의 (헤테로)방향족 니트로 화합물을 수소화하여 화학식 Ⅰ의 N-아실화 (헤테로)방향족 히드록실아민 유도체를 제조하는 방법에 관한 것이다.
<화학식 Ⅰ>
<화학식 Ⅱ>
식 중, 각 치환체, 환 원자 X 및 지수는 명세서에 정의된 바와 같다.

Description

헤테로(방향족)히드록실아민의 제조 방법{Method for Producing (Hetero)aromatic Hydroxylamines}
본 발명은 수소화 촉매 존재하에 화학식 Ⅱ의 (헤테로)방향족 니트로 화합물을 수소화하여 화학식 Ⅰ의 (헤테로)방향족 히드록실아민 유도체를 제조하는 방법에 관한 것이다.
식 중,
R1은 수소, 할로겐, 시아노, C1-C4-알킬, C1-C4-할로알킬, C1-C4-알콕시, C1-C4-할로알콕시, C1-C4-알킬티오, C1-C4-알킬카르보닐, C1-C4-디알킬아미노카르보닐, C1-C4-알킬카르보닐아미노, C1-C4-알킬카르보닐-C1-C 6-알킬아미노, C1-C4-알콕시카르보닐, -CH2O-N=C(Ra)-C(Rb)=N-O-Rc, CH2-O-N=C(R d)-C1-C4-알킬 또는 A-B기이며,
A는 -O-, -CH2-, -O-CH2-, -CH2-O-, -CH2-O-CO-, -CH=CH-, -CH=N-O-, -CH2-O-N=C(Ra)- 또는 단일 결합이고,
B는 페닐, 나프틸, 피리딜, 피라지닐, 피리미디닐, 피리다지닐, 피라졸릴, 이미다졸릴, 옥사졸릴, 이속사졸릴, 티아졸릴, 이소티아졸릴, 1,2,4-트리아졸릴, 1,2,3-트리아졸릴, 푸라닐, 티에닐, 피롤릴 또는 C3-C7-시클로알킬이며, 1 내지 3 개의 치환체 Rⅰ로 치환될 수 있고.
Rⅰ는 수소, 할로겐, 시아노, C1-C4-알킬, C1-C4-할로알킬, C1-C4-알콕시, C1-C4-할로알콕시, C1-C4-알킬티오, C1-C4-알킬카르보닐, C1-C4-알킬-C(Rd)=N-O-C1-C4-알킬, C1-C4-알콕시카르보닐, C1-C4-알킬아미노카르보닐, C1-C4-디알킬아미노카르보닐, C1-C4-알킬카르보닐아미노, C1-C4-알킬카르보닐-C1-C 4-알킬아미노, 또는 할로겐 또는 C1-C4-알킬로 치환될 수 있는 페닐이고,
Ra 및 Rc는 각각 수소, 할로겐, 시아노, C1-C4-알킬, C1-C4-알콕시, C1-C4-알킬티오, 시클로프로필 또는 트리플루오로메틸이고,
Rb는 C1-C4-알킬, C2-C4-알케닐, C3-C 6-시클로알킬, 페닐, 헤타릴 또는 헤테로시클릴이고,
Rd는 서로 독립적으로 수소, C1-C4-알킬, C2-C4-알케닐 또는 C2-C4-알키닐이고,
R2는 할로겐, C1-C4-알킬, C1-C4-할로알킬 또는 C1-C4-알콕시카르보닐이고,
X는 N 또는 CH이고,
n은 0, 1, 2 또는 3이되, n이 1 보다 큰 경우 라디칼 R4는 서로 다를 수 있다.
독일 특허 공개 제2,455,238호 및 동 제2,455,8876호에는 피리딘 등의 방향족 아민 존재하에 니트로방향족 화합물을 촉매로 접촉환원시켜 페닐히드록실아민을 제조하는 방법이 기재되어 있다. 독일 특허 공개 제2,357,370호 및 동 제2,327,412호에는 피페리딘 등의 헤테로시클릭 아민을 사용하는 유사한 방법이 기재되어 있다. 이 모든 문헌에서 아민은 동시에 용매로서도 작용한다. 이 방법에 의해 달성될 수 있는 수율은 적절한 마무리 처리 및 정제 후에 50 내지 85%이다. 반응을 피리딘 존재하에 수행하는 경우, 수율은 각 경우에서 약간 더 높다. 그러나, 피리딘 존재하에 반응을 수행하는 것은 더 복잡한 마무리 처리(보다 높은 비점, 히드록실아민과 유사한 특성) 및 경비의 이유 때문에 매우 바람직하지 않다.
본 발명의 화학식 Ⅰ의 (헤테로)방향족 히드록실아민을 제조하는데 더 적절한 방법은 독일 특허 제19,502,700호에 기재되어 있다. 이 문헌에서는 특정 헤테로시클릭 아민, 즉 N-알킬모르폴린 존재하에 반응을 수행하는데, 이것은 상기 문헌에서와 같이 용매로도 작용한다. 이 제조 방법이 더 높은 생산 수율을 유도할지라도, 출발 물질을 완전히 분해하기 위해 다량의 알킬모르폴린을 필요로 하고, 사용되는 알킬모르폴린과 생성물과의 부가물이 생성되기 때문에 생성물을 단리하기 위한 복잡한 마무리 처리 공정을 필요로 한다. 알킬모르폴린은 후속 단계를 수행하는 경우 상당한 문제점을 초래하기 때문에, 증류시켜 농도를 크게 감소시켜야 하며, 추가의 추출 단계에서 알킬모르폴린을 완전히 제거하여야 한다. 고열을 가하는 것은 히드록실아민의 순도 및 수율에 악영향을 끼치는데, 이들 중 많은 것들이 불안정하다.
재순환성 수소화 촉매는 몇 주기 후에는 활성을 상실한다. 촉매의 재생성과 관련된 비용은 그 공정의 비용 효율을 감소시킨다.
마지막으로, 영국 특허 공개 제1,092,027호에는 아민 존재하에 시클로헥실히드록실아민을 제조하는 수소화 방법이 개시되어 있다. 상기 헤테로시클릭 아민외에, 지환족 아민인 시클로헥실아민을 이 방법에 사용하는 것이 바람직하다. 상기 문헌의 실시예에서 에탄올 등의 양성자성 용매를 추가로 사용하여 실질적으로 더 낮은 수율을 초래하였다. 서로 다른 종류의 기질은 반응 온도, 사용되는 아민 및 가해지는 임의의 용매에 대해 특정 조건(90 ℃, 시클로헥실아민, 에탄올)을 필요로 하는데, 이러한 것은 (헤테로)방향족 니트로 화합물의 수소화에는 적용될 수 없다.
본 발명의 목적은 상기의 단점이 없는 (헤테로)방향족 히드록실아민의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명자들은 이 목적이 서두에 언급한 방법으로서, 수소화를 불활성 비양성자성 용매 및 지방족 아민의 혼합물에서 수행함으로써 달성된다는 것을 발견해 내었다.
본 방법의 놀라운 측면은 선행기술에서 (헤테로)방향족 화합물 및 헤테로시클릭 아민을 사용하는 것이 분명하게 설명되긴했지만, 특히 지방족 아민이 양호한 수소화 결과를 유도한다는 점이다. 또한, 지방족 아민을 사용하는 경우 히드록실아민과의 부가물이 낮은 농도로 생성된다. 따라서, 대부분의 아민은 온건한 방식으로 증류 또는 추출하여 제거할 수 있다.
또한 놀라운 것은 지방족 아민 존재하에서의 수소화는 비극성 비양성자성 용매를 가함으로써 아족시 화합물 등의 바람직하지 않은 부산물이 실질적으로 형성되지 않고, 그에 따라, 아민을 제거한 후에 얻은 조 수소화 혼합물을 후속 단계에 직접 사용할 수 있을 정도로 향상될 수 있다는 점이다.
마지막으로, 수소화 촉매가 상기 N-알킬모르폴린을 사용하는 방법에서보다 본 신규 방법에서 스트림 상에서의 반응 시간이 실질적으로 더 길다는 것은 예상할 수 없었다.
본 발명의 신규 방법은 바람직하게는, R1이 -CH2-O-N=(Ra)-C(Rb)=N-O-R c, C1-C4-알킬-CRd=N-O-C1-C4-알킬 또는 A-B기(여기서, A, B, Ra, Rb, Rc, Rd, R2, X 및 n은 상기 정의된 바와 같음)인 화학식 Ⅰ의 (헤테로방향족) 화합물의 제조에 특히 적합하다.
특히, 본 발명의 신규 방법은 국제 공개 제96/01256호에 언급된 화학식 Ⅲa 및 작물 보호제 Ⅳa의 중간체를 제조하는데 사용될 수 있다.
식 중,
Rf는 C1-C6-알킬, C2-C6-알케닐, C2-C6-알키닐, 비치환되거나 치환된, 포화, 또는 일- 또는 이불포화헤테로시클릴, 또는 비치환되거나 치환된 아릴 또는 헤타릴 이고,
Re는 할로겐, 시아노, C1-C4-알킬, C1-C4-할로알킬, C1-C4-알콕시, C1-C4-알킬티오 또는 C1-C4-알콕시카르보닐이고,
m은 0, 1 또는 2이고,
R3 및 R4는 상기 정의된 바와 같다(참조, 표 A 및 B).
바람직하게는, 본 발명의 신규 방법에 의해 제조된 히드록실아민 Ⅰ을 N-아실화하여 화합물 Ⅲ을 얻은 후, 이어서 O-알킬화하여 화합물 Ⅳ를 제조한다(참조 반응식 1).
아실화 및 알킬화는 수소화 후에 기재하였다.
1급, 2 급 또는 3 급 지방족 아민이 본 발명의 신규 방법에 사용된다. 지방족 아민은 하나 이상의 직쇄 또는 분지쇄 C1-C6-알킬 라디칼을 갖는 아민인 것으로 여겨진다. 비점이 바람직하게는 사용되는 불활성 비양성자성 용매 보다 낮은 지방족 아민이 바람직하다. 아민은 비점이 더 낮기 때문에 온건한 방식으로 증류하여 제거할 수 있다. 더욱이, 상기 비점 요구조건은 아민의 알킬쇄 길이가 짧아서 결과적으로 수용해도 양호하며, 또한 물을 사용하여 아민을 간단히 추출할 수 있음을 의미하는 것이다.
본 방법의 바람직한 실시양태에 있어서, 1 급 C1-C4-알킬아민이 사용된다. n-프로필, 이소프로필, n-부틸- 및 tert-부틸아민이 바람직하며, 이 중 n-프로필아민이 특히 바람직하다. C1-C4-알킬아민은 모두 비점이 낮고 수용해도가 양호하다. 더욱이, 본 발명의 발명자들은 히드록실아민 Ⅰ을 N-아실화 화합물 Ⅲ 또는 O-알킬화 화합물 Ⅳ로 추가로 전환시키는데 있어 이들 아민의 잔류량은 문제를 일으키지 않는 반면, 예를 들어, N-알킬모르폴린은 아주 소량일지라도 후속 반응에서 보다 낮은 수율을 초래한다는 것을 발견해 내었다. 따라서, C1-C4-알킬아민을 사용하면 수소화 혼합물의 추가의 간단한 마무리 처리가 가능하고, 화합물 Ⅲ 및 Ⅳ의 제조 공정의 처리 능력에 결정적인 기여를 한다.
불활성 비양성자성 용매로는 예를 들어, 지방족 또는 시클릭 에테르, 예컨대 테트라히드로푸란, 또는 바람직하게는 지방족 또는 방향족 탄화수소, 예컨대 벤젠, 톨루엔 또는 클로로벤젠이 사용된다.
아민은 대개 용매 중 0.1 내지 20 중량%, 바람직하게는 0.1 내지 15 중량%의 농도로 사용된다. 보다 고농도의 아민이 사용될 수 있지만, 일반적으로 수율 및 선택성에 거의 어떠한 향상도 일으키지 않으므로 비경제적이다.
본 발명의 신규 수소화에 선택된 온도 범위는 -20 ℃ 내지 +30 ℃, 바람직하게는 -5 ℃ 내지 +10 ℃이다. 최소 온도는 사용되는 용매의 빙점에 의해서만 결정된다. 최대 온도는 수소화될 니트로 화합물 및 반응 매개변수에 좌우된다. 과수소화를 피하기 위해, 수소화가 충분히 신속하게 일어나는 온도에서 대기압 내지 10 바 게이지 압력 범위의 압력을 설정한다. 일반적으로는, 수소 가스를 대기압 또는 초대기압에서 수소화 반응기로 도입시킨다.
출발 물질은 본 발명의 신규 방법을 수행하는데 있어 용해된 형태로 제공될 필요는 없다. 반응은 현탁액에서도 최적의 결과를 낳는다.
일반적으로, 아민은 니트로 화합물 Ⅱ에 대하여 1 내지 15의 몰비로 사용된다.
본 발명의 신규 방법에 있어서, 예를 들어 담체 상 백금 또는 팔라듐을 함유하는 상업적 촉매, 또는 라니 니켈 또는 라니 코발트가 사용된다. 민감성 기, 예를들어, 할로겐 또는 벤질 에테르를 함유하는 출발 물질이 백금 또는 팔라듐 촉매를 사용하는 방법에서 수소화되는 경우, 그 촉매는 충분한 선택성을 얻기 위해 황 또는 셀레늄으로 도핑시켜야 할 것이다. 반응 주기 후에, 촉매는 여과 제거시킬 수 있고, 활성의 현저한 상실없이 재 사용될 수 있다.
백금 또는 팔라듐 촉매를 사용하는 것이 바람직하다. 촉매 중 백금 또는 팔라듐의 함량은 결정적으로 중요하지 않으며, 넓은 한도 내에서 다양할 수 있다. 담체 물질을 기준으로 하여 0.1 내지 15 중량%, 바람직하게는 0.5 내지 10 중량%의 함량이 유리하다. 사용되는 백금 또는 팔라듐의 양은 니트로 화합물을 기준으로 하여 0.001 내지 1 중량%, 바람직하게는 0.01 내지 0.1 중량%이다. 배치식 수소화에 있어서, 촉매는 분말형으로 사용되는 것이 바람직하다. 바람직한 실시양태에 있어서, 공정은 연속식이며, 담체 물질 탄소 상에 사용되는 촉매는 백금 또는 팔라듐이다. 다른 비양쪽성 담체, 예를 들어 흑연, BaSO4 또는 SiC도 사용될 수 있다.
반응이 끝난 후에, 주요 부분으로서 가해진 아민은 증류 제거하거나, 물로 추출한다. 증류는 질소 또는 감압하에서 수행하는 것이 바람직하다. 민감한 히드록실아민의 경우, 산소가 절대 존재하지 않는다는 것을 보장하는 것이 필수이다.
일반적으로 산소에 민감한 히드록실아민을 취급하는 것은 몇몇 경우에 어렵기 때문에, 추출 또는 증류로 지방족 아민을 제거한 직후 히드록실아민 Ⅰ을 더 처리하는 것이 유리하다. 증류시켜 아민을 제거하는데 있어서, 아민이 용매 보다 비점이 더 낮은 것이 유리하다. 용매 중 히드록실아민의 용액이 생성되고 즉시 더 처리할 수 있다.
N-아실화 화합물 Ⅲ 및 O-알킬화 화합물 Ⅳ의 제조에 있어서, 히드록실아민 Ⅰ을 바람직하게는 증류 또는 추출시켜 지방족 아민을 제거한 후, 더 정제하지 않고 아실화제 R3-L1을 사용하여 N-아실화하여 화학식 Ⅲ의 화합물을 얻은 후, 필요하다면, 알킬화제 R4-L2를 사용하여 O-알킬화하여 화학식 Ⅳ의 화합물을 얻는다.
식 중,
R1 및 R2, 환 원자 X 및 n은 상기 정의된 바와 같고,
R3은 C1-C4-알콕시카르보닐, C1-C4-알킬카르보닐, C1-C4-알킬아미노카르보닐 또는 디(C1-C4-알킬)아미노카르보닐이고,
R4는 C1-C6-알킬이고,
L1은 친핵성 이탈기, 예를 들어, 할라이드, 히드록사이드, 무수물 또는 이소시아네이트이고,
L2는 친핵성 이탈기, 예를 들어, 할라이드, 술페이트 또는 술포네이트이다.
히드록실아민 Ⅰ과 아실화제 R3-L1(여기서, R3은 상기 정의된 바와 같고, L1은 친핵성 이탈기, 예를 들어, 클로라이드임)과의 반응은 일반적으로 알칼리 조건하에서 수행한다.
적합한 아실화제의 예는 산 염화물, C1-C4-알킬 클로로포르메이트(예컨대, 메틸 클로로포르메이트), C1-C4-알칸카르보닐 클로라이드, C1-C4-알킬카르바모일 클로라이드, 디-C1-C4-알킬카르바모일 클로라이드, 무수물 및 이소시아네이트이다.
아실화제로는 축합제, 예를 들어, 카르보닐디아미다졸 또는 디시클로헥실카르보디이미드와 배합된 유리산, 또는 상응하는 무수물도 사용될 수 있다.
아실화는 수소화에 사용되는 불활성 유기 용매의 존재하에, 예를 들어, 지방족 또는 방향족 탄화수소 등의 비양성자성 용매, 예컨대, 톨루엔, 크실렌, 헵탄 또는 시클로헥산에서, 또는 지방족 또는 시클릭 에테르, 바람직하게는 1,2-디메톡시에탄, 테트라히드로푸란 또는 디옥산에서 수행하는 것이 유리하다. 극성 비양성자성 용매, 예를 들어, 지방족 케톤, 바람직하게는 아세톤, 아미드, 바람직하게는 디메틸포름아미드, 또는 술폭시드, 바람직하게는 디메틸술폭시드, 우레아(예컨대, 테트라메틸우레아) 또는 1,3-디메틸테트라히드로-2(1H)-피리미디논, 에틸 아세테이트 등의 카르복실산 에스테르, 또는 디클로로메탄 또는 클로로벤젠 등의 할로겐화 지방족 또는 방향족 탄화수소도 반응 혼합물에 가할 수 있다.
반응은 대개 무기염기(예를 들어, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 탄산나트륨, 중탄산나트륨, 탄산칼륨 또는 중탄산칼륨), 트리에틸아민 등의 아민, 피리딘 또는 N,N-디에틸아닐린, 또는 알칼리 금속 알콜레이트(예컨대, 나트륨 메틸레이트 또는 에틸레이트, 또는 칼륨 tert-부틸레이트) 존재하에 수행한다. 그러나, 염기는 반드시 필요하지는 않으며, 필요하다면, 다른 산 수용체, 예를 들어 염기성 이온 교환제 또는 물로 대체할 수 있다.
아실화의 반응 온도는 일반적으로 0 ℃ 내지 사용되는 용매의 환류 온도, 바람직하게는 0 내지 50 ℃이다.
반응은 물 중 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 수산화물 또는 탄산염의 용액및 유기상으로 이루어진 2 상계에서 수행될 수도 있다. 본 발명에서의 적합한 상 이동 촉매는 예를 들어, 할로겐화암모늄 및 테트라플루오로보레이트 및 할로겐화포스포늄이다. 염화 테트라부틸암모늄, 염화 벤질트리에틸암모늄이 특히 바람직하다.
알킬화는 일반적으로, 바람직하게는 염기 존재하에 불활성 용매 또는 희석제에서 수행한다.
적합한 용매 또는 희석제의 예는 상기 아실화에서 언급한 것들이다.
알킬화에는 일반적으로 할로겐화물, 바람직하게는 염화물 또는 브롬화물, 황산염, 바람직하게는 디메틸 술페이트, 술폰산염, 바람직하게는 메탄술포네이트(메실레이트), 벤젠술포네이트, o-톨루엔술포네이트(토실레이트) 또는 p-브로모벤젠술포네이트(브로실레이트) 또는 트리플루오로메탄술포네이트(트리플레이트) 또는 알칸의 디아조 화합물이 사용된다.
적합한 염기는 무기 염기, 예를 들어 탄산염(예컨대, 탄산칼륨 또는 탄산나트륨), 중탄산염(예컨대, 중탄산칼륨 또는 중탄산나트륨), 수산화물(예컨대, 수산화나트륨 또는 수산화칼륨), 알칼리 금속 수소화물(예컨대, 수소화나트륨 또는 수소화칼륨), 유기 염기, 예를 들어, 아민(예컨대, 트리에틸아민), 피리딘 또는 N,N-디에틸 아닐린, 및 알칼리 금속 알콜레이트(예컨대, 나트륨 메틸레이트 또는 에틸레이트, 또는 칼륨 tert-부틸레이트)이다.
바람직하게는, 알킬화제(예를 들어, 디메틸 술페이트) 및 N-아실화 히드록실아민 Ⅲ은 처음에 용해시키고, 염기(예를 들어, 수산화칼륨)는 계량하여 가한다.
염기 또는 알킬화제의 양은 화합물 Ⅲ에 대하여 1/2 몰량 내지 2 배 몰량이 바람직하다. 염기 및 알킬화제는 약간 과량의 양으로 사용하는 것이 특히 바람직하다.
알킬화제의 반응 온도는 일반적으로 -78 ℃ 내지 반응 혼합물의 비점, 바람직하게는 0 내지 100 ℃, 특히 바람직하게는 60 내지 90 ℃이다.
아실화와 마찬가지로 알킬화도 2 상계에서 수행될 수 있다. 상기 상 이동 촉매가 사용될 수 있다.
본 발명의 신규 방법은 하기 실시예에 의해 제공된다.
<실시예 1>
N-히드록시-N-2-[N'-(p-클로로페닐)피라졸-3'-일옥시메틸]아닐린
a) 촉매 Pt/C와 톨루엔 중 n-프로필아민에 의한 수소화
톨루엔 700 ㎖ 중 2-[N-(p-클로로페닐)피라졸-3'-일옥시메틸]니트로벤젠 60 g(182 밀리몰)을 교반하면서 가스 주입 튜브가 있는 750 ㎖ 플라스크로 도입하였다. 약 5 ℃까지 냉각한 후, n-프로필아민 72.8 g(톨루엔을 기준으로 하여 14 중량%) 및 탄소상 백금(2.5%) 33 g을 가하고, 반응 용기를 5 ℃에서 수소로 플러슁하였다. 수소화를 100 바의 일정한 수소 압력으로 수행하였다. HPLC 분석에 따라, 반응을 2 시간 후에 종결시켰다. 반응 용기를 질소로 플러슁한 후 n-프로필아민을 100 내지 150 밀리바 및 40 내지 50 ℃에서 증류 제거하였다.
얻은 430 ㎖의 톨루엔 중의 용액은 HPLC 분석에 의하면 N-히드록시-N-2-[N'-(p-클로로페닐)피라졸-3'-일옥시메틸]아닐린 54.8 g(수율 93.4%)을 함유하였다.
b) 톨루엔 중 n-프로필아민과 촉매 Pt/SiC를 사용한 수소화
실시예 1a에 기재된 것과 다른 조건하에서 촉매로서 1%의 SiC상 Pt를 사용하여 수소화를 반복하였다. 촉매를 제거한 후, 실시예 1a에 기재된 히드록실아민을 94.2%의 수율로 얻었다.
c) 클로로벤젠 중 n-부틸아민을 사용한 수소화
n-부틸아민 42 g(0.57 몰) 및 5% Pt/C(F 105 XRS/W, Degussa사 제품) 1.9 g을 클로로벤젠 500 ㎖ 중 2-[N-(p-클로로페닐)피라졸-3'-일옥시메틸]니트로벤젠 19 g(57 밀리몰)의 용액에 가하였다. 약 5 ℃까지 냉각하고, 질소 및 수소로 플러슁하고, 5 내지 7 ℃ 온도에서 100 밀리바의 일정한 수소 압력으로 수소화를 수행하였다. HPLC 분석에 따라, 반응을 35 분 후에 종결시켰다. 반응 용기를 질소로 플러슁하고, 촉매를 여과 제거하고, 40 ℃, 30 내지 400 밀리바의 감압하에서 반응 용액을 증발시켰다. 잔사 16.7 g을 얻었고, HPLC 분석에 의하면 표제 화합물 94.4 중량%(수율 87%)를 함유하였다.
<실시예 2>
에틸 N-히드록시-N-(2-[N'-(p-클로로페닐)피라졸-3'-일옥시메틸]페닐)카르바메이트의 제조
ⅰ) N-히드록시-N-2-[N'-(p-클로로페닐)피라졸-3'-일옥시메틸]아닐린은 실시예 1a에 상응한다.
ⅱ) 메틸 N-히드록시-N-(2-[N'-(p-클로로페닐)피라졸-3'-일옥시메틸]페닐)카르바메이트
30 ℃, 질소하에서 톨루엔 51 g 및 물 33 g을 증류시켜 얻은 톨루엔 용액에 가하였다. 메틸 클로로포르메이트 19 g(0.19 몰)을 생성된 에멀젼에 2 시간 동안 내내 교반시키면서 가하였다. 30 ℃에서 2.5 시간 동안 더 교반을 계속한 후, 15 ℃에서 침전물을 여과 제거하고, 40 ℃, 감압하에서 건조시켰다. 표제 화합물(1H-NMR에 따르면, 95 중량% 이상의 농도) 59.7 g을 얻었다(수율 88%).
<실시예 3(비교예)>
N-히드록시-N-2-[N'-(p-클로로페닐)피라졸-3'-일옥시메틸]아닐린을 제조하기 위해 하기 비교예를 수행하였다.
a) 용매로서 1 급 아민에서의 반응
0 ℃에서, 5% Pt/C(F 105 XRS/W, Degussa사 제품) 1.2 g을 가하고, 질소로 블랭킷하고 수소로 플러슁한 후, 0 내지 5 ℃ 및 100 바 게이지 압력에서 25 분 동안 전환을 완성키는데 요구되는 이론적량의 수소를 n-프로필아민 216 g 중 2-[N-(p-클로로페닐)피라졸-3-일옥시메틸]니트로벤젠 15 g(45 밀리몰)의 용액으로 통과시켰다. 반응 용액을 HPLC 분석한 결과 미량의 출발 물질 및 약 55 중량%의 목적 생성물외에 약 22 중량%의 아족시 화합물(몰질량 614)이 함유되었다.
b) 아민 부재하의 용매를 사용한 반응
2-[N-(p-클로로페닐)피라졸-3-일옥시메틸]니트로벤젠 15 g(45 밀리몰)을 톨루엔 350 ㎖에 용해시키고, 5% Pt/C(F 105 XRS/W 55, Degussa사 제품) 1.2 g을 가하였다. 0 ℃에서 수소로 블랭킷 및 플러슁한 후, 0 내지 5 ℃ 및 100 밀리바 게이지 압력에서 3 시간 동안 수소화를 수행하였다. 이 시간 후에, 약 90%의 출발 물질 및 약 10%의 목적 생성물이 여전히 검출되었다. 실험을 끝냈다.
c) N-메틸모르폴린을 사용한 반응(독일 특허 공개 제195 02 700호와 유사)
약 20 ℃에서, Pt/C 촉매(F 105 XRS/W 55, Degussa사 제품) 10 g을 N-메틸모르폴린 2.2 ℓ중 2-[N-(p-클로로페닐)피라졸-3-일옥시메틸]니트로벤젠 120 g 및 활성 탄소 10 g의 용액에 가하였다. 수소 및 질소로 플러슁한 후, 20 내지 30 ℃ 및 100 밀리바의 일정한 수소 압력에서 약 2.5 시간 동안 수소화를 수행하였다. 그 후, 촉매를 여과 제거하고, 반응 혼합물을 50 ℃ 및 20 밀리바에서 증발시켰다. 나머지양의 N-메틸모르폴린을 플러슁하기 위해, 가솔린 186-213 약 700 ㎖을 가하고, 혼합물을 50 내지 60 ℃ 및 0.5 밀리바에서 다시 증발시켰다. 얻은 생성물을 메탄올 85 ㎖에 용해시키고 이 용액을 0 ℃까지 냉각시켰다. 얻은 침전물을 흡입시켜 여과 제거하고, 감압하, 30 ℃에서 건조시켰다. 목적 생성물 92.7 g(HPLC 결과 95 중량% 농도)을 얻었고, 이는 수율 81%에 해당한다.
<실시예 4(독일 특허 공개 제19,502,700호와 유사한 비교예)>
메틸 N-히드록시-N-(2-[N'-(p-클로로페닐)피라졸-3'-일옥시메틸)페닐)카르바메이트의 제조
ⅰ) N-히드록시-N-2-[N'-(p-클로로페닐)피라졸-3'-일옥시메틸]아닐린은 실시예 3c에 상응한다.
ⅱ) 메틸 N-히드록시-N-(2-[N'-(p-클로로페닐)피라졸-3'-일옥시메틸]페닐)카르바메이트
실시예 2ⅱ)와 유사하게 반응을 수행하여 93%의 수율을 달성하였다. 따라서, 달성된 수율은 상기 두 단계와 비교하여 75%이었다.
<실시예 5>
N-(2-톨릴)히드록실아민
n-프로필아민 존재하에서의 수소화
가스 주입 튜브가 있는 1.5 ℓ수소화 플라스크에서 톨루엔 600 ㎖중 o-니트로톨루엔 41.1 g(0.3 몰)을 처음에 활성 탄소 5.1 g과 함께 교반시키면서 용해시켰다. 약 5 내지 8 ℃까지 냉각시킨 후, n-프로필아민 67.4 g(1.1 몰) 및 탄소상 백금(5%)(CF 105 XRS, Degussa사 제품)을 가하고, 반응 용기를 5 ℃에서 질소에 이어 수소로 플러슁하였다. 수소화를 100 밀리바 게이지 압력의 일정한 수소 압력으로 수행하였다. HPLC 분석에 따라 반응을 100 분 후에 종결시켰다.
반응을 질소로 플러슁한 후, 아민을 60 ℃에서 증류제거하였다. HPLC 분석에 따르면 N-(2-톨릴)히드록실아민은 톨루엔 중의 용액에 98 내지 99%의 순도로 존재하였다.
<실시예 6(비교예)>
N-(2-톨릴)히드록실아민
N-메틸포르폴린 존재하에서의 수소화
0 ℃에서, 4-메틸모르폴린 2.8 ℓ중 2-니트로톨루엔 411 g(3 몰) 및 활성 탄소상 백금(F 105 XRS/W, 5%, Degussa사 제품) 15 g의 현탁액을 질소에 이어 수소로 플러슁하였다. 반응을 100 밀리바 게이지 압력에서 수행하였다. 반응을 13 시간 후에 종결시켰다. 혼합물을 질소로 플러슁하고, 촉매를 여과제거한 후, 용매를 감압하에서 45 내지 50 ℃에서 증류시켰다. 잔사를 1:1의 메틸렌 클로라이드/물 1 ℓ에 용해시키고, 수상을 염산으로 산성화시킨 후, 메틸렌 클로라이드로 추출하였다. 유기상을 건조시키고 용매를 증류 제거한 후, 잔사를 펜탄에서 탈기시키고, 생성물을 여과제거한 후 세척하였다. 표제 생성물 305 g을 89 중량% 농도로 얻었다(HPLC분석 결과).
<실시예 7>
반응 생성물과 메틸 클로로포르메이트를 추가로 직접 반응시키는 본 발명의 신규 방법으로부터 얻은 가해진 아민의 잔사와 반응 용액의 예상외의 더 우수한 적합성은 다음 비교예로 입증될 수 있다.
메틸 N-히드록시-N-(2-[N'-(p-클로로페닐)피라졸-3'-일옥시메틸]페닐)카르바메이트
ⅰ) n-프로필아민 존재하에서의 본 발명에 따름
n-프로필아민 1.4 ㎖을 톨루엔 140 ㎖ 중 N-히드록시-2-[N'-(p-클로로페닐)피라졸-3'-일옥시메틸]아닐린 10 g의 현탁액에 가하였다. 그 후, 중탄산나트륨 3.13 g을 가하고, 10 분 동안 메틸 클로로포르메이트 3.1 g을 도입하였다. 약 20 ℃에서 14 시간 동안 교반을 계속한 후, 고체를 흡입시켜 여과제거하고, 물로 세척하고, 감압하에서 건조시켰다. 표제 화합물 10.8 g(1H-NMR에 따르면, 95 중량% 이상의 농도)을 얻었고, 이는 수율 94%에 해당한다.
ⅱ) N-메틸모르폴린 존재하에서 독입 특허 공개 195 02 700호와 유사한 제조예
실시예 7ⅰ에 기재된 것과 다른 조건하에 N-메틸모르폴린 1.4 ㎖을 가하여 실험을 반복하였다. 침전시킨 후, 침전물을 세척 및 건조시켜 표제 화합물 8 g(1H-NMR에 따르면, 95 중량% 이상의 농도)을 얻었고, 이는 수율 69%에 해당한다.
놀랍게도, 아실화는 약 10 중량%의 n-프로필아민 존재하에 민감하지 않은 반면, 상응하는 양의 N-메틸모르폴린을 가하면 수율이 실질적으로 감소하였다.

Claims (10)

  1. 불활성 비양성자성 용매 및 C1-C4-알킬아민을 포함하는 혼합물 중에서 수소화 촉매의 존재하에, 화학식 II의 (헤테로)방향족 니트로 화합물을 수소화시키는 것을 특징으로 하는, 화학식 I의 (헤테로)방향족 히드록실아민 유도체의 제조 방법.
    <화학식 Ⅰ>
    <화학식 Ⅱ>
    식 중,
    R1은 수소, 할로겐, 시아노, C1-C4-알킬, C1-C4-할로알킬, C1-C4-알콕시, C1-C4-할로알콕시, C1-C4-알킬티오, C1-C4-알킬카르보닐, C1-C4-디알킬아미노카르보닐, C2-C4-알킬카르보닐아미노, C1-C4-알킬카르보닐-C1-C6-알킬아미노, C1-C4-알콕시카르보닐, -CH2O-N=C(Ra)-C(Rb)=N-O-Rc, -CH2-O-N=C(Rd)-C1-C4-알킬 또는 A-B기이며,
    A는 -O-, -CH2-, -O-CH2-, -CH2-O-, -CH2-O-CO-, -CH=CH-, -CH=N-O-, -CH2-O-N=C(Ra)- 또는 단일 결합이고,
    B는 페닐, 나프틸, 피리딜, 피라지닐, 피리미디닐, 피리다지닐, 피라졸릴, 이미다졸릴, 옥사졸릴, 이속사졸릴, 티아졸릴, 이소티아졸릴, 1,2,4-트리아졸릴, 1,2,3-트리아졸릴, 푸라닐, 티에닐, 피롤릴 또는 C3-C7-시클로알킬이며, 1 내지 3 개의 치환체 Rⅰ로 치환될 수 있고.
    Rⅰ는 수소, 할로겐, 시아노, C1-C4-알킬, C1-C4-할로알킬, C1-C4-알콕시, C1-C4-할로알콕시, C1-C4-알킬티오, C1-C4-알킬카르보닐, C1-C4-알킬-C(Rd)=N-O-C1-C4-알킬렌, C1-C4-알콕시카르보닐, C1-C4-알킬아미노카르보닐, C1-C4-디알킬아미노카르보닐, C1-C4-알킬카르보닐아미노, C1-C4-알킬카르보닐-C1-C4-알킬아미노, 또는 할로겐 또는 C1-C4-알킬로 치환될 수 있는 페닐이고,
    Ra 및 Rc는 각각 수소, 할로겐, 시아노, C1-C4-알킬, C1-C4-알콕시, C1-C4-알킬티오, 시클로프로필 또는 트리플루오로메틸이고,
    Rb는 C1-C4-알킬, C2-C4-알케닐, C3-C6-시클로알킬, 페닐, 헤타릴 또는 헤테로시클릴이고,
    Rd는 서로 독립적으로 수소, C1-C4-알킬, C2-C4-알케닐 또는 C2-C4-알키닐이고,
    R2는 할로겐, C1-C4-알킬, C1-C4-할로알킬 또는 C1-C4-알콕시카르보닐이고,
    X는 N 또는 CH이고,
    n은 0, 1, 2 또는 3이되, n이 1 보다 큰 경우 라디칼 R2는 서로 다를 수 있다.
  2. 제1항에 있어서, R1이 -CH2-O-N=C(Ra)-C(Rb)=N-O-Rc, C1-C4-알킬-CRd=N-O-CH2 또는 A-B기(여기서, A, B, Ra, Rb, Rc, Rd, R2, X 및 n은 제1항에서 정의된 바와 같음)인 화학식 Ⅰ의 (헤테로)방향족 화합물의 제조 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, C1-C4-알킬아민의 비점이 용매 보다 낮은 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 수소화를 방향족 또는 지방족 탄화수소와 C1-C4-알킬아민의 혼합물에서 수행하는 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 수소화 촉매로서 활성 탄소 담체의 존재 또는 부재하의 팔라듐 또는 백금을 사용하는 방법.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 수소화 촉매로서 라니 니켈 또는 라니 코발트를 사용하는 방법.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, C1-C4-알킬아민을 니트로 화합물 Ⅱ에 대하여 1 내지 15의 몰비로 사용하는 방법.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 용매 중 C1-C4-알킬아민의 농도가 0.1 내지 20 중량%인 방법.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 수소화가 완결된 후, 증류 또는 추출로 아민을 제거하고, 수득된 히드록실아민 Ⅰ을 추가의 정제 없이 아실화제 R3-L1으로 N-아실화하여 화학식 Ⅲ의 화합물을 얻은 후, 필요하다면, 알킬화제 R4-L2로 O-알킬화하여 화학식 Ⅳ의 화합물을 얻는 방법.
    <화학식 Ⅲ>
    <화학식 Ⅳ>
    식 중,
    R1, R2, 환 원자 X 및 n은 제2항에 정의된 바와 같고,
    R3는 C1-C4-알콕시카르보닐, C1-C4-알킬카르보닐, C1-C4-알킬아미노카르보닐 또는 디(C1-C4-알킬)아미노카르보닐이고,
    R4는 C1-C6-알킬이고,
    L1은 친핵성 이탈기, 예를 들어, 할라이드, 히드록사이드, 무수물 또는 이소시아네이트이고,
    L2는 친핵성 이탈기, 예를 들어, 할라이드, 술페이트 또는 술포네이트이다.
  10. 삭제
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DE1997138862 DE19738862A1 (de) 1997-09-05 1997-09-05 Verfahren zur Herstellung von N-Aryl- und N-Heterocyclylhydroxylaminen
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