KR20030022262A - 살렌 화합물의 망간 착물의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
살렌 화합물과 망간 화합물과의 반응을 DMF 중에서 수행함을 포함하는 살렌 화합물의 망간 착물의 제조방법이 기술되어 있다.
바람직한 양태에서, 살렌 화합물 자체는 DMF 중에서 합성되고, 중간체 분리 없이 반응하여 망간 착물을 형성한다.
Description
본 발명은 살렌 화합물의 망간 착물의 제조방법, 이러한 방법에 따라 제조된 화합물 및, 세탁 및 세정 용액에서의 이의 용도에 관한 것이다.
살렌 화합물의 망간 착물은, 예를 들면, 유럽 공개특허공보 제902 083호 및 제955 289호에 공지되어 있다. 이들은 통상 산화제로서 공기의 존재하에 에탄올성 용액 중에서 망간 염과 반응시켜 적합한 살렌 리간드로부터 제조한다. 리간드 자체는, 예를 들면, 적합한 디- 또는 트리-아민을 메탄올성 또는 에탄올성 용액 중의 적합한 o-하이드록시알데하이드와 반응시키고 리간드를 결정화시켜 수득한다. 그러나, 산업상의 규모로 공기의 존재하에 승온에서 메탄올 또는 에탄올 중의 처리는 복잡한 안전 처리를 필요로 하므로, 개선된 합성 방법에 대한 필요성이 존재한다.
놀랍게도, 리간드와 망간 염과의 반응을 유익하게는 용매로서 디메틸포름아미드(DMF) 중에서 수행할 수 있으며, 동시에 공기의 존재하에서도 안전 문제점 없이 용매의 인화점보다 충분히 낮은 온도에서 작동시킬 수 있음을 발견하였다. 리간드의 제조는, 예를 들면, 물 또는 바람직하게는 DMF 중에서 수행할 수 있다. 놀랍게도, 리간드의 합성 및 DMF 중의 망간 착물의 제조를 "원-포트 반응(one-pot reaction)"으로서 수행할 수도 있다. 즉, 리간드를 분리 및 정제할 필요가 없다.
따라서, 본 발명은 화학식 4, 5 또는 6의 리간드를 용매로서 디메틸포름아미드 중에서 망간 화합물과 반응시킴을 포함하는, 화학식 1, 2 또는 3의 살렌 화합물의 망간 착물의 제조방법에 관한 것이다.
위의 화학식 1 내지 6에서,
A는 음이온이고,
n, m 및 p는 각각 서로 독립적으로 0, 1, 2 또는 3이며,
R, R1및 R1'는 각각 서로 독립적으로 시아노, 할로겐, OR4또는 COOR4(여기서, R4는 수소이거나 직쇄 또는 측쇄 C1-C4알킬이다), 니트로, 직쇄 또는 측쇄 C1-C8알킬, 직쇄 또는 측쇄의 부분 불화되거나 과불화된 C1-C8알킬, NR5R6(여기서, R5와 R6은 동일하거나 상이하고, 각각 서로 독립적으로 수소이거나 직쇄 또는 측쇄 C1-C12알킬이다), 직쇄 또는 측쇄 C1-C8알킬-R7(여기서, R7은 라디칼 NH2이거나 위에서 정의된 OR4, COOR4또는 NR5R6이다) 또는 -CH2-N+R4R6R7또는 -N+R4R5R6(여기서,R4, R5및 R6은 위에서 정의한 바와 같다)이고,
R2와 R3은 각각 서로 독립적으로 수소, 직쇄 또는 측쇄 C1-C4알킬 또는 치환되지 않은 아릴이거나 시아노, 할로겐, OR4또는 COOR4(여기서, R4는 수소이거나 직쇄 또는 측쇄 C1-C4알킬이다), 니트로, 직쇄 또는 측쇄 C1-C8알킬, NHR5또는 NR5R6(여기서, R5와 R6은 동일하거나 상이하고, 각각 서로 독립적으로 수소이거나 직쇄 또는 측쇄 C1-C12알킬이거나, R5와 R6은 이들에 결합된 질소원자와 함께 추가의 헤테로 원자를 함유할 수 있는 5, 6 또는 7원 환을 형성한다), 직쇄 또는 측쇄 C1-C8알킬-R7(여기서, R7은 라디칼 NH2이거나 위에서 정의된 OR4, COOR4또는 NR5R6이다) 또는 -N+R4R5R6(여기서, R4, R5및 R6은 위에서 정의한 바와 같다)에 의해 치환된 아릴이며,
R8라디칼은 각각 서로 독립적으로 수소이거나 직쇄 또는 측쇄 C1-C4알킬이고,
Y는 화학식 -[C(R4)2]r-의 직쇄 또는 측쇄 알킬렌 라디칼(여기서, r은 1 내지 8의 정수이고, R4라디칼은 각각 서로 독립적으로 위에서 정의한 바와 같다), 화학식 -CX=CX의 직쇄 또는 측쇄 알킬렌 라디칼-[여기서, X는 시아노, 직쇄 또는 측쇄 C1-C8알킬 또는 디(직쇄 또는 측쇄 C1-C8알킬)아미노이다], 화학식 -(CH2)q-NR4-(CH2)q-의 직쇄 또는 측쇄 알킬렌 라디칼(여기서, R4는 위에서 정의한 바와 같고, q는 1, 2, 3 또는 4이다), 화학식의 1,2-사이클로헥실렌 라디칼 또는 화학식의 1,2-아릴 라디칼(여기서, R9는 수소, SO3H, CH2OH 또는 CH2NH2이다)이며,
화학식 1에서, 페닐 환은 함께 3개 이하의 3급-부틸 치환체를 함유할 수 있고,
Y가 2-하이드록시프로필렌이고 m과 n이 각각 0인 경우, R2와 R3은 둘 다 H가 아니고,
Y가 에틸렌 또는 o-페닐렌이고 m과 n이 각각 0이고 MnO가 망간 화합물로서 사용되는 경우, R2와 R3은 둘 다 H가 아니다.
n, m 또는 p가 2 또는 3인 화학식 1 또는 3의 화합물에서, 라디칼 R, R1및 R1'는 동일하거나 상이할 수 있다. 화학식 2의 화합물에서 R8라디칼도 동일하게 적용된다.
Y가 1,2-사이클로헥실렌 라디칼인 경우, 이러한 라디칼은 입체 이성체성 시스/트랜스 형태일 수 있다.
바람직하게는, Y는 화학식 -(CH2)r-의 라디칼(여기서, r은 1 내지 8의 정수이다) 또는 화학식 -C(R5)2-(CH2)p-C(R5)2-의 라디칼(여기서, p는 0 내지 6의 수이고, R5라디칼은 각각 수소 또는 C1-C4알킬이다)이다.
특히 바람직한 화학식 1 및 2의 화합물에서, Y는 화학식 -(CH2)r-의 라디칼(여기서, r은 1 내지 4의 정수이다) 또는 화학식 -(CR5)2-(CR5)2-의 라디칼(여기서, R5라디칼은 각각 서로 독립적으로 수소 또는 메틸이다)이다.
할로겐은 바람직하게는 염소, 브롬 또는 불소이고, 염소가 특히 바람직하다.
R, R1또는 R1'가 디(C1-C12알킬)아미노인 경우, 알킬 그룹은 직쇄 또는 측쇄일 수 있다. 바람직하게는, 알킬 그룹은 탄소수가 1 내지 8, 특히 1 내지 4, 보다 특히 1 또는 2이다.
바람직하게는, 라디칼 R, R1및 R1'는 수소, 니트로, OR4, COOR4또는 N(R4)2(여기서, R4는 수소 또는 C1-C4알킬, 특히 메틸 또는 에틸이다)이다.
라디칼 R2와 R3은 특히 수소, 메틸, 에틸 또는 치환되지 않은 페닐이다.
아릴은, 예를 들면, 나프틸 또는 특히 페닐이다.
R5와 R6이 이들에 결합된 질소원자와 함께 5, 6 또는 7원 환을 형성하는 경우, 이러한 환은 특히 피롤리딘, 피페리딘, 모르폴린 또는 피페라진 환이다. 피페라진 환은, 예를 들면, 페닐 라디칼에 결합되지 않은 질소원자에서 알킬에 의해 치환될 수 있다.
적합한 음이온은, 예를 들면, 할라이드(예: 클로라이드), 퍼클로레이트, 설페이트, 니트레이트, 하이드록사이드, BF4 -, PF6 -, 카복실레이트, 아세테이트, 토실레이트 및 트리플레이트를 포함한다. 이들 중에서, 클로라이드, 아세테이트 및 카복실레이트가 바람직하다.
화학식 4, 5 및 6의 리간드는 공지되어 있거나 그 자체가 공지된 방법으로 제조할 수 있다.
본 발명에 따르는 방법에서, 리간드와 망간 화합물의 반응은 약 10℃ 내지 DMF의 비점, 바람직하게는 20 내지 70℃, 특히 20 내지 40℃의 온도에서 DMF 중에서 수행할 수 있다.
사용되는 망간 화합물은 특히 망간(II) 염, 특히 염화망간(II), 황산망간(II) 또는 아세트산망간(II)이다.
바람직하게는, 망간 화합물은 약간 과량으로, 특히 0.5 내지 3%의 과량으로 가한다.
반응 동안, 바람직하게는 산화제로서 공기를 반응 혼합물에 통과시키나, 다른 산화제를 사용할 수도 있다.
반응 후, 망간 착물을 그 자체가 공지된 방법으로, 예를 들면, 염화나트륨을 가하여 결정화시키고, 승온에서 진공 하에 DMF를 증류시킨 다음, 잔사를 물에 현탁시키고 여과하여 분리한다.
본 발명에 따르는 방법의 특히 바람직한 양태에서, 사용되는 리간드는 사전에 형성 및 분리되지 않으며 그 대신 리간드의 합성 및 망간 착물 형성 반응은 이른바 원-포트 반응으로서 DMF 중에서 수행될 수 있다.
따라서, 본 발명은 용매로서 DMF 중에서 화학식 7의 디아민을 화학식 8 또는 9의 o-하이드록시벤즈알데하이드와 반응시키거나 화학식 10의 화합물을 화학식 8의 o-하이드록시벤즈알데하이드와 반응시키고, 중간체 분리 없이, 생성된 살렌 화합물을 망간 화합물과 반응시켜 화학식 1, 2 또는 3의 망간 착물을 형성시킴을 포함하는, 화학식 1, 2 및 3의 망간 착물의 제조방법에 관한 것이다.
위의 화학식 7 내지 10에서,
R, R2, R8, Y 및 n은 위에서 정의한 바와 같다.
제1 반응은 약 10 내지 40℃, 바람직하게는 실온에서 수행하고, 디- 또는 트리-아민 및 알데하이드는 바람직하게는 각각 대략 1:2 또는 1:3의 몰 비로 사용된다.
제2 단계에 대한 반응 조건은 리간드 및 망간 화합물로부터 망간 착물의 합성에서 상기 기술한 조건에 상응한다.
망간 착물은 매우 간단한 방법에 따라 양호한 수준의 순도 및 높은 수율로 수득된다. 이들은 특히 세척, 세정 및 살균 과정에서 퍼옥시 화합물의 작용을 증진시키는 촉매로서 사용된다.
다음의 실시예는 본 발명을 예시하기 위해 제공되며, 본 발명을 이로 한정하고자 함은 아니다. 달리 언급하지 않는 한, 부 및 %는 중량 기준이다.
실시예 1:
4,4'-[1,2-에탄디일비스(니트릴로메틸리딘)]비스-1,3-벤젠디올 12kg 및 N,N-디메틸포름아미드 115kg을 용기에 도입시킨다. 격렬하게 교반하면서, 아세트산망간(II) x 4H2O 9.9kg을 황색 현탁액에 도입시킨다. 침지 튜브를 사용하여, 공기 10ℓ/분을 반응 혼합물에 통과시키고, 이러한 동안 혼합물을 30℃로 가열하고, 이러한 온도를 2시간 동안 유지시킨다. 반응 완결시, 염화나트륨 26kg을 가하고, 그결과, 망간 착물이 결정화된다. DMF를 65 내지 77℃의 온도에서 50mbar에서 증류시켜 반응 혼합물로부터 제거한다. 물 120ℓ를 잔사에 가하고, 생성된 갈색 현탁액을 실온으로 냉각시킨다. 추가로 염화나트륨 2kg을 가하고, 반응 혼합물을 추가로 30분 동안 교반한 다음, 여과한다. 잔사를 10% 염화나트륨 용액으로 세척한다.
필터 케이크를 24시간 동안 100℃에서 진공 하에 건조시킨다. 높은 수준의 순도를 갖는 화학식의 생성물 15kg을 수득한다.
실시예 2:
2,4-디하이드록시벤즈알데하이드 69g을 1ℓ 들이 이중벽 그라운드-넥 플라스크(double-walled ground-necked flask)에 도입하고, DMF 750ml를 가한다. 실온에서, 에틸렌디아민 15g을 5분 동안에 걸쳐 가하고, 혼합물을 대략 추가 15분 동안 교반하며, 온도를 약 30℃로 상승시킨다. 기체 유입 튜브 및 로타미터를 사용하여 공기 5ℓ/분을 도입하고 30℃에서 아세트산망간(II) 4수화물 61.8g을 가한다. 1시간 후, 염화나트륨 200g을 가하고, 리간드가 박층 크로마토그래피에 의해 더이상 검출되지 않을 때까지 추가 1시간 동안 교반한다.
DMF를 60℃ 및 30mbar에서 반응 혼합물로부터 증류시킨다. 생성된 갈색 잔사를 50℃로 냉각시키고, 물 750ml에 현탁시킨다. 생성된 갈색 현탁액을 20℃로 냉각시키고, 추가 30분 동안 교반한 다음, 여과한다. 필터 케이크를 10% 염화나트륨 용액으로 세척하고, 75℃에서 진공 하에 건조시킨다.
실시예 1에서와 같은 망간 착물 92.0g을 높은 수준의 순도로 수득한다.
Claims (4)
- 화학식 4, 5 또는 6의 리간드를 용매로서의 디메틸포름아미드 속에서 망간 화합물과 반응시킴을 포함하는, 화학식 1, 2 또는 3의 살렌 화합물의 망간 착물의 제조방법.화학식 1화학식 2화학식 3화학식 4화학식 5화학식 6위의 화학식 1 내지 6에서,A는 음이온이고,n, m 및 p는 각각 서로 독립적으로 0, 1, 2 또는 3이며,R, R1및 R1'는 각각 서로 독립적으로 시아노, 할로겐, OR4또는 COOR4(여기서, R4는 수소이거나 직쇄 또는 측쇄 C1-C4알킬이다), 니트로, 직쇄 또는 측쇄 C1-C8알킬, 직쇄 또는 측쇄의 부분 불화되거나 과불화된 C1-C8알킬, NR5R6(여기서, R5와 R6은 동일하거나 상이하고, 각각 서로 독립적으로 수소이거나 직쇄 또는 측쇄 C1-C12알킬이다), 직쇄 또는 측쇄 C1-C8알킬-R7(여기서, R7은 라디칼 NH2이거나 위에서 정의한 OR4, COOR4또는 NR5R6이다), 또는 -CH2-N+R4R6R7또는 -N+R4R5R6(여기서, R4, R5및 R6은 위에서 정의한 바와 같다)이고,R2와 R3은 각각 서로 독립적으로 수소, 직쇄 또는 측쇄 C1-C4알킬 또는 치환되지 않은 아릴이거나, 시아노, 할로겐, OR4또는 COOR4(여기서, R4는 수소이거나 직쇄 또는 측쇄 C1-C4알킬이다), 니트로, 직쇄 또는 측쇄 C1-C8알킬, NHR5또는 NR5R6(여기서, R5와 R6은 동일하거나 상이하고, 각각 수소이거나 직쇄 또는 측쇄 C1-C12알킬이거나, R5와 R6은 이들에 결합된 질소원자와 함께 추가의 헤테로 원자를 함유할 수 있는 5, 6 또는 7원 환을 형성한다), 직쇄 또는 측쇄 C1-C8알킬-R7(여기서, R7은 라디칼 NH2이거나 위에서 정의한 OR4, COOR4또는 NR5R6이다) 또는 -N+R4R5R6(여기서, R4, R5및 R6은 위에서 정의한 바와 같다)에 의해 치환된 아릴이며,R8라디칼은 각각 서로 독립적으로 수소이거나 직쇄 또는 측쇄 C1-C4알킬이고,Y는 화학식 -[C(R4)2]r-의 직쇄 또는 측쇄 알킬렌 라디칼(여기서, r은 1 내지8의 정수이고, R4라디칼은 각각 서로 독립적으로 위에서 정의한 바와 같다), 화학식 -CX=CX-의 직쇄 또는 측쇄 알킬렌 라디칼[여기서, X는 시아노, 직쇄 또는 측쇄 C1-C8알킬 또는 디(직쇄 또는 측쇄 C1-C8알킬)아미노이다], 화학식 -(CH2)q-NR4-(CH2)q-의 직쇄 또는 측쇄 알킬렌 라디칼(여기서, R4는 위에서 정의한 바와 같고, q는 1, 2, 3 또는 4이다), 화학식의 1,2-사이클로헥실렌 라디칼 또는 화학식의 1,2-아릴 라디칼(여기서, R9는 수소, SO3H, CH2OH 또는 CH2NH2이다)이며,화학식 1에서, 페닐 환은 함께 3개 이하의 3급-부틸 치환체를 함유할 수 있고,Y가 2-하이드록시프로필렌이며 m과 n이 각각 0인 경우, R2와 R3은 둘 다 H가 아니고,Y가 에틸렌 또는 o-페닐렌이며 m과 n이 각각 0이고 MnO가 망간 화합물로서 사용되는 경우, R2와 R3은 둘 다 H가 아니다.
- 제1항에 있어서, 리간드의 합성 및 망간 착물 형성 반응이 이른바 원-포트 반응(one-pot reaction)으로서 디메틸포름아미드 속에서 수행되는 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 용매로서의 디메틸포름아미드 속에서 화학식 7의 디아민을 화학식 8 또는 9의 o-하이드록시벤즈알데하이드와 반응시키거나, 화학식 10의 화합물을 화학식 8의 o-하이드록시벤즈알데하이드와 반응시키고, 중간체 분리 없이, 생성된 살렌 화합물을 망간 화합물과 반응시켜 화학식 1, 2 또는 3의 망간 착물을 형성시킴을 포함하는 방법.화학식 7H2N-Y-NH2화학식 8화학식 9화학식 10N(-CH2-CH2-NH2)3위의 화학식 7 내지 10에서,R, R2, R8, Y 및 n은 제1항에서 정의한 바와 같다.
- 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 따르는 방법으로 수득한 망간 착물.
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