KR830002449B1 - 4-트리클로로 메톡시벤조일 클로라이드의 개선된 제조방법 - Google Patents

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Description

4-트리클로로 메톡시벤조일 클로라이드의 개선된 제조방법

본 발명은 염소화 촉매 또는 염소화 래디칼 개시제를 사용하지 않고서 4-메톡시벤조일 클로라이드를 직접 염소화시켜 4-트리클로로 메톡시 벤조일 클로라이드를 제조하는 편리한 방법을 제공해준다. 상기 생성물은 다른 유기화합물들을 합성할 때 중간물질로서 이용된다.

4-메톡시벤조일 클로라이드를 오산화인 존재하에서 염소화시켜서 4-트리클로로 메톡시 벤조일 클로라이드를 합성하는 방법을 엘·엠·야구폴 스키가 도크래디 아카트, 나우크 에스·에스·에스·알105, 에 발표하였다(100 내지 102 참조). 또한 래디칼 형성제(예를 들면 자외선 또는 퍼옥사이드)의 존재하에서 염소처리를 하여 상기 화합물을 제조할 수도 있다. (미합중국 특허 제3,935,258호에 헴펠 및 크라우크 등이 발표).

본 발명의 배경으로 로우 및 프랭크린 등이 저술한 Chem 및 Ind 127(1977. 2. 5)도 역시 중요하다. 이 문헌에는 메톡시벤젠을 염소화시키면 주로 링-염소화가 일어나며 측쇄 염소화는 일어나지 않는다. 그러나 메톡시벤젠은 유리 래디칼 조건을 만들어주는 자외선을 보조로 하여 메톡시그룹에 염소화된다.

본 발명은 4-메톡시벤조일 클로라이드를 분자상의 염소로 승온에서 염소화시켜 4-트리클로로 메톡시 벤조일 클로라이드를 제조하는 개량된 방법에 관한 것으로서 래디칼-형성 강도를 지닌 광의 차단하에 150내지 225℃의 온도에서 순수하게 진행시키는 것을 개선된 점으로 한다.

상기에 설명한 바와 같이 선행 문헌의 방법에서는 목적 화합물을 제조하기 위해 직접 염소화시켜 왔지만 이때에는 염소화촉매, 통상적으로는 오염화인 또는 유리기개시제, 특히 강자외선을 사용해야 하는 것으로 알려져 왔다.

광을 개시제로 사용하면 강한 광을 발생시키는 데에 동력이 필요하므로 비용이 비싸게 들며 불편하다. 또한 오염화인은 반응기의 콘덴서를 막히게 하므로 역시 불편하다. 본 발명의 방법에서는 이와 같은 선행 문헌의 단점들을 해결하였다.

본 발명의 공정은 약 150°내지 225℃의 승온에서 수행한다. 바람직한 가동온도 범위는 약 170°내지 210℃이며 약 150℃ 내지 170℃에서 염소화를 시작하고 반응온도를 점차적으로 최고온도까지 높여 공정의 끝무렵에서 상기에 제시한 온도 범위의 상한점에 도달되도록 하는 것이 가장 바람직하다.

본 발명의 공정은 순수한 형태로, 즉 용매, 촉매 또는 희석제 등을 사용하지 않고 진행시킨다. 출발물질을 가열장치 및 진탕기가 함께 설치된 적합한 반응기에 넣고 상기에 기술한 바와 같은 목적한 온도까지 가열하고 여기에 분자상 염소를 통과시키며 혼합한다. 첨가 속도는 염소가 반응에 효과적으로 소비될 정도의 속도로 한다.

이 반응은 주위압력, 또는 승압하에 수행한다. 승압을 사용하면 염소의 이용도가 높아지며 반응속도가 증가한다.

출발물질이 거의 완전히 전환되기 원할 때에는 과량의 염소를 사용한다. 출발물질 1몰을 염소화시키는 데에 3몰의 염소가 소비되며 1몰의 생성물과 3몰의 염화수소 가스가 생성된다. 이 염소화 반응은 단계적으로 진행되며 염소화가 시작된 직후부터 적어도 일부의 생성물이 수득된다. 과량으로 사용되는 염소의 분량은 한정되어 있지 않는데 그 이유는 목적 생성물중 어떤것은 이론량보다 적은 분량의 염소를 사용했을 때도 수득되기 때문이다. 그러나 최적의 가동을 위해서는 20% 내지 100%의 과량의 염소가 사용되어야 한다.

염소를 출발물질에 첨가하는 속도는 반응의 속도 및 반응기 내에서의 혼합 상태에 따라 다르다. 따라서 높은 온도에서 가동시키면 반응 속도 및 염소 첨가 속도가 증가된다. 공정을 효과적으로 혼합되도록 설계된 용기 내에서 진행시키면 역시 염소 첨가속도가 증가된다. 그러나 일반적으로는 반응을 염소를 효과적으로 사용하고 출발물질이 거의 완전히 전환되도록 수행시킨다면 염소가 첨가되는 총 시간은 약 3 내지 12시간이다.

이 반응에서 생성되는 유일한 폐물질은 염화수소로서 이것은 반응 혼합물로부터 기체상태로서 발생되어 미반응의 염소와 혼합된다. 따라서 이 가스는 대기중에 배출시키지 않고 모아서 통상적인 증기 세척탑 내에서 세정액으로서 예를들면 수산화나트륨 용액을 사용하여 세정해야 한다. 이 세정액내에 티오황산 나트륨이나 중아황산나트륨과 같은 환원제를 함유시키면 소실된 염소를 더 완벽하게 회수할 수 있다.

본 공정에 사용된 출발물질은 유기화학 문헌에 공지된 화합물이다. 이 공정의 생성물은 중간 물질인 화합물로서 오불화 안티몬 또는 불화수소 등과 반응시키면 4-트리플루오로 메톡시벤조일 플루오라이드로 전환된다. 이 화합물은 수산화 암모늄에 의해 4-트리플루오로 메톡시벤즈 아미드로 전환되며 옥시염화인에 의해 4-트리플루오로 메톡시벤조니트릴로 전환된다. 최종적으로 이 벤조니트릴을 이소프로필 마그네슘 클로라이드 또는 브로마이드와 반응시켜 이소프로필 4-트리플루오로 메톡시페닐 케톤을 제조한다. 이 화합물은 미합중국 특허 제4,110,099호의 공정에 의해 살진균제나식물성장 조절제를 만드는데 사용된다. 본 발명에 의한 화합물을 사용하는 각 단계의 실예를 다음에 기술하였다.

다음의 실시예들은 본 발명의 방법을 설명한다. 각 실험의 생성물은 다음과 같은 N.M.R 피크를 가지는 표준시료 4-트리클로로 메톡시벤조일 클로라이드와 대조하여 증기상 크로마토그라피로 분석했다.

δ(CDCI₃) : 7.35~8.30(4H, 중심 7.82δ의 4중선)

크로마토그라피는 높이 1.85m, 직경 2mm이며, Varaport-30에 지지된 3% SE-30을 충진시킨 칼럼을 사용하여 헬륨유속 25ml/분으로 하여 수행한다.

[실시예 1]

85.3g의 4-메톡시벤조일 클로라이드를 250ml의 3구 플라스크에 가한다. 플라스크를 5% 수산화나트륨용액 4ℓ가 들어있는 세정기에 연결시킨다. 반응 플라스크를 225℃로 가열하고 반응 혼합물의 온도를 일정하게 하면서 염소를 시간당 약 25g의 비율로 분리 튜브를 사용하여 가한다

시간에 걸쳐서 염소 184g을 가한다. 그후 반응 혼합물을 냉각하고 증기상 크로마토그라피로 분석한다. 조성생물의 수율은 127.9g이고 순도는 83.8%이다. 수율은 이론치의 78%이다.

[실시예 2]

실시예 1의 기구를 사용한다. 본 실험에서는 반응 온도가 150℃로 될 때 염소를 첨가하고 3.5시간동안 온도를 유지시킨다. 그후 반응 온도를 180℃로 올려서 3.5시간을 더 유지시키고 그후 210℃로 올려서 3시간 더 반응시킨다. 10시간 동안에 첨가된 염소의 양은 239g이다. 조생성물의 수율 131g, 순도 85.5%, 수율은 이론치의 82%이다.

[실시예 3]

실시예 1의 기구를 사용하여 실험하고 이때 세정용액으로는 1.4%의 아황산나트륨이 함유된 2.75%의 수산화나트륨 용액 4ℓ을 사용한다. 출발 화합물을 170 내지 175℃로 가열한다. 그후 4.5시간동안 일정 온도로 염소 가스를 주입시킨다. 그후 온도를 185 내지 190℃로 올리고 염소를 일정 비율로 가하나는 반면 이 온도에서 4시간 유지시킨다. 마지막으로, 온도를 200 내지 205℃로 올리고 2.8시간 동안 유지시킨다. 11.3시간 동안에 걸쳐서 135.1g의 염소를 가한다. 생성물을 냉각시키면 133.1g이 수득되며 순도는 91%이다. 수율은 이론치의 88.6%이다.

[실시예 4]

56kg의 4-메톡시 벤조일 클로라이드(순도 99%)를 가열자켓, 다공분산관 및 교반기가 부착되어 있는 유리관의 120ℓ용 증기류에 가한다. 증기류에는 응축기 및 증기 세정기도 부착시킨다. 출발 화합물을 160℃까지 가온하고 염소를 약 150g/분의 속도로 가한다. 반응 혼합물을 200℃까지 가온하고 온도를 유지시킨다. 약 5시간 후 일야 방치시킨다. 다음날 혼합물을 재가열시키고 200℃에서 염소를 계속 첨가시킨다. 반응 혼합물을 다시 일야 냉각시키고 3일째에 다시 가열하고 동일 온도에서 염소를 계속 가한다. 3일째의 반응이 완료된 후 1주일동안 방치하고 다시 가열한 후 반응이 완결될 때까지 염소를 가한다. 17.25시간 동안에 걸쳐서 염소를 127kg 가한다. 염소 첨가가 어려우므로 반응시간이 지연된다. 조생성물 85kg이 수득되며 순도는 94% 수율은 이론치의 89%이다.

[실시예 5]

실시예 4에서 설명한 바와 같은 750ℓ의 증류기에 270kg의 4-메톡시벤조일 클로라이드를 가한다. 출발화합물을 170℃가지 올려서 염소 첨가를 시작한다. 첨가 시스템이 불충분하므로 염소 첨가율은 1분당 150 내지 400g이라는 점을 발견하였다. 반응이 100시간에 걸려서 완료되므로 염소 시린다에 변화를 가져오는 시간을 측정한다. 경우에 따라서는 세정기 시스템에 문제가 발생된다.

계산한 염소 양의 1/4 정도가 가해졌을 경우 온도를 180 내지 185℃까지 올리고, 염소를 2/4 정도 가할동안 그 온도를 유지시킨다. 그후 염소를 90%까지 가할동안 200 내지 205℃로 올리고 마지막 반응시간동안 온도를 210℃로 올린다. 이때 첨가된 염소는 596kg으로 75%가 초과된 양이다. 그 원인은 그 온도에서 너무 장시간 반응을 시키므로 염소가 비효과적으로 사용된 결과이다.

생성물은 418.5kg으로 순도는 84%이며 수율은 이론치의 81%이다.

제조 1

4-트러플루오로 메톡시 벤조일 플루오라이드

1ℓ용 가압 멸균기를 미리 -20℃까지 냉각시키고 263g의 4-트리클로로 메톡시 벤조일 클로라이드 및 300g의 불화수소를 채운다. 가압 멸균기를 밀봉하고 5시간동안 140℃로 가열한다. 그 온도에 도달한 후 최대 압력을 52kg/sq·cm로 하고 그후 3시간동안은 21kg/sq·cm로 한다. 그후 반응 혼합물을 1시간에 걸쳐서 60℃까지 냉각시키고 대기온도로 일야 방치시킨다. 반응 생성물의 수율은 319g으로 과량의 불화 수소가 함유되어 있다.

제조 2

4-트리플루오로 메톡시 벤즈 아미드

제조 1의 생성물을 빙-염욕에서 800ml의 28% 수산화 암모늄에 가한다. 30분간 첨가하고 마지막 온도를 40℃로 한다. 혼합물을 여과하고 고체를 수세한 후 80℃의 진공으로 건조시키면 179g의 생성물(융점 125°내지 138℃)이 수득된다.

제조 3

4-트리플루오로 메록시 벤조 니트릴

10.26g의 4-트리플루오로 메톡시 벤즈 아미드를 30ml의 톨루엔에 가하고 질소 기류하에 교반하며 100℃까지 가열한다. 4.6g의 포스포러스 옥시클로라이드가 용해되어 있는 8ml의 톨루엔을 30분에 걸쳐서 가하고 첨가한 다음 혼합물을 환류하에 1시간 교반시킨다. 그후 혼합물을 냉각시키고 진공 증류시킨다. 용매제거후 바라는 생성물 8.63g(45mm/Hg에서 비점 89℃)이 수득된다.

제조 4

이소프로필 4-트리플루오로 메톡시 페닐 케톤

10g의 4-트리플루오로 메톡시 벤조 니트릴을 50ml의 톨루엔에 가하고 혼합물을 20℃에서 교반하고 24ml의 이소프로필마그네슘 브로 마이드용액(2.85몰)이 들어있는 디에틸 에테를 5분에 걸쳐서 적가한다. 그후 혼합물을 4시간동안 55℃가지 올린 후 대기온도로 냉각하고 빙-염산 상에 가한다. 그후 수층을 증류(90℃이하에서)한 후 30분간 환류하에 교반하고 냉각시킨다. 층을 분리시키고 수층을 25ml의 디클로로 메탄으로 3회 추출한다. 혼합된 유기층을 황산나트륨상에서 건조시키고 용매를 제거한다. 그후 잔사를 증류하고 생성물을 22mm Hg 및 115 내지 117℃에서 수집한다 수득량 10.9g

제조 4의 생성물은 미합중국 특허 제4,110,099호에서 밝힌바와 같이 α-이소프로필-α-(40트리플루오로 메톡시 페닐)-5-피리미딘 메탄올을 제조하는데 사용한다.

Claims (1)

1. 4-메톡시 벤조일 클로라이드를 승온에서 분자상의 염소로 염소화시켜 4-트리클로로 메톡시 벤조일 클로라이드를 제조하는데 있어서, 래디칼-형성 강도를 지닌 광의 차단하에 약 150° 내지 225℃의 온도에서 순수한 반응을 진행시킴을 특징으로 하는 방법.