KR970001485B1

KR970001485B1 - 2-t-부틸이미노-3-이소프로필-5-페닐-테트라하이드로-1,3,5-티아디아진-4-온의 고순도 정제방법

Info

Publication number: KR970001485B1
Application number: KR1019930016737A
Authority: KR
Inventors: 허정녕; 오화섭; 진호
Original assignee: 주식회사 한 화; 오재덕
Priority date: 1993-08-26
Filing date: 1993-08-26
Publication date: 1997-02-06
Also published as: KR950005818A

Abstract

내용 없음.

Description

2-t-부틸이미노-3-이소프로필-5-페닐-테트라하이드로-1, 3, 5-티아디아진-4-온의 고순도 정제방법

본 발명은 하기 구조식(Ⅰ)으로 표시되는 2-t-부틸이미노-3-이소프로필-5-페닐-테트라하이드로-1, 3, 5-티아디아진-4-온의 고순도, 고수율로 정제하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 상기 구조식(Ⅰ)로 표시되는 화합물은 곤충, 특히 유충에 대해 강력한 생리학적 활성을 나타내는 살충제 등으로 사용되는 중요한 화합물이다. 상기 구조식(Ⅰ)로 표시되는 화합물의 제조방법은 일본특개소 제 54-3083호, 제54-27590호 및 대한민국 공고특허 제91-5747호 등에서 제안되어 있는 바, 이와같은 종래의 제조방법을 고찰해보면 다음과 같다.

일본특개소 제54-3083호 및 제54-27590호에서는 하기 구조식(Ⅱ)로 표시된 N-클로로메틸-N-페닐카르바모일클로라이드를 하기 구조식(Ⅲ)으로 표시되는 1-이소프로필-3-t-부틸티오우레아를 사용하여 반응시킨 후 이소프로필알코올로 결정화하여 상기 구조식(Ⅰ)로 표시되는 목적화합물을 제조하였는데, 이때의 제조수율은 65%이다.

대한민국 공고특허 제91-5747호에서는 하기 구조식(IV)로 표신된 p-니트로메틸 N-클로로메틸 N'-페닐카르바메이트와 상기 구조식(III)로 표시되는 1-이소프로필-3-t-부틸티오우레아를 이용하여 하기 구조식(V)로 표시된 p-니트로메틸-N-(N'-t-부틸 N''-이소프로필 이소티오우레이도)메틸-N-페닐카르바메이트를 합성한 후 티클로로에탄, 디클로로메탄, 아세토니트릴 용매, 또는 이를 용매와 물과의 혼합물에서 반응을 숙성시켜 완결하고 이소프로필알코올에서 고체화하여 상기 구조식(I)로 표시되는 목적화합물을 제조하였다.

상술한 종래의 제조방법에서 일본특개소 제54-3083호 및 제54-27590호에 제시된 제조방법은 N-클로로메틸-N-페닐카르바모일 클로라이드(Ⅱ)가 너무 반응성이 높고 불안정하여 취급이 매우 불편하고 또한 이자체를 합성하는데 극히 유독한 포스겐을 사용하여야 하는 것이 큰 결점이고 더욱이 치환체가 서로 다른 비대칭 티오우레아를 반응시키는 경우에는 고리화과정에서 이성체가 다량 생성되어 수율과 공정을 어렵게 하며 반응 용매와 다른 용매로 추출하고 농축한 후 재결정을 하는 등의 복잡한 경제과정을 거치므로 제품의 수율과 순도를 저하시키는 단점이 있다.

그리고, 대한민국 공고특허 제91-5747호에 제시된 제조방법은 상기 일본특허의 방법에서 문제점으로 지적된 유독한 포스겐의 사용을 피하여 상기 구조식(Ⅳ)로 표시된 p-니트로메틸 N-클로로메틸 N'-페닐카르바메이트를 합성한 후 목적화합물(Ⅰ)를 제조할 수 있으나 불순물로 인해 제품이 노란색상을 띠고 있으며 순도도 불량하였다.

또한, 상기 특허들에서는 모두 목적화합물의 순도에 관한 내용이 기술되어 있지 않아 순도확인을 위해 본 발명자들이 상기 특허들에 기재된 방법으로 목적화합물을 제조한 결과, 순도가 95% 이하로 낮은 수준이었으며, 순도를 향상시키기 위해서는 상기 특허상에 기술된 용매의 양보다 더 많은 더 많은 양이 필요하였고, 재결정 수율이 현저히 저하되는 문제점이 발생하였다. 더군다나, 대한민국 공고특허 제 91-5747호는 반응불순물로 인해 목적화합물이 노란색상을 띠게되어 제품의 성상을 떨어뜨리기 때문에 결정화를 통해 노란색상을 제거하려 하였으나 상기 특허에 따라 재현 실험을 수행한 결과 특허상에 기재된 용매로는 제품의 노란색상을 완전히 제거할 수 없었다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 광범위한 연구를 수행한 결과, 본 발명자들은 목적화합물이 재결정 용매에 따라 제품의 순도 및 수율에 상당한 영향을 미치는 것을 발견하였고, 본 발명은 상기 발견에 기초하여 완성되었다.

따라서, 본 발명의 목적은 최적의 재결정 용매를 선정한 후, 공업적으로 용이한 조건에서 높은 수율로 경제적으로 상기 목적화합물(Ⅰ)을 정제할 수 있는 상기 목적화합물(Ⅰ)의 개선된 정제방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방법은 하기 구조식(Ⅰ)로 표시되는 고순도 2-t-부틸이미노-3-이소프로필-5-페닐-테트라하이드로-1, 3, 5-티아디아진-4-온의 제조방법에 있어서, 아세토니트릴 또는 아세토니트릴과 물의 혼합용매에 저순도 2-t-부틸이미노-3-이소프로필-5-페닐-테트라하이드로-1, 3, 5-티아디아진-4-온을 용해 시키고 상기 용액을 재결정/여과시켜 묽은 무기산용액으로 세척한 후, 습윤상태의 2-t-부틸이미노-3-이소프로필-5-페닐-테트라하이드로-1, 3, 5-티아디아진-4-온을 건조시키는 것으로 구성된다.

이하 본 발명의 방법을 좀 더 구체적으로 살표보면 다음과 같다.

본 발명은 종래의 방법으로 제조된 상기 구조식(Ⅰ)로 표시되는 2-t-부틸이미노-3-이소프로필-5-페닐-테트라하이드로-1, 3, 5-티아디아진-4-온의 순도 및 수율을 높이고 불순물에 의한 착색을 제거하기 위한 것이다.

따라서, 본 발명에서는 상기 구조식(Ⅰ)로 표서되는 저순도 2-t-부틸이미노-3-이소프로필-5-페닐-테트라하이드로-1, 3, 5-티아디아진-4-온을 고순도 2-t-부틸이미노-3-이소프로필-5-페닐-테트라하이드로-1, 3, 5-티아디아진-4-온으로 정제하기 위하여, 메탄올, 에탄올, 아세토니트릴, 벤젠, 이소프로필알코올, 헥산에틸아세테이트, 에테르, 물 및 이들 용매의 혼합용매를 재결정 용매로 선정하여 실험하였는데, 그 중 아세토니트릴이 재결정 용매로서 가장 바람직하였고, 아세트니트릴과 물의 혼합용매 또한 우수한 결과를 얻었으며, 불순물에 의한 착색도 가장 적었다.

상기 아세토니트릴은 상기 목적화합물(Ⅰ) 1중량부에 대하여 2.0∼4.0중량부를 사용하는데, 상기 범위를 벗어나면 원하는 순도를 얻을 수 없다. 또한 재결정을 통해 정재된 상기 목적화합물(Ⅰ)의 색상을 완전히 제거하기 위해서는 다량의 재결정 용매로 세척을 충분히 해주거나 결정화 과정을 -10∼10℃의 온도범위를 벗어나면 수율이 저하되는 경향이 있다.

본 발명에서 아세토니트릴과 물의 혼합용매를 재결정용매로 사용하는 경우에는, 아세토니트릴 1중량부에 대해 물 0.3중량부 이하로 혼합시키는 것이 바람직하며, 물의 혼합량이 0.3중량부를 초과하면 순도가 저하되는 경향이 있다. 이러한 혼합용매 또한 상기 목적화합물(Ⅰ) 1중량부에 대하여 2.0∼4.0중량부로 사용된다.

이러한 재결정과정을 통해 얻은 목적화합물(Ⅰ)에 0.1∼5중량%의 염산, 황산 및 인산과 같은 무기산을 첨가한 후, 색상을 효과적으로 제거하기 위하여 40∼80℃도 가온하여 10∼30분간 교반한 후, 상기 온도에서 여과하고 물로 세척한 뒤 습윤상태의 목적화합물을 얻고 이를 건조하여 색상이 완전히 제거된 순도 98% 이상, 정제수율 85% 이상의 변색되지 않은 목적화합물(Ⅰ)을 획득하였다.

또한, 상기 여과과정에서 발생되는 폐정제용매 및 산폐수를 별도의 정제를 거치지 않고 다음 반응의 반응용매로 재사용하여도 동일한 결과를 얻을 수 있었다.

이하, 비교예 및 실시예를 통하여 본 발명의 방법 및 효과를 좀 더 구체적으로 살펴보지만, 하기 예에 본 발명의 범주가 한정되는 것은 아니다.

비교예 1

일본특개소 제54-3083호 및 제54-27590호에 개시된 방법으로 실시하였다. 아세톤 100㎖와 디메틸포름아미드 200㎖의 혼합물에 N-클로로메틸-N-페닐카르바모일 클로라이드 42.0g(0.2몰)과 1-이소프로필-3-t-부틸티오우레아 34.0g(0.2몰)을 용해시키고, 상기 용액을 실온에서 저어주면서 30%(W/W) 수산화칼륨수용액 80㎖를 부가하고, 이 혼합물을 4시간 더 교반하였다. 상기 반응혼합물을 물에 붓고, 벤젠 2000㎖로 추출했다. 벤젠층을 물로 세척하고, 건조시킨 뒤 농축하여 얻은 황색의 저순도 목적화합물(Ⅰ) 62.0g(순도 : 85.1%)을 얻었다. 이소프로필알코올 67㎖를 붓고 50℃까지 가온하여 용해시킨 후 0℃로 냉각하여 석출된 미황색의 목적화합물을 여과건조하여 순도 92.4%, 수율 65.2%로 목적화합물(Ⅰ)을 12.0g 얻었다.

비교예 2

대한민국 공고특허 제91-5747호에 개시된 제조방법으로 실험하였다.

p-니트로페닐 N-[N'-t-부틸 N''-이소프로필-이소티오우레이드] 메틸 N-페닐카바메이트 117.0g을 아세토니트릴 130㎖에 녹인 후, 수산화칼슘 107g을 가하고, 상온에서 24시간 교반한 후 여과하여 아세토니트릴 용액에서 용매를 제거한 후, 저순도 목적화합물(Ⅰ)을 순도 86.2%로 86.0g을 얻었고, 이중 20.0g을 취하여 이소프로필 알코올 60㎖를 붓고 50℃까지 가온하여 용해시킨 후 0℃로 냉각하여 석출된 미황색의 목적화합물을 여과건조하여 순도 93.3%, 수율 59.4%로 얻었다.

실시예 1

비교예 1에서 제조된 황색의 저순도 목적화합물(Ⅰ) 20.0g을 취하여 아세토니트릴 60㎖를 첨가하고 50℃까지 가온하여 용해시킨 후, 0℃로 냉각하여 30분 교반한 후 석출된 미황색의 목적화합물(Ⅰ)을 여과하고 1.0중량%의 염산용액 60㎖에 첨가시키고 60℃로 가온하여 30분 교반시킨 후 상기 온도에서 여과하고 물 40g으로 세척한 뒤 건조하면 백색의 목적화합물(I)을 황색의 목적화합물을 여과건조하여 순도 92.4%, 수율 65.2%로 목적화합물(I)을 12.0g 얻었다.

상기 비교예 1 및 하기 실시예 및 비교예에서 순도분석을 다음과 같이 크로마토그래피(G/C)를 사용하여 국립농업과학기술원에서 발행한 농약분석방법의 정량분석법을 이용하였다.

상기 구조식(I)로 표시되는 화합물의 표준품(CHEM SERVICE사, 순도 99.9%) 0.5g을 25ml의 플라스크에 넣고, 에틸아세테이트로 용해시킨 다음, 상기 용액을 1, 2, 3, 4 및 5ml를 각각 50ml 공전삼각 플라스크에 취하고 내부표준용액(0.9%, 에틸아세테이트내 트리페닐메탄) 10ml를 첨가한 다음, 에틸아세테이트로 최종부피를 30ml로 조정한다. 이들 각각의 용액 24μl를 G/C에 주입하여 정량검정곡선을 작성한다.

나. 시료용액의 조제

대상 화합물 0.06g을 정평하여 50ml 공전삼각 플라스크에 넣고 내부표준용액 10ml를 첨가한 후, 에틸아세테이트로 최종부피를 30ml롤 조정하고, 초음파 용기에서 약 10분간 위치시킨 후, 사등액 20μl를 G/C에 주입하여 화합물의 면적비를 얻는다.

다. 분석조건

-컬럼 : 충진물 2% 실리콘 SE-30/Chromosorb W.AW DMCS (60/80)ID 3mm×1m

-온도 : 오븐 210℃, 주입기 240℃, 검출기 240℃

-가스 유속 : He 60ml/min, H₂30ml/mim, 공기 300ml/min

-주입 부피 : 2μl

라. 순도계산식

비교예 2

p-니트로페닐 N-(N'-t-부틸 N''-이소프로필-이소티오우레이드)메틸 N-페닐카바에이트 117.0g을 아세토니트릴 130ml에 녹인후, 수산화칼슘 107g을 가하고, 상온에서 24시간 교반한 후 여과하여 아세토니트릴 용액에서 용매를 제거한 후, 저순도 목적화합물(I)을 순도 86.2%로 86.0g을 얻었고, 이중 20.0g을 취하여 이소프로필 알코올 60ml를 붓고 50℃까지 가온하여 용해시킨 후 0℃로 냉각하여 석출된 미황색의 목적화합물을 여과건조하여 순도 93.3%, 수율 59.4%로 얻었다.

실시예 1

상기 비교예 1에서 제조된 황색의 저순도 목적화합물(I) 20.0g을 취하여 아세토니트릴 60ml를 첨가하고 50℃까지 가온하여 용해시키 후, 0℃로 냉각하여 30분 교반한 다음, 석출된 미황색의 목적화합물(I)을 여과시키고 1.0%의 염산용액 60ml 첨가시키고 60℃ 로 가온하여 30분 교반시킨 다음, 상기 온도에서 여과시키고 물 40g으로 세척시킨 뒤 건조시키면 백색의 목적화합물(I)을 순도 98.5%, 수율 85.6%로 14.8g 얻었다.

실시예 2

비교예 2에서 제조된 황색의 저순도 목적화합물(Ⅰ) 20.0g을 취하여 실시예 1의 재결정 방법으로 결정화시키고 1.0중량%의 염산용액 60㎖으로 세척한 뒤 건조하면 순도 98.7%인 분말상의 고순도 목적화합물(Ⅰ)을 86.3%의 수율로 얻었다.

실시예 3

비교예 1에서 제조된 저순도 목적화합물(Ⅰ) 20.0g을 취한 뒤 아세토니트릴 80㎖를 붓고 50℃까지 가온하여 용해시킨 후 물 10㎖를 넣고 0℃로 냉각하여 30분 교반한 후 석출된 미황색의 목적화합물(Ⅰ)을 여과하고 5중량%의 황산용액 60㎖을 이용하여 세척한 뒤 건조하여 순도 98.6%인 목적화합물(Ⅰ)을 15.3g(수율 : 88.6%) 얻었다.

실시예 4

비교예 2에서 제조된 저순도 목적화합물(Ⅰ) 20.0g을 취한 뒤 실시예 1의 방법으로 결정화시킨 뒤 2중량%의 황산용액 60㎖으로 세척한 뒤 건조하여 순도 98.3%인 목적화합물(Ⅰ)을 15.3g(수율 : 87.2%) 얻었다.

실시예 5

비교예 2와 동일한 방법으로 하되 실시예 2에서 회수한 용매를 재사용하여 저순도 목적화합물(Ⅰ) 55.2g(순도 : 85.5%)을 제조한 뒤 실시예 1의 재결정 방법으로 결정화시키고 세척하여 목적화합물(Ⅰ) 42.0g얻었다. 순도는 98.8%이었으며, 수율은 87.7%이었다.

실시예 6

비교예 2에서 얻은 저순도 목적화합물(Ⅰ) 20.0g을 취한 뒤 실시예 1의 방법으로 결정화시킨 뒤 5중량%의 인산용액 60㎖으로 세척한 뒤 건조하여 순도 98.1%인 목적화합물(Ⅰ)을 15.3g(수율 : 87.1%) 얻었다.

상기 실시예 1∼6에 기재된 방법에 의한 제조 및 정제된 제품들은 6개월동안 보관시에도 불순물에 의한 변색은 관측되지 않았다. 기존의 특허들에 제시된 방법에 의한 제조결과와 본 발명에 의한 정제결과를 비교하여 하기 표 1에 기재하였다.

상기 표 1에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 방법에 따라 제조된 목적화합물(Ⅰ)은 종래의 특허들에 기재된 방법으로 제조된 목적화합물(Ⅰ) 보다 순도 및 수율면에서 월등이 우수한 것이다.

Claims

하기 구조식(Ⅰ)로 표시되는 고순도 2-t-부틸이미노-3-이소프로필-5-페닐-테트라하이드로-1, 3, 5-티아디아진-4-온의 제조방법에 있어서, 저순도 2-t-부틸이미노-3-이소프로필-5-페닐-테트라하이드로-1, 3, 5-티아디아진-4-온 1중량부를 아세토니트릴 또는 아세토니트릴과 물의 혼합용매 2.0∼4.0중량부에 용해시켜 -10∼10℃의 온도범위에서 0.5∼2시간동안 재결정/여과시켜 묽은 무기산 용액으로 세척한 후, 습윤상태의 2-t-부틸이미노-3-이소프로필-5-페닐-테트라하이드로-1, 3, 5-티아디아진-4-온을 건조시키는 것을 특징으로 하는 2-t-부틸이미노-3-이소프로필-5-페닐-테트라하이드로-1, 3, 5-티아디아진-4-온의 고순도 정제방법.
제1항에 있어서, 상기 혼합용매가 아세토니트릴 1중량부에 대해 물 0.1∼0.3중량부로 사용됨을 특징으로하는 2-t-부틸이미노-3-이소프로필-5-페닐-테트라하이드로-1, 3, 5-티아디아진-4-온의 고순도 정제방법.
제1항에 있어서, 상기 무기산이 0.1∼5중량%의 염산, 황산 또는 인산임을 특징으로 하는 2-t-부틸이미노-3-이소프로필-5-페닐-테트라하이드로-1, 3, 5-티아디아진-4-온의 고순도 정제방법.
제1항에 있어서, 상기 여과 및 세척시에 발생되는 폐정제용매 및 산폐수를 별도의 정체를 거치지 않고 다음 반응용매로 재사용하는 것을 특징으로 하는 2-t-부틸이미노-3-이소프로필-5-페닐-테트라하이드로-1, 3, 5-티아디아진-4-온의 고순도 정제방법.