KR100278967B1

KR100278967B1 - 오르쏘-디플루오로벤조산 유도체의 제조방법

Info

Publication number: KR100278967B1
Application number: KR1019990006502A
Authority: KR
Inventors: 박영준; 이호성
Original assignee: 윤종용; 삼성전자주식회사
Priority date: 1999-02-26
Filing date: 1999-02-26
Publication date: 2001-01-15
Anticipated expiration: 2019-02-26
Also published as: KR20000056816A

Abstract

본 발명은 오르쏘-디플루오로벤조산 유도체(Ⅰ)의 제조방법에 관한 것으로, 메틸 오르쏘-디플루오로벤젠 유도체(Ⅱ)로부터 클로로메틸 오르쏘-디플루오로벤젠 유도체(Ⅲ-1)를 제조한 후 이것을 산화시켜 오르쏘-디플루오로벤조산 유도체를 제조하거나(하기 반응식 1), 또는 메틸 오르쏘-디플루오로벤젠 유도체(Ⅱ)로부터 디클로로메틸 오르쏘-디플루오로벤젠 유도체(Ⅲ-2)를 제조한 후 이것을 산처리하여 오르쏘-디플루오로벤즈알데하이드 유도체(Ⅳ)를 제조하고 이것을 산화시켜 오르쏘-디플루오로벤조산 유도체(Ⅰ)를 제조한다(하기 반응식 2):

상기식에서 n은 1∼2의 정수이고 m은 0∼2의 정수이다.

Description

오르쏘-디플루오로벤조산 유도체의 제조방법{A preparing method of ortho-difluorobenzoic acid derivatives}

발명의 분야

본 발명은 오르쏘-디플루오로벤조산 유도체의 제조방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로 메틸 오르쏘-디플루오로벤젠 유도체를 출발물질로 하여 오르쏘-디플루오로벤조산 유도체를 저렴한 비용으로 제조하는 효과적인 합성방법에 관한 것이다.

발명의 배경

오르쏘-디플루오로벤조산 유도체는 여러 정밀화학제품에 원료로 사용될 수 있는 유용한 물질이다. 종래의 오르쏘-디플루오로벤조산 유도체의 제조방법으로 오르쏘-디플루오로벤젠 디카르복실산의 탈모노카르복실화 방법이 미국특허 제4,937,377호에 기재되어 있으나, 이 방법은 고온을 필요로 하는 단점이 있다. 오르쏘-디플루오로톨루엔을 질산을 사용하여 고온, 고압에서 제조하는 방법이 J. of Organic Chemistry 27, 2923(1962)에 기재되어 있으나, 이 방법은 반응온도가 높을 뿐만 아니라 매우 높은 압력을 요구하므로 산업적으로는 이용이 불가능한 단점이 있다. 오르쏘-디클로로벤조트리플루오라이드로부터 오르쏘-디플루오로벤조산을 제조하는 방법이 J. of Fluorine Chemistry 50, 365(1990)에 기술되어 있으나 생성되는 여러 유사 화합물들의 분리가 필요하고 반응온도 또한 매우 높은 문제점이 있다.

따라서 본 발명자들은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 방법으로 메틸 오르쏘-디플루오로벤젠 유도체를 출발물질로 하여 오르쏘-디플루오로벤조산 유도체를 저렴한 비용으로 효과적으로 합성하는 방법을 개발하기에 이르렀다.

본 발명의 목적은 메틸 오르쏘-디플루오로벤젠 유도체로부터 오르쏘-디플루오로벤조산 유도체를 제조하는 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 제조비용이 저렴하고 효과적으로 오르쏘-디플루오로벤조산 유도체를 제조하는 방법을 제공하기 위한 것이다.

상기 목적 및 기타 목적들은 모두 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.

본 발명은 메틸 오르쏘-디플루오로벤젠 유도체를 출발물질로 하여 오르쏘-디플루오로벤조산 유도체를 효율적으로 합성하는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 오르쏘-디플루오로벤조산 유도체의 제조방법은 하기 반응식 1로 나타내어진다:

반응식 1

상기식에서 n은 1∼2의 정수이고 m은 0∼2의 정수이다.

상기 반응식 1에서 오르쏘-디플루오로벤조산 유도체(Ⅰ)는 메틸 오르쏘-디플루오로벤젠 유도체(Ⅱ)로부터 얻어진 클로로메틸 오르쏘-디플루오로벤젠 유도체(Ⅲ-1)를 산화시켜 제조된다.

클로로메틸 오르쏘-디플루오로벤젠 유도체(Ⅲ-1)는 메틸 오르쏘-디플루오로벤젠 유도체(Ⅱ)에 설퓨릴 클로라이드를 첨가시키고 촉매를 부가하여 60∼70℃의 온도에서 반응시키거나, 또는 반응온도 80∼100℃에서 유기용매없이 머큐리 램프하에서 염소가스와 반응시켜 합성된다. 상기에서 메틸 오르쏘-디플루오로벤젠 유도체(Ⅱ) : 설퓨릴 클로라이드의 몰비는 1 : 1∼2.5가 바람직하고 상기 촉매로는 벤조일 퍼옥사이드 또는 t-부틸 퍼옥사이드가 사용될 수 있다.

상기 클로로메틸 오르쏘-디플루오로벤젠 유도체(Ⅲ-1)에 1∼4의 몰비로 무기염기 및 2∼4의 몰비로 산화제를 첨가하고 상전이 촉매의 존재하에서 물에서 반응시켜 오르쏘-디플루오로벤조산 유도체(Ⅰ)를 제조한다. 상기 무기염기로는 수산화나트륨, 수산화칼륨, 탄산나트륨 또는 탄산칼륨이 사용될 수 있으며, 상기 산화제로는 과망간산칼륨이 사용될 수 있고, 상기 상전이 촉매로는 테트라부틸암모늄 브로마이드가 바람직하게 사용될 수 있다.

또한 하기 반응식 2로 나타내어지는 방법에 의해서도 본 발명의 오르쏘 디플루오로벤조산 유도체를 합성할 수 있다:

반응식 2

상기식에서 n은 1∼2의 정수이고 m은 0∼2의 정수이다.

상기 반응식 2에서 오르쏘-디플루오로벤조산 유도체(Ⅰ)는 메틸 오르쏘-디플루오로벤젠 유도체(Ⅱ)로부터 얻어진 디클로로메틸 오르쏘-디플루오로벤젠 유도체(Ⅲ-2)를 산처리하여 오르쏘-디플루오로벤즈알데하이드 유도체(Ⅳ)를 생성시키고, 이것을 산화시켜 합성한다.

디클로로메틸 오르쏘-디플루오로벤젠 유도체(Ⅲ-2)는 메틸 오르쏘-디플루오로벤젠 유도체(Ⅱ)에 과량의 설퓨릴 클로라이드를 첨가시키고 촉매를 부가하여 60∼70℃에서 반응시키거나, 또는 80∼120℃의 반응온도에서 유기용매없이 머큐리 램프하에서 염소가스와 광반응시켜 합성한다. 상기에서 메틸 오르쏘-디플루오로벤젠 유도체(Ⅱ) : 설퓨릴 클로라이드의 몰비는 1 : 5∼8의 범위인 것이 바람직하고, 촉매로는 벤조일 퍼옥사이드 또는 t-부틸 퍼옥사이드를 사용한다.

상기 합성된 디클로로메틸 오르쏘-디플루오로벤젠 유도체(Ⅲ-2)를 산처리하여 오르쏘-디플루오로벤즈알데하이드 유도체(Ⅳ)를 원포트(one pot) 반응으로 얻는다. 상기 오르쏘-디플루오로벤즈알데하이드 유도체(Ⅳ)를 산화제와 산화반응시켜 오르쏘-디플루오로벤조산 유도체(Ⅰ)를 제조한다. 상기 산화반응은 유기용매하에서 물에 녹인 인산이수소나트륨, 과산화수소 및 상전이 촉매의 존재하에서 진행될 수도 있다. 상기 디클로로메틸 오르쏘-디플루오로벤젠 유도체의 산처리에는 황산이 사용될 수 있으며, 상기 상전이 촉매로는 테트라부틸암모늄 브로마이드를 사용하고, 상기 산화제로는 아염소산나트륨을 사용하는 것이 바람직하며, 상기 산화반응에 선택적으로 사용될 수 있는 유기용매로는 톨루엔, 메탄올, 에탄올 또는 아세토니트릴이 사용될 수 있다.

상기 반응식 1 및 2에서 출발물질로 사용되는 메틸 오르쏘-디플루오로벤젠 유도체(Ⅱ)는 본 출원인의 발명인 한국 특허출원 제98-38405호(방향족 불소 화합물의 제조방법)에 기재된 방법으로 클로로트리플루오로에틸렌과 1,3-디엔 유도체를 반응시켜 제조할 수 있다.

본 발명은 하기의 실시예에 의하여, 보다 명확히 이해될 수 있으며, 하기의 실시예는 본 발명의 예시 목적에 불과하며 발명의 영역을 제한하고자 하는 것은 아니다.

실시예

실시예 1: 3,4-디플루오로벤조산의 제조

2.57g의 3,4-디플루오로톨루엔에 0.2g의 70% 벤조일 퍼옥사이드 및 3.3ml의 설퓨릴 클로라이드를 첨가하고 65℃에서 1시간 동안 가열하였다. 실온에서 물과 20% 수산화나트륨 수용액으로 각각 세척하고 유기층에 0.64g의 테트라부틸암모늄 브로마이드, 6.32g의 과망간산칼륨, 12ml 20% 수산화나트륨 수용액 및 20ml의 물을 첨가하고 70℃에서 3시간 동안 가열하였다. 생성된 고체를 실온에서 여과하고 물과 디클로로에탄으로 세척하였다. 층분리 후 물층을 산성화시키고 생성된 고체를 여과하고 찬물로 세척하여 건조시켜 1.95g의 목적 생성물인 3,4-디플루오로벤조산을 얻었다.

¹H-NMR(CDCl₃)δ(ppm): 7.2∼7.3(1H, m), 7.9∼7.95(2H, m), 12.8(1H)

실시예 2: 3,4-디플루오로벤조산의 제조

23.6g의 3,4-디플루오로톨루엔에 머큐리램프로 광을 주사하며, 내부온도 100℃에서 염소가스를 시간당 0.5L씩 10시간 동안 주입 후 질소가스를 주입하여 과량의 염소가스를 방출시키고 5.9g의 테트라부틸암모늄 브로마이드, 58.0g의 과망간산칼륨, 110ml 20% 수산화나트륨 수용액, 및 200ml의 물을 첨가하고 70℃에서 3시간 동안 가열하였다. 생성된 고체를 실온에서 여과하고 물과 디클로로에탄으로 세척하였다. 층분리후 물층을 산성화시키고 생성된 고체를 여과하고 찬물로 세척하여 건조시켜 18g의 목적 생성물인 3,4-디플루오로벤조산을 얻었다.

¹H-NMR(CDCl₃)δ(ppm): 7.2∼7.3(1H, m), 7.9∼7.95(2H, m), 12.8(1H)

실시예 3: 2-클로로-4,5-디플루오로벤조산의 제조

65℃에서 6.50g의 2-클로로-4,5-디플루오로톨루엔에 2.42g의 70% 벤조일 퍼옥사이드와 25.7ml의 설퓨릴 클로라이드를 세번에 나누어 첨가하며 24시간 동안 교반하였다. 과량의 설퓨릴 클로라이드를 증류제거하고 실온에서 4ml의 90%(v/v) 황산을 적가하고 65℃에서 1.5시간 동안 교반하였다. 얼음물에 반응물을 첨가한 후 톨루엔으로 추출하고 5% 수산화나트륨 수용액과 소금물로 세척하였다. 톨루엔층에 8ml의 물에 녹인 1.50g의 인산이수소나트륨·2H₂O와 0.13g의 테트라부틸암모늄 브로마이드를 실온에서 첨가하였다. 10℃에서 4.2ml의 30% 과산화수소를 첨가하고 22ml의 물에 녹인 5.76g의 아염소산나트륨을 2시간 동안 적가하였다. 10℃에서 1시간 교반 후 실온에서 30분 동안 더 교반하였다. 0.36g의 아황산나트륨을 첨가하고 톨루엔층을 분리하였다. 5% 수산화나트륨 수용액으로 추출, 분리하고 10.3g의 소금을 첨가하였다. 진한 염산으로 산성화시켜 생성된 고체를 여과하고 찬물로 세척하여 건조시켜 4.79g의 목적 생성물인 2-클로로-4,5-디플루오로벤조산을 얻었다.

¹H-NMR(CDCl₃)δ(ppm): 7.35(1H, d+d), 7.95(1H, d+d), 11.50(1H)

실시예 4: 2-클로로-4,5-디플루오로벤즈알데하이드의 제조

실시예 3과 유사한 방법으로 65℃에서 3.25g의 2-클로로-4,5-디플루오로톨루엔에 1.04g의 70% 벤조일 퍼옥사이드와 11.01ml의 설퓨릴 클로라이드를 세번에 나누어 첨가하며 20시간 동안 교반하였다. 과량의 설퓨릴 클로라이드를 증류 제거하고 실온에서 2ml의 90%(v/v) 황산을 적가하고 65℃에서 1.5시간 동안 교반하였다. 얼음물에 반응물을 첨가한 후 메틸렌클로라이드로 추출하고 5% 수산화나트륨 수용액과 소금물로 세척하였다. 메틸렌클로라이드층을 MgSO₄로 건조, 여과 후 메틸렌클로라이드를 증류, 제거하여 2.50g의 목적 생성물인 2-클로로-4,5-디플루오로벤즈알데하이드를 고체상으로 얻었다.

¹H-NMR(CDCl₃)δ(ppm): 7.34(1H, d+d), 7.77(1H, d+d), 10.37(1H)

실시예 5: 2-클로로-4,5-디플루오로벤조산의 제조

4ml의 메탄올에 녹인 883mg의 2-클로로-4,5-디플루오로벤즈알데하이드에 1ml의 물에 녹인 208mg의 인산이소나트륨·2H₂O을 실온에서 첨가하였다. 10℃에서 0.58ml의 30% 과산화수소를 첨가하고 4ml의 물에 녹인 800mg의 아염소산나트륨을 1시간동안 적가하였다. 10℃에서 1시간동안 교반후 실온에서 30분동안 교반하였다. 그런 다음 50mg의 아황산나트륨을 첨가하였다. 메탄올을 감압증류 제거 후 생성된 여과하고 물과 헥산으로 세척하여 790mg의 목적 생성물인 2-클로로-4,5-디플루오로벤조산을 얻었다.

¹H-NMR(CDCl₃)δ(ppm): 7.35(1H, d+d), 7.95(1H, d+d), 11.50(1H)

실시예 6: 3,4-디플루오로벤즈알데하이드의 제조

2.56g의 3,4-디플루오로톨루엔을 실시예 4와 같은 방법으로 실시하여 2.1g의 목적 생성물을 얻었다.

¹H-NMR(CDCl₃)δ(ppm): 7.3∼7.4(1H, m), 7.7∼7.75(2H, m), 9.94(1H)

실시예 7: 3,4-디플루오로벤조산의 제조

상기 실시예 6에서 제조된 711mg의 3,4-디플루오로벤즈알데하이드를 상기 실시예 5와 같은 방법으로 실시하여 633mg의 목적 생성물을 얻었다.

¹H-NMR(CDCl₃)δ(ppm): 7.2∼7.3(1H, m), 7.9∼7.95(2H, m), 12.8(1H)

본 발명은 메틸 오르쏘-디플루오로벤젠 유도체(Ⅱ)로부터 얻어진 클로로메틸 오르쏘-디플루오로벤젠 유도체(Ⅲ-1)를 산화시키거나, 또는 메틸 오르쏘-디플루오로벤젠 유도체(Ⅱ)로부터 얻어진 디클로로메틸 오르쏘-디플루오로벤젠 유도체(Ⅲ-2)를 산처리하여 오르쏘-디플루오로벤즈알데하이드 유도체(Ⅳ)를 생성시키고, 이것을 산화시킴으로써 오르쏘-디플루오로벤조산 유도체(Ⅰ)를 저렴한 비용으로 효과적으로 합성하는 발명의 효과를 가진다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 이용될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

Claims

메틸 오르쏘-디플루오로벤젠 유도체(Ⅱ)에 설퓨릴 클로라이드를 1∼2.5의 몰비로 첨가시키고 촉매를 부가하여 60∼70℃의 온도에서 반응시키거나, 또는 반응온도 80∼100℃에서 유기용매없이 머큐리 램프하에서 염소가스와 반응시켜 클로로메틸 오르쏘-디플루오로벤젠 유도체(Ⅲ-1)를 합성하고; 그리고

상기 클로로메틸 오르쏘-디플루오로벤젠 유도체(Ⅲ-1)에 1∼4의 몰비로 무기염기 및 2∼4의 몰비로 산화제를 첨가하고 상전이 촉매의 존재하에서 물에서 반응시키는;

단계로 이루어지는 하기 반응식 1로 나타내어지는 것을 특징으로 하는 오르쏘-디플루오로벤조산 유도체(Ⅰ)의 제조방법:

반응식 1

상기식에서 n은 1∼2의 정수이고 m은 0∼2의 정수임.
제1항에 있어서, 상기 방법중 제1단계에 사용된 촉매는 벤조일 퍼옥사이드 또는 t-부틸퍼옥사이드인 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 방법중 제2단계에 사용된 무기염기는 수산화나트륨, 수산화칼륨, 탄산나트륨 및 탄산칼륨으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 방법중 제2단계에 사용된 산화제는 과망간산칼륨인 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 방법중 제2단계에 사용된 상전이 촉매는 테트라부틸암모늄 브로마이드인 것을 특징으로 하는 방법.
메틸 오르쏘-디플루오로벤젠 유도체(Ⅱ) 설퓨릴 클로라이드를 5∼8의 몰비로 첨가시키고 촉매를 부가하여 60∼70℃에서 반응시키거나, 또는 80∼120℃의 반응온도에서 유기용매없이 머큐리 램프하에서 염소가스와 광반응시켜 디클로로메틸 오르쏘-디플루오로벤젠 유도체(Ⅲ-2)를 합성하고;

상기 디클로로메틸 오르쏘-디플루오로벤젠 유도체(Ⅲ-2)를 산처리하여 오르쏘-디플루오로벤즈알데하이드 유도체(Ⅳ)를 원포트(one pot) 반응으로 얻고; 그리고

상기 오르쏘-디플루오로벤즈알데하이드 유도체(Ⅳ)를 산화제로 산화반응시키고, 선택적으로 상기 산화반응은 유기용매하에서 물에 녹인 인산이수소나트륨, 과산화수소 및 상전이 촉매의 존재하에서 진행시키는;

단계로 이루어지는 하기 반응식 2로 나타내어지는 것을 특징으로 하는 오르쏘-디플루오로벤조산 유도체(Ⅰ)의 제조방법:

반응식 2

상기식에서 n은 1∼2의 정수이고 m은 0∼2의 정수임.
제6항에 있어서, 상기 방법중 제1단계에 사용된 촉매는 벤조일 퍼옥사이드 또는 t-부틸퍼옥사이드인 것을 특징으로 하는 방법.
제6항에 있어서, 상기 방법중 제3단계에 사용된 상전이 촉매는 테트라부틸암모늄 브로마이드인 것을 특징으로 하는 방법.
제6항에 있어서, 상기 방법중 제3단계에 사용된 산화제는 아염소산나트륨인 것을 특징으로 하는 방법.
제6항에 있어서, 상기 방법중 제3단계에 사용된 유기용매는 톨루엔, 메탄올, 에탄올 및 아세토니트릴로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.