KR101280951B1 - A process to synthesize 11-aminoundecanoic acid or the ester derivative thereof - Google Patents
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Abstract
Translated fromKoreanDescription
Translated fromKorean본 발명은 천연물 유래의 폴리아미드-11 단량체인 11-아미노운데카논산의 제조방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로는 천연물인 피마자유로부터 얻을 수 있는 운데실렌산 또는 그 에스터로부터 폴리아미드계 열가소성 탄성체(TPE)의 원료가 되는 11-아미노운데카논산 또는 그의 에스터 유도체를 제조하는 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a method for producing 11-aminoundecanoic acid, which is a polyamide-11 monomer derived from natural products. More specifically, the present invention relates to a method for producing 11-aminoundecanoic acid or ester derivative thereof, which is a raw material of a polyamide-based thermoplastic elastomer (TPE) from undecylenic acid or its ester obtained from natural castor oil.
흔히 고무라고 불리우는 탄성체는 여타 재료가 가질 수 없는 높은 신장률, 유연성, 탄성회복력 및 높은 마찰력 등의 고유특성을 갖는 소재로써, 일상생활용품에서부터 자동차 및 전기전자제품의 부품, 의료용품, 스포츠용품, 건축토목용품에 이르기까지 모든 산업에서 사용되는 주요 소재 중 하나이다.Elastomers, commonly called rubbers, have inherent characteristics such as high elongation, flexibility, elastic recovery, and high friction that other materials cannot have. They are parts of everyday life, parts of automobiles and electrical and electronic products, medical products, sports goods, and construction. It is one of the main materials used in all industries, from civil engineering products.
열가소성 탄성체(TPE)는 영구적인 화학적 가교를 이루는 열경화성 고무와 달리 물리적 가교 구조를 이루어 사용온도 범위에서는 일반적인 열경화성 고무와 같은 고무탄성을 나타내지만, 물리적 가교가 해리되는 온도 이상에서는 열가소성 플라스틱과 같은 용융가공성을 가지게 되며, 이러한 특성으로 인해 TPE는 리싸이클이 용이하고, 제품 성형 시 에너지가 절감되며 스크랩의 발생이 거의 없고, 다량의 보강제가 첨가된 형태로 응용되는 일반 열경화성 고무에 비해 훨씬 경량인 친환경소재로써 지구환경 문제에 대한 논의와 맞물려 수요가 빠른 속도로 증가하고 있다.Thermoplastic elastomers (TPEs), unlike thermosetting rubbers that form permanent chemical crosslinks, have a physically crosslinked structure and exhibit rubber elasticity similar to those of general thermosetting rubbers in the operating temperature range, but melt-processability such as thermoplastic plastics at temperatures at which physical crosslinking dissociates. Due to these characteristics, TPE is easy to recycle, saves energy when forming products, generates little scrap, and is much lighter than an ordinary thermosetting rubber that is applied in the form of a large amount of reinforcement. In line with the discussion of global environmental issues, demand is growing rapidly.
플라스틱과 마찬가지로 TPE도 용도, 가격, 성능을 기준으로 폴리올레핀계의 범용 TPE와 폴리우레탄계 TPE(TPU), 폴리에스터계 TPE(TPEE), 폴리아미드계 TPE(TPAE), 불소계 TPE 및 실리콘계 TPE 등의 내열성, 내화학성, 역학적 특성 등이 우수하여 가혹한 사용 조건에서 사용될 수 있는 엔지니어링 TPE로 구분될 수 있으며, 대부분의 엔지니어링 TPE는 국내에서는 수입에 의존하고 있는 실정이다.Like plastics, TPE is also heat resistant to polyolefin-based general purpose TPE, polyurethane-based TPE (TPU), polyester-based TPE (TPEE), polyamide-based TPE (TPAE), fluorine-based TPE, and silicone-based TPE based on use, price, and performance. It can be divided into engineering TPE which can be used in severe use conditions due to its excellent chemical resistance and mechanical properties, and most engineering TPEs depend on imports in Korea.
폴리아미드계 TPE(TPAE)는 결정성의 폴리아미드가 경직부(hard segment)를 이루고, 고무상의 폴리에터(polyether) 또는 폴리에스터가 유연부(soft segment)를 이루는 다중 블록공중합체 형태의 대표적 엔지니어링 TPE이다. 이러한 TPAE는 경직부(hard segment)를 이루는 폴리아미드로 인하여 TPE 소재 중 사용온도 한계가 높으며, 뛰어난 내굴곡 피로파괴 특성, 내마모성, 내화학성 등을 지녀, 폴리우레탄계 TPE, 폴리에스터계 TPE, 실리콘 고무 등과 경쟁하고 있으며, 현재 스포츠용품, 자동차용도, 유압 및 공압기기, 케이블 및 튜브, 의료용 튜브 등에 응용되고 있고, 향후 적용 분야가 확대될 수 있는 고부가가치 소재중의 하나이다.Polyamide-based TPE (TPAE) is a representative engineering in the form of a multi-block copolymer in which crystalline polyamide forms a hard segment and rubbery polyether or polyester forms a soft segment. TPE. The TPAE has a high operating temperature limit among TPE materials due to the polyamide forming a hard segment, and has excellent bending fatigue fracture resistance, abrasion resistance, and chemical resistance, polyurethane TPE, polyester TPE, and silicone rubber. It is currently competing with the sporting goods, automobiles, hydraulic and pneumatic equipment, cables and tubes, medical tubes, etc., one of the high value-added material that can be expanded in the future application field.
이들 TPAE는 프랑스(Arkema사), 독일(Degussa사), 일본(Ube사) 등에서 개발하여 시판중이며 국내에서는 전량 수입에 의존하고 있는 상태이다.These TPAEs are developed and marketed in France (Arkema), Germany (Degussa), Japan (Ube), etc., and are dependent on imports in Korea.
폴리아미드계 TPE는 1983년 Atofina (현 Arkema Chemical)에서 최초로 생산되어 Pebax라는 상품명으로 출시되었으며, 이후, 독일의 Evonik Degussa GmbH에서는 polyamide-12를 경직부(hardsegment)로 하는 polyamide-b-polyether를 개발하여 VESTAMID E라는 상품명으로 출시하였고, 스위스의 EMS-Grivory AG에서는 나일론-6, 나일론-12를 경직부(hardsegment)로 하는 TPAE를 Grilamide라는 상품명으로 출시한바 있다. 2004년 일본의 Ube Industry에서는 폴리아미드 분야의 합성기술을 기반으로 하여 연질상을 폴리에터 또는 폴리에스터로 구성된 TPAE를 개발하여 Ubesta XPA라는 상품명으로 출시하였다.Polyamide-based TPE was first produced by Atofina (now Arkema Chemical) in 1983 and was released under the trade name Pebax. Afterwards, Evonik Degussa GmbH, Germany, developed polyamide-b-polyether with polyamide-12 as the hard segment. It was released under the trade name VESTAMID E, and Swiss-based EMS-Grivory AG has released TPAE, which has nylon-6 and nylon-12 as the hard segment, under the trade name Grilamide. In 2004, Ube Industry of Japan developed TPAE composed of polyether or polyester based on synthetic technology in the field of polyamide and released under the trade name Ubesta XPA.
한편, 전 세계적인 환경보호정책과 맞물려, 선진 각국에서는 재생가능 자원을 기반으로 하여 이산화탄소 발생을 저감할 수 있는 바이오플라스틱에 관한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 재생가능 자원에 기반한 고분자는 화석원료를 기반으로 하여 제조되는 고분자에 비해 이산화탄소 배출량을 크게 절감할 수 있으며, 화석연료고갈에 대비한다는 측면이 있어 선진 각국에서는 이에 대한 원천기술을 확보하기 위한 노력이 활발히 이루어지고 있으며, 폴리아미드의 중합에 사용되는 일부 단량체들은 재생가능 자원인 식물성 오일로부터 제조 가능하며, 대표적으로 피마자유에서 얻어진 단량체를 기반으로 한 폴리아미드-11(polyamide-11) 및 이를 경직부(hard segment)로 한 TPAE가 각각 Rilsan 및 Pebax Renew (프랑스, Arkema사)란 상품명으로 2007년 출시된 바 있다.Meanwhile, in conjunction with global environmental protection policies, researches on bioplastics that can reduce carbon dioxide generation based on renewable resources are being actively conducted in advanced countries. Polymers based on renewable resources can significantly reduce carbon dioxide emissions compared to polymers manufactured on the basis of fossil raw materials, and prepare for fossil fuel depletion. Some monomers used for the polymerization of polyamides can be prepared from vegetable oil, which is a renewable resource, and based on monomers obtained from castor oil, polyamide-11 and rigid parts thereof. TPAE, a hard segment, was released in 2007 under the trade names Rilsan and Pebax Renew (Arkema, France), respectively.
국내의 폴리아미드계 고분자 제조 기술은 카프로락탐과 이를 단량체로 하여 제조되는 나일론-6에 국한되어 있으며, TPE 제조 기술도 일부 범용 TPE 제조에 국한되어 있는 상황에서, 날로 심화되는 선진국들의 기술 보호 장벽, 중국 등 후발경쟁국의 빠른 기술 개발 속도, 화석연료 고갈, 전세계적인 이산화탄소 저감 정책 등을 고려해볼 때 기술적 난이도 및 부가가치가 높은 친환경, 고성능, 기능성 폴리아미드계 고분자 및 이들의 단량체 제조에 관한 원천 기술 확보가 필요한 상황이다.In Korea, polyamide-based polymer manufacturing technology is limited to caprolactam and nylon-6 made from monomers, and TPE manufacturing technology is limited to the production of some general purpose TPE. Considering the rapid pace of technology development, fossil fuel depletion, and global carbon dioxide reduction policies of latecomer countries such as China, we have secured original technologies for manufacturing eco-friendly, high-performance, functional polyamide-based polymers and monomers with high technical difficulty and added value. It is a necessary situation.
이에, 본 발명자들은 TPE, 특히 폴리아미드계 TPE인 폴리아미드-11, 폴리아미드-10 및 폴리아미드-9 등의 단량체를 천연물질로부터 제조하는 효율적인 방법을 연구하였으며, 그러한 과정에서 본 발명을 완성하게 되었다.
Therefore, the present inventors have studied an efficient method for preparing monomers such as polyamide-11, polyamide-10 and polyamide-9, which are TPE, in particular polyamide-based TPE, and in the process, have completed the present invention. It became.
본 발명은 천연의 피마자유로부터 쉽게 얻을 수 있는 운데실렌산 또는 그 에스터로부터 폴리아미드-11의 단량체인 11-아미노운데카논산(11-aminoundecanoic acid) 및 운데칸디오산(undecanedioic acid)를 제조하는 새로운 방법을 제공하고자 한다.
The present invention provides a novel process for preparing 11-aminoundecanoic acid and undecanedioic acid, which are monomers of polyamide-11, from undecylenic acid or its ester, which are readily available from natural castor oil. To provide a method.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위하여 다음의 새로운 제조방법을 제공한다.The present invention provides the following new manufacturing method to solve the above problems.
본 발명에 따른 11-아미노운데카논산 또는 그의 에스터 유도체의 제조방법은 하기 반응식 1과 같이,11-Amino undecanoic acid or a method for preparing an ester derivative thereof according to the present invention is as shown in Scheme 1,
1) 화학식 1의 운데실렌산 또는 그 에스터를 환원적 가오존분해반응을 수행하여 화학식 2의 화합물을 제조하는 제1단계;1) a first step of preparing a compound of formula 2 by performing a reductive ozone decomposition reaction of undecylenic acid of formula 1 or its ester;
2) 화학식 2의 화합물과 나이트로메탄의 혼합물에 염기를 투입함으로써 헨리반응을 수행하여 화학식 3의 화합물을 제조하는 제2단계;2) a second step of preparing a compound of Formula 3 by performing a Henry reaction by adding a base to a mixture of the compound of Formula 2 and nitromethane;
3) 화학식 3의 화합물의 하이드록시기에 이탈기를 도입하였다가 제거하는 제거반응을 수행하여 화학식 4의 화합물을 제조하는 제3단계; 및3) preparing a compound of Formula 4 by performing a removal reaction of introducing and removing a leaving group into the hydroxyl group of the compound of Formula 3; And
4) 화학식 4의 화합물을 전이금속 촉매하에서 수소와 접촉시키는 환원반응을 수행하여 화학식 7의 11-아미노운데카논산 또는 그 에스터 유도체를 제조하는 제4단계를 포함한다.
4) a fourth step of preparing 11-aminoundecanoic acid or its ester derivative of formula 7 by performing a reduction reaction in which the compound of formula 4 is contacted with hydrogen under a transition metal catalyst.
[반응식 1][Reaction Scheme 1]
상기 반응식 1에 있어서, R은 H 또는 C1~C10의 직쇄형, 분쇄형 또는 고리형 알킬기 또는 C1~C10의 아릴기 또는 C1~C10의아랄킬기이다.
In Reaction Scheme 1, R is H or C1 ~ C10 linear, crushed or cyclic alkyl group or C1 ~ C10 aryl group or C1 ~ C10 Aralkyl group.
본 발명에 있어서, 상기 반응식 1의 제4단계에서 얻은 화학식 7의 11-아미노운데카논산 에스터 유도체는 가수분해반응을 수행하여 11-아미노운데카논산 또는 그 암모늄 염이나 그 카르복실 염 형태의 화합물을 제조할 수 있음은 자명하다. 즉, 상기 반응식 1에 있어서, 화학식 7의 화합물은 11-아미노운데카논산 또는 그 에스터 유도체에 해당하며, 그 에스터 유도체에 대해서는 가수분해 반응 단계를 더 거쳐서 11-아미노운데카논산이나 그의 암모늄 염 형태 또는 카르복실 염 형태의 화합물로 제조할 수 있다.
In the present invention, the 11-aminoundecanoic acid ester derivative of Chemical Formula 7 obtained in the fourth step of Scheme 1 is subjected to a hydrolysis reaction to form 11-aminoundecanoic acid or its ammonium salt or carboxyl salt thereof. It is obvious that it can be prepared. That is, in Scheme 1, the compound of Formula 7 corresponds to 11-aminoundecanoic acid or an ester derivative thereof, and the ester derivative is further subjected to a hydrolysis reaction step to form 11-aminoundecanoic acid or an ammonium salt thereof. Or in the form of a carboxyl salt.
한편, 본 발명에 따른 상기 반응식 1의 제조방법에 있어서의 화합물 4는 하기 반응식 2에서 보는 바와 같이, 운데칸디오산(undecanedioic acid)를 제조하는 중간체로 사용될 수 있다.On the other hand, Compound 4 in the preparation method of Scheme 1 according to the present invention can be used as an intermediate for preparing undecanedioic acid, as shown in Scheme 2 below.
운데칸디오산을 제조하는 방법은 상기 반응식 1에서 중간체로 얻어지는 화학식 4의 화합물을 하기의 반응식 2와 같이,Method for preparing the undecanedioic acid is a compound of Formula 4 obtained as an intermediate in Scheme 1, as shown in Scheme 2 below,
1) 화학식 4의 화합물을 전이금속 촉매하에서 수소와 접촉시키는 환원반응을 수행하여 화학식 5의 화합물을 제조하는 단계; 및1) preparing a compound of formula 5 by performing a reduction reaction of contacting a compound of formula 4 with hydrogen under a transition metal catalyst; And
2) 화학식 5의 화합물을 산 조건하에서 네프 반응을 수행하여 화학식 6의 화합물을 제조하는 단계를 포함한다.
2) preparing a compound of formula 6 by carrying out neph reaction of the compound of formula 5 under acidic conditions.
[반응식 2][Reaction Scheme 2]
상기 반응식 2에 있어서, R은 H 또는 C1~C10의 직쇄형, 분쇄형 또는 고리형 알킬기 또는 C1~C10의 아릴기 또는 C1~C10의아랄킬기이다.
In the above Reaction Scheme 2, R is H or C1 ~ C10 linear, crushed or cyclic alkyl group or C1 ~ C10 aryl group or C1 ~ C10 Aralkyl group.
본 발명에 따른 제조방법에 따라 제조되는 11-아미노운데카논산은 폴리아미드-11의 단량체로 사용되며, 본 발명에 따른 제조방법은 천연유래의 피마자유로부터 제조될 수 있는 운데실렌산 또는 그 에스터로부터 제조할 수 있는바, 11-아미노운데카논산의 새로운 친환경적이면서도 효율적인 제조방법으로 이용될 수 있다.The 11-aminoundecanoic acid prepared according to the preparation method according to the present invention is used as a monomer of polyamide-11, and the preparation method according to the present invention is made from undecylenic acid or its ester which can be prepared from naturally derived castor oil. As it can be prepared, it can be used as a new environmentally friendly and efficient method of producing 11-aminoundecanoic acid.
또한, 본 발명에 따른 제조방법은 제조방법상에서 제조되는 중간체 화합물로부터 2번의 반응을 통해서 운데칸디오산을 쉽게 제조할 수 있는바, 본 발명의 11-아미노운데카논산 또는 그의 에스터 유도체의 제조방법이 갖는 유용성은 대단히 크다 판단된다.
In addition, the production method according to the present invention can be easily prepared undecanedioic acid through two reactions from the intermediate compound prepared on the production method, the production method of 11-aminoundecanoic acid or ester derivatives thereof of the present invention The usefulness with which it is judged is very big.
이하 본 발명에 따른 제조방법을 상세히 설명한다.
Hereinafter, the manufacturing method according to the present invention will be described in detail.
본 발명에 따른 제조방법은 하기 반응식 1과 같이,Manufacturing method according to the invention is as shown in Scheme 1,
1) 화학식 1의 운데실렌산 또는 그 에스터를 환원적 가오존분해반응을 수행하여 화학식 2의 화합물을 제조하는 단계;1) preparing a compound of Formula 2 by performing a reductive ozone decomposition reaction of undecylenic acid of Formula 1 or an ester thereof;
2) 화학식 2의 화합물과 나이트로메탄의 혼합물에 염기를 투입함으로써 헨리반응을 수행하여 화학식 3의 화합물을 제조하는 단계;2) preparing a compound of Formula 3 by performing a Henry reaction by adding a base to a mixture of the compound of Formula 2 and nitromethane;
3) 화학식 3의 화합물의 하이드록시기에 이탈기를 도입하였다가 제거하는 제거반응을 수행하여 화학식 4의 화합물을 제조하는 단계; 및3) preparing a compound of Chemical Formula 4 by performing a removal reaction of introducing and removing a leaving group into the hydroxyl group of the Chemical Formula 3; And
4) 화학식 4의 화합물을 전이금속 촉매하에서 수소와 접촉시키는 환원반응을 수행하여 화학식 7의 11-아미노운데카논산 또는 그 에스터 유도체를 제조하는 제4단계를 포함한다.4) a fourth step of preparing 11-aminoundecanoic acid or its ester derivative of formula 7 by performing a reduction reaction in which the compound of formula 4 is contacted with hydrogen under a transition metal catalyst.
[반응식 1][Reaction Scheme 1]
상기 반응식 1에 있어서, R은 H 또는 C1~C10의 직쇄형, 분쇄형 또는 고리형 알킬기 또는 C1~C10의 아릴기 또는 C1~C10의아랄킬기이다.
In Reaction Scheme 1, R is H or C1 ~ C10 linear, crushed or cyclic alkyl group or C1 ~ C10 aryl group or C1 ~ C10 Aralkyl group.
한편, 상기 제조방법에 있어서, 출발물질인 운데실렌산 또는 그 에스터는 상업적으로 구매가능한 화합물을 그대로 사용할 수도 있으며, 바이오화학적으로는 피마자유로부터 얻을 수 있다. 운데실렌산은 피마자유(castor oil)에 85~95% 정도 포함된 불포화 ω-9지방산인 리시놀레산의 개질화를 통해서 얻을 수 있다. 즉, 리시놀레산을 고온 및 감압 조건하에서 열분해 반응을 통하면 운데실레산을 얻을 수 있음이 잘 알려져 있다(J.Am.OilChem.Soc.1989, 66, 938-941). 또한 운데실렌산 메틸 에스터는 피마자유의 가메탄올 분해반응(methanolysis)을 통해 리시놀레산 메틸 에스터를 얻고, 이를 다시 500℃에서 예열한 후 562℃에서 가열분해반응(pyrolysis)을 거쳐 얻을 수 있음이 알려져 있다.(J.Ind.Eng.Chem.2000, 6, 238-241). 따라서, 가메탄올 분해반응 대신에 다른 알코올, 예를 들면, 에탄올, 프로판올 등을 가하여 분해반응을 먼저 실시함으로써, 운데실렌산의 에틸, 프로필 등의 에스터를 얻을 수 있을 것이다.On the other hand, in the above production method, undecylenic acid or its ester may be used as a commercially available compound as it is, biochemically can be obtained from castor oil. Undecylenic acid can be obtained through the modification of ricinoleic acid, an unsaturated ω-9 fatty acid contained in castor oil about 85-95%. That is, it is well known that undecylenic acid can be obtained by pyrolysis of ricinoleic acid under high temperature and reduced pressure conditions (J.Am.OilChem.Soc.1989 , 66, 938-941). Also, it is known that undecylenic acid methyl ester can be obtained by methanolysis of castor oil through methanol decomposition (methanolysis), which is preheated at 500 ° C. and then pyrolysis at 562 ° C. (J.Ind.Eng.Chem .2000 , 6, 238-241). Therefore, esters such as ethyl, propyl, and the like of undecylenic acid may be obtained by first performing a decomposition reaction by adding another alcohol, for example, ethanol or propanol, instead of the methanol decomposition reaction.
또한, 운데실렌산의 메틸 에스터를 포함하여 운데실렌산 에스터는 운데실렌산의 에스터화 반응을 통해서 얻을 수 있음은 자명하다. 에스터화 반응은 알코올의 존재하에서 애실화 시약을 사용하여 얻을 수 있다. 애실화 시약으로는 아세틸 클로라이드 등의 애실 할라이드(acyl halide), 프탈릭 안하이드라이드(phthalic anhydride) 등과 같은 카르복실산 무수물 등을 사용할 수 있다. 산 또는 염기 촉매 조건하에서 메탄올을 운데실렌산과 반응시키는 통상의 에스터화 반응 역시 가능하다. 또한 교환적 에스테르화 반응을 사용하여 달성할 수도 있다.In addition, it is apparent that the undecylenic acid ester, including the methyl ester of undecylenic acid, can be obtained through an esterification reaction of the undecylenic acid. The esterification reaction can be obtained using acylation reagents in the presence of alcohol. As the acylation reagent, carboxylic anhydrides such as acyl halides such as acetyl chloride, phthalic anhydride, and the like can be used. Conventional esterification reactions are also possible in which methanol is reacted with undecylenic acid under acid or base catalyst conditions. It can also be achieved using an exchange esterification reaction.
운데실렌산의 에스터로는 C1~C10의 알킬, 아릴, 아랄킬을 알코올부로 포함하는 에스터를 포함한다. 알킬은 직쇄형, 분쇄형, 고리형을 모두 포함하며,아릴의 구체적인 예로는 페닐, C1~C10의 직쇄, 분쇄 또는 고리형 알킬기가 치환된 페닐, 나프틸 등을 포함하며, 아랄킬은 벤질 등을 포함한다.
The ester of undecylenic acid includes an ester containing C1 -C10 alkyl, aryl, aralkyl as the alcohol moiety. Alkyl includes all linear, pulverized and cyclic. Specific examples of aryl include phenyl, phenyl substituted with C1 to C10 linear, pulverized or cyclic alkyl groups, naphthyl and the like. Benzyl and the like.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 반응식의 제4단계에서 얻은 화학식 7의 11-아미노운데카논산 에스터 유도체는 가수분해반응을 수행하여 11-아미노운데카논산 또는 그 암모늄 염이나 그 카르복실 염 형태의 화합물로 제조할 수 있음은 자명하다. 즉, 상기 반응식 1에 있어서, 화학식 7의 화합물은 11-아미노운데카논산 또는 그 에스터 유도체에 해당하며, 그 에스터 유도체에 대해서는 가수분해 반응 단계를 더 거쳐서 11-아미노운데카논산이나 그의 암모늄 염 형태 또는 카르복실 염 형태의 화합물로 제조할 수 있다.
In addition, in the present invention, the 11-aminoundecanoic acid ester derivative of formula (7) obtained in the fourth step of the reaction scheme is subjected to a hydrolysis reaction in the form of 11-aminoundecanoic acid or its ammonium salt or carboxyl salt thereof. It is obvious that the compound can be prepared. That is, in Scheme 1, the compound of Formula 7 corresponds to 11-aminoundecanoic acid or an ester derivative thereof, and the ester derivative is further subjected to a hydrolysis reaction step to form 11-aminoundecanoic acid or an ammonium salt thereof. Or in the form of a carboxyl salt.
이하, 상기 제조방법을 단계별로 상세히 설명하도록 한다.
Hereinafter, the manufacturing method will be described in detail step by step.
1.One.환원적Reducing가오존분해반응Gazone Decomposition 수행단계 Step
본 제조방법에 있어서 1단계는 운데실렌산 또는 그 에스터에 대한 환원적 가오존분해반응을 수행하는 단계이다.In the production method, step 1 is a step of performing a reductive ozone decomposition reaction on undecylenic acid or its ester.
환원적 가오존분해반응은 이미 잘 알려진 방법대로 수행할 수 있으며, 유기화학 분야에서 통상적인 지식을 보유한 자가 적절히 조건을 선택하여 수행할 수 있다.Reductive ozone decomposition reactions can be carried out according to well-known methods, and those skilled in the art of organic chemistry can be carried out by appropriately selecting conditions.
환원적 오존분해반응은 잘 알려진바와 같이 오존분해반응에 있어서, 환원적 워크업을 수행하여 말단의 알킨을 알데히드 또는 케톤과 포름알데히드로 분해시킨다. 오존분해반응의 조건은 이미 잘 알려져 있으므로, 유기화학 분야에서 통상의 지식을 가진자가 적절히 선택하여 수행할 수 있다. 반응 용매는 저온의 유기 반응에 적합한 디클로로메탄(CH2Cl2), 클로로포름(CHCl3), 사염화탄소(CCl4), 메탄올, 에탄올, 디에틸에터(diethyl ether), 디이소프로필에터(diisopropyl ehter), 아세톤, 테트라하이드로퓨란, n-펜탄, n-헥산, n-헵탄, 에틸아세테이트, DMF(dimethyl formamide), 아세트산(acetic acid) 등의 용매를 포함하며, 바람직하게는 출발물질의 저온에서의 용해도를 고려하여 디클로로메탄을 사용한다. 한편, 반응 온도는 사용하는 유기 용매에 따라서 적절히 선택하여 수행할 수 있으며, 부반응 억제를 위해서는 0℃ 이하에서 수행하는 것이 바람직한데, 구체적으로는 -100℃~0℃ 사이의 저온에서 수행할 수 있고, 바람직하게는 -80℃~0℃에서 수행한다. 0℃보다 높은 경우, 부반응이 일어날 수 있으며, -80℃ 아래의 온도는 경제적으로도 불필요하고, 또한 유지하기도 어렵다.Reductive ozone decomposing reactions, as is well known, in ozone decomposing reactions, undergoing reductive workup to decompose terminal alkynes with aldehydes or ketones and formaldehyde. Since the conditions of the ozone decomposition reaction are already well known, those skilled in the art of organic chemistry can be appropriately selected and performed. The reaction solvent is dichloromethane (CH2 Cl2 ), chloroform (CHCl3 ), carbon tetrachloride (CCl4 ), methanol, ethanol, diethyl ether and diisopropyl ether suitable for low temperature organic reaction. ehter), acetone, tetrahydrofuran, n-pentane, n-hexane, n-heptane, ethyl acetate, dimethyl formamide (DMF), acetic acid, and the like, and preferably at a low temperature of the starting material. Dichloromethane is used considering its solubility. On the other hand, the reaction temperature may be appropriately selected according to the organic solvent to be used, it is preferable to be carried out at 0 ℃ or less in order to suppress the side reaction, specifically, it can be carried out at a low temperature between -100 ℃ ~ 0 ℃ , Preferably at -80 ° C to 0 ° C. If higher than 0 ° C., side reactions may occur, and temperatures below −80 ° C. are economically unnecessary and difficult to maintain.
환원적 오존분해반응을 위해서 PPh3, P(isopropyl)3, TEA(triehtyl amine), DMS(dimethyl sulfide), Zn, Zn-AcOH, BH3, 티오우레아(thiourea), Pd-H2, Pt-H2, Ni-H2, Na2SO3, K2SO3, Ag2SO3, NaHSO3, KHSO3, Mg(HSO3)2, KI, HI, AgI, tetracyanoethylene(TCNE), 염화주석(SnCl2) 등을 사용할 수 있다. PPh3를 사용하는 경우, 부산물인 트리페닐포스핀 옥사이드(triphenyl phosophine oxide)를 분리하기 위하여 컬럼 크로마토그래피 등의 정제과정을 거쳐야 하는 어려움이 있을 수 있으나, 효율이 높은 장점이 있다.
PPh3 , P (isopropyl)3 , triehtyl amine (TEA), dimethyl sulfide (DMS), Zn, Zn-AcOH, BH3 , thiourea, Pd-H2 , Pt- H2 , Ni-H2 , Na2 SO3 , K2 SO3 , Ag2 SO3 , NaHSO3 , KHSO3 , Mg (HSO3 )2 , KI, HI, AgI, tetracyanoethylene (TCNE), tin chloride ( SnCl2 ) and the like can be used. In the case of using PPh3 , it may be difficult to undergo a purification process such as column chromatography in order to separate triphenyl phosophine oxide, which is a by-product, but has an advantage of high efficiency.
2.2.헨리반응Henry's reaction 수행단계 Step
전단계에서 생성된 알데히드는 공기중에서도 산화될 수 있으므로, 제조 후에 바로 다음의 헨리반응을 수행하는 것이 바람직하다.Since the aldehyde produced in the previous step can be oxidized in air, it is preferable to carry out the following Henry's reaction immediately after preparation.
헨리반응은 카르보닐기에 나이트로메틸렌기를 도입하는 잘 알려진 반응으로써, 나이트로메탄과 염기를 사용하여 수행할 수 있다. 염기는 알려진 모든 염기를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 초산나트륨, 탄산나트륨, 중탄산수소나트륨, 인산나트륨, 수산화나트륨, 초산리튬, 탄산리튬, 탄산수소리튬, 인산리튬, 수산화리튬, 초산칼륨, 탄산칼륨, 탄산수소칼륨, 인산칼륨, 수산화칼륨, 초산세슘, 탄산세슘, 수산화세슘, 탄산칼슘, 탄산수소칼슘, 수산화칼슘, 탄산바륨, 수산화바륨 등으로 구성된 무기 염기 군에서 선택된 최소한 하나 이상을 사용한다.The henhen reaction is a well-known reaction for introducing a nitromethylene group to a carbonyl group, which can be performed using nitromethane and a base. The base may use any known base, preferably sodium acetate, sodium carbonate, sodium bicarbonate, sodium phosphate, sodium hydroxide, lithium acetate, lithium carbonate, lithium carbonate, lithium phosphate, lithium hydroxide, potassium acetate, potassium carbonate, At least one selected from the group of inorganic bases consisting of potassium hydrogen carbonate, potassium phosphate, potassium hydroxide, cesium acetate, cesium carbonate, cesium hydroxide, calcium carbonate, calcium hydrogen carbonate, calcium hydroxide, barium carbonate, barium hydroxide and the like is used.
나이트로메탄은 반응물인 동시에 용매로 사용될 수 있다. 나이트로메탄은 과량 사용한다.
Nitromethane can be used both as a reactant and as a solvent. Nitromethane is used in excess.
3. 제거반응 수행단계3. Stage of elimination reaction
제거반응은 물 분자가 빠지면서 이중결합이 생성되는 잘 알려진 반응이다. 제거반응의 조건은 알려진 조건을 적절히 선택하여 사용할 수 있다. 다만, 본 발명에서는 제거반응을 용이하게 수행하기 위하여 나이트로기에 대해서 베타 위치에 존재하는 하이드록시기에 이탈기(leaving Group;L.G)를 도입하는 동시에 이탈시킴으로써 제거반응을 수행하는 것이 바람직하다.The elimination reaction is a well-known reaction in which a double bond is formed by the release of water molecules. Conditions for the removal reaction can be used by appropriately selecting known conditions. However, in the present invention, in order to easily perform the removal reaction, it is preferable to perform the removal reaction by introducing and leaving a leaving group (L.G) at the same time the hydroxyl group present in the beta position with respect to the nitro group.
이탈기의 도입과 알킨의 생성은 동시에 일어나며, 이를 위해서는 이탈기를 포함하는 화합물 L.G-X와 염기를 사용한다. L.G-X는 출발물질에 대해서 1~1.2 당량을 사용하며, 염기는 2 당량 이상을 사용하게 되며, 3 당량 이하면 반응을 수행하기에 충분하다.The introduction of leaving groups and the production of alkyne occur simultaneously, for which the compound L.G-X containing a leaving group and base are used. L.G-X is used in the amount of 1 to 1.2 equivalents based on the starting material, and the base is used in the amount of 2 equivalents or more, and 3 equivalents or less is sufficient to carry out the reaction.
이탈기는 L.G-X의 화합물을 사용하여 도입하며, L.G는 Ms(mesyl; SO2Me), Ts(tosyl; SO2C26H4CH3), Ns(nosyl, SO2C6H4NO2), Bs(brosyl, SO2C6H4Br), Tf(tryflyl, SO2CF3), SO2F(fluorosulfonate), SO2C4H9(nonaflate),등을 포함하며, X는 F, Cl, Br, I 등의 할로겐 원자를 포함한다.Leaving group is introduced using the compound of LG-X, LG is Ms (mesyl; SO2 Me), Ts (tosyl; SO2 C2 6H4 CH3 ), Ns (nosyl, SO2 C6 H4 NO2 ), Bs (brosyl, SO2 C6 H4 Br), Tf (tryflyl, SO2 CF3 ), SO2 F (fluorosulfonate), SO2 C4 H9 (nonaflate), and the like, X is F And halogen atoms such as Cl, Br, and I.
이탈기의 도입과 알킨의 생성은 거의 동시에 일어난다. 즉, 염기는 이탈기의 도입 및 이탈 과정에 사용되는바, 이탈기 화합물의 2배 이상을 사용하는 것이 일반적이다.Introduction of leaving groups and production of alkyne occur at about the same time. That is, the base is used in the introduction and leaving process of leaving group, it is common to use at least two times the leaving group compound.
염기로는 초산나트륨, 탄산나트륨, 중탄산수소나트륨, 인산나트륨, 수산화나트륨, 초산리튬, 탄산리튬, 탄산수소리튬, 인산리튬, 수산화리튬, 초산칼륨, 탄산칼륨, 탄산수소칼륨, 인산칼륨, 수산화칼륨, 초산세슘, 탄산세슘, 수산화세슘, 탄산칼슘, 탄산수소칼슘, 수산화칼슘, 탄산바륨, 수산화바륨 등의 무기 염기 및 트라이에틸아민, 디에틸아민, 다이아이소프로필에틸아민 등 일반적인 유기반응에서 통상적으로 사용하는 대부분의 염기, 특히 아민류 염기를 사용할 수 있다.Bases include sodium acetate, sodium carbonate, sodium bicarbonate, sodium phosphate, sodium hydroxide, lithium acetate, lithium carbonate, lithium carbonate, lithium phosphate, lithium hydroxide, potassium acetate, potassium carbonate, potassium hydrogencarbonate, potassium phosphate, potassium hydroxide, Inorganic bases such as cesium acetate, cesium carbonate, cesium hydroxide, calcium carbonate, calcium hydrogen carbonate, calcium hydroxide, barium carbonate, barium hydroxide and commonly used in general organic reactions such as triethylamine, diethylamine, diisopropylethylamine Most bases, in particular amine bases, can be used.
반응용매로는 사용가능한 모든 유기 용매를 사용할 수 있으며, 구체적으로는 디클로로메탄, 각종 에터류, 테트라하이드로퓨란, 에틸아세테이트, 클로로포름, DMSO, DMF, 알코올류, 벤젠, 톨루엔, 자일렌 등을 사용할 수 있다.As the reaction solvent, all available organic solvents can be used. Specifically, dichloromethane, various ethers, tetrahydrofuran, ethyl acetate, chloroform, DMSO, DMF, alcohols, benzene, toluene, xylene, and the like can be used. have.
한편, 유기화학 분야에서 통상의 지식을 가진자라면, 용매에 따라서 염기를 적절히 선택하여 사용할 수 있음은 자명하다.On the other hand, if one of ordinary skill in the field of organic chemistry, it is obvious that the base can be appropriately selected according to the solvent.
반응 수행 후 거의 정량적으로 반응식 1에 따른 화학식 3의 화합물을 얻을 수 있다.
After performing the reaction, the compound of Chemical Formula 3 according to Scheme 1 can be obtained almost quantitatively.
4. 환원반응 수행단계4. Reduction reaction step
환원반응은 이중결합에의 수소 도입 및 나이트로기의 아민기화를 포함한다.Reduction reactions include the introduction of hydrogen into double bonds and the amine grouping of nitro groups.
본 발명에서의 환원반응은 전이금속 촉매와 수소를 사용하여 달성할 수 있다. 한편, 환원반응은 전이금속 자체를 촉매로 사용하는 이질상(heterogeneous) 또는 리간드와 결합된 형태의 촉매를 사용하는 균질상(homogeneous) 환원반응 모두 가능하다.The reduction reaction in the present invention can be achieved using a transition metal catalyst and hydrogen. On the other hand, the reduction reaction can be either heterogeneous using the transition metal itself as a catalyst or homogeneous reduction using the catalyst in the form of a ligand.
알려진 모든 유기 용매를 사용하는 것이 가능하며, 구체적으로는 디클로로메탄, 에틸아세테이트, 아세토니트릴, 디메틸포름아미드, 1-메틸-2-피롤리디논, 아세트산, 디메틸설폭사이드, 디메틸아세트아미드, 메탄올, 에탄올, 벤젠, 톨루엔, 자일렌 및 테트라하이드로퓨란으로 구성된 군에서 선택하는 용매를 사용할 수 있다.It is possible to use all known organic solvents, specifically dichloromethane, ethyl acetate, acetonitrile, dimethylformamide, 1-methyl-2-pyrrolidinone, acetic acid, dimethylsulfoxide, dimethylacetamide, methanol, ethanol , Solvents selected from the group consisting of benzene, toluene, xylene and tetrahydrofuran can be used.
바람직하게는 끓는 점이 낮아 쉽게 제거가 가능한 디클로로메탄, 메탄올, 에틸아세테이트 등의 유기 용매를 사용한다.Preferably, an organic solvent such as dichloromethane, methanol, ethyl acetate, which can be easily removed due to low boiling point, is used.
반응 시간은 5분 내지 24시간 이내이며, 바람직하게는 출발 물질이 모두 사라질 때까지 반응시킨다. 이 때 반응 온도는 0℃ 내지 100℃까지 적절하게 조절되어 유지된다. 투입되는 수소의 압력은 상압(1 bar) 내지 100bar 사이로 유지한다. 이 때, 반응압력이 너무 낮으면 반응 진행이 느리고, 출발물질이 그대로 남아있을 수도 있다. 따라서, 반응 수율을 감안하여 바람직하게는 10~100 bar, 더 바람직하게는 10~50 bar 사이로 압력을 유지한다.The reaction time is within 5 minutes to 24 hours, preferably until the starting material is all gone. At this time, the reaction temperature is appropriately maintained at 0 ° C to 100 ° C. The pressure of the injected hydrogen is maintained between normal pressure (1 bar) and 100 bar. At this time, if the reaction pressure is too low, the progress of the reaction is slow, the starting material may remain as it is. Therefore, in view of the reaction yield, the pressure is preferably maintained between 10 and 100 bar, more preferably between 10 and 50 bar.
환원 반응에 사용되는 전이금속 촉매로는 이때 사용되는 촉매의 활성 성분은 전이금속이며, 전이금속으로는 Pd, Pt, Ni, Rh, Ir, Ru, Fe, Sc, Ti, V, Cr Mn, Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Ag, Cd, Ta, W, Re, Os, Au, Hg, Rf, Db, Sg, Bh, Hs, Mt Ds, Rg, Cn 및 Co로 이루어진 군 중에서 선택된 하나의 촉매를 주성분으로 한다. 바람직하게는 Pd, Pt, Ni, Ru, Rh 로 이루어진 군 중에서 선택된 최소한 하나의 금속을 포함하는 촉매를 사용한다.As the transition metal catalyst used in the reduction reaction, the active component of the catalyst used at this time is a transition metal, and as the transition metal, Pd, Pt, Ni, Rh, Ir, Ru, Fe, Sc, Ti, V, Cr Mn, Y , Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Ag, Cd, Ta, W, Re, Os, Au, Hg, Rf, Db, Sg, Bh, Hs, Mt Ds, Rg, Cn and Co One catalyst is the main component. Preferably, a catalyst containing at least one metal selected from the group consisting of Pd, Pt, Ni, Ru, and Rh is used.
촉매는 전이금속 자체 또는 리간드와 결합된 형태를 사용할 수 있다.The catalyst can be in the form of a transition metal itself or in combination with a ligand.
구체적인 예로는 Pd/C, Pd/BaSO4, Pd/CaCO3, Pd(OH)2, Pd-DABN, Pd/Al2O3, Pt/Al2O3·(Ph3PCuH)6, Ru(acac)3, RuCl2(Ph3P)3, Ru-BINAP, Rh/C, Rh-BINAP, Rh-DIOP, Rh-DIPAMP, Rh-NOPHOS, Rh-BisP, Rh-BICP, EtTRAP-[Rh-(cod)2]BF4, RhCl(Ph3P)3, Rh-TangPhos, Raney-Ni 등을 들 수 있다.Specific examples include Pd / C, Pd / BaSO4 , Pd / CaCO3 , Pd (OH)2 , Pd-DABN, Pd / Al2 O3 , Pt / Al2 O3 · (Ph3 PCuH)6 , Ru ( acac)3 , RuCl2 (Ph3 P)3 , Ru-BINAP, Rh / C, Rh-BINAP, Rh-DIOP, Rh-DIPAMP, Rh-NOPHOS, Rh-BisP, Rh-BICP, EtTRAP- [Rh- (cod)2 ] BF4 , RhCl (Ph3 P)3 , Rh-TangPhos, Raney-Ni and the like.
촉매로서 전이금속과 리간드가 결합된 형태를 사용하는 경우, 사용되는 전이금속과 리간드의 양은 0.0001 mol% 내지 100 mol%가 바람직하다. 그 이유는 0.0001 mol% 미만인 경우에는 반응이 완전히 진행되지 않거나 반응 속도가 매우 느려지는 문제점이 있으며, 100 mol% 초과하는 경우에는 경제적으로나 환경적으로 바람직하지 않다. 특히, 0.01 mol% 내지 10 mol%를 사용하는 것이 바람직하며, 리간드가 참여한 전이금속 화합물을 촉매로 사용할 경우, mol 수 기준으로 리간드의 양은 전이금속 촉매 양의 2배 내지 10배를 사용하는 것이 바람직하다.
When using a form in which a transition metal and a ligand are combined as a catalyst, the amount of the transition metal and the ligand to be used is preferably 0.0001 mol% to 100 mol%. The reason is that if the amount is less than 0.0001 mol%, the reaction does not proceed completely or the reaction rate is very slow. If it exceeds 100 mol%, it is economically and environmentally undesirable. Particularly, it is preferable to use 0.01 mol% to 10 mol%, and when using a transition metal compound having a ligand as a catalyst, it is preferable to use 2 to 10 times the amount of the ligand based on the number of mols. Do.
5. 에스터 유도체의 가수분해반응5. Hydrolysis of Ester Derivatives
가수분해 반응은 일반적으로 산성 조건 또는 염기성 조건에서 수행하며, 산성 조건에서의 산으로서는 불산, 염산, 브롬산, 요오드산, 황산, 질산, 아질산, 인산, 아인산 등의 무기산 및 각종 유기산을 모두 사용할 수 있다. 다만, 바람직하게는 무기산을 사용한다. 또한, 염기성 조건에서의 염기로는 각종 무기 및 유기 염기를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 무기 염기를 사용한다. 초산나트륨, 탄산나트륨, 중탄산수소나트륨, 인산나트륨, 수산화나트륨, 초산리튬, 탄산리튬, 탄산수소리튬, 인산리튬, 수산화리튬, 초산칼륨, 탄산칼륨, 탄산수소칼륨, 인산칼륨, 수산화칼륨, 수산화루비듐, 초산루비듐, 탄산루비듐, 탄산수소루비듐, 초산세슘, 탄산세슘, 수산화세슘, 탄산칼슘, 탄산수소칼슘, 수산화칼슘, 탄산스트론튬, 수산화스트론튬, 탄산바륨, 수산화바륨 등의 무기염기를 사용할 수 있다.The hydrolysis reaction is generally carried out under acidic or basic conditions. As the acid under acidic conditions, inorganic acids such as hydrofluoric acid, hydrochloric acid, bromic acid, iodic acid, sulfuric acid, nitric acid, nitrous acid, phosphoric acid, phosphorous acid and various organic acids can be used. have. However, preferably, an inorganic acid is used. As the base under basic conditions, various inorganic and organic bases can be used, and preferably inorganic bases are used. Sodium acetate, sodium carbonate, sodium bicarbonate, sodium phosphate, sodium hydroxide, lithium acetate, lithium carbonate, lithium carbonate, lithium phosphate, lithium hydroxide, potassium acetate, potassium carbonate, potassium hydrogencarbonate, potassium phosphate, potassium hydroxide, rubidium hydroxide, Inorganic bases such as rubidium acetate, rubidium carbonate, rubidium bicarbonate, cesium acetate, cesium carbonate, cesium hydroxide, calcium carbonate, calcium hydrogen carbonate, calcium hydroxide, strontium carbonate, strontium hydroxide, barium carbonate and barium hydroxide can be used.
한편, 산성 조건에서는 암모늄 염의 형태로 화합물을 얻을 수 있으며, 가수분해 후에 중화시키거나 염기화시켜서 화합물을 자유 아미노기의 형태인 11-아미노운데카논산 자체 또는 카르복실 염 형태의 화합물로도 얻을 수 있고, 별도의 산도 조절 없이 암모늄 염의 형태로 얻을 수도 있다.On the other hand, under acidic conditions, the compound can be obtained in the form of an ammonium salt, and the compound can also be obtained as a compound in the form of 11-aminoundecanoic acid itself or a carboxyl salt in the form of a free amino group by neutralization or basicization after hydrolysis. It can also be obtained in the form of ammonium salts without additional acidity control.
염기성 조건에서 얻어지는 화합물은 카르복실 염의 형태로 얻어지게 되며, 산도를 조절함으로써, 11-아미노운데카논산 자체 및 그 암모늄의 형태로도 얻어질 수 있다.The compound obtained under basic conditions is obtained in the form of a carboxyl salt, and can also be obtained in the form of 11-aminoundecanoic acid itself and its ammonium by adjusting the acidity.
암모늄 염 형태의 화합물에 있어서 짝이온으로는 F, Cl, Br, I의 할로겐 음이온, HSO4-, NO3-, NO2-, H2PO4-, H2PO3- 등의 무기산의 음이온을 포함하여, 카르복실 염 형태의 화합물에 있어서, 짝이온으로는 Li, Na, K, Rb, Cs 등의 알칼리 금속 및 Mg, Ca, Sr, Ba 등의 알칼리 토금속 양이온을 포함한다.
Halogen anion in the compound of the ammonium salt form, with counter ions are F, Cl, Br, I, HSO 4 -, NO 3 -, NO 2 -, H 2 PO 4 -, H 2 PO 3 - anions of inorganic acids such as In the carboxyl salt type compound, the counterion includes alkali metals such as Li, Na, K, Rb, Cs and alkaline earth metal cations such as Mg, Ca, Sr, and Ba.
한편, 본 발명에 따른 제조방법이 가지는 장점으로서, 반응식 1에서 중간체로 생성되는 화학식 4의 화합물은 운데칸디오산(undecanedioic acid)의 제조에 있어서 중간체로 사용될 수 있다.On the other hand, as an advantage of the manufacturing method according to the present invention, the compound of formula 4 produced as an intermediate in Scheme 1 can be used as an intermediate in the preparation of undecanedioic acid (undecanedioic acid).
반응식 2에서와 같이, 화학식 4의 화합물로부터 화학식 6의 운데칸디오산(undecanedioic acid)를 제조하는 방법을 단계별로 상세히 설명한다.As in Scheme 2, a method for preparing the undecanedioic acid of Formula 6 from the compound of Formula 4 will be described in detail step by step.
운데칸디오산을 제조하는 방법은 상기 반응식 1에서 중간체로 얻어지는 화학식 4의 화합물을 하기의 반응식 2와 같이,Method for preparing the undecanedioic acid is a compound of Formula 4 obtained as an intermediate in Scheme 1, as shown in Scheme 2 below,
1) 화학식 4의 화합물을 전이금속 촉매하에서 수소와 접촉시키는 환원반응을 수행하여 화학식 5의 화합물을 제조하는 단계; 및1) preparing a compound of formula 5 by performing a reduction reaction of contacting a compound of formula 4 with hydrogen under a transition metal catalyst; And
2) 화학식 5의 화합물을 산 조건하에서 네프 반응을 수행하여 화학식 6의 화합물을 제조하는 단계를 포함한다.
2) preparing a compound of formula 6 by carrying out neph reaction of the compound of formula 5 under acidic conditions.
[반응식 2][Reaction Scheme 2]
상기 반응식 2에 있어서, R은 H 또는 C1~C10의 직쇄형, 분쇄형 또는 고리형 알킬기 또는 C1~C10의 아릴기 또는 C1~C10의 아랄킬기이다.
In Reaction Scheme 2, R is H or a C1 to C10 linear, crushed or cyclic alkyl group, C1 to C10 aryl group or C1 to C10 aralkyl group.
1. 환원반응을 수행하는 단계:1. Performing the reduction reaction:
환원반응은 상기 반응식 1에서의 환원반응과 유사하다.The reduction reaction is similar to the reduction reaction in Scheme 1.
다만, 운데칸디오산의 제조방법에서 사용되는 환원반응은 나이트로기를 제외한 이중결합만을 환원시키는 부분적 환원반응으로서, 따라서, 반응의 조건을 조절하는 것이 중요하다.However, the reduction reaction used in the method for preparing undecanedioic acid is a partial reduction reaction which reduces only a double bond except a nitro group, and therefore, it is important to control the reaction conditions.
본 발명에서의 환원반응은 전이금속 촉매와 수소를 사용하여 달성할 수 있다.The reduction reaction in the present invention can be achieved using a transition metal catalyst and hydrogen.
본 발명에서의 환원반응은 전이금속 촉매와 수소를 사용하여 달성할 수 있다. 한면, 환원반응은 전이금속 자체를 촉매로 사용하는 이질상(heterogeneous) 또는 리간드와 결합된 형태의 촉매를 사용하는 균질상(homogeneous) 환원반응 모두 가능하다.The reduction reaction in the present invention can be achieved using a transition metal catalyst and hydrogen. On the other hand, the reduction reaction can be either heterogeneous using the transition metal itself as a catalyst or homogeneous reduction using the catalyst in the form of a ligand.
알려진 모든 유기 용매를 사용하는 것이 가능하며, 구체적으로는 디클로로메탄, 에틸아세테이트, 아세토니트릴, 디메틸포름아미드, 1-메틸-2-피롤리디논, 아세트산, 디메틸설폭사이드, 디메틸아세트아미드, 메탄올, 에탄올, 벤젠, 톨루엔, 자일렌 및 테트라하이드로퓨란으로 구성된 군에서 선택하는 용매를 사용할 수 있다.It is possible to use all known organic solvents, specifically dichloromethane, ethyl acetate, acetonitrile, dimethylformamide, 1-methyl-2-pyrrolidinone, acetic acid, dimethylsulfoxide, dimethylacetamide, methanol, ethanol , Solvents selected from the group consisting of benzene, toluene, xylene and tetrahydrofuran can be used.
바람직하게는 끓는 점이 낮아 쉽게 제거가 가능한 디클로로메탄, 메탄올, 에틸아세테이트 등의 유기 용매를 사용한다.Preferably, an organic solvent such as dichloromethane, methanol, ethyl acetate, which can be easily removed due to low boiling point, is used.
반응 시간은 5분 내지 24시간 이내이며, 바람직하게는 출발 물질이 모두 사라질 때까지 반응시킨다. 이 때 반응 온도는 0℃ 내지 100℃까지 적절하게 조절되어 유지된다.The reaction time is within 5 minutes to 24 hours, preferably until the starting material is all gone. At this time, the reaction temperature is appropriately maintained at 0 ° C to 100 ° C.
투입되는 수소의 압력은 상압(1 bar) 내지 10bar 사이로 유지한다. 이 때, 반응압력이 너무 낮으면 반응 진행이 느리고, 출발물질이 그대로 남아있을 수도 있다. 또한, 그 압력이 너무 높으면, 나이트로기까지 환원이 될 수 있다.The pressure of the introduced hydrogen is maintained between atmospheric pressure (1 bar) and 10 bar. At this time, if the reaction pressure is too low, the progress of the reaction is slow, the starting material may remain as it is. In addition, if the pressure is too high, it may be reduced to the nitro group.
환원 반응에 사용되는 전이금속 촉매로는 이때 사용되는 촉매의 활성 성분은 전이금속이며, 전이금속으로는 Pd, Pt, Ni, Rh, Ir, Ru, Fe, Sc, Ti, V, Cr Mn, Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Ag, Cd, Ta, W, Re, Os, Au, Hg, Rf, Db, Sg, Bh, Hs, Mt Ds, Rg, Cn 및 Co로 이루어진 군 중에서 선택된 하나의 촉매를 주성분으로 한다. 바람직하게는 Pd, Pt, Ni로 이루어진 군 중에서 선택된 최소한 하나의 금속을 포함하는 촉매를 사용한다.As the transition metal catalyst used in the reduction reaction, the active component of the catalyst used at this time is a transition metal, and as the transition metal, Pd, Pt, Ni, Rh, Ir, Ru, Fe, Sc, Ti, V, Cr Mn, Y , Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Ag, Cd, Ta, W, Re, Os, Au, Hg, Rf, Db, Sg, Bh, Hs, Mt Ds, Rg, Cn and Co One catalyst is the main component. Preferably, a catalyst including at least one metal selected from the group consisting of Pd, Pt, and Ni is used.
촉매는 전이금속 자체 또는 리간드와 결합된 형태를 사용할 수 있다.The catalyst can be in the form of a transition metal itself or in combination with a ligand.
구체적인 예로는 Pd/C, Pd/BaSO4, Pd/CaCO3, Pd(OH)2, Pd-DABN, Pd/Al2O3, Pt/Al2O3·(Ph3PCuH)6, Ru(acac)3, RuCl2(Ph3P)3, Ru-BINAP, Rh/C, Rh-BINAP, Rh-DIOP, Rh-DIPAMP, Rh-NOPHOS, Rh-BisP, Rh-BICP, EtTRAP-[Rh-(cod)2]BF4, RhCl(Ph3P)3, Rh-TangPhos, Raney-Ni 등을 들 수 있다.Specific examples include Pd / C, Pd / BaSO4 , Pd / CaCO3 , Pd (OH)2 , Pd-DABN, Pd / Al2 O3 , Pt / Al2 O3 · (Ph3 PCuH)6 , Ru ( acac)3 , RuCl2 (Ph3 P)3 , Ru-BINAP, Rh / C, Rh-BINAP, Rh-DIOP, Rh-DIPAMP, Rh-NOPHOS, Rh-BisP, Rh-BICP, EtTRAP- [Rh- (cod)2 ] BF4 , RhCl (Ph3 P)3 , Rh-TangPhos, Raney-Ni and the like.
촉매로서 전이금속과 리간드가 결합된 형태를 사용하는 경우, 사용되는 전이금속과 리간드의 양은 0.0001 mol% 내지 100 mol%가 바람직하다. 그 이유는 0.0001 mol% 미만인 경우에는 반응이 완전히 진행되지 않거나 반응 속도가 매우 느려지는 문제점이 있으며, 100 mol% 초과하는 경우에는 경제적으로나 환경적으로 바람직하지 않다. 특히, 0.01 mol% 내지 10 mol%를 사용하는 것이 바람직하며, 리간드가 참여한 전이금속 화합물을 촉매로 사용할 경우, mol 수 기준으로 리간드의 양은 전이금속 촉매 양의 2배 내지 10배를 사용하는 것이 바람직하다.
When using a form in which a transition metal and a ligand are combined as a catalyst, the amount of the transition metal and the ligand to be used is preferably 0.0001 mol% to 100 mol%. The reason is that if the amount is less than 0.0001 mol%, the reaction does not proceed completely or the reaction rate is very slow. If it exceeds 100 mol%, it is economically and environmentally undesirable. Particularly, it is preferable to use 0.01 mol% to 10 mol%, and when using a transition metal compound having a ligand as a catalyst, it is preferable to use 2 to 10 times the amount of the ligand based on the number of mols. Do.
2.2.네프반응을NEP reaction 수행하는 단계: Steps to follow:
네프반응의 조건은 잘 알려진 대로 적절히 선택하여 실시할 수 있다.The conditions of neph reaction can be selected and performed suitably as well-known.
상기 반응에 사용하는 용매는 아세토니트릴, 디메틸포름아미드, 1-메틸-2-피롤리디논, 아세트산, 디메틸설폭사이드, 디메틸아세트아미드, 메탄올, 에탄올, 벤젠, 톨루엔, 자일렌, 테트라하이드로퓨란 등을 포함하는 유기 용매를 포함한다. 네프반응에 사용되는 산으로는 염산, 황산, 질산, 아질산, 인산 아세트산, 과망간산칼륨(KMnO4), 옥손(oxone), TPAP/NMO(Tetrapropylammonium perruthenate/N-Methylmorpholine-N-oxide), Cu(OAc)2/O2, NaNO2/AcOH/DMSO, BTMSPO (bis(trimethylsilyl) peroxide; (OTMS)2) 등의 유기 반응에 통상적으로 사용되는 무기 산들이 바람직하다.Solvents used in the reaction include acetonitrile, dimethylformamide, 1-methyl-2-pyrrolidinone, acetic acid, dimethyl sulfoxide, dimethylacetamide, methanol, ethanol, benzene, toluene, xylene, tetrahydrofuran and the like. It includes an organic solvent which contains. Acids used in the NEP reaction include hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, nitrous acid, phosphoric acid acetic acid, potassium permanganate (KMnO4 ), oxone, TPAP / NMO (Tetrapropylammonium perruthenate / N-Methylmorpholine-N-oxide), Cu (OAc) 2 / O 2, NaNO 2 / AcOH / DMSO, BTMSPO (bis (trimethylsilyl) peroxide; the inorganic acids conventionally used in organic reactions such as (OTMS)2) are preferred.
반응 시간은 5분 내지 48시간 이내이며, 바람직하게는 출발 물질이 모두 사라질 때까지 반응시킨다. 이 때 반응 온도는 0℃ 내지 200℃까지 적절하게 조절되어 유지된다. 반응은 상압에서부터 20기압 하에서도 이루어지며, 압력에 따라 적절히 반응 시간과 온도를 조절할 수 있음은 유기화학분야에서 통상의 지식을 갖는 자에게는 자명하다.
The reaction time is within 5 minutes to 48 hours, preferably until the starting material is all gone. At this time, the reaction temperature is appropriately maintained at 0 ° C to 200 ° C. The reaction is carried out from atmospheric pressure to 20 atm, and it is obvious to those skilled in the organic chemistry field that the reaction time and temperature can be properly adjusted according to the pressure.
이하 본 발명을 실시예를 통하여 설명하도록 한다.Hereinafter, the present invention will be described through examples.
본 발명의 실시예에서는 운데실렌산의 메틸 에스터를 출발물질로 하였으며, 상업적으로 구매 가능한 운데실렌산으로부터 에스터화 반응을 통하여 유기화학적으로 제조하여 사용하였다.In the embodiment of the present invention, the methyl ester of undecylenic acid was used as a starting material, and was prepared by using an esterification reaction from commercially available undecylenic acid.
본 발명의 실시예는 하기 반응식 3과 같이 수행하였다.
Example of the present invention was carried out as in Scheme 3.
[반응식 3]Scheme 3
MethylMethylundecylenateundecylenate (1-1)의 제조: Preparation of (1-1):
둥근 플라스크에 담긴 메탄올 (MeOH, 50 ml)에 상업적으로 구매한 운데실렌산(undecylenic acid, 10ml, 49.381mmol)를 녹인 후, 0℃로 온도를 낮춘 후에 아세틸 클로라이드(acetyl chloride, AcCl, 5.6ml, 79.010mmol)을 천천히 투입한다. 5분 정도 교반 후에 상온에서 5시간 가량 교반한다. TLC로 출발물질이 모두 사라진 것을 확인한 후에 감압농축기(rotary evaporator)를 통해 메탄올과 잔량의 아세틸 클로라이드를 모두 증발시킨다. 농축된 생성물은 에틸아세테이트 100ml에 용해시킨 후 포화 NaHCO3수용액(100ml X 2)와 brine (100ml X 2)으로 씻어낸 후에 MgSO4를 투입하고 필터로 침전물을 제거한 후 잔여 유기층을 감압농축기를 통해 모든 solvent를 제거하여 농축하여 원하는 생성물 운데실렌산 메틸 에스터(methyl undecylenate; 화학식1-1)을 100% 수율의 연노란색의 액체상으로 얻었다(9792mg, 49.381mmol, 수율 100%).Dissolve commercially purchased undecylenic acid (10 ml, 49.381 mmol) in methanol (MeOH, 50 ml) in a round flask, lower the temperature to 0 ° C, and then acetyl chloride (AcCl, 5.6 ml, 79.010 mmol) is added slowly. After stirring for about 5 minutes, the mixture is stirred for about 5 hours at room temperature. After TLC confirms that all starting material has disappeared, both methanol and residual acetyl chloride are evaporated through a rotary evaporator. The concentrated product was dissolved in 100 ml of ethyl acetate and saturated NaHCO3 After washing with an aqueous solution (100ml X 2) and brine (100ml X 2), MgSO4 was added, the precipitate was removed by a filter, and the remaining organic layer was concentrated by removing all solvent through a vacuum condenser. Methyl undecylenate (Formula1-1) was obtained as a pale yellow liquid phase in 100% yield (9792 mg, 49.381 mmol, yield 100%).
1H NMR (CDCl3)δ 1.28-1.39 (m, 10H), 1.57-1.64 (m, 2H), 2.00-2.07 (q, 2H,J = 7.0), 2.28-2.33 (t, 2H,J = 7.5), 3.67 (s, 3H), 4.91-5.02 (m, 2H), 5.74-5.88 (m, 1H);13C NMRδ 56.7, 61.3, 65.5, 127.8, 127.9, 128.4, 137.0, 156.1, 172.2
1 H NMR (CDCl3 )δ 1.28-1.39 (m, 10H), 1.57-1.64 (m, 2H), 2.00-2.07 (q, 2H,J = 7.0), 2.28-2.33 (t, 2H,J = 7.5 ), 3.67 (s, 3 H), 4.91-5.02 (m, 2 H), 5.74-5.88 (m, 1 H);13 C NMRδ 56.7, 61.3, 65.5, 127.8, 127.9, 128.4, 137.0, 156.1, 172.2
MethylMethyl 10- 10-oxodecanoateoxodecanoate (2-1)의 제조: Preparation of (2-1):
둥근 플라스크에 담긴 디클로로메탄(dichloromethane, DCM, 150 ml)에 화학식1-1의 화합물 (1000mg, 5.043mmol)을 녹인 후, -78℃로 온도를 낮춘 후 오존 발생기를 통해 오존을 주입하기 시작한다. 오존이 주입된 후 TLC의 변화 경향과 혼합용액의 색이 투명한 색에서 점차 푸른색으로 변화하는 것을 통해 반응의 정도를 파악할 수 있다. 화학식 1-1의 화합물의 양이 많아져서 농도가 높아지면 혼합용액이 얼어버리는 문제가 생길 수 있기 때문에 일정 농도 이하로 유지해야 반응을 원활하게 진행할 수 있다. 40분 정도 교반 후 TLC를 통해 생성물질이 모두 사라진 것을 확인하여 -78℃를 유지한 상태에서 아르곤 가스를 5분 가량 용액내로 버블링하여 혼합용액 내의 잔여 O3를 모두 제거하고, 푸른색이 모두 사라진 것을 확인한 후 트리페닐포스핀(triphenylphosphine, PPh3, 1587mg, 6.051mmol)을 투입하고 상온으로 승온하여 교반한다. 8시간 정도 후에 TLC를 통해 반응이 모두 진행된 것을 확인하면 brine (200ml X 3)으로 씻어낸 후에 MgSO4를 투입하고 필터로 침전물을 제거한 후 잔여 유기층을 감압농축기를 통해 모든 용매를 제거하여 농축한다. 농축된 물질을 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 원하는 생성물 methyl 10-oxodecanoate (화학식2-1) 를 92% 수율의 투명한 액체상으로 얻었다 (931mg, 4.649mmol).After dissolving the compound of Formula1-1 (1000mg, 5.043mmol) in dichloromethane (150 ml) in a round flask, the temperature was lowered to -78 ° C and ozone was injected through an ozone generator. After ozone injection, the degree of reaction can be grasped by the trend of TLC change and the color of mixed solution gradually changes from transparent color to blue color. If the amount of the compound of Formula 1-1 is increased to increase the concentration, the mixed solution may freeze. Therefore, the reaction may be smoothly carried out by maintaining the concentration below a certain concentration. After stirring for about 40 minutes, all the material disappeared through TLC, and argon gas was bubbled into the solution for about 5 minutes while maintaining -78 ° C to remove all remaining O3 in the mixed solution. After confirming that disappeared triphenylphosphine (triphenylphosphine, PPh3 , 1587mg, 6.051mmol) was added and the temperature was raised to room temperature and stirred. After 8 hours, after confirming that the reaction proceeded through TLC, washed with brine (200ml X 3), MgSO4 was added, the precipitate was removed with a filter, and the remaining organic layer was concentrated by removing all solvents through a vacuum concentrator. The concentrated material was purified by column chromatography to give the desired product methyl 10-oxodecanoate (Formula2-1 ) as a clear liquid phase in 92% yield (931 mg, 4.649 mmol).
1H NMR (CDCl3)δ 1.30 (br s, 8H), 1.62 (br s, 2H), 2.28-2.34 (t, 2H,J = 7.5), 2.40-2.46 (td, 2H,J = 1.7 and 7.3), 3.68 (s, 3H), 9.76-7.78 (t, 1H,J = 1.8);13C NMRδ 22.0, 24.9, 29.0, 29.0, 29.1, 29.1, 34.0, 43.9, 51.5, 174.3, 203.0
1 H NMR (CDCl3 )δ 1.30 (br s, 8H), 1.62 (br s, 2H), 2.28-2.34 (t, 2H,J = 7.5), 2.40-2.46 (td, 2H,J = 1.7 and 7.3 ), 3.68 (s, 3 H), 9.76-7.78 (t, 1 H,J = 1.8);13 C NMRδ 22.0, 24.9, 29.0, 29.0, 29.1, 29.1, 34.0, 43.9, 51.5, 174.3, 203.0
MethylMethyl 10- 10-hydroxyhydroxy-11--11-nitroundecanoatenitroundecanoate (3-1)의 제조: Preparation of (3-1):
둥근 플라스크에 화학식2-1의 화합물(865mg, 4.319mmol)를 과량의 나이트로메탄(nitromethane, MeNO2, 7.0ml, 129.752mmol)에 용해한 후 0℃를 유지한 상태에서 수산화나트륨(sodium hydroxide, NaOH, 190mg, 4.751mmol)을 천천히 투입한다. 건조된 sodium nitronate 는 작은 마찰이나 열에 의해서 폭발할 수 있기 때문에 과량의 나이트로메탄 내부에서 수산화나트륨이 투입될 수 있도록 특별히 주의를 기울인다. 1시간 정도 교반 후에 TLC를 통해 출발물질이 모두 사라진 것을 확인하면 디에틸에터(diethyl ether, 30ml)로 희석시킨 후에 포화 NH4Cl 수용액 2방울 정도 (0.03ml X 2) 투입하여 잔여 수산화나트륨을 중화시킨다. 그 후 MgSO4를 투입하고 필터로 침전물을 제거한 후 잔여 유기층을 감압농축기를 통해 모든 용매를 제거하여 농축하여 원하는 생성물 methyl 10-hydroxy-11-nitroundecanoate (화학식3-1) 을 98% 수율로 얻었다 (1103mg, 4.221mmol).Compound of formula2-1 in a round flask (865mg, 4.319mmol) was dissolved in excess of nitromethane (MeNO2 , 7.0ml, 129.752mmol) and slowly added sodium hydroxide (sodium hydroxide, NaOH, 190mg, 4.751mmol) at 0 ℃. do. Special attention should be given to the introduction of sodium hydroxide in excess of nitromethane, since dried sodium nitronate can be exploded by minor friction or heat. After stirring for about 1 hour, confirm that all starting materials disappeared through TLC. After dilution with diethyl ether (30 ml), 2 drops of saturated NH4 Cl aqueous solution (0.03 ml X 2) was added to the remaining sodium hydroxide. Neutralize Then, MgSO4 was added, the precipitate was removed by a filter, and the remaining organic layer was concentrated by removing all the solvent through a vacuum concentrator to obtain the desired product methyl 10-hydroxy-11-nitroundecanoate (Formula3-1 ) in 98% yield ( 1103 mg, 4.221 mmol).
1H NMR (CDCl3)δ 1.31 (br s, 10H), 1.47-1.51 (m, 2H), 1.58-1.64 (m, 2H), 2.28-2.33 (t, 2H,J = 7.5), 2.52-2.55 (m, 1H), 3.67 (s, 3H), 4.31-4.46 (m, 3H);13C NMRδ 24.9, 25.1, 29.0, 29.1, 29.1, 29.2, 33.6, 34.1, 51.5, 68.6, 80.6, 174.4
1 H NMR (CDCl3 )δ 1.31 (br s, 10H), 1.47-1.51 (m, 2H), 1.58-1.64 (m, 2H), 2.28-2.33 (t, 2H,J = 7.5), 2.52-2.55 (m, 1 H), 3.67 (s, 3 H), 4.31-4.46 (m, 3 H);13 C NMRδ 24.9, 25.1, 29.0, 29.1, 29.1, 29.2, 33.6, 34.1, 51.5, 68.6, 80.6, 174.4
MethylMethyl 11- 11-nitroundecnitroundec-10--10-enoateenoate (4-1)의 제조: Preparation of (4-1):
둥근 플라스크에 담긴 디클로로메탄 (10ml)에 화학식3-1의 화합물 (1042mg, 3.988mmol)과 트리에틸아민(triethylamine, TEA, 1.11ml, 7.975mmol)을 용해한 후 0℃를 유지한 상태에서 methanesulfonyl chloride (MsCl, 0.34ml, 4.386mmol)를 천천히 투입한다. 10분 가량 교반한 후 TLC를 통해 출발물질이 모두 사라진 것을 확인한 후, 포화 NaHCO3 수용액 (20ml X 2)와 brine (20ml X 2)으로 씻어낸 후 MgSO4를 투입하고 필터로 침전물을 제거한 후 잔여 유기층을 감압농축기를 통해 모든 용매를 제거하여 농축한다. 농축된 물질은 컬럼크로마토그래피로 정제하여 원하는 생성물 methyl 11-nitroundec-10-enoate (화학식4-1) 를 97% 수율로 얻었다 (942mg, 3.872mmol).Methanesulfonyl chloride (10m) was dissolved in dichloromethane (10ml) and the compound of formula3-1 (1042mg, 3.988mmol) and triethylamine (triethylamine, TEA, 1.11ml, 7.975mmol) were kept at 0 ° C. MsCl, 0.34 ml, 4.386 mmol) was added slowly. After stirring for about 10 minutes to confirm that all the starting material disappeared through TLC, washed with saturated NaHCO3 aqueous solution (20ml X 2) and brine (20ml X 2), MgSO4 was added and the precipitate was removed by a filter and remaining The organic layer is concentrated by removing all solvent through a vacuum concentrator. The concentrated material was purified by column chromatography to obtain the desired product methyl 11-nitroundec-10-enoate (Formula4-1 ) in 97% yield (942 mg, 3.872 mmol).
1H NMR (CDCl3)δ 1.31 (br s, 10H), 1.46-1.53 (m, 2H), 1.57-1.64 (m, 2H), 2.23-2.28 (t, 2H,J = 8.2), 2.28-2.33 (t, 2H,J = 7.6), 3.67 (s, 3H), 6.96-7.01 (d, 1H,J = 13.4), 7.23-7.33 (m, 1H);13C NMRδ 27.7, 28.4, 29.0, 29.0, 29.0, 29.1, 29.1, 34.0, 51.5, 139.6, 142.8, 174.3
1 H NMR (CDCl3 )δ 1.31 (br s, 10H), 1.46-1.53 (m, 2H), 1.57-1.64 (m, 2H), 2.23-2.28 (t, 2H,J = 8.2), 2.28-2.33 (t, 2H,J = 7.6), 3.67 (s, 3H), 6.96-7.01 (d, 1H,J = 13.4), 7.23-7.33 (m, 1H);13 C NMRδ 27.7, 28.4, 29.0, 29.0, 29.0, 29.1, 29.1, 34.0, 51.5, 139.6, 142.8, 174.3
MethylMethyl 11- 11-nitroundecanoatenitroundecanoate (5-1)의 제조: Preparation of (5-1):
바이알(vial)에 담긴 디클로로메탄 (1.5ml)에 화학식4-1의 화합물 (213mg, 0.875mmol)을 용해시킨 후 10wt% palladium on carbon (Pd/C, 11mg)을 투입한다. Autoclave를 사용하여 수소의 기압을 3 bar로 유지를 하며 2시간 가량 교반한다. 혼합물은 셀라이트(celite) 필터 패드를 깐 필터를 통과시켜 금속 촉매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피로 정제하여 원하는 생성물 methyl 11-nitroundecanoate (화학식5-1) 를 73% 수율로 얻었다 (156mg, 0.636mmol).After dissolving the compound of formula4-1 (213 mg, 0.875 mmol) in dichloromethane (1.5 ml) contained in a vial, 10 wt% palladium on carbon (Pd / C, 11 mg) was added. The autoclave is used to maintain hydrogen at 3 bar and stir for about 2 hours. The mixture was passed through a filter with a celite filter pad to remove the metal catalyst and purified by column chromatography to obtain the desired product methyl 11-nitroundecanoate (Formula5-1 ) in 73% yield (156 mg, 0.636 mmol). .
1H NMR (CDCl3)δ 1.28-1.34 (m, 12H), 1.59-1.64 (m, 2H), 1.96-2.05 (m, 2H), 2.28-2.33 (t, 2H,J = 7.5), 3.67 (s, 3H), 4.36-4.40 (t, 2H,J = 7.0);13C NMRδ 24.9, 26.2, 27.4, 28.8, 29.1, 29.1, 29.1, 29.2, 34.1, 51.5, 75.7, 174.3
1 H NMR (CDCl3 )δ 1.28-1.34 (m, 12H), 1.59-1.64 (m, 2H), 1.96-2.05 (m, 2H), 2.28-2.33 (t, 2H,J = 7.5), 3.67 ( s, 3H), 4.36-4.40 (t, 2H,J = 7.0);13 C NMRδ 24.9, 26.2, 27.4, 28.8, 29.1, 29.1, 29.1, 29.2, 34.1, 51.5, 75.7, 174.3
UndecanedioicUndecanedioicacidacid (6)의 제조: (6) Manufacturing:
둥근 플라스크에 화학식5-1의 화합물 (66mg, 0.269mmol)을 진한 염산 (conc.HCl, 20ml)에 용해시킨 후 reflux를 한다. 12시간 가량 교반한 후에 rotary evaporator를 통해 건조시킨 후 소량의 물을 이용하여 재결정하여 원하는 생성물 undecanedioic acid6 을 88% 수율의 하얀색 고체상으로 얻었다. (51mg, 0.237mmol) Mp 99-102oC;1H NMR (CDCl3)δ 1.31 (br s, 10H), 1.59-1.66 (m, 4H), 2.33-2.38 (t, 4H,J = 7.4);13C NMRδ 24.6, 28.8, 28.8, 28.9, 28.9, 29.0, 33.9, 33.9, 179.9, 180.1
In a round flask, the compound of formula5-1 (66 mg, 0.269 mmol) was dissolved in concentrated hydrochloric acid (conc.HCl, 20 ml) and refluxed. After stirring for about 12 hours, dried through a rotary evaporator and recrystallized using a small amount of water to give the desired product undecanedioic acid6 as a white solid in 88% yield. (51 mg, 0.237 mmol) Mp 99-102o C;1 H NMR (CDCl3 )δ 1.31 (br s, 10 H), 1.59-1.66 (m, 4H), 2.33-2.38 (t, 4H,J = 7.4);13 C NMRδ 24.6, 28.8, 28.8, 28.9, 28.9, 29.0, 33.9, 33.9, 179.9, 180.1
MethylMethyl 11- 11-nitroundecanoatenitroundecanoate (7-1)의 제조: Preparation of (7-1):
바이알(vial)에 담긴 디클로로메탄 (1.5ml)에 화학식4-1의 화합물 (80mg, 0.329mmol)을 용해시킨 후 10wt% palladium on carbon (Pd/C, 10mg)을 투입한다. 오토클레이브를 사용하여 수소의 기압을 25 bar로 유지를 하며 12시간 가량 교반한다. 혼합물은 celite 필터 pad를 깐 필터를 통과시켜 금속 촉매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피로 정제하여 원하는 생성물 methyl 11-nitroundecanoate (화학식7-1)을 72% 수율로 얻었다 (51mg, 0.237mmol).After dissolving the compound of Formula4-1 (80mg, 0.329mmol) in dichloromethane (1.5ml) in a vial (10ml) is added 10wt% palladium on carbon (Pd / C, 10mg). The autoclave is used to maintain the atmospheric pressure of hydrogen at 25 bar and stir for about 12 hours. The mixture was filtered through a celite filter pad to remove the metal catalyst and purified by column chromatography to obtain the desired product methyl 11-nitroundecanoate (Formula7-1 ) in 72% yield (51 mg, 0.237 mmol).
1H NMR (CDCl3)δ 1.28 (br s, 12H), 1.38-1.43 (m, 2H), 1.59-1.64 (m, 2H), 2.28-2.33 (t, 2H,J = 7.5), 2.65-2.70 (t, 2H,J = 6.9)
1 H NMR (CDCl3 )δ 1.28 (br s, 12H), 1.38-1.43 (m, 2H), 1.59-1.64 (m, 2H), 2.28-2.33 (t, 2H,J = 7.5), 2.65-2.70 (t, 2H,J = 6.9)
11-11-AminoundecanoicAminoundecanoicacidacidhydrochloridehydrochloride (8)의 제조: (8) Manufacturing:
둥근 플라스크에 화학식7-1의 화합물 (41mg, 0.190mmol)을 진한 염산(conc.HCl, 15ml)에 용해시킨 후 reflux를 한다. 12시간 가량 교반한 후에 감압농축기를 통해 건조시킨 후 소량의 물을 이용하여 재결정하여 원하는 생성물 11-aminoundecanoic acid의 염산염 형태인 11-aminoundecanoic acid hydrochloride (화학식8)을 84% 수율로 얻었다 (38mg, 0.160mmol).In a round flask, the compound of formula7-1 (41 mg, 0.190 mmol) was dissolved in concentrated hydrochloric acid (conc.HCl, 15 ml) and refluxed. After stirring for about 12 hours, the resultant was dried through a vacuum concentrator and recrystallized using a small amount of water to obtain 11-aminoundecanoic acid hydrochloride (Formula8 ), a hydrochloride of the desired product 11-aminoundecanoic acid, in 84% yield (38 mg, 0.160). mmol).
1H NMR (DMSO)δ 1.25 (br s, 12H), 1.46-1.57 (m, 4H), 2.16-2.22 (t, 2H,J = 7.2), 2.70-2.76 (q, 2H,J = 6.7) );13C NMRδ 24.5, 25.4, 25.9, 28.4, 28.4, 28.4, 28.5, 28.5, 33.7, 46.7, 174.51 H NMR (DMSO)δ 1.25 (br s, 12H), 1.46-1.57 (m, 4H), 2.16-2.22 (t, 2H,J = 7.2), 2.70-2.76 (q, 2H,J = 6.7)) ;13 C NMRδ 24.5, 25.4, 25.9, 28.4, 28.4, 28.4, 28.5, 28.5, 33.7, 46.7, 174.5
Claims (10)
Translated fromKorean1) 화학식 1의 운데실렌산 또는 그 에스터를 환원적 가오존분해반응을 수행하여 화학식 2의 화합물을 제조하는 제1단계;
2) 화학식 2의 화합물과 나이트로메탄의 혼합물에 염기를 투입함으로써 헨리반응을 수행하여 화학식 3의 화합물을 제조하는 제2단계;
3) 화학식 3의 화합물의 하이드록시기에 이탈기를 도입하였다가 제거하는 제거반응을 수행하여 화학식 4의 화합물을 제조하는 제3단계; 및
4) 화학식 4의 화합물을 전이금속 촉매하에서 수소와 접촉시키는 환원반응을 수행하여 화학식 7의 화합물을 제조하는 제4단계를 포함하는 화학식 7로 표시되는 11-아미노운데카논산 또는 그의 에스터 유도체를 제조하는 방법:
[반응식 1]
(상기 반응식 1에 있어서, R은 H 또는 C1~C10의 직쇄형, 분쇄형 또는 고리형 알킬기 또는 C1~C10의 아릴기 또는 C1~C10의 아랄킬기임).
As shown in Scheme 1,
1) a first step of preparing a compound of formula 2 by performing a reductive ozone decomposition reaction of undecylenic acid of formula 1 or its ester;
2) a second step of preparing a compound of Formula 3 by performing a Henry reaction by adding a base to a mixture of the compound of Formula 2 and nitromethane;
3) preparing a compound of Formula 4 by performing a removal reaction of introducing and removing a leaving group into the hydroxyl group of the compound of Formula 3; And
4) preparing 11-aminoundecanoic acid or an ester derivative thereof represented by Formula 7 comprising a fourth step of preparing a compound of Formula 7 by performing a reduction reaction of contacting a compound of Formula 4 with hydrogen under a transition metal catalyst; How to:
[Reaction Scheme 1]
(In the above Reaction Scheme 1, R is H or C1 ~ C10 linear, crushed or cyclic alkyl group or C1 ~ C10 aryl group or C1 ~ C10 aralkyl group).
According to claim 1, wherein the 11-aminoundecanoic acid ester derivative of Formula 7 obtained in the fourth step is prepared as a compound of 11-aminoundecanoic acid or its ammonium salt or its carboxyl salt form through a hydrolysis reaction A method for producing 11-aminoundecanoic acid or an ester derivative thereof, characterized in that.
The method of claim 1, wherein the reductive ozone decomposition reaction in the first step is dichloromethane (CH2 Cl2 ), chloroform (CHCl3 ), carbon tetrachloride (CCl4 ), methanol, ethanol, Diethyl ether, diisopropyl ether, acetone, tetrahydrofuran, n-pentane, n-hexane, n-heptane, ethyl acetate, dimethyl formamide (DMF) and acetic acid ), Using one organic solvent selected from the group consisting of PPh3 , P (isopropyl)3 , TEA (triethyl amine), DMS (dimethyl sulfide), Zn, Zn-AcOH, BH3 , thiourea , Pd-H2 , Pt-H2 , Ni-H2 , Na2 SO3 , K2 SO3 , Ag2 SO3 , NaHSO3 , KHSO3 , Mg (HSO3 )2 , KI, HI, AgI, A method for producing 11-aminoundecanoic acid or an ester derivative thereof, characterized by reducing work up using one selected from the group consisting of tetracyanoethylene (TCNE) and tin chloride (SnCl2 ).
The method of claim 1, wherein the base used in the Henry reaction in the second step is sodium acetate, sodium carbonate, sodium bicarbonate, sodium phosphate, sodium hydroxide, lithium acetate, lithium carbonate, lithium carbonate, lithium phosphate, lithium hydroxide, It is selected from an inorganic base group consisting of potassium acetate, potassium carbonate, potassium hydrogen carbonate, potassium phosphate, potassium hydroxide, cesium acetate, cesium carbonate, cesium hydroxide, calcium carbonate, calcium hydrogen carbonate, calcium hydroxide, barium carbonate, barium hydroxide and the like. 11-amino undecanoic acid or ester derivative thereof.
The leaving group used in the third step is Ms (mesyl; SO2 Me), Ts (tosyl; SO2 C2 6H4 CH3 ), Ns (nosyl; SO2 C6 H4 NO2 ), Bs (brosyl; SO2 C6 H4 Br), Tf (tryflyl; SO2 CF3 ), SO2 F (fluorosulfonate) and SO2 C4 H9 (nonaflate) 11-aminoundecanoic acid or ester derivative thereof.
The method of claim 1, wherein the transition metal catalyst used in the fourth step comprises one selected from the group consisting of Pd, Pt, Ni, Ru and Rh, characterized in that the pressure is maintained between 10 ~ 100 bar 11-Aminoundecanoic acid or ester derivative thereof.
The method of claim 1, wherein the compound of Formula 1 is obtained from castor oil.
1) 화학식 4의 화합물을 전이금속 촉매하에서 수소와 접촉시키는 환원반응을 수행하여 화학식 5의 화합물을 제조하는 단계; 및
2) 화학식 5의 화합물을 산 조건하에서 네프 반응을 수행하여 화학식 6의 화합물을 제조하는 단계를 포함하는 제조방법을 통해서 화학식 6의 운데칸디오산(undecanedioic acid)를 제조하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 11-아미노운데카논산 또는 그의 에스터 유도체를 제조하는 방법:
[반응식 2]
(상기 반응식 1에 있어서, R은 H 또는 C1~C10의 직쇄형, 분쇄형 또는 고리형 알킬기 또는 C1~C10의 아릴기 또는 C1~C10의 아랄킬기임).
The method of claim 1, wherein the compound of Formula 4 in Scheme 1, as in Scheme 2,
1) preparing a compound of formula 5 by performing a reduction reaction of contacting a compound of formula 4 with hydrogen under a transition metal catalyst; And
2) 11, characterized in that it is used to prepare the undecanedioic acid (Undecanedioic acid) of the formula (6) through a process comprising the step of preparing a compound of the formula (6) by carrying out the neph reaction of the compound of the formula (5) A method for preparing aminoundecanoic acid or an ester derivative thereof:
[Reaction Scheme 2]
(In the above Reaction Scheme 1, R is H or C1 ~ C10 linear, crushed or cyclic alkyl group or C1 ~ C10 aryl group or C1 ~ C10 aralkyl group).
The method for preparing 11-aminoundecanoic acid or an ester derivative thereof according to claim 8, wherein the pressure under which the reduction reaction is performed in the step of preparing the compound of Formula 5 is 1 to 10 bar.
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