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KR20040012533A - 광학활성 할로게노히드록시프로필 화합물 및 글리시딜화합물의 제조법 - Google Patents

광학활성 할로게노히드록시프로필 화합물 및 글리시딜화합물의 제조법 Download PDF

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KR20040012533A
KR20040012533A KR1020030052546A KR20030052546A KR20040012533A KR 20040012533 A KR20040012533 A KR 20040012533A KR 1020030052546 A KR1020030052546 A KR 1020030052546A KR 20030052546 A KR20030052546 A KR 20030052546A KR 20040012533 A KR20040012533 A KR 20040012533A
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후루까와요시로
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다이소 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 고광학순도의 광학활성 1-할로게노-2-히드록시프로필 화합물 또는 고광학순도의 광학활성 글리시딜 화합물을 고수율로 제조하는 방법에 관한 것으로,
광학활성 에피할로히드린에 하기 식
[화학식 6]
(식 중, n 은 0, 1 또는 2 를 의미하고, Z1, Z2, Z3및 Z4는 수소원자, 할로겐원자, 니트로기, 치환 또는 비치환 알킬기 등을 의미하고, A 는 상대 이온 (counter ion) 을 의미하고, M 은 금속이온을 의미한다)
으로 표시되는 금속착체 촉매 하에서, 물, 페놀 등의 구핵제를 반응시켜 광학활성 1-할로게노-2-히드록시프로필 화합물을 위치선택적으로 제조하고, 이어서, 염기성 시제를 작용시켜 광학활성 글리시딜 화합물을 제조하는 방법이다.

Description

광학활성 할로게노히드록시프로필 화합물 및 글리시딜 화합물의 제조법 {A PROCESS FOR PREPARATION OF OPTICALLY ACTIVE HALOGENOHYDROXYPROPYL COMPOUND AND GLYCIDYL COMPOUND}
본 발명은 의약, 농약 등 합성중간체로서 유용한 광학활성 1-할로게노-2-히드록시프로필 화합물 및 광학활성 글리시딜 화합물의 제조법에 관한 것이다.
에피할로히드린에서 1-할로게노-2-히드록시프로필 화합물을 거쳐 글리시딜 화합물로 유도하는 것을 기반으로 하는 제조법은 예전부터 다양하게 보고되고 있다.
그러나, 그 대부분은 라세미체의 에피할로히드린을 라세미체의 글리시딜 화합물로 유도하는 방법에 관한 것으로, 광학활성체의 에피할로히드린을 광학활성체의 글리시딜 화합물로 유도하는 방법에 관한 보고예는 적다. 그 이유의 하나로는 에피할로히드린 상의 활성위치인 1위치 할로게노메틸렌위치와 3위치 에폭시고리 말단위치에 현저한 활성의 차가 없고 취급이 어려운 것을 들 수 있다.
즉, 하기 반응식에 나타내는 바와 같이, 구핵종과의 반응에서 이론 상으로는 a 경로에 의한 구핵반응이 우선되고, [Ⅰ] 또는 [Ⅱ] 를 선택적으로 부여한다고 되어 있지만, 실제, 이 선택성은 완전하지 않아 b 경로에 의한 반응을 거쳐 [Ⅲ] 을 부생하여 결과적으로 목적생성물 [Ⅱ] 의 광학순도가 저하된다.
[반응식]
(상기 식에서, X' 는 할로겐원자, Nu' 는 구핵종의 잔기이다)
상기 문제를 극복하기 위한 수법도 몇가지 검토되어 있는데, 예컨대, (ⅰ) 광학활성 에피할로히드린과 4-카르바모일메틸페놀을 함수 용매 중, 수산화알칼리 및 제4급암모늄염 존재 하에서 반응시키는 방법 (특허문헌 1 참조), (ⅱ) 광학활성 에피할로히드린과 벤질알콜을 3불화붕소디에틸에테르착체의 존재 하에서 반응시키는 방법 (비특허문헌 1 참조) 등을 들 수 있지만, 모두 원료인 에피할로히드린에 비해 생성물인 글리시딜 화합물의 광학순도가 1 ∼ 2 % 정도 저하되어 있어 여전히 개량의 여지가 남아있다.
또한, 광학활성 에피클로로히드린과 물을 광학활성 코발트 (Ⅲ) 착체 존재 하에서 반응시킨 후, 탄산칼륨으로 처리하는 방법 (비특허문헌 2 참조) 에 의하면, 광학활성 글리시돌을 고광학순도로 얻을 수 있지만, 이 방법으로 반응을 행하기 위해서는 원료인 에피클로로히드린의 입체이성체마다 특정 입체배치를 갖는 고가의광학활성 코발트 (Ⅲ) 착체 촉매를 조제하여 사용해야 하므로, 번잡할 뿐만 아니라 비경제적이다.
(특허문헌 1)
일본 특허공보 평6-37482호
(비특허문헌 1)
Heterocycles, 31, 1715 (1990)
(비특허문헌 2)
J. Am. Chem. Soc. 124. 1307 (2002)
본 발명은 종래기술의 상기 문제점을 감안하여 광학활성 에피할로히드린에서, 그 광학순도를 손상하지 않고, 또한 고효율적으로 광학활성 1-할로게노-2-히드록시프로필 화합물 및 광학활성 글리시딜 화합물을 제조하는 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명자들은 상기 문제점을 해결하기 위해 여러가지 검토를 거듭한 결과, 후기 식으로 표시되는 비키랄 금속착체 촉매 (2) 를 이용함으로써 고수율이고 또한 고광학순도로 광학활성 1-할로게노-2-히드록시프로필 화합물 및 광학활성 글리시딜 화합물을 제조하는 새로운 방법을 발견하고 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
본 발명은 즉, 하기 식 (1)
(식 중, X 는 할로겐 원자를 의미한다)
로 표시되는 광학활성 에피할로히드린에 하기 식 (2)
(식 중, n 은 0, 1 또는 2 의 정수를 의미하고, Y1, Y2및 Y3은 동일 또는 상이하고, 수소원자, 할로겐원자, 니트로기, 치환 또는 비치환 알킬기, 치환 또는 비치환 아릴기, 아실기 또는 알콕시카르보닐기를 의미하고, 또한, Y1과 Y2, 혹은 Y2와 Y3은 서로 일체가 되고, 그들이 결합하는 탄소원자와 함께 고리를 형성해도 되고, A 는 상대 이온을 의미하며, 그리고 M 은 금속이온을 의미한다)
로 표시되는 금속착체 촉매의 존재 하에서 하기 식 (3)
NU-Q (3)
(식 중, Nu 는 치환기를 갖는 헤테로원자를 의미하고, 그리고 Q 는 수소원자 또는 치환기를 갖는 규소원자를 의미한다)
으로 표시되는 구핵제를 반응시켜 하기 식 (4)
(식 중, X 및 Nu 는 상기 기재와 동일한 것을 의미한다)
로 표시되는 광학활성 1-할로게노-2-히드록시프로필 화합물을 위치선택적으로 제조하는 방법, 그리고 이어서 해당 화합물에 염기성 시제를 작용시켜 하기 식 (5)
(식 중, Nu 는 상기 기재와 동일한 것을 의미한다)
로 표시되는 광학활성 글리시딜 화합물을 제조하는 방법을 포함하는, 광학활성 1-할로게노-2-히드록시프로필 화합물 및 광학활성 글리시딜 화합물의 제조법에 관한 것이다.
이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
우선, 광학활성 에피할로히드린 (1) 에 금속착체 촉매 (2) 의 존재 하에서, 구핵제 (3) 를 반응시켜 광학활성 1-할로게노-2-히드록시프로필 화합물 (4) 을 얻는 공정에 대하여 이하에 설명한다.
식 (1) 에서, X 가 염소원자 또는 브롬원자인 광학활성 에피할로히드린이 바람직하게 사용된다.
식 (2) 의 금속착체 촉매에서, Y1이 수소원자이고, Y2및 Y3이 서로 일체가 되고, 그들이 결합하는 탄소원자와 함께, 예컨대 치환기를 가질 수 있는 벤젠고리, 시클로헥센고리 등의 고리를 형성하는 해당 금속착체 촉매가 바람직하고, 그리고 특히 바람직한 금속착체 촉매는 하기 식 (6) 으로 표시된다.
(식 중, n 은 0, 1 또는 2 의 정수를 의미하고, Z1, Z2, Z3및 Z4는 동일 또는 상이하고, 수소원자, 할로겐원자, 니트로기, 직쇄, 치환 또는 비치환 알킬기, 치환 또는 비치환 아르알킬기, 치환 또는 비치환 아릴기, 치환 또는 비치환 알킬옥시기, 치환 또는 비치환 아르알킬옥시기, 또는 치환 또는 비치환 아릴옥시기를 의미하고, 또한, Z1과 Z2, Z2와 Z3혹은 Z3과 Z4는 서로 일체가 되고, 그들이 결합하는 탄소원자와 함께 고리를 형성할 수 있고, A 는 상대 이온을 의미하며, 그리고 M 은 금속이온을 의미한다)
상기 식 (6) 에서, Z1, Z2, Z3및 Z4는 예컨대 수소원자, 불소원자, 염소, 브롬, 요오드 등의 할로겐원자, 니트로기, 메틸, 에틸, n-프로필, 이소프로필, 2,2-디메틸프로필, n-부틸, sec-부틸, tert-부틸, n-헵틸, n-헥실 등의 탄소수 1∼ 6 의 직쇄 또는 분지 알킬기, 시클로펜틸, 시클로헥실 등의 탄소수 3 ∼ 7 의 고리형상 알킬기, 트리플루오로메틸, 퍼플루오로-tert-부틸 등의 치환 알킬기, 벤질, 4-메틸벤질, 쿠메닐 등의 치환 또는 비치환 아르알킬기, 페닐, 4-메틸페닐, 1-나프틸, 2-나프틸 등의 치환 또는 비치환 아릴기, 메톡시, 에톡시, tert-부톡시, 트리플루오로메톡시, 퍼플루오로-tert-부톡시 등의 치환 또는 비치환 알킬옥시기, 벤질옥시, 4-메틸벤질옥시 등의 치환 또는 비치환 아르알킬옥시기, 페녹시, 4-메틸페녹시 등의 치환 또는 비치환 아릴옥시기를 들 수 있다. 또한, Z1과 Z2, Z2와 Z3, 혹은 Z3과 Z4는 서로 일체가 되고, 그들이 결합하는 탄소원자와 함께, 예컨대 벤젠고리, 시클로헥센고리 등의 고리를 형성할 수 있다. 또한, 해당 고리는 치환기를 가질 수 있다.
Z1∼ Z4에서의 바람직한 기는 Z1, Z2, Z3, Z4가 모두 수소원자, Z1, Z2, Z3이 수소원자이고, 그리고 Z4가 tert-부틸기, 혹은 Z1및 Z3이 수소원자이고, 그리고 Z2및 Z4가 tert-부틸기이다.
또한, 해당 금속착체 촉매를 폴리머, 실리카겔, 알루미나, 제올라이트 등의 불용성 담체에 에테르 결합이나 메틸렌 쇄를 통하여 고정화시켜 이용하는 것도 바람직한 예의 하나이다.
식 (2) 또는 식 (6) 의 금속착체 촉매에서, A 로 표시되는 상대 이온으로는, 예컨대 나이트레이트, 플루오리드, 클로라이드, 브로마이드 등의 할로겐원자, 펜타플루오로-tert-부톡시 등의 치환 알콕시드, 펜타플루오로페녹시드, 2,4,6-트리니트로페녹시드 등의 치환 아릴옥시드, 아세테이트, n-부틸레이트, 트리플루오로아세테이트, 트리클로로아세테이트 등의 치환 또는 비치환 알킬카르보네이트, 페닐아세테이트, 4-니트로페닐아세테이트, 3,5-디플루오로페닐아세테이트 등의 치환 또는 비치환 아르알킬카르보네이트, 벤조에이트, 펜타플루오로벤조에이트, 2,4-디니트로벤조에이트 등의 치환 또는 비치환 아릴카르보네이트, 메탄술포네이트, 트리플루오로메탄술포네이트, (±)-캄파술포네이트 등의 치환 또는 비치환 알킬술포네이트, 벤젠술포네이트, p-톨루엔술포네이트, 3-니트로벤젠술포네이트 등의 치환 또는 비치환 아릴술포네이트를 들 수 있다. 바람직한 상대 이온은 아세테이트, n-부틸레이트, (±)-캄파술포네이트, 메탄술포네이트, p-톨루엔술포네이트 및 트리플루오로메탄술포네이트이다.
식 (2) 또는 식 (6) 의 금속착체 촉매에서, M 으로 표시되는 금속이온은 특별히 한정되는 것은 아니고, 예컨대 알루미늄이온, 티탄이온, 바나듐이온, 크롬이온, 망간이온, 철이온, 코발트이온, 니켈이온, 구리이온, 아연이온, 몰리브덴이온, 루테늄이온, 로듐이온, 텅스텐이온 등을 들 수 있고, 바람직하게는 바나듐이온, 크롬이온, 망간이온, 철이온, 코발트이온, 니켈이온, 몰리브덴이온, 루테늄이온 또는 텅스텐이온이다. 또한, 각각의 금속이온은 (Ⅱ) ∼ (Ⅳ) 중 어느 하나의 산화상태에 상당한다. 특히 바람직하게는 크롬이온 (Ⅲ), 코발트이온 (Ⅲ) 이다.
또한, 예컨대 코발트 (Ⅲ) 착체는 하기 식 (8)
(식 중, n, Z1, Z2, Z3및 Z4는 식 (6) 과 동일한 것을 의미한다)
로 표시되는 코발트 (Ⅱ) 착체를 상기 기재한 A 로 표시되는 전자흡인성 치환기에 수소원자가 결합한 것에 상당하는 산시제의 존재 하에서, 적당한 용매 중, 실온에서 공기산화함으로써 용이하게 조제할 수 있다.
이 때, 산시제의 사용량은 코발트 (Ⅱ) 착체에 대하여 1 ∼ 10 당량, 바람직하게는 1 ∼ 2 당량이다. 또한, 코발트 (Ⅱ) 착체는 공지의 반응, 즉 알킬디아민류 1 당량과 살리실알데히드류 2 당량을 커플링하여 얻어지는 살렌 배위자와 아세트산코발트 (Ⅱ) 4수화물을 혼합하는 착체형성반응에서 용이하게 조제할 수 있다.
그 외 본 발명에 이용되는 금속착체는 공지의 방법으로 용이하게 조제할 수 있다.
본 발명에서의 금속착체 촉매의 사용량은 광학활성 에피할로히드린에 대하여 0.1 ∼ 10 몰%, 바람직하게는 1 ∼ 5 몰% 이다. 또한, 코발트 (Ⅲ) 착체에 대해서는 상기 기재한 방법으로 코발트 (Ⅱ) 착체에서 공기 산화한 후, 그 용액을 정제하지 않고 그대로 반응에 이용할 수도 있다. 또한, 금속착체 촉매의 단독 사용으로 본 반응을 진행시키는 것이 충분히 가능하지만, N,N-디이소프로필에틸아민, 트리이소부틸아민 등의 부피가 큰 3급 아민 0.1 ∼ 100 몰% 양을 첨가하면 반응이 촉진된다.
식 (3) 의 구핵제에서 Nu 로 표시되는 치환기는 치환기를 갖는 헤테로원자라면, 특별히 한정되는 것은 아니고, 예컨대, 산소원자, 황원자, 셀렌원자, 질소원자, 인원자 또는 비소원자 등의 헤테로원자에 치환 또는 비치환 알킬기, 치환 또는 비치환 아르알킬기, 치환 또는 비치환 아릴기, 치환 또는 비치환 알킬카르보닐기, 치환 또는 비치환 아르알킬카르보닐기, 치환 또는 비치환 아릴카르보닐기 등이 치환된 것을 들 수 있다. 또한, Q 로 표시되는 치환기로는 수소원자, 트리메틸실릴, 트리에틸실릴, 트리이소프로필실릴 등의 직쇄 또는 분지 알킬실릴기를 들 수 있다.
바람직한 구핵제는 하기 식 (7) 로 표시된다.
R-OH(7)
(식 중, R 은 수소원자, 직쇄, 분지 또는 고리형상의 알킬기, 직쇄, 분지 또는 고리형상의 알킬카르보닐기, 치환 또는 비치환 아르알킬기, 치환 또는 비치환 아르알킬카르보닐기, 치환 또는 비치환 아릴기, 치환 또는 비치환 아릴카르보닐기를 의미한다)
R 로 표시되는 기의 구체예로는 예컨대 수소원자, 메틸, 에틸, 이소프로필, 시클로펜틸, 시클로헥실 등의 직쇄, 분지 또는 고리형상의 알킬기, 벤질, 3-브로모벤질, 4-메톡시벤질 등의 치환 또는 비치환 아르알킬기, 페닐, 톨릴, 4-플루오로페닐, 2-알릴옥시페닐 등의 치환 또는 비치환 아릴기, 아세틸, 프로피오닐, 부티릴, 피발로일 등의 직쇄 또는 분지 알킬카르보닐기, 페닐아세틸, 2-브로모페닐아세틸 등의 치환 또는 비치환 아르알킬카르보닐기, 벤조일, 2,4,6-트리메틸벤조일, 4-페닐벤조일 등의 치환 또는 비치환 아릴카르보닐기를 들 수 있다.
구핵제의 사용량은 광학활성 에피할로히드린 (1) 에 대해서 0.5 ∼ 2.0 당량, 바람직하게는 0.8 ∼ 1.2 당량이다.
본 반응을 행할 때 사용되는 용매로는 디에틸에테르, 1,2-디메톡시에탄, 테트라히드로푸란, tert-부틸메틸에테르, 시클로펜틸메틸에테르 등의 에테르계 용매, 클로로포름, 디클로로메탄, 1,2-디클로로에탄 등의 염소계 용매, 헥산, 헵탄, 벤젠, 톨루엔 등의 탄화수소계 용매, 아세트산에틸, 아세트산부틸 등의 에스테르계 용매, 아세톤, 2-부타논 등의 케톤계 용매, 디메틸포름아미드, 디메틸술폭시드, 아세토니트릴 등의 비프로톤성 극성용매 또는 이들의 혼합용매 등을 들 수 있고, 바람직하게는 테트라히드로푸란, tert-부틸메틸에테르 등의 에테르계 용매이다. 이들 용매의 사용량은 특별히 제한되지 않는다. 또한, 본 반응은 무용매에서도 행할 수 있다.
본 반응은 -80 ℃ ∼ 용매의 환류온도의 범위에서 이루어지고, 바람직하게는 -50 ∼ 50 ℃, 더욱 바람직하게는 0 ∼ 30 ℃ 에서 이루어진다. 또한, 상압에서도 가압 하에서도 된다.
반응종료 후, 반응액은 별도로 처리하지 않고 다음의 공정에 사용할 수 있다. 또한, 추출, 수세조작 후, 과잉 용매를 감압 하에서 증류제거하고, 잔사를 증류, 재결정, 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피 등의 정제처리를 실시함으로써, 목적물인 광학활성 1-할로게노-2-히드록시프로필 화합물 (4) 을 얻을 수도 있다.
다음으로, 전(前)공정에서 얻어진 광학활성 1-할로게노-2-히드록시프로필 화합물 (4) 을 염기 시제의 존재 하에서 폐환반응시켜 광학활성 글리시딜 화합물 (5) 을 얻는 공정에 대하여 설명한다.
사용할 수 있는 염기 시제로는, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화칼슘 등의 알칼리금속 또는 알칼리토류금속의 수산화물, 탄산나트륨, 탄산칼륨, 탄산칼슘, 탄산세슘 등의 알칼리금속 또는 알칼리토류금속의 탄산염, 나트륨메톡시드, 나트륨에톡시드, 나트륨벤질옥시드, 나트륨페녹시드, 칼륨tert-부톡시드 등의 알칼리금속알콕시드, 나트륨, 칼륨 등의 알칼리금속, 수소화나트륨, 수소화칼륨 등의 수소화알칼리금속, 나트륨아미드, 마그네슘아미드 등의 알칼리금속 또는 알칼리토류금속아미드, 1,1,3,3-테트라메틸구아니딘, 1,5-디아자비시클로[4.3.0]논-5-엔, 1,8-디아자비시클로[5.4.0]-7-운데센 등의 아민류를 들 수 있다. 단, 치환기 Nu 중에 카르보닐기를 포함하는 식 (4) 로 표시되는 화합물에 대해서는 가수분해되므로 상기 기재한 알칼리금속 또는 알칼리토류금속의 수산화물은 사용할 수 없다.
염기 시제의 사용량은 광학활성 1-할로게노-2-히드록시프로필 화합물 (4) 에 대하여 1 당량 이상이고, 바람직하게는 1.1 ∼ 2.0 당량이다.
또한, 염기 시제의 단독 사용으로 본 반응을 진행시키는 것이 충분히 가능하지만, 4-디메틸아미노피리딘, 15-크라운-5,18-크라운-6 등의 크라운에테르, 요오드화나트륨, 요오드화칼륨 등의 요오드화알칼리금속염, 브롬화나트륨, 브롬화칼륨 등의 브롬화알칼리금속염 등의 시약 0.1 ∼ 10 몰% 양을 첨가하면 반응이 촉진된다.
본 반응에 사용할 수 있는 용매는 수용성 용매와 비수용성 용매로 나누어지고, 수용성 용매로는 1,2-디메톡시에탄, 테트라히드로푸란, 1,4-디옥산 등의 에테르계 용제, 디메틸포름아미드, 디메틸술폭시드, 아세토니트릴 등의 비프로톤성 극성용매 또는 이들의 혼합용매를 들 수 있고, 비수용성 용매로는 디에틸에테르, 디이소프로필에테르, tert-부틸메틸에테르 등의 에테르계 용매, 클로로포름, 디클로로메탄, 1,2-디클로로에탄 등의 염소계 용매, 헥산, 헵탄, 벤젠, 톨루엔 등의 탄화수소계 용제 또는 이들의 혼합용매를 들 수 있다. 또한, 이들 용매의 사용량은 특별히 제한은 없다.
비수용성 용매는 염기성 시제를 포함하는 수용액과의 2상계 용매로서도 반응에 사용할 수 있다. 단, 치환기 Nu 중에 카르보닐기를 포함하는 식 (4) 로 표시되는 화합물에 대해서는 가수분해되므로 사용할 수 없다. 수용액으로서 조제할 수 있는 염기성 시제로는 상기 기재한 것 중에서 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화칼슘 등의 알칼리금속 또는 알칼리토류금속의 수산화물, 탄산나트륨, 탄산칼륨, 탄산칼슘 등의 알칼리금속 또는 알칼리토류금속의 탄산염을 들 수 있고, 바람직하게는 수산화나트륨, 수산화칼륨이다. 또한, 2상계 용매 중에서의 반응의 경우, 상관 이동촉매를 사용하면 반응이 현저하게 촉진된다. 사용할 수 있는 상관이동촉매로는 테트라부틸암모늄클로라이드, 테트라부틸암모늄브로마이드, 벤질트리메틸암모늄브로마이드, 벤질트리에틸암모늄클로라이드, 벤질트리부틸암모늄클로라이드, 메틸트리옥틸암모늄클로라이드, 테트라옥틸암모늄브로마이드, N-벤질키늄클로라이드 등의 4급암모늄염, 테트라부틸포스포늄클로라이드, 테트라부틸포스포늄브로마이드, 테트라페닐포스포늄클로라이드, 테트라페닐포스포늄브로마이드, 벤질트리페닐포스포늄클로라이드, 벤질트리페닐포스포늄브로마이드 등의 4급포스포늄염, 12-크라운-4,15-크라운-5,18-크라운-6 등의 크라운에테르를 들 수 있다. 첨가량은 기질에 대해서 0.1 ∼ 10 몰% 양이 바람직하다.
본 반응은 -80 ∼ 50 ℃ 의 범위에서 이루어진다. 단, 비수용성 용매와 염기성 시제를 포함하는 수용액과의 2상계 용매를 사용하는 경우는 동결의 우려가 있으므로 0 ∼ 50 ℃ 의 범위에서 바람직하게 이루어진다. 또한, 본 반응은 상압에서도 가압 하에서도 된다.
반응종료 후, 추출, 수세에 의한 분액조작, 과잉 용매의 감압 하에서 증류제거하고, 그리고 잔사의 증류, 재결정, 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피 등의 정제처리를 실시함으로써 목적물인 광학활성 글리시딜 화합물 (5) 을 얻을 수 있다.
[실시예]
이하, 실시예에 의해 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다. 또한, 실시예에서 가스 크로마토그래피에 의한 정량 분석이란 내부표준법 (내부표준물질 : m-디메톡시벤젠) 에 의한 가스 크로마토그래피를 사용한 생성물량의 정량, 가스 크로마토그래피에 의한 광학순도 분석이란 광학활성 캐피러리 컬럼 (G-TA/GL 사이언스사 제조) 을 이용한 광학순도의 측정, 고속 액체 크로마토그래피에 의한 광학순도 분석이란 광학활성 컬럼(CHⅠRALCEL OD-H/다이셀사 제조) 을 이용한 광학순도의 측정을 의미한다.
(실시예 1)
(S)-3-클로로-1,2-프로판디올의 제조
N,N'-비스(3,5-디-tert-부틸살리실리덴)에틸렌디아미나토코발트 (Ⅱ) 119 mg (0.216 mmol) 과 테트라히드로푸란 (이하 THF 라고 약칭한다) 2.0 mL 의 혼합액에 (±)-캄파술폰산 60.3 mg (0.260 mmol) 을 첨가하고, 계 내를 공기로 채우면서 실온에서 1 시간 교반하였다. 이어서, 이 용액, 즉 코발트 (Ⅲ) 착체의 THF 용액에 (S)-에피클로로히드린 1.00 g (10.8 mmol, 광학순도 99 % e.e.), H2O 234 μL (13.0 mmol) 를 순서대로 첨가하고, 실온에서 20 시간 교반하였다. 반응종료 후, 반응액을 가스 크로마토그래피로 정량 분석 및 광학순도 분석한 결과, 표제의 (S)-3-클로로-1,2-프로판디올의 생성량은 1.14 g (수율 95.4 %) 이고, 그리고 광학순도는 99 % e.e 였다.
(실시예 2)
(R)-3-클로로-1,2-프로판디올의 제조
N,N'-비스(3,5-디-tert-부틸살리실리덴)에틸렌디아미나토코발트 (Ⅱ) 119 mg (0.216 mmol) 과 테트라히드로푸란 2.0 mL 의 혼합액에 (±)-캄파술폰산 60.3 mg (0.260 mmol) 을 첨가하고, 계 내를 공기로 채우면서 실온에서 1 시간 교반하였다. 이어서, 이 용액 (코발트 (Ⅲ) 착체의 THF 용액) 에 (R)-에피클로로히드린 1.00 g (10.8 mmol, 광학순도 99 % e.e.), H2O 234 μL (13.0 mmol) 를 순서대로 첨가하고,실온에서 20 시간 교반하였다. 반응종료 후, 반응액을 가스 크로마토그래피로 정량 분석 및 광학순도 분석한 결과, 표제의 (R)-3-클로로-1,2-프로판디올의 생성량은 1.12 g (수율 93.7 %) 이고, 그리고 광학순도는 99 % e.e 였다.
(실시예 3)
(R)-글리시딜페닐에테르의 제조
N,N'-디살리실리덴에틸렌디아미나토코발트 (Ⅱ) 173 mg (0.532 mmol) 과 디클로로메탄 13 mL 의 혼합액에 (±)-캄파술폰산 148 mg (0.638 mmol) 을 첨가하고, 계 내를 공기로 채우면서 실온에서 1 시간 교반한 후, 반응액을 감압 하에서 농축 건고시켜 흑갈색의 조(粗)코발트 (Ⅲ) 착체를 얻었다. 이어서, tert-부틸메틸에테르 5.0 mL 를 첨가하고 조(粗)코발트 (Ⅲ) 착체를 분산시킨 후, (S)-에피클로로히드린 2.50 mL (31.9 mmol, 광학순도 99 % e.e.) 및 페놀 2.50 g (26.6 mmol) 을 순서대로 첨가하고, 질소가스 분위기 하, 실온에서 24 시간 교반하였다. 반응종료 후, 반응액에 tert-부틸메틸에테르 20 mL 를 첨가하여 희석시키고, 6 % 수산화나트륨수 10 mL, 포화 식염수 10 mL 로 순서대로 세정하고, 유기층을 감압 하에서 농축하여 조(S)-1-클로로-3-페녹시-2-프로판올 5.75 g 을 얻었다.
상기 조(S)-1-클로로-3-페녹시-2-프로판올 5.75 g 을 이소프로판올 10 mL 에 용해시키고, 빙냉 하에서 24 % 수산화나트륨수 6.64 g (39.8 mmol) 을 첨가하고, 실온에서 1 시간 교반하였다. 반응종료 후, 반응액에 tert-부틸메틸에테르 50 mL 를 첨가하여 희석시키고, 물 20 mL, 포화 염화암모늄수 20 mL, 포화 식염수 20 mL 로 순서대로 세정하고, 유기층을 감압 하에서 농축하여 조(R)-글리시딜페닐에테르 3.96 g 을 얻었다. 가스 크로마토그래피로 정량 분석한 결과, 표제의 (R)-글리시딜페닐에테르의 생성량은 3.80 g (수율 95.4 %) 이고, 그리고 고속 액체 크로마토그래피로 광학순도를 분석한 결과, 광학순도는 99 % e.e 였다.
(실시예 4)
(S)-글리시딜페닐에테르의 제조
N,N'-디살리실리덴에틸렌디아미나토코발트 (Ⅱ) 173 mg (0.532 mmol) 과 디클로로메탄 13 mL 의 혼합액에 (±)-캄파술폰산 148 mg (0.638 mmol) 을 첨가하고, 계 내를 공기로 채우면서 실온에서 1 시간 교반한 후, 반응액을 감압 하에서 농축 건고시켜 흑갈색의 조(粗)코발트 (Ⅲ) 착체를 얻었다. 이어서, tert-부틸메틸에테르 5.0 mL 를 첨가하고 조(粗)코발트 (Ⅲ) 착체를 분산시킨 후, (S)-에피클로로히드린 2.50 mL (31.9 mmol, 광학순도 99 % e.e.) 및 페놀 2.50 g (26.6 mmol) 을 순서대로 첨가하고, 질소가스 분위기 하, 실온에서 24 시간 교반하였다. 반응종료 후, 반응액에 tert-부틸메틸에테르 20 mL 를 첨가하여 희석시키고, 6 % 수산화나트륨수 10 mL, 포화 식염수 10 mL 로 순서대로 세정하고, 유기층을 감압 하에서 농축하여 조(R)-1-클로로-3-페녹시-2-프로판올 5.44 g 을 얻었다.
상기 조(R)-1-클로로-3-페녹시-2-프로판올 5.44 g 을 이소프로판올 10 mL 에 용해시키고, 빙냉 하에서 24 % 수산화나트륨수 6.64 g (39.8 mmol) 을 첨가하고, 실온에서 1 시간 교반하였다. 반응종료 후, 반응액에 tert-부틸메틸에테르 50 mL 를 첨가하여 희석시키고, 물 20 mL, 포화 염화암모늄수 20 mL, 포화 식염수 20 mL 로 순서대로 세정하고, 유기층을 감압 하에서 농축하여 조(S)-글리시딜페닐에테르 3.80 g 을 얻었다. 가스 크로마토그래피로 정량 분석한 결과, 표제의 (S)-글리시딜페닐에테르의 생성량은 3.71 g (수율 93.0 %) 이고, 그리고 고속 액체 크로마토그래피로 광학순도를 분석한 결과, 광학순도는 99 % e.e 였다.
(실시예 5)
(R)-글리시딜페닐에테르의 제조
N,N'-디살리실리덴에틸렌디아미나토코발트 (Ⅱ) 138 mg (0.425 mmol) 과 디클로로메탄 10 mL 의 혼합액에 메탄술폰산 33 μL (0.510 mmol) 를 첨가하고, 계 내를 공기로 채우면서 실온에서 1 시간 교반한 후, 반응액을 감압 하에서 농축 건고시켜 흑갈색의 조(粗)코발트 (Ⅲ) 착체를 얻었다. 이어서, tert-부틸메틸에테르 4.0 mL 를 첨가하고 조(粗)코발트 (Ⅲ) 착체를 분산시킨 후, (S)-에피클로로히드린 2.00 mL (25.5 mmol, 광학순도 99 % e.e.) 그리고 페놀 2.00 g (21.3 mmol) 을 순서대로 첨가하고, 질소가스 분위기 하, 실온에서 24 시간 교반하였다. 반응종료 후, 반응액에 tert-부틸메틸에테르 20 mL 를 첨가하여 희석시키고, 6 % 수산화나트륨수 10 mL, 포화 식염수 10 mL 로 순서대로 세정하고, 유기층을 감압 하에서 농축하여 조(S)-1-클로로-3-페녹시-2-프로판올 4.85 g 을 얻었다.
상기 조(S)-1-클로로-3-페녹시-2-프로판올 4.85 g 을 이소프로판올 10 mL 에 용해시키고, 빙냉 하에서 24 % 수산화나트륨수 4.50 g (25.5 mmol) 을 첨가하고, 실온에서 1 시간 교반하였다. 반응종료 후, 반응액에 tert-부틸메틸에테르 50 mL 를 첨가하여 희석시키고, 물 20 mL, 포화 염화암모늄수 20 mL, 포화 식염수 20 mL 로 순서대로 세정하고, 유기층을 감압 하에서 농축하여 조(R)-글리시딜페닐에테르 3.24 g 을 얻었다. 가스 크로마토그래피로 정량 분석한 결과, 표제의 (R)-글리시딜페닐에테르의 생성량은 3.07 g (수율 96.1 %) 이고, 그리고 고속 액체 크로마토그래피로 광학순도를 분석한 결과, 광학순도는 99 % e.e 였다.
(실시예 6)
(R)-글리시딜메틸에테르의 제조
N,N'-디살리실리덴에틸렌디아미나토코발트 (Ⅱ) 70.2 mg (0.216 mmol) 과 디클로로메탄 5.0 mL 의 혼합액에 (±)-캄파술폰산 60.3 mg (0.260 mmol) 을 첨가하고, 계 내를 공기로 채우면서 실온에서 1 시간 교반한 후, 반응액을 감압 하에서 농축 건고시켜 흑갈색의 조(粗)코발트 (Ⅲ) 착체를 얻었다. 이어서, tert-부틸메틸에테르 2.0 mL 를 첨가하고 조(粗)코발트 (Ⅲ) 착체를 분산시킨 후, (S)-에피클로로히드린 1.0 g (10.8 mmol, 광학순도 99 % e.e.) 및 메탄올 527 μL (13.0 mmol) 를 순서대로 첨가하고, 질소가스 분위기 하, 실온에서 72 시간 교반하였다. 반응종료 후, 반응액에 tert-부틸메틸에테르 20 mL 를 첨가하여 희석시키고, 6 % 수산화나트륨수 10 mL, 포화 식염수 10 mL 로 순서대로 세정하고, 유기층을 감압 하에서 농축하여 조(S)-1-클로로-3-메톡시-2-프로판올 1.54 g 을 얻었다.
상기 조(S)-1-클로로-3-메톡시-2-프로판올 1.54 g 을 이소프로판올 5.0 mL 에 용해시키고, 빙냉 하에서 24 % 수산화나트륨수 2.70 g (16.2 mmol) 을 첨가하고, 실온에서 1 시간 교반하였다. 반응종료 후, 반응액에 tert-부틸메틸에테르 20 mL 를 첨가하여 희석시키고, 물 10 mL, 포화 염화암모늄수 10 mL, 포화 식염수 10 mL 로 순서대로 세정하고, 유기층을 감압 하에서 농축하여 조(R)-글리시딜메틸에테르 2.90 g 을 얻었다. 가스 크로마토그래피로 정량 분석한 결과, 표제의 (R)-글리시딜메틸에테르의 생성량은 0.763 g (수율 80.2 %) 이고, 그리고 고속 액체 크로마토그래피로 광학순도를 분석한 결과, 광학순도는 99 % e.e 였다.
(실시예 7)
(R)-글리시딜아세테이트의 제조
N,N'-디살리실리덴에틸렌디아미나토코발트 (Ⅱ) 70.2 mg (0.216 mmol) 과 디클로로메탄 5.0 mL 의 혼합액에 트리플루오로메탄술폰산 23 μL (0.260 mmol) 를 첨가하고, 계 내를 공기로 채우면서 실온에서 1 시간 교반한 후, 반응액을 감압 하에서 농축 건고시켜 흑갈색의 조(粗)코발트 (Ⅲ) 착체를 얻었다. 이어서, tert-부틸메틸에테르 2.0 mL 를 첨가하고 조(粗)코발트 (Ⅲ) 착체를 분산시킨 후, (S)-에피클로로히드린 1.0 mL (10.8 mmol, 광학순도 99 % e.e.) 및 아세트산 742 μL (13.0 mmol) 를 순서대로 첨가하고, 질소가스 분위기 하, 실온에서 48 시간 교반하였다. 반응종료 후, 반응액에 tert-부틸메틸에테르 8.0 mL 를 첨가하여 희석시키고, 빙냉 하에서 칼륨 tert-부톡시드 1.46 g (13.0 mmol) 을 첨가하고, 1 시간 교반하였다. 반응종료 후, 염화암모늄수 116 mg (2.16 mmol) 을 첨가하여 30 분간 교반하고, 침전물을 여과하여 여과액을 감압 하에서 농축하여 조(R)-글리시딜아세테이트 1.38 g 을 얻었다. 가스 크로마토그래피로 정량 분석한 결과, 표제의 (R)-글리시딜아세테이트의 생성량은 0.795 g (수율 63.4 %) 이고, 그리고 가스 크로마토그래피로 광학순도를 분석한 결과, 광학순도는 99 % e.e 였다.
(실시예 8)
(R)-글리시딜아세테이트의 제조
N,N'-비스(3,5-디-tert-부틸살리실리덴)에틸렌디아미나토코발트 (Ⅱ) 119 mg (0.216 mmol) 과 디클로로메탄 5.0 mL 의 혼합액에 트리플루오로메탄술폰산 23 μL (0.260 mmol) 을 첨가하고, 계 내를 공기로 채우면서 실온에서 1 시간 교반한 후, 반응액을 감압 하에서 농축 건고시켜 흑갈색의 조(粗)코발트 (Ⅲ) 착체를 얻었다. 이어서, tert-부틸메틸에테르 2.0 mL 를 첨가하고 조(粗)코발트 (Ⅲ) 착체를 분산시킨 후, (S)-에피클로로히드린 1.0 g (10.8 mmol, 광학순도 99 % e.e.) 및 아세트산 742 μL (13.0 mmol) 를 순서대로 첨가하고, 질소가스 분위기 하, 실온에서 24 시간 교반하였다. 반응종료 후, 반응액에 tert-부틸메틸에테르 8.0 mL 를 첨가하여 희석시키고, 빙냉 하에서 칼륨 tert-부톡시드 1.46 g (13.0 mmol) 을 첨가하고, 1 시간 교반하였다. 반응종료 후, 염화암모늄수 116 mg (2.16 mmol) 을 첨가하여 30 분간 교반하고, 침전물을 여과하여 여과액을 감압 하에서 농축하여 조(R)-글리시딜아세테이트 1.36 g 을 얻었다. 가스 크로마토그래피로 정량 분석한 결과, 표제의 (R)-글리시딜아세테이트의 생성량은 0.802 g (수율 63.9 %), 가스 크로마토그래피로 광학순도를 분석한 결과, 광학순도는 99 % e.e 였다.
(실시예 9)
(S)-3-클로로-1,2-프로판디올 1-(n-부틸레이트)의 제조
N,N'-비스(3,5-디-tert-부틸살리실리덴)에틸렌디아미나토코발트 (Ⅱ) 1.49 g (2.70 mmol) 과 n-부틸산 52.4 g (0.594 mol) 의 혼합액을, 계 내를 공기로 채우면서 50 ℃ 로 가열하면서 1 시간 교반하였다. 이어서, 이 용액, 즉 코발트 (Ⅲ)착체의 n-부틸산 용액에 N,N-디이소프로필에틸아민 6.89 g (54.0 mmol) 및 S-에피클로로히드린 50.0 g (0.540 mol, 광학순도 99 % e.e.) 을 순서대로 첨가하고, 실온에서 24 시간 교반하였다. 반응종료 후, 반응액을 감압 하에서 증류제거하여 표제의 (S)-3-클로로-1,2-프로판디올 1-(n-부틸레이트) 80.0 g (수율 82.0 %) 을 얻었다. 고속 액체 크로마토그래피로 광학순도를 분석한 결과, 광학순도는 99 % e.e 였다.
(실시예 10)
(R)-글리시딜 n-부틸레이트의 제조
실시예 9 에서 얻어진 (S)-3-클로로-1,2-프로판디올 1-(n-부틸레이트) 50.0 g (0.277 mol, 광학순도 99 % e.e.) 을 1,2-디클로로에탄 200 mL 에 용해시키고, 빙냉 하에서 칼륨 tert-부톡시드 32.6 g (0.291 mol) 을 첨가하고, 1 시간 교반하였다. 반응종료 후, 반응액을 분액 로토로 옮겨서 물 200 mL 로 2 회 세정하고, 유기층을 감압 하에서 농축하였다. 얻어진 조(粗)오일을 감압 하에서 증류제거하여 표제의 (R)-글리시딜 n-부틸레이트 28.7 g (수율 72.0 %) 을 얻었다. 고속 액체 크로마토그래피로 광학순도를 분석한 결과, 광학순도는 99 % e.e 였다.
본 발명을 실시함으로써 원료인 광학활성 에피할로히드린의 광학순도를 유지하면서 고수율로 광학활성 1-할로게노-2-히드록시프로필 화합물 또는 광학활성 글리시딜 화합물을 제조할 수 있다.

Claims (8)

  1. 하기 식 (1)
    [화학식 1]
    (식 중, X 는 할로겐원자를 의미한다)
    로 표시되는 광학활성 에피할로히드린에 하기 식 (2)
    [화학식 2]
    (식 중, n 은 0, 1 또는 2 의 정수를 의미하고, Y1, Y2및 Y3은 동일 또는 상이하고, 수소원자, 할로겐원자, 니트로기, 치환 또는 비치환 알킬기, 치환 또는 비치환 아릴기, 아실기, 또는 알콕시카르보닐기를 의미하고, 또는 Y1과 Y2, 혹은 Y2와 Y3은 서로 일체가 되고, 그들이 결합하는 탄소원자와 함께 고리를 형성할 수 있고, A 는 상대 이온을 의미하며, 그리고 M 은 금속이온을 의미한다)
    로 표시되는 금속착체 촉매의 존재 하에서 하기 식 (3)
    [화학식 3]
    Nu-Q(3)
    (식 중, Nu 는 치환기를 갖는 헤테로원자를 의미하고, 그리고 Q 는 수소원자 또는 치환기를 갖는 규소원자를 의미한다)
    으로 표시되는 구핵제를 반응시켜 하기 식 (4)
    [화학식 4]
    (식 중, X 및 Nu 는 상기 기재와 동일한 것을 의미한다)
    로 표시되는 광학활성 1-할로게노-2-히드록시프로필 화합물을 위치선택적으로 제조하는 방법.
  2. 하기 식 (1)
    [화학식 1]
    (식 중, X 는 상기 기재와 동일한 것을 의미한다)
    로 표시되는 광학활성 에피할로히드린에 하기 식 (2)
    [화학식 2]
    (식 중, n, Y1, Y2및 Y3, A 및 M 은 상기 기재와 동일한 것을 의미한다)
    로 표시되는 금속착체 촉매 하에서 하기 식 (3)
    [화학식 3]
    Nu-Q(3)
    (식 중, Nu 및 Q 는 상기 기재와 동일한 것을 의미한다)
    으로 표시되는 구핵제를 반응시켜 하기 식 (4)
    [화학식 4]
    (식 중, X 및 Nu 는 상기 기재와 동일한 것을 의미한다)
    로 표시되는 광학활성 1-할로게노-2-히드록시프로필 화합물을 위치선택적으로 제조하고, 이어서 염기성 시제를 작용시켜 하기 식 (5)
    [화학식 5]
    (식 중, Nu 는 상기 기재와 동일한 것을 의미한다)
    로 표시되는 광학활성 글리시딜 화합물을 제조하는 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, X 로 표시되는 할로겐원자가 염소원자 또는 브롬원자인 제조법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 식 (2) 로 표시되는 금속착체 촉매가 하기 식 (6) 으로 표시되는 것인 제조법.
    [화학식 6]
    (식 중, n 은 0, 1 또는 2 의 정수를 의미하고, Z1, Z2, Z3및 Z4는 동일 또는 상이하고, 수소원자, 할로겐원자, 니트로기, 치환 또는 비치환 직쇄 알킬기, 치환 또는 비치환 아르알킬기, 치환 또는 비치환 아릴기, 치환 또는 비치환 알킬옥시기, 치환 또는 비치환 아르알킬옥시기, 또는 치환 또는 비치환 아릴옥시기를 의미하고, 또는 Z1과 Z2, Z2와 Z3, 혹은 Z3과 Z4는 서로 일체가 되고, 그들이 결합하는 탄소원자와 함께 고리를 형성할 수 있고, A 는 상대 이온을 의미하며, 그리고 M 은 금속이온을 의미한다)
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 식 (3) 으로 표시되는 구핵제가 하기 식 (7) 로 표시되는 것인 제조법.
    [화학식 7]
    R-OH(7)
    (식 중, R 은 수소원자, 직쇄, 분지 또는 고리형상의 알킬기, 직쇄, 분지 또는 고리형상의 알킬카르보닐기, 치환 또는 비치환 아르알킬기, 치환 또는 비치환 아르알킬카르보닐기, 치환 또는 비치환 아릴기, 치환 또는 비치환 아릴카르보닐기를 의미한다)
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 식 (2) 또는 식 (6) 으로 표시되는 금속착체 촉매에서, 금속이온 M 이 바나듐이온, 크롬이온, 망간이온, 철이온, 코발트이온, 니켈이온, 몰리브덴이온, 루테늄이온 또는 텅스텐이온인 제조법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 식 (2) 또는 식 (6) 으로 표시되는 금속착체 촉매에서, 상대 이온 A 가 아세테이트, n-부틸레이트, (±)-캄파술포네이트, 메탄술포네이트, p-톨루엔술포네이트 또는 트리플루오로메탄술포네이트인 제조법.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 광학활성 에피할로히드린 (1) 을 광학활성 1-할로게노-2-히드록시프로필 화합물 (4) 로 유도하는 반응에서, 에테르계 용매 중에서 반응시키는 것을 특징으로 하는 제조법.
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