KR800001162B1 - 5-아미노-1,2,3-티아디아졸의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

5-아미노-1,2,3-티아디아졸의 제조 방법

본 발명은 다음 구조식(Ⅰ)인 5-아미노-1,2,3-티아디아졸의 제조 방법에 관한 것이다.

5-아미노-1,2,3-티아디아졸의 두가지 제조 방법은 기지이다.

한가지 제조 방법은 디아조메탄과 아실-겨자유와의 반응이다. (참조 ; J. Goerdeler and G. Gnad, Ber, 99, 1618, 1966)

그러나 디아조메탄이 폭발성 및 독성을 가지고 있으며 수율이 약 32%로 매우 낮기 때문에 5-아미노-1,2,3-티아디아졸을 공업적으로 생산하기에는 부적합하다.

다른 제조 방법은 소위 가브리엘 합성(Gabriel synthesis)방법인 연속적인 7단계 반응 즉, 아미노보호그룹(프탈아미도기)의 형태로 아미노그룹을 티아디아졸링에 도입시키는 방법이다(참조 ; D.L. Pain and R.Slack, J. Chem. Soc. 5166-76, 1965).

그러나 이 방법은 7단계 반응을 요하므로 매우 값이 비싸지고 또한 수율이 매우 낮고(약 35%), 본 제조 방법에서 생성되는 프탈산 하이드라지드가 재생될 수 없으며 다량이 필요하고 높은 에너지를 필요로 하기 때문에 5-아미노-1,2,3-티아디아졸을 공업적으로 생산하기에는 부적합하다.

그러므로, 본 발명의 주목적은 5-아미노-1,2,3-티아디아졸을 단지 2-3단계로 제조공정을 줄이고 수율을 높이며 본 물질을 공업적으로 생산하기에 적합한 제조 방법을 개선하는데에 있다.

따라서 본 발명은 다음 구조식(Ⅱ)인 할로겐-아세트 알데하이드 또는 그의 아세탈을 바람직하기로는 수용성용매 또는 유기용매와의 혼합물중에서, 필요하면 광산존재하에, 다음 구조식(Ⅲ)인 하이드라진유도체와 반응시키고, 얻은 다음 구조식(Ⅳ)인 아실-하이드라존을 다음 구조식(Ⅴ)인 티오닐 클로라이드와 반응시켜 다음 구조식(Ⅵ)인 5-할로게노-1,2,3-티아디아졸을 얻으며 그후, 구조식(Ⅵ) 화합물을, 필요하면 유기용매에 용해시키고, 촉매, 바람직하기로는 광산 또는 루이스산 존재하에 암모니아와 반응시켜 상기 구조식(Ⅰ)인 5-아미노-1,2,3-티아디아졸을 제조하는 방법에 관한 것이다.

상기구조식에서

X는 할로겐원자이며

R은 알콕시그룹, 아미노그룹 또는 알킬아미노그룹이다.

R로 표시되는 알콕시 그룹 및 알킬아미노 그룹은 각각 탄소수 1-4를 함유하는 것이 바람직하다.

본 제조 방법에 따라 반응시킬 때 편리한 점은 다음과 같다 ;

(a) 상기 구조식(Ⅱ)인 할로겐-아세트알데하이드와 상기 구조식(Ⅲ)인 하이드라진 유도체와의 반응은 -20°-50℃, 바람직하기로는 0°-20℃의 범위에서 수행되며

(b) 상기 구조식(Ⅳ)인 아실-하이드라존과 상기 구조식(Ⅴ)인 티오닐클로라이드와의 반응은 -20°-100℃, 바람직하기로는 -5°-50℃의 범위에서 수행되며

(c) 상기 구조식(Ⅵ)인 5-할로게토-1,2,3-티아디아졸과 암모니아와의 반응은 -70°-120℃의 범위내에서 1-10기압, 바람직하기로는 1기압하에 수행된다.

본 발명에 따른 제조 방법은 다음과 같은 반응도표로 설명될 수 있다 ;

본 제조 방법은 처음으로 1,2,3-티아디아졸 계를 일차적으로 생산하고 할로겐원자대신 암모니아로 아니노관능기를 도입시키는 것을 이용한다.

본 제조 방법에서는 염가의 일차적인 화합물질을 출발물질로 하는 단지 3단계의 합성만이 필요하다. 이와 같은 요소가 매우 큰 이점이 된다.

2-3단계의 제조 공정, 유용한 일차물질의 사용 및 합성의 완화한 조건을 갖는 본 발명의 제조 방법은 거의 능가할 수 없는 실험적인 성격을 갖는 신규의 방법이다.

더우기, 수율은 놀랄만큼 높아진다. 즉, 두번째 단계는 약 65%이상의 비교적 높은 수율로 얻어지며 첫번째와 세번째 단계는 거의 정량적으로 일어나 전단계에 걸쳐 총 수율은 약 50-60%에 달한다.

상기 구조식(Ⅳ)인 아실-하이드라존의 합성은 상기 구조식(Ⅱ)인 할로겐-아세트알데하이드를 출발물질로 하여 바람직하기로는 수용성 용매중에서 상기 구조식(Ⅲ)인 하이드라진 유도체와 반응하여 수행된다. 할로겐-아세트 알데하이드는 그의 수용액의 형태로 사용되는 것이 바람직하다. 시제로 하이드라진 조성물질을 희석된 형태 또는 용매, 예를 들면 물 또는 탄소수 1-4인 알코홀에 희석하여 물 또는 알코홀에 희석시킨 알데하이드 용액에 일부씩 적가한다. 반응액의 첨가는 역시 가역조건하에서 이루어질 수 있다. 반응은 -20°-50℃, 바람직하기로는 -0°-20℃에서 수행된다.

반응시킨후, 고체반응 생성물을 여과, 동결 또는 용매를 제저시켜 무색의 결정상으로 분리시킬 수 있다. 이것은 적당한 유기용매, 예를 들면 케톤, 알코홀, 니트릴, 에스테르 및 연소화한 탄화수소, 이를테면 아세톤, 아세토니트릴, 메탄올, 에탄올, 에틸 아세테이트 또는 클로로포름에 의해 재결정될 수 있으며 또한 실온에서도 안정하다. 그러나, 상기 물질은 일반적으로 재결정함이 없이 건조상태에서 더욱 반응될 수 있다.

셀라이트로 할로겐-아세트알데하이드 희용액을 여과하여 반응생성물의 순수도를 증가시킬 수 있다.

상기 구조식(Ⅳ)인 아실-하이드라존은 역시 상응하는 할로겐-아세트알데하이드 아세탈로부터 생성될 수 있다.

상기 구조식(Ⅳ)화합물은 아세탈을, 필요하면 유기용매, 예를들면 알코홀 또는 에테르(이를테면 메탄올, 에탄올 또는 테트라하이드로푸란)와 혼합하여 수용성 용매에 주입시키고 황산 또는 염산과 같은 광산을 가한다. 아세탈의 분해는 -0°-100℃, 일반적으로 용매의 비점온도에서 단시간내에 이루어진다. 15분간 자비한후 반응혼액을 실온으로 냉각시키고, 하이드라진 조성물질을 희석되지 않은 형태 또는 용매로 희석하여 여기에 가한다. 반응액의 첨가는 역시 가역조건하에서도 이루어질 수 있다.

형성된 상기 구조식(Ⅳ)인 아실-하이드라존은 그후 티오닐 클로라이드와 반응하여 상기 구조식(Ⅵ)인 5-할로게노-1,2,3-티아디아졸을 형성한다. 반응은 -20°-100℃, 바람직하기로는 -5°-50℃에서 수행된다.

반응시간은 반응온도에 따라 1시간-20시간일 수 있다.

5-할로게노-1,2,3-티아디아졸을 합성하려면 반응조성물을 대략 동몰량으로 사용한다. 그러나 티오닐 클로라이드는 용매로써 대과량 사용할 수 있다.

그러나, 아실-하이드라존과 티오닐클로라이드를 1:3의 비율로 사용하는 것이 이롭다.

또한 반응은 반응액에 불활성인 용매 존재하에서 수행될 수 있다. 즉, 염소화한 탄화수소, 이를테면 메틸렌클로라이드, 클로로포름 및 사염화탄소와 지방족 및 방향족 탄화수소, 이를테면 석유 에테르, 펜탄, 사이클로헥산, 벤젠, 톨루엔 및 크실렌과 에테르, 이를테면 디에틸에테르, 테트라하이드로퓨란, 디옥산, 에틸렌글라이콜 디에틸에테르 및 디에틸렌글라이클 디에틸에테르와 에스테르, 이를테면 에틸아세테이트가 있다.

대체로, 원한다면 역시 적절한 용매중에 용해시키거나 또한 현탁시킨 아실-하이드라존은 유기용매에 임의로 희석시킨 티오닐클로라이드에 일부씩 적가한다. 그러나 반응액의 첨가는 가역조건하에서 이루어질 수 있다.

반응도중 형성되는 염화수소는 통상의 불활성 개스를 사용하여 반응용기로부터 계속 제거될 수 있다.

그후 반응혼액을 기지의 방법에 따라 처리한다.

용매와 과량의 티오닐클로라이드를 수증기 증류로 제거시킨후 잔사를 분별 증류할 수 있다. 또한, 과량의 티오닐 클로라이드는 중탄산 나트륨 포화용액, 탄산나트륨 또는 탄산칼륨용액, 초산나트륨 용액 또는 수산화나트륨 또는 수산화칼륨용액 또는 직접 물로 분해시킬 수 있으며, 그후 반응용액을 수증기 증류시킬수 있다. 5-할로게노-1,2,3-티아디아졸은 매우 비중이 크기 때문에 수증기 농축액에서 쉽게 제거시킬 수 있다. 수상을 펜탄, 에테르 또는 메틸렌클로라이드로 더욱 추출할 수 있다.

반응생성물은 수증기 증류하는 경우 미황색의 액체상으로 얻어지며, 분별 증류하는 경우, 무색의 휘발성이 강한 액체상으로 얻어진다. 이 액체물은 콘덴서중에 결정성 형태로 고체화하는 성질이 있다.

반응생성물은 탄화수소, 할로겐화 탄화수소, 에테르, 케톤, 알코홀, 에스테르, 카복실산 아마이드 및 카복실산 니르릴과 같은 유기용매에 쉽게 용해하며 물에는 거의 녹지 않는다.

더욱 반응시키기 위해, 수증기 증류로 얻은 조생성물에서도 정제시킬 필요가 없다. 얻어진 반응생성물은 순수도에 따라 일광에 의해 쉽게 흑변하는 성질을 가지고 있다. 그러나 오랫동안 저장해도 함량의 손실은 거의 없다.

그후 5-할로게노-1,2,3-티아디아졸은 암모니아와 반응하여 상기 구조식(Ⅰ)인 5-아미노-1,2,3-티아디아졸을 얻는다. 암모니아는 메탄올, 에탄올, 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 테트라하이드로퓨란 또는 디옥산과 같은 유기용매에 암모니아를 흡수시킨 형태로 사용될 수 있다. 그러나 액상으로 사용하는 것이 더욱 실질적이다. 반응은 -70°-120℃, 바람직하기로는 반응혼액의 환류온도에서 수행된다. 압력은 1-10기압을 사용하며, 1기압이 바람직하다. 반응조성물은 동량에서 반응될 수 있으나 암모니아를 과량, 바람직하기로는 1-20당량 사용하는 것이 더욱 이롭다.

반응은 산 또는 루이스산을 촉매로한 부가-제거 반응에 따라 이루어질 수 있다. 루이스산에는 염화 제2수은, 황상암모늄, 염화암모늄, 브롬화암모늄, 브롬화 제2수은, (CH₃)₃SiOSO₂CF₃, 염화제2주석, BF₃및 파라-톨루엔 설폰산 수화물이 있다.

할로겐 조성물을 -60°-(-)35℃에서 대기압하에 액상의 암모니아에 주입시키고 환류온도에서 1-8시간동안 게속 반응시키는 제조 방법이 이롭다.

대체로 반응도중 생성되는 암모늄염은 염소의 교환을 촉매한다. 반응이 종결된 때 암모니아를 증발시키고 형성된 5-아미노-1,2,3-티아디아졸은 암모늄 염으로부터 적당한 유기용매, 이를테면 에틸아세테이트, 메틸렌클로라이드, 아세톤, 메탄올 또는 에탄올로 철저히 추출하여 분리시키거나 또는 직접 물로 재결정시킨다.

상기의 방법에 의해 5-아미노-1,2,3-티아디아졸은 극히 순수한 형태로 얻어지며 거의 정량적인 수율로 얻어진다. 그러므로 더욱 반응시키기 위해 더이상 정제시킬 필요는 없다. 얻어진 5-아미노-1,2,3-티아디아졸은 그의 유도체, 이를테면 1,2,3-티아디아졸-우레아로 변경될 수 있다.

다음의 실시예는 본 발명을 상술한 것이다.

[실시예 1]

[(a) 2-클로르에틸리덴아미노카바민산 에틸에스테르의 제조]

50%강도의 클로르아세트알데하이드 수용액 550g(3.5몰)을 물 3,000ml에 희석시키고, 분리된 수지를 결합시키기 위해 여기에 셀라이트 545 10g을 가한다. 교반기와 온도계를 부착한 3개의 구부러진 관을 단 6ℓ짜리 환저플라스크로 상기 혼액을 여과지로 여과시킨다. 얼음으로 냉각하면서 하이드라지노포름산 에틸에스테르 364g(3.5몰)을 물 360ml에 용해시킨 용액을 15분간 교반해 주면서 적가한다. 내부 온도는 0°-5℃로 유지된다. 이때 즉시 점질성이 강한 흰 결정성 마그마가 형성된다. 혼액을 실온에서 더욱 30분동안 교반해주고 결정물을 흡인여과하고 물 약 6ℓ로 중성이 될때까지 세척하고 함량이 될때까지 30℃에서 진공하에 건조시킨다.

수율 : 525.98g=이론치의 91.3%

융점 : 120-121℃(알코홀로 재결정됨)

원소분석치

계산치 : C, 36.48% H, 5.51% Cl, 21.54% N, 17.02%

실측치 : C, 36.91% H, 5.46% Cl, 21.37% N, 16.93%

[(b) 2-클로르에틸리덴아미노 카바민산 에틸 에스테르]

교반기, 온도계 및 환류 냉각기를 장치한 250ml짜리 3개의 구부러진 관을 단 환저 플라스크에 물 60ml, 농염산 0.8ml을 가하고 90℃로 가열한후 클로로 아세트알데하이드 디에틸아세탈 15.2g을 가한다. 전액을 90°-100℃에서 15분간 교반해 주고 30℃로 냉각한후 물 40ml에 하이드라지노포름산 에틸에스테르 12.5g을 녹인 용액을 10분간 적가시킨다. 이때 즉시 흰 결정성 마그마가 형성된다. 15분간 계속 교반해준후 마그마를 흡인여과하고 얼음-물 30ml로 세척하고, 항량이 될때까지 실온에서 진공하에 건조시켜 흰 결정성 물질을 얻는다.

수율 : 14.4g=이론치의 87.5%

융점 : 120-121℃

다음 화합물은 유사한 방법에 따라 제조될 수 있다 ;

[실시예 2]

[5-클로로-1,2,3-티아디아졸의 제조]

교반기, 온도계, 환류냉각기와 개스 방출기를 장치한 3개의 구부러진 관을 단 2ℓ짜리 환저 플라스크에 티오닐 클로라이드 110ml(1.5몰)를 가하고 5℃로 냉각한후 2-클로르 에틸리덴아미노카바민산 에틸에스테르 82.3g을 5분간에 걸쳐 가한다. 내부온도는 20℃까지 올라가므로, 혼액을 15분간 얼음욕에서 교반해준후, 실온에서 2시간동안 교반한다. 암녹색의 반응용액이 개스의 방출과 함께 형성된다. 실온에서 15분간 교반해준후 생성된 갈색의 반응용액에 중탄산나트륨포화용액 600ml를 가하고 내부온도 5°-20℃에서 천천히 분해시킨다. 그후 수증기 증류시켜 증류액 1ℓ를 모은다. 클로르티아디아졸은 황색의 액체로 분리된다. 분리시킨후 증류액을 펜탄 200ml로 두번 추출한다. 펜탄 추출액과 함께 추출된 조생성물을 황산마그네슘으로 건조하고 진공하에서 40℃로 증발시킨다.

수율 : 46.0g (증류함이 없이 다음 단계에 이용될 수 있는 조생성물)

조생성물을 증류하면 bp₃₀이 58-62℃(융점 : 약 20℃)인 5-클로로-1,2,3-티아디아졸을 얻는다.

수율 : 39.1g(이론치의 65.1%)

원소분석치

계산치 : C, 19.92% H, 0.84% Cl, 29.41% N, 23.24%

실측치 : C, 20.14% H, 1.01% Cl, 31.00% N, 23.22%

유사한 방법에 따라 bp₃₀이 61-64℃인 5-브로모-1,2,3-티아디아졸이 제조될 수 있다.

[실시예 3]

[5-아미노-1,2,3-티아디아졸의 제조]

드라이아이스 냉각기, 자석 교반기(magnetic stirrer)와 온도가 -75℃를 유지하는 드라이아이스/메탄올 냉각욕을 장치한 3개의 구부러진 관을 단 1ℓ짜리 환저 플라스크에 농암모니아 200ml를 가하고 5분간에 걸쳐 5-클로로-1,2,3-티아디아졸 50g(0.415몰)을 가한다. 즉시 황색의 결정이 분리된다. 냉각용을 사용함이 없이 환류시키면서 3시간동안 교반해 준다. 약 1시간동안 반응시키면 거의 투명한 황색 용액이 형성된다. 그후 암모니아를 2시간 30분동안 실온에서 증발 제거시킨다.

그후 물 분출펌프를 사용하여 감압하에서 혼액을 30분동안 건조시켜 암모니아를 완전히 제거시킨다. 플라스크에 남아있는 잔사를 교반하고 자비시키면서 에틸아세테이트 총 900ml로 여러번 침지시킨다. 에틸아세테이트 용액을 진공하에 40℃에서 증발 건조시킨다.

수율 : 36.1g(이론치의 85.9%)

융점 : 137-138℃

증발 건조시킨 물질을 아세톤에 용해시켜 투명한 용액으로 만든다.

상기 실시예에 기술된 제조 방법에 의해 얻은 생성물은 식물 보호제 및 해충제거제의 제제, 예를 들면 제초제로 유효한 1,2,3-티아디아졸-우레아의 제제에 이용될 수 있다.

Claims (1)

1. 다음 구조식(Ⅱ)인 할로겐-아세트알데하이드 또는 그의 아세탈과 다음 구조식(Ⅲ)인 하이드라진 유도체를 반응시켜 얻은 다음 구조식(Ⅳ)인 아실-하이드라존을 다음 구조식(Ⅴ)인 티오닐 클로라이드와 반응시켜 다음 구조식(Ⅵ)인 5-할로게노-1,2,3-티아디아졸을 제조하며, 얻은 5-할로게노-1,2,3-티아디아졸을 암모니아와 반응시킴을 특징으로 하는 다음 구조식(Ⅰ)인 5-아미노-1,2,3-티아디아졸의 제조방법

   

   상기구조식에서 X는 할로겐 원자이며 R은 알콕시 그룹, 아미노 그룹 또는 알킬아미노 그룹이다.