KR870002017B1 - 아미노벤질아민의 제조방법 - Google Patents

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Description

아미노벤질아민의 제조방법

본 발명은 아미노벤질아민의 제조방법에 관한 것으로 특히, 공업적 규모의 제조방법으로서 유용한 제조 방법을 제공함에 있다.

더욱 상세히는, 본 발명은 다음 일반식(I)로 표시되는 니트로벤질아민을 촉매를 사용해서 환원하여 아미노벤질아민를 제조하는 방법에 관한 것이다.

여기서, 니트로기는 O-위치, m-위치, 또는 p-위치에 존재한다.

본 발명의 바람직한 실시태양으로서 산의 존재하에서 촉매를 사용하여 환원하는 방법과 니트로벤질아민을 원료로 사용키 위해 벤질아민을 니트로화 하여 수득한 니트로벤질 아민 혼합물의 무기산염을 사용하는 방법을 제안하였다. 아미노벤질아민은 에폭시 수지의 경화제로서, 폴리아미드 및 폴리이미드의 원료로서, 그리고 농약 및 의약의 중간 원료로서 매우 중요한 화합물이다. 출발물질로서 니트로벤젤알데히드 또는 니트로벤젤니트릴을 사용하여 아미노벤질아민을 제조하는 방법은 공지된 바 있다. 예로서, 니트로벤질알데히드를 출발물질로 사용하는 제조방법으로는 다음과 같은 방법이 공지되어 있다.

(1) 니트로벤질알데히드로부터 니트로벤질브로마이드를 만들고 이를 칼륨 프탈이미드와 반응시켜 N-니트로벤질 프탈이미드를 제조하고 이를 다시 환원 및 가수분해하여 m- 및 p- 아미노벤질아민을 제조한다(수율은 약 20%). (N. Kornblum et al. J. Am. Chem. Soc 71,2137(1949))

(2) m-니트로벤즈알데히드를 페닐히드라진과 반응시켜서 생성된 히드라존 화합물을 촉매 존재하에 환원하여 m-아미노벤질아민을 60%의 수율로 수득한다(A Siddiqui et al, Synth. Commn, 7, 71-78(1977)).

(3)m-니트로벤즈알독심을 m-니트로벤즈알데히드로부터 제조한 후 이를 레이니 니켈 촉매 존재하에 고압하에 환원시켜서 p-아미노벤질아민을 52%의 수율로 수득한다.(J.R. Griffith et al, NRL Report 6439).

이와 달리, 니트로벤조니트릴을 출발원료로하는 제조방법은 다음 여러 방법이 있다.

(4)p-니트로벤조니트릴을 알루미늄 리튬 히드라이드로 환원시켜서 p-아미노벤질아민을 37%의 수율로 수득한다.(N.C. Brown et al, J. Medicinal Chem 20, 1189(1977)).

(5)m-니트로벤조니트릴을 레이니 니켈 촉매 존재하에 고압 환원반응시켜서 m-아미노벤질아민을 49%의 수율로 수득한다(J.R. Griffith et al, NRL Report 6439).

기타의 제조방법으로서는, 니트로벤질아민을 출발물질로 하고 이를 환원하여 아미노벤질아민을 제조하는 방법이 있는데 예를 들면,

(6)m-니트로벤질아민을 주석과 염산으로 환원시켜서 m-아미노벤질아민을 제조한다(S. Gabriel et al, Ber., 20, 2869-2870(1887)).

(7)O-니트로벤질아민을 적인과 다량의 요오드화수소산으로 환원시켜서 O-아미노벤질아민을 제조한다(S. Gabriel et al, Ber, 37, 3643-3645(1904)).

이상에서 기술한 바와 같이, 공지의 방법(1)과 (2)는 니트로벤즈알데히드 또는 니트로벤조니트릴을 출발물질로하여 고가의 화합물을 당량 이상으로 사용해야하며 일단 중간물질을 만들고 이를 환원시켜서 목적하는 아미노벤질 아민을 제조하는 것인데, 이 제조방법은 환원 공정이 복잡하고 부산물 등을 회수함에 경비와 인력이 필요하다는 결점이 있다.

또한 제조방법(4)에서는 환원제가 고가이고 취급하기 어려운 물질이라는 결점이 있다. 제조방법(3)과 (5)에서는 레이니 니켈 촉매 존재하에 고압으로 고압반응기 내에서 촉매적 환원반응이 수행되는데, 따라서 장치가 고가이고 체적효율이 낮은 단점이 있다.

한편, 공지의 제조방법(6)에서는 니트로벤질아민을 출발 물질로 해서 다량의 주석과 염산을 사용해서 환원시켜 목적물을 주석 염 형태로 분리한 후 복분해하여 목적물을 유리시키는데 이 제조방법은 중간에 생성된 금속화합물을 분리해야 하고, 미량의 금속이라도 제품중에 남지 않도록 세심한 주의가 요망되므로 제조 방법이 복잡한 면이 있다. 또한 많은 양의 중금속과 페산에 의해 야기되는 환경 오염을 방지하고, 이들 유해물질을 회수하는데 상당한 경비와 인력을 필요로 한다.

상기한 제조방법을 개선하기 위하여 제조방법(7)에서는 적인과 요오드화 수소산을 사용해서 환원반응을 실시하였다. 그러나 고가의 요오드화수소산이 다량 필요하고 적인은 발화의 위험이 매우 크다.

따라서 아미노벤질아민을 제조하는 공지의 방법은 다단 공정, 복잡한 후처리 과정, 또는 장치의 문제점등을 가지고 있다.

본 발명의 목적은 니트로벤질 아민을 촉매를 사용하여 환원시켜 아미노벤질아민을 공업적 규모로 제조하는 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 니트로벤질아민을 부반응이나 분해를 막기 위해 산의 존재하에 촉매를 사용하여 환원시켜 아미노 벤질아민을 고수율로 제조하는 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또다른 목적은 니트로벤질아민을 원료로 사용하기 위해서 벤질아민을 니트로화하여 수득한 니트로벤질아민 이성체 혼합물의 무기산염을 사용하여 아미노벤질아민 이성체 혼합물을 제조하는 방법을 제공함에 있다.

본 발명에서 사용된 출발물질은 O-니트로벤질아민, m-니트로벤질아민 및 p-니트로벤질아민이다. 이들 O-, m-, 및 p-이성체는 대응하는 염화 니트로벤질을 암모니아 또는 프탈이미드와 반응시켜서 고수율로 제조한다(S. Gabriel et al, Ber., 2869(1887) : E.L. Holmes et al, J. Chem Soc 1800-1821(1925) : H.L. Ing et al, J. Chem Soc, 2348-2351(1926)).

이 밖에도 원료로 사용되는 니트로벤질아민은 벤질아민을 니트로화하여 얻는 니트로벤질아민의 질산염 및/ 또는 황산염의 혼합물이다. 이런 종류의 니트로벤질아민의 질산염 및/ 또는 황산염은 벤질아민을 니트로화제로 니트로화 시켜서 얻어질 수가 있다. 본 방법에서 사용할 수 있는 니트로화제는 혼합산, 발연 질산, 질산/아세트산 혼합물등이다.

통상적으로는 혼합산 또는 발연질산이 바람직하다. 니트로화제를 사용하여 다음과 같은 반응을 수행한다. 발연질산으로 니트로화 할때에는 80 내지 90%농도 질산을 벤질아민의 몰수의 8 내지 12배를 사용한다. 혼합산으로 니트로화 할때에는 혼합산은 진한 황산과 질산 또는 질산염, 예를 들면 질산나트륨, 질산칼륨 등으로 구성되며, 벤질아민, 질산 또는 질산염 및 진한 황산의 몰비율은 1 : 1.2 ∼ 5 : 1∼5 이다.

필요한 경우에는 니트로화 반응은 유기용매 중에서 수행될 수 있다. 바람직한 유기용매로는 할로겐화 탄화수소 용매, 예를 들면, 메틸렌클로라이드, 1,2-디클로로에탄, 1,1,2-트리클로로에탄, 클로로포롬, 사염화탄소, 1,1,2,2-테트라클로로에탄, 트리클로로에틸렌 등이다.

반응는 니트로화제중에서 벤질아민을 적가하거나 또는 이와 반대 방법으로 수행 시킬수 있다. 혼합산을 사용할때에는 미리 제조한 산혼합물을 사용하든가 또는 타성분을 적가하기 전에 혼합산의 한 성분과 벤질아민을 혼합하여 반응을 수행할 수 있다.

반응온도는 -10℃에서 80℃, 바람직하기는 -5℃에서 30℃이다. 반응시간은 바람직하게는 2 내지 10 시간의 범위이다.

반응 완료후, 생성 혼합물은 특정량의 얼음물에 쏟는다. 니트로벤질아민 혼합물의 무기산염은 침전물을 여과 분리함으로써 수득할 수 있다. 얼음물에 반응 생성혼합물을 쏟음으로서 주로 m-니트로벤질아민과 p-니트로 벤질아민이 침전되고, 대부분의 O-니트로벤질아민은 여과액으로 제거된다. 니트로벤질아민 혼합물중의 O-니트로벤질아민의 함량은 니트로화 반응 종료시에는 10 내지 15중량%이다. 물에 대한 O-이성체의 용해도는 타 이성체에 비해 크기 때문에 분리된 혼합물중의 O-이성체의 함량은 5중량% 이하로 감소된다.

여기서 언급된 니트로벤질아민 혼합물의 무기산염은 전기한 바와 같이, 벤질아민을 니트로화할때에 수득되는 O-, m- 또는 p-치환된 니트로벤질아민 혼합물의 환산염, 질산염 또 이들의 혼합염이다. 이같이 수득된 니트로벤질 아민 혼합물의 m-, p- 및 O-이성체의 비율은 30 ∼ 70 : 30 ∼ 70 : 0.2 ∼ 10 의 범위 이고, O-이성체의 함량은 보통 5중량%를 넘지 않는다. 니트로화제가 질산만이거나 또는 과잉의 질산과 2몰 이하의 황산을 함유한 혼합산인 경우, 니트로벤질아민은 질산염으로서 수득된다. 다른 니트로화 조건에서는 생성물 황산염 또는 황산염과 질산염의 혼합물로서 수득된다. 이같이 수득된 니트로벤질아민 이성체의 혼합물은 특히 질산염, 존재하에서는 안정성 및 작업상의 견지에서 탈수하지 않고 수분을 함수한 상태의 혼합물 그대로를 촉매 환원 공정에 사용할 수 있다. 본 발명에 의한 촉매적 환원은 산의 부재하에 수행 될 수 있다. 그러나 본 발명에서는 산의 존재하에서 촉매적 환원을 수행하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 사용될 수 있는 산은 무기산, 유기산, 또는 탄산이다. 무기산에 있어서 적어도 한개는 염산, 황산, 질산,붕산, 인산, 붕산무수물 및 인산무수물 중에서 선택된 것이어야 한다, 따라서, 무기산을 선택해서 사용하여 반응시킴으로써 소망하는 생성물을 얻을 수 있다.

무기산은 비교적 염가이고 그리고 환원반응에서 촉진 효과가 있음이 발견되었다. 따라서, 목적하는 생성물을 효과적으로, 그리고 경제적으로 제조할 수 있다는 것도 본 제조방법의 특징중의 하나이다. 이외에도 무기산무수물은 반응 계중에 존재하는 물과 니트로기의 환원에서 발생되는 물을 흡수한다. 따라서, 환원반응은 무수상태 및 이상적인 조건에서 수행될 수 있고, 즉 원치 않은 반응, 예를 들면 물에 위한 분해 또는 부반응이 억제되고, 환원반응은 양호환 선택성을 가지고 진행될 수 있다.

또한, 유기산으로서는 지방족 모노 또는 디 카복실산 이를테면, 포름산, 아세트산, 프로피온산, 옥살산, 말론산, 숙신산, 말레산, 방향족 카복실산, 이를테면 벤조산, 프탈산, 술폰 및 술핀산, 이를테면 p-톨루엔술폰산 및 벤젠술핀산 등이 포함된다. 이들 카복실산들의 일부는 산무수물로서 사용될 수도 있다. 공업적 규모에서는 유기산중에서 아세트산이 바람직하게 사용된다. 일부 유기산은 용매로서도 사용될 수 있다. 유기산을 사용하면 반응는 완화한 반응조건하에서도 급속도로 진행하는데 이는 유기산의 원료와 기타 용매들과 우수한 화합성을 갖기 때문이다. 또한 본 반응으로 균일 용액이 생성됨으로 후처리 공정, 이를테면 촉매 및 용매회수를 용이하게 수행할 수 있다. 회수된 촉매의 활성이 거의 저하되지 않는 사실로 촉매의 재사용이 가능하여 제조공정이 매우 경제적이라는 것도 본 제조방법의 커다란 장점이 된다. 나아가서, 어떤 경우에는 아미노벤질아민을 이의 유기산염으로부터 분리한 후 증류 또는 다른 방법으로 유기산을 회수할 수가 있다. 이것은 대량 생산의 경우 더욱 좋은 결과를 가져다 준댜.

카본산으로서 이산화탄소를 사용하는 경우에 만족한 결과를 얻을 수 있다. 즉, 이산화탄소는 반응계내에 있는 물 또는 니트로기의 환원에서 발생된 물과 반응해서 탄산으로 전환된다. 이산화탄소는 기체, 액체 및 고체의 형태로 사용될 수 있다. 이산화탄소를 사용하면 비교적 후처리공정이 간단하게 될 수 있다는 장점이 있다. 과잉의 이산화탄소는 반응후에 계외로 배출하고, 촉매를 제거한 후 염기를 가한후에 증류를 실시한다. 이로써 용매는 고율로 회수되며, 요망하는 아미노벤질아민을 고수율로 수득할 수 있다.

본 제조방법은 또한 회수된 촉매의 활성이 저하되지 않는 특징이 있으므로 이의 재사용이 가능하여 경제적인 제조방법이 될 수 있다. 사용된 산의 양은 니트로벤질아민의 0.5당량 이상, 바람직하게는 1 내지 3 당량의 범위이다. 이러한 산은 단독 또는 둘 또는 그 이상의 산의 혼합물로서 사용될 수 있다.

또한 본 발명의 방법에서 용매를 촉매적 환원 반응에 사용한다. 본 방법에서 사용될 수 있는 용매로서는 물, 알콜류, 글리콜류 및 에테르류인데, 예로서는 메탄올, 에탄올, 이소프로필알콜, n-부틸알콜, 이급부틸알콜, 메틸-셀로솔브, 에틸셀로솔브, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 디글라임, 테트라글라임, 디옥산, 테트라하이드로푸란 등이다. 어느 경우에는 지방족 탄화수소, 방향족탄화수소, 에스테르 및 할로겐화 탄화수소, 예를 들면, 헥산, 시클로헥산, 벤젠, 톨루엔, 에틸 아세테이트, 부틸 아세테이트, 디클로로메탄, 클로로포롬, 1,1,2 - 트리클로로 에탄 등이다. 이들 용매는 단독으로는 또는 둘 또는 그 이상의 혼합물로 사용될 수 있다. 용매의 사용량은 특별히 한정하는 것은 아니나 통상 원료 물질의 양을 기준해서 중량으로 1 내지 15배이면 충분하다.

본 발명의 방법에서 사용할 수 있는 환원 촉매는 통상적인 것으로 예를 들면 니켈, 팔라듐, 백금, 로듐, 루테늄, 코발트, 구리 등이다. 이들 촉매는 금속의 형태로 사용할 수 있으나 탄소, 황산바륨, 실리카겔, 알루미나 등과 같은 담체상에 지지된 형태로도 사용될 수 있다. 또한 니켈, 코발트, 구리 등은 레이니 축매형태로서 사용될 수 있다. 촉매의 사용량은 니트로벤질아민에 기준해서 금속 성분으로 0.01 내지 30중량%이다. 통상 레이니 촉매가 사용될 때에는 2 내지 20중량%가 바람직하며, 담체상에 지지된 귀금속 촉매를 사용할때에는 0.05 내지 5중량%가 바람직하다.

반응온도는 특별히 한정하는 것은 아니나, 통상적으로 0 내지 150℃, 바람직하기는 10 내지 80℃의 범위이다.

반응 압력은 통상적으로 대기압 내지 50kg/cm²G의 범위이다.

본 발명의 일반적 실시태양으로서 촉매를 용매에 용해 또는 현탁한 상태에서 원료물질에 가하고 특정 온도에서 수소의 흡수가 정지될때까지 수소를 주입한다. 반응 종료후, 반응 혼합물을 여과해서 촉매를 제거하고, 다음에 증류해서 목적하는 생성물을 수득한다.

무기산 또는 유기산을 사용할때에는 원료 물질과 산을 용매에 용해시키거나 현탁시킨 후에 촉매를 가하고, 환원반응을 수행시키다. 이산화탄소를 사용할때에는 용매중에 용해 또는 현탁된 출발물질에 촉매를 가하고 환원 반응을 실시하는데 이산화탄소 전량을 미리 가하거나 또는 소량씩 계속하여 또는 간헐적으로 가할 수 있다. 어느 경우에나 촉매적 환원반응은 수소의 흡수가 종료될때까지 수행한다. 촉매적 환원반응을 산의 부재하에 수행할 때에는, 반응후에 반응 생성물을 용해시킨다. 다음에는 생성된 혼합물을 여과해서 촉매를 제거하고 증류하여 목적하는 생성물을 수득한다. 산의 존재하에서 촉매환원 반응에 의해 용해된 반응혼합물이 생성되면, 이때에는 여과해서 촉매를 제거한다. 반응 혼합물이 침전된 상태로 수득될 때에는 가온하거나 또는 물등을 가하여 침전물을 용해시킨후에 같은 방법으로 처리한다. 어느 경우에나, 여과액은 수산화나트륨, 수산화칼륨, 암모니아, 트리에틸아민 등으로 중화하여 아미노벤질아민을 분리시키고 그리고 증류해서 최종 생성물을 수득한다.

침전된 반응 혼합물을 처리하는 다른 방법으로서는 침전물을 여과 분리하고 중화한 산염을 정제하여 목적 생성물을 수득한다.

따라서 본 발명의 제조방법은 기본적으로는 용매중에서 촉매를 사용하여 니트로벤질아민을 촉매적으로 환원시키는 방법이다. 반응은 저온에서 순조롭게 진행하여 고수율로 아미노벤질아민을 생성시킨다. 반응을 무기산, 유기산 또는 탄산의 존재하에서 실시하면, 중간물질이 아미노벤질아민의 산염의 안정한 형태로 존재한다. 즉, 환원반응중 니트로벤질 아민의 아미노메틸기는 무기산염, 유기산염 또는 카본산염의 형태로 안정화 된다. 이러한 안정화 현상으로 분해반응과 부반응이 억제되어 니트로기가 아미노기로 신속히 환원됨으로써 아미노벤질아민을 선택적으로 제조할 수 있다. 아미노벤질 아민은 환원반응후에 무기산염, 유기산염 또는 탄산염의 형태로 분리하여 정제하든가 또는 간단히 중화 공정을 거친후 증류하고 정제하여서 용이하게 분리할 수 있다. 이와 같이 본 발명의 제조방법은 상업적으로 매우 유익한 것이다.

또한, 벤질아민을 니트로화하여 얻은 니트로벤질아민 혼합물을 환원반응의 원료로 사용할 경우, 본 혼합물은 O-, m-, 및 p- 이성체의 무기산염의 형태로 수득된다. 이러한 혼합물을 그대로 환원반응에 사용하면, 환원반응중 안정한 형태로 계속 남아 있기 때문에 아미노벤질아민 혼합물로 수득할 수 있다. 혼합물중의 O-, m- 및 p-아미노벤질아민의 함량은 각각 0∼5, 30∼70, 및 30∼70 중량%범위이다.

본 발명의 방법에서는 촉매 활성이 감소되지 않으므로 촉매를 재사용할 수 있으며 따라서 경제적으로 매우 유익하다. 또한 본 제조방법 환원 반응후에 간단히 증류함으로써 용매 회수와 생성물의 분리를 할 수 있기 때문에 상업적으로 매우 유익하다.

본 발명은 다음 실시예의 의해 상세히 기술되었으며 실시예중의 %는 중량%를 나타낸다.

[실시예 1]

유리반응기에 O-니트로벤질아민 13.6g(0.1몰), 메탄올50ml 및 5%Pd/c 촉매 0.3g을 넣고 밀페한 후 강력히 교반하면서 수소를 주입한다. 반응온도는 30∼40℃로 유지시키면서 3시간동안 반응시키면 6.9ι의 수소가 흡수된다. 수소의 흡수가 끝난후, 반응 혼합물은 촉매 제거를 위해 여과하고 진공중에서 증료하여 O-아미노벤질아민 생성물 10.1g(수율 82.7%)을 수득한다.

생성물의 비점은 91∼93℃/mmHg이고, 융점은 58∼61℃이며, 순도는 가스 크로마토그라피한 결과 99.8%이었다. 원소 분석치는 다음과 같다.

원소분석(C₇H₁₀N₂)

[실시예 2]

고압반응기에 m-니트로벤질아민 13.6g(0.1몰), 테트라하이드로푸란 70ml 및 레이니 니켈 촉매 2g 을 넣는다. 강력히 교반하면서 수소를 주입시키고 압력을 30∼35kg/㎠G로 유지시킨다. 반응은 40∼50℃에서 2시간동안 수행한다. 반응 종료후에, 실시예 1의 방법을 반복해서 m-아미노 벤질아민 10.7g를 수득한다(수율 87.6%). 생성물은 비점이 130∼132℃/6mmHg이고 융점이 41∼42℃이며 순도는 가스크로마토그라피 한 결과 99.9%이었다. 원소분석의 결과는 다음과 같다.

원소분석(C₇H₁₀N₂)

[실시예 3]

반응은 원료로 p-니트로벤질아민 13.6g(0.1몰), 용매로서 디옥산 50ml 및 5% Pt/c 촉매 0.4g을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1에 기술한 방법으로 해서 p-아미노벤질아민 10.5g을 수득한다(수율 85.9%). 생성물은 비점이 129∼130℃/5mmHg이고 순도는 가스 크로마토그라피 결과 99.4%인 투명한 액체이다. 원소 분석의 결과는 다음과 같다.

원소분석(C₇H₁₀N₂)

[실시예 4]

유리반응기게 m-니트로벤질아민 13.6g(0.1몰), 90% 이소프로판을 수용액 200ml, 35% 염산 21g(0.2몰) 및 5% Pd/c 촉매 0.4g을 넣은 후 강력히 교반하면서 수소를 주입한다. 반응온도는 23∼35℃로 유지 시키면서 3시간동안 반응시키면 6.68ι의 수소가 흡수된다. 수소의 흡수가 종료된 후, 반응혼합물을 70℃로 가열하고 촉매 제거를 위해 여과시킨다. 여과액을 냉각되도록 방치하면 백색 침상·결정으로 m-아미노벤질아민 염산염이 석출한다. 결정을 여과시키고 이소프로판올로 세척하고, 건조시켜서 융점 274∼277℃을 갖는 생성물 15.8g을 수득한다(수율 81%). 원소 분석의 결과는 다음과 같다.

원소분석(C₇H₁₂N₂Cl₂)

[실시예 5]

유리반응기에 m-니트로벤질아민 13.6g(0.1몰), 물 100ml, 인산 20g(0.2몰) 및 5% Pd/c 촉매 0.4g을 넣고 수소를 주입하면서 실시예 4에 기술한 절차를 따라서 실시한다. 반응종료후 Pd/c 촉매는 여과해서 제거하고 여과액은 부피의 3분의 1로 농축시킨 후 냉각이 되도록 방치하면 백색 침상 결정으로 m-아미노벤질아민 인산염의 결정이 석출한다. 결정을 여과하고 메탄올로 세척하고 건조하면 융점이 209∼213℃의 생성물 20.4g을 수득한다(수율 77.3%).

원소 분석의 결과는 다음과 같다.

원소분석(C₇H₁₀N₂)

[실시예 6]

메탄올 50ml, 붕산무수물 3.5g(0.05몰) 및 5% Pd/c 촉매 0.27g을 사용한 것 이외는 실시예 4에 기술된 방법을 반복하였다. 반응 종료후, 반응 혼합물을 촉매 제거를 위해 여과하고 메탄올을 감압증류시켜서 황색의 점성 액체를 수득한다. 본 액체를 35%수산화 나트륨 수용액으로 중화시키면 불순한 m-아미노벤질아민이 갈색의 오일로서 상충에서 분리된다. 이 오일을 6mmHg에서 진공증류하여 비점 131∼132℃의 획분 11.6g을 수득한다(수율 94.9%). 그 획분을 하룻밤 동안 방치하면 결정이 석출된다. 수득된 생성물은 융점이 40∼41℃이다.

원소 분석의 결과는 다음과 같다.

원소분석(C₇H₁₀N₂)

[실시예 7]

p-니트로벤질아민 13.6g(0.1몰), 메탄올 50ml, 오산화인 14.2g(0.1몰) 및 5%Pd/c 촉매 0.27g을 사용한것 이외는 실시예 6에 기술된 반응 조건과 후처리를 동일하게 수행한다. 진공증류해서 비점이 129.5∼130℃/5∼6mmHg인 무색 투명한 오일 11.4g을 수득한다(수율 93.9%). 원소 분석의 결과는 다음과 같다.

원소분석(C₇H₁₀N₂)

[실시예 8]

유리반응기에 p- 니트로벤질아민 13.6g(0.1몰), 물75ml, 60%질산 10.5g (0.1몰) 및 5%Pd/c 촉매 0.27g을 넣고 강력히 교반하면서 수소를 주입한다. 반응은 20∼30℃에서 3시간동안 계속한다. 그 다음에는 반응 혼합물을 60℃로 가온하고 여과해서 촉매를 제거한다. 여과액을 수산화나트륨 32g(0.8몰)으로 중화시켜서 상충에서 분순한 p-아미노벤질아민이 갈색 오일로서 분리된다. 갈색 오일을 진공 증류하여 p-아미노벤질아민 10.4g을 수득한다(수율 85.1%).

[실시예 9]

고압반응기에 O-니트로벤질아민 13.6g(0.1몰), 메탄올 50ml, 붕산 6.2g(0.1몰) 및 레이니 니켈 1g을 넣고 강력히 교반하면서 수소를 주입해서 20∼30kg/㎠G의 압력이 되도록 하면서 70°∼80℃에서 90분간 반응시킨다. 반응종료후, 생성된 혼합물을 실시예 6에 기술된 바와 같이 냉각시키고 후처리를 실시해서 비점이 91∼93℃/1mmHg이고 융점이 59∼61℃인 O-아미노벤질아민 9.8g을 수득한다(수율 80.2%).

원소 분석의 결과는 다음과 같다.

원소분석(C₇H₁₀N₂)

[실시예 10]

유리 반응기에 m-니트로벤질아민 13.6g(0.1몰), 빙초산 6g(0.1몰), 5%Pd/c 촉매 0.3g 및 이소프로판올 50ml을 가하고 강력히 교반하면서 수소를 주입한다. 30∼40℃에서 5시간동안 반응시켜서 6.9ι의 수소를 흡수시키고 흡수를 종료한다. 반응종료후, 생성된 혼합물은 촉매를 제거하기 위해 여과하고 대부분의 이소프로판올을 진공증류시켜서 농축된 황색의 점성 액체를 수득한다. 본 액체는 결정화가 되도록 방치한다. 생성된 결정을 여과하고 이소프로판올로 세척하고 건조시켜서 백색의 결정 13.3g을 수득한다(수율73.2%). 이렇게 수득된 m-아미노벤질아민 아세테이트의 융점은 129∼131℃이다.

원소 분석의 결과는 다음과 같다.

원소분석(C₉H₁₄N₂O₂)

[실시예 11]

유리반등기에 p-니트로벤질아민 13.6g(0.1몰), 프로피온산 7.4g(0.1몰), 5%Pt/c촉매 0.4g 및 메탄올 50ml을 넣고 실시예 10에 기술된 반응 조건을 반복하였다. 반응 종료후 촉매는 여과해서 제거하고 대부분의 메탄올을 회수한다. 생선된 잔사에 35% 수산화나트륨 수용액 35g을 가하고 교반한 후, 방치하여 2개층으로 분리시킨다. 하층은 제거하고 상층을 증류해서 비점이 129∼131℃/6mmHg의 무색 투명한 오일로서 p-아미노벤질아민 11.3g을 수득한다(수율 92.5%).

[실시예 12]

O-니트로벤질아민 13.6g(0.1몰), 5%Pd/c촉매 0.6g 및 산겸 용매로서 아세트산 50ml을 사용한 것 이외에는 실시예 11에 기술된 방법을 반복하여, 융점이 60∼61℃이고 비점이 91∼93℃/1mmHg의 O-아미노벤질아민 10.6g을 수득한다(수율 86.7%).

[실시예 13]

고압반응기에 p- 니트로벤질아민 13.2g(0.1몰), 드라이아이스 13.2g(0.3몰), 레이니 니켈촉매 1g 및 메탄올 75ml을 넣고 수소를 주입시켜서 압력을 30∼35k/㎠G롤 유지시킨다. 반응은 20∼40℃에서 5시간동안 교반하면서 수행한다. 생선된 반응 혼합물을 여과해서 촉매를 제지한 후에 수산화나트륨 4g을 가하고, 증류해서 가스 크로마토그라피에 의한 순도 99.9%의 p-아미노벤질아민 11.0g을 수득한다(수율 90%).

원소분석의 결과는 다음과 같다.

원소분석(C₇H₁₀N₂)

[실시예 14]

원료로서 O-니트로벤질아민 13.6g(0.1몰)와 용매로서 테트라하이드로푸란을 사용한 것 이외는 실시예 13과 같은 방법으로 실시한다. 반응종료후에 분리된 결정을 여과하여 이소프로판올에서 재결정시켜 백색 침상 결정을 분리한다. 수득된 순수한 m-아미노벤질아민 탄산염은 6.7g이고(수율 43.1%), 융점은 115∼117℃이다.

원소분석 결과는 다음과 같다.

원소분석(C₁₅H₂₂N₄O₃)

[실시예 15]

0℃ 보다 높지 않은 온도에서 벤질아민 107g(1몰)을 98%질산 643g(1몰)에 5시간에 걸쳐 적가한다. 적가 종료후, 교반하면서 20∼25℃의 온도에서 3시간동안 반응시킨다. 반응 혼합물을 750g의 얼음물에 쏟고 석출된 결정을 여과하고 포화 염화나트륨 용액으로 세척하여 니트로 벤질아민 질산염을 수득한다. 수득한 결정은 254g이고 고체 함량은 61%이다(수율 72.1%).

물로 재결정한 후의 원소 분석결과는 다음과 같다.

원소분석(C₇H₉N₃O₅)

유리반응기에 습한 니트로벤질아민 질산염 결정 35.3g (0.1몰), 5%Pd/c촉매 0.2g 및 물 50g을 넣는다. 강력히 교반하면서 수소를 주입한다. 반응은 25∼30℃에서 7시간 동안 계속시킨다. 반응 종료후 반응 혼합물을 50∼60℃로 가온하고 촉매 제거를 위해 여과한다. 여과액은 과립형의 수산화나트륨 32g을 가해서 중화시키고 2개층으로 분리될 때까지 정치한다. 하층은 제거하고 상층을 감압증류해서 무색 투명한 오일상획분 11g을 수득한다. 이것은 비점이 130∼140℃/5∼7mmHg이다(벤질아민으로부터 계산한 총수율은 65%임). 생성물은 아미노벤질아민의 혼합물이다. 가스 크로마토그라피에 의한 분석 결과 m-아미노벤질아민 41.3%, p-아미노벤질아민 57.6% 및 O-아미노벤질아민 1.1%가 함유되어 있었다.

[실시예 16]

0℃보다 높지 않은 온도에서 벤질아민 107g(1몰)을 77g(1.2몰)의 98% 질산과 300g(3몰)의 98% 황산으로 구성된 혼합산에 5시간에 걸쳐 적가한다. 적가 종료후, 반응은 20∼25℃에서 3시간 동안 교반하면서 계속시킨다. 반응 혼합물을 750g의 냉수에 쏟아넣고, 석출된 결정을 여과하고 염화나트륨 포화용액으로 세척하여 고체함량 60%의 습한 결정 8g을 수득한다. 원소 분석의 결과는 다음과 같으며 수득된 결정은 니트로벤질아민 황산염이다(수율 65%).

원소분석(C₁₄H₁₈N₄O₈S)

유리반응기에 니트로벤질아민 황산염의 습한 결정 21.8g, 5%Pd/c 촉매 0.5g 및 물 45ml을 넣고 강력히 교반하면서 수소를 주입하고 25∼30℃의 온도에서 7시간동안 반응시킨다. 반응 종료후, 생선된 반응 혼합물을 50∼60℃로 가온한 후 촉매 제거를 위해 여과한다. 여과액에 45% 수산화나트륨 수용액 22.5g와 황산나트륨(10수화물) 14.0g을 가해서 중화시키고 2개층으로 분리하도록 방치한다. 하층은 제거하고 상층은 감압증류해서 무색 투명한 오일상 획분 7.1g을 수득한다. 이것은 비점이 130∼140℃/5∼7mmHg이다(벤질아민을 기준으로 계산한 총수율은 58.0%임). 생성물은 아미노벤질질 아민의 혼합물이며, 가스 크로마토그라피에 의한 분석결과, m-아미노벤질아민 48.5%, p-아미노벤질아민 50.2%, O-아미노벤질아민 1.3%가 함유되어 있었다.

[실시예 17]

0℃보다 높지 않은 온도에서 벤질아민 107g(1몰)을 257g(4몰)의 98% 질산과 200g(2몰)의 98% 황산으로 구성된 혼합산에 5시간에 걸쳐 적가한다. 적가 완료후, 반응은 강력한 교반하에 20∼25℃의 온도에서 3시간 동안 계속 시킨다. 생성된 반응응 혼합물은 750g의 얼음물에 부어넣고, 석출된 결정을 여과하고 염화나트륨 포화 수용액으로 세척하여 고체함량 64.3%의 습한 결정 284g을 수득한다. 원소 분석 결과는 다음과 같으며 결정은 니트로벤질아민 질산염이다(수율 85%).

원소분석(C₇H₉N₃O₅)

니트로벤질아민 질산염의 습한 결정을 실시예 16에 기술된 방법과 같이 환원시키고 후처리하여 아미노벤질아민의 혼합물을 수득한다(벤질아민을 기준으로 해서 계산한 총수율은 74.5%).

가스 크로마토그라피에 의한 분석결과, 혼합물은 m-아미노벤질아민 47.4%, p-아미노벤질아민 51.1% 그리고 O-아미노벤질아민 1.5%가 함유되어 있었다.

[실시예 18]

벤질아민 107g(1몰)을 128g(2몰)의 98% 질산과 200g(2몰)의 황산으로 구성된 혼합산과 실시예 17에 기술된 방법으로 니트로화시켜서 습한 결정 272g을 수득한다. 원소분석의 결과는 다음과 같으며, 생성물은 아미노벤질아민의 질산염 및 황산염의 혼합물이었고 그 비율은 대체로 1대 1인 것으로 추정되었다.

원소분석

수득된 니트로벤질아민의 무기산염은 실시예 16에 기술된 방법으로 환원시키고 후처리 해서 아미노벤질아민 혼합물을 수득한다(벤질 아민을 기준으로한 총수율은 68.7%). 가스 크로마토 그라피에 의하면 혼합물은 47.2%의 m-아미노벤질아민, 51.0%의 p-아미노벤질아민, 및 1.8%의 O-아미노벤질아민이 함유되어 있었다.

[실시예 19]

0℃보다 높지 않은 온도에서, 벤질아민 107g(1몰)을 121g(1.2몰)의 질산칼륨, 300g(3몰)의 98%황산 및 400ml의 1,2-디클로로 에탄으로 구성된 혼합산 용액에 5시간에 걸쳐 적가한다. 적가 완료후 반응을 20∼25℃의 온도에서 3시간동안 교반하면서 계속시킨다음 정지시켜서 생성 혼합물을 2개층으로 분리시킨다. 하층을 750g의 얼음물에 쏟아넣고, 여과해서 결정을 수득한 후 염화나트륨 포화용액으로 세척해서 니트로벤질아민 무기산염의 습한 결정 230g을 수득한다. 유리반응기에 습한 결정 230g, 5%Pd/c 촉매 1.5g 및 물 450g을 넣고 실시예 16에 기술된 방법과 같이 환원시키고 후처리하여 아미노벤질아민 혼합물을 수득한다(벤질아민으로부터 계산한 총수율은 58.9%). 가스 크로마토그라피에 의하면 혼합물은 59.5%의 m-아미노벤질아민, 35.0%의 p-아미노벤질아민 및 5.5%의 O-아미노벤질아민이 함류되어 있었다.

[실시예 20]

유리반응기에 실시예 15에 수득한 니트로벤질아민 질산염의 습한 결정 35.3g, 5%Pd/c 촉매 0.1g 및 메탄올 45ml를 넣고 교반하면서 수소를 주입시킨다. 반응은 25∼30℃에서 8시간동안 계속시킨다. 반응 종료후, 생성된 반응 혼합물을 60∼65℃로 가온하여 촉매를 제거한다. 여과액을 감압증류시켜서 대부분의 메탄올을 제거하고 황색의 점성 액체를 수득한다. 여기서 30% 수산화나트륨 수용액 130g을 가하고 교반한 후, 정치시켜서 2개층이 되도록 한다. 하층은 제거하고 상층은 감압증류해서 비점이 130∼140℃/5∼7mmHg인 획분 11.1g을 수득한다(벤질아민으로부터 계산한 총수율은 65.5%).

[실시예 20]

유리반응기에 실시예 15에 수득한 질산 니트로벤질아민 질산염의 습한 결정 35.3g, 5%Pd/c 촉매 0.1g 및 메탄올 45ml을 넣고 강력히 교반하면서 수소를 바로 주입한다. 반응을 25∼30℃에서 8시간동안 계식시킨다. 반응 종료후, 생성된 반응 혼합물은 촉매를 제거하기 위해 60∼65℃로 가온한다. 여과액은 진공증류 시켜서 메탄올을 증류 제거하고 황색의 점성 액체를 수득한다. 여기에 30% 수산화나트륨 수용액 130g을 가하고 교반한 후 2개층으로 분리되도록 정치시킨다. 하층은 제거하고 상층은 감압 증류해서 비점이 130∼140℃/5∼7mmHg의 획분 11.1g을 수득한다(벤질아민으로부터 계산한 총수율은 65.5%).

Claims (5)

1. 벤질아민을 니트로화하여 얻은 니트로 벤질아민 이성질체 혼합물의 광산염을 백금족 금속의 존재하에 촉매적으로 환원시키는 것으로 구성되는 아미노 벤질아민 혼합물의 제조방법.
2. 제 1항에 있어서, 광산염이 니트로벤질아민의 O-, m- 그리고 p-이성체를 각각 0.2 내지 10,30 내지 70 그리고 30 내지 70중량%의 범위로 함유하는 광산염의 혼합물인 아미노벤질 아민 혼합물의 제조방법.
3. 제 1항에 있어서, 니트로벤질아민 혼합물의 광산염이 질산염인 아미노 벤질아민 혼합물의 제조방법.
4. 제 1항에 있어서, 니트로벤질아민 혼합물의 광산염이 황산염인 벤질아민 혼합물의 제조방법.
5. 제 1항에 있어서, 니트로벤질아민 혼합물의 광산염이 질산염과 황산염의 혼합물인 아미노 벤질아민 혼합물의 제조방법.