KR20130099929A

KR20130099929A - 알킬아닐린의 선택적 메타-염소화 방법

Info

Publication number: KR20130099929A
Application number: KR1020137005651A
Authority: KR
Inventors: 니콜라우스 빌러; 슈테판 엘링거; 마르티나 푸러; 빅토르 라드낙; 콘스탄체 뮐러; 레오 슈미트; 테슐러 코르넬리아 추어
Original assignee: 론자 아게 (론자 엘티디.)
Priority date: 2010-08-20
Filing date: 2011-08-16
Publication date: 2013-09-06
Also published as: CN103068789B; US20130338400A1; EP2606028A1; JP2013538201A; JP5917514B2; CN103068789A; WO2012022460A1; US9193667B2; CA2808258A1; BR112013003937A2

Abstract

방향족 고리의 메타-위치에서 선택성이 높은 염소화를 가능하게 하는 알킬아닐린의 염소화 방법을 제공한다. 이는 알킬아닐린 및 황산을 포함하는 혼합물을 염소와 함께 반응시킴에 의해 달성된다. 이러한 방법은 90% 초과의 선택성을 갖는 메타-염소화를 가능하게 한다.

Description

알킬아닐린의 선택적 메타-염소화 방법 {PROCESS FOR THE SELECTIVE META-CHLORINATION OF ALKYLANILINES}

본 발명은 염소화된 알킬아닐린, 특히 염소화된 2,6-디알킬아닐린의 제조 방법에 관한 것이다.

메타-염소화된 2,6-디알킬아닐린은 고분자 산업에서, 예를 들어 폴리우레탄 및 에폭시 수지의 제조에서 사슬 연장제 또는 가교제로서 사용되는, 염소화된 4,4'-메틸렌-비스(2,6-디알킬아닐린) 의 제조를 위한 중요한 출발 물질이다.

Beard 및 Hickinbottom (J. Chem . Soc ., 1958, 2982-2986) 은 해당 N-클로로-아세트아닐리드로부터 출발하는 2,6-디알킬아닐린의 메타-선택적 염소화를 기재하였다. 하지만, 상기 반응은 유리 아민을 수득하기 위하여 추가적인 보호 및 탈보호 단계를 거쳐야 하는 단점이 있다.

US-A-3,962,336 에는 2-톨루이딘 염산염과 염소와의 반응에 의한 5-클로로-2-톨루이딘의 제조를 개시하고 있다. 하지만, 기타 아닐린의 직접적 염소화는 GB-A-1　521　136 에 기재된 바와 같이 생성 혼합물의 형성을 야기한다.

US-A-4,401,833 에는 유기 용매계에서 2,6-디-알킬아닐린 염산염의 직접적 염소화가 개시되어 있고, 여기서 상기 염산염은 거의 용해되지 않는다. 결과적으로, 상기 염산염의 벌크는 현탁액으로서 결정 형태로 존재한다. 하지만, 상기 방법은 오직 4-클로로-2,6-디알킬아닐린 만을 결과로 얻는다.

따라서, 본 발명의 목적은 알킬아닐린, 특히 2,6-디-알킬아닐린의 메타-선택적 염소화를 위한 효과적이고, 비용 효율이 높은 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적은 하기 화학식 (1) 의 염소화된 알킬아닐린 또는 이의 황산염의 제조 방법에 의해 달성되며,

[식 중, R¹, R² 및 R³ 은 독립적으로 H 또는 알킬기이고, 단, R¹ 및 R² 중 적어도 하나는 알킬기이며, X¹ 및 X² 는 독립적으로 H 또는 Cl 이고, 단, X¹ 및 X² 중 적어도 하나는 Cl 임],

상기 방법은 하기의 단계를 포함한다:

(a) 화학식 (2) 의 알킬아닐린을 용매로서 황산과의 혼합물 중의 아닐리늄 형태로 제공하는 단계;

[식 중, R¹, R² 및 R³ 은 상기 정의된 바와 같음], 및

(b) 화학식 (1) 의 알킬아닐린을 황산염의 형태로 수득하기 위하여 단계 (a) 의 혼합물을 염소 (Cl₂) 로 처리하는 단계, 임의로 이후에 유리 알킬아닐린을 수득하기 위하여 염기로 처리하는 단계.

본 발명의 방법은 용매로서 황산을 사용함으로써 높은 선택성 및 우수한 수율을 갖는 일반 화학식 (2) 의 알킬아닐린의 메타-염소화를 가능하게 한다고 확인되었다. 황산은 본질적으로 단독 용매이며, 유기 용매는 바람직하게는 존재하지 않는다. 황산 중에서 (유기 용매와 비교하여) 아닐리늄 술페이트의 더 높은 용해도 때문에, 전부 또는 적어도 상당 부분의 아닐리늄 염은 황산에 용해된다.

R¹, R² 및 R³ 의 정의에서 사용된 바와 같은 용어 알킬에는 선형 또는 분지형 알킬기가 포함된다. 바람직하게는, 상기 알킬기는 C₁ _-6 알킬기이고, 더욱 바람직하게는 C₁ _-4 알킬기이다. 바람직한 알킬기에는 메틸, 에틸, n-프로필, 이소프로필, n-부틸, sec-부틸 및 tert-부틸이 포함된다. 더욱 바람직한 알킬기는 메틸, 에틸, n-프로필, 이소프로필 및 sec-부틸이다. R¹, R² 및 R³ 로 표시되는 가장 바람직한 알킬기는 메틸, 에틸 및 이소프로필이다.

바람직하게는, 화학식 (1) 및 (2) 의 화합물 중 잔기 R¹ 및 R² 는 독립적으로 알킬기를 나타낸다. 더욱 바람직하게는, R¹ 및 R² 는 동일하다.

본 발명의 특히 바람직한 구현예에서, 화학식 (1) 및 (2) 의 화합물 중 R³ 은 H 이다.

화학식 (2) 의 알킬아닐린과의 첨가혼합물 중 본 발명의 방법에서 사용된 황산 (H₂SO₄) 은 바람직하게는 70 중량% 이상, 더욱 바람직하게는 85 중량% 이상, 보다 더욱 바람직하게는 90 중량% 이상 및 가장 바람직하게는 95 중량% 이상의 산 농도를 갖는 황산이다. 70% 미만의 산 농도를 갖는 황산이 사용되는 경우, 상기 반응의 메타-선택성은 유지되지만, 수율은 더 높은 산 농도에서 더 우수하다.

통상적으로, 화학식 (2) 의 알킬아닐린의 아닐리늄 형태는 상기 아닐린과 황산을 혼합함에 의해 제공된다. 2 가지 성분의 혼합 후, 상기 알킬아닐린은 본질적으로 황산염, 즉, 아닐리늄 술페이트 및/또는 아닐리늄 히드로겐술페이트의 형태로 존재할 수 있고, 이를 염소와 함께 반응시킬 수 있다. 유리하게는, 상기 황산은 상기 알킬아닐린에 대하여 과량의 몰로 사용된다. 이는 더 나은 혼합 및 아마도 황산 중에서 상기 아닐리늄 염의 용해를 가능하게 한다. 따라서, 개선된 수율을 위하여, 출발 혼합물 중 황산 대 알킬아닐린의 몰비는 바람직하게는 1.8:1 이상, 더욱 바람직하게는 2.5:1 이상이어야 한다. 20:1 이상의 황산 대 알킬아닐린의 몰비도 가능할 수 있으나, 수율을 향상시키지는 않을 것이다. 대안적으로는, 상기 화학식 (2) 의 알킬아닐린은 아닐리늄 염, 바람직하게는 황산염, 예컨대 아닐리늄 히드로겐술페이트 또는 아닐리늄 술페이트의 형태로 제공될 수 있으며, 이는 황산과 함께 혼합된 것이다.

상기 화학식 (2) 의 알킬아닐린의 염소화는 염소 기체를 사용하여 이루어지고, 이는 황산과의 혼합물에 도입되거나, 상기 혼합물을 통과한다. 상기 반응은 통상적으로 5 ℃ 내지 120 ℃, 바람직하게는 10 ℃ 내지 100 ℃ 범위의 온도에서 수행된다. 더 낮거나 높은 온도에서도 수행될 수 있으나, 더 낮은 온도는 반응 속도를 감소시킬 수 있고, 더 높은 온도는 수율을 증가시키지 않을 것이다.

염소화 반응의 생성물은 본질적으로 화학식 (1) 의 염소화된 알킬아닐린의 황산염, 즉 아닐리늄 히드로겐술페이트 또는 아닐리늄 술페이트이다. 상기 유리된 염소화된 알킬아닐린은 상기 반응 혼합물로부터 결정화에 의해 황산염을 분리하고, 이후에 염기로 처리하여 이의 염으로부터 유리될 수 있다. 바람직하게는, 황산 및 황산염을 함유하는 상기 반응 혼합물은 황산을 중화시키고, 염소화된 알킬아닐린을 유리시키기 위하여, 염기로 직접적으로 처리될 수 있다. 처리를 위해 사용될 수 있는 염기에는 유기 염기, 예컨대 트리에틸아민 및 무기 염기, 예컨대 알칼리 금속 수산화물 및 탄산염이 포함된다. 수산화나트륨 또는 수산화칼륨이 바람직하고, 통상적으로 수용액의 형태로 사용된다.

상기 유리된 염소화된 알킬아닐린은 공지된 방법에 따라, 예를 들어 유기층의 분리 또는 물과 혼합할 수 없는 용매, 예컨대 디클로로메탄, 에틸 아세테이트 또는 톨루엔으로 추출함에 의해 단리될 수 있다. 그 후, 상기 용매는 감압 하에서 제거될 수 있다. 상기 염소화된 아닐린은 증류에 의해 정제될 수 있다.

본 발명의 방법은 폐쇄계 또는 개방계에서 수행될 수 있다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따라, 상기 염소화 반응은 폐쇄계에서 수행되고, 이는 상기 반응 중에 이의 주변 상황에 의해 변화되지 않는다는 이점을 갖는다. 상기와 같은 폐쇄계는 밀봉된 반응 용기, 예컨대 밀봉된 오토클레이브일 수 있다. 폐쇄계의 사용은 상기 반응물의 화학량론의 용이한 조절을 가능하게 한다. 통상적으로, 본 발명의 방법에서, 알킬아닐린 및 황산의 혼합물이 반응 용기, 바람직하게는 오토클레이브 내에 충전된 후, 상기 반응 용기가 밀봉되고, 계산된 양의 염소 기체가 첨가된다. 폐쇄계의 사용 때문에, 반응물이 전혀 누출되지 않을 것이므로, 선결된 몰비의 상기 반응물이 상기 공정의 조절을 위해 제공될 수 있다.

대안적으로는, 본 발명의 염소화 반응은 개방계에서 수행될 수 있고, 이는 상기 계 경계 외부로의 흐름 (flow) 을 야기한다. 본 발명의 방법에서 사용되는 개방계는 개방형 반응 용기, 예컨대 첨가되는 염소 기체 만큼 알킬아닐린 및 황산으로 충전된 표준 유리 기구일 수 있다. 편리하게는, 상기 염소 기체를, 예를 들어 딥 파이프 (dip pipe) 를 사용하여 상기 반응 혼합물에 통과시킨다.

상기 염소화의 정도는, 예를 들어 반응물의 화학량론의 조정, 즉, 염소 기체 대 화학식 (2) 의 알킬아닐린의 몰비, 반응계의 선택 및 반응 온도의 조정에 의해 조절될 수 있다.

상기 염소화 반응이 폐쇄된 반응 용기에서 수행되는 경우에 있어서, 염소 (Cl₂) 및 알킬아닐린이 대략 화학량론적 양으로 사용되는 경우, 즉, 염소 분자 대 알킬아닐린의 몰비가 0.90:1 내지 1.10:1 의 범위, 더욱 바람직하게는 0.95:1 내지 1.05:1 의 범위인 경우, 메타-치환된 단일-염소화된 생성물이 높은 수율로 수득된다. 상기 반응은 바람직하게는 상기 제시된 온도 범위 내에서 수행된다. 상기 반응 시간은 통상적으로 5　분 내지 10　시간의 범위이다.

폐쇄계에서, 염소 대 알킬아닐린의 몰비가 증가되는 경우, 3,5-이중염소화된 알킬아닐린이 염소화 반응의 주 생성물이 될 가능성이 있다. 따라서, 3,5-이중염소화된 알킬아닐린을 목적하는 경우, 이는 첨가되는 염소의 양을 증가시킴에 의해 달성될 수 있다. 따라서, 이중염소화된 생성물을 수득하기 위하여, 염소 대 알킬아닐린의 몰비는 2:1 이상, 더욱 바람직하게는 3.5:1 이상으로 증가된다. 4.5:1 을 초과하는 몰비는 수율을 증가시키지 않을 수 있고/있거나 바람직하지 않은 부산물, 예컨대 보다 고급의 염소화 생성물이 수득될 수 있다. 또한, 상기 반응 평형을, 예를 들어 60 ℃ 내지 90 ℃ 의 범위 내에서 반응 온도를 증가시킴에 의해, 이중염소화된 반응 생성물로 이동시킬 수 있다.

상기 염소화 반응이 개방형 반응 용기에서 수행되는 경우에 있어서, 염소가 반응 혼합물에 통과되는 경우, 메타-치환된 단일-염소화된 생성물이 높은 수율로 수득된다. 상기 이중염소화된 화합물은 단지 더 긴 반응 시간에 따라 및 과량의 염소를 상기 반응 혼합물에 통과시킴에 의해 수득될 수 있다.

화학식 (2) 의 아닐린의 알킬 치환기가 상이한 경우, 염소화는 상이한 이성질체를 유도할 수 있다. 예를 들어, R¹ 및 R² 가 상이한 알킬기이고, R³ 은 H 인 경우, 2 개의 단일-염소화된 이성질체가 수득될 수 있고, 이 중 우세한 것은 인접한 알킬 치환기에 의해 메타-위치가 입체적으로 더 적게 방해된 이성질체이다. 예를 들어, 2-이소프로필-6-메틸아닐린이 본 발명의 방법에 따라 염소화되는 경우, 3-클로로-6-이소프로필-2-메틸아닐린 및 3-클로로-2-이소프로필-6-메틸아닐린으로 이루어진 생성 혼합물이 대략 4:1 의 비로 수득된다.

바람직하게는, 염소로 처리될 혼합물은 본질적으로 염소화될 알킬아닐린 및 황산으로 이루어져 있다. 특히, 유기 용매의 존재가 선택성 및/또는 염소화 반응의 수율에 영향을 줄 수 있기 때문에, 상기 반응 혼합물은 바람직하게는 본질적으로 유기 용매가 유리된 것이다.

본 발명의 방법은 높은 수율 및 적은 양의 부산물로, 화학식 (2) 의 알킬아닐린의 선택적 메타-염소화를 가능하게 한다. 반응하지 않은 출발 물질은 재사용될 수 있다. 따라서, 본 방법은 간단한 방식 및 적은 비용으로 수행될 수 있다.

본 발명의 추가적인 이점은 하기 비제한적인 실시예를 통해 명백해 질 것이며, 이는 본 발명을 설명하기 위한 것이다.

실시예

하기 실시예는 황산의 존재 하에서, 각종 조건 하에서, 폐쇄계 (실시예 1 내지 11) 또는 개방계 (실시예 12 내지 14) 에서, 2,6-디알킬아닐린의 염소화를 설명하는 것이다. 기체 크로마토그래피 (GC) 는 Agilent　6850 기구 및 분리 컬럼으로서 디메틸폴리실록산 모세관을 사용하여 수행하였다 (30 m　x 0.32 mm x 0.35　μm; 90 ℃, 3　K/분, 135 ℃, 30　K/분, 300 ℃).

실시예 1

13.0 g (87.1 mmol) 의 2,6-디에틸아닐린 및 26.4　g (258 mmol) 의 황산 (96　중량%) 을 오토클레이브 (Hastelloy^®HC22) 에 도입하였다. 상기 오토클레이브를 30 ℃ 로 가열하고, 질소로 플러싱하여 누출 방지 (leak-tightness) 를 점검하였다. 질소를 방출시킨 후, 6.2　g (87.4 mmol) 의 염소 기체를 상기 혼합물 내에 도입하였다. 상기 반응액을 30 ℃ 에서 3 시간 동안 교반한 후, 50 g 의 얼음에 부었다. 상기 현탁액을 200 g 의 10% 수성 수산화나트륨으로 중화시켰다. 상 분리 후, 상기 수성층을 75　g 의 에틸 아세테이트로 추출하고, 상기 조합한 유기층을 감압 하에서 증발시켜, 기체 크로마토그래피에 의해 결정된 바와 같이 94.4% 의 3-클로로-2,6-디에틸아닐린 및 4.4% 의 2,6-디에틸-아닐린을 함유하는, 15.7　g 의 미정제 생성물을 수득하였다. 3-클로로-2,6-디에틸아닐린을 증류에 의해 정제하였다.

실시예 2

반응 시간을 1 시간으로 하여, 실시예 1 을 반복하였다. 상기 수득한 생성물은 (GC 에 따라) 91.9% 의 3-클로로-2,6-디에틸아닐린 및 3.3% 의 출발 물질을 함유하였다.

실시예 3

반응 시간을 0.5 시간으로 하여, 실시예 1 을 반복하였다. 상기 수득한 미정제 생성물은 (GC 에 따라) 90.9% 의 3-클로로-2,6-디에틸아닐린 및 7.9% 의 출발 물질을 함유하였다.

실시예 4

반응 시간을 6 시간으로 및 Cl₂ 대 2,6-디에틸아닐린의 몰비를 1.05:1 로 하여, 실시예 1 을 반복하였다. 상기 수득한 미정제 생성물은 (GC 에 따라) 94.9% 의 3-클로로-2,6-디에틸아닐린 및 1.3% 의 3,5-디클로로-2,6-디에틸아닐린을 함유하였다. 출발 물질은 전혀 검출되지 않았다.

실시예 5

15:1의 황산 대 2,6-디에틸아닐린의 몰비 및 0.95:1 의 Cl₂ 대 2,6-디에틸아닐린의 몰비로, 실시예 1 을 반복하였다. 오토클레이브에서, 15 ℃ 에서 교반하면서 상기 반응을 수행하였다. 상기 수득한 미정제 생성물은 (GC 에 따라) 90.4% 의 3-클로로-2,6-디에틸아닐린 및 8.7% 의 출발 물질을 함유하였다.

실시예 6

5.0 g (33.5 mmol) 의 2,6-디에틸아닐린 및 50 g (357 mmol) 의 70% 황산을 오토클레이브 (Hastelloy^®HC22) 에 도입하였다. 상기 오토클레이브를 30 ℃ 로 가열하고, 질소로 플러싱하여 누출 방지를 점검하였다. 질소를 방출시킨 후, 2.3　g (32.4 mmol) 의 염소 기체를 상기 혼합물 내에 도입하였다. 상기 반응액을 30 ℃ 에서 3 시간 동안 교반한 후, 50 g 의 얼음에 부었다. 상기 현탁액을 90 g 의 30% 수성 수산화나트륨으로 중화시켰다. 상 분리 이후에, 상기 수성층을 50 g 의 에틸 아세테이트로 추출하고, 상기 조합한 유기층을 감압 하에서 증발시켜, 67.9% 의 3-클로로-2,6-디에틸아닐린 및 13.6% 의 2,6-디에틸아닐린 (GC 에 따라) 을 함유하는, 4.4　g 의 미정제 생성물을 수득하였다.

실시예 7

50.8　g (497 mmol) 의 황산 (96　중량%) 중의 5.0 g (33.5 mmol) 의 2,6-디에틸아닐린 및 6.1　g (33.2 mmol) 의 3-클로로-2,6-디에틸아닐린의 혼합물을 오토클레이브 (Hastelloy^®HC22) 에 도입하였다. 상기 오토클레이브를 30 ℃ 로 가열하고, 질소로 플러싱하여 누출 방지를 점검하였다. 질소를 방출시킨 후, 2.3　g (32.4 mmol) 의 염소 기체를 상기 혼합물 내에 도입하였다. 상기 반응액을 30 ℃ 에서 1 시간 동안 교반한 후, 50 g 의 얼음에 부었다. 상기 현탁액을 120 g 의 30% 수성 수산화나트륨으로 중화시켰다. 상 분리 이후에, 상기 수성층을 60 g 의 에틸 아세테이트로 추출하고, 상기 조합한 유기층을 감압 하에서 증발시켜, 92.5% 의 3-클로로-2,6-디에틸아닐린, 3.2% 의 2,6-디에틸아닐린 및 0.5% 의 3,5-디클로로-2,3-디에틸아닐린 (GC 에 의해 결정된 바와 같이) 을 함유하는, 10.9　g 의 미정제 생성물을 수득하였다.

실시예 8 (비교예)

10.0 g (67.0 mmol) 의 2,6-디에틸아닐린 및 54.7　g (469 mmol) 의 클로로술폰산을 오토클레이브 (Hastelloy^®HC22) 에 도입하였다. 상기 오토클레이브를 30 ℃ 로 가열하고, 질소로 플러싱하여 누출 방지를 점검하였다. 질소를 방출시킨 후, 4.7　g (66.3 mmol) 의 염소 기체를 상기 혼합물에 도입하였다. 상기 반응액을 30 ℃ 에서 3 시간 동안 교반한 후, 50 g 의 얼음에 부었다. 상기 현탁액을 60 g 의 30% 수성 수산화나트륨으로 중화시켰다. 상 분리 이후에, 상기 수성층을 50 g 의 에틸 아세테이트로 추출하고, 상기 조합한 유기층을 감압 하에서 증발시켜, 18.6% 의 3-클로로-2,6-디에틸아닐린 및 10.5% 의 3,5-디클로로-2,6-디에틸아닐린 (GC 에 따라) 을 함유하는, 12.1　g 의 미정제 혼합물을 수득하였다.

실시예 9

6.0 g (40.2 mmol) 의 2,6-디에틸아닐린 및 60.6　g (593 mmol) 의 황산 (96 중량%) 을 오토클레이브 (Hastelloy^®HC22) 에 도입하였다. 상기 오토클레이브를 30 ℃ 로 가열하고, 질소로 플러싱하여 누출 방지를 점검하였다. 질소를 방출시킨 후, 6.2　g (87.4 mmol) 의 염소 기체를 상기 혼합물 내에 도입하였다. 상기 반응액을 30 ℃ 에서 3 시간 동안 교반한 후, 50 g 의 얼음에 부었다. 상기 현탁액을 470 g 의 10% 수성 수산화나트륨으로 중화시켰다. 상 분리 이후에, 상기 수성층을 60 g 의 에틸 아세테이트로 추출하고, 상기 조합한 유기층을 감압 하에서 증발시켜, 40.5% 의 3-클로로-2,6-디에틸아닐린 및 54.5% 의 3,5-디클로로-2,6-디에틸아닐린 (GC 에 따라) 을 함유하는, 7.4　g 의 미정제 생성물을 수득하였다.

실시예 10

2.1:1 의 Cl₂ 대 2,6-디에틸아닐린의 몰비 및 80 ℃ 의 반응 온도로, 실시예 9 를 반복하였다. 상기 수득한 미정제 생성물은 (GC 에 따라) 12.7% 의 3-클로로-2,6-디에틸아닐린 및 55.4% 의 3,5-디클로로-2,6-디에틸아닐린을 함유하였다.

실시예 11

3.3　g (22.1 mmol) 의 2,6-디에틸아닐린 및 44.7　g (438 mmol) 의 황산 (96 중량%) 을 오토클레이브 (Hastelloy^®HC22) 에 도입하였다. 상기 오토클레이브를 35 ℃ 로 가열하고, 질소로 플러싱하여 누출 방지를 점검하였다. 질소를 방출시킨 후, 6.2　g (87.4 mmol) 의 염소 기체를 상기 혼합물 내에 도입하였다. 상기 반응액을 35 ℃ 에서 4.5　시간 동안 교반한 후, 50 g 의 얼음에 부었다. 상기 현탁액을 360 g 의 10% 수성 수산화나트륨으로 중화시켰다. 상 분리 이후에, 상기 수성층을 60 g 의 에틸 아세테이트로 추출하고, 상기 조합한 유기층을 감압 하에서 증발시켜, 8.3% 의 3-클로로-2,6-디에틸아닐린 및 71.2% 의 3,5-디클로로-2,6-디에틸아닐린 (GC 에 따라) 을 함유하는, 4.7　g 의 미정제 생성물을 수득하였다.

실시예 12

환류 냉각기 및 교반용 막대 자석이 구비된 둥근 바닥 플라스크에 5.0 g (33.5 mmol) 의 2,6-디에틸아닐린 및 50.8　g (497 mmol) 의 황산 (96　중량%) 을 충전하고, 80 ℃ 로 가열하였다. 2　시간 내에, 23.5　g (331 mmol) 의 염소 기체를 딥 파이프를 사용하여 상기 반응 용액에 통과시켰다. 상기 수득한 혼합물을 80 ℃ 에서 추가로 3 시간 동안 교반한 후, 50 g 의 얼음에 부었다. 상기 현탁액을 130 g 의 30% 수성 수산화나트륨으로 중화시키고, 90 g 의 에틸 아세테이트를 첨가하였다. 상 분리 이후에, 상기 유기층을 감압 하에서 증발시켜, 94.8% 의 3-클로로-2,6-디에틸아닐린 및 2.4% 의 2,6-디에틸아닐린 (GC 에 따라) 을 함유하는, 5.6　g 의 미정제 생성물을 수득하였다. 상기 미정제 생성물을 증류에 의해 정제하였다.

실시예 13

5:1 의 Cl₂ 대 2,6-디에틸아닐린의 몰비로, 실시예 12 를 반복하였다. 상기 수득한 미정제 생성물은 (GC 에 따라) 60.4% 의 3-클로로-2,6-디에틸-아닐린 및 37.8　% 의 출발 물질을 함유하였다.

실시예 14

2:1 의 황산 대 2,6-디에틸아닐린의 몰비 및 5:1 의 Cl₂ 대 2,6-디에틸아닐린의 몰비로, 실시예 12 를 반복하였다. 상기 수득한 미정제 생성물은 (GC 에 따라) 16.3% 의 3-클로로-2,6-디에틸아닐린 및 71.3% 의 출발 물질을 함유하였다.

실시예 1 내지 14 의 세부사항 및 결과를 하기 표 1 에 요약하였다. 약어 RRT 는 상대 체류 시간 (relative retention time) 을 의미한다.

실시예 1 내지 7 은, 폐쇄계에서 2,6-디알킬아닐린의 메타-위치에서의 단일염소화는 90% 초과의 선택성을 가지면서, 우수한 수율을 가져올 수 있다는 것을 나타낸다. 상기 수율은 더 농축된 황산 및/또는 황산 대 디알킬아닐린의 증가된 몰비를 이용하여 개선시킬 수 있다. 상기 반응은 낮은 온도에서 효율적으로 수행할 수 있다. 단일염소화는 Cl₂ 대 디알킬아닐린의 몰비를 대략 화학량론적 양으로 조정함에 의해 수득된다. 실시예　7 로부터, 디알킬아닐린 및 3-클로로-2,6-디알킬아닐린의 혼합물이 출발 물질로서 사용되는 경우, 이중염소화 보다는 선택적 단일염소화가 일어난다는 것을 알 수 있을 것이다.

비교예 8 은, 황산 대신 황산 유도체, 예컨대 클로로술폰산의 사용은 단일- 및 이중-염소화된 생성물의 혼합물을 낮은 수율로 얻게 된다는 것을 입증한다.

실시예 9 내지 11 은, 염소화를 과량의 염소를 이용하여 또는 더 높은 온도에서 수행하는 경우, 이중-메타-염소화된 생성물이 주 생성물이 된다는 것을 나타낸다. 파라-염소화된 생성물은 검출할 수 없었고, 이는 본 발명의 방법의 높은 선택성을 입증하는 것이다.

개방형 반응계 (실시예 12 내지 14) 를 사용한 경우, 메타-위치에의 염소화에 대한 90%　초과의 선택성이 또한 달성될 수 있었다. 출발 물질의 전환은 상기 출발 혼합물에 통과되는 염소 기체의 양이 증가함에 따라 증가하였다.

실시예 15

기질로서 2,6-디에틸아닐린 대신 10.0 g (67.0 mmol) 의 2-이소프로필-6-메틸아닐린을 사용하여 실시예 1 을 반복하여, 비대칭적으로 치환된 2,6-디알킬아닐린을 갖는 염소화 방법의 선택성을 평가하였다. 상기 수득한 미정제 생성물은 3-클로로-6-이소프로필-2-메틸아닐린 및 3-클로로-2-이소프로필-6-메틸아닐린을 4:1 혼합물 (GC 에 따라) 로서 함유하였고, 이는 또한 비대칭적으로 치환된 디알킬아닐린의 경우, 인접한 알킬 치환기에 의해 입체적으로 더 적게 방해된 위치에서의 염소화가 명백하게 우세하여, 방향족 아민의 메타-위치에만 염소화된다는 것을 입증하였다.

실시예 16 ( 비교예 )

US-A-4,401,833 에 따라서, 하기 비교예를 수행하여 4-클로로-2,6-디에틸아닐린을 수득하였다:

유리 반응기에서, 2,6-디에틸아닐린 (50 g , 332 mmol) 을 톨루엔 (122　g, 1.33 mol) 및 에탄올 (15　g, 332 mmol) 의 혼합물 중에 용해시켰다. HCl 기체 (15　g, 332 mmol) 를 실온에서 도입하였다. 포화시킨 후, 염소 기체 (47　g, 663 mmol) 를 4 시간 내에 상기 수득한 현탁액에 통과시켰다.

상기 염소화 공정의 종결 후, 상기 현탁액을 40% 수성 수산화나트륨 (107　g 용액, 1.06 mol) 으로 중화시켰다. 상 분리 후, 상기 수성상을 톨루엔으로 추출하고, 상기 조합한 유기층을 증발시켜, 미정제 생성물을 22% 의 2,6-디에틸아닐린 및 53% 의 4-클로로-2,6-디에틸아닐린 (GC 에 따라) 의 혼합물로서 수득하였다.

따라서, 반응시킨 2,6-디에틸아닐린의 양에 비례하여 수율은 68% 였다.

상기 실시예는 본 발명의 염소화 방법이 방향족 아미노기에 대하여 메타 위치에서 아닐린을 선택적으로 염소화하기 위한 매우 효과적인 방법임을 입증한다.

Claims

화학식 (1) 의 염소화된 알킬아닐린 또는 이의 황산염의 제조 방법으로,

[식 중, R¹, R² 및 R³ 은 독립적으로 H 또는 알킬기이고, 단, R¹ 및 R² 중 적어도 하나는 알킬기이며, X¹ 및 X² 는 독립적으로 H 또는 Cl 이고, 단, X¹ 및 X² 중 적어도 하나는 Cl 임],
하기의 단계를 포함하는 방법:
(a) 화학식 (2) 의 알킬아닐린을 용매로서 황산과의 혼합물 중의 아닐리늄 형태로 제공하는 단계;

[식 중, R¹, R² 및 R³ 은 상기 정의된 바와 같음], 및
(b) 화학식 (1) 의 알킬아닐린을 황산염의 형태로 수득하기 위하여 단계 (a) 의 혼합물을 염소 (Cl₂) 로 처리하는 단계, 임의로 이후에 유리 알킬아닐린을 수득하기 위하여 염기로 처리하는 단계.
제 1 항에 있어서, 식 중 R³ 은 H 인 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 식 중 R¹ 및 R² 는 독립적으로 알킬기인 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 식 중 R¹ 및 R² 는 동일한 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 반응을 폐쇄계에서 수행하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 반응을 개방계에서 수행하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 반응을 5 ℃ 내지 120 ℃ 의 온도에서 수행하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 7 항에 있어서, 상기 반응을 10 ℃ 내지 100 ℃ 의 온도에서 수행하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 황산은 70 중량% 이상의 H₂SO₄ 농도를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
제 9 항에 있어서, 상기 황산은 85 중량% 이상의 H₂SO₄ 농도를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
제 10 항에 있어서, 상기 황산은 95 중량% 이상의 H₂SO₄ 농도를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.