본 발명의 대상은 라디칼 경로에 의한 유기 화합물의 제조를 위한 전기화학적 방법이며, 상기 방법은 탄소-탄소 결합이 라디칼 반응에 의해 관능화된 화합물과 최소 탄소-탄소 불포화.
본 발명은 또한 이렇게 얻어진 새로운 할로겐화 유기 화합물에 관한 것이다.
문제의 알려진 또는 새로운 화합물은 그 자체의 이익 외에도 특히 제약, 향수, 화장품 및 농화학 산업 분야에서 수많은 제품을 준비하기 위한 귀중한 원료를 구성합니다.
해당 종류의 공정에서 산화 정도가 높은 금속 또는 과산화물을 사용하여 라디칼 반응을 개시하는 것으로 알려져 있습니다. 이러한 방법의 단점은 다음과 같습니다.
- 산화 정도가 높은 금속은 과도하게 사용되어야 하며(변형되는 기질 당량당 2~3당량), 이는 한편으로는 산화된 형태가 종종 접근하기 어렵고 불안정하고 반면에 화학적 변형으로 인한 환원 형태는 쉽게 복구할 수 없어 오염 문제가 발생합니다.
- 과산화물과 함께, 반응은 고온(>100℃)에서 수행되어야 하며, 불포화 기질의 중합은 사용된 과량의 작용기화된 화합물의 사용에 의해서만 방지된다.
전기화학적 수단이 라디칼 반응을 개시하기 위해 사용되는 경우 현장에서 전기화학적 수단에 의해 고도의 산화로 금속을 재생하는 것이 이미 제안되었으며(cf. Nishigushi et al., Tetrahedron 1991, vol. 47, 페이지 831-840); Nishigushi에 의해 설명된 방법은 분할 셀에서 수행됩니다. 이 공정 덕분에 더 이상 높은 산화도를 가진 다량의 금속에 의존할 필요가 없지만 전력 소비는 매우 높습니다. 즉, 최소 2F/mol입니다.
본 발명의 목적은 무엇보다도 종래 기술의 결점을 개선하고 단순성, 효율성 및 경제적 균형이 산업에 특히 흥미로운 유형의 방법을 제공하는 것이다.
그리고 에놀화 가능한 수소 및 비- 에놀화 가능한 수소가 없지만 활성 메틸렌 화합물과 함께 사용되는 산화 가능한 할로겐화 유기 유도체.
결과적으로, 본 발명에 따른 방법은 "기질"로 불리고 적어도 하나의 탄소-탄소 불포화를 갖는 유기 화합물이 "시약"으로 불리는 기능화된 유기 화합물과 반응하여 기질을 반응물에 연결시키는 방법에 따른다. 지지 전해질을 포함하는 매개체의 산화 전위와 양립할 수 있는 극성 용매 내에서 높은 수준의 산화로 전기화학적으로 현장에서 운반되는 "매개체"라고 하는 금속에 의해 시작된 라디칼 반응에 의해 생성된 탄소-탄소 결합 매개체의 전기화학적 산화를 보장하기에 충분한 전위차가 확립된 2개의 전극이 침지되어 있는 시약은 하기를 포함하는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 한다:
- 한편, 하기 화학식의 에놀화가능한 수소 원자를 포함하는 산화가능한 할로겐화 유기 유도체
XCHA₂
여기서:
- X는 Cl, Br, I 그룹의 할로겐 원자이고
- A는 -CN, -COR' 및 -CO2R' 그룹의 라디칼이며, R'는 관능화 또는 비관능화, 선형 또는 분지형 알킬 라디칼, 특히 메틸, 에틸 및 tert-부틸 라디칼을 나타내고,
- 한편, 산화할 수 없는 할로겐화 유기 유도체는 에놀화할 수 있는 수소를 포함하지 않고 다음 식에 해당합니다.
X₂CY₂ 및
X₂CA₂
여기서 X 및 A는 상기 표시된 의미를 갖고 Y는 염소 또는 불소 원자를 나타내며, 이들 비산화성 할로겐화 유기 유도체는 하기 화학식을 포함하는 군으로부터 선택된 활성 메틸렌 화합물의 존재하에 사용되는 것으로 이해된다:
CNCH₂CO₂R′
MeCOCH₂CO₂R′
MeCOCH₂COMe
여기서 Me는 메틸 라디칼이고 R'는 상기 표시된 의미를 가지며,
덕분에 아래에서 더 명시적으로 논의될 체인 프로세스가 설정되고 전기 소비를 크게 줄일 수 있습니다.
반응물이 XCHA₂의 공식을 가질 때, 기질은 공식 R˝을 갖습니다.
그리고 중재자는 Mr.m+반응식은 하기에 나타낸 바와 같고, R'는 관능화된 아릴 라디칼 또는 관능화되지 않은 알킬 라디칼, 직쇄 또는 분지형, 직쇄 또는 분지형 알킬로 관능화된 아르알킬 또는 관능화되지 않음을 나타낸다. 음극에서 다음과 같은 반응이 일어납니다.
양극에서 다음과 같은 반응이 발생합니다.
산화된 금속은 다음 반응에 따라 시약과 반응합니다.
상징물 "." 라디칼 형태를 식별합니다.
마지막으로 용매 내에서 다음과 같은 연쇄 과정이 성립됩니다.
이렇게 형성된 라디칼(HCA₂).(1) 다음에 다시 반응합니다.
시약이 공식 중 하나를 충족할 때
X₂CY₂ 및 X₂CA₂,
즉, 반응이 "공중매개체"라고도 불리는 활성 메틸렌 화합물의 존재 하에 수행되어야 하는 경우 반응식은 하기 나타낸 바와 같으며, 매개체는 다시 Mr로 표시되는 것으로 이해된다. .m+R˝에 의한 기판; 이 특별한 경우에 시약은 예를 들어 X₂CA₂와 보조매개자 CNCH₂CO₂R'입니다.
그런 다음 이전 경우와 동일한 반응이 음극에서 발생합니다.
한편, 양극에서는 다음 세 가지 반응이 발생합니다.
마지막으로 첫 번째 경우와 마찬가지로 용매 내에서 아래에 표시된 연쇄 프로세스가 설정됩니다.
등등.
본 발명에 따른 방법에 사용되는 용매는 일반적으로 전기산화에 사용되며 매개체의 산화 전위와 양립할 수 있는 것들이다; 이들은 아세트산, 메탄올 및 아세토니트릴을 포함하는 그룹으로부터 선택될 수 있으며; 이들은 또한 양성자성 극성 용매와 비양성자성 극성 용매의 혼합물, 예를 들어 아세트산과 에틸 아세테이트 또는 아세트산과 아세토니트릴로 구성될 수 있습니다. 바람직한 용매는 아세트산 및 메탄올이다.
반응 매질을 전도성으로 만드는 역할을 하는 지지 전해질은 유리하게는 아세테이트로 구성되고 칼륨, 나트륨 및 암모늄 아세테이트를 포함하는 그룹으로부터 선택될 수 있고; 이는 약 0.1 내지 약 1, 바람직하게는 0.4 내지 0.8 mol/리터의 농도로 존재하고; 농도에 따라 전체 반응 속도 수준에서 개입합니다.
불포화 기질은 다음 중에서 선택할 수 있습니다.
- 알켄 또는 사이클로-알켄의 기능화 여부,
- 디엔(컨쥬게이션 여부에 상관없음),
- 기능화 또는 비기능화 알킨.
기질 및 반응물의 농도는 둘 다 약 0.1 내지 약 1.5, 바람직하게는 0.4 내지 1 mol/리터이다.
기질과 반응물 농도의 비율은 약 0.5와 약 5 사이, 바람직하게는 0.1과 2 사이입니다.
산화도가 높은 금속, 바람직하게는 망간(III), 코발트(III), 세륨(IV) 및 철(III)로 구성되는 매개체는 Mn(II), Co(II)의 염으로부터 구현되며, Ce(III) 및 Fe(II), 바람직하게는 아세테이트, 특히 망간 아세테이트.
높은 산화도를 갖는 금속 염의 매개체 또는 더 정확하게는 염의 농도는 대략 0.01 내지 대략 0.1, 바람직하게는 0.02 내지 0.04 mol/리터이다.
상기 공정은 0℃ 내지 용매의 끓는점 범위의 온도에서 수행되며; 바람직하게는 매체의 양호한 균질성을 보장하기 위해 대략 40 내지 대략 60℃의 온도에서 작업한다.
공정은 일반적으로 대기압에서 수행됩니다. 그러나 기체 반응물을 사용하는 경우에는 반응 매질보다 약간 높은 압력을 유지하는 것이 바람직합니다.
통제된 환경에서 작업할 필요는 없습니다. 그러나 시약이 기체 상태일 때 시약으로 구성된 분위기에서 작업하는 것은 가능합니다.
이 방법은 구획화된 셀에서 구현되거나 구현되지 않습니다. 단순화를 위해 구획화되지 않은 셀이 사용되며 이는 효율성 손실이 없습니다.
양극은 예를 들어 탄소 섬유 또는 발포체와 같은 전기화학적으로 불활성인 재료로 만들어집니다. 그것은 또한 백금 또는 티타늄의 플레이트 또는 그리드, 바람직하게는 원통형으로 구성될 수 있습니다.
음극은 예를 들어 탄소 섬유 또는 발포체, 백금 또는 스테인리스 스틸과 같은 화학적 및 전기화학적으로 불활성인 재료로 만들어집니다.
본 발명은 제한적이지 않고 특정하고 적절한 경우 유리한 실시예에 관한 하기 실시예의 도움으로 더 잘 이해될 것이다.
유효 부피가 50 cm³인 구획화되지 않은 셀을 사용하여 만들어졌습니다. 애노드는 약 20 cm²의 작업 표면을 갖고 캐소드는 약 0.1 cm²의 유용한 표면을 가지며, 애노드는 캐소드 주위에 동심원으로 배열됩니다.
이들 실시예에서, AcOH, MeOH, CH3CN, AcOEt 및 이들의 혼합물을 포함하는 군에서 선택되는 용매는 정제 없이 사용될 수 있다. 달리 명시되지 않는 한 지지 전해질은 0.8M의 농도로 존재합니다. 일반적으로 망간 아세테이트인 매개체는 일반적으로 0.04mol/l의 농도입니다. 보조 매개체(존재하는 경우)는 일반적으로 0.04mol/l의 농도입니다. 용액의 부피는 50cm³입니다. 선택한 온도로 설정된 온도 조절 장치에 셀을 담급니다. 전기분해는 일반적으로 0.1A의 정전류에서 수행되며 두 반응 파트너, 즉 소수인 기질 또는 시약이 사라질 때까지 계속됩니다. 반응의 진행은 반응물 및 수득된 생성물의 기상 크로마토그래피 분석에 의해 모니터링된다.
전기 분해가 완료되면 용매가 증발됩니다. 잔류물을 유기 용매, 예를 들어 디에틸 에테르, CH₂Cl₂ 또는 펜탄에 녹이고 물로 세척합니다. 용매를 건조하고 증발시킨 후 얻은 생성물을 크로마토그래피로 분리 및 분리한 다음 기존의 유기 분석 방법, 즉 원소 분석, NMR, MS 및 IR 분석으로 확인합니다.
위에서 확인된 화합물은 헵텐-1에 디메틸 모노브로모말로네이트를 첨가하여 제조됩니다.
사용된 장치는 위에서 설명한 셀로 구성됩니다.
이 셀은 한편으로는 탄소 섬유 양극과 다른 한편으로는 스테인레스 스틸 음극을 포함하며 치수는 위에 표시된 치수입니다.
아세트산으로 구성된 50cm³의 용매가 이 셀에 도입됩니다.
아세트산칼륨으로 구성된 4g의 지지 전해질이 용매에 용해되어 0.8mol.l⁻¹의 몰 농도가 됩니다.
기질은 헵텐-1로 구성되며 5.6 cm³의 속도로 반응 매질에 도입되어 몰 농도가 0.8 mol.l⁻¹이 됩니다.
시약은 디메틸 브로모말로네이트로 구성되며 몰 농도 0.4mol.l⁻¹에 해당하는 4.2g의 속도로 반응 매질에 도입됩니다.
매개체는 0.04mol.l⁻¹의 몰 농도에 해당하는 0.5g의 속도로 반응 매질에 도입되는 망간 아세테이트로 구성됩니다.
반응 매질의 온도는 세포를 항온조에 담가서 60℃로 유지한다. 반응 매질은 마그네틱 바를 사용하여 교반됩니다.
0.1A의 전류가 할로겐화물의 총 소비에 필요한 시간 동안 두 전극 사이에 부과됩니다. 이 기간은 4시간 50분입니다. 해당 전기 소비량은 반응물의 농도와 관련하여 계산된 0.9 F/mol입니다.
용매를 증발시키고 잔류물을 디에틸 에테르로 이루어진 유기 용매에 취한다. 물로 세척이 수행됩니다.
건조 및 용매 증발 후, 얻은 생성물을 크로마토그래피로 분리 및 분리한 다음 NMR, MS 및 원소 분석으로 확인합니다.
4.6g의 메틸 브로모-4-메톡시카르보닐-2-노나노에이트가 얻어지며, 이는 초기 반응물에 대해 분리된 생성물의 78%의 수율에 해당한다.
시약 전환율은 100입니다.
에틸 브로모-4-에톡시카르보닐-2-노나노에이트를 동일한 조건 하에서 디에틸 모노브로모말로네이트로부터 초기 반응물에 비해 78%의 분리된 생성물 수율로 얻었다.
실시예 1에 나타낸 방식으로 진행함으로써, 디메틸 브로모말로네이트를 실시예 2 내지 6에 각각 대응하는 5개의 기질 상에서 연속적으로 반응시킨다; 이들 기질, 수득된 생성물, 전기 소비량, 수율 및 시약의 전환 정도의 확인은 하기 표 1에 정리되어 있다.
실시예 1에 나타낸 일반적인 조건을 사용하여, 디메틸 디브로모말로네이트를 헵텐-1에 첨가하여 상기 확인된 화합물을 제조하였다.
디메틸 디브로모말로네이트의 양은 5.8g이며, 이는 다시 실시예 1에서와 같이 0.4의 몰 농도에 해당합니다.
매개체는 실시예 1에서와 같이 0.04 mol.l⁻¹의 몰 농도에 해당하는 0.5 g의 비율로 반응 매질에 도입되는 망간 아세테이트로 구성됩니다.
이 반응에서 보조 매개체는 0.04의 몰 농도에 해당하는 0.2g의 양으로 첨가된 메틸 시아노아세테이트로 구성됩니다.
반응 매질의 온도는 60℃로 유지된다.
전기 소비량은 반응물의 초기 농도와 관련하여 계산된 0.06 F/mol입니다.
5.4g의 메틸 디브로모-2,4-메톡시카르보닐-2-노나노에이트를 얻었고, 이는 70의 수율에 해당한다.%초기 반응물에 대해 분리된 생성물로서.
시약 전환율은 100입니다.
모두 헵텐-1에 대한 디메틸 디브로모말로네이트의 첨가와 관련된 이들 실시예에서, 용매의 성질, 온도, 농도 및 지지체의 성질로 이루어진 다양한 매개변수의 반응 과정에 대한 영향 전해질, 지지체 및 시약의 농도.
사용된 매개체 및 보조 매개체는 동일한 농도의 실시예 7의 것을 사용하였다.
전기 소비, 수율 및 반응물의 전환 정도와 같은 다양한 요인이 아래 표 II에 정리되어 있습니다.
이들 예에서, 절차는 일반 조건과 관련하여 예 7에 나타낸 바와 같다.
메틸 시아노아세테이트는 여전히 보조 매개체로 사용되지만 이번에는 시약과 기질의 성질이 다양합니다.
사용된 시약의 특성, 기질의 특성, 얻은 제품의 특성 및 다른 경우와 마찬가지로 소비된 전기량, 시약의 수율 및 전환율.
실시예 7에 대해 지시된 작동 조건을 반복하는 이들 실시예는 다양한 아세틸렌 기질에 대한 다양한 시약의 첨가에 관한 것이다.
사용되는 보조 매개체는 항상 메틸 시아노아세테이트입니다.
각 반응에 해당하는 시약의 작동 조건, 시약, 기질 및 얻은 생성물의 식별, 소모된 전기량, 수율 및 전환 정도를 아래 표 4에 정리했습니다.
앞의 모든 실시예로부터, 본 발명에 따른 방법은 해당 화합물의 제조를 위해 이미 존재하는 방법의 조건과 비교하여 다음과 같이 구별되는 조건 하에서 수많은 다관능성 화합물을 얻는 것을 가능하게 하는 것으로 보인다:
- 주변 온도에 가까운 온도에서 반응을 수행하고,
- 분할되지 않은 세포에서 반응을 수행하고,
- 매개체의 촉매량 사용,
- 후자가 매개체에 의해 시약이 직접 산화될 수 있는 것을 요구하지 않는다는 점에서 공정의 일반화,
- 화학양론적 양에 가까운 양의 시약 및 기질 사용.
따라서 올레핀에 CBr₄, BrCCl₃ 또는 CF₂Br₂를 첨가하면 gem-dihalogenated dienes에 접근할 수 있습니다.
예를 들어 반응은 다음과 같습니다.
이렇게 얻은 유형의 생성물, 즉 RCH=CH-CH=CCl₂는 다음 식으로 나타낼 수 있습니다.
여기서 X는 Cl, Br, F를 나타내고 살충 특성으로 알려진 피레스로이드의 전구체를 구성합니다.
디메틸 브로모말로네이트 부가물은 경로 A(약제 제공)를 통해 γ-부티로락톤으로 가수분해되거나 경로 B(살충제인 크리산템산 또는 유사체 제공)를 통해 시클로프로판 카르복실산 유도체로 가수분해될 수 있습니다.
경로 A와 B는 다음과 같습니다.
알릴 아세테이트에 X₂CY₂를 첨가하면 다음 반응을 통해 시클로프로필 메탄올에 접근할 수 있습니다.
이 제품은 예를 들어 Betaxolol III와 같은 약물의 제조에 사용됩니다.
실시예 2, 4 내지 6, 18, 21 및 22에 따라 얻은 화합물은 새로운 화학 제품을 구성한다.
그 결과 라디칼 경로에 의한 유기 화합물의 제조에 전기화학적 공정이 이용 가능하며, 그 특성은 이미 언급한 것과 비교하여 이 주제를 강조할 필요가 없으며 현재 존재하는 특성이 앞서 말한 것으로부터 충분히 귀결됩니다. 특히 전기 소비를 줄이고 산업 규모로 쉽게 전환할 수 있다는 장점이 있습니다.