Stydies on the Substitution of the Activated Aromatic Chloride with Alkoxy Group.

Journal of the Pharmaceutical Society of Korea 19. 101-110 (1975)

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한 공

m f4 • ?L m ffi

#

(Received March 6, 1975)

Y o u n S a n g C h o a n d Y u n g S ik K o n g : S t u d i e s o n t h e S u b s t i t u t io n o f t h e A c t i v a t e d A r o m a t i c C h lo r id e w i t h A l k o x y G r o u p .

A bstract ^-Chloronitrobenzene (substrate) and ^-nitrophenetole (product) were quantitatively analyzed to know the degree of extent of reaction in the process of time. The calibration curve was prepared by the internal standard method in gaschromatography. 2 ,6-Dimethyl- naphthalene was used as internal standard. The rate constant (k), the reaction velocity in various concentrations and amounts of ethanol, the change of reaction velocity with the amounts of NaOH altered, and the formation of byproducts (azo-compound and ^-nitrophenol) with the amounts of M11O2 and NaOH altered, were studied. From the results of these experiments, this reaction was second order and the rate constant was k = 1 0 .3 x 10~® mole■고 MnirT효. When ^-chloronitrobenz- ene 1 pt., NaOH 0 .56pts. M11O2 0 .5pts., and ethanol 25 pts-were reacted about 10 hours, p-nitrophenetole was nearly quantitatively obtained without byproducts.

떨^ Sh, m n , f t S I 좀 에 서 흔히 볼 수 있 는 a 햇 * 로 서 p h e n o H 4 7 jC ^ S 외 를 alkyl a 로 H 햇 한 Ether 렐 f t 슴 IP alkoxy a 를 많이 볼 수 있 다 . 지 금 까 지 알려 져 있 는 alkoxy 홈의 떨 을 ± 3 0 하면

ArOH + RO H ~ ~ ^ArOH... (1)

ArONa + R X ---^ArOR...(2)

ArONa+ (RCOgSOg~ ^ArOR...(3)

ArOH + CH2N2~ ^ A r O C H s ... (4)

From the Department of Organic Pharnuiceutical Manufacturing Chemistry, College of Pharmacy, Seoul National University, Seoul, Korea,

101

쓸이 있는데 이 러 한 그 원 i S t t 뽑 으 로 보 아 W illia m s o n sfe 이 라 불 리 우 는 (2) 외 이 널리 뚜!Iffl되 여 지 는 K i i 이 다 . 그 러 나 이 S i g 에 서 는 R X 외 R 또 는 X 의 a 헬에 따 라 몇 R X g # 의 웰^쓸에 애 로 이 따 른 다 . 이 런 의 으 로 서 arm atic halide 와 a l c o h o l ^ 와외 g | g 으 로 alkoxy $ 를 떨 A 시 키 고 저 하 는 S S H 옛 부 터 알려져 있 으 나 이때에 halogene 과 |힌 一 ^ 그 몇 에 -NOg, -SO3H , - C H O 뽑외 가 함 으 로 서 halogene 의 S 1 4 을 띄 우게 함이 이 다 .

이 러 한 ：f3m^{： 하여 행펼하 는 f t슘 ^ 외 체 로 텔 월p°p황외 숨 수 r희 타 로 많oi}

하 는 ^- nitrophenetole 의 웰 & 에 f f 하여 중하였다.

p-N itrophenetole 의 ^ 으 로 는 i>-chloronitrobenzene ( P .C .N .B ) 을 N a O H 와 alcohol 4»

에서 ethox ylation시 켜 서 ^ - n itro p h e n e to le (P .N .P h . ) 을 행 될 하 는 은 이미 닐 리 알려져 있 으 며 그 케 •허J는 R ich ardson!-3*외 끓 K & Schwyzer시의 K2S O3 별 외 M n O g 와 C o O 를 혜 피 하 는 름 을 들 수 있 다 .

C1 O C2H5 0 H

I I I

C2H5OH ( / \ \

I I I *• I II + I II +azo-comp.)

102___________________^ - ? L： 철 Chloro ti：슴tJ의 Alkoxy S mm Vol. 19, No. 2

NaOH \ / \ \ /

I (MnOz) I i

N O2 N O2 N O2

p-chloronitrobenzene ^-nitrophenetole

R ichardson 외 끓 S 을 은 i>-chloronitrobenzene 0 .8m ole과 N a O H Im o le 을 95% alcohol 다3 에서 60°로 140B#r궤 S l i 시켜 9 0 % 의 iBc후 로 P .N .P h .를 얻 었 다 . 그 러 나 이 에서 되 는 alcoh이 은 aldehyde 를 숨 촬 처 않 아 야 하 며 이 때 문에 dichloroazoxybenzene외 을 ^ 황 하 여 활 f e 의 이 되 므 로 alcoh이 은 m -phenyIenediam in«H C I로 별 S 하여 하여 야하 고 도 S 황 H 을 펼 하 는 S S f i이 있 었 다 . Schw yzer는 45°에서 ethan이 에 K O H 를 녹 힌 후 로서 K2S O3 를 J p 하며 80°가 되 면 12화 g f i 으 로 K l i 시 킨 후 S t » 된 potassium chloride를 여 과 한 헬 ?K 에 다시 K2S O3 를 넣 어 주 고 3환 K S M I 시 켜 K l i 을 시 켰 다 . 이

현게 함 으 로 서 S f i 타 H 을 ^ 우 으 로 즐 였 으 며 dichloroazoxybenzene 외 도 g g it 되 였 으 며 JBc후 도 거의 토 S 6향으로 얻 었 다 하 나 에 한 번 하여 토 ;®된 potassium chlo- ride를 하 는 이 있 었 다 .

그찰 « « 에 M 한 W 뾰가 되 여 #U J, 흡 ffl 톰은 « 별로 MnOs, C0O 름을 함으로서 인 dichloroazoxybenzene 의 토겠을 g5ib하고 도 할수 있었 다. 그러 나 황는 융 t구« 품§외 ^ 을a 로 주로 피로그로 |iEK륨 « 토하였으며 찰만이 yield외 휴 /±1이 "gtg하였으므로 S l i J f 뚝 인 P.C.N.B, NaOH, ethanol 및 M nO ；； 씀의 ^ Jntb에 확하여 S iK S f f iir W 인 봉 ^ 이 ^ 과 하 였 다 .

에 는 K：lebanov6)뿔이 g i 바 M n O g 의 에 확 하 여 렸 ® 하 였 고 H a u g 및 Ulrich^>

#

#

June, 1975 m m ^ m ¹⁰³

쁨이 P .C .N .B .의 96% ethan이 과 N a O H 의 ethanol 현 ?g 을 75° 에서 S l i 평 에 I히0f 에 넣 으 면 서 빨 좋 로 buW jling 시 켜 yield 8 7 ~ 9 0 % 의 i>-nitrophenetole 을 얻 었 다 고 펄 *g ■하고 있 으 나 빨 뽑 여 러 가 지 r a s i i 이 있 고 아 직 까 지 S 벌 ® 슬6^ 으 로 해 1^된 것 은 g 하지 못 하 였 으 며 에 었 어 서 도 S 황 을 ± « 로 한 부 슴 f f l« J 인 iA 이 없지 않 았 다 .

펄 울 는 이 러 한 K 을 W )S 하여 혜 ffi로서 M n O g 를 <@!현하여 i>-nitrochlorobenzene 에 서 i>-nitrophenetole 외 행 될 를 H 많 t J 할 g f i향으로 흔 수 ^ 에 서 B#[ig외 에 따 른 K lg } t육행 를 gas-liq.-chrom atography(G LC) 를 두IJA3하여 I쳐S fi® 후 나 ®* (2 ,6 - d im e th y l n a p h th a le n e 햇 ffl) 으 로 인 P .C .N .B . 및 인 ^-nitrophenetole 을 토 4 하여 etharw l 의 와 a 에 따 른 S i i ® K , N a O H 의 i 태 n l ：에 따 른 S i i i i S 의 M n O a ffi f f lfi；에 따 른 M!J층 의 록 을 많 i t 함 으 로 서 * 1 렬 손 결 에 흠 * « 한 왜 료 을 얻 었 다 .

S 텔

#

#

의--- --- G L C 를 혜 하 여 fti해 으 로 i>-chloronitrobenzene 의 파 p-nltrophenetole 및 K ftk 토 ® # ;의 » 1 1 를 하 였 다 . 후 # ;로 는 환 인 P .C .N . B .와 토 켰 ^ 인 P .N .P h .외 G L C peak 의 수 f p l g K 에 f i * 하며 S l i 및 융 W 에 술 혀 » 월 을 주 지 않 는 〶 H 로 편f f i도 S 월■한 것 으 로 2 ,6 - d im eth y In aph th alen e(2 ,6 - D .]V [.N .)를 형 토 하 여 룹 ffl 하 였 다 .

F ig. 1—The schematic GLC (F.I.D.) of standard. Column；OV-17/chromosorb W, 60-80 mesh, 4mmX2m. Temp; Column 180°, inj. 270°. Det. 310**. Carrier gas; N2 40ml/min, Sens, 32X102.

P - N itr o P h e n o to le

0 1 2 3 4 5

W e i g h t o f p o m p o n e n t ^ W e i g h t o f S t a n d a r d

F ig. 2—Calibration curve.

및 호#C (k )—— P.C.N.B. 2g(0. 0127 mole), NaOH 1 .12g(0.0127X2.2 mole), M11O2 2g, 2 ,6-dimethylnaphthalene 0 .4g을 three neck flask 에 넣 고 95% ethanol 100ml에 녹힌후 의 f i K 를 85° 로 총하면서 a 해시키면서 =종북W 출룰 좌®하여 g l c 로 1 1 ^ 하였다,

G L C ^f4그 및 peak 는 F ig .l과 같고 P.C.N.B./2,6-D.lV[.N., P.]S[.Ph./2,6-D.]V[.N.의 M A i t 를 시 켰을때 GLCJh의 peak 높이 외 tb 를 plot하여 Fig. 2와 같은 calibration curve 륭 얻었다.

3 ,0

.? 2 ,0 0)

X

S>-Chloror.itrobGn£eRS #

#

104 m - i i - chioro 의 Aikoxym mm voi. 19, no. 2

\

\

^c«uoduloo버o

June, 1975 * 뽑 솔 I* ^io5

#

#

S f i 수 및 ；했 텔 다 ^ 현 ® 의 ^ 황 로 H 한 햇 풀 를 막 기 위 하 여 I%g|5웰 ?P # ) R 을 처 움 부 터 함께 넣 고 시 켰 다 . ：배 텔 는 S B # r ^ 마 다 융!향 1 m l 을 뾰 하 여 10% HC1 2 ® 을 Hn하여 HC1 으 로 한 후 ether 3m l 로 t t t t j 하여 anhydrous sodium sulfate 로 시 켜 G L C 로 S 블 하 였으며 그 및 의 ；탈 폭 는 T able I과 같이 2nd order^i*!3우 로 서 i>-chlorni- trobenzene 과 N a O H 의 i t K 가 S l i 에 f l 록 한 다 는 것 을 알 았 으 며 주:렴 k 외 값 은 1 0 .3 X 1 0 ■크 mole~^«mirT^이 였 다 .

Table I-Ethoxylation of /j-chloronitrobenzene.

Time hr.

r . L / . i N . D . r . i N . r n .

b ^ x mole/1

r a —x b 1

logC ] k x l O ~ 3

ht. r. mole ht. r. mole a X

mole/1 L b—x a J

0 3.30 0.0127 0.280 0.127

1 2.78 0.0107 0.27 0.0019 0.260 0.107 1.104 0.0429 10.8

2 2.35 0.0091 0.53 0.0035 0.244 0.091 1.213 0.0837 10.5

3 2.04 0.0079 0.72 0.0047 0.232 0.079 1,332 0.1244 10.4

4 1.80 0.0070 0.87 0.0057 0.225 0.070 1.453 0.1642 10.2

5 1.53 0.0059 1.03 0.0068 0.212 0.059 1.627 0.2113 10.6

6 1.35 0.0052 1.14 0.0075 0.205 0.052 1.791 0.2530 10.6

7 1.19 0.0046 1.24 0.0081 0.199 0.046 1.962 0.2927 10.5

8 1.06 0.0041 1.33 0.0087 0.194 0.041 2,146 0.3316 10.4

9 0.95 0.0037 1.38 0.0091 0.190 0.037 2.329 0.3672 10.2

10 0 . 8 6 0.0033 1.43 0.0094 0.186 0.033 2.557 0.4077 10.2

11 0.78 O . O O S O 1.47 0.0097 1.183 0.030 2.767 0.4420 10.1

12 0.70 0.0027 1.52 0 . 0 1 0 0 0.180 0.027 3.024 0.4806 10.2

13 0.64 0.0025 1.55 0.0102 0.178 0.025 3.275 0.5152 9.9

14 0.57 0.0022 1.60 0.0105 0.175 0.022 3-608 0.5573 10.0

15 0.53 0.0020 1.64 0.0107 0.174 0.020 3.839 0.5842

average

9.8 k = 1 0 .3 ht. r. = height ratio (See Fig. 2)

a ： Initial concentration of NaOH (mole//) b ： Initial concentration of P.C.N.B. (mole//)

k= 2 ,303

0?-^) i log b ja — z )

a(b^{~ x )}

A lcohol j i g 의 별 —— a lc o M 의 i i g 가 에 미 치 는 을 않 t 궁할 @6한으로 다 른 ft그은 ItJ과 같 게 하 고 alcoh이의 JS ffi만 을 90 % , 80 % , 70 % , 6 0 % 로 S f t 시켜 S i i 을 SfefJ하

였 다 . gp P .C .N .B . 2g, N a O H 1 . 12g, M n O ^ 2g 그 티 고 해 ® ? t / K 0 .4 g 을 흡 i출 ®의 ethanol 100m l에 녹혀 reflux 시 키 면 서 B flS 의 원 평 에 따 른 S J g R ® 를 I® 흉 하 여 Fig- 3 와 같 은 ^ 롱 를 얻 었 다 .

A lcohol 의 i t ® 가 fgTF될 에 따 라 S J i S g 도 느 려 졌 으 며 95% e th a n o l일때 에 는 즐 어 든 P .C .N .B .에 f i i g 하 는 P .N .P h . 이 토 켰 되 었 는 데 J±해 6 0 % 일때 는 콤 구 외 볼 록 가 있 었 는 데 이

i06 Chloro 부b슴#;외 Alkoxy * H « ! Vol. 19, No.

® 5 10 I S h r s .

Fig. 3-Influence on k value of the concentration of ethanol. The materials used are as follows.

EtOH; 100ml, P.C.N.B,; 0 .0127mole, NaOH; 0.0127X2mole, Mn02； 2g

는 jH iitro p h e n o l 에 S H 된 것 임 을 알 았 으 며 그 때 의 k 외 값의 주 는 95% alcoh이 에 서 는 10.3X10-®, 9 0 % 일 때 는 8.24X1CT®, 8 0 % 일 때 는 6 .2 3 x l( T " , 7 0 % 일 때 는 4 .9 X 1 0 - 3이며 60%

일 때 는 3 .7 1 X 1 0 - 5 이 었 다 .

은 e tha n 이 의 울 g 에 f t 한 주 k 의 값에 있어 95% ethaiw l 일때 의 를 1 이 라 하 면 9 0 % 일때 0.80, 8 0 % 일때 0.6 0 , 7 0 % 일 때 는 0 .4 5 이며 6 0 % 에 서 는 0 .3 6 임 을 알 수 있 다 . EP alcohol 의 i출g 가 콜 수 록 가 빠 르 며 g y S 짧 도 안 생 긴 다 는 것 을 알 았 다 .

NaOH^의 )|층황---위외 N a O H 가 에 H 북 하 며 alcohcil 외 뚫 g 가 높 을 수 록 S i i i i g 가 커 점 을 알 았 으 므 로 95% alcohol 을 했 을 때 N a O H 의 1 ；이 S | g 에 미 치 는 ^ 월 을 :봤 |중하 였 다 . sp 95 % ethanol 100ml 에 P .C .N .B . 2g, M n O j 2g, 2 , 6-diraethylnaphthaIene 0. 4g 을 하여 N a O H 의 S 을 P .C .N .B . 1 m ole 에 f f 하여 1 .2 m o le 을 햇 하 였 으 며 여기에 Im ole 씩 i i J n 시켜 S 별 시 켜 F ig . 4 와 같 은 ^ 록 를 얻 었 다 .

N a O H 의 a 을 시킴에 따 라 K l i ® ® 도 i t J n 됨 을 볼 수 었 으 며 3 .2 m o le ® ffl 할때 까지 는 P .C .N .B .의 행 ;^ ''4 만 큼 />-nitrophenetole 이 되 었지 만 4 . 2mole 에 서 는 ® ：! ；의 N a O H 로 H 하여 />-nitrophenole 이 j i g 는S숭 # • ! ：토 되 었 다 . 그때 의 주:탁 k 의 값 은 N a O H 1 .2 m ole 룹 확 1 0 .5 X 1 0 - 고, 2 . 2 mole 때 1 0 .3 x l( r ® , 3 . 2 mole 때 1 0 . 4 x l ( r 그이며 4 .2 m o le ® ffl

m

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95 % 9 0

8 0 % . <>-•

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-X- 70

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P .C ,

P,N.Ph.

* / y

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/ ^{/ 가}

，중^ 빠 •빠 a

Fig. 4-Influence on k value of the amount of NaOH. The materials used as follows.

EtOH; 95% 100ml. P.C.N.B.; 0 .0127mol, MnOg 2g 했 을 때 10.3X 10-^ 으 로 서 대 개 비 슷 한 값 을 나 타 냈 다 .

M a O a 의 m W —— M n O j 의 * 이 K i g S 닭에 미 처 는 » 뿔 을 흐키 위 하 여 다 른 은 1히 하 게 하 고 M n O a 의 4 을 P .C .N .B .의 로 100% , 50 % , 2 5 % 를 하여 보 았 다 . SP P .C .N .B . 2g, N a O H 1 . 12g, 0 .4 g 을 95 % eth ano l 100 m l 에 녹 히 고 M n O 2 2g, I g , 0 .5 g 를 넣 고 EM g시킨 는 모 두 같 았 으 며 단지 0 .5 g 했 을 때 이 I I 하게 촬 f e ( 뚫 )하 여 azo-compound인 dichloroazoxybene 이 되 었 음 을 알 수 있 다 . 따 라 서 M n O a 외 S 은 K i i i l K 와 는 월 I I 하며 5 0 % £ L h 하 면 azo-compound의 토 켰 없 이 1히 一 S i 롱 를 얻 었 다 .

A lcohol클 에 i탁한 ~ P .C .N .B . 2g, N a O H 1 . 12g, MnOa I g , 2 ,6 - D .M .N . 0 .4 g 을 95

% ethanol 100ml, 50m l, 30ml 에 녹혀 을 시 켜 본 롱 는 Fig- 5 와 같 으 며 는 alcoh이 의 a 이 적 을 수 록 빨 랐 으 며 P .C .N .B .의 했 만 큼 f i ® 해서 P . N . P h . 이 토 J®되 었 으

나 30m l 일때 는 azo-compound가 되 어 이 심 하게 클 f e 하 였 고 M n O 2 를 2g(100 헤 도 역 시 쓸 f e 되 었으며 그때 주 ；락 k 의 값 은 alcohol 100ml 햇 B# 10. 3X 1(T고, 50m l 일때 1 0 .2 4 X l(T ® 이며 30m l 의 alcohol 흡 ；£~ F S ® 시 켰 을 때 1 0 .2 5 X l(r ® 을 나 타 내 어 서 로 버 숫 한 tS cfi를 나 타 내 었 다 ( F i g . 5).

i08 • ?L ： Chloro >fb슴t；의 Alkoxy g- M m Vol. 19, No. 2

F ij；. 5-Influence on k value of the quantity of ethanol. The materials used are as follows EtOH; 95%. P.C.N.B.; 0.0127mole, NaOH; 0 .0127X 2. 2mole. MnOz； Ig. '

Fig.^ 6-Reaction velocity in various conditions. The quantities of P.C.N.B., M11O2, NaOH and EtOH (95%) used are, respectively, as followings.

Ig. 0.61g and 100ml, 2) ； 2g. Ig. 1.12g and 100ml, 3) ； 2g, 2g. 1.63g and 100ml.

4) ； 2g, Ig, 1.12g and 50ml. 5) ； 2g, 2g, 2 .13g and 100ml. 6) ； 2g, Ig. 1.12g and 30ml.

출

m

June, 1975 뿐 * 솔 i09

위의 * 황의 슴 MP N a O H ^ J u l ：, a lc o h o lffiffll；에 따른 P .C .N .B.의 를 상 후 로 축 ^ 하 면 F ig. 6과 같다.

족 흥 및 *S li&

1. M 그hloronitrobenzene에 alcohol과 N a O H , M n O j를 햇flfT하여 i>-nitrophenetole 을 S i g하

는 S * 에있어 iP 의 alcohol 의 [는 2 3 ^ S 벌이 며 i i K 말

f t는 k = 1 0 . 3 x 1 0 ■크 mol~호 min~*이다.

2. 에서 후황화로 한 2, 6- d im ethyln ap hthale ne은 e th o x y la tio n에 아 무런 을 주지않으며 범g 도 BU if하여 I쳐 로 a i t하였으며 처음부터 함께 넣 고 S 별시킴으로서 융 « 께 있어 현K 의 ^ 울 로 H한 볼를 할 수 있었다.

3. 에서 alcoh이의 별g 가 물수록 K별 가 빨랐으며 노가 ；i t J n하 였 다.

이것은 alcoh이의 않흥화롱에 s a 한다.

4. N a O H의 에따라 S i f e S® 는 i t J f l하나 ^-chloronitrobenzene Im o le 에 확해 3. 2 mole J；L h에서는 />-nitrophen이이 i t f배 초켰됨으로 보아 N a O H를 홀 함 은 황해

야 될것이다.

5. M n O 햇f f l i에 따른 K 별 의 » f t는 없었고, e th a n o I(9 5 % )의 햇 은 적 을 수 록 좋으나 M n O a 및 alcoh이외 에 따라 l ! J S별(azo-compounds의 ：토많)에 환 을 꺼치는것을 알수있다.

6. J고_h외 IS；롱를 황헤 볼때 의 ;$：S l g 블f t 으로는 iJ-chloronitrobenzene 1 p ts .에 확하여 95

% ethanol 25 pts. N a O H 0.56 pts., M n O j 0 .5 p ts.를 하면 BJ괄 fe의 ：?fe겠없이 i>-nitro phenetole을 얻을 수 있으며 인 OBtH 에서 S M I을 I우,S 시킴이 S iS lK 으로 하다고

©14 된다.

S ； ISH

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A

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