초임계 이산화탄소에서의 유기인 일리드와 카르보닐 화합물의 반응

정경일,김학도,심재진,나춘섭,Jeong, Kyung-Il,Kim, Hak-Do,Shim, Jae-Jin,Ra, Choon-Sup 대한화학회 2004 대한화학회지 Vol.48 No.1

초임계 이산화탄소 용매에서의 (벤질렌)삼페닐 인 일리드 화합물의 카르보닐 화합물과의 Wittig 반응을 연구하였다. 소량의 조용매 (THF, 5%)를 첨가한 이산화탄소 (24 mL 용기)에 녹인 (벤질렌)삼페닐 인 일리드 (약 1 mmol)를 여러 방향족 알데히드와 초임계 조건(80 $^{\circ}C$, 2,000 psi) 에서 2시간 반응시켜 올레핀 화합물을 좋은 수율로 얻을 수 있었다. 새로운 조건에서의 반응은 기존 용매 (THF)에서의 반응보다는 약간 느리게 나타났으나 생성물의 (E)- 와 (Z)-이성체 비율에 차이가 있었다. 두 이성체가 함께 생성되는 반응의 경우 (Z)-이성체의 비율이 증가하였다. 반면 t-butylcyclohexanone과 같은 케톤과의 반응은 두 조건에서 모두 낮은 전환을 보였다. 이 연구를 통하여 이산화탄소에서의 Wittig 반응이 초임계 조건에서 좋은 수율로 이루어지며 이 새로운 용매의 사용으로 반응선택성의 변화가 가능할 수 있다는 초기 결과를 얻었다. 이 결과는 Wittig 반응과 같은 유용한 유기반응을 친환경 용매 (이산화탄소)에서 수행할 수 있도록 전환하는데 좋은 자료가 될 수 있다고 본다. The condensation reaction of (benzylene)triphenylphosphoranes with carbonyl compounds in supercritical carbon dioxide was examined. Reactions of (benzylene)phosphoranes (ca. 1 mmol) with several benzaldehydes in a supercritical carbon dioxide (80 $^{\circ}C$, 2,000 psi) containing THF entrainer (5%) in a 24 mL reactor proceed smoothly to yield olefination products in fairly good to excellant yields but slower, compared to reactions in a conventional THF solvent. Generally, phosphoranes that are not substituted with a nitro group show more (Z)-selective reactions with aromatic aldehydes under $scCO_2$ condition than in THF. The reaction of (benzylene)triphenylphosphoranes with 4-t-butylcyclohexanone gave the corresponding olefin compounds with a low conversion under both the supercritical carbon dioxide and the organic THF solvent. Our preliminary study showed the Wittig reaction carries out smoothly in supercritical carbon dioxide medium and also a possibile tunability of this reaction pathway by adding a entrainer. The results would be useful for devising a novel process for the environmentally friendly Wittig reaction.

9,9'-비스[4-(글라이시딜옥시)페닐]플루오렌의 효율적 제법

김진원(Jin Won Kim),심재진(Jae Jin Shim),나춘섭(Choon Sup Ra) 한국청정기술학회 2012 청정기술 Vol.18 No.3

플로렌 구조를 가진 다양한 에폭시 수지의 합성 전구물질 9,9"-비스[4-(2"-하이드록시-3"-아크릴로일옥시프로폭시)페닐]플루오렌(2)을 에 대한 효율적 제법을 연구하였다. 화합물(2)는 비스(4-하이드록시페닐)플루오렌과 에피클로로하이드린의 축합 반응에서 얻어졌으며 반응 수율은 여러 가지 실험적 조건(반응 온도와 시간, 에피클로로하이드린의 사용량, 촉매와 용매의 사용 등)에 민감하게 변화하였다. 이들의 반응 수율에 미치는 효과에 대한 실험적 결과를 기술하고 논의하였다. 373 K이하의 반응온도에서 1.5시간 이하의 반응시간을 유지함으로써 부생성물의 생성을 최소화할 수 있었으며, 톨루엔/DMSO/물의 혼합용매를 사용하여 반응온도를 적절히 조절하고 생성물을 용이하게 정제할 수 있었다. 여러 사차 암모늄염을 이 반응의 촉매로 이용할 수 있었다. 본 연구를 통하여 적은 양의 반응물질을 사용하고, 화학적 폐기물의 생성은 최소화하는 용이한 정제방법을 확립했으며 반응 온도를 낮추어 에너지의 사용을 감소시킴으로써 9,9"-비스[4-(2"-하이드록시-3"-아크릴로일옥시프로폭시)페닐]플루오렌 제조 방법에 대한 환경친화성을 높일 수 있었다. The condensation reaction of 9,9"-bis(4-hydroxyphenyl)fluorene with epichlorohydrin to prepare 9,9"-bis[4(glycidyloxy) phenyl]fluorene (2), an important building block for fluorene-containing epoxy polymers, has been studied. The reaction is found to be quite sensitive to several experimental conditions such as reaction temperature and time, added amount of epichlorohydrin, the presence of catalysts and the use of co-solvent. Several conditions for obtaining the best yield in the reaction are: the reaction temperature is below 373 K and the reaction time is shorter than 1.5 h, and the ammonium salts act as a catalyst. Also, the use of ternary solvent (toluene, DMSO, water) has been proved to be crucial to maintain the reaction temperature and for an easy purification. Thus, the reaction proceeds in an environment-friendly manner where the use of reactants and the production of chemical wastes is minimized.

치환 다이페놀의 효율적 고리화 반응

박민균(Min Kyun Park),심재진(Jae Jin Shim),나춘섭(Choon Sup Ra) 한국청정기술학회 2015 청정기술 Vol.21 No.2

Rhodamine염료는 높은 흡광계수와 함께 넓은 가시광선 영역에서 고효율과 안정성을 나타내는 형광을 제공함으로써 형광표지 물질로 널리 사용되고 있다. Rhodamine 화합물을 형광표지 물질로 이용하기 위해서는 rhodamine골격을 (생체)분자나 표면에 공유결합 시키는 화학적 과정이 필수적이기 때문에 이에 관련하여 다양한 rhodamine유도체를 합성해내는 효율적이고 실제적인 방법의 개발은 큰 관심을 끌어왔다. Sulforhodamine B는 반응성이 큰 두 개의 sulfoxy작용기를 포함하고 있는데 이를 이용하여 여러 재료에 공유결합 시킴으로써 널리 활용될 수 있는 유용한 화합물이다. 본 연구에서는 4-formyl-1, 3-benzenedisulfonic acid의 disodium염과 3-diethylaminophenol으로부터 3단계에 걸쳐 sulforhodamine B를 합성하는 과정을 연구하였다. 이 과정에서 dihydroxytriarylmethane 중간체를 xanthene 골격으로 전환하는 두 번째 단계를 획기적으로 개선하는 방법에 대해 기술하였다. 이는 반응 중에 생성되는 물분자가 역반응에 참여하는 것을 억제하도록 메탄올을 가함으로써 이루어졌다. 그 결과, 반응온도는 낮아지고(135에서 80 ℃), 수율은 크게 증가되었다(20% 미만에서 84%). 이로써, 기존의 3단계에 걸친 sulforhodamine B의 제법은 에너지 절감 및 자원효율 면에서 개선된 방법으로 이루어지게 되었다. Rhodamine dyes are widely used as fluorescent probes because of their excellent photophysical properties, such as high extinction coefficients, excellent quantum yields, great photostability, relatively long emission wavelengths. A great synthetic effort has been focused on developing efficient and practical procedures to prepare rhodamine derivatives, because for most applications the probe must be covalently linked to another (bio)molecule or surface. Sulforhodamine B is one of the most used rhodamine dyes for this purpose, because it carries two sulfoxy functions which can be easily utilized for binding with other molecules. Recently, we needed an expedient, practical synthesis of sulforhodamine derivatives. We found the existing procedure for obtaining those compounds unsatisfactory, particularly, with the cyclization process of the dihydroxytriarylmethane (1) to produce the corresponding xanthene derivative (2). We report here our findings, which represent modification of the existing literature procedure and provide access to the corresponding xanthene derivative (2) in a high yield. Use of methanol as a co-solvent was found quite effective to prohibit the water molecule produced during the cyclization reaction from retro-cyclizing back to the starting dihydroxytriarylmethane and the yield of the cyclization was increased (up to 84% from less than 20%). The reaction temperature was significantly lowered (80 vs. 135 ℃). Thus, the reaction proceeds in a higher yield and energy-saving manner where the use of reactants and the production of chemical wastes is minimized.

초임계이산화탄소를 이용한 플로레닐계 에폭사이드로부터 카보네이트 화합물의 합성

심윤수(Yun Soo Sim),심재진(Jae-Jin Shim),나춘섭(Choon Sup Ra) 한국청정기술학회 2010 청정기술 Vol.16 No.4

스파이로 구조의 플로렌 에폭사이드, 9,9"-Bis(4-oxiranylmethoxyphenyl) fluorine (2)를 4차 암모니늄 또는 인산염을 촉매를 사용하여 이산화탄소와 반응시켜 5각고리의 플로렌 카보네이트 화합물로 전환시켰다. 이 과정은 주요 온실가스의 하나인 초임계 조건의 이산화탄소를 C-1 재료로 쓰고 동시에 반응용매로 이용하는 청정반응의 한 예로 볼 수 있다. 4차염의 종류와 반응조건이 반응에 미치는 영향에 대해 조사한 결과, 촉매의 음이온의 종류, 알킬 치환기, 반응온도가 반응에 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 브롬화 사부틸 암모늄 촉매 (2 mol%)를 쓰고 플로레닐 에폭사이드를 75.9 bar 압력의 이산화탄소를 393 K에서 반응시켰을때 플로레닐 카보네이트를 92% 수율로 얻을 수 있었다. The carboxylation of the fluorenyl epoxide with a spiro framework, 9,9"-Bis(4-oxiranylmethoxyphenyl) fluorine (2) was catalyzed by some onium salts such as quaternary ammonium and phosphonium salts to produce the corresponding five-membered cyclic carbonate (3) in an efficient and environmentally benign fashion. The coupling reactions depend greatly on the kind of the halide anions and alkyl chain length of the onium salts. While the reaction was sensitive to the reaction temperature, the reaction trends suggest that the catalytic efficiency of the quaternary ammonium halides may correlate strongly with the melting points of the halides. The reactions using a catalytic amount (2 mol %) of quaternary ammonium bromide with an n-butyl chain at 75.9 bar of CO2 and 393 K give the highest yield of the cyclic carbonate (92%).

비스 3-메틸이미다졸리움 이온성액체의 청정 합성제법

김진원(Jin Won Kim),박민균(Min Kyun Park),심재진(Jae Jin Shim),나춘섭(Choon Sup Ra) 한국청정기술학회 2014 청정기술 Vol.20 No.2

두개의 3-메틸이미다졸리움(3-methylimidazolium) 고리가 여러 길이의 에틸렌글리콜(ethylene glycol) 사슬로 연결된 비스 3-메틸이미다졸리움 이온성액체를 효율적으로 합성해내는 청정제법을 기술하였다. 여러 길이의 에틸렌 글리콜 사슬을 포함하는 토실레이트(tosylate) 화합물과 3-메틸이미다졸(3-methylimidazole)을 무용매 조건에서 가열함으로써 기존 방법보다 짧은 시간 반응시켜 원하는 비스 3-메틸이미다졸리움(bis(3-methylimidazolium)) 이온성 액체를 높은 수율로 얻을 수 있었다. 이는 휘발성 용매의 사용을 극소화하고 짧은 반응시간과 함께 효율적 반응이 이루어지는 청정제법이다. A green procedure is described for the preparation of a series of ionic liquids where two 3-methylimidazolium cations were bridged with ethylene glycol chain as linkers. Diethylene glycol-bis(3-methylimidazolium) ditosylate, triethylene glycolbis(3-methylimidazolium) ditosylate, and tetraethylene glycol-bis(3-methylimidazolium) ditosylate were heated with 3-methylimidazole under solvent-free condition to give the corresponding bis(3-methylimidazolium) ditosylate ionic liquids efficiently in a short time.

9, 9'-비스[4-(2'-하이드록시-3'-아크릴로일옥시프로폭시) 페닐]플루오렌의 원자효율적 합성

정혁진(Hyeok Jin Jung),홍성재(Seong-Jae Hong),서광범(Kwang-Beom Seo),심재진(Jae Jin Shim),나춘섭(Choon Sup Ra) 한국청정기술학회 2011 청정기술 Vol.17 No.4

플로렌 구조를 가진 다양한 아크릴계 에폭시 고분자화합물 합성의 전구물질인 9, 9"-비스[4-(2"-하이드록시-3"-아크릴로일옥시프로폭시)페닐]플루오렌 (3)에 대한 원자 효율적 (atom-efficient) 제조방법을 연구하였다. 사차 암모늄 또는 인산염을 촉매를 사용하여 9, 9"-비스[4-(글라이시딜옥시)페닐]플루오렌 (1)을 아크릴산과 개환 에스터화의 효율적 반응을 통하여 9, 9"-비스[4-(2"-하이드록시-3"-아크릴로일옥시프로폭시)페닐]플루오렌 (3)을 높은 수율로 얻을 수 있었다. 알킬 사차염의 종류와 반응조건이 반응에 미치는 영향에 대해 조사한 결과, 촉매의 종류가 반응에 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 브롬화사부틸인 촉매(3 mol%) 존재 하에 플로레닐에폭사이드를 아크릴산과 110 ℃에서 반응시켰을 때 원하는 생성물을 90% 수율로 얻을 수 있었다. 이 반응은 반응물질 사용량과 화학적 폐기물의 생성량을 최소화한 청정반응이다. Atom-efficient preparation of 9, 9"-bis[4-(2"-hydroxy-3"-acryloyloxypropoxy) phenyl]fluorene (3), the extensively used building block for fluorene-containing acrylic epoxy polymers has been described. The epoxide ring opening esterification of 9, 9-bis[4-(glycidyloxy)phenyl]fluorene (1) with acrylic acid was catalyzed by some onium salts such as quaternary ammonium and phosphonium salts. While the coupling reactions depend greatly on the kind of the onium salts, the reaction of 9, 9-bis[4-(glycidyloxy)phenyl]fluorene (1) with acrylic acid proceed most efficiently in the presence of a catalytic amount of tetrabutylphosphonium bromide at 110 ℃ with 90% yield. This reaction is a cleaner reaction that minimizes the use of reactants and the production of chemical wastes.