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Facile Monoalkylation of Isocyanuric Acid and Its Salts

이소시아누르산의 용이한 단일 알킬화와 그 염들

  • Hong, Yong-Pyo (Department of Applied Chemistry, Andong National University) ;
  • Yoon, Gil-Bae (Department of Applied Chemistry, Andong National University) ;
  • Lim, Kwang-Bin (Department of Applied Chemistry, Andong National University) ;
  • Kim, Jung-Sik (Department of Applied Chemistry, Andong National University) ;
  • Ryoo, Keon-Sang (Department of Applied Chemistry, Andong National University)
  • Published : 2005.04.20

Abstract

Keywords

Isocyanuric Acid;Monoalkylation;Surfactant;Contact Angle

실 험

시약 및 기기. 실험에 사용한 모든 반응 시약은 Aldrich 제품을 사용하였으며, 유기용매는 시약용 유기용매를 일반 정제법에 따라 정제하여 사용하였다. 1H 및 13C NMR 스펙트럼은 Varian Unity FT-300 spectrometer, IR 스펙트럼은 JASCO FT/IR 460 plus, 접촉각은 Contact Angle Measuring System G-10, 원소분석결과는 원소분석기 EA 1108 Elmer CHNS-O, 그리고 녹는점은 Buchi 512 capillary melting point apparatus를 이용하여 데이터를 얻었다.

Lithium isocyanurate (2)의 합성: 6.45 g의 isocyanuric acid (0.05 mol)를 물 25 mL에 suspension하고 LiOH·H2O (0.05 mol, 1.00 eq)를 부가한다. 100℃에서 3 시간 동안 반응시킨 후 반응물을 실온으로 식힌다. 생긴 흰 고체를 거른 후 110℃에서 2시간 말려 흰 고체물질 2(86%)를 얻었다. 1H NMR(500 MHz, DMSO-d6) δ 8.21 (s, 2H, NH); 13C NMR(125 MHz, DMSO-d6) δ 156.3; IR(KBr) υ 3327, 1750, 1579 cm−1.

n-Hexyl isocyanuric acid (4)의 합성: 10 g의 2 (74.07 mmol)를 methanol 500 mL에 녹인 후 1-bromohexane (81.47 mmol, 1.1 eq)을 넣고 100℃에서 48 시간 동안 환류 시켰다. 반응 혼합물에서 methanol을 제거한 후 잔유물을 ethyl acetate와 물로 추출한 후 분리된 유기 용매층을 무수 황산나트륨으로 건조시켰다. 감압 하에 유기용매를 제거하고 잔유물을 benzene으로 씻어 미 반응 1-bromohexane를 제거하고 말린 후, 흰 고체화합물 4 (60%)을 얻었다. mp 221-223℃; 1H NMR(500 MHz, CDCl3) δ 11.37 (br s, 2H, NH), 3.62 (t, J=7.3 Hz, 2H, NCH2), 1.52-1.50 (m, 2H, NCH2CH2), 1.28-1.24 (m, 6H, (CH2)3), 0.85 (t, J=6.4 Hz, 3H, CH3); 13C NMR(125 MHz, CDCl3) δ 150.9, 149.7, 41.5, 32.0, 28.4, 26.9, 23.1, 15.0; IR(KBr) υ 3204, 3089, 2958, 2920, 2857, 1766, 1685, 1464, 1416, 1376 cm−1; 원소 분석 (C9H15N3O3): 이론값 (C: 50.69, H: 7.09, N: 19.71), 실측값 (C: 50.45, H: 7.14, N: 20.25). 동일한 방법으로 해당하는 bromoalkane을 각각 사용하여 화합물 3, 그리고 5-10을 얻었다.

n-Butyl isocyanuric acid (3): 수율 28%. mp 210-21℃; 1H NMR(500 MHz, CDCl3) δ11.40 (br s, 2H, NH), 3.64 (t, J=7.2 Hz, 2H, NCH2), 1.50-1.48 (t, 2H, NCH2CH2), 1.29-1.23 (m, 2H, CH2CH3), 0.87 (t, J=6.6 Hz, 3H, CH3); 13C NMR(125 MHz, CDCl3) δ 149.8, 148.6, 40.1, 29.4, 19.3, 13.5; IR(KBr) υ 3200, 3090, 2958, 2918, 2856, 1766, 1683, 1464, 1376 cm−1.

n-Heptyl isocyanuric acid (5): 수율 35%. mp 217-219℃; 1H NMR (500 MHz, CDCl3) δ 11.37 (br s, 2H, NH), 3.61 (t, J=7.2 Hz, 2H, NCH2), 1.51-1.49 (m, 2H, NCH2CH2), 1.26-1.23 (m, 8H, (CH2)4), 0.85 (t, J=6.6 Hz, 3H, CH3); 13C NMR(125 MHz, CDCl3) δ 150.9, 149.7, 41.5, 32.3, 29.5, 28.4, 27.2, 23.1, 15.0; IR(KBr) υ 3204, 3083, 2956, 2918, 2854, 2794, 1769, 1684, 1464, 1418, 1374 cm−1; 원소분석 (C10H17N3O3): 이론값 (C: 52.85, H: 7.54, N: 18.49), 실측값 (C: 52.88, H: 7.62, N: 18.78).

n-Octyl isocyanuric acid (6): 수율 37%. mp 213-215℃; 1H NMR (500 MHz, CDCl3) δ 11.35 (br s, 2H, NH), 3.62 (t, J=7.3 Hz, 2H, NCH2), 1.51-1.48 (m, 2H, NCH2CH2), 1.29-1.25 (m, 10H, (CH2)5), 0.86 (t,J=6.6 Hz, 3H, CH3); 13C NMR(125 MHz, CDCl3) δ 150.9, 149.8, 41.5, 32.3, 29.7, 29.6 28.4, 27.2, 23.2, 15.0; IR(KBr) υ 3201, 3087, 2957, 2919, 2853, 2794, 1770, 1684, 1464, 1418, 1375 cm−1; 원소분석 (C11H19N3O3): 이론값 (C: 54.76, H: 7.94, N: 17.41), 실측값 (C: 54.87, H: 8.08, N: 17.68).

n-Decyl isocyanuric acid (7): 수율 26%. mp 207-208℃; 1H NMR (500 MHz, CDCl3) δ 3.62 (t, J=7.3 Hz, 2H, NCH2), 1.48-1.50 (m, 2H, NCH2CH2), 1.20-1.27 (m, 14H, (CH2)7), 0.86 (t, J=6.6 Hz, 3H, CH3); 13C NMR(125 MHz, CDCl3) δ 150.9, 149.7, 41.5, 32.4, 30.0, 29.9, 29.8, 28.4, 27.2, 23.2, 15.0; IR(KBr) υ 3208, 3089, 2956, 2918, 2850, 2793, 1769, 1686, 1464, 1418, 1375 cm−1; 원소분석 (C13H23N3O3): 이론값 (C: 57.97, H: 8.61, N: 15.60), 실측값 (C: 58.01, H: 8.74, N: 15.65).

n-Dodecyl isocyanuric acid (8): 수율 28%. mp 198-200℃; 1H NMR (500 MHz, CDCl3) δ 3.68 (t, J=7.2 Hz, 2H, NCH2), 1.57-1.55 (m, 2H, NCH2CH2), 1.36-1.32 (m, 18H, (CH2)9), 0.89 (t, J=6.8 Hz, 3H, CH3); 13C NMR(125 MHz, CDCl3) δ 150.8, 149.5, 41.6, 32.3, 30.01, 29.98, 29.96, 29.90, 29.66, 28.4, 27.2, 23.0, 14.8; IR(KBr) υ 3206, 3080, 2952, 2920, 2850, 1768, 1683, 1465, 1411, 1375 cm−1; 원소분석 (C15H27N3O3): 이론값 (C: 60.59, H: 9.15, N: 14.13), 실측값 (C: 60.94, H: 9.43, N: 14.47).

n-Hexadecyl isocyanuric acid (9): 수율 22%. mp 187-189℃; 1H NMR(500 MHz, CDCl3) δ 3.70 (t, J=7.7 Hz, 2H, NCH2), 1.58-1.56 (m, 2H, NCH2CH2), 1.31-1.27 (m, 26H, (CH2)13), 0.89 (t, J=6.5 Hz, 3H, CH3); 13C NMR(125 MHz, CDCl3) δ 150.8, 149.4, 80.2, 79.9, 79.6, 41.6, 32.3, 30.0, 29.9, 29.68, 29.67, 28.4, 27.2, 23.0, 14.7; IR(KBr) δ 3209, 3084, 2956, 2919, 2849, 1767, 1686, 1466, 1412, 1374 cm−1; 원소분석 (C19H35N3O3): 이론값 (C: 64.55, H: 9.98, N: 11.89), 실측값 (C: 65.22, H: 10.34, N: 11.83).

Benzyl isocyanuric acid (10): 수율 67%. mp 240-242℃; 1H NMR (500 MHz, CDCl3) δ 11.5 (br, 2H, NH), 7.34 (m, 5H, aromatic) 4.84 (s, 2H, NCH2); 13C NMR(125 MHz, CDCl3) δ 151.1, 149.7, 137.9, 129.5, 128.4, 128.3, 44.6; IR(KBr) υ 3217, 3087, 2879, 2822, 1729, 1702, 1570, 1461, 1236 cm−1; 원소분석 (C10H9N3O3): 이론값 (C: 54.79, H: 4.14, N: 19.17), 실측값 (C: 55.08, H: 4.20, N: 19.54).

Dilithium n-hexylisocyanurate (4a)의 합성: 1 g의 hexyl isocyanurate (4) (4.97 mmol)를 ethanol 30 mL에 넣고 녹인다. LiOH·H2O 0.42 g (9.94 mmol, 2.0 eq)을 물 5 mL에 녹여 넣은 후 몇 분간 더 반응시킨다. 용매를 제거하고, 아세톤에 희석시켜 여과한 후 건조하여 정량적인 수율로 4a를 얻었다. 1H NMR(500 MHz, DMSO-d6) δ 3.59 (t, J=7.3 Hz, 2H, NCH2), 1.46-1.44 (m, 2H, NCH2CH2), 1.22-1.26 (m, 8H, (CH2)3), 0.83 (m, 3H, CH3); 13C NMR(125 MHz, DMSO-d6) δ 156.3, 154.6, 79.1, 31.0, 27.8, 26.0, 22.0, 13.8; IR(KBr) υ 3205, 2957, 2930, 2859, 1719, 1665, 1557, 1440, 1366 cm−1.

Dilithium n-heptylisocyanurate (5a)의 합성: 4a의 합성과 같은 방법으로 5로부터 5a를 얻었다. 1H NMR(500 MHz, DMSO-d6) δ 3.59 (t, J=7.3 Hz, 2H, NCH2), 1.46-1.44 (m, 2H, NCH2CH2), 1.20-1.24 (m, 8H, (CH2)4), 0.84 (t, J=6.5 Hz, 3H, CH3); 13C NMR(125 MHz, DMSO-d6) δ 156.0, 154.4, 79.1, 31.2, 28.4, 27.8, 26.3, 22.0, 13.8; IR (KBr) υ 3183, 2957, 2928, 2857, 1718, 1665, 1557, 1440, 1366, 1229 cm−1.

Disodium n-hexylisocyanurate (4b)의 합성: LiOH · H2O 대신 NaOH를 사용하여 4a의 합성과 같은 방법으로 4로부터 4b를 얻었다. 1H NMR(500 MHz, DMSO-d6) δ 3.60 (t, J=7.6 Hz, 2H, NCH2), 1.46 (t, J=6.2 Hz, 2H, NCH2CH2), 1.22-1.26 (m, 6H, (CH2)3), 0.85 (t, J=7.0 Hz, 3H, CH3); 13C NMR(125 MHz, DMSO-d6) δ 155.9, 154.5, 79.1, 31.0, 27.8, 26.0, 22.0, 13.8.; IR(KBr) υ 3184, 2957, 2928, 2859, 1708, 1668, 1553, 1440, 1362, 1222 cm−1.

화합물 (5b)의 합성: 4b의 합성과 동일한 방법으로 5로부터 5b를 얻었다. 1H NMR(500 MHz, DMSO-d6) δ 3.59 (t, J=7.3 Hz, 2H, NCH2), 1.45 (m, 2H, NCH2CH2), 1.24-1.26 (m, 8H, (CH2)4), 0.85 (t, J=6.6 Hz, 3H, CH3); 13C NMR(125 MHZ, DMSO-d6) δ 155.5, 154.2, 31.2, 28.4, 27.8, 26.2, 22.0, 13.8; IR(KBr) υ 3185, 2956, 2928, 2857, 1704, 1670, 1556, 1490, 1440, 1361, 1248 cm−1.

접촉각의 측정: 고무 표면을 톨루엔으로 씻고 60℃에서 30분 동안 말린다. 고무 표면에 6% isocyanuric acid 염 수용액을 바르고 60℃에서 5분 동안 말린다. 증류수 10 μL를 이 표면에 떨어뜨리고 10분 후에 접촉각을 측정하였다.

이 논문은 2003학년도 안동대학교 학술연구조성비에 의하여 연구되었음.

References

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