DE102019114162A1 - Aldol addition method - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Aldoladditionsverfahren, wobei ein vorbehandeltes Ionenaustauschersalz und ein aliphatischer Aldehyd verwendet wird.The present invention relates to an aldol addition process using a pretreated ion exchange salt and an aliphatic aldehyde.
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Aldoladdition von Aldehyden, insbesondere von aliphatischen Aldehyden.The present invention relates to the field of aldol addition of aldehydes, in particular of aliphatic aldehydes.
Die Aldoladdition dieser Verbindungen ist von besonderem Interesse, da die entstehenden Verbindungen interessante chemische Produkte darstellen und eine Vielzahl von wichtigen Verbindungen aus diesen herstellbar sind, z.B. nach weiterer Reduktion etc.The aldol addition of these compounds is of particular interest since the resulting compounds are interesting chemical products and a large number of important compounds can be prepared from them, e.g. after further reduction etc.
Seit der Entdeckung der Aldoladdition im 19. Jahrhundert hat es sich als enorm schwierig herausgestellt, insbesondere bei Aldehyden die Eliminierung als Folgereaktion zu verhindern, so dass es eine Aufgabe für den Fachmann darstellt, neuartige Verfahren zu entwickeln, bei denen diese Eliminierung weitgehend verhindert und die Aldoladdition in guten Ausbeuten durchgeführt werden kann.Since the discovery of aldol addition in the 19th century, it has turned out to be enormously difficult to prevent elimination as a secondary reaction, especially in the case of aldehydes, so that it is a task for the person skilled in the art to develop novel processes in which this elimination is largely prevented and which Aldol addition can be carried out in good yields.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 der vorliegenden Erfindung gelöst. Demgemäß wird ein Verfahren zur Aldoladdition aliphatischer Aldehyde vorgeschlagen, umfassend die Schritte
- a) Vorbehandeln eines basischen Ionenaustauscherharzes, umfassend die Schritte:
- i) Waschen des Ionenaustauscherharzes mit einer basischen wäßrigen Lösung
- ii) Waschen des Ionenaustauscherharzes mit Wasser
- iii) Waschen des Ionenaustauscherharzes mit einem dipolar aprotischen Lösemittel
- b) Inkontaktbringen des Ionenaustauscherharzes mit einem zur Selbstaddition befähigten aliphatischen Aldehyds
- a) Pretreatment of a basic ion exchange resin, comprising the steps:
- i) washing the ion exchange resin with a basic aqueous solution
- ii) washing the ion exchange resin with water
- iii) washing the ion exchange resin with a dipolar aprotic solvent
- b) bringing the ion exchange resin into contact with an aliphatic aldehyde capable of self-addition
Überraschenderweise hat es sich herausgestellt, dass so die Aldoladditionsprodukte (= 3-Hydroxyaldehyde) in oftmals hervorragender Ausbeute herstellbar sind. Weiterhin hat es sich herausgestellt, dass für die meisten Anwendungen der vorliegenden Erfindung einer oder mehrere der folgenden Vorteile erzielt werden kann:
- - Das Verfahren kann bei Normaldruck und Raumtemperatur oder nur leicht erhöhter Temperatur durchgeführt werden
- - Das Verfahren kann bei einem oftmals hervorragenden Massendurchsatz durchgeführt werden.
- - Das Verfahren ermöglicht eine bessere Einstellung der Verweilzeit
- - The process can be carried out at normal pressure and room temperature or only slightly elevated temperature
- The process can be carried out with an often excellent mass throughput.
- - The method enables better adjustment of the dwell time
Die einzelnen Schritte des Verfahrens werden im Folgenden näher erläutert, wobei einzelne Ausgestaltungen beliebig miteinander kombinierbar sind:
- a) Vorbereiten des Ionenaustauscherharzes
- a) Prepare the ion exchange resin
In Schritt a) wird ein basisches Ionenaustauscherharz vorbereitet.In step a) a basic ion exchange resin is prepared.
Der Ausdruck „basisches Ionenaustauscherharz“ bedeutet und/oder umfasst insbesondere ein polymeres Material, welches über basische Gruppen verfügt. Bevorzugte Polymere sind dabei ausgewählt aus Acrylpolymeren, Divinylbenzolpolymeren, Styrolpolymeren oder Copolymeren daraus.The expression “basic ion exchange resin” means and / or includes in particular a polymeric material which has basic groups. Preferred polymers are selected from acrylic polymers, divinylbenzene polymers, styrene polymers or copolymers thereof.
Bevorzugt liegt das basische Ionenaustauscherharz in Wasser und/oder wäßriger Lösung gelförmig oder makroporös vor.The basic ion exchange resin is preferably in the form of a gel or macroporous in water and / or aqueous solution.
Bevorzugt enthält das basische Ionenaustauscherharz quarternäre Ammoniumgruppen als basische Gruppen. Dies hat sich für viele Anwendungen der vorliegenden Erfindung als vorteilhaft herausgestellt.The basic ion exchange resin preferably contains quaternary ammonium groups as basic groups. This has been found to be advantageous for many applications of the present invention.
Bevorzugt enthält das basische Ionenaustauscherharz tertiäre Aminogruppen als basische Gruppen. Dies hat sich für viele Anwendungen der vorliegenden Erfindung als vorteilhaft herausgestellt.The basic ion exchange resin preferably contains tertiary amino groups as basic groups. This has been found to be advantageous for many applications of the present invention.
Bevorzugt enthält das basische Ionenaustauscherharz mindestens zwei unterschiedliche basische Gruppen. Derartige Ionenaustauscherharze werden oftmals auch als „schwach basisch“ oder „mittelstark basisch“ bezeichnet. Bevorzugt umfasst das basische Ionenaustauscherharz quarternäre Ammoniumgruppen und tertiäre Aminogruppen.The basic ion exchange resin preferably contains at least two different basic groups. Such ion exchange resins are often referred to as “weakly basic” or “moderately basic”. The basic ion exchange resin preferably comprises quaternary ammonium groups and tertiary amino groups.
Schritt a) umfasst drei Teilschritte die nacheinander durchgeführt werden:
- Schritt i): Waschen mit basischer Lösung
- Schritt i) wird bevorzugt mit Alkalihydroxyd-Lösung durchgeführt, wobei Kali- oder Natronlauge besonders bevorzugt sind. Bevorzugte Konzentrationen sind ≥ 2 bis ≤ 8 molar, bevorzugt ≥ 3 bis ≤ 6, sowie am meisten bevorzugt 5-molar.
- Step i): washing with basic solution
- Step i) is preferably carried out using an alkali metal hydroxide solution, potassium hydroxide or sodium hydroxide solution being particularly preferred. Preferred concentrations are 2 to 8 molar, preferably 3 to 6, and most preferably 5 molar.
Bevorzugt wird eine Menge von ≥ 100g bis ≤ 300 g Ionenaustauscherharz pro Liter Waschlösung eingesetzt.An amount of 100 g to 300 g of ion exchange resin per liter of washing solution is preferably used.
Schritt i) wird bevorzugt bei einer Temperatur von ≥ 0°C bis ≤ 40°C, noch bevorzugt ≥ 20 bis ≤ 30°C durchgeführt.Step i) is preferably carried out at a temperature of 0 ° C to 40 ° C, more preferably 20 to 30 ° C.
Schritt i) wird bevorzugt für eine Dauer von ≥ 30 min bis ≤ 2h, noch bevorzugt ≥ 60 min bis ≤ 90 min durchgeführt.Step i) is preferably carried out for a duration of 30 min to 2 h, more preferably 60 min to 90 min.
Nach dem Waschen wird bevorzugt einfach filtriert und anschließend Schritt ii) durchgeführt.After washing, it is preferred to simply filter and then to carry out step ii).
Schritt ii) Waschen mit WasserStep ii) washing with water
Schritt ii) erfolgt bevorzugt mit destilliertem (VE)-Wasser; gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung hat sich aber auch handelsübliches Wasser als geeignet herausgestellt, solange der pH sich im Bereich von 6 bis 8 bewegt.Step ii) is preferably carried out with distilled (VE) water; According to some embodiments of the present invention, however, commercially available water has also been found to be suitable as long as the pH is in the range from 6 to 8.
Bevorzugt wird eine Menge von ≥ 150g bis ≤ 500 g Ionenaustauscherharz pro Liter Waschlösung eingesetzt.An amount of 150 g to 500 g of ion exchange resin per liter of washing solution is preferably used.
Schritt ii) wird bevorzugt bei einer Temperatur von ≥ 0°C bis ≤ 40°C, noch bevorzugt ≥ 20 bis ≤ 30°C durchgeführt.Step ii) is preferably carried out at a temperature of 0 ° C to ° 40 ° C, more preferably 20 to 30 ° C.
Schritt ii) wird bevorzugt für eine Dauer von ≥ 5 min bis ≤ 1h, noch bevorzugt ≥ 10 min bis ≤ 30 min durchgeführt.Step ii) is preferably carried out for a duration of 5 minutes to 1 hour, more preferably 10 minutes to 30 minutes.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird Schritt ii) unter Inertgasbedinungen durchgeführt.According to a preferred embodiment, step ii) is carried out under inert gas conditions.
Bevorzugt wird der Waschvorgang durch Filtrieren beendet.The washing process is preferably terminated by filtration.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird Schritt ii) ein- oder zweimal wiederholt.According to a preferred embodiment, step ii) is repeated once or twice.
Schritt iii) Waschen mit LösemittelStep iii) solvent washing
Schritt i) wird mit einem dipolar aprotischen Lösemittel durchgeführt, wobei Ether, insbesondere cyclische Ether, insbesondere THF besonders bevorzugt sind.Step i) is carried out with a dipolar aprotic solvent, ethers, in particular cyclic ethers, in particular THF, being particularly preferred.
Bevorzugt wird eine Menge von ≥ 300g bis ≤ 800g Ionenaustauscherharz pro Liter Waschlösung eingesetzt.An amount of 300 g to 800 g of ion exchange resin per liter of washing solution is preferably used.
Schritt iii) wird bevorzugt bei einer Temperatur von ≥ 0°C bis ≤ 40°C, noch bevorzugt ≥ 20 bis ≤ 30°C durchgeführt.Step iii) is preferably carried out at a temperature of 0 ° C to 40 ° C, more preferably 20 to 30 ° C.
Schritt iii) wird bevorzugt für eine Dauer von ≥ 5 min bis ≤ 1h, noch bevorzugt ≥ 10 min bis ≤ 30 min durchgeführt.Step iii) is preferably carried out for a duration of 5 minutes to 1 hour, more preferably 10 minutes to 30 minutes.
Schritt iii) wird bevorzugt durch Filtrieren beendet.Step iii) is preferably ended by filtration.
Schritt b) AldoladditionStep b) Aldol addition
In Schritt b) wird das in Schritt a) vorbereitete basische Ionenaustauscherharz mit einem zur Aldoladdition befähigten aliphatischen Aldehyd in Kontakt gebracht.In step b) the basic ion exchange resin prepared in step a) is brought into contact with an aliphatic aldehyde capable of aldol addition.
„Zur Aldoladdtion befähigte“ Aldehyde sind dabei Aldehyde, die in α-Stellung über ein Wasserstoffatom verfügen. Bevorzugte Aldehyde sind lineare C3 bis C6-Aldehyde, besonders Butyrylaldehyd und Pentylaldehyd.Aldehydes "capable of aldol addition" are aldehydes that have a hydrogen atom in the α position. Preferred aldehydes are linear C 3 to C 6 aldehydes, especially butyryl aldehyde and pentyl aldehyde.
Schritt b) wird bevorzugt bei einer Temperatur von ≥ - 20°C bis ≤ 20°C, noch bevorzugt ≥ 0 bis ≤ 10°C durchgeführt.Step b) is preferably carried out at a temperature of -20 ° C to 20 ° C, more preferably 0 to 10 ° C.
Schritt b) kann je nach Anwendung ohne weiteres Lösemittel durchgeführt werden, wenn der Aldehyd flüssig ist. Falls ein Lösemittel verwendet wird - was eine alternative bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist - so werden bevorzugt dipolar aprotische Lösemittel bevorzugt. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Lösemittel aus Schritt iii) verwendet.Depending on the application, step b) can be carried out without any further solvent if the aldehyde is liquid. If a solvent is used - which is an alternative preferred embodiment of the invention - dipolar aprotic solvents are preferred. According to a preferred embodiment of the invention, the solvent from step iii) is used.
Bevorzugt wird in Schritt b) eine Menge (in Gew/Gew) an Ionenaustauscherharz bezogen auf die initiale Aldehydmenge) von ≥ 20% bis ≤ 50%, noch bevorzugt ≥ 30% bis ≤ 40% verwendet.In step b), preference is given to using an amount (in w / w) of ion exchange resin based on the initial amount of aldehyde) of 20% to ≤ 50%, more preferably 30% to 40%.
Schritt b) wird bevorzugt für eine Dauer von ≥ 40 min bis ≤ 1h 20 min, noch bevorzugt ≥ 50 min bis ≤ 1h durchgeführt. Es hat sich herausgestellt, dass oftmals bei kürzeren Reaktionsdauern zuwenig Reaktionsprodukt gebildet wird, dass jedoch oftmals bei längeren Reaktionsdauern dann langsam die Eliminierung anfängt, voranzugehen.Step b) is preferably carried out for a duration of 40 min to 1 hour 20 min, more preferably 50 min to 1 h. It has been found that often too little reaction product is formed in the case of shorter reaction times, but that often the elimination then slowly begins to proceed with longer reaction times.
Die Reaktion kann z.B. durch einfaches Abfiltrieren beendet werden oder in Festbettfahrweise betrieben werden, wodurch keine Trennoperation notwendig wird.The reaction can e.g. can be terminated by simply filtering off or operated in a fixed-bed mode, whereby no separation operation is necessary.
Das Reaktionsprodukt kann aus der Reaktionslösung auf einfache Weise z.B. per Destillation gewonnen werdenThe reaction product can be extracted from the reaction solution in a simple manner e.g. can be obtained by distillation
Gemäß einer alternativen, ebenso bevorzugten Ausführungsform kann das Reaktionsprodukt je nach anwendung einfach auch ohne Aufreinigung weiterverarbeitet werden.According to an alternative, equally preferred embodiment, the reaction product can easily be further processed without purification, depending on the application.
Gemäß einer bervorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst das Verfahren noch einen Schritt a1), der vor Schritt b) durchgeführt wird:
- a1) Reinigen des Aldehyds mit einem Säurefänger
- a1) Purifying the aldehyde with an acid scavenger
Es hat sich herausgestellt, dass bei einigen Anwendungen die Ausbeute an Additionsprodukt nochmals erhöht werden kann, wenn der Aldehyd von Säure weitgehend befreit wurde. It has been found that in some applications the yield of addition product can be increased again if the aldehyde has been largely freed from acid.
Geeignete Säurefänger sind insbesondere basische Feststoffe wie beispielsweise basische Ionentauscherharze, basische Metalloxide oder basische Metallnitride.Suitable acid scavengers are, in particular, basic solids such as, for example, basic ion exchange resins, basic metal oxides or basic metal nitrides.
Die vorgenannten sowie die beanspruchten und in den Ausführungsbeispielen beschriebenen erfindungsgemäß zu verwendenden Bauteile unterliegen in ihrer Größe, Formgestaltung, Materialauswahl und technischen Konzeption keinen besonderen Ausnahmebedingungen, so dass die in dem Anwendungsgebiet bekannten Auswahlkriterien uneingeschränkt Anwendung finden können.The aforementioned, as well as the claimed and described in the exemplary embodiments components to be used according to the invention are not subject to any special exceptional conditions in terms of their size, shape, material selection and technical conception, so that the selection criteria known in the field of application can be used without restriction.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Beispiele, die rein illustrativ und nicht als beschränkend anzusehen sind.Further details, features and advantages of the subject matter of the invention emerge from the subclaims and from the following description of the associated examples, which are to be regarded as purely illustrative and not restrictive.
BEISPIELE:EXAMPLES:
In den Beispielen wurde Lewatit A8073 der Fa. Lanxess als basisches Ionenaustauscherharz verwendet. Dabei handelt es sich um ein mittelstarkes basisches Ionentauscherharz basierend auf einem Acryl-Divinylbenzol Copolymer mit quartären und tertiären Ammoniumgruppen, welches in Wasser ein Gel bildet.In the examples, Lewatit A8073 from Lanxess was used as the basic ion exchange resin. It is a medium-strength basic ion exchange resin based on an acrylic-divinylbenzene copolymer with quaternary and tertiary ammonium groups, which forms a gel in water.
Vorbehandeln des Ionenaustauscherharzes:Pre-treatment of the ion exchange resin:
Das Ionentauscherharz Lewatit A8073 wurde mit zunächst -OH-Ionen beladen. Hierfür wurde eine 5 Molare NaOH-Lösung angesetzt. Anschließend wurden 30 g des unbeladenen Lewatit A8073 zu 200 ml dieser NaOH-Lösung gegeben und für 60 Minuten gerührt. Das nun beladene Ionentauscherharz wurde dann filtriert und wenn nicht anders erwähnt zweimal mit 150 ml VE-Wasser und einmal mit 50 ml THF gewaschen. Zwischendurch wurde jeweils filtriert.The Lewatit A8073 ion exchange resin was initially loaded with —OH ions. A 5 molar NaOH solution was used for this. Then 30 g of the unloaded Lewatit A8073 were added to 200 ml of this NaOH solution and stirred for 60 minutes. The now loaded ion exchange resin was then filtered and, unless otherwise mentioned, washed twice with 150 ml of deionized water and once with 50 ml of THF. It was filtered in between.
Durchführung der AldoladditionCarrying out the aldol addition
Die Aldoladdition wurde in einem 100 ml Rundkolben, enthaltend 12,5 g Ionenaustauscherharz und 40g Butanal bei 25°-65°C durchgeführt.The aldol addition was carried out in a 100 ml round bottom flask containing 12.5 g of ion exchange resin and 40 g of butanal at 25 ° -65 ° C.
VersleichsversucheVerse attempts
Als Vergleichsversuche wurden folgende Versuche durchgeführt, wobei, wenn nicht anders erwähnt, analog zum erfindungsgemäßen Verfahren vorgegangen wurde:
- Vergleichsversuch 1: Vorbehandeln des Harzes mit Isopropylalkohol statt THF
- Vergleichsversuch 2: Vorbehandeln des Harzes mit a) einer Mischung aus KOH in Isopropylalkohol, b) THF
- Vergleichsversuch 3; Vorbehandeln des Harzes mit a) einer Mischung aus KOH in Isopropylalkohol, b) Isopropylalkohol
- Comparative experiment 1: pretreatment of the resin with isopropyl alcohol instead of THF
- Comparative experiment 2: pretreatment of the resin with a) a mixture of KOH in isopropyl alcohol, b) THF
- Comparative experiment 3; Pretreatment of the resin with a) a mixture of KOH in isopropyl alcohol, b) isopropyl alcohol
Die Resultate sind in der folgenden Tabelle I aufgeführt, jeweils nach einer Reaktionsdauer von 60 min:
Die einzelnen Kombinationen der Bestandteile und der Merkmale von den bereits erwähnten Ausführungen sind exemplarisch; der Austausch und die Substitution dieser Lehren mit anderen Lehren, die in dieser Druckschrift enthalten sind mit den zitierten Druckschriften werden ebenfalls ausdrücklich erwogen. Der Fachmann erkennt, dass Variationen, Modifikationen und andere Ausführungen, die hier beschrieben werden, ebenfalls auftreten können ohne von dem Erfindungsgedanken und dem Umfang der Erfindung abzuweichen. Entsprechend ist die obengenannte Beschreibung beispielhaft und nicht als beschränkend anzusehen. Das in den Ansprüchen verwendete Wort „umfassen“ schließt nicht andere Bestandteile oder Schritte aus. Der unbestimmte Artikel „ein“ schließt nicht die Bedeutung eines Plurals aus. Die bloße Tatsache, dass bestimmte Maße in gegenseitig verschiedenen Ansprüchen rezitiert werden, verdeutlicht nicht, dass eine Kombination von diesen Maßen nicht zum Vorteil benutzt werde kann. Der Umfang der Erfindung ist in den folgenden Ansprüchen definiert und den dazugehörigen Äquivalenten.The individual combinations of the components and the features of the above-mentioned versions are exemplary; the exchange and substitution of these teachings with other teachings contained in this publication with the cited publications are also expressly considered. Those skilled in the art will recognize that variations, modifications, and other implementations that are described herein can also occur without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, the above description is to be regarded as exemplary and not restrictive. The word “comprising” as used in the claims does not exclude other components or steps. The indefinite article “a” does not exclude the meaning of a plural. The mere fact that certain measures are recited in mutually different claims does not indicate that a combination of these measures cannot be used to advantage. The scope of the invention is defined in the following claims and their equivalents.
Claims (10)
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DE102019114162.1A DE102019114162A1 (en) | 2019-05-27 | 2019-05-27 | Aldol addition method |
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DE102019114162.1A DE102019114162A1 (en) | 2019-05-27 | 2019-05-27 | Aldol addition method |
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Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE69722815T2 (en) * | 1996-12-30 | 2004-05-19 | Dynea Chemicals Oy | METHOD FOR PRODUCING MULTIPLE ALCOHOLS |
-
2019
- 2019-05-27 DE DE102019114162.1A patent/DE102019114162A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE69722815T2 (en) * | 1996-12-30 | 2004-05-19 | Dynea Chemicals Oy | METHOD FOR PRODUCING MULTIPLE ALCOHOLS |
Non-Patent Citations (2)
Title |
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Lewatit® A 8073_Produktinformation * |
WANG, Jiexiang [et al.]: Modified polystyrene anion exchange resins with long chain alkyl groups to enhance the aldolization reaction selectivity. In: : Applied Catalysis. A: General, 452, 2013, 57 - 63. - ISSN 0926-860X * |
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