DE2114138B2

DE2114138B2 - Verfahren zur Herstellung von Sobrerol

Info

Publication number: DE2114138B2
Application number: DE2114138A
Authority: DE
Inventors: Camillo Mailand Corvi-Mora ( Italien )
Original assignee: CAMILLO CORVI SpA PIACENZA (ITALIEN)
Current assignee: CAMILLO CORVI SpA PIACENZA (ITALIEN)
Priority date: 1970-04-17
Filing date: 1971-03-24
Publication date: 1973-10-25
Also published as: DE2166355C2; DE2166355A1; CH568951A5; US4639469A; IN138738B; ES390305A1; GB1295580A; NL179109B; FR2086134A1; DE2114138A1; AT317169B; BE764323A; NL179109C; YU35564B; FR2086134B1; DE2114138C3; YU311070A; NL7102639A; CA991657A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Sobrerol (i-l-p-Menthen-6,8-diol), insbesondere dl-Sobrerol.

Sobrerol, das seit 1797 bekannt ist und bereits 1851 in reiner Form von Sobrero isoliert wurde, von dem es seinen Namen erhielt, ist die chemische Verbindung - Methyl - 4« - hydroxyisopropylcyclohexenol - (6) oder i-l-p-Menthen-6,8-diol, auch als Pinolhydrat oder Pinenoxydhydrat bekannt, in der racemischen Form (d, 1) und in der optisch aktiven Form sowie in allen möglichen Stereoformen (cis-trans). Es hat ein Molekulargewicht von 170 und einen Schmelzpunkt von 150⁰C in den aktiven Formen und von 130 bis 131,5⁰C in der d,l-Form und die folgende Formel:

CH_S

HO-C_x	CH	tr	CH₂	^CH	OH
		C —	CH₃

C


H₃(
-ι /

Sobrerol wurde jedoch, soweit bekannt, bisher nie im technischen Maßftab hergestellt. Bisher wurde es im wesentlichen als Zwischenprodukt zur Herstellung von optisch aktiven Carvonen. Carveolen und ihren Derivaten erhalten, die für die Duftstoff-, Aroma- und kosmetische Industrie usw. bestimmt sind. Für diese Zwecke waren die Verfahren zur Herstellung von Sobrerol insbesondere auf die Gewinnung der optisch aktiven Verbindungen mit einem höheren Schmelzpunkt (150'C) und niedrigerer Löslichkeit gerichtet, wobei die Bildung des Racemats (Schmelzpunkt etwa 130^cC), das verhältnismäßig löslich ist, vermieden werden sollte.

Diese Verfahren sind nie über den Laboratoriumsmaßstab hinausgekommen. Sie führen zu ungenügenden Ausbeuter und erfordern im allgemeinen zur Herstellung ei; .·> reinen Produkts umständliche Reinigungen. Es üesteht somit ein Bedurfuii für ein großtechnisches, wirtschaftlich durchführbares Verfahren zur Herstellung von Sobrerol von genügender Reinheit.

Das Verfahren gemäß der Erfindung erfüllt die genannten Voraussetzungen und ermöglicht in leichter, technisch und wirtschaftlich vorteilhafter Weise, jedoch unter Verwendung üblicher, leicht verfügbarer Apparaturen die Großherstellung von Sobrerol, insbesondere d,l-Sobrerol, von hoher Reinheit (98°,,) und hoher Beständigkeit in guter Ausbeute (80° ,„). Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zur Herstellung von Sobrerol durch Epoxydation eines 95%igen -v-Pinens in Chloroform bei niedriger Temperatur, Hydratisierung des erhaltenen λ-Pinenepoxyds nach Reinigung mit einer wäßrigen Lösung von CO₂ und Waschen und Trocknen des Reaktionsprodukts, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man in der Epoxydationsstufe mit einer 15 bis 30°/₀igen Lösung von Perbenzoesäure in Chloroform bei einer Temperatur zwischen —1 und —6°C 4 bis 8 Stunden epoxydiert und in der Hydratationsstufe eine wäßrige Lösung von Kohlendioxyd bei 36 bis 100° C in einer Menge von etwa 55 bis 100 Gewichtsteilen Λ-Pinenepoxyd pro 100 Gewichtsteilen wäßriger CO,-Lösung bei pH-Werten von 3,5 bis 3,9 verwendet.

Das gemäß der Erfindung hergestellte d,l-Sobrerol ist Zwischenprodukt zur Herstellung von optisch aktiven Isomeren und Aromastoffen, Duftstoffen sowie Kosmetika. Bei diesen verschiedenen Anwendungen können die besonders hohe Reinheit und die niedrigen Kosten des als Ausgangsmaterial verwendeten oobrerols sowie in gewissen Fällen seine genügende Löslichkeit in Wasser wesentliche Vorteile darstellen. Wie bereits erwähnt, ist die Herstellung von Sobrerol an sich nicht neu. Wie bereits erwähnt, wurde die Oxydation von ^-Pinen, das in Terpentinöl enthalten ist, das im wesentlichen das Ausgangsmaterial darstellt, in zahlreichen Veröffentlichungen beschrieben. Die verschiedensten i^ittel wurden für die Epoxydation vorgeschlagen, z. B. Sauerstoff, Peressigsäure (Arbusow und Michailow, J. Prakt. Chem., Bd. 127, 1 [1930]), Perphthalsäure (L ο πιο ard und Heywang, Bull. Soc. Chim. France [1954] S. 1214), verschiedene Percarbonsäuren in Gegenwart von neutralisierenden Mitteln (britische Patentschrift 877 632). Außerdem wird Perbenzoesäure in Chloroformlösung (bei 0⁰C mit einer theoretischen Ausbeute von 72,36 %) von N a m e t i k i η ■ind J a r ζ e f f in J. Russ. Phys. Chem. Soc. (1924), S. 55 bis 521, für die Herstellung im Laboratorium

und in neuerer Zeit insbesondere in den USA.- In der ersten Stufe, der Epoxydation von x-Pinen

Patentschriften 2 815 378 und 2 949 489 erwähnt. mit Perbenzoesäure, wird das \-Pinen (Reinheit

Es ist zu beachten, daß in allen vorstehend genannten 95'¹O gemäß Analyse durch Gaschromatographie) mit

Veröffentlichungen die Herstellung im kleinen Maß- einer 15- bis 30%igen, insbesondere einer 18- bis

stab beschrieben wird. 5 21%igen Lösung von Perbenzoesäure in Chloroform

Die Oxydation von .\-Pinen ergibt Gemische, in 4 bis 8 Stunden, im allgemeinen 5 bis 6 Stunden, bei denen 2,3-Epoxypinan (Λ-Pinenepoxyd), das als Vor- einer Temperatur zwischen —1 und —6 C behandelt, stufe von Sobrerol angesehen werden kann, über- Diese Lösung von Perbenzoesäure in Chloroform wiegt. Das Epoxyd wird dann mit Wasser zum So- wurde nach dem von Y. O g a t a und Y. S a w a k i brerol hydratisiert. Die Hydratisierung erfolgt im io in Tetrahedron, Bd. 30, S. 3327 bis 3332. 1967, beallgemeinen in einer leicht sauren Umgebung, jedoch schriebenen Laboratoriumsverfahren hergestellt, das in gewissen Fällen auch in einem neutralen oder gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung für leicht alkalischen Medium, wenn optisch aktives den technischen Maßstab so modifiziert wurde, daß Sobrerol aus x-Pinen mit der gleichen optischen die Perbenzoesäure aus einer leicht sauren Schwefel-Aktivität hergestellt werden soll. Beispielsweise wird 15 säurelösung extrahiert und die genaue Chlorofoimgemäß dem bereits genannten und in der USA.- menge verwendet wurde, die erforderlich ist, um die Patentschrift 2 815 378 beschriebenen Verfahren das für die Oxydation von x-Pinen notwendige Konzendurch Oxydation mit Perbenzoesäure erhaltene \-Pi- tration einzustellen. Dieses Verfahren wird nachstehend nenepoxyd mi* Wasser bei einem pH-Wert im neu- ausführlicher in Beispiel 1 beschrieben. Wenn die tralen oder leicht alkalischen Bereich hydratisiert, 20 Epoxydation in dieser Weise durchgeführt wird, wird um die Bildung des Racemats zu vermeiden. Das das x-Pinenepoxyd in sehr hohen Ausbeuten zwischen Verfahren dieser Patentschrift zur Isolierung des 80 und 90% erhalten, wobei nach der im Beispiel 1 Sobrerols ist umständlich und es ist schwierig, ein beschriebenen Reinigung eine Reinheit von 97 bis reines Produkt herzustellen. 98% erzielt wird.

In der ebenfalls genannten USA.-Patentschrift 25 Ein Vergleich mit entsprechenden bekannten Ver-

2 949 489, die eine Ausbeute von 100% erwähnt, fahren (die durchschnittlich bei Temperaturen von

wird die Hydratisierung von x-Pinenoxyd (das in 0⁰C oder mehr mit Perbenzoesäurekonzentrationen

bekannter Weise durch Oxydation von x-Pinen mit zwischen 8 und 10% und Reaktionszeiten von 24 Stun-

Perbenzoesäure erhalten wird) mit Wasser und kata- den und mehr durchgeführt werden) zeigt deutlich die

lytischen CO₂-Ni ;ngen beschrieben (Arbeitsbedingun- 30 Überlegenheit des Verfahrens gemäß der Erfindung,

gen: Gewichtsverhältnis \ bis 5ⁿ Teile x-Pinenepoxyd bei dem durch Anwendung hoher Konzentrationen

pro 100 Teile wäßrige Lösung; 0.1 bis 0,2 g CO₂ der Perbenzoesäure eine wesentliche Verringerung

pro 100 g H₂O; Reaktionszeit 5 P/nuten bis 1 Stunde; des Reaktionsvolumens und damit des Gesamtum-

pH-Wert etwa 3,8 bis 6,9; Temperatur 0^;C bis 35⁼ C). fanges der für das Verfahren erforderlichen Appa-

Genau und sorgfältig durchgeführte Versuche nach 35 raturen, der erforderlichen Chloroformmenge und

dem Verfahren der Patentschrift ergaben wiederholt damit eine Verkürzung der für die Entfernung des

Ausbeuten von nicht mehr als 50%. Es ist daher Chloroforms erforderlichen Zeit ermöglicht. Die

anzunehmen, daß die dort beschriebenen Analysen- Reaktionszeit wird wenigstens auf die Hälfte herab-

methoden unzulänglich sind und keine zuverlässige gesetzt (8 bis 12 Stunden an Stelle von 24 Stunden

quantitative Bestimmung des erhaltenen Produkts 40 oder mehr), während stets eine Epoxydausbeute

ermöglichen. Die Infrarotanalyse durch Überlagerung zwischen 80 und 90% der Theorie im Vergleich zu

des Spektrums nach der obengenannten Methode von den wesentlich niedrigeren Ausbeuten der bekannten

Pope (1832) kann nur von qualitativem Charakter Verfahren erzielt wird, deren Ausbeuteberechnungen

sein und stellt keine Grundlage für die in Tabelle I auf der Rückgewinnung eines Teils des nicht umgegenannten Werte der chemischen Analyse dar. Ferner 45 setzten und im Kreislauf geführten x-Pinens basieren,

ist folgendes zu bemerken: a) die für das Endprodukt In der zweiten Stufe des Verfahrens gemäß der

von Beispiel 1 beschriebene abschließende Trocknung Erfindung wird das in der oben beschriebenen Weise

bei 120³C ist erstaunlich, da Sobrerol, das auf 120°C erhaltene Pinenepoxyd in einer wäßrigen CO,-Lösung

erhitzt wird, sublimiert und selbst minimale Spuren bei etwa 36 bis 100° C hydratisiert, wobei mit etwa von Fremdstoffen saurer Natur es verändern; b) 50 55 bis 100 Gewichtsteilen Λ-Pinenepoxyd pro 100 Ge-

das bei niedriger Temperatur auf die in der Patent- wichtsteile der Lösung gearbeitet wird. Unter diesen

schrift genannten Weise erhaltene kristalline Sobrerol Bedingungen liegt der pH-Wert der wäßrigen CO₂-

enthält ölige Substanzen, die nur durch sorgfältiges Lösung bei 3,5 bis 3,9, d. h. eindeutig im sauren Be-

Waschen, das in der Patentschrift nicht erwähnt ist, reich, wodurch das Sobrerol als Racemat gebildet entfernt werden können. 55 wird.

Wiederholte Versuche haben bestätigt, daß das Das erhaltene d,l-Sobrerol wird dann durch Waschen

gemäß dem oben genannten Verfahren erhaltene gereinigt und in einem Vakuumofen bei einer verhält-

Produkt durch anhaftendes Öl verunreinigt ist. Die nismäßig niedrigen Temperatur von beispielsweise

durch Gaschromatographie ermittelte tatsächliche 30° C getrocknet. Durch Trocknung bei Normaldruck Ausbeute liegt nach einer Waschung mit niedrig- 60 und erhöhter Temperatur von beispielsweise 120⁰C,

siedenden Erdölfraktionen nicht höher als etwa 50% wie es nach der USA.-Patentschrift 2 949 489 vorge-

der Theorie. sehen ist, kann eine Veränderung des Endprodukts

Im Vergleich zu den obengenannten verschiedenen (z. B. eine Umwandlung in Pinol) und ein Verlust

Verfahren stellt das Verfahren gemäß der Erfindung von Sobrerol durch teilweise Sublimation eintreten, einen wesentlichen Fortschritt dar, da nach ihm ein 65 Das vorstehend beschriebene Verfahren gemäß der

Produkt von hoher Reinheit in hoher Ausbeute erhal- Erfindung ermöglicht erstmals, wie bereits erwähnt,

ten wird. Dieses Produkt wird aus «-Pinen in einem die Herstellung von Pinenepoxyd und Sobrerol im

zweistufigen Verfahren hergestellt. technischen Maßstab und bietet hierbei erhebliche

Vorteile, z.B. kleinster Gesamtumfang und somit a₂) In ein von außen auf —15^: C gekühltes 2-I-Reak-

optimale Produktion der Anlage, minimale Gefahr tionsgefäß aus Glas werden 650 ml einer 23,3%igen

einer Zersetzung der Perbenzoesäure durch die niedrige Lösung von 100%iger Perbenzoesäure (151g) in

Reaktionstemperatur, außergewöhnlich hohe Aus- Chloroform gegeben. Innerhalb von etwa 2 Stunden

beuten (S0%) und hohe Reinheit (98%) des End- 5 werden 150 3 95%iges \-Pinen zugetropft, wobei die

Produkts. Temperatur zwischen —5 und —2"C gehalten wird.

B e i s D i e 1 ^'^e Lösung wird dann 1 Stunde gerührt, wobei die

Temperatur auf -10"C gesenkt wird. Bei diese;

Das Epo.-.ydationsmittel war folgendermaßen her- Temperatur wird die ausgefällte Perbenzoesäure gestellt worden: In ein Reaktionsgefäß aus nicht- 10 abfiltriert. Die erhaltene Chloroformlösung wird mit rostendem Stahl, das ein Fassungsvermögen von 1500 1 einer geringen Menge einer 20%igen Natriumcarbonat und mit Rührei und äußerer Wasserkühlung ver- natlösung gewaschen, um die darin enthaltene restsehen ist, waren 2801 Wasser gegeben worden, dem liehe Benzoesäure zu entfernen. Das Verfahren wird 2,5 kg MgSO₄-7H₂O und 30 kg Natriumhydroxyd dann auf die in BeISpJeIa₁) beschriebene Weise zugesetzt worden waren. Die gebildete Lösung hatte 15 fortgesetzt.

eine Temperatur zwischen 15 und 20C. Anschließend a₃) In ein von außen auf —15"C gekühltes innen

waren 75 1 Wasserstoffperoxyd (120 Vol.) und 375 1 emailliertes Reaktionsgefäß, das ein Fassungsvermögen

Methylalkohol (CH₃OH) eingeführt worden, wobei von 8001 hat und mit einem Rührer versehen ist.

die Temperatur bei etwa 15 bis 20^: C gehalten worden werden 107,5 kg Perbenzoesäure in Form einer war. Dann waren schnell 60,5 kg 100%iges Benzoyl- 20 20%igen Lösung in Chlo' .form gegeben. Durch

peroxyd zugesetzt worden. Nach einer Rührdauer äußere Kühlung wird die Innentemperatur auf

von 15 Minuten war die erhaltene Lösung in einen — 5°«J ^bracht. Innerhalb von etwa 4 Stunden werden

Abscheider übergeführt worden, der ein Fassungs- 108,8 kg 95%iges \-Pinen zugetropft. Nach erfolgter

vermögen von 2000 1 hatte, mit Rührer und äußerer Zugabe wird noch 1 Stunde gerührt. Die erhaltene Kühlung versehen war und in den vorher 7501 25 Chloroformlösung wird mit 2201 einer 20%igen

20°₀ige Schwefelsäure gegeben worden waren. Die Natnumcarbonatlösung und dann mit 2001 Wasser

Zugabe erfolgte sehr schnell, wobei die Temperatur gewaschen. Anschließend wird mit 5% Gewichts-

bei 15 bis 20 C gehalten worden war. Nach erfolgter volumen wasserfreiem Natriumsulfat getrocknet. Auf

Zugabe war die Lösung einmal mit 200 1 Chloroform diese Weise werden 135 kg Rohprodukt entsprechend

extrahiert und der Trennung überlassen worden. Auf 30 93 kg Λ-Pinenepoxyd erhalten. Die Ausbeute beträgt

diese Weise waren etvv? 2501 einer Lösung von Per- 82% der Theorie. Nach dem Abfiltrieren des Natrium-

benzoesäure in Chloroform mit einer Konzentration sulfats wird die wasserfreie Lösung im Vakuum

von etwa 22 bis 23^: C erhalten worden. Die Ausbeute rektifiziert,

betrug 80% der Theorie (etwa 55 kg Perbenzoesäure). bj) 500 g \-Pinenoxyd werden in 500 ml Wasser

Vor der Verwendung für die Epoxydation wird die 35 dispergiert, das bei 22^CC mit CO₁, auf einen pH-Wert

in dieser Weise hergestellte Chloroformlösung mit von 3,5 gebracht worden ist. Die Temperatur, die

wasserfreiem Natriumsulfat in einem auf 0^cC ge- zunächst 35 C beträgt, steigt schnei¹ auf 100⁰C.

kühlten Gefäß getrocknet, dann durch ein gekühltes Dann beginnt die Ausfällung von Sobrerol in Form

Filter gegeben und durch Zusatz von Chloroform auf von weißen Kristallen. Die Reaktionsmasse wird von

die gewünschte Konzentration verdünnt. 40 außen auf eine Temperatur von 15°C gekühlt. Das

a,) In ein von außen auf —15"C gekühltes 2-1-Reak- Produkt wird abgetrennt, zentrifugiert und mit einer

tionsgefäß aus Glas werden 725 ml einer 20%igen geringen Petroläthermenge gewaschen. Die Ausbeute

Lösung von 100%iger Perbenzoesäure (145 g) in beträgt 500 g Sobrerol.

Chloroform gegeben. Innerhalb von etwa 2 Stunden b,) 515 g Λ-Pinenoxyd werden in 1000 ml Wasser

werden 145g95%iges x-Pinen zugetropft, wobei die 45 dispergiert, in das CO₂ eingeleitet wird, bis der

Temperatur zwischen — 1 und —6⁰C unter Umrühren pH-Wert 3,9 beträgt. Die Temperatur, die zu Beginn

gehalten wird. Zur Vervollständigung der Reaktion 36° C beträgt, steigt schnell auf 72^CC. Das Sobrerol

wird anschließend l.och 1 Stunde gerührt und dabei wird auf die im Beispiel b;) beschriebenen Weise

auf —10 C gekühlt. Bei der Reaktion wird Benzoe- abgetrennt und isoliert. Ausbeute 520 g.

säure ausgefällt und durch Waschen der Chloroform- 50 b₃) In ein Reaktionsgefäß aus nichtrostendem Stahl,

lösung mit 20%iger Natriumcarbonatlösung entfernt. das mit Rührer und äußerer Kühlung versehen ist

Das überschüssige Natriumcarbonat wird in einer und ein Fassungsvermögen von 1001 hat, werden

anschließenden Wäsche mit Wasser extrahiert. Die 501 entionisiertes Wasser gegeben. In das Wasser

das A-Pinenepoxyd enthaltende Chloroformlösung wird Kohlensäure eingeleitet, bis der pH-Wert 3,5

wird getrocknet, indem sie mit wasserfreiem Natrium- 55 beträgt. Bfii einer Temperatur von 36 C wird Λ-Pineii-

sulfat oder wasserfreiem Calciumchlorid behandelt oxyd schnell eingeführt (50 kg). Die Temperatur steigt

wird. Die nunmehr wasserfreie Lösung wird unter auf 95°C. Jas Sobrerol scheidet sich in Form einer

vermindertem Druck von 0,7 mm Hg bis zur vollstän- weißen kristallinen Masse ab. An diesem Punkt wird

digen Entfernung des Chloroforms destilliert. Das das gebildete Produkt von außen auf 15⁰C gekühlt

auf diese Weise erhaltene Rohprodukt wird im Vakuum 60 und durch Zentrifugieren abgetrennt. Die Mutterlauge

in einer geeigneten Rektifiziersäule destilliert, wobei ist klar. Im kristallinen Produkt sind geringe Mengen

ein Produkt erhalten wird, das nach der Analyse einer öligen Phase vorhanden, die mit einer geringen

durch Gaschromatographie eine Reinheit von 97 Menge Petroläther entfernt wird. Das zentrifugierte

bis 98% hat. Das ^Drodukt wird bei einem Druck von Produkt wird in einem Vakuumofen 12 Stunden bei

4mm Hg bei einer Temperatur von 39°C und bei 65 30⁰C getrocknet. Die Ausbeute an reinem Sobrerol

8 mm Hg bei einer Temperatur von 47⁰C abgenommen liegt über 80% der Theorie.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Sobrerol durch Epoxidation eines 95%igen \-Pinens in Chloroform bei niedriger Temperatur und Hydratisierung des erhaltenen \-Pinenepoxyds nach Reinigung mit einer wäßrigen Lösung von CO₂ und Waschen und Trocknen des Reaktionsprodukts, dadurch gekennzeichnet, daß man in der Epoxydationsstufe mit einer 15 bis 30^U/_Oigen Lösung von Perbenzoesäure in Chloroform bei einer Temperatur zwischen —1 und — 6~C 4 bis 8 Stunden epoxydiert und in der Hydratationsstufe eine wäßrige Lösung von Kohlendioxyd bei 36 bis 100'C in einer Menge von etwa 55 bis 100 Gewichtsteilen Λ-Pinenepoxyd pro 100 Gewichtsteilen wäßriger CO₂-Lösung bei pH-Werten von 3,5 bis 3,9 verwendet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Perbenzoesäure/ Chloroformlösung einsetzt, die durch Umsetzung von Benzoylperoxyd in wäßrig-alkalischer Lösung mit Wasserstoffperoxyd, Ansäuern der wäßrigen Lösung mit verdünnter Schwefelsäure und Extrahieren der Perbenzoesäure aus der schwach sauren Lösung mit der zum Erhalt einer 15- bis 30°/₀igen Lösung notwendigen Chloroformmenge erhalten worden ist.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man zur Epoxydierung des Ä-Pinens eine 18- bis 21%ige Lösung von Perbenzoesäure in Chloroform verwendet.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer der Epoxydierungsstufe etwa 5 bis 6 Stunden beträgt.