DE2458702A1

DE2458702A1 - Verfahren zur herstellung eines neuen substituierten ketons

Info

Publication number: DE2458702A1
Application number: DE19742458702
Authority: DE
Inventors: Yoshin Tamai
Original assignee: Kuraray Co Ltd
Current assignee: Kuraray Co Ltd
Priority date: 1973-12-27
Filing date: 1974-12-11
Publication date: 1976-03-25
Also published as: JPS581091B2; FR2256138A1; DE2458702C2; JPS5096514A; FR2256138B1; CH590188A5; GB1461205A

Description

DR. MULLER-BORE · DIPL.-ING. GROENING

DIPL.-CHEM. DR. DEUFEL · DIPL.-CIIEM. DR. SCHÖN

DIPL.-PHYS. HERTEL

9 L R P, 7 Π 9

PATENTANWÄLTE £ H V 0 / U £

S/K 19-43

Kuraray Co., Ltd., Tokio / Japan Verfahren zur Herstellung eines neuen substituierten Ketons

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines substituierten Ketons durch Urasetzung eines organischen Halogenids mit einem Keton in Gegenwart eines Alkalimetallhydroxyds sowie eines Katalysators. Insbesondere befasst sich die Erfindung mit einem verbesserten Verfahren zur Herstellung eines substituierten Ketons durch Umsetzung eines organischen Halogenids

mit einem Keton mit einem aktiven Wasserstoff an dem cd -Kohlenstoffatom (bezüglich der Carbonylgruppe) in Gegenwart eines Alkalimetallhydroxyds sowie eines bestimmten Phosphoniumsalzes.

Es sind Verfahren zur Herstellung eines substituierten Ketons durch Umsetzung eines organischen Halogenids mit einem entsprechenden Keton mit einem aktiven Wasserstoffatom an dem cC -Kohlenstoffatom (bezüglich der Carbonylgruppe) in Gegenwart eines Alkalimetallhydroxyds sowie eines Katalysators bekannt. Diese Reaktion lässt sich wie folgt wiedergeben:

• I MnH > C-CO-C-

-C-HaI + <> CH-CO-C- > I '+ M · Hal + Ii₀O

, ^x ι Katalysator' -C- _έ 2

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MÜNCHEN 86. SIEBERTSTR. 4, POSTFACH 860 720, KABEL: RHEINPATENT, TEI.: (089) 4710 70/70 TELEX 5-22

worin Hal für ein Halogenatom steht und M ein Alkalimetall bedeutet.

Beispielsweise wird in der US-PS 2 644 843 die Umsetzung eines Allylmethylketons mit einem Alkylhalogenid in Gegenwart eines Alkalimetallhydroxyds beschrieben. Die GB-PS 851 658 beschreibt ebenfalls die Herstellung von 6-Methyl-5-hepten-2-on (nachfolgend als "Methylheptenon" bezeichnet) aus 1-Chlor-3-methyl-2-buten (nachfolgend als "Prenylchlorid" bezeichnet) und Azeton. Bei der Durchführung dieser Verfahren ist jedoch die Ausbeute sehr niedrig. Beispielsweise beträgt sie 43 % im Falle der Verwendung von Kaliumhydroxyd sowie 20 % im Falle des Einsatzes von Natriumhydroxyd (gemäss der genannten GB-PS). In "Journal of Organic Synthetic Chemistry", Japan, 28, 54 (1970) wird von Yuki Gosei-Kagaku angegeben, dass das Verfahren gemäss der vorstehend genannten GB-PS, wie eigene Versuche ergeben haben, ein substituiertes Keton in einer Ausbeute von nur 35 % liefert, wenn Kaliumhydroxyd eingesetzt wird, und in einer Ausbeute von nur 5 %, falls Natriumhydroxyd verwendet wird. Es wird ferner angegeben, dass die Zugabe von Dimethylformamid, Dimethylsulfoxyd oder dergleichen die Ausbeute erhöht. In der US-PS 3 668 255 wird angegeben, dass die Zugabe von dort beschriebenen Aminverbindungen die Ausbeute steigert.

In der DT-OS 2 356 866.3 wird angegeben, dass die Zugabe eines bestimmten Phosphoniumsalzes bei der Durchführung der genannten Reaktion merklich die Ausbeute an einem substituierten Keton erhöht. Es wird dort angegeben, dass es bei einer Durchführung in industriellem Maßstabe vorteilhaft ist, Wasser dem Reaktionssystem von Beginn der Reaktion an zuzusetzen, wenn ein bestimmtes Phosphoniumsalz als Katalysator eingesetzt

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wird. Diese Angabe steht im Gegensatz zu den nachfolgenden Ausführungen bezüglich des Standes der Technik.

Die Umsetzung ist unvermeidbarer Weise von einer Bildung von Wasser, wie vorstehend angegeben ist, begleitet, so dass es praktisch unmöglich ist, die Reaktion von Beginn bis zum Ende in einem absolut wasserfreien Zustand zu halten. Man nahm an, dass Wasser aus dem Reaktionssystem zu Beginn der Reaktion entfernt werden sollte, da das Vorliegen von grossen Wassermengen merklich die Reaktionsausbeute verschlechtert. Um diese Schwierigkeiten zu beseitigen, war es üblich, die in den Ausgangsmaterialien enthaltene Wassermenge einzuschränken und das Alkalimetal lhydroxyd in fester Form dem Reaktionssystem zuzusetzen.

In der japanischen Patentveröffentlichung 40 (1965)-22 251, die der US-PS 3 668 255 entspricht, wird angegeben, dass der Zustand der Trockenheit der geeigneten Ausgangsmaterialien in Gegenwart eines Aminkatalysators nicht kritisch ist, und dass in den meisten Fällen die Reaktion nicht durch das Vorliegen von weniger als 2 Mol Wasser pro 1 Mol eines organischen HaIogenids in nachteiliger Weise beeinflusst wird. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, dass bei der Durchführung aller Beispiele der genannten Patentveröffentlichung die Reaktionen in im wesentlichen wasserfreien Zustand initiiert wurden.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass die Reaktion von Prenylchlorid mit Azeton in Gegenwart eines Alkalimetallhydroxyds durch eine sehr kleine Menge Wasser, das in dem Azeton vorliegt, verschlechtert wird, wobei ferner die Reaktionsausbeuten deutlich durch die Zugabe von Kaliumjodid, Natriumjodid, Dime thy I-sulfon, SuIfolan, tri-n-Butylphosphinoxyd, Methylamin, Dimethylamin, Trimethylamin, Äthylamin, Cyclohexylamin sowie Ammonium-

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Chlorid herabgesetzt werden. Dies bedeutet, dass eine Ausbeuteabnahme durch das Vorliegen von Wasser in diesen Substanzen in Kauf zu nehmen ist. Berücksichtigt man, dass die Herstellungskosten beim Weglassen des durchgreifenden Trocknens der Ausgangsmaterialien herabgesetzt werden, dann versteht man, dass die zulässige Menge an Wasser, die in dem Reaktionssystem vorliegt, nicht mehr als 2 Mol, bezogen auf 1 Mol des organischen Halogenids, bei der Durchführung der bekannten Verfahren beträgt.

In der DT-OS 2 356 866.3 wird angegeben, dass nicht nur die Reaktion sogar in Gegenwart von Wasser verläuft, sondern vielmehr auch in Gegenwart von Wasser bei Einhaltung eines Molverhältnisses Wasser/organisches Halogenid von nicht weniger als 2 und vorzugsweise 2,0 bis 10,0 zu Beginn durchführbar ist, wobei ein substituiertes Keton in einer Ausbeute erhalten werden kann, die ähnlich derjenigen der Reaktion ist, die beim Fehlen von Wasser zu Beginn durchgeführt wird. Dies bedeutet, dass bei der Durchführung des in der genannten DT-OS beschriebenen Verfahrens ein Alkalimetallhydroxyd in Form einer wässrigen Lösung anstelle einer Einführung von Wasser in der vorstehend angegebenen Menge in das Reaktionssystem durchgeführt werden kann. Ferner ist die Reaktion reproduzierbar, wobei die Reaktionsgeschwindigkeit gleichmässig ist und die Reaktion glatt verläuft. Daher ist dieses Verfahren deshalb von industriellem Vorteil, weil es eine Steuerung der Reaktionstemperatur gestattet, das Verfahren sicher macht, die verwendete Vorrichtung einfach ist und eine kontinuierliche Verfahrensweise gestattet. Es bietet auch noch weitere Vorteile, auf die nachfolgend näher eingegangen wird.

Bei der Durchführung des Verfahrens muss das Alkalimetallhydroxyd nicht in Pulver- oder Flockenform verwendet werden, es kann vielmehr in Pelletform oder in Form einer wässrigen Lösung eingesetzt werden, d.h. in einer Form, die als Industrieprodukt ohne weiteres verfügbar ist. Auf diese· Weise gestaltet sich das

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■- 5 -

Zuführen eines Alkalimetallhydroxyds, insbesondere in Form einer wässrigen Lösung, zu dem Reaktionssystem sehr einfach, wobei ausserdem die Arbeitsbedingungen des Personals verbessert werden.

Wird ein Alkalimetallhydroxyd in wasserfreiem Zustand oder in fast wasserfreiem Zustand dem Reaktionssystem zugesetzt, dann klebt gelegentlich ein Alkalimetallhydroxyd in fester Form an dem Boden des Rakttionsgefässes an, so dass sein wirksamer Verbrauch verhindert wird. Um diese Schwierigkeit zu beseitigen, muss das Reaktionssystem sorgfältig überwacht werden, insbesondere ist gegebenenfalls ein Rühren des Inhalts des Reaktionsgefässes erforderlich. Dieses Problem wird durch den Einsatz eines Alkalimetallhydroxyds in einer wässrigen Lösung gelöst.

Die zulässige Menge an Wasser, die in dem Ausgangsmaterial enthalten ist, lässt sich bei diesem Verfahren beträchtlich erhöhen, wobei ausserdem eine Wiedergewinnung und erneute Verwendung des nicht-umgesetzten Ketons zur Einsparung an Produktionskosten möglich ist.

In vielen Fällen ist bei der Durchführung dieses Verfahrens die erforderliche Menge an einem Keton zur Herstellung eines substituierten Ketons im Vergleich zu den anderen bekannten Verfahren geringer.

Es wurde nunmehr festgestellt, dass das oben erwähnte Phosphoniumsalz kaum unter den Reaktionsbedingungen stabil ist, insbesondere in einer wässrigen alkalischen Lösung, so dass daher der eingesetzte Katalysator seine Aktivität während der Reaktion verliert. Um diesen Nachteil des vorstehend abgehandelten Verfahrens zu beseitigen, schlägt die Erfindung als Katalysator zur Durchführung der genannten Reaktion ein Phosphoniumsalz der allgemeinen Formel:

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vor, worin R für eine substituierte oder nicht-substituierte Cyclohexylgruppe steht, R¹ eine substituierte oder nicht-substituierte Alkylgruppe ist, eine substituierte oder nicht-substituierte Cycloalkylgruppe mit nicht weniger als 5 Kohlenstoffatomen oder eine substituierte oder nicht-substituierte Aralkylgruppe mit nicht weniger als 7 Kohlenstoffatomen ist, P ein Phosphoratom darstellt, und X ein Anion bedeutet, welches sich von (R-PR¹) in einer wässrigen Lösung abzudissoziieren vermag.

In dem erfindungsgemässen Phosphoniumsalz kann R eine Cycle— hexylgruppe, eine Alkyl-substituierte Cyclohexylgruppe, die als Substituenten eine Alkylgruppe mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen oder dergleichen trägt, sein. R¹ kann eine Alkylgruppe mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen, eine Cycloalkylgruppe mit 5 bis 7 Kohlenstoffatomen, die eine Alkylgruppe mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen als Substituenten trägt, eine Aralkylgruppe mit 7 bis 3o Kohlenstoffatomen oder dergleichen sein. X steht für jedes Anion, welches von (R-PR¹) in einer wässrigen Umgebung abzudissoziieren vermag, beispielsweise für Cl , Br , ύ , OH , NO ~

ClO", CH₃COO", SCN", 0

S η

₃SOCH₃ , p-S"

OCH₃

CH₃S-P-S", —0
0

oder dergleichen.

O₃N

Erfindungsgemäss können als Phosphoniumsalze beispielsweise

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folgende verwendet werden: Tricyclohexylmethy!phosphonium, Tr icyclohexylä:hy !phosphonium, Tricyclohexyl-n-buty!phosphonium, Tricyclohexylisobuty!phosphonium, Tricyclohexyl-n-propylphosphonium, Tricyclohexylisopropy!phosphonium, Tricyclohexylamylphosphonium, Tricyclohexylhexy!phosphonium, Tricyclohexylheptylphosphonium, Tricyclohexyldecy!phosphonium, Tricyclohexyllaurylphosphonium, Tricyclohexyltetradecylphosphosphonium, Tricyclohexylhexadecy!phosphonium, TricyclohexyIsteary!phosphonium, Tetracyclohexy!phosphonium, Tricyclohexylbenzy!phosphonium, Tri-4-methylcyclohexyLäthylhosphonium, Tri-4-methylcyclohexyln-buty!phosphonium oder dergleichen.

Erfindungsgemäss können die angegebenen Phosphoniumsalze allein oder in Kombination aus zwei oder mehreren dieser Salze verwendet werden. Das Phosphoniumsalz wird im allgemeinen in einer Konzentration von ungefähr 0,001 bis 20 Mol-% und vorzugsweise in einer Konzentration von ungefähr 0,005 bis 1,0 Mol-%, bezogen auf die Menge des organischen Halogenids, eingesetzt.

Die vorstehend angegebenen Phosphoniumsalze, die erfindungsgemäss verwendet werden, lassen sich in einfacher Weise aus der organischen Schicht durch Konzentrieren nach einem Abtrennen der organischen Schicht von der wässrigen Schicht nach Beendigung der Umsetzung wiedergewinnen, und zwar durch Zugabe einer entsprechenden Menge eines Ausfällungsmittels, wie beispielsweise eines Äthers oder eines nicht-polaren Kohlenwasserstoffs oder unter Anwendung eines Kationenaustauscherharzes. Der wiedergewonnene Katalysator besitzt dabei die gleiche katalytische Aktivität wie in seinem Ursprungszustand, wie Versuche ergeben haben. Diese Tatsache, die durch experimentelle Ergebnisse belegt ist, ist im Hinblick auf die Tatsache unerwartet, dass andere Phosphoniumsalze, die keine Cyclohexylgruppe tragen, oft unter den Reaktionsbedingungen instabil sind, insbesondere in einer wässrigen alkalischen Lösung, so dass sie ihre katalytische Aktivität ver-

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lieren. Demgegenüber lassen sich die erfindungsgemässen Phosphoniumsalze, die als Katalysatoren verwendet werden, wirtschaftlich einsetzen, da sie wiedergewonnen und erneut verwendet werden können. Ferner besitzen die Phosphoniumsalze eine derartig ausgezeichnete katalytische Aktivität, dass sie im allgemeinen in Mengen eingesetzt werden können, die nur einige Zehntel der Mengen der anderen Phosphoniumsalze betragen.

Das Molverhältnis des organischen Halogenids zu dem Keton kann in erheblichem Umfange variieren, es kann beispielsweise zwischen 2:1 und 1:2Θ liegen, wobei im allgemeinen ein Molverhältnis eines Ketons zu einem organischen Halogenid vorzugsweise zwischen ungefähr 3 und ungefähr 10 eingestellt wird.

Für den Fall, dass die Reaktion in Abwesenheit oder in Gegenwart einer kleinen Menge Wasser beginnt, wird ein Alkalimetallhydroxyd vorzugsweise in einer Menge von nicht weniger als 1,1 Mol, bezogen auf 1 Mol des organischen Halogenids, zugesetzt, damit ein substituiertes Keton in einer guten Ausbeute erhalten wird. Insbesondere wird dann, wenn eine grosse Menge Wasser gemäss den nachfolgend angegebenen bevorzugten Bedingungen eingesetzt wird, ein Alkalimetallhydroxyd in einer Menge zugegeben, die nicht unterhalb 2 Mol, bezogen auf 1 Mol des organischen Halogenids, liegt, wobei die Menge nicht weniger als 0,3 Mol, bezogen auf 1 Mol Wasser, beträgt. Die bevorzugte Menge eines Alkalimetallhydroxyds beträgt ungefähr 2,5 bis 4 Mol pro 1 Mol des organischen Halogenids und ungefähr 0,35 bis 0,85 Mol pro 1 Mol Wasser. Im allgemeinen besteht kein Bedarf, ein Alkalimetallhydroxyd in einer Menge von mehr als 5 Mol pro 1 Mol eines organischen Halogenids sowie in einer Menge von mehr als 1 Mol pro 1 Mol Wasser zu verwenden.

Zufriedenstellende Ergebnisse können dann erzielt werden^ wenn Natriumhydroxyd als Alkalimetallhydroxyd eingesetzt wird. Dieses

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Hydroxyd ist billiger als Kaliumhydroxyd, das ebenfalls verwendet werden kann, und zwar entweder an Stelle von Natriumhydroxyd oder zusätzlich zu diesem. Das Alkalimetallhydroxyd kann dem Reaktionssystem in Form eines Feststoffs, getrennt von Wasser, zugesetzt werden, es kann jedoch auch als wässrige Lösung mit 40 bis 75 Gewichts-% zugegeben werden, wobei der Vorteil erzielt wird, dass sich die Zuführung des Alkalimetallhydroxyds zu dem Reaktionssystem sehr einfach gestaltet, wobei ausserdem die Arbeitsbedingungen des Personals verbessert werden und im allgemeinen die Reaktionsausbeute sowie die Reaktionsgeschwindigkeit gesteigert werden.

Die Reaktionstemperatur schwankt zwischen O und 150 C und vorzugsweise zwischen 40 und 80°C zur Erzielung einer optimalen Reaktionsgeschwindigkeit sowie einer günstigen Reaktionsausbeute. Die Reaktion lässt sich unter Atmosphärendruck durchführen, wenn die Reaktionsmischung nicht bei einer Temperatur bis zu der Reaktionstemperatur siedet. Gegebenenfalls kann die Reaktion auch entweder unter vermindertem oder erhöhtem Druck ausgeführt werden. Bei der Temperatur, bei welcher wenigstens eine Komponente der Reaktionsmischung siedet, kann die Reaktion in zweckmässiger Weise unter Rückfluss bei Atmosphärendruck ausgeführt werden. Werden Ausgangsmaterialien mit besonders niedrigem Siedepunkt verwendet, dann kann die Reaktion in einem verschlossenen System unter vermindertem Druck durchgeführt werden.

Die zur Beendigung der Reaktion erforderliche Zeit hängt von den Ausgangsmaterialien, der Reaktionstemperatur sowie dem gewünschten Umsatz ab, im allgemeinen wird jedoch die Reaktion solange fortgesetzt, bis praktisch das ganze organische Halogenid verbraucht ist. Gewöhnlich wird das organische Halogenid in dem Reaktionssystem praktisch vollständig in 10 Minuten bis einigen 10 Minuten verbraucht.

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Gemäss einer Ausführungsform der Erfindung können übliche Flüssigphasen-Reaktionsmethoden und -vorrichtungen verwendet werden. In den meisten Fällen wird zuerst die Mischung aus einem organischen Halogenid und einem Keton hergestellt. Eine Entfernung des Wassers aus der Mischung ist nicht notwendig, da in der Mischung vorliegendes Wasser nicht die Reaktion beeinflusst. Das Alkalimetallhydroxyd das vorzugsweise in einer wässrigen Lösung vorliegt, kann vor oder nach der Zugabe des Phosphoniumsalzes zur Initiierung der Reaktion zugesetzt werden.

Da die Zufuhr der Ausgangsmaterialien innerhalb einer Zeitspanne von einigen Minuten bis einigen 10 Minuten beendet ist, spielt die Reihenfolge, in welcher die Ausgangsmaterialien zugeführt werden, nur eine untergeordnete Rolle, falls überhaupt, bezüglich der Reaktionsgeschwindigkeit und -ausbeute. Wie aus den vorstehenden Ausführungen zu ersehen ist, bedeutet die "Initiierung der Reaktion", dass ein organisches Halogenid, ein Keton, ein Alkalimetallhydroxyd sowie Wasser (falls die Reaktion in wasserfreiem Zustand durchgeführt wird, wird kein Wasser dem Reaktionssystem zugesetzt) dem Reaktionssystem zugeführt werden und die Temperatur auf einen bestimmten vorherbestimmten Wert erhöht wird. Eine engere Auslegung dieses Begriffes ist nicht beabsichtigt.

Die Reaktion wird gewöhnlich solange durchgeführt, bis praktisch die ganze Menge an zugeführtem organischen Halogenid verbraucht worden ist. Nachdem die Reaktion beendet ist, wird ein Alkylmetallhalogenid, das durch Umsetzung des Alkalimetallhydroxyds mit einem Halogenwasserstoff gebildet wird, der durch Umsetzung des organischen Halogenids mit einem Keton erzeugt worden ist, oder eine Mischung desselben mit einem nicht-umgesetzten Alkalimetallhydroxyd (falls eine kleine Menge Wasser zugesetzt wird) in der Reaktionsflüssigkeit ausgefällt.

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Gewöhnlich wird Wasser der Reaktionsflüssigkeit zugesetzt, um das Alkalimetallhalogenid oder die erwähnte Mischung aufzulösen und einen Rest an organischem Halogenid zu zersetzen. Die erhaltene Flüssigkeit trennt sich in zwei Schichten, und zwar eine organische Schicht und eine wässrige Schicht. Die organische Schicht wird einem weiteren Trennungsverfahren, beispielsweise einer Destillation, unterzogen, um das Produkt abzutrennen. Das bei diesem Verfahren wiedergewonnene nicht-umgesetzte Azeton wird rezyklisiert. Enthält die Reaktionsflüssigkeit ein nicht-umgesetztes Ausgangsmaterial mit einem relativ niedrigen Siedepunkt, wie beispielsweise Azeton, zu irgendeinem geeigneten Zeitpunkt nach Beendigung der Reaktion sowie vor der Trennung der Flüssigkeit in eine organische und in eine wässrige Schicht, dann kann das nicht-umgesetzte Material durch Eindampfen wiedergewonnen werden. Ferner wird die Reaktionsflüssigkeit, die ein Alkalimetallhydroxyd oder eine Mischung davon mit einem nicht-umgesetzten Alkalimetallhydroxyd in Form eines Niederschlags enthält, filtriert, worauf das FiI-trat in eine organische und in eine wässrige Schicht getrennt wird. Das erzeugte Keton wird von der organischen Schicht abgetrennt. Liegt ein nicht-umgesetztes Alkalimetallhydroxyd als wässrige Lösung in dem Filtrat vor, dann wird die wässrige Schicht, die von der Reaktionsflüssigkeit abgetrennt wird, erneut dem Reaktionssystem zugeführt und erneut zur Durchführung des nächsten Zyklus gegebenenfalls eingesetzt. Die wässrige Schicht wird konzentriert und/oder mit einem frischen Alkalimetallhydroxyd für eine neue Verwendung eingesetzt.

Das als Ausgangsmaterial verwendete organische Halogenid und das Keton müssen zur Durchführung der Erfindung keine Verbindungen mit einer besonders reaktiven chemischen Struktur sein. Beispiele für organische Halogenide sind Alkylhalogenid, wie beispielsweise Methylchlorid, Methylbromid, Äthylchlorid, Äthyl-

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bromid, Propylchlorid, Propylbromid, Butylchlorid, Octylchlorid sowie Octylbromid, Alkenylhalogenide, wie beispielsweise 1-Chlor—3-buten, Citronellylchlorid, Allylhalogenide, beispielsweise Allylchlorid und Allylbromid, Methallylchlorid, Crotylchlorid, Geranylbromid, Farnesylchlorid und Phytylchlorid, Propargy!halogenide, wie beispielsweise Propargylchlorid, Cyclohexylhalogenide sowie Benzylhalogenide. Die Jodide, welche den vorstehenden Beispielen entsprechen, können ebenfalls verwendet werden.

Ketone, die zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens geeignet sind, sind solche, die wenigstens ein aktives Wasserstoffatom an dem Kohlenstoffatom der ^-Position bezüglich der Carbonylgruppe besitzen. Beispiele sind Alkylketone, wie Azeton, Methyläthylketon, Diäthylketon, Methylpropylketon, Methylisobutylketon, Äthylbutylketon, Methylamylketon, Methylisoamylketon und Methylhexylketon, ungesättigte Ketone, wie Mesityloxyd, Allylazeton, Methylheptenon und Ionon, aliphatische cyclische Ketone, wie Cyclopentanon, Cyclohexanon und Cycloheptanon, Kampfer, Acetophenon sowie Phenylazeton. Die substituierten Ketone, die durch die Umsetzung des organischen Halogenide mit einem Keton hergestellt werden, eignen sich als Parfüms oder als synthetische Zwischenprodukte. Beispielsweise eignet sich Methylheptenon, das durch Umsetzung von Prenylchlorid mit Azeton hergestellt wird, besonders als synthetisches Zwischenprodukt zur Herstellung von Vitamin E sowie als Zwischenprodukt zur Herstellung von Parfüms.

Beispiel 1

In einen 200 ml-Rundkolben, der mit einem Thermometer, einem Rückflusskühler und einem Rührer versehen ist, werden 10,46 g 1-Chlor-3-methyl-2-buten (nachfolgend als "Prenylchlorid" bezeichnet) , 51 ml Azeton, Natriumhydroxyd (dreifache Molmenge,

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bezogen auf das Prenylchlorid) als Pulver oder als wässrige Lösung, wobei das Wasser/Prenylchlorid-Molverhältnis zwischen O und 10 liegt, sowie 0,438 g Tricyclohexyläthylphosphoniumjodid (1 Mol-%, bezogen auf die Menge des Prenylchlorids) gegeben, worauf die Mischung kräftig während einer Zeitspanne von 5 Stunden unter Rückfluss des Azetons gerührt wird. Nach Beendigung der Reaktion werden 40 ml Wasser der erhaltenen Mischung zur Auflösung des ausgefällten Natriumchlorids zugesetzt. Jie Ausbeute, bezogen auf die theoretische Menge, wird durch quantitative Analyse von Methylheptenon in der organischen Schicht mittels Gaschromatographie bestimmt. Die Ergebnisse sind in Form der Kurve 1 in der beigefügten Fig. 1 aufgetragen.

Die gleichen Reaktionen werden wiederholt, wobei die folgenden Katalysatoren in einer Menge von 1 Mol-%, bezogen auf Prenylchlorid, unter den gleichen Bedingungen eingesetzt werden. Die Ergebnisse gehen aus Fig. 1 hervor.

Katalysator: Tri-n-butylphosphin (Kurve 3) Ammoniumchlorid (Kurve 4) Hydroxyäthylamin (Kurve 2)

Wie deutlich aus Fig. 1 hervorgeht, wird Methylheptenon in einer guten Ausbeute unabhängig davon^: erhalten, ob Wasser in dem Reaktionssystem enthalten ist, falls Tricyclohexyläthylphosphoniumjodid als Katalysator eingesetzt wird.

Beispiel 2

In das gleiche Reaktionsgefäss, das gemäss Beispiel 1 verwendet worden ist, wird eine Mischung aus 10,45 g Prenylchlorid, 34,8 ml CH₃COCH , 18,46 g einer 65 %igen wässrigen Natriumhydroxydlösung, 0,0218 g (CyClO-C₆H₁₁)-PC₂H₅J (0,05 Mol-%, bezogen auf die Menge

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des Prenylchlorids) sowie n-Decan (Standard, der zur Durchführung der Gaschromatographiemessung verwendet wird) eingefüllt, wobei die Mischung kräftig während einer Zeitspanne /on 4 Stunden unter Azetonrückfluss gerührt wird.

Die gleichen Reaktionen werden unter den gleichen Bedingungen wiederholt, wobei 1 Mol-%,(bezogen auf die Menge an Prenylchlorid) an (n-C₄H₉)₃PC₂H₅Br, (^C₄H₉J₄PBr, ^-C₄H₉) ₃PCH₂CH = C (CH₃) ₂C1 oder (Ph)_PCH_oC,H_cBr verwendet wird.

3 £. D D

Nach Beendigung der Reaktion werden die Ausbeute an Methylheptenon sowie der Umsatz in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 bestimmt. Die Ergebnisse sind in der Tabelle I zusammengefasst:

Tabelle I Katalysator

(CyClO-C₆H₁₁J₃PC₂H₅J

PC₂H₅Br

Ausbeute an Methylheptenon, %	Umsatz, %
63,5	99,8
27,5	40,0
44,2	63,6
2,7	3,6
O	0

(n-C₄H₉)₃PCH₂CH=C(CH₃)₂C1 (C₆H₅J₃PCH₂C₆H₅Br

Bemerkungen: (CyCIo-C₆H₁₁J₃PC₂H₅J wird in einer Menge von 0,05 Mol-%, bezogen auf die Menge des Prenylchlorids, eingesetzt, während alle anderen Phosphoniumsalze jeweils in einer Menge von 1 Mol-% (bezogen auf die gleiche Basis) verwendet werden.

Beispiele 3 bis 9

In das gleiche Reaktionsgefäss, das gemäss Beispiel 1 verwendet worden ist, wird eine Mischung aus 10,46 g Prenylchlorid, 34,8 ml

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CH-COCH-, 18,46 g einer 65 %igen wässrigen Natriumhydroxydlösung und 0,05 Mol-% des nachfolgend angegebenen Phosphoniumsalzes (bezogen auf die Menge des Prenylchlorids) eingefüllt, worauf die Mischung kräftig während einer Zeitspanne von 5 Stunden unter Azetonrückfluss gerührt wird. Nach Beendigung der Umsetzung wird die Ausbeute, bezogen auf die theoretische Menge, in der Weise bestimmt, dass das Methylheptenon qualitativ durch Gaschromatographie analysiert wird.

Beispiel Katalysator: R₃PR¹X Ausbeute an Methylheptenon, % R R¹ X

3 4 5 6 7 8 9 10

11

^C2^H5	J	64,1
	J	61,2
H-C₄H₉	Br	60,5
ⁿ-^C6^H13	Br	59,8
	J	60,1
^C12^H25	Br	58,6
C₁₈H₃₇	J	59,0
Cz-Hr-CH« ob 2	Br	54,3
^C2^H5	J	55,2

Beispiel 12

In einen 300 ml-Rundkolben, der mit einem Thermometer, einem Rückflusskühler und einem Rührer versehen ist, werden 10,46 g Prenylchlorid, 34,8 ίαΐ Azeton, 18,46 g einer 65 %igen NaOH sowie 0,439 g (CyClO-CcH₁₁KPC₉H₁-J (1 Mol-%, bezogen auf die Menge des Prenylchlorids) eingefüllt, worauf die Mischung kräftig während einer Zeitspanne von 3 Stunden unter Azetonrückfluss gerührt wird. Nach Beendigung der Reaktion werden die Methylheptenon-Ausbeute sowie der Umsatz des Prenylchlorids

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- 16 in der üblichen Weise bestimmt und zu 51,6 % bzw. 94,3 % ermittelt.

Die gleiche Reaktion wird unter den gleichen Bedingungen in der Weise durchgeführt, dass 0,678 g Cn-C₄H₉J₄PBr (2 Mol-%, bezogen auf die Menge an Prenylchlorid) während einer Zeitspanne .von 3 Stunden umgesetzt werden. Die Methylheptenon-Ausbeute sowie der Umsatz des Prenylchlorids werden zu 61,2 % bzw. 99,0 % ermittelt. Dann werden 10,45 g Prenylchlorid, 7 ml CH₃COCH₃ sowie 4 g NaOH dem Reaktionssystem zugeführt, worauf die Mischung während einer Zeitspanne von 3 Stunden in der gleichen Weise, wie sie vorstehend beschrieben worden ist, umgesetzt wird. Die Ausbeute an Methylheptenon sowie der Umsatz des Prenylchlorids werden zu 13,6 % bzw. 34,0 % ermittelt.

Beispiel 13

Nach Beendigung einer wiederholten Reaktion unter Einsatz von (CyCIo-C₆H₁₁)₃PC„H₅J gemäss Beispiel 12 als Katalysator werden 30 ml H-O zugesetzt, um das ausgefällte Natriumchlorid aufzulösen. Dann wird die organische Schicht von der wässrigen Schicht abgetrennt. Nach dem Abdestillieren des Azetons von der organischen Schicht werden 10 ml Äthyläther zur Erzielung eines Niederschlags zugesetzt. Der erhaltene Niederschlag wird filtriert. Dabei erhält man Kristalle, die anschliessend mit Xthylather gewaschen werden. Nach einem Trocknen unter vermindertem Druck erhält man 0,27 g Kristalle.

Die Reaktion wird während einer Zeitspanne von 2 Stunden unter Einsatz des auf diese Weise erhaltenen Produktes als Katalysator unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 12 durchgeführt. Die Ausbeute an MethylheptenDn sowie der Umsatz des Prenylchlorids werden in der üblichen Weise bestimmt und zu 64,5 % bzw. 98,5 % ermittelt.

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Beispiel 14

Zu 154,3 g Linalool werden 250 ml einer konzentrierten Chlorwasserstoff säure bei 5°C zugegeben, worauf 100 ml Heptan zugesetzt werden. Nach der Trennung wird die organische Phase mit drei 50 ml-Portionen Wasser gewaschen. Der erhaltenen Lösung werden 407 g Azeton, 18,64 g einer 65 %igen wässrigen Natriumhydroxydlösung sowie 3,28 g (Cyclo-CgH....)-P^n-C₄H₉Br zugesetzt, worauf die Mischung unter Erhitzen während einer Zeitspanne von 3 Stunden am Rückfluss gehalten wird. Die Reaktionsmischung wird mit 300 ml Wasser versetzt, worauf die organische Schicht abgetrennt wird. Nach dem Abdestillieren des Lösungsmittels unter vermindertem Druck erhält man 87,3 g Geranylazeton (Ausbeute 45 %).

Beispiel 15

In einen 500 ml-Autoklaven werden 72,1 g Methyläthylketon, 19,1 g Allylchlorid, 80 g einer 50 %igen wässrigen Natriumhydroxydlösung sowie 1,07 g (Cyclo-CgH..) ₃P (CH₃).... gegeben, worauf die Mischung bei 65°C während einer Zeitspanne von 4 Stunden unter Rühren umgesetzt wird. Man erhält 13,1 g 1-Methylallylazeton, das sich quantitativ dadurch bestimmen lässt, dass die Reaktionsmischung einer Gaschromatographie unterzogen wird (Ausbeute 53 %).

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Claims

- 18 Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung eines substituierten Ketons durch Umsetzung eines organischen Halogenids mit einem Keton mit einem aktiven Wasserstoffatom an dem (^-Kohlenstoffatom bezüglich der Carbonylgruppe in Gegenwart eines Alkalimetallhydroxyds sowie eines Phosphoniumsalzes als Katalysator, dadurch gekennzeichnet, dass als Katalysator ein Phosphoniumsalz der allgemeinen Formel:

R₃PR¹X

verwendet wird, worin R für eine substituierte oder nicht-substituierte Cyclohexylgruppe steht, P ein Phosphoratom bedeutet, R¹ eine substituierte oder nicht-substituierte Alkylgruppe, eine Cycloalkylgruppe mit nicht weniger als 6 Kohlenstoffatomen oder eine Aralkylgruppe mit nicht weniger als 7 Kohlenstoffatomen bedeutet, und X ein Anion ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Phosphoniumsalz der angegebenen Formel verwendet wird, in welcher R für eine Cyclohexyl- oder 4-Methylcyclohexylgruppe steht und R¹ eine Alkylgruppe mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen, eine Benzylgruppe oder eine Cyclohexylgruppe ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Phosphoniumsalz der angegebenen Formel verwendet wird, in welcher X für Cl", Br", J~, OH~ oder NO₃" steht.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Phosphoniumsalz in einer Konzentration von 0,001 bis 20 Mol-%, bezogen auf das organische Halogenid, eingesetzt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das

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Phosphoniumsalz in einer Konzentration von 0,005 bis 1,0 Mol-%, bezogen auf das organische Halogenid, eingesetzt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktion in Gegenwart von Wasser bei einem Molverhältnis Wasser/organisches Halogenid von 2,0 bis 10,0 sowie in Gegenwart eines Alkalimetallhydroxyds in einer Menge von 0,35 bis 0,85 Mol, bezogen auf 1 Mol Wasser, initiiert wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktion bei e:
durchgeführt wird.

die Reaktion bei einer Temperatur zwischen 0 und 150 C

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktion unter Verwendung eines organischen Halogenids sowie eines Ketons mit einem aktiven Wasserstoffatom an dem CC-Kohlenstoffatom bezüglich der Carbonylgruppe in einem Molverhältnis von 2:1 bis 1:20 initiiert wird.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das verwendete organische Halogenid aus einem Alkylhalogenid, einem Alkenylhalogenid, einem Allyhalogenid, einem Propargylhalogenid, einem Cyclohexylhalogenid oder einem Benzylhalogenid besteht.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das. verwendete organische Halogenid aus Prenylchlorid besteht.

11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das eingesetzte Keton mit einem aktiven Wasserstoffatom an dem O&Kohlenstoffatom bezüglich der Carbonylgruppe aus einem Alkylketon, einem ungesättigten Keton, einem alicyclischen Keton, Kampfer, Acetophenol oder Phenylazeton besteht.

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12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das verwendete Keton mit einem aktiven Wasserstoffatom an dem oC-Kohlenstoffatom bezüglich der Carbonylgruppe aus Azeton besteht.

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