DE2621224A1 - Verfahren zur herstellung einer formylverbindung - Google Patents
Verfahren zur herstellung einer formylverbindungInfo
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Description
13. Mai 1976
Paten tarcwä'te
Dipl.-lng. Rainer F. -Jeyer 2621224
8000 München SO
Lucile-Grahn-Str. 22, Tel. (089) 472947
Lucile-Grahn-Str. 22, Tel. (089) 472947
RAN 4211/108
Carbonsäureester des γ-Hydroxy-tiglinaldehyds sind bekannte Ausgangsverbindungen für Vitamin A sowie für die Herstellung
von Riechstoffen. Diese Ester wurden bisher aus l/l-Dimethoxy-2-methyl-but-3-en-2-ol hergestellt [U.S.P.-3
760 004; U.S.P. 3 347 93O]; aus bis-Monocarbonsäureestern
von But-l-en-3,4-diol [U.S.P. 3 732 287], sowie ferner aus
But-2-ene-l,4-diol [U.S.P. 3 661 98O].
Die bekannten Herstellungsmethoden sind jedoch unökonomisch. Die beiden letztgenannten von But-l-en-3/4-diol und
von But-2-en-l,4-diol ausgehenden Verfahren erfordern Drucke von 300 bis 1000 Atmosphären, Drucke die kostspielige Apparaturen
erforderlich machen, welche wiederum einer Kommerzialisierung entgegenstehen. Es war deshalb erstrebenswert, ein
einfaches, wirtschaftliches Verfahren zu finden, nach dem Diester von 2-Butendiolen in Ester des γ-Hydroxy-tiglinaldehyds
umgewandelt werden können.
Cou/ 7.4.1976
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Bei der Bearbeitung dieses Problems wurde nun gefunden, dass Biscarbonsäureester des But-2-en-l,4-diols, Verbindungen
der allgemeinen Formel
Il
P-C-R
worin R Alkyl oder Aryl bedeutet, in die entsprechenden Carbonsäureester von γ-Hydroxy-tiglinaldehyd,
Verbindungen der allgemeinen Formel
Il
O-C-R
IV
worin R die obige Bedeutung hat,
umgewandelt werden können, und zwar über Verbindungen der allgemeinen Formel 0 μ
R-C-O-CH2 O-C-R
CH2 O-C-R
in denen R die obige Bedeutung hat.
Die bei der erfindungsgemässen Umwandlung erforderlichen Drucke liegen zwischen etwa 30 und 150 Atmosphären. Das neue
Verfahren ermöglicht die Herstellung von Äcyloxytigliiialdehyden siit hoher Ausbeute, ohne dass besonders hohe Drucke und aufwendige
Apparaturen dafür erforderlich sinä.
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Das erfindungsgemässe Verfahren ist demnach dadurch gekennzeichnet,
dass man in einem inerten organischen Lösungsmittel eine Verbindung der allgemeinen Formel
ο ω
Il II
R_C-0-CHo O-C-R
in der R Alkyl oder Aryl bedeutet,
mit Wasserstoff und Kohlenmonoxyd in Gegenwart eines Rhodium-· katalysators in einem zwischen 50 und 1000C liegenden Temperatur-
und zwischen 30 und 150 Atmosphären liegenden Druck-Bereich zu einer Formylverbindung der allgemeinen Formel
Ό 0
Il Il
R-C-O-CH2 O-C-R
II
worin R die oben gegebene Bedeutung hat,
umsetzt und, falls erwünscht, die erhaltene Formylverbindung der Formel II in einem Temperaturbereich zwischen 70 und 25O°C
zu einer Formylverbindung der allgemeinen Formel
O-C-R
Hl
worin R die oben gegebene Bedeutung hat,
pyrolysiert und, falls erwünscht, die erhaltene Formylverbindung der Formel III mit Hilfe eines partiell inaktivierten
Hydrierungskatalysators zu einer Formylverbindung der allgemeinen Formel
IV
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worin R die oben gegebene Bedeutung hat, isomerisiert.
Der Ausdruck "Alkyl" kennzeichnet sowohl unverzweigte wie verzweigte Kohlenwasserstoffreste mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen,
d.h. sowohl niedere Alkylreste mit 1 bis 7 Kohlenstoffatomen,
wie Methyl, AethyI7 Isopropyl u.a., als auch höhere
Alkylreste mit 8 bis 18 Kohlenstoffatomen, wie Dodecyl, Tetradecyl,
Octadecyl u.a.
Der Ausdruck "Niederalkoxy" bezeichnet unverzweigte wie verzweigte Alkoxygruppen mit bis zu 7 Kohlenstoffatomen, wie
Methoxy, Aethoxy, Isopropoxy und n-Butoxy.
Der Ausdruck "Aryl" bezeichnet einkernige, aromatische Kohlenwasserstoffgruppen, wie Phenyl, dieses gegebenenfalls
substituiert in einer oder mehreren Stellungen durch Halogen, Nitro, Niederalkyl oder Niederalkoxy; sowie auch mehrkernige
aromatische Kohlenwasserstoffgruppen, wie Naphthyl, Anthryl u.a. Auch diese können durch eine oder mehrere der vorgenannten
Reste substituiert sein. Von den Arylgruppen sind substituierte wie unsubstituierte mononukleare Arylgruppen bevorzugt, von
diesen wiederum insbesondere der Phenylrest.
Mit Halogen sind Fluor-, Chlor-, Brom- und Jod-ionen gemeint.
Von den als Ausgangsverbindungen eingesetzten Carbonsäureestern des But-2-en-l,4-diols der Formel I können beispielhaft
genannt werden:
But-2-en-l,4-diol-diformiat;
But-2-en-l,4-diol-diacetat;
But-2-en-l,4-diol-dipropionat; But-2-en-l,4-diol-dibutyrat;
But-2-en-l,4-diol-diisobutyrat; But-2-en-l,4-diol-dipalmitat;.
But-2-en-l,4-diol-dibenzoat und But-2-en-l,4-diol-di-p-chlorbenzoat.
But-2-en-l,4-diol-diacetat;
But-2-en-l,4-diol-dipropionat; But-2-en-l,4-diol-dibutyrat;
But-2-en-l,4-diol-diisobutyrat; But-2-en-l,4-diol-dipalmitat;.
But-2-en-l,4-diol-dibenzoat und But-2-en-l,4-diol-di-p-chlorbenzoat.
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Die Formylverbindungen II werden aus den Diol-estern I
dadurch hergestellt, dass man eine Verbindungen der Formel I in Gegenwart eines Rhodiumkatalysators mit Synthesegas, einem
Gemisch von Kohlenmonoxyd und Wasserstoff, auf 50 bis 1000C
erhitzt und einem Druck von 30-150 Atmosphären aussetzt. Das Synthesegas setzt sich aus 1:2 bis 2:1 Volumenteilen Kohlenmonoxyd
und Wasserstoff zusammen.
Die Formylierung wird normalerweise in einem organischen Lösungsmittel durchgeführt. Hierbei können alle gebräuchlichen
inerten Lösungsmittel verwendet werden. Bevorzugt sind Kohlenwasserstoffe, wie Benzol, Xylol, Toluol, Cyclohexan und Octan;
ferner Aether, wie Diäthyläther, Tetrahydrofuran und Dioxan;
desweitern Ester, wie Essigsäureäthylester und Propionsäuremethylester;
sowie auch Alkohole, wie Methanol und n-Butanol.
Für die Formylierung wird ein Rhodiurakatalysator eingesetzt. Vorzugsweise verwendet man eine Carbonyl-Komplexverbindung
von Rhodium, die sich im Reaktionsmedium durch Addition von Synthesegas an Rhodium bildet. Für die Durchführung der
Reaktion werden katalytische Mengen dieses Katalysators benötigt, im allgemeinen 0,0001 bis 2 Gew.% Rhodium-Metall bezogen
auf Gewichtsanteile der Ausgangsverbindung I. Bevorzugt sind 0,01 bis 0,1 Gew.% Rhodium-Metall.
Der sich im Reaktionsmedium bildende Rhodiumcarbonyl-Komplex ist auch separat vor Zugabe der Ausgangsverbindung I
herstellbar.
Eine bevorzugter Rhodiumcarbonyl-Komplex für die erfindungsgemässe
Durchführung des Verfahrens besteht aus einem Rhodiumcarbonyl-Komplex, der durch die Zugabe einer Phosphorverbindung
der allgemeinen Formel
Rr
I2
R3
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worin R, = -OR- oder R.; R2 = -QR- oder R5;
und R3 = -ORg oder Rg darstellen, wobei
R4, R5 und Rg Niederalkyl oder Aryl bedeuten,
modifiziert ist.
Die modifizierende Phosphorkomponente wird vorzugsweise
in einer Menge von etwa 1 bis 4 Mol pro 1 Mol Rhodium-Metall oder Rhodiumcarbonyl-Komplex eingesetzt.
Die Formylierung wird zweckmässig in der Weise durchgeführt, dass man die Ausgangsverbindung der Formel I in einem
inerten organischen Lösungsmittel mit der gewünschten Menge Katalysator in einem Druckgefäss mit Synthesegas bei einem
Druck von etwa 30 bis 150 Atmosphären und einer Temperatur von etwa 50 bis 1000C reagieren lässt.
Die erhaltene Formylverbindung II wird anschliessend durch
Pyrolyse in die der Formel III entsprechenden Formy!verbindung
umgewandelt. Hierfür kommen alle üblicherweise anwendbaren Pyrolysemethoden in Frage. Eine bevorzugte Methode besteht
darin, dass man die Formy !verbindung II in Gegenwart eines sauren Katalysators auf etwa 70 bis 250 C aufheizt. Die Pyrolyse
verläuft glatt bei Atmosphärendruck, sie ist jedoch auch bei Unterdruck z.B. bei einem Druck von etwa 1 bis 700 Torr durchführbar.
Für die Pyrolyse wird kein Lösungsmittel benötigt. Als Katalysatoren können alle bekannten sauren Katalysatoren
verwendet werden. Bevorzugt sind starke organische Säuren, wie auch anorganische Säuren. Von letzteren sind die Halogenwasserstoffsäuren,
z.B. die Chlorwasserstoffsäure und Bromwasserstoff
säure wie auch die Schwefelsäure bevorzugt. Von den starken organischen Säuren nehmen die p-Toluolsuifosäure,
die Trifluoressigsäure und die Trichloressigsäure eine Vorzugsstellung
ein.
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Wird die Pyrolyse bei einer Temperatur zwischen 120 und 150°C durchgeführt, kann die Reaktion ohne Katalysator durchgeführt
werden. Gleichwohl ist es zweckmässig einen sauren Katalysator einzusetzen, weil dadurch die Pyrolysetemperatur
niedrig gehalten werden kann, z.B. bei 7O-15O°C.
Die erhaltene Methyliden-Verbindung III kann durch Behandeln mit einem der üblichen Hydrierungskatalysatoren,
wie Palladium oder Platin in Gegenwart von Wasserstoff zu dem gewünschten γ-Acyloxytiglinaldehyd IV isomerisiert werden. Man
verwendet normalerweise hierfür einen durch Schwefel vergifteten Palladium- oder Platin-Katalysator.
Temperatur und Druck sind bei dieser Reaktion, welche ohne weiteres bei Raumtemperatur und Normaldruck durchgeführt
werden kann, unkritisch. Man arbeitet jedoch bevorzugt in einem zwischen 0 und 1800C liegenden Temperaturbereich, und
zwar im allgemeinen in Gegenwart eines inerten organischen Lösungsmittels, von denen alle gebräuchlichen anwendbar sind.
Bevorzugt verwendet man aromatische Kohlenwasserstoffe, wie Benzol, Xylol und Toluol.
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52,4 g Triphenylphosphin werden in 400 ml Aethanol gelöst.
Die Lösung wird unter Rückflussbedingungen zum Sieden erhitzt und in schnellem Zufluss mit einer 40%igen Lösung von
Rhodiumtrichlorid [4#6 g Rhodium-Metall] in 1600 ml Aethanol,
mit 200 ml einer Lösung von 4 g Natriumborhydrid in 400 ml Aethanol sowie mit 200 ml Formalin versetzt. Das Reaktionsge—
misch wird nach 15 Minuten erneut mit einer Lösung von 4 g Natriumborhydrid in 400 ml Aethanol versetzt, weitere 15 Minuten
zum Sieden erhitzt und danach gekühlt. Das ausfallende rohe Hydrido-carbonyl-tris(triphenylphosphin)-rhodium(I) wird
abfiltriert, nacheinander je dreimal mit 200 ml Wasser, Aethanol und Petroläther [Kp. 4O-6O°C] gewaschen und an der
Luft getrocknet.
10 g des erhaltenen rohen Rhodiumkatalysators werden in eine siedende Lösung von 20 g Triphenylphosphin in 800 ml
Aethanol eingetragen. Das Gemisch wird nach Zugabe von 8 g Natriumborhydrid in 800 ml Aethanol 30 Minuten unter Rückflussbedingungen
zum Sieden erhitzt und danach gekühlt. Das ausfallende reine Hydrido-carbonyl-tris(triphenylphosphin)-rhodium(I)
wird nacheinander je dreimal mit 200 ml Wasser, Aethanol und Petroläther [Kp. 40-6O0C] gewaschen und an der
Luft getrocknet.
Eine Lösung von 170 g l,4-Diacetoxy-but-2-en und 0,5 g Hydrido-carbonyl-tris(triphenylphosphin)-rhodium(I) in 170 g
Benzol wird in einem geschlossenen System auf 75°C erhitzt. In die Lösung wird Synthesegas [bestehend aus 50 Vol.% Wasserstoff
und 50 Vol.% Kohlenmonoxyd] mit einem Druck von 140 kg/cm
eingepresst. Das Reaktionsgemisch wird nach 90 Minuten, wenn der Gasdruck abgesunken ist, schnell gekühlt. Das Benzol wird
abdestilliert. Das zurückbleibende ölige l,4-Diacetoxy-2-formylbutan siedet nach Rektifikation bei 112-115°C/O,75 Torr.
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Einer Lösung von 85 g l,4-Diacetoxy-but-2-en und 0,25 g
Hydrido-carbonyl-tris(triphenylphosphin)-rhodium(I) in 170 g
Benzol wird in einem geschlossenen System auf 80 C erhitzt.
2 In die Lösung wird unter einem Druck von 6,0 kg/cm zunächst
2 Kohlenmonoxyd und danach unter einem Druck von 120 kg/cm
Wasserstoff eingepresst. Die Reaktion ist "nach 4 Stunden beendet,
Das Reaktionsgemisch wird gekühlt. Das nach dem Abdampfen des Benzols zurückbleibende l/4-Diacetoxy-2-formyl-butan siedet bei
112°C/1 Torr.
Eine Lösung von 170 g 1,4-Diacetoxy-but-2-en und 0,5 g
Hydrido-carbonyl-tris(triphenylphosphin)-rhodium(I) in 340 g
Benzol wird in einem geschlossenen System auf 75 C erhitzt.
2 In die Lösung wird mit einem Druck von 140 kg/cm Synthesegas
eingepresst. Nach einigen Stunden wird nach Druckausgleich das Benzol abdestilliert. Das zurückbleibende rohe 1,4-Diacetoxy-2-formyl-butan,
Kp. 6O-8O°C/5 Torr, wird rektifiziert. Man erhält Essigsäure, 4-Acetoxy-2-formyl-but-l-en und 1,4-Diacetoxy-2-formyl-butan:
Kp. 110-113°C/l Torr.
Beispiel 5
Das unter den in Beispiel 4 gegebenen Versuchsbedingungen
Das unter den in Beispiel 4 gegebenen Versuchsbedingungen
nach Abdestillieren des Benzols erhaltene rohe 1^4-Diacetoxy-2-formyl-butan
wird nach Zugabe von 1 g p-Toluolsulfonsäure
in einer Destillationsapparatur auf 100-110°C/5 Torr erhitzt. Das entstandene 4-Acetoxy-2-formyl-but-l-en siedet bei 72-75 C/
5 Torr.
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105 g l/4-Diacetoxy-2-formyl-butan werden in einer
Destillationsapparatur auf 18O-21O°C/35O Torr erhitzt. Das entstandene
4-Acetoxy-2-formyl-but-l-en siedet nach der Rektifikation bei 68-72°C/5 Torr.
Ein Gemisch von 170 g l/4-Diacetoxy-but-2-en/ 0,51 g
Triphenylphosphit, 1,12 g Rhodium-Kohle [5:95] und 340 g Benzol werden in einem geschlossenen System auf 85°C erhitzt.
2 In die Lösung wird Synthesegas mit einem Druck von 140 kg/cm eingepresst. Die Reaktion ist nach etwa 3 Stunden beendet. Das
Gemisch wird nach Druckausgleich gekühlt und anschliessend filtriert. Das Filtrat wird, um das Benzol zu entfernen, unter
vermindertem Druck eingedampft, danach mit 0,5 g p-Toluolsulfonsäure
versetzt und in einer Destillationsapparatur auf lO5-lll°C/5 Torr erhitzt. Das übergehende 4-Acetoxy-2-formylbut-l-en
siedet nach Rektifikation bei 67-72°C/6 Torr.
Gemäss der in Beispiel 7 beschriebenen Arbeitsweise
werden 170 g l,4-Diacetoxy-but-2-en, 1,12 g Rhodium-Kohle [5:95] in 340 g Benzol unter Druck mit Synthesegas behandelt.
Das Reaktionsgemisch wird nach 6 Stunden aufgearbeitet. Man erhält 4-Acetoxy-2-formyl-but-l-en mit einer Ausbeute von 54%.
170 g l,4-Diacetoxy-but-2-en, 0,17 g [1,5-Cylohexadien]-rhodium-[acetylacetonat]
und 0,51 g Triphenylphosphit werden in einem geschlossenen System auf 75 C erhitzt. In die Lösung
2 wird Synthesegas mit einem Druck von 140 kg/cm eingepresst. Die Reaktion ist nach einigen Stunden beendet. Die Reaktionsiöoung
wird nach Abdestillieren des Benzols mit 0,5 g p-Toluol-
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sulfonsäure versetzt. Das Gemisch wird in einer Destillationsapparatur auf 115-12O°C/5 Torr erhitzt. Man erhält 4-Acetoxy-2-formyl-but-l-en
mit einer Ausbeute von 89%.
4,58 g Ν,Ν,Ν1,N'-Tetramethy!thioharnstoff werden in
1500 ml Aceton gelöst. Die Lösung wird nach Zugabe von 100 g Palladium-Kohle [5:95] 10 Minuten bei Raumtemperatur gerührt.
Das Aceton wird anschliessend bei 8O°C/3OO Torr abdestilliert.
Der zurückbleibende leicht rieselnde Feststoff wird 12 Stunden bei 1OO°C/3OO Torr getrocknet und, wie in Beispiel
beschrieben, als Isomerisierungskatalysator für die Umwandlung von 4-Acetoxy-2-formyl-but-l-en in 4-Acetoxy-2-formyl-but-2-en
[γ-Acetoxytiglinaldehyd] verwendet.
9 g des gemäss Beispiel 10 erhaltenen, aus Palladium,
Tetramethy!thioharnstoff und Kohle bestehenden Katalysators,
werden in eine Lösung von 450 g 4-Acetoxy-2-formyl-but-l-en in 1500 ml Xylol eingetragen. Das Reaktionsgemisch wird unter
Stickstoff und unter Rühren auf 100°C erhitzt. Danach wird in einer Menge von 560 ml/min ein Gasgemisch von 6% Wasserstoff
und 94% Argon durch das Reaktionsgemisch geleitet. Die Isomerisierung ist nach 570 Minuten beendet. Laut Gasphasenchromatographie
sind 61% der eingesetzten Menge 4-Acetoxy-2-formyl-but-1-en umgewandelt werden und zwar 20% davon in 4-Acetoxy-2-formyl-butan
und 80% in 4-Acetoxy-2-formyl-but-2-en [y-Acetoxytiglinaldehyd].
•609851/1051
Claims (10)
- Patentansprücheί Iy Verfahren zur Herstellung von Formy!verbindungen, dadurcn gekennzeichnet t dass man in einem inerten organischen Lösungsmittel eine Verbindung der allgemeinen Formel0 0I! IlR-C-O-CH^ O-C-R. Iworin R Alkyl oder Aryl bedeutet,mit Wasserstoff und Kohlenmonoxyd in Gegenwart eines Rhodiumkatalysators in einem zwischen 50 und 100°C liegenden Temperatur-- und zwischen 30 und 150 Atmosphären liegenden Druck-Bereich zu einer Formylverbindung der allgemeinen Formel0 0Il IlR-C-O-CH2 O-C-RIIworin R die oben gegebene Bedeutung hat,umsetzt und, falls erwünscht, die erhaltene Formylverbindung der Formel II in einem Temperaturbereich zwischen 70 und 25O°C zu einer Formylverbindung der allgemeinen FormelO-C-RIUworin R die oben gegebene Bedeutung hat,pyrolysiert und, falls erwünscht, dis erhaltene Formylverbindung der Formel III mit Hilfe eines partiell inaktivierten Hydrierungskatalysators zu einer Formylverbindung der allgemeinen Formel609851/1051- ia -worin R die oben gegebene Bedeutung hat,
isomerisiert. - 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man einen Rhodiumcarbonyl-Katalysator verwandet.
- 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass man einen durch eine Phosphorverbindung der allgemeinen FormelR1 P V1 i
R3worin R, -OR4 oder R4; R2 -OR5 oder R5 und
R3 ~0Rß oder Rg bedeuten, wobei R., R5 und
Rg niederes Alkyl oder Aryl darstellen,
modifizierten Rhodiumcarbonyl-Katalysator verwendet. - 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass man als Phosphorverbindung Triphenylphosphin einsetzt.
- 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die Pyrolyse in Gegenwart eines sauren Katalysators durchführt.
- 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass man als sauren Katalysator p-Toluolsulfonsäure verwendet.
- 7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die Pyrolyse in einem Temperaturbereich zwischen und 25O°C durchführt.609851 /1051
- 8. Verfahren nach Anspruch I7 dadurch gekennzeichnet, dass man die Pyrolyse bei Anwesenheit eines sauren Katalysators in einem Temperaturbereich zwischen 70 und 150°C durchführt.609851/1051
- 9. Formy!verbindungen der allgemeinen Formel 0 0Il IIR-C-O-CH2 O-C-Rworin R Alkyl oder Aryl bedeutet.
- 10. 1,4-Diacetoxy-2-formyl-butan.609851/1051
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Publication Number | Publication Date |
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GB (1) | GB1481507A (de) |
NL (1) | NL7605688A (de) |
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