DE820304C - Verfahren zur Herstellung von Isovaleriansaeure - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft die Herstellung von Isovaleriansäure.

Isovaleriansäure, als wichtiges Ausgangsmaterial für die Herstellung von Verbindungen von pharmazeutischem oder allgemein industriellem Interesse, wird gewöhnlich aus Isoamylalkohol in einem einzigen Arbeitsgang dargestellt, z. B. durch Oxydation mit Kaliumpermanganat oder Kaliumdichromat, durch katalytische Oxydation in der Dampfphase und nachfolgende Luftoxydation des gebildeten Aldehyds oder dadurch, daß Isoamylalkohol mit Ätznatron unter Druck im Schmelzfluß erhitzt wird.

Da der handelsübliche Isoamylalkohol eine Mischung aus Isobutylcarbinol und sekundärem Butylcarbinol darstellt, erhält man bei seiner Oxydation eine Mischung aus Isovaleriansäure und, als Nebenprodukt, α-Methylbuttersäure, das optisch aktive Isomere jener.

Ziel vorliegender Erfindung ist ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von Isovaleriansäuren.

Das Verfahren besteht darin, daß als Ausgangsmaterial Methylisobutylketon gewählt wird, das in reinem Zustand leicht erhältlich ist, und daß die oxydative Spaltung dieses Ketons mittels eines alkalischen MetaUhypohalogenits als Oxydationsmittel in Lösung durchgeführt wird, z. B. mit einem Hypobromit oder Hypochlorit, vorzugsweise diesem, wobei gute Ausbeuten an Isovaleriansäure und Bromoform oder Chloroform als Nebenprodukte erhalten werden.

Die Reaktion erfolgt im wesentlichen nach der folgenden Gleichung:

(CH

₃)₂CH -CH₂-CO-CH₃ + NaOX = (CH₃)₂CH · CH₂ · COONa + CH₃X

(X = Br oder Cl).

Es gilt allgemein, daß die meisten Oxydationsmittel bei Einwirkung auf Methylalkylketone verschiedene Spaltungsreaktionen bewirken, z. B. zwischen der Ketongruppe und dem längeren Alkylrest, wobei z. B. im Falle des Methylisobutylketons Gemische von Essigsäure und Isobuttersäure entstehen.

Es ist jedoch bekannt, daß aromatische Carbonsäuren in guter Ausbeute aus Arylmethylketonen durch Einwirkung von alkalischen Metallhypochloriten oder -hypobromiten und ungesättigte aliphatische Carbonsäuren in guter Ausbeute durch Behandlung der entsprechenden ungesättigten aliphatischen Methylketone erhalten werden können.

Durch eine ähnliche Methode, bei welcher Lösungen von Na-Hypobromit verwendet wurden, erhielt man in guter Ausbeute einige Derivate gesättigter aliphatischer Säuren. Nur ein einziger Fall scheint bekannt zu sein, in welchem die erfolgreiche Verwendung von Hypochlorit beschrieben wird, und zwar in Verbindung mit der Darstellung von Trimethylessigsäure aus Pinakolin.

Andererseits wurde gefunden, daß 3, 3-Dimethyl-

heptanon-2 von Hypochlorit kaum angegriffen wird.

Angesichts der früheren Erkenntnisse konnte durchaus nicht vorausgesehen werden, daß Lösungen von alkalischen MetaÜhypochloriten oder sogar der entsprechenden Hypobromite zur Überführung von Methylisobutylketon in Isovaleriansäure in guter Qualität uiid in wirtschaftlich brauchbarer Ausbeute verwendet werden können.

Das Verfahren der Erfindung kann durchgeführt werden entweder dadurch, daß eine Lösung von Hypohalogenit (vorzugsweise Hypochlorit) mit Methylisobutylketon zur Reaktion gebracht wird, oder dadurch, daß eine Suspension des Ketons in wäßrigem Alkali mit Brom oder vorzugsweise Chlor behandelt wird, wobei Alkalihypohalogenit in situ erzeugt wird.

Nach vollendeter Reaktion wird die das Alkalisalz der Isovaleriansäure enthaltende wäßrige Schicht abgetrenlit und die Isovaleriansäure durch Ansäuern freigemacht. Eine theoretische Ausbeute bis zu 65%, bezogen auf das eingesetzte Keton, wurde erzielt, wenn Na-Hypochlorit oder Chloralkali verwendet wurde. Chloroform oder Bromoform wurden als Nebenprodukte erhalten.

Im folgenden wird die Erfindung durch Beispiele näher erläutert.

Beispiel 1

Zu 250 g Methylisobutylketon wurden 4750 ecm einer handelsüblichen Na-Hypochloritlösung (d = 1,25, 14 bis 15% aktives Chlor) langsam unter Rühren gegeben, wobei die Temperatur durch Kühlung von außen auf 7 bis 10° gehalten wurde. Bei dieser Temperatur wurde 5 Stunden gerührt und dann weitere 2 Stunden bei Zimmertemperatur. Nachdem die Mischung über Nacht stehengelassen worden war, wurde die untere, Chloroform und unverändertes Keton enthaltende Schicht entfernt, und man gewann durch Destillation 40 g Keton vom Siedepunkt 110 bis 120° zurück. Nach Konzentrieren auf 3,5 1 wurde die wäßrige Schicht mit 400 ecm verdünnter 33 volumprozentiger Schwefelsäure angesäuert, und die rohe Isovaleriansäure, die sich ausschied, wurde bei 170 bis 178° destilliert; Ausbeute 110 g, entsprechend 5i°/₀ der Theorie bezogen auf Keton.

Beispiel 2 Beispiel 3

300 g einer handelsüblichen Na-Hypochloritlösung wie im Beispiel 1 wurden zu 100 g Methylisobutylketon unter Rühren gefügt und die Mischung auf 45⁰ erhitzt. Dann wurden weitere 1900 g der Hypochloritlösung unter Rühren zugefügt und die Temperatur durch Kühlung von außen auf etwa 60° gehalten. Die Chloroform und überschüssiges unverändertes Keton enthaltende obere Schicht wurde abgetrennt und destilliert, wobei 24 g Keton vom Siedepunkt 110 bis 120° zurückgewonnen wurden. Die wäßrige Schicht wurde mit Na-Bisulfit behandelt, um überschüssiges Hypochlorit zu entfernen, und auf einen Rauminhalt von 1,6 1 konzentriert. Die durch Ansäuern mit 130 ecm verdünnter Schwefelsäure (1 Raumteil Säure : 2 Raumteile Wasser) erhaltene Rohsäure wurde abgetrennt und bei 171 bis 178⁰ destilliert, um reine Isovaleriansäure zu gewinnen; Ausbeute 36,6 g, entsprechend 47% der Theorie.

Eine Suspension von 250 g Methylisobutylketon in einer Lösung von 600 g Ätznatron in 1800 ecm Wasser wurde auf o° abgekühlt. In diese Mischung wurde unter gutem Rühren Chlorgas eingeleitet, bis 535 g Chlor absorbiert worden waren. Während des Einleitens wurde die Temperatur durch Kühlung von außen zwischen 0° und 3⁰ gehalten. Das Rühren wurde weitere 2 Stunden fortgesetzt, wobei man die Temperatur bis zu Zimmertemperatur ansteigen ließ. Nachdem die Mischung über Nacht gestanden hatte, wurde die Chloroform und unverändertes Keton enthaltende untere Schicht fraktioniert, wobei man 28 g Methylisobutylketon vom Siedepunkt 110 bis 120⁰ zurückerhielt. Die wäßrige Schicht wurde auf dem Wasserbad erhitzt, um sie von Resten von Chloroform und etwa darin gelöstem Keton zu befreien, und nach Abkühlung mit 390 ecm verdünnter Schwefelsäure (1 Raumteil Säure : 2 Raumteile Wasser) angesäuert. Die sich ausscheidende rohe Säure wurde destilliert und ergab 145 g Isovaleriansäure; Siedepunkt 170 bis i8o°, entsprechend 64% der Theorie.

Beispiel 4

Eine Lösung von Na-Hypobromit, hergestellt durch Lösen von 60 ecm Brom in einer Lösung von 168 g Ätznatron in 680 ecm Wasser bei o°, wurde unter Umrühren 60 g Methylisobutylketon bei io° zugegeben. Nachdem die Reaktion beendet war, ließ man die Mischung sich in zwei Schichten trennen. Die untere Schicht, welche Bromoform enthielt, wurde abgezogen und die wäßrige Oberschicht konzentriert, bis Kristallisation einsetzte. Das Konzentrat wurde abgekühlt, mit 250 ecm verdünnter Schwefelsäure (1 Raumteil Säure; 2 Raumteile Wasser) angesäuert

und wie in den anderen Beispielen aufgearbeitet, wobei 2i g Isovaleriansäure vom Siedepunkt 170 bis i8o°, entsprechend 34% der Theorie erhalten wurden.

Beispiel 5

Zu einer Suspension von 60 g Methylisobutylketon in einer Lösung von 110 g Ätznatron in 1 1 Wasser bei o° wurden 120 ecm Brom unter Umrühren gegeben, wobei die Temperatur der Reaktionsmischung zwischen —1° und -f- i° gehalten wurde. Anschließend wurden weitere 120 ecm 5o°/₀iger Na-Hydroxydlösung zugefügt und eine weitere Stunde gerührt. Nachdem die untere, Bromoform enthaltende Schicht entfernt worden war, wurde die wäßrige Schicht auf etwa 1,3 1 konzentriert, mit 150 ecm einer 33,3 volumprozentigen Schwefelsäure angesäuert und wie oben aufgearbeitet; Ausbeute 26,5 g Isovaleriansäure vom Siedepunkt 170 bis i8o°, entsprechend 43% der Theorie.

Das nach der Erfindung durchgeführte Verfahren bietet unter anderem folgende Vorteile: Ein wohlfeiles Oxydationsmittel, besonders wenn Chlor oder Hypochlorite verwendet werden; Einfachheit der Reaktion und Leichtigkeit ihrer Kontrolle; die Erzeugung reiner Isovaleriansäure, die frei ist von α-Methylbuttersäure und die gleichzeitige Erzeugung von Bromoform oder, wenn als bevorzugtes Oxydationsmittel Chlor verwendet wird, von Chloroform.

Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zur Herstellung von Isovaleriansäure, dadurch gekennzeichnet, daß Methylisobutylketon mit einer alkalischen Lösung eines Metallhypohalogenits, z. B. eines Hypochlorits oder eines Hypobromits, oxydiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hypohalogenitlösung vor Einführung in die Reaktion besonders hergestellt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Suspension des Ketons in wäßrigem Alkali mit Chlor oder Brom behandelt wird.

I 2155 10.51