ES2553873T3 - Procedimiento para la preparación de 2-metil-3-(4-terc-butilfenil)-propanal con alta pureza de isómeros para - Google Patents

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Abstract

Procedimiento para la preparación de 2-metil-3-(4-terc-butilfenil)-propanal de fórmula I**Fórmula** con un contenido de menos del 0,3 % en peso de 2-metil-3-(3-terc-butilfenil)-propanal de fórmula II**Fórmula** referido al total de la masa de los compuestos de fórmulas I y II, partiendo de 4-terc-butiltolueno de fórmula III**Fórmula** un contenido del 0,5 al 5 % en peso de 3-terc-butiltolueno de fórmula IV**Fórmula** referido al total de la masa de los compuestos de fórmulas III y IV como material de partida que comprende las etapas de procedimiento: a) metoxilación electroquímica anódica de una mezcla que contiene los compuestos de fórmulas III y IV así como los éteres bencílicos de fórmulas V y VI que se originan como productos intermedios**Fórmula** para dar los dimetilacetales de fórmulas VII y VIII**Fórmula** en una solución electrolítica que comprende metanol, al menos una sal conductora así como en su caso un codisolvente o varios codisolventes distintos; b) hidrólisis de la mezcla de los dimetilacetales de fórmulas VII y VIII formada en la etapa de procedimiento a) para dar los correspondientes benzaldehídos de fórmulas IX y X**Fórmula** seguido de un empobrecimiento del benzaldehído de fórmula X mediante destilación; en donde la destilación se lleva a cabo en dos pasos en la etapa de procedimiento b), al destilarse en una primera destilación mediante una primera columna de destilación un destilado en la cabeza de la primera columna de destilación, que contiene en más del 80 % en peso una mezcla que consiste en productos de partida 5 que no han reaccionado de fórmulas III y IV, así como los éteres bencílicos originados como productos intermedios en la etapa de procedimiento a) de fórmulas V y VI y el benzaldehído de fórmula X**Fórmula** y en una segunda destilación mediante una segunda columna de destilación el benzaldehído de fórmula IX**Fórmula** con un contenido de menos del 0,5 % en peso del benzaldehído de fórmula X, referido al total de la masa de los compuestos de fórmulas IX y X se separa del fondo de la primera destilación en la cabeza de la segunda columna de destilación, y usándose en su caso de nuevo en la etapa de procedimiento a) el destilado obtenido en la cabeza de la primera columna de destilación, que contiene los compuestos de fórmulas III, IV, V, VI y X, junto con el 4-terc-butiltolueno de fórmula III usado como material de partida; c) reacción de la mezcla de los benzaldehídos de fórmulas IX y X obtenida en la etapa de procedimiento b), conteniendo la mezcla menos del 0,3 % en peso del benzaldehído de fórmula X, con propanal en condiciones básicas para dar los deshidrocinamaldehídos de fórmulas XI y XII;**Fórmula** d) hidrogenación catalítica de los deshidrocinamaldehídos preparados en la etapa de procedimiento c), de fórmulas XI y XII para dar los propanales de fórmulas I**Fórmula** y II, siendo el contenido del propanal de fórmula II menos del 0,3 % en peso referido al total de la masa de los compuestos de fórmulas I y II, en su caso seguido de una separación de restos de disolvente, precursores y productos secundarios mediante destilación; e) en su caso destilación final de los propanales de fórmulas I y II obtenidos en la etapa de procedimiento d) para el empobrecimiento del propanal de fórmula II.

Description

DESCRIPCION
Procedimiento para la preparacion de 2-metil-3-(4-terc-butilfenil)-propanal con alta pureza de isomeros para
La presente invencion se refiere a un procedimiento para la preparacion de 2-metil-3-(4-terc-butilfenil)-propanal con alta pureza de isomeros para, asf como a un procedimiento para la preparacion de 4-terc-butilbenzaldetffdo con alta 5 pureza de isomeros para.
2-metil-3-(4-terc-butilfenil)-propanal se usa especialmente como aroma del lirio de los valles y en este sentido frecuentemente tambien se denomina con el nombre comercial registrado Lysmeral®, Lilial® o Lilestralis®. A causa de los procedimientos de fabricacion usados, el 2-metil-3-(4-terc-butilfenil)-propanal de formula (I) comercializado contiene siempre tambien partes de 2-metil-3-(3-terc-butilfenil)-propanal de formula (II).
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Se conocen varios procedimientos que posibilitan el acceso al compuesto (I) o mezclas de compuestos (I) y (II). Asf, el documento EP 0 045 571 ensena un acceso a los compuestos (I) y (II) partiendo de benzaldetffdo mediante condensacion con propanal y posterior hidrogenacion del aldetffdo a,p-insaturado para dar 2-metil-3-fenil-1-propanol.
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15 Mediante el control de las condiciones de reaccion en la introduccion del resto terc-butilo en el 2-metil-3-fenil-1- propanol puede ajustarse en cierta medida la relacion entre el correspondiente isomero para y el isomero meta. Ambos alcoholes isomeros se deshidrogenan a continuacion para dar los compuestos objetivo (I) y (II).
Otro procedimiento para la preparacion de 2-metil-3-(4-ferc-butilfenil)-propanal se describe en el documento WO 2001/027061 y en la bibliograffa alli citada.
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En el documento EP 0 638 665 y la bibliograffa alff citada se describe la smtesis del diacetal de formula VII, que puede transformarse por hidrolisis en el correspondiente aldetffdo de formula IX, obteniendose el diacetal de formula VII por oxidacion electroqmmica de 4-ferc-butiltolueno de formula III.
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El 2-metil-3-(4-terc-butilfenil)-propanal preparado segun el documento WO 2001/027061 contiene habitualmente aproximadamente del 0,5 al 2 % en peso del correspondiente isomero meta de formula II, en concreto 2-metil-3-(3- terc-butilfenil)-propanal, referido al total de la masa de los compuestos de formulas I y II, ya que el 4-terc-butiltolueno usado como producto de partida contiene aproximadamente del 1 al 5 % en peso de 3-terc-butiltolueno de formula IV referido al total de la masa de los compuestos de formulas III y IV.
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En el documento DE 102 23 970 se describe la purificacion por destilacion de 2-metil-3-(4-terc-butilfenil)-propanal de formula I a partir de una mezcla en bruto mediante una columna de pared divisoria, aislandose 2-metil-3-(4-terc- butilfenil)-propanal con un contenido de impurezas de menos del 1,0 % en peso.
El documento US 2875131 A describe en el Ejemplo 1 la preparacion de 2-metil-3-(4-terc-butilfenil)-propanol partiendo de p-terc-butilbenzaldeddo, que se hace reaccionar con propionaldeddo y a continuacion se hidrogena.
Bosma y col. (Bosma y col, S. Afr. J. Chem. 1999, 52(4), 133-144) describen la preparacion de 4-terc-butiltolueno por oxidacion anodica.
Moritz y Wolffenstein (Moritz y Wolffenstein, Chem. Ber. 1899, 32, 2531-2534) desvelan la preparacion de 3-terc- butilbenzaldeddo y la correspondiente fenilhidrazona.
El documento WO 2009/059944 A1 describe un procedimiento para la preparacion de benzaldeddo-dimetilacetales mediante metoxilacion anodica de eteres bendlicos.
Hasta ahora, la presencia de 2-metil-3-(3-terc-butilfenil)-propanal (formula II) en una cantidad del 0,2 al 70 % en peso en la mezcla de productos no representaba ninguna limitacion de las propiedades como sustancia olorosa del 2-metil-3-(4-terc-butilfenil)-propanal (formula I). El documento C. Sell, Angew. Chem. 2006, 118, 6402-6410 describe 2-metil-3-(3-terc-butilfenil)-propanal (formula II) como de olor mas intenso que 2-metil-3-(4-terc-butilfenil)-propanal (formula I). De aid que hasta hace muy poco se deseaba incluso por motivos perfumfsticos un cierto contenido de 2- metil-3-(3-terc-butilfenil)-propanal (formula II) en las composiciones de sustancias olorosas que contienen el aroma del lirio de los valles anteriormente citado.
Con motivo de cambios en los requisitos del mercado era, sin embargo, necesario reducir el contenido de componentes secundarios en el 2-metil-3-(4-terc-butilfenil)-propanal (formula I), especialmente 2-metil-3-(3-terc- butilfenil)-propanal (formula II), de modo que en el 2-metil-3-(4-terc-butilfenil)-propanal (formula I) preparado segun el procedimiento descrito anteriormente el contenido de 2-metil-3-(3-terc-butilfenil)-propanal (formula II) indeseado con habitualmente mas del 0,5 % en peso referido al total de la masa de los compuestos de formulas I y II se encuentra claramente muy elevado.
Era objetivo de la presente invencion, por ello, proporcionar un procedimiento sencillo y facil de implementar que haga accesible el 2-metil-3-(4-terc-butilfenil)-propanal (formula I) en una pureza de isomeros tal que el contenido de 2-metil-3-(3-terc-butilfenil)-propanal (formula II) en el 2-metil-3-(4-terc-butil-fenil)-propanal (formula I) preparado sea claramente inferior al de los productos hasta ahora disponibles en el mercado, sin reducir, sin embargo, la rentabilidad del procedimiento drasticamente.
Este objetivo se soluciona mediante un procedimiento para la preparacion de 2-metil-3-(4-terc-butilfenil)-propanal de formula I
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con un contenido de menos del 0,3 % en peso, preferentemente menos del 0,1 % en peso de 2-metil-3-(3-terc- butilfenil)-propanal de formula II
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referido al total de la masa de los compuestos de formula I y II, partiendo de 4-ferc-butiltolueno de formula III
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con un contenido del 0,5 al 5 % en peso de 3-ferc-butiltolueno de formula IV
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referido al total de la masa de los compuestos de formulas III y IV como material de partida que comprende las etapas de procedimiento:
a) metoxilacion electroqmmica anodica de una mezcla que contiene los compuestos de formulas III y IV asf como los eteres bendlicos de formulas V y VI que se originan como productos intermedios
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para dar los dimetilacetales de formulas VII y VIII
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en una solucion electrolftica que comprende metanol, al menos una sal conductora asf como en su caso un codisolvente o varios codisolventes distintos
en la que la destilacion se lleva a cabo en dos pasos en la etapa de procedimiento b), al destilarse en una primera destilacion mediante una primera columna de destilacion un destilado en la cabeza de la primera columna de destilacion, que contiene en mas del 80 % en peso una mezcla que consiste en productos de partida que no han reaccionado de formulas III y IV, asf como los eteres bendlicos originados como productos intermedios en la etapa de procedimiento a) de formulas V y VI y el benzaldefudo de formula X
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y en una segunda destilacion mediante una segunda columna de destilacion el benzaldehndo de formula IX
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con un contenido de menos del 0,5 % en peso, preferentemente menos del 0,1 % en peso del benzaldehndo de formula X, referido al total de la masa de los compuestos de formulas IX y X se separa del fondo de la primera destilacion en la cabeza de la segunda columna de destilacion, y usandose en su caso de nuevo en la etapa de procedimiento a) el destilado obtenido en la cabeza de la primera columna de destilacion, que contiene los compuestos de formulas III, IV, V, VI y X, junto con el 4-ferc-butiltolueno de formula III usado como material de partida;
b) hidrolisis de la mezcla de los dimetilacetales de formulas VII y VIII formada en la etapa de procedimiento a) para dar los correspondientes benzaldehndos de formulas IX y X
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seguido de un empobrecimiento del benzaldehndo de formula X mediante destilacion;
c) reaccion de la mezcla de los benzaldehndos de formulas IX y X obtenida en la etapa de procedimiento b), conteniendo la mezcla menos del 0,3 % en peso del benzaldehndo de formula X, con propanal en condiciones basicas para dar los deshidrocinamaldel'ndos de formulas XI y XII;
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d) hidrogenacion catalttica de los deshidrocinamaldel'ndos preparados en la etapa de procedimiento c), de formulas XI y XII para dar los propanales de formulas I y II,
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siendo el contenido de propanal de formula II menos del 0,3 % en peso referido al total de la masa de los compuestos de formulas I y II, en su caso seguido de una separacion de restos de disolvente, precursores y productos secundarios mediante destilacion,
e) en su caso destilacion final de los propanales de formulas I y II obtenidos en la etapa de procedimiento d) para el empobrecimiento del propanal de formula II.
En la etapa de procedimiento a) del procedimiento segun la invencion se hace reaccionar una mezcla que contiene 4-ferc-butiltolueno de formula III
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con un contenido del 0,5 al 5 % en peso de 3-ferc-butiltolueno de formula IV
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referido al total de la masa de los compuestos de formulas III y IV como material de partida, as^ como los eteres bendlicos de formulas V y VI originados como productos intermedios
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en una solucion electrolftica que comprende metanol, al menos una sal conductora, asf como en su caso un codisolvente o varios codisolventes diferentes mediante metoxilacion electroqmmica anodica para dar los dimetilacetales de las formulas VII y VIII
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La metoxilacion electroqmmica anodica de derivados de tolueno se conoce en principio y se describe por ejemplo en el documento EP 0 638 665 y la bibliograffa alft citada, como por ejemplo en los documentos DE-A 41 06 661 y EP 0 012 240, asf como en los documentos: H. Putter, (2001) Industrial electroorganic chemistry. En: H. Lund, O. Hammerich (ed.) Organic electrochemistry, 4a ed., Marcel Dekker, New York, NY 2001, pag. 1259-1307, asf como P. Loyson, S. Gouws, B. Zeelie, S. Afr. J. chem., 2002, 55, 125-131, y P. Loyson, S. Gouws, B. Barton, M. Ackermann, S. Afr. J. Chem., 2004, 57, 53-56 y la bibliograffa alft citada, estando incluidos en su totalidad en la presente divulgacion los documentos citados, asf como todos los otros documentos citados en la presente solicitud por referencia (= incorporated by reference in their entirety).
La solucion electrolftica contiene en el ambito del procedimiento segun la invencion, junto a las sustancias de partida de formulas III y IV (toluenos) asf como los eteres bendlicos de formulas V y VI originados como productos intermedios, al menos metanol, asf como al menos una sal conductora.
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En las sales conductoras, que pueden estar contenidas en la solucion electrolftica, se trata en general de sales alcalinas, de tetra(alquil-C1 a C6)amonio, preferentemente de tri(alquil-C1 a C6)metilamonio. Como contraiones se contemplan sulfato, hidrogenosulfato, sulfato de alquilo, sulfato de arilo, sulfonato de alquilo, sulfonato de arilo, halogenuros, fosfatos, carbonatos, fosfatos de alquilo, carbonatos de alquilo, nitrato, alcoholatos, tetrafluoroborato o perclorato.
Ademas se contemplan como sales conductoras los acidos derivados de los aniones anteriormente citados, es decir, por ejemplo, acido sulfurico, acidos sulfonicos, asf como acidos carboxflicos.
Junto a ello son apropiados como sales conductoras tambien ftquidos ionicos. Se describen ftquidos ionicos apropiados en "Ionic Liquids in Synthesis", ed. Peter Wasserscheid, Tom Welton, editorial Wiley VCH, 2003, Cap. 1 a 3 asf como en el documento DE-A 102004011427.
Las sales conductoras preferidas en la etapa de procedimiento a) del procedimiento segun la invencion son metilsufato de metiltributilamonio (MTBS), metilsulfato de metiltrietilamonio, metilsulfato de sodio, etanosulfonato sodico y acido sulfurico.
En el ambito de una forma de realizacion preferida de la etapa de procedimiento a) del procedimiento segun la invencion se elige la concentracion de la sal conductora en la solucion electrolftica habitualmente en el intervalo del
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0,1 al 30 por ciento en peso ( % en peso), preferentemente en el intervalo del 0,2 al 10 % en peso, de manera especialmente preferida del 0,25 al 4 % en peso. Todos los datos de % en peso estan referidos al peso total de la solucion electrolftica.
Otra forma de realizacion preferida de la etapa de procedimiento a) del procedimiento segun la invencion se caracteriza porque se lleva a cabo la metoxilacion electroqmmica anodica a una temperatura de la solucion electrolftica en el intervalo de 35 a 70 °C, especialmente en el intervalo de 45 a 60 °C.
Ademas de eso se lleva a cabo la etapa de procedimiento a) del procedimiento segun la invencion preferentemente de tal manera que se lleva a cabo la metoxilacion electroqmmica anodica a una presion absoluta en el intervalo de 0,05 a 10 MPa (500 a 100000 mbar), preferentemente a una presion absoluta en el intervalo de 0,1 a 0,4 MPa (1000 a 4000 mbar).
En su caso se anaden codisolventes habituales a la solucion electrolftica. A este respecto se trata de disolventes inertes habituales en general en la qmmica organica con un alto potencial de oxidacion. Por ejemplo se citanan carbonato de dimetilo o carbonato de propileno. En el ambito de una forma de realizacion preferida se lleva a cabo la etapa de procedimiento a) del procedimiento segun la invencion por ello en presencia de carbonato de dimetilo y/o carbonato de propileno como codisolventes.
Como codisolvente es apropiada de forma general tambien agua, el contenido de agua en el electrolito (=solucion electrolftica) es preferentemente menor igual al 20 % en peso, especialmente menor igual al 10 % en peso, preferentemente menor igual al 5 % en peso, especialmente menor igual al 0,05 % en peso.
En otra forma de realizacion preferida de la etapa de procedimiento a) del procedimiento segun la invencion se usa un electrolito (=solucion electrolftica) cuyo contenido de agua se encuentra habitualmente en el intervalo del 0,001 al 5 % en peso, preferentemente en el intervalo del 0,01 al 1 % en peso, de manera especialmente preferida en el intervalo del 0,01 al 0,5 % en peso. Todos los datos de % en peso estan referidos al peso total de la solucion electrolftica al comienzo de la reaccion.
La presente invencion comprende ademas el reconocimiento de que es ventajoso que el contenido de agua de la solucion electrolftica durante toda la etapa de procedimiento a) sea menor igual al 20 % en peso, especialmente menor igual al 10 % en peso, preferentemente menor igual al 5 % en peso, especialmente menor igual al 0,05 % en peso, especialmente menor igual al 0,01 % en peso.
Los contenidos de agua pueden determinarse mediante diferentes procedimientos conocidos en la bibliograffa. Especialmente apropiada es la titulacion de Karl-Fischer. El agua puede haberse anadido como codisolvente al electrolito, derivarse de una de las sustancias usadas, tales como por ejemplo metanol o acido sulfurico, o introducirse en la smtesis mediante la recirculacion de ferc-butilbenzaldehudo (vease, por ejemplo, la etapa 2.3 del Ejemplo 2). Si se recircula ferc-butilbenzaldehudo a la metoxilacion electroqmmica (etapa a) del procedimiento), tiene lugar asf en el electrolito en medio acido (pH < 7) la acetalizacion del ferc-butilbenzaldehudo para dar el correspondiente ferc-butil-i con liberacion de un equivalente de agua. Preferentemente, el agua que se forma durante la acetalizacion del ferc-butilbenzaldehudo se retira del equilibrio.
La retirada del agua puede conseguirse por destilacion, preferentemente mediante uso de un disolvente y/o agente arrastrador, tal como por ejemplo tolueno o metanol.
Otra posibilidad para retirar el agua del electrolito consiste en el uso de agentes que absorben agua, tales como por ejemplo ortoesteres.
En una forma de realizacion preferida de la invencion, la solucion electrolftica contiene en la etapa de procedimiento a) del 0,1 al 10 % en peso de un ortoester o mezclas de diferentes ortoesteres. Los % en peso se refieren al peso total de la solucion electrolftica.
En una forma de realizacion preferida de la presente invencion, la solucion electrolftica contiene en la etapa de procedimiento a) junto al metanol, al menos una sal conductora, asf como en su caso un codisolvente o varios codisolventes diferentes en un 0,1 a un 10 % en peso referido al peso total de la solucion electrolftica, preferentemente del 0,2 al 5 % en peso, de manera muy especialmente preferida del 0,5 al 5 % en peso de un ortoester o mezclas de diferentes ortoesteres.
Bajo el concepto ortoester se entiende esteres de alquilo y arilo de los acidos ortocarboxflicos libres no conocidos, es decir, compuestos de formula general Ri-C(OR2)3, representando R1 H, restos alquilo C1 a C6 y representando R2 independientemente entre sf a restos alquilo C1 a C6.
Apropiados como ortoesteres son, por ejemplo, el ortoester del acido formico (ortoformiato) (Ri=H) u ortoesteres de acido acetico (ortoacetatos, R-f CH3), asf como mezclas de los mismos.
Apropiados como ortoester del acido formico son, por ejemplo, el ortoester trimetflico del acido formico (Ri=H, R2=CH3) o el ortoester trietflico del acido formico (Ri= H, R2= C2H5)
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Apropiados como ortoester del acido acetico son, por ejemplo, el ortoester trimetilico del acido acetico (Ri= CH3, R2= CH3) o el ortoester trietilico del acido acetico (R-f CH3, R2= C2H5)
Preferentemente se usa el ortoester trimetflico del acido formico (Ri=H, R2=CH3) o el ortoester trimetilico del acido acetico (R1i= CH3, R2= CH3), de manera muy especialmente preferida ortoester trimetilico del acido formico (Ri=H, R2=CH3).
Los esteres metilico y etflico del acido acetico as^ como esteres metilicos y etilicos del acido formico que se forman como productos de acoplamiento a este respecto pueden retirarse a continuacion de la mezcla de reaccion facilmente por destilacion en una etapa siguiente del procedimiento. Se prefiere el uso de ortoester trimetflico del acido formico (ortoformiato de trimetilo, trimetoximetano, CAS 14-73-5).
En una forma de realizacion preferida de la invencion se elige la cantidad de ortoester de tal manera que la relacion molar del ortoester a la suma del terc-butilbenzaldelddo contenido en la solucion electrolftica (mediante adicion o recirculacion) se encuentra en el intervalo de 0,1 hasta 1,5 a 1, preferentemente en el intervalo de 0,1 hasta 1 a 1.
En una forma de realizacion, el ortoester, por ejemplo ortoformiato de trimetilo, se dosifica en porciones y/o de forma continua al electrolito.
Otra posibilidad de retirada del agua del electrolito consiste en el uso de cambiadores ionicos o tamices moleculares. Los cambiadores ionicos, tambien denominados intercambiadores ionicos, y tamices moleculares se conocen como tales. Los tamices moleculares se seleccionan preferentemente de zeolitas naturales y sinteticas, que pueden presentarse en forma de bolitas (perlas), como polvo o varillas. Preferentemente se usa un tamiz molecular de 4 A, de manera especialmente preferida un tamiz molecular de 3 A.
En una forma de realizacion de la presente invencion se mezcla el electrolito de la etapa de procedimiento a) con tamiz molecular o preferentemente cambiador ionico y se deja actuar el tamiz molecular o cambiador ionico sobre el electrolito, por ejemplo al agitar la suspension de tamiz molecular o cambiador ionico en el electrolito, y de hecho de forma prolongada o durante ciertos intervalos. En lugar de agitar se puede tambien remover o bombear, hasta que se consiga un contenido de agua < 0,5 % en peso. Despues de la accion del tamiz molecular o intercambiador ionico sobre el electrolito se requiere separar el tamiz molecular o el cambiador ionico. La separacion puede efectuarse mediante destilacion o decantacion del electrolito o preferentemente mediante filtracion.
En una forma de realizacion de la invencion se seca la solucion electrolftica antes de llevar a cabo la etapa de procedimiento a) a traves de un tamiz molecular, preferentemente a traves de un tamiz molecular 4 A, de manera especialmente preferida a traves de un tamiz molecular 3 A hasta un contenido de agua menor igual al 0,05 % en peso, y el tamiz molecular se separa del electrolito antes de la etapa de procedimiento a) mediante filtracion.
Los tamices moleculares usados para la retirada del agua pueden regenerarse tras la separacion (por ejemplo mediante el flujo de aire caliente o calentando al vado) y usarse de nuevo. Tales procedimientos son conocidos por el experto en la materia.
En el uso de electrolitos con un contenido reducido de agua en la metoxilacion electroqmmica son ventajosos por ejemplo una selectividad mas alta de la reaccion, asf como un gasto de energfa electrica espedfico mas reducido, referido al producto valido (en kg) comparado con el por lo demas identico, electrolito no seco o solo parcialmente.
La etapa de procedimiento a) del procedimiento segun la invencion puede llevarse a cabo en todos los tipos de celdas electrolfticas habituales compartimentadas o sin compartimentar. Puede llevarse a cabo con buen exito tanto de manera discontinua como continua. En el ambito de una forma de realizacion preferida se lleva a cabo la etapa de procedimiento a) del procedimiento segun la invencion de forma continua. Preferentemente se trabaja de forma continua con celdas de circulacion sin compartimentar.
Muy especialmente apropiadas son celdas de brecha capilar o celdas de placas apiladas de conexion bipolar en las que los electrodos estan configurados como placas y dispuestos en planos paralelos (Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 1999 edicion electronica, Sexta Edicion, VCH-Verlag Weinheim, Volumen Electrochemistry, capftulo 3.5 special cell designs, asf como capftulo 5, Organic Electrochemistry, Subcapftulo 5.4.3.2 Cell Design). Como material de electrodo se prefieren metales nobles tales como platino, electrodos de oxidos mixtos, tales como RuOxTiOx (los asf llamados electrodos DSA) o materiales que contienen carbono, tales como electrodos de grafito, carbono vftreo o diamante. De manera muy especialmente preferida se usan electrodos de grafito. En el ambito de una forma de realizacion preferida se lleva a cabo la etapa de procedimiento a) del procedimiento segun la invencion con uso de una celda de placas apiladas.
Las densidades de corriente con las que se lleva a cabo la etapa de procedimiento a), son en general de 1 a 1000 mA/cm2, preferentemente de 10 a 100 mA/cm2. De manera especialmente preferida, la etapa de procedimiento a) del procedimiento segun la invencion se lleva a cabo a densidades de corriente entre 10 y 50 mA/cm2. En general se trabaja a presion normal. Presiones mayores se aplican preferentemente cuando se debe trabajar a temperaturas mas altas, para evitar la ebullicion de los compuestos de partida o del disolvente.
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Como materiales anodicos son apropiados, por ejemplo, metales nobles tales como el platino u oxidos metalicos como el oxido de rutenio u oxido de cromo u oxidos mixtos del tipo RuOx, TiOx as^ como electrodos de diamante. Se prefieren el grafito o electrodos de carbono.
Como materiales catodicos se contemplan, por ejemplo, el hierro, acero, acero inoxidable, mquel, o metales nobles como el platino, asf como grafito o materiales de carbono, asf como electrodos de diamante. Se prefiere el sistema grafito como anodo y catodo asf como grafito como anodo y mquel, acero inoxidable o acero como catodo.
Se prefiere un procedimiento segun la invencion en el que el 4-ferc-butiltolueno de formula III usado en la etapa de procedimiento a) como material de partida presenta un contenido del 2 al 4 % en peso, de manera especialmente preferida del 2,5 al 3,5 % en peso de 3-ferc-butiltolueno de formula IV, referido al total de la masa de los compuestos de formulas III y IV. Junto al 4-ferc-butiltolueno usado, respectivamente, de nuevo como material de partida, pueden tambien anadirse los productos de partida de formulas III y IV que no han reaccionado en la etapa b) del procedimiento y se han recuperado, asf como los eteres de bencilo de formulas V y VI formados como productos intermedios, al 4-ferc-butiltolueno de formula III nuevo, es decir, usado por primera vez en la etapa de procedimiento a), con un contenido del 0,5 al 5, preferentemente del 2 al 4 % en peso, de manera especialmente preferida del 2,5 al 3,5 % en peso de 3-ferc-butiltolueno de formula IV. El contenido de 3-ferc-butiltolueno de formula IV en el 4-ferc- butiltolueno de formula III recuperado en la etapa b) del procedimiento se desvfa habitualmente del contenido de 3- ferc-butiltolueno presente en el 4-ferc-butiltolueno usado de nuevo.
En la etapa b) del procedimiento segun la invencion tiene lugar la hidrolisis de la mezcla de dimetilacetales de formulas VII y VIII formada en la etapa de procedimiento a) para dar los correspondientes benzaldetudos de formulas IX y X
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seguido de un empobrecimiento del benzaldetudo de formula X mediante destilacion.
La hidrolisis de los dimetilacetales de formulas VII y VIII a los correspondientes benzaldetudos de formulas IX y X en presencia de agua en medio acido se conoce en principio y se describe por ejemplo en H. Putter, (2001) Industrial electroorganic chemistry. En: H. Lund, O. Hammerich (ed.) Organic electrochemistry, 4a ed., Marcel Dekker, New York, NY 2001, pag. 1288-1289, o K. Schwetlick, Organikum, 21. Edicion 2001, Wiley-VCH, Weinheim, pag. 182.
El benzaldetudo indeseado de formula X se separa mediante destilacion. Con ello se obtiene preferentemente un benzaldetudo de formula IX, que presenta un contenido de menos del 0,5 % en peso, preferentemente menos del 0,3 % en peso, preferentemente menos del 0,2 % en peso, especialmente menos del 0,1 % en peso del benzaldetudo de formula X, referido al total de la masa de los compuestos de formulas IX y X.
Se prefiere un procedimiento segun la invencion en el que la mezcla de benzaldetudos de formulas IX y X obtenida tras la destilacion en la etapa de procedimiento b) presenta un contenido de menos del 0,1 % en peso del benzaldetudo de formula X, referido al total de la masa de los compuestos de formulas IX y X.
Preferentemente, la primera columna de destilacion usada en la etapa de procedimiento b) presenta mas de 40, especialmente mas de 50 platos teoricos. Las columnas estan equipadas preferentemente con envases de tejido metalico obtenibles en el mercado, tal como pueden obtenerse de comparuas como Montz o Sulzer.
La destilacion en dos etapas preferida puede en principio realizarse tambien al mismo tiempo en una unica columna de pared divisoria. Se prefiere sin embargo una destilacion en la que ambas etapas de destilacion se realizan separadamente entre sf, de manera especialmente preferida en dos columnas de destilacion diferentes, respectivamente adaptadas a los especiales requisitos de separacion.
En la etapa de procedimiento c), la mezcla de los benzaldetudos de formulas IX y X obtenida en la etapa de procedimiento b), conteniendo la mezcla menos del 0,3 % en peso del benzaldehudo de formula X, se hace reaccionar con propanal en condiciones basicas para dar los deshidrocinamaldehudos de formulas XI y XII
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En la etapa de procedimiento d) se hidrogenan cataltticamente los deshidrocinamaldehudos de formulas XI y XII preparados en la etapa de procedimiento c) para dar los propanales de formulas I y II,
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siendo el contenido del propanal de formula II menor del 0,3 % en peso referido al total de la masa de los compuestos de formulas I y II, en su caso seguido de una separacion de restos de disolvente, precursores y productos secundarios mediante destilacion.
En la etapa de procedimiento e) se someten en su caso los propanales de formulas I y II obtenidos en la etapa de procedimiento d) a una destilacion final para el empobrecimiento del propanal de formula II.
Las etapas de procedimiento c) y d) se llevan a cabo habitualmente tal como se describe en el documento WO 2001/027061 o en H. Surburg, J. Panten, Common Fragrance and Flavor Materials, 5. Edicion, Wiley-VCH, Weinheim 2006, pag. 115-117.
Se prefiere un procedimiento segun la invencion en el que en la etapa de procedimiento d) el producto en bruto de la hidrogenacion catalftica se somete a una destilacion para la separacion de restos de disolvente, precursores y productos secundarios.
En caso de que el propanal obtenido de formula I presente todavfa un contenido demasiado alto de propanal de formula II, el contenido de propanal de formula II puede empobrecerse todavfa mas mediante una destilacion final. Una destilacion final tal se lleva a cabo preferentemente en una columna de pared divisoria, como por ejemplo se describe en el documento DE 10223970.
Se prefiere especialmente un procedimiento segun la invencion en el que la mezcla de propanales de formulas I y II obtenida tras la destilacion en la etapa de procedimiento d) o e) presenta un contenido de menos del 0,05 % en peso del propanal de formula II referido al total de la masa de los compuestos de formulas I y II.
Otro objeto de la invencion es tambien un procedimiento para la preparacion de 4-terc-butilbenzaldel'ndo de formula IX
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con un contenido de menos del 0,1 % en peso de 3-terc-butilbenzaldel'ndo de formula X
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referido al total de la masa de los compuestos de formulas IX y X, partiendo de 4-terc-butiltolueno de formula III
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con un contenido del 0,5 al 5 % en peso de 3-terc-butiltolueno de formula IV
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referido al total de la masa de los compuestos de formulas III y IV como material de partida que comprende las etapas de procedimiento:
a) metoxilacion electroqmmica anodica de una mezcla que contiene compuestos de formulas III y IV asf como los eteres bencilicos de formulas V y VI originados como productos intermedios
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para producir los dimetilacetales de formulas VII y VIII
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en una solucion electrolttica que comprende metanol, al menos una sal conductora, asf como en su caso un codisolvente o varios codisolventes diferentes;
b) hidrolisis de la mezcla de dimetilacetales de formulas VII y VIII formada en la etapa de procedimiento a) para dar los correspondientes benzaldetndos de formulas IX y X
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seguido de un empobrecimiento del benzaldetndo de formula X mediante destilacion, llevandose a cabo la destilacion en dos pasos en la etapa de procedimiento b)
al destilar en una primera destilacion mediante una primera columna de destilacion un destilado en la cabeza de la primera columna de destilacion, que contiene en mas del 80 % en peso una mezcla que consiste en productos de partida de formulas III y IV que no han reaccionado, asf como los eteres bendlicos de formulas V y VI originados como productos intermedios en la etapa de procedimiento a) y el benzaldetndo de formula X
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y en una segunda destilacion mediante una segunda columna de destilacion el benzaldetndo de formula IX
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con un contenido de menos del 0,5 % en peso, preferentemente menos del 0,1 % en peso del benzaldetndo de formula X referido al total de la masa de los compuestos de formulas IX y X se separa en la cabeza de la segunda columna de destilacion del fondo de la primera destilacion, y usandose en su caso de nuevo en la etapa de procedimiento a) el destilado obtenido en la cabeza de la primera columna de destilacion, que contiene los
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compuestos de formulas III, IV, V, VI y X, junto con el 4-terc-butiltolueno de formula III usado como material de partida.
Se describieron ya anteriormente formas de realizacion preferidas de la etapa de procedimiento a).
Mientras que el fondo de la segunda destilacion en la etapa de procedimiento b) habitualmente se desecha, se puede anadir el destilado obtenido en la cabeza de la primera columna de destilacion de nuevo parcial o
completamente a la mezcla, que se somete en la etapa de procedimiento a) a la metoxilacion electroqmmica
anodica.
Se prefiere un procedimiento para la preparacion de 4-terc-butilbenzaldehndo de formula IX, usandose el destilado obtenido en la etapa de procedimiento b) en la cabeza de la primera columna de destilacion junto con el 4-ferc-
butiltolueno de formula III usado como material de partida de nuevo en la etapa de procedimiento a).
Al volver a usar en la etapa de procedimiento a) del destilado obtenido en la etapa de procedimiento b) en la cabeza de la primera columna de destilacion se enriquece especialmente el benzaldehndo de formula X indeseado y ademas el eter bendlico de formula VI.
La composicion del destilado obtenido en la cabeza de la primera columna de destilacion puede determinarse, por ejemplo, mediante cromatograffa de gases.
Preferentemente, tras una ejecucion repetida de las etapas de procedimiento a) y b) se desecha una parte de hasta el 50 % en peso, de manera especialmente preferida entre el 1 y el 20 % en peso, especialmente entre el 2 y 7 % en peso del destilado obtenido en la cabeza de la primera columna de destilacion.
De manera especialmente preferida, la parte desechada del destilado consiste en mas del 15 % en peso, especialmente en mas del 20 % en peso, en el eter bendlico de formula VI y en el benzaldehndo de formula X referido a la masa de la fraccion.
Como alternativa puede separarse el benzaldehndo de formula X del destilado que se obtiene en la cabeza de la primera columna de destilacion tambien mediante una transformacion qrnmica en una nueva sustancia, especialmente un solido que se diferencia claramente en sus propiedades ffsicas del resto de componentes lfquidos de formulas III, IV, V y VI.
Ademas se prefiere por ello un procedimiento para la preparacion de 4-terc-butilbenzaldehndo de formula IX, separandose el benzaldehndo de formula X del destilado que se obtiene en la cabeza de la primera columna de destilacion despues de transformacion qrnmica en un solido, de los otros componentes lfquidos del destilado, especialmente los compuestos de formulas III, IV, V y VI, y usandose el destilado purificado en esencia libre de aldehndo junto con el 4-ferc-butiltolueno de formula III usado como material de partida de nuevo en la etapa de procedimiento a).
El experto en la materia conoce de los procedimientos clasicos para la caracterizacion y purificacion de aldehndos lfquidos mediante transformacion de la funcion aldehndo, diferentes derivados, que o son solidos a temperatura ambiente o que poseen un diferente perfil de solubilidad que los componentes lfquidos de formulas III, IV, V y VI. El benzaldehndo de formula X puede transformarse por ejemplo en un derivado de hidrazona, derivado de semicarbazona, oxima, imina o producto de adicion de bisulfito solido a temperatura ambiente, y separarse mediante procedimientos de separacion solido-lfquido conocidos, tales como por ejemplo filtracion o centrifugacion. En el caso del producto de adicion de bisulfito puede separarse este tambien mediante disolucion en agua del resto de componentes lfquidos hidrofobos de formulas III, IV, V y VI.
Se prefiere por tanto especialmente el procedimiento anteriormente descrito para la preparacion de 4-ferc- butilbenzaldetndo de formula IX en el que el benzaldehndo de formula X del destilado que se obtiene en la cabeza de la primera columna de destilacion, mediante transformacion qrnmica en un derivado de hidrazona solido a temperatura ambiente, derivado de semicarbazona, oxima, imina, o producto de adicion de bisulfito, se retira de los otros componentes lfquidos de formulas III, IV, V y VI, y a continuacion se usa de nuevo en la etapa de procedimiento a) el destilado purificado en esencia libre de aldehndo junto con el 4-ferc-butiltolueno de formula III usado como material de partida.
El benzaldehndo de formula IX que se puede obtener segun el procedimiento para la preparacion de 4-terc- butilbenzaldehndo de formula IX anteriormente descrito, que presenta un contenido de menos del 0,1 % en peso del benzaldehndo de formula X referido al total de la masa de los compuestos de formulas IX y X, puede usarse preferentemente en la etapa de procedimiento c) del procedimiento para la preparacion de 2-metil-3-(4-ferc- butilfenil)-propanal de formula I descrito al principio. Con ello las formas de realizacion preferidas en el procedimiento para la preparacion de 4-terc-butilbenzaldehndo de formula IX anteriormente descrito tambien representan formas de realizacion especialmente preferidas en las etapas de procedimiento a) y b) del procedimiento para la preparacion de 2-metil-3-(4-ferc-butilfenil)-propanal de formula I.
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El 3-terc-butilbenzaldehndo de formula X es indeseado como intermedio en la preparacion de 2-metil-3-(4-terc- butilfenil)-propanal. El 3-terc-butilbenzaldehndo de formula X representa, sin embargo, un material de partida valioso para otras smtesis, ya que el patron de sustitucion 1,3 es solo diffcilmente accesible. Su separacion, purificacion y uso o comercializacion con otros fines aumenta con ello la rentabilidad del presente procedimiento en su conjunto.
Mediante la redisociacion del solido que puede obtenerse tras la separacion de los otras componentes lfquidos del destilado es posible obtener el aldehndo de formula X con una pureza de al menos el 80 % en peso.
Un objeto adicional de la presente invencion es por ello tambien un procedimiento para la preparacion del benzaldehndo de formula X
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con una pureza de al menos el 80 % en peso que comprende las etapas de procedimiento:
i) transformacion qrnmica del benzaldehndo de formula X que esta contenido en el destilado que se obtiene en la cabeza de la primera columna de destilacion, como anteriormente se ha descrito, en un solido;
ii) separacion del solido formado en la etapa de procedimiento i) del resto de componentes lfquidos del destilado, especialmente de los compuestos de formulas III, IV, V y VI;
iii) liberacion del benzaldehndo de formula X del solido separado en la etapa de procedimiento ii).
Se prefiere un procedimiento para la preparacion del benzaldehndo de formula X tal como se ha descrito anteriormente, por el que se transforma en la etapa de procedimiento i) el benzaldehndo de formula X en un derivado de hidrazona, derivado de semicarbazona, oxima, imina o producto de adicion de bisulfito solido a temperatura ambiente, por el que se separa en la etapa de procedimiento ii) el derivado de hidrazona, derivado de semicarbazona, oxima, imina o producto de adicion de bisulfito formado en la etapa de procedimiento i) del resto de componentes lfquidos del destilado, especialmente de los compuestos de formulas III, IV, V y VI, y por el que se libera el benzaldehndo de formula X en la etapa de procedimiento iii) a partir del derivado de hidrazona, derivado de semicarbazona, oxima, imina o producto de adicion de bisulfito separado en la etapa de procedimiento ii).
En el caso de la separacion del benzaldehndo de formula X del destilado que, como se describio anteriormente, se obtiene en la cabeza de la primera columna de destilacion, en forma de un derivado de hidrazona, un derivado de semicarbazona, de oxima, de una imina o del producto de adicion de bisulfito, puede tambien procesarse directamente con uno de estos derivados, sin liberar de nuevo el 3-terc-butilbenzaldehndo de formula X de esto. Si el objetivo de la smtesis es, por ejemplo, 3-terc-butilbencilamina, se retira el 3-terc-butilbenzaldel'ndo de formula X de los otros componentes del destilado de la primera columna de destilacion de formulas III, IV, V y VI como imina del 3-terc-butilbenzaldehndo y se reduce la imina del 3-terc-butilbenzaldehndo segun procedimientos habituales hasta dar la 3-terc-butilbencilamina.
El procedimiento segun la invencion para la preparacion de 2-metil-3-(4-terc-butilfenil)-propanal de formula I se caracteriza especialmente por su facil integrabilidad en un procedimiento existente, sin tener que cambiar la base de materias primas, es decir, la pureza del material de partida 4-terc-butiltolueno de formula III, o la ruta de smtesis principal. Tambien se caracteriza el procedimiento segun la invencion para la preparacion de 4-terc- butilbenzaldehndo de formula IX, como se ha descrito anteriormente, por su facil integrabilidad en un procedimiento existente, sin tener que cambiar la base de materias primas o la ruta de smtesis principal.
La destilacion llevada a cabo en la etapa de procedimiento b) del procedimiento segun la invencion para la preparacion de 2-metil-3-(4-terc-butil-fenil)-propanal de formula I y del procedimiento segun la invencion para la preparacion de 4-terc-butilbenzaldehndo de formula IX, especialmente la destilacion en dos pasos, que sirve para el empobrecimiento del 3-terc-butilaldehndo de formula X en la preparacion de 4-terc-butilbenzaldetndo de formula IX en alta pureza, abre un acceso rentable a 2-metil-3-(4-terc-butilfenil)-propanal de formula I de alta pureza, unido a la posibilidad de obtener el 3-terc-butilaldehndo de formula X, de otra manera no facilmente accesible.
La invencion se explica mediante los siguientes ejemplos que, no obstante, no son limitantes de la invencion.
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Ejemplo comparativo 1 - Preparacion de una mezcla que contiene el 98,5 % en peso de 2-metil-3-(4-ferc- butilfenil)-propanal y del 0,7 al 1,5 % en peso de 2-metN-3-(3-ferc-butilfeml)-propanal
Etapa 1.1.- Smtesis de los ferc-butilbenzaldehndo-dimetilacetales (VII) y (VIII):
Una mezcla que consistia en un 22 % en peso de ferc-butiltolueno con un contenido del 96 % en peso de 4-ferc- butiltolueno (III) y el 3 % en peso de 3-ferc-butiltolueno (IV), el 77,5 % en peso de metanol como disolvente y el 0,5 % en peso de acido sulfurico como sal conductora se sometio a electrolisis en un reactor operado de forma continua en la celda de brecha capilar en electrodos de grafito a una temperatura de 45 °C a 60 °C y una densidad de corriente de 42 A/dm2, hasta que se ajusto en la mezcla de reaccion un contenido de aproximadamente el 14 % en peso de 4-ferc-butilbenzaldehndo-dimetilacetal (VII).
Con la ejecucion repetida de la etapa 1.1 se llevo a cabo la electrolisis a temperaturas de 45 °C a 60 °C, ajustandose en la mezcla de reaccion un contenido del 12 al 16 % en peso de 4-ferc-butiibenzaldel'ndo-dimetilacetal (VII).
Etapa 1.2. - Hidrolisis de los ferc-butilbenzaldehudo-dimetilacetales (VII) y (VIII) para dar los ferc-butilbenzaldehudos (IX) y (X) y purificacion por destilacion:
Para el tratamiento se descargo la mezcla de reaccion de forma continua de la celula electrolftica y se completo con mezcla de reaccion fresca, que consistfa en el 22 % en peso de ferc-butiltolueno con un contenido del 96 % en peso de 4-ferc-butiltolueno y el 3 % en peso de 3-ferc-butiltolueno, el 77,5 % en peso de metanol como disolvente y el 0,5 % en peso de acido sulfurico como sal conductora. El disolvente metanol se elimino por destilacion y el acetal en bruto que quedaba se hidrolizo con agua. Tras la separacion de fases se obtuvo un producto en bruto que junto a 4- y 3-ferc-butilbenzaldehndo contema 3- y 4-ferc-butiltolueno todavfa no reaccionado asf como 3- y 4-ferc- butilbencilmetileter como productos intermedios recirculables. El tratamiento por destilacion se llevo a cabo en dos pasos (columna de destilacion 1, columna de destilacion 2). Como columna de destilacion 1 sirvio una columna con buen efecto, con aproximadamente 60 platos teoricos.
En primer lugar se separaron los 3- y 4-ferc-butiltoluenos asf como 3- y 4-ferc-butilbencilmetileteres (V y VI) de menor punto de ebullicion en la cabeza de la columna de destilacion 1 (perfil de temperatura: Tfondo = 158,5 °C, Tcabeza = 142 °C a 3,5 kPa (35 mbar)) y se devolvieron a la electrolisis (vease etapa 1.3.).
El fondo de la columna de destilacion 1, que contema 3-ferc-butilbenzaldelmdo (X), 4-ferc-butilbenzaldelmdo (IX) asf como sustancias de alto punto de ebullicion, se puso en la columna de destilacion 2. En la columna de destilacion 2 se separaron los 4- y 3-ferc-butilbenzaldeh^dos en la cabeza de las impurezas de alto punto de ebullicion y se suministraron a la condensacion con propanal (vease etapa 1.4.). El fondo de destilacion de la columna de destilacion 2 se desecho.
La destilacion se llevo a cabo de tal manera que se obtuvo un ferc-butilbenzaldehudo, que consistfa en un 97 % en peso de 4-ferc-butilbenzaldehndo (IX) y un 1,5 % en peso de 3-ferc-butilbenzaldehndo (X).
Etapa 1.3. - Recirculacion del producto de cabeza de la columna de destilacion 1:
El producto de cabeza originado en la columna de destilacion 1 se recirculo hacia la smtesis (etapa 1.1.).
Etapa 1.4. - Etapas siguientes:
Las siguientes etapas se llevaron a cabo tal y como se describe en el documento WO 2001/027061. Se obtuvo un 2- metil-3-(ferc-butilfenil)-propanal, que contema aproximadamente el 98,5 % en peso de 2-metil-3-(4-ferc-butilfenil)- propanal y aproximadamente el 1,1 % en peso de 2-metil-3-(3-ferc-butilfenil)-propanal.
Con la ejecucion repetida de la smtesis descrita en el ejemplo comparativo 1 se obtuvieron mezclas que respectivamente conteman aproximadamente el 98,5 % en peso de 2-metil-3-(4-ferc-butilfenil)-propanal y entre el 0,7 y el 1,5 % en peso de 2-metil-3-(3-ferc-butilfenil)-propanal.
Ejemplo 2 - Preparacion de 4-ferc-butilbenzaldehido con alta pureza de isomeros
Etapa 2.1. - Smtesis de los ferc-butilbenzaldehudo-dimetilacetales (VII) y (VIII):
La smtesis se llevo a cabo analogamente al Ejemplo comparativo 1, etapa 1.1. Se usaron las mismas sustancias de partida.
Etapa 2.2. - Hidrolisis de los ferc-butilbenzaldehudo-dimetilacetales (VII) y (VIII) para dar los ferc-butilbenzaldehudos (IX) y (X) y purificacion por destilacion:
Para el tratamiento se descargo de forma continua mezcla de reaccion de la celula electrolftica y se completo con mezcla de reaccion fresca. El disolvente se elimino por destilacion y el acetal en bruto que quedaba se hidrolizo con agua. Tras la separacion de fases se obtuvo un producto en bruto que contema junto a 4- y 3-ferc-butilbenzaldehndo 3- y 4-ferc-butiltolueno que todavfa no habfa reaccionado asf como 3- y 4-ferc-butilbencilmetileter como productos
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intermedios que pueden recircularse. El tratamiento por destilacion se llevo a cabo en dos pasos (columna de destilacion 1, columna de destilacion 2). La columna de destilacion 1 es una columna con buen efecto, con aproximadamente 60 platos teoricos.
A continuacion se separaron los 3- y 4-terc-butiltoluenos, 3- y 4-terc-butilbencilmetileter, asf como 3-terc- butilbenzaldehndo de menor punto de ebullicion en la cabeza de la columna de destilacion 1 (perfil de temperatura: Tfondo = 159 °C, Tcabeza = 147 °C a 3,5 kPa (35 mbar)) y se devolvieron a la electrolisis (vease etapa 2.3.), originandose 4-terc-butilbenzaldehndo en el fondo de la columna de destilacion 1.
El fondo de la columna de destilacion 1, que contema especialmente 4-terc-butilbenzaldehndo asf como sustancias con alto punto de ebullicion se puso en la columna de destilacion 2. En la columna de destilacion 2 se separo 4-terc- butilbenzaldehndo (IX) en la cabeza de las impurezas de alto punto de ebullicion y se suministro a la condensacion con propanal (vease etapa 2.4.). El fondo de destilacion de la columna de destilacion 2 se desecho.
La destilacion se llevo a cabo de tal manera que se obtuvo un terc-butilbenzaldehndo, que en un 98-99 % en peso consistfa en 4-terc-butilbenzaldehndo (IX) y en un 0,02 - 0,08 % en peso en 3-terc-butilbenzaldehndo (X).
Etapa 2.3. - Recirculacion del producto de cabeza de la columna de destilacion 1:
El producto de cabeza originado en la columna de destilacion 1 se recirculo hacia la smtesis (etapa 2.1.). Ya que tras ejecucion repetida de las etapas 2.1 y 2.2 el producto recirculado de cabeza de la columna de destilacion 1 contiene cantidades crecientes de 3-terc-butilbenzaldehndo (X) y el 3-terc-butilbenzaldehndo no puede separarse del 4-terc- butilbencilmetileter (V) por destilacion, se separo una parte escasa (2-7 % en peso) del producto de cabeza de la columna de destilacion 1 y se desecho.
Etapa 2.4. - Etapas siguientes:
Las siguientes etapas se llevaron a cabo como se describe en el documento WO 2001/027061. Se obtuvo un 2- metil-3-(terc-butilfenil)-propanal, que consistfa en > 99,0 % en peso en 2-metil-3-(4-terc-butilfenil)-propanal y < 0,05 % en peso en 2-metil-3-(3-terc-butilfenil)-propanal.
Ejemplo 3 - Preparacion de 4-ferc-butilbenzaldehido con alta pureza de isomeros con la sal conductora metilsulfato de metiltributilamonio (MTBS)
Etapa 3.1. - Smtesis de los terc-butilbenzaldehndo-dimetilacetales (VII) y (VIII): una mezcla que consistfa en un 23 % en peso de terc-butiltolueno con un contenido del 96 % en peso de 4-terc-butiltolueno (III) y el 3 % en peso 3-terc- butiltolueno (IV), el 74 % en peso de metanol como disolvente y el 3,0 % en peso de metilsulfato de metiltributilamonio (MTBS) como sal conductora se sometio a electrolisis en un reactor operado de forma continua en la celda de brecha capilar en electrodos de grafito a una temperatura de 45 °C a 60 °C y una densidad de corriente de 22 A/dm2, hasta que se ajusto en la mezcla de reaccion un contenido de aproximadamente el 14 % en peso de 4-terc-butilbenzaldehndo-dimetilacetal (VII).
Con la ejecucion repetida de la etapa 3.1 se llevo a cabo la electrolisis a temperaturas de 45 °C a 60 °C, ajustandose en la mezcla de reaccion un contenido del 12 al 16 % en peso de 4-terc-butilbenzaldehndo-dimetilacetal (VII).
Etapa 3.2. - Hidrolisis de los terc-butilbenzaldehndo-dimetilacetales (VII) y (VIII) para dar los terc-butilbenzaldehndos (IX) y (X) y purificacion por destilacion:
Para el tratamiento se descargo de forma continua mezcla de reaccion de la celda electrolftica y se completo con mezcla de reaccion fresca. El disolvente se elimino por destilacion y para la separacion de la sal conductora MTBS se llevo a cabo una evaporacion total al vacro en una evaporador de capa fina a de 180 °C a 220 °C y de 1 kPa a 2 kPa (10 mbar a 20 mbar). El MTBS que no podfa evaporarse se devolvio a la electrolisis (etapa 3.1.). El acetal en bruto se condenso y se hidrolizo con agua. Tras la separacion de fases se obtuvo un producto en bruto que junto a 4- y 3-terc-butilbenzaldehndo contema 3- y 4-terc-butiltolueno que todavfa no ha reaccionado, asf como 3- y 4-terc- butilbencilmetileter como productos intermedio recirculables. El tratamiento por destilacion se llevo a cabo en dos pasos (columna de destilacion 1, columna de destilacion 2) tal como en la etapa 2.2.
Etapa 3.3. - Recirculacion del producto de cabeza de la columna de destilacion 1 ejecucion como en la etapa 2.3. Etapa 3.4. - Etapas siguientes:
Ejecucion tal como en la etapa 2.4.
Electrolisis discontinua para la preparacion de 4-terc-butilbenzaldehidodimetil-acetal (VII)
Aparataje: celda de flujo no compartimentada con 11 electrodos de grafito circulares (SGL MKUS
F04, separacion: 1 mm, 10 brechas), contenido de celda aproximadamente 3 kg electrolito
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Electrolito: 600 g (20 % en peso) de producto de cabeza de la columna de destilacion 1 (vease etapa
2.3 del Ejemplo 2 (contiene hasta un 20,1 % en peso de 3-ferc-butilbenzaldehndo), 2390 g (79,6 % en peso) de MeOH, 10,5 g de acido sulfurico concentrado (0,35 % en peso, contenido >96 %) asf como un contenido variable de ortoformiato de trimetilo (siempre que no se indique otra cosa)
Electrolisis hasta la conversion total de 4-ferc-butiltolueno (III), determinado mediante cromatograffa
de gases2
Densidad de corriente: 3,4 A dm (siempre que no se indique otra cosa).
Temperatura: 53 °C (siempre que no se indique otra cosa).
El producto de cabeza de la columna de destilacion 1 usado tiene la composicion de los componentes principales mostrada en la Tabla B-1 (datos en % de GC-FI, 600 g de pesada). En el % de GC-FI que falta para el 100 % se trata de componentes secundarios no determinados con mas detalle. Siempre que se haya anadido ortoformiato de trimetilo (TMOF) al electrolito, se redujo el contenido de metanol en el electrolito en el mismo valor, es decir, la suma del contenido de metanol y TMOF en el electrolito es constante. Los % de GC-FI indicados se hacen iguales para el balance de los ensayos al % en peso de GC, de modo que se calculan las partes en peso de los componentes principales dando los valores citados en la tabla B-1. Como punto final de la electrolisis se selecciono la conversion total de 4-ferc-butiltolueno (III) y se determino mediante cromatograffa de gases. La cantidad de carga electrica indicada hasta la conversion total de III se calcula a partir de la duracion de la electrolisis, multiplicado por la intensidad de corriente y el numero de brechas de electrolisis de la celda de brecha capilar usada.
Tras la terminacion de la electrolisis se liberaron del MeOH las descargas electrolfticas por destilacion y el residuo se destilo para la determinacion de los rendimientos. En la tabla B-1 se indican los pesos asf encontrados de los componentes principales, calculados de los cromatogramas de gases de las fracciones individuales de la destilacion.
imagen35
El Ejemplo 4 describe el ensayo de referencia en esta serie de ensayos sin la adicion de ortoformiato de trimetilo (TMOF) al electrolito. La conversion total de III se consigue tras 495 Ah y proporciona 11,2 g de 4-ferc- butilbenzaldehndo (IX) asf como 254,0 g de 4-ferc-butilbenzaldehidodimetilacetal (VII), que puede transformarse por hidrolisis en 4-ferc-butilbenzaldehndo (IX) segun procedimientos ya descritos anteriormente.
El Ejemplo 5 describe la influencia del 1 % en peso de TMOF en el electrolito. La conversion total de III se consigue tras 387 Ah y proporciona 6,9 g de 4-ferc-butilbenzaldehndo (IX) asf como 287 g de 4-ferc- butilbenzaldehidodimetilacetal (VII), que puede transformarse en IX por hidrolisis segun procedimientos descritos anteriormente.
El Ejemplo 6 describe la influencia del 2 % en peso de TMOF en el electrolito. La conversion total de III se consigue tras 333 Ah y proporciona 2,4 g de 4-ferc-butilbenzaldehndo (IX) asf como 320,8 g de 4-ferc- butilbenzaldehidodimetilacetal (VII), que puede transformarse en IX por hidrolisis segun procedimientos descritos anteriormente.
El Ejemplo 7 describe la influencia del 3 % en peso TMOF en el electrolito. La conversion total de III se consigue tras 306 Ah y proporciona 0,8 g de 4-ferc-butilbenzaldehndo (IX) asf como 334,5 g de 4-ferc- butilbenzaldehidodimetilacetal (VII), que puede transformarse en IX por hidrolisis segun procedimientos descritos anteriormente.
El Ejemplo 8 describe la influencia del 3,5 % en peso de TMOF en el electrolito. Esto corresponde con aproximadamente un equivalente molar referido a la cantidad de 3-ferc-butilbenzaldehndo usado en la electrolisis. La conversion total de III se consigue tras 293 Ah y proporciona 0,6 g de 4-ferc-butilbenzaldehndo (IX) asf como 338,0 g de 4-ferc-butilbenzaldehidodimetilacetal (VII), que puede transformarse en IX por hidrolisis segun procedimientos descritos anteriormente.
El Ejemplo 9 describe la influencia del 4 % en peso de TMOF en el electrolito. La conversion total de III se consigue tras 288 Ah y proporciona 0,7 g de 4-ferc-butilbenzaldehndo (IX) asf como 337,5 g de 4-ferc- butilbenzaldehidodimetilacetal (VII), que puede transformarse en IX por hidrolisis segun procedimientos descritos anteriormente.
El Ejemplo 10 describe la influencia del 4,5 % en peso de TMOF en el electrolito. La conversion total de III se
consigue tras 279 Ah y proporciona 0,6 g de 4-ferc-butilbenzaldehudo (IX) asf como 344,1 g de 4-ferc-
butilbenzaldehidodimetilacetal (VII), que puede transformarse en IX por hidrolisis segun procedimientos descritos anteriormente.
5 El Ejemplo 11 describe la influencia del 5,5 % en peso de TMOF en el electrolito. La conversion total de III se consigue tras 279 Ah y proporciona 0,6 g de 4-ferc-butilbenzaldel'ndo (IX), asf como 339,2 g de 4-ferc-
butilbenzaldehidodimetilacetal (VII), que puede transformarse en IX por hidrolisis segun procedimientos descritos anteriormente.
El Ejemplo 12 describe el uso de un electrolito secado anteriormente a traves de un tamiz molecular en la 10 metoxilacion electroqmmica. El electrolito se seco antes del comienzo de la electrolisis a traves de tamiz molecular (30 g de tamiz molecular por 100 g de electrolito) de la comparna Grace (Sylobead 564 C, 3 A, activacion del tamiz molecular a 180 °C/0,3 kPa (3 mbar)) hasta que se alcanzo un contenido de agua <0,05 % en peso. El tamiz molecular se retiro del electrolito mediante filtracion en una atmosfera de gas protector y este reacciono tras la adicion de 9 g adicionales de acido sulfurico concentrado en las condiciones de ensayo citadas anteriormente. La 15 conversion total de III se consigue tras 293 Ah y proporciona 0,7 g de 4-ferc-butilbenzaldel'ndo (IX) asf como 355,6 g de 4-ferc-butilbenzaldehidodimetilacetal (VII), que puede transformarse en IX por hidrolisis segun procedimientos descritos anteriormente.

Claims (15)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Procedimiento para la preparacion de 2-metil-3-(4-ferc-butilfenil)-propanal de formula I
    imagen1
    con un contenido de menos del 0,3 % en peso de 2-metil-3-(3-ferc-butilfenil)-propanal de formula II
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    imagen2
    referido al total de la masa de los compuestos de formulas I y II, partiendo de 4-ferc-butiltolueno de formula III
    imagen3
    con un contenido del 0,5 al 5 % en peso de 3-ferc-butiltolueno de formula IV
    imagen4
    referido al total de la masa de los compuestos de formulas III y IV como material de partida que comprende las etapas de procedimiento:
    a) metoxilacion electroqmmica anodica de una mezcla que contiene los compuestos de formulas III y IV asf como los eteres bendlicos de formulas V y VI que se originan como productos intermedios
    5
    imagen5
    para dar los dimetilacetales de formulas VII y VIII
    imagen6
    en una solucion electrolftica que comprende metanol, al menos una sal conductora asf como en su caso un 20 codisolvente o varios codisolventes distintos;
    b) hidrolisis de la mezcla de los dimetilacetales de formulas VII y VIII formada en la etapa de procedimiento a) para dar los correspondientes benzaldefudos de formulas IX y X
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    seguido de un empobrecimiento del benzaldehndo de formula X mediante destilacion;
    en donde la destilacion se lleva a cabo en dos pasos en la etapa de procedimiento b), al destilarse en una primera destilacion mediante una primera columna de destilacion un destilado en la cabeza de la primera columna de destilacion, que contiene en mas del 80 % en peso una mezcla que consiste en productos de partida que no han reaccionado de formulas III y IV, asf como los eteres bendlicos originados como productos intermedios en la etapa de procedimiento a) de formulas V y VI y el benzaldehndo de formula X
    imagen8
    y en una segunda destilacion mediante una segunda columna de destilacion el benzaldehido de formula IX
    imagen9
    con un contenido de menos del 0,5 % en peso del benzaldehido de formula X, referido al total de la masa de los compuestos de formulas IX y X se separa del fondo de la primera destilacion en la cabeza de la segunda columna de destilacion, y usandose en su caso de nuevo en la etapa de procedimiento a) el destilado obtenido en la cabeza de la primera columna de destilacion, que contiene los compuestos de formulas III, IV, V, VI y X, junto con el 4-ferc-butiltolueno de formula III usado como material de partida;
    c) reaccion de la mezcla de los benzaldehndos de formulas IX y X obtenida en la etapa de procedimiento b), conteniendo la mezcla menos del 0,3 % en peso del benzaldehido de formula X, con propanal en condiciones basicas para dar los deshidrocinamaldehndos de formulas XI y XII;
    imagen10
    d) hidrogenacion catalftica de los deshidrocinamaldetHdos preparados en la etapa de procedimiento c), de formulas XI y XII para dar los propanales de formulas I
    y II,
    imagen11
    siendo el contenido del propanal de formula II menos del 0,3 % en peso referido al total de la masa de los compuestos de formulas I y II, en su caso seguido de una separacion de restos de disolvente, precursores y productos secundarios mediante destilacion;
    e) en su caso destilacion final de los propanales de formulas I y II obtenidos en la etapa de procedimiento d) para el empobrecimiento del propanal de formula II.
  2. 2. Procedimiento segun la reivindicacion 1, presentando el 4-ferc-butiltolueno de formula III usado como material de partida en la etapa de procedimiento a) un contenido del 2 al 4 % en peso de 3-ferc-butiltolueno de formula IV referido al total de la masa de los compuestos de formulas III y IV.
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  3. 3. Procedimiento segun las reivindicaciones 1 o 2, presentando la mezcla de benzaldetudos de formulas IX y X obtenida tras la destilacion en la etapa de procedimiento b) un contenido de menos del 0,1 % en peso del benzaldetudo de formula X referido al total de la masa de los compuestos de formulas IX y X.
  4. 4. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 3, en el que la destilacion se lleva a cabo en dos pasos en la etapa de procedimiento b), al destilarse en una primera destilacion mediante una primera columna de destilacion un destilado en la cabeza de la primera columna de destilacion, que contiene en mas del 80 % en peso una mezcla que consiste en productos de partida que no han reaccionado de formulas III y IV, asf como los eteres bendlicos originados como productos intermedios en la etapa de procedimiento a) de formulas V y VI y el benzaldetudo de formula X
    imagen12
    con un contenido de menos del 0,1 % en peso del benzaldetudo de formula X, referido al total de la masa de los compuestos de formulas IX y X se separa del fondo de la primera destilacion en la cabeza de la segunda columna de destilacion, y usandose en su caso de nuevo en la etapa de procedimiento a) el destilado obtenido en la cabeza de la primera columna de destilacion, que contiene los compuestos de formulas III, IV, V, VI y X, junto con el 4-ferc-butiltolueno de formula III usado como material de partida.
  5. 5. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 4, presentando la mezcla de los propanales de formulas I y II obtenida tras la destilacion en las etapas de procedimiento d) o e) un contenido de menos del 0,05 % en peso del propanal de formula II referido al total de la masa de los compuestos de formulas I y II.
  6. 6. Procedimiento para la preparacion de 4-ferc-butilbenzaldetudo de formula IX
    imagen13
    con un contenido de menos del 0,1 % en peso de 3-ferc-butilbenzaldetudo de formula X
    imagen14
    referido al total de la masa de los compuestos de formulas IX y X, partiendo de 4-ferc-butiltolueno de formula III
    imagen15
    con un contenido del 0,5 al 5 % en peso de 3-ferc-butiltolueno de formula IV
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    imagen16
    referido al total de la masa de los compuestos de formulas III y IV como material de partida que comprende las etapas de procedimiento:
    a) metoxilacion electroqmmica anodica de una mezcla que contiene compuestos de formulas III y IV asf como los eteres bencilicos de formulas V y VI originados como productos intermedios
    imagen17
    para producir los dimetilacetales de formulas VII y VIII
    imagen18
    en una solucion electrolftica que comprende metanol, al menos una sal conductora, asf como en su caso un codisolvente o varios codisolventes diferentes;
    b) hidrolisis de la mezcla de dimetilacetales de formulas VII y VIII formada en la etapa de procedimiento a) para dar los correspondientes benzaldetndos de formulas IX y X
    imagen19
    seguido de un empobrecimiento del benzaldetndo de formula X mediante destilacion,
    llevandose a cabo la destilacion en dos pasos en la etapa de procedimiento b) al destilar en una primera destilacion mediante una primera columna de destilacion un destilado en la cabeza de la primera columna de destilacion, que contiene en mas del 80 % en peso una mezcla que consiste en productos de partida de formulas III y IV que no han reaccionado, asf como los eteres bendlicos de formulas V y VI originados como productos intermedios en la etapa de procedimiento a) y el benzaldetndo de formula X
    imagen20
    y en una segunda destilacion mediante una segunda columna de destilacion el benzaldetndo de formula IX
    imagen21
    con un contenido de menos del 0,5 % en peso, preferentemente menos del 0,1 % en peso del benzaldetndo de formula X referido al total de la masa de los compuestos de formulas IX y X se separa en la cabeza de la segunda columna de destilacion del fondo de la primera destilacion, y usandose en su caso de nuevo en la etapa de procedimiento a) el destilado obtenido en la cabeza de la primera columna de destilacion, que contiene los compuestos de formulas III, IV, V, VI y X, junto con el 4-terc-butiltolueno de formula III usado como material de
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    partida.
  7. 7. Procedimiento segun la reivindicacion 6, usandose el destilado obtenido en la cabeza de la primera columna de destilacion junto con el 4-ferc-butiltolueno de formula III usado como material de partida de nuevo en la etapa de procedimiento a).
  8. 8. Procedimiento segun las reivindicaciones 6 o 7, desechandose una parte de entre el 2 y el 7 % en peso del destilado obtenido en la cabeza de la primera columna de destilacion, consistiendo la parte desechada del destilado en mas del 20 % en peso en el eter bendlico de formula VI y en el benzaldetudo de formula X, referidos a la masa de la fraccion.
  9. 9. Procedimiento segun la reivindicacion 6, separandose el benzaldetudo de formula X del destilado que se obtiene en la cabeza de la primera columna de destilacion tras transformacion qrnmica en un solido de los otros componentes ftquidos del destilado, especialmente de los compuestos de formulas III, IV, V y VI, y usandose a continuacion el destilado en esencia libre de aldehudo junto con el 4-ferc-butiltolueno de formula III usado como material de partida, de nuevo en la etapa de procedimiento a).
  10. 10. Procedimiento segun la reivindicacion 9, haciendose reaccionar el benzaldetudo de formula X mediante transformacion qrnmica para dar un derivado de hidrazona, derivado de semicarbazona, oxima, imina o producto de adicion de bisulfito solidos a temperatura ambiente.
  11. 11. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 5, llevandose a cabo las etapas de procedimiento a) y b) segun una de las reivindicaciones 6 a 10.
  12. 12. Procedimiento para la preparacion del benzaldetudo de formula X
    imagen22
    en una pureza de al menos el 80 % en peso, que comprende las etapas de procedimiento:
    i) transformacion qrnmica en un solido del benzaldetudo de formula X que esta contenido en el destilado que se obtiene en la cabeza de la primera columna de destilacion, de acuerdo con la reivindicacion 6;
    ii) separacion del solido formado en la etapa de procedimiento i) del resto de componentes ftquidos del destilado, especialmente de los compuestos de formulas III, IV, V y VI;
    iii) liberacion del benzaldehfdo de formula X del solido separado en la etapa de procedimiento ii).
  13. 13. Procedimiento segun la reivindicacion 12, transformandose en la etapa de procedimiento i) el benzaldetftdo de formula X en un derivado de hidrazona, derivado de semicarbazona, oxima, imina o producto de adicion de bisulfito solidos a temperatura ambiente, separandose en la etapa de procedimiento ii) el derivado de hidrazona, derivado de semicarbazona, oxima, imina o producto de adicion de bisulfito formados en la etapa de procedimiento i) del resto de componentes ftquidos del destilado, especialmente de los compuestos de formulas III, IV, V y VI, y liberandose el benzaldetftdo de formula X en la etapa de procedimiento iii) a partir del derivado de hidrazona, derivado de semicarbazona, oxima, imina o producto de adicion de bisulfito separados en la etapa de procedimiento ii).
  14. 14. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 11, siendo el contenido en agua de la solucion electrolftica en la etapa de procedimiento a) menor o igual al 20 % en peso, especialmente menor o igual al 10 % en peso, preferentemente menor o igual al 5 % en peso, en especial menor o igual al 0,05 % en peso.
  15. 15. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 11, conteniendo la solucion electrolftica en la etapa de procedimiento a) del 0,1 al 10 % en peso de un ortoester o mezclas de diferentes ortoesteres, usandose preferentemente como ortoester el ortoester del acido formico y/u ortoester de acido acetico.
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