WO2016038033A1 - Verfahren zur herstellung eines aromastoffs - Google Patents

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WO2016038033A1
WO2016038033A1 PCT/EP2015/070492 EP2015070492W WO2016038033A1 WO 2016038033 A1 WO2016038033 A1 WO 2016038033A1 EP 2015070492 W EP2015070492 W EP 2015070492W WO 2016038033 A1 WO2016038033 A1 WO 2016038033A1
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mixture
compound
formula
range
iii
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PCT/EP2015/070492
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Thomas FENLON
Sumana CHATURVEDULA
Dominic RIEDEL
Stefan Rüdenauer
Ralf Pelzer
Pepa Dimitrova
Florina Corina Patcas
Manuel Danz
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Basf Se
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    • C07C51/367—Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by reactions not involving formation of carboxyl groups by introduction of functional groups containing oxygen only in singly bound form
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    • C07C2601/12—Systems containing only non-condensed rings with a six-membered ring
    • C07C2601/14—The ring being saturated

Definitions

  • the present invention relates to a process for the preparation of a compound of the formula
  • Ri is an alkyl radical having 1 to 4 carbon atoms and wherein an intermediate, the compound of formula (I)
  • the present invention relates to a process for the preparation of vanillin via guaiacol as an intermediate.
  • Vanillin (3-methoxy-4-hydroxybenzaldehyde) or ethylvanillin, but also iso-propylvillillin, as examples of a compound of the formula (IV) are among the world's most important aroma chemicals. Vanillin ranks second to food additive, behind aspartame.
  • Vanillin is also used as a fragrance in the perfume industry and as an intermediate in the pharmaceutical industry. Vanillin can be obtained from natural sources such as lignin or ferulic acid, with a significant proportion being produced synthetically. The main part of these synthesis processes is via the intermediate guaiacol (2-methoxyphenol).
  • GB 2 252 556 A discloses a process for the preparation of 2-methoxy and 2-ethoxycyclohexanol, in which cyclohexene with hydrogen peroxide, methanol or ethanol and optionally sulfuric acid in the presence of a Catalyst composition, which is prepared by drying and calcination of a mixture of titanium tetraenolate and silica gel in hexane or ethanol is reacted.
  • a selectivity of 95% for the target product 2-methoxycyclohexanol is achieved only for the preparation of 2-methoxycyclohexanol, but with the disadvantage that in order to achieve this high selectivity, the addition of sulfuric acid to the reaction mixture is required.
  • EG Derouane et al. "Titanium-substituted zeolite beta: an efficient catalyst in the oxy-functionalization of cyclic alkenes using hydrogen peroxide in organic solvents" New J. Chem., 1998, pages 797-799 discloses a process for the preparation of 2-alkoxycyclohexanol in which cyclohexene is reacted with hydrogen peroxide and an alkyl alcohol selected from the group consisting of methanol, ethanol, propanol, isopropyl alcohol and ferf-butanol in the presence of a Ti-Al-beta zeolite catalyst.
  • WO 2014/016146 A1 describes a process for the preparation of vanillin from 1, 2-dihydroxybenzene.
  • CN 103 709 018 A describes the preparation of guaiacol from cyclohexene oxide by reaction with methanol and subsequent dehydrogenation.
  • Ri is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
  • a special zeolitic material of the framework MWW is used as a catalyst, which has a high selectivity with respect to the target product, the compound of formula (I).
  • the present invention relates to a process for the preparation of a compound of the formula (IV)
  • Ri is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, comprising
  • the backbone of the zeolite according to (ii) contains silicon, titanium, boron, oxygen and hydrogen;
  • Ri of the compound of the formula (I) and of the alcohol R-OH is an alkyl radical having 1 to 4 carbon atoms, ie having 1, 2, 3, or 4 carbon atoms. According to (i), it is possible that a mixture of two or more alcohols R ⁇ OH is used, which differ in the alkyl radical R ⁇ .
  • the radical R 1 may be suitably substituted, wherein R 1 may have one or more substituents, which may be, for example, a hydroxy, chlorine, fluorine, bromine, iodine, nitro or amino radical.
  • the alkyl radical R- is an unsubstituted alkyl radical, preferably selected from the group consisting of methyl, ethyl, n-propyl, iso-propyl, n-butyl, iso-butyl, and tert-butyl, more preferably from the group consisting of methyl , Ethyl, n-propyl, and iso-propyl, more preferably from the group consisting of methyl and ethyl. More preferably, R 1 is methyl.
  • composition of the liquid mixture according to (i) is not subject to any particular restriction
  • the molar ratio cyclohexene: F ⁇ OH may be less than, equal to or greater than 1: 1. It is preferred that in the liquid mixture provided according to (i) before the reaction according to (ii), the molar ratio cyclohexene: F ⁇ OH is at most 1: 1.
  • the molar ratio cyclohexene: F ⁇ OH in the according to (i) provided liquid mixture prior to the reaction according to (ii) in the range of 1: 1 to 1: 50, more preferably from 1: 3 to 1: 30, further preferably from 1: 5 to 1:10.
  • a solvent may be included in the liquid mixture provided in (i).
  • a solvent is present, this is preferably selected from the group consisting of C 1 -C 6 -alkylnitriles, ie C 1, C 2 , C 3, C 4, C 5 or C 6 -alkylnitriles, dialkyl ketones of the formula R 2 -CO-R 3 in which R 2 and R 3 are each independently selected from the group consisting of C 1 -C 6 -alkyl, ie C 1, C 2, C 3, C 4, C 5 or C 6 -alkyl, and a mixture of two or more thereof, more preferably selected from the group consisting of C 1 -C 3 -alkynitriles, ie C 1 -, C 2 - or C 3 -alkylnitriles, dialkyl ketones of the formula R 2 -CO-R 3 , where R 2 and R 3 are each independently selected from the group consisting of C1-C3-alkyl, ie C1-, C2- or C3-alkyl, and a mixture of
  • the molar ratio of solvent: cyclohexene may in principle be less than, equal to or greater than 1: 1. It is preferred that in the liquid mixture provided according to (i) before the reaction according to (ii), the molar ratio of solvent: cyclohexene is at least 1: 1. More preferably, the molar ratio of solvent to cyclohexene in the liquid mixture prepared according to (i) before the reaction according to (ii) is in the range from 20: 1 to 1: 1, more preferably from 15: 1 to 1: 1, more preferably from 10: 1 to 1: 1. If the mixture contains as solvent a mixture of two or more solvents, the molar ratio of solvent: cyclohexene refers to the mixture of solvents.
  • the mixture provided according to (i) contains no solvent.
  • the liquid mixture provided according to (i) preferably consists of at least 90% by weight, more preferably at least 95% by weight, more preferably at least 98% by weight, further preferably at least 99% by weight. more preferably at least 99.5% by weight, more preferably at least 99.9% by weight, of cyclohexene, R 1 0, methanol, hydrogen peroxide and optionally water, if hydrogen peroxide is in the form of an aqueous solution as described below; is used.
  • the temperature at which the liquid mixture according to (i) is provided is basically not limited. It is preferable that the liquid mixture according to (i) is provided at a temperature in the range of 5 to 50 ° C, more preferably 10 to 40 ° C, further preferably 15 to 30 ° C.
  • the provision of the liquid mixture according to (i) is not subject to any particular restriction.
  • the liquid mixture according to (i) can be provided by mixing the cyclohexene, the alcohol R 1 OH, the hydrogen peroxide and optionally the solvent in any order. It is preferred to provide the liquid mixture according to (i) by adding the hydrogen peroxide to a mixture containing the cyclohexene, the alcohol R 1 OH and optionally the solvent.
  • the mixture containing the cyclohexene, the alcohol R 1 H and the optional solvent at a temperature in the range of 5 to 50 ° C, more preferably 10 to 40 ° C, further preferably 15 to 30 ° C and when the hydrogen peroxide is added, to maintain the temperature of the resulting mixture suitably within the aforementioned temperature ranges.
  • the hydrogen peroxide is added as a solution in one or more suitable solvents.
  • suitable solvents are, for example, water or organic solvents such as, for example, organic solvents selected from the group consisting of C 1 -C 6 -alcohols, C 1 -C 6 -alkylnitriles, dialkyl ketones of the formula R 2 -CO-R 3 , where R 2 and R 3 are each independently from the group consisting of C1-C6 alkyl, and a mixture of two or more thereof, preferably from the group consisting of C1-C3-alcohols, C1-C3 alkynitriles, dialkyl ketones of the formula R 2 -CO-R 3 , wherein R 2 and R 3 are each independently selected from the group consisting of C 1 -C 3 alkyl, and a mixture of two or more thereof, more preferably selected from the group consisting of methanol, acetonitrile, acetone and a mixture thereof.
  • the hydrogen peroxide is preferably added in the form of a methanolic or aqueous, preferably aqueous solution.
  • the content of the preferred aqueous solution of hydrogen peroxide is not particularly limited, and is preferably in the range of 25 to 75% by weight, more preferably 40 to 70% by weight, based on the total weight of the aqueous solution.
  • the molar ratio of cyclohexene: hydrogen peroxide may be less than, equal to or greater than 1: 1. It is preferred that in the liquid mixture provided according to (i) before the reaction according to (ii) the cyclohexene: hydrogen peroxide molar ratio is at least 1: 1.
  • the mixture provided according to (i) preferably contains no strong non-nucleophilic inorganic acid, preferably no sulfuric acid.
  • the catalyst used in (ii) has a high selectivity with respect to the target product 2-alkoxycyclohexanol.
  • the catalyst used in (ii) is not particularly limited.
  • the zeolitic material of the framework structure MWW has at least one of the following features according to the listed embodiments, including the combinations of embodiments according to the stated dependencies:
  • Zeolitic material of the framework structure MWW wherein the framework of the zeolitic material contains boron and titanium, wherein preferably at least 99 wt .-%, more preferably at least 99.5 wt .-%, more preferably at least 99.9 wt .-% of Skeleton of the zeolitic material of silicon, titanium, boron, oxygen and hydrogen.
  • a zeolitic material according to Embodiment 1 wherein the molar ratio B: Si is in the range of 0.02: 1 to 0.5: 1, preferably 0.05: 1 to 0.15: 1, and the molar ratio of Ti: Si in the range of 0.01: 1 to 0.05: 1, preferably 0.017: 1 to 0.025: 1.
  • a zeolitic material according to embodiment 1 or 2 wherein the zeolitic material is in the calcined state.
  • a zeolitic material according to Embodiment 3 wherein the calcined state of the zeolitic material is achieved by calcining the zeolitic material in its uncalcined state at a temperature in the range of 500 to 700 ° C, more preferably 550 to 700 ° C, more preferably from 600 to 700 ° C, preferably within a period in the range of 0.1 to 24 hours, more preferably from 1 to 18 hours, more preferably from 6 to 12 hours, preferably in an oxygen-containing atmosphere.
  • TOC total organic carbon
  • Spectrum of zeolitic material includes:
  • the ratio of the integral of the range of the first signal to the integral of the range of the third signal preferably in the range of 0.6 to 1, 1, more preferably from 0.7 to 1, 0, more preferably from 0.8 to 0, 9 lies.
  • a zeolitic material according to any of embodiments 1 to 6, wherein the 11 B-NMR spectrum of the zeolitic material comprises:
  • a second signal in the range of 10.0 to 1.0 ppm, preferably with a peak in the range of 6.5 to 5.5 ppm, more preferably 6.2 to 5.8 ppm,
  • a third signal in the range of 1.0 to -7.0 ppm, preferably with a peak in the range of -2.4 to -3.4 ppm, more preferably from -2.7 to -3.1 ppm,
  • the ratio of the integral of the range of the third signal to the integral of the range of the second signal preferably in the range of 1, 00 to 1, 15, more preferably from 1, 05 to 1, 15, more preferably from 1, 10 to 1, 15 lies.
  • BET specific surface area
  • Zeolitic material according to any one of embodiments 1 to 9, wherein the infrared spectrum of the zeolite material has a band at (3748 ⁇ 20) cm "1, a band at (3719 ⁇ 20) cm" 1, a band at (3689 ⁇ 20) cm “ 1 , a band at (3623 ⁇ 20) cm -1 , a band at (3601 ⁇ 20) cm -1, and a band at (3536 ⁇ 20) cm -1 . 1 1.
  • Zeolitic material according to embodiment 11 characterized by an X-ray diffractogram, which additionally peaks at 2 theta angles of (7.0 ⁇ 0.1) °, (8.1 ⁇ 0.1) °, (10.1 ⁇ 0 , 1) °, (14.3 ⁇ 0.1) °, (20.4 ⁇ 0.1) °, (21, 9 ⁇ 0.1) °, (28.9 ⁇ 0.1) °, ( 33.8 ⁇ 0, 1) °, (47.0 ⁇ 0.1) °, (65.4 ⁇ 0.1) °, (66.4 ⁇ 0.1) °.
  • A providing an aqueous synthesis mixture comprising a silicon source, a boron source, a titanium source and a MWW template compound, wherein the temperature of the aqueous synthesis mixture is at most 50 ° C; (b) heating the aqueous synthesis mixture provided according to (a) from the temperature of at most 50 ° C to a temperature in the range of 160 to 190 ° C within a time of at most 24 hours;
  • Framework MWW to give the zeolite of the framework MWW.
  • zeolitic material of embodiment 18 or 19, wherein the aqueous mixture containing the boron source, the titanium source, and the MWW template compound is prepared by adding a mixture containing a portion of the MWW template compound and the silicon source to an aqueous mixture containing a portion of the MWW Templattress and the boron source, wherein the mixture containing a portion of the MWW template compound and the titanium source preferably contains no water.
  • the boron source is selected from the group consisting of boric acid, borates, boron oxide and a mixture of two or more thereof, preferably from the group consisting of boric acid, borates and a mixture thereof, the boron source more preferably boric acid;
  • the titanium source is selected from the group consisting of titanium alkoxides, titanium halides, titanium salts, titanium dioxide and a mixture of two or more thereof, preferably from the group consisting of titanium alkoxides, titanium halides and a mixture thereof, the titanium source more preferably a titanium alkoxide, more preferably titanium tetrabutoxide is;
  • the MWW template compound is selected from the group consisting of piperidine, hexamethyleneimine, N, N, N, N ', N', N'-hexamethyl-1, 5-pentanediammonium salts, 1, 4-bis (N-methylpyrrolidinyl) butane, Octyltrimethylammonium hydroxide, Heptyltrimethylammonium- hydroxide, hexyltrimethylammonium hydroxide and a mixture of two or more thereof, preferably from the group consisting of piperidine, hexamethyleneimine and a mixture thereof, wherein the MWW template compound is more preferably piperidine.
  • the boron source calculated as elemental boron, based on the silicon source, calculated as elemental silicon, in a molar ratio ranging from 0.18: 1 to 5.2: 1, preferably from 0.5: 1 to 3: 1;
  • the titanium source calculated as elemental titanium, based on the silicon source, calculated as elemental silicon, in a molar ratio ranging from 0.005: 1 to 0.15: 1, preferably from 0.01: 1 to 0.1: 1;
  • the MWW template compound based on the silicon source calculated as elemental silicon, in a molar ratio ranging from 0.4: 1 to 4.2: 1, preferably from 0.6: 1 to 2: 1;
  • the water based on the silicon source, calculated as elemental silicon, in a molar ratio in the range of 1: 1 to 30: 1, preferably from 2: 1 to 25: 1.
  • Framework structure MWW preferably at a temperature in the range of 10 to 150 ° C, more preferably from 30 to 130 ° C, preferably in an oxygen-containing atmosphere.
  • a zeolitic material according to any one of embodiments 18 to 34 wherein before (f) the zeolitic material of the framework MWW is not treated with an aqueous solution having a pH of at most 6 as determined by a pH-sensitive glass electrode, and wherein according to Steps (f) and (g) the shaped body containing the zeolitic material of the framework structure MWW is not treated with an aqueous solution having a pH of at most 6, determined by means of a pH-sensitive glass electrode.
  • the mass ratio hydrogen peroxide: zeolitic material of the framework MWW at the beginning of the reaction according to (ii) in the range of 10: 1 to 0.1: 1, preferably from 1: 1 to 0 , 2: 1, more preferably from 0.75: 1 to 0.25: 1.
  • the reaction according to (ii) can generally be carried out according to all suitable process procedures. Thus, for example, a discontinuous procedure in one or more batch reactors or a continuous procedure in one or more, optionally connected in series and / or parallel, continuously operated reactors possible.
  • the implementation of the reaction according to (ii) in a discontinuous procedure is not subject to any particular restriction.
  • a suitable reactor for the reaction according to (ii) for example, a reactor equipped with suitable heating means, a suitable stirrer and a reflux condenser can be used.
  • the reaction according to (ii) is preferably carried out in an open system.
  • the reaction according to (ii) is carried out with suitable agitation of the reaction mixture such as, for example, stirring, wherein the energy input by the agitation during the reaction can be kept substantially constant or changed.
  • the energy input can be suitably selected depending on, for example, the volume of the reaction mixture, the form of the catalyst or the reaction temperature.
  • a zeolitic material having skeleton structure MWW as described above in Embodiments 1 to 15 and 18 to 33 is preferably used.
  • a fixed-bed catalyst is preferably used in the context of the continuous mode of operation, as catalyst (ii) preferably a shaped body as described above in embodiments 16, 17 and 34 to 36, containing the zeolitic material with framework structure MWW and preferably at least one binder material, preferably silica, used.
  • the catalyst loading is preferably in the range of 0.05 to 5 mol / kg / h, more preferably from 0.1 to 4 mol / kg / h, more preferably from 0.2 to 3 mol / kg / h, wherein the catalyst loading is defined as mol (hydrogen peroxide) / kg (zeolitic material of the framework MWW) / h.
  • the mixture according to (i) is preferably provided as a liquid stream which is passed into the one or more reactors where it is subjected to the reaction conditions according to (ii).
  • the individual components of the mixture according to (i) in the form of two or more streams, which may contain the individual components or mixture thereof, into the one or more reactors where the individual streams after the Reactor input to the mixture according to (i) are merged.
  • two or more can be connected in parallel and / or two or more connected in series.
  • One or more intermediate stages can be provided between two reactors connected in series, for example for intermediate removal of desired product.
  • Next can be between two series connected Reactors of one or more of the starting materials cyclohexene, alcohol R 1 OH, hydrogen peroxide and optional solvent can be supplied.
  • the reaction according to (ii) can be carried out using one or more catalysts different from one another and comprising a zeolitic material of the framework MWW and containing B and Ti in the framework.
  • the catalysts may differ, for example, with regard to the chemical composition or the manner of preparation of the zeolitic material of the framework MWW.
  • the catalysts may be used in the case of moldings, for example as regards the properties of the molding, e.g. differ by the geometry of the shaped body, the porosity of the shaped body, the binder content of the shaped body, the binder material or the content of zeolitic material of the framework structure MWW.
  • the reaction according to (ii) is preferably carried out in the presence of a single catalyst according to the invention.
  • the catalyst used is separated from the mixture containing the compound of formula (I). If the reaction is carried out in a continuous procedure, for example in a fixed bed reactor, separation of the catalyst can be dispensed with, since the reaction mixture leaves the reactor and the catalyst remains in the fixed bed reactor.
  • the catalyst which is preferably used in the form of a powder, can be separated by a suitable separation method, for example filtration, ultrafiltration, diafiltration, centrifugation and / or decantation. After separation, the separated catalyst may be subjected to one or more washing steps with one or more suitable washing liquids.
  • washing liquids examples include water, ethers, such as dioxane, for example 1,4-dioxane, alcohols, for example methanol, ethanol, propanol, or a mixture of two or more thereof. Dioxanes are preferably used as washing liquid.
  • the washing step is preferably carried out at a temperature in the range of 10 to 50 ° C, more preferably 15 to 40 ° C, further preferably 20 to 30 ° C.
  • the conversion, the selectivity, or both the conversion and the selectivity which the catalyst according to the invention offers fall below certain values, it is possible to suitably regenerate the catalyst, for example by washing with one or more suitable detergents, or by drying one or more suitable atomic spheres, at one or more suitable temperatures and at one or more suitable pressures, or by calcining in one or more suitable atomic spheres, at one or more suitable temperatures and at one or more suitable pressures, or by a combination of two or more of these measures, each of which may be carried out once or more times within one or more suitable periods.
  • the reaction according to (ii) is preferably carried out at a temperature of the reaction mixture in the range from 40 to 150.degree. C., more preferably from 50 to 125.degree. C., more preferably from 70 to 100.degree.
  • the reaction according to (ii) is preferably carried out, if the reaction is carried out batchwise, for example as a batch reaction, at the boiling point of the liquid mixture, more preferably under reflux.
  • the duration of the reaction according to (ii), the reaction should be carried out batchwise, for example as a batch reaction, in the range of 1 to 12 h, more preferably from 1, 5 to 10 h, more preferably from 2 to 8 h ,
  • the term "at the beginning of the reaction” generally refers to the time at which all starting materials, including the catalyst, are present simultaneously in the reaction mixture and, depending on the temperature, the reaction of the
  • the term "at the beginning of the reaction” generally refers to the time at which the mixture provided according to (i) contacts the catalyst.
  • the molar content of the mixture obtained from the reaction according to (ii) on the compound of the formula (I), based on the sum of the molar contents of the mixture obtained from the reaction according to (ii), of the compounds of the formulas (I) is preferably (Ib), (Ic), (Id) and (le)
  • each of the compounds (Ib), (Ic), (Id) and (le) is present in the mixture obtained according to (ii); Rather, the mixture obtained according to (ii), in addition to the compound (I), only one, only two, only three or all four of the compounds (Ib), (Ic), (Id) and (le).
  • the mixture obtained in (ii) containing the compound of the formula (I) is preferably worked up to separate the compound of the formula (I). If the conversion of hydrogen peroxide during the reaction is not complete, it is preferable to use before Workup to remove the unreacted hydrogen peroxide contained in the mixture, for example by addition of suitable substances, for example by means of quenching to decompose.
  • suitable substances for example by means of quenching to decompose.
  • suitable substances for example, tertiary amines, polyamines, salts of heavy metals such as iron, manganese, cobalt and vanadium, sulfinic acids, mercaptans, dithionites, sulfites and strong acids and bases are suitable for the decomposition of the excess hydrogen peroxide.
  • the decomposition of the excess hydrogen peroxide is preferably carried out by means of an alkali metal or alkaline earth metal sulfite, more preferably alkali metal sulfite, more preferably sodium sulfite.
  • preference is given to at least 95%, more preferably at least 97%, more preferably at least 99%, more preferably at least 99.5%, even more preferably at least 99.9%, of the unreacted hydrogen peroxide from the mixture obtained from the reaction according to (ii) away.
  • a mixture comprising an aqueous phase and an organic phase.
  • all batch methods or continuous methods known to those skilled in the art are applicable.
  • the thus separated organic phase is then used as the mixture obtained in (iii) in (iii).
  • the mixture obtained according to (ii) for example the organic phase separated as described above, in addition to the compound of formula (I), the compound of formula (Ib)
  • the compound of the formula (I) is appropriately separated from the mixture obtained in (ii) to obtain a mixture concentrated with respect to the compound of the formula (I).
  • Suitable separation methods for this separation of the compound of the formula (Ib) are those in which distillative removal is preferred.
  • a mixture concentrated with respect to the compound of the formula (I) which contains at least 95% by weight, preferably more than 95% by weight, for example at least 96% by weight or at least 97% by weight or at least 98% by weight or at least 99% by weight of the compound of the formula (I).
  • the separation of the compound of the formula (Ib) and the separation of the aqueous phase can be carried out in a single step by means of this distillative separation.
  • preferred distillation conditions to be used can be adapted by the skilled person in a simple manner to the particular separation problem, that is, for example, to the boiling points of the compounds of the formulas (I) and (Ib).
  • preferred distillation conditions are for example a bottom temperature in the range of 85 to 95 ° C and a top pressure in the range of 15 to 25 mbar.
  • the mixture obtained by the separation and concentrated with respect to the compound of formula (I) is preferably mixed with water.
  • This aqueous mixture thus obtained is then fed to the dehydrogenation in (iv).
  • the dehydrogenation according to (iv) can in principle be carried out in the mixture obtained according to (iii), preferably in the aqueous mixture obtained according to (iii). It is preferable to suitably bring the mixture obtained according to (iii), preferably the aqueous mixture obtained according to (iii), into the gas phase before the dehydrogenation and to carry out a gas-phase hydrogenation according to (iv). Therefore, it is preferred to evaporate the mixture obtained according to (iii) with respect to the compound of formula (I), preferably the aqueous mixture, before dehydrogenation according to (iv).
  • Preferred temperatures at which this evaporation is carried out are in the range from 175 to 375 ° C, preferably from 225 to 325 ° C, more preferably from 250 to 300 ° C.
  • evaporation it is possible in principle to use any known and known evaporator suitable for this purpose by a person skilled in the art.
  • the thus preferably evaporated mixture is then fed to the dehydrogenation according to (iv), this feed preferably being carried out by means of a carrier gas.
  • Preferred carrier gases are those which are inert or substantially inert during dehydrogenation according to (iv).
  • the carrier gas is selected from the group consisting of hydrogen, nitrogen, argon, carbon monoxide, water vapor and a A mixture of two or more thereof, more preferably selected from the group consisting of hydrogen, nitrogen, argon, carbon monoxide and a mixture of two or more thereof, more preferably selected from the group consisting of hydrogen, nitrogen, argon and a mixture of two or more thereof , Further preferred is a carrier gas which comprises hydrogen and nitrogen and more preferably at least 95% by volume, more preferably at least 98% by volume, more preferably at least 99% by volume of hydrogen and nitrogen. More preferably, the volume ratio nitrogen: hydrogen is in the range from 2: 1 to 20: 1, more preferably in the range from 5: 1 to 10: 1. Preferably both the evaporation and the dehydrogenation are carried out continuously in accordance with the invention.
  • the dehydrogenation is carried out in the presence of a heterogeneous catalyst with which the mixture to be dehydrogenated is contacted.
  • a heterogeneous catalyst with which the mixture to be dehydrogenated is contacted.
  • the heterogeneous catalyst is arranged as a catalyst bed, more preferably as a fixed catalyst bed.
  • the dehydrogenating component of the catalyst used is preferably a dehydrogenating noble metal, which is more preferably selected from the group consisting of Pd, Rh, Pt and a combination of two or more thereof.
  • the dehydrogenating component of the catalyst preferably the dehydrogenating noble metal, is suitably supported.
  • the support material there are no particular limitations, as long as it is ensured that the support material during the dehydrogenation substantially inert or the dehydrogenation favoring behaves.
  • the support material is selected from the group consisting of activated carbon, alumina, silica and a combination of two or more thereof.
  • a catalyst which is preferred according to the present invention comprises activated carbon as the dehydrogenating component Pd and as support material, the content of palladium in the catalyst preferably being in the range from 1 to 10% by weight, more preferably in the range from 2 to 8% by weight, more preferably in Range of 3 to 7% by weight, based in each case on the total mass of the catalyst.
  • a catalyst which is likewise preferred according to the present invention comprises activated carbon as the dehydrogenating component Pd and as support material, the content of the Catalyst on palladium preferably in the range of 0.1 to 5% by weight, more preferably in the range of 0.2 to 3% by weight, more preferably in the range of 0.5 to 2% by weight, based in each case on the total mass of the catalyst.
  • the heterogeneous catalyst is suitably activated prior to dehydrogenation according to (iv). In the context of this activation, it is preferable to purge the catalyst with a gas, preferably at elevated temperature compared to room temperature.
  • the gas used for purging is selected from the group consisting of hydrogen, nitrogen, argon and a mixture of two or more thereof, more preferably from the group consisting of hydrogen, nitrogen, and a mixture thereof.
  • Preferred temperatures at which rinsing occurs are in the range of 300 to 550 ° C, more preferably 350 to 500 ° C, further preferably 375 to 450 ° C. These temperatures are understood to be the temperature of the gas or of the gas mixture with which the catalyst is purged.
  • Rinsing of the catalyst can in principle be done outside the reactor used for dehydrogenation.
  • the catalyst is rinsed in the reactor which is used for dehydrogenation.
  • the catalyst Before or after this rinsing, preferably before rinsing, the catalyst may be suitably washed, washing with an aqueous solution containing a base, preferably a hydroxide, more preferably an alkali metal hydroxide, more preferably potassium hydroxide, being preferred.
  • a base preferably a hydroxide, more preferably an alkali metal hydroxide, more preferably potassium hydroxide
  • the reactor used for dehydrogenation and containing the catalyst with a gas which is preferably selected from the group consisting of nitrogen, argon and a mixture thereof, more preferably nitrogen , more preferably is technical nitrogen.
  • the temperature at which the dehydrogenation according to (iv) is carried out is preferably in the range of 200 to 400 ° C, more preferably 250 to 350 ° C, further preferably 275 to 325 ° C. This temperature is understood to be the temperature of the catalyst used for dehydrogenation. If the catalyst is preferably present as a catalyst bed, more preferably as a fixed catalyst bed, this temperature is understood to be the temperature of the fixed catalyst bed.
  • the compound of the formula (II) is preferably separated before the formylation according to (v) to obtain a mixture concentrated with respect to the compound of the formula (II).
  • Suitable separation methods for this separation of the compound of the formula (II) are suitable, with distillative removal being preferred.
  • a mixture concentrated with respect to the compound of the formula (II) containing at least 95% by weight, preferably more than 95% by weight, for example at least 96% by weight or at least 97% by weight or at least 98% by weight or at least 99% by weight of the compound of formula (II).
  • preferred distillation conditions to be used can be easily adapted by the skilled person to the particular separation problem.
  • preferred distillation conditions are a bottom temperature in the range of 55 to 80 ° C and a top pressure in the range of 0.5 to 5 mbar.
  • the mixture concentrated according to the compound of the formula (II) is separated off at the top of the column.
  • Step M According to (v), the compound of the formula (II) contained in the mixture obtained according to (iv) is formylated to obtain a mixture containing the compound of the formula (IV).
  • this formylation can be carried out according to any suitable method.
  • the present invention relates to the process as described above, wherein the formylation according to (v) comprises: (v-1) reacting the compound of the formula (II) present in the mixture obtained according to (iv) with glyoxylic acid OHC-COOH, preferably in the aqueous phase, to obtain a mixture comprising a compound of the formula (III)
  • the reaction according to (v-1) takes place in the basic medium.
  • the reaction mixture contains a Bronsted base which is preferably selected from the group consisting of alkali metal hydroxides, alkaline earth metal hydroxides and a mixture of two or more thereof, more preferably from the group consisting of alkali metal hydroxides and a mixture of two or more from that. More preferably, the reaction mixture contains sodium hydroxide.
  • an aqueous solution containing glyoxylic acid which more preferably contains a Bronstedt base, which is preferably selected from the group consisting of alkali metal hydroxides, alkaline earth metal hydroxides and a mixture of two or more thereof, more preferably from the group consisting of alkali metal hydroxides and a mixture of two or more thereof, the Bronsted base more preferably comprising sodium hydroxide, more preferably sodium hydroxide.
  • a Bronstedt base which is preferably selected from the group consisting of alkali metal hydroxides, alkaline earth metal hydroxides and a mixture of two or more thereof, more preferably from the group consisting of alkali metal hydroxides and a mixture of two or more thereof, the Bronsted base more preferably comprising sodium hydroxide, more preferably sodium hydroxide.
  • This aqueous solution is then preferably mixed with an aqueous solution containing the mixture obtained according to (iv) and preferably a Bronsted base, which is preferably selected from the group consisting of alkali metal hydroxides, alkaline earth metal hydroxides and a mixture of two or more thereof preferably selected from the group consisting of alkali metal hydroxides and a mixture of two or more thereof, the Bronsted base more preferably comprising sodium hydroxide, more preferably sodium hydroxide.
  • a Bronsted base which is preferably selected from the group consisting of alkali metal hydroxides, alkaline earth metal hydroxides and a mixture of two or more thereof preferably selected from the group consisting of alkali metal hydroxides and a mixture of two or more thereof, the Bronsted base more preferably comprising sodium hydroxide, more preferably sodium hydroxide.
  • the molar ratio of Bronstedt base, more preferably sodium hydroxide, to the sum of the compound of formula (II) and glyoxylic acid in the range of 0.2: 1 to 2: 1, is preferred from 0.5: 1 to 1, 5: 1, more preferably from 0.75: 1 to 1, 25: 1.
  • the reaction according to (v-1) preferably takes place at a temperature of the reaction mixture in the range from 10 to 40 ° C., more preferably in the range from 15 to 35 ° C., more preferably in the range from 20 to 30 ° C. More preferably, the reaction mixture is suitably stirred.
  • the pH of the mixture obtained after the reaction of (v-1) is preferably in the range of 9.5 to 12.5, more preferably 10 to 12, further preferably 10.5 to 11.5.
  • the mixture obtained according to (v-1) is preferably purified in a further step, whereby a mixture is obtained which is concentrated with respect to the compound of formula (III).
  • this purification is carried out so that the resulting mixture purified with respect to the compound of formula (III) is an aqueous mixture. Therefore, the present invention relates to the process as described above, wherein the formylation according to (v) additionally comprises:
  • this purification comprises extraction with one or more suitable organic solvents, more preferably comprising toluene. It is further preferred according to the invention to extract the mixture obtained according to (v-1) with toluene. Preference is given to extracting unreacted compound of the formula (II) from the aqueous phase. The thus separated compound of the formula (II) can then be advantageously recycled to the process according to the invention as starting material for the formylation according to (v). Therefore, the present invention relates to the process as described above, wherein the purification according to (v-2) comprises an extraction, preferably an extraction with an organic solvent, preferably comprising toluene.
  • the pH of the mixture is adjusted to a value in the range of 0.5 to 1.5. It is further preferred that the pH is adjusted to a value in the range from 0.5 to 1.5 in two or more steps, preferably in two steps.
  • the pH of the mixture after this first step is in the range of 4.0 to 5.0.
  • the pH value is understood here as the pH, as determined by the use of a pH-sensitive glass electrode.
  • an aqueous mixture which preferably has a pH in the range of 0.5 to 1.5 and contains the compound of the formula (III).
  • the compound of the formula (III) present in the mixture obtained according to (v-1), preferably according to (v-2), according to the invention is preferably subjected to an oxidative decarboxylation in a further step to give a mixture which comprises the compound of the formula ( IV). Therefore, the present invention relates to the process as described above, wherein the formylation according to (v) additionally comprises:
  • the aqueous mixture obtained according to (v-1), preferably according to (v-2), is mixed with one or more organic solvents, preferably comprising toluene, so that the in (v-3) used mixture containing the compound of formula (III), an aqueous-organic mixture.
  • the oxidative decarboxylation according to (v-3) takes place in the presence of an oxidizing agent. All suitable oxidizing agents can be used in principle.
  • the oxidizing agent is selected from the group consisting of CuO, Pb0 2 , Mn0 2 , Co 3 0 4 , HgO, Ag 2 0, Cu (II) salts, Hg (II) salts, Fe (III) salts, Ni (III) salts, Co (III) salts, chlorates and a mixture of two or more thereof, preferably selected from the group consisting of CuO, MnO 2 , Cu (II) salts, Fe (III) salts and a Mixture of two or more of them. More preferably, the oxidative decarboxylation according to (v-3) takes place in the presence of FeCl 3 as the oxidant.
  • Preferred temperatures at which the oxidative decarboxylation according to (v-3) is carried out are in the range of 60 to 110 ° C, more preferably 70 to 100 ° C, further preferably 80 to 95 ° C. This temperature is understood as the temperature of the reaction mixture.
  • a mixture preferably an aqueous mixture, more preferably an aqueous-organic mixture containing the compound of formula (IV) is obtained.
  • This mixture can in principle be used as such for further reactions, if the compound of the formula (IV) present in the mixture, such as, for example, vanillin, ethylvanillin or isopropylvillillin, serve as an intermediate for subsequent synthesis steps and the aqueous or aqueous-organic mixture for this purpose suitable is. Therefore, the present invention also relates to a mixture containing the compound of formula (IV) which is prepared or preparable according to a method as described above comprising (i) to (v), preferably comprising (i) to (v-3).
  • Step (vi) It is preferred according to the invention to separate off the compound of the formula (IV) from the mixture obtained according to (v), preferably (v-3), in a suitable manner, and thereby to purify it as preferred. Therefore, the present invention also relates to the method as described above, additionally comprising
  • the present invention relates to the process as described above, wherein the mixture obtained according to (v), preferably according to (v-3) comprises water and at least one organic solvent, and wherein (vi) comprises;
  • the aqueous phase separated from the organic phase according to the said preferred process is preferably extracted with an organic solvent, preferably comprising toluene, whereby the compound of the formula (IV) still present in the aqueous phase is converted into an organic phase. It is preferred in this case to carry out the extraction at a temperature of the mixture to be extracted of elevated compared to room temperature, the temperature more preferably in the range of 50 to 95 ° C, more preferably from 60 to 95 ° C, more preferably from 70 to 95 ° C, more preferably from 80 to 95 ° C, more preferably from 85 to 95 ° C.
  • the at least one organic solvent used preferably contains toluene, more preferably it is toluene. Therefore, the present invention also relates to the method as described above, wherein (vi) additionally comprises:
  • this separated organic phase according to (vi-1) or the separated organic phase according to (vi-1) or the combined organic phases according to (vi-1) and (vi-2), containing the compound of formula (IV) is used as such, for example, when the compound of formula (IV) as an intermediate for subsequent Synthesis steps serves.
  • the detergent preferably comprising water, more preferably water. It is preferred that this washing is carried out at a temperature of the detergent in the range of 10 to 40 ° C, preferably from 15 to 35 ° C, more preferably from 20 to 30 ° C. Therefore, the present invention also relates to the method as described above, wherein (vi) additionally comprises:
  • the preferably washed organic phase containing the compound of formula (IV) is used as such, for example, when the compound of formula (IV) serves as an intermediate for subsequent synthetic steps.
  • the compound of the formula (IV) refers to a mixture or a composition which is preferably at least 99% by weight, based on the total weight of the mixture or the composition, of the compound of the Formula (IV) exists.
  • concentration under reduced pressure relative to ambient pressure which is preferably in the range from 1 to 100 mbar, more preferably from 1 to 50 mbar, more preferably from 1 to 10 mbar. Therefore, the present invention also relates to the method as described above, wherein (vi) additionally comprises:
  • Ri is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, comprising
  • the backbone of the zeolite according to (ii) contains silicon, titanium, boron, oxygen and hydrogen;
  • the solvent is selected from the group consisting of C 1 -C 6 -alkylnitriles, dialkylketones of the formula R 2 -CO-R 3 , wherein R 2 and R 3 are each independently selected from the group consisting of C 1 -C 6 -alkyl are selected, and a mixture of two or more thereof, more preferably from the group consisting of C1 -C3 alkynitriles, dialkyl ketones of the formula R 2 -CO-R 3 , wherein R 2 and R 3 are each independently selected from the group consisting of C1 C3 alkyl are selected, and a mixture of two or more thereof.
  • liquid mixture according to (i) is provided by adding the hydrogen peroxide to a mixture containing the cyclohexene, the alcohol F OH and optionally the solvent.
  • zeolite of the framework MWW is preparable or prepared according to a process comprising (a) providing an aqueous synthesis mixture comprising a silicon source, a boron source, a titanium source and an MWW template compound, wherein the
  • Temperature of the aqueous synthesis mixture is at most 50 ° C;
  • a process according to embodiment 33 wherein the mixture obtained from the reaction according to (ii) contains unreacted hydrogen peroxide, and wherein (ii) additionally removing at least 99% of the unreacted hydrogen peroxide from the mixture obtained from the reaction according to (ii) includes.
  • removing the unreacted hydrogen peroxide comprises quenching the unreacted hydrogen peroxide.
  • removing the unreacted hydrogen peroxide comprises quenching the unreacted hydrogen peroxide with sodium sulfite.
  • the separation of the compound of formula (I) from the mixture obtained according to (ii) comprises a distillation whereby the product obtained from the distillation, relative to the compound of formula ( I) concentrated mixture has a content of the compound of formula (I) preferably of at least 90 wt .-%, more preferably of at least 95 wt .-%.
  • the carrier gas comprises a mixture of hydrogen and nitrogen, preferably at least 95% by volume, more preferably at least 98% by volume, of hydrogen and nitrogen.
  • the catalyst is preferably a dehydrogenating noble metal, more preferably a noble metal selected from the group consisting of Pd, Rh, Pt and a Combination of two or more of them.
  • the noble metal is preferably supported on at least one support material, which is preferably selected from the group consisting of activated carbon, alumina, silica, and a combination of two or more thereof.
  • the activation comprises purging the heterogeneous catalyst with a gas, preferably selected from the group consisting of hydrogen, nitrogen, argon, and a mixture of two or more thereof.
  • a gas preferably selected from the group consisting of hydrogen, nitrogen, argon, and a mixture of two or more thereof.
  • the purging with the gas is preferably carried out at a temperature of the gas in the range of 350 to 500 ° C, more preferably 375 to 450 ° C.
  • Catalyst bed is.
  • (vi) additionally comprises: (vi-3) washing the organic phase obtained in (vi-1) or the organic phases obtained in (vi-1) and (vi-2), containing the compound of the formula
  • (vi) additionally comprises: (vi-4) concentrating the organic phase obtained in (vi-1) or the organic phases obtained in (vi-1) and (vi-2), preferably, the organic phase washed according to (vi-3) or the organic phases washed according to (vi-3), with respect to the compound of the formula (IV).
  • Ri is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, obtained or obtainable by a
  • Reference Example 1 Measurement of 11 B solid-state NMR spectra
  • the 11 B solid-state NMR experiments were carried out using a Bruker Avance III spectrometer with 400 MHz 1 H Larmor frequency (Bruker Biospin, Germany). The samples were stored in 4 mm Zr0 2 rotors at 63% relative humidity at room temperature prior to packaging. Measurements were performed at 10 kHz room temperature magic angle spinning
  • the 11 B spectra were measured using a 11 B 15 ° excitation pulse of 1 microsecond ( ⁇ ) pulse width, 11 B Carrier frequency, which corresponds to -4 ppm in the referenced spectrum, and a scan waiting time ("scan-recycle delay") of 1 s.
  • the signals were acquired for 10 ms and accumulated with 5000 scans.
  • the 29 Si solid-state NMR experiments were performed using a Bruker Advance III spectrometer with 400 MHz 1 H Larmor frequency (Bruker Biospin, Germany). The samples were stored in 4 mm Zr0 2 rotors at 63% relative humidity at room temperature prior to packaging. Measurements were performed at 10 kHz room temperature magic angle spinning, and the 29 Si spectra were measured using a 29 Si 90 ° exciter pulse of 5 microseconds ( ⁇ ) pulse width, a 29 Si Carrier frequency, which corresponds to -1 12 ppm in the referenced spectrum, and a scan waiting time ("scan-recycle delay") of 120 s.
  • ⁇ microseconds
  • the signals were for 20 Milliseconds (ms) acquired at 63 kHz high-power proton decoupling and accumulated for at least 16 hours Spectra were performed using a Bruker topspin with 50 Hz exponential line broadening, phase regulation and baseline correction over the entire The spectra were calculated using glycine with a carbonyl peak at 175.67 ppm as a secondary standard versus 1% TMS in CDCl 3 on the unified IUPAC chemical shift scale (Pure Appl Chem, Vol. P. 59).
  • the water adsorption / desorption isotherms were carried out on a VT Instruments VTI SA apparatus which performs a stepwise isotherm program.
  • the experiment consisted of a run or series of runs performed on a sample material placed on the microbalance dish in the apparatus. Before starting the measurement, the residual moisture of the sample was removed by heating the sample to 100 ° C (heating rate 5 K / min) and kept under nitrogen flow for 6 hours. After the drying program, the temperature in the cell was reduced to 25 ° C and kept isothermal during the measurement. The microbalance was calibrated and the weight of the dried sample was adjusted (maximum mass deviation 0.01 wt%). Water uptake by the sample was measured as the increase in weight over the dry sample.
  • an adsorption curve was measured by increasing the relative humidity (expressed as% by weight of water in the atmosphere of the cell) to which the sample was exposed, and measuring the water absorption of the sample as an equilibrium.
  • the relative humidity was increased in increments of 10% by weight from 5% to 85% by weight, and at each step the system controlled the relative humidity and monitored the sample weight until equilibrium conditions were reached after sample 85 % By weight to 5% by weight of relative humidity in 10% by weight increments, and the change in the weight of the sample (water uptake) was monitored and recorded.
  • the FT-IR (Fourier Transform Infrared) measurements were performed on a Nicolet 6700 spectrometer.
  • the powdered material was pressed into a self-supporting compact without the use of any additives.
  • the compact was introduced into a high vacuum cell (HV) housed in the FT-IR instrument.
  • HV high vacuum cell
  • the spectra were recorded at 50 ° C after the cooling of the cell.
  • the spectra were in the range from 4000 to 800 cm" 1 at a resolution of 2 cm "1.
  • Reference Example 5 Measurement of X-ray diffraction spectra The X-ray diffraction spectrum was recorded with a Bruker / AXS D8 Advance Series 2 having a multiple sample changer.
  • Example 1 Preparation of a zeolite of the framework MWW containing boron
  • the mixture had a pH of 11.3.
  • the mixture was transferred to a 2.5 liter autoclave and slowly heated to 170 ° C over 10 hours at a heating rate of about 0.2 K / min, and then this temperature was stirred for 160 hours at a stirring speed of 100 U / min held.
  • the pressure during the reaction ranged from 8.3 to 9 bar.
  • the suspension obtained had a pH of 1 1, 2 on.
  • the suspension was filtered and the filter cake was washed with deionized water until the washings had a pH of less than 10.
  • the filter cake was dried in a drying oven at 120 ° C for 48 hours, and heated at a heating rate of 2 K / min to a temperature of 650 ° C and calcined for 10 h at 650 ° C in an air atmosphere.
  • a colorless powder (101.3 g) was obtained.
  • the powder had a boron content of 1.3% by weight, calculated as elemental boron, a titanium content of 1.3% by weight, calculated as elemental titanium, and a silicon content of 40% by weight, calculated as elemental silicon, on.
  • the total content of hydrocarbons was 0.1% by weight.
  • the water absorption determined according to Reference Example 3 was 13.7% by weight.
  • the 11 B solid-state NMR spectrum of the zeolitic material is shown in FIG.
  • the 29 Si solid-state NMR spectrum of the zeolitic material is shown in FIG.
  • the FT-IR spectrum of the zeolitic material is shown in FIG.
  • the X-ray diffraction spectrum of the zeolitic Material is shown in FIG.
  • the X-ray diffraction spectrum of the zeolitic material also has the following characteristics:
  • Example 2 Preparation of a Pd / C catalyst A solution containing Pd was prepared as follows: 15.80 g of Pd (NO 3 ) 2 solution having a Pd content of 11% by weight was added to demineralized water to give 1: 1 wt Total volume of 136 mL filled. 172 g of SupersorbonO activated carbon (particle size 0.7-1, 0 mm) were soaked in this solution; It was then dried for 16 h at 80 ° C in a drying oven. Subsequently, the catalyst was calcined for 4 h at 400 ° C in a rotary kiln under N 2 stream. The 1 wt% Pd / C catalyst was then doped with KOH.
  • the resulting mixture contained essentially dihydroxycyclohexane.
  • the following distillation conditions were used: external temperature: 100 to 102 ° C; Bottom temperature: 90 to 92 ° C (column heating: 90 ° C); Head temperature: 81 to 82 ° C; Top pressure: 20.0 mbar.
  • a reaction column was charged with 13 mL (5 g) of catalyst (1 wt% Pd on charcoal, prepared according to Example 2 and prewashed with 5 wt% aqueous KOH solution) and packed with quartz rings (30 mL below the catalyst bed, 30 ml over the catalyst bed).
  • the catalyst was activated by purging with a gas mixture of N 2 / H 2 (95: 5) at 400 ° C for 15 min. Thereafter, it was rinsed with H 2 for a further 15 min. After purging with N 2 , the reactor temperature was set at 300 ° C (the reactor temperature is the temperature of the fixed catalyst bed, the measurement of which temperature is via a thermocouple placed radially centered and centered in the fixed catalyst bed).
  • Example 3 An additional evaporator for pre-evaporation of the 2-methoxycyclohexanol feed stream from Example 3 at 275 ° C was connected.
  • the carrier gas used was N 2 (20 L / h) and H 2 (2.5 L / h).
  • the 2-methoxycyclohexanol obtained in Example 3 as a feed stream (25% by weight aqueous solution) was added to the reactor system (pre-evaporator + reactor) at a flow rate of 6 g / h. After 100 hours of continuous operation, a 2-phase product mixture was obtained.
  • the mixture was then extracted with toluene (3 x 300 mL) to remove and recycle unreacted guaiacol.
  • the resulting aqueous phase was further acidified with 97 to 99% by weight H 2 SO 4 (15.4 g, 0.15 mol) until the pH reached about 1.0.
  • An aqueous solution of the mandelic acid derivative of the formula (III) was obtained.
  • This crude solution of the mandelic acid derivative was heated together with toluene (160 mL) to a temperature of 90 ° C. Then, an aqueous 20% by weight FeCl 3 solution (282.4 g) was added over 30 minutes, whereby the red solution turned black. The mixture was then further stirred at 90 ° C for 2 h.
  • FIG. 1 shows the 11 B solid-state NMR spectrum of the zeolite according to Example 1, measured according to Reference Example 1.
  • the x-axis shows the 11 B chemical shift (in ppm) on the Y-axis.
  • Ax is the intensity ( * 10 6 ).
  • the scale markings on the X axis are, from left to right, at 40, 20, 0, -20.
  • the scale markings on the Y axis are, from bottom to top, 0, 1, 2, 3, 4.
  • FIG. 2 shows the 29 Si solid-state NMR spectrum of the zeolite according to Example 1, measured according to Reference Example 2.
  • the X-axis shows the 29 Si chemical shift (in ppm), and the Y axis shows the intensity (FIG. * 10 6 ).
  • the scale marks on the X-axis are, from left to right, at -90, -100, -110, -120, - 130.
  • the scale line marks on the Y axis are, from bottom to top, at 0, 20, 40, 60, 80, 100.
  • Example 3 shows the FT-IR spectrum of the zeolite according to Example 1, measured according to Reference Example 4.
  • the X-axis shows the wavelength (in cm -1 ) on the Y axis.
  • the scale line markings on the X axis are, from left to right, 4000, 3500, 3000, 2500, 2000, 1500.
  • the scale line markings on the Y axis are, from bottom to top, at 0.00, 0.01, 0.02, 0.03, 0.04, 0.05, 0.06, 0.07, 0.08, 0.09, 0.10, 0.1 1, 0.12, 0 , 13, 0.14, 0.15, 0, 16, 0.17, 0.18,
  • the wavenumbers given in the individual peaks are in cm -1 , from left to right, 3748,
  • Example 4 shows the X-ray diffraction pattern (copper K-alpha radiation) of the zeolite according to Example 1, measured according to Reference Example 5.
  • the X-axis shows the degree values (2 theta), the y-axis shows the intensity (Lin (counts )).
  • the X-axis scale markings are, from left to right, 2, 10, 20, 30, 40, 50, 60, and 70.
  • the scale line marks on the Y axis are included, from bottom to top 0 and 3557 Quoted literature
  • Titanium-substituted zeolite beta an efficient catalyst in the oxy-functionalization of cyclic alkenes using hydrogen peroxide in organic solvents, New J. Chem., 1998, pp. 797-799

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Abstract

Verfahren zur Herstellung einer Verbindung der Formel (IV), wobei R1 ein Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen ist, umfassend das Umsetzen von Cyclohexen mit Wasserstoffperoxid und einem Alkohol R1OH in Gegenwart eines Katalysators enthaltend einen Zeolithen der Gerüststruktur MWW, wobei das Gerüst des Zeolithen Silicium, Titan, Bor, Sauerstoff und Wasserstoff enthält.

Description

Verfahren zur Herstellung eines Aromastoffs
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Verbindung der Formel
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wobei Ri ein Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen ist und wobei eine Zwischenstufe, die Verbindung der Formel (I)
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ausgehend von Cyclohexen unter Verwendung von Wasserstoffperoxid und eines Katalysators enthaltend einen Zeolithen der Gerüststruktur MWW hergestellt wird, wobei das Gerüst des Zeolithen gemäß (ii) Silicium, Titan, Bor, Sauerstoff und Wasserstoff enthält. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Vanillin über Guajacol als Zwischenstufe. Vanillin (3-Methoxy-4-hydroxybenzaldehyd) oder Ethylvanillin, aber auch iso-Propylvanillin, als Beispiele für eine Verbindung der Formel (IV) zählen zu den weltweit wichtigsten Aromachemikalien. Vanillin rangiert als Nahrungszusatzstoff an Nummer zwei, hinter Aspartam. Das Haupteinsatzgebiet von Vanillin ist die Nahrungsmittelindustrie, wobei Ethylvanillin als künstlicher Aromastoff tendenziell das Vanillin ersetzt. Vanillin findet auch Verwendung als Duft in der Parfümindustrie und als Zwischenprodukt in der pharmazeutischen Industrie. Vanillin kann aus natürlichen Quellen wie etwa Lignin oder Ferulasäure gewonnen werden, wobei ein signifikanter Anteil synthetisch hergestellt wird. Der Hauptteil dieser Syntheseverfahren läuft über das Zwischenprodukt Guajacol (2-Methoxyphenol).
Daher besteht ein stets Bedürfnis nach ökonomisch vorteilhaften Synthesewegen zur Herstellung von Verbindungen der Formel (IV) wie beispielsweise Vanillin oder Ethylvanillin, insbesondere über die Verbindung der Formel (I), wie beispielsweise 2-Methoxyphenol oder 2- Ethoxyphenol, als Zwischenstufe.
GB 2 252 556 A offenbart ein Verfahren zur Herstellung von 2-Methoxy- und 2- Ethoxycyclohexanol, in welchem Cyclohexen mit Wasserstoffperoxid, Methanol beziehungsweise Ethanol und optional Schwefelsäure in Gegenwart einer Katalysatorzusammensetzung, welche durch Trocknung und Calcinierung einer Mischung von Titantetraenolat und Kieselgel in Hexan oder Ethanol hergestellt wird, umgesetzt wird. Bei diesem Verfahren wird lediglich für die Herstellung von 2-Methoxycyclohexanol eine Selektivität bezüglich des Zielprodukts 2-Methoxycyclohexanol von 95 % erreicht, allerdings mit dem Nachteil, dass zur Erreichung dieser hohen Selektivität die Zugabe von Schwefelsäure zur Reaktionsmischung erforderlich ist.
A. Corma et al., "Activity of Ti-Beta Catalyst for the Selective Oxidation of Alkenes and Alkanes", Journal of Catalysis (1994), Band 145, Seite 151 -158 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von 2-Alkoxycyclohexanol, in welchem Cyclohexen mit Wasserstoffperoxid und einem Alkylalkohol ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Methanol, Ethanol und tert-Butanol in Gegenwart eines Katalysators in Form eines Ti-Al-Beta Zeolithen umgesetzt wird. Dieses Verfahren hat den Nachteil, dass in Bezug auf Wasserstoffperoxid hohe Überschüsse an Cyclohexen und Alkylalkohol eingesetzt werden.
Y. Goa et al., "Catalytic Performance of [Ti, Al]-Beta in the Alkene Epoxidation Controlled by the Postsynthetic Ion Exchange", Journal of Physical Chemistry B 2004, Band 108, Seiten 8401- 841 1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von 2-Methoxycyclohexanol, in welchem Cyclohexen mit Wasserstoffperoxid und Methanol in Gegenwart eines Katalysators in Form eines Ti-Al-Beta Zeolithen umgesetzt wird. Die für dieses Verfahren angegebenen, augenscheinlich hohen Selektivitäten beziehen sich nicht auf das Zielprodukt 2- Methoxycyclohexanol, sondern auf eine Mischung bestehend aus 1 ,2-Cyclohexandiol und 2- Methoxycyclohexanol. E. G. Derouane et al., „Titanium-substituted zeolite beta: an efficient catalyst in the oxy- functionalisation of cyclic alkenes using hydrogen peroxide in organic solvents", New. J. Chem., 1998, Seiten 797-799 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von 2-Alkoxycyclohexanol, in welchem Cyclohexen mit Wasserstoffperoxid und einem Alkylalkohol ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Methanol, Ethanol, Propanol, Isopropylalkohol und ferf-Butanol in Gegenwart eines Katalysators in Form eines Ti-Al-Beta Zeolithen umgesetzt wird.
WO 2014/016146 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Vanillin aus 1 ,2- dihydroxybenzol. CN 103 709 018 A beschreibt die Herstellung von Guajacol aus Cyclohexenoxid durch Umsetzung mit Methanol und anschließender Dehydrierung.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein neues Verfahren zur Herstellung von Verbindungen der allgemeinen Formel (IV)
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wobei Ri ein Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen ist, bereitzustellen.
Insbesondere ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein neues Verfahren zur Herstellung von Verbindungen der allgemeinen Formel (IV)
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wobei ein Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen ist, bereitzustellen, wobei die Verbindung der Formel (IV) über die Zwischenstufe der Formel (I)
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hergestellt wird.
Es wurde überraschend gefunden, dass diese Aufgabe durch ein Verfahren gelöst werden kann, bei dem zur Herstellung der Zwischenstufe, der Verbindung der Formel (I)
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ein spezielles zeolithisches Material der Gerüststruktur MWW als Katalysator eingesetzt wird, welcher eine hohe Selektivität bezüglich des Zielprodukts, der Verbindung der Formel (I), aufweist.
Daher betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Verbindung der Formel (IV)
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wobei Ri ein Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen ist, umfassend
(i) Bereitstellen einer flüssigen Mischung enthaltend Cyclohexen, einen Alkohol R1OH , Wasserstoffperoxid, und optional ein Lösungsmittel;
(ii) Umsetzen des Cyclohexens mit dem Wasserstoffperoxid und dem Alkohol R^OH in der gemäß (i) bereitgestellten Mischung in Gegenwart eines Katalysators enthaltend einen Zeolithen der Gerüststruktur MWW unter Erhalt einer Mischung enthaltend die Verbindung der Formel (I)
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wobei das Gerüst des Zeolithen gemäß (ii) Silicium, Titan, Bor, Sauerstoff und Wasserstoff enthält;
(iii) Abtrennen der Verbindung der Formel (I) aus der gemäß (ii) erhaltenen Mischung unter Erhalt einer bezüglich der Verbindung der Formel (I) aufkonzentrierten Mischung;
(iv) Dehydrieren der in der gemäß (iii) erhaltenen aufkonzentrierten Mischung enthaltenen Verbindung der Formel (I) unter Erhalt einer Mischung enthaltend eine Verbindung der Formel (II)
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(v) Formylierung der in der gemäß (iv) erhaltenen Mischung enthaltenen Verbindung der Formel (I I) unter Erhalt einer Mischung enthaltend die Verbindung der Formel (IV). Schritt (i)
Ri der Verbindung der Formel (I) und des Alkohols R- OH ist ein Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, also mit 1 , 2, 3, oder 4 Kohlenstoffatomen. Gemäß (i) ist es möglich, dass eine Mischung aus zwei oder mehr Alkoholen R^OH eingesetzt wird, die sich im Alkylrest R^ unterscheiden. Grundsätzlich kann der Rest R^ geeignet substituiert sein, wobei R- ein oder mehrere Substituenten aufweisen kann, die beispielsweise ein Hydroxy-, Chlor-, Fluor-, Brom-, lod-, Nitro-, oder Aminorest sein können. Bevorzugt ist der Alkylrest R- ein unsubstituierter Alkylrest, bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Methyl, Ethyl, n-Propyl, iso- Propyl, n-Butyl, iso-Butyl, und tert-Butyl, weiter bevorzugt aus der Gruppe bestehend aus Methyl, Ethyl, n-Propyl, und iso-Propyl, weiter bevorzugt aus der Gruppe bestehend aus Methyl und Ethyl. Weiter bevorzugt ist R^ Methyl.
Die Zusammensetzung der flüssigen Mischung gemäß (i) unterliegt grundsätzlich keiner besonderen Beschränkung Grundsätzlich kann in der gemäß (i) bereitgestellten flüssigen Mischung vor der Umsetzung gemäß (ii) das molare Verhältnis Cyclohexen : F^OH kleiner als, gleich, oder größer als 1 : 1 sein. Es ist bevorzugt, dass in der gemäß (i) bereitgestellten flüssigen Mischung vor der Umsetzung gemäß (ii) das molare Verhältnis Cyclohexen : F^OH höchstens 1 : 1 beträgt. Weiter bevorzugt liegt das molare Verhältnis Cyclohexen : F^OH in der gemäß (i) bereitgestellten flüssigen Mischung vor der Umsetzung gemäß (ii) im Bereich von 1 : 1 bis 1 : 50, weiter bevorzugt von 1 : 3 bis 1 : 30, weiter bevorzugt von 1 : 5 bis 1 : 10. Grundsätzlich kann in der gemäß (i) bereitgestellten flüssigen Mischung ein Lösungsmittel enthalten. Sofern ein Lösungsmittel enthalten ist, ist dieses bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus C1 -C6-Alkylnitrilen, also C1 -, C2, C3-, C4-, C5- oder C6-Alkylnitrilen, Dialkylketonen der Formel R2-CO-R3, worin R2 und R3 jeweils unabhängig voneinander aus der Gruppe bestehend aus C1 -C6-Alkyl, also C1 -, C2, C3-, C4-, C5- oder C6-Alkyl, ausgewählt sind, und einem Gemisch von zwei oder mehr davon, weiter bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus C1 -C3 Alkynitrilen, also C1 -, C2 oder C3-Alkylnitrilen, Dialkylketonen der Formel R2-CO-R3, worin R2 und R3 jeweils unabhängig voneinander aus der Gruppe bestehend aus C1 -C3-Alkyl, also C1-, C2- oder C3-Alkyl, ausgewählt sind, und einem Gemisch von zwei oder mehr davon, weiter bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Acetonitril, Aceton und einem Gemisch davon.
Sofern ein Lösungsmittel enthalten ist, kann in der gemäß (i) bereitgestellten flüssigen Mischung vor der Umsetzung gemäß (ii) das molare Verhältnis Lösungsmittel : Cyclohexen grundsätzlich kleiner als, gleich, oder größer als 1 : 1 sein. Es ist bevorzugt, dass in der gemäß (i) bereitgestellten flüssigen Mischung vor der Umsetzung gemäß (ii) das molare Verhältnis Lösungsmittel : Cyclohexen mindestens 1 : 1 beträgt. Weiter bevorzugt liegt das molare Verhältnis Lösungsmittel : Cyclohexen in der gemäß (i) bereitgestellten flüssigen Mischung vor der Umsetzung gemäß (ii) im Bereich von 20 : 1 bis 1 : 1 , weiter bevorzugt von 15 : 1 bis 1 : 1 , weiter bevorzugt von 10 : 1 bis 1 : 1 . Falls die Mischung als Lösungsmittel ein Gemisch aus zwei oder mehr Lösungsmitteln enthält, bezieht sich das molare Verhältnis Lösungsmittel : Cyclohexen auf das Gemisch der Lösungsmittel.
Bevorzugt enthält die gemäß (i) bereitgestellte Mischung kein Lösungsmittel. In diesem Fall besteht die gemäß (i) bereitgestellten flüssigen Mischung bevorzugt zu mindestens 90 Gew.-%, weiter bevorzugt zu mindestens 95 Gew.-%, weiter bevorzugt zu mindestens 98 Gew.-%, weiter bevorzugt zu mindestens 99 Gew.-%, weiter bevorzugt zu mindestens 99,5 Gew.-%, weiter bevorzugt zu mindestens 99,9 Gew.-% aus Cyclohexen, R^OH, Methanol, Wasserstoffperoxid und gegebenenfalls Wasser, falls Wasserstoffperoxid in Form einer wässrigen Lösung, wie unten beschrieben, eingesetzt wird. Die Temperatur, bei der die flüssige Mischung gemäß (i) bereitgestellt wird, unterliegt grundsätzlich keiner Beschränkung. Es ist bevorzugt, dass die flüssige Mischung gemäß (i) bei einer Temperatur im Bereich von 5 bis 50 °C, weiter bevorzugt von 10 bis 40 °C, weiter bevorzugt von 15 bis 30 °C bereitgestellt wird.
Das Bereitstellen der flüssigen Mischung gemäß (i) unterliegt grundsätzlich keiner besonderen Beschränkung. Beispielsweise kann die flüssige Mischung gemäß (i) durch Mischen des Cyclohexens, des Alkohols R1OH, des Wasserstoffperoxids und optional des Lösungsmittels in beliebiger Reihenfolge bereitgestellt werden. Es ist bevorzugt, die flüssige Mischung gemäß (i) bereitzustellen, indem das Wasserstoffperoxid zu einer Mischung enthaltend das Cyclohexen, den Alkohol R^OH und optional das Lösungsmittel zugegeben wird. Hierbei ist es bevorzugt, die Mischung enthaltend das Cyclohexen, den Alkohol R^H und das optionale Lösungsmittel mit einer Temperatur im Bereich von 5 bis 50 °C, weiter bevorzugt von 10 bis 40 °C, weiter bevorzugt von 15 bis 30 °C vorzulegen und bei der Zugabe des Wasserstoffperoxids die Temperatur der resultierenden Mischung geeignet innerhalb der vorgenannten Temperaturbereiche zu halten.
Bevorzugt wird das Wasserstoffperoxid als Lösung in einem oder mehreren geeigneten Lösungsmitteln zugegeben. Mögliche Lösungsmittel sind beispielsweise Wasser oder organische Lösungsmittel wie beispielsweise organische Lösungsmittel ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C1 -C6-Alkoholen, C1 -C6-Alkylnitrilen, Dialkylketonen der Formel R2- CO-R3, worin R2 und R3 jeweils unabhängig voneinander aus der Gruppe bestehend aus C1 -C6 Alkyl ausgewählt sind, und einem Gemisch von zwei oder mehr davon, bevorzugt aus der Gruppe bestehend aus C1-C3-Alkoholen, C1-C3 Alkynitrilen, Dialkylketonen der Formel R2-CO- R3, worin R2 und R3 jeweils unabhängig voneinander aus der Gruppe bestehend aus C1 -C3 Alkyl ausgewählt sind, und einem Gemisch von zwei oder mehr davon, weiter bevorzugt aus der Gruppe bestehend aus Methanol, Acetonitril, Aceton und einem Gemisch davon. Bevorzugt wird das Wasserstoffperoxid in Form einer methanolischen oder wässrigen, bevorzugt wässrigen Lösung zugegeben. Der Gehalt der bevorzugt wässrigen Lösung an Wasserstoffperoxid unterliegt keinen besonderen Beschränkungen und liegt bevorzugt im Bereich von 25 bis 75 Gew.-%, weiter bevorzugt von 40 bis 70 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der wässrigen Lösung. Grundsätzlich kann in der gemäß (i) bereitgestellten flüssigen Mischung vor der Umsetzung gemäß (ii) das molare Verhältnis Cyclohexen : Wasserstoffperoxid kleiner als, gleich, oder größer als 1 : 1 sein. Es ist bevorzugt, dass in der gemäß (i) bereitgestellten flüssigen Mischung vor der Umsetzung gemäß (ii) das molare Verhältnis Cyclohexen : Wasserstoffperoxid mindestens 1 : 1 beträgt. Weiter bevorzugt liegt das molare Verhältnis Cyclohexen : Wasserstoffperoxid in der gemäß (i) bereitgestellten flüssigen Mischung vor der Umsetzung gemäß (ii) im Bereich von 1 : 1 bis 5 : 1 , weiter bevorzugt von 1 ,5 : 1 bis 4,5 : 1 , weiter bevorzugt von 2 : 1 bis 4 : 1 liegt. Die gemäß (i) bereitgestellte Mischung enthält bevorzugt keine starke nicht-nucleophile anorganische Säure, bevorzugt keine Schwefelsäure.
Schritt (ii) Katalysator
Es wurde überraschend gefunden, dass der in (ii) eingesetzte Katalysator eine hohe Selektivität bezüglich des Zielprodukts 2-Alkoxycyclohexanol aufweist. Der gemäß (ii) eingesetzte Katalysator unterliegt keinen besonderen Beschränkungen. Es ist jedoch bevorzugt, dass das zeolithische Material der Gerüststruktur MWW mindestens eines der folgenden Merkmale gemäß den aufgeführten Ausführungsformen, einschließlich der Kombinationen von Ausführungsformen gemäß den angegebenen Abhängigkeiten, aufweist:
1. Zeolithisches Material der Gerüststruktur MWW, wobei das Gerüst des zeolithischen Materials Bor und Titan enthält, wobei bevorzugt mindestens 99 Gew.-%, weiter bevorzugt mindestens 99,5 Gew.-%, weiter bevorzugt mindestens 99,9 Gew.-% des Gerüsts des zeolithischen Materials aus Silicium, Titan, Bor, Sauerstoff und Wasserstoff bestehen. 2. Zeolithisches Material nach Ausführungsform 1 , wobei das molare Verhältnis B : Si im Bereich von 0,02 : 1 bis 0,5 : 1 , bevorzugt 0,05 : 1 bis 0,15 : 1 liegt und das molare Verhältnis Ti : Si im Bereich von 0,01 : 1 bis 0,05 : 1 , bevorzugt 0,017 : 1 bis 0,025 : 1 liegt. 3. Zeolithisches Material nach Ausführungsform 1 oder 2, wobei das zeolithische Material in calciniertem Zustand vorliegt.
4. Zeolithisches Material nach Ausführungsform 3, wobei der calcinierte Zustand des zeolithischen Materials erreicht wird durch Calcinieren des zeolithischen Materials in seinem nicht-calcinierten Zustand bei einer Temperatur im Bereich von 500 bis 700 °C, bevorzugt von 550 bis 700 °C, weiter bevorzugt von 600 bis 700 °C, bevorzugt innerhalb eines Zeitraums im Bereich von 0,1 bis 24 h, weiter bevorzugt von 1 bis 18 h, weiter bevorzugt von 6 bis 12 h, bevorzugt in einer Sauerstoff enthaltenden Atmosphäre. Zeolithisches Material nach einer der Ausführungsformen 1 bis 4 mit einem Gehalt an MWW-Templatverbindung von höchstens 0,5 Gew.-%, bevorzugt von höchstens 0,2 Gew.-%, weiter bevorzugt von höchstens 0,1 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Zeolithen und berechnet als total organic carbon (TOC)-Gehalt des calcinierten zeolithischen Materials.
Zeolithisches Material nach einer der Ausführungsformen 1 bis 5, wobei das 29Si-NMR
Spektrum des zeolithischen Materials umfasst:
ein erstes Signal im Bereich von -95,0 bis -105,0 ppm,
ein zweites Signal im Bereich von -105,0 bis -1 15,0 ppm,
ein drittes Signal im Bereich von -1 15,0 bis -125,0 ppm,
wobei das Verhältnis des Integrals des Bereichs des ersten Signals zu dem Integral des Bereichs des dritten Signals bevorzugt im Bereich von 0,6 bis 1 ,1 , weiter bevorzugt von 0,7 bis 1 ,0, weiter bevorzugt von 0,8 bis 0,9 liegt.
Zeolithisches Material nach einer der Ausführungsformen 1 bis 6, wobei das 11B-NMR Spektrum des zeolithischen Materials umfasst:
ein erstes Signal im Bereich von 20,0 bis 10,0 ppm,
ein zweites Signal im Bereich von 10,0 bis 1 ,0 ppm, bevorzugt mit einem Peak im Bereich von 6,5 bis 5,5 ppm, weiter bevorzugt von 6,2 bis 5,8 ppm,
ein drittes Signal im Bereich von 1 ,0 bis -7,0 ppm, bevorzugt mit einem Peak im Bereich von -2,4 bis -3,4 ppm, weiter bevorzugt von -2,7 bis -3,1 ppm,
ein viertes Signal im Bereich von -7,0 bis -16,0 ppm,
wobei das Verhältnis des Integrals des Bereichs des dritten Signal zu dem Integral des Bereichs des zweiten Signals bevorzugt im Bereich von 1 ,00 bis 1 ,15, weiter bevorzugt von 1 ,05 bis 1 ,15, weiter bevorzugt von 1 ,10 bis 1 ,15 liegt.
Zeolithisches Material nach einer der Ausführungsformen 1 bis 7 mit einer Wasseraufnahme im Bereich von 12,0 bis 16,0 Gew.-%, bevorzugt von 12,0 bis 15 Gew.- %, weiter bevorzugt von 12 bis 14 Gew.-%.
Zeolithisches Material nach einer der Ausführungsformen 1 bis 8 mit einer spezifischen Oberfläche (BET) im Bereich von 400 bis 500 m2/g, bevorzugt von 410 bis 490 m2/g, weiter bevorzugt von 420 bis 480 m2/g, bestimmt gemäß DIN 66131.
Zeolithisches Material nach einer der Ausführungsformen 1 bis 9, wobei das Infrarotspektrum des zeolithischen Materials eine Bande bei (3748 ± 20) cm"1, eine Bande bei (3719 ± 20) cm"1, eine Bande bei (3689 ± 20) cm"1, eine Bande bei (3623 ± 20) cm"1 , eine Bande bei (3601 ± 20) cm"1 und eine Bande bei (3536 ± 20) cm"1 umfasst. 1 1. Zeolithisches Material nach einer der Ausführungsformen 1 bis 10, gekennzeichnet durch ein Röntgendiffraktogramm, das Peaks bei 2 Theta-Winkeln von (7,2 ± 0,1 )°, (14,5 ± 0, 1 )°, (22,1 ± 0,1 )°, (22,7 ± 0,1 )°, (23,0 ± 0, 1 )°, (24,0 ± 0,1 )°, (25,3 ± 0,1 )°, (26,3 ± 0,1 )°, (27,3 ± 0,1 )°, (28,1 ± 0, 1 )° aufweist.
12. Zeolithisches Material nach Ausführungsform 11 , gekennzeichnet durch ein Röntgendiffraktogramm, das zusätzlich Peaks bei 2 Theta-Winkeln von (7,0 ± 0,1 )°, (8,1 ± 0,1 )°, (10,1 ± 0,1 )°, (14,3 ± 0,1 )°, (20,4 ± 0,1 )°, (21 ,9 ± 0,1 )°, (28,9 ± 0,1 )°, (33,8 ± 0, 1 )°, (47,0 ± 0,1 )°, (65,4 ± 0, 1 )°, (66,4 ± 0, 1 )° aufweist.
13. Zeolithisches Material nach einer der Ausführungsformen 1 bis 12 mit eine Bor-Gehalt, berechnet als elementares Bor, im Bereich von 0,9 bis 2,2 Gew.-%, bevorzugt von 1 ,0 bis 2,0 Gew.-%, weiter bevorzugt von 1 ,1 bis 1 ,8 Gew.-%, weiter bevorzugt von 1 ,2 bis 1 ,6 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des zeolithischen Materials.
14. Zeolithisches Material nach einer der Ausführungsformen 1 bis 13 mit einem Titan-Gehalt, berechnet als elementares Titan, im Bereich von 0,9 bis 3 Gew.-%, bevorzugt von 1 ,0 bis 2,0 Gew.-%, weiter bevorzugt von 1 ,1 bis 1 ,8 Gew.-%, weiter bevorzugt von 1 ,2 bis 1 ,6 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des zeolithischen Materials.
15. Zeolithisches Material nach einer der Ausführungsformen 1 bis 14 mit einem Bor-Gehalt, berechnet als elementares Bor, im Bereich von 1 ,2 bis 1 ,5 Gew.-% und einem Titan- Gehalt, berechnet als elementares Titan, im Bereich von 1 ,2 bis 1 ,5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des zeolithischen Materials.
16. Zeolithisches Material nach einer der Ausführungsformen 1 bis 15, enthalten in einem Formkörper. 17. Zeolithisches Material nach Ausführungsform 16, wobei der Formkörper zusätzlich mindestens ein Bindermaterial, bevorzugt Siliciumdioxid, enthält.
18. Zeolithisches Material nach einer der Ausführungsformen 1 bis 17, herstellbar oder hergestellt gemäß einem Verfahren umfassend
(a) Bereitstellen einer wässrigen Synthesemischung enthaltend eine Siliciumquelle, eine Borquelle, eine Titanquelle und eine MWW-Templatverbindung, wobei die Temperatur der wässrigen Synthesemischung höchstens 50 °C beträgt; (b) Aufheizen der gemäß (a) bereitgestellten wässrigen Synthesemischung von der Temperatur von höchstens 50 °C auf eine Temperatur im Bereich von 160 bis 190 °C innerhalb einer Zeit von höchstens 24 h;
(c) Unterwerfen der Synthesemischung gemäß (b) hydrothermalen Synthesebedingungen unter Eigendruck in einem geschlossenen System bei einer
Temperatur im Bereich von 160 bis 190 °C unter Erhalt eines Vorläufers des Zeolithen der Gerüststruktur MWW in seiner Mutterlauge;
(d) Abtrennen des Vorläufers des Zeolithen der Gerüststruktur MWW von seiner Mutterlauge;
(e) Calcinieren des gemäß (d) abgetrennten Vorläufers des Zeolithen der
Gerüststruktur MWW unter Erhalt des Zeolithen der Gerüststruktur MWW.
19. Zeolithisches Material nach Ausführungsform 18, wobei die gemäß (a) bereitgestellte wässrige Synthesemischung hergestellt wird durch Zugeben der Siliciumquelle zu einer wässrigen Mischung enthaltend die Borquelle, die Titanquelle und die MWW-
Templatverbindung.
20. Zeolithisches Material nach Ausführungsform 18 oder 19, wobei die wässrige Mischung enthaltend die Borquelle, die Titanquelle und die MWW-Templatverbindung hergestellt wird durch Zugeben einer Mischung enthaltend einen Teil der MWW-Templatverbindung und die Siliciumquelle zu einer wässrigen Mischung enthaltend einen Teil der MWW- Templatverbindung und die Borquelle, wobei die Mischung enthaltend einen Teil der MWW-Templatverbindung und der Titanquelle bevorzugt kein Wasser enthält. 21. Zeolithisches Material nach einer der Ausführungsformen 18 bis 20, wobei die wässrige Synthesemischung nach Zugeben der Siliciumquelle bei einer Temperatur von höchstens 50 °C für einen Zeitraum im Bereich von 45 bis 180 min, bevorzugt von 60 bis 120 min, weiter bevorzugt von 80 bis 100 min, gerührt wird. 22. Zeolithisches Material nach einer der Ausführungsformen 18 bis 21 , wobei gemäß (a) die Siliciumquelle ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus pyrogenem Siliciumdioxid, kolloidalen Siliciumdioxid, Siliciumalkoxiden, und einem Gemisch aus zwei oder mehr davon, bevorzugt aus der Gruppe bestehend aus pyrogenem Siliciumdioxid, kolloidalen Siliciumdioxid und einem Gemisch davon, wobei die Siliciumquelle weiter bevorzugt pyrogenes Siliciumdioxid ist;
die Borquelle ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Borsäure, Boraten, Boroxid und einem Gemisch aus zwei oder mehr davon, bevorzugt aus der Gruppe bestehend aus Borsäure, Boraten und einem Gemisch davon, wobei die Borquelle weiter bevorzugt Borsäure ist; die Titanquelle ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Titanalkoxiden, Titanhalogeniden, Titansalzen, Titandioxid und einem Gemisch aus zwei oder mehr davon, bevorzugt aus der Gruppe bestehend aus Titanalkoxiden, Titanhalogeniden und einem Gemisch davon, wobei die Titanquelle weiter bevorzugt ein Titanalkoxid, weiter bevorzugt Titantetrabutoxid ist;
die MWW-Templatverbindung ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Piperidin, Hexamethylenimin, N,N,N,N',N',N'-Hexamethyl-1 ,5-pentandiammoniumsalzen, 1 ,4-bis(N- Methylpyrrolidinyl)butan, Octyltrimethylammoniumhydroxid, Heptyltrimethylammonium- hydroxid, Hexyltrimethylammoniumhydroxid und einem Gemisch aus zwei oder mehr davon, bevorzugt aus der Gruppe bestehend aus Piperidin, Hexamethylenimin und einem Gemisch davon, wobei die MWW-Templatverbindung weiter bevorzugt Piperidin ist.
Zeolithisches Material nach einer der Ausführungsformen 18 bis 22, wobei die wässrige Synthesemischung enthält:
die Borquelle, berechnet als elementares Bor, bezogen auf die Siliciumquelle, berechnet als elementares Silicium, in einem Molverhältnis im Bereich von 0, 18 : 1 bis 5,2 : 1 , bevorzugt von 0,5 : 1 bis 3 : 1 ;
die Titanquelle, berechnet als elementares Titan, bezogen auf die Siliciumquelle, berechnet als elementares Silicium, in einem Molverhältnis im Bereich von 0,005 : 1 bis 0,15 : 1 , bevorzugt von 0,01 : 1 bis 0,1 : 1 ;
die MWW-Templatverbindung bezogen auf die Siliciumquelle, berechnet als elementares Silicium, in einem Molverhältnis im Bereich von 0,4 : 1 bis 4,2 : 1 , bevorzugt von 0,6 : 1 bis 2 : 1 ;
das Wasser, bezogen auf die Siliciumquelle, berechnet als elementares Silicium, in einem Molverhältnis im Bereich von 1 : 1 bis 30 : 1 , bevorzugt von 2 : 1 bis 25 : 1.
Zeolithisches Material nach einer der Ausführungsformen 18 bis 23, wobei die gemäß (a) bereitgestellte wässrige Synthesemischung einen pH im Bereich von 10 bis 13, bevorzugt von 10,5 bis 12,5, weiter bevorzugt von 1 1 bis 12, bestimmt mittels einer pH-sensitiven Glaselektrode, aufweist.
Zeolithisches Material nach einer der Ausführungsformen 18 bis 24, wobei in (b) das Aufheizen der gemäß (a) bereitgestellten wässrigen Synthesemischung von der Temperatur von höchstens 50 °C auf eine Temperatur im Bereich von 160 bis 190 °C innerhalb eines Zeitraums im Bereich von 2 bis 18 h, bevorzugt von 4 bis 14 h, weiter bevorzugt von 8 bis 12 h durchgeführt wird, bevorzugt unter Rühren. 26. Zeolithisches Material nach einer der Ausführungsformen 18 bis 25, wobei in (b) die gemäß (a) bereitgestellte Mischung kontinuierlich von der Temperatur von höchstens 50 °C auf eine Temperatur im Bereich von 160 bis 190 °C geheizt wird. 27. Zeolithisches Material nach einer der Ausführungsformen 18 bis 26, wobei in (c) die Synthesemischung hydrothermalen Synthesebedingungen unter Eigendruck für einen Zeitraum im Bereich von 80 bis 200 h, bevorzugt von 100 bis 180 h, weiter bevorzugt von 120 bis 160 h, unterworfen wird, bevorzugt unter zumindest zeitweisem Rühren. 28. Zeolithisches Material nach einer der Ausführungsformen 18 bis 27, wobei das Abtrennen gemäß (d) umfasst
(d.1 ) Waschen des Vorläufers des zeolithischen Materials der Gerüststruktur MWW, bevorzugt mit Wasser, bis das zum Waschen verwendete Wasser einen pH von weniger als 10, bestimmt mittels einer pH-sensitiven Glaselektrode, aufweist;
(d.2) Trocknen des gewaschenen Vorläufers des zeolithischen Materials der
Gerüststruktur MWW, bevorzugt bei einer Temperatur im Bereich von 10 bis 150 °C, weiter bevorzugt von 30 bis 130 °C, bevorzugt in einer Sauerstoff enthaltenden Atmosphäre. 29. Zeolithisches Material nach einer der Ausführungsformen 18 bis 28, wobei der Vorläufer des zeolithischen Materials der Gerüststruktur MWW weder vor noch während (d) mit einer wässrigen Lösung mit einem pH von höchstens 6, bestimmt mittels einer pH- sensitiven Glaselektrode, behandelt wird. 30. Zeolithisches Material nach einer der Ausführungsformen 18 bis 29, wobei in (e) das Calcinieren bei einer Temperatur im Bereich von 500 bis 700 °C, bevorzugt von 550 bis 700 °C, weiter bevorzugt von 600 bis 700 °C, bevorzugt für einen Zeitraum von 0,1 bis 24 h, weiter bevorzugt von 1 bis 18 h, weiter bevorzugt von 6 bis 12 h durchgeführt wird. 31. Zeolithisches Material nach einer der Ausführungsformen 18 bis 30, wobei vor (d) der aus (c) erhaltene Vorläufer des zeolithischen der Gerüststruktur MWW nicht mit einer wässrigen Lösung mit einem pH von höchstens 6, bestimmt mittels einer pH-sensitiven Glaselektrode, behandelt wird, und wobei nach (d) das calcinierte zeolithische Material der Gerüststruktur MWW nicht mit einer wässrigen Lösung mit einem pH von höchstens 6, bestimmt mittels einer pH-sensitiven Glaselektrode, behandelt wird.
32. Zeolithisches Material nach einer der Ausführungsformen 18 bis 31 , wobei der Bor-Gehalt des Vorläufers des zeolithischen Materials der Gerüststruktur MWW, welches einer Calcinierung unterworfen wird, mindestens 90 %, bevorzugt mindestens 95 %, weiter bevorzugt mindestens 98 % des Bor-Gehalts des aus der Hydrothermalsynthese gemäß (c) erhaltenen Vorläufers beträgt.
33. Zeolithisches Material nach einer der Ausführungsformen 18 bis 32, wobei der Bor-Gehalt des zeolithischen Materials der Gerüststruktur MWW, welches aus dem Calcinieren gemäß (d) erhalten wird, mindestens 90 %, bevorzugt mindestens 95 %, weiter bevorzugt mindestens 98 % des Bor-Gehalts des aus der Hydrothermalsynthese gemäß (c) erhaltenen Vorläufers beträgt. 34. Zeolithisches Material nach einer der Ausführungsformen 18 bis 33, wobei das Verfahren ferner umfasst
(f) Formen des zeolithischen Materials der Gerüststruktur MWW erhalten aus (d) oder (e), unter Erhalt eines Formkörpers;
(g) optional Trocknen und/oder Calcinieren des aus (f) erhaltenen Formkörpers.
35. Zeolithisches Material nach einer der Ausführungsformen 18 bis 34, wobei vor (f) das zeolithische Material der Gerüststruktur MWW nicht mit einer wässrigen Lösung mit einem pH von höchstens 6, bestimmt mittels einer pH-sensitiven Glaselektrode, behandelt wird, und wobei nach den Schritten (f) und (g) der das zeolithische Material der Gerüststruktur MWW enthaltende Formkörper nicht mit einer wässrigen Lösung mit einem pH von höchstens 6, bestimmt mittels einer pH-sensitiven Glaselektrode, behandelt wird.
36. Zeolithisches Material nach Ausführungsform 34 oder 35, wobei der Bor-Gehalt des zeolithischen der Gerüststruktur MWW, welches in dem gemäß (f) oder (g), bevorzugt gemäß (g) erhaltenen Formkörper enthalten ist, mindestens 90 %, bevorzugt mindestens
95 %, weiter bevorzugt mindestens 98 % des Bor-Gehalts des aus der Hydrothermalsynthese gemäß (c) erhaltenen Vorläufers beträgt.
37. Formkörper, enthaltend ein zeolithisches Material gemäß einer der Ausführungsformen 1 bis 15 oder 18 bis 36.
Umsetzung gemäß Schritt (ii)
Was die Menge an Katalysator anbelangt, so ist es bevorzugt, dass das Massenverhältnis Wasserstoffperoxid : zeolithisches Material der Gerüststruktur MWW am Beginn der Umsetzung gemäß (ii) im Bereich von 10 : 1 bis 0,1 : 1 , bevorzugt von 1 : 1 bis 0,2 : 1 , weiter bevorzugt von 0.75 : 1 bis 0.25 : 1 liegt. Die Umsetzung gemäß (ii) kann generell gemäß sämtlichen geeigneten Verfahrensführungen erfolgen. So ist beispielsweise eine diskontinuierliche Fahrweise in einem oder mehreren Batchreaktoren oder eine kontinuierliche Fahrweise in einem oder mehreren, gegebenenfalls seriell und/oder parallel verschalteten, kontinuierlich betriebenen Reaktoren möglich.
Die Durchführung der Umsetzung gemäß (ii) in diskontinuierlicher Fahrweise unterliegt keiner besonderen Beschränkung. Als geeigneter Reaktor für die Umsetzung gemäß (ii) kann beispielsweise ein mit geeigneten Heizmitteln, einem geeigneten Rührer und einem Rückflusskühler ausgestatteter Reaktor verwendet werden. Die Umsetzung gemäß (ii) erfolgt bevorzugt in einem offenen System. Vorzugsweise wird die Umsetzung gemäß (ii) unter geeigneter Agitation der Reaktionsmischung wie beispielsweise Rühren durchgeführt, wobei der Energieeintrag durch die Agitation während der Umsetzung im Wesentlichen konstant gehalten oder geändert werden kann. Der Energieeintrag kann abhängig von beispielsweise dem Volumen der Reaktionsmischung, der Form des Katalysators oder der Reaktionstemperatur geeignet gewählt werden. Wird die Umsetzung gemäß (ii) in Batch-Fahrweise durchgeführt, wird als Katalysator gemäß (ii) bevorzugt ein wie oben in den Ausführungsformen 1 bis 15 und 18 bis 33 beschriebenes zeolithisches Material mit Gerüststruktur MWW eingesetzt.
Die Durchführung der Umsetzung gemäß (ii) in kontinuierlicher Fahrweise unterliegt keiner besonderen Beschränkung. Bevorzugt wird im Rahmen der kontinuierlichen Fahrweise beispielsweise ein Festbettkatalysator verwendet, wobei als Katalysator gemäß (ii) bevorzugt ein wie oben in den Ausführungsformen 16, 17, und 34 bis 36 beschriebener Formkörper, enthaltend das zeolithische Material mit Gerüststruktur MWW und bevorzugt mindestens ein Bindermaterial, bevorzugt Siliciumdioxid, eingesetzt. Bei kontinuierlicher Fahrweise liegt die Katalysatorbeladung bevorzugt im Bereich von 0,05 bis 5 mol/kg/h, weiter bevorzugt von 0, 1 bis 4 mol/kg/h, weiter bevorzugt von 0,2 bis 3 mol/kg/h, wobei die Katalysatorbeladung definiert ist als mol(Wasserstoffperoxid) / kg(zeolithisches Material der Gerüststruktur MWW) / h. Im Rahmen einer kontinuierlichen Fahrweise wird die Mischung gemäß (i) bevorzugt als flüssiger Strom bereitgestellt, der in den einen oder die mehreren Reaktoren geleitet wird und dort gemäß (ii) den Reaktionsbedingungen unterworfen wird. Im Rahmen der kontinuierlichen Fahrweise ist es auch möglich, die Einzelkomponenten der Mischung gemäß (i) in Form von zwei oder mehr Strömen, die die Einzelkomponenten oder Mischung davon enthalten können, in den einen oder die mehreren Reaktoren zu leiten, wo die Einzelströme nach dem Reaktoreingang zur Mischung gemäß (i) zusammengeführt werden. Werden mehrere kontinuierlich betriebene Reaktoren eingesetzt, können zwei oder mehr parallel verschaltet und/oder zwei oder mehr seriell verschaltet sein. Zwischen zwei seriell verschalteten Reaktoren können eine oder mehrere Zwischenstufe vorgesehen werden, beispielsweise zur Zwischenabtrennung von Wertprodukt. Weiter können zwischen zwei in Serie geschalteten Reaktoren einer oder mehrere der Ausgangsstoffe Cyclohexen, Alkohol R1OH , Wasserstoffperoxid und optionales Lösungsmittel zugeführt werden.
Unabhängig von der Art der gewählten Fahrweise kann die Umsetzung gemäß (ii) unter Verwendung von einem oder mehreren, voneinander verschiedenen Katalysatoren enthaltend ein zeolithisches Material der Gerüststruktur MWW und enthaltend B und Ti im Gerüst, durchgeführt werden. Die Katalysatoren können sich beispielsweise hinsichtlich der chemischen Zusammensetzung oder der Art der Herstellung des zeolithischen Materials der Gerüststruktur MWW unterscheiden. Weiter können sich die Katalysatoren, sollten Formkörper eingesetzt werden, beispielsweise hinsichtlich der Eigenschaften des Formkörpers, z.B. durch die Geometrie des Formkörpers, die Porosität des Formkörpers, den Bindergehalt des Formkörpers, das Bindermaterial oder den Gehalt an zeolithischem Material der Gerüststruktur MWW unterscheiden. Bevorzugt wird die Umsetzung gemäß (ii) in der Gegenwart eines einzigen, erfindungsgemäßen Katalysators durchgeführt.
Nach der Umsetzung gemäß (ii) wird der verwendete Katalysator von der Mischung enthaltend die Verbindung der Formel (I) abgetrennt. Wenn die Reaktion bei kontinuierlicher Fahrweise, beispielswiese in einem Festbettreaktor, durchgeführt wird, kann auf eine Abtrennung des Katalysators verzichtet werden, da die Reaktionsmischung den Reaktor verlässt und der Katalysator im Festbettreaktor verbleibt. Wenn die Reaktion bei diskontinuierlicher Fahrweise, beispielsweise in einem Batchreaktor, durchgeführt wird, kann der vorzugsweise in Form eines Pulvers eingesetzte Katalysator mit einem geeigneten Abtrennverfahren, wie zum Beispiel Filtration, Ultrafiltration, Diafiltration, Zentrifugation und/oder Dekantieren abgetrennt werden. Nach der Abtrennung kann der abgetrennte Katalysator einem oder mehreren Waschschritten mit einer oder mehreren geeigneten Waschflüssigkeiten unterworfen werden. Als Waschflüssigkeiten sind beispielsweise Wasser, Ether wie Dioxan, zum Beispiel 1 ,4-Dioxan, Alkohole wie zum Beispiel Methanol, Ethanol, Propanol, oder ein Gemisch aus zwei oder mehr davon zu nennen. Bevorzugt werden Dioxane als Waschflüssigkeit verwendet. Der Waschschritt wird bevorzugt bei einer Temperatur im Bereich von 10 bis 50 °C, weiter bevorzugt von 15 bis 40 °C, weiter bevorzugt von 20 bis 30 °C durchgeführt.
Fallen der Umsatz, die Selektivität, oder sowohl der Umsatz als auch die Selektivität, die der erfindungsgemäße Katalysator bietet, unter bestimmte Werte, ist es möglich, den Katalysator geeignet zu regenerieren, beispielsweise durch Waschen mit einem oder mehreren geeigneten Waschmitteln, oder durch Trocknen in einer oder mehreren geeigneten Atomsphären, bei einer oder mehreren geeigneten Temperaturen und bei einem oder mehreren geeigneten Drücken, oder durch Calcinieren in einer oder mehreren geeigneten Atomsphären, bei einer oder mehreren geeigneten Temperaturen und bei einem oder mehreren geeigneten Drücken, oder durch eine Kombination aus zwei oder mehr dieser Maßnahmen, die jeweils einmal oder mehrere Male für innerhalb eines oder mehrerer geeigneter Zeiträume durchgeführt werden können. Die Umsetzung gemäß (ii) wird bevorzugt bei einer Temperatur der Reaktionsmischung im Bereich von 40 bis 150 °C, weiter bevorzugt von 50 bis 125 °C, weiter bevorzugt von 70 bis 100 °C durchgeführt. Bevorzugt wird die Umsetzung gemäß (ii), sollte die Umsetzung diskontinuierlich, beispielsweise als Batch-Reaktion, durchgeführt werden, am Siedepunkt der flüssigen Mischung, weiter bevorzugt unter Rückfluß, durchgeführt.
Bevorzugt liegt die Dauer der Umsetzung gemäß (ii), sollte die Umsetzung diskontinuierlich, beispielsweise als Batch-Reaktion, durchgeführt werden, im Bereich von 1 bis 12 h, weiter bevorzugt von 1 ,5 bis 10 h, weiter bevorzugt von 2 bis 8 h. Wenn die Umsetzung gemäß (ii) in diskontinuierlicher Verfahrensführung durchgeführt wird, bezieht sich der Begriff „am Beginn der Umsetzung" generell auf den Zeitpunkt, zu dem alle Ausgangsmaterialien einschließlich des Katalysators gleichzeitig in der Reaktionsmischung vorliegen und, abhängig von der Temperatur, die Umsetzung des Cyclohexens beginnt. Wenn die Umsetzung gemäß (ii) in kontinuierlicher Verfahrensführung durchgeführt wird, bezieht sich der Begriff „am Beginn der Umsetzung" generell auf den Zeitpunkt, an welchem die gemäß (i) bereitgestellte Mischung den Katalysator kontaktiert.
Bevorzugt beträgt der molare Gehalt der aus der Umsetzung gemäß (ii) erhaltenen Mischung an der Verbindung der Formel (I), bezogen auf die Summe der molaren Gehalte der aus der Umsetzung gemäß (ii) erhaltenen Mischung an den Verbindungen der Formeln (I), (Ib), (Ic), (Id) und (le)
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(Ib) (Ic) (Id)
mindestens 85 %, bevorzugt mindestens 90 %. Hierbei ist es nicht zwingend, dass jede der Verbindungen (Ib), (Ic), (Id) und (le) in der gemäß (ii) erhaltenen Mischung vorliegt; vielmehr kann die gemäß (ii) erhaltenen Mischung, neben der Verbindung (I), nur eine, nur zwei, nur drei oder alle vier der Verbindungen (Ib), (Ic), (Id) und (le) enthalten.
Die gemäß (ii) erhaltene Mischung enthaltend die Verbindung der Formel (I) wird bevorzugt aufgearbeitet, um die Verbindung der Formel (I) abzutrennen. Sollte der Umsatz an Wasserstoffperoxid während der Reaktion nicht vollständig sein, ist es bevorzugt, vor der Aufarbeitung das in der Mischung enthaltene, nicht umgesetzte Wasserstoffperoxid zu entfernen, beispielsweise durch Zugabe geeigneter Substanzen, beispielsweise mittels Quenchen, zu zersetzen. Zur Zersetzung des überschüssigen Wasserstoffperoxids eignen sich beispielsweise tertiäre Amine, Polyamine, Salze von Schwermetallen wie Eisen, Mangan, Cobalt und Vanadium, Sulfinsäuren, Mercaptane, Dithionite, Sulfite und starke Säuren und Basen. Bevorzugt wird die Zersetzung des überschüssigen Wasserstoffperoxids mittels eines Alkali- oder Erdalkalisulfits, weiter bevorzugt Alkalisulfit, weiter bevorzugt Natriumsulfit durchgeführt. Bevorzugt werden erfindungsgemäß mindestens 95 %, weiter bevorzugt mindestens 97 %, weiter bevorzugt mindestens 99 %, weiter bevorzugt mindestens 99,5 %, weiter bevorzugt mindestens 99,9 % des nicht-umgesetzten Wasserstoffperoxids aus der aus der Umsetzung gemäß (ii) erhaltenen Mischung entfernt.
Bevorzugt wird aus der Umsetzung gemäß (ii), bevorzugt nach dem Entfernen des nicht- umgesetzten Wasserstoffperoxids, eine Mischung erhalten, die eine wässrige und eine organische Phase umfasst. Hierbei ist es bevorzugt, vor (iii) die wässrige von der organischen Phase abzutrennen. Hierbei sind grundsätzlich alle dem Fachmann bekannten Batch-Methoden oder kontinuierlichen Methoden anwendbar. Die derart abgetrennte organische Phase wird dann als gemäß (ii) erhaltene Mischung in (iii) eingesetzt. Grundsätzlich ist es möglich, dass die gemäß (ii) erhaltene Mischung, beispielsweise die wie oben beschrieben abtrennte organische Phase, neben der Verbindung der Formel (I) die Verbindung der Formel (Ib)
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enthält. In diesem Fall ist es denkbar, vor (iii) die Verbindung der Formel (Ib) aus der Mischung, die aus der Umsetzung gemäß (ii) erhalten wurde, bevorzugt nach dem Entfernen des nicht- umgesetzten Wasserstoffperoxids und bevorzugt nach dem Abtrennen der wässrigen Phase, geeignet abzutrennen.
Schritt (iii)
Gemäß (iii) wird die Verbindung der Formel (I) aus der gemäß (ii) erhaltenen Mischung unter Erhalt einer bezüglich der Verbindung der Formel (I) aufkonzentrierten Mischung geeignet abgetrennt. Für diese Abtrennung der Verbindung der Formel (Ib) kommen sämtliche geeigneten Trennmethoden in Betracht, wobei eine destillative Abtrennung bevorzugt ist. Bevorzugt wird aus der Destillation eine bezüglich der Verbindung der Formel (I) aufkonzentrierte Mischung enthalten, die zu mindestens 95 Gewichts-%, bevorzugt zu mehr als 95 Gewichts-%, beispielsweise zu mindestens 96 Gewichts-% oder zu mindestens 97 Gewichts-% oder zu mindestens 98 Gewichts-% oder zu mindestens 99 Gewichts-% aus der Verbindung der Formel (I) besteht. Gegebenenfalls können mittels dieser destillativen Abtrennung auch die Abtrennung der Verbindung der Formel (Ib) und die Abtrennung der wässrigen Phase in einem einzigen Schritt erfolgen.
Die bevorzugt anzuwendenden Destillationsbedingungen können vom Fachmann in einfacher Weise an das jeweilige Trennproblem, also beispielsweise an die Siedepunkte der Verbindungen der Formeln (I) und (Ib), angepasst werden. Für F gleich Methyl sind bevorzugte Destillationsbedingungen beispielsweise eine Sumpftemperatur im Bereich von 85 bis 95 °C und ein Kopfdruck im Bereich von 15 bis 25 mbar.
Vor (iv) wird die durch die Abtrennung erhaltene, bezüglich der Verbindung der Formel (I) aufkonzentrierte Mischung bevorzugt mit Wasser gemischt. Diese derart erhaltene wässrige Mischung wird dann in (iv) der Dehydrierung zugeführt. Bevorzugt sind wässrige Mischungen, deren Gehalt an der Verbindung der Formel (I) im Bereich von 5 bis 50 Gewichts-%, bevorzugt von 10 bis 40 Gewichts-%, weiter bevorzugt von 15 bis 35 Gewichts-%, weiter bevorzugt im Bereich von 20 bis 30 Gewichts-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der wässrigen Mischung, liegt.
Schritt (iv)
Je nach Ausgestaltung kann die Dehydrierung gemäß (iv) grundsätzlich in der gemäß (iii) erhaltenen Mischung, bevorzugt in der gemäß (iii) erhaltenen wässrigen Mischung durchgeführt werden. Bevorzugt ist es, die gemäß (iii) erhaltene Mischung, bevorzugt die gemäß (iii) erhaltenen wässrige Mischung vor der Dehydrierung geeignet in die Gasphase zu bringen und gemäß (iv) eine Gasphasenhydrierung durchzuführen. Daher ist es bevorzugt, die gemäß (iii) erhaltene, bezüglich der Verbindung der Formel (I) aufkonzentrierte Mischung, bevorzugt die wässrige Mischung vor der Dehydrierung gemäß (iv) zu verdampfen. Bevorzugte Temperaturen, bei denen diese Verdampfung durchgeführt wird, liegen im Bereich von 175 bis 375 °C, bevorzugt von 225 bis 325 °C, weiter bevorzugt von 250 bis 300 °C. Zur Verdampfung kann grundsätzlich jeder dem Fachmann zu diesem Zweck geeignete und bekannte Verdampfer eingesetzt werden. Die derart bevorzugt verdampfte Mischung wird dann der Dehydrierung gemäß (iv) zugeführt, wobei diese Zuführung bevorzugt mittels eines Trägergases durchgeführt wird. Bevorzugte Trägergase sind solche, die sich während der Dehydrierung gemäß (iv) inert oder im wesentlichen inert verhalten. Bevorzugt wird das Trägergas ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, Stickstoff, Argon, Kohlenstoffmonoxid, Wasserdampf und einem Gemisch aus zwei oder mehr davon, weiter bevorzugt aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, Stickstoff, Argon, Kohlenstoffmonoxid und einem Gemisch aus zwei oder mehr davon, weiter bevorzugt aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, Stickstoff, Argon und einem Gemisch aus zwei oder mehr davon. Weiter bevorzugt ist ein Trägergas, das Wasserstoff und Stickstoff umfasst und weiter bevorzugt zu mindestens 95 Volumen-%, weiter bevorzugt zu mindestens 98 Volumen-%, weiter bevorzugt zu mindestens 99 Volumen-% aus Wasserstoff und Stickstoff besteht. Weiter bevorzugt liegt das Volumenverhältnis Stickstoff : Wasserstoff im Bereich von 2 : 1 bis 20 : 1 , weiter bevorzugt im Bereich von 5 : 1 bis 10 : 1. Bevorzugt wird sowohl die Verdampfung als auch die Dehydrierung erfindungsgemäß kontinuierlich durchgeführt.
Bevorzugt wir die Dehydrierung in Gegenwart eines heterogenen Katalysators durchgeführt, mit dem die zu dehydrierenden Mischung in Kontakt gebracht wird. Grundsätzlich bestehen zur Anordnung des Katalysators in dem zur Dehydrierung verwendeten Reaktor keine besonderen Beschränkungen. Bevorzugt wird der heterogene Katalysator als Katalysatorbett, weiter bevorzugt als Katalysatorfestbett angeordnet.
Was die chemische Natur des heterogenen Katalysators anbelangt, bestehen keine besonderen Beschränkungen, solange gewährleistet ist, dass die erfindungsgemäße Dehydrierung durchgeführt werden kann. Als dehydrieraktive Komponente des Katalysators wird bevorzugt ein dehydrieraktives Edelmetall eingesetzt, das weiter bevorzugt ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Pd, Rh, Pt und einer Kombination aus zwei oder mehr davon. Bevorzugt ist die dehydrieraktive Komponente des Katalysators, bevorzugt das dehydrieraktive Edelmetall, geeignet geträgert. Hinsichtlich des Trägermaterials bestehen keine besonderen Beschränkungen, solange gewährleistet ist, dass sich das Trägermaterial während der Dehydrierung im wesentlichen inert oder die Dehydrierung begünstigend verhält. Bevorzugt ist das Trägermaterial ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Aktivkohle, Aluminiumoxid, Siliciumoxid und einer Kombination aus zwei oder mehr davon.
Ein gemäß der vorliegenden Erfindung bevorzugter Katalysator umfasst als dehydrieraktive Komponente Pd und als Trägermaterial Aktivkohle, wobei der Gehalt des Katalysators an Palladium bevorzugt im Bereich von 1 bis 10 Gewichts-%, weiter bevorzugt im Bereich von 2 bis 8 Gewichts-%, weiter bevorzugt im Bereich von 3 bis 7 Gewichts-%, jeweils bezogen auf die Gesamtmasse des Katalysators, liegt.
Ein gemäß der vorliegenden Erfindung ebenfalls bevorzugter Katalysator umfasst als dehydrieraktive Komponente Pd und als Trägermaterial Aktivkohle, wobei der Gehalt des Katalysators an Palladium bevorzugt im Bereich von 0.1 bis 5 Gewichts-%, weiter bevorzugt im Bereich von 0.2 bis 3 Gewichts-%, weiter bevorzugt im Bereich von 0.5 bis 2 Gewichts-%, jeweils bezogen auf die Gesamtmasse des Katalysators, liegt. Bevorzugt wird der heterogene Katalysator vor der Dehydrierung gemäß (iv) geeignet aktiviert. Im Rahmen dieser Aktivierung ist es bevorzugt, den Katalysator mit einem Gas, bevorzugt bei im Vergleich zur Raumtemperatur erhöhter Temperatur, zu spülen. Bevorzugt ist das zum Spülen eingesetzte Gas ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, Stickstoff, Argon und einem Gemisch aus zwei oder mehr davon, weiter bevorzugt aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, Stickstoff, und einem Gemisch davon. Unter anderem bevorzugt ist es, zunächst mit einem Gemisch aus Wasserstoff und Stickstoff zu spülen, wobei das Volumenverhältnis Stickstoff : Wasserstoff bevorzugt im Bereich von 10 : 1 bis 30 : 1 , weiter bevorzugt im Bereich von 15 : 1 bis 25 : 1 liegt, und anschließend mit Wasserstoff zu spülen. Bevorzugte Temperaturen, bei denen das Spülen erfolgt, liegen im Bereich von 300 bis 550 °C, weiter bevorzugt von 350 bis 500 °C, weiter bevorzugt von 375 bis 450 °C. Diese Temperaturen verstehen sich als Temperatur des Gases oder der Gasmischung, mit denen der Katalysator gespült wird. Das Spülen des Katalysators kann grundsätzlich außerhalb des Reaktors erfolgen, der zur Dehydrierung verwendet wird. Bevorzugt wird der Katalysator im Reaktor gespült, der zur Dehydrierung verwendet wird.
Vor oder nach diesem Spülen, bevorzugt vor diesem Spülen, kann der Katalysator geeignet gewaschen werden, wobei das Waschen mit einer wässrigen Lösung enthaltend eine Base, bevorzugt ein Hydroxid, weiter bevorzugt ein Alkalimetallhydroxid, weiter bevorzugt Kaliumhydroxid, bevorzugt ist. Beispielsweise bevorzugt ist ein Waschen mit einer wässrigen Lösung eines Alkalimetallhydroxids, bevorzugt von Kaliumhydroxid, mit einem Alkalimetallhydroxidgehalt im Bereich von 0,2 bis 7 Gewichts-%, bevorzugt von 0,5 bis 6 Gewichts-%, weiter bevorzugt von 1 bis 5 Gewichts-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der wässrigen Lösung. Vor der eigentlichen Dehydrierung ist es bevorzugt, den Reaktor, der zur Dehydrierung verwendet wird und der den Katalysator enthält, geeignet mit einem Gas zu spülen, das bevorzugt ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Stickstoff, Argon und einem Gemisch davon, weiter bevorzugt Stickstoff umfasst, weiter bevorzugt technischer Stickstoff ist. Die Temperatur, bei der die Dehydrierung gemäß (iv) durchgeführt wird, liegt bevorzugt im Bereich von 200 bis 400 °C, weiter bevorzugt von 250 bis 350 °C, weiter bevorzugt von 275 bis 325 °C. Diese Temperatur versteht sich als Temperatur des Katalysators, der zur Dehydrierung eingesetzt wird. Liegt der Katalysator bevorzugt als Katalysatorbett, weiter bevorzugt als Katalysatorfestbett vor, versteht sich diese Temperatur als Temperatur des Katalysatorfestbetts. Aus der nach der Dehydrierung gemäß (iv) erhaltenen Mischung wird vor der Formylierung gemäß (v) bevorzugt die die Verbindung der Formel (II) unter Erhalt einer bezüglich der Verbindung der Formel (II) aufkonzentrierten Mischung abgetrennt. Für diese Abtrennung der Verbindung der Formel (II) kommen sämtliche geeigneten Trennmethoden in Betracht, wobei eine destillative Abtrennung bevorzugt ist. Bevorzugt wird aus der Destillation eine bezüglich der Verbindung der Formel (II) aufkonzentrierte Mischung enthalten, die zu mindestens 95 Gewichts-%, bevorzugt zu mehr als 95 Gewichts-%, beispielsweise zu mindestens 96 Gewichts-% oder zu mindestens 97 Gewichts-% oder zu mindestens 98 Gewichts-% oder zu mindestens 99 Gewichts-% aus der Verbindung der Formel (II) besteht.
Die bevorzugt anzuwendenden Destillationsbedingungen können vom Fachmann in einfacher Weise an das jeweilige Trennproblem angepasst werden. Für F^ gleich Methyl sind bevorzugte Destillationsbedingungen beispielsweise eine Sumpftemperatur im Bereich von 55 bis 80 °C und ein Kopfdruck im Bereich von 0,5 bis 5 mbar. Bevorzugt wird die gemäß der Verbindung der Formel (II) aufkonzentrierte Mischung über Kopf der Kolonne abtrennt.
Schritt M Gemäß (v) wird die in der gemäß (iv) erhaltenen Mischung enthaltene Verbindung der Formel (II) unter Erhalt einer Mischung enthaltend die Verbindung der Formel (IV) formyliert.
Generell kann diese Formylierung gemäß jeder geeigneten Methode erfolgen. Erfindungsgemäß bevorzugt ist es, die Verbindung der Formel (II), die in der gemäß (iv) erhaltenen Mischung enthalten ist, mit Glyoxalsäure umzusetzen, wodurch eine Mischung erhalten wird, die die Verbindun
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enthält.
Bevorzugt wird hierzu ausgegangen von einer wässrigen Lösung, enthaltend die Glyoxalsäure. Bevorzugt sind wässrige Lösungen, deren Gehalt an Glyoxalsäure im Bereich von 30 bis 70 Gewichts-%, bevorzugt von 40 bis 60 Gewichts-%, liegt. Demgemäß wird die Umsetzung mit Glyoxalsäure bevorzugt in wässriger Phase durchgeführt. Daher betrifft die vorliegende Erfindung das wie oben beschriebene Verfahren, wobei die Formylierung gemäß (v) umfasst: (v-1 ) Umsetzen der in der gemäß (iv) erhaltenen Mischung enthaltenen Verbindung der Formel (II) mit Glyoxalsäure OHC-COOH, bevorzugt in wässriger Phase, unter Erhalt einer Mischung enthaltend eine Verbindung der Formel (III)
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Weiter bevorzugt findet die Umsetzung gemäß (v-1 ) im basischen Milieu statt. Hierbei ist es bevorzugt, dass die Reaktionsmischung eine Bronstedt-Base enthält, die bevorzugt ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Alkalimetallhydroxiden, Erdalkalimetallhydroxiden und einem Gemisch aus zwei oder mehr davon, weiter bevorzugt aus der Gruppe bestehend aus Alkalimetallhydroxiden und einem Gemisch aus zwei oder mehr davon. Weiter bevorzugt enthält die Reaktionsmischung Natriumhydroxid.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine wässrige Lösung, enthaltend Glyoxalsäure, vorgelegt, die weiter bevorzugt eine Bronstedt-Base enthält, die bevorzugt ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Alkalimetallhydroxiden, Erdalkalimetallhydroxiden und einem Gemisch aus zwei oder mehr davon, weiter bevorzugt aus der Gruppe bestehend aus Alkalimetallhydroxiden und einem Gemisch aus zwei oder mehr davon, wobei die Bronstedt-Base weiter bevorzugt Natriumhydroxid umfasst, weiter bevorzugt Natriumhydroxid ist. Diese wässrige Lösung wird dann bevorzugt mit einer wässrigen Lösung gemischt, die die gemäß (iv) erhaltene Mischung und bevorzugt eine Bronstedt-Base enthält, die bevorzugt ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Alkalimetallhydroxiden, Erdalkalimetallhydroxiden und einem Gemisch aus zwei oder mehr davon, weiter bevorzugt aus der Gruppe bestehend aus Alkalimetallhydroxiden und einem Gemisch aus zwei oder mehr davon, wobei die Bronstedt-Base weiter bevorzugt Natriumhydroxid umfasst, weiter bevorzugt Natriumhydroxid ist. Weiter bevorzugt ist es, dass in der resultierenden Mischung das molare Verhältnis von Bronstedt-Base, besonderes bevorzugt Natriumhydroxid, zu der Summe aus der Verbindung der Formel (II) und der Glyoxalsäure im Bereich von 0,2 : 1 bis 2 : 1 , bevorzugt von 0,5 : 1 bis 1 ,5 :1 , weiter bevorzugt von 0,75 : 1 bis 1 ,25 : 1 liegt. Bevorzugt erfolgt die Umsetzung gemäß (v-1 ) bei einer Temperatur der Reaktionsmischung im Bereich von 10 bis 40 °C, weiter bevorzugt im Bereich von 15 bis 35 °C, weiter bevorzugt im Bereich von 20 bis 30 °C. Weiter bevorzugt wird die Reaktionsmischung hierbei geeignet gerührt. Der pH der nach der Umsetzung gemäß (v-1 ) erhaltenen Mischung liegt bevorzugt im Bereich von 9,5 bis 12,5, weiter bevorzugt von 10 bis 12, weiter bevorzugt von 10,5 bis 1 1 ,5. Die gemäß (v-1 ) erhaltene Mischung wird in einem weiteren Schritt bevorzugt aufgereinigt, wodurch eine Mischung erhalten wird, die bezüglich der Verbindung der Formel (III) aufkonzentriert ist. Bevorzugt wird diese Aufreinigung so durchgeführt, dass die erhaltene, bezüglich der Verbindung der Formel (III) aufgereinigte Mischung eine wässrige Mischung ist. Daher betrifft die vorliegenden Erfindung das wie oben beschriebene Verfahren, wobei die Formylierung gemäß (v) zusätzlich umfasst:
(v-2) Aufreinigen der gemäß (v-1 ) erhaltenen Mischung bezüglich der Verbindung der Formel (III) unter Erhalt einer bevorzugt wässrigen Mischung enthaltend die Verbindung der Formel (III).
Grundsätzlich gibt es bezüglich dieser Aufreinigung gemäß (v-2) keine besondere Beschränkung. Bevorzugt umfasst diese Aufreinigung eine Extraktion mit einem oder mehreren geeigneten organischen Lösungsmitteln, weiter bevorzugt umfassend Toluol. Weiter bevorzugt ist es erfindungsgemäß, die gemäß (v-1 ) erhaltene Mischung mit Toluol zu extrahieren. Bevorzugt wird hierbei nicht-umgesetzte Verbindung der Formel (II) aus der wässrigen Phase extrahiert. Die derart abgetrennte Verbindung der Formel (II) kann dann vorteilhafter Weise in das erfindungsgemäße Verfahren als Ausgangsmaterial für die Formylierung gemäß (v) rückgeführt werden. Daher betrifft die vorliegende Erfindung das wie oben beschriebene Verfahren, wobei die Aufreinigung gemäß (v-2) eine Extraktion, bevorzugt eine Extraktion mit einem organischen Lösungsmittel, bevorzugt umfassend Toluol, umfasst.
Weiter bevorzugt ist es erfindungsgemäß, vor der genannten Extraktion die gemäß (v-1 ) erhaltene Mischung geeignet anzusäuern und die Extraktion basierend auf einer Mischung mit einem niedrigeren pH durchzuführen. Bevorzugt ist es, dass im Laufe von (v-2) der pH-Wert der Mischung auf einen Wert im Bereich von 0,5 bis 1 ,5 einzustellen. Weiter bevorzugt ist es, dass das Einstellen des pH auf einen Wert im Bereich von 0,5 bis 1 ,5 in zwei oder mehr Schritten, bevorzugt in zwei Schritten, erfolgt. Bevorzugt wird nach dem ersten Schritt die genannte Extraktion durchgeführt wird. Bevorzugt liegt der pH-Wert der Mischung nach diesem ersten Schritt im Bereich von 4,0 bis 5,0.
Zur Einstellung des pH-Wertes kann grundsätzlich auf sämtliche geeigneten Säuren zurückgegriffen werden. Insbesondere bevorzugt ist die Verwendung von Schwefelsäure. Der pH-Wert versteht sich hierbei als pH-Wert, wie er durch die Verwendung einer pH-sensitiven Glaselektrode bestimmt wird.
Demzufolge wird gemäß der vorliegenden Erfindung gemäß (v-2) bevorzugt eine wässrige Mischung erhalten, die bevorzugt einen pH-Wert im Bereich von 0,5 bis 1 ,5 aufweist und die Verbindung der Formel (III) enthält. Die in der gemäß (v-1 ), bevorzugt gemäß (v-2) erhaltenen Mischung enthaltene Verbindung der Formel (III) wird erfindungsgemäß in einem weiteren Schritt bevorzugt einer oxidativen Decarboxylierung unterworfen, wodurch eine Mischung erhalten wird, die die Verbindung der Formel (IV) enthält. Daher betrifft die vorliegende Erfindung das wie oben beschriebene Verfahren, wobei die Formylierung gemäß (v) zusätzlich umfasst:
(v-3) oxidative Decarboxylierung der in der gemäß (v-1 ), bevorzugt in der gemäß (v-2) erhaltenen Mischung enthaltenen Verbindung der Formel (III) unter Erhalt einer
Mischung enthaltend die Verbindung der Formel (IV). Bevorzugt wird, vor der oxidativen Decarboxylierung, die eingesetzte, gemäß (v-1 ), bevorzugt gemäß (v-2) erhaltene wässrige Mischung mit einem oder mehreren organischen Lösungsmitteln, bevorzugt umfassend Toluol, gemischt, so dass die in (v-3) eingesetzte Mischung, enthaltend die Verbindung der Formel (III), eine wässrig-organische Mischung ist. Bevorzugt findet die oxidative Decarboxylierung gemäß (v-3) in Gegenwart eines Oxidationsmittels statt. Sämtliche geeigneten Oxidationsmittel können grundsätzlich eingesetzt werden. Bevorzugt ist das Oxidationsmittel ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus CuO, Pb02, Mn02, Co304, HgO, Ag20, Cu(ll)-Salzen, Hg(ll)-Salzen, Fe(lll)-Salzen, Ni(lll)-Salzen, Co(lll)-Salzen, Chloraten und einem Gemisch aus zwei oder mehr davon, bevorzugt aus der Gruppe bestehend aus CuO, Mn02, Cu(ll)-Salzen, Fe(lll)-Salzen und einem Gemisch aus zwei oder mehr davon. Weiter bevorzugt findet die oxidative Decarboxylierung gemäß (v-3) in Gegenwart von FeCI3 als Oxidationsmittel statt.
Bevorzugte Temperaturen, bei denen die oxidative Decarboxylierung gemäß (v-3) durchgeführt wird, liegen im Bereich von 60 bis 1 10 °C, weiter bevorzugt von 70 bis 100 °C, weiter bevorzugt von 80 bis 95 °C. Diese Temperatur versteht sich als Temperatur der Reaktionsmischung.
Gemäß Schritt (v), wie oben beschrieben, wird eine Mischung, bevorzugt eine wässrige Mischung, weiter bevorzugt eine wässrig-organische Mischung erhalten, die die Verbindung der Formel (IV) enthält. Diese Mischung kann grundsätzlich als solche für weitere Reaktionen eingesetzt werden, falls die in der Mischung enthaltene Verbindung der Formel (IV), wie beispielsweise Vanillin, Ethylvanillin oder iso-Propylvanillin, als Zwischenprodukt für nachfolgende Syntheseschritte dienen und die wässrige oder wässrig-organische Mischung hierfür geeignet ist. Daher betrifft die vorliegende Erfindung auch eine Mischung, enthaltend die Verbindung der Formel (IV), die hergestellt oder herstellbar ist gemäß einem wie oben beschriebenen Verfahren umfassend (i) bis (v), bevorzugt umfassend (i) bis (v-3).
Schritt (vi) Bevorzugt ist es erfindungsgemäß, die Verbindung der Formel (IV) aus dem gemäß (v), bevorzugt (v-3), erhaltenen Gemisch geeignet abzutrennen und dadurch bevorzugt aufzu- reinigen. Daher betrifft die vorliegende Erfindung auch das wie oben beschriebene Verfahren, zusätzlich umfassend
(vi) Abtrennung der Verbindung der Formel (IV) aus der gemäß (v) erhaltenen Mischung, bevorzugt aus der gemäß (v-3) erhaltenen Mischung.
Grundsätzlich können für diese Abtrennung sämtliche dem Fachmann bekannten Methoden eingesetzt werden. Besonders bevorzugt ist es, aus der gemäß (v-3) besonders bevorzugt erhaltenen wässrig-organischen Phase die organische Phase, enthaltend die Verbindung der Formel (IV), geeignet abzutrennen. Daher betrifft die vorliegende Erfindung das wie oben beschriebene Verfahren, wobei die gemäß (v), bevorzugt gemäß (v-3) erhaltene Mischung Wasser und mindestens ein organisches Lösungsmittel umfasst, und wobei (vi) umfasst;
(vi-1 ) Abtrennen der organischen Phase von der wässrigen Phase unter Erhalt einer organischen Phase enthaltend die Verbindung der Formel (IV).
Für die Abtrennung der organischen Phase enthaltend die Verbindung der Formel (IV), bevorzugt zusätzlich enthaltend ein organisches Lösungsmittel, bevorzugt Toluol, können sämtliche, dem Fachmann bekannten Methoden eingesetzt werden.
Die gemäß dem genannten bevorzugten Verfahren von der organischen Phase abgetrennte wässrige Phase wird bevorzugt mit einem organischen Lösungsmittel, bevorzugt umfassend Toluol, extrahiert, wodurch in der wässrigen Phase noch enthaltene Verbindung der Formel (IV) in eine organische Phase überführt wird. Bevorzugt ist es hierbei, das Extrahieren bei einer Temperatur der zu extrahierenden Mischung von im Vergleich zur Raumtemperatur erhöhten Temperatur durchzuführen, wobei die Temperatur weiter bevorzugt im Bereich von 50 bis 95 °C, weiter bevorzugt von 60 bis 95 °C, weiter bevorzugt von 70 bis 95 °C, weiter bevorzugt von 80 bis 95 °C, weiter bevorzugt von 85 bis 95 °C liegt. Das verwendete mindestens eine organische Lösungsmittel enthält bevorzugt Toluol, weiter bevorzugt ist es Toluol. Daher betrifft die vorliegende Erfindung auch das wie oben beschriebene Verfahren, wobei (vi) zusätzlich umfasst:
(vi-2) Extrahieren der wässrigen Phase mit mindestens einem organischen Lösungsmittel unter Erhalt mindestens einer weiteren organischen Phase enthaltend die Verbindung der Formel (IV).
Generell ist es denkbar, dass diese abgetrennte organische Phase gemäß (vi-1 ) oder die abgetrennte organische Phase gemäß (vi-1 ) oder die kombinierten organischen Phasen gemäß (vi-1 ) und (vi-2), enthaltend die Verbindung der Formel (IV), als solche verwendet wird, beispielsweise, wenn die Verbindung der Formel (IV) als Zwischenprodukt für nachfolgende Syntheseschritte dient. Erfindungsgemaß bevorzugt ist es, die organischen Phase gemäß (vi-1 ) oder die kombinierten organischen Phasen gemäß (vi-1 ) und (vi-2) in einem weiteren Schritt zu waschen, wobei das Waschmittel bevorzugt Wasser umfasst, weiter bevorzugt Wasser ist. Dabei ist es bevorzugt, dass dieses Waschen bei einer Temperatur des Waschmittels im Bereich von 10 bis 40 °C, bevorzugt von 15 bis 35 °C, weiter bevorzugt von 20 bis 30 °C durchgeführt wird. Daher betrifft die vorliegende Erfindung auch das wie oben beschriebene Verfahren, wobei (vi) zusätzlich umfasst:
(vi-3) Waschen der gemäß (vi-1 ) erhaltenen organischen Phase oder der gemäß (vi-1 ) und (vi- 2) erhaltenen organischen Phasen, enthaltend die Verbindung der Formel (IV).
Generell ist es denkbar, dass die bevorzugt gewaschene organische Phase enthaltend die Verbindung der Formel (IV), als solche verwendet wird, beispielsweise, wenn die Verbindung der Formel (IV) als Zwischenprodukt für nachfolgende Syntheseschritte dient. Bevorzugt wird erfindungsgemäß die gemäß (vi-1 ) erhaltene organische Phase oder die gemäß (vi-1 ) und (vi-2) erhaltenen organischen Phasen, bevorzugt die gemäß (vi-3) gewaschene organische Phase oder die gemäß (vi-3) gewaschenen organischen Phasen, bezüglich der Verbindung der Formel (IV) aufkonzentriert, wodurch weiter bevorzugt die Verbindung der Formel (IV) erhalten wird. Der Begriff "die Verbindung der Formel (IV)", wie er in diesem Zusammenhang verwendet wird, bezeichnet eine Mischung oder eine Zusammensetzung, die bevorzugt zu mindestens 99 Gewichts-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Mischung oder der Zusammensetzung, aus der Verbindung der Formel (IV) besteht. Dabei bestehen hinsichtlich der für dieses Aufkonzentrieren verwendeten Methode keine besonderen Beschränkungen. Bevorzugt ist ein Aufkonzentrieren unter gegenüber Umgebungsdruck reduziertem Druck, der bevorzugt im Bereich von 1 bis 100 mbar, weiter bevorzugt von 1 bis 50 mbar, weiter bevorzugt von 1 bis 10 mbar liegt. Daher betrifft die vorliegende Erfindung auch das wie oben beschriebene Verfahren, wobei (vi) zusätzlich umfasst:
(vi-4) Aufkonzentrieren der gemäß (vi-1 ) erhaltenen organischen Phase oder der gemäß (vi-1 ) und (vi-2) erhaltenen organischen Phasen, bevorzugt der gemäß (vi-3) gewaschenen organischen Phase oder der gemäß (vi-3) gewaschenen organischen Phasen, bezüglich der Verbindung der Formel (IV).
Die vorliegende Erfindung ist weiter illustriert durch die folgenden Ausführungsformen und Kombinationen von Ausführungsformen, die sich aus den Rückbezügen und Verweisen ergeben:
1. Verfahren zur Herstellung einer Verbindung der Formel (IV)
Figure imgf000029_0001
wobei Ri ein Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen ist, umfassend
(i) Bereitstellen einer flüssigen Mischung enthaltend Cyclohexen, einen Alkohol R1OH, Wasserstoffperoxid, und optional ein Lösungsmittel;
(ii) Umsetzen des Cyclohexens mit dem Wasserstoffperoxid und dem Alkohol R^OH in der gemäß (i) bereitgestellten Mischung in Gegenwart eines Katalysators enthaltend einen Zeolithen der Gerüststruktur MWW unter Erhalt einer Mischung enthaltend die Verbindung der Formel (I)
Figure imgf000029_0002
wobei das Gerüst des Zeolithen gemäß (ii) Silicium, Titan, Bor, Sauerstoff und Wasserstoff enthält;
Abtrennen der Verbindung der Formel (I) aus der gemäß (ii) erhaltenen Mischung unter Erhalt einer bezüglich der Verbindung der Formel (I) aufkonzentrierten Mischung;
Dehydrieren der in der gemäß (iii) erhaltenen aufkonzentrierten Mischung enthaltenen Verbindung der Formel (I) unter Erhalt einer Mischung enthaltend eine Verbindung der Formel (II)
Figure imgf000029_0003
(v) Formylierung der in der gemäß (iv) erhaltenen Mischung enthaltenen Verbindung der Formel (I I) unter Erhalt einer Mischung enthaltend die Verbindung der Formel (IV). Verfahren nach Ausführungsform 1 , wobei Ri Methyl oder Ethyl oder iso-Propyl, bevorzugt Methyl oder Ethyl, ist. Verfahren nach Ausführungsform 1 oder 2, wobei Ri Methyl ist. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 1 bis 3, wobei in der gemäß (i) bereitgestellten flüssigen Mischung vor der Umsetzung gemäß (ii) das molare Verhältnis Cyclohexen : R^OH im Bereich von 1 : 1 bis 1 : 50, bevorzugt von 1 : 3 bis 1 : 30 liegt. Verfahren nach Ausführungsform 4, wobei in der gemäß (i) bereitgestellten flüssigen Mischung vor der Umsetzung gemäß (ii) das molare Verhältnis Cyclohexen : R^OH im Bereich von 1 : 5 bis 1 : 10 liegt. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 1 bis 5, wobei in der gemäß (i) bereitgestellten flüssigen Mischung vor der Umsetzung gemäß (ii) das molare Verhältnis Cyclohexen : Wasserstoffperoxid im Bereich von 1 : 1 bis 5 : 1 , bevorzugt von 1 ,5 : 1 bis : 4,5 : 1 liegt. Verfahren nach Ausführungsform 6, wobei in der gemäß (i) bereitgestellten flüssigen Mischung vor der Umsetzung gemäß (ii) das molare Verhältnis Cyclohexen Wasserstoffperoxid im Bereich von 2 : 1 bis 4 : 1 liegt. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 1 bis 7, wobei die gemäß (i) bereitgestellte flüssige Mischung ein Lösungsmittel enthält. Verfahren nach Ausführungsform 8, wobei das Lösungsmittel ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C1 -C6-Alkylnitrilen, Dialkylketonen der Formel R2-CO-R3, worin R2 und R3 jeweils unabhängig voneinander aus der Gruppe bestehend aus C1 -C6 Alkyl ausgewählt sind, und einem Gemisch von zwei oder mehr davon, weiter bevorzugt aus der Gruppe bestehend aus C1 -C3 Alkynitrilen, Dialkylketonen der Formel R2-CO-R3, worin R2 und R3 jeweils unabhängig voneinander aus der Gruppe bestehend aus C1 -C3 Alkyl ausgewählt sind, und einem Gemisch von zwei oder mehr davon. Verfahren nach Ausführungsform 8 oder 9, wobei das Lösungsmittel ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Acetonitril, Aceton und einem Gemisch davon. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 8 bis 10, wobei in der gemäß (i) bereitgestellten flüssigen Mischung vor der Umsetzung gemäß (ii) das molare Verhältnis
Lösungsmittel : Cyclohexen im Bereich von 20 : 1 bis 1 : 1 , bevorzugt von 15 : 1 bis 1 : 1 liegt, wobei sich, falls die Mischung als Lösungsmittel ein Gemisch aus zwei oder mehr Lösungsmitteln enthält, das molare Verhältnis Lösungsmittel : Cyclohexen auf das Gemisch der Lösungsmittel bezieht. Verfahren nach Ausführungsform 1 1 , wobei in der gemäß (i) bereitgestellten flüssigen Mischung vor der Umsetzung gemäß (ii) das molare Verhältnis Lösungsmittel : Cyclohexen im Bereich von 10 : 1 bis 1 : 1 liegt, wobei sich, falls die Mischung als Lösungsmittel ein Gemisch aus zwei oder mehr Lösungsmitteln enthält, das molare Verhältnis Lösungsmittel : Cyclohexen auf das Gemisch der Lösungsmittel bezieht.
13. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 1 bis 7, wobei die gemäß (i) bereitgestellte flüssige Mischung kein Lösungsmittel enthält.
14. Verfahren nach einer der Ausführungsform 1 bis 13, wobei die flüssige Mischung gemäß (i) durch Zugabe des Wasserstoffperoxids zu einer Mischung, enthaltend das Cyclohexen, den Alkohol F OH und optional das Lösungsmittel, bereitgestellt wird.
15. Verfahren nach Ausführungsform 14, wobei das Wasserstoffperoxid in Form einer wässrigen Lösung zugegeben wird, wobei die wässrige Lösung einen Wasserstoffperoxidgehalt bevorzugt im Bereich von 25 bis 75 Gew.-%, weiter bevorzugt von 40 bis 70 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der wässrigen Lösung, aufweist.
16. Verfahren nach einer der Ausführungsform 1 bis 15, wobei die Umsetzung gemäß (ii) bei einer Temperatur im Bereich von 40 bis 150 °C, bevorzugt von 50 bis 125 °C durchgeführt wird. 17. Verfahren nach Ausführungsform 16, wobei die Umsetzung gemäß (ii) bei einer Temperatur im Bereich von 70 bis 100 °C durchgeführt wird.
18. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 1 bis 17, wobei die Umsetzung gemäß (ii) am Siedepunkt der flüssigen Mischung, bevorzugt unter Rückfluß, durchgeführt wird.
19. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 1 bis 18, wobei die Dauer der Umsetzung gemäß (ii) im Bereich von 1 bis 12 h, bevorzugt von 1 ,5 bis 10 h liegt.
20. Verfahren nach Ausführungsform 19, wobei die Dauer der Umsetzung gemäß (ii) im Bereich von 2 bis 8 h liegt.
21. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 1 bis 20, wobei am Beginn der Umsetzung gemäß (ii) das Massenverhältnis Wasserstoffperoxid : Zeolith der Gerüststruktur MWW im Bereich von 10 : 1 bis 0,1 : 1 , bevorzugt von 1 : 1 bis 0,2 : 1 liegt.
22. Verfahren nach Ausführungsform 21 , wobei am Beginn der Umsetzung gemäß (ii) das Massenverhältnis Wasserstoffperoxid : Zeolith der Gerüststruktur MWW im Bereich von 0,75 : 1 bis 0,25 : 1 liegt. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 1 bis 22, wobei die Umsetzung gemäß (ii) als Batchverfahren durchgeführt wird. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 1 bis 22, wobei die Umsetzung gemäß (ii) kontinuierlich durchgeführt wird. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 1 bis 24, wobei mindestens 99 Gew.-%, bevorzugt mindestens 99,5 Gew.-% des Gerüsts des Zeolithen gemäß (ii) aus Silicium, Titan, Bor, Sauerstoff und Wasserstoff bestehen. Verfahren nach Ausführungsform 25, wobei mindestens 99,9 Gew.-% des Gerüsts des Zeolithen gemäß (ii) aus Silicium, Titan, Bor, Sauerstoff und Wasserstoff bestehen. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 1 bis 26, wobei im Zeolith der Gerüststruktur MWW das molare Verhältnis B : Si im Bereich von 0,02 : 1 bis 0,5 : 1 , bevorzugt 0,05 : 1 bis 0,15 : 1 liegt. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 1 bis 27, wobei im Zeolith der Gerüststruktur MWW das molare Verhältnis Ti : Si im Bereich von 0,01 : 1 bis 0,05 : 1 , bevorzugt 0,017 : 1 bis 0,025 : 1 liegt. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 1 bis 28, wobei der Zeolith der Gerüststruktur MWW herstellbar oder hergestellt ist gemäß einem Verfahren umfassend (a) Bereitstellen einer wässrigen Synthesemischung enthaltend eine Siliciumquelle, eine Borquelle, eine Titanquelle und eine MWW-Templatverbindung, wobei die
Temperatur der wässrigen Synthesemischung höchstens 50 °C beträgt;
(b) Aufheizen der gemäß (a) bereitgestellten wässrigen Synthesemischung von der Temperatur von höchstens 50 °C auf eine Temperatur im Bereich von 160 bis 190 °C innerhalb einer Zeit von höchstens 24 h;
(c) Unterwerfen der Synthesemischung gemäß (b) hydrothermalen Synthesebedingungen unter Eigendruck in einem geschlossenen System bei einer Temperatur im Bereich von 160 bis 190 °C unter Erhalt eines Vorläufers des Zeolithen der Gerüststruktur MWW in seiner Mutterlauge;
(d) Abtrennen des Vorläufers des Zeolithen der Gerüststruktur MWW von seiner Mutterlauge;
(e) Calcinieren des gemäß (d) abgetrennten Vorläufers des Zeolithen der Gerüststruktur MWW unter Erhalt des Zeolithen der Gerüststruktur MWW. 30. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 1 bis 29, wobei der Katalysator, bevorzugt in Form eines Formkörpers, zusätzlich zu dem Zeolith der Gerüststruktur MWW, einen Binder, bevorzugt einen Siliciumdioxid-Binder, enthält. 31. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 1 bis 30, wobei die gemäß (i) bereitgestellte Mischung keine Schwefelsäure, bevorzugt keine starke nicht-nucleophile Säure enthält.
32. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 1 bis 30, wobei der molare Gehalt der aus der Umsetzung gemäß (ii) erhaltenen Mischung an der Verbindung der Formel (I) bezogen auf die Summe der molaren Gehalte der aus der Umsetzung gemäß (ii) erhaltenen Mischung an den Verbindungen der Formeln (I), (Ib), (Ic), (Id) und (le)
Figure imgf000033_0001
(Ib) (Ic) (Id)
mindestens 85 %, bevorzugt mindestens 90 % beträgt.
Verfahren nach einer der Ausführungsformen 1 bis 32, wobei die aus der Umsetzung gemäß (ii) erhaltene Mischung nicht-umgesetztes Wasserstoffperoxid enthält, und wobei (ii) zusätzlich das Entfernen mindestens eines Teils, bevorzugt von mindestens 95 % des nicht-umgesetzten Wasserstoffperoxids aus der aus der Umsetzung gemäß (ii) erhaltenen Mischung umfasst.
Verfahren nach Ausführungsform 33, wobei die aus der Umsetzung gemäß (ii) erhaltene Mischung nicht-umgesetztes Wasserstoffperoxid enthält, und wobei (ii) zusätzlich das Entfernen von mindestens 99 % des nicht-umgesetzten Wasserstoffperoxids aus der aus der Umsetzung gemäß (ii) erhaltenen Mischung umfasst.
Verfahren nach Ausführungsform 33 oder 34, wobei das Entfernen des nicht-umgesetzten Wasserstoffperoxids das Quenchen des nicht-umgesetzten Wasserstoffperoxids umfasst. 36. Verfahren nach Ausführungsform 35, wobei das Entfernen des nicht-umgesetzten Wasserstoffperoxids das Quenchen des nicht-umgesetzten Wasserstoffperoxids mit Natriumsulfit umfasst.
37. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 1 bis 36, wobei die aus der Umsetzung gemäß (ii) erhaltene Mischung, bevorzugt die nach dem Entfernen des nicht-umgesetzten Wasserstoffperoxids erhaltene Mischung, eine wässrige und eine organische Phase umfasst, und wobei das Verfahren zusätzlich die Abtrennung der organischen Phase von der wässrigen Phase umfasst, wobei die abgetrennte organische Phase in (iii) als gemäß (ii) erhaltene Mischung eingesetzt wird. 38. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 1 bis 37, wobei die aus der Umsetzung gemäß (ii) erhaltene Mischung ormel (Ib)
Figure imgf000034_0001
39. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 1 bis 38, wobei gemäß (iii) das Abtrennen der Verbindung der Formel (I) aus der gemäß (ii) erhaltenen Mischung eine Destillation umfasst, wobei die aus der Destillation erhaltene, bezüglich der Verbindung der Formel (I) aufkonzentrierte Mischung einen Gehalt an der Verbindung der Formel (I) bevorzugt von mindestens 90 Gew.-%, weiter bevorzugt von mindestens 95 Gew.-% aufweist.
40. Verfahren nach Ausführungsform 39, wobei gemäß (iii) das Abtrennen der Verbindung der Formel (I) aus der gemäß (ii) erhaltenen Mischung eine Destillation umfasst, wobei die aus der Destillation erhaltene, bezüglich der Verbindung der Formel (I) aufkonzentrierte Mischung einen Gehalt an der Verbindung der Formel (I) von mehr als 95 Gew.-% aufweist.
41. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 1 bis 40, wobei die gemäß (iii) erhaltene, bezüglich der Verbindung der Formel (I) aufkonzentrierte Mischung vor der Dehydrierung gemäß (iv) mit Wasser unter Erhalt einer wässrigen Mischung gemischt wird.
42. Verfahren nach Ausführungsform 41 , wobei die erhaltene wässrige Mischung einen Gehalt an der Verbindung der Formel (I) im Bereich von 5 bis 50 Gewichts-%, bevorzugt von 10 bis 40 Gewichts-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der wässrigen Mischung, aufweist.
43. Verfahren nach Ausführungsform 42, wobei die erhaltene wässrige Mischung einen Gehalt an der Verbindung der Formel (I) im Bereich von 20 bis 30 Gewichts-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der wässrigen Mischung, aufweist. 44. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 1 bis 43, bevorzugt nach einer der Ausführungsformen 41 bis 43, wobei die gemäß (iii) erhaltene, bezüglich der Verbindung der Formel (I) aufkonzentrierte Mischung, bevorzugt die wässrige Mischung gemäß einer der Ausführungsformen 41 bis 43, vor der Dehydrierung gemäß (iv) verdampft wird, bevorzugt bei einer Temperatur im Bereich von 175 bis 375 °C, weiter bevorzugt von 225 bis 325 °C.
Verfahren nach Ausführungsform 44, wobei die gemäß (iii) erhaltene, bezüglich der Verbindung der Formel (I) aufkonzentrierte Mischung, bevorzugt die wässrige Mischung gemäß einer der Ausführungsformen 41 bis 43, vor der Dehydrierung gemäß (iv) bei einer Temperatur im Bereich von 250 bis 300 °C verdampft wird.
Verfahren nach Ausführungsform 44 oder 45, wobei die verdampfte Mischung mittels eines Trägergases der Dehydrierung zugeführt wird, wobei das Trägergas bevorzugt ausgewählt wird aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, Stickstoff, Argon, Kohlenstoffmonoxid, Wasserdampf und einem Gemisch aus zwei oder mehr davon.
Verfahren nach Ausführungsform 46, wobei das Trägergas ein Gemisch aus Wasserstoff und Stickstoff umfasst, bevorzugt zu mindestens 95 Volumen-%, weiter bevorzugt zu mindestens 98 Volumen-% aus Wasserstoff und Stickstoff besteht.
Verfahren nach einer der Ausführungsformen 1 bis 47, wobei die Dehydrierung gemäß (iv) in der Gegenwart eines heterogenen Katalysators durchgeführt wird, wobei der Katalysator bevorzugt ein dehydrieraktives Edelmetall, weiter bevorzugt ein Edelmetall ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Pd, Rh, Pt und einer Kombination aus zwei oder mehr davon, enthält.
Verfahren nach Ausführungsform 48, wobei das Edelmetall bevorzugt auf mindestens einem Trägermaterial geträgert ist, das bevorzugt ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Aktivkohle, Aluminiumoxid, Siliciumoxid und einer Kombination aus zwei oder mehr davon.
Verfahren nach Ausführungsform 48 oder 49, wobei der Katalysator Palladium geträgert auf Aktivkohle umfasst.
Verfahren nach einer der Ausführungsformen 48 bis 50, wobei der heterogene Katalysator vor der Dehydrierung gemäß (iv) aktiviert wird.
Verfahren nach Ausführungsform 51 , wobei die Aktivierung das Spülen des heterogenen Katalysator mit einem Gas bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, Stickstoff, Argon und einem Gemisch aus zwei oder mehr davon umfasst. 53. Verfahren nach Ausführungsform 52, wobei das Spülen mit dem Gas bevorzugt bei einer Temperatur des Gases im Bereich von 350 bis 500 °C, weiter bevorzugt von 375 bis 450 °C durchgeführt wird.
54. Verfahren nach Ausführungsform 52 oder 53, wobei die Aktivierung das Waschen des Katalysator mit einer wässrigen Lösung enthaltend eine Base, bevorzugt ein Hydroxid, weiter bevorzugt ein Alkalimetallhydroxid, weiter bevorzugt Kaliumhydroxid, umfasst. 55. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 48 bis 54, wobei die Dehydrierung gemäß
(iv) bei einer Katalysatortemperatur im Bereich 200 bis 400 °C, bevorzugt von 250 bis 350 °C, weiter bevorzugt von 275 bis 325 °C durchgeführt wird.
56. Verfahren nach Ausführungsform 55, wobei der Katalysator in Form eines Katalysatorbettes eingesetzt wird und die Katalysatortemperatur die Temperatur des
Katalysatorbettes ist.
57. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 1 bis 56, wobei vor der Formylierung gemäß
(v) aus der aus (iv) erhaltenen Mischung die Verbindung der Formel (II) unter Erhalt einer bezüglich der Verbindung der Formel (II) aufkonzentrierten Mischung abgetrennt wird.
58. Verfahren nach Ausführungsform 57, wobei das Abtrennen eine Destillation umfasst, bevorzugt eine Destillation ist. 59. Verfahren nach Ausführungsform 57 oder 58, wobei die erhaltene, bezüglich der Verbindung der Formel (II) aufkonzentrierte Mischung einen Gehalt an der Verbindung der Formel (II) von mindestens 95 Gew.-%, weiter bevorzugt von mindestens 98 Gew.-% aufweist. 60. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 1 bis 59, wobei die Formylierung gemäß (v) umfasst:
(v-1 ) Umsetzen der in der gemäß (iv) erhaltenen Mischung enthaltenen Verbindung der Formel (II) mit Glyoxalsäure OHC-COOH, bevorzugt in wässriger Phase, unter Erhalt einer Mischung enthaltend eine Verbindung der Formel
Figure imgf000036_0001
61. Verfahren nach Ausführungsform 60, wobei das Umsetzen gemäß (v-1 ) in Gegenwart einer Bronstedt-Base, bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Alkalimetallhydroxiden, Erdalkalimetallhydroxiden und einem Gemisch aus zwei oder mehr davon, weiter bevorzugt aus der Gruppe bestehend aus Alkalimetallhydroxiden und einem Gemisch aus zwei oder mehr davon, durchgeführt wird.
62. Verfahren nach Ausführungsform 61 , wobei die Bronstedt-Base Natriumhydroxid umfasst, bevorzugt Natriumhydroxid ist.
63. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 60 bis 62, wobei das Umsetzen gemäß (v- 1 ) bei einer Temperatur im Bereich von 10 bis 40 °C, bevorzugt im Bereich von 15 bis 35 °C erfolgt. 64. Verfahren nach Ausführungsform 63, wobei das Umsetzen gemäß (v-1 ) bei einer Temperatur im Bereich von 20 bis 30 °C erfolgt.
65. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 60 bis 64, wobei die Formylierung gemäß (v) zusätzlich umfasst:
(v-2) Aufreinigen der gemäß (v-1 ) erhaltenen Mischung bezüglich der Verbindung der
Formel (III) unter Erhalt einer bevorzugt wässrigen Mischung enthaltend die Verbindung der Formel (III).
66. Verfahren nach Ausführungsform 65, wobei das Aufreinigen eine Extraktion umfasst.
67. Verfahren nach Ausführungsform 65 oder 66, wobei während (v-2) der pH der aus der Umsetzung gemäß (v-1 ) erhaltenen Mischung auf einen Wert im Bereich von 0,5 bis 1 ,5 eingestellt wird. 68. Verfahren nach Ausführungsform 67, wobei das Einstellen des pH-Wertes in zwei Schritten erfolgt, wobei in einem ersten Schritt der pH-Wert der aus der Umsetzung gemäß (v-1 ) erhaltenen Mischung auf einen Wert im Bereich von 4,0 bis 5,0 eingestellt wird und in einem zweiten Schritt der pH-Wert auf einen Wert im Bereich von 0,5 bis 1 ,5 eingestellt wird, wobei nach dem ersten Schritt aus der Mischung mit einem pH-Wert im Bereich von 4,0 bis 5,0 die in der gemäß (ii) erhaltenen Mischung enthaltene Verbindung der Formel (II) abgetrennt wird. 69. Verfahren nach Ausführungsform 68, wobei nach dem ersten Schritt aus der Mischung mit einem pH-Wert im Bereich von 4,0 bis 5,0 die in der gemäß (ii) erhaltenen Mischung enthaltene Verbindung der Formel (II) durch Extraktion abgetrennt wird
70. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 60 bis 69, wobei die Formylierung gemäß
(v) zusätzlich umfasst:
(v-3) oxidative Decarboxylierung der in der gemäß (v-1 ), bevorzugt in der gemäß (v-2) erhaltenen Mischung enthaltenen Verbindung der Formel (III) unter Erhalt einer Mischung enthaltend die Verbindung der Formel (IV).
71. Verfahren nach Anspruch 70, wobei die oxidative Decarboxylierung gemäß (v-3) in Gegenwart eines Oxidationsmittels, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus CuO, Pb02, Mn02, Co304, HgO, Ag20, Cu(ll)-Salzen, Hg(ll)-Salzen, Fe(lll)-Salzen, Ni(lll)- Salzen, Co(lll)-Salzen, Chloraten und einem Gemisch aus zwei oder mehr davon, bevorzugt aus der Gruppe bestehend aus CuO, Mn02, Cu(ll)-Salzen, Fe(lll)-Salzen und einem Gemisch aus zwei oder mehr davon, durchgeführt wird.
72. Verfahren nach Ausführungsform 71 , wobei die oxidative Decarboxylierung gemäß (v-3) in Gegenwart von FeCI3 als Oxidationsmittel durchgeführt wird.
73. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 70 bis 72, wobei die oxidative Decarboxylierung gemäß (v-3) bei einer Temperatur im Bereich von 60 bis 1 10 °C, bevorzugt von 70 bis 100 °C durchgeführt wird.
74. Verfahren nach Ausführungsform 73, wobei die oxidative Decarboxylierung gemäß (v-3) bei einer Temperatur im Bereich von 80 bis 95 °C durchgeführt wird.
75. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 1 bis 74, umfassend
(vi) Abtrennung der Verbindung der Formel (IV) aus der gemäß (v) erhaltenen Mischung, bevorzugt aus der gemäß (v-3) erhaltenen Mischung.
76. Verfahren nach Ausführungsform 75, wobei die gemäß (v), bevorzugt gemäß (v-3) erhaltene Mischung Wasser und mindestens ein organisches Lösungsmittel umfasst, und wobei (vi) umfasst:
(vi-1 ) Abtrennen der organischen Phase von der wässrigen Phase unter Erhalt einer organischen Phase enthaltend die Verbindung der Formel (IV).
77. Verfahren nach Ausführungsform 76, wobei das mindestens eine organische Lösungsmittel Toluol umfasst, bevorzugt Toluol ist. 78. Verfahren nach Ausführungsform 76 oder 77, wobei (vi) zusätzlich umfasst:
(vi-2) Extrahieren der wässrigen Phase mit mindestens einem organischen Lösungsmittel unter Erhalt mindestens einer weiteren organischen Phase enthaltend die Verbindung der Formel (IV).
79. Verfahren nach Ausführungsform 78, wobei das mindestens eine organische Lösungsmittel Toluol umfasst, bevorzugt Toluol ist.
Verfahren nach einer der Ausführungsformen 76 bis 79, wobei (vi) zusätzlich umfasst: (vi-3) Waschen der gemäß (vi-1 ) erhaltenen organischen Phase oder der gemäß (vi-1 ) und (vi-2) erhaltenen organischen Phasen, enthaltend die Verbindung der Formel
(IV).
Verfahren nach Ausführungsform 80, wobei das Waschen mit mindestens einem Waschmittel durchgeführt wird, das bevorzugt Wasser umfasst, weiter bevorzugt Wasser ist.
Verfahren nach einer der Ausführungsformen 76 bis 81 , wobei (vi) zusätzlich umfasst: (vi-4) Aufkonzentrieren der gemäß (vi-1 ) erhaltenen organischen Phase oder der gemäß (vi-1 ) und (vi-2) erhaltenen organischen Phasen, bevorzugt der gemäß (vi-3) gewaschenen organischen Phase oder der gemäß (vi-3) gewaschenen organischen Phasen, bezüglich der Verbindung der Formel (IV).
Verfahren nach Ausführungsform 82, wobei das Aufkonzentrieren gemäß (iv-4) unter gegenüber Umgebungsdruck reduziertem Druck erfolgt.
84. Mischung enthaltend die Verbindung der Formel (IV)
Figure imgf000039_0001
wobei Ri ein Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen ist, erhalten oder erhältlich durch ein
Verfahren gemäß einer der Ausführungsformen 1 bis 83, bevorzugt gemäß einer der Ausführungsformen 75 bis 83, weiter bevorzugt gemäß Ausführungsform 82 oder 83.
Die Erfindung wird in den nachfolgenden Referenzbeispielen und Beispielen näher erläutert. Beispiele
In den nachfolgenden experimentellen Beispielen wurden folgende Ausgangstoffe eingesetzt:
1. Piperidin (Sigma-Aldrich)
2. Borsäure (Bernd Kraft)
3. Tetrabutylorthotitanat (Alfa Aesar)
4. Pyrogenes Siliciumdioxid CAB-O-SIL® M7D und CAB-O-SIL® M5 (Cabot)
5. Kolloidales Siliciumdioxid Ludox® AS-40 (Sigma-Aldrich)
6. Cyclohexen (Sigma Aldrich)
7. Methanol (Fluka)
8. Wasserstoffperoxid (Solvay)
Referenzbeispiel 1 : Messung der 11 B Festkörper-NMR-Spektren Die 11B Festkörper-NMR-Experimente wurden unter Verwendung eines Bruker Avance III Spektrometers mit 400 MHz 1H Larmor-Frequenz (Bruker Biospin, Deutschland) durchgeführt. Die Proben wurden vor dem Verpacken in 4 mm Zr02-Rotoren bei 63 % relativer Luftfeuchte bei Raumtemperatur gelagert. Die Messungen wurden bei 10 kHz Rotation der Probe um den magischen Winkel („Magic Angle Spinning") bei Raumtemperatur durchgeführt. Die 11B- Spektren wurden unter Verwendung eines 11B 15°-Erregungsimpulses mit 1 Mikrosekunde (μβ) Pulsbreite, einer 11B Trägerfrequenz, welche -4 ppm im referenzierten Spektrum entspricht, und einer Scan Wartezeit („Scan-Recycle Delay") von 1 s erhalten. Die Signale wurden für 10 ms akquiriert, und mit 5000 Scans akkumuliert. Die Spektren wurden unter Verwendung eines Bruker Topspin mit 30 Hz exponentieller Linienverbreiterung, Phasenregelung und Basislinienkorrektur über die gesamte Spektrumsbreite aufbereitet. Die Spektren wurden unter Verwendung von Glycin mit einem Carbonylpeak bei 175,67 ppm als sekundärem Standard indirekt gegenüber 1 % TMS in CDCI3 auf die vereinheitlichte chemische Verschiebungsskala gemäß IUPAC (Pure Appl. Chem., Band 80, Nr. 1 , S. 59) referenziert. Referenzbeispiel 2: Messung der 29Si Festkörper-NMR-Spektren
Die 29Si Festkörper-NMR-Experimente wurden unter Verwendung eines Bruker Advance III Spektrometers mit 400 MHz 1H Larmor-Frequenz (Bruker Biospin, Deutschland) durchgeführt. Die Proben wurden vor dem Verpacken in 4 mm Zr02-Rotoren bei 63 % relativer Luftfeuchte bei Raumtemperatur gelagert. Die Messungen wurden bei 10 kHz Rotation der Probe um den magischen Winkel („Magic Angle Spinning") bei Raumtemperatur durchgeführt. Die 29Si- Spektren wurden unter Verwendung eines 29Si 90°-Erregerimpulses mit 5 MikroSekunden (μβ) Pulsbreite, einer 29Si Trägerfrequenz, welche -1 12 ppm im referenzierten Spektrum entspricht, und einer Scan Wartezeit („Scan-Recycle Delay") von 120 s erhalten. Die Signale wurden für 20 Millisekunden (ms) bei 63 kHz Hochleistungs-Protonen-Entkopplung („ High-Power Proton Decoupling") akquiriert, und für mindestens 16 Stunden akkumuliert. Die Spektren wurden unter Verwendung eines Bruker Topspin mit 50 Hz exponentieller Linienverbreiterung, Phasenregelung und Basislinienkorrektur über die gesamte Spektrumsbreite aufbereitet. Die Spektren wurden unter Verwendung von Glycin mit einem Carbonylpeak bei 175,67 ppm als sekundärem Standard indirekt gegenüber 1 % TMS in CDCI3 auf die vereinheitlichte chemische Verschiebungsskala gemäß IUPAC (Pure Appl. Chem., Band 80, Nr. 1 , S. 59) referenziert.
Referenzbeispiel 3: Bestimmung der Wasseraufnahme
Die Wasser-Adsorptions/Desorptions-Isothermen wurden auf einem VTI SA Apparat von TA Instruments durchgeführt, welcher ein schrittweises Isothermenprogramm durchführt. Das Experiment bestand aus einem Lauf oder einer Serie von Läufen, welche an einem Probenmaterial durchgeführt wurde, das auf die Mikrowaagen-Schale in dem Apparat plaziert wurde. Vor Beginn der Messung wurde die Restfeuchtigkeit der Probe durch Heizen der Probe auf 100 °C (Heizrate 5 K/min) entfernt und für 6 h unter einem Stickstoffstrom gehalten. Nach dem Trocknungsprogramm wurde die Temperatur in der Zelle auf 25 °C verringert und während der Messung isotherm gehalten. Die Mikrowaage wurde kalibriert, und das Gewicht der getrockneten Probe wurde abgeglichen (maximale Massenabweichung 0,01 Gew.-%). Die Wasseraufnahme durch die Probe wurde als Anstieg des Gewichts gegenüber der trockenen Probe gemessen. Zuerst wurde eine Adsorptionskurve gemessen, indem die relative Luftfeuchtigkeit (ausgedrückt als Gew.-% Wasser in der Atmosphäre der Zelle), welcher die Probe ausgesetzt war, erhöht wurde, und die Wasseraufnahme der Probe als Gleichgewicht gemessen wurde. Die relative Luftfeuchtigkeit wurde in Schritten von 10 Gew.-% von 5 Gew.-% bis 85 Gew.-% erhöht, und bei jedem Schritt kontrollierte das System die relative Luftfeuchtigkeit und überwachte das Probengewicht bis zum Erreichen der Gleichgewichtsbedingungen, nachdem die Probe 85 Gew.-% bis 5 Gew.-% relativer Luftfeuchtigkeit in Schritten von 10 Gew.-% ausgesetzt wurde und die Änderung des Gewichts der Probe (Wasseraufnahme) überwacht und aufgezeichnet wurde.
Referenzbeispiel 4: Messung der Infrarotspektren
Die FT-IR (Fourier-Transformations-Infrarot) Messungen wurden auf einem Nicolet 6700 Spektrometer durchgeführt. Das gepulverte Material wurde ohne die Verwendung irgendwelcher Zusätze zu einem selbsttragenden Pressling gepresst. Der Pressling wurde in eine in dem FT-IR-Instrument untergebrachte Hochvakuumzelle (HV) eingeführt. Vor der Messung der Probe wurde bei Hochvakuum (10"5 mbar) für 3 h bei 300 °C vorgeheizt. Die Spektren wurden nach dem Kühlen der Zelle auf 50 °C aufgenommen. Die Spektren wurden im Bereich von 4000 bis 800 cm"1 bei einer Auflösung von 2 cm"1 aufgenommen. Die erhaltenen Spektren wurden in einem Diagramm mit der Wellenlänge (cm"1) auf der X-Achse und der Absorption (willkürliche Einheiten bzw. „arbitrary units", abgekürzt a.u.) dargestellt. Zur quantitativen Bestimmung der Peakhöhen und der Verhältnisse zwischen diesen Peaks wurde eine Basislinienkorrektur durchgeführt. Änderungen in dem Bereich 3000 bis 3900 cm"1 wurden analysiert und zum Vergleichen mehrerer Proben wurde die Bande bei 1880 ± 5 cm"1 als Referenz verwendet.
Referenzbeispiel 5: Messung der Röntgenbeugungsspektren Das Röntgenbeugungsspektrum wurde mit einem D8 Advance Series 2 von Bruker/AXS aufgenommen, das einen Mehrfachprobenwechsler aufwies.
Beispiel 1 : Herstellung eines Zeolithen der Gerüststruktur MWW enthaltend Bor und
Titan
Zu entionisiertem Wasser (841 ,82 g) in einem Becherglas wurde Piperidin (200 g) zugegeben, und die resultierende Mischung wurde für 5 min bei Raumtemperatur gerührt. Anschließend wurde Borsäure (203,8 g) zu der Mischung zugegeben und für 20 min gelöst, und dann wurde eine Lösung aus Tetrabutylorthotitanat (17,75 g) gelöst in Piperidin (99,24 g) unter Rühren bei einer Rührgeschwindigkeit von 70 U/min zugegeben, und die resultierende Mischung wurde für 30 min bei Raumtemperatur gerührt. Zu der Mischung wurde pyrogenes Siliciumdioxid (Cab-O- Sil® M7D, 147,9 g) unter Rühren zugegeben, und die resultierende Mischung wurde für 1 ,5 h bei Raumtemperatur gerührt. Die Mischung wies einen pH von 1 1 ,3 auf. Die Mischung wurde in einen 2,5 I Autoklaven überführt und innerhalb von 10 Stunden bei einer Heizrate von etwa 0,2 K/min langsam auf 170 °C erhitzt, und dann wurde diese Temperatur für 160 h unter Rühren bei einer Rührgeschwindigkeit von 100 U/min gehalten. Der Druck während der Reaktion lag im Bereich von 8,3 bis 9 bar. Die erhaltene Suspension wies einen pH von 1 1 ,2 auf. Die Suspension wurde filtriert und der Filterkuchen wurde mit entionisiertem Wasser gewaschen, bis das Waschwasser einen pH von weniger als 10 aufwies. Der Filterkuchen wurde in einem Trockenofen bei 120 °C für 48 h getrocknet, und mit einer Heizrate von 2 K/min auf eine Temperatur von 650 °C erhitzt und für 10 h bei 650 °C in einer Luftatmosphäre calciniert. Es wurde ein farbloses Pulver (101 ,3 g) erhalten. Das Pulver wies einen Bor-Gehalt von 1 ,3 Gew.- %, berechnet als elementares Bor, einen Titangehalt von 1 ,3 Gewichts-%, berechnet als elementares Titan, und einen Siliciumgehalt von 40 Gewichts-%, berechnet als elementares Silicium, auf. Der Gesamtgehalt an Kohlenwasserstoffen betrug 0,1 Gewichts-%. Die gemäß Referenzbeispiel 3 bestimmte Wasseraufnahme betrug 13,7 Gewichts-%. Das 11B-Festkörper- NMR-Spektrum des zeolithischen Materials wird in Fig. 1 gezeigt. Das 29Si-Festkörper-NMR- Spektrum des zeolithischen Materials wird in Fig. 2 gezeigt. Das FT-IR-Spektrum des zeolithischen Materials wird in Fig. 3 gezeigt. Das Röntgenbeugungsspektrum des zeolithischen Materials wird in Fig. 4 gezeigt. Das Rontgenbeugungsspektrum des zeolithischen Materials weist weiterhin folgende Charakteristika auf:
Figure imgf000043_0001
41 ,982 2, 15035 205 15,2
43,358 2,08522 213 15,8
45,169 2,00577 255 19
46,654 1 ,94533 266 19,8
46,968 1 ,93304 284 21 ,1
48,908 1 ,86079 255 19
49,494 1 ,84015 259 19,2
49,992 1 ,82295 232 17,2
51 ,38 1 ,77694 246 18,3
52,019 1 ,75659 255 18,9
53,699 1 ,70552 240 17,8
54,686 1 ,67707 230 17,1
57,016 1 ,61393 233 17,3
57,764 1 ,5948 225 16,7
58,87 1 ,56745 240 17,8
60,68 1 ,52495 248 18,4
62,067 1 ,49415 261 19,4
63,043 1 ,47336 262 19,5
65,449 1 ,42489 286 21 ,2
66,425 1 ,40631 348 25,9
Beispiel 2: Herstellung eines Pd/C-Katalysators Eine Pd-haltige Lösung wurde folgendermaßen hergestellt: 15,80 g Pd(N03)2-Lösung mit einem Pd-Gehalt von 1 1 Gewichts-% wurde mit VE-Wasser bis zu einem Gesamtvolumen von 136 mL aufgefüllt. 172 g SupersorbonO-Aktivkohle (Partikelgröße 0,7-1 ,0 mm) wurden in dieser Lösung getränkt; danach wurde für 16 h bei 80 °C in einem Trockenschrank getrocknet. Anschließend wurde der Katalysator 4 h bei 400 °C im Drehrohrofen unter N2-Strom kalziniert. Der 1 Gewichts-%ige Pd/C-Katalysator wurde anschließend mit KOH dotiert. Dazu wurden 24,89 g einer 5 Gewichts-%igen KOH-Lösung mit VE-Wasser auf 64 mL aufgefüllt. 80,90 g des 1 Gewichts-%igen Pd/C-Katalysators wurden in dieser Lösung getränkt. Anschließend wurde der Katalysator 16 h bei 80 °C im Trockenschrank getrocknet. Beispiel 3: Synthese von 2-Methoxycyclohexanol (Verbindung der Formel (I)), ausgehend von Cyclohexen
In einem Reaktionsgefäß wurden 1 ,00 g des gemäß Beispiel 1 hergestellten zeolithischen Materials mit 3.92 g Cyclohexen in 20 ml Methanol gemischt. Zu der resultierenden Mischung wurde 1 ,00 g einer wässrigen Wasserstoffperoxidlösung (50 Gew.-% Wasserstoffperoxid) zugegeben. Die Mischung wurde für 4 h unter Rückfluß gerührt. Nach Abtrennen des Katalysators mittels Filtration und Rückwiegen des so erhaltenen Filtrats wurde vom Filtrat eine Probe entnommen. Von dieser Probe wurde der H202-Gehalt cerimetrisch bestimmt. Das Filtrat wurde mit Natriumsulfit gequencht, um das gegebenenfalls noch vorhandene H202 zu zersetzen. Anschließend wurde eine Probe entnommen, um mittels Gaschromatographie (GC)- Analyse die molaren Mengen der Verbindungen (I) bis (Id), welche sich potentiell gemäß dem unten gezeigten Reaktionsschema bilden, zu bestimmen. Über die molaren Mengen wurde die Selektivität des Katalysators als molare Menge des gewünschten Produkts in Form von 2- Methoxycyclohexanol (Verbindung der Formel (I)) bezogen auf die molare Menge der Mischung der Verbindungen der Formeln (I) bis (Id) berechnet. Es ergab sich eine Selektivität von 93 %. Nach Abtrennung der organischen Phase wurde über Destillation das 2-Methoxycyclohexanol mit einer Reinheit von größer als 95 % erhalten. Neben 2-Methoxycyclohexanol enthielt das erhaltene Gemisch im wesentlichen Dihydroxycyclohexan. Folgende Destillationsbedingungen wurden verwendet: Externe Temperatur: 100 bis 102 °C; Sumpftemperatur: 90 bis 92 °C (Kolonnenbegleitheizung: 90 °C); Kopftemperatur: 81 bis 82 °C; Kopfdruck: 20,0 mbar.
Beispiel 4: Synthese von Guajacol (Verbindung der Formel (II)), ausgehend von 2- Methoxycyclohexanol
Eine Reaktionssäule wurde mit 13 ml_ (5 g) of Katalysator (1 Gewichts-% Pd auf Aktivkohle, hergestellt gemäß Beispiel 2 und vorgewaschen mit 5 Gewichts-%iger wässriger KOH-Lösung) gefüllt und mit Quarzringen gepackt (30 ml_ unterhalb des Katalysatorbetts, 30 ml über dem Katalysatorbett). Der Katalysator wurde durch Spülen mit einem Gasgemisch N2/H2 (95 : 5) bei 400 °C für 15 min aktiviert. Danach wurde für weitere 15 min mit H2 gespült. Nach Spülen mit N2 wurde die Reaktortemperatur auf 300 °C eingestellt (als Reaktortemperatur wird die Temperatur des Katalysatorfestbetts bezeichnet; die Messung der dieser Temperatur erfolgt über ein Thermoelement, das radialmittig und längsmittig im Katalysatorfestbett angeordnet wurde). Ein zusätzlicher Verdampfer zur Vorverdampfung des 2-Methoxycyclohexanol-Feedstroms aus Beispiel 3 bei 275 °C wurde angeschlossen. Als Trägergas wurden N2 (20 L/h) und H2 (2,5 L/h) eingesetzt. Dann wurde das gemäß Beispiel 3 erhaltene 2-Methoxycyclohexanol als Feedstrom (25 Gewichts-%ige wässrige Lösung) in das Reaktorsystem (Vorverdampfer + Reaktor) mit einer Flußrate von 6 g/h gegeben. Nach 100 h kontinuierlichem Betrieb wurde eine 2 Phasen- Produktmischung erhalten. Die derart erhaltene 2 Phasen-Produktmischung wurde einer Destillation unterworfen, um Guajacol als Produkt zu gewinnen (Umsatz: 52 %, (bezogen auf eingesetztes 2-Methoxycyclohexanol); Selektivität: 72 % (bezogen auf umgesetztes 2- Methoxycyclohexanol)). Folgende Destillationsbedingungen wurden verwendet: Externe Temperatur: 72 bis 78 °C; Sumpftemperatur: 60 bis 72 °C; Kopftemperatur: 41 bis 50 °C; Kopfdruck: 1 ,5 mbar. Beispiel 5: Synthese von Vanillin (Verbindung der Formel (IV), ausgehend von Guajacol, mit einem Mandelsäurederivat (Verbindung der Formel (III)) als Zwischenprodukt
Glyoxalsäure (23,74 g, 50 Gewichts-% in H20, 0,16 mol) und 7 Gewichts-%ige NaOH (91 ,6 g, 0,16 mol) wurden in ein Reaktionsgefäß gegeben und bei Raumtemperatur gerührt. Nach der leichten Exothermie des Mischungsvorgangs wurde eine Mischung aus Guajacol gemäß Beispiel 4 (46,5 g, 0,2 mol) und 10 Gewichts-%iger wässriger NaOH (80,1 g, 0,2 mol) im lauf von 45 min hinzugegeben. Die Mischung wurde anschließend für 4,5 h bei Raumtemperatur gerührt. Nach dieser Zeit war die erhaltene Lösung homogen. Die erhaltene Lösung mit einem pH von ca. 1 1 wurde anschließend vorsichtig mit konzentrierter H2S04 (10,9 g, 0,1 1 mol) angesäuert, bis der pH einen Wert von 4,5 hatte. Nun wurde die Mischung mit Toluol extrahiert (3 x 300 mL), um nicht-umgesetztes Guajacol zu entfernen und zu recyclen. Die erhaltene wässrige Phase wurde weiter mit 97 bis 99 Gewichts-%iger H2S04 (15,4 g, 0,15 mol) angesäuert, bis der pH einen Wert von ca. 1 ,0 erreicht hatte. Es wurde eine wässrige Lösung des Mandelsäurederivates der Formel (III) erhalten. Diese Roh-Lösung des Mandelsäurederivates wurde zusammen mit Toluol (160 mL) auf eine Temperatur von 90 °C erwärmt. Dann wurde eine wässrige, 20 Gewichts-%ige FeCI3-Lösung (282,4 g) innerhalb von 30 min zugegeben, wodurch die rote Lösung sich nach schwarz verfärbte. Die Mischung wurde dann bei 90 °C für 2 h weiter gerührt. Bei 90 °C wurde dann Toluol (90 mL) zugegeben und der Ansatz auf Raumtemperatur abgekühlt. Die beiden Phasen wurden getrennt und die wässrige Phase noch fünfmal mit Toluol (150 mL) extrahiert. Die kombinierten organischen Phasen wurden mit Wasser gewaschen (350 mL) und anschließend unter reduziertem Druck aufkonzentriert. Es wurde Vanillin der Formel als Verbindung der Formel (IV) als leicht beiger Feststoff erhalten (13,6 g, Selektivität 64 % bezogen auf Glyoxalsäure).
Kurze Beschreibung der Figuren Fig. 1 zeigt das 11B-Festkörper-NMR-Spektrum des Zeolithen gemäß Beispiel 1 , gemessen gemäß dem Referenzbeispiel 1. Auf der X-Achse wird die 11B chemische Verschiebung (in ppm) gezeigt, auf der Y-Achse die Intensität (* 106). Die Skalenstrich-Markierungen auf der X-Achse sind, von links nach rechts, bei 40, 20, 0, -20. Die Skalenstrich- Markierungen auf der Y-Achse sind, von unten nach oben, bei 0, 1 , 2, 3, 4.
Fig. 2 zeigt das 29Si-Festkörper-NMR-Spektrum des Zeolithen gemäß Beispiel 1 , gemessen gemäß dem Referenzbeispiel 2. Auf der X-Achse wird die 29Si chemische Verschiebung (in ppm) gezeigt, auf der Y-Achse die Intensität (* 106). Die Skalenstrich- Markierungen auf der X-Achse sind, von links nach rechts, bei -90, -100, -110, -120, - 130. Die Skalenstrich-Markierungen auf der Y-Achse sind, von unten nach oben, bei 0, 20, 40, 60, 80, 100.
Fig. 3 zeigt das FT-IR-Spektrum des Zeolithen gemäß Beispiel 1 , gemessen gemäß Referenzbeispiel 4. Auf der X-Achse wird die Wellenlänge (in cm"1) gezeigt, auf der Y-
Achse die Extinktion. Die Skalenstrich-Markierungen auf der X-Achse sind, von links nach rechts, bei 4000, 3500, 3000, 2500, 2000, 1500. Die Skalenstrich-Markierungen auf der Y-Achse sind, von unten nach oben, bei 0,00, 0,01 , 0,02, 0,03, 0,04, 0,05, 0,06, 0,07, 0,08, 0,09, 0,10, 0,1 1 , 0,12, 0,13, 0,14, 0,15, 0, 16, 0,17, 0, 18, Die bei den einzelnen Peaks angegebenen Wellenzahlen in cm"1 sind, von links nach rechts, 3748,
3719, 3689, 3623, 3601 , 3536, 1872.
Fig. 4 zeigt das Rontgenbeugungsmuster (Kupfer K-alpha Strahlung) des Zeolithen gemäß Beispiel 1 , gemessen gemäß dem Referenzbeispiel 5. Auf der X-Achse werden die Gradwerte (2 Theta) gezeigt, auf der Y-Achse die Intensität (Lin (Zählimpulse)). Die
Skalenstrich-Markierungen auf der X-Achse sind, von links nach rechts, bei 2, 10, 20, 30, 40, 50, 60, und 70. Die Skalenstrich-Markierungen auf der Y-Achse sind, von unten nach oben, bei 0 und 3557 Zitierte Literatur
- GB 2 252 556 A
- A. Corma et al., "Activity of Ti-Beta Catalyst for the Selective Oxidation of Alkenes and Alkanes", Journal of Catalyis (1994), Band 145, S. 151-158
- Y. Goa et al., "Catalytic Performance of [Ti, Al]-Beta in the Alkene Epoxidation Controlled by the Postsynthetic Ion Exchange", Journal of Physical Chemistry B 2004, Band 108, S. 8401- 841 1
- E. G. Derouane et al., „Titanium-substituted zeolite beta: an efficient catalyst in the oxy- functionalisation of cyclic alkenes using hydrogen peroxide in organic solvents", New. J. Chem., 1998, S. 797-799
- M. A. Uguina et al., J. Chem. Soc, Chem. Commun., 1994, Seite 27

Claims

Ansprüche
Figure imgf000048_0001
wobei Ri ein Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen ist, umfassend
(i) Bereitstellen einer flüssigen Mischung enthaltend Cyclohexen, einen Alkohol R1OH , Wasserstoffperoxid, und optional ein Lösungsmittel;
(ii) Umsetzen des Cyclohexens mit dem Wasserstoffperoxid und dem Alkohol R^OH in der gemäß (i) bereitgestellten Mischung in Gegenwart eines Katalysators enthaltend einen Zeolithen der Gerüststruktur MWW unter Erhalt einer Mischung enthaltend die Verbindung der Formel (I)
Figure imgf000048_0002
wobei das Gerüst des Zeolithen gemäß (ii) Silicium, Titan, Bor, Sauerstoff und Wasserstoff enthält;
Abtrennen der Verbindung der Formel (I) aus der gemäß (ii) erhaltenen Mischung unter Erhalt einer bezüglich der Verbindung der Formel (I) aufkonzentrierten Mischung;
Dehydrieren der in der gemäß (iii) erhaltenen aufkonzentrierten Mischung enthaltenen Verbindung der Formel (I) unter Erhalt einer Mischung enthaltend eine Verbindung der Formel (II)
Figure imgf000048_0003
(v) Formylierung der in der gemäß (iv) erhaltenen Mischung enthaltenen Verbindung der Formel (I I) unter Erhalt einer Mischung enthaltend die Verbindung der Formel (IV).
Verfahren nach Anspruch 1 , wobei Ri Methyl oder Ethyl, bevorzugt Methyl ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei in der gemäß (i) bereitgestellten flüssigen Mischung vor der Umsetzung gemäß (ii) das molare Verhältnis Cyclohexen : R^OH im Bereich von 1 : 1 bis 1 : 50, bevorzugt von 1 : 3 bis 1 : 30, weiter bevorzugt von 1 : 5 bis 1 : 10 liegt und vor der Umsetzung gemäß (ii) das molare Verhältnis Cyclohexen : Wasserstoffperoxid im Bereich von 1 : 1 bis 5 : 1 , bevorzugt von 1 ,5 : 1 bis : 4,5 : 1 , weiter bevorzugt von 2 : 1 bis 4 : 1 liegt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die gemäß (i) bereitgestellte flüssige Mischung kein Lösungsmittel enthält.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Umsetzung gemäß (ii) bei einer Temperatur im Bereich von 40 bis 150 °C, bevorzugt von 50 bis 125 °C, weiter bevorzugt von 70 bis 100 °C durchgeführt wird, wobei die Dauer der Umsetzung gemäß (ii) bevorzugt im Bereich von 1 bis 12 h, weiter bevorzugt von 1 ,5 bis 10 h, weiter bevorzugt von 2 bis 8 h liegt und wobei am Beginn der Umsetzung gemäß (ii) das Massenverhältnis Wasserstoffperoxid : Zeolith der Gerüststruktur MWW bevorzugt im Bereich von 10 : 1 bis 0,1 : 1 , weiter bevorzugt von 1 : 1 bis 0,2 : 1 , weiter bevorzugt von 0,75 : 1 bis 0,25 : 1 liegt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei mindestens 99 Gew.-%, bevorzugt mindestens 99,5 Gew.-%, weiter bevorzugt mindestens 99,9 Gew.-% des Gerüsts des Zeolithen gemäß (ii) aus Silicium, Titan, Bor, Sauerstoff und Wasserstoff bestehen und wobei im Zeolith der Gerüststruktur MWW das molare Verhältnis B : Si bevorzugt im Bereich von 0,02 : 1 bis 0,5 : 1 , weiter bevorzugt von 0,05 : 1 bis 0,15 : 1 liegt und das molare Verhältnis Ti : Si bevorzugt im Bereich von 0,01 : 1 bis 0,05 : 1 , weiter bevorzugt von 0,017 : 1 bis 0,025 : 1 liegt, wobei der Zeolith der Gerüststruktur MWW bevorzugt herstellbar oder hergestellt ist gemäß einem Verfahren umfassend
(a) Bereitstellen einer wässrigen Synthesemischung enthaltend eine Siliciumquelle, eine Borquelle, eine Titanquelle und eine MWW-Templatverbindung, wobei die Temperatur der wässrigen Synthesemischung höchstens 50 °C beträgt;
(b) Aufheizen der gemäß (a) bereitgestellten wässrigen Synthesemischung von der Temperatur von höchstens 50 °C auf eine Temperatur im Bereich von 160 bis 190 °C innerhalb einer Zeit von höchstens 24 h;
(c) Unterwerfen der Synthesemischung gemäß (b) hydrothermalen Synthesebedingungen unter Eigendruck in einem geschlossenen System bei einer Temperatur im Bereich von 160 bis 190 °C unter Erhalt eines Vorläufers des Zeolithen der Gerüststruktur MWW in seiner Mutterlauge;
(d) Abtrennen des Vorläufers des Zeolithen der Gerüststruktur MWW von seiner Mutterlauge;
(e) Calcinieren des gemäß (d) abgetrennten Vorläufers des Zeolithen der Gerüststruktur MWW unter Erhalt des Zeolithen der Gerüststruktur MWW.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der molare Gehalt der aus der Umsetzung gemäß (ii) erhaltenen Mischung an der Verbindung der Formel (I) bezogen auf die Summe der molaren Gehalte der aus der Umsetzung gemäß (ii) erhaltenen Mischung an den Verbindungen der Formeln (I), (Ib), (Ic), (Id) und (le)
Figure imgf000050_0001
(Ib) (Ic) (Id)
mindestens 85 %, bevorzugt mindestens 90 % beträgt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei gemäß (iii) das Abtrennen der Verbindung der Formel (I) aus der gemäß (ii) erhaltenen Mischung eine Destillation umfasst, wobei die aus der Destillation erhaltene, bezüglich der Verbindung der Formel (I) aufkonzentrierte Mischung einen Gehalt an der Verbindung der Formel (I) bevorzugt von mindestens 90 Gew.-%, weiter bevorzugt von mindestens 95 Gew.-%, weiter bevorzugt von mehr als 95 Gew.-% aufweist.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die gemäß (iii) erhaltene, bezüglich der Verbindung der Formel (I) aufkonzentrierte Mischung vor der Dehydrierung gemäß (iv) verdampft wird, bevorzugt bei einer Temperatur im Bereich von 175 bis 375 °C, weiter bevorzugt von 225 bis 325 °C, weiter bevorzugt von 250 bis 300 °C.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Dehydrierung gemäß (iv) in der Gegenwart eines heterogenen Katalysators durchgeführt wird, wobei der Katalysator bevorzugt ein Edelmetall ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Pd, Rh, Pt und einer Kombination aus zwei oder mehr davon enthält, wobei das Edelmetall bevorzugt auf mindestens einem Trägermaterial geträgert ist, das bevorzugt ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Aktivkohle, Aluminiumoxid, Siliciumoxid und einer Kombination aus zwei oder mehr davon, wobei der Katalysator weiter bevorzugt als Edelmetall Palladium und als Trägermaterial Aktivkohle umfasst, und wobei die Dehydrierung gemäß (iv) bei einer Katalysatortemperatur bevorzugt im Bereich 200 bis 400 °C, weiter bevorzugt von 250 bis 350 °C, weiter bevorzugt von 275 bis 325 °C durchgeführt wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei vor der Formylierung gemäß (v) aus der aus (iv) erhaltenen Mischung die Verbindung der Formel (II) unter Erhalt einer bezüglich der Verbindung der Formel (II) aufkonzentrierten Mischung abgetrennt wird, wobei das Abtrennen bevorzugt eine Destillation umfasst, wobei die erhaltene, bezüglich der Verbindung der Formel (II) aufkonzentrierte Mischung einen Gehalt an der Verbindung der Formel (II) bevorzugt von mindestens 95 Gew.-%, weiter bevorzugt von mindestens 98 Gew.-% aufweist.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , wobei die Formylierung gemäß (v) umfasst:
(v-1 ) Umsetzen der in der gemäß (iv) erhaltenen Mischung enthaltenen Verbindung der Formel (II) mit Glyoxalsäure OHC-COOH, bevorzugt in wässriger Phase, unter
Erhalt einer Mischung enthaltend eine Verbindung der Formel (III)
Figure imgf000051_0001
(v-2) bevorzugt Aufreinigen der gemäß (v-1 ) erhaltenen Mischung bezüglich der Verbindung der Formel (III) unter Erhalt einer bevorzugt wässrigen Mischung enthaltend die Verbindung der Formel (III), wobei das Aufreinigen bevorzugt eine Extraktion umfasst;
(v-3) oxidative Decarboxylierung der in der gemäß (v-1 ), bevorzugt in der gemäß (v-2) erhaltenen Mischung enthaltenen Verbindung der Formel (III) unter Erhalt einer Mischung enthaltend die Verbindung der Formel (IV).
13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Umsetzen gemäß (v-1 ) in Gegenwart einer Bronstedt-Base, bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Alkalimetallhydroxiden, Erdalkalimetallhydroxiden und einem Gemisch aus zwei oder mehr davon, weiter bevorzugt aus der Gruppe bestehend aus Alkalimetallhydroxiden und einem Gemisch aus zwei oder mehr davon, weiter bevorzugt in Gegenwart von Natriumhydroxid, durchgeführt wird, wobei das Umsetzen gemäß (v-1 ) bei einer Temperatur bevorzugt im Bereich von 10 bis 40 °C, weiter bevorzugt im Bereich von 15 bis 35 °C, weiter bevorzugt im Bereich von 20 bis 30 °C erfolgt.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, wobei die oxidative Decarboxylierung gemäß (v-3) in Gegenwart eines Oxidationsmittels, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus CuO, Pb02, Mn02, Co304, HgO, Ag20, Cu(ll)-Salzen, Hg(ll)-Salzen, Fe(lll)-Salzen, Ni(lll)- Salzen, Co(lll)-Salzen, Chloraten und einem Gemisch aus zwei oder mehr davon, bevorzugt aus der Gruppe bestehend aus CuO, Mn02, Cu(ll)-Salzen, Fe(lll)-Salzen und einem Gemisch aus zwei oder mehr davon, weiter bevorzugt in Gegenwart von FeCI3, durchgeführt wird, wobei die oxidative Decarboxylierung gemäß (v-3) bei einer Temperatur bevorzugt im Bereich von 60 bis 1 10 °C, weiter bevorzugt von 70 bis 100 °C, weiter bevorzugt von 80 bis 95 °C durchgeführt wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, umfassend
(vi) Abtrennung der Verbindung der Formel (IV) aus der gemäß (v) erhaltenen
Mischung, bevorzugt aus der gemäß (v-3) erhaltenen Mischung;
wobei die gemäß (v), bevorzugt gemäß (v-3) erhaltene Mischung bevorzugt Wasser und mindestens ein organisches Lösungsmittel umfasst, und wobei (vi) bevorzugt umfasst: (vi-1 ) Abtrennen der organischen Phase von der wässrigen Phase unter Erhalt einer organischen Phase enthaltend die Verbindung der Formel (IV);
(vi-2) gegebenenfalls Extrahieren der wässrigen Phase mit mindestens einem organischen Lösungsmittel unter Erhalt mindestens einer weiteren organischen
Phase enthaltend die Verbindung der Formel (IV);
(vi-3) bevorzugt Waschen der gemäß (vi-1 ) erhaltenen organischen Phase oder der gemäß (vi-1 ) und (vi-2) erhaltenen organischen Phasen, enthaltend die
Verbindung der Formel (IV);
(vi-4) Aufkonzentrieren der gemäß (vi-1 ) erhaltenen organischen Phase oder der gemäß
(vi-1 ) und (vi-2) erhaltenen organischen Phasen, bevorzugt der gemäß (vi-3) gewaschenen organischen Phase oder der gemäß (vi-3) gewaschenen organischen Phase, bezüglich der Verbindung der Formel (IV), bevorzugt unter gegenüber Umgebungsdruck reduziertem Druck.
PCT/EP2015/070492 2014-09-09 2015-09-08 Verfahren zur herstellung eines aromastoffs WO2016038033A1 (de)

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