CH620190A5 - Process for the preparation of p-quinones - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von p-Chinonen gemäss den Ansprüchen 1 und 8. The invention relates to a process for the preparation of p-quinones according to claims 1 and 8.
Gemäss «Recueil des Travaux Chimiques des Pays-Bas», Bd. 86, S.520-526 (1967) kann man 2,6-Dimethylphenol und 2,3,5,6-Tetramethylphenol zu den entsprechenden p-Benzo-chinonen mit Sauerstoff in Gegenwart von Methanol oder Chloroform als Lösungsmittel und N,N'-Äthylen-bis-(salicyli-deniminato)-kobalt(II) als Katalysator oxydieren. Die Ausbeuten sind jedoch nicht zufriedenstellend, es bilden sich Nebenprodukte durch Kuppeln der Aryloxyradikale, ausserdem ist die Oxydationsgeschwindigkeit sehr niedrig. According to "Recueil des Travaux Chimiques des Pays-Bas", vol. 86, pp. 520-526 (1967), 2,6-dimethylphenol and 2,3,5,6-tetramethylphenol can be used to give the corresponding p-benzoquinones Oxidize oxygen in the presence of methanol or chloroform as solvent and N, N'-ethylene-bis- (salicylidiminato) cobalt (II) as a catalyst. However, the yields are unsatisfactory, by-products are formed by coupling the aryloxy radicals, and the rate of oxidation is also very slow.
Trimethyl-p-benzochinon kann man in besseren Ausbeuten und grösserer Reinheit gemäss der FR-PS 2 015 576 durch Oxydation von 2,3,6-Trimethylphenol in Gegenwart von N,N'-Äthylen-bis-(salicylideniminato)-kobaIt(II) als Katalysator und eines Carboxamids als Lösungsmittel erhalten. Trimethyl-p-benzoquinone can be obtained in better yields and greater purity according to FR-PS 2 015 576 by oxidation of 2,3,6-trimethylphenol in the presence of N, N'-ethylene-bis- (salicylidene iminato) cobalt (II ) as a catalyst and a carboxamide as a solvent.
Es wurde nun festgestellt, dass man di-ortho-substituierte p-Benzochinone in sehr zufriedenstellenden Ausbeuten erhalten kann, wenn man die Oxydation in Gegenwart eines anderen Kobaltkatalysators durchführt. It has now been found that di-ortho-substituted p-benzoquinones can be obtained in very satisfactory yields if the oxidation is carried out in the presence of another cobalt catalyst.
Die Erfindung betrifft somit das in den Ansprüchen 1 und 8 definierte Verfahren zur Herstellung von p-Chinonen, das dadurch gekennzeichnet ist, dass man die Oxydation in Gegenwart eines Lösungsmittels und als Katalysator einer organischen Kobalt(II)-Koordinationsverbindung mit einer Koordinationszahl von 4 und zwei Iminoliganden, deren Stickstoffatome an das Kobalt(II)-Atom und an einen 1,2-Arylenrest gebunden sind, durchführt. The invention thus relates to the process for the production of p-quinones defined in claims 1 and 8, which is characterized in that the oxidation in the presence of a solvent and as a catalyst of an organic cobalt (II) coordination compound with a coordination number of 4 and two imino ligands, the nitrogen atoms of which are bound to the cobalt (II) atom and to a 1,2-arylene radical.
Die Kobalt(II)-Koordinationsverbindung hat dementsprechend folgende Struktur: Accordingly, the cobalt (II) coordination compound has the following structure:
\ / \ /
CO y \ CO y \
✓ ✓
>C = Ny 1 > C = Ny 1
c- c-
N i N i
-c. -c.
c< c <
3 3rd
620 190 620 190
Als Katalysator für das erfindungsgemässe Verfahren besonders geeignet sind Kobalt(II)-Koordinationsverbindungen der allgemeinen Formel I Cobalt (II) coordination compounds of the general formula I are particularly suitable as catalysts for the process according to the invention
R -C - 0 R -C - 0
- C - R" - C - R "
Co Co
R2- C R2- C
- C = N - C = N
*1 1 * 1 1
R C R C
N = C N = C
I 1 I 1
- C - R - C - R
(I) (I)
2 2nd
C R C R
<=> <=>
in der R\ R2 und R3 je ein Wasserstoffatom oder ein aliphatischer Rest ist oder R2 und R3 zusammen mit den Kohlenstoffatomen, an die sie gebunden sind, einen aromatischen Ring bilden. Dieser aromatische Ring kann gegebenenfalls einen oder mehrere Substituenten tragen. in which R \ R2 and R3 are each a hydrogen atom or an aliphatic radical or R2 and R3 together with the carbon atoms to which they are attached form an aromatic ring. This aromatic ring can optionally carry one or more substituents.
Besonders bevorzugte Katalysatoren sind N,N'-Arylen-bis-(salicylideniminato)-kobalt(II)-Verbindungen, insbesondere N,N' -o-Phenylen-bis- (salicylideniminato ) -kobalt(II). Particularly preferred catalysts are N, N'-arylene-bis (salicylideniminato) cobalt (II) compounds, in particular N, N'-o-phenylene-bis (salicylideniminato) cobalt (II).
Die im erfindungsgemässen Verfahren als Ausgangsverbindungen verwendeten Phenole leiten sich von Benzol oder von Kohlenwasserstoffen mit zwei oder mehreren kondensierten Ringen, von denen einer Benzol ist, ab. The phenols used as starting compounds in the process according to the invention are derived from benzene or from hydrocarbons with two or more condensed rings, one of which is benzene.
«Inerte Substituenten» sind Substituenten, die während des erfindungsgemässen Verfahrens intakt bleiben. Als inerte Substituenten bevorzugt sind Kohlenwasserstoff- und mit einer Hydroxylgruppe substituierte Kohlenwasserstoffreste. Ausgezeichnete Ergebnisse erhält man mit Kohlenwasserstoffresten. “Inert substituents” are substituents that remain intact during the process according to the invention. Preferred inert substituents are hydrocarbon radicals and hydrocarbon radicals substituted by a hydroxyl group. Excellent results are obtained with hydrocarbon residues.
Beispiele für als Ausgangsverbindungen verwendete Phenole sind 2,6-Dimethylphenol, 2,3,6-Trimethylphenol, 2,3,5,6-Tetramethylphenol, 2,6-Dimethylhydrochinon, 2-Me-thyl-l-naphthol, 2,3-Dimethyl-l-naphthol, 2,8-Dimethyl-l-naphthol, 8-Hydroxy-7-methyl-l,2,3,4-tetrahydronaphthalin, 9-Anthranol, 2-Methyl-l-anthranol, 2,3-Dimethyl-l-anthranol und Phenole, in denen eine oder mehrere Methylgruppen durch Äthyl-, Propyl-, Isopropyl-, n-Butyl-, sec.-Butyl-, tert.-Butyl-, Phenyl-, Phenoxy- oder Methoxyreste ersetzt sind, z. B. 2,6-Diäthylphenol und 2-Methoxy-2,6-dimethyl-phenol. Ausgezeichnete Ergebnisse erhält man mit 2,3,6-Tri-methylphenol. Examples of phenols used as starting compounds are 2,6-dimethylphenol, 2,3,6-trimethylphenol, 2,3,5,6-tetramethylphenol, 2,6-dimethylhydroquinone, 2-methyl-1-naphthol, 2,3 -Dimethyl-l-naphthol, 2,8-dimethyl-l-naphthol, 8-hydroxy-7-methyl-l, 2,3,4-tetrahydronaphthalene, 9-anthranol, 2-methyl-l-anthranol, 2,3 -Dimethyl-l-anthranol and phenols in which one or more methyl groups are replaced by ethyl, propyl, isopropyl, n-butyl, sec-butyl, tert-butyl, phenyl, phenoxy or methoxy radicals are, e.g. B. 2,6-diethylphenol and 2-methoxy-2,6-dimethylphenol. Excellent results are obtained with 2,3,6-tri-methylphenol.
Im erfindungsgemässen Verfahren wird das als Ausgangsverbindung verwendete Phenol z. B. in einer Anfangskonzentration von 100-1250 mMol, vorzugsweise 300-1000 mMol je Liter Lösungsmittel eingesetzt. In the process according to the invention, the phenol used as the starting compound is, for. B. in an initial concentration of 100-1250 mmol, preferably 300-1000 mmol per liter of solvent.
Die Kobalt(II)-Koordinationsverbindungen werden z. B. in einer Menge von 1-100 mMol, vorzugsweise 10-50 mMol je Liter Lösungsmittel, verwendet. The cobalt (II) coordination compounds are e.g. B. in an amount of 1-100 mmol, preferably 10-50 mmol per liter of solvent used.
Sehr zufriedenstellende Ergebnisse erhält man, wenn man das erfindungsgemässe Verfahren bei einer Temperatur zwischen 0 und 100° C, vorzugsweise 35—70 °C, durchführt. Very satisfactory results are obtained if the process according to the invention is carried out at a temperature between 0 and 100 ° C., preferably 35-70 ° C.
Das erfindungsgemässe Verfahren kann in Gegenwart von protischen oder vorzugsweise aprotischen Lösungsmitteln The inventive method can in the presence of protic or preferably aprotic solvents
25 25th
durchgeführt werden. Als Lösungsmittel bevorzugt sind N-Me-thyI-2-pyrrolidon, N,N-Dimethylacetamid und insbesondere N,N-Dimethylformamid. be performed. Preferred solvents are N-Me-thyI-2-pyrrolidone, N, N-dimethylacetamide and in particular N, N-dimethylformamide.
Als Lösungsmittel ebenfalls geeignet sind Sulfolan, Dime-thylsulfoxyd und Hexamethylphosphorsäuretriamid. Sulfolane, dimethyl sulfoxide and hexamethylphosphoric triamide are also suitable as solvents.
Das im erfindungsgemässen Verfahren hergestellte p-Chi-non kann aus dem Reaktionsgemisch nach jedem herkömmlichen Verfahren isoliert werden, z. B. durch fraktionierte Destillation. The p-chi-non produced in the process according to the invention can be isolated from the reaction mixture by any conventional process, e.g. B. by fractional distillation.
Die im erfindungsgemässen Verfahren hergestellten p-Chi-none können für viele Synthesen verwendet werden. So ist Trimethyl-p-benzochinon eine Vorstufe von a-Tocopherol, einer Verbindung mit Vitamin-E-Aktivität. The p-chi-none produced in the process according to the invention can be used for many syntheses. Trimethyl-p-benzoquinone is a precursor of a-tocopherol, a compound with vitamin E activity.
Die Beispiele erläutern die Erfindung. The examples illustrate the invention.
Beispiel 1 example 1
Durch ein Gemisch von 50 g N.N-Dimethylformamid, 5 g 2,3,6-Trimethylphenol und 0,3 g N,N'-o-Phenylen-bis-(salicy-lideniminato)-Kobalt(II) wird unter starkem Rühren und bei einer Temperatur von 60° C Sauerstoff von atmosphärischem Druck mit einer Geschwindigkeit von 15 Normalliter pro Stunde geleitet. Die Umwandlung von 2,3,6-Trimethylphenol und die Selektivität an Trimethyl-p-benzochinon werden mittels Gas-Flüssig-Chromatographie im Rohgemisch zu verschiedenen Zeiten nach Beginn des Sauerstoffeinleitens bestimmt. Through a mixture of 50 g of NN-dimethylformamide, 5 g of 2,3,6-trimethylphenol and 0.3 g of N, N'-o-phenylene-bis- (salicy-lideniminato) cobalt (II) is stirred vigorously and at a temperature of 60 ° C oxygen from atmospheric pressure passed at a rate of 15 normal liters per hour. The conversion of 2,3,6-trimethylphenol and the selectivity to trimethyl-p-benzoquinone are determined by gas-liquid chromatography in the crude mixture at different times after the start of the introduction of oxygen.
Die prozentuale Selektivität an Trimethyl-p-benzochinon ist definiert als Mole p-Chinon je 100 Mol umgewandeltes Phenol. The percent selectivity of trimethyl-p-benzoquinone is defined as moles of p-quinone per 100 moles of converted phenol.
Die Tabelle fasst die Ergebnisse zusammen. The table summarizes the results.
Tabelle table
40 40
Reaktionszeit, Reaction time,
Umwandlung, Conversion,
Selektivität, Selectivity,
Minuten Minutes
Prozent percent
Prozent percent
20 20th
60 60
93 93
40 40
84 84
94 94
60 60
94 94
96 96
90 90
99 99
96 96
Das Reaktionsgemisch enthält eine Spur 2,3,3',5,5',6'-He-45 xamethyl-4,4'-biphenochinon. The reaction mixture contains a trace 2,3,3 ', 5,5', 6'-He-45 xamethyl-4,4'-biphenoquinone.
Beispiel 2 Example 2
Durch ein Gemisch von 50 g N.N-Dimethylformamid, 5 g 2,6-Di-tert.-butylphenol und 0,3 g N,N'-o-Phenylen-bis-(sali-50 cylideniminato)-kobalt(II) wird unter starkem Rühren und einer Temperatur von 60° C Sauerstoff von atmosphärischem Druck mit einer Geschwindigkeit von 15 Normalliter pro Stunde geleitet. Nach 20 Minuten Rühren wird das Reaktionsgemisch auf 0° C abgekühlt, wobei 0,6 g 3,3', 5,5'-Tetra-55 tert.-butyl-4,4'-biphenochinon ausfallen (Ausbeute: 12%). Der Niederschlag wird abfiltriert. Das Filtrat wird mittels Gas-Flüssig-Chromatographie analysiert, es enthält 4,6 g 2,6-Di-tert.-butyl-p-benzochinon (Ausbeute: 86%). A mixture of 50 g of NN-dimethylformamide, 5 g of 2,6-di-tert-butylphenol and 0.3 g of N, N'-o-phenylene-bis- (sali-50 cylideniminato) cobalt (II) with vigorous stirring and a temperature of 60 ° C oxygen from atmospheric pressure at a rate of 15 normal liters per hour. After stirring for 20 minutes, the reaction mixture is cooled to 0 ° C., whereby 0.6 g of 3,3 ', 5,5'-tetra-55 tert-butyl-4,4'-biphenoquinone precipitate (yield: 12%). The precipitate is filtered off. The filtrate is analyzed by gas-liquid chromatography, it contains 4.6 g of 2,6-di-tert-butyl-p-benzoquinone (yield: 86%).
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