CN102906082A

CN102906082A - 制备在2位上被取代的四氢吡喃醇的方法

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Publication number: CN102906082A
Application number: CN2011800261595A
Authority: CN
Inventors: G·格拉拉; R·派尔泽
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 2010-05-27
Filing date: 2011-05-26
Publication date: 2013-01-30
Also published as: JP2013531633A; MX2012013509A; JP5860039B2; EP2576533A1; ES2660768T3; EP2576533B1; WO2011147919A1

Abstract

本发明涉及一种制备在2位上被取代的4-羟基-4-甲基四氢吡喃的方法，其中使3-甲基丁-3-烯-1-醇（异戊烯醇）与相应的链烯醛在强酸性离子交换剂的存在下反应，并随后进行氢化。本发明尤其涉及一种通过异戊烯醇与异戊烯醛反应并随后氢化以制备2-异丁基-4-羟基-4-甲基四氢吡喃的相应方法。

Description

制备在2位上被取代的四氢吡喃醇的方法

本发明涉及一种制备2-取代的4-羟基-4-甲基四氢吡喃的方法，其中使3-甲基丁-3-烯-1-醇（异戊烯醇）与相应的链烯醛在强酸性离子交换剂的存在下反应，并随后进行氢化。具体而言，本发明涉及一种通过异戊烯醇与异戊烯醛反应并随后氢化以制备2-异丁基-4-羟基-4-甲基四氢吡喃的相应方法。

Tetrahedron Letters No.51，第4507-4508页,1970描述了3-链烯-1-醇与醛的反应以及它们用于制备芳族化学品玫瑰醚和二氢玫瑰醚的用途。其中还提到了3-甲基丁醛与异戊烯醇在酸性条件下的反应。

SU 825 528描述了一种制备二氢吡喃和四氢吡喃和四氢吡喃醇的方法，其中使2-甲基丁-1-烯-4-醇（异戊烯醇）与醛或酮在酸性催化剂的存在下反应，其中酸性催化剂的用量是0.0001-0.01重量%，基于异戊烯醇的量计，并且此反应在0-25℃的温度下在有机溶剂中进行。所规定的催化剂是离子交换树脂KU-2（磺化聚苯乙烯树脂）、对甲苯磺酸、硫酸或高氯酸。作为例子，尤其描述了异戊烯醇与异丁醛在KU-2存在下的反应。

EP 1 493 737A1描述了一种制备烯属不饱和4-甲基-和4-亚甲基-吡喃和相应羟基吡喃的混合物的方法，其中使相应的醛与异戊烯醇反应，其中此反应是在醛与异戊烯醇的摩尔比大于1的反应体系中引发的，即醛过量使用。此外，此文献描述了将所述混合物随后脱氢以获得所需的烯属不饱和吡喃。对于所述第一反应步骤而言合适的催化剂是无机酸，例如盐酸或硫酸，但是优选甲磺酸或对甲苯磺酸。

JP 2007-154069涉及2-取代的4-羟基吡喃，其含有70-95重量%的顺式非对映异构体。此外，此文献描述了一种制备所述吡喃化合物的方法，其中使异戊烯醇与相应的醛在酸性催化剂水溶液的存在下反应。在这里，此反应必须在催化剂水溶液的浓度在1：10重量%范围内在0-100℃的温度下进行，或者在10重量%或更高的范围内在0-30℃的温度下进行。提到的可能使用的酸性催化剂一般也是离子交换树脂。

基于此现有技术，本发明的目的是提供一种制备2-取代的4-羟基-4-甲基四氢吡喃的方法，尤其是制备2-异丁基-4-羟基-4-甲基四氢吡喃（=吡喃醇）的方法，此方法可以按照易于加工处理的方式并且以对于尽可能高的化学选择性而言的高的总产率在工业规模上进行。在此方法中，应当可以使用便宜的、易于回收的且能再利用的起始化合物和试剂和/或催化剂。

惊奇的是，此目的能根据本发明通过提供一种制备具有式（I）的2-取代的4-羟基-4-甲基四氢吡喃的方法实现：

其中

基团R₁是直链或支化的具有1-5个碳原子的烷基，

R₂是氢或者直链或支化的具有1-3个碳原子的烷基，

此方法包括使式（II）的3-甲基丁-3-烯-1-醇与式（III）的醛反应，

其中基团R₁和R₂彼此独立地具有如在式（I）中给出的相同含义，

此反应在水和强酸性阳离子交换剂的存在下进行，形成式（IV）化合物：

并且在催化剂存在下将式（IV）化合物氢化，得到式（I）化合物。

用于进行本发明方法的合适原料是式（II）的3-甲基丁-3-烯-1-醇（异戊烯醇）：

其可以通过公知方法从异丁烯和甲醛按照任何规模获得，并且可以商购。对于根据本发明使用的异戊烯醇的纯度、质量或制备方法没有特别的限制。其可以在本发明方法过程中按照标准商购质量和纯度很好地作为原料使用。优选使用纯度为90重量%或更高的异戊烯醇，特别优选纯度为95-100重量%的异戊烯醇，非常特别优选纯度为97-99.9重量%，或甚至更优选纯度为98-99.8重量%。

用于进行本发明方法的另一种合适原料是式（III）的链烯醛：

其中基团R₁可以是直链或支化的具有1-5个碳原子的烷基，R₂可以是氢或者直链或支化的具有1-3个碳原子的烷基。

烷基取代基R₁理解为表示具有1-5个碳原子的烷基，例如甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、叔丁基或正戊基，优选甲基、乙基、正丙基、异丙基，非常特别优选是甲基。

烷基取代基R₂理解为表示具有1-3个碳原子的烷基，例如甲基、乙基、正丙基或异丙基，优选甲基或乙基，非常特别优选是甲基。

在本发明方法中，术语“强酸性离子交换剂”表示离子交换剂是以H⁺形式存在的。

根据本发明，非常特别优选的式（III）的链烯醛是这样的，其中R₁是直链或支化的具有1-3个碳原子的烷基，R₂是具有1或2个碳原子的烷基。所以，根据本发明，基团R₁的优选含义是例如甲基、乙基、正丙基和异丙基，非常特别优选甲基；所以基团R₂的优选含义是甲基或乙基，非常特别优选甲基。作为根据本发明优选使用的式（III）的链烯醛，可以提到以下化合物：异戊烯醛（3-甲基-2-丁烯醛），2-丁烯醛，3-甲基-2-戊烯醛，2-戊烯醛，2-己烯醛，3-甲基-2-己烯醛。根据本发明特别优选使用的式（III）的链烯醛是异戊烯醛。

在本发明方法过程中在每种情况下选择使用的原料异戊烯醇和式（III）的醛可以一起按照各种定量比率使用。因此，这两种原料之一可以过量使用，在这种情况下所选择的过量的水平应当在操作和经济上有利的限度范围内变化，但是可以原则上自由选择。遵从本发明异戊烯醇与所选式（III）醛的反应的化学计算量关系，异戊烯醇和式（III）醛、优选异戊烯醛是按照在1:2至2:1范围内的摩尔比使用，对应于原料之一按照双倍摩尔过量使用。在一个优选实施方案中，本发明方法是按照异戊烯醇与式（III）醛之间的摩尔比在0.7:1至2:1范围内进行。本发明方法特别优选是按照异戊烯醇与式（III）醛之间的摩尔比在1:1至2:1范围内进行。本发明方法非常特别优选是按照异戊烯醇与式（III）醛之间的摩尔比在1:1至1.5:1的摩尔比范围内进行。

异戊烯醇与所选式（III）醛、优选异戊烯醛的反应，即在本发明用于制备式（I）的2-取代的4-羟基-4-甲基四氢吡喃、优选用于制备2-异丁基-4-羟基-4-甲基四氢吡喃的方法的过程中进行，是在水的存在下进行的。这意味着除了异戊烯醇、式（III）醛和所选择的强酸性阳离子交换剂之外，还将水加入反应混合物中。另外，此反应混合物也可以含有少量的通过所需式（I）工艺产物的脱水反应释放出的水，这可能作为不需要的次级反应发生。

异戊烯醇与所选式（III）醛的反应通常在约至少10摩尔%水的存在下进行，其中水的量是基于原料异戊烯醇或式（III）醛的量计，所述异戊烯醇任选地按不足量使用，或在这两种原料进行等摩尔反应的情况下是基于这两种原料之一的定量计。

在上述值以上的范围，水的量可以自由选择并仅仅受到加工或成本方面的限制（如果有的话），并且可以优选很好地大量过量使用，例如10-100倍过量或甚至更高。优选，异戊烯醇与所选式（III）醛、优选异戊烯醛的混合物是用选择量的水制备的，使得所加入的水保持溶解在异戊烯醇与所选醛的混合物中，即不存在两相体系。

通常，在本发明方法的过程中，原料异戊烯醇与所选式（III）醛是在至少25摩尔%、优选至少50摩尔%、甚至更优选至少75摩尔%和甚至更优选至少90摩尔%至约1000摩尔%的水的存在下反应的，其中水的量是基于原料异戊烯醇或式（III）醛的量计，所述异戊烯醇任选地按不足量使用，或在这两种原料进行等摩尔反应的情况下是基于这两种原料之一的定量计。

在一个优选实施方案中，本发明反应是在至少等摩尔量的水的存在下进行，其中水的量是基于原料异戊烯醇或式（III）醛的量计，所述异戊烯醇任选地按不足量使用，或在这两种原料进行等摩尔反应的情况下是基于这两种原料之一的定量计。所以，本发明的异戊烯醇与所选式（III）醛的反应是优选在100-250摩尔%、特别优选100-230摩尔%、甚至更优选100-200摩尔%、最优选100-180摩尔%的水的存在下进行，其中水的量是基于原料异戊烯醇或式（III）醛的量计，所述异戊烯醇任选地按不足量使用，或在这两种原料进行等摩尔反应的情况下是基于这两种原料之一的定量计。

所规定的原料、即异戊烯醇与在每种情况下选择的醛以及按照上述量使用的水可以彼此接触或按照任何所需的顺序混合。通常，异戊烯醇与所选式（III）醛的混合物是用选择量的水制备，并且此混合物用于根据本发明进行的反应的过程中。

在用于制备所需式（I）的2-取代的4-羟基-4-甲基四氢吡喃的本发明方法过程中，所进行的异戊烯醇与所选式（III）醛的反应是在强酸性阳离子交换剂的存在下进行的。在本发明中，术语“强酸性阳离子交换剂”表示具有强酸性基团的阳离子交换剂，通常具有磺酸基团，其基质可以是凝胶状或大孔的。

因此，本发明的一个优选实施方案是其中使用含有或具有磺酸基团的强酸性阳离子交换剂。

强酸性阳离子交换剂尤其是以H⁺形式存在的离子交换树脂。由此，以下物质例如是合适的：

-强酸性离子交换剂（例如Amberlyst,Amberlite,Dowex,Lewatit,Purolite,Serdolit），它们是基于聚苯乙烯，以及含有苯乙烯和二乙烯基苯的共聚物作为具有磺酸基团的以H⁺形式存在的载体基质，

-用磺酸基团（-SO₃H）官能化的离子交换剂。

离子交换剂在它们的聚合物主链结构方面是不同的，并且在凝胶状和大孔树脂方面是不同的。强酸性离子交换树脂一般用盐酸和/或硫酸再生。

在这里，

是全氟化离子交换材料，其含有含氟烃基础链和含磺酸基团的全氟化侧链。这些树脂是通过全氟化的、端部不饱和的和磺酰基氟化物官能化的乙氧基化物与全氟乙烯的共聚反应制备的。

属于凝胶状离子交换树脂。这种全氟化聚合物离子交换树脂的一个例子是

NR-50。

本发明的一个特别优选的实施方案是其中至少一种强酸性阳离子交换剂是以H⁺形式使用的，其中所述离子交换剂含有具有磺酸基团的聚合物主链，并且是凝胶状的或含有大孔树脂。

本发明的一个非常特别优选的实施方案是其中离子交换剂是基于具有磺酸基团的聚苯乙烯主链，或基于具有磺酸基团的全氟化离子交换树脂。

可商购的强酸性阳离子交换剂是按照以下商品名公知的：

(Lanxess),(The Purolite公司),

(Dow Chemical公司),

(Rohm and Haas公司),Amberlyst^TM(Rohm and Haas公司)。

可以提到的根据本发明优选使用的强酸性阳离子交换剂是例如：

K 1221,

K 1461,

K 2431,K 2620,

K 2621,

K 2629,

K 2649,

IR 120,Amberlyst^TM 131,Amberlyst^TM 15,Amberlyst^TM 31,Amberlyst^TM 35,Amberlyst^TM 36,Amberlyst^TM 39,Amberlyst^TM 46,Amberlyst^TM 70,

SGC650,

C100H,

C150H,

50X8,

红和

NR-50。

在一个优选实施方案中，根据本发明进行的异戊烯醇与所选式（III）醛的反应是在至少一种选自以下阳离子交换剂的强酸性阳离子交换剂存在下进行：

K 1221,

K 2629,Amberlyst^TM 131,

SGC650,C100H,

C150H,

IR 120和

50X8。

根据本发明特别优选的强酸性阳离子交换剂是阳离子交换剂Amberlyst^TM 131和/或

K 1221。

根据本发明非常特别优选的强酸性阳离子交换剂是Amberlyst^TM 131，其与其它所述阳离子交换剂一样是可商购的。

为了进行本发明异戊烯醇与式（III）醛的反应，将所规定的原料以及所选择用量的水，优选以混合物形式，与所选择的强酸性阳离子交换剂接触。阳离子交换剂的用量不是关键的，并且可以在考虑到成本和加工方面的宽范围限度内自由选择。此反应可以相应地在催化量或大量过量的所选择的强酸性阳离子交换剂的存在下进行。通常，所选择的阳离子交换剂的用量是约5-40重量%，优选约20-40重量%，特别优选约20-30重量%，在每种情况下基于异戊烯醇与式（III）醛的总量计。在这里，此数据表示立即可使用的阳离子交换剂，其通常用水预先处理，并且相应地可以含有最多约70重量%、优选约30-65重量%、特别优选约40-65重量%的水。所以，特别是在非连续工艺的情况下，当进行本发明方法时，超过此范围的添加水量是不必要的。

所规定的强酸性阳离子交换剂可以在本发明方法过程中单独使用，或以彼此的混合物形式使用。

根据本发明进行的反应可以任选地也在对反应条件呈惰性的溶剂的存在下进行，例如叔丁基甲基醚、环己烷、甲苯、己烷或二甲苯。所述溶剂可以作为本身使用，或以彼此的混合物形式使用。在本发明的一个优选实施方案中，异戊烯醇与所选式（III）醛的反应是在不添加有机溶剂的情况下进行。

根据本发明进行的异戊烯醇与所选式（III）醛在水和强酸性阳离子交换剂存在下的反应通常在0-100℃范围内的温度下进行，优选20-90℃，特别优选20-80℃，其中此温度表示反应混合物的温度。

如果需要的话，根据本发明进行的反应可以不连续地或连续地进行。在这里，例如在不连续的情况下，此反应可以进行使得先将异戊烯醇、所选式（III）醛和水的混合物加入合适的反应容器中，并加入强酸性阳离子交换剂。在反应完成之后，可以然后从所得的反应混合物通过合适的分离方法分离出阳离子交换剂，优选通过过滤或通过离心进行。各反应组分接触的顺序不是关键的，并且可以根据具体的工艺方案变化。

在一个优选实施方案中，根据本发明进行的异戊烯醇与所选式（III）醛的反应连续地进行。为此，例如将要反应的原料异戊烯醇与所选式（III）醛的混合物可以用水一起制备，并将此混合物连续地与强酸性阳离子交换剂接触。为此，所选择的阳离子交换剂可以例如被引入到合适的流动反应器中，例如具有入口和出口的搅拌反应器，或管式反应器，并且可以连续地将原料和水加入此反应器，并且反应混合物可以连续地排出。在这方面，任选地，可以将原料和水作为各个组分或以上述混合物的形式加入流动反应器中。

本发明方法的氢化步骤优选在氢气和多相催化剂的存在下进行，其中要使用的多相催化剂含有：30-70重量%、优选40-60重量%的镍的含氧化合物，作为NiO计算；15-45重量%、优选20-40重量%的锆的含氧化合物，作为ZrO₂计算；5-30重量%、优选10-25重量%的铜的含氧化合物，作为CuO计算；以及0.1-10重量%、优选0.5-5重量%的钼的含氧化合物，作为MoO₃计算；任选地还含有0-10重量%、优选0-5重量%的其它组分，例如石墨。在这里，重量%数据是基于干的未还原的催化剂计。

在本发明的一个优选实施方案中，对于工序而言，使用这样的催化剂，其含有：45-55重量%的镍的含氧化合物，作为NiO计算；25-35重量%的锆的含氧化合物，作为ZrO₂计算；5-20重量%的铜的含氧化合物，作为CuO计算；0.1-3重量%、尤其1-3重量%的钼的含氧化合物，作为MoO₃计算；0-5重量%的其它组分，其中重量%数据的总量是100重量%，并且是基于干的未还原的催化剂计。根据本发明，特别优选由上述组分按照上述重量比例组成的那些催化剂。

在本发明中特别优选使用的一种催化剂是由49-53重量%的NiO、15-19重量%的CuO、28-32重量%的ZrO₂、1-2重量%的MoO₃以及任选地0-3重量%的其它组分组成，所述其它组分例如是石墨，其中在各组分的每种情况下所选择的重量%是基于干的未还原的催化剂计并且总量是100重量%。这种类型的催化剂是公知的，并且可以例如如EP 0 696 572所述制备。

可根据本发明使用的催化剂可以例如使用沉淀法制备。因此例如，它们可以如下获得：将镍和铜组分从含有这些元素的盐水溶液中通过用无机碱在微溶性的锆的含氧化合物的浆液存在下联合沉淀出来，并将所得沉淀物随后进行洗涤、干燥和煅烧。可以使用的微溶性的锆的含氧化合物是例如二氧化锆、氧化锆水合物、磷酸锆、硼酸锆和硅酸锆。微溶性锆化合物的浆液可以通过将这些化合物的细粒状粉末在剧烈搅拌下悬浮在水中来制备。这些浆液有利地通过从锆盐水溶液用无机碱沉淀出微溶性锆化合物来获得。

优选，可根据本发明使用的催化剂是经由所有其组分的联合沉淀（共沉淀）制备的。为此，含有催化剂组分的盐水溶液方便地在升高的温度和搅拌下与含水的无机碱混合直到沉淀完全，所述无机碱尤其是碱金属碱，例如碳酸钠、氢氧化钠、碳酸钾或氢氧化钾。所用盐的类型一般不是关键的，这是因为在此工序中主要重要的是盐的水溶性，一个标准是对于制备这些浓度较高的盐溶液所需要的这些盐的优良水溶性。显然，当选择各组分的盐时，自然选择的是仅仅具有不会起干扰作用的那些阴离子的盐，不论是通过引起不需要的沉淀或通过由于形成配合物而导致阻碍或防止沉淀。

可根据本发明使用的具有特别有利性能的催化剂可以通过单独地在沉淀装置中方便地加入含水无机碱从锆盐水溶液沉淀出催化剂的一部分锆组分来获得。催化剂的其余锆组分可以然后与在共沉淀中的其它催化活性组分一起沉淀到优选新沉淀的以此方式获得的氧化锆水合物上，如上所述。在这方面，一般已经证明特别便利的是预沉淀在催化活性物质中的锆总量的10-80重量%、优选30-70重量%、尤其40-60重量%。

以此方式制备的催化剂可以储存并原样使用。在它们作为催化剂用于本发明方法的过程中之前，它们通常进行预还原。但是，它们也可以在没有预还原的情况下使用，在这种情况下它们然后通过在反应器中存在的氢气在根据本发明的氢化条件下进行还原。对于预还原，一般先使催化剂在15-200℃下在氮气/氢气气氛下暴露12-20小时的时间，然后进一步在氢气气氛中在200-300℃下进一步处理达到约24小时。在此预还原期间，在催化剂中存在的一部分含氧金属化合物通常被还原成相应的金属，这意味着它们与各种氧化合物一起以催化剂的活性形式存在。

一般而言，本发明催化剂优选以未负载的催化剂形式使用。术语“未负载的催化剂”表示这样的催化剂，其与负载的催化剂相比，仅仅由催化活性物质组成。未负载的催化剂可以通过以下方式使用：将研磨成粉末的催化活性物质引入反应容器中；或将催化活性物质在研磨、与模塑助剂混合之后、进行模塑和作为催化剂模塑品热处理之后放入反应器中，所述催化剂模塑品例如是珠粒、圆柱体、片料、环、螺旋体、线料等。

在本发明氢化方法的另一个优选实施方案中，所选的多相催化剂是以固定床催化剂的形式使用。

为了进行本发明方法，使上述式（IV）化合物与氢气和所选的催化剂接触。在这里，氢气可以以未稀释的形式使用，通常纯度是约99.9体积%；或以稀释的形式使用，即与惰性气体的混合物形式，惰性气体例如是氮气或氩气。优选，氢气以未稀释的形式使用。此反应可以很成功地在添加或不添加溶剂的情况下进行。如果此反应在溶剂的存在下进行，则在反应条件下呈惰性的有机溶剂是合适的，例如甲醇、乙醇、异丙醇、己烷、庚烷、环己烷等。优选，此反应在作为溶剂的甲醇中进行。

本发明的氢化反应可以在1-200巴范围内的氢气压力（绝对）下进行，优选从2巴或更好地从3巴至200巴的范围，特别优选从4巴或5巴至150巴的范围，特别优选5-100巴，非常特别优选5-50巴。在这里选择用于进行本发明氢化反应的反应温度有利地在20-150℃范围内，优选40-130℃，特别优选60-110℃，非常特别优选70-100℃。

在实践中，在实施期间的工序通常涉及将待反应的式（IV）产物在所需的反应温度和所需的压力下加入催化剂中，所述催化剂通常位于固定床反应器中，所述反应器优选具有外部加热，例如管式反应器、高压釜或管束式反应器。在这里，催化剂的空速一般是0.1-1.0、优选0.1-0.6、特别优选0.2-0.4kg式（IV）化合物/kg催化剂·小时。在这方面，可以方便地将要使用的式（IV）产物在引入反应容器或反应器之前加热，优选加热到反应温度。

本发明的氢化方法可以不连续或连续地进行。在这两种情况下，未反应的原料可以与氢气一起循环。

因此，本发明方法的一个优选实施方案涉及一种制备式（I）的2-取代的4-羟基-4-甲基四氢吡喃的连续方法，包括以下步骤：

a.提供包含所选择的强酸性阳离子交换剂的流动反应器；

b.向流动反应器连续地引入异戊烯醇、式（III）醛和水；

c.连续地将异戊烯醇、式（III）醛和水与强酸性阳离子交换剂在流动反应器中接触，得到含有所需式（IV）化合物的反应混合物；

d.连续地将含有式（IV）化合物的反应混合物氢化，和

e.连续地从流动反应器排出所述反应混合物。

在这里，所选择的强酸性阳离子交换剂可以以疏松床的形式或以固定床的形式存在于上述流动反应器中。

根据本发明进行的异戊烯醇与所选式（III）醛的反应也可以在多个、例如2或3个接连连接的流动反应器的级联中进行，其中各个流动反应器也可以用各种强酸性阳离子交换剂填充，并且如果使用管式反应器的话，这些反应器可以按照液相模式或滴流模式操作。此外，如果需要的话，从所选择的流动反应器排出的反应混合物也可以部分返回到连续操作的反应中。

本发明方法允许制备式（I）的2-取代的4-羟基-4-甲基四氢吡喃，尤其是制备式（I）的2-异丁基-4-羟基-4-甲基四氢吡喃。它们通常以反应混合物的形式获得，其中除了所需的目标化合物之外还可以含有所用原料、所用的水以及可能少量的具有式（Va）和式（Vb）的脱水副产物：

其中R₁和R₂可以具有上述式（I）中的含义。本发明方法允许以高产率和高纯度制备所需的式（I）羟基吡喃或优选2-异丁基-4-羟基-4-甲基四氢吡喃，其中仅仅少量获得不需要的具有式（Va）或式（Vb）的脱水产物，如果有的话。

正如未反应的起始化合物和/或过量使用的起始化合物一样，这些副产物可以有利地再次返回反应中。

根据本发明获得的反应混合物通常含有约50-90重量%、通常约60-80重量%的所需的具有式（I）的2-取代的4-羟基-4-甲基四氢吡喃，和仅仅最多约20重量%、优选最多约15重量%、特别优选最多约10重量%的具有式（IVa）至式（IVc）的脱水产物，在每种情况下是基于所获得的粗产物和此外未反应的原料和/或过量使用的原料以及其它所述副产物的总重量计。

作为粗产物获得的物质混合物可以进一步容易地通过本领域技术人员公知的方法提纯，例如通过蒸馏和/或精馏。以此方式，在每种情况下所需的具有式（I）的2-取代的4-羟基-4-甲基四氢吡喃，尤其当使用异戊烯醇和异戊烯醛并随后氢化时所需的2-异丁基-4-羟基-4-甲基四氢吡喃，能以大于95重量%或优选97-99.9重量%或特别优选98-99.8重量%的纯度获得，即其品质是例如在用作芳香化学品时所需的。

本发明的一个优选实施方案涉及一种制备作为具有式（Ib）的顺式非对映异构体和具有式（Ic）的反式非对映异构体的混合物形式的2-取代的4-羟基-4-甲基四氢吡喃的方法：

其中具有式（Ib）的顺式非对映异构体和具有式（Ic）的反式非对映异构体之间的非对映异构体比率是65:35至95:5，优选70:30至85:15。

尤其是对于根据本发明优选的异戊烯醇与异戊烯醛反应并随后氢化而言，在本发明方法的过程中，2-异丁基-4-羟基-4-甲基四氢吡喃是作为具有式（Ib）的顺式非对映异构体和具有式（Ic）的反式非对映异构体的混合物形式获得的：

其中具有式（Ib）的顺式非对映异构体和具有式（Ic）的反式非对映异构体之间的非对映异构体比率是65:35至95:5，优选70:30至85:15。考虑到它们的特定气味性能，这种类型的混合物在特定程度上适合用作芳香化学品，例如作为具有铃兰气味的组分用于生产香料组合物。

所以在一个优选实施方案中，本发明提供一种制备具有式（Ia）的2-异丁基-4-羟基-4-甲基四氢吡喃的方法：

包括使具有式（II）的3-甲基丁-3-烯-1-醇与具有式（IIIa）的异戊烯醛在水和强酸性阳离子交换剂的存在下反应，

得到具有式（IVa）的产物：

并且随后在氢气和含镍催化剂的存在下进行催化氢化，形成具有式（Ia）的化合物。

以下实施例用于说明本发明，但不以任何方式限制本发明。

气相色谱分析是根据以下方法进行的：30m DB-WAX,ID.:0.32mm,FD.:1.2μm;50°C,以3°C/分钟达到170°C,以20°C/分钟达到240°C;t_R=分钟；载气:He；样品:0.2μl;t_R(异戊烯醛):9.1;t_R(异戊烯醇):10.6;t_R(具有式(Va)的脱氢玫瑰醚):15.6;t_R(具有式(Vb)的氧化橙花醇):18.5;t_R(具有式(Ic)的反式吡喃醇):28.5;t_R(具有式(Ib)的顺式吡喃醇):29.8;t_R(具有式Iva的反式羟基玫瑰醚):34.2;t_R(具有式Iva的顺式羟基玫瑰醚):35.4;t_R(2-(2-羟基甲基丙基)-4-甲基四氢吡喃醇):41.5和42.2。

实施例1：制备反式-和顺式-羟基玫瑰醚

在使用之前，离子交换剂先用水洗涤数次，然后用甲醇洗涤一次，最后用水洗涤至不含甲醇。

将1.7g的Amberlyst^TM 131(58重量%H₂O)和4.2g(0.05mol)的异戊烯醇作为初始装料在室温下加入烧瓶中，然后滴加入4.3g(0.05mol)的异戊烯醛。将反应混合物于室温搅拌3小时。完全反应的反应混合物与30ml的MTBE混合，然后过滤出离子交换剂。离子交换剂在每种情况下用5ml的MTBE洗涤两次。所得的反应溶液用气相色谱进行分析（GC面积%）。将黄色滤液在旋转蒸发器上浓缩，得到7.1g的粗产物。

实施例2：制备反式-和顺式-羟基玫瑰醚

将1.7g（20重量%）的Amberlyst^TM 131(58重量%H₂O)和4.2g(0.05mol)的异戊烯醇作为初始装料在室温下加入烧瓶中，然后滴加入4.3g(0.05mol)的异戊烯醛。将反应混合物于60℃搅拌1小时。在将完全反应的反应混合物冷却之后加入MTBE（30ml），然后过滤出离子交换剂。离子交换剂在每种情况下用5ml的MTBE洗涤两次。所得的反应溶液用气相色谱进行分析（GC面积%）。将黄色滤液在旋转蒸发器上浓缩，得到7.6g的粗产物。

实施例3：制备反式-和顺式-羟基玫瑰醚

将1.7g（20重量%）的Amberlyst^TM 131(58重量%H₂O)和4.2g(0.05mol)的异戊烯醇作为初始装料在室温下加入烧瓶中，然后滴加入4.3g(0.05mol)的异戊烯醛。将反应混合物于80℃搅拌1小时。在将完全反应的反应混合物冷却之后加入MTBE（30ml），然后过滤出离子交换剂。离子交换剂在每种情况下用5ml的MTBE洗涤两次。所得的反应溶液用气相色谱进行分析（GC面积%）。将黄色滤液在旋转蒸发器上浓缩，得到7.6g的粗产物。

实施例4：制备反式-和顺式-吡喃醇

在300ml实验室高压釜中，将溶解在80ml甲醇中的20g羟基玫瑰醚在20g的催化剂存在下在30巴的氢气压力和95℃温度下在剧烈搅拌下氢化，所述催化剂由50重量%NiO、17重量%CuO、30.5重量%ZrO₂和1.5重量%MoO₃组成并且是直径和高度各自为3mm的片料形式。在4小时的反应时间之后，过滤出催化剂。所得的反应混合物用气相色谱按照表1所示的时间进行分析。这得到表1给出的结果（在每种情况下的单位是GC面积%，转化率是99%，选择性是95%）。

表1

时间(小时)	0	2	4
				反式羟基玫瑰醚	55.5	4.5	0.4
顺式羟基玫瑰醚	36.4	2.9	0.3
				反式吡喃醇	0	55.4	57.6
顺式吡喃醇	0	34.0	36.3

Claims

1.一种制备具有式（I）的2-取代的4-羟基-4-甲基四氢吡喃的方法：

其中

基团R₁是直链或支化的具有1-5个碳原子的烷基，

R₂是氢或者直链或支化的具有1-3个碳原子的烷基，

其中基团R₁和R₂具有如在式（I）中给出的相同含义，

此反应在水和强酸性离子交换剂的存在下进行，形成式（IV）化合物：

并且在催化剂存在下进行氢化，得到式（I）化合物。

2.权利要求1的方法，其中基团R₁是直链或支化的具有1-3个碳原子的烷基，尤其是甲基。

3.权利要求1的方法，其中基团R₂是甲基或乙基，尤其是甲基。

4.权利要求1-3中任一项的方法，其中异戊烯醇与式（III）醛按照在0.7:1至2:1、尤其1:1至1.5:1范围内的摩尔比使用。

5.权利要求1-4中任一项的方法，其中异戊烯醇与式（III）醛的反应是在至少等摩尔量的水的存在下进行，其中水的量是基于原料异戊烯醇或式（III）醛的量计，所述异戊烯醇任选地按不足量使用，或在这两种原料进行等摩尔反应的情况下是基于这两种原料之一的定量计。

6.权利要求1-5中任一项的方法，其中使用含有磺酸基团的强酸性阳离子交换剂。

7.权利要求1-6中任一项的方法，其中至少一种强酸性阳离子交换剂是以H⁺形式使用的，其中所述离子交换剂含有具有磺酸基团的聚合物主链，并且是凝胶状的或含有大孔树脂。

8.权利要求1-7中任一项的方法，其中离子交换剂是基于具有磺酸基团的聚苯乙烯主链，或基于具有磺酸基团的全氟化离子交换树脂。

9.权利要求1-8中任一项的方法，其中异戊烯醇与式（III）醛的反应是在不添加有机溶剂的情况下进行。

10.权利要求1-9中任一项的方法，其中异戊烯醇与式（III）醛的反应在20-80℃的温度下进行。

11.权利要求1-10中任一项的方法，其中异戊烯醇与式（III）醛的反应连续地进行。

12.权利要求1的方法，其中氢化反应是在氢气和催化剂的存在下进行，其中所述催化剂含有：

-30-70重量%、优选40-60重量%的镍的含氧化合物，作为NiO计算，

-15-45重量%、优选20-40重量%的锆的含氧化合物，作为ZrO₂计算，

-5-30重量%、优选10-25重量%的铜的含氧化合物，作为CuO计算，和

-0.1-10重量%、优选0.5-5重量%的钼的含氧化合物，作为MoO₃计算，以及任选地

-0-10重量%、优选0-5重量%的其它组分，

其中重量%数据是基于干的未还原的催化剂计。

13.权利要求1-12中任一项的方法，其中催化剂是以未负载的催化剂形式使用。

14.权利要求1和11-13中任一项的方法，其中所述催化剂是以固定床催化剂的形式使用。

15.权利要求1和11-14中任一项的方法，其中氢化反应是在50-130℃的温度下进行。

16.权利要求1和11-15中任一项的方法，其中氢化反应是在5-200巴的氢气绝对压力下进行。

17.权利要求1和11-16中任一项的方法，其中氢化反应连续地进行。

18.权利要求1和11-17中任一项的方法，其中异戊烯醇与式（III）醛的反应是在有机溶剂、优选甲醇的存在下进行。

19.权利要求1-17中任一项的方法，其中包括以下步骤：

a.提供包含所选择的强酸性阳离子交换剂的流动反应器；

b.向流动反应器连续地引入异戊烯醇、式（III）醛和水；

c.连续地将异戊烯醇、式（III）醛和水与强酸性阳离子交换剂在流动反应器中接触，得到含有所需2-取代的4-羟基-4-甲基四氢吡喃的反应混合物；

d.连续地将含有式（IV）化合物的反应混合物氢化，和

e.连续地从流动反应器排出所述反应混合物。

20.权利要求1-19中任一项的方法，用于制备作为具有式（Ib）的顺式非对映异构体和具有式（Ic）的反式非对映异构体的混合物形式的2-取代的4-羟基-4-甲基四氢吡喃：

其中具有式（Ib）的顺式非对映异构体和具有式（Ic）的反式非对映异构体之间的非对映异构体比率是65:35至95:5。