CN105916834A - 用于制备扁桃酸芳香族化合物和芳香族醛化合物的方法 - Google Patents

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Abstract

描述了用于制备一种或多种其中至少一个扁桃酸基团‑CHOH‑COOH的芳香族化合物的方法，该方法包括用于缩合至少一种芳香族化合物与乙醛酸或其衍生物的反应，其中所述缩合反应是在基本上不存在添加至该反应介质中的任何酸或任何碱下进行的。该缩合反应之后是氧化反应以获得芳香族醛。

Description

用于制备扁桃酸芳香族化合物和芳香族醛化合物的方法
本发明涉及用于制备扁桃酸芳香族化合物和从所述扁桃酸芳香族化合物获得的芳香族醛化合物的领域。更具体地，本发明涉及制备羟基扁桃酸芳香族化合物并且涉及制备羟基芳香族醛化合物。
在本发明的以下说明中，扁桃酸基团由-CHOH-COOH基团进行理解，该基团作为取代基存在于所述扁桃酸芳香族化合物的芳香核上。
本发明更具体地针对制备对-羟基扁桃酸、4-羟基-3-甲氧基扁桃酸和3-乙氧基-4-羟基扁桃酸，并且还针对制备香草醛和/或乙基香草醛。
香草醛是从天然来源(如木质素或阿魏酸)获得的，但是很大比例的香草醛和其衍生物是通过化学路线生产的。在文献中描述了许多不同且各式各样的制备方法(Kirk(科克)-Othmer(奥思默)-Encyclopedia of Chemical Technology(化学技术百科全书)24，第4版，第812-825页(1997))。获得香草醛和其衍生物的常规路线涉及在碱性水介质中乙醛酸与愈创木酚的缩合反应以便获得4-羟基-3-甲氧基扁桃酸。随后在碱性介质中氧化这种产物以给出香草醛。这种常规方法例如是在专利US 2 640 083中使用的，该方法描述了愈创木酚与通过乙醛酸与氢氧化钠的反应获得的乙醛酸钠的缩合。
碱性介质中进行的这种常规方法导致不利的反应，该不利的反应由根据已知坎尼扎罗反应的乙醛酸的歧化(产生乙醇酸和草酸)组成。这种平行反应显著地影响该缩合反应的产率和选择性。此外，在碱性介质中进行缩合反应和氧化反应受损害，因为在进行该缩合反应之后和在该缩合反应之后两者下需要通过使用强酸(通常硫酸)进行中和阶段。事实上，所述中和阶段产生了相当大量的盐，通常硫酸盐，特别是处于硫酸钠Na2SO4盐的形式，可取的是随后对其进行处理。两者均不在高度稀释的水性介质中进行该缩合反应有利于在该缩合和氧化反应器的出口处的成盐的(通常硫酸化的)水性流出物的处理。
专利申请EP 0 987 245描述了用于在阴离子交换树脂存在下缩合苯酚与乙醛酸的方法。然而，这种碱性树脂的存在不使得可能解决水性流出物的管理的问题。这是因为大量的酸性、碱性或盐溶液必须用作洗脱液以便回收所形成的羟基扁桃酸。
以上描述的先前方法的另一个主要缺点在于用过量的愈创木酚进行缩合反应，这要求这种反应物的再循环的阶段。
本发明的主题是用于制备一种或多种扁桃酸芳香族化合物和一种或多种芳香族醛化合物的方法，该方法使得可能克服在先前方法中遇到的缺点。具体地，由本申请人公司提供的方法不在碱性介质中进行或者仅仅部分地在碱性介质中进行并且因此避免了在该缩合反应和氧化反应之后进行中和阶段中的至少一个的需要。根据本发明的方法因此展示了在该方法的任何阶段产生显著降低的量的盐、确实甚至不产生任何盐的主要优点。具体地，当该缩合反应也和该氧化反应均不在碱性介质中进行时，本发明的方法不产生任何硫酸盐。该缩合反应还有利地在不存在溶剂、特别是在不存在水下进行，这因此避免了该方法的大量下游水性流出物的处理并且节约该方法设施以及多件设备资金的水平。在温和条件下、在不存在碱剂下(至少对于该缩合反应或氧化反应的一个或另外一个、优选对于两个反应)并且优选地在不存在水下(至少关于该缩合反应)进行的根据本发明的方法，因此是更环境友好的。
本发明的主题是用于制备一种或多种携带至少一个扁桃酸-CHOH-COOH基团的芳香族化合物的方法，该方法包括至少一种芳香族化合物与乙醛酸或其衍生物的缩合反应，所述缩合反应是在基本上不存在添加至该反应介质中的任何酸或任何碱下进行的。
此外，本发明的主题是用于制备一种或多种携带至少一个扁桃酸-CHOH-COOH基团的芳香族化合物的方法，该方法包括至少一种芳香族化合物与乙醛酸或其衍生物的缩合反应，所述缩合反应是在不存在溶剂下进行的并且该乙醛酸是乙醛酸一水合物。
本发明的另一个主题是用于制备一种或多种携带至少一个扁桃酸-CHOH-COOH基团的芳香族化合物的方法，该方法包括至少一种芳香族化合物与乙醛酸或其衍生物的缩合反应，所述缩合反应是在至少一种催化剂存在下进行的，该至少一种催化剂选自包含含氧配体的过渡金属络合物。
根据本发明，作为该缩合反应中的反应物使用的所述芳香族化合物有利地选自取代的苯、酚和取代的酚、杂环芳香族化合物或多环芳香族化合物。
在杂环芳香族化合物之中，1,3-苯并二氧杂环戊二烯、1-甲基吲哚和苯并呋喃是优选的。在多环芳香族化合物之中，萘酚是优选的。该取代的苯优选地是被一个或几个选自以下各项的基团取代的苯：烷基、烯基、烷氧基、羟烷基、烷氧基烷基、环烷基、芳基或芳烷基、羟基、硝基、卤素原子、卤代或全卤代烷基、甲酰基、具有从2至6个碳原子的酰基、羧基、或被一个或两个烷基或苯基取代的或未取代的氨基或酰氨基。应注意，羧基可以是酯化的，例如用烷基或苯基。优选地，这些取代的苯是被一个或多个烷氧基，如甲氧基、乙氧基、丙氧基、异丙氧基、丁氧基或异丁氧基取代的苯。非常优选地，这些取代的苯是被一个、两个或三个甲氧基取代的苯。它们分别是甲氧基苯(苯甲醚)、1，2-二甲氧基苯(藜芦醚)和1,2,3-三甲氧基苯。
根据本发明，该芳香族化合物优选地选自取代的酚。有利地，所述取代的酚展示了至少一个在相对于该羟基的对位中的未取代的位置。这些取代的酚是其中该芳香核携带至少一个羟基并且还携带一个或多个其他取代基的分子。总体上，术语“若干个取代基”定义每个芳香核从2至4个取代基。可以存在任何取代基，条件是它不干涉该缩合反应。
因此，根据本发明的用于制备一种或多种携带至少一个扁桃酸基团的芳香族化合物的方法很好地适合于应用于对应于以下式(I)的取代的酚：
在所述式中：
-R表示一个或多个相同或不同的取代基，
-x，在环上的取代基的数目，是在1与4之间的整数，
-当x大于1时，位于两个邻位碳原子上的两个R基团可以一起并且与携带它们的碳原子形成具有从5至7个原子并且任选地包含一个或多个杂原子的饱和的、不饱和的或芳香族的环。
在所述式(I)中，羟基的对位优选地是空的，也就是说缺乏取代基。
在式(I)中，R基团是相同或不同，表示：烷基、烯基、烷氧基、羟烷基、烷氧基烷基、环烷基、芳基或芳烷基、羟基、硝基、卤素原子、卤代或全卤代烷基、甲酰基、具有从2至6个碳原子的酰基、羧基、或被一个或两个烷基或苯基取代的或未取代的氨基或酰氨基。应注意，羧基可以是酯化的，例如用烷基或苯基。
在式(I)中，当x大于1时，位于两个邻位碳原子上的两个R基团可以经由具有从3至5个碳原子的亚烷基、亚烯基(alkenylene)或亚烯叉基(alkenylidene)连接到一起形成具有从5至7个原子的饱和的、不饱和的或芳香族的环，可能一个或多个(优选2或3)碳原子被杂原子(优选氧)取代。
在式(I)中，术语“烷基”理解为意思是具有从1至15个碳原子且优选从1或2至10个碳原子的直链或支链烃链。术语“烷氧基”理解为意思是烷基-O-基团，其中术语“烷基”具有以上给出的含义。烷氧基的优选实例是甲氧基或乙氧基。术语“烯基”理解为意思是具有从2至15个碳原子，包含一个或多个双键(优选地从1至2个双键)的直链或支链的烃基。术语“环烷基”理解为意思是包括从3至8个碳原子的环烃基团，优选地环戊基或环己基基团。术语“芳基”理解为意思是包括从6至12个碳原子的单或多环(优选单或二环)芳香族的基团，优选苯基或萘基。术语“芳烷基”理解为意思是带有单环芳香族环并且包括从7至12个碳原子的直链的或支链的烃基，优选苄基。术语“卤代或全卤代烷基”理解为意思以下基团之一：-CX3、-[CX2]p-CX3或-CpHaFb；在所述基团中，X表示卤素原子，优选地氯或氟原子，p表示范围从1至10的数，b表示范围从3至21的数并且a+b＝2p+1。
在其中x大于1的情况下，位于两个邻位碳原子上的两个R基团可以经由亚烷基、亚烯基或亚烯叉基连接到一起形成具有从5至7个原子的饱和的、不饱和的或芳香族的环，由此形成二环。优选的二环骨架的实例如下：
特别非常适合于实施根据本发明的制备方法的这些化合物对应于式(I)，其中R是相同或不同的，表示：
-羟基，
-直链或支链的具有从1至6个碳原子并且优选从1至4个碳原子的烷基，如甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基或叔丁基，
-直链或支链的具有从2至6个碳原子并且优选从2至4个碳原子的烯基，例如乙烯基或烯丙基，
-直链或支链的具有从1至6个碳原子，并且优选从1至4个碳原子的烷氧基，例如甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、正丁氧基、异丁氧基、仲丁氧基或叔丁氧基，
-苯基，
-卤素原子、优选氟、氯或溴原子。
关于x的定义，x有利地等于1或2并且更优选地等于1。
本发明优选地适用于对应于式(I)的化合物，其中R表示具有从1至4个碳原子的烷基并且x等于1，或还有具有从1至4个碳原子的烷氧基并且x等于1。
通过说明的方式，可以提及对应于式(I)的化合物：
-对应于式(I)的那些，其中x等于1，如：
.邻苯二酚
.间苯二酚
.对苯二酚
.邻苯甲酚
.间甲苯酚
.2-乙基苯酚
.3-乙基苯酚
.2-丙基苯酚
.2-(仲丁基)苯酚
.2-(叔丁基)苯酚
.3-(叔丁基)苯酚
.2-甲氧基苯酚(愈创木酚)
.3-甲氧基苯酚
.2-乙氧基苯酚(乙基愈创木酚)
.2-异丙氧基苯酚
.水杨醛
.水杨酸甲酯
.水杨酸
.2-氯苯酚
.3-氯苯酚
.3-硝基苯酚
.4-苯基苯酚
-对应于式(I)的那些，其中x等于2，如：
.2,3--二甲基苯酚(2,3-二甲苯酚)
.2,5--二甲基苯酚(2,5-二甲苯酚)
.3,5--二甲基苯酚(3,5-二甲苯酚)
.2-羟基-5-乙酰氨基苯甲醛
.2-羟基-5-乙氨基苯甲醛(2-hydroxy-5-ethamidobenzaldehyde)
.2,3-二氯苯酚
.2,5-二氯苯酚
.3,5-二氯苯酚
.连苯三酚
-对应于式(I)的那些，其中x等于3，如：
.2,3,5-三甲基苯酚
.3,5-二(叔丁基)苯酚
.2,3,5-三氯苯酚
-对应于式(I)的展示萘基团的那些，如：
.1-萘酚
.2-萘酚
.1,2-二羟基萘
.1,5-二羟基萘
.2,3-二羟基萘
.2,6-二羟基萘
.2,7-二羟基萘
.6-溴-2-萘酚
-对应于式(I)的展示苯核序列的那些：
.2-苯氧基苯酚
.3-苯氧基苯酚
在上述化合物的清单之中，所使用的取代的酚优选地是：邻苯甲酚、间甲苯酚、3-乙基苯酚、2-(叔丁基)苯酚、愈创木酚或乙基愈创木酚。
根据本发明的用于制备携带至少一个扁桃酸基团的芳香族化合物的方法优选地应用的化合物是愈创木酚以及乙基愈创木酚。
根据本发明的制备方法，进行以上描述的所述芳香族化合物中至少一种与乙醛酸或其衍生物的缩合反应。在该缩合反应中使用的乙醛酸可以是以所有其形式使用，特别是以固体形式或以溶解于水溶液中的形式。有利地使用处于一水合物形式的乙醛酸(CHO-CO2H.H2O)。乙醛酸的衍生物具体地理解为意思是乙醛酸的酯，如乙醛酸的甲基酯和乙基酯。
应理解，乙醛酸的碱金属盐，特别是乙醛酸钠，不包括在根据本发明的乙醛酸衍生物之中。乙醛酸碱金属盐常规地是通过乙醛酸与碱金属碱在水性介质中的反应获得的。事实上，根据本发明的方法是在不存在所添加的碱下进行的。乙醛酸盐的使用要求通过使用强酸进行中和阶段，并且产生相当大量的盐。
根据本发明的一个实施例，该缩合反应是在没有催化剂情况下进行的。在这种情况下，该反应优选地在不存在溶剂下进行。乙醛酸一水合物可以用作反应物。
根据另一个实施例，根据本发明的用于制备携带至少一个扁桃酸-CHOH-COOH基团的芳香族化合物的方法有利地在至少一种催化剂存在下进行。将催化量的所述催化剂添加到该反应介质中。所述催化方法可以通过均相催化或通过多相催化，优选通过均相催化操作。该方法是在至少一种催化剂存在下进行的，该至少一种催化剂优选地选自下组，该组由以下各项组成：基于过渡金属的化合物和基于稀土金属的化合物、沸石、粘土、磷酸镧(LaPO4)、金属氧化物(特别是碱土金属氧化物)、以及金属氢氧化物。这些基于过渡金属的催化剂有利地选自包含含氧配体的过渡金属络合物。优选的过渡金属是铁和铜。还可以使用锌。在进行根据本发明的制备方法中非常有利地使用的催化剂是乙酸铁(II)(Fe(OAc)2)和乙酸铁(III)(Fe(OAc)3)、乙酸铜(II)(Cu(OAc)2)、乙酰丙酮铁(II)(Fe(acac)2)和乙酰丙酮铁(III)(Fe(acac)3)、乙酰丙酮铜(II)(Cu(acac)2)和乙酰丙酮铜(III)(Cu(acac)3)以及它们的混合物。乙醛酸盐和三氟甲磺酸盐还有利地用作含氧配体。
该催化剂可以是由过渡金属(优选铁或铜)和至少一种乙醛酸盐配体组成的络合物。当使该基于过渡金属的催化剂与该包含乙醛酸的反应介质接触时，这种络合物可以原位形成。可替代地，可以在该缩合反应之前制备这种络合物。根据本发明的方法可以包括该缩合反应之前的阶段，该阶段在于将基于过渡金属的化合物与乙醛酸混合。随后使这种混合物与根据本发明的缩合反应中的至少一种芳香族化合物接触。
总体上，该催化化合物可以在该缩合反应过程中原位形成。出于这个原因，术语“催化剂”还可以广泛包括这些催化化合物的前体。
根据本发明的制备方法，该缩合反应是在除了由这些反应物和该催化剂构成的那些基本上不存在任何酸和任何碱下进行的，也就是说，除了由这些反应物和该催化剂构成的的酸和碱基本上没有将酸或碱引入至该反应介质内。关于碱的引入术语“基本上”应理解为意思是该碱/∑(存在于该反应介质中的酸)比率小于10mol％、优选地小于5mol％。关于酸的引入术语“基本上”应理解为意思是∑一种或多种酸/反应物的比率，特别是是∑一种或多种酸/(芳香族化合物+乙醛酸或其衍生物)的比率小于10mol％、优选地小于5mol％。优选地，该缩合反应是在除了由这些反应物和该催化剂构成的那些不存在任何酸和任何碱下进行的，也就是说，除了由这些反应物和该催化剂构成的酸和碱没有将酸或碱引入至该反应介质内。优选地，该反应介质不含有无机碱或有机碱，并且该反应介质优选地不包含NaOH、KOH或氢氧化铵。
按照根据本发明的用于制备携带至少一个扁桃酸基团的芳香族化合物的方法，该缩合反应是在液相中或在液-固相中进行的。所述反应是在存在或不存在溶剂下进行的。
根据一个实施例，该反应在不存在溶剂下进行。在这种情况下，乙醛酸一水合物可以用作反应物。可以由乙醛酸一水合物释放的水不能够认为是溶剂，在其量是可忽略的情况下。乙醛酸一水合物最高达约50℃是固体。该缩合反应的温度可以有利地在30℃与80℃之间、优选地在40℃与60℃之间并且更优选还在45℃与50℃之间，并且贯穿该反应的持续时间优选地将该反应介质置于搅拌下以便提供该介质的充分均化。
根据另一个实施例，该反应在溶剂存在下进行。当该反应在溶剂存在下进行时，所述溶剂是，例如，水，醇，特别是乙醇，芳香族烃，如二甲苯，或还有水-醇混合物，例如水-乙醇混合物，或还有离子液体，例如选自季铵盐(例如四丁铵盐)、鏻盐(例如四丁基鏻盐)、咪唑鎓盐(例如1-烷基-2,3-二甲基咪唑鎓盐或1-烷基-3-甲基咪唑鎓盐)以及吡啶鎓盐(例如1-烷基吡啶鎓盐)的离子液体。
该缩合反应在于使乙醛酸或其衍生物与至少一种如以上定义的芳香族化合物反应。该芳香族化合物与乙醛酸或其衍生物的摩尔比优选地在0.1与4.0之间、更优选地在0.5与2之间变化并且还更优选地它是约1(也就是说，在0.9与1.1之间)，这样使得所述芳香族化合物与乙醛酸或其衍生物的等摩尔比避免了所述反应物的一种或另外一种的再循环。
当该缩合反应通过均相催化进行时，由催化剂的摩尔数与乙醛酸(或其衍生物)或芳香族化合物(这以较低量引入的，即限量反应物)的摩尔数的比率表示的所使用的催化剂的量，有利地在0.5％与30％之间、非常有利地在0.5％与10％之间并且优选在1％与3％之间选择。
当该缩合反应通过多相催化进行时，由催化剂的重量与该反应介质的重量的按重量计的比率表示的所使用的催化剂的量，有利地在0.5与10重量％之间、优选在1与3重量％之间选择。
该缩合反应的温度有利地选择为在0℃与100℃之间并且优选在15℃与80℃之间。
该缩合反应的持续时间是在1分钟与24小时之间。贯穿该反应的持续时间优选地将该反应介质置于搅拌下。
该缩合反应在压力下或在大气压下、在空气下或在惰性气体(优选氮气或任选地稀有气体，特别是氩气)的受控气氛下进行。空气是优选地选择的。
根据本发明的用于制备携带至少一个扁桃酸基团的芳香族化合物的方法可以分批地、半连续地或连续地进行。
该缩合反应可以在不同类型的反应器，例如在管式反应器(塞流反应器)中或者还有完全搅拌式反应器的级联中进行。
该用于制备携带至少一个扁桃酸基团的芳香族化合物的方法的优选的形式在于进行该乙醛酸与愈创木酚的缩合反应或该乙醛酸与乙基愈创木酚的缩合反应或者还有该乙醛酸与愈创木酚以及乙基愈创木酚的缩合反应。在前两种情况下，该缩合反应导致产生在相对于该羟基的邻位上分别被甲氧基(乙醛酸与愈创木酚的缩合)和乙氧基(乙醛酸与乙基愈创木酚的缩合)取代的对-羟基扁桃酸。在第三种情况下，该乙醛酸与愈创木酚以及乙基愈创木酚的缩合反应导致联产在相对于该羟基的邻位上被甲氧基取代的对-羟基扁桃酸和在相对于该羟基的邻位上被乙氧基取代的对-羟基扁桃酸。
根据本发明的制备方法的一个实施例有利地在于将乙醛酸和该催化剂引入至所述一种或多种芳香族化合物中。在搅拌下并且在上述间隔内选择的温度下将该反应介质放置持续一段时间。在该缩合反应结束后获得的反应介质包含该一种或多种处于酸形式或处于扁桃酸酯形式(当乙醛酸的酯用作反应物时)的扁桃酸芳香族化合物。所述反应介质基本上没有盐，优选完全没有盐。
根据本发明的优选的实施例，分离该缩合结束后获得的产物。在该缩合反应结束时，根据常规的分离技术，特别是通过结晶或通过使用适当的有机溶剂的萃取从该反应混合物中分离该一种或多种所获得的扁桃酸芳香族化合物、优选对-羟基扁桃酸。
根据本发明的方法的优选的实施例，该方法在于使用至少一种具有式(I)的取代的酚，该取代的酚的对位是空的(也就是说，未取代的)作为用于进行所述缩合反应的芳香族化合物，在所述缩合反应结束后获得的该一种或多种取代的羟基扁桃酸化合物可以由以下式(II)表示：
在所述式(II)中，R和x具有在式(I)中给出的含义。
根据本发明的方法制备的携带至少一个扁桃酸基团的芳香族化合物是特别有利的，因为这些是中间产物，这些中间产物使得除其他之外可能通过还原获得芳基乙酸(优选羟基芳基乙酸)，或通过氧化获得芳基乙醛酸(＝芳基-α-氧代乙酸)(优选羟基芳基乙醛酸(＝羟芳基-α-氧代乙酸))、或芳香族醛(优选羟基芳香族醛)。
本发明的另一个主题因此是用于制备一种或多种芳香族醛的方法，该方法包括如以上在本说明书中描述的结果是制备一种或多种扁桃酸化合物的缩合反应，接着是所述一种或多种扁桃酸化合物的氧化反应。更优选地，当在所述缩合反应中使用的所述芳香族化合物是具有式(I)的取代的酚时，该取代的酚的对位是空的，本发明的主题更具体地是用于制备4-羟基芳香族醛的方法。更确切地，本发明的主题是用于制备香草醛(VA或4-羟基-3-甲氧基苯甲醛)和/或乙基香草醛(EVA或3-乙氧基-4-羟基苯甲醛)的方法。
在此术语“氧化”理解为氧化脱羧，在该氧化脱羧包括羧基的脱离的情况下，从而形成二氧化碳。
用于进行根据本发明的制备芳香族醛的方法所使用的氧化反应有利地在氧或空气存在下进行。在大气压下或在压力下进行所述氧化反应。或者在添加碱剂下或在不添加碱剂下进行该氧化反应。优选地，在不添加碱剂下进行该氧化反应，也就是说没有将碱引入至经受该氧化反应的反应介质中。所述氧化反应总体上是在溶剂存在下进行的，该溶剂可以是有机或水性的。水有利地用作溶剂。离子液体也可以用作溶剂。优选的离子液体是以上已经提及的用于进行该缩合反应的那些。然而，溶剂的存在不是必要的。在优选地在10℃与200℃之间的温度下进行该氧化反应。在所述氧化反应结束后，通常回收包含所述一种或多种芳香族醛的粗水性反应介质。
所述氧化反应是在催化剂存在下进行的，该催化剂有利地选自铬、钴、铜、钒、锰、铁、镍和锇的衍生物。优选地，选择钒和铜的衍生物，并且优选地，用于进行所述氧化反应所使用的催化剂是偏钒酸铵(NH4VO3)或氧化钒V2O5。
该氧化反应可以分批地、半连续地或连续地进行。该氧化反应可以在不同类型的反应器，例如在管式反应器(塞流反应器)中或者还有多个完全搅拌式反应器的级联中进行。
根据本发明的用于制备芳香族醛的方法的优选的实施例在于将水引入至由所述缩合反应产生的反应介质内，所述反应介质已经或没有预先被分离，在于将所产生的水性介质在10℃与200℃之间的温度下加热，在于在其中引入该氧化催化剂，并且在于在大气压下或在压力下将氧或空气鼓泡至所述介质内。
根据本发明的用于制备芳香族醛的方法的另一个优选的实施例在于在一锅法条件下，也就是说在同一个反应器中进行该缩合反应和氧化反应。第一一锅法实施例在于进行所述缩合反应并且在于然后一旦已经进行所述缩合反应将该氧化催化剂添加至该反应介质中。第二一锅法实施例在于使所述一种或多种芳香族化合物与在包含至少一种催化剂的反应介质中的乙醛酸或其衍生物接触，该至少一种催化剂提供了该缩合反应和氧化反应的催化，例如缩合催化剂和氧化催化剂，所述缩合催化剂和氧化催化剂有利地选自以上在本说明书中详细描述的那些。所述第二实施例还可以在单一的催化剂存在下进行，该单一的催化剂提供了该缩合反应的催化并且然后该氧化反应的催化两者。
在所述氧化反应结束后，在具有各种杂质的水性介质中获得了该一种或多种芳香族醛。为了从由所述氧化反应产生的粗水性反应混合物中分离该一种或多种芳香族醛，使用有机溶剂有利地萃取所述一种或多种芳香族醛。所述有机溶剂溶解存在于该水性介质中的所述一种或多种芳香族醛。有利地必须求助于相对于该一种或多种芳香族醛是惰性的的有机溶剂。作为能够使用的溶剂，可以具体地提及卤化的或未卤化的脂肪族、脂环族或芳香族烃，醇，醚，酮以及腈。更具体地提及，作为脂肪族、脂环族或芳香族烃，庚烷、环己烷、甲基环己烷、苯或甲苯；作为卤化的脂肪族、脂环族或芳香族烃，二氯甲烷、三氯甲烷、二氯乙烷、氯苯或二氯苯；作为醇，甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇或丁醇；作为醚，二乙醚、二异丙醚或甲基叔丁基醚；作为酮，丙酮、甲基乙基酮、甲基异丁基酮或二异丁基酮；或者作为腈，乙腈。可以使用所述溶剂的混合物。在取决于溶剂的性质的温度下进行萃取操作。
为了从萃取溶剂中分离该一种或多种芳香族醛，可以通过重结晶进行分离，但是优选地进行所述混合物的蒸馏，该蒸馏使得可能例如在蒸馏顶部获得该萃取溶剂(如果它是该混合物中最易挥发的化合物)和例如在蒸馏底部获得所述一种或多种芳香族醛(即实质上包含与重杂质以及少量轻杂质相组合的所述一种或多种芳香族醛的混合物)。对于此阶段，具体地参考专利申请WO2010/007161中描述的方法。有利地再循环所使用的有机溶剂。
任选地，可以处理该一种或多种芳香族醛以便以固体形式调节它/它们。优选地，例如根据以下阶段，优选通过蒸馏、随后结晶(通过使用一种或多种溶剂或者通过压片技术)来纯化该一种或多种芳香族醛：
-将所述一种或多种芳香族醛溶解于水-醇(例如甲醇或乙醇)混合物中；
-真空结晶；
-表面分批抽干；
-优选地在惰性气体(典型地是氮气)下在从25℃的温度至低于所述一种或多种芳香族醛的熔点的温度下干燥所述一种或多种芳香族醛。
可以设想若干替代的结晶形式：例如，例如通过冷却分批结晶或者例如在真空下连续结晶。
独立于在本说明书中以上描述的其他主题，本发明的另一个主题是通过氧化一种或多种对应的扁桃酸衍生物用于制备一种或多种芳香族醛的方法，所述氧化反应是在至少一种氧化剂和至少一种催化剂存在下以及在基本上不存在添加至该经受所述氧化反应的反应介质中的任何酸或任何碱下进行的。
按照根据本发明的用于通过氧化制备一种或多种芳香族醛的方法，术语“扁桃酸衍生物”理解为意思是芳香族化合物，直接键合至芳香核的该芳香族化合物的至少一个氢原子被具有式-CHOH-COOH的乙醇酸基团取代。更具体地，术语“扁桃酸衍生物”理解为意思是芳香族化合物，直接键合至芳香核的该芳香族化合物的至少两个氢原子被取代，一个被羟基取代并且另一个被具有式-CHOH-COOH的乙醇酸基团取代。所述一种或多种扁桃酸衍生物有利地展示了以上在本说明书中说明的式(II)。它/它们是通过缩合至少一种芳香族化合物与乙醛酸或其衍生物获得的。所述芳香族化合物有利地选自以上在本说明书中描述的那些。所述缩合反应是在酸或碱的存在下或者在基本上不存在添加至该反应介质中的任何酸或任何碱下进行的。术语“基本上”理解为意思是以上在本说明书中指定的酸或碱的相同最大量。所述氧化反应是在催化剂存在下进行的，该催化剂有利地选自铬、钴、铜、钒、锰、铁、镍和锇的衍生物。优选地，选择钒和铜的衍生物，并且优选地，用于进行所述氧化反应所使用的催化剂是偏钒酸铵(NH4VO3)或氧化钒V2O5。总体上，该催化化合物可以在该反应过程中原位形成。出于这个原因，术语“催化剂”还可以广泛包括这些催化化合物的前体。
用于进行所述氧化反应的操作条件具体地是描述于专利申请WO2008/148760中的那些。
独立于在本说明书中以上描述的其他主题，本发明的另一个主题是选自包含含氧配体的过渡金属络合物、基于稀土金属的化合物、沸石、粘土、磷酸镧、金属氧化物以及金属氢氧化物的催化剂在进行缩聚反应中的用途，其中在基本上不存在添加至该反应介质中的任何酸或任何碱下使有机化合物和羰基化合物接触，所述缩合反应不引起简单分子的联产。
按照根据本发明的用途，所述有机化合物是选自取代的苯、酚和取代的酚、杂环芳香族化合物或多环芳香族化合物的芳香族化合物。以上在本说明书中描述的所述芳香族化合物适用于所述用途。所述羰基化合物总体上包含或者醛官能团或酮官能团。使用或者被负载的或被未负载的所述金属络合物。以上在本说明书中引用的不同的金属络合物适用于于催化所述缩合反应。
对于根据本发明的用途使用的所述缩合反应与所述有机化合物到所述羰基化合物的加成反应类似。所述反应结果是获得的所述加成产物，而没有简单分子(如水、盐酸、乙酸、甲醇或硫化氢)的联产。
本发明将通过以非限制性说明的方式给出的以下实例来更详细地说明。
实例
实例1：通过乙醛酸与芳香族化合物的缩合反应制备携带至少一个扁桃酸 基团的芳香族化合物
将一定量的芳香族化合物引入至装备有温度探头和机械搅拌器的50ml反应器内并且加热至在表1中出现的温度。当在该反应器中达到所希望的温度时，引入一定量的处于固体形式的乙醛酸一水合物和催化量的Fe(acac)3(也就是说，相对于该限量反应物表示2.5mol％的量)。在这个实例中，考虑到根据等摩尔比使用所述芳香族化合物和乙醛酸，Fe(acac)3的量是这样的，使得它无差别地代表相对于所述两种反应物中的任一种的2.5mol％。
在磁力搅拌下将该反应混合物保持在所希望的温度下持续在1与22小时之间变化的一段时间(参见表1)。在该反应结束时，通过高效液相色谱分析来自该缩合反应的产物。所获得的结果整理于表1中。
*：使用苯酚作为芳香族化合物进行的该缩合反应是在水作为溶剂存在下根据按重量计乙醛酸/水比率＝50/50进行的。
该芳香族化合物的转化率对应于所消耗的芳香族化合物的摩尔数与所使用的芳香族化合物的摩尔数的比率。
扁桃酸化合物的产率对应于所形成的扁桃酸化合物的摩尔数与反应物的一种或另外一种的摩尔数的比率。
实例2：
将1.5mmol愈创木酚和1.5mmol乙醛酸一水合物引入至配备有温度探头和机械搅拌器的25ml反应器内并且在50℃的水浴上加热。在此试验中没有添加催化剂。在磁力搅拌下将该反应混合物保持在60℃下持续1小时。
在该反应结束时，通过高效液相色谱分析来自该缩合反应的产物。愈创木酚的转化率是52％并且扁桃酸化合物的产率是30％。
实例3：
将1.5mmol愈创木酚、1.5mmol乙醛酸一水合物和1mol％催化剂引入至配备有温度探头和机械搅拌器的25ml反应器内并且在50℃的水浴上加热。在磁力搅拌下将该反应混合物保持在所希望的温度下持续1小时。
在该反应结束时，通过高效液相色谱分析来自该缩合反应的产物。所获得的结果整理于以下表中：
实例4：
将香草扁桃酸(1mol/l)引入至开放的、磁力搅拌的，8ml小瓶内，该小瓶包含催化剂和溶剂。相对于香草扁桃酸的摩尔数，催化剂的浓度是1mol％。在80℃下进行该反应持续15小时。
随所使用的催化剂和溶剂改变，所获得的香草醛的产率整理于以下表中：
催化剂 水 异丙醇
V2O5 28 55
NH4VO3 20 68
VO(acac)2 61 18
Cu(OAc)2 5 86
实例5：
在O2压力下将香草扁桃酸(0.1mol/l)引入至包含催化剂(NH4VO3)和溶剂(水)的搅拌反应器内。相对于香草扁桃酸的摩尔数，催化剂的浓度是2.5mol％。在80℃下在7巴下进行该反应持续180分钟。
该香草扁桃酸的转化度是100％并且香草醛的产率是93％。

Claims (24)

1.一种用于制备一种或多种携带至少一个扁桃酸-CHOH-COOH基团的芳香族化合物的方法，该方法包括至少一种芳香族化合物与乙醛酸或其衍生物的缩合反应，所述缩合反应是在基本上不存在添加至该反应介质中的任何酸或任何碱下进行的。
2.如权利要求1所述的用于制备一种或多种芳香族化合物的方法，其中作为该缩合反应中的反应物使用的所述芳香族化合物选自取代的苯、酚和取代的酚、杂环芳香族化合物或多环芳香族化合物。
3.如权利要求2所述的用于制备一种或多种芳香族化合物的方法，其中所述取代的酚对应于以下式(I)：
在所述式中：
-R表示一个或多个相同或不同的取代基，
-x，在环上的取代基的数目，是在1与4之间的整数，
-当x大于1时，位于两个邻位碳原子上的两个R基团可以一起并且与携带它们的碳原子形成具有从5至7个原子并且任选地包含一个或多个杂原子的饱和的、不饱和的或芳香族的环。
4.如权利要求3所述的用于制备一种或多种芳香族化合物的方法，其中相对于该羟基的对位是未取代的。
5.如权利要求3或权利要求4所述的用于制备一种或多种芳香族化合物的方法，其中该取代的酚是：邻苯甲酚、间甲苯酚、3-乙基苯酚、2-(叔丁基)苯酚、愈创木酚或乙基愈创木酚。
6.如权利要求1至5中一项所述的用于制备一种或多种芳香族化合物的方法，其中该乙醛酸以一水合物形式(CHO-CO2H.H2O)使用。
7.如权利要求1至6中一项所述的用于制备一种或多种芳香族化合物的方法，其中所述缩合反应在催化量的至少一种添加至所述反应介质中的催化剂存在下进行。
8.如权利要求7所述的用于制备一种或多种芳香族化合物的方法，其中所述催化剂是选自包含含氧配体的过渡金属络合物的基于过渡金属的催化剂。
9.如权利要求7或权利要求8所述的用于制备一种或多种芳香族化合物的方法，其中所述催化剂选自乙酸铁(II)(Fe(OAc)2)和乙酸铁(III)(Fe(OAc)3)、乙酸铜(II)(Cu(OAc)2)、乙酰丙酮铁(II)(Fe(acac)2)和乙酰丙酮铁(III)(Fe(acac)3)、乙酰丙酮铜(II)(Cu(acac)2)和乙酰丙酮铜(III)(Cu(acac)3)。
10.如权利要求7或权利要求8所述的用于制备一种或多种芳香族化合物的方法，其中所述催化剂是由过渡金属优选铁或铜和至少一种乙醛酸盐配体组成的络合物，该络合物在该缩合反应之前原位形成或制备。
11.如权利要求1至10中一项所述的用于制备一种或多种芳香族化合物的方法，其中所述缩合反应在溶剂存在下进行，该溶剂选自水、芳香族烃、醇或水-醇混合物。
12.如权利要求1至10中一项所述的用于制备一种或多种芳香族化合物的方法，其中所述缩合反应在不存在溶剂下进行。
13.如权利要求1至12中一项所述的用于制备一种或多种芳香族化合物的方法，其中该芳香族化合物与乙醛酸或其衍生物的摩尔比是约1。
14.如权利要求1至13中一项所述的用于制备一种或多种芳香族化合物的方法，使得该方法在于进行该乙醛酸与愈创木酚的缩合反应或该乙醛酸与乙基愈创木酚的缩合反应或者还有该乙醛酸与愈创木酚以及乙基愈创木酚的缩合反应。
15.一种用于制备一种或多种芳香族醛的方法，该方法包括根据权利要求1至14中一项所述的方法进行的缩合反应，接着是所述一种或多种携带至少一个扁桃酸-CHOH-COOH基团的芳香族化合物的氧化反应。
16.如权利要求15所述的用于制备一种或多种芳香族醛的方法，其中所述氧化反应在不添加碱剂下进行。
17.如权利要求15或权利要求16所述的用于制备一种或多种芳香族醛的方法，其中所述氧化反应在水作为溶剂存在下进行。
18.如权利要求15至17中一项所述的用于制备一种或多种芳香族醛的方法，其中所述氧化反应在催化剂存在下进行，该催化剂选自铬、钴、铜、钒、锰、铁、镍和锇的衍生物。
19.如权利要求15至18中一项所述的用于制备一种或多种芳香族醛的方法，使得该方法在于制备香草醛和/或乙基香草醛。
20.一种通过氧化一种或多种对应的扁桃酸衍生物用于制备一种或多种芳香族醛的方法，所述氧化反应是在至少一种氧化剂和至少一种催化剂存在下以及在基本上不存在添加至该经受所述氧化反应的反应介质中的任何酸或任何碱下进行的。
21.如权利要求20所述的通过氧化用于制备一种或多种芳香族醛的方法，其中所述一种或多种扁桃酸衍生物是通过缩合至少一种芳香族化合物与乙醛酸或其衍生物获得的，所述缩合反应是在酸或碱的存在下或者在基本上不存在添加至所述反应介质中的任何酸或任何碱下进行的。
22.一种用于制备一种或多种携带至少一个扁桃酸-CHOH-COOH基团的芳香族化合物的方法，该方法包括至少一种芳香族化合物与乙醛酸或其衍生物的缩合反应，所述缩合反应是在不存在溶剂下进行的并且该乙醛酸是乙醛酸一水合物。
23.一种用于制备一种或多种携带至少一个扁桃酸-CHOH-COOH基团的芳香族化合物的方法，该方法包括至少一种芳香族化合物与乙醛酸或其衍生物的缩合反应，所述缩合反应是在至少一种催化剂存在下进行的，该至少一种催化剂选自包含含氧配体的过渡金属络合物。
24.选自包含含氧配体的过渡金属络合物、基于稀土金属的化合物、沸石、粘土、磷酸镧、金属氧化物以及金属氢氧化物的催化剂在进行缩聚反应中的用途，其中在基本上不存在添加至该反应介质中的任何酸或任何碱下使有机化合物和羰基化合物接触，所述缩合反应不引起简单分子的联产。
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