DE1493741C - Verfahren zur Herstellung von Brenzcatechin-mono-hydroxyalkyläthern - Google Patents

Description

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leicht ermitteln. Eine Überdosierung von Alkylenoxyd Wenn bei der Weiterverarbeitung des Produktes

sollte jedoch tunlichst vermieden werden. der darin enthaltene Eisenkatalysator stört, so kann

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur dieser durch Destillation des Produktes davon abge-

Herstellung von Brenzcatechin-mono-hydroxyalkyl- trennt werden. Man erhält auf diese Weise rein

äthern durch Einwirkung äquimolekularer Mengen 5 weiße Kristalle, deren Reinheitsgrad von der jeweiligen

von Brenzcatechin und Alkylenoxyden bei erhöhter Leistung der Fraktionierkolonne abhängt. Mit einem

Temperatur dadurch gekennzeichnet, daß man die kurzen Fraktionieraufsatz, gefüllt mit-Raschigringen,

Umsetzung in Gegenwart von metallischem Eisen wurde ein Produkt nachfolgender Zusammensetzung

oder Eisensalzen anorganischer oder organischer erhalten:

Säuren als Katalysator vornimmt. io c„i,_m.»i, τ* _nOor,

_TT . _ .. . ^J. ... , _ . . JOj- schmelzpunkt 98 C

Unter Berücksichtigung der Tatsache, daß die Brenzcatechin 0 4°/

selektive Hydroxyalkylierung von nur einer Hydroxyl- Brenzcatechin-monö-^-hydroxy-

gruppe des Brenzcatechins mit anderen als Kataly- äthvläther 98 5 °/

sator bekannten Metallchloriden nur in technisch Brenzcatechin-di^-hydroxyäthyl·''' '

unbefriedigendem Maßstab erfolgt und — wie auf 15 äther 11°/

Grund eigener Untersuchungen in einer weiter unten '

angeführten Tabelle gezeigt wird — ähnlich gute . · t ->

Ausbeuten nicht erzielt werden können, mußte es als B e 1 s ρ 1 e I 2

überraschend betrachtet werden, daß die Herstellung In einem Edelstahl-Rührkessel von 5000 1 Inhalt,

der Mono-hydroxyalkyläther des Brenzcatechins in 20 der mit den üblichen Armaturen eines Hydroxy-

hervorragender Ausbeute und so hohem Reinheitsgrad äthylierungsgefäßes ausgestattet ist, werden 150 kg

möglich ist, wenn man diese in der erfindungsgemäßen Brenzcatechin unter Stickstoff als Schutzgas aufge-

Weise in Gegenwart von Eisen oder dessen Salzen als schmolzen. Dann werden 0,75 kg wasserfreies

Katalysator vornimmt. Eine Bildungsweise der Ver- Eisen(III)-chlorid als Katalysator zugegeben und mit

fahrensprodukte im Sinne der Friedel-Crafts-Reaktion 25 dem geschmolzenen Brenzcatechin etwa 1 Stunde

kann daher nicht angenommen werden. Bei dem bisher unter Stickstoff gerührt. Anschließend werden 66 1

unbekannten katalytischen Effekt handelt es sich Äthylenoxyd (= 60 kg) nach Maßgabe des Verbrauchs

offenbar um eine spezifische Katalyse des Eisens und bei 11O⁰C unter Druck zufließen gelassen, wobei

seiner Salze, vermutlich in Form einer Komplex- die Kesseltemperatur 12O⁰C nicht überschreiten soll,

bildung mit dem Brenzcatechin. Die überraschende 30 Nach beendeter Reaktion wird die Schmelze unter

Selektivität der Mono-hydroxyalkylierung bleibt aller- Stickstoff in bereitgestellte Emballagen abgefüllt,

dings auf solche mehrwertigen Phenole beschränkt, worin sie zu einer kristallinen Masse erstarrt. Der

deren Hydroxylgruppen an nachbarständigen Kohlen- Schmelzpunkt des so erhaltenen Produktes lag bei

Stoffatomen gebunden sind. Im Resorcin mit zwei 88⁰C; durch Gaschromatographie wurde folgende metaständigen Hydroxylgruppen gelingt indessen mit 35 Zusammensetzung ermittelt:

keinem der erfindungsgemäßen Katalysatoren die Brenzcatechin 6 3°/

bevorzugte Herstellung des Monoäthers mit Alkylen- Brenzcatechin-monö-^-hydroxy-

^OXtv' UA w .* u -4 VKA u ♦ tu ' äthyläther 91,5%

Die nach dem Verfahren der Erfindung hergestellten Brenzcatechin-di-^-hydroxyäthyl-

Monohydroxyalkyläther des Brenzcatechins finden als 40 äther 2 2°/

Zwischenprodukte für Synthesen von Pharmazeutika ' ^/o

und Farbstoffen, z. B. für die Lichtpaustechnik Für die Verwendung als Zwischenprodukt, z. B. für

Verwendung. Farbstoffsynthesen wird das Produkt durch Destilla-

BeisDiell *'^{οη vom} Katalysator abgetrennt und gleichzeitig

45 fraktioniert. Wenn erforderlich, kann durch weitere

In einem 250-ml-4-Hals-Rundkolben, ausgerüstet Zugabe von Äthylenoxyd (»Nachgasen«) der größte

mit Rührer, Kontaktthermometer, Rückflußkühler und Teil des noch unveränderten Brenzcatechins ebenfalls

Gaseinleitungsrohr werden HOg Brenzcatechin (1 Mol) in das Hydroxyäthylat umgewandelt werden,
zusammen mit 0,5 g wasserfreiem Eisen(III)-chlorid

eingewogen und durch Erhitzen auf 11O⁰C unter 50 Beispiels
Rühren zusammengeschmolzen. In die so erhaltene

Schmelze werden unter Einhaltung einer Reaktions- . In einem 250-ml-4-Halskolben werden wie im Beitemperatur von 105 bis 110⁰C 44 g Äthylenoxyd spiel 1 220 g Brenzcatechin mit 1,0 g wasserfreiem (1 Mol) eingeleitet. Die Reaktion, die etwa 1 bis Eison(III)-chlorid aufgeschmolzen und bei 110⁰C mit IVa Stunden dauert, ist stark exotherm, so daß der 55 116 g Propylenoxyd zur Reaktion gebracht. Das erKolben gekühlt werden muß. Nach dem Erkalten er- haltene Produkt ist zähflüssig und setzt sich auf Grund starrt der Kolbeninhalt zu einer festen Kristallmasse der gaschromatographischen Analyse zusammen aus: mit einem Schmelzpunkt von 95⁰C. Die gaschromato-

graphische Analyse des rohen Reaktionsproduktes Brenzcatechin 0,4 /₀

ergab die Zusammensetzung: 60 Brenzcatechin-mono^-hydroxy-

⁰ propylather 99,1 %

_, ... ■ , Brenzcatechin-di-ä-hydroxypropyl-

^ΒΓ!^ηΖ^!?"ί!?^^η<1δη65 _Λη., äther 0,5%

Ausgangsmaterial) 0,9 °/,

Brenzcatechin-mono-ß-hydroxy- ₆ B e i s ρ i e 1 4

äthyläther 97,7% _{In gleicher Weise wer}den HOg Brenzcatechin

Brenzcatechin-di-ß-hydroxyäthyl- (1 Mol) und 1 g wasserfreies Eisenchlorid als Kataly-

äther 1,4% sator mit 92,5 g Epichlorhydrin (1 Mol) umgesetzt.

Nach 15 Minuten ist die exotnerme Reaktion beendet, und es hinterbleibt ein Produkt mit folgender Zusammensetzung:

Brenzcatechin 1,0 %

Brenzcatechi n-mono-/?-hyd roxy-

y-chlorpropyläther 97,8 %

Brenzcatechin-di-^-hydroxy-y-chlor-

äthyläther 1,2%

In der nun folgenden Tabelle sind für den Fall der Umsetzung von Brenzcatechin mit Äthylenoxyd die Ergebnisse der in der Beschreibung als Stand der Technik erwähnten Verfahren sowie diejenigen bei Verwendung von' Friedel-Crafts-Katalysatoren ohne die Eisensalze aufgezeichnet und den Ergebnissen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren unter Anwendung von Eisen bzw. Eisensalzen als Katalysator gegenübergestellt:

Katalysator

Konsistenz bzw. Fp., ° C

Vo Monoäther

Organische Eisensalze

Eisen(II)-acetat
Eisen(II)-oxalat
Eisen(II)-lactat
Eisen(II)-citrat

Katalysator	Konsistenz bzw. Fp., 0C	% Mono- äther
Ohne (nach Deutscher Patent schrift 352 983) NaOH (übliche Hydroxy alkylierung) Natriumacetat, wasserfrei, in Benzol analog Deutscher Patentschrift 874 445	Salzbrei 78 75	65 74,5 · 67,8

Friedel-Crafts-Katalysatoren und andere mehrwertige NE-Metallsalze

ZnCl₂, wasserfrei

AlCl₃, wasserfrei

TiCl₄, wasserfrei

SnCl₄, wasserfrei

SbCl₅, wasserfrei

CrCl₃, wasserfrei

NiSO₄, wasserfrei (nach 2 Stunden Aufnahme von

nur 0,5 MoI Äthylenoxyd) CoCl₂, wasserfrei (nach 2 Stunden Aufnahme von nur 0,5 Mol Äthylenoxyd)

Eisen und Eisensalze

zähflüssig	38
79	79
zähflüssig	21
zähflüssig	58
zähflüssig	25
schmierig	55,4

Ferrum reductum (nach Vorbehandlung mit Brenzcatechin)

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Anorganische Eisensalze

FeSO₄, wasserfrei, bei 200⁰C

getrocknet

FeSO₄ + H₂O

Fe₂(SO₄)₃, wasserfrei

Fe₂(SOJ₃ + H₂O

FeCI₂, wasserfrei

FeCl₂ -)- H₂O

FeCl₃, wasserfrei

89 85 85 80 93 91 95 74 84

95

91 90 93

82 97 96 98

78 91,2 93 90

78 84

97 95 91 92

Beispiel 5

In einem 1-1-4-Hals-Rundkolben, der in üblicher Weise mit Rührer, Kontaktthermometer, Rückflußkühler und Gaseinleitungsrohr versehen ist, werden 110 g Brenzcatechin in 110 g Toluol gelöst, dann Ig wasserfreies Eisen(III)-chlorid zugegeben und 44 g Äthylenoxyd unter Einhaltung einer Temperatur von 100⁰C eingeleitet. Die Reaktion verläuft äußerst schnell und ist nach 20 Minuten beendet. Man erhält nach Abziehen des Toluols ein Produkt von hoher Reinheit:

Brenzcatechin (unverändertes

Ausgangsmaterial) 1,0%

Brenzcatechin-mono-ß-hydroxy-

*5 äthyläther 98,4%

Brenzcatechin-di'/S-hydroxyathyl-

äther 0,6%

Beispiel 6

In einem 1-1-Glasautoklav, der mit entsprechenden Anschlüssen für Vakuum, Stickstoff sowie Einleitungsrohr für Äthylenoxyd, Rührer und Heizmantel (Thermostatenumlaufheizung) versehen ist, werden wieder 110 g Brenzcatechin, diesmal in 110 g Tetrahydrofuran, gelöst, 1 g FeCl₃ zugegeben und nach der üblichen Stickstoffspülung zur Verdrängung der Luft bei einem Druck von bis zu 2 atü 44 g Äthylenoxyd flüssig eingeleitet. Die Reaktionstemperatur wurde auf 65°C gehalten und demgemäß eine Reaktionszeit von 2 Stunden benötigt. Das nach dem Abdestillieren des Lösungsmittels erhaltene Produkt zeigte nachstehende Zusammensetzung:

Brenzcatechin (unverändertes

Ausgangsmaterial) 1,6%

Brenzcatechin-mono-jff-hydroxy-

äthyläther 98,4%

Brenzcatechin-di-zS-hydroxyäthyl-

äther —

Beispiel 7

Analog zu Beispiel 6 mit Aceton als Lösungsmittel:

Reaktionstemperatur 55⁰C

Reaktionszeit 3 Stunden

Druck etwa 2 atü

Brenzcatechin 0,7 %

Brenzcatechin-mono-ß-hydroxy-

äthyläther 99,3 %

Brenzcatechin-di-^-hydroxyäthyl-

äther —

Entsprechend der niedrigen Reaktionstemperatur erfolgte bei den beiden letzten Beispielen überhaupt keine analytisch erfaßbare Bildung von Diäther (gaschromatographische Bestimmungen).

Claims (4)

1 2 niedermolekularen Alkylenoxyden bei erhöhter Tem- Patentansprüche: peratur in Anwesenheit von Eisen oder Eisensalzen anorganischer wie organischer Säuren als Kataly-

1. Verfahren zur Herstellung von Brenzcatechin- satoren in hervorragender Ausbeute und hohem mono-hydroxyaikyläthern durch Einwirkung äqui- 5 Reinheitsgrad herstellen kann. Grundsätzlich läßt molarer Mengen von Brenzcatechin und Alkylen- sich die gleiche Reaktion auch im festen Zustand bzw. oxyden bei erhöhter Temperatur, dadurch in Gegenwart eines inerten Lösungsmittels durchgekennzeichnet, daß man die Umsetzung führen.

in Gegenwart von metallischem Eisen oder Eisen- Die selektive Anlagerung der Alkylenoxyde an die salzen anorganischer oder organischer Säuren als io eine Hydroxylgruppe des Brenzcatechins erfolgt verKatalysator vornimmt. . fahrensgemäß mit stark positiver Wärmetönung.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- Zweckmäßigerweise hat man dabei durch entsprezeichnet, daß man als Katalysator die Chloride chende Dosierung des Zuflusses an Alkylenoxyd wie oder Sulfate des zwei- und dreiwertigen Eisens durch Kühlung des Ansatzes dafür Sorge zu tragen, einsetzt. 15 daß eine Umsetzungstemperatur etwas oberhalb des

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch Schmelzpunktes von Brenzcatechin (Fp. 104⁰C), gekennzeichnet, daß man als Katalysator die etwa im Bereich zwischen 105 und 120⁰C eingehalten Salze des Eisens in wasserfreier Form einsetzt. wird, wobei es von Vorteil sein kann, die Hydroxy-

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch alkylierung unter Stickstoff als Schutzgas ablaufen zu gekennzeichnet, daß man die genannten Kataly- 20 lassen.

satoren bezogen auf die Ausgangsverbindung in Die entstandenen Verfahrensprodukte lassen sich

Mengen von 0,05 bis 5 Gewichtsprozent, vor- aus der ausreagierten Schmelze durch Destillation zugsweise 0,5 bis 1 Gewichtsprozent einsetzt. vom Katalysator abtrennen, wobei entsprechend dem

Reinheitsgrad des Monoäthers ein mehr oder weniger 25 großer Vorlauf an Brenzcatechin anfällt.

Von dem verfahrensgemäß als Ausgangsmaterialien

einzusetzenden Alkylenoxyden seien hauptsächlich Äthylenoxyd, Propylenoxyd, Butylenoxyd und Epi-

In der deutschen Patentschrift 352 983 ist die Her- chlorhydrin genannt.

stellung des Brenzcatechin-mono-hydroxyäthyläthers 30 Für die Durchführung des vorliegenden Hydroxydurch Umsetzung des Mono-AIkalisalzes des Brenz- alkylierungsverfahrens können als Katalysatoren außer catechins mit Äthylenchlorhydrin bzw. durch Anlage- metallischem Eisen (Ferrum reductum) in gleicher rung von Äthylenoxyd an Brenzcatechin beschrieben. Weise die Eisensalze anorganischer wie organischer Gemäß Beispiel 2 werden äquimolekulare Mengen von Säuren verwendet werden, die sowohl in wasserfreier Brenzcatechin und Äthylenoxyd ohne Verwendung 35 Form wie auch als kristallwasserhaltige Verbindungen eines Katalysators in einem geschlossenen Gefäß auf wirksam sind. Hierbei nehmen insbesondere die 140 bis 150⁰C erhitzt. Aus der wäßrigen Lösung des Chloride und Sulfate des zwei- und dreiwertigen Reaktionsproduktes — einem Gemisch aus unver- Eisens eine bevorzugte Stellung ein. Weniger beändertem Ausgangsmaterial, dem Monoäther und friedigende Ergebnisse liefert die Hydroxyalkylierung dem Diäther des Brenzcatechins — kann der ge- 40 in Gegenwart katalytischer Mengen von Eisenphoswünschte Monoäther durch Eiskühlung kristallin ab- phaten. Die einzusetzenden Katalysatormengen liegen geschieden werden. Zahlenangaben über die Ausbeute im allgemeinen zwischen 0,05 und 5 Gewichtsprozent, an Monoäther sind in der Patentschrift nicht ent- jeweils bezogen auf die Ausgangsverbindung, vorhalten, zugsweise zwischen 0,5 und l°/o.

Wird die Hydroxyäthylierung von Brenzcatechin in 45 Der Gehalt der anfallenden Schmelzen an verAnwesenheit der üblichen alkalischen Hydroxyalkyl fahrensgemäß erhaltenen Monohydroxyalkyläther lierungskatalysatoren, beispielsweise Natriumhydro- läßt sich unmittelbar nach Beendigung der Umxyd, durchgeführt, so erhält man ebenfalls ein Setzung durch gaschromatische Analyse ermitteln. Gemisch der drei obengenannten Komponenten, in Im Falle der Umsetzung von Brenzcatechin mit dem der Monoäther des Brenzcatechins in Mengen 50 Äthylenoxyd wird der Mono-/?-hydroxyäthyläther von 74°/o vorliegt. bereits als Rohprodukt (100% Ausbeute) mit mehr

Nun wurde in der deutschen Patentschrift 874 445 als 95°/_oigem Reinheitsgrad erhalten. Als gutes empfohlen, bei der Verätherung von Brenzcatechin Kriterium für die Reinheit des entstandenen Produktes mit Dimethylsulfat in Benzol als Lösungsmittel und kann hierbei der Schmelzpunkt herangezogen werden, in schwach alkalischem Medium (pH 8 bis 9) zu arbei- 55 der möglichst nahe an 99 bis 100° C liegen soll. Tiefer ten, wobei das Guajacol (Monomethyläther) in 75 bis liegende Schmelzpunkte deuten auf die Anwesenheit 80°/<>iger Ausbeute neben nur 5 bis 10°/₀ Veratrol von nicht umgesetztem Brenzcatechin und seinem (Dimethyläther) entsteht. Diäther hin. Im Falle der Umsetzung von Brenzcate-

Bei eigenen Versuchen zur Übertragung dieser chin mit Propylenoxyd führt die Hydroxyalkylierung Lehre auf die Hydroxyäthylierung von Benzcatechin, 60 zu einem flüssigen Produkt, und zwar mit dem bed. h. in Benzol und in Gegenwart eines schwach sonders hohen Monoäthergehalt von 99 °/₀·
alkalischen Katalysators, beispielsweise Natriumace- Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich sowohl

tat, konnte jedoch keine Verbesserung gegenüber der im Laboratorium wie auch im technischen Umfang herkömmlichen Hydroxyäthylierung in Anwesenheit durchführen. Bei größeren Betriebsansätzen, bei denen von Natriumhydroxyd erzielt werden. 65 durch Kesselundichtigkeiten Alkylenoxydverluste auf-

Es wurde nun gefunden, daß man Brenzcatechin- treten können, läßt sich die für die vollständige mono-hydroxyalkyläther durch Einwirkung äquimo- Umsetzung noch fehlende Oxydmenge auf Grund des larer Mengen von geschmolzenem Brenzcatechin und Schmelzpunktes des Hydroxyalkylierungsprodukts