DE19633917A1 - Verfahren zur Herstellung von p-Methoxyzimtsäureoctylester - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von p-Methoxyzimtsäureoctylester

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DE19633917A1
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palladium
bromoanisole
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acid
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DE19633917A
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Ariel Ewenson
Bertha Croitoru
Asher Shushan
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Bromine Compounds Ltd
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Bromine Compounds Ltd
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    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C69/00Esters of carboxylic acids; Esters of carbonic or haloformic acids
    • C07C69/66Esters of carboxylic acids having esterified carboxylic groups bound to acyclic carbon atoms and having any of the groups OH, O—metal, —CHO, keto, ether, acyloxy, groups, groups, or in the acid moiety
    • C07C69/73Esters of carboxylic acids having esterified carboxylic groups bound to acyclic carbon atoms and having any of the groups OH, O—metal, —CHO, keto, ether, acyloxy, groups, groups, or in the acid moiety of unsaturated acids
    • C07C69/734Ethers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C51/00Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides
    • C07C51/347Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by reactions not involving formation of carboxyl groups
    • C07C51/353Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by reactions not involving formation of carboxyl groups by isomerisation; by change of size of the carbon skeleton

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines bestimm­ ten Esters einer substituierten Zimtsäure, nämlich p-Methoxyzimtsäureoctylester, über die Kupplung eines Arylhalogenids an Acrylsäure.
Verschiedene Verfahren sind auf dem Fachgebiet zur Herstellung von p-Meth­ oxyzimtsäureoctylester, einer Verbindung von großer kommerzieller Bedeutung, be­ kannt. p-Methoxyzimtsäureoctylester, der durch Formel I
wiedergegeben wird, wird als zentraler Bestandteil bei der Herstellung von Sonnenschutzprodukten verwendet.
Der Schlüsselweg bei der Synthese von p-Methoxyzimtsäureoctylester gemäß ei­ niger auf dem Fachgebiet gelehrter Verfahren bezieht eine Palladium-katalysierte Kupplungsreaktion von Arylhalogenid und einer Acrylsäure oder einem Ester davon ein. Das Palladium spielt eine wichtige Rolle in dieser Art Chemie, da es der Arylpalla­ diumkomplex ist, der, wenn er gebildet ist, mit dem Olefin reagiert (bei der vorliegen­ den Diskussion ist das Olefin die Acrylsäure). Jedoch sind diese Verfahren alle durch ei­ nige typische Nachteile gekennzeichnet, die sich hauptsächlich in den verwendeten Lö­ sungsmitteln und den Mengen der zur Durchführung der Kupplungsreaktion erforderli­ chen Katalysatoren oder Cokatalysatoren widerspiegeln, wie nachstehend beschrieben.
Die im Stand der Technik offenbarten Reaktionen werden üblicherweise in einer Vielzahl von organischen Lösungsmitteln, wie Dimethylformamid, N,N-Dimethylacet­ amid, Dimethylsulfoxid und N-Methylpyrrolidon, durchgeführt, wobei Anisol, das in para-Stellung mit einem Halogenatom substituiert ist, mit der Acrylsäure oder einem Derivat davon in Gegenwart eines Palladiumkatalysators, wie Pd/C oder Pd(OAc)₂ in Kontakt gebracht wird. Zum Beispiel beschreibt WO 90/10617 die direkte Reaktion von p-Jodanisol mit mehreren Esterderivaten von Acrylsäure, mit Triethylamin und Pd/C. IL 97850 (entspricht US 5187303) offenbart genauer die direkte Reaktion von Bromanisol mit CH₂=CH-COOCH₂-CHEtBu in einem inerten Lösungsmittel, vorzugsweise einem organischen aprotischen Lösungsmittel (N-Methylpyrrolidon). Der verwendete Palladi­ umkatalysator war Pd/C oder Pd(OAc)₂. Die homogene Katalyse wurde durch das Vor­ handensein eines Cokatalysators (Triphenylphosphin) gekennzeichnet. Das Molverhältnis Katalysator : Cokatalysator : Substrat betrug gemäß IL 97850 etwa 2 : 1 : 500.
Daher erfordern die Verfahren gemäß dem Stand der Technik, obwohl ein Teil von ihnen nur eine einzige Stufe, genauer die Vinylierungsreaktion des Anisolderivats, umfaßt, Lösungsmittel, die teuer und häufig gefährlich sind. Die Reinheit des Produkts wird selbstverständlich häufig durch die Verwendung solcher Lösungsmittel vermindert. Das in den bekannten Verfahren beschriebene katalytische System basiert auf relativ großen Mengen an Katalysatoren und Cokatalysatoren und umfaßt einige andere mögli­ cherweise problematische Aufarbeitungsstadien: die Katalysatorrückgewinnung kann mehrere nicht sehr einfache Waschfolgen in dieser Art Chemie einschließen. All das zeigt deutlich, daß ein Bedarf an einem neuen verbesserten Verfahren zur Herstellung von p-Methoxyzimtsäureoctylester besteht.
Daher ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein ökologisch sauberes und sicheres Syntheseverfahren zur Herstellung von p-Methoxyzimtsäureoctylester mit guten Ausbeuten und sehr hohem Grad an Reinheit bereitzustellen.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Verfahren bereitzustel­ len, das auch wirtschaftlich vorteilhaft und industriell bequem ist, das dadurch gekenn­ zeichnet ist, daß es nur kleine Mengen an Katalysatoren und/oder Cokatalysatoren erfor­ dert und innerhalb relativ kurzer Zeiträume vollständig ist. Die Vereinfachung des ka­ talytischen Systems bildet einen wichtigen Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung.
Noch eine andere Aufgabe ist, ein Verfahren bereitzustellen, das im industriellen Maßstab anwendbar ist, d. h. durch die Bedingungen gekennzeichnet ist, daß es ein Ar­ beiten mit hohen Konzentrationen an Ausgangsstoffen ermöglicht.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein wirtschaftlich vorteil­ haftes Verfahren bereitzustellen, bei dem die Reaktion wirksam durchgeführt werden kann, sogar wenn relativ geringe Überschüsse einiger Ausgangsstoffe vorhanden sind, wobei die Reaktion weiter durch hohe volumetrische Ausbeute und verbesserten Ener­ gieverbrauch gekennzeichnet ist.
Andere Aufgaben und Vorteile der Erfindung sind im folgenden aus der Be­ schreibung zu erkennen.
Es wurde jetzt überraschenderweise festgestellt, daß es möglich ist, p-Methoxy­ zimtsäureoctylester mit folgendem zweistufigem Verfahren ohne Verwendung organi­ scher Lösungsmittel herzustellen. Die erste Stufe umfaßt die Umsetzung von p-Bromani­ sol mit Acrylsäure in Wasser in Gegenwart einer Base unter bestimmten Bedingungen von Katalyse, Temperatur und Druck. Die zweite Stufe umfaßt die Herstellung von p- Methoxyzimtsäureoctylester über eine Veresterung von in der ersten Stufe erhaltener p- Methoxyzimtsäure mit 2-Ethylhexanol.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von p-Methoxyzimtsäureoctyl­ ester der Formel I
umfaßt die folgenden Stufen:
  • a) Umsetzung von p-Bromanisol der Formel II mit Acrylsäure oder Salzen davon in Wasser als Lösungsmittel, wobei die molare Kon­ zentration von jedem der Ausgangsstoffe höher als 0.1 mol/l ist, in Gegenwart einer Base und eines katalytischen Systems auf Palladiumbasis, wobei das Molverhältnis von p-Bromanisol zum Palladiumkatalysator des katalytischen Systems im Bereich von 1 : 200 bis 1 : 90000 liegt, unter erhöhten Temperaturen und autogenem Druck, zum Erhalt von p-Methoxyzimtsäure der Formel III
  • b) Veresterung der p-Methoxyzimtsäure der Formel III mit 2-Ethylhexanol der Formel IV:
Vorzugsweise wird die in Stufe a) erhaltene p-Methoxyzimtsäure der Formel (II) durch Waschen mit 2-Ethylhexanol oder Umkristallisation daraus gereinigt, bevor der Veresterungsschritt durchgeführt wird.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die bei Stufe a) verwendete Base eine anorganische Base, vorzugsweise ausgewählt aus Hydroxiden, Carbonaten und Phosphaten. Am stärksten bevorzugt wird K₂CO₃ allein oder zusammen mit KOH ver­ wendet. Typischerweise werden 0.5 bis 4 mol der anorganischen Base pro mol p-Brom­ anisol verwendet.
Ein bevorzugter Bereich der Temperaturen, bei der Stufe a) in Gegenwart einer anorganischen Base durchgeführt wird, beträgt 135°C - 190°C, starker bevorzugt ist ein Bereich von 140°C - 160°C. Am stärksten bevorzugt wird die Reaktion bei etwa 150°C durchgeführt.
Bei einer gemäß der vorliegenden Erfindung bevorzugten Ausführungsform ist die bei Stufe a) angewandte Base eine organische Base, vorzugsweise ein tertiäres Amin, am stärksten bevorzugt eine Trialkylaminverbindung, wie zum Beispiel Triethylamin.
Vorzugsweise werden zwischen etwa 2 bis 4 mol der organischen Base pro mol p-Bromanisol verwendet, und am stärksten bevorzugt ist ein Verhältnis von 2.8 : 1.
Vorzugsweise ist, wenn die bei Stufe a) verwendete Base eine organische Base ist, die molare Konzentration von p-Bromanisol und Acrylsäure höher als 0.8 mol/l. Vorzugsweise liegt das Molverhältnis zwischen Acrylsäure und p-Bromanisol zwischen 1.5 : 1 und 1 : 1. Am stärksten bevorzugt ist ein Molverhältnis von etwa 1.2 : 1.
Vorzugsweise wird, wenn die bei Stufe a) verwendete Base eine organische Base ist, die Umsetzung von Stufe a) im Temperaturbereich von 110°C - 150°C durchge­ führt. Ein stärker bevorzugter Temperaturbereich beträgt 120°C - 140°C, und am stärk­ sten bevorzugt wird die Reaktion bei einer Temperatur von etwa 125°C - 135°C durch­ geführt.
Der Begriff "katalytisches System auf Palladiumbasis" wird hier verwendet, um ein katalytisches System zu definieren, das eine katalytisch wirksame Palladiumverbin­ dung und gegebenenfalls einen Cokatalysator und/oder Phasentransferkatalysator um­ faßt. Eine Palladiumverbindung kann zum Beispiel ein Palladiumsalz oder ein Palladi­ umpräparat auf einem Träger sein. Typischerweise liegt das Molverhältnis des Palladi­ umkatalysators zum p-Bromanisol im Bereich von 1 : 200 bis 1 : 40000.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfaßt das katalyti­ sche System auf Palladiumbasis Palladiumsalze, wie PdCl₂ oder Pd(OAc)₂. Vor­ zugsweise liegt das Molverhältnis des Palladiumkatalysators zu p-Bromanisol im Bereich von 1 : 10000 bis 1 : 30000, am typischsten bei etwa 1 : 22000, wenn diese Salze verwendet werden. Ein anderes geeignetes katalytisches System auf Palladiumbasis, das bei Stufe a) anwendbar ist, umfaßt eine Palladiumverbindung ausgewählt aus Palladiumpräparaten auf einem Träger, wie zum Beispiel Palladium auf Aktivkohle, hier als Pd/C definiert, Palladium auf Aluminiumoxid, Palladium auf BaSO₄ oder Palladium auf bekannten po­ lymeren Trägern, zusammen mit einem Cokatalysator. Ohne auf eine chemische Theorie festgelegt zu sein, ist ein typischer Cokatalysator ein Palladiumkomplexbildner. In einer anderen Ausführungsform wird ein Phasentransferkatalysator in das vorstehend beschrie­ bene katalytische System integriert. Das Molverhältnis eines solchen Palladiumpräparats auf einem Träger, wie Pd/C zu p-Bromanisol liegt vorzugsweise im Bereich von 1 : 1000 bis 1 : 8000, am typischsten bei etwa 1 : 3200.
Geeignete Temperaturen für die Durchführung von Stufe b) liegen im Bereich von etwa 110°C bis 170°C, insbesondere wird eine Temperatur von etwa 145°C bevor­ zugt. In einer anderen Ausführungsform wird die Veresterung gemäß Stufe b) unter vermindertem Druck im Bereich zwischen 50 und 150 mbar in einem Temperaturbereich von etwa 90°C bis 130°C, am stärksten bevorzugt bei einer Temperatur von etwa 105°C bis 110°C, durchgeführt. Eine starke Säure wird vorzugsweise verwendet, um die Veresterung gemäß beiden vorstehend beschriebenen Ausführungsformen zu kataly­ sieren.
Das Verfahren zur Herstellung von p-Methoxyzimtsäureoctylester gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein zweistufiges Verfahren. Bei der ersten Stufe wird die Umsetzung von p-Bromanisol mit Acrylsäure in Wasser durchgeführt, wobei die molare Konzentration von jedem der Ausgangsstoffe höher als 0.1 mol/l ist, zum Erhalt von p- Methoxyzimtsäure mit hoher Reinheit, in Gegenwart einer Base und eines katalytischen Systems auf Palladiumbasis, wobei das Molverhältnis von p-Bromanisol zum Palladium­ katalysator des katalytischen Systems im Bereich von 1 : 200 bis 1 : 90000 liegt, unter er­ höhter Temperatur und autogenem Druck. Bei der zweiten Stufe wird p-Methoxyzimt­ säure mit 2-Ethylhexanol verestert. Der gewünschte p-Methoxyzimtsäureoctylester wird schließlich in ausgezeichneter Ausbeute und mit hoher Reinheit erhalten.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird sehr reine p- Methoxyzimtsäure beim Veresterungsschritt verwendet, die durch Waschen des Produkts der ersten Stufe mit 2-Ethylhexanol oder durch Umkristallisation daraus erhalten werden kann. Die gereinigte p-Methoxyzimtsäure, wenn sie gemäß Stufe b) mit dem gleichen Alkohol verestert wird, ergibt das Endprodukt p-Methoxyzimtsäureoctylester mit einem sehr hohen Reinheitsgrad. Auf diese Weise können weitere Destillationsschritte, die hohe Temperaturen und Vakuum einbeziehen und üblicherweise zur Einhaltung der chemischen Spezifikationen von im Handel erhältlichem p-Methoxyzimtsäureoctylester erforderlich sind, vermieden werden.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Base, die im Reaktionsge­ misch von Stufe a) vorhanden ist, eine anorganische Base, im allgemeinen ein Hydro­ xid, Carbonat oder Phosphat, wie KOH, NaOH, K₂CO₃, Na₂CO₃, K₃PO₄, Na₃PO₄. Gemische dieser Basen können zur Lösung gegeben werden. Vorzugsweise wird K₂CO₃ allein oder zusammen mit Kaliumhydroxid verwendet. Typischerweise werden 0.5 bis 4 mol der Base pro mol p-Bromanisol verwendet.
Die Umsetzung von Stufe a) wird, wenn eine anorganische Base vorhanden ist, unter autogenem Druck und bei einer beliebigen Temperatur im Bereich zwischen 135°C - 190°C durchgeführt. Vorzugsweise wird eine Temperatur im Bereich von 140°C - 160°C verwendet, und am stärksten bevorzugt sind 150°C. Das Gemisch wird während des Verfahrens gerührt, und üblicherweise ist ein Zeitraum von 1 bis 7 Stunden erforderlich, um die Umsetzung zu vervollständigen.
Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Base, die im Reaktionsgemisch von Stufe a) vorhanden ist, eine organische Base, im allgemeinen ein tertiäres Amin und am stärksten bevorzugt ein Trialkylamin, wie zum Beispiel Triethylamin. Falls gewünscht, ermöglicht die Durchführung mit einer organi­ schen Base, daß die Reaktion sogar bei geringeren Temperaturen als den vorstehend an­ gegebenen und, falls gewünscht, mit höheren Konzentrationen an Ausgangsstoffen von­ statten geht, wie nachstehend besser erklärt wird. Tertiäre Amine, wie Triethylamin, sind vorteilhaft, da sie ein binäres Gemisch mit Wasser bilden können, wobei ein ausge­ zeichnetes Medium für die Isolierung der p-Methoxyzimtsäure in sehr reiner Form be­ reitgestellt wird. Vorzugsweise werden zwischen 2 und 4 mol der Base pro mol p-Brom­ anisol verwendet, und am stärksten ist ein Molverhältnis von etwa 2.8 : 1 bevorzugt. Die organische Base kann erfolgreich durch basische Behandlung des angesäuerten Reakti­ onsgemisches zurückgewonnen werden, wenn das Produkt einmal abfiltriert ist. Die Base kann dann in der nachfolgenden Reaktion verwendet werden, ohne daß die Reakti­ onsgeschwindigkeit oder Produktqualität vermindert werden.
Die Reaktion von Stufe a) wird, wenn eine organische Base vorhanden ist, vor­ zugsweise bei einer Temperatur im Bereich von 110°C bis 150°C durchgeführt. In die­ sem Bereich beträgt der bevorzugte Temperaturbereich für die Durchführung der Reak­ tion 120°C bis 140°C, und besonders bevorzugt ist eine Temperatur von etwa 125°C - 135°C. Das Gemisch wird während des Schritts gerührt, und üblicherweise ist ein Zeit­ raum von 1 bis 4 Stunden erforderlich, um die Reaktion zu vervollständigen.
Die Reaktion von Stufe a) kann in einem weiten Bereich von Konzentrationen von p-Bromanisol und Acrylsäure durchgeführt werden, wobei die Untergrenze des Be­ reichs für jeden der Ausgangsstoffe 0.1 mol/l beträgt. Jedoch nimmt, wie durch die Bei­ spiele gelehrt und durch den Fachmann erkennbar, die Reaktionsgeschwindigkeit ab, wenn die Konzentrationen zunehmen. Wenn die in das Reaktionsgemisch einbezogene Base eine organische Base ist, kann eine höhere volumetrische Ausbeute erhalten wer­ den, wie festgestellt wurde, daß relativ hohe Konzentrationen ohne Beeinträchtigung der Kinetik verwendet werden können. Bevorzugt werden molare Konzentrationen von p- Bromanisol und Acrylsäure angewandt, die höher als 0.8 mol/l sind, wenn bei Stufe a) eine organische Base verwendet wird. Vorzugsweise beträgt das Molverhältnis zwischen Acrylsäure und p-Bromanisol zwischen 1.5 : 1 und 1 : 1. Am stärksten ist ein Molverhält­ nis von etwa 1.2 : 1 bevorzugt.
Die Reaktion von Stufe a) wird wirksam durch ein katalytisches System auf Pal­ ladiumbasis katalysiert, wie vorstehend definiert. Die Bestandteile des katalytischen Sy­ stems werden durch die Art der im katalytischen System vorhandenen Palladiumverbin­ dung bestimmt. Vorzugsweise liegt das Molverhältnis des Palladiumkatalysators zu p- Bromanisol im Bereich zwischen 1 : 200 und 1 : 40000.
Es wurde festgestellt, daß gemäß einer am stärksten bevorzugten Ausführungs­ form Palladiumsalze, wie PdCl₂ oder Pd(OAc)₂, äußerst geeignet sind als im katalyti­ schen System enthaltene Palladiumverbindung, da, wenn Palladiumsalze verwendet wer­ den, kein zusätzlicher Träger in Form von Cokatalysatoren oder Phasentransferkataly­ satoren im katalytischen System erforderlich ist. Typischerweise liegt das Molverhältnis des Palladiumkatalysators zu p-Bromanisol im Bereich von 1 : 10000 bis 1 : 30000, am stärksten bevorzugt ist ein Verhältnis von etwa 1 : 22000.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann das katalytische Sy­ stem auf Palladiumbasis andere Verbindungen von Palladium, wie Palladiumpräparate auf Trägern, zusammen mit Cokatalysatoren, umfassen. Typische Beispiele der Palladi­ umpräparate auf Träger sind Pd/C, Palladium auf Aluminiumoxid, Palladium auf BaSO₄ oder Palladium auf bekannten polymeren Trägern. Typischerweise wird Pd/C verwendet. Ein geeignetes Molverhältnis zwischen dem Palladiumkatalysator und p- Bromanisol liegt in diesen Fällen im Bereich von etwa 1 : 1000 bis 1 : 8000. Geeignete Cokatalysatoren, die in den katalytischen Systemen in diesen Fällen vereinigt werden, sind Palladiumkomplexbildner wie Phosphine, Ketone, Nitrile und Amide. Charakteri­ stische Beispiele sind Verbindungen wie N-Methylpyrrolidon, Triphenylphosphin und 3- Picolin. Ein typisches Molverhältnis von Palladiumkatalysator : p- Bromanisol : Cokatalysator liegt im Bereich von etwa 1 : 2000 : 130 bis 1 : 6000 : 300, am stärksten bevorzugt ist ein Verhältnis von etwa 1 : 3200 : 160. Es wurde überraschender­ weise festgestellt und ist eine andere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, daß, wenn das katalytische System auf Palladiumpräparaten auf einem Träger basiert, der am meisten wirksame Cokatalysator N-Methylpyrrolidon ist, wobei relativ kleine Menge des Cokatalysators ausreichend sind, um die Katalyse zu erreichen und ausgezeichnete Er­ gebnisse zu erhalten, und so die Verwendung toxischer Cokatalysatoren zu vermeiden.
Wie erwähnt, können die vorstehend beschriebenen katalytischen Systeme weiter durch Phasentransferkatalysatoren unterstützt werden. Polyethylenglycol 600 ist für die­ sen Zweck ein ausgezeichneter Bestandteil. Daher umfaßt eine andere bevorzugte Zu­ sammensetzung des katalytischen Systems auf Palladiumbasis ein Palladiumpräparat auf einem Träger, wie Pd/C, als Palladiumverbindung, N-Methylpyrrolidon als Cokatalysa­ tor und Polyethylenglycol 600 als Phasentransferkatalysator.
Um das Produkt von Stufe a), d. h. die p-Methoxyzimtsäure, zu isolieren, wird das Reaktionsgemisch auf etwa 50 bis 90°C abgekühlt, filtriert, um den Katalysator zu entfernen, und das Filtrat auf einen pH-Wert von etwa 1 durch konzentrierte Säure, ty­ pischerweise HCl oder H₂SO₄, angesäuert. Der sich bildende Niederschlag wird abge­ trennt. Üblicherweise ist die Reinheit der erhaltenen p-Methoxyzimtsäure höher als 97% (durch HPLC), die Ausbeute beträgt etwa 80 - 90%. Ein anderer Vorteil des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens ist der, daß die Acrylsäure, obwohl anfänglich im Überschuß vorhanden, keine Probleme aufwirft, da sie in der wäßrigen Mutterlauge verbleibt. Ge­ mäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann, wenn Stufe a) in Gegenwart einer Base durchgeführt wird, die eine organische Base ist, der Überschuß vermindert werden. Wie vorstehend erklärt, kann das Produkt nun durch Waschen mit 2-Ethylhexanol, dem beim Veresterungsschritt zu verwendenden Alkohol, oder durch Umkristallisation daraus, gereinigt werden. Diese Reinigung, die ein weite­ rer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, führt zu einem sehr hohen Grad an Reinheit des endgültigen gewünschten Produkts, das durch die zweite Stufe erhalten wird. Der Grad der Reinheit, der den erhaltenen p-Methoxyzimtsäureoctylester charakterisiert, ist hoch genug, um weitere Destillationsverfahren zu vermeiden.
Die zweite Stufe des Verfahrens umfaßt eine Veresterung von p-Methoxyzimt­ säure, die aus der ersten Stufe mit ausgezeichneter Reinheit erhalten wird (durch die Tatsache, daß ihre Herstellung in Wasser durchgeführt wird, und außerdem durch das Waschen oder den Umkristallisationsschritt, dem sie unterzogen wird). Die Umsetzung von p-Methoxyzimtsäure mit 2-Ethylhexanol kann bei Temperaturen zwischen 110°C - 170°C, vorzugsweise bei 145°C, durchgeführt werden. Typischerweise ist ein saurer Katalysator, wie Schwefelsäure oder Sulfonsäuren, zum Beispiel para-Toluolsulfon­ säurehydrat, vorhanden. Ein geeigneter Bereich des Molverhältnisses von p-Methoxy­ zimtsäure zu 2-Ethylhexanol beträgt 1 : 1 bis 1 : 4. Vorzugsweise wird ein Molverhältnis von 1 : 2 verwendet. Um die Trennung der Phasen bei der azeotropen Entfernung von Wasser zu erleichtern, kann ein mit Wasser nicht mischbares Lösungsmittel mit einem Siedepunkt zwischen 90°C - 170°C, wie Toluol oder Dibrommethan, zum Reaktionsge­ misch von Stufe b) gegeben werden, um die Reaktionstemperatur zu beschränken.
Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform kann die Umsetzung unter ver­ mindertem Druck im Bereich von etwa 50 bis 150 mbar, bei Temperaturen, die typi­ scherweise geringer als vorstehend beschrieben sind, in Gegenwart eines größeren Über­ schusses von 2-Ethylhexanol durchgeführt werden. Diese Bedingungen ermöglichen die azeotrope Entfernung des durch die Veresterung erhaltenen Wassers ohne Zugabe eines mit Wasser unmischbaren Lösungsmittels, wie vorstehend beschrieben. Das Molverhält­ nis zwischen p-Methoxyzimtsäure und 2-Ethylhexanol beträgt zwischen 1 : 4 bis 1 : 7, vor­ zugsweise etwa 1 : 6, und die verwendete Temperatur liegt im Bereich zwischen 90°C und 130°C, vorzugsweise zwischen 105°C bis 110°C. Die Veresterung gemäß dieser Ausführungsform wird vorzugsweise durch eine starke Säure wie vorstehend beschrie­ ben katalysiert und ist innerhalb 5 bis 10 Stunden vollständig, wobei ein roher p-Meth­ oxyzimtsäureoctylester mit ausgezeichneter Reinheit und hoher Stufenausbeute erhalten wird.
Wie durch die Beispiele gezeigt, wird, wenn versucht wird, p-Methoxyzimtsäure­ octylester in Wasser direkt über die Kupplung von p-Bromanisol und Acrylsäureoctyl­ ester zu synthetisieren, eine geringe Ausbeute erhalten. Eine Durchführung der Herstel­ lung von p-Methoxyzimtsäureoctylester als zweistufiges Verfahren ohne Verwendung organischer Lösungsmittel gemäß der vorliegenden Erfindung kombiniert mehrere uner­ wartete Vorteile. Die Verwendung von Wasser bei Stufe a) in einer Kombination be­ stimmter Bedingungen von Temperatur und Druck, bringt neben einem deutlichen und leicht erkennbaren Vorteil der wirtschaftlichen Gesichtspunkte und Sicherheitsgesichts­ punkte eine große Verbesserung im katalytischen System mit sich, die sich in einer deut­ lichen Verringerung der Mengen an erforderlichen Palladiumkatalysatoren und in eini­ gen Fällen in der Vermeidung der Notwendigkeit von Cokatalysatoren widerspiegelt und ermöglicht das Arbeiten mit hohen Konzentrationen von Ausgangsstoffen. Diese Verbesserungen sind, wie vom Fachmann leicht erkannt wird, von großer industrieller Bedeutung. Außerdem stellt die Tatsache, daß keine organischen Lösungsmittel verwen­ det werden, einen besseren Reinheitsgrad der Produkte sicher und dient einem wirt­ schaftlich vorteilhafteren Verfahren. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Rein­ heit des Endprodukts p-Methoxyzimtsäureoctylester verbessert werden, da von den Er­ findern festgestellt wurde, daß ein einfaches Reinigungsverfahren, wenn es zwischen die Stufen des Verfahrens eingebaut wird, einen höheren Grad an Reinheit des Endprodukts mit sich bringen kann.
Die Beispiele erläutern die Erfindung.
Beispiel 1 Herstellung von p-Methoxyzimtsäureoctylester Stufe a)
Katalytisches System: PdCl₂
Basen: KOH + K₂CO₃
In einen mechanisch gerührten Autoklaven mit einem Mantel wurde eine Lösung von Acrylsäure (73.6 g, 1.02 mol) und KOH (85%, 63.2 g, 0.98 mol) in Wasser (600 ml) gegeben. K₂CO₃ (66.25 g, 0.48 mol) wurde zugegeben, gefolgt von Palladi­ umchlorid (5 mg) und 4-Bromanisol (112 g, 0.59 mol). Der Autoklav wurde verschlos­ sen und auf 150°C (Ölbadtemperatur) fünf Stunden unter Rühren erhitzt. An diesem Punkt wurde das Erhitzen abgebrochen, und man ließ den Behälter auf 90°C abkühlen. Nach Öffnen wurde der Katalysator vom Gemisch abfiltriert. Ein angesäuerter Teil des Filtrats wurde durch qualitative HPLC analysiert, die eine 90.2%ige Umwandlung von 4-Bromanisol in p-Methoxyzimtsäure zeigte. Das Filtrat wird mit konzentrierter HCl auf einen pH-Wert von etwa 1 angesäuert. Der gebildete Niederschlag wurde abgetrennt.
Stufe b)
2.0 g (12 mmol) der bei der vorstehenden Stufe erhaltenen rohen p-Methoxy­ zimtsäure mit 98% Reinheit wurden mit 2-Ethylhexanol (3.1 g, 24 mmol) in Gegenwart von para-Toluolsulfonsäurehydrat mit technischer Reinheit (115 mg, 0.6 mmol) gerührt. Das Gemisch wurde eine Stunde bei 100 bis 150°C in einem mit einem Kondensator und einem Dean-Stark-Abscheider ausgestatteten Reaktionsbehälter erhitzt und gerührt.
Das Gemisch wurde auf Raumtemperatur abgekühlt und ein Teil des Produkts nach Verdünnen mit Acetonitril durch qualitative HPLC analysiert, die zeigte:
p-Methoxyzimtsäureoctylester|91.60%
p-Methoxyzimtsäure 2%
Unbekannte Verunreinigungen 6.4%
Das Rohprodukt wurde mit Dichlorethan (10 ml) gelöst und zweimal mit einer 5%igen Lösung von K₂CO₃ in Wasser (10 ml) gewaschen. Die organische Phase wurde zweimal mit Wasser (10 ml) gewaschen und eine Probe davon durch qualitative HPLC analysiert, die zeigte:
p-Methoxyzimtsäureoctylester|95%
p-Methoxyzimtsäure 0.1%
Unbekannte Verunreinigungen 4.9%
Beispiel 2 Herstellung von p-Methoxyzimtsäureoctylester Stufe a)
Katalytisches System: PdCl₂
Basen: K₂CO₃
In einen mechanisch gerührten Autoklaven mit einem Mantel wurde eine Lösung von Acrylsäure (73.6 g, 1.02 mol) und K₂CO₃ (116 g, 0.84 mol) in Wasser (600 ml), gefolgt von Palladiumchlorid (5 mg) und 4-Bromanisol (112 g, 0.59 mol) gegeben. Der Autoklav wurde verschlossen und unter Rühren 3.25 Stunden auf 150°C (Ölbadtempera­ tur) erhitzt. Das Erhitzen wurde abgebrochen, und man ließ den Behälter auf 90°C ab­ kühlen. Nach dem Öffnen wurde der Katalysator vom Gemisch abfiltriert. Ein angesäu­ erter Teil des Filtrats wurde durch qualitative HPLC analysiert, die eine 89.3%ige Um­ wandlung von 4-Bromanisol in p-Methoxyzimtsäure zeigte. Das Filtrat wurde mit kon­ zentrierter HCl auf einen pH-Wert von etwa 1 angesäuert. Der sich bildende Nieder­ schlag wurde abgetrennt.
Stufe b)
Der Veresterungsschritt wurde gemäß der in Beispiel 1 aufgeführten Beschrei­ bung durchgeführt, wobei im wesentlichen die gleichen Ergebnisse wie darin beschrie­ ben erhalten wurden.
Beispiel 3 Herstellung von p-Methoxyzimtsäureoctylester Stufe a)
Katalytisches System: PdCl₂
Basen: KOH + K₃PO₄ · H₂O
Das in Beispiel 1 beschriebene Verfahren wurde unter Verwendung eines Gemi­ sches von Basen, bestehend aus K₃PO₄ · H₂O (96 g, 0.41 mol) und KOH (63.2 g, 0.98 mol, 85%) durchgeführt. Nach 3 Stunden betrug die Umwandlung in p-Methoxyzimt­ säure 65.3%.
Stufe b)
Der Veresterungsschritt wurde gemäß der in Beispiel 1 aufgeführten Beschrei­ bung durchgeführt, wobei im wesentlichen die gleichen Ergebnisse wie darin beschrie­ ben erhalten wurden.
Beispiel 4 (Vergleichsbeispiel) Herstellung von p-Methoxyzimtsäureoctylester
Katalytisches System: keines
Basen: KOH + K₂CO₃
Das vorstehend in Beispiel 1 beschriebene Verfahren mit KOH und K₂CO₃ wurde in Abwesenheit von PdCl₂ wiederholt. Nach 4 Stunden war die Umwandlung in p-Methoxyzimtsäure geringer als 2%.
Beispiel 5 (Vergleichsbeispiel) Herstellung von 4-Methoxyzimtsäureoctylester über die direkte Reaktion zwischen Acrylsäureoctylester und 4-Bromanisol in Wasser
In einen magnetisch gerührten Autoklaven wurde eine Lösung von K₂CO₃ (4.1 g, 30 mmol) in Wasser (10 ml), 5% Pd auf Aktivkohle (70 mg) und Triphenylphosphin (17 mg, 0.06 mmol) gegeben. Acrylsäureoctylester (4.6 g, 25 mmol) wurde zugegeben, gefolgt von Polyethylenglycol 600 (0.5 g) und 4-Bromanisol (2.8 g, 15 mmol). Der Autoklav wurde verschlossen und unter Rühren vier Stunden auf 150°C (Ölbadtempera­ tur) erhitzt.
Zu diesem Zeitpunkt wurde das Erhitzen abgebrochen, und man ließ den Behälter auf Raumtemperatur abkühlen. Der Katalysator wurde abfiltriert und ein Teil der orga­ nischen Schicht in Acetonitril verdünnt und durch qualitative HPLC analysiert. Die Zu­ sammensetzung der Probe war:
4-Methoxyzimtsäureoctylester|29%
4-Bromanisol 61%
Unbekannte Verunreinigungen 10%
Beispiel 6 Herstellung von p-Methoxyzimtsäureoctylester Stufe a)
Katalytisches System: Pd/C, N-Methylpyrrolidon, Polyethylenglycol 600
Basen: K₂CO₃
In einen magnetisch gerührten Autoklaven wurde eine Lösung aus K₂CO₃ (166 g, 1.2 mol) in Wasser (600 ml), 5% Pd auf Aktivkohle (400 mg) und N-Methylpyrroli­ don (3.2 g, 0.03 mol) gegeben. Acrylsäure (73.6 g, 1.02 mol) wurde zugegeben und gelöst, gefolgt von Polyethylenglycol 600 (10 g) und 4-Bromanisol (112 g, 0.59 mol). Der Autoklav wurde verschlossen und unter Rühren viereinhalb Stunden auf 150°C (Ölbadtemperatur) erhitzt.
Zu diesem Zeitpunkt wurde das Erhitzen abgebrochen, und man ließ den Behälter auf 90°C abkühlen. Nach dem Öffnen wurde der Katalysator vom Gemisch abfiltriert. Ein angesäuerter Teil des Filtrats wurde durch qualitative HPLC analysiert, die folgende Zusammensetzung zeigte:
p-Methoxyzimtsäure|92.3%
Acrylsäure 2%
4-Bromanisol 2%
Nicht identifizierte Verunreinigungen 3.7%
Stufe b)
Der Veresterungsschritt wurde gemäß der in Beispiel 1 aufgeführten Beschrei­ bung durchgeführt, wobei im wesentlichen die gleichen Ergebnisse wie darin beschrie­ ben erhalten wurden.
Beispiel 7 Herstellung von p-Methoxyzimtsäureoctylester Stufe a)
Katalytisches System: Pd/C, Triphenylphosphin, Polyethylenglycol 600
Basen: K₂CO₃
In einen magnetisch gerührten Autoklaven wurde eine Lösung von K₂CO₃ (8.3 g, 60 mmol) in Wasser (30 ml), 5% Pd auf Aktivkohle (40 mg) und Triphenylphosphin (34 mg, 0.12 mmol) gegeben. Acrylsäure (3.7 g, 50 mmol) wurde zugegeben und ge­ löst, gefolgt von Polyethylenglycol (PEG) 600 (1 g) und 4-Bromanisol (5.6 g, 30 mmol). Der Autoklav wurde verschlossen und unter Rühren 2 Stunden auf 150°C (Ölbadtemperatur) erhitzt.
Zu diesem Zeitpunkt wurde das Erhitzen abgebrochen, und man ließ den Behälter auf Raumtemperatur abkühlen. Nach dem Öffnen wurde der entstandene Halbfeststoff durch Zugabe einer Lösung von K₂CO₃ (2 g) in Wasser (100 ml) gelöst. Das Gemisch wurde erhitzt und der Katalysator abfiltriert. Ein angesäuerter Teil des Filtrats wurde durch qualitative HPLC analysiert, die folgende Zusammensetzung zeigte:
p-Methoxyzimtsäure|90.4%
Acrylsäure 1.4%
4-Bromanisol 2.4%
Nicht identifizierte Verunreinigungen 5.8%
Das erhitzte Filtrat (90°C) wurde mit konzentrierter HCl auf einen pH-Wert von weniger als 1 angesäuert und der sich ergebende Niederschlag nach Abkühlen auf Raumtemperatur durch Filtration abgetrennt. Der abgetrennte Feststoff wurde mit Was­ ser (bis pH-Wert 4.0) gewaschen und unter vermindertem Druck bis zu einem konstan­ ten Gewicht getrocknet. Qualitative HPLC des getrockneten Produkts zeigte 97.7% p- Methoxyzimtsäure, die Ausbeute betrug 4.4 g (82%).
Stufe b)
Der Veresterungsschritt wurde gemäß der in Beispiel 1 aufgeführten Beschrei­ bung durchgeführt, wobei im wesentlichen die gleichen Ergebnisse wie darin beschrie­ ben erhalten wurden.
Beispiel 8 Herstellung von p-Methoxyzimtsäureoctylester Stufe a)
Katalytisches System: PdCl₂
Basen: KOH + K₂CO₃
In einen mechanisch gerührten Autoklaven mit einem Mantel wurde eine Lösung von Acrylsäure (73.6 g, 1.02 mol) und KOH (85%, 63.2 g, 0.98 mol) in Wasser (600 ml) gegeben. K₂CO₃ (66.25 g, 0.48 mol) wurde zugegeben, gefolgt von Palladiumchlo­ rid (5 mg) und 4-Bromanisol (112 g, 0.59 mol). Der Autoklav wurde verschlossen und unter Rühren für fünf Stunden auf 150°C (Ölbadtemperatur) erhitzt. Zu diesem Zeit­ punkt wurde das Erhitzen abgebrochen, und man ließ den Behälter auf 90°C abkühlen. Nach dem Öffnen wurde der Katalysator vom Gemisch abfiltriert. Ein angesäuerter Teil des Filtrats wurde durch qualitative HPLC analysiert, die eine 90.2%ige Umwandlung von 4-Bromanisol in p-Methoxyzimtsäure zeigte. Das Filtrat wurde mit konzentrierter HCl auf einen pH-Wert von etwa 1 angesäuert. Der sich bildende Niederschlag wurde abgetrennt.
Reinigung der rohen p-Methoxyzimtsäure:
Getrocknete p-Methoxyzimtsäure (77 g, 0.43 mol, 94% rein nach HPLC) und 2- Ethylhexanol (150 g, 1.15 mol) wurden unter Lösen der Säure auf 140°C erwärmt. Die Lösung wurde spontan abgekühlt, und bei 100°C begann die Säure zu kristallisieren. Das Gemisch wurde durch Filtration bei 30°C mit Whatman-Papier #41 getrennt. Der Rückstand (76.5 g) wurde zweimal mit kaltem 2-Ethylhexanol (50 ml pro Waschvor­ gang, 10°C) gewaschen und durch Absaugen getrocknet. Eine HPLC-Analyse des Rück­ stands zeigte 98% p-Methoxyzimtsäure.
Der Rückstand wurde mit 2-Ethylhexanol (70 ml) für 0.5 Stunden bei Raumtem­ peratur wieder aufgeschlämmt, filtriert und mit 2-Ethylhexanol (10 ml) gewaschen. Der weiße Rückstand wog 74.5 g und bestand aus < 99% reiner p-Methoxyzimtsäure.
Die rohe nasse p-Methyoxyzimtsäure (∼3-5% Wassergehalt mit K. Fischer- Analyse, ∼90% mit HPLC) wurde auch mit dem gleichen Verfahren unter Verwendung des gleichen Anteils an 2-Ethylhexanol gereinigt, wobei das gleiche Ergebnis wie vor­ stehend erhalten wurde.
Eine Wiederaufschlämmung von roher p-Methoxyzimtsäure ähnlicher Qualität in 2-Ethylhexanol ergab ∼98% reine p-Methoxyzimtsäure.
Stufe b)
In einen 250 ml Kolben, der mit einem mechanischen Rührer, einem Rückfluß­ kühler und einer Dean-Stark-Apparatur für azeotrope Destillation ausgestattet war, wur­ den die gereinigte p-Methoxyzimtsäure des vorstehenden Schritts (27 g, 0.15 mol), 2- Ethylhexanol (39 g, 0.3 mol), Toluol (40 ml) und para-Toluolsulfonsäurehydrat (0.7 g, 0.0036 mol) gegeben.
Das Gemisch wurde erwärmt und bei 110°C waren alle Feststoffe gelöst. Bei 120°C (Bodentemperatur; Dampftemperatur: 100°C) begann die azeotrope Entfernung von Wasser. Die Reaktion wurde vier Stunden bei 120°C - 125°C fortgesetzt, bis eine durch HPLC analysierte Probe weniger als 0.7% vorhandene Ausgangssubstanz zeigte.
Das Gemisch wurde auf Raumtemperatur abgekühlt und dreimal mit Wasser (jeweils 50 ml, zur Abtrennung von p-Toluolsulfonsäure, der pH-Wert der Waschwasser beträgt 1 bis 4), einmal mit 2%iger Na₂CO₃ (50 ml) und zweimal mit Wasser (50 ml, zur Beseitigung der restlichen Base) gewaschen. Das Lösungsmittel und der Überschuß an Alkohol wurden durch Destillation abgetrennt und der durch HPLC analysierte rohe p-Methoxyzimtsäureoctylester war < 99% rein, mit nur einer (größeren) Verunreini­ gung. Quantitative GC des Produkts ergab 97.1%, wobei es neben der unbekannten Verunreinigung ∼2% 2-Ethylhexanol enthielt. Die Ausbeute betrug 43 g (96% Stufen­ ausbeute).
Beispiel 9
Herstellung von p-Methoxyzimtsäureoctylester bei verschiedenen Temperaturen Die Umsetzung von Stufe a) wurde bei verschiedenen Temperaturen durchge­ führt. Die anderen Reaktionsparameter waren wie folgt:
p-Bromanisol: 1 Äquivalent; Acrylsäure: 1.7 Aquivalente; K₂CO₃: 1.4 Äquivalente; Wasser: 30 ml; PdCl₂: 0.000056 Äquivalente; Zeit: 2 Stunden.
Tabelle I faßt die Ergebnisse zusammen
Tabelle I
Beispiel 10 Herstellung von p-Methoxyzimtsäureoctylester mit verschiedenen Verhältnissen von p-Bromanisol: Base
Die Reaktion von Stufe a) wurde mit verschiedenen Verhältnissen von p-Brom­ anisol : Base durchgeführt, die verwendete Base war K₂CO₃.
Die anderen Reaktionsparameter waren wie folgt:
p-Bromanisol: 30 mmol; Acrylsäure: 45 mmol; Wasser: 30 ml; Verhältnis PdCl₂ : p- Bromanisol -1 : 21000; Temperatur: 150°C; Zeit: 2 Stunden.
Tabelle II faßt die Ergebnisse zusammen
Tabelle II
Beispiel 11 Herstellung von p-Methoxyzimtsäureoctylester mit verschiedenen Konzentrationen an Ausgangsstoffen
Die Umsetzung von Stufe a) wurde mit verschiedenen Konzentrationen an p- Bromanisol und Acrylsäure durchgeführt.
Die Reaktionsparameter waren wie folgt:
p-Bromanisol: 0.6 mol; Acrylsäure: 1 mol; Verhältnis PdCl₂ : p-Bromanisol -1 : 21000;
Temperatur: 150°C.
Tabelle III faßt die Ergebnisse zusammen
Tabelle III
Beispiel 12 Herstellung von p-Methoxyzimtsäureoctylester in Gegenwart einer organischen Base Stufe a)
Folgende Ausgangsstoffe: 12 g Wasser, 12.75 g Triethylamin (126 mmol), 8.4 g p-Bromanisol (45 mmol), 3.9 g Acrylsäure (54 mmol) und 0.0003 g Palladiumchlorid wurden in einen Reaktionsautoklaven gegeben und der Behälter verschlossen. Das Ge­ misch wurde magnetisch gerührt und zwei Stunden in einem Ölbad auf 125 -130°C er­ hitzt.
Der Reaktionsbehälter wurde auf etwa 50°C abgekühlt und der Katalysator durch Filtration entfernt. Das Produkt, p-Methoxyzimtsäure, wurde durch Ausfällen aus dem klaren Reaktionsgemisch mit etwa 130 ml H₂SO₄ (40%) und Filtration isoliert.
Der abgetrennte Feststoff wurde mit heißem Wasser und 2-Ethylhexanol gewa­ schen und getrocknet. Die Ausbeute betrug 6.7 g (83.8%) 99%ige reine p-Methoxy­ zimtsäure. Die Reinheit der p-Methoxyzimtsäure wurde durch qualitative HPLC be­ stimmt.
Stufe b)
Folgende Ausgangsstoffe wurden in einen Dreihalsreaktionsbehälter gegeben, der mit einem mechanischen Rührer, einem Destillationskühler, einem Aufnahmekolben und einem Vakuumanschluß ausgestattet war: p-Methoxyzimtsäure (6.3 g, 35.5 mmol), 2- Ethylhexanol (24 g, 213 mmol) und para-Toluolsulfonsäure (0.13 g).
Das Gemisch wurde unter auf 65 mbar vermindertem Druck neun Stunden ge­ rührt und auf 105°C erhitzt, während man ein Azeotrop aus 2-Ethylhexanol und Wasser abdestillierte.
Nach Abkühlen auf Raumtemperatur wog das Rohprodukt als eine 2-Ethylhexa­ nollösung 29 g (33.2% p-Methoxyzimtsäureoctylester, untersucht durch quantitative GC, entspricht 93.5% Stufenausbeute). Eine HPLC zeigte, daß der rohe p- Methoxyzimtsäureoctylesterbestandteil über 98% rein war.
Beispiel 13 Herstellung von p-Methoxyzimtsäure mit einer wiederverwendeten organischen Base Stufe a)
p-Bromanisol (8.4 g), Acrylsäure (3.9 g), Wasser (13.5 g), PdCl₂ (0.3 mg) und Triethylamin (14.3 g, 89.3% rein durch Titration, wobei der Rest Wasser ist, rückge­ wonnen durch Phasentrennung aus einem vorhergehenden Versuch) wurden in einen Autoklaven eingebracht und 2 Stunden auf 130°C erhitzt. Die in Beispiel 1 aufgeführte Aufarbeitung ergab 6.5 g (81%) < 98% reine p-Methoxyzimtsäure.
Während Ausführungsformen der Erfindung vorstehend erläutert wurden, ist klar, daß die Erfindung vom Fachmann mit vielen Abänderungen, Abwandlungen und Anpassungen durchgeführt werden kann, ohne von ihrem Sinn abzuweichen oder den Schutzbereich der Ansprüche zu überschreiten. Zum Beispiel können verschiedene Techniken während des Veresterungsschritts zur Erhöhung der Menge an gebildetem Ester verwendet werden.

Claims (40)

1. Verfahren zur Herstellung von p-Methoxyzimtsäureoctylester der Formel I das die folgenden Stufen umfaßt:
  • a) Umsetzung von p-Bromanisol der Formel II mit Acrylsäure oder Salzen davon in Wasser als Lösungsmittel, wobei die molare Konzentration von jedem der Ausgangsstoffe höher als 0.1 mol/l ist, in Gegen­ wart einer Base und eines katalytischen Systems auf Palladiumbasis, wobei das Molverhältnis von p-Bromanisol zum Palladiumkatalysator des katalytischen Sy­ stems im Bereich von 1 : 200 bis 1 : 90000 liegt, unter erhöhter Temperatur und autogenem Druck, zum Erhalt von p-Methoxyzimtsäure der Formel III
  • b) Veresterung der p-Methoxyzimtsäure der Formel III mit 2-Ethylhexanol der Formel IV:
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die in Stufe a) erhaltene p-Methoxyzimtsäure durch Waschen mit 2-Ethylhexanol oder Umkristallisation daraus vor dem Ver­ esterungsschritt gereinigt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Base eine anorganische Base ist.
4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Base aus Hydroxiden, Carbonaten und Phosphaten ausgewählt ist.
5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Base KOH, NaOH, K₂CO₃, Na₂CO₃, K₃PO₄, Na₃PO₄ oder Gemische davon, vorzugsweise K₂CO₃ allein oder zu­ sammen mit KOH, ist.
6. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, wobei die Stufe a) bei einer Temperatur von etwa 135°C - 190°C durchgeführt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Stufe a) bei einer Temperatur von etwa 140°C - 160°C, vorzugsweise 150°C, durchgeführt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Base eine organische Base ist.
9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die organische Base ein tertiäres Amin ist.
10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei das tertiäre Amin ein Trialkylamin, vorzugs­ weise Triethylamin, ist.
11. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Reaktion von Stufe a) im Temperaturbe­ reich von 110°C bis 150°C durchgeführt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Temperatur im Bereich von 120°C bis 140°C, vorzugsweise 125°C bis 135°C, liegt.
13. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die molaren Konzentrationen von p-Brom­ anisol und Acrylsäure höher als 0.8 mol/l sind.
14. Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Molverhältnis zwischen Acrylsäure und p-Bromanisol zwischen 1.5 : 1 und 1 : 1 liegt, vorzugsweise beträgt das Molver­ hältnis etwa 1.2 : 1.
15. Verfahren nach Anspruch 1, wobei zwischen 0.5 und 4 mol der Base pro mol p- Bromanisol verwendet werden.
16. Verfahren nach Anspruch 1 und 8, wobei zwischen 2 und 4 mol der Base pro mol p-Bromanisol verwendet werden.
17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei etwa 2.8 mol der Base pro mol p-Brom­ anisol verwendet werden.
18. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Molverhältnis des p-Bromanisols und des im katalytischen System auf Palladiumbasis enthaltenen Palladiumkataly­ sators im Bereich von 1 : 200 bis 1 : 40000 liegt.
19. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das katalytische System auf Palladi­ umbasis Palladiumsalze, ausgewählt aus PdCl₂ oder Pd(OAc)₂, umfaßt.
20. Verfahren nach Anspruch 19, wobei das Molverhältnis des Palladiumkatalysa­ tors : p-Bromanisol im Bereich von 1 : 10000 bis 1 : 30000 liegt, vorzugsweise 1 : 22000 ist.
21. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das katalytische System auf Palladi­ umbasis Palladiumpräparate auf einem Träger als Palladiumverbindung umfaßt.
22. Verfahren nach Anspruch 21, wobei das Molverhältnis des Palladiumkatalysa­ tors: p-Bromanisol im Bereich von 1 : 1000 bis 1 : 8000, vorzugsweise bei etwa 1 : 3200, liegt.
23. Verfahren nach Anspruch 21, das weiter einen Cokatalysator im katalytischen System auf Palladiumbasis umfaßt.
24. Verfahren nach Anspruch 23, wobei das Molverhältnis Palladiumkatalysator : p- Bromanisol : Cokatalysator im Bereich von 1 : 2000 : 130 bis 1 : 6000 : 300, vor­ zugsweise 1 : 3200 : 160, liegt.
25. Verfahren nach Anspruch 21, wobei das Palladiumpräparat auf einem Träger ausgewählt ist aus Pd/C, Palladium auf Aluminiumoxid, Palladium auf BaSO₄ oder Pd auf polymeren Trägern.
26. Verfahren nach Anspruch 25, wobei das Palladiumpräparat auf einem Träger Pd/C ist.
27. Verfahren nach Anspruch 23, wobei der Cokatalysator ein Palladiumkomplex­ bildner ist.
28. Verfahren nach Anspruch 23, wobei der Cokatalysator ein Keton, Phosphin, Ni­ tril oder Amid ist.
29. Verfahren nach Anspruch 23, wobei das Cokatalysatormittel ausgewählt ist aus Triphenylphosphin, N-Methylpyrrolidon oder 3-Picolin.
30. Verfahren nach Anspruch 29, wobei der Cokatalysator N-Methylpyrrolidon ist.
31. Verfahren nach Anspruch 23, das ferner einen Phasentransferkatalysator im ka­ talytischen System auf Palladiumbasis umfaßt.
32. Verfahren nach Anspruch 31, wobei der Phasentransferkatalysator Polyethylen­ glycol 600 ist.
33. Verfahren nach Anspruch 32, wobei das katalytische System auf Palladiumbasis Pd/C, N-Methylpyrrolidon und Polyethylenglycol 600 umfaßt.
34. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 33, wobei die Stufe b) in einem Tem­ peraturbereich von 110°C-170°C, vorzugsweise bei 145°C, durchgeführt wird.
35. Verfahren nach Anspruch 34, wobei der Bereich des Molverhältnisses von p- Methoxyzimtsäure zu 2-Ethylhexanol 1 : 1 bis 1 : 4, vorzugsweise 1 : 2, beträgt.
36. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 33, wobei die Stufe b) unter einem Druck im Bereich zwischen 50 bis 150 mbar und bei einer Temperatur im Be­ reich zwischen 90°C bis 130°C durchgeführt wird und das bei Stufe b) verwen­ dete Molverhältnis zwischen p-Methoxyzimtsäure und 2-Ethylhexanol zwischen 1 : 4 bis 1 : 7 liegt.
37. Verfahren nach Anspruch 36, wobei der Druck auf 65 mbar vermindert wird, die Temperatur etwa 105°C beträgt und das Molverhältnis zwischen p-Methoxyzimt­ säure und 2-Ethylhexanol etwa 1 : 6 beträgt.
38. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 37, wobei Stufe b) durch eine Säure katalysiert wird.
39. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 38, wobei bei Stufe b) Wasser azeo­ trop entfernt wird.
40. p-Methoxyzimtsäureoctylester, hergestellt gemäß dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 39.
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