DE19633917A1 - Verfahren zur Herstellung von p-Methoxyzimtsäureoctylester - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von p-MethoxyzimtsäureoctylesterInfo
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- C07C69/73—Esters 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
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- C07C51/00—Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides
- C07C51/347—Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by reactions not involving formation of carboxyl groups
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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.
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.
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.
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% |
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.
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.
Der Veresterungsschritt wurde gemäß der in Beispiel 1 aufgeführten Beschrei
bung durchgeführt, wobei im wesentlichen die gleichen Ergebnisse wie darin beschrie
ben erhalten wurden.
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%.
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%.
Der Veresterungsschritt wurde gemäß der in Beispiel 1 aufgeführten Beschrei
bung durchgeführt, wobei im wesentlichen die gleichen Ergebnisse wie darin beschrie
ben erhalten wurden.
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%.
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%.
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% |
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.
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% |
Der Veresterungsschritt wurde gemäß der in Beispiel 1 aufgeführten Beschrei
bung durchgeführt, wobei im wesentlichen die gleichen Ergebnisse wie darin beschrie
ben erhalten wurden.
Katalytisches System: Pd/C, Triphenylphosphin, Polyethylenglycol 600
Basen: K₂CO₃
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%).
Der Veresterungsschritt wurde gemäß der in Beispiel 1 aufgeführten Beschrei
bung durchgeführt, wobei im wesentlichen die gleichen Ergebnisse wie darin beschrie
ben erhalten wurden.
Katalytisches System: PdCl₂
Basen: KOH + K₂CO₃
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.
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.
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).
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.
p-Bromanisol: 1 Äquivalent; Acrylsäure: 1.7 Aquivalente; K₂CO₃: 1.4 Äquivalente; Wasser: 30 ml; PdCl₂: 0.000056 Äquivalente; Zeit: 2 Stunden.
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.
p-Bromanisol: 30 mmol; Acrylsäure: 45 mmol; Wasser: 30 ml; Verhältnis PdCl₂ : p- Bromanisol -1 : 21000; Temperatur: 150°C; Zeit: 2 Stunden.
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.
p-Bromanisol: 0.6 mol; Acrylsäure: 1 mol; Verhältnis PdCl₂ : p-Bromanisol -1 : 21000;
Temperatur: 150°C.
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.
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.
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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Also Published As
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