DE2418973C2 - Verfahren zur Herstellung von 2-Alkoxy-4-propen- (1) -yl-phenolen - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von 2-Alkoxy-4-propen- (1) -yl-phenolenInfo
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Description
CH = CH-CH,
in der R Tür den Methyl- oder Äthylrest steht, dadurch gekennzeichnet, daß man zunächst
2-Alkoxy-phenole der Formel
15
HO—
γ/
OR
Für die erste Stufe des erfindungsgemäßen Verfahrens
werden als Ausgangsverbindungen 2-Methoxy-
h7w ■'-Älhoxy-phenol eingesetzt.
Als saure Katalysatoren Tür die Kondensationsreaktion kommen vor allem mittelstarke bis starke
Protönsäuren, saure Ionenaustauscher, Saureanhydri- Z anorganischer Säuren oder Lewis-Sauren m Be-
^Al1S mittelstarke bis starke Protonensäuren seien
befepiefcweise eenannt: starke bis mittelstarke anorbeispieiswci
_ ^ Schwefelsäure, Phosphonsäuren, ire, Pyrophosphorsäure, Meta-
^phosphorsäure, Phosphor-Äamsäure
oder Phosphormolybdänsä^ ferner
Haloeenwasserstoffsauren. z.B. Fluor-, Lnlor und
Bromwasserstorfsäure. und Amidosulfonsaure, starke
orSnische Säuren, wie Sulfonsäuren, ζ B. p-Toluol-
suffonsäure. P-M«h°*yb^fE™"L
Oxalsäure, Trifluoressigsaure und Pikrinsäure
Als saure Ionenaustauscher seien beispielsweise eenannt: anorganische Kationenaustauscher wie na-■
Hydrosilikate des Aluminiums, z. B. Mont-
in der R die vorstehend angegebene Bedeutung hat, in an sich bekannter Weise mit Propionaldehyd
in Gegenwart saurer Katalysatoren kondensiert und anschließend das Kondensationsprodukt durch Erhitzen auf Temperaturen von
180 bis 25O0C in Gegenwart eines basischen Katalysators spaltet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die thermische Spaltung bei
Temperaturen von 210 bis 2403C vornimmt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die thermische Spaltung
unter vermindertem Druck durchrührt.
30
40
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von 2-Alkoxy-4-propen-(l)-yl-phenolen der Formel
OH
45
CH=CH-CH3
in der R für den Methyl- oder Äthylrest steht.
Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man zunächst 2-Alkoxy-phenole der Formel
HO
(H)
in der R. die unter Formel. I angegebene Bedeutung hat, in an sich bekannter Weise mit Propionaldehyd
in Gegenwart saurer Katalysatoren kondensiert und anschließend das Kondensationsprodukt durch Erhitzen
auf Temperaturen von 180 bis 25O0C in Gegenwart
eines basischen Katalysators spaltet.
S. 801), technisch aus Silikaten, wie Kaolin oder Feldspat und Tonerdemineralien wie Bauxit, Kieselsäure
und Natriumhydroxid oder Soda hergestellte mineralische Kationenaustauscher (s. Ullmann
Bd. 8, 3. Auflage [1957], S. 802). wobei Eisen-, Zinn-, Blei-, Zirkon-, Titan-, Chrom-, Wolfram-, Vanadiumoder
Borverbindungen die Aluminiumverbindungen ganz oder teilweise ersetzen können (s. Ullmann
Bd. 8, 3. Auflage [1957], S. 802); oder mit Schwefelsäure aktivierte Austauscher auf Kohlebasis, oder
organische Kationenaustauscher, z. B. Polykondensationsharze auf Phenolformaldehyd-Basis oder Polymerisationsharze
auf Basis von Styrol oder durch Alkyl-, Alkoxy- oder Halogengruppen substituierter
Styrole, die Carboxyl- oder Phosphorsäuregruppen enthalten, sowie Mischpolymerisate von Polystyrol,
Acrylsäure, Methacrylsäure oder Maleinsäure, die Sulfonsäuren Carboxyl- oder Phosphorsäuregruppen
enthalten (s. Ullmann Bd. 8, 3. Auflage [1957], S. 806 bis 810).
Als Säureanhydride anorganischer Säuren seien vor allem feste Säureanhydride anorganischer nichtoxidicrender
Säure genannt, z. B. Phosphorpentoxid.
Als Lewis-Säuren seien beispielsweise genannt: Aluminiumchlorid, Antimontrichlorid, Antimonpentachlorid,
Eisen(lII)-chlorid, Borfluorid, Zinkchlorid oder Phosphorhalogenide, wie PCl3 oder
PCI,.
Es können auch Mischungen aus den vorstehend genannten Katalysatoren verwendet werden.
Die sauren Katalysatoren werden in Mengen von etwa 0,001 bis 10 Gewichtsprozent, vorzugsweise 0,1
bis 5 Gewichtsprozent, insbesondere 0,1 bis 3 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht an eingesetztem
Propionaldehyd, verwendet.
Die Kondensation wird bei Temperaturen von etwa 10 bis 1000C, vorzugsweise 60 bis 9O0C, insbesondere
65 bis 85" C, ausgeführt.
Der dabei Anwendung findende Druck ist grundsätzlich nicht kritisch. Im allgemeinen wird die Umsetzung
bei Normaldruck durchgeführt; in speziellen Fällen kann es jedoch vorteilhaft sein, bei Unter- oder
überdruck zu arbeiten; z. B. läßt sich beim Arbeiten
mit Unterdruck das bei der Kondensationsreaktion siebiidete Wasser leichter entfernen und auf diese
Weise eine Erhöhung des Umsetzungsgrades erreichen: andererseits läßt sich beim Arbeiten mit überdruck
die Reaktionstemperatur und mit dieser die Reaktionsgeschwindigkeit erhöhen.
Die 2-Alkoxyphenole der Formel 11 werden im
alicemeinen im Überschuß eingesetzt. Beispielsweise werden mit Vorteil etwa 3 bis 10 Mol des Phenols
mit 1 Mol Propionaldehyd zur Reaktion umgesetzt. Das nicht umgesetzte Phenol kann nach Beendigung
der Reaktion in einfacher Weise z. B. durch Destillation von dem gebildeten Kondensationsprodukt
abgetrennt werden. .
Bei der Kondensationsreaktion entstehen aus 2 Mol Alkoxyphenol(il) und 1 Mol Propionaldehyd die
entsprechenden 1.1 -Bis-(hydroxy-alkoxy-phenyl)-propane
nach dem Schema
OH + H2O (III)
30
35
Die Bis-hydroxyphenyl-propane (I II) fallen in hohen
Ausbeuten an; da vorzugsweise das in p-Stellung zur
Hydroxygruppe stehende Η-Atom des Berzolkerns durch das Carbonyl-Kohlenstoffatom des Aldehyds
substituiert wird, entstehen in der Hauptsache 1,1-Bis-(4-hydroxy-3-alkoxy-phenyl)-propane.
Die Kondensationsprodukte bestehen daher im wesentlichen aus 1,1 -Bis-(4-hydroxy-3-methoxy-phenyl)-propan bzw.
l,l-Bis-(4-hydroxy-3-äthoxy-phenyl)-propan.
Diese Kondensationsprodukte werden in der zweiten Stufe des erfindungsgemäßen Verfahrens einer
thermischen Spaltung bei 180 bis 2500C, vorzugsweise
210 bis 240° C, in Gegenwart eines basischen Katalysators unterworfen.
Als basische Katalysatoren kommen in Betracht: Oxide, Hydroxide, Alkoholate, Phenolate, Alkylcarboxylate,
Carbonate, Amide oder Hydride von Aluminium, Zink, Cadmium oder Blei und insbesondere
von Alkali- und Erdalkalimetallen.
Besonders bewährt haben sich Alkalihydroxide, wie Lithium-, Natrium- und Kaliumhydroxid, und Alkalialkoholate
wie Lithium-, Natrium- und Kaliummethylat und -äthylat. Bevorzugt verwendet wird
Kaliumhydroxid. Es können auch Mischungen der genannten basischen Katalysatoren verwendet werden.
Die basischen Katalysatoren werden im allgemeinen in Mengen von etwa 0,01 bis 10 Gewichtsprozent,
vorzugsweise 0,1 bis 5 Gewichtsprozent, bezogen auf das eingesetzte Kondensationsprodukt, verwendet.
Die Spaltung der l,l-Bis-(hydroxy-phenyl)-propane(IIl) wird bei Normaldruck oder, vorzugsweise,
unter vermindertem Druck durchgeführt. In Abhängigkeit von der Temperatur hat sich ein Unterdruck
von etwa 0,1 bis 700 Torr bewährt. Beispielsweise hat es sich bei Temperaturen von 200 bis 250cC
als besonders zweckmäßig erwiesen, einen Unterdruck von etwa 0,1 bis 100 Torr einzuhalten.
Ferner hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Spaltung in einer Inertgasatmosphäre, z. B. unter
Stickstoff, vorzunehmen.
Bei der praktischen Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann man so vorgehen, daß
man das Kondensationsprodukt mit dem Katalysator erhitzt und aus dem Reaktionsgemisch das entstandene
Propenylphenol (I) und das gleichzeitig gebildete 2-Methoxy- bzw. 2-Äthoxy-phenol abdestilliert.
Die Trennung des bei der Spaltung anfallenden Verbindungsgemisches erfolgt vorzugsweise durch
fraktionierte Destillation, wobei diese zur Vermeidung einer erneuten Reaktion der Spaltprodukte miteinander
zweckmäßigerweise in Gegenwart einer Base durchgeführt wird. Als Basen werden vorteilhaft
Oxide oder Hydroxide von Alkali- und Erdalkalimetallen, wie Calciumoxid, Natriumhydroxid oder
Kaliumhydroxid verwendet.
2 - Methoxy - 4 - propen - (1)- yl - phenol (1 soeugenol)
wird als Riech- und Geschmacksstoff verwendet (S. A rc tan der. Perfume and Flavor Chemicals,
Montclair, 1969). Isoeugenol dient ferner als Zwischenprodukt
für die Herstellung von Vanillin (DT-PS 5 17 539) und Arzneimitteln, z. B. Methyldopa.
2-Äthoxy-4-propen-(l)-yl-phenol wird als Zwischenprodukt für die Herstellung des Aromastoffes 4-Hydroxy-3-äthoxy-benzaldehyd
(Äthylvanillin) verwendet.
Es sind bereits verschiedene Verfahren zur Herstellung von 2-Alkoxy-4-propen-(l)-yl-phenolen (Isoeugenol
bzw. Äthylisoeugenol) bekannt:
1. Isomerisierung von Eugenol bzw. Äthyleugenol mit Alkalien (Piscepromisdat, 1939, S. 303) oder
unter dem Einfluß von Katalysatoren, wie z. B. Nickel, Palladium-Kohle oder Rutheniumchlorid
(DT-OS 19 36 727).
2. Durch Umsetzung von Vanillin mit Äthylmagnesiumbromid
zu Guajakoläthylcarbinol, das in Gegenwart von Glycerin und Kaliumcarbonat (SU-PS 1 14 197; s. auch CA. 53, 1959, 14 14Oe)
oder in Gegenwart von Aluminiumoxid (SU-PS 1 26 879, s. auch CA. 54, 1960, 19 596c) zu Isoeugenol
dehydratisiert werden kann.
3. Durch alkalische Aufarbeitung verschiedener Pflanzenextrakte oder von Lignin [Holz, Roh-
und Werkstoff, 23, 237 bis 240, 1965, s. C. 1966, (28) 1047].
Gegenüber diesen bekannten Verfahren weist das erfindungsgemäße Verfahren den Vorteil auf, daß es
die 2-Alkoxy-4-propenyl-phenole, ausgehend von gut zugänglichen Ausgangsverbindungen, auf eine auch
technisch ohne Schwierigkeiten durchführbare Weise in ausgezeichneten Ausbeuten liefert. Berücksichtigt
man, daß die nicht umgesetzten Ausgangsprodukte sowohl bei der Kondensation wie auch bei der thermischen
Spaltung immer wieder in die entsprechenden Reaktionsstufen zurückgeführt werden, so wird
praktisch ein vollständiger Umsatz der Ausgangsprodukte erreicht.
In der Dissertation von K. Remesat, Berlin, 1931, insbesondere S. 29, 56 und 58, wird die Konden-
sation von Guajakol und Propionaldehyd und die thermische Spaltung des Kondensationsproduktes in
Gegenwart eines sauren Katalysators beschrieben. Gemäß diesem Verfahren wird jedoch kein Propenyl-,
sondern Propylguajakol erhalten.
Die alkalische Spaltung war für Bis-(hydroxyphenyl)-methanderivate
bekannt; sie lieferte in guten Ausbeuten Alkenylphenole (s. Aneew. Chem., 75,
1963, S. 667/668; DT-OS 20 64 108fGB-PS 9 05 994; US-PS 32 81478).
Für die Spaltung von Bis-(alkoxy-hydroxy-phenyl)-alkanen wurde sie jedoch nicht angewendet, weil
Alkoxyphenole bekannterweise durch Erhitzen in Gegenwart basischer Verbindungen entalkyliert werden
(siehe z. B. CA. 51, 1957, 1884c; CA. 67, 1967, 45000z; Beilstein, EIII6, S. 4202, 4. Absatz).
Es erschien deshalb nicht erfolgversprechend, die für die Spaltung von Bis-(hydroxy-phen;jl)-alkane:n angewendete
Reaktion für die Spaltung von Bis-(hydroxyalkoxy-phenyl)-alkanen anzuwenden.
Die Herstellung eines Alkoxypropenylbenzols war aus Bulletin de la Societc Chimique de France,
5. Serie, Bd. 7, 1940, 196, 202, bekannt; sie verläuft jedoch über einen vom erfindungsgemäßen Verfahren
grundsätzlich verschiedenen Syntheseweg, nämlieh über das 4-Chlorpropyl-anisol, aus dem mittels
Pyridin Chlorwasserstoff abgespalten wird.
In einem mit Rührer, Thermometer, Einleitungsrohr und Ableitungsrohr versehenen Kolben legt man ein
Gemisch aus 8 Mol Guajakol (2-Methoxy-phenol), 1 Mol Propionaldehyd und 500 g in der H""-Form
vorliegendem, stark sauren, wasserfreien Kationenaustauscher vor. über eine Dosiereinrichtung werden
durch das Einleitungsrohr bei einer Reaktionstemperatur von 55 bis 70° C weitere Mengen an 8: 1-Guajakol-Propionaldehydgemisch
eindosiert, und zwar mit einer solchen Geschwindigkeit, daß stündlich 525 g Reaktionsprodukt über das Ableitungsrohr
entnommen werden können. Um das Mitreißen von flüssigem Reaktionsgemisch im abziehenden Produktstrom
zu verhindern, ist das Ableitungsrohr an seinem dem Kolben zugewandten Ende mit einer Fritte versehen.
Aus 4 kg Reaktionsprodukt erhält man nach dem Abdestillieren des Reaktionswassers und des nicht
umgesetzten Guajakolsbei 110° C/10 Torr 990 g Kondensationsprodukt,
das hauptsächlich aus 1.1-Bis-(4-hydroxy-3-methoxy-phenyl)-propan
besteht.
600 g dieses Kondensationsproduktes werden in einer mit einem 30-cm-Vigreuxkolonnenaufsatz versehenen
Destillationsapparatur mit 600 mg NaOH versetzt und unter Stickstoff erhitzt. Bei einer Sumpftemperatur
von 220 bis 24O0C destiUieren bei 10Torr 500 g eines Gemisches aus Guajakol und Isoeugenol
vom Kp. 10 bis 140° C/10 Torr über. Aus dem Gemisch
läßt sich das Isoeugenol durch fraktionierte Destillation bei Kp. 140 bis 142/13 Torr in reiner
Form isolieren. Die Ausbeute an Isoeugenol-(cistrans-Gcmisch) beträgt 307 g (90% der Theorie, bezogen
auf eingesetztes Kondensat, und 81%, bezogen auf verbrauchtes Guajakol). Der Gehalt an trans-Isoeugenol
im Isomercn-Gemisch beträgt &5 bis 90%.
In einem Drcihalskolben, der mit Thermometer, Rührer und Tropftrichter versehen ist, wird ein Gemisch
aus !24Og (Iu Mol) Guajakol (2-Mcthoxyphenol).
20 g Essigsäure, 300 g 65gewichtsprozentige H1SO4 und 10 g ,.'-Mercaptopropionsäure vorgelegt
und bei 5 bis 10 C innerhalb von 3 Stunden mit 145 a (2.5 Mol) Propionaldehyd versetzt. Man rührt
24 Suinden bei gleicher Temperatur nach und extrahiert das Reaktionsgemisch anschließend zur Isolierunü
des Kondensationsprociuktes mit 1 1 Methylenchlorid.
Die Destillation der organischen Phase bei 110°C/10 Torr ergibt neben Methylenchlorid und
nicht umgesetzten Ausgangsprodukten 424 g Kondensationsprodukt (Kp. 200 bis 210 C 0,1 bis 0,5 Torr),
das hauptsächlich aus U-Bis-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-propan besteht, und 12 g Rückstand. 200 g
des Kondensationsproduktes werden in einer mit 10-cm-Viereuxkolonnenaufsatz versehenen Destillationsapparatur
mit 200 mg KOH unter Stickstoff erhitzt. Bei einer Sumpftemperatur von 220 bis 240 C
destillier! ein Gemisch aus Guajakol und Isoeugenol (Kp. 110 bis 140'C lOTorr) ab. Ausbeute an Destillat:
117 g (aus dem Destillationsrückstand werden 64 g nicht gespaltenes Kondensationsprodukt durch
Destillation bei Kp. 200 bis 210'C/O,! bis 0.5 Torr
wiedergewonnen). Durch fraktionierte Destillation bei 140 bis 142'Cl 3 Torr werden aus den 117 g
Destillat 66,1 g Isoeugenol (58% der Theorie, bezogen auf eingesetztes Kondensat) gewonnen.
In einer Destillationsappartur werden 138 g l,l-Bis-(4-hydroxy-3-methoxy-pheny])-propan (Fp.
!20 bis 12TC) mit 200mg KOH unter Stickstoff
erhitzt. Bei einer Sumpftemperatur von 220 bis 240'C
destilliert ein Gemisch aus Guajakol und Isoeugenol (Kp. 110 bis 140'C/10 Torr) ab. Ausbeute an Destillat:
115,5 g; Destillationsrückstand:16g. Aus dem Destillat
werden durch fraktionierte Destillation bei 140 bis 142°C/13Torr 65,8 g Isoeugenol (83,8% der
Theorie, bezogen auf eingesetztes Kondensat) gewonnen.
545 g Kondensalionsprodukt aus Guajakol (2-Methoxy-phenol)
und Propionaldehyd, hergestellt nach der im Beispiel 1 beschriebenen Arbeitsweise, werden
nach Zugabe von 1 g LiOH in einer Destillationsapparatur erhitzt. Bei einer Sumpftemperatur von
220 bis 240°C destillieren 365 g eines Guajakol-Isoeugenol-Gemisches
(Kp. 110 bis 140°C/10Torr) ab. Die Ausbeute des durch fraktionierte Destillation
aus diesem Gemisch isolierten reinen Isoeugenol beträgt 58,3% der Theorie.
B e i s ρ i c 1 5
(Vergleichsbeispicl; Arbeitsweise gemäß Dissertation.
K. R cm esa t, Berlin, 1931, S. 28, 29 und 58)
100 g Kondensationsprodukt aus Guajakol und Propionaldehyd, hergestellt nach der im Beispiel 1
beschriebenen Arbeitsweise, werden nach Zugabe von 5 g hochaktiver Bleicherde (Tonsil AC) in einer
Destillationsapparatur erhitzt. Bei einer Sumpftemperatur von 220 bis 240" C destilliert 90,7 g Produkt
(Kp. 220 bis 240 C/8 Torr) über. Das Destillat besteht überwiegend aus Ausgangsprodukt und etwas
Guajakol. Destillationsrückstand: 9 g. Bei Erhöhung der Sumpftemperatur während des Spaltprozesscs
auf über 250' C bilden sich überwiegend Propylguajakol, Guajakol und harzige Nebenprodukte.
In einem Dreihalskolben, der mit Rührer, Kühler. Tropftrichter, Thermometer, 30-cm-Vigreuxkolonnenaufsatz
und Heizeinrichtung versehen ist, werden 966 g (7 Mol) Guäthol (2-Äthoxy-phenol) und 150 g
wasserfreier, in der H+-Form vorliegender, staik
saurer Kationenaustauscher vorgelegt und bei 650C
innerhalb von 30 Minuten mit 58 g (10 Mol) Propionaldehyd versetzt. Man läßt noch 1 Stunde bei
derselben Temperatur nachrühren, filtriert vom Ionenaustauscher ab und destilliert dann bei HO C/
10 Torr Reaktionswasser, nicht umgesetzten Propionaldehyd
und überschüssiges Guiithol ab. Es bleiben 123 g Kondensationsprodukt zurück, das hauptsächlieh
aus l,l-Bis-(4-hydroxy-3-äthoxy-phcnyl)-propan besieht.
Die 123 g Kondensationsprodukt werden mich
Zugabe von 200 mg NaOH erhitzt. Bei einer Sumpftemperatur von 220 bis 250' C/10Torr destilliert ein
ίο Gemisch aus Guiithol und p-Propen-(1)-yl-guiithol
(Kp. 120 bis 150c C/l0 Torr) ab. Ausbeute an Destillat
100 g. Aus diesem werden durch fraktionierte Destillation 48,5 g reines p-Propen-(l)-yl-guiithol (70% dei
Theorie) gewonnen.
€09 619/3
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der Formel
OH
I "l
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