DE2418974C2 - Verfahren zur Herstellung von Anethol - Google Patents

Description

gekennzeichnet, daß man den Propionaldehyd ganz oder teilweise durch Anethol-Isomcre ersetzt

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die thermische Spaltung unter vermindertem Druck durchführt.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man den Propionaldehyd nach Maßgabe seines Verbrauchs in die Mischung aus Anisol und saurem Katalysator eindosiert und das bei der Kondensation entstehende Wasser fortlaufend aus dem Reaktionsgemisch entfernt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch i₅ bindungen ganz oder teilweise ersetzt werden können

(s. Ulimann Bd. 8, 3. Auflage 1957, S. 802); mit Schwefelsäure aktivierte Austauscher auf Kohlebasis; oder organische Kationenaustauscher, z. B. Polykondensationsharze auf Phenolformaldehyd-Basis oder ao 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 as 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 nicht oxidierender Säuren genannt, z. B. Phosphorpentoxid.

Als Lewis-Säuren seien beispielsweise genannt: Aluminiumchlorid, Antimontrichlorid, Antimonpentachlorid, Eisen-(III)-chlorid, Borfluorid, Zinkchlorid oder Phosphorhalogenide wie PCl₃ oder PCl₆. Es können auch Mischungen aus den vorstehend genannten Katalysatoren verwendet werden.

Die sauren Katalysatoren werden in Mengen von 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 Reaktionstemperaturen für die Kondensationsreaktion liegen zwischen —10 und 15O⁰C, vorzugsweise 50 und 15O⁰C, insbesondere zwischen 120 und 150°C.

Die Kondensationsreaktion kann bei Normaldruck, Überdruck oder vermindertem Druck durchgeführt werden.

Die Verwendung eines Lösungsmittel für die Kon«

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Anethol [4-Methoxy-propen-(l)-yl-benzol].

Es wurde gefunden, daß sich Anethol auf einfache wirtschaftliche Weise herstellen läßt, indem man Anisol mit Propionaldehyd in an sich bekannter Weise in Gegenwart saurer Katalysatoren kondensiert und anschließend das Kondensationsprodukt durch Erhitzen auf Temperaturen von 100 bis 300⁰C in Gegenwart von Säuren spaltet.

Für die erste Reaktionsstufe, die Kondensationsreaktion, werden die Ausgangsverbindungen, Anisol und Propionaldehyd, in einem Molverhältnis von etwa

1 bis 15:1, vorzugsweise 2 bis 10:1 insbesondere

2 bis 6: 1 eingesetzt.

Eine Besonderheit des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß in ihm der Propionaldehyd vollständig oder auch nur teilweise durch die Anethol-Isomeren ersetzt werden kann, die als Nebenprodukte

bei der erfindungsgemäßen Anethol-Herstellung anfal- 5° densationsreaktion ist im allgemeinen überflüssig, da len; auf diese Weise verläuft das erfindungsgemäße das als Reaktionskomponente eingesetzte Anisol als rf Lösungsmittel dienen kann. Jedoch wird die Reaktion

durch Zugabe eines inerten Lösungsmittels nicht negativ beeinflußt, vorausgesetzt, daß die Reaktionsih d

gg

Verfahren im Endeffekt ohne Anfall nicht verwendbarer Nebenprodukte.
Als saure Katalysatoren für die Kondensationsreak-

y g

tion kommen vor allem mittelstarke bis starke Pro- 55 temperaturen erreicht werden.

tonensäuren, saure Ionenaustauscher, Säureanhydride anorganischer Säuren oder Lewis-Säuren in Betracht.

AIs mittelstarke bis starke Protonensäuren seien

beispielsweise genannt: starke bis mittelstarke anor-Die Kondensationsreaktion läßt sich diskontinuierlich oder kontinuierlich durchführen. Bei diskontinuierlicher Arbeitsweise geht man beispielsweise so vor, daß man die Reaktionskomponenten und den

ganische Säuren wie: Schwefelsäure, Phosphorsäuren, ^6o Katalysator in beliebiger Reihenfolge in einer mit z. B. Orthophosphorsäure, Pyrophosphorsäure, Meta- Kühler versehenen Apparatur unter Rühren auf die phosphorsäure, Polyphosphorsäure.Phosphorwolframsäure oder Phosphormolybdänsäure, ferner Halogenwasserstoffsäuren, z. B. Chlor- und Bromwasserstoffsäure und Amidosulfonsäure; starke organische Sau- ⁶5

ren, wie Sulfonsäuren, z. B. p-Toluolsulfonsäure, p-Methoxybenzolsul fonsäure, ferner Oxalsäure, Triflunressiesäure und Pikrinsäure.

angegebene Reaktionstemperatur erhitzt und bis zum vollständigen Umsatz des Anisols auf dieser Temperatur hält.

Bei kontinuierlicher Arbeitsweise kann man so vorgehen, daß man das Gemisch aus Anisol, Propionaldehyd und Katalysator in den auf die Reaktionstemperatur erhitzten Reaktor eindosiert.

Das Kondensationsprodukt, das im wesentlichen aus p,p'-, o,p'- und ο,ο'-Dimethoxydiphenylpropan besteht, kann nach bekannten Verfahren, z. B, Destillation, Kristallisation oder Extraktion gereinigt werden.

Das bei der Kondensationsreaktion anfallende Reaktionsgemisch kann entweder als solches oder nach Abtrennung des Katalysators und gegebenenfalls des überschüssigen Anisols in der nachfolgenden Spaitungsreaktion eingesetzt werden. Die Abtrennung des Katalysators kann nach bekannten Methoden erfolgen; z. B. lassen sich flüssige Säuren mit Wasser aus dem Reaktionsgemisch auswaschen oder mit Alkalien neutralisieren, wobei die erhaltenen Salze ebenfalls mit Wasser ausgewaschen werden können. Saure Feststoffkatalysatoreu lassen sich durch Abfiltrieren oder Abzentrifugieren entfernen.

Es ist möglich, jedoch nicht erforderlich, das bei der Kondensationsreaktion anfallende Gemisch der verschiedenen isomeren Dimethoxy-diphenylpropane, wie z. B. l,l-Di-(4-methoxy-phenyl)-propan, l,l-Di-(2- »o methoxy-phenyO-propan oder l-(2-Methoxy-phenyl)-l-(4-methoxy-phenyI>-propan vor Durchführung der Spaltungsreaktion in die einzelnen o- bzw. p-Isomeren aufzutrennen, z. B. durch Kristallisation oder fraktionierte Destillation. as

Die Dimethoxydiphenylpropane werden in der Spaltungsreaktion in Gegenwart von katalytisch wirksamen Mengen Säuren in p- bzw. o-Anethol und Anisol gespalten.

Als Katalysatoren für die Spaltungsreaktion werden Säuren, die unter den Reaktionsbedingungen nicht flüchtig sind oder nicht durch Sekundärreaktion ihre Katalysatorwirkung verlieren, verwendet. Beispielsweise seien genannt: starke bis mittelstarke Protonensäuren, z. B. Phosphorsäuren, wie Orthophosphor- säure, Methaphosphorsäure, Pyrophosphorsäure, Phosphorwolframsäure, Phosphormolybdänsäure; saure Alkyl-, Cycloalkyl- und Aralkylester wie Äthyloder Diäthyl-, Methyl-, Hexyl-, Cyclohexyl-, Benzyl-, Octyl-, Äthylhexylphosphate, Thioschwefelsäure, Dichloressigsäure, Amidosulfonsäure, Schwefelsäure, Chlorsulfonsäure, Perchlorsäure, Sulfonsäuren, z. B. Äthansulfonsäure, Benzolsulfonsäure, Toluolsulfonsäure; stark saure organische und anorganische Kationenaustauscher oder mit starken Säuren imprä- *5 gnierte Trägersubstanzen. Es können auch Gemische der genannten Säuren verwendet werden; bevorzugt werden Phosphorsäuren insbesondere Orthophosphorsäure oder deren saure Ester eingesetzt.

Die Reaktionstemperaturen für die Spaltungsreaktionen liegen zwischen 100 und 300⁰C, vorzugsweise 150 und 230° C, insbesondere zwischen 160 und 200° C.

Die Spaltung wird bei einem Druck von etwa OJ bis etwa 760 Torr, vorzugsweise 0,1 bis 100 Torr, insbesondere 0,1 bis 20 Torr durchgeführt.

Die Spaltungsreaktion läßt sich in der Weise durchführen, daß man in einer vakuumdichten, mit Dosiereinrichtung und absteigendem Kühler versehenen Apparatur die Bis-(methoxyphenyl)-propane bzw. das in der ersten Reaktionsstufe erhaltene Kondensationsprodukt mit dem sauren Katalysator vermischt. Die Menge des Katalysators sollte etwa 0,100 bis 10 Gewichtsprozent, vorzugsweise 0,1 bis S Gewichtsprozent insbesondere 0,1 bis 3 Gewichtsprozent betragen, bezogen auf das Gewicht an eingesetztem Dimethoxy- ⁶S diphenylpropan. Die Apparatur wird evakuiert und das Reaktionsgemisch unter Rühren auf die Reaktionstemneratur erhitzt. Beim Erreichen der Reaktions temperatur beginnen die Spaltprodukte Anisol und Anethol abzudestillieren. Die Reaktion wird so lange fortgeführt bis keine Spaltprodukte mehr überdestillieren.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß man Anisol mit dem Katalysator vermischt und in einem Reaktionsgefäß, das mit absteigendem Kühler und einer Vorlage versehen ist, auf eine solche Reaktionstemperatur erhitzt, die bei dem angewandten Druck oberhalb des Siedepunkts des Wassers und unterhalb des Siedepunkts des Anisols liegt. Folgende Druck-Temperatur-Bedingungen haben sich dabei besonders bewährt: Druck 100 bis 760 Torr, Temperatur 100 bis 150⁰C. Nach Erreichen dieser Reaktionstemperatur wird der Propionaldehyd in das Anisol-Katalysator-Gemisch nach Maßgabe seines Verbrauchs eindosiert und das bei der Reaktion gebildete Wasser fortlaufend aus dem Reaktionsgemisch entfernt, entweder durch Zugabe wasserbindender Reagentien, wie Natriumsulfat, Fhosphorpentoxid oder Kieselgel oder vorzugsweise durch Destillation.

Überraschenderweise destilliert bei dieser Arbeitsweise kein Propionaldehyd, sondern fast ausschließlich Wasser über, obwohl der Siedepunkt des Propionaldehyds mit 46,5° C wesentlich tiefer liegt als der des Wassers. Es hat sich gezeigt, daß bei dieser bevorzugten Reaktionsführung die Bildung des Kondensationsprodukts nahezu quantitativ erfolgt und die Bildung von Nebenprodukten, wie 2-Methyl-pent-2-en-l-al sowie dessen Kondensationsprodukte nahezu völlig unterdrückt wird.

Das auf diese Weise erhaltene Gemisch aus Dimethoxydiphenylpropanen und Katalysator wird in einem mit absteigendem Kühler versehenen Reaktionsgefäß auf die erforderliche Spaltungsreaktions-Temperatur erhitzt, wobei diese Temperatur so gewählt wird, daß sie bei dem angewendeten Reaktionsdruck über dem Siedepunkt des Ausgangsmaterials liegt. Unter diesen Bedingungen destilliert das bei der Spaltung entstehende Anethol sofort ab und fällt zusammen mit Anisol und mitgerissenem Ausgangsmaterial in hoher Ausbeute an. Die erforderliche schwelle Abtrennung des sich bildenden Anethols aus dem Reaktionsgemisch kann auch nach anderen an sich bekannten Verfahren erfolgen, z. B. durch Trägerdampfdestillation oder Destillation über Dünnschichtverdampfer. Diese Durchführungsformen eignen sich besonders für die kontinuierliche Arbeitsweise.

Das beim erfindungsgemäßen Spaltungsverfahren anfallende Destillat enthält überwiegend eis- und transisomere des p-Anethols sowie Anisol, außerdem, falls als Ausgangsprodukt für die Spaltung ein o-, p-Isomerengemisch von Dimethoxydiphenylpropanen eingesetzt wurde, auch eis- und trans-o-Anethol (o-Methoxy-propenylbenzol). Diese Verbindungen lassen sich nach bekannten Methoden, z. B. durch fraktionierte Destillation voneinander trennen, wobei das eis- und trans-Isomere des p-Anethols und gegebenenfalls auch des o-Anethols rein erhalten werden können. Die nicht gewünschten Reaktionsprodukte, wie eis- und trans-o-Anethol und cis-p-Anethol können in die Kondensationsstufe zurückgeführt werden, und dort das Ausgangsmaterial Propionaldehyd ganz oder teilweise ersetzen.

Besondere Bedeutung hat das erfindungsgemäße Verfahren zur Darstellung von trans-p-Anethol; dieses riecht nach Anis, schmeckt süßlich und wird in der

Riech- und Geschmackstoffindustrie, z. B. bei dar

Fabrikation von Likören und in kosmetischen Präpa- Beispiel 1

raten eingesetzt. p-Anethol wird in der Farbfotografie ν K_on(j_ensation

(Römpp's Chemie-Lexikon Bd. 1, S. 182, Franksche

Verlagsbuchhandlung, 7. Auflage 1973), und auch als 5 In einem Reaktionsgefäß, das mit Rührer, Dosier-

Zwischenprodukt z. B. für die Herstellung von Anis- einrichtung und absteigendem Kühler versehen ist,

aldehyd verwendet. wird ein Gemisch aus 432 g (4 Mol) Anisol und 4 g

Gegenüber den bekannten Verfahren zur Herstellung konzentriertem H₃PO₄ auf 150° C erhitzt. Nach Errei-

von Anethol, der Gewinnung aus Siernanisöl oder chen dieser Temperatur werden innerhalb von 1,5 Stun-

durch basenkatalysierte Umlagerung von 3-(4-Meih- io den über die Dosiereinrichtung 58 g (1 Mol) Propion-

oxy-phenyl)-propen-(l) zeichnet sich das erfindungs- aldehyd zugesetzt und gleichzeitig das sich bildende

gemäße Verfahren durch seine Einfachheit und Wirt- Reaktionswasser abdestilliert. Nach beendeter Zugabe

Schädlichkeit aus. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen wird von der sich absetzenden Phosphorsäure abde-

Verfahrens läßt sich Anethol aus leicht zugänglichen kantiert und das überschüssige Anisol aus dem Reak-

Ausgangsmaterialien im technischen Maßstab synthe- 15 tionsgemisch durch Destillation entfernt. Es verbleiben

tisch herstellen. Ein wesentlicher Vorteil des erfin- 251,8 g Kondensationsprodukt: dieses besteht aus

dungsgemäßen Verfahrens besteht dann, daß die als p,p'-, o,p'- und o,o'-l,l-Bis-(methoxyphenyl)-propan.

Nebenprodukte anfallenden AnethoWsomeren, für die Die Ausbeute beträgt 98,4 % bezogen auf eingesetzten

keine anderweitige technische Verwendung gegeben ist, Propionaldehyd.

immer wieder in die Kondensationsreaktion des Ver- ao ,. g_oau_unK

fahrens zurückgeführt werden können, wo sie erneut ' ^p

mit Anisol kondensieren, so daß im Endeffekt bei dem Zur Spaltung werden 100 g Bis-(methoxyphenyl)-

erfindungsgemäßen Verfahren keine unverwendbaren propan aus der Kondensationsstufe a) in einer Destil-

Nebenprodukte anfallen. lationsapparatur mit Claisenaufsatz auf 200⁰C erhitzt

Aus »Angew. Chem.« 75, 1963, S. 662 bis 668, »5 und mit 0,5 g konzentrierter Phosphorsäure versetzt, insbesondere S. 667 bis 668 ist die saure und alkalische Die sich bildenden Spaltprodukte destillieren innerhalb Spaltung von Dihydroxydiarylmethan-derivaten be- von 15 min bei etwa 5 bis 30 Torr ab. Das Destillat kannt. Die Spaltung von Dialkoxy-diarylmeihanen (95,5 g) enthält gemäß gaschromatographischer Anawird zwar nicht beschrieben, es wird jedoch darauf lyse 32,7 g ungespaltenes l.l-Bis-(methoxyphenyl)-hingewiesen (s. S. 668, linke Spalte, 2. Absatz), daß 30 propan, 24, 1 g trans-p-Anethol, 9,1 g trans-o- und das Proton bei der sauren Spaltung von Dihydroxy- cis-p-Anethol und 1,2 g p-Propyl-anisol, entsprechend diphenylmethan-derivaten nicht nur an_ der freien einer Ausbeute von 91,4% an Anethoien bezogen auf Hydroxylgruppe, sondern auch an der Äthergruppc umgesetztes Kondensat.

angreifen kann. Außerdem wird festgestellt, daß im Aus dem Spaltprodukt wird reines trans-p-Anethol

Vergleich zur sauren Spaltung die alkalische Spaltung 35 durch fraktionierte Destillation gewonnen: Kp 110⁰C/

der 4,4-Dihydroxy-diphenylmethan-derivate wesent- 10 Torr.

lieh glatter und unter Bildung definierter Verbindungen „ . · \ j

verläuft. Aus dieser Literaturstelle geht demnach her- ei spie

vor, daß die saure Spaltung von Dihydroxy-diaryl- In einem mit Thermometer, Rührer und Tropftrich-

methanen möglich ist, daß sie aber bei der Anwendung 40 ter versehenen 500 ml Reaktionsgefäß wird ein Ge-

auf Dihydroxy-diarylalkan-derivate. die eine mit Säure misch aus 324 g (3 Mol) Anisol und 4 g konzentriertem

abspaltbare Gruppe enthalten, z. B. Bis-(methoxy- H₃PO₄ auf 150⁰C erhitzt. Nach Erreichen dieser

phenyl )-propan, wegen der zu erwartenden Neben- Temperatur tropft man innerhalb 1 Stunde 64 g

produkte nicht empfehlenswert und die alkalische (0,432 Mol) o-Anethol [2-Methoxy-propen-(l)-yl-

Spaltung vorzuziehen ist. 45 benzol] in das gut gerührte Anisol-Phosphorsäure-

Die vom Stand der Technik bevorzugte alkalische gemisch ein und rührt bei gleicher Temperatur noch

Spaltung liefert bei der Spaltung von Bis-(methoxy- 1 Stunde nach. Anschließend wird bei 5O°C/5 Torr

phenyl)-propan unbefriedigende Ergebnisse. Es war das überschüssige Anisol abdestilliert. Es verbleiben

daher überraschend, daß die vom Stand der Technik 110 g Kondensationsprodukt, das überwiegend aus

als ungeeignet erkannte Spaltung mit sauren Kata- 50 dem o,p'-Isomeren des 1,1-Dimethoxy-diphenylpropans

lysatoren in guten Ausbeuten zu Anethol führt und besteht. Die Ausbeute ist nahezu quantitativ,

daß die zu erwartenden Nebenreaktionen wie Äther- Zur Spaltung wird das Kondensat in Gegenwart der

spaltung und Dimerisierung bzw. Polymerisation von im Kondensat verbliebenen Phosphorsäure auf 200⁰C

Anethol nicht auftreten. , erhitzt. Die sich bildenden Spaltprodukte, Anisol und

In der deutschen Offenlegungsschrift 20 64 108, der 55 die o-p-Anethole, destillieren innerhalb 10 min bei

britischen Patentschrift 9 05 994 und der USA.-Patent- 10 Torr ab.

schrift 32 81 478, wird die Spaltung von Bis-(hydroxy- Aus 55 g l,l-Bis(methoxyphenyl)-propan erhält man

phenyl)-alkanen in Gegenwart basischer Katalysatoren, bei der Destillation 17,8 g Destillat, das gemäß

d. h. Katalysatoren beschrieben, die in dem erfin- gaschromatographischer Analyse 14% trans-p-Anethol

dunescemäßen Verfahren nicht verwendet werden. 60 enthält. 24,2 g Kondensat werden wiedergewonnen.

Claims (3)

Patentansprüche :

1. Verfahren zur Herstellung [4-Methoxy- propen - (1) - yl - benzol], gekennzeichnet, daß man

von Anethol dadurch Anisol mit

Propionaldehyd in an sich bekannter Weise in Gegenwart saurer Katalysatoren kondensiert und anschließend des Kondensationsprodukt durch Als saure Ionenaustauscher seinen beispielsweise genannt: anorganische Kationenaustauscher, wie natürliche Hydrosilikate des Aluminiums, z. B. Montmorillonite, Glaukonite oder Zeolithe, technische aufbereitete, z. B. durch Säurebehandlung aufbereitete Hydrosilikate des Aiuminiums (s. Ulimanns Enzyklopädie der technischen Chemie, Bd. 8, 3. Auflage 1957, S. 801); technische aus Silikaten, wie Kaolin oder Feldspat, und Tonerdemineralien, wie Bauxit, Kiesel-

Erhitzen auf Temperaturen von 100 bis 30O⁰C in 10 säure und Natriumhydroxid oder Soda hergestellte

Gegenwart von Säuren spaltet

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die thermische Spaltung hei Temperaturen von 150 bis 230⁰C vornimmt.

mineralische Kationenaustauscher (s. Ullmana Bd. 8,

3. Auflage 1957, S. 802) wobei die Aluminiumverbindungen auch durch Eisen-, Zinn-, Blei-, Zirkon-, Titan-, Chrom-, Wolfram-, Vanadium- oder Borver-