DE2460361A1 - Verfahren zur herstellung von trimethylchinonen - Google Patents

Verfahren zur herstellung von trimethylchinonen

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DE2460361A1
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oxidation
trimethyl
peroxide
chlorotrimethylphenol
pref
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Application number
DE19742460361
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Harri Dr Hadamik
Hans Dr Hornhardt
Istvan Dr Namenyi
Hanswalter Dr Voigtlaender
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Merck Patent GmbH
Original Assignee
Merck Patent GmbH
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C50/00Quinones
    • C07C50/02Quinones with monocyclic quinoid structure
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C37/00Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom of a six-membered aromatic ring
    • C07C37/62Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom of a six-membered aromatic ring by introduction of halogen; by substitution of halogen atoms by other halogen atoms
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C46/00Preparation of quinones
    • C07C46/02Preparation of quinones by oxidation giving rise to quinoid structures
    • C07C46/06Preparation of quinones by oxidation giving rise to quinoid structures of at least one hydroxy group on a six-membered aromatic ring

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Description

  • Verfahren zur Herstellung von Trimethylchinonen Trimethylohinon ist ein vielfältig gebrauchtes Zwischenprodukt.
  • Von besonderer Bedeutung ist das daraus herstellbare Trimethylhydrochinon, eine Schlüsselsubstanz zur Herstellung von «-Tocopherolacetat. Dieses wird bekanntlich durch saure Kondensation dieses liydrochinons mit Phytol oder Isophytol gewonnen. Da der Bedarf an Vitamin E in den letzten Jahren deutlich zugenommen hat, hat es auch nicht an Versuchen gefehlt, das aromatische Teilstück dieses Wirkstoffes technisch einfach und billig herzustellen. In der Literatur ist vielfältig über solche Synthesen berichtet worden. In jedem zelle bildet die Oxidation von 2,3,6-oder 2,3,5-Trimethylphenol einen wesentlichen Schritt dieser Synthese. So ist versucht worden, diese Oxidation mit katalytisch angeregtem Sauerstoff, mit In202, Persäuren und auf elektrolytischem Wege durchzuführen. Es ist ferner vorgeschlagen worden, als Zwischenprodukt ein 4-Iialogentrimethylphenol zu verenden und dieses zu oxidieren.
  • Alle bekannten Verfahren werden jedoch den inzwischen gestiegenen Ansprechen in Bezug auf kleinheit der Endprodukte und Wirtschaftlichkeit des Verfahrens sowie einfache technische Handhabung nicht voll gerecht.
  • Der vorliegenden Erfindung lag also die Aufgabe zugrunde, ein wirtschaftlich und technisch einfach durchführbares Verfahren zur Herstellung von sehr reinem Trimethylchinon zu entwickeln.
  • Die Aufgabe wurde dadurch gelöst, daß die Ueberführung von Trimethylpllenol in ein 4-Chlortrimethylphenol mit hilfe von unterchloriger Säure, vorzugsweise hergestellt aus Chlor unü Wasserstoffperoxid, vorgenommen wir0 und daß für die Oxidation des erhaltenen Iialogenierungsproduktes zum Trimethylchinon Wasserstoffperoxid verwendet wird.
  • Das neue Verfahren fithrt zu einem besonders reinen Endprodukt in sehr hoher Ausbeute. Durch Isolierung und gegebenenfalls zusätzliche Reinigung des als Zwischenprodukt anfallenden 4-Chlortrimethylphenols kann eine weitere Ausschaltung von unerwünschten Nebenprodukten bewerkstelligt werden. Außerdem ist das Verfahren besonders umwreltfreundlich, da praktisch keine Belastung durch Abluft oder Abwasser entsteht.
  • Die Vorteile, die sich bei Verwendung eines 4-Ilalogentrimethylphenols als Zwischenprodukt ergeben, sind in der DT-OS 2 332 704 geschildert. Das dort angegebene Halogenierungsverfahren (Einwirkung der Halogene in organischen Lösungsmitteln, insbesondere Tetraelllorlcolllenstoff) führt jedoch zu keinem reinen Endprodukt. Deshalb ist wohl auch vorgeschlagen worden, noch verschiedene Katalysatoren zuzusetzen, die die Selektivität dieser iialogenierungsstufe erhöhen sollen.
  • Aber auch auf diese Weise ist noch kein wirklich reines Proedukt erhältlich. So wird zum Beispiel als 4-Chlortrimethylphenol ein Produkt mit einem Schmelzpunkt von 79,5° bis 80,50 angegeben, während tlas reine, nach der vorliegenden Erfindung hergestellte 4-Chlortrimethylphenol bei 95° bis 96° schmilzt.
  • In dem bei der Chlorierung mit Chlor in CCl4 anfallenden Proedukt wurde zum Beispiel ein Tetrachlorprodukt mit einem Schmelzpunkt von 120° identifiziert, während weiters ölige Nebenprodukte ni< ht weiter untersucht wurden.
  • Es ist überraschend, daß durch die Chlorierung mit Hilfe von unterohloriger Saure, insbesondere wenn diese in statu nascendi einwirkt und aus Chlor und Wasserstoffperoxid hergestellt wurde, eine derart einzigartige selektive Chlorierung in 4-Stellung erfolgt. Das ist umso erstaunlicher, als zum Beispiel die Chlorierung von Trimethylphenol mit Bleichlauge (Alkalihypochlorit) zur Bildung von Polyphenoläthern führt und kein reines Endprodukt ergibt.
  • Es war ferner nach der genannten OS 2 332 704 bekannt, das so erhaltene Halogenierungsprodukt durch Oxidation in das zugehörige Trimethyl-p-benzochinon zu überführen. Als Oxidationsmittel werden Chromsäure, Salpetersure, Permangansäure oder Peroxide vorgeschlagen. In den Beispielen wird jedoch nur Salpetersäure und Chromsäure verwendet. Diese Oxidationsmittel besitzen jedoch insbesondere im IIinblick auf die Abwasserbelastung erhebliche Nachteile.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren besitzt nun den Vorzug, daß mit dem gleichen, umweltfreundlichen Reaktionsmittel sowohl die Halogenierung als auch die Oxidation mit besonderem Vorteil durchgefährt werden kann. Diese Lösung ist bisher weder gefunden no<h nahegelegt wordeii, obwohl auf diesem Gebiet zahlreiche Publikationen erschienen sind und viele Versuche zur Verfahrensverbesserung unternommen worden sind. Auch das in der DT-OS 2 221 024 beschriebene Verfahren, bei dem 4-Chlor-2,3,6-trimethylphenol unter Sanerstoffbegasung oxidiert wird, besitzt die oben geschilderten Nachteile. Es sind molare Mengon eines Kupferkatalysators erforderlich. Die Aufarbeitung erfolgt durch wiederholte Extraktion mit Tetrachlorkohlenstoff, der unter vermindertem Druck entfernt wird. Der Riickstand siedet nach Reaktifkation bei 700 bis 800/0,5 Torr. Da Trimethylchinone sehr temperaturempfindlich sind und bei diesen Temperaturen bereits kondensieren, tritt sehr leicht eine Verfärbung und damit Wertminderung des Endproduktes ein.
  • Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren werden demgegenüber die Extraktion, die Wasserdampfdestillation und die Rektifikation sowie erhebliche Mengen an Lösungsmittel eingespart.
  • Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren zur Herstcllung von Trimethylchinonen (lurch lialogenierung von Trimethylpiienolen zu 4-1Ialogentrimethylpllenolerl und anschließende Oxidation mit einem Peroxid, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man Trimethylphenole durch Behandlung mit un@ erchloriger Säure selektiv in 4-Chlortrimethylphenole überführt und/oder die Oxidation des 4-Chlortrimethylphenols mit Wasserstoffperoxid durchführt.
  • Die Chlorierung wird zweckmäßig bei Temperaturen zwischen 50° und 85° durchgeführt. HCl und H2O2 werden zur Bildung der unterchlorigen Saure in etwa molaren Mengen eingesetzt.
  • Vorzugsweise wird hierbei wässerige Salzsäure in Konzen trationen von 20 % bis 30 % und etwa 30 %iges I1202 verwendet. Die Temperaturen werden zweckmäßig durch langsames Zugeben von I1202 und gegebenenfalls zusätzliche Kühlung im bevorzugten Bereich gehalten. Die Konzentration an H202 sollte möglichst klein gehalten werden, damit eine größere Konzentration an Salzsäure vermieden wird und HOCl das allein chlorierende Agenz bleibt. Bei den bevorzugten Temperaturen dieser Reaktionsstufe ist gewährleistet, daß die sich bildende unterchlorige Säure möglichst schnell verbraucht wird und vorzugsweise in statu nascendi reagiert.
  • Das nach dem Abkiihlen des Reaktionsgemisches erhaltene kristallisierte 4-Chlortrimethylphenol fällt in hoher Ausbeute an und kann gegebenenfalls, um auch extremen Ileinheitsanfor(lerungen genügen zu können, vor der Oxidation weiter gereinigt werden, z. 13. durch Umkristallisation. Selbstverständilich ist es aber auch möglich, dieses Produkt ohne Isolierung in die nachfolgende Oxidation einzusetzen. Zur Erzielung sehr hoher Reinheitsgrade ist allerdings eine Isolierung im allgemeinen zweckmäßig.
  • Die Oxidation selbst erfolgt auch hier wieder durch langsame Zugabe von Wasserstoffperoxid, vorzugsweise in orm einer etwa 30 eigen wässerigen Lösung. Durch die Geschvindigkeit der Zugabe und/oder zusitzliche Kiihlung wird auch hier die Temperatur zwischen etwa 50° und 85°, vorzugsweise etwa 700, gehalten. Als Lösungsmittel fiir diese Reaktionstufe kommen grundsätzlich alle in Frage, die in homogener Phase die Oxidation erleichtern und die mit dem Trimethylehinon nicht in Reaktion treten. Besonders bevorzugt sind Eisessig und Aceton, Das Reaktionsgemisch verfärbt sich im Verlauf der Reaktion von orangerot über rot nach hellgelb. Das Lösungsmittel wird dann entfernt und man erhält das gewünschte Trimethylchinon in orm orange roter Kristalle in sehr hohen Ausbeuten und in hoher Reinheit.
  • l)as nach den erfindungsgemäßen Verfahren erhaltene Trimethylchinon kann dann in jiblicher Weise in das cntsprechende Hydrochinon überführt werden. Daraus wird dann im großtecllnischen Maßstabe Vitamin E hergestellt. Somit stellt das erfindungsgemäße Verfahren einen erhebliegen technischen Fortschritt auf dem Gebiet der Vitamin E-Synthese dar und ermöglicht, die immer mehr steigenden Reinheitsforderungen für Arzneimittel zu erfüllen.
  • Beispiel a) 136 g 2,3,6-Trimethylphenol werden in 400 ml 25 %iger Salzsäure suspendiert und durch Zugabe von 200 ml Methanol gelöst.
  • Die Die Lösung wird auf eine Temperatur von etwa 35 C gebracht.
  • Dann werden langsam 112 g 30 %iger H2O2 eingetragen. Die Innentomperatur sollte dabei etwa 85°C nicht überschreiten.
  • Nach dem Abkühlen kristallisieren 161 g (95 % d. Th.) an 4-Chlor-2,3,6-t rime t hy Iplienol aus.
  • b) 161 g 4-Chlortrimethylphenol werden in 400 ml Eisessig gelöst. Nach Erwärmen auf etwa 350 L werden 112 g H2O2 (30 %ig) langsam eingetragen. Die Temperatur wird durch Kühlung bei etwa 700 gehalten. Das Raktionsgemisch verfärbt sich von orangerot über rot nach hellgelb. Der Eisessig wird abdestilliert. Man erhält 135 g (90 % d. Th.) 2,3,6-Trimethylchinon als orangerote Kristalle.

Claims (5)

Patentansprüche
1. Verfahren zur Ilerstellung von Trimethylohinonen durch Ifa logenierirng von Trimethylphenolen zu 4-1Ialogentrimethvlphenolen und anschließende Oxidation mit einem Peroxid, dadurch gekennzeichnet, daß man Trimethylphenole durch Behandlung mit unterchloriger Saure selektiv in 4-Chlortrimethylphenole überführt und/oder die Oxidation des 4-Chlortrimethylphenols mit Wasserstoffperoxid durchführt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man eine aus Chlor und H2O2 gebildete unterchlorige Saure in statu nascendi einsetzt.
3. Verfahren nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man das 4-Chlortrimethylphenol isoliert und in kristallisiertcr Form in die Oxidationsreaktion einsetzt.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß beide Reaktionsstufen bei Temperaturen zwischen etwa 500 und 85° durchgeführt werden.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Ausgangsmaterial 2,3,6-Trimethylphenol verwendet wird.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2397386A1 (fr) * 1977-07-14 1979-02-09 Kalk Chemische Fabrik Gmbh Procede de fabrication de bromophenols purs
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WO2006038893A1 (en) * 2004-10-06 2006-04-13 Agency For Science, Technology And Research Oxidation of phenolic compound with hydrogen peroxide generated in the presence of the phenolic compound

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