DE2539773C2

DE2539773C2 - Verfahren zur Herstellung von Isochromanen

Info

Publication number: DE2539773C2
Application number: DE19752539773
Authority: DE
Inventors: Loren Hall Freehold N.J. Michael; James Milton Eatontown N.J. Sanders
Original assignee: International Flavors and Fragrances Inc
Current assignee: International Flavors and Fragrances Inc
Priority date: 1975-06-26
Filing date: 1975-09-06
Publication date: 1984-07-05
Also published as: NL7509877A; CH622012A5; AU473659B2; DE2539773A1; FR2315504A2; AU8373175A; FR2315504B2; CA1055952A; JPS562067B2; NL177115B; JPS523066A; GB1524076A; NL177115C

Description

(D

H₃C CH₃

in der Ri ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe bedeutet, gemäß Patent 25 16 809, bei dem man einen Alkohol der allgemeinen Formel II

R₁ H

H₃C CH₃

(U)

H₃C CH₅

in der Ri ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe darstellt, mit einem Acetal der allgemeinen Formel IU

H OR₂

C (ΠΙ)

H OR₃

worin R2 und Rs einen niedrigen Alkylrest bedeutet in Gegenwart von p-Toluolsulfonsäure oder Phosphorsäure bei einer Temperatur von 85 bis 150°C umsetzt und wobei das Acetal der Formel 1!I gegebenenfalls in situ aus so dem Aldehyd und dem entsprechenden Alkohol gebildet wird.

Bei dem Verfahren gemäß Patent 25 16 809 zur Herstellung von Isochromanen aus substituierten Arylalkanolen werden weder Chlorwasserstoff noch korrosiv wirkende Halogensalze oder Chlormethyl-methyläther benötigt Jedoch haften diesem Verfahren noch einige Mangel an, insbesondere hinsichtlich der Reaktionsgeschwindigkeit sowie des Ausgangsproduktes, das auch einen Einfluß auf die erforderliche Reaktionstemperatur hat

Aufgabe der Weiterbildung der Erfindung ist, das Verfahren wirtschaftlicher und schneller zu gestalten als es mit den Verfahrensschritten gemäß Patent 25 16 809 möglich ist.

Diese Aufgabe ^Arird mit einem Verfanren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß man die Umsetzung mit, gegebenenfalls in situ hergestelltem Formaldehyd-diisopropylacetal der Formel 111, in der R2 und Rj lsopropyl bedeuten, bei 80 bis 95°C in Gegenwart von 5 bis 50%, bezogen auf das Gewicht an Alkohol II, n-Hexan, Cyclohexan, Methylcyclohexan, Benzo! oder Toluol durchführt und Isopropanof, sowie gegebenenfalls Wasser, zusammen mit einem dieser Kohlenwasserstoffe, azeotrop aus dem Reaktionsgemisch abdestilliert

Es wurde gefunden, daß der sekundäre Alkohol Isopropanol, als Trägeralkohol verwendet werden kann, wenn beispielsweise Hexan zugegeben wird. Dieses wird benötigt, um während der Reaktion gebildete Azeotrope abzudestillieren und das Destillat in eine wäßrige und eine organische Phase zu trennen. Diese letztgenannte kann dann wieder in das Reaktionsgefäß zurückgeführt werden. Ohne Hexan oder eine ähnlich wirkende Verbindung destillieren Wasser und Isopropanol als einheitliche Phase über. Die Reaktion verläuft auch ohne eine solche Verbindung, aber in diesem Fall muß frisches Isopropanol z-igegeben werden, um das mit dem Wasser übergegangene Isopropanol zu ersetzen. Dabei wird naturgemäß wesentlich mehr Isopropanol benötigt. Andernfalls müßte das mit dem Wasser übergegangene Isopropanol, um wieder verwendet zu werden, aufbereitet und in irgendeiner Weise getrocknet werden. Ein solches Vorgehen verteuert das Verfahren.

Die Änderungen gegenüber dem Verfahren gemäß Patent 25 16 809 sind folgende:

1. Anstelle von primären Alkoholen kann ein sekundärer Alkohol, Isopropanol, vorteilhaft verwendet werden;

2. Es wird eine Verbindung zugegeben, um die wäßrigen und organischen Schichten des Destillats zu trennen und gebildete Azeotrope abzudestillieren und das Destillat zu trennen. Hierfür geeignete Verbindungen sind η-Hexan,Cyclohexan, Benzol, Toluol oder Methylcyclohexan.

Die Menge an η-Hexan oder einem anderen Azeotropiermittel beträgt 5% bis 50%, vorzugsweise 5% bis 15%, bezogen auf das Gewicht von Arylalkanol.

Das Verfahren, bei dem Isopropanol und η-Hexan oder eine entsprechend wirkende Verbindung verwendet wird, weist gegenüber dem Verfahren mit n-Hexanol gemäß Patent 25 16 809 folgende Vorteile auf:

1. Isopropanol ist billiger als n-Hexanol;

2. Es wird eine geringere Gewichtsmenge an Isopropanol als an n-Hexanol benötigt, um die gleiche Anzahl Mole Trägeralkohol zu erhalten, wobei ein erhöhter Durchsatz in der Reaktion möglich ist; und

3. Es kann ferner bei einer niedrigeren Reaktionstemperatur gearbeitet werden, nämlich mit Isopropanol bei 80 bis 95°C gegenüber 140⁰C mit n-Hexanol.

Das obengenannte Acetal kann vor Durchführung der eigentlichen Reaktion oder in situ gebildet werden.

Die Säurekonzentration in der Reaktion kann zwischen 1% bis 100% Gewicht/Gewicht, bezogen auf das Gesamtgewicht der übrigen Reaktionsteilnehmer betragen. Der bevorzugte Bereich hängt von der verwendeten Säure ab. Zwei zweckmäßige Säuren sind Phosphorsäure und p-Toluolsulfonsäure. Wenn 85%ige Phosphorsäure verwendet wird, beträgt die bevorzugte Konzentration 1 % bis 50% Gewicht/Gewicht, bezogen auf das Gesamtgewicht der übrigen Reaktionsteilnehmer.

Wenn das Acetal in situ gebildet wird, geschieht dies durch Umsetzung eines Aldehyds mit Isopropanol. Die Konzentration des Aldehyds kann von 0,1 Mol bis zu 100 Mol oder mehr pro Mol Arylalkanol, vorzugsweise I bis 5 Aldehyd pro Mol Arylalkanol betragen. Der mit dem Aldehyd zum Acetal umzusetzende Alkohol kann in einer Konzentration von 0,1 bis 100 Mol pro Mol des Arylalkanols verwendet werden. Wenn weniger als 0,5 Mol Aldehyd pro Mol Arylalkanol verwendet werden, ist es offenbar nicht erforderlich, mehr als 0,1 Mol Isopropanol pro Mol Arylalkanol zuzugeben. Wenn dagegen mehr als 0,5 Mol Aldehyd pro Mol Arylalkanol verwendet werden, sollte Isopropanol in einer Menge zugegeben werden, die zumindest gleich bis zweimal der Differenz zwischen der Anzahl Mole Aldehyd und die Hälfte der Anzahl der Mole Arylalkanol ist. Das Verhältnis von Acetal zu Arylalkanol sollte mindestens 0,1 : 1 betragen. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß der gesamte Aldehyd in Acetal umgesetzt wird, um eine Eigenkondensation des Aldehyds unter sauren Reaktionsbedingungen zu verhindern. Es wird vorgezogen, einen Überschuß an Isopropanol zu verwenden, d. h. eine Menge, die über der liegt, die zur vollständigen Umsetzung des Aldehyds zum Acetal benötigt wird. Falls erwünscht kann Isopropanol auch als Lösungsmittel für die Reaktion verwendet werden.

Die Reaktionstemperatur beträgt 80° bis 95° C.

Der Reaktionsdruck kann dem Atmosphärendruck gleich sein oder darüber oder darunter liegen, solange die erforderliche Reaktionstemperatur erhalten wird, um eine brauchbare Umsetzungsgeschwindigkeit zum Isochroman zu erhalten. Durch entsprechende Wahl der Reaktionsteilnehmer ist es möglich, die Reaktion gleichmäßig bei Atmosphärendruck durchzuführen, wobei kostspieligere Druck- oder Vakuumeinrichtungen überflüssig werden.

Es wird besonders betont, daü das Reaktionsgemisch unter Verwendung von Phosphorsäure oder p-Toluolsulfonsäure wesentlich weniger korrodierend wirkt als die bekannten Verfahren, bei denen wäßriger Chlorwasserstoff entsteht und Chlorwasserdämpfe frei werden. Dies gestattet die Verwendung weniger kostspieliger ίο Stahl-Reaktionskessel anstelle von teuren mit Glas ausgekleideten Kesseln, die für stärker korrosive Gemische erforikrlich sind. Außerdem sind beim erfindungsgemäßen Verfahren weder als Reaktionsteilnehmer noch als Zwischenprodukte Chlormethyl-methyläther zugegen. Verbindungen, die als ernstlich gesundheitsschädigend bekannt sind und daher beim Arbeiten besondere Sicherheitsvorkehrungen verlangen.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann wie folgt dargestellt werden:

R₁ H

HjC CHj \/

C H OR₂ \/ YY CH₂ + C

^Hjt- /\ OH H OR₃

H₃C CH₃

H₃C	CHj R₁ H • I •
\>
IT r* \ H₃C >
H₃C	CH₃

Der Acetal-Reaktionsteünehmer kann vorgefertigt sein oder in situ gemäß der Reaktion:
O H OR₃

H

+ R₂OH + R₃OH ►

HH H OR₂

hergestellt werden.

Nach der Reaktion zur Herstellung von Isochroman wird die Reaktionsmasse mit einer wäßrigen Lauge, wie

wäßrige Natriumhydroxyd- oder Kaliumhydroxydlösung, neutralisiert. Das gewaschene Gemisch wird dann in herkömmlicher Weise, wie Destillation Extraktion, präparative Chromatographie und dergleichen behandelt, um ein sehr reines Isochroman zu erhalten. Zur Gewinnung von Isochroman wird die fraktionierte Destillation bevorzugt.

Das Beispiel dient zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

In einen 5-Liter-Kolben wurden 1935 g 2-(r,r,2',3',3'-Pentamethylindan-5-yl)-1-propanol (hergestellt nach Beispiel XV der US-PS 33 60 530) der Formel

OH H₃C CH₃

233 g Paraformaldehyd, 370 g Isopropanol und 127 g p-Toluolsulfonsäure gegeben. Das Gemisch wurde unter Rühren unter Rückfluß etwa 4 Stunden auf 94 bis 95°C erwärmt und weitere 10 Stunden unter Rückfluß gerührt. Eine Analyse zu diesem Zeitpunkt zeigte eine unvollständige Umsetzung zum gewünschten Produkt.

200 g η-Hexan wurden zugegeben und das Gemisch unter Rückfluß gerührt, während das Wasser durch azeotrope Destillation entfernt wurde. Die Rückflußtemperatur stieg während 8 Stunden von 81°C auf 94°C.

Nach weiteren 3 Stunden war eine Gesamtmenge von 213 ml Wasser abdestilliert und eine Analyse des Reaktiongemisches zeigte eine im wesentlichen vollständige Umsetzung zum gewünschten Produkt. Die Hauptmenge des Isopropanol wurde durch Destillation bei 120° C Topf temperatur gewonnen und der Rückstand im Reaktionsgefäß wurde bei 80"C mit 515 g 20%iger Natriumhydroxydlösung gewaschen. Nach Zugabe von 70 g eines Kohlenwasserstofföls (bekannt unter dem Warenzeichen Primol ®), 70 g 20%igem NaOCH j in CH3OH und

b5 3 g 2,6-Di-tert.-butyl-4-methyl-phenol ergab die Destillation des gewaschenen organischen Materials bei einer Temperatur von 155 bis 159°C und einem Druck von 3 mm/Hg 85% Ausbeute an 6-Oxa-1
2,3,5,6,7,8-hexamethy^l-2,3,5,6,7,8-hexahydro-1 H-bcnzff]indcn der Formel

H₃C

H₃C CH₃

Die Strukturformel (I, Ri CHj) wurde durch Gas-Flüssig-Chromatographie, Massenspektral-, IR- und NMR-Analysen bestätigt.

Das Produkt hatte eine Reinheit von mehr als 95%.

Claims

Patentanspruch:

Weitere Ausbildung des Verfahrens zur Herstellung von Isochromanen der allgemeinen Formel I
H₃C CH, R, H

#5

H₃C CHj

in der Ri ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe bedeutet, gemäß Patent 25 16 809, bei dem man i-inen Alkohol der allgemeinen Formel Il

Ri H

H₃C CH₃ I /

^H\/K/y^c\

X T 1 CH₂ (Π)

H₃C CH₃

in der Ri ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe darstellt, mit einem Acetal der allgemeinen Formel 111

OR₂

OR₃

worin R2 und Rj einen niedrigen Alkylrest bedeutet in Gegenwart von p-Toluolsulfonaäure oder Phosphorsäure bei einer Temperatur von 85 bis I5O°C umsetzt und wobei das Acetal der Formel III gegebenenfalls in situ aus dem Aldehyd und dem entsprechenden Alkohol gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß man die Umsetzung mit, gegebenenfalls in situ hergestelltem Formaldehyd-diisopropylacetal der Formel III, in der R2 und R3 Isopropyl bedeuten, bei 80 bis 95°C in Gegenwart von 5 bis 50%, bezogen auf das Gewicht an Alkohol H, η-Hexan, Cyclohexan, Methylcyclohexan, Benzol oder Toluol durchführt und lsopropanol, sowie gegebenenfalls Wasser, zusammen mit einem dieser Kohlenwasserstoffe, azeotrop aus dem Reaktionsgemisch abdestilliert.

Gegenstand der Erfindung ist eine weitere Ausbildung des Verfahrens zur Herstellung von Isochromanen der allgemeinen Formel I

H₃C CH₃ Rj H