DE2606830A1

DE2606830A1 - Verfahren zur herstellung von tocopherol

Info

Publication number: DE2606830A1
Application number: DE19762606830
Authority: DE
Inventors: Paul Dr Grafen; Henning Dr Kroesche; Joachim Dr Paust; Sigberg Dr Pfohl; Berhard Dr Schulz
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1976-02-20
Filing date: 1976-02-20
Publication date: 1977-09-08
Also published as: DE2606830C3; JPS5426549B2; JPS52102278A; DE2606830B2; FR2341575A1; GB1568559A; CH626082A5; FR2341575B1

Description

Die Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von Tocopherol durch Kondensation von Trimethy!hydrochinon rait Isophytol oder Phytol mit Zinkchlorid und Chlorwasserstoff, indem man Isophytol bzw. Phytol vor der Kondensation einer Behandlung mit einem Amin unterwirft.

Es ist bekannt, Trimethy!hydrochinon mit Isophytol in Heptan als Lösungsmittel in Gegenwart von Zinkchlorid oder anderen Lewissäuren •und Salzsäuregas oder, anderen Protonendonatoren bei 100°C unter Normaldruck zu d,l-x-Tocopherol (Vitamin-Ε) umzusetzen. Dieses Verfahren läßt sich zwar relativ einfach durchführen, doch war sowohl die Ausbeute als auch die Reinheit des Endproduktes verbesserungsbedürftig.

Man hat daher schon versucht, die Umsetzung gemäß der deutschen Offenlegungsschrift 1 909 164 mit einem Bortrifluorid- oder AIuminiumtrichlorid-Komplex des TrimethyIhydrochinons bei niedrigerer Temperatur durchzuführen.

Auch Eisenpulver oder Eisen-(II)-Chlorid und Chlorwasserstoff sind gemäß der deutschen Offenlegungsschrift 2 I60 IO3 schon vorgeschlagen worden.

Bei diesen Verfahren konnte jedoch nur entweder die Reinheit oder die Ausbeute verbessert werden.

Es bestand daher die Aufgabe, das technisch am einfachsten durchzuführende Verfahren der Kondensation mit Zinkchlorid und Chlorwasserstoff in der Ausbeute und gleichzeitig in der Reinheit der Endprodukte zu verbessern.

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überraschendervieise wurde nun gefunden, daß die Umsetzung von 2,3,5-Trimethy!hydrochinon mit Isophytol oder Phytol in Gegenwart von Zinkchlorid und Protonendonatoren mit besserer Ausbeute und mit der Bildung von weniger Nebenprodukten verläuft, wenn das Isophytol oder.Phytol vor der Umsetzung mit geringen Mengen Ammoniak oder eines primären oder sekundären aliphatischen, cycloaliphatischen oder araliphatischen Amins bei normaler oder erhöhter Temperatur, insbesondere bei 20 bis 200⁰C, behandelt worden ist.

Die Behandlung erfolgt in der Regel mit Mengen des Amins von mehr als 100 ppm, z.B. von 0,05 bis 5, bevorzugt 0,1 bis 2 Gewichtsprozent, bezogen auf das Isophytol bzw. Phytol. Man kann auch noch höhere Aminmengen anwenden, doch wird damit kein weiterer Vorteil erzielt. Werden Mengen von mehr als 0,5 Gewichtsprozent angewendet, empfiehlt es sich, das überschüssige Amin vor der weiteren Umsetzung durch Abdestillieren bei Normaldruck oder unter vermin- -dertem Druck abzutrennen.

Die Behandlung mit dem Amin erfolgt zweckmäßig durch Mischen mit Isophytol oder Phytol und Erwärmen der Mischung z.B. auf Temperaturen zwischen 20 und 200°C, vorzugsweise 50 bis 120°C. Die Behandlung kann auch bei Temperaturen unter 20°C ausgeführt werden, doch verlängert sich die Behandlungsdauer beträchtlich und es empfiehlt sich, die Verwendung von Lösungsmitteln wegen der Viskosität des Phytols bzw. Isophytols bei niedrigen Temperaturen. Deshalb ist die Arbeitsweise bei leicht erhöhter Temperatur technisch vorteilhaft. Die erfindungsgemäße Behandlung kann auch bei Temperaturen über 200⁰C - z.B. bis 22O⁰C - ausgeführt werden, sofern die Erhitzung so kurzzeitig geschieht, daß eine Zersetzung des Phytols bzw. Isophytols vermieden wird. Somit ist die Grenze der Behandlungstemperatur im wesentlichen durch die Temperatur gegeben, bei der sich das Phytol bzw. Isophytol merklich zu zersetzen beginnt. Das Amin kann unverdünnt oder in einem Lösungsmittel, wie Heptan, gelöst zudosiert werden.

Je nach Wahl der Temperatur kann die Wahl der Behandlungsdauer einige Sekunden bis zu 100 Stunden betragen. Bevorzugt wählt man

von
eine Behandlungsdauer/einer Stunde bis 15 Stunden bei Temperaturen von 50 bis 100⁰C, sofern die Behandlung ansatzweise durchgeführt

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wird. Man kann auch das mit dem Amin versetzte Isophytol oder Phytol in einer Heizstrecke mit einer Verweilzeit von 30 min bis herunter auf 0,3 min auf Temperaturen von 60 bis 18O°C, vorzugsweise auf 90 bis 130°C erwärmen und das heiße Isophytol oder Phytol direkt der Reaktion zuführen.

Die Behandlung mit Ammoniak geschieht in gleicher V/eise wie für die Amine beschrieben, doch ist die Anwendung der Amine wegen ihrer größeren Wirkung bevorzugt.

Als erfindungsgemäß mit Ammoniak oder einem Amin vorbehandelte«s Isophytol kann auch ein Ausgangsmaterial dienen, das durch kata-Iytische Hydrierung von Dehydroisophytol in Gegenwart eines Amins oder Ammoniak hergestellt worden ist.

Als Amine kommen aliphatische, cycloaliphatische und araliphatische Amine mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen in der Kette in Betracht. Davon sind die aliphatischen primären Monoamine bevorzugt, die geradkettig oder verzweigt sein können. Als aliphatische Amine sind im einzelnen Isopropylamin, n~But-ylamin, iso-Butylamin, Diäthylamin und insbesondere Monomethylamin, Stearylamin und Tridecylamin (Isomerengemisch aus Tetramerpropylen über C^-Alkoholgemisch erhalten) zu nennen. Als cycloaliphatisches Amin kommt z.B. Cyclohexylamin und als araliphatisches Amin Benzylamin in Betracht.

Die erfindungsgemäß zu verwendenden Amine können noch weitere Substituenten enthalten wie Hydroxyl-, Alkoxy- oder Alky!aminogruppen. Als geeignete Verbindungen seien im einzelnen Monoäthanolamin und 3-Dimethylamino-l-propylamin genannt.

Die Umsetzung des erfindungsgemäß vorbehandelten Isophytols oder Phytols mit Trimethy!hydrochinon erfolgt in an sich bekannter Weise bei Temperaturen zwischen 60 und 200⁰C, insbesondere 80 bis IiJO⁰C und vorzugsweise bei 90 .bis 110⁰C, und in Kohlenwasserstoffen als Lösungsmittel, z.B. in Toluol, Xylol, Octan, Hexan, Dekan und insbesondere n-Heptan. Die Lösungsmittelmenge kann in großen Grenzen variiert τ-rerden, sie kann den einfachen bis zum zehnfachen Gewichtsteil des Isophytols betragen. Die Zinkchloridmenge kann 0,04 Gewichtsteile vom Isophytol betragen bis zu sehr hohen

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Mengen von 0,5 Gewichtsteilen und höher, die aber keinen Vorteil bringen. Als Protonendonatoren können wäßrige Säuren, wie konz. Salzsäure und konz. Bromwasserstoffsäure oder starke Mineralsäuren, wie Schwefelsäure oder Natriumhydrogensulfat gemäß den Angaben der deutschen Offenlegungsschrift 2 208 795 verwendet werden. Davon ist Salzsäure bevorzugt.

Ferner kann Toluolsulfonsäure verwendet werden, wie auch Mischungen der genannten Säuren.

Das bei der Reaktion entstehende Wasser kann ausgekreist werden, doch ist die Reaktion zu d,l-oi,-Tocopherol auch ohne Wasseraus kr eisung durchführbar.

Statt wäßriger Salzsäure kann gleichermaßen Salzsäuregas verwendet werden, das während der Reaktion in die Reaktionsmischung eingeleitet wird. Dies hat den Vorteil, daß die Säurekonzentration nicht 'auf einen zu hohen Viert anwachsen kann, da überschüssiges Salzsäuregas sich aus der Reaktionsmischung verflüchtigt. Eine hoch-■ siedende Säure wie Schwefelsäure kann dagegen in zu hoher Konzentration die Bildung von Nebenprodukten begünstigen.

Der Mechanismus der Wirkung der Aminbehandlung ist unbekannt und konnte bisher noch nicht aufgeklärt werden. In besonderem Maße wird die Bildung höhersiedender Verunreinigungen bei der Tocopherolsynthese durch die Behandlung des Isophytols oder Phytols mit Amin verhindert. Aber auch die Anteile der Verunreinigungen, die wenig tiefer sieden als Tocopherolacetat werden vermindert. Man erhält daher durch die Aminbehandlung des Isophytols ein reineresVitamin-E in höherer Ausbeute.

In den folgenden Beispielen sind Teile Gewichtsteile. Sie verhalten sich zu Raumteilen wie Liter zu Kilogramm.

Beispiel 1

1 Teil Roh-Isophytol mit 95 % Reingehalt entsprechend 0,95 Teilen Isophytol werden unter Rühren mit 0,002 Teilen Methylamin gemischt und die Mischung 3 Stunden auf 90⁰C erwärmt. Nach dem Abkühlen wird das Isophytol unmittelbar zur Kondensation mit Trimethylhydro-

chinon verwendet. 709 8 3 6/0021

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Das mit Amin behandelte Isophytol wird unter Rühren während einer Stunde zu einem siedenden Gemisch von 2,4 Raumteilen n-Heptan und 0,08 Teilen Zinkchlorid und 0,49 Teilen Trimethy!hydrochinon getropft. Dabei wird Salzsäuregas in dem Maße hindurchgeleitet, daß das Gemisch gerade eben gesättigt bleibt. Dies erreicht man dadurch, daß man darauf achtet, daß etwas Chlorwasserstoff entweicht, der tensionsmäßig zum Teil das entstehende Wasser mitnimmt. Nach Abkühlen der Reaktionsmischung wird mit 10 Teilen einer 50 %-igen Methanol/Wasser-Mischung extrahiert, um überschüssiges Trimethylhydrochinon und Zinkchlorid zu entfernen.

Die verbleibende Heptanlösung wird zur Trockene eingeengt, der Rückstand -Roh-Tocopherol- mit 0,48 Teilen Acetanhydrid versetzt und 4 Stunden am Rückfluß gekocht und das nicht umgesetzte Essigsäureanhydrid und die entstandene Essigsäure werden abdestilliert. Das zurückbleibende Tocopherolacetat wird unter vermindertem Druck destilliert. Die bei 0,001 Torr bei 180 bis 215°C siedende Fraktion ist d,l-QL-Tocopherolacetat und wird abgetrennt. Man erhält 1,45· Teile Vitamin-E-Acetat mit einem Reingehalt von 93 Jf, entsprechend einem Gehalt an Verunreinigungen von 7 %₃ gemessen mittels GasChromatographie mit innerem Standard.

Die Ausbeute an reinem Vitamin-E-Acetat beträgt somit 88,5 % der Theorie, bezogen auf eingesetztes Trimethy!hydrochinon.

Beispiel 2

Man mischt ein Teil Rohisophytol mit 95 % Reingehalt, entsprechend 0,95 Teilen Isophytol, mit 0,002 Teilen Monomethylamin und erhitzt das Gemisch während einer Minute auf 150⁰C. Die weitere Umsetzung zu Vitamin-Ε erfolgt wie in Beispiel 1 beschrieben. Man erhält 1.42 Teile Vitamin-Ε, mit einem Reingehalt von 93,5 %. Die Ausbeute an reinem Vitamin-E-Acetat beträgt 87,2 % der Theorie, bezogen auf eingesetztes Trimethy!hydrochinon.

Beispiel 3

Man mischt ein Teil Rohisophytol mit 95 % Reingehalt, entsprechend 0,95 Teilen Isophytol, mit 0,002 Teilen Monomethylamin und hält dieses Gemisch 3 Tage auf einer Temperatur von 30°C. Die weitere

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Umsetzung zu Vitamin-Ε erfolgt analog Beispiel 1. Man erhält 1,46 Teile Vitamin-Ε mit einem Reingehalt von 92 %. Die Ausbeute beträgt 88,7 % der Theorie.

Beispiel 4

Man mischt ein Teil Dehydroisophytol mit 0,0029 Gewichtsteilen Monomethylamin, Nach Zugabe von 0,02 Gewichtsteilen Katalysator, der 0,7 % Palladium und 3 % Zink auf Calciumcarbonat als Träger enthält, hydriert man während 12 bis 16 Stunden bei 60⁰C und 1 atü Wasserstoffdruck. Nach Aufnahme von einem Mol Wasserstoff pro Mol Dehydroisophytol wird die Hydrierung abgebrochen, der Katalysator abfiltriert und das Isophytol gemäß den Angaben von Beispiel 1 zu d,l-3L-Tocopherolacetat umgesetzt.

Man erhält in einer Ausbeute von 89 % der Theorie, d,l-Nr-Tocophe- -rolacetat mit einer Reinheit von 93,5 %, gemessen mittels Gaschromatographie mit innerem Standard.

Beispiele 5 bis l8

Man mischt ein Teil Roh-Isophytol mit 95 % Reinheit, entsprechend 0,95 Teilen Isophytol, mit der in Spalte 3 angegebenen Menge eines Amins aus der folgenden Tabelle und hält dieses Gemisch während der in Spalte 4 angegebenen Zeit bei der in Spalte 5 angegebenen Temperatur. Die weitere Aufarbeitung zu Vitamin-Ε erfolgt gemäß Beispiel 1, jedoch wird auf die Destillation des d,l-&r-Tocopherolacetats verzichtet und der Gehalt an djl-'JC-Tocopherolacetat gaschromatographisch bestimmt. Man erhält rohes d,l-o(=-Tocopherolacetat mit der in Spalte 6 angegebenen Ausbeute und der in Spalte angegebenen Reinheit. Die Ausbeute ist berechnet auf reines djl-^-Tocopherolacetat bezogen auf eingesetztes Trimethylhydrochinon.

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Tabelle Beispiel

co
cc
co
cn

•ν, O O
NP

Amin	Menge Amin Teile pro Teil Roh- Isophytol	Einwirkungs- zeit des Amins Stunden	Einwirkungs- temperatur ⁰C	Ausbeute % der Theorie	Reinheit	Oe	O
Blindversuch - ohne Amin -		_		80,6	80,4		ISJ
n-Butylamin	0,002	5	100	86,8	87,0		Vj) !-■
2-Butylamin	0,0045	5	100	8 2', 4	83,4		00 VJl
iso-Butylamin	0,0045	5	100	86,3	86,3
n-Propylamin	0,0033	5	100	86,7	85,7
iso-Propylamin	0,0033	5	100	84,1	83,3
Cyclohexylamiri	0,006	5	100	85,7	84,9
Stearylamin	0,017	'5	100	91,5	89,5
Benzylamin	0,007	5	100	85,9	86,2
Mono-2-Äthylhexylamin	0,0083	5	100	85,8	86,1	K) CD
3-Dimethylamino-l-propyl- amin	• 0,0065	5	100	80,0	82,0
Monoäthanolamin	0,004	5	100	83,8	84,4	O
Diethylamin	0,0047	5..	100	83,0	82,5
Tridecylamin	0,015	5	100	91,2	88,7

Beispiel I9

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Man mischt ein Teil Phytol mit 0,002 Teilen Monomethylamin und hält dieses Gemisch 5 Stunden auf 100 C. Die weitere Umsetzung zu Vitamin-Ε erfolgt wie in Beispiel 1, jedoch wird auf die Destillation des rohen d,l-o6-Tocopherolacetats verzichtet und die Menge und der Gehalt an reinem d,l-c£-Toeopherolacetat wird gas chromatographisch bestimmt. Man erhält in 80 jS-iger Ausbeute djl-o^-Tocopherolacetat, das zu 81 % (bestimmt durch GasChromatographie) im undestillierten Produkt enthalten ist.

Wird das Phytol ohne Vorbehandlung eingesetzt, so erhält man 77 % Ausbeute an djl-oL-Tocopherolacetat und die Reinheit des undestillierten Produktes beträgt 76 %.

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Claims

Patentansprüche

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Verfahren zur Herstellung von Tocopherol durch Umsetzung von 2,3,5-Trimethyl-hydrochinon mit Isophytol oder Phytol in Gegenwart von Zinkchlorid und Protonendonatoren in einem Kohlenwasserstoff als Lösungsmittel, dadurch gekennzeichnet, daß man die Umsetzung mit einem Isophytol bzw. Phytol ausführt, das mit Ammoniak oder einem primären oder sekundären aliphatischen, cycloaliphatisehen oder araliphatischen Amin bei normaler oder erhöhter Temperatur behandelt worden ist.
2. Verfahren gemäß Anspruch I₉ dadurch gekennzeichnet,' daß man die Umsetzung mit einem Isophytol bzw. Phytol durchführt das bei .Temperaturen zwischen 20°C und 200°C behandelt worden ist.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Amin ein niedermolekulares aliphatisches primäres TTonoamin verwendet.
4. Verfahren gemäß Anspruch I₉ dadurch gekennzeichnet, daß man Monomethylamin verwendet.
5. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Amin ein primäres höheres Pettamin verwendet.
6. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Stearylamin verwendet.
7. Verfahren gemäß Anspruch I₉ dadurch gekennzeichnet, daß man Tridecylamin verwendet.
8. Verfahren gemäß Anspruch I₉ dadurch gekennzeichnet, daß man 0,05 bis 5 Gewichtsprozent eines Amins, bezogen auf das Gewicht des Isophytols, anwendet.
9. Verfahren gemäß Anspruch I₉ dadurch gekennzeichnet, daß man ein Isophytol verw endet, "das durch kataly tische Hydrierung von Dehydroisophytol in Gegenwart eines Amins hergestellt worden ist.

BASF Aktiengesellschaft

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ORIGINAL INSPECTED