DE3936229A1 - Verfahren zur herstellung von reinem n-(methyl)-anthranilsaeuremethylester - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von reinem N-(Methyl)-anthranilsäuremethylester durch Methylieren von Anthranilsäuremethylester mit Dimethyl­ sulfat oder Methyljodid in einem wasserhaltigen Medium und Extrahieren mit 1 oder mehr organischen Extraktions­ mittel(n), Abdestillieren des beziehungsweise der organischen Extraktionsmittel[s] und Isolieren des erhaltenen N-(Methyl)-anthranilsäuremethylesters.

Bekanntlich ist der N-(Methyl)-anthranilsäuremethyl­ ester als Geruchstoff in der Mandarine, Tuberose, im Orangen­ blütenöl, im Hyazinthenöl und im Jasminöl enthalten.

Er wird als Geruchstoff in Reinigungsmitteln, Seifen und kosmetischen Zubereitungen verwendet. Der N-(Methyl)- anthranilsäuremethylester ist jedoch auch zur Aromatisie­ rung von Speisen und Getränken geeignet und wird in großer Menge zur synthetischen Herstellung von Mandarinen­ essenz verwendet. Gemäß der US-PS 29 67 128 kann er auch als Schutzstoff gegen Vogelfraß verwendet werden.

Die Herstellung von N-(Methyl)-anthranilsäuremethyl­ ester in technischem Maßstab stellt daher eine wichtige Aufgabe dar.

Zur Herstellung von N-(Methyl)-anthranilsäuremethyl­ ester wird nach G. Vernin (La France et ses Parfums 9,51 [1966], Seiten 429 bis 448) Anthranilsäuremethylester mit Dimethylsulfat in einem wäßrigen Medium in Gegenwart von Natriumbicarbonat [NaHCO₃] bei einer Temperatur von 85°C mit einer Reaktionszeit von 30 Stunden methyliert. Das Reaktionsgemisch wird mit Äther extrahiert und das Pro­ dukt wird nach Entfernen des Äthers unter Vakuum bei einer Temperatur von 126°C destilliert. Die Ausbeute an N- (Methyl)-anthranilsäuremethylester beträgt 51,3% und die Aus­ gangssubstanz kann zu 23% zurückgewonnen werden, während die weiteren Anteile Verluste beziehungsweise das Dime­ thylierungsprodukt sind. Die Ausbeute kann nicht erhöht werden, auch wenn das Methylieren mit Methyljodid oder Toluolsulfonsäuremethylester (Methyltosylat) durchgeführt wird. Die erhaltenen Produkte können auch mit Hilfe von präparativer Säulenchromatographie nicht getrennt werden, da die 3 Verbindungen nahezu identische physikalische Daten haben. Die wichtigsten physikalischen Daten sind der folgenden Tabelle zu entnehmen.

Tabelle

Die für die Trennung bedeutsamen physikalischen Daten sind nahezu identisch, eine Trennung kann also auf dieser Grundlage nicht durchgeführt werden.

Ein modernes Verfahren zur Herstellung von N-(Methyl)- anthranilsäuremethylester ist in der US-PS 45 82 922 beschrieben. Nach diesem wird Anthranilsäuremethylester mit einer Formaldehydlösung in einem Molverhältnis von 1 : 1 in Gegenwart eines Raney-Nickel-Katalysators unter Druck hydriert. Nach dem Ende der katalysierten Reaktion wird das Produkt mit Toluol extrahiert und durch Vakuumdestillation gereinigt. Dadurch kann eine Bildung von Dimethylie­ rungsprodukten vermieden werden. Zwar beträgt die Ausbeute 69%, dieses Verfahren hat aber den großen Nachteil, daß mit hohem Aufwand verbundene Druckgefäße und ein mit hohem Aufwand verbundener Katalysator zu verwenden sind sowie eine Reinigung des Produktes durch Vakuumdestillation mit hohem Energieaufwand durchzuführen ist, so daß es sich für die technische Durchführung nicht gut eignet, wobei die Ausbeute nicht so gut ist, als daß sie das Inkaufnehmen der obigen Nachteile rechtfertigen würde.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von reinem N-(Methyl)-anthranilsäure­ methylester durch Methylieren von Anthranilsäuremethyl­ ester mit Dimethylsulfat oder Methyljodid in einem wasser­ haltigen Medium und Extrahieren mit 1 oder mehr organischen Extraktionsmittel(n), Abdestillieren des beziehungsweise der organischen Extraktionsmittel[s] und Isolieren des erhaltenen N-(Methyl)-anthranilsäuremethylesters, durch welches der N-(Methyl)-anthranilsäuremethylester in einer einfachen Vorrichtung und mit einer selektiven Abtrennung dieses gewünschten Endproduktes wirtschaftlich erhalten werden kann, zu schaffen.

Das Obige wurde nämlich nun überraschenderweise durch die Erfindung erreicht.

Es wurde nämlich überraschenderweise festgestellt, daß der N-(Methyl)-anthranilsäuremethylester zur Bildung einer intramolekularen Wasserstoffbrücke und zu einem sta­ bilen 6gliedrigen Ring neigt, welche Ringbildung bei der Ausgangssubstanz und dem Dimethylierungsprodukt unmöglich ist. Nach eigenen Untersuchungen bilden der Anthranilsäure­ methylester und der N,N-Di-(methyl)-anthranilsäuremethyl­ ester mit verdünnter Salzsäure ein wasserlösliches Salz und können somit aus einer Lösung mit organischen Lösungs­ mitteln durch Extrahieren abgetrennt werden. Die Wasser­ stoffbrücke des N-(Methyl)-anthranilsäuremethylesters wird dagegen durch die Salzbildung nicht verletzt und das Produkt bleibt in der organischen Lösung.

Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zur Herstellung von reinem N-(Methyl)-anthranilsäuremethyl­ ester durch Methylieren von Anthranilsäuremethylester mit Dimethylsulfat oder Methyljodid in einem wasserhaltigen Medium und Extrahieren mit 1 oder mehr organischen Extraktionsmittel(n), Abdestillieren des beziehungsweise der organischen Extraktionsmittel[s] und Isolieren des erhaltenen N-(Methyl)-anthranilsäuremethylesters sowie gegebenen­ falls anschließend Rückgewinnung von Ausgangssubstanz Anthranilsäuremethylester und/oder Dimethylierungsprodukt, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß das Methylieren des Anthranilsäuremethylesters mit Dimethylsulfat oder Methyljodid in einem wäßrig-organischen Medium als wasser­ haltigem Medium durchgeführt wird, die erhaltene Reaktions­ mischung nach dem Abdestillieren des organischen Mediumteiles und anschließenden Eingießen in Wasser in an sich bekannter Weise mit 1 oder mehr aromatischen Kohlenwasser­ stoff(en) und/oder aliphatischen Halogenkohlenwasser­ stoff(en) mit 1 bis 4 Kohlenstoffatom(en) und/oder aroma­ tischen Halogenkohlenwasserstoff(en) extrahiert wird und der beziehungsweise die Extrakt(e) mit wäßriger Salzsäure extrahiert wird beziehungsweise werden, worauf nach dem Trocknen das Abdestillieren des beziehungsweise der aroma­ tischen Kohlenwasserstoffe[s] und/oder aliphatischen und/oder aromatischen Halogenkohlenwasserstoffe[s] aus dem extrahierten Lösungsmittel-Extrakt und Isolieren des gewünschten N-(Methyl)-anthranilsäuremethylesters vor­ genommen wird und gegebenenfalls anschließend das Rückge­ winnen der Ausgangssubstanz Anthranilsäuremethylester und/oder des Dimethylierungsproduktes aus der wäßrigen Phase durch Neutralisieren und Extrahieren mit Lösungsmittel durchgeführt wird.

Durch das Extrahieren mit dem beziehungsweise den aromatischen Kohlenwasserstoff(en) und/oder aromatischen Halogenkohlenwasserstoff(en) und das Extrahieren des beziehungsweise der erhaltenen Extrakte[s] mit wäßriger Salzsäure werden die Nebenprodukte aus der Lösung der 3 Verbindungen N-(Methyl)-anthranilsäuremethylester, N,N- Di-(methyl)-anthranilsäuremethylester und Anthranilsäure­ methylester selektiv abgetrennt.

Im Falle daß auch der N,N-Di-(methyl)-anthranilsäure­ methylester zu gewinnen ist, wird das Methylieren bis zur Umsetzung der ganzen Menge der Ausgangssubstanz durchge­ führt und das Dimethylierungsprodukt kann mit der selek­ tiven Extraktion des erfindungsgemäßen Verfahrens iso­ liert werden.

Die Extraktionen des erfindungsgemäßen Verfahrens können in einer kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Vorrichtung durchgeführt werden.

Durch die Verwendung von 1 oder mehr organischen Flüssigkeit(en) zusätzlich zum Wasser als Reaktionsmedium kann die Reaktionsdauer von 30 Stunden auf 1 Stunde ver­ kürzt werden.

Zweckmäßig wird das Methylieren in einem homogenen Reaktionsmedium durchgeführt. Daher wird beziehungsweise werden als organische Flüssigkeit(en) vorteilhaft [ein] mit Wasser mischbare[s] organische[s] Lösungsmittel ver­ verwendet.

Die Durchführung des Methylierens des erfindungsge­ mäßen Verfahrens erfolgt zweckmäßig in der Weise, daß der Anthranilsäuremethylester durch Zumischen des organischen Lösungsmittels zum wäßrigen Medium gelöst wird.

Vorzugsweise wird als wäßrig-organisches Medium ein solches mit Aceton, Dioxan und/oder 1 oder mehr Alka­ nol(en) mit 1 bis 3 Kohlenstoffatom(en) als organischem beziehungsweise organischen Lösungsmittel(n) eingesetzt. Besonders bevorzugt wird als Alkanol Methanol eingesetzt.

Ferner ist es bevorzugt, als wäßrig-organisches Medium ein solches, in welchem das Gewichtsverhältnis von Wasser zu organischer Flüssigkeit zu 1 : 5 bis 5 : 1, ins­ besondere 1 : 2 bis 2 : 1, ganz besonders 1 : 1, ist, zu wählen.

Vorzugsweise wird beziehungsweise werden als aromatische[r] Kohlenwasserstoff(e) Benzol, Toluol und/oder [ein] Xylol(e), insbesondere das zweite, eingesetzt.

Ferner ist es bevorzugt, als aliphatische[n] Halogen­ kohlenwasserstoff(e) [einen] solche[n] mit 1 bis 4, ins­ besondere 1 oder 2, Halogenatom(en) einzusetzen. Weiterhin ist es bevorzugt, als aliphatische[n] Halogenkohlenwasser­ stoff(e) [einen] Chlorkohlenwasserstoff(e) und/oder Fluor­ chlorkohlenwasserstoff(e) einzusetzen. Außerdem ist es bevorzugt, als aliphatische[n] Halogenkohlenwasserstoff(e) [einen] solche[n] mit 1 oder 2 Kohlenstoffatom(en) einzu­ setzen. Besonders bevorzugt wird beziehungsweise werden als aliphatische[r] Halogenkohlenwasserstoff(e) Dichlor­ methan und/oder Tetrachlorkohlenstoff eingesetzt.

Es ist auch bevorzugt, als aromatische[n] Halogenkohlen­ wasserstoff(e) Chlorbenzol einzusetzen. Es kann bezie­ hungsweise können aber zweckmäßig beispielsweise auch [ein] Chlortoluol(e) und/oder [ein] Chloroxylol(e) einge­ setzt werden.

Weiterhin ist es bevorzugt, zum Extrahieren als wäßrige Salzsäure eine 1- bis 10gew.-%ige, insbesondere 1- bis 5gew.-%ige, einzusetzen.

Zweckmäßig wird das Methylieren in Gegenwart einer alkalischen Substanz, vorzugsweise Natriumbicarbonat oder Natriumcarbonat, durchgeführt.

Als Reaktionstemperatur werden zweckmäßig 50 bis 90°C, insbesondere 55 bis 80°C, ganz besonders 60 bis 70°C, angewandt.

Zum gegebenenfalls erfolgenden Neutralisieren zum Rückgewinnen der Ausgangssubstanz Anthranilsäuremethyl­ ester und/oder des Dimethylierungsproduktes aus der wäßrigen Phase wird vorteilhaft Natriumcarbonat verwendet. Zum gegebenenfalls danach erfolgenden Extrahieren kann beziehungsweise können [ein] aromatische[r] Kohlenwasser­ stoff(e) und/oder aromatische[r] Halogenkohlenwasser­ stoff(e) eingesetzt werden, wobei die diesbezüglichen obigen Bevorzugungen auch hier gelten.

Die Erfindung wird an Hand der folgenden Beispiele näher erläutert.

Beispiel 1

Es wurden 151,17 g (1 Mol) Anthranilsäuremethylester in 400 ml Dioxan gelöst und 400 ml Wasser und 126 g (1,5 Mol) Natriumbicarbonat [NaHCO₃] zugesetzt sowie während 1 Stunde unter ständigem Rühren beziehungsweise Schütteln bei 60°C 126 g (1 Mol) Dimethylsulfat zuge­ tropft. Der Ansatz wurde noch 1 Stunde bei 60°C gerührt beziehungsweise geschüttelt und nach dem Abdestillieren des Dioxanes auf Raumtemperatur gekühlt und in 3 l Wasser eingegossen. Die wäßrige Emulsion wurde mit 3×500 ml Benzol extrahiert und die vereinigten Benzolphasen wurden mit 10×200 ml Salzsäure (Verdünnung=1 : 10) extrahiert.

Nach dem Extrahieren wurde die benzolische Lösung über Natriumsulfat getrocknet und das Benzol wurde abdestilliert. Als Rückstand wurden 89,2 g N-(Methyl)-anthranilsäure­ methylester mit einer Reinheit von 99,2% und einer Ausbeute von 54% der Theorie, bezogen auf den Anthranilsäuremethyl­ ester, erhalten.

Die vereinigten wäßrigen Salzsäureextrakte wurden mit Natriumcarbonat [Na₂CO₃] bis zum Erreichen eines pH-Wertes von 7 bis 8 neutralisiert und die wäßrige Emulsion wurde mit 3×200 ml Benzol extrahiert. Als Rückstand wurden 61,7 g einer Mischung, welche 56,4 Gew.-% Anthranilsäure­ methylester (0,23 Mol, 34,8 g) und als weiteren Bestand­ teil das Dimethylierungsprodukt (0,15 Mol, 26,9 g) ent­ hielt, erhalten.

Die Gesamtausbeute betrug 23% nicht umgesetzte Aus­ gangssubstanz Anthranilsäuremethylester, 54% N-(Methyl)- anthranilsäuremethylester und 15% N,N-Di-(methyl)-anthranil­ säuremethylester.

Die Analyse wurde mit einem Carlo Erba 4160 Gaschroma­ tograph in einer Kapillarkolonne durchgeführt.

Beispiel 2

Es wurden 75,6 g (0,5 Mol) Anthranilsäuremethylester in einem Gemisch aus 70 ml Wasser und 300 ml Methanol gelöst und 45 g (0,42 Mol) Natriumcarbonat [Na₂CO₃] zuge­ setzt. Das Reaktionsgemisch wurde unter Rühren beziehungs­ weise Schütteln auf einem Wasserbad bis zur Rückfluß­ temperatur erwärmt, und während 1 Stunde langem Erwärmen unter Rückfluß wurden 94,6 g (0,75 Mol) Dimethylsulfat zugetropft. Nach dem Ende der Zugabe wurde der Ansatz 1 Stunde lang unter Erwärmen zum Sieden unter Rückfluß gerührt beziehungs­ weise geschüttelt, mit 200 ml Benzol verdünnt und auf eine Temperatur von 0°C gebracht. Die ausgefallenen Kristalle wurden abfiltriert, mit 50 ml Benzol gewaschen und analog wie im Beispiel 1 beschrieben aufgearbeitet.

Ausbeute: 57 g N-(Methyl)-anthranilsäuremethylester mit einer Reinheit von 99,5% und einer Ausbeute von 60% der Theorie, bezogen auf den Anthranilsäuremethylester.

Beispiel 3

Zur gleichzeitigen Herstellung von N-(Methyl)-anthra­ nilsäuremethylester und N,N-Di-(methyl)-anthranilsäure­ methylester wurden 151,17 g (1 Mol) Anthranilsäuremethyl­ ester in 400 ml Dioxan gelöst, 400 ml Wasser und 252 g (3 Mol) Natriumbicarbonat [NaHCO₃] zugesetzt sowie während 1 Stunde unter ständigem Rühren beziehungsweise Schütteln bei 60°C 250 g (188 ml, 1,98 Mol) Dimethylsulfat zuge­ tropft. Der Ansatz wurde noch 1 Stunde bei dieser Temperatur gerührt beziehungsweise geschüttelt und dann bei Raum­ temperatur in 3 l Wasser eingegossen. Die wäßrige Emulsion wurde mit 3×500 ml Benzol extrahiert. Die vereinigten Benzolphasen wurden mit 10×200 ml Salzsäure (Verdünnung =1 : 10) behandelt.

Die benzolische Lösung wurde über Natriumsulfat getrocknet und das Benzol wurde abdestilliert. Als Rückstand wurden 85,9 g N-(Methyl)-anthranilsäuremethylester mit einer Reinheit von 99% und einer Ausbeute von 52% der Theorie, bezogen auf den Anthranilsäuremethylester, erhalten.

Die vereinigten wäßrigen Salzsäureextrakte wurden mit 100 ml Benzol extrahiert und der Extrakt wurde als Lösungs­ mittel der ersten Benzolextraktion in dem nächsten Ansatz verwendet. Die Salzsäurelösung wurde mit Natriumcarbonat [Na₂CO₃] bis zum Erreichen eines pH-Wertes von 7 bis 8 neutralisiert und die erhaltene wäßrige Emulsion wurde mit 3×200 ml Benzol extrahiert. Die vereinigten Benzolextrakte wurden über Natriumsulfat getrocknet und durch Destilla­ tion vom Benzol befreit. Als Rückstand wurden 68 g N,N-Di- (methyl)-anthranilsäuremethylester mit einer Reinheit von 95,16% und einer Ausbeute von 38% der Theorie, bezogen auf den Anthranilsäuremethylester, sowie 1,5% N-(Methyl)-anthra­ nilsäuremethylester und 3% Anthranilsäuremethylester, jeweils bezogen auf den Anthranilsäuremethylester, erhalten. Die Gesamtausbeute an den 2 Produkten betrug, 91,5% der Theorie, bezogen auf den Anthranilsäuremethylester.

Claims (11)

1. Verfahren zur Herstellung von reinem N-(Methyl)- anthranilsäuremethylester durch Methylieren von Anthranilsäuremethylester mit Dimethylsulfat oder Methyljodid in einem wasserhaltigen Medium und Extrahieren mit 1 oder mehr organischen Extrak­ tionsmittel(n), Abdestillieren des beziehungsweise der organischen Extraktionsmittel[s] und Iso­ lieren des erhaltenen N-(Methyl)-anthranilsäure­ methylesters sowie gegebenenfalls anschließend Rückgewinnen von Ausgangssubstanz Anthranilsäure­ methylester und/oder Dimethylierungsprodukt, da­ durch gekennzeichnet, daß man das Methylieren des Anthranilsäuremethylesters mit Dimethylsulfat oder Methyljodid in einem wäßrig-organischen Medium als wasserhaltigem Medium durchführt, die erhaltene Reaktionsmischung nach dem Abdestillieren des orga­ nischen Mediumteiles und anschließenden Eingießen in Wasser in an sich bekannter Weise mit 1 oder mehr aromatischen Kohlenwasserstoff(en) und/oder aliphatischen Halogenkohlenwasserstoff(en) mit 1 bis 4 Kohlenstoffatom(en) und/oder aromatischen Halogenkohlenwasserstoff(en) extrahiert und den beziehungsweise die Extrakt(e) mit wäßriger Salz­ säure extrahiert, worauf man nach dem Trocknen das Abdestillieren des beziehungsweise der aromatischen Kohlenwasserstoffe[s] und/oder aliphatischen und/ oder aromatischen Halogenkohlenwasserstoffe[s] aus dem extrahierten Lösungsmittel-Extrakt und Isolieren des gewünschten N-(Methyl)-anthranilsäure­ methylesters vornimmt und gegebenenfalls anschließend das Rückgewinnen der Ausgangssubstanz Anthranil­ säuremethylester und/oder des Dimethylierungs­ produktes aus der wäßrigen Phase durch Neutrali­ sieren und Extrahieren mit Lösungsmittel durch­ führt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als wäßrig-organisches Medium ein solches mit Aceton, Dioxan und/oder 1 oder mehr Alkanol(en) mit 1 bis 3 Kohlenstoffatom(en) als organischem beziehungsweise organischen Lösungsmittel(n) ein­ setzt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß man als Alkanol Methanol einsetzt.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß man als wäßrig-organisches Medium ein solches, in welchem das Gewichtsverhältnis von Wasser zu organischer Flüssigkeit zu 1 : 5 bis 5 : 1 ist, wählt.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß man als aromatische[n] Kohlenwasser­ stoff(e) Benzol, Toluol und/oder [ein] Xylol(e) einsetzt.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß man als aliphatische[n] Halogen­ kohlenwasserstoff(e) [einen] solche[n] mit 1 bis 4 Halogenatom(en) einsetzt.

7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß man als aliphatische[n] Halogen­ kohlenwasserstoff(e) [einen] Chlorkohlenwasserstoff(e) und/oder Fluorchlorkohlenwasserstoff(e) einsetzt.

8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als aliphatische[n] Halogenkohlenwasser­ stoff(e) [einen] solche[n] mit 1 oder 2 Kohlen­ stoffatom(en) einsetzt.

9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß man als aliphatische[n] Halogenkohlen­ wasserstoff(e) Dichlormethan und/oder Tetra­ chlorkohlenstoff einsetzt.

10. Verfahren nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß man als aromatische[n] Halogenkohlen­ wasserstoff Chlorbenzol einsetzt.

11. Verfahren nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß man zum Extrahieren als wäßrige Salz­ säure eine 1- bis 10gew.-%ige einsetzt.