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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines Alpha-Tocopherolacetats
durch Kondensieren von Trimethylhydrochinon und Isophytol in Anwesenheit
eines Katalysatorsystems, das zum einen aus einem Zinkhalogenid
und zum anderen aus einer wässrigen
Brønsted-Säure und
bei Bedarf aus einem elementaren Metall als dritte Komponente besteht,
dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktion in einem polaren, protischen
Lösungsmittel
erfolgt, das extrahierbar oder mischbar mit Wasser ist, nämlich Essigsäure, und
nach der Kondensierung zur Gewinnung von Alpha-Tocopherol eine Phasentrennung
zum Trennen einer wässrigen
Essigsäurekatalysatorphase
stattfindet, wonach die von Wasser getrennte resultierende Produktlösung bei
mäßigen Temperaturen
verestert wird mit Essigsäureanhydrid
in Anwesenheit der restlichen Katalysatorkomponenten, Lewis-Säure/Protonsäure, die
in der Produktphase anwesend sind, und die Lösung der Katalysatoren, die
nach der Aufarbeitung durch wässrige
Extraktion nach dem Kondensieren und Acylieren gewonnen wird, durch
geeignete Methoden regeneriert und als Essigsäurekatalysatorlösung zur Reaktion
zurückgeführt wird.
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TMHQ = Trimethylhydrochinon
Ac2O = Essigsäureanhydrid
AcOH = Essigsäure
LM
= Lösungsmittel
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α-Tocopherol
und seine Derivate sind als Futtermittelzusatzstoffe, Antioxydationsmittel,
Kreislaufanregungsmittel, Mittel zur Reduzierung der Zellalterung
und für
damit verbundene Anwendungen von Bedeutung. Pulvrige Formulierungen
von Alpha-Tocopherolacetat
(Vitamin E-Acetat) mit einem geeigneten Siliciumdioxid sind im Handel
für Futtermittelzusatzanwendungen
bekannt.
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Die hauptsächlich beschriebenen Verfahren
betreffen die Herstellung von α-DL-Tocopherol,
d. h. die nicht veresterte, nicht lagerbeständige, lichtempfindliche Form
von Vitamin E. Gemäß diesen
Verfahren wird Alpha-Tocopherol zunächst durch Kondensieren von
Trimethylhydrochinon mit Isophytol unter Kondensierung von Wasser
hergestellt und in einem separaten Schritt mit stöchiometrischen
Mengen eines Acylierungsmittels verestert, um Vitamin E-Acetat zu
gewinnen. Diese Methode wird im folgenden Schema erläutert:
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Gemäß diesem Stand der Technik
ist das Ausgangsmaterial im Allgemeinen Trimethylhydrochinon (TMHQ),
das mit Isophytol unter Verwendung verschiedener Katalysatorsysteme
reagiert wird. (
US 2 411 969 , Hoffmann
LaRoche; DE 3 203 487, BASF; US 3 708 505, Diamond Shamrock, US
4 239 691, Eastman Kodak; sowie DE-OS 4243464, US 5,523,420, DE-OS
19603142, EP 0 694 541, DE 196 03 142). Die für die Reaktion verwendeten
Katalysatoren sind im Allgemeinen Kombinationen von Lewis-Säuren, insbesondere
Zinkhalogenide, und Protonsäuren,
insbesondere Chlorwasserstoff- oder Bromwasserstoffsäure. Vorteilhafterweise
wird ein Gemisch aus Zinkchlorid und gasförmigem Hydrogenchlorid als
konventionelles Kondensationskatalysatorsystem verwendet, wobei
das Wasser, das im Laufe der Reaktion entsteht, mit dem Lösungsmittel
durch azeotrope Destillation oder als wässrige Säure durch Destillation entfernt
wird. Besonders gute Ausbeuten werden gemäß der
EP 0 100 471 und
DE 26 06 830 durch die Zugabe eines
Amins oder quartären
Ammoniumsalzes als dritte Katalysatorkomponente erzielt. Die
EP 0 850 937 Al beschreibt
auch die zusätzliche
Verwendung eines Amins, insbesondere Tridecylamin (TDA × HCl),
das in seinem protonierten Zustand auch die Form eines quartären Ammoniumsalzes
annehmen kann.
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Nach Abschluss der Reaktion muss
das Produkt acetyliert werden, um das im Handel übliche lagerbeständige Vitamin
E-Acetat zu erhalten.
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Ein Nachteil dieses Verfahrens, das
hinsichtlich der erreichten Ausbeuten äußerst wirtschaftlich ist, ist das
Abwasserproblem, das durch die Verwendung und extraktive Trennung
großer
Zinkchloridmengen entsteht. Die Katalysatorkomponenten werden konventionell
nach dem Kondensieren mit Wasser oder mit einem Gemisch aus Wasser
und Methanol extrahiert. Auf diese Weise kann sowohl das Gemisch
aus Protonsäure/Lewis-Säure als
auch der Phasentransferkatalysator aus der rohen Tocopherolphase
entfernt werden, allerdings kann die rohe Tocopherolphase nach einer
solchen Aufarbeitung nicht mehr bei mäßigen Temperaturen acyliert
werden, da die Anwesenheit eines Katalysators für eine milde, selektive Acylierung
mit Essigsäureanhydrid
erforderlich ist.
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In der angegebenen Patentliteratur
wird die Acylierung mit Essigsäureanhydrid
entweder bei erhöhten Temperaturen
von > 100°C durchgeführt oder
es wird stattdessen wieder ein Katalysator zugegeben. In diesem
Zusammenhang wurden sowohl organische Basen als auch Lewis- oder
Protonsäuren
als Katalysatoren zur Acylierung des rohen Tocopherols beschrieben.
Nach Abschluss der Reaktion müssen
der Katalysator und die gebildete Essigsäure durch Extraktion mit Wasser
und einem geeigneten organischen Extraktionsmittel getrennt werden.
Das Verfahren umfasst demzufolge insgesamt zwei aufwendige Extraktionsschritte,
wenn die Veresterung bei mäßigen Temperaturen
stattfinden soll. Findet die nachfolgende Acetylierung rein thermisch in
Anwesenheit eines Katalysators durch Rückflusskochen mit Essigsäureanhydrid
statt, dann ist eine entsprechende Energiezufuhr erforderlich.
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Diese wässrigen Zinkhalogenidlösungen,
die nach der Extraktion entstehen, können nicht einfach rezirkuliert
werden, da bei der Kondensierung von TMHQ mit Isophytol Wasser aus
der Reaktion, das die Katalysatorlösung deaktiviert, ebenfalls
zusätzlich
zu dem Wasser entsteht, das zur Extraktion nötig ist (cf. Bull. Chem. Soc.
Jpn., 68, (1995), 3569 et seq. und Bull. Chem. Soc. Jpn., 69, (1996),
137, linke Spalte). Versuche zum Rezirkulieren der mit Wasser extrahierten
Zinkhalogenidphase (etwa 20-60 Gew.-% ZnCl2)
und zu ihrer Wiederverwendung zur Kondensation führen zu einem Rückgang der
Reaktionsausbeute und zu einer schlechteren Produktqualität. Die Verdampfung
dieser wässrigen
Katalysatorlösung
zum Regenerieren von pulvrigem Zinkhalogenid schließt die Bearbeitung
komplexer Feststoffe ein und ist nicht wirtschaftlich.
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In der
EP 0 850 937 Al , Baldenius et al., findet
die Reaktion in einem Lösungsmittel
statt, das mit Wasser nicht oder nur geringfügig mischbar ist, die Katalysatorphase
wird mit Wasser nach der Reaktion extrahiert und, nachdem die wässrige Phase
auf etwa 60-90% konzentriert wurde, wird die resultierende Katalysatorlösung zur
Reaktion bei 20-200°C
zurückgeführt. Der
Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, dass das Zinkhalogenidgemisch
bei Raumtemperatur breiig wird und folglich nur mit Spezialpumpen
befördert
werden kann, die für
diesen Zweck vorgesehen sind. Um den Katalysator in flüssiger Form
zu erhalten, muss der Brei auf eine angemessene Temperatur erwärmt werden,
was ebenfalls mit erheblichen Kosten verbunden ist.
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In diesem Verfahren ist es ferner
notwendig, die Protonsäure,
insbesondere Chlorwasserstoffsäure,
im Laufe der Reaktion als eine reine Substanz in Gasform zuzuführen. Das
infolge der Rezirkulation des Katalysatorbreis in das Reaktionssystem
eintretende Wasser und das Wasser, das während der Reaktion entsteht, werden
im Laufe der Reaktion durch azeotrope Destillation ständig entfernt.
Es ist zu bemerken, dass, nachdem 1,5 Mol H2O/Mol
ZnCl2 zugeführt wurden, keine azeotrope
Beseitigung von Wasser stattfinden kann. Größere Wassermengen deaktivieren
den Katalysator jedoch vollständig.
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Ein weiterer wesentlicher Nachteil
besteht darin, dass der Acylierungskatalysator ebenfalls aus der
organischen Phase während
der wässrigen
Extraktion der Katalysatorlösung
entfernt wird. Wird dieses Verfahren angewendet, dann gibt es keine
andere Möglichkeit,
als entweder frischen Katalysator in einem zusätzlichen Schritt zuzugeben
oder stattdessen eine thermische Acylierung durchzuführen, die
mit hohen Energiekosten verbunden ist. Dieser Nachteil führte zu
der von der Erfindung zu lösenden
Aufgabe, eine Katalysator/Lösungsmittelmatrix
bereitzustellen, die es zulässt,
dass sowohl die Kondensierung als auch die Nachacetylierung bei
mäßigen Temperaturen
stattfinden, ohne dass eine kostspielige Zugabe von frischem Katalysator nach
dem Kondensieren nötig
ist.
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Die Auswahl des Lösungsmittels hat eine besondere
Bedeutung, da das Kondensationslösungsmittel auch
die nachfolgende Aufarbeitung und schließlich das Katalysator-Rezirkulationsmedium
festlegt.
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Die Verwendung von Lösungsmitteln,
die Ester enthalten, führt
zu einer weiteren Schwierigkeit aufgrund der Anwesenheit von Wasser
während
der Reaktion, vor allem dann, wenn es wirtschaftlich wesentlich ist,
den Katalysator in der Form einer wässrigen Lösung zu rezirkulieren. Die
Wasserkonzentration und die für die
Kondensierung erforderliche Temperatur und schließlich die
Wahl des Esters bestimmen die Verseifungsgeschwindigkeit. Ester
von kurzkettigen Alkoholen weisen insbesondere eine starke Tendenz
zur Verseifung auf und sind daher nicht geeignete, leicht rezirkulierbare
Lösungsmittel
für die
Kondensationsreaktion. Auf diese Weise führt der als Lösungsmittel
verwendete Ester zu den organischen Säuren und Alkoholen, die in
einem aufwendigen Trennungsverfahren aus dem Produkt entfernt werden
müssen,
oder die sich ansammeln, wenn das Lösungsmittel im Rezirkulationsverfahren
zurückgeführt wird.
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Mit Ausnahme der angegebenen Literatur
wird bei den beschriebenen Verfahren nicht die Aufarbeitung der
in der Reaktion verwendeten Katalysatorlösungen erwähnt.
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Ziel der Erfindung ist es, ein verbessertes
Verfahren zur Herstellung von α-DL-Tocopherolester
bereitzustellen und die in der Reaktion nach der Aufarbeitung erhaltene
Katalysatorphase in einer solchen Weise zu regenerieren, dass sie
sofort zur Reaktion zurückgeführt werden
kann, ohne dass es zu einem Rückgang
der katalytischen Aktivität
kommt. Ziel der Erfindung ist es insbesondere, ein Verfahren bereitzustellen,
mit dem die aktive Katalysatorlösung
in der Form einer leicht zu bearbeitenden, ohne weiteres zu dosierenden
(flüssigen)
Form rezirkuliert werden kann, ohne dass die Wiederverwendung der
Katalysatorlösung
zu einem Rückgang
der Ausbeute und einer Beeinträchtigung
der Produktqualität
führt .
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung
ist es, ein Verfahren bereitzustellen, mit dem sowohl die Kondensierung
als auch die Reaktion mit Essigsäureanhydrid,
das zur Veresterung von in situ erzeugtem Vitamin E erforderlich
ist, um Vitamin E-Acetat zu gewinnen, bei mäßiger Temperatur erfolgen kann,
ohne dass eine wiederholte Zudosierung von Katalysator vor der Kondensierung
und vor der Nachacetylierung notwendig ist und gleichzeitig eine
thermische Nachacetylierung vermieden wird.
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Es ist insbesondere Aufgabe der Erfindung,
ein Verfahren bereitzustellen, bei dem sowohl die Reaktion als auch
die Acetylierung mit Essigsäureanhydrid
bei mäßiger Temperatur
ablaufen, bei dem sowohl die Reaktion als auch die nachfolgende
Acetylierung unter Verwendung des gleichen Katalysatorsystems ablaufen und
bei dem der Katalysator in der Form einer wasserhaltigen Essigsäurelösung rezirkulieren
kann, die bei Raumtemperatur als Flüssigkeit leicht zu handhaben
und pumpen ist, ohne dass es zu irgendeinem Verlust der katalytischen
Aktivität
bei wiederholter Rezirkulation kommt.
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Die oben beschriebenen Probleme werden
dadurch gelöst,
dass ein Katalysatorsystem verwendet wird, das eine wässrige Halogenwasserstoffsäure, ein
Zinkhalogenid und bei Bedarf ein elementares Metall, insbesondere
Zink, umfasst, wobei Essigsäure
als Lösungsmittel
verwendet wird. Die Durchführung
der hochselektiven Reaktion in Essigsäure ermöglicht es, nach erfolgter Kondensierung
das Wasser aus der Reaktion zusammen mit der Mehrheit des Kondensationskatalysators
als essigsaure Phase von der organischen Phase, die das Produkt
enthält,
durch einfache Phasentrennung zu trennen, wobei die aktiven Katalysatorkomponenten
in der organischen Phase in einer ausreichenden Konzentration verbleiben,
damit die nachfolgende Acetylierung mit einem Acylierungsmittel,
insbesondere Essigsäureanhydrid,
effizient und selektiv bei mäßigen Temperaturen
stattfinden kann. Dadurch kann das gleiche Katalysatorsystem ohne
zusätzliche
Zudosierung eines Katalysators für
die Kondensierung und Acylierung verwendet werden, und gleichzeitig
kann die Acylierung bei mäßigen Temperaturen
zwischen 0 und 60°C
stattfinden. Eine wirksame Trennung von Wasser in der essigsauren
Katalysatorphase (Katalysatorphase I und II) hat zur Folge, dass
die Menge des Essigsäureanhydrids,
die zur Herstellung des Vitamin E-Acetats erforderlich ist, reduziert
werden kann, da das Acylierungsmittel in Anwesenheit von Wasser
stöchiometrisch
verbraucht wird.
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In diesem Zusammenhang ermöglicht die
Verwendung von Essigsäure
als Lösungsmittel
Vitamin-E-Acetat-Ausbeuten von > 96%
vor der Destillation, wobei nach der Reaktion ohne Anwesenheit des
Acylierungsmittels nicht unerhebliche Mengen an Vitamin E-Acetat
zusätzlich
zum Hauptprodukt Vitamin E bereits vorliegen. Die Anwesenheit des
Hauptprodukts kann durch In-situ-Veresterung zwischen Vitamin E
und Essigsäure
mit der Bildung von Wasser erklärt
werden, die in Anwesenheit des Kondensationskatalysators stattfindet.
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Durch die Verwendung von Essigsäure als
Lösungsmittel
und Extraktionsmittel für
die Katalysatorlösung
nach der Kondensation kann die Katalysatorlösung in der Form einer leicht
zu handhabenden wässrigen Essigsäurelösung rezirkuliert
werden, die durch einfache Destillation von Essigsäure und
Wasser in einer solchen Weise regeneriert werden kann, dass keine
der katalytisch aktiven Komponenten mit dem Destillat verloren gehen
und die resultierende Katalysatorlösung zur Reaktion zurückgeführt werden
kann, ohne dass es zu einem Aktivitätsverlust kommt. Aufgrund der
nach der Kondensierung stattfindenden Phasentrennung der Tocopherolphase,
die zur wässrigen
Essigsäurekatalysatorphase
führt,
ist es ohne weitere Zugabe von Extraktionsmitteln oder Wasser möglich, eine
rohe Tocopherolphase zu erhalten, die eine ausreichende Konzentration
der Katalysatorkomponenten aufweist, um eine Acylierung bei mäßigen Temperaturen
zu gewährleisten, insbesondere
zwischen 20°C
und 40°C.
Handhabung und Komplexität
der Dosier- und Pumpanlage für
die Katalysatorlösung
werden ferner wesentlich vereinfacht.
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Der Großteil des Katalysators kann
nach der Kondensationsreaktion von der Vitamin E/Vitamin-E-Acetat-Phase durch einfache
Phasentrennung der essigsauren Phase (Katalysatorphase I) getrennt
werden, wobei noch immer eine ausreichende Katalysatorkonzentration
in der organischen Phase verbleibt, um eine sanfte, hochselektive
Nachacetylierung bei mäßigen Temperaturen
zu gestatten. Nach der Acetylierung werden Katalysatorrückstände aus
der Vitamin-E-Acetat-Phase durch wässrige Extraktion entfernt,
und die resultierende wässrige
Katalysatorphase (Katalysatorphase II) wird mit der Katalysatorphase
I, die nach der Kondensierung erhalten wurde, kombiniert. Diese
Katalysatorphasen sind äußerst leicht
durch eine Trennung durch Destillation eines Gemischs aus Essigsäure und
Wasser aufzuarbeiten, ohne dass die aktiven Katalysatorkomponenten
in dem Destillat mitgeführt
werden. Es bleibt eine wässrige,
konzentrierte Essigsäurekatalysatorlösung (rezirkulierte
Katalysatorlösung
III) zurück,
die für
die Kondensierung wiederverwendet werden kann.
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Diese Katalysatorlösung ist
auch bei Raumtemperatur flüssig
und stellt bei mäßigen Temperaturen eine
leicht zu handhabende und zu dosierende Formulierung des aktiven
Katalysators dar.
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Unser Verfahren kann zum Beispiel
durch das folgende vereinfachte Ablaufdiagramm veranschaulicht werden:
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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein Verfahren zur Herstellung eines Alpha-Tocopherolacetats durch Kondensieren
von Trimethylhydrochinon (TMHQ) und Isophytol (IP) bei mäßigen Temperaturen
in Anwesenheit eines Katalysatorsystems, umfassend ein Zinkhalogenid
und eine Protonsäure
und bei Bedarf ein elementares Metall, insbesondere Zink, in Essigsäure als
Lösungsmittel,
wobei das nach dem Kondensieren erhaltene Gemisch aus Tocopherol/Tocopherolacetat
nach der Kondensationsreaktion bei mäßigen Temperaturen in Anwesenheit
des Kondensationskatalysators nachacetyliert wird, der in der organischen
Phase in ausreichender Konzentration nach der Trennung der Essigsäurekatalysatorphase
nach der Kondensierung verbleibt, wobei eine wässrige Essigsäurekatalysatorlösung regeneriert
und rezirkuliert wird. Im Spezielleren betrifft die Erfindung ein
Verfahren zur Herstellung eines α-Tocopherolacetats
in einem Rezirkulationsverfahren durch Kondensieren von Trimethylhydrochinon
und Isophytol in Anwesenheit eines Katalysatorsystems, umfassend ZnXa
und HY (X = Halogenid, Hydroxid, Oxid; Y = Anion einer Brønsted-Säure) und
bei Bedarf ein elementares Metall in einem Essigsäure/Wasser-Gemisch, extrahierbar
oder mischbar mit Wasser, dadurch gekennzeichnet, dass
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- i) das zuerst erhaltene α-Tocopherol
von der Essigsäurekatalysatorphase
(Katalysatorphase I) getrennt und mit Essigsäureanhydrid verestert wird,
um α-Tocopherolacetat
zu gewinnen;
- ii) nach der Acetylierung Katalysatorreste aus der α-Tocopherolacetatphase
durch Extraktion mit Wasser und optional mit einem Hilfslösungsmittel
entfernt werden;
- iii) die resultierende wässrige
Essigsäurephase,
die die Katalysatorkomponenten enthält (Katalysatorphase II), mit
der Katalysatorphase I kombiniert wird;
- iv) diese kombinierten Katalysatorphasen durch eine Trennung
von Essigsäure
und Wasser aufgearbeitet werden; und
- v) die restliche konzentrierte Katalysatorlösung (recycelte Katalysatorlösung III)
für die
Kondensierung wiederverwendet werden kann.
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Der verwendete Zinkhalogenidkatalysator
umfasst insbesondere die Chloride und Bromide, sowie Gemische dieser
Komponenten. Die grundlegenden Chloride und Bromide von Zink, d.
h. die entsprechenden Oxy- und Hydroxyhalogenide, stellen ebenfalls
aktive Katalysatoren des erfindungsgemäßen Verfahrens dar.
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Die Kondensierung der aromatischen
Struktureinheit TMHQ mit Isophytol in Anwesenheit eines Katalysatorsystems,
umfassend ZnX2 und Hy (X = Halogenid, Hydroxid,
Oxid; Y Anion einer Brønsted-Säure) und bei
Bedarf ein elementares Metall, insbesondere Zink, das als dritte
Katalysatorkomponente zugegeben wird, ergibt gute Ausbeuten, wenn
die Reaktion im Allgemeinen in einem protischen Lösungsmittel
erfolgt, das extrahierbar oder mischbar mit Wasser ist, nämlich Essigsäure, und
die zur Kondensierung und nachfolgenden Acetylierung verwendete
Katalysatorlösung
wird in der Form einer wässrigen
Essigsäurelösung von
ZnX2 und HY der Reaktion zugeführt, wobei
die Katalysatorlösung
typischerweise einen Zinkhalogenidgehalt von etwa 50-90 Gew.-%,
1-10 Gew.-% Hy, 1-30 Gew.-% Wasser und 1-30 Gew.-% Essigsäure hat.
Das Molverhältnis zwischen
der aktiven Zinkhalogenidkomponente und Wasser beträgt etwa
1 : 4, das Molverhältnis
zwischen Zinkhalogenid und Essigsäure liegt zwischen 1 : 10 und
10 : 1.
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Die Reaktion der als Edukt verwendeten
Komponenten erzielt in Essigsäure
ausgezeichnete Ausbeuten. Gegenüber
den Estern, die konventionell als Lösungsmittel für die Kondensierung
verwendet werden, hat Essigsäure
den Vorteil, dass sie unter den Reaktionsbedingungen inert ist,
wohingegen entsprechende konventionelle Ester dazu neigen, in Anwesenheit
der Säurekatalysatoren
und Wasser zu hydrolysieren, und dass ein Gemisch aus Vitamin E
und Vitamin E-Acetat im Kondensationsstadium bereits enthalten ist,
so dass die Acylierungsmittelmenge in der nachfolgenden Nachacetylierung
reduziert werden kann, dass wässrige
Essigsäure
zum Extrahieren des Säurekatalysators
und zum Entfernen des Kondenswassers mit der Katalysatorphase I
geeignet ist, und dass Essigsäure
gleichzeitig als Lösungsmittel
für die
Reaktion und als Lösungsmittelmedium
für das
aktive Katalysatorsystem verwendet werden kann, wobei selbst dann,
wenn die regenerierte Katalysatorphase kontinuierlich rezirkuliert
wird, mit substöchiometrischer
Ergänzung
der Komponente HY kein Verlust der katalytischen Aktivität beobachtet
wird, was sich wiederum als beständig
hohe Selektivitäten und
Ausbeuten manifestiert.
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Wird das Verfahren diskontinuierlich
durchgeführt,
dann kann die als Lösungsmittel
verwendete Essigsäure
für jede
Charge frisch zugegeben werden. Bei einer bevorzugten Variante wird
die Essigsäure,
die in einer ersten Charge als Sekundärprodukt nach der Acetylierung
mit Essigsäureanhydrid
gewonnen wird, als Lösungsmittel
verwendet. Die Essigsäurekonzentration
kann relativ zum zugeführten
TMHQ etwa 10-300 Gew.-% betragen, wobei die besten Resultate konventionell
mit 50 bis 150 Gew.-% Essigsäure
relativ zu TMHQ erreicht werden.
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Die Wassermenge kann innerhalb großer Bereiche
variieren und wird zur Erzielung guter Ergebnisse im Allgemeinen
auf eine Konzentration im Reaktionsgemisch von 10-2-400
Mol-% relativ zu TMHQ eingestellt, wobei ein Molverhältnis zwischen
TMHQ und Wasser von 4 bis 0,5 (400 Mol-% bis 25 Mol-%) bevorzugt
wird. Die Wassermenge kann dadurch erhalten werden, dass die Konzentration
des Wassers, das der Reaktion in der rezirkulierten Katalysatorlösung III
zugeführt
wird, und die frisch ergänzte,
wässrige
HY (Katalysator/Protonsäure)
zusammen zugegeben werden. Die Wasserkonzentration im Reaktionsgemisch
wird im Wesentlichen durch den Wassergehalt der rezirkulierten Katalysatorphase
bestimmt.
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Die Kondensationsreaktion wird in
Anwesenheit der Katalysatorkomponenten ZnX2/HY
und bei Bedarf eines elementaren Metalls in Essigsäure als
Lösungsmittel
bei Temperaturen zwischen 0°C
und 150°C
durchgeführt,
wobei die besten Ergebnisse innerhalb eines Temperaturbereichs von
40°C bis
120°C erreicht
werden. Die nachfolgende Acetylierung wird in Anwesenheit der Katalysatorkomponenten
ZnX2/HY und bei Bedarf eines elementaren
Metalls bei Temperaturen zwischen 0°C und 100°C durchgeführt, wobei die besten Ergebnisse
zwischen 0 und 40°C
erreicht werden.
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Der bekannten Patentliteratur zufolge
sind geeignete Lewis-Säuren
Zinksalze, insbesondere Halogenide wie Zinkchlorid und Zinkbromid,
wobei diese Terminologie auch die entsprechenden Hydroxide einschließt, die
unter Reaktionsbedingungen entstehen. Die Menge der verwendeten
Lewis-Säuren
liegt relativ zum zugeführten
TMHQ bei 10 Mol-% bis 200 Mol-%, insbesondere bei 20 Mol-% bis 50
Mol-%. Beim Rezirkulieren der regenerierten Katalysatorlösungen wird
die Lewis-Säure-Konzentration
im Wesentlichen durch den Lewis-Säure-Gehalt der wässrigen
Essigsäure-Rezirkulationslösung festgelegt.
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Die Lewis-Säure braucht nicht als gekaufte
Komponente in die Reaktion eingebracht zu werden, sondern kann stattdessen
in situ produziert werden, indem angemessene Mengen von Halogenwasserstoffsäure mit
dem entsprechenden Metall, nämlich
Zink, vermischt werden. Nach dem Regenerieren der Katalysatorlösung kann
fast das gesamte entsprechende Zinkhalogenid wieder nachgewiesen
werden, wobei eventuell fehlende Mengen durch Ergänzen des
elementaren Metalls und einer wässrigen
Halogenwasserstoffsäure
bis zur gewünschten
Konzentration ausgeglichen werden.
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Der Patentliteratur zufolge sind
verwendbare Protonsäuren
Mineralsäuren,
insbesondere Halogenwasserstoffsäuren
in konzentrierter Form oder in der Form wässriger Lösungen davon. Gute Ergebnisse
werden vor allem dann erreicht, wenn Hydrogenchlorid und Hydrogenbromid
verwendet wird, insbesondere in der Form konzentrierter wässriger
Lösungen
davon. Schwefelsäuren,
Schwefelsäure/SO3-Gemische mit verschiedenen SO3-Konzentrationen und
Supersäuren
mit einem H0-Wert von weniger als oder gleich
-11,9, wie z. B. Perfluoralkansäuren,
oder Gemische aus Borsäure
und Oxalsäure
können
allerdings auch als Säuren
verwendet werden. Die Menge der verwendeten Protonsäuren liegt
relativ zum zugeführten
TMHQ bei 0,01 Mol-% bis 100 Mol-%, insbesondere bei 5 Mol-% bis
50 Mol-%. Es wird bevorzugt, konzentrierte Lösungen von Chlorwasserstoffsäure und
Hydrogenbromid zu verwenden.
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Beim Rezirkulieren der regenerierten
Katalysatorlösungen
wird die Protonsäurenkonzentration
im Wesentlichen durch den Protonsäurengehalt der wässrigen
Essigsäure-Rezirkulationslösung festgelegt.
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Die Zugabesequenz von Edukt und Katalysator
ist prinzipiell nebensächlich
(dies trifft nicht auf IP zu, das zum Schluss zum Gemisch der anderen
Komponenten gegeben wird) und wird in der folgenden Beschreibung
beispielhaft erläutert.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung
wird beim Verfahrensbeginn die als Lösungsmittel verwendete Essigsäure (zum
Beispiel von der vorausgehenden Charge der Vitamin-E-Acetat-Produktion
nach der Acylierung mit Essigsäureanhydrid
oder als frisches Lösungsmittel)
zuerst zugeführt,
und die Katalysatorkomponenten, die wässrige Halogenwasserstoffsäure und
das entsprechende Zinkhalogenid und bei Bedarf elementares Zink
werden darin gelöst.
Die aromatische Struktureinheit TMHQ wird dieser Lösung zugegeben.
Die resultierende Suspension wird auf die Reaktionstemperatur eingestellt.
Isophytol, optional als Essigsäurelösung, wird
diesem Gemisch über
einen Zeitraum von 2-4 Stunden zudosiert. Nach Abschluss der Reaktion
wird das Reaktionsgemisch auf Raumtemperatur abgekühlt, wobei
zwei definierte Phasen gebildet werden, die Katalysatorphase (Katalysatorphase
I) und die Produktphase (Produktphase I).
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Die untere schwere Phase enthält Vitamin
E/Vitamin E-Acetat
als Sekundärprodukt
und besteht in erster Linie aus einer wässrigen Essigsäurelösung der
Katalysatorkomponenten. Der Anteil der Produktkomponenten (Vitamin
E und Vitamin E-Acetat) in der Katalysatorphase I beträgt etwa
0,1 bis 5 Mol-%, konventionell 0,5 bis 2 Mol-% der Gesamtmenge des
erzeugten Produkts. Die in der Katalysatorphase vorliegenden Produktfraktionen
können
durch einfache Extraktion mit einem geeigneten Lösungsmittel wiedergewonnen
und dann mit der oberen Produktphase kombiniert werden. Wird das
Verfahren diskontinuierlich durchgeführt, dann kann auch einfach
ein nichtpolares Lösungsmittel
mit einem erhöhten
Lösungsvermögen für Vitamin
E und Vitamin E-Acetat, insbesondere ein Alkan, ein aromatisches
Lösungsmittel
oder ein entsprechender Ester zugegeben werden. Durch einfaches
Verrühren
mit solchen Lösungsmitteln
kann der Gehalt an Vitamin E/Vitamin-E-Acetat in der Katalysatorphase
I auf ein solches Maß reduziert
werden, dass nur Spuren zurückbleiben und
es zu keinen nennenswerten Ausbeuteverlusten kommt.
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Die obere Phase (Produktphase I)
enthält
Rückstände der
Katalysatorkomponenten ZnX2 und HY und, zusammen
mit dem Extraktionsmittel, ein Gemisch aus Vitamin E und Vitamin
E-Acetat als Hauptbestandteil. Je
nach der Art und Weise, in der die Reaktion stattfindet, liegt das
Verhältnis
zwischen Vitamin E und Vitamin E-Acetat zwischen 10 : 1 und 1 :
1, wobei das nach der Kondensierung erhaltene Verhältnis konventionell
zwischen 5 : 1 und 2 : 1 liegt. Als Hauptbestimmungsparameter für das Verhältnis zwischen
Vitamin E und Vitamin E-Acetat können
die Konzentration des Wassers in der Reaktionslösung und die Reaktionstemperatur,
insbesondere die Art und Weise, in der die Reaktion durchgeführt wird,
genannt werden, da der Anteil von E-Acetat zunimmt, wenn Wasser azeotrop
aus dem System entfernt wird.
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Die Katalysatormenge, die in der
oberen Produktphase zurückbleibt,
reicht zur Acetylierung der nicht veresterten Menge des Vitamins
E, das zusammen mit dem Vitamin E-Acetat vorliegt, bei mäßigen Temperaturen
aus.
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Nach der Phasentrennung der Katalysatorphase
I von der Produktphase I wird die Fraktion der Produktkomponenten,
die etwa 0,1–5
Mol-% der Gesamtmenge des erzeugten Produkts ausmacht, durch Extraktion
aus der Katalysatorphase entfernt. Als Extraktionsmittel können an
dieser Stelle alle geeigneten Lösungsmittel
verwendet werden, die mit der Katalysatorphase nicht oder nur geringfügig vermischbar
sind, insbesondere aliphatische, cycloaliphatische oder aromatische
Lösungsmittel.
Als Beispiele sind an dieser Stelle Pentan, Hexan, Heptan, Octan,
Nonan, Decalin, Ligroin, Petroleumether, Cyclohexan, Benzol, Toluol,
Xylol oder auch halogenierte Derivate des Lösungsmittels zu erwähnen. Andere übliche Lösungsmittel
wie Ester, insbesondere Carbonatester und aliphatische Carbonsäureester,
und aliphatische Alkohole, zusammen mit Gemischen der angegebenen
Gruppen von Lösungsmitteln,
sind für
diese Extraktion ebenfalls geeignet.
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Die Extraktion geht selbst mit geringen
Mengen des aliphatischen Extraktionsmittels wirksam vonstatten,
wobei die Menge des Extraktionsmittels zwischen 10 Gew.-% und 200
Gew.-% relativ zu der zu extrahierenden Katalysatorphase I variieren
kann.
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Die Extraktionsphase, die im Wesentlichen
aus Vitamin E/Vitamin E-Acetat und dem Extraktionsmittel besteht,
wird mit der Produktphase I kombiniert, so dass eine kombinierte
Phase, die Produktphase II, entsteht, die zusätzlich aus der Produktphase
I besteht, die den Großteil
des erzeugten Vitamin E und Vitamin E-Acetats enthält.
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Diese Phase enthält 95-99,1% der Gesamtmenge
des nach der Kondensationsreaktion erzeugten Vitamin E + Vitamin
E-Acetats und des
Extrakts aus der Katalysatorphase I, das 0,1–5% der Gesamtmenge des erzeugten
Vitamin E und Vitamin E-Acetats enthält.
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Wie bereits erwähnt, kann der Produktgehalt
in der Katalysatorphase I auch ohne Extraktion auf < 0,1 Gew.-% reduziert
werden, indem einfach eine angemessene Menge eines wasserunlöslichen
Lösungsmittels zugegeben
wird, das mit der Katalysatorphase nicht vermischbar ist. Die Produktphase
I, die ein Gemisch aus Vitamin E und Vitamin E-Acetat enthält, wird
dann bei mäßigen Temperaturen
durch eine Reaktion mit dem Acylierungsmittel zur Reaktion gebracht.
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Auf diese Weise kann praktisch das
gesamte Wasser aus der nach der Phasentrennung gewonnenen Produktphase
I entfernt werden, das die nachfolgende Acylierung stören würde, indem
es einen zusätzlichen Verbrauch
von Essigsäureanhydrid
bewirken würde.
Die Acylierung findet dann auf einfache Art und Weise in dem wasserunlöslichen,
hydrophoben Lösungsmittel
statt, ohne dass es zu einer wesentlichen Beeinträchtigung
der Selektivität
oder Reaktionsgeschwindigkeit kommt. Das Volumenverhältnis zwischen
dem wasserunlöslichen
Lösungsmittel
und der Produktphase I kann innerhalb großer Bereiche variiert werden,
wobei das Verhältnis
je nach der Beschaffenheit des verwendeten Lösungsmittels im Allgemeinen
0,5 zu 5 beträgt.
Gute Ergebnisse werden zum Beispiel durch die Verwendung aliphatischer
Kohlenwasserstoffe wie Hexan oder Heptan oder mit aromatischen Kohlenwasserstoffen
wie Toluol erreicht.
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Die Nachacetylierung kann diskontinuierlich
oder kontinuierlich durchgeführt
werden, wobei die Produktphase I aus Essigsäure, dem Extraktionsmittel,
Vitamin E und Vitamin E-Acetat besteht. Die in der zu acylierenden
Phase vorliegende restliche Wasserkonzentration wird bei Bedarf
durch die Zugabe eines angemessenen Überschusses an Essigsäureanhydrid
beseitigt, wobei Essigsäure
entsteht, die in jedem Fall von Anfang an im Reaktionssystem vorhanden
ist. In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird die Produktphase
I mit Essigsäureanhydrid
kombiniert, wobei die Reaktion selbst bei Raumtemperatur durch die
Anwesenheit des Protonsäure/Lewis-Säure-Katalysatorsystems
wirksam katalysiert wird. Je nach der Art und Weise, in der die Reaktion
durchgeführt
wird, und der Konzentration der Katalysatorkomponente kann die Reaktion
innerhalb eines Temperaturbereichs zwischen -20°C und 100°C, vorzugsweise zwischen 0°C und 60°C, ablaufen,
wobei Raumtemperatur besonders bevorzugt wird.
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Nachdem die Reaktion abgeschlossen
ist, wird die Produktphase II erhalten, die nun Vitamin E in einer Konzentration
von nur < 1% relativ
zum Vitamin E-Acetat enthält.
Diese Produktphase wird in einem nachfolgenden Schritt durch Katalysatorextraktion
mit Wasser und bei Bedarf mit einem Hilfslösungsmittel, insbesondere Methanol
oder Ethanol, aufgearbeitet, wobei ein Lösungsmittel, das mit Wasser
nicht oder nur geringfügig vermischbar
ist, gleichzeitig verwendet werden kann, um eine Phasentrennung
zu unterstützen,
um eventuelle Produktrückstände aus
der so erhaltenen wässrigen
Essigsäurekatalysatorphase
II zu entfernen. Wenn das wasserunlösliche Lösungsmittel bereits vor der
ersten Phasentrennung zugegeben wurde (Produktion von Katalysator
und Produktphase I), dann braucht an dieser Stelle kein zusätzliches
Lösungsmittel
zugegeben zu werden und die Katalysatorrückstände werden einfach mit Wasser
oder einem Wasser/Hilfslösungsmittel-Gemisch
extrahiert. Die Menge des wässrigen
Extraktionsmediums, das im einfachsten Fall Wasser ist, kann innerhalb
größer Bereiche
variiert werden und hängt
besonders von der Beschaffenheit der verwendeten Lewis-Säure und
dem gewünschten
Extraktionsgrad ab. Gute Ergebnisse werden erzielt, wenn die Produktphase zwei-
bis dreimal mit 1 bis 10 Vol.-% Wasser gewaschen wird. Die Art und
Weise, in der diese Extraktion durchgeführt wird, ist relativ unwesentlich;
sie kann kontinuierlich als Gegenstromextraktion stattfinden.
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Im einfachsten Fall wird die Produktphase
II durch aufeinander folgendes Verrühren mit angemessenen Mengen
von Wasser oder wässriger
Alkohollösung
extrahiert.
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Für
die Auswahl des Extraktionsmittels für die wässrige Katalysatorphase II
gelten dieselben Kriterien, die bereits oben für die Extraktion von Katalysatorphase
I angegeben wurden. Es wird bevorzugt, die Extraktion der Katalysatorphase
I und die Extraktion der Katalysatorphase II im gleichen Extraktionsmittel
durchzuführen.
Es ist besonders vorteilhaft, diese Trennung von Produkt (Vitamin
E-Acetat) und Katalysator (ZnX2/HY) als
(optionale) Mehrstufen-Gegenstromextraktion durchzuführen.
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Nach der Extraktion der Produktphase
II mit Wasser und bei Bedarf mit einem Hilfslösungsmittel wie Methanol oder
Ethanol wird eine wässrige
Essigsäurephase
erhalten, die die Katalysatorkomponenten enthält, Katalysatorphase II. Diese
Katalysatorphase II, die die Acylierungskatalysatoren enthält, wird
mit der Katalysatorphase I kombiniert, die nach dem Kondensieren
erhalten wurde. Es wird eine wässrige
Essigsäurekatalysatorphase
erhalten, die die gesamte Menge der aktiven Katalysatorkomponenten
ZnX2 und einen großen Teil der aktiven Katalysatorkomponente
HY enthält.
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Diese Katalysatorphase wird durch
eine angemessene Verarbeitung in einer solchen Weise behandelt,
dass eine Phase erhalten wird, die die Katalysatorkomponenten enthält, Katalysatorphase
III, die, nachdem die teilweise verbrauchte Komponente HY ergänzt wurde,
zur Kondensierung der Bausteine TMHQ und Isophytol wiederverwendet
werden kann. Die Katalysatorregeneration umfasst im Wesentlichen
eine teilweise Beseitigung von Essigsäure und/oder Wasser, wobei
die Katalysatorkomponenten ZnX2 und HY im
Wesentlichen in einer konzentrierten Wasser/Essigsäurelösung bleiben.
Im einfachsten Fall werden die kombinierten Katalysatorphasen I
und II für
diesen Zweck destilliert, wobei Wasser und Essigsäure als
Destillat erhalten werden, ohne dass HY in der Form einer konzentrierten,
wässrigen
Lösung
im Destillat mitgeführt
wird.
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Die Destillation und zugehörige Regeneration
der Katalysatorphase werden bei einem Druck von 0,1 Torr bis 760
Torr durchgeführt.
Die Regeneration der kombinierten Katalysatorphasen I und II durch
Destillation wird in Abhängigkeit
von dem festgelegten Druck innerhalb eines Temperaturbereichs von
20°C bis
200°C durchgeführt. Die
Möglichkeit
der Katalysatorregeneration bei reduziertem Druck und entsprechenden
mäßigen Temperaturen
bietet zusätzliche
Vorteile hinsichtlich der Auswahl der Materialien für die verwendete
Vorrichtung. In einer anderen erfindungsgemäßen Variante wird die Katalysatorregeneration
durch Verdampfen der kombinierten Katalysatorphasan I und II durchgeführt, so
dass auch ein Teil von HY zusammen mit dem Wasser und der Essigsäure durch
Destillation entfernt wird. Die resultierende Katalysatorphase III
muss dann mit einer angemessenen Konzentration von HY ausgeglichen
werden, um eine komplette katalytische Aktivität beizubehalten.
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Abgesehen von den beschriebenen Destillationsmethoden
kann die kombinierte Katalysatorphase auch durch alternative Methoden
regeneriert werden, insbesondere durch Trennen von Wasser und/oder
Essigsäure
mit einer geeigneten Membran. Dieser Variante zufolge wird die aktive
Katalysatorlösung
durch selektive Beseitigung von Essigsäure und/oder Wasser konzentriert,
wobei wieder eine Katalysatorlösung
III zurückbleibt,
die, wie oben erwähnt,
die aktiven Katalysatorkomponenten zusammen mit der Essigsäure/Wasser-Konzentration
enthält.
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Selbst nach einem wiederholten Rezirkulieren
haben die mit den beschriebenen Verfahren gewonnenen Katalysatorlösungen III
eine ausreichend niedrige Viskosität innerhalb eines Temperaturbereichs
von 0°C bis
200°C, um
im flüssigen
Zustand mit geeigneten Pumpen befördert zu werden, ohne dass
die Katalysatorkomponenten kristallisieren, was mit zusätzlichen
Rezirkulationsmaßnahmen
verbunden ist. Die Viskositätszunahme
der regenerierten Katalysatorlösung,
die mit der Zunahme der Anzahl cyclischer Komponenten beobachtet
wird, kann einfach durch Zugabe von wenigstens einem Teil des Kondensationslösungsmittels,
der Essigsäure,
zur regenerierten Katalysatorphase behoben werden. Die Essigsäure, die
in diesem Fall als Verdünnungs-
und Lösungsmittel
verwendet wird, kann im Laufe der Regeneration der kombinierten
Katalysatorphasen I und II während
der Destillation auch direkt zugegeben werden. In diesem Verfahren
wird im Wesentlichen eine praktisch wasserfreie Essigsäurelösung des
Katalysatorsystems rezirkuliert.
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Die erfindungsgemäße Kondensierung von TMHQ mit
Isophytol in Essigsäure
als Lösungsmittel
und das beschriebene Verfahren zur Regeneration der Katalysatorlösung als
wässrige
Katalysatorlösung,
die Essigsäure
und ZnX2/HY enthält,
stellen ein einfaches, wirksames Verfahren zur Herstellung von Vitamin
E-Acetat dar, das eine konstante katalytische Aktivität des Katalysators
zulässt,
der ohne oder mit einer geringfügigen
Ergänzung
der Katalysatorkomponente HY verwendet wird.
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Durch die Produktion von Vitamin
E-Acetat auf der Basis von TMHQ und Isophytol gemäß der Erfindung
konnte nachweislich eine Lösungsmittel/Katalysator-Matrix
gefunden werden, die es unter Verwendung eines wasserlöslichen,
wasserextrahierbaren Lösungsmittels,
nämlich
Essigsäure,
ermöglicht,
eine selektive Produktbildung nach der Kondensierung zu erreichen
und außerdem
eine Trennung des Kondensationskatalysators von der resultierenden
Produktphase, die aus Vitamin E/Vitamin E-Acetat und Essigsäure besteht,
zu erreichen. Nachdem der Katalysator von der Vitamin E/Vitamin-E-Acetat-Phase
getrennt wurde, wird eine ausreichende Katalysatorkonzentration
für die
nachfolgende Acylierung mit Essigsäureanhydrid bei mäßigen Temperaturen
bereitgestellt, während
der Gehalt an Wasser, das eine Acylierung stört, gleichzeitig verringert
wird. Nach der Acylierung zur Gewinnung des Produkts, Vitamin E-Acetat, wird die
Katalysatorphase mit einem geeigneten wässrigen Extraktionsmittel extrahiert,
und durch Regenerieren der resultierenden Katalysatorphase mit der
Beseitigung von Wasser/Essigsäure
wird eine aktive Katalysatorphase III erhalten, die bei mäßigen Temperaturen
leicht zu handhaben ist und die als Katalysatorlösung wiederholt verwendet werden
kann, ohne dass es zu Aktivitätsverlusten
kommt.
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Die folgenden Beispiele veranschaulichen
das erfindungsgemäße Verfahren.
Der Gehalt der Gemische, die nach dem Kondensieren erhalten wurden,
und der Gehalt der Produkte wurden durch Vergleichsanalysen der
Produkte relativ zu handelsüblichen
Präparaten
quantifiziert (Fluka: 98,5% Vitamin E-Acetat).
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TMHQ = Trimethylhydrochinon
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IP = Isophytol
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TMHQ-DA = Trimethylhydrochinondiester
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Beispiele
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Beispiele 1 bis 4:
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112,6 g ZnBr2,
300 ml (315 g) Eisessig und 12,64 g konzentrierte Bromwasserstoffsäure (48
Gew.-%) werden zunächst
in einen 2-L-Vierhalskolben gegeben; anschließend werden 194,1 g TMHQ (1,276
Mol) damit verrührt.
Nach einer kurzen Spülung
des Systems mit Stickstoff bei Raumtemperatur wird die Temperatur
innerhalb von 10 Minuten auf 80°C
angehoben. 395 g Isophytol (1,31 Mol) werden dann innerhalb von
2 Stunden bei 80°C
zugegeben, wonach ein einstündiger
Rührvorgang
bei 80°C
folgt.
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Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur werden
900 ml n-Hexan zugegeben
und die Produktphase I wird von der Katalysatorphase I getrennt.
Anschließend
wird eine zumindest stöchiometrische
Menge Essigsäureanhydrid
innerhalb von 30 Minuten in einer solchen Weise zur Produktphase
I gegeben, dass die Reaktionstemperatur nicht 25°C übersteigt, wonach man die Reaktion
weitere 15 Minuten lang fortsetzen lässt.
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Anschließend werden 350 ml n-Hexan
und 250 ml Wasser zur Reaktionslösung
gegeben, und das Gemisch wird etwa 10 Minuten lang kräftig gerührt. Die
Emulsion wird in einem Trenntrichter getrennt und die organische
Phase zweimal mit 50 ml Wasser gewaschen.
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Die resultierende Produktphase IV
wird in einem Rotationsverdampfer bei 60°C und 1 mbar auf Gewichtskonstanz
verdampft. Das wiedergewonnene n-Hexan kann für nachfolgende Extraktionen
wiederverwendet werden. Nachdem das Lösungsmittel in einem Rotationsverdampfer
entfernt wurde, werden 615,7 g eines gelben Öls mit einem Gehalt von 95,2%
gemäß einer
quantitativen HPLC-Analyse erhalten. Die Ausbeute liegt demzufolge
bei 97,2% relativ zu TMHQ.
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Die beiden wasserhaltigen Essigsäureextrakte
(Katalysatorphase III) werden mit der Katalysatorphase II kombiniert
und durch einfache Destillation mit einem Liebig-Kühler mit
einem Destillieraufsatz nach Claisen auf eine untere Temperatur
von 146°C
verdampft.
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Folglich wird ein Rest von 154,4
g (violette Lösung)
erhalten, der sich dadurch unterscheidet, dass er bei Raumtemperatur
ohne weiteres gepumpt und bearbeitet werden kann. Selbst nach einer
längeren
Lagerung bei Raumtemperatur wird keine Verfestigung der Lösung beobachtet.
Das Bodenprodukt hat die folgende Zusammensetzung:
| 71,3% | ZnBr2 |
| 3,6% | HBr |
| 17,9% | Wasser |
| 5% | AcOH |
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Das Destillat aus der Katalysatorrezirkulation
enthält
kein HBr. Nach einer Ergänzung
von fehlender Konzentration der aktiven Katalysatorkomponenten wird
diese Katalysatorlösung
dreimal rezirkuliert, wobei kein Rückgang der Katalysatoraktivität beobachtet
wird. Es werden nacheinander die folgenden Ausbeuten von Vitamin
E-Acetat relativ zu TMHQ erhalten.
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2. Beispiel: 1. Rezirkulation: 97,0
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3. Beispiel: 2. Rezirkulation: 96,8
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4. Beispiel: 3. Rezirkulation: 97,5
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Beispiele 5-8:
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Das 1. Beispiel wird wiederholt (=
Beispiel 5), und der resultierende Rest wird mit den in der Tabelle angegebenen
Mengen von ZnBr2, HBr und Essigsäure bereitgestellt.
10 Gew.-% der in jedem Fall erhaltenen Katalysatorlösung werden
für eine
komplette Quantifizierung der Zusammensetzung für analytische Zwecke entfernt
und durch frische Katalysatorkomponenten ersetzt.
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Beispiele 9-10:
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Die folgenden Beispiele demonstrieren,
dass anstelle von Zinkbromid auch ein Gemisch aus wässrigem
HBr und elementarem Zink als Katalysatorsystem verwendet werden
kann, das in situ die zur selektiven Katalyse benötigte Zinkbromidkonzentration
bereitstellt. Beim Rezirkulieren der Katalysatorlösung werden eventuelle
Verluste von Zinkbromid, die infolge der ausgewählten Abgabegeschwindigkeit
auftreten, durch die Zugabe von Zink und HBr zu Beginn des neuen
Zyklus ausgeglichen. Im 9. Beispiel wird wie im 1. Beispiel zunächst Zinkbromid
verwendet, wobei beim Rezirkulieren der Katalysatorlösung aus
Test 9 eine Ergänzung nur
mit Zn und HBr erfolgt.
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Im 10. Beispiel werden 1,32 g Zn
(20 mmol; 1,6 Mol-% relativ zu TMHQ) zugegeben. Die Katalysatorkomponenten
werden im Katalysatorphase-III-Schritt vor der Destillation ergänzt, um
den Wassergehalt anzupassen.
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