DE69207679T2

DE69207679T2 - Herstellung von 2-Hydroxyarylaldehyden

Info

Publication number: DE69207679T2
Application number: DE69207679T
Authority: DE
Inventors: Daniel Levin
Original assignee: Zeneca Ltd
Current assignee: Avecia Ltd
Priority date: 1991-08-23
Filing date: 1992-08-11
Publication date: 1996-05-30
Anticipated expiration: 2012-08-12
Also published as: IN185994B; FI102271B1; CN1035813C; HU210299B; FI923757A; ES2082378T3; JP3373228B2; NO923299L; DE69207679D1; RO112352B1; CA2076235C; CA2076235A1; FI102271B; JPH05194304A; CN1073934A; HUT61717A; IE922578A1; SK280540B6; ATE133155T1; MX9204849A

Description

Die Erfindung betrifft ein chemisches Verfahren, und zwar insbesondere ein Verfahren zur Herstellung von 2-Hydroxyarylaldehyden.
Eine Reihe von 2-Hydroxyarylaldehyden sind als nützliche Produkte in der Parfum- und der landwirtschaftlichen Chemieindustrie bekannt, und zwar insbesondere als Zwischenprodukte für die entsprechenden Oxime, die als Metall-Extraktionsmittel verwendet werden.
Die Verfahren, welche zur Herstellung von 2-Hydroxyarylaldehyden beschrieben worden sind, umfassen insbesondere die ortho-Formylierung eines Phenols mit einer freien ortho- Stellung unter Verwendung von Formaldehyd oder einer Formaldehyd freisetzenden Verbindung in Gegenwart eines geeigneten ortho-selektiven Katalysators, wobei die Umsetzung im allgemeinen bei erhöhter Temperatur in einem wasserfreien organischen Lösungsmittel durchgeführt wird. Für diese Umsetzung vorgeschlagene Katalysatoren umfassen Zinn-, Chrom-, Eisen-, Titan-, Zirconium- und Aluminium-Verbindungen, wobei häufig zusätzlich eine Stickstoffbase als Katalysationsförderer verwendet wird. In dieser Beziehung sei auf GB-A-2 163 157, US-A-4 231 967, EP-A-0 077 279 und EP-A-0 106 653 Bezug genommen. Obwohl diese Verfahren gute Ausbeuten an Rydroxyaldehyd ergeben können, sind viele der verwendeten Katalysatoren und/oder Promotoren teuer und/oder toxische Materialien, die im Industriemaßstab eine besondere Handhabung. erforderlich machen. Darüberhinaus ist bei einigen Verfahren die Anwendung von Druck erforderlich.
In J.C.S. Perkin 1, 1987, 318, beschreiben Casiraghi et al. die Umsetzung von Formaldehyd mit Aryloxymagnesiumbromiden unter Erhalt von 2,2'-Dihydroxydiphenylmethanen und mit 1:1- Komplexen von Aryloxymagnesiumbromid-hexamethylphosphoramid unter Erhalt von 2-Hydroxybenzaldehyden, wobei die Umsetzungen in unter Rückfluß siedendem Benzol durchgeführt werden.
Obwohl das von Casiraghi et al. beschriebene Verfahren mit hoher Ausbeute und Selektivität 2-Hdroxybenzaldehyde ergibt, ist seine Eignung für die industrielle Anwendung beschränkt, weil ein teures Grignard-Reagenz in Verbindung mit dem stark toxischen Hexamethylphosphoramid und Benzol verwendet wird. Diese Beschränkungen sind von Casiraghi et al. in J.C.S. Perkin 1, 1980, 1862 eingeräumt worden.
Es wurde nun gefunden, daß 2-Hydroxyarylaldehyde mit hohen Ausbeuten hergestellt werden können, wenn das Aryloximagnesiumbromid durch ein weniger teures Magnesium-bis-hydrocarbyloxid, das im folgenden definiert wird, ersetzt wird, und das die Verwendung von Hexamethylphosphoramid und Benzol vermieden werden kann. Wenn außerdem ein Bis-aryloxid anstelle des Grignard-Reagenzes verwendet wird, kann der Verbrauch von Magnesium im Verhältnis zu den anderen Reaktanten halbiert werden.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Herstellung eines 2-Hydroxyarylaldehyds bereitgestellt, bei dem ein Magnesiumbis-hydrocarbyloxid, das zumindest zum Teil von einer hydroxyaromatischen Verbindung mit mindestens einer freien Stellung ortho zur Hydroxy-Gruppe stammt, mit Formaldehyd oder einer Formaldehyd freisetzenden Verbindung unter praktisch wasserfreien Bedingungen umgesetzt wird.
Die Umsetzung, auf der das Verfahren der Erfindung beruht, wird geeigneterweise bei Temperaturen im Bereich von etwa 60 bis etwa 130ºC durchgeführt, beispielsweise bei 80 bis 120ºC. Ferner können auch etwas niedrigere Reaktionstemperaturen verwendet werden, was aber im allgemeinen zu längeren Reaktionszeiten führen wird, wohingegen höhere Reaktionstemperaturen verstärkt zu Nebenreaktionen und daher zu einem weniger reinen Produkt führen können. Die Umsetzung wird vorzugsweise bei Atmosphärendruck durchgeführt, wobei aber auch höhere Drücke angewendet werden können, wenn dies gewünscht ist. Die Nebenprodukte der Umsetzung, beispielsweise Methanol, Methylformiat und Methylal, können unter Anwendung üblicher Verfahren aus dem Reaktionsgemisch entfernt werden, wenn sie gebildet werden.
Die für die Umsetzung erforderlichen praktisch wasserfreien Bedingungen können ohne weiteres durch die Verwendung von praktisch wasserfreien Reaktanten in Verbindung mit einem praktisch wasserfreien Lösungsmittelsystem bereitgestellt werden. Geeignete Lösungsmittelsysteme umfassen typischerweise ein inertes unpolares oder wenig polares organisches Lösungsmittel, das vorzugsweise in Verbindung mit einem Colösungsmittel verwendet wird.
Geeignete inerte Lösungsmittel sind beispielsweise aromatische Kohlenwasserstoffe, z. B. Xylol, Mesitylen, Cumol, Cymol, Tetralin, und insbesondere Toluol und chlorierte aromatische Kohlenwasserstoffe, z. B. Chlorbenzol und o-Dichlorbenzol. Es können auch Gemische aus inerten Lösungsmitteln verwendet werden.
Geeignete Colösungsmittel sind beispielsweise Verbindungen, die als Liganden bezüglich Magnesiumatomen wirken können. Diese Verbindungen umfassen polare Lösungsmittel und/oder Protonenakzeptoren. Als Beispiele für geeignete Colösungsmittel seien polare aprotische Lösungsmittel wie Dimethylsulfoxid, Sulfolan, Dimethylacetamid, N-Formylpiperidin, N-Methylpyrrolidinon, Tetramethylharnstoff, und insbesondere Dimethylformamid, tertiäre Basen wie Triethylamin, Trioctylamin, Tetramethylethylendiamin und Pyridin, Ether wie Diethylether, Diphenylether, Tetrahydrofuran, Glycolether, Diglycolether, Triglycolether, Tris [2-(2-methoxyethoxy)ethyl]amin und Kronenether und andere polare Lösungsmittel wie "Polymeg" 1000 und "Cellosolve" und dgl. erwähnt. Besonders günstige Colösungsmittel sind beispielsweise niedere Alkanole wie Ethanol, und insbesondere Methanol. Es können auch Gemische aus Colösungsmitteln verwendet werden. Das Colösungsmittel kann dem Reaktionsgemisch als solches oder in Form eines Liganden, der bereits mit den Magnesiumatomen des Bis-arlyoxids komplexiert ist, einverleibt werden.
Einige Lösungsmittelmaterialien können sowohl als "Lösungsmittel" als auch als "Colösungsmittel" in dem Verfahren der Erfindung wirken. So kann beispielsweise ein wenig polares Material wie Tetrahydrofuran als Lösungsmittel in Verbindung mit einem stärker polaren Colösungsmittel oder als Colösungsmittel in Verbindung mit einem weniger polaren Lösungsmittel verwendet werden, oder es kann als einziges Lösungsmittel/Colösungsmittel verwendet werden.
Die Magnesium-bis-hydrocarbyloxide, die in dem Verfahren der Erfindung verwendet werden können, sind Verbindungen, die 2-Hydrocarbyloxy-Reste pro Magnesiumatom enthalten, wobei mindestens einer der Hydrocarbyloxy-Reste Aryloxy ist, das mindestens eine freie Stellung ortho zum Sauerstoffatom aufweist. Besonders geeignet sind Magnesium-bis-phenoxide, wobei die Phenoxid-Reste unsubstituiert oder in beliebiger oder in allen Stellungen substituiert sein können, wobei die 2- und 6-Stellungen ausgenommen sind, und zwar durch Substituenten, die den Ablauf der Umsetzung nicht stören und die vorzugsweise elektronenspendend oder schwach elektronenziehend sind.
Die Erfindung betrifft insbesondere die Verwendung von Magnesium-bis-phenoxiden, die von Phenolen mit der folgenden Formel stammen:
in der jedes R¹, R², R³ und R&sup4; unabhängig voneinander ein Wasserstoff- oder Halogenatom oder eine Alkyl-, Cycloalkyl-, Aralkyl-, Aryl-, Alkaryl-, Alkoxy-, Aryloxy- oder Acyl-Gruppe darstellt, zur Herstellung von 2-Hydroxyarylaldehyden mit der folgenden Formel:
Jede der verschiedenen Hydrocarbyl-, Hydrocarbyloxy- und Acyl-Gruppen, die durch R¹, R², R³ und R&sup4; dargestellt werden können, enthält geeigneterweise bis zu 36 Kohlenstoffatome, beispielsweise 5 bis 22 Kohlenstoffatome.
Besonders erwähnt seien Magnesium-bis-phenoxide, die von Phenolen mit der folgenden Formel stammen:
in der R&sup5; Wasserstoff oder einen C1-22Alkyl-Rest darstellt, wobei diese Verbindung zur Herstellung von 2-Hydroxyarylaldehyden mit der folgenden Formel verwendet werden:
Vorzugsweise ist R&sup5; ein C7-12alkyl-Rest.
Die Magnesium-bis-phenoxide, die von Phenolen mit der Formel 1 oder mit der Formel 3 stammen, können als Zusammensetzungen betrachtet werden, die Strukturen mit der Formel 5 bzw. der Formel 6 sowie verwandte aber komplexere Strukturen, die mehr als 1 Magnesiumatom pro Molekül aufweisen, enthalten.
In Strukturen mit der Formel 5:
ist jedes R¹, R², R³ und R&sup4; wie oben definiert, L stellt ein Ligandenmolekül dar, das von einem anderen Bestandteil des Reaktionsgemisches stammt, und n ist eine ganze Zahl von 1 bis 6.
In Strukturen mit der Formel 6:
sind R&sup5;, L und n wie oben definiert.
Die Bestandteile des Reaktionsgemisches, welche die Ligandenmoleküle L bereitstellen können, umfassen das Colösungsmittel, Formaldehyd und das Methanol-Nebenprodukt und Gemisch daraus.
Besonders zweckmäßig ist jedoch die Verwendung eines Magnesium-bis-aryloxids, das aufgrund seines Herstellungsverfahrens bereits geeignete Ligandenmoleküle enthält.
Somit wird vorzugsweise ein Magnesium-bis-hydrocarbyloxid verwendet, das nach dem von Ramirez et al. in Synthesis, 1979, 71, beschriebenen Verfahren hergestellt wurde, d. h. durch Umsetzung eines Magnesiumalkoxids mit der folgenden Formel:
Mg(OR&sup6;)&sub2; (7)
in der R&sup6; einen Alkyl-Rest, beispielsweise einen C1-4Alkyl- Rest, insbesondere Methyl, darstellt, mit bis zu 2 mol eines Phenols mit mindestens einer unsubstituierten Stellung in Nachbarschaft zur phenolischen Hydroxyl-Gruppe, beispielsweise einem Phenol mit der Formel 1 oder mit der Formel 3. Die bevorzugten Verhältnisse sind 0,9 bis 2, insbesondere 1,5 bis 2, typischerweise etwa 1,66 mol Phenol pro Mol Magnesiumalkoxid.
Die Magnesium-bis-aryloxide, die in dem Verfahren der Erfindung verwendet werden, enthalten 2-Aryloxy-Reste pro Magnesiumatom, und es wird angenommen, daß sie ferner ein oder mehrere Ligandenmoleküle oder -Gruppen, beispielsweise Methanol-Moleküle, enthalten, so daß sie der Formel 5 entsprechen oder strukturell analog dazu sind. Es wird jedoch darauf hingewiesen, daß die vorliegende Erfindung nicht auf irgendeiner Theorie bezüglich der genauen Struktur der Magnesium-bis-aryloxide beruht, sondern daß sie die Verwendung dieser Bis-aryloxide betrifft, ob sie nun in der Form der Komplexe mit der Formel 5 vorliegen oder nicht.
Weitere Magnesium-bis-hydrocarbyloxide, die in dem Verfahren der Erfindung verwendet werden können, sind beispielsweise Verbindungen, die einen Aryloxy- und einen weiteren Hydrocarbyloxy-, beispielsweise Alkoxy-Rest, pro Magnesiumatom aufweisen. Derartige Bis-hydrocarbyioxide sind beispielsweise erhältlich, indem ein Mol eines Magnesiumalkoxids mit der Formel 7 mit etwa einem Mol eines Phenols umgesetzt wird, das mindestens eine unsubstituierte Stelle in Nachbarschaft zur phenolischen Hydroxyl-Gruppe aufweist, wobei sie alleine oder im Gemisch mit den oben erwähnten Bis-aryloxiden verwendet werden können, wenn dies gewünscht ist.
Der in den Verfahren der Erfindung verwendete Formaldehyd kann in Form von freiem gasförmigen Formaldehyd oder in Form einer Lösung in einem wasserfreien Lösungsmittel oder in Form einer Formaldehyd freisetzenden Verbindung, d. h. einer Verbindung, die unter den in den Verfahren der Erfindung angewendeten Bedingungen Formaldehyd freisetzen kann, vorliegen. Geeignete Formaldehyd freisetzende Verbindungen sind beispielsweise polymere Formen von Formaldehyd, z. B. Paraformaldehyd. Vorzugsweise wird der Formaldehyd oder die den Formaldehyd freisetzende Verbindung allmählich (kontinuierlich oder diskontinuierlich) zu dem Bis-aryloxid in dem Lösungsmittelsystem gegeben.
In dem Verfahren der Erfindung wird der Formaldehyd oder die den Formaldehyd freisetzende Verbindung im allgemeinen in einer Menge von mindestens 2 mol, ausgedrückt als Formaldehyd (HCHO) pro Mol des in dem Bis-hydrocarbyloxid vorhandenen Phenols verwendet. Bevorzugte Verhältnisse sind 2 bis 3, typischerweise etwa 2,75 mol Formaldehyd pro Mol Phenol in dem Bis-hydrocarbyloxid. Das Colösungsmittel wird geeigneterweise in einer Menge verwendet, die 5 mol pro Mol Bishydrocarbyloxid nicht übersteigt, wobei bevorzugte Mengen im Bereich von 1 bis 2 mol pro Mol Bis-hydrocarbyloxid liegen. Diese Mengen schließen sämtliches Colösungsmittel ein, das bereits als Ligand in dem Bis-hydrocarbyloxid vorhanden ist. Da Methanol ein Nebenprodukt der Reaktion ist, können der Umsatz und die Ausbeute maximiert werden, indem dieses Methanol und sämtliche anderen flüchtigen Nebenprodukte durch Destillation während des Ablaufs der Umsetzung entfernt werden, um das Colösungsmittel/Bis-aryloxid-Verhältnis auf dem optimalen Wert zu halten.
Am Ende der Umsetzung kann das 2-Hydroxyarylaldehyd-Produkt unter Anwendung üblicher Verfahren aus dem Reaktionsgemisch isoliert werden. So kann das abgekühlte Reaktionsgemisch in kalte verdünnte Säure eingegossen werden, und das wässerige Gemisch kann dann mit einem geeigneten organischen Lösungsmittel wie Toluol extrahiert werden, das dann durch Destillation unter Zurücklassung von rohem 2-Hydroxyarylaldehyd entfernt werden kann, der einer weiteren üblichen Reinigung unterzogen werden kann, wenn dies gewünscht ist.
Das Verfahren der Erfindung eignet sich besonders zur Herstellung von 5-Alkylsalicylaldehyden mit der folgenden Formel:
in der R&sup5; wie oben definiert ist, aus den entsprechenden Magnesium-bis-(4-alkylphenoxiden). So kann 4-Nonylphenol (ein Isomerengemisch, das von Phenol und Propylen-Trimer stammt) in das entsprechende Magnesium-bis-phenoxid umgewandelt werden, das in dem Verfahren der Erfindung zur Herstellung von 5-Nonylsalicylaldehyd, einem Zwischenprodukt bei der Herstellung des Metall-Extraktionsmittels 5-Nonylsalicylaldoxim, verwendet werden kann.
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele veranschaulicht, aber nicht beschränkt.

Beispiel 1

Zu einer Lösung von Magnesiummethoxid (11,8 g, 0,137 mol) in Methanol (250 ml), die bei Rückflußtemperatur (65ºC) gerührt wurde, wurde eine Lösung von Nonylphenol (55 g, 0,25 mol) in Methanol (100 ml) gegeben, und es wurde weitere 1,5 h bei Rückflußtemperatur gerührt.
Dann wurde das meiste Methanol durch Destillation entfernt und Toluol (500 ml) zugegeben. Die Destillation des Methanols und des Toluols wurde so lange durchgeführt, bis die Innentemperatur 105ºC erreichte. Dann wurde das Gemisch auf 90ºC abgekühlt und mit Dimethylformamid (18,5 g, 0,25 mol) versetzt. Änschließend wurde Paraformaldehyd (30,0 g, 1,0 mol) bei 90ºC während 0,5 h langsam zugegeben, wobei das Destillat entfernt wurde, woraufhin das Reaktionsgemisch weitere 3 h bei 95-100ºC gerührt wurde.
Das Gemisch wurde abgekühlt, in ein Gemisch aus kaltem Wasser (1 l) und H&sub2;SO&sub4; (40 g) eingegossen, 0,5 h gerührt und dann mit Toluol extrahiert. Das Toluol wurde durch Vakuumdestillation unter Erhalt von rohem 5-Nonylsalicylaldehyd entfernt.
Gewicht des Rohprodukts 62-66 g) Ergebnisse
Stärke (GC) 75-80 %) Mittelwert von 6 Präparationen
Ausbeute 75-85 %)
Das in diesem Beispiel verwendete Nonylphenol war ein Gemisch, das etwa 5 % p-Octylphenol, 94 % p-Nonylphenol und 1 % p-Decylphenol enthielt.

Beispiel 2

Methanol (225 g) und Toluol (86 g) wurden in ein 2-Liter- Glas-Reaktionsgefäß eingespeist, woraufhin Magnesiumspäne (2,92 g) zugegeben wurden. Dann wurde eine Aktivatorlösung (10 g) zugegeben, um das Magnesium zu aktivieren, und das Gemisch wurde auf Rückflußtemperatur (65ºC) erhitzt, wodurch sich das Magnesium unter Entwicklung von Wasserstoffgas auflöste. Das Gemisch wurde 0,5 h bei Rückflußtemperatur gehalten, woraufhin weiteres Magnesium in 4 Portionen (4 x 2,92 g) während eines Gesamtzeitraums von 1,5 h zugegeben wurde, wobei jede Portion zugegeben wurde, sobald die Wasserstoffentwicklung durch die vorhergehende Portion aufgehört hatte. Dann wurde das Gemisch unter Rückfluß eine weitere Stunde erhitzt, um die vollständige Auflösung des Magnesiums sicherzustellen, woraufhin 4-Nonylphenol (224 g) zugegeben und das Gemisch 1 h unter Rückfluß erhitzt wurde, um die Bildung des Nonylphenolmagnesium-Salzes zu bewirken. Die Aktivator- Lösung wurde von einer Zusammensetzung (1116 g) genommen, die Nonylphenolmagnesium-Salz (461 g)&sub1; Magnesiummethoxid (17,3 g), Toluol (194 g) und Methanol (443,7 g) enthielt.
Dann wurde Toluol (800 g) zugegeben, und das Methanol- Toluol-Azeotrop (286 g) wurde durch Destillation entfernt, bis die Temperatur des Reaktionsgemisches 100ºC erreichte. Dann wurde eine gerührte Aufschlämmung von Paraformaldehyd (92,8 g) in Toluol (150 g) bei 95ºC während 3 h zu der sich ergebenden Toluol-Lösung des Nonylphenolmagnesium-Salzes gegeben, wobei das Toluol und flüchtige Nebenproduktdestillate (111 g) entfernt wurden. Nach der Beendigung der Paraformaldehyd-Zugabe wurde das Reaktionsgemisch 1 h auf 95-100ºC erhitzt, um eine vollständige Umsetzung sicherzustellen, woraufhin das Gemisch auf 30-40ºC abgekühlt wurde.
Das Reaktionsgemisch wurde in ein Gemisch aus kaltem Wasser (1000 g) und Schwefelsäure (122,5 g) eingegossen, wobei die Temperatur des Gemisches unterhalb 40ºC gehalten wurde. Das gesamte Gemisch wurde bei Raumtemperatur 2 h gerührt, um eine vollständige Hydrolyse der Reaktionszwischenprodukte sicherzustellen, woraufhin das Gemisch absitzen gelassen und die obere (organische) Schicht von der unteren (wässerigen) Schicht abgetrennt wurde.
Die organische Schicht wurde mit Wasser gewaschen, bis sie säurefrei war, und dann wurde das Toluol unter verringertem Druck durch Destillation entfernt, und zwar unter Erhalt des rohen 5-Nonylsalicylaldehyds in Form eines gelben Öls (253 g). Der Aldehyd wurde durch Destillation bei 170-225ºC/20mm Hg gereinigt.

Beispiel 3

Magnesiumethoxid-Pulver (17 g) wurde zu einem Gemisch aus 4-Nonylphenol (55 g) und Toluol (400 ml) gegeben, und zwar bei Raumtemperatur. Das Gemisch wurde dann auf 90-95ºC erhitzt und dann bei dieser Temperatur 2 1/2 h gerührt. Anschließend wurde die Temperatur auf 100ºC erhöht und Destillat (5 ml) entfernt.
Nach dem Abkühlen auf 90ºC wurde Paraformaldehyd (26,3 g) in vier Portionen zugegeben, und es wurde weitere 2 h bei 95ºC gerührt.
Das heiße Gemisch wurde ein Gemisch aus kaltem Wasser (1,5 l) und konzentrierter Schwefelsäure (40 g) eingegossen, und das ganze wurde über Nacht bei Raumtemperatur gerührt. Dann wurde das Gemisch mit Toluol extrahiert, und der Toluol- Extrakt wurde mit Wasser gewaschen, bis er säurefrei war. Das Toluol wurde anschließend durch Destillation unter verringertem Druck unter Erhalt von rohem 5-Nonylsalicylaldehyd (62, 7 g) entfernt.

Beispiel 4

Phenol (48 g, 0,5 mol) und 323,75 g einer 8%igen Lösung von Magnesiummethoxid (0,3 mol) in Methanol wurde während 15 min von 20ºC auf 65ºC erhitzt und dann bei Rückflußtemperatur eine weitere Stunde gerührt.
Dann wurde die Hälfte des Methanols durch Destillation entfernt und Toluol (500 g) zugegeben. Das Gemisch wurde erhitzt, bis die Innentemperatur 100ºC erreichte (etwa 1 h) wodurch das meiste Methanol in Form seines Azeotrops mit Toluol entfernt wurde.
Dann wurde Paraformaldehyd (46,4 g, 1,5 mol) während 2 h langsam in Portionen zugegeben, wobei die Innentemperatur bei 102-105ºC gehalten wurde, und die niedrigsiedenden Destillate wurden entfernt. Das Reaktionsgemisch wurde eine weitere Stunde bei 105ºC gerührt und dann auf 25ºC abgekühlt und dann langsam zu 588 g 10%iger Schwefelsäure gegeben, wobei die Temperatur unterhalb 35ºC gehalten wurde. Nach fünfstündigem Rühren wurde die organische Schicht von der wässerigen Schicht abgetrennt und unter Erhalt von Salicylaldehyd mit 78 % Ausbeute im Vakuum getoppt.

Beispiel 5

Das in Beispiel 4 beschriebene Verfahren wurde angewendet, wobei das Phenol (48 g) durch 4-Octylphenol (105 g, 0,5 mol) ersetzt wurde. Während der Zugabe des Paraformaldehyds wurde die Innentemperatur bei 95-98ºC gehalten, und das Reaktionsgemisch wurde bei 98ºC eine weitere Stunde gerührt. Ansonsten wurden die in Beispiel 4 beschriebenen Bedingungen angewendet. Das Produkt, nämlich 5-Octylsalicylaldehyd, wurde mit 85 % Ausbeute erhalten.

Beispiel 6

In einen 500 ml Dreihals-Rundkolben, der mit einem mechanischen Rührer, einem Thermometer und einem Rückflußkondensator ausgerüstet war, wurden 3,65 g (0,15 mol) Mg-Späne, 25 ml Toluol und 75 ml trockenes Methanol eingespeist. Dazu wurden 2,5 ml Mg(OMe)&sub2; (8%ig in Methanol) gegeben, und die Reaktion wurde unter N&sub2; auf Rückfluß erhitzt. Nach mehreren Minuten wurde Wasserstoffentwicklung festgestellt. Die Reaktion wurde 1 h unter Rückfluß erhitzt. Dann wurde 4-Heptylphenol (48,0 g, 0,25 mol) zugegeben, und das Gemisch wurde unter N&sub2; 2 h unter Rückfluß erhitzt. Anschließend wurde Toluol (200 ml) zugegeben, und dann wurde eine Fraktioniersäule mit dem Reaktionskolben verbunden. Das Methanol wurde als Azeotrop mit Toluol entfernt, bis sich eine Kolbentemperatur von 100ºC ergab. Zu diesem Zeitpunkt wurde die Lösung sehr viskos. Die Temperatur wurde auf 92ºC erniedrigt, und die Fraktioniersäule wurde entfernt. Dann wurde eine Aufschlämmung von Paraformaldehyd (23,2 g, 0,77 mol) in 75 ml Toluol während 1 h in Portionen zugegeben. Die Reaktion wurde eine weitere Stunde bei 95ºC gehalten. Alle flüchtigen Bestandteile (27 ml) wurden durch einfache Destillation (Kp. 48-53ºC) ehtfernt. Der Reaktionsinhalt wurde in 400 ml 7,7%ige Schwefelsäure eingegossen und bei Raumtemperatur 1 h gerührt. Dann wurde der Inhalt in einen Scheidetrichter überführt, und die wässerige Phase wurde entfernt. Die wässerige Phase wurde mit 100 ml Toluol extrahiert. Die organischen Phasen wurden vereinigt und viermal mit 100 ml gewaschen. Das Lösungsmittel wurde durch Rotationsverdampfung entfernt, und zwar unter Erhalt von 53,9 g eines leicht gelben Öls. Durch HPLC-Analyse wurden 87 % 5-Heptylsalicylaldehyd und 9 % einer methylen-überbrückten Spezies festgestellt. Es wurden nur Spuren an Heptylphenol nachgewiesen. Gesamtausbeute: 85 %, bezogen auf das eingesetzte Heptylphenol.

Beispiel 7

Das in Beispiel 6 beschriebene Verfahren wurde wiederholt, wobei das Heptylphenol (48,0 g) durch 4-Dodecylphenol (72 g, 0,29 mol) ersetzt wurde. Das Produkt war ein leicht gelbes Öl (79,7 g). Die HPLC-Anlayse ergab 78 % 5-Dodecylsalicylaldehyd und 20 % einer methylen-überbrückten Spezies. Gesamtausbeute: 78 %.

Beispiel 8

Das in Beispiel 6 beschriebene Verfahren wurde wiederholt, wobei das Heptylphenol (48,0 g) durch 2,4-Dimethylphenol (30,5 g, 0,25 mol) ersetzt wurde. Das Produkt war ein leicht gelbes Öl (34,6 g). Die HPLC-Analyse ergab, daß das Produkt aus 72 % 3,5-Dimethylsalicylaldehyd und 20 % einer methylenüberbrückten Spezies bestand. Ausbeute an 3,5-Dimethylsalicylaldehyd: 66 %.

Beispiel 9

Das in Beispiel 6 beschriebene Verfahren wurde wiederholt, wobei das Heptylphenol (48,0 g) durch 4-Methoxyphenol (31, g, 0,25 mol) ersetzt wurde. Das Produkt war ein leicht gelbes Öl (36,0 g). Durch HPLC ergab sich, daß der Hauptpeak mit 5-Methoxysalicylaldehyd übereinstimmte. Ausbeute: 94 %.

Beispiel 10

Das in Beispiel 6 beschriebene Verfahren wurde wiederholt, wobei das Heptylphenol (48,0 g) durch 4-Chlorphenol (32,2 g, 0,25 mol) ersetzt wurde. Das Produkt war ein dunkles Öl (32,3 g) , das beim Stehen fest wurde. Durch NMR und HPLC- Analyse ergab sich, daß das Produkt 40 % 5-Chlorsalicylaldehyd enthielt. Ausbeute: 33 %.

Beispiel 11

Eine Lösung von 4-Methylphenol (1000 g, 9,26 mol) in Toluol (2,5 l) wurde zu Magnesiummethoxid (522 g, 6,05 mol) in Methanol (8,0 l) gegeben und 1 h unter Rückfluß erhitzt. Dann wurde weiteres Toluol (8,5 l) zugegeben, und das Gemisch wurde langsam destilliert, bis die Innentemperatur 95ºC erreichte.
Dann wurde eine Aufschlämmung von Paraformaldehyd (865 g, 28,8 mol) in Toluol bei 95ºC während eines Zeitraums von 3 h zugegeben, woraufhin weitere 3 h auf 95-100ºC erhitzt wurde. Das Reaktionsgemisch wurde auf 30ºC abgekühlt und mit Toluol (10 l) verdünnt, und sämtliches unlösliches Material wurde durch Filtration entfernt. Toluol-Lösung wurde mit 2 M wässeriger Schwefelsäure (10 l) gewaschen und dann dreimal mit Wasser (5 l).
Das Lösungsmittel wurde durch Vakuumdestillation entfernt. Dann wurde n-Hexan (95 l) zugegeben, das dann durch Destillation unter Erhalt des Produkts 5-Methylsalicylaldehyd (durch NMR wurde 2-Hydroxy-5-methylbenzaldehyd identifiziert) in Form eines blaßgelben halbfesten Öls entfernt wurde.

Beispiel 12

Methanol (449 g), Toluol (194 g) und 10 ml einer 41%igen Lösung des Magnesium-Salzes von Nonylphenol in 70/30 Methanol/Toluol wurden in ein 3 Liter-Mantelgefäß mit parallelen Seitenflächen eingespeist. Das Gemisch wurde auf Rückflußtemperatur (64ºC) erhitzt, woraufhin Magnesium-Späne in 4 Portionen (4 x 7,3 g) während einer Stunde zugegeben wurden. Nach einer weiteren Stunde bei Rückflußtemperatur hatte sich sämtliches Magnesium aufgelöst, woraufhin 4-Nonylphenol (448 g) zugegeben und das Gemisch eine weitere Stunde unter Rückfluß (66ºC) erhitzt wurde.
Dann wurde Toluol (416 g) zugegeben, und das Methanol/Toluol-Azeotrop (574 g) wurde durch Destillation entfernt, bis die Innentemperatur 90-95ºC erreichte. Dann wurde eine Aufschlämmung von Paraformaldehyd (165 g) in Toluol (251 g) langsam während 3 h bei 95-100ºC zu dem Gemisch gegeben, wobei gleichzeitig niedrig siedende Reaktionsprodukte abdestilliert wurden. Das Gemisch wurde dann bei 95-100ºC gerührt, bis die Umsetzung vollständig war.
Das Reaktionsgemisch wurde in ein Gemisch aus Wasser (1000 g) und 98%iger Schwefelsäure (250 g) eingegossen und bei Raumtemperatur 2 h kräftig gerührt. Dann wurde das Gemisch absetzen gelassen und die obere (organische) Schicht wurde von der unteren (wässerigen) Schicht abgetrennt.
Die organische Schicht wurde mit Wasser (2 x 1000 ml) gewaschen, bis sie säurefrei war, und das Toluol wurde dann durch Rotationsverdampfung bei 20 mm Hg bei bis zu 90ºC unter Erhalt von 5-Nonylsalicylaldehyd in Form eines blaßgelben Öls (500 g mit 85 % Stärke, Ausbeute = 86 %) entfernt.

Beispiel 13

Methanol (112 g) und 10 ml einer 8%igen Lösung von Magnesiummethoxid in Methanol wurden in einen 1 1 Rundkolben eingespeist und auf Rückflußtemperatur (64ºC) erhitzt, woraufhin Magnesium (7,3 g) zugegeben wurde. Nach 1 h hatte sich sämtliches Magnesium aufgelöst, und es wurde 4-Nonylphenol (112 g) zugegeben, woraufhin das Gemisch eine weitere Stunde unter Rückfluß (66ºC) gerührt wurde.
Dann wurde Xylol (130 g) zugegeben, und das Methanol/Xylol- Azeotrop (86 g) wurde durch Destillation entfernt, bis die Innentemperatur 104ºC erreichte.
Dann wurde eine Aufschlämmung von Paraformaldehyd (45 g) in Xylol (65 g) während 1 h langsam bei 105ºC zu dem Gemisch gegeben, wobei gleichzeitig flüchtige Nebenprodukte abdestilliert wurden. Das Gemisch wurde dann bei 105-110ºC gerührt, bis die Umsetzung vollständig war.
Das Reaktionsgemisch wurde in ein Gemisch aus Wasser (250 g) und 98%iger Schwefelsäure (63 g) eingegossen und bei Raumtemperatur 2 h kräftig gerührt. Dann wurde das Gemisch absetzen gelassen, und die obere (organische) Schicht wurde von der unteren (wässerigen) Schicht abgetrennt.
Die organische Schicht wurde mit Wasser (2 x 250 ml) gewaschen, bis sie säurefrei war, und dann wurde das Xylol durch Rotationsverdampfung bei 20 mm Hg bis 90ºC unter Erhalt von 5-Nonylsalicylaldehyd in Form eines blaßgelben Öls (120 g mit 80%iger Stärke, Ausbeute = 78 %) entfernt.

Beispiel 14

Eine Lösung von Magnesiummethoxid (292 g einer 8%igen Lösung in Methanol, 0,275 mol) wurde während 10 min zu einer gerührten Lösung von p-Nonylphenol (55 g, 0,25 mol) in Methanol (50 ml) gegeben. Das gerührte Gemisch wurde auf Rückflußtemperatur erhitzt, der Hauptteil des Methanols wurde durch Destillation entfernt, Toluol (500 ml) wurde zugegeben, und das Toluol-Methanol-Azeotrop wurde durch fraktionierte Destillation entfernt, bis die Temperatur des Reaktionsgemisches auf 100ºC stieg. Das Gemisch wurde auf 90ºC abgekühlt, und eine gerührte Aufschlämmung von Paraformaldehyd-Feinpulver (26,25 g, 0,875 mol) in Toluol (100 ml) wurde während 1 h bei 90-100ºC gleichmäßig zu dem Reaktionsgemisch gegeben, wobei flüchtige Nebenprodukte durch Destillation entfernt wurden. Dann wurde eine weitere Stunde bei 100ºC weitergerührt, und das Gemisch wurde anschließend auf 45ºC abgekühlt und zu einer vorgemischten Lösung aus konzentrierter Schwefelsäure (62,5 g, 0875 mol) in Wasser (1 l) gegeben. Das sich ergebende Gemisch wurde bei Raumtemperatur 1 h gerührt, woraufhin die Phasen getrennt und die wässerige Phase mit Toluol (200 ml) extrahiert wurde. Der Toluol-Extrakt wurde mit der ursprünglichen organischen Phase vereinigt, und das Toluol wurde durch Destillation unter verringertem Druck unter Erhalt des rohen 2-Hydroxy-5-nonylbenzaldehyds in Form eines gelben Öls (58,5 g) entfernt.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines 2-Hydroxyarylaldehyds, bei dem ein Magnesium-bis-hydrocarbyloxid, das zumindest zum Teil von einer hydroxyaromatischen Verbindung, die mindestens eine freie Stellung ortho zur Hydroxyl-Gruppe aufweist, stammt, mit Formaldehyd oder einer Formaldehyd freisetzenden Verbindung unter praktisch wasserfreien Bedingungen umgesetzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Magnesium-bis- hydrocarbyloxid mit dem Formaldehyd oder der den Formaldehyd freisetzenden Verbindung in Gegenwart eines praktisch wasserfreien Lösungsmittelsystems, das ein inertes unpolares oder wenig polares organisches Lösungsmittel und, nämlich als Colösungsmittel, eine Verbindung, die als Ligand bezüglich des Magnesiums wirken kann, aufweist, umgesetzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das inerte organische Lösungsmittel einen aromatischen Kohlenwasserstoff oder einen chlorierten aromatischen Kohlenwasserstoff umfaßt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei der aromatische Kohlenwasserstoff Toluol oder Xylol umfaßt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei das Colösungsmittel ein polares aprotisches Lösungsmittel oder ein niederes Alkanol umfaßt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei das niedere Alkanol Methanol umfaßt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Magnesium-bis-hydrocarbyloxid ein Magnesium-bis-phenoxid ist, in dem die Phenoxid-Reste unsubstituiert oder in beliebigen oder sämtlichen Stellungen substituiert sein können, wobei die 2- und 6-Stellungen ausgenommen sind, und zwar durch Substituenten, die den Ablauf der Umsetzung nicht stören.

8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Magnesium-bis-phenoxid von einem Phenol mit der folgenden Formel stammt:

in der jedes R¹, R², R³ und R&sup4; unabhängig voneinander ein Wasserstoff- oder Halogenatom oder eine Alkyl-, Cycloalkyl-, Aralkyl-, Aryl-, Alkaryl-, Alkoxy-, Aryloxy- oder Acyl-Gruppe darstellt.

9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei jede der Alkyl-, Cycloalkyl-, Aralkyl-, Aryl-, Alkaryl-, Alkoxy-&sub1; Aryloxy- oder Acyl-Gruppen, die durch R¹, R², R³ und R&sup4; dargestellt werden kann, 5 bis 22 Kohlenstoffatome enthält.

10. Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Magnesium-bis-phenoxid von einem Phenol mit der folgenden Formel abstammt:

in der R&sup5; Wasserstoff oder einen C1-22-Alkyl-Rest darstellt.

11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei R&sup5; ein C7-12-Alkyl-Rest ist.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das Magnesium-bis-hydrocarbyloxid, das Produkt der Umsetzung eines Magnesiumalkoxids mit der Formel:

Mg(OR&sup6;)&sub2; (5)

in der R&sup6; einen Alkyl-Rest darstellt, mit bis zu 2 mol eines Phenols mit mindestens einer unsubstituierten Stellung ortho zur Hydroxyl-Gruppe ist.

13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Magnesium-bis-hydrocarbyloxid das Produkt der Umsetzung des Magnesiumalkoxids mit 0,9 bis 2 mol Phenol pro Mol Magnesiumalkoxid ist.

14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Magnesium-bis-hydrocarbyloxid das Produkt der Umsetzung des Magnesiumalkoxids mit 1,5 bis 2 mol Phenol pro Mol Magnesiumalkoxid ist.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei R&sup6; ein C1-4-Alkyl-Rest ist.

16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei das Magnesiumalkoxid Magnesiummethoxid ist.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei die den Formaldehyd freisetzende Verbindung Paraformaldehyd ist.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei die Menge des verwendeten Formaldehyds oder der den Formaldehyd freisetzenden Verbindung mindestens 2 mol HCHO pro Mol des in dem Magnesium-bis-hydrocarbyloxid vorhandenen Phenols beträgt.

19. Verfahren nach Anspruch 18, wobei das Molverhältnis von Formaldehyd zu Phenol in dem Bis-hydrocarbyloxid 2 bis 3 ist.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 19, wobei das Colösungsmittel in einer Menge verwendet wird, die 5 mol pro Mol Magnesium-bis-hydrocarbyloxid nicht übersteigt.

21. Verfahren nach Anspruch 20, wobei das Colösungsmittel in einer Menge von 1 bis 2 mol pro Mol Bis-hydrocarbyloxid verwendet wird.

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 21, wobei das Magnesium-bis-hydrocarbyloxid Magnesium-bis- (4-nonylphenoxid) ist.