DE69507676T2 - Verfahren zur Herstellung von Isovanillin - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Isovanillin

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur Herstellung von Isovanillin.
  • Isovanillin oder 3-Hydroxy-4-methoxybenzaldehyd ist ein Zwischenprodukt, das normalerweise im pharmazeutischen, kosmetischen, agrochemischen und Nahrungsmittelbereich verwendet wird.
  • Im Stand der Technik sind mehrere Zugangswege beschrieben und es sind insbesondere die Verfahren zu erwähnen, die darin bestehen, vom Heliotropin (oder 3,4-(Methylendioxy)benzaldehyd) auszugehen und dieses in Gegenwart von Kupferchlorid in einem organischen Lösungsmittel, d. h. Dimethylformamid mit Na- Methylat umzusetzen [Baratov et al. Zh. Org. Khim., 27, (7), 1578 (1991)]. Die Hauptnachteile dieses Verfahrens sind die Kosten des verwendeten Ausgangsstoffes und die, die damit verbunden sind, daß ein organisches Lösungsmittel eingesetzt wird, das am Ende wiedergewonnen werden muß, um es zurückzuführen.
  • Isovanillin kann auch ausgehend von Veratrumaldehyd (oder 3,4-Dimethoxybenzaldehyd) durch eine selektive Entmethylierung mit Hilfe von Methionin in Methansulfonsäure präpariert werden [Fujii et al. J. Chem. Soc. Perkin. Trans I, 20, 2288 (1977)]. Das Verfahren ist langwierig, die Methansulfonsäure kostspielig und die Selektivität zu Isovanillin nicht sehr gut.
  • Von Kessar et al [J. Chem. Soc. Chem. Commun. 7, 400 (1983)], ist auch ein Verfahren zur Herstellung von Isovanillin durch selektive O-Methyherung des Protocatechualdehyds (oder 3,4-Dihydroxybenzaldehyds) mittels Methyliodid in Gegenwart von Na-Hydrid in Dimethylsulfoxid beschrieben. Die Ausbeute an Isovanillin beträgt nur 65%. Dieser Syntheseweg leidet ebenfalls am Fehlen der Wettbewerbsfähigkeit aus wirtschaftlicher Sicht, denn das Ausgangsmaterial ist kein industrielles Produkt und die Anwesenheit des organischen Lösungsmittels erhöht die Herstellungskosten.
  • Ein anderes, von Scarpati et al. [Synth. Com. 20, (17), 2565 (1990)] beschriebenes, ebenfalls kostspieliges Verfahren beruht auf der Formylierung des als Acetat verkappten Guajakols mit Dichlormethoxymethan in Gegenwart von. Titantetrachlorid in Dichlormethan, was zu 3-Acetoxy-4-methoxybenzaldehyd führt, der danach mit Soda hydrolysiert wird. Außer der erhöhten Anzahl von Schritten verlangt dieses Verfahren Dichlormethoxymethan, das teuer und giftig ist und benötigt außerdem ein organisches Lösungsmittel. Alle diese Verfahren befriedigen nicht, weil sie nicht in industriellen Maßstab zu übertragen sind, sei es wegen schlechter Ausbeuten, sei es aus wirtschaftlichen Gründen.
  • Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zur Verfügung zu stellen, das den geschilderten Nachteilen begegnet.
  • Es wurde nun gefunden, daß man Isovanillin in einer sehr schnellen Reaktion und mit guter Verfahrensausbeute nach einem Verfahren erhält, das darin besteht, daß ein 3-Alkoxy-4-methoxybenzaldehyd, in dem die Alkoxy-Gruppe mindestens zwei Kohlenstoffatome hat, mit Hilfe einer starken Säure selektiv in 3-Stellung entalkyliert wird.
  • Im Ergebnis ist gezeigt worden, daß Isovanillin unter wirtschaftlich interessanten Bedingungen hergestellt werden kann, wenn man einen 3-Alkoxy-4-methoxybenzaldehyd entalkyliert, dessen ursprüngliche Alkoxygruppe ein Kondensationsprodukt mit einer C-Zahl oberhalb der Methoxygruppe darstellt.
  • Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung führt man die Herstellung des 3-Alkoxy-4-methoxybenzaldehyds so aus, daß ein 3-Alkoxy-4-hydroxybenzaldehyd, der eine Alkoxygruppe mit wenigstens zwei Kohlenstoffatomen aufweist, O-methyliert wird.
  • In seiner bevorzugten Ausführungsform umfaßt das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Isovanillin:
  • - eine erste Stufe, bei der man die O-Methylierung eines 3-Alkoxy-4-hydroxybenzaldehyds mit einer Alkoxygruppe mit mindestens zwei Kohlenstoffatomen ausführt und
  • - eine zweite Stufe, bei der man die selektive Entalkylierung des erhaltenen 3-Alkoxy-4-methoxybenzaldehyds in 3-Stellung mit einer starken Säure ausführt, um auf diese Weise Isovanillin zu erhalten.
  • In Übereinstimmung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren geht man aus von 3-Alkoxy-4-methoxybenzaldehyd, das insbesondere der nachstehenden Formel (I) entspricht:
  • in der R für einen Alkyl- oder Cycloalkylrest mit wenigstens zwei Kohlenstoffatomen steht.
  • Die Erfindung läßt als Zwischenprodukt vorzugsweise einen 3-Alkoxy-4-methoxybenzaldehyd der Formel (I) entstehen, in dem der Rest R vorzugsweise ein Alkyl- oder Cycloalkylrest ist, dessen Zahl der Kohlenstoffatome sich zwischen 2 und 8 Kohlenstoffatomen bewegt.
  • Während aus chemischer Sicht die Natur des gewählten Restes wenig Bedeutung hat, vorausgesetzt, er umfaßt wenigstens zwei Kohlenstoffatome, ist darauf hinzuweisen, daß aus wirtschaftlicher Sicht der Rest R vorteilhaft unter den Resten Ethyl, Propyl, Isopropyl, n-Butyl, Isobutyl, sec-Butyl, tert-Butyl zu wählen ist.
  • Unter den Substraten der Formel (I) setzt man ganz besonders 3-Ethoxy-4-methoxybenzaldehyd, 3-n-Propoxy-4-methoxybenzaldehyd, 3-Isopropoxy-4-methoxybenzaldehyd, 3-n-Butoxy-4-methoxybenzaldehyd, 3-Isobutoxy-4-methoxybenzaldehyd, 3-sec-Butoxy-4-methoxybenzaldehyd oder 3-tert-Butoxy-4-methoxybenzaldehyd ein.
  • Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren läßt man den 3-Alkoxy-4-methoxybenzaldehyd mit einer starken Säure reagieren. Mehrere Forderungen bestimmen die Wahl des organischen Lösungsmittels. Eine erste Eigenschaft dieser Säure ist, daß es eine starke Säure ist. Mit starker Säure wird eine Säure mit einem pKa in Wasser unterhalb von 3 bezeichnet. Der untere Grenzwert ist keine kritische Eigenschaft. Der pKa ist definiert als die ionische Dissoziationskonstante des Säure/Base-Paars, wenn Wasser als Lösungsmittel benutzt wird.
  • Eine zweite Eigenschaft dieser Säure ist, daß es keine unter den Reaktionsbedingungen oxydierende Säure ist. Daher sind Säuren wie Salpetersäure ausgeschlossen.
  • Als Beispiele zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besonders geeigneter Säuren sind Halogensäuren wie Chlorwasserstoff, Bromwasserstoff, Iodwasserstoff zu nennen.
  • Gleichermaßen zu verwenden sind gegebenenfalls halogenierte Sauerstoffsäuren wie Schwefelsäure, Pyroschwefelsäure; die gegebenenfalls halogenierten Sulfonsäuren wie Fluorsulfonsäure, Chlorsulfonsäure, Trilluormethansulfonsäure, Methansulfonsäure, Ethan-4-sulfonsäure, Ethandisulfonsäure, Benzolsulfonsäure, die Benzoldisulfonsäuren, die Toluolsulfonsäuren, die Naphthalinsulfonsäuren und die Naphthalindisulfonsäuren. Unter den Säuren verwendet man vorzugsweise Chlorwasserstoff, Bromwasserstoff und Schwefelsäure. Vorzugsweise wählt man Schwefelsäure. Die Konzentration der starken Ausgangssäure kann je nach Verfügbarkeit im Handel unterschiedlich sein.
  • Wenn man beispielsweise auf Chlorwasserstoff oder Bromwasserstoff zurückgreift, kann die Konzentration der Säure sich zwischen 30 und 50 Gew.-% bewegen. Falls man Schwefelsäure verwendet, bewegt sich deren Konzentration vorteilhaft zwischen 80 und 100 Gew.-%, vorzugsweise zwischen 90 und 99 Gew.-%. Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung greift man zu einer möglichst konzentrierte Lösung von Schwefelsäure: die Konzentration beträgt zwischen 95 und 99 Gew.-%.
  • Das Verhältnis der Molzahlen der eingesetzten starken Säure und der Molzahl des 3-Alkoxy-4-methoxybenzaldehyds kann sich in weitem Bereich bewegen, z. B. zwischen 2 und 80.
  • Vorteilhaft soll das besagte Molverhältnis zwischen 3 und 15 und besonders bevorzugt zwischen 4 und 10 liegen.
  • Die Temperatur, bei der das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt wird, kann sich in einem weitem Bereich bewegen, beispielsweise zwischen 0ºC und 150ºC.
  • Aus wirtschaftlicher Sicht besteht Interesse, das Reaktionsgemisch nicht zu erwärmen. Dennoch kann sich eine Erwärmung in gewissen Fällen als erforderlich erweisen.
  • Die gewählte Temperatur ist eine Funktion der Art der verwendeten Säure und der Art der abzuspaltenden Gruppe R.
  • Es wurde gefunden, daß die Reaktionstemperatur um so niedriger gewählt werden kann, je umfangreicher und verzweigter die Gruppe R ist. Die zur Durchführung geeignete Reaktionstemperatur ist vom Fachmann bequem durch Verwirklichung einfacher Versuche festzustellen. Daher werden nachstehend Beispiele wiedergegeben, die die Skala der gewählten Temperaturen erläutern.
  • Wenn man Schwefelsäure einsetzt, bewegt sich die Temperatur im allgemeinen zwischen 0ºC und 100ºC. Wenn die abzuspaltende Gruppe R eine lineare Alkylgruppe wie z. B. Ethyl, n-Propyl, n-Butyl ist, wählt man die Reaktionstemperatur vorteilhaft zwischen 50 und 90ºC, vorzugsweise zwischen 60ºC und 80ºC. Wenn R eine verzweigte Alkylgruppe ist, d. h. eine Gruppe; bei der das in α-Stellung zum Sauerstoffatom stehende Kohlenstoffatom mindestens sekundär ist, wie eine Isopropyl-, sec-Butyl-, tert-Butyl-Gruppe, liegt die Reaktionstemperatur vorzugsweise zwischen 0ºC und 40ºC, besonders bevorzugt zwischen 0ºC und 30ºC.
  • Wenn man auf eine Halogensäure wie Chlorwasserstoff oder Bromwasserstoff zurückgreift, wird die Reaktionstemperatur im Falle einer linearen Alkylgruppe vorzugsweise zwischen 100ºC und 150ºC und besonders bevorzugt zwischen 100ºC und 130ºC gewählt.
  • Wenn die Gruppe R eine verzweigte Alkylgruppe ist, wird die Reaktionstemperatur vorteilhaft zwischen 50ºC und 100ºC, vorzugsweise zwischen 60ºC und 80ºC gewählt. Aus praktischer Sicht ist das erfindungsgemäße Verfahren leicht durchzuführen, deren es erfordert keine besonderen Apparate. Praktisch kann das erfindungsgemäße Verfahren in der nachstehend beschriebenen Weise ausgeführt werden.
  • Man füllt die verschiedenen Bestandteile des Reaktionsgemisches in die gewählte Apparatur. Nach einer bevorzugten Ausführungsform gibt man die Lösung der starken Säure dem 3-Alkoxy-4-methoxybenzaldehyd zu, aber es ist gleichfalls möglich, umgekehrt zu verfahren. So kann man den geschmolzenen 3-Alkoxy-4- methoxybenzaldehyd in die starke Säure oder das Substrat als Suspension in die starke Säure eintragen. Es ist vorzuziehen, das erfindungsgemäße Verfahren unter einer Atmosphäre von trockenem Gas auszuführen. Man kann eine Atmosphäre eines Edelgases, vorzugsweise Argon schaffen, Stickstoff ist aber vorzuziehen. Sobald man die trockene Gasatmosphäre einmal hergestellt hat, bringt man das Reaktionsgemisch auf die gewählte Temperatur, eventuell durch Heizen. Die Umsetzungsdauer kann sich in weiten Grenzen bewegen. Sie ist abhängig von der Art des 3-Alkoxy-4-methoxybenzaldehyds, der starken Säure und deren Konzentration wie von der Temperatur.
  • Unter den bevorzugten Bedingungen, d. h. der Verwendung einer konzentrierten starken Säure, bewegt sich die Dauer der Umsetzung zwischen 30 Minuten und 6 Stunden, je nach der Temperatur, bei der man arbeitet. Nach Reaktionsschluß wird das Reaktionsgemisch wieder auf Raumtemperatur gebracht. Unter Raumtemperatur versteht man allgemein eine Temperatur zwischen 18ºC und 25ºC. In gewissen Fällen kann es vorkommen, daß man auf eine Temperatur zwischen 10ºC und 15ºC kühlen muß. Nachstehend wird zur Erläuterung eine Ausführungsform angegeben, die es erlaubt, das gewünschte Produkt aus dem Reaktionsgemisch abzutrennen. Im allgemeinen verdünnt man das Reaktionsgemisch wegen der Anwesenheit der konzentrierten starken Säure mit Wasser oder Eis in der Weise, daß die Konzentration der starken Säure zwischen 20 und 30 Gew.-% ist. Man extrahiert das gebildete Isovanillin mit einem in Wasser unlöslichen organischen Lösungsmittel und kann insbesondere Ether, vorzugsweise Ethyl- oder Isopropylether nennen; chlorierte Kohlenwasserstoffe, vorzugsweise Chloroform oder Dichlorethan; wasserunlösliche Ketone, vorzugsweise Methylisobutylketon. Man wählt vorzugsweise Methylisobutylketon.
  • Organische und wäßrige Phase werden getrennt. Die wäßrige Phase enthält die starke Säure und kann regeneriert und zurückgeführt werden. Die organische Phase wird mit Wasser gewaschen, dann setzt man ein basisches Mittel zu, sodaß der pH zwischen 6,5 und 7,0 liegt. Vorzugsweise greift man zu einer wäßrigen Sodalösung. Das organische Lösungsmittel wird abgetrieben. Das Isovanillin fällt aus. Man trennt es mit klassischer Fest/Flüssig-Trenntechnik, vorzugsweise durch Filtration ab. Der erhaltene Feststoff kann gereinigt werden, insbesondere durch Kristallisation.
  • Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der 3-Alkoxy-4- methoxybenzaldehyds durch O-Methyherung eines 3-Alkoxy-4-hydroxybenzaldehyds hergestellt, der eine Alkoxygruppe mit wenigstens zwei Kohlenstoffatomen besitzt. Nach einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens geht man aus von einem 3-Alkoxy-4-hydroxybenzaldehyd der nachstehenden Formel (II)
  • in der R für einen Alkyl- oder Cycloalkylrest mit mindestens 2 Kohlenstoffatomen steht.
  • Die Erfindung läßt insbesondere einen 3-Alkoxy-4-hydroxybenzaldehyd der Formel (II) zu Zuge kommen, in der der Rest R vorzugsweise ein Alkyl- oder Cycloalkylrest ist, dessen Zahl der Kohlenstoffatome sich zwischen 2 und 8 Kohlenstoffatomen bewegt.
  • Unter den Substraten der Formel (II) setzt man ganz besonders 3-Ethoxy-4-hydroxybenzaldehyd, 3-n-Propoxy-4-hydroxybenzaldehyd, 3-Isopropoxy-4-hydroxybenzaldehyd, 3-n-Butoxy-4-hydroxybenzaldehyd, 3-Isobutoxy-4-hydroxybenzaldehyd, 3-sec-Butoxy-4-hydroxybenzaldehyd, 3-tert-Butoxy-4-hydroxybenzaldehyd ein.
  • Wenn man auf den 3-Ethoxy-4-hydroxybenzaldehyd zurückgreift, der ein marktgängiges Produkt ist, ist das erfindungsgemäße Verfahren gegenüber den beschriebenen Verfahren besonders wettbewerbsfähig.
  • Erfindungsgemäß führt man die O-Methylierung des 3-Alkoxy-4-hydroxybenzaldehyds durch Umsetzung mit einem Methylierungsmittel durch.
  • Man kann auf verschiedene Typen von Alkylierungsmitteln zurückgreifen und kann insbesondere die Methylhalogenide, vorzugsweise Methylchlorid oder -bromid, ferner Dimethylsulfat, Methyl-p-toluolsulfonat, Methylmethansulfonat nennen. Unter den vorgenannten Alkylierungsmitteln sind Methylchlorid und Dimethylsulfat vorzuziehen.
  • Im allgemeinen wird die Reaktion der O-Methylierung bei einem pH zwischen 8 und 10, vorzugsweise oberhalb von 9 ausgeführt. Die Einhaltung des vorgenannten pH wird wenn erforderlich durch Zusatz einer Base, vorzugsweise einer wäßrigen Lösung eines Alkalimetallhydroxids, -carbonats oder -hydrogencarbonats sichergestellt. Alle Alkalimetallhydroxide, -carbonate oder -hydrogencarbonate können verwendet werden. Die Konzentration des basischen Mittels wird vorteilhaft hoch gewählt, vorzugsweise zwischen 30 und 60 Gew.-%. Aus wirtschaftlichen Erwägungen ist allerdings Soda vorzuziehen und man greift besonders bevorzugt zu den handelsüblichen Sodalösungen, deren Konzentration bei 30% liegt. Es besteht überhaupt kein Nachteil, eine organische Base zu verwenden, aber aus wirtschaftlicher Sicht wird vorzugsweise Soda gewählt.
  • Was die Menge an einzusetzenden Reaktionsteilnehmern auf dieser Stufe der O-Alkylierung angeht, werden nachstehend die bevorzugten Mengen definiert. Die Konzentration des Ausgangssubstrats im Reaktionsgemisch, d. h. des 3-Alkoxy-4- hydroxybenzaldehyds, liegt vorteilhaft zwischen 10 und 25%. Die Menge an beteiligtem Alkylierungsmittel ist eine Funktion der Menge des zu alkoxylierendem Substrat. Sie ist vorzugsweise mindestens gleich der stöchiometrischen Menge bis zu einem Überschuß, der 100% erreichen kann.
  • Mit anderen Worten bewegt sich das Molverhältnis Alkylierungsmittel/3-Alkoxy-4- hydroxybenzaldehyd zwischen 1,0 und 2,0 und vorzugsweise zwischen 1,1 und 1,5.
  • Was die Reaktionsbedingungen angeht, ist es vorteilhaft, das erfindungsgemäße Verfahren unter einer Inertgasatmosphäre durchzuführen. Man kann eine Edelgasatmosphäre herstellen, es ist jedoch vorteilhafter, Stickstoff zu verwenden. Sobald erst die Inertgasatmosphäre hergestellt ist, führt man das Reaktionsgemisch bei der gewählten Temperatur zu.
  • Die Reaktionstemperatur der O-Methylierung ist nicht kritisch; sie hat einen Einfluß auf die Reaktionskinetik. Im allgemeinen läßt man die O-Methylierungsreaktion zwischen 60ºC und 100ºC ablaufen. Vorzugsweise arbeitet man bei einer Temperatur zwischen 80ºC und 95ºC.
  • Die Umsetzungsdauer der O-Methylierungsreaktion ist insbesondere eine Funktion der Reaktionstemperatur. Sie bewegt sich meistens zwischen 1 und 8 Stunden. Im allgemeinen sind 1 bis 4 Stunden ausreichend. In einer praktischen Ausführungsform der Erfindung kann man zunächst den 3-Alkoxy-4-hydroxybenzaldehyd und die basische Lösung zuführen, das Gemisch auf Reaktionstemperatur bringen, dann das Alkylierungsmittel und eventuell die Base, wenn dies zur Einregelung des pH in der vorerwähnten Zone erforderlich ist. Nach Reaktionsschluß und Abkühlen gewinnt man eine organische Phase, die den 3-Alkoxy-4-methoxybenzaldehyd enthält. Man kann die organische Phase ohne jede Trennung auf der Stufe der Entalkylierung einsetzen, vorzugsweise nach Abscheidung des Wassers. Es ist aber auch möglich, den 3-Alkoxy-4-methoxybenzaldehyd mit den klassischen Trenntechniken abzutrennen.
  • Insbesondere kann man ihn durch Extraktion mit einem geeigneten wasserunlöslichen Lösungsmittel abtrennen. Die oben erwähnten Lösungsmittel sind geeignet, jedoch wählt man vorzugsweise Methylisobutylketon. Der erhaltene 3-Alkoxy-4-methoxybenzaldehyd kann eventuell auf klassische Weise gereinigt werden, durch Destillation oder Kristallisation. Er wird dann auf der Stufe der Entalkylierung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt, das Isovanillin selektiv zu gewinnen. Die nachstehenden Beispiele erläutern die Erfindung.
    • BEISPIELE
  • In den Beispielen haben die Abkürzungen die folgende Bedeutung:
  • - EVA = Ethylvanillin = 3-Ethoxy-4-hydroxybenzaldehyd,
  • - EMBA = 3-Ethoxy-4-methoxybenzaldehyd,
  • - Ausbeute =
    • Beispiel 1 Methylierung von Ethylvanillin mit Dimethytsulfat
  • In einen mit einem Heizpilz beheizten, mechanisch gerührten, mit zwei Tropftrichtern, einer Kühleinrichtung, Mitteln zur Messung von Temperatur und pH sowie einer Zuleitung für Stickstoff ausgestatteten Dreihalskolben von 2000 ml füllt man 332,4 g Ethylvanillin, nachdem zuvor eine Stickstoffatmosphäre hergestellt worden war.
  • Man fügt 0,5 Liter Wasser zu und heizt auf 90ºC. Man fügt 360 g einer 30,5%igen (pH = 9) wäßrigen Sodalösung, dann 350 g Dimethylsulfat innerhalb von 2 Stunden zu. Man beläßt das Reaktionsgemisch 1 Stunde unter Rühren bei 90ºC, dann kühlt man auf 70ºC und läßt absitzen. Man wäscht die obere organische Schicht, die dann bei 120ºC unter vermindertem Druck von 10 mm Hg (1330 Pa) destilliert wird, um den 3-Ethoxy-4-methoxy-benzaldehyd zu liefern.
  • Die erhaltenen Ergebnisse, nach Gehaltsbestimmung durch hochauflösende Flüssigchromatografie sind die folgenden
  • - Ausbeute vor Destillation: 98,4%
  • - Reinheit vor Destillation: 97% (3% Wasser)
  • - Reinheit nach Destillation: 99,9%
    • Entalkylierung des 3-Ethoxy-4-methoxybenzaldehyds mittels Schwefelsäure
  • In einen doppelwandigen Rektor von 1,5 Liter, der mit einem mechanischen Rührer, einem Thermometer und einer Zuleitung für Stickstoff ausgestattet ist, werden 270,5 g 3-Ethoxy-4-methoxybenzaldehyd und 742 g einer 98%igen Schwefelsäure gefüllt, nachdem eine Inertgasatmosphäre hergestellt worden ist.
  • Man erwärmt für 30 Minuten auf 65ºC.
  • Gehaltsbestimmung durch hochauflösende Flüssigchromatografie ergibt
  • - Umwandlung EMBA = 98,5%
  • - Ausbeute Isovanillin = 96%
  • Man läßt das Reaktionsgemisch abkühlen, das unter Rühren in 2 Liter Eiswasser gegossen wird. Der gebildete Niederschlag wird in 2 Liter Methylisobutylketon aufgenommen. Man trennt die organische Phase ab; die wäßrige Phase wird nochmals mit 0,75 Liter Methylisobutylketon extrahiert. Die Mutterlauge (30%ige H&sub2;SO&sub4;) kann regeneriert werden. Die organische Phase wird bei pH = 7 gewaschen, dann bei 60ºC unter vermindertem Druck von etwa 100 mm Hg (13300 Pa) abgetrieben, um Isovanillin (214 g) einer Reinheit von 95% zu gewinnen.

Claims (24)

1. Verfahren zur Herstellung von Isovanillin, dadurch gekennzeichnet, daß ein 3-Alkoxy-4-methoxybenzaldehyd, in dem die Alkoxy-Gruppe mindestens zwei Kohlenstoffatome hat, mit Hilfe einer starken Säure selektiv in 3-Stellung entalkyliert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der 3-Alkoxy-4- methoxybenzaldehyd der folgenden Formel (I) entspricht:
in der R einen Alkyl- oder Cycloalkylrest mit mindestens zwei Kohlenstoffatomen bedeutet.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der 3-Alkoxy-4-methoxybenzaldehyd die Formel (I) hat, in der R einen Alkyl- oder Cycloalkylrest mit 2 und 8 Kohlenstoffatomen, und vorzugsweise einen Ethyl-, Propyl-, Isopropyl-, n-Butyl-, Isobutyl-, sec.-Butyl- oder tert.-Butylrest bedeutet.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der 3-Alkoxy-4-methoxybenzaldehyd 3-Ethoxy-4-methoxybenzaldehyd, 3-n- Propoxy-4-methoxybenzaldehyd, 3-Isopropoxy-4-methoxybenzaldehyd, 3-n- Butoxy-4-methoxybenzaldehyd, 3-Isobutoxy-4-methoxybenzaldehyd, 3-sec.- Butoxy-4-methoxybenzaldehyd oder 3-tert.-Butoxy-4-methoxybenzaldehyd ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die starke Säure einen pKa-Wert von kleiner oder gleich 3 hat.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die eingesetzte starke Säure unter folgenden ausgewählt ist: den Halogensäuren, wie z. B. Chlorwasserstoff, Bromwasserstoff, Jodwasserstoff; den gegebenenfalls halogenierten Sauerstoffsäuren, vorzugsweise Schwefelsäure, Dischwefelsäure, Perchlorsäure; den gegebenenfalls halogenierten Sulfonsäuren, vorzugsweise Fluorschwefelsäure, Chlorschwefelsäure, Trifluormethansulfonsäure, Methansulfonsäure, Ethansulfonsäure, Ethandisulfonsäure, Benzolsulfonsäure, den Benzoldisulfonsäuren, den Toluolsulfonsäuren, den Naphthalinsulfonsäuren und den Naphthalindisulfonsäuren.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die eingesetzte starke Säure Chlorwasserstoff, Bromwasserstoff oder Schwefelsäure ist.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration der starken Säure zwischen 30 und 50 Gew.-% schwankt, wenn die starke Säure Chlorwasserstoff oder Bromwasserstoff ist.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration der starken Säure zwischen 80 und 100 Gew.-%, bevorzugt zwischen 90 und 99 Gew.-% und speziell zwischen 95 und 99 Gew.-% schwankt, wenn die starke Säure Schwefelsäure ist.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis zwischen der Molzahl der verwendeten starken Säure und der Molzahl des 3-Alkoxy-4-methoxybenzaldehyds zwischen 2 und 80, bevorzugt zwischen 3 und 15 und speziell zwischen 4 und 10 schwankt.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionstemperatur zwischen 0ºC und 150ºC schwankt.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionstemperatur wie folgt schwankt: Bei Anwendung von Schwefelsäure zwischen 50 und 90ºC, vorzugsweise zwischen 60ºC und 80ºC, beträgt, wenn die abzuspaltende Alkylgruppe eine lineare Alkylgruppe ist und zwischen 0ºC und 40ºC, vorzugsweise zwischen 0ºC und 30ºC, wenn es sich um eine verzweigte Alkylgruppe handelt; bei Anwendung von Chlorwasserstoff oder Bromwasserstoff zwischen 100ºC und 150ºC, vorzugsweise zwischen 100ºC und 130ºC, wenn die abzuspaltende Alkylgruppe eine lineare Alkylgruppe ist und zwischen 50ºC und 100ºC, vorzugsweise zwischen 60ºC und 80ºC, wenn es sich um eine verzweigte Alkylgruppe handelt.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß man die Lösung der starken Säure dem 3-Alkoxy-4-methoxybenzaldehyd gibt oder umgekehrt.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß man den geschmolzenen 3-Alkoxy-4-methoxybenzaldehyd in die starke Säure einträgt oder das Substrat als Suspension in starker Säure zugibt.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der 3-Alkoxy-4-methoxybenzaldehyd durch O-Methylierung von einem eine Alkoxygruppe von mindestens zwei Kohlenstoffatomen aufweisenden 3-Alkoxy-4-hydroxybenzaldehyd hergestellt wird.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß 3-Alkoxy- 4-hydroxybenzaldehyd der nachfolgenden Formel (II) entspricht:
in der R einen Alkyl- oder Cycloalkylrest mit mindestens zwei Kohlenstoffatomen bedeutet.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der 3-Alkoxy- 4-hydroxybenzaldehyd der Formel (lI) genügt, in der R ein Alkyl- oder Cycloalkylrest mit 2 bis 8 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise ein Ethyl-, Propyl-, Isopropyl-, n-Butyl-, Isobutyl-, sec.-Butyl- oder tert.-Butylrest ist.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß 3-Alkoxy-4-hydroxybenzaldehyd 3-Ethoxy-4-hydroxybenzaldehyd, 3-n- Propoxy-4-hydroxybenzaldehyd, 3-Isopropoxy-4-hydroxybenzaldehyd, 3-n- Butoxy-4-hydroxybenzaldehyd, 3-Isobutoxy-4-hydroxybenzaldehyd, 3-sec.- Butoxy-4-hydroxybenzaldehyd oder 3-tert.-Butoxy-4-hydroxybenzaldehyd ist.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Alkylierungsmittel ein Methylhalogenid, vorzugsweise Methylchlorid oder -bromid, ferner Dimethylsulfat, Methyl-p-toluolsulfonat, Methylmethansulfonat und insbesondere Methylchlorid und Dimethylsulfat ist.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die O-Methylierungsreaktion bei einem pH-Wert zwischen 8 und 10 und vorzugsweise oberhalb von 9 durchgeführt wird, der erforderlichenfalls durch Zugabe einer Base, vorzugsweise einer wäßrigen Lösung eines Hydroxyds, Carbonats oder Hydrogencarbonats eines Alkalimetalls und insbesondere von Natronlauge erhalten wird.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß das molare Verhältnis zwischen dem Alkylierungsmittel und 3-Alkoxy- 4-hydroxybenzaldehyd zwischen 1,0 und 2,0 und vorzugsweise zwischen 1, 1 und 1,5 schwankt.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der O-Methylierungsreaktion zwischen 60ºC und 100ºC, vorzugsweise zwischen 80ºC und 95ºC beträgt.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß man zunächst 3-Alkoxy-4-hydroxybenzaldehyd und die basische Lösung einträgt, danach die Mischung auf die Reaktionstemperatur bringt, das Alkylierungsmittel und gegebenenfalls, wenn erforderlich, die Base zufügt und eine organische Phase gewinnt, welche 3-Alkoxy-4-methoxybenzaldehyd enthält, das anschließend abgetrennt wird.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Reaktionsstufen unter einem Inertgas, vorzugsweise einem Edelgas oder Stickstoff, durchgeführt werden.
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