EP1296919A1 - Verfahren zur herstellung von gegebenenfalls substituierten, aliphatischen, aromatischen oder heteroaromatischen aldehyden - Google Patents

Verfahren zur herstellung von gegebenenfalls substituierten, aliphatischen, aromatischen oder heteroaromatischen aldehyden

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Publication number
EP1296919A1
EP1296919A1 EP01940556A EP01940556A EP1296919A1 EP 1296919 A1 EP1296919 A1 EP 1296919A1 EP 01940556 A EP01940556 A EP 01940556A EP 01940556 A EP01940556 A EP 01940556A EP 1296919 A1 EP1296919 A1 EP 1296919A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
formula
aromatic
alkyl
aldehyde
temperature
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP01940556A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Berthold; Winkler
Wolfram Hendel
Peter Pöchlauer
Ferdinand Heu
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Patheon Austria GmbH and Co KG
Original Assignee
DSM Fine Chemicals Austria Nfg GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by DSM Fine Chemicals Austria Nfg GmbH and Co KG filed Critical DSM Fine Chemicals Austria Nfg GmbH and Co KG
Publication of EP1296919A1 publication Critical patent/EP1296919A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C45/00—Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds
    • C07C45/27—Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by oxidation
    • C07C45/32—Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by oxidation with molecular oxygen
    • C07C45/37—Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by oxidation with molecular oxygen of >C—O—functional groups to >C=O groups
    • C07C45/39—Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by oxidation with molecular oxygen of >C—O—functional groups to >C=O groups being a secondary hydroxyl group

Definitions

  • Aliphatic and aromatic aldehydes are important intermediates in the chemical, pharmaceutical and cosmetic industries, so that a number of processes for producing the same are already known from the literature, but these are unsatisfactory for industrial use.
  • the variants of the Reimer-Tiemann reaction (Chem. Rev. 60 (1960), 169), for example under pressure, with transition catalysts or with C c-iodextrins, the hydroxymethylation of phenol with subsequent oxidation and the reaction of phenol with Glyoxylic acid and subsequent oxidative decarboxylation of the mandelic acid derivatives obtained as an intermediate in the presence of metal salts (eg US 2,640,083).
  • the invention accordingly relates to a process for the preparation of optionally substituted aliphatic, aromatic and heteroaromatic aldehydes of the formula
  • R is a C 1 -C 2 -alkyl radical, an aromatic or heteroaromatic radical Ar, which may be mono- or polysubstituted by OH, Ci-C ⁇ -alkyl, Ci-C ⁇ -alkoxy, Ci-C ⁇ -carboxylic acids or esters 1-6 C atoms in the ester part, phenyl, halogen, SO 3 H, NO 2 , NR 1 R 2 or SRi, where R 1 and R 2 can be independently of one another H, phenyl or C 1 -C 6 alkyl, are substituted which is characterized in that a compound of formula
  • R has the above meaning, a) diazotized in an acidic medium with a diazotizing reagent at a temperature of from -10 to + 100 ° C. and converted into the corresponding hydroxycarboxylic acid, whereupon b) this in the presence of a metal, its salt, oxide or hydroxide is reacted as a catalyst with oxygen to give the corresponding aldehyde of the formula I.
  • Suitable compounds of the formula II are ⁇ -amino acids which have an optionally substituted, aliphatic, aromatic or heteroaromatic radical.
  • Aliphatic radicals are C 1 -C 2 -alkyl radicals, which can be linear, branched or cyclic, such as methyl, ethyl, n-propyl, i-propyl, n-butyl, sec-butyl, t-butyl, Pentyl, hexyl, octyl, decyl, dodecyl, cyclopentyl, cyclohexyl, cyclooctyl, etc. are preferred -C 1 -C 2 alkyl radicals, particularly preferably C 1 -C 6 -alkyl radicals.
  • Aromatic and heteroaromatic radicals Ar are radicals which are derived from aromatics or heteroaromatics with one or more heteroatoms or from condensed ring systems which may have one or more heteroatoms, such as benzene, pyrrole, furan, thiophene, pyridine, Pyran, thiopyran, pyrimidine, pyridazine, indene, imidazole, pyrazole, thiazole, oxazole, naphthalene, anthracene, quinoline, isoquinoline, benzo (g) isoquinoline, indole, coumarone, thionaphthene, acridine etc.
  • Ar is preferably an aromatic radical or a fused ring system with at most one heteroatom, such as phenyl, pyrrolyl, pyridinyl, thiophenyl, naphthyl, etc. etc. Particularly preferred are aromatic radicals with only one ring and at most one heteroatom, phenyl, pyrrolyl, pyridinyl, thiophenyl, etc.
  • the aliphatic, aromatic and heteroaromatic radicals are optionally by one or more substituents from the group OH, linear, branched or cyclic C 1 -C 6 alkyl or CrCe alkoxy, C 1 -C 6 carboxylic acids or esters with 1-6 C atoms in the ester part, phenyl, halogen, SO 3 H, NO 2 , NR ⁇ R 2 or SR1, where R 1 and R 2 can independently of one another be H, phenyl or a linear, branched or cyclic C 1 -C 6 -alkyl radical.
  • Preferred substituents are OH, -CC 4 alkoxy, such as methoxy, ethoxy, propoxy and butoxy, halogens such as F, Cl, Br and I, and NR ⁇ R 2 or SR1 with R 1 and R 2 equal to C1-C 4 alkyl. OH and -CC 2 alkoxy is particularly preferred.
  • Hydroxyphenylglycines or alkoxyphenylglycines, such as p-hydroxyphenylglycine, are very particularly preferably used for the process according to the invention.
  • the starting compounds can be used as a racemate or in enantiomerically pure form as the R or S enantiomer.
  • the conversion of the starting compounds of formula II to the corresponding aldehydes of formula I takes place in a one-pot synthesis in two steps.
  • step a a compound of formula II is reacted in an acidic medium to give the corresponding ⁇ -hydroxycarboxylic acid.
  • Usual diazotizing agents such as NaNO 2 or isopentyl nitrite are used as diazotizing agents.
  • NaNO 2 is preferably used as the diazotizing agent.
  • the diazotizing agent is used in an equimolar amount or in a molar excess. A 1 to 50% molar excess is preferably used, particularly preferably a 5 to 30% molar excess of diazotizing agent, based on the compound of the formula II.
  • Step a) takes place in the acidic medium.
  • Water in combination with an inorganic acid is suitable for the production of the acidic medium.
  • Preferred inorganic acids are hydrochloric acid and sulfuric acid.
  • a pH value of ⁇ 6, preferably ⁇ 2 is set for the diazotization step.
  • the reaction temperature is between -10 and + 100 ° C, preferably 0 to 80 ° C and particularly preferably +10 to 70 ° C.
  • the temperature profile during step a) can run, for example, in two stages, so that a lower temperature, about -10 to + 70 ° C, preferably up to + 60 ° C, is set first for the diazotization and then for conversion into the corresponding hydroxycarboxylic acid ( Cooking) the temperature is increased, approximately to 40 to 100 ° C, preferably to 80 ° C.
  • step a) the diazotization and conversion (or boiling) to the corresponding hydroxycarboxylic acid can also take place simultaneously if step a) is carried out at a temperature between about 40 to 80 ° C., preferably at about 50 to 60 ° C.
  • the corresponding ⁇ -hydroxycarboxylic acid formed in step a) remains in the reaction mixture and is converted into catalysts without oxidizing in step b) by oxidative decarboxylation using oxygen in the presence of metals, their salts (for example: chlorides, sulfates, nitrates), oxides or hydroxides the desired aldehyde of formula I implemented.
  • step b) can optionally be omitted.
  • step b) is carried out after step a), the oxidative decarboxylation takes place using oxygen.
  • Oxygen may in this case in the form of pure oxygen, in the form of air or in the form of an N 2/0 2 mixture may be used.
  • Suitable catalysts are customary, from the prior art, for example from US 2,640,083, from Chem. Abstr. (1982): 597981 or metals known from DE 2930222 or their salts such as chlorides, sulfates, nitrates, phosphates, their oxides or hydroxides.
  • Suitable metals are, for example, copper, iron, cobalt, manganese, chromium, lead, cerium, iridium, nickel, mercury, bismuth, zinc, aluminum, vanadium, selenium, tellurium, tungsten and antimony.
  • Preferred metals are copper, iron, cobalt, manganese.
  • Suitable salts are, for example, copper (I) chloride, copper (II) chloride, copper (II) sulfate, iron (II) chloride, iron (III) chloride, iron (II) sulfate, iron (III) sulfate, Iron (III) nitrate, cobalt (III) sulfate, cobalt (III) nitrate, manganese (II) sulfate, manganese (II) chloride, manganese (II) acetate etc.
  • the metals are preferred in the form of an inorganic and / or organic Salt, particularly preferably used as chloride or sulfate. Metals are particularly preferably copper or iron.
  • the catalyst is preferably used in a concentration of 1 mol% to equimolar. Concentrations of 5-50 mol% are particularly preferred.
  • the oxidative decarboxylation can be carried out in the same medium as in step a). However, the pH of the reaction mixture can also be made basic by adding a suitable base, such as NaOH, KOH, CaO or Ca (OH) 2 .
  • the pH of the reaction solution is preferably set to> 7, particularly preferably to a value between 9 and 14.
  • the oxidative decarboxylation can take place at normal pressure or at elevated pressure. Accordingly, a pressure of between 1 and 7 bar, particularly preferably between 1 and 5 bar, is preferably set.
  • reaction temperatures in step b), depending on the pressure selected, are between 5 and 200 ° C., preferably between 15 and 150 ° C. and particularly preferably between 50 and 140 ° C.
  • the isolation of the desired aldehyde of the formula I is carried out depending on the state of matter by customary isolation methods, such as extraction, distillation or crystallization.
  • Unreacted hydroxycarboxylic acid can be separated from the aldehyde to increase the yield of aldehyde, for example by basic extraction, and then optionally subjected to step b) again.
  • the process is preferably suitable for the preparation of aldehydes of the formula I in which the radical R is an aromatic five- or six-membered ring with at most one heteroatom or a condensed ring system with at most one heteroatom, which is by OH, -CC 4 -alkoxy , such as methoxy, ethoxy, propoxy and butoxy, halogens such as Fl, Cl, Br, I, or NR ⁇ 2 and SRi with R 1 and R 2 being H or C 1 -C 4 alkyl, particularly preferably by OH and C 1 -C 2 -Alkoxy is substituted.
  • Hydroxybenzaldehydes or alkoxybenzaldehydes such as p-hydroxybenzaldehyde or p-methoxybenzaldehyde, are very particularly preferably produced by the process according to the invention.
  • the aldehydes of the formula I are obtained in a simple one-pot synthesis in high yields and with high purity.

Landscapes

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Abstract

Verfahren zur Herstellung von gegebenenfalls substituierten, aliphatischen, aromatischen und heteroaromatischen Aldehyden der Formel (I), in der R einen C1-C20-Alkylrest, einen aromatischen oder heteroaromatischen Rest Ar bedeuten, der gegebenenfalls ein- oder mehrfach durch OH, C1-C6-Alkyl, C1-C6-Alkoxy, C1-C6-Carbonsäuren oder -ester mit 1-6 C-Atomen im Esterteil, Phenyl, Halogen, SO3H, NO2, NR1R2 oder SR1, wobei R1 und R2 voneinander unabhängig H, Phenyl oder C1-C6-Alkyl sein können, substituiert sein kann, bei welchem eine Verbindung der Formel (II) in der R obige Bedeutung hat, a) im sauren Medium mit einem Diazotierungsreagens bei einer Temperatur von - 10 bis + 100 DEG C diazotiert und in die korrespondierende Hydroxycarbonsäure überführt wird, worauf b) diese in Gegenwart eines Metalles, dessen Salz, Oxyd oder Hydroxyd als Katalysator mit Sauerstoff zu dem entsprechenden Aldehyd der Formel (I) umgesetzt wird.

Description

Verfahren zur Herstellung von gegebenenfalls substituierten, aliphatischen, aromatischen oder heteroaromatischen Aldehyden
Aliphatische und aromatische Aldehyde stellen in der chemischen, pharmazeutischen und kosmetischen Industrie wichtige Zwischenprodukte dar, sodass aus der Literatur bereits eine Reihe von Verfahren zur Herstellung derselben bekannt sind, die jedoch für eine industrielle Verwertung nicht zufriedenstellend sind. Dies sind neben den Varianten der Reimer-Tiemann Reaktion (Chem.Rev. 60 (1960), 169), beispielsweise unter Druck, mit Übergangskatalysatoren oder mit C c- lodextrinen, die Hydroxymethylierung von Phenol mit anschließender Oxidation, sowie die Umsetzung von Phenol mit Glyoxylsäure und anschließender oxidativen Decarboxylierung der als Zwischenprodukt erhaltenen Mandelsäurederivaten in Gegenwart von Metall salzen (z.B. US 2,640,083).
Aus Chem. Abstr. (1982): 597981 ist die Oxidation von Hydroxyphenylglycin zu Hydroxybenzaldehyd unter Verwendung von Metallkatalysatoren bekannt. Wie jedoch Vergleichsversuche zeigten, ist die Reaktionsführung auf Grund des hohen Anteils an Nebenprodukten sehr schwierig.
Unerwarteterweise wurde nun gefunden, dass gegebenenfalls substituierte, aliphatische, aromatische und heteroaromatische Aminosäuren mittels einer Eintopfsynthese durch Diazotierung und anschließender oxidativer Decarboxylierung in hoher Ausbeute und Reinheit zu den korrespondierenden Aldehyden umgesetzt werden können.
Gegenstand der Erfindung ist demnach ein Verfahren zur Herstellung von gegebenenfalls substituierten aliphatischen, aromatischen und heteroaromatischen Aldehyden der Formel
in der R einen Cι-C2o-Alkylrest, einen aromatischen oder heteroaromatischen Rest Ar bedeuten, der gegebenenfalls ein- oder mehrfach durch OH, C-i-Cβ-Alkyl, Ci-Cβ- Alkoxy, Ci-Cβ-Carbonsäuren oder -ester mit 1-6 C-Atomen im Esterteil, Phenyl, Halogen, SO3H, NO2, NR1R2 oder SRi, wobei R-i und R2 von einander unabhängig H, Phenyl oder Cι-C6-Alkyl sein können, substituiert sein kann, das dadurch gekennzeichnet ist, dass eine Verbindung der Formel
in der R obige Bedeutung hat, a) im sauren Medium mit einem Diazotierungsreagens bei einer Temperatur von - 10 bis + 100°C diazotiert und in die korrespondierende Hydroxycarbonsaure überführt wird, worauf b) diese in Gegenwart eines Metalles, dessen Salz, Oxyd oder Hydroxyd als Katalysator mit Sauerstoff zu dem entsprechenden Aldehyd der Formel I umgesetzt wird.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden Verbindungen der Formel II zu den korrespondierenden Aldehyden der Formel I umgesetzt.
Geeignete Verbindungen der Formel II sind dabei α-Aminosäuren, die einen gegebenenfalls substituierten, aliphatischen, aromatischen oder heteroaromatischen Rest aufweisen.
Aliphatische Reste sind dabei Cι-C2o-Alkylreste, die linear, verzweigt oder cyclisch sein können, wie etwa Methyl, Ethyl, n-Propyl, i-Propyl, n-Butyl, sek.-Butyl, t-Butyl, Pentyl, Hexyl, Octyl, Decyl, Dodecyl, Cyclopentyl, Cyclohexyl, Cyclooctyl u.s.w. Bevorzugt sind Cι-Cι2Alkylreste, besonders bevorzugt Ci-Cβ-Alkylreste. Aromatische und heteroaromatische Reste Ar sind dabei Reste, die sich von Aroma- ten oder Heteroaromaten mit einem oder mit mehreren Heteroatomen oder von kondensierten Ringsystemen, die gegebenenfalls ein oder mehrere Heteroatome aufweisen, ableiten, wie etwa Benzol, Pyrrol, Furan, Thiophen, Pyridin, Pyran, Thiopy- ran, Pyrimidin, Pyridazin, Inden, Imidazol, Pyrazol, Thiazol, Oxazol, Naphthalin, Anthracen, Chinolin, Isochinolin, Benzo(g)isochinolin, Indol, Cumaron, Thionaphthen, Acridin u.s.w..
Bevorzugt bedeutet Ar einen aromatischen Rest oder ein kondensiertes Ringsystem mit höchstens einem Heteroatom, wie etwa Phenyl, Pyrrolyl, Pyridinyl, Thiophenyl, Naphthyl u.s.w.. Besonders bevorzugt sind aromatischen Reste mit nur einem Ring und höchstens einem Heteroatom Phenyl, Pyrrolyl, Pyridinyl, Thiophenyl u.s.w..
Die aliphatischen, aromatischen und heteroaromatischen Reste sind dabei gegebenenfalls durch einen oder mehrere Substituenten aus der Gruppe OH, linearer, verzweigter oder cyclischer Cι-C6-Alkyl- oder CrCe-Alkoxyrest, Cι-C6-Carbonsäuren oder -ester mit 1-6 C-Atomen im Esterteil, Phenyl, Halogen, SO3H, NO2, NRιR2 oder SR1, wobei R-i und R2 von einander unabhängig H, Phenyl oder ein linearer, verzweigter oder cyclischer Ci-Cβ-Alkylrest sein können, substituiert. Bevorzugte Substituenten sind OH, Cι-C4-Alkoxy, wie Methoxy, Ethoxy, Propoxy und Butoxy, Halogene wie F, Cl, Br und I, sowie NRιR2 oder SR1 mit R1 und R2 gleich C1- C4-Alkyl. Besonders bevorzugt ist OH und Cι-C2-Alkoxy.
Ganz besonders bevorzugt werden für das erfindungsgemäße Verfahren Hydro- xyphenylglycine oder Alkoxyphenylglycine, wie p-Hydroxyphenylglycin eingesetzt.
Die Ausgangsverbindungen können dabei als Racemat oder in enantiomerenreiner Form als R- oder S-Enantiomer eingesetzt werden. Die Umsetzung der Ausgangsverbindungen der Formel II zu den entsprechenden Aldehyden der Formel I erfolgt in einer Eintopfsynthese in zwei Schritten.
In Schritt a) wird eine Verbindung der Formel II in saurem Medium zu der korrespondierenden α-Hydroxycarbonsäure umgesetzt.
Als Diazotierungsmittel werden übliche Diazotierungsmittel, wie etwa NaNO2 oder Isopentylnitrit verwendet. Bevorzugt wird NaNO2 als Diazotierungsmittel eingesetzt. Das Diazotierungsmittel wird dabei in äquimolarer Menge oder im molaren Über- schuss eingesetzt. Bevorzugt wird ein 1 bis 50%iger molarer Überschuss, besonders bevorzugt ein 5 bis 30%iger molarer Überschuss an Diazotierungsmittel bezogen auf die Verbindung der Formel II eingesetzt.
Schritt a) erfolgt im sauren Medium. Zur Herstellung des sauren Mediums eignet sich Wasser in Kombination mit einer anorganischen Säure. Bevorzugte anorganische Säuren sind dabei Salzsäure und Schwefelsäure.
Für den Diazotierungsschritt wird erfindungsgemäß ein pH-Wert < 6, bevorzugt < 2 eingestellt.
Die Reaktionstemperatur liegt zwischen -10 und +100°C, bevorzugt bei 0 bis 80°C und besonders bevorzugt bei +10 bis 70°C. Der Temperaturverlauf während Schritt a) kann dabei beispielsweise 2-stufig verlaufen, sodass zuerst für die Diazotierung eine niedrigere Temperatur, etwa -10 bis +70°C, bevorzugt bis +60°C, eingestellt wird und anschließend zur Überführung in die korrespondierende Hydroxycarbonsaure (Verkochen) die Temperatur erhöht wird, etwa auf 40 bis 100°C, bevorzugt bis 80°C. Die Diazotierung und die Überführung (bzw. das Verkochen) zur korrespondierenden Hydroxycarbonsaure kann jedoch auch gleichzeitig erfolgen, wenn Schritt a) bei einer Temperatur zwischen etwa 40 bis 80°C, bevorzugt bei etwa 50 bis 60°C durchgeführt wird. Die in Schritt a) entstehende korrespondierende α-Hydroxycarbonsäure verbleibt im Reaktionsgemisch und wird ohne vorherige Isolierung in Schritt b) durch oxidative Decarboxylierung mittels Sauerstoff in Gegenwart von Metallen, deren Salze (z.B.: Chloride, Sulfate, Nitrate), Oxyde oder Hydroxyde als Katalysatoren zu dem gewünschten Aldehyd der Formel I umgesetzt.
Neben dem Umsatz zur korrespondierenden Hydroxycarbonsaure tritt in Abhängigkeit von den gewählten Reaktionsparametern teilweise auch schon während der Diazotierung und dem Verkochen eine oxidative Decarboxylierung zum entsprechenden Aldehyd der Formel (I) auf. Es wird dabei ein Gemisch aus Hydroxycarbonsaure und Aldehyd oder direkt der gewünschte Aldehyd erhalten, sodass gegebenenfalls Schritt b) entfallen kann.
Wird Schritt b) im Anschluss an Schritt a) durchgeführt, so erfolgt die oxidative Decarboxylierung mittels Sauerstoff. Sauerstoff kann dabei in Form von reinem Sauerstoff, in Form von Luft oder in Form eines N2/02-Gemisches eingesetzt werden. Als Katalysatoren eignen sich übliche, aus dem Stand der Technik, beispielsweise aus US 2,640,083, aus Chem. Abstr. (1982): 597981 oder aus DE 2930222 bekannte Metalle oder deren Salze wie Chloride, Sulfate, Nitrate, Phosphate, deren Oxyde o- der Hydroxyde. Geeignete Metalle sind beispielsweise Kupfer, Eisen, Kobalt, Mangan, Chrom, Blei, Cer, Iridium, Nickel, Quecksilber, Wismut, Zink, Aluminium, Vanadium, Selen, Tellur, Wolfram und Antimon. Bevorzugte Metalle sind Kupfer, Eisen, Kobalt, Mangan. Geeignete Salze sind beispielsweise Kupfer(l)chlorid, Kup- fer(ll)chlorid, Kupfer(ll)sulfat, Eisen(ll)chlorid, Eisen(lll)chlorid, Eisen(ll)sulfat, Ei- sen(lll)sulfat, Eisen(lll)nitrat, Cobalt(lll)sulfat, Cobalt(lll)nitrat, Mangan(ll)sulfat, Man- gan(ll)chlorid, Mangan(ll)acetat u.s.w. Die Metalle werden bevorzugt in Form eines anorganische und/oder organische Salzes, besonders bevorzugt als Chlorid oder Sulfat eingesetzt. Besonders bevorzugt Metalle sind dabei Kupfer oder Eisen. Der Katalysator wird bevorzugt in einer Konzentration von 1 Mol% bis äquimolar eingesetzt. Besonders bevorzugt sind Konzentrationen von 5-50 Mol%. Die oxidative Decarboxylierung kann in dem selben Medium wie in Schritt a) durchgeführt werden. Es kann jedoch auch der pH-Wert des Reaktionsgemisches durch Zugabe einer geeigneten Base, wie etwa NaOH, KOH, CaO oder Ca(OH)2 basisch gestellt werden.
Bevorzugt wird für Schritt b) der pH-Wert der Reaktionslösung auf > 7, besonders bevorzugt auf einen Wert zwischen 9 und 14, gestellt.
Die oxidative Decarboxylierung kann bei Normaldruck oder bei erhöhtem Druck erfolgen. Bevorzugt wird demnach ein Druck zwischen 1 und 7 bar, besonders bevorzugt zwischen 1 und 5 bar eingestellt.
Die Reaktionstemperaturen liegen bei Schritt b), je nach gewähltem Druck, zwischen 5 und 200°C, bevorzugt zwischen 15 und 150°C und besonders bevorzugt zwischen 50 und 140°C.
Die Isolierung des gewünschten Aldehyds der Formel I erfolgt in Abhängigkeit vom Aggregatzustand durch übliche Isolationsmethoden, wie etwa Extraktion, Destillation, oder Kristallisation.
Nicht umgesetzte Hydroxycarbonsaure kann zur Erhöhung der Ausbeute an Aldehyd vom Aldehyd beispielsweise durch basische Extraktion getrennt und anschließend gegebenenfalls erneut Schritt b) unterzogen werden.
Bevorzugt eignet sich das Verfahren zur Herstellung von Aldehyden der Formel I in der der Rest R einen aromatischen Fünf- oder Sechsring mit maximal einem Heteroatom oder ein kondensiertes Ringsystem mit maximal einem Heteroatom bedeutet, der bzw. das durch OH, Cι-C4-Alkoxy, wie Methoxy, Ethoxy, Propoxy und Butoxy, Halogene, wie Fl, Cl, Br, I, oder NR^2 und SRi mit Ri und R2 gleich H oder Cι-C - Alkyl, besonders bevorzugt durch OH und Cι-C2-Alkoxy substituiert ist. Ganz besonders bevorzugt werden durch das erfindungsgemäße Verfahren Hydro- xybenzaldehyde oder Alkoxybenzaldehyde, wie p-Hydroxybenzaldehyd oder p- Methoxybenzaldehyd hergestellt.
Die Aldehyde der Formel I werden dabei in einer einfachen Eintopfsynthese in hohen Ausbeuten und mit hoher Reinheit erhalten.
Beispiel 1 :
Zu einer Lösung von 4-Hydroxyphenylglycin (6,69 g; 40 mmol) in 100 ml halbkonz. Salzsäure wurden bei 50 °C 20 ml einer wäßrigen Lösung von Natriumnitrit (2,2 M) portionsweise zugesetzt und eine Stunde gerührt. Zum vollständigen Umsatz wurden noch 4,3 mmol NaNO2 in 5 ml Wasser zugesetzt. Die Lösung wurde mit MTBE (3 x 100 ml) extrahiert und die in der organischen Phase verbleibende 4- Hydroxymandelsäure durch Extraktion bei pH 6-7 von 4-Hydroxybenzaldehyd (verbleibt in der organischen Phase) getrennt. 4-Hydroxymandelsäure wurde durch nochmalige Extraktion der angesäuerten wäßrigen Lösung (pH<3) gewonnen. Bei 99%igen Umsatz wurden 60Mol% 4-Hydroxymandelsäure und 25Mol% 4- Hydroxybenzaldehyd mit einer Reinheit von 95% erhalten.
Beispiel 2:
In einem 100 ml Dreihalsrundkolben (Intensivkühler, Sauerstoffeinleitungsrohr) wurden 4-Hydroxymandelsäure (4,16 g; 20 mmol, aus Beispiel 1) und Kupfer(ll)chlorid (2,69 g; 20 mmol) in Wasser (60 ml) gelöst, mit wäßriger NaOH (40%ig; 2 ml) versetzt (pH=9-9,5) und auf 90 °C erwärmt. Unter starkem Rühren wurde Sauerstoff (40 ml/min) in die Lösung eingeleitet. Nach 13 Stunden wurde die Reaktionslösung mit wäßriger HCI auf pH 1 gestellt und die Lösung mit CHCI3 (4x 100 ml) extrahiert. Die organischen Phasen wurden vereint, mit NaSO getrocknet und einrotiert. 4- Hydroxybenzaldehyd wurde als leicht beiges Pulver (2,28 g, 93%) mit einer Reinheit von 89,4Gew% gewonnen.
Beispiel 3:
Zu einer Lösung von 4-Hydroxyphenylglycin (10,03 g; 60 mmol) in 170 ml halbkonz. Salzsäure wurden bei ca. 0 °C 30 ml einer wäßrigen Lösung von Natriumnitrit (66 mmol) portionsweise zugesetzt und eineinhalb Stunden gerührt. Nach vollständigem Umsatz wurde in der Reaktionslösung 69,4 % 4-Hydroxymandelsäure und 8,3 % 4- Hydroxybenzaldehyd gefunden. Zu dieser Lösung wurde Kupfer(ll)chlorid 0,67 g, 5 mmol) zugesetzt und dann bei 70-80°C Sauerstoff eingeblasen (25-30 mL/min). Nach 14 Stunden wurde mit MTBE extrahiert und nicht vollständig umgesetzte Hy- droxymandelsäure durch Waschen der organischen Phase bei pH 7 entfernt. Aus der verbleibenden organischen Phase wurden 5,1 g 4-Hydroxybenzaldehyd mit einer Reinheit von 90,1 Gew% (Ausbeute: 63%) gewonnen.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung von gegebenenfalls substituierten, aliphatischen, aromatischen und heteroaromatischen Aldehyden der Formel
in der R einen Cι-C o-Alkylrest, einen aromatischen oder heteroaromatischen Rest Ar bedeuten, der gegebenenfalls ein- oder mehrfach durch OH, Cι-C6-Alkyl, Cr Cβ-Alkoxy, Ci-Cβ-Carbonsäuren oder -ester mit 1-6 C-Atomen im Esterteil, Phenyl, Halogen, SO3H, NO2, NRιR2 oder SR1, wobei R1 und R2 von einander unabhängig H, Phenyl oder Ci-Cβ-Alkyl sein können, substituiert sein kann, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verbindung der Formel
in der R obige Bedeutung hat, a) im sauren Medium mit einem Diazotierungsreagens bei einer Temperatur von - 10 bis + 100°C diazotiert und in die korrespondierende Hydroxycarbonsaure überführt wird, worauf b) diese in Gegenwart eines Metalles, dessen Salz, Oxyd oder Hydroxyd als Katalysator mit Sauerstoff zu dem entsprechenden Aldehyd der Formel I umgesetzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass Schritt a) bei einem pH-Wert < 6 und Schritt b) bei einem pH-Wert > 7 durchgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt a) die Diazotierung bei einer Temperatur von -10 bis +70°C erfolgt und die Temperatur anschließend zur Überführung in die korrespondierende Hydroxycarbonsaure auf 40 bis 100°C erhöht wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Diazotierung und die Überführung in die Hydroxycarbonsaure gleichzeitig bei einer Temperatur zwischen 40 und 80°C erfolgt.
5. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die oxidative Decarboxylierung bei einem Druck zwischen 1 und 7 bar und bei einer Temperatur zwischen 5 und 200°C durchgeführt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die oxidative Decarboxylierung bereits in Schritt a) stattfindet, sodass in Schritt a) entweder ein Gemisch aus Aldehyd der Formel (I) und der korrespondierenden Hydroxycarbonsaure oder direkt der Aldehyd der Formel (I) erhalten wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 , dadurch gekennzeichnet, dass zur Erhöhung der Ausbeute an Aldehyd der Formel (I), nicht umgesetzte Hydroxycarbonsaure durch basische Extraktion vom Aldehyd abgetrennt und gegebenenfalls erneut Schritt b) unterzogen wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass Aldehyde der Formel (I) in R einen Cι-Cι2-Alkylrest oder einen aromatischen Rest mit höchstens einem Heteroatom oder ein kondensiertes Ringsystem mit höchstens einem Heteroatom bedeutet, die gegebenenfalls ein- oder mehrfach durch OH, Halogen, NRιR2 oder SR1 mit R1 und R2 gleich H oder Cι-C4-Alkyl, substituiert sind, hergestellt werden. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass Hydroxy- oder Alkoxybenzaldehyde erhalten werden.
EP01940556A 2000-07-05 2001-06-08 Verfahren zur herstellung von gegebenenfalls substituierten, aliphatischen, aromatischen oder heteroaromatischen aldehyden Withdrawn EP1296919A1 (de)

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