JP2013519638A - ４−イソプロピルシクロヘキシルメタノールの製造方法 - Google Patents

４−イソプロピルシクロヘキシルメタノールの製造方法 Download PDF

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Abstract

本発明はパラ-シメンから4-イソプロピルシクロヘキシルメタノール(IPCHM)を製造する方法に関する。4-イソプロピルシクロヘキシルメタノール(IPCHM)を製造する方法は、4-イソプロピルベンズアルデヒドジメチルアセタールと4-(1-アルコキシ-1-メチル-エチル)-ベンズアルデヒドジメチルアセタールとの混合物を製造するための電気化学的方法およびその際に経由する中間物質、対応するベンズアルデヒドを形成するための加水分解工程、ならびに前記混合物の水素化(hydrating)による4-イソプロピルシクロヘキシルメタノール(IPCHM)の形成を含む。
【選択図】なし

Description

本発明はイソプロピルシクロヘキシルメタノールの調製方法に関する。この方法において、パラ-シメン型の化合物を電気化学的にメトキシ化し、形成されたアセタールを加水分解してアルデヒドを形成した後、該アルデヒドを水素化して目的の化合物を得る。
置換ベンズアルデヒドジメチルアセタールを、対応するトルエンの電気化学的メトキシ化により直接調製することができることが知られている。P. Loyson, S. Gouws, B. Barton, M. Ackermann, S. Afr. J. Chem 2004, 57, 53-56にはこの方法が記載されている。トルエンの電気化学的側鎖メトキシ化の欠点は、経済的に利益のある収率でメトキシ化することができるのはtert-ブチル、メチルまたはアルコキシなどの電子供与性基により置換されたトルエンのみである点である。エチル、イソプロピルまたはイソブチルなどの基も同様に電子供与作用を有するが、電気化学的変換の過程における副反応としてそのベンジルプロトンも同様にメトキシ基により置換される可能性がある。例えば、F. Vaudano, P. Tissot, Electrochimica Acta 2001, 46, 875-880に記載される通り、p-シメンをメトキシ化する場合、イソプロピル基も常に部分的にメトキシ化されるので、うまくクミンアルデヒドジメチルアセタールを得ることができない。
置換ベンズアルデヒドジメチルアセタールおよびその親アルデヒドは、例えば付臭剤、例えばシクラメンアルデヒド、Lysmeral(登録商標)、Silvialまたは4-イソプロピルシクロヘキシルメタノール(IPCHM)（Mayol(登録商標)の商品名で販売されている）の合成における重要な中間物質である。
EP 0 129 795 A2には、対応する置換アルキルトルエンの電解酸化により置換ベンズアルデヒドジアルキルアセタールを調製する方法であって、50〜90重量％の対応するアルカノール、8.5〜40重量％の前記アルキルトルエンおよび0.01〜1.5重量％のHO3S基を含む酸を含む電解液を使用する前記方法が記載されている。
EP 0 554 564 A1には、芳香族の置換基が少なくとも1個のベンジル水素原子を有する置換ベンズアルデヒドアセタールの調製方法であって、対応するベンジルエーテルを、対応するアルカノールの存在下、および補助的電解質の存在下で、酸性、中性または弱塩基性の範囲で電気分解することによる、電気化学的酸化による前記方法が記載されている。
EP 0 638 665 A1には、対応する置換トルエン化合物の電気化学的酸化による置換ベンズアルデヒドジアルキルアセタールの調製方法であって、電解セル中、アルカノールおよび補助的電解質の存在下で置換トルエン化合物を酸化し、得られた電解セルの外側の反応溶液を電解セル中の圧力よりも10 mbar〜10 bar低い圧力に減圧することによる、前記方法が開示されている。
EP 0 293 739には、4-イソプロピルシクロヘキシルメタノール(IPCHM)およびそのアルキルエーテルの調製方法であって、パラ-シメンから電気化学的経路により得ることができる4-(1-アルコキシ-1-メチルエチル)ベンズアルデヒドまたは対応するジアルキルアセタールを出発物質として、周期表の第VIII族に属する貴金属、例えばニッケル、パラジウム、白金、ロジウムまたはルテニウムの存在下で環を水素化することによる前記方法が開示されている。この方法の欠点は、使用する4-(1-アルコキシ-1-メチルエチル)ベンズアルデヒド原料を独立した工程で4-(1-アルコキシ-1-メチルエチル)トルエンから調製しなければならず、これはさらに独立した工程でパラ-シメンから調製しなければならないことである。
WO 2010/079035には、支持材料として二酸化ケイ素を含む支持体に適用された活性金属のルテニウムを含む固定床触媒による触媒的水素化により4-イソプロピルシクロヘキシルメタノールを調製する方法が開示されている。
DE 24 27 609には、4位にイソプロピルまたはイソプロペニル基を有する脂環式シクロヘキシルメタノールおよびそのエーテルまたはエステル、およびその付臭剤または香味料としての使用が開示されている。この文献は、さらに、対応する不飽和出発化合物の触媒的水素化により前記化合物を調製する方法を開示している。例として、溶媒の1,2-ジメトキシエタン中、5%のルテニウム含有量を有するルテニウム-炭素触媒の存在下でのクミンアルデヒドの触媒的水素化による4-イソプロピルシクロヘキシルメタノールの調製が記載されている。反応は100気圧の圧力および130℃の温度で実施され、粗生成物の分留の後に、4-イソプロピルシクロヘキシルメタノールが、70:30重量部のシスおよびトランス異性体の混合物の形で得られた。
EP 0 129 795 A2 EP 0 554 564 A1 EP 0 638 665 A1 EP 0 293 739 WO 2010/079035 DE 24 27 609
P. Loyson, S. Gouws, B. Barton, M. Ackermann, S. Afr. J. Chem 2004, 57, 53-56 F. Vaudano, P. Tissot, Electrochimica Acta 2001, 46, 875-880
本発明の目的は、4-イソプロピルシクロヘキシルメタノール(IPCHM)を調製するための、公知の方法の欠点を持たない、工業規模の調製に使用可能な、簡単な方法を提供することであった。
この目的は、例えば、パラ-シメンの電気化学的メトキシ化および対応するアルキルアセタールの加水分解により得ることができるクミンアルデヒドと4-(1-アルコキシ-1-メチルエチル)ベンズアルデヒド（アルコキシクミンアルデヒド）との混合物を、周期表の第VIII族に属する貴金属の存在下および水素の存在下で変換することにより達成された。
したがって、本発明は、式(I)
Figure 2013519638
の4-イソプロピルシクロヘキシルメタノールの調製方法であって、
a) 少なくとも1種の式(II)
Figure 2013519638
[式中、Xは水素または-O-R基であり、Yは水素または-O-R1基であり、ここで、Rはメチルまたは-C(O)R’であり、R’およびR1はそれぞれ独立して1〜6個の炭素原子を有する直鎖または分枝鎖アルキル基である]
の化合物および／または式(III)
Figure 2013519638
[式中、Yは式(II)において定義された通りである]
の化合物に対して、メタノール、少なくとも1種の導電性の塩および場合により1種のさらなる溶媒もしくは複数の異なるさらなる溶媒を含む電解液中で電気化学的陽極メトキシ化をおこなって、少なくとも1種の式(IV)
Figure 2013519638
[式中、Yは式(II)において定義された通りである]
のジアセタールを形成する工程、
b) 式(IV)のジアセタールを加水分解して、少なくとも1種の式(V)
Figure 2013519638
[式中、Yは式(II)において定義された通りである]
のアルデヒドを形成する工程、ならびに
c)水素または水素を含む気体の存在下で、支持体上に活性金属として周期表の第VIII族に属する少なくとも1種の貴金属を含む触媒を用いて、少なくとも1種の式(V)のアルデヒドを水素化して、式(I)の4-イソプロピルシクロヘキシルメタノールを形成する工程
を含む前記方法を提供する。
前記の本発明の方法の望ましい最終生成物は、一般に式(Ia)および(Ib)
Figure 2013519638
のシス-およびトランス-イソプロピルシクロヘキシルメタノール(IPCHM)の混合物である。
R’およびR1がそれぞれ独立して1〜6個の炭素原子を有する直鎖または分枝鎖アルキル基である式(II)の出発化合物において、有用なアルキル基の例としては、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、n-ブチル、イソブチル、tert-ブチル、sec-ブチル、ペンチルおよびヘキシルが挙げられる。
水素化は、水素または水素を含む気体混合物の存在下でおこなわれる。このような気体混合物は、水素に加えて、窒素または炭化水素を含む改質オフガスなどの気体を含み得るが、一酸化炭素、硫化水素または他の含硫黄ガスなどの触媒毒を含んではならない。純粋な水素（純度≧99.9体積％、特に、≧99.95体積％、とりわけ、≧99.99体積％）を使用することが好ましい。
所望により、水素化は溶媒中でおこなうことも、希釈せずにおこなうことも可能である。好適な溶媒は、例えば、メタノールまたはエタノールなどのアルコール、テトラヒドロフランまたはジオキサンなどのエーテル、ペンタンなどの炭化水素、および酢酸などの酸である。反応は好ましくは溶媒なしでおこなう。本発明の水素化は、連続的にまたはバッチ方式でおこなうことができる。
水素化は、周期表の第VIII族に属する貴金属、例えば、ニッケル、パラジウム、白金、ロジウムまたはルテニウム、好ましくはロジウムまたはルテニウム、より好ましくはルテニウムの存在下、および加圧された水素の存在下で、特に30〜300 bar、好ましくは100〜200 barの水素圧力で、好ましくは比較的高い温度、好ましくは50℃〜250℃、より好ましくは80〜200℃、最も好ましくは120〜160℃でおこなわれる。
本発明の方法の好ましい実施形態において、水素化に使用される活性金属は、周期表の第VIII族に属する少なくとも1種の貴金属、好ましくはロジウムおよびルテニウム、最も好ましくはルテニウムであり、単独で、または元素周期表の遷移族IB（例えば、銅、銀、金）、VIIB（例えば、マンガン、レニウム）もしくはVIII（例えば、ニッケル、パラジウム、白金）に属する少なくとも1種のさらなる金属（CAS式）と共に使用される。貴金属は、好ましくは二酸化ケイ素および／または酸化アルミニウムを含む支持体に適用される。支持体材料としては二酸化ケイ素が特に好ましい。活性金属の量は、触媒の総重量に対して 1重量％未満であり、活性金属の60重量％以上が、SEM-EPMA(EDXS)により測定した浸透深さ200μmまでの触媒の外殻に存在する。周期表の第VIII族に属する貴金属を単独で、特にルテニウムを使用することが特に好ましい。
本発明の方法のさらなる好ましい実施形態において、水素化に使用される活性金属は、周期表の第VIII族に属する少なくとも1種の貴金属、好ましくはロジウムおよびルテニウムであって、単独で、または元素周期表の遷移族IB、VIIBまたはVIIIに属する少なくとも1種のさらなる金属と共に使用され、支持材料として二酸化ケイ素を含む支持体に適用されており、ここで、活性金属の量は触媒の総重量に対して1重量％未満であり、かつ活性金属の60重量％以上が浸透深さ200μmまでの触媒の外殻に存在する。
本発明の方法の水素化の段階のさらなる好ましい実施形態において、水素化は、式(Va)および(Vb)[式中、R1は、メチルである]のアルデヒドの存在下、ならびに対応するアルコール、4-イソプロピルベンジルアルコールおよび4-(1-メトキシ-1-メチルエチル)ベンジルアルコールの存在下で実施することができる。
本発明の方法のさらなる好ましい実施形態において、完成した触媒の総重量に対して0.1〜0.5重量％の活性成分含有量、特にルテニウム含有量を有する固定床触媒を使用する。
本発明の方法を実施するために使用される出発物質は、式(II)の化合物、好ましくは式(IIa)
Figure 2013519638
のパラ-シメン化合物および／もしくは式(IIb)
Figure 2013519638
[式(IIb)中、R1は1〜6個の炭素原子を有する直鎖または分枝鎖アルキル基であり、Rはメチルまたは-C(O)R’であり、R’は1〜6個の炭素原子を有する直鎖または分枝鎖アルキル基である]
の4-イソプロピルベンジル化合物、すなわち、例えば4-イソプロピルメチルベンジルエーテルおよび／もしくは式(IIb)のエステル、
ならびに／または式(III)のジ(4-イソプロピルベンジル)エーテル、好ましくは式(IIIa)
Figure 2013519638
のジ(4-イソプロピルベンジル)エーテルおよび／もしくは式(IIIb)
Figure 2013519638
[式中、R1は式(IIb)において定義された通りである]
のジ(4-イソプロピルベンジル)エーテルである。
本発明の方法において、前記化合物は、原則として、それぞれ単独で用いられるか、前記化合物のうちの2種または3種すべての任意の混合物の形で用いられる。式(IIa)の化合物の存在下で電気化学的陽極メトキシ化をおこなうことが特に好ましい。
本発明の方法の特に好ましい実施形態において、
a) 式(IIa)、(IIb)、(IIIa)および／または(IIIb)
Figure 2013519638
Figure 2013519638
のうちの少なくとも2種の化合物を用いて電気化学的陽極メトキシ化をおこなって、式(IVa)および(IVb)
Figure 2013519638
および
Figure 2013519638
[上の式において、式(IIb)、(IIIb)および(IVb)中のR1は1〜6個の炭素原子を有する直鎖または分枝鎖アルキル基であり、式(IIb)中のRはメチルまたは-C(O)R’であり、R’は1〜6個の炭素原子を有する直鎖または分枝鎖アルキル基である]
のジアセタールの混合物を形成し、
b) 式(IVa)および／または(IVb)のジアセタールの混合物を加水分解して、式(Va)および／または(Vb)
Figure 2013519638
[式中、R1は1〜6個の炭素原子を有する直鎖または分枝鎖アルキル基である]
のアルデヒドを形成し、
c) 式(Va)および(Vb)のアルデヒドの混合物を、水素または水素を含む気体の存在下、支持体上に活性金属として周期表の第VIII族に属する少なくとも1種の貴金属を含む触媒を用いて水素化して、式(I)の4-イソプロピルシクロヘキシルメタノールを得る。
本発明に使用可能な式(II)の化合物の中でも、特に式(IIc)
Figure 2013519638
の4-イソプロピルベンジルメチルエーテルが好ましい。
同様に使用可能な式(II)のエステルの場合、R基は1〜6個の炭素原子を有する直鎖または分枝鎖アルキル基、好ましくは、メチル、エチル、プロピルまたはイソプロピル、特に好ましくはメチルであり得る。したがって、同様に本発明に好ましい出発物質は、式(IId)
Figure 2013519638
の酢酸エステルである。
本発明の方法の特に好ましい実施形態において、出発物質として式(IIa)のパラ-シメンのみを使用する。本発明の電気化学的陽極メトキシ化の過程において、そこからまず前記式(II)の化合物、特に式(IIc)
Figure 2013519638
[式中、Meはメチルである]
の4-イソプロピルベンジルメチルエーテル、および式(IIe)
Figure 2013519638
[式中、Meはメチルであり、R1は1〜6個の炭素原子を有する直鎖または分枝鎖アルキル基である]
の4-(1-アルコキシ-1-メチルエチル)ベンジルメチルエーテルを形成し、次に、それらを同じ反応条件下でさらに反応または変換させて、目的とする式(IVa)および(IVb)
Figure 2013519638
[式中、R1は1〜6個の炭素原子を有する直鎖または分枝鎖アルキル基である]
のアルキルアセタールを得る。
式(IIc)の4-イソプロピルベンジルメチルエーテルは公知であり、例えば、WO 2009059941またはWO 2009059944に記載される通りに、ゼオライト触媒を用いてクミンをホルムアルデヒドジメチルアセタールによりメトキシメチル化することにより調製することができる。
アルキルベンゼン一般（トルエン、エチルベンゼン、イソブチルベンゼン、クミン、tert-ブチルベンゼン等）をゼオライト触媒を用いてホルムアルデヒドジメチルアセタールと反応させることによる置換ベンジルメチルエーテルの調製は、DE 199 04 900に記載されている。低い変換率(< 30%)では、良好な生成物選択性が得られるが、より高い変換率ではジアリールメタンを生成する反応が優位を占める。式(IId)のベンジルメチルエーテルを調製するための当業者に公知のさらなる手段は、4-イソプロピルベンジルアルコールのメチル化またはウィリアムソンエーテル合成におけるハロゲン化4-イソプロピルベンジルとメタノールもしくはメトキシドとの反応である。
本発明の方法のさらなる実施形態において、式(III)
Figure 2013519638
[式中、Yは上に定義された通りである]
のジ(4-イソプロピルベンジル)エーテルを、単独で、または式(IIIa)および(IIIb)の化合物の混合物として、または、上記の通りに式(II)もしくは式(IIa)〜(IIe)のさらなる可能な出発物質との混合物の形で、使用する。この場合、1当量の式(III)のジベンジルエーテルは2当量の式(IV)の4-イソプロピルベンズアルデヒドジメチルアセタールを形成する。
式(III)のジベンジルエーテルは、例えば、式(IX)
Figure 2013519638
の相応に置換されたベンジルアルコールを、一般式(X)
Figure 2013519638
[式中、Xは塩素、臭素およびヨウ素の群に属するハロゲンである]
の相応に置換されたハロゲン化ベンジルと反応させることにより調製することができる。通常、アルコールは塩基の存在下で脱プロトン化される(Fileti, Gazz. Chim. Ital. 1884, 14, 498-501)。エーテル合成は2分子のベンジルアルコールの酸触媒縮合によりおこなうこともできる(Fileti, Gazz. Chim. Ital. 1882, 12, 501; F. Shirini, M.A. Zolfigol, K. Mohammadi, Phosphorus, Sulfur Silicon Relat. Elem. 2003, 178 (11), 2357-2362)。文献にはこの反応のさらなる多数の例が存在する。
式(III)のジ(4-イソプロピルベンジル)エーテルは、求電子芳香族置換またはフリーデル・クラフツアルキル化などの当業者に公知の適切な方法により無置換ジベンジルエーテルを官能基化することによっても調製することができる。
アルキルトルエンの電気化学的メトキシ化の中間物質としての、例えば、p-tert-ブチルトルエンまたはp-キシレンのメトキシ化の中間物質としてのアルキルベンジルメチルエーテルの存在は、P. Loyson, S. Gouws, B. Zeelie, S. Afr. J. Chem., 2002, 55, 125-131およびP. Loyson, S. Gouws, B. Barton, M. Ackermann, S. Afr. J. Chem., 2004, 57, 53-56に記載されている。最初のメトキシ基の導入が律速段階であり、その結果、中程度の収率が得られるのみである。
式(III)のジベンジルエーテルの電気化学的メトキシ化において、式(IVa)または(IVb)のベンズアルデヒドジメチルアセタールが、ジベンジルエーテルビスメトキシ化中間物質(IX)を経て直接得られる。しかしながら、この中間物質はこの反応条件下では安定ではなく、メタノールと反応して水を放出し、式(IVa)または(IVb)の化合物を生成する。
Figure 2013519638
[式中、Yは水素または-O-R1基であり、ここで、R1は1〜6個の炭素原子を有する直鎖または分枝鎖アルキル基である。]
本発明の方法において、電解液は、選択された式(II)および／または(III)の出発物質の他に、少なくともメタノールおよび少なくとも1種の導電性塩を含む。
電解液中に存在し得る導電性塩は、一般に、アルカリ金属塩、テトラ(C1〜C6-アルキルアンモニウム)塩、好ましくはトリ(C1〜C6-アルキル)メチルアンモニウム塩である。有用な対イオンとしては、硫酸イオン、硫酸水素イオン、アルキル硫酸イオン、アリール硫酸イオン、アルキルスルホン酸イオン、アリールスルホン酸イオン、ハロゲンイオン、リン酸イオン、炭酸イオン、アルキルリン酸イオン、アルキル炭酸イオン、硝酸イオン、アルコキシドイオン、テトラフルオロホウ酸イオンまたは過塩素酸イオンが挙げられる。
それに加えて、導電性塩として有用なものは、前記アニオンに由来する酸、すなわち、例えば、硫酸、スルホン酸およびカルボン酸である。
さらに、導電性塩として好適なものはイオン液体である。好適なイオン液体は、"Ionic Liquids in Synthesis", editors Peter Wasserscheid, Tom Welton, publisher: Wiley VCH, 2003, ch. 1〜3、およびDE-A 102004011427に記載されている。
本発明の方法における好ましい導電性塩は、メチル硫酸メチルトリブチルアンモニウム、メチル硫酸メチルトリエチルアンモニウム、メチルスルホン酸ナトリウム、エチルスルホン酸ナトリウムおよび硫酸、特に好ましくは、メチルスルホン酸ナトリウム、メチル硫酸メチルトリブチルアンモニウムおよびメチル硫酸メチルトリエチルアンモニウムおよび／または硫酸、さらに好ましくは、メチル硫酸メチルトリブチルアンモニウムおよびメチル硫酸メチルトリエチルアンモニウム、最も好ましくは、メチル硫酸メチルトリブチルアンモニウムである。前記導電性塩、特にメチル硫酸メチルトリブチルアンモニウムおよびメチル硫酸メチルトリエチルアンモニウムは、単独で、または互いの混合物の形で使用することができる。
本発明の方法の好ましい実施形態において、使用される導電性塩は、メチル硫酸メチルトリブチルアンモニウムおよび／またはメチル硫酸メチルトリエチルアンモニウムである。特に好ましくは、使用される導電性塩はメチル硫酸メチルトリブチルアンモニウムである。同様に、前記導電性塩を単独で、または2種の異なる導電性塩の混合物の形で使用することが好ましいが、それらは好ましくは単独で使用される。
本発明の方法の有利な実施形態において、電解液中の導電性塩の濃度は、0.1〜20重量パーセント（重量％）の範囲内、好ましくは0.2〜15重量％の範囲内、より好ましくは0.25〜10重量％、さらに好ましくは0.5〜7.5重量％、特に好ましくは1〜5重量％の範囲内で選択される。本発明の方法のとりわけ好ましい実施形態において、使用される導電性塩はメチル硫酸メチルトリブチルアンモニウム、メチル硫酸メチルトリエチルアンモニウムおよび／または硫酸、好ましくはメチル硫酸メチルトリブチルアンモニウムであり、電解液中の導電性塩の濃度は0.1〜20重量パーセント（重量％）の範囲内で選択される。
本発明の方法のさらなる好ましい実施形態において、電気化学的陽極メトキシ化は、35〜70℃の範囲内、好ましくは45〜60℃の範囲内の電解液温度でおこなわれる。
さらに、本発明の方法は、好ましくは、電気化学的陽極メトキシ化が、500〜100,000 mbarの範囲の絶対圧力、好ましくは1000〜4000 mbarの範囲の絶対圧力でおこなわれるような方法で実施される。
場合により、さらなる通常の溶媒（共溶媒）を電解液に加える。これらは、一般に有機化学において通常使用され、高い酸化電位を有する不活性溶媒である。例としては、炭酸ジメチルまたは炭酸プロピレンが挙げられる。したがって、好ましい実施形態において、本発明の方法は共溶媒としての炭酸ジメチルおよび／または炭酸プロピレンの存在下で実施される。
原則として、水も共溶媒として好適である。電解液における水の割合は好ましくは20重量％未満である。
本発明の方法の特に好ましい実施形態において、
a) 少なくとも1種の式(IIa)、(IIb)および／または(III)
Figure 2013519638
の化合物を用いて電気化学的陽極メトキシ化をおこない、対応する式(IVa)および(IVb)
Figure 2013519638
および/または
Figure 2013519638
[上の式において、式(IIb)および式(IVb)中のR1は1〜6個の炭素原子を有する直鎖または分枝鎖アルキル基であり、式(IIb)中のRはメチルまたは-C(O)R’であり、R’は1〜6個の炭素原子を有する直鎖または分枝鎖アルキル基である]
のジアセタールを形成し、
b) 式(IVa)および／または(IVb)のジアセタールを加水分解して、式(Va)および／または(Vb)
Figure 2013519638
[式中、R1は1〜6個の炭素原子を有する直鎖または分枝鎖アルキル基である]
のアルデヒドを形成し、
c) 式(Va)および(Vb)のアルデヒドの混合物を、水素または水素を含む気体の存在下、支持体上に活性金属として周期表の第VIII族に属する少なくとも1種の貴金属を含む触媒、好ましくは支持体（好ましくは二酸化ケイ素または酸化アルミニウム、最も好ましくは二酸化ケイ素を含む）上にルテニウムを含む触媒を用いて水素化して、式(I)の4-イソプロピルシクロヘキシルメタノールを得る。
本発明の方法の電気化学的段階は、すべての通常の分割されたまたは分割されていないタイプの電解セル中で実施することができる。この段階はバッチ方式でも連続方式でも実施可能であり、良好な結果を得ることができる。好ましい実施形態において、電気化学的陽極メトキシ化は連続的に実施される。分割されていない流動セルを用いて連続的に作業することが好ましい。
非常に好ましいのは、電極がプレートとして形作られ、面平行に配置された双極性キャピラリーギャップセルまたはプレートスタックセルである(Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 1999 electronic release, Sixth Edition, VCH-Verlag Weinheim, Volume Electrochemistry, Chapter 3.5 special cell designs and Chapter 5, Organic Electrochemistry, Subchapter 5.4.3.2 Cell Design)。好ましい電極材料は、白金などの貴金属、RuOxTiOxなどの混合酸化物電極（DSA電極として知られる）またはグラファイト、グラッシーカーボンもしくはダイアモンド電極などの含炭素材料である。グラファイト電極を使用することがとりわけ好ましい。好ましい実施形態において、本発明の方法はプレートスタックセルを用いて連続的に実施する。
本発明の方法を実施する場合の電流密度は、一般に、1〜1000 mA/cm2、好ましくは10〜100 mA/cm2である。本発明の方法は、より好ましくは10〜50 mA/cm2の電流密度で実施される。一般に標準圧力を使用する。比較的高温での反応が意図される場合には、出発化合物または溶媒の沸騰を防止するために、より高い圧力を用いることが好ましい。
好適な陽極材料は、例えば、白金などの貴金属、酸化ルテニウムもしくは酸化クロムなどの金属酸化物、またはRuOx、TiOx型の混合酸化物、およびダイアモンド電極である。グラファイトまたは炭素電極が好ましい。
有用な陰極材料としては、例えば、鉄、鋼鉄、ステンレス鋼、ニッケル、または白金などの貴金属、ならびにグラファイトまたは炭素材料およびダイアモンド電極が挙げられる。陽極および陰極としてグラファイトを用いる系、および陽極としてグラファイトを、陰極としてニッケル、ステンレス鋼または鋼鉄を用いる系が好ましい。
本発明の方法の特に好ましい実施形態において、電気化学的陽極メトキシ化は、35〜70℃の範囲の電解液温度、500〜100,000 mbarの範囲の絶対圧力および10〜100 mA/cm2の範囲の電流密度で実施される。
反応が終了した後、電解液を一般的な分離法により後処理する。この目的で、一般に、電解液をまず蒸留し、個々の化合物を異なる留分の形で別々に得る。さらなる精製を、例えば結晶化、抽出、蒸留またはクロマトグラフィーにより実施することができる。
本発明のさらなる態様は、式(Va)のクミンアルデヒドと式(Vb)[式中、R1は1〜6個の炭素原子を有する直鎖または分枝鎖アルキル基である]の4-(1-アルコキシ-1-メチルエチル)ベンズアルデヒド（アルコキシクミンアルデヒド）との混合物を調製する方法であって、
Figure 2013519638
式(IIa)のパラシメンおよび／または式(IIb)[式中、RおよびR1はそれぞれ式(IIb)において定義された通りである]の4-イソプロピルベンジル化合物、および／または式(IIIa)のジ(4-イソプロピルベンジル)エーテルおよび／または式(IIIb)のジ(4-イソプロピルベンジル)エーテルの陽極メトキシ化を、メタノール、少なくとも1種の導電性塩および場合により1種のさらなる溶媒または複数の異なる溶媒を含む電解液中で、式(IVa)および式(IVb)のジメチルジアセタールの混合物が形成されるような方法でおこなう工程
Figure 2013519638
Figure 2013519638
[式中、R1は1〜6個の炭素原子を有する直鎖または分枝鎖アルキル基である]、
および、それに続く加水分解により、式(Va)および(Vb)のアルデヒドの混合物を形成する工程を含む、前記方法に関する。
前記加水分解は、一般に、当業者に公知の方法により、例えば式(IV)の化合物、特に式(IVa)および(IVb)の化合物を、水または酸、例えば希塩酸、硫酸あるいは酢酸と単に接触させることにより、達成することができる。
本発明の方法の特に好ましい実施形態において、式(Va)および(Vb)の2種のアルデヒドの質量比は0.2〜10である。
さらなる態様において、本発明は、式(IVb)
Figure 2013519638
[式中、R1は1〜6個の炭素原子を有する直鎖または分枝鎖アルキル基である]、
の4-(1-アルコキシ-1-メチルエチル)ベンズアルデヒドジメチルアセタールに関する。
さらなる態様において、本発明は最後に、中間物質として経由される式(IX)
Figure 2013519638
[式中、Meはメチルであり、Yは水素または-OR1基であり、ここで、R1は1〜6個の炭素原子を有する直鎖または分枝鎖アルキル基である]
の化合物に関する。
本発明を以下の実施例により詳細に説明するが、本発明はそれに限定されない。略語DM水は、脱塩水を意味する。
実施例１：式(Va)および(Vb)のクミンアルデヒドおよびメトキシクミンアルデヒドの混合物の調製
装置：18の丸いグラファイト電極を有する分割されていないキャピラリーギャップセル（プレートスタックセル）、材料：MKUS F04 (SGL Carbon, Meitingen, ドイツ)、ギャップ幅：1 mmを使用した。
電解液：3000 gのバッチサイズに対応して、600 g(4.47 mol、20重量％)のp-シメンおよび100 gのメチル硫酸メチルトリブチルアンモニウム（MTBS導電性塩）(60%のメタノール溶液、2重量％)を2300 gのメタノール中で変換した。
条件：電解は、3.4 A/cm2の電流密度、4.4〜6.1 Vの電圧（ギャップあたり）、および57℃の温度で実施した。15 F/molまでのp-シメンの投入量でセルを通過させた。
電解産物のガスクロマトグラフィーによる評価(30 m DB-1、80°/5’/8°/250°)により以下の結果が得られた。
物質（保持時間（分）） GC面積パーセント
低沸点物質(〜6.90)： 48.5（合計で）
クミンジメチルアセタール(IVa)(19.35) 13.9
クミンエステル(19.50) 1.8
メトキシクミンエーテル(IIe)(20.10) 0.19
クミンオルトエステル(21.20) 0.55
メトキシクミンアセタール(IVb)(22.30) 29.2
メトキシクミンエステル(22.45) 0.20
メトキシクミンオルトエステル(23.85) 0.23
その他、高沸点物質、二量体 5.44（合計）
後処理のために、セルをメタノールにより洗浄した。洗浄したメタノールを電解産物と合わせて、ナトリウムメトキシド（30%溶液）を加えてpHを7〜8に調節し、蒸留によりメタノールを除去した。残渣をランダム充填の30 cm銀鏡カラム(silver mirror column)を用いて分留した。
蒸留による質量収支：219 g(1.13 mol)の式(IVa)のクミンアセタール（質量による比率 = 25%）および471 g(2.10 mol)の式(IVb)のメトキシクミンアセタール（質量による比率 = 47%）。
実施例2：メトキシクミンアセタールの加水分解
1395 gのメトキシクミンアセタール(IVb)（蒸留されたもの、純度93.8 GC%、7.34 mol）を、Pt-100温度センサーおよびNormagカラムヘッドを付けた4 lの攪拌された装置の中で、1674 gのDM水と共に2時間加熱還流した。混合物を室温に冷却し、相を分離した。水相をtert-ブチルメチルエーテル(MTBE)により2回抽出し、有機層を合わせて溶媒を除去した。
ランダム充填の30 cm銀鏡カラムを用いた粗生成物の蒸留(T(ボトム) = 132〜136℃；T(蒸留) = 98℃；p = 3 mbar)により、メトキシクミンアルデヒド(Vb)が、収率90%および99.2%までの純度（GCによる）で得られた。
実施例3：式(Vb)のメトキシクミンアルデヒドの水素化
300 mlの圧力反応器に、最初に、DE102005029200A1に従って調製した3.5 gの触媒を触媒挿入バスケットに入れて加え、これを20 gのメトキシクミンアルデヒド（式(Vb)）（80 gのテトラヒドロフラン(THF)中；20重量％）と混合した。純粋な水素（純度 ≧ 99.99体積％）を用いて、200 barの一定圧力および160℃の温度で水素化をおこなった。水素の取り込みがなくなるまで水素化を続けた（20時間）。次に反応器を減圧した。メトキシクミンアルデヒド（式(Vb)）の変換は100%であった。4-(1-メトキシ-1-メチルエチル)シクロヘキシルメタノール中間物質が、ガスクロマトグラフィーにより、出発混合物中に28.8%検出された（GCカラム：DB-wax、長さ30 m、層厚さ0.25μm；温度プログラム：60℃から2.5℃/分で240℃まで）。4-イソプロピルシクロヘキシルメタノール(IPCHM)の選択性は33面積％であり；cis-IPCHM(Ia)のtrans-IPCHM(Ib)に対する比は1.6であった。検出された副成分は、約22面積％の低沸点物質（4-イソプロピルシクロヘキシルメタノールよりも低い沸点を有する成分）であった。
実施例4：クミンアルデヒド(Va)とメトキシクミンアルデヒド(Vb)との混合物の水素化
300 mlの圧力反応器に、最初に、DE102005029200A1に従って調製した3.5 gの触媒を触媒挿入バスケットに入れて加え、これを20 gの、純度90%で1:1の比のメトキシクミンアルデヒド(式Vb)/クミンアルデヒド(式Va)（80 gのTHF中；20重量％）と混合した。純粋な水素を用いて、200 barの一定圧力および180℃の温度で水素化をおこなった。水素化を15時間実施した。次に反応器を減圧した。生成物をガスクロマトグラフィー（GCカラム：DB-Wax、長さ30 m、層厚さ0.25μm；温度プログラム：60℃から2.5℃/分で240℃まで）により分析した。それは次の組成を有した（GC面積％）。
低沸点物質：31.1%
イソプロピルシクロヘキシルメタノール：60.2%
メトキシイソプロピルシクロヘキシルメタノール：5.5%
メトキシクミンアルコール：1.6%。
実施例5：クミンアルデヒド(Va)とメトキシクミンアルデヒド(Vb)との混合物の水素化
300 mlの圧力反応器に、最初に、DE102005029200A1に従って調製した4.5 gの触媒を触媒挿入バスケットに入れて加え、これを100 gの、純度90%で1:1の比のメトキシクミンアルデヒド(式Vb)/クミンアルデヒド(式Va)と混合した。純粋な水素を用いて、200 barの一定圧力および180℃の温度で水素化をおこなった。水素化を24時間実施した。次に反応器を減圧した。生成物をガスクロマトグラフィー（GCカラム：DB-Wax、長さ30 m、層厚さ0.25μm；温度プログラム：60℃から2.5℃/分で240℃まで）により分析した。それは次の組成を有した（GC面積％）。
低沸点物質：35.8%
イソプロピルシクロヘキシルメタノール：38.1%
イソプロピルベンジルアルコール：7.8%
メトキシイソプロピルシクロヘキシルメタノール：1.4%
メトキシクミンアルコール：1.1%。

Claims (19)

  1. 式(I)
    Figure 2013519638
     の4-イソプロピルシクロヘキシルメタノールの調製方法であって、
    a) 少なくとも1種の式(II)
    Figure 2013519638
     [式中、Xは水素または-O-R基であり、Yは水素または-O-R1基であり、ここで、Rはメチルまたは-C(O)R’であり、R’およびR1はそれぞれ独立して1〜6個の炭素原子を有する直鎖または分枝鎖アルキル基である]
    の化合物、および／または、式(III)
    Figure 2013519638
     [式中、Yは式(II)において定義された通りである]
    の化合物に対して、メタノール、少なくとも1種の導電性塩、および場合により1種のさらなる溶媒または複数の異なる溶媒を含む電解液中で電気化学的陽極メトキシ化をおこなって、少なくとも1種の式(IV)
    Figure 2013519638
     [式中、Yは式(II)において定義された通りである]
    のジアセタールを形成する工程、
    b) 式(IV)のジアセタールを加水分解して、式(V)
    Figure 2013519638
     [式中、Yは式(II)において定義された通りである]
    のアルデヒドを形成する工程、および
    c) 水素または水素を含む気体の存在下、支持体上に活性金属として周期表の第VIII族に属する少なくとも1種の貴金属を含む触媒を用いて式(V)のアルデヒドを水素化して、式(I)の4-イソプロピルシクロヘキシルメタノールを形成する工程
    を含む、前記方法。
  2. a) 電気化学的陽極メトキシ化を、式(IIa)、(IIb)、(IIIa)および／または(IIIb)
    Figure 2013519638
     のうちの少なくとも2種の化合物を用いておこなって、式(IVa)および(IVb)
    Figure 2013519638
     および
    Figure 2013519638
     [上の式において、式(IIb)、(IIIb)および(IVb)中のR1は1〜6個の炭素原子を有する直鎖または分枝鎖アルキル基であり、式(IIb)中のRはメチルまたは-C(O)R’であり、R’は1〜6個の炭素原子を有する直鎖または分枝鎖アルキル基である]
    のジアセタールの混合物を形成し、
    b) 式(IVa)および／または(IVb)のジアセタールの混合物を加水分解して、式(Va)および／または(Vb)
    Figure 2013519638
     [式中、R1は1〜6個の炭素原子を有する直鎖または分枝鎖アルキル基である]
    のアルデヒドを形成し、
    c) 式(Va)および(Vb)のアルデヒドの混合物を、水素または水素を含む気体の存在下、支持体上に活性金属として周期表の第VIII族に属する少なくとも1種の貴金属を含む触媒を用いて水素化して、式(I)の4-イソプロピルシクロヘキシルメタノールを形成する、
    請求項1に記載の方法。
  3. 使用される周期表の第VIII族に属する貴金属がルテニウムである、請求項1または2に記載の方法。
  4. 支持体が二酸化ケイ素を含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。
  5. 電気化学的陽極メトキシ化を、式(IIa)
    Figure 2013519638
     の化合物の存在下でおこなう、請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。
  6. 使用される導電性塩がメチル硫酸メチルトリブチルアンモニウム、メチル硫酸メチルトリエチルアンモニウムおよび／または硫酸、好ましくはメチル硫酸メチルトリブチルアンモニウムであり、電解液中の導電性塩の濃度が0.1〜20重量パーセント（重量％）の範囲内で選択される、請求項1〜5のいずれか1項に記載の方法。
  7. 使用されるさらなる溶媒が炭酸ジメチルもしくは炭酸プロピレン、またはこれらの溶媒の混合物である、請求項1〜6のいずれか1項に記載の方法。
  8. 電気化学的陽極メトキシ化を、35〜70℃の範囲の電解液温度、500〜100,000 mbarの範囲の絶対圧力および10〜100 mA/cm2の範囲の電流密度でおこなう、請求項1〜7のいずれか1項に記載の方法。
  9. 電気化学的陽極メトキシ化を、連続的に、プレートスタックセルを用いておこなう、請求項1〜8のいずれか1項に記載の方法。
  10. 式(Va)
    Figure 2013519638
     の4-イソプロピルベンズアルデヒドと式(Vb)
    Figure 2013519638
     [式中、R1は1〜6個の炭素原子を有するアルキル基である]
    のアルコキシクミンアルデヒドとの混合物を調製する方法であって、
    a) 式(IIa)
    Figure 2013519638
     のパラ-シメンおよび／または式(IIb)
    Figure 2013519638
     [式中、Rはメチルまたは-C(O)R’であり、ここで、R’およびR1はそれぞれ独立して1〜6個の炭素原子を有する直鎖または分枝鎖アルキル基である]
    の4-イソプロピルベンジル化合物、および／または式(IIIa)
    Figure 2013519638
     のジ(4-イソプロピルベンジル)エーテルおよび／または式(IIIb)
    Figure 2013519638
     [式(IIIb)中のR1は式(IIb)において定義された通りである]
    のジ(4-イソプロピルベンジル)エーテルに対して、メタノール、少なくとも1種の導電性塩、および場合により1種のさらなる溶媒または複数の異なる溶媒を含む電解液中で電気化学的陽極メトキシ化をおこない、ここで、該電気化学的陽極メトキシ化を、式(IVa)および(IVb)
    Figure 2013519638
     および
    Figure 2013519638
     のジメチルジアセタールの混合物が形成されるようにおこなう工程、
    b) 式(IVa)および(IVb)のジメチルジアセタールを加水分解して、式(Va)および(Vb)のアルデヒドの混合物を形成する工程
    を含む、前記方法。
  11. 式(IVb)
    Figure 2013519638
     [式中、R1は1〜6個の炭素原子を有する直鎖または分枝鎖アルキル基である]
    の4-(1-アルコキシ-1-メチルエチル)ベンズアルデヒドジメチルアセタール化合物。
  12. 式(VI)
    Figure 2013519638
     [式中、Meはメチルであり、Yは水素または-O-R1基であり、ここで、R1は1〜6個の炭素原子を有する直鎖または分枝鎖アルキル基である]
    の化合物。
  13. R1がメチルである式(Va)および(Vb)のアルデヒドの他に、対応するアルコールである4-イソプロピルベンジルアルコールおよび4-(1-メトキシ-1-メチルエチル)ベンジルアルコールを使用することも可能である、請求項2に記載の方法。
  14. 式(Va)および(Vb)の2種のアルデヒドの質量比が0.2〜10である、請求項2または10に記載の方法。
  15. 水素化を80〜200℃、好ましくは120〜160℃の温度でおこなう、請求項1または2に記載の方法。
  16. 水素による水素化を100〜200 barの全圧でおこなう、請求項1、2および13〜15のいずれか1項に記載の方法。
  17. 完成した触媒の総重量に対して0.1〜0.5重量％の活性物質含有量、特にルテニウム含有量を有する固定床触媒を使用する、請求項1、2および13〜16のいずれか1項に記載の方法。
  18. 水素化に使用される活性金属が、周期表の第VIII族に属する少なくとも1種の貴金属、好ましくはロジウムおよびルテニウムであり、単独でまたは元素周期表の遷移族IB、VIIBまたはVIIIに属する少なくとも1種のさらなる金属と共に使用され、支持材料として二酸化ケイ素を含む支持体に適用され、ここで、活性金属の量が触媒の総重量に対して1重量％未満であり、かつ活性金属の60重量％以上が浸透深さ200μmまでの触媒の外殻に存在する、請求項1、2および13〜17のいずれか1項に記載の方法。
  19. cis-4-イソプロピルシクロヘキシルメタノール(Ia)のtrans-4-イソプロピルシクロヘキシルメタノール(Ib)に対する比が1.9よりも大きい、請求項1、2および13〜18のいずれか1項に記載の方法。
    Figure 2013519638
JP2012552358A 2010-02-12 2011-02-08 ４−イソプロピルシクロヘキシルメタノールの製造方法 Pending JP2013519638A (ja)

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