JP2017516758A - 匂いの品質が安定した２−置換４−ヒドロキシ−４−メチルテトラヒドロピランの製造 - Google Patents

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Abstract

本発明は、3-メチルブタ-3-エン-1-オールとアルデヒドとの酸触媒反応から、安定した匂いの品質が実現され、匂いの感覚を妨げる異臭を回避する、2-置換4-ヒドロキシ-4-メチルテトラヒドロピランを製造する方法に関する。【選択図】なし

Description

本発明は、3-メチルブタ-3-エン-1-オールとアルデヒドとの酸触媒反応から、厄介な調子外れ（off-notes）の匂いの印象がなく、安定したフレグランス品質が達成された、2-置換4-ヒドロキシ-4-メチルテトラヒドロピランを製造する方法に関する。
2-置換4-ヒドロキシ-4-メチルテトラヒドロピランは、香料として使用する上で価値のある化合物である。したがって、例えば、2-(2-メチルプロピル)-4-ヒドロキシ-4-メチルテトラヒドロピランのシス/トランス-ジアステレオマー混合物
は、心地良いスズランの香りを特徴とし、例えばフレグランス組成物を製造するための香料としての使用に特に適している。
EP 1 493 737 A1は、対応するアルデヒドをイソプレノールと反応させることによってエチレン性不飽和4-メチル-又は4-メチレンピラン及び対応する4-ヒドロキシピランの混合物を製造する方法であって、アルデヒドとイソプレノールのモル比が1超である、すなわちアルデヒドを過度に使用する反応系において反応を開始する、方法を開示している。その上、この文献は、後続して前述の混合物を脱水して所望のエチレン性不飽和ピランを得る方法を開示している。
WO 2011/147919は、イソプレノールをプレナールと反応させ、後続して水素化することによって、2-置換4-ヒドロキシ-4-メチルテトラヒドロピラノール、具体的には2-イソブチル-4-ヒドロキシ-4-メチルテトラヒドロピランを製造する方法を記載している。
WO 2010/133473は、式(A)
(式中、基R1は、1〜12個の炭素原子を有する直鎖若しくは分枝アルキル若しくはアルケニル基、合計3〜12個の炭素原子を有する、場合によりアルキル置換されているシクロアルキル基、又は合計6〜12個の炭素原子を有する、場合によりアルキル及び/若しくはアルコキシ置換されているアリール基である)
の2-置換4-ヒドロキシ-4-メチルテトラヒドロピランを製造する方法であって、イソプレノール(3-メチルブタ-3-エン-1-オール)を式R1-CHOのアルデヒドと反応させ、反応を、水の存在下且つ強酸性陽イオン交換体の存在下で実施する、方法を記載している。
WO 2011/154330は、得られた反応混合物を、隔壁塔中で又は2つの熱的に結合した蒸留塔中で蒸留処理にかける、WO 2010/133473と同様の方法を記載している。
WO 2010/133473及びWO 2011/154330に記載の通り、イソプレノール(3-メチルブタ-3-エン-1-オール)と式R1-CHOのアルデヒドとの酸触媒反応中、複合反応混合物が形成されるが、これは2-置換4-ヒドロキシ-4-メチルテトラヒドロピラン以外に、式(D)、(E)及び/又は(F)
の脱水副生成物も含み、また、更なる副生成物、とりわけ1,3-ジオキサン(G)
も含む。
未刊の国際特許出願PCT/EP2013/071409は、一般式(A)の2-置換4-ヒドロキシ-4-メチルテトラヒドロピラン及び一般式(B)の2-置換4-メチルテトラヒドロピラン
(式中、
R1は、直鎖又は分枝C1〜C12アルキル、直鎖又は分枝C2〜C12アルケニル、合計3〜20個の炭素原子を有する、非置換の又はC1〜C12アルキル及び/若しくはC1〜C12アルコキシ置換されているシクロアルキル、或いは合計6〜20個の炭素原子を有する、非置換の又はC1〜C12アルキル及び/若しくはC1〜C12アルコキシ置換されているアリールである)
を製造する方法であって、
a) 3-メチルブタ-3-エン-1-オールを、酸触媒の存在下で、式R1-CHO(式中のR1は上記の意味を有する)のアルデヒドと反応させて、少なくとも1種の一般式(A)の2-置換4-ヒドロキシ-4-メチルテトラヒドロピラン、少なくとも1種の化合物(D)、(E)又は(F)及び少なくとも1種のジオキサン化合物(G)
(式中、R1は上記の意味を有する)
を含む反応混合物を得、
b) 工程a)からの反応生成物を分離にかけ、一般式(A)の2-置換4-ヒドロキシ-4-メチルテトラヒドロピランに富んだ画分並びに少なくとも1種の化合物(D)、(E)又は(F)及び少なくとも1種のジオキサン化合物(G)を含む画分を得、
c) 少なくとも1種の化合物(D)、(E)又は(F)及び少なくとも1種のジオキサン化合物(G)を含む画分を水素化にかけ、
d) 2-置換4-メチルテトラヒドロピラン(B)に富んだ画分及び少なくとも1種のジオキサン化合物(G)に富んだ画分を工程c)で得た水素化生成物から単離する、
方法を記載している。
Romanovらは、Journal of Applied Chem. of the USSR、55 (1)、140〜143頁(1982)(English translation from Zhurnal Prikladnoi Khimii、55巻、No. 1、157〜161 (1981))の中で、ジオキサン化合物G')の酸触媒反応によるジヒドロピランE')及びF')の生成を記載している。
4-メチル-2-イソブチル-5,6-ジヒドロピラン及び4-メチル-2-イソブチル-3,6-ジヒドロピランが表中に列挙されている。使用した酸触媒はH2SO4又はスルホン酸基含有スチレンジビニルベンゼンイオン交換体である。反応は、純粋形態のジオキサン化合物G')を用いて且つ溶剤としてのシクロヘキサン又はトルエンの存在下で行なわれる。
Romanovらは、Journal of Applied Chem. of the USSR、56(1)、2526〜2528頁(1983)(English translation from Zhurnal Prikladnoi Khimii、55巻、No. 12、2778〜2780(1982))の中で、2-R-4,4-ジメチル-及び2-R-4-メチル-4-フェニル-1,3-ジオキサンから2-R-4,4-メチル-及び2-R-4-フェニル-1,3-テトラヒドロピラン-4-オールへの酸触媒による異性化を記載している。
香料の合成、とりわけ匂い物質に対する必須条件は、一貫して高い品質の製品である。極めて重要な品質基準は、厄介な調子外れの匂いの印象がなく、安定したフレグランス品質が達成されることである。これに関連して、バッチ法における製造で、個々のバッチが望ましくない匂いの印象（notes）を有してはならず、連続法による製造でも、製造中にフレグランス品質が悪化してはならない。後者の原因は、例えば、使用する触媒の老化過程及びそれに関連する生成物スペクトルにおける変化であり得る。とりわけ、3-メチルブタ-3-エン-1-オールとアルデヒドとの酸触媒反応からの2-置換4-ヒドロキシ-4-メチルテトラヒドロピランの製造の場合、長期保管後の、とりわけ製剤化した最終生成物のフレグランス品質が期待通りでなくなることが時々観察される。こうした場合、生成物は、不快なチーズ様の匂いの印象を有することが多い。
Romanovら、Journal of Applied Chem. of the USSR、55 (1)、140〜143頁(1982)(Zhurnal Prikladnoi Khimii、55巻、No. 1、157〜161 (1981)からの英訳) Romanovら、Journal of Applied Chem. of the USSR、56(1)、2526〜2528頁(1983)(Zhurnal Prikladnoi Khimii、55巻、No. 12、2778〜2780(1982)からの英訳)
EP 1 493 737 A1 WO 2011/147919 WO 2010/133473 WO 2011/154330 PCT/EP2013/071409
本発明の目的は、この問題を低減するか、又は回避する、2-置換4-ヒドロキシ-4-メチルテトラヒドロピランの改善された製造方法を提供することである。
驚くべきことに、今回、2-置換4-ヒドロキシ-4-メチルテトラヒドロピランを製造するための、その蒸留分離に先立つ3-メチルブタ-3-エン-1-オールとアルデヒドとの酸触媒反応中に得られる反応生成物を、酸性イオン交換体と接触させ、且つ/又は強酸と混和することで、この目的が実現されることが発見された。この酸処理は、厄介な匂いの印象の形成を確実に回避することができる。本発明による2-置換4-ヒドロキシ-4-メチルテトラヒドロピランの製造が既に酸触媒の存在下で行なわれているため、これは特に驚くべきことである。
本発明は、一般式(I)
(式中、
R1は、直鎖又は分枝C1〜C12アルキル、直鎖又は分枝C2〜C12アルケニル、合計3〜20個の炭素原子を有する、非置換の又はC1〜C12アルキル及び/若しくはC1〜C12アルコキシ置換されているシクロアルキル、或いは合計6〜20個の炭素原子を有する、非置換の又はC1〜C12アルキル及び/若しくはC1〜C12アルコキシ置換されているアリールである)
の2-置換4-ヒドロキシ-4-メチルテトラヒドロピランの製造方法であって、
a) 式(IV)
の3-メチルブタ-3-エン-1-オールを、酸触媒の存在下で、式(V)
R1-CHO (V)
(式中、R1は、直鎖又は分枝C1〜C12アルキル、直鎖又は分枝C2〜C12アルケニル、合計3〜20個の炭素原子を有する、非置換の又はC1〜C12アルキル及び/若しくはC1〜C12アルコキシ置換されているシクロアルキル、或いは合計6〜20個の炭素原子を有する、非置換の又はC1〜C12アルキル及び/若しくはC1〜C12アルコキシ置換されているアリールである)
のアルデヒドと反応させて、少なくとも1種の一般式(I)の2-置換4-ヒドロキシ-4-メチルテトラヒドロピランを含む反応混合物を得、
b) 工程a)からの反応混合物を蒸留分離にかけて、少なくとも1つの一般式(I)の2-置換4-ヒドロキシ-4-メチルテトラヒドロピランに富んだ画分を得、
工程a)からの反応混合物を、工程b)で使用する前に且つ/又は工程b)で使用する間に、酸性イオン交換体と接触させ、且つ/又は強酸と混和する、
方法を提供する。
本発明は、上記及び下記の方法によって得ることができる一般式(I)の2-置換4-ヒドロキシ-4-メチルテトラヒドロピランを更に提供する。これは、特に2-イソブチル-4-ヒドロキシ-4-メチルテトラヒドロピランである。
本発明による方法によって得られる一般式(I)の2-置換4-ヒドロキシ-4-メチルテトラヒドロピラン、具体的には2-イソブチル-4-ヒドロキシ-4-メチルテトラヒドロピランは、有利には、香料、とりわけフレグランスとしての使用に適している。
別段、以下でより正確に指定しない限り、以下の用語
「2-置換4-ヒドロキシ-4-メチルテトラヒドロピラン」及び
「2-(2-メチルプロピル)-4-ヒドロキシ-4-メチルテトラヒドロピラン」
は、本発明との関係において、任意の組成物のシス/トランス混合物、また純粋な配座異性体を意味する。前述の用語は、更に、純粋形態の全ての鏡像異性体、並びにこれらの化合物の鏡像異性体のラセミ及び光学活性混合物を意味する。
以下で、化合物(I)のシス及びトランスジアステレオ異性体を問題とする場合、いずれの場合にも、鏡像異性体の形態を1つだけを示す。例示目的のみのために、2-(2-メチルプロピル)-4-ヒドロキシ-4-メチルテトラヒドロピラン(I)の異性体を以下に示す。
本発明との関係においては、直鎖又は分枝アルキルという表現は、好ましくは、C1〜C6アルキル、特に好ましくはC1〜C4アルキルを意味する。アルキルは、特に、メチル、エチル、n-プロピル、イソプロピル、n-ブチル、イソブチル(2-メチルプロピル)、sec-ブチル(1-メチルプロピル)、tert-ブチル(1,1-ジメチルエチル)、n-ペンチル又はn-ヘキシルである。とりわけ、アルキルは、メチル、エチル、n-プロピル、イソプロピル、又はイソブチルである。
本発明との関係においては、直鎖又は分枝アルコキシという表現は、好ましくは、C1〜C6アルコキシ、特に好ましくはC1〜C4アルコキシを意味する。アルコキシは、特に、メトキシ、エトキシ、n-プロピルオキシ、イソプロピルオキシ、n-ブチルオキシ、イソブチルオキシ、sec-ブチルオキシ、tert-ブチルオキシ、n-ペンチルオキシ又はn-ヘキシルオキシである。とりわけ、アルコキシは、メトキシ、エトキシ、n-プロピルオキシ、イソプロピルオキシ、又はイソブチルオキシである。
本発明との関係においては、直鎖又は分枝アルケニルという表現は、好ましくは、C2〜C6アルケニル、特に好ましくはC2〜C4アルケニルを意味する。アルケニル基は、単結合以外に、1つ以上の、好ましくは1〜3つの、特に好ましくは1つ又は2つの、非常に特に好ましくは1つのエチレン性二重結合も有する。アルケニルは、特に、エテニル、1-プロペニル、2-プロペニル、1-メチルエテニル、1-ブテニル、2-ブテニル、3-ブテニル、1-メチル-1-プロペニル、2-メチル-1-プロペニル、1-メチル-2-プロペニル又は2-メチル-2-プロペニルである。
本発明との関係においては、シクロアルキルは、好ましくは3〜10個、特に好ましくは5〜8個の炭素原子を有する脂環式基を指す。シクロアルキル基の例として、特にシクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル又はシクロオクチルがある。とりわけ、シクロアルキルはシクロヘキシルである。
置換シクロアルキル基は、環のサイズに応じて1つ以上(例えば、1つ、2つ、3つ、4つ又は5つ)の置換基を有することができる。これらは、好ましくは、C1〜C6アルキル及びC1〜C6アルコキシから互いに独立に選択される。置換の場合、シクロアルキル基は、好ましくは1つ以上、例えば1つ、2つ、3つ、4つ又は5つのC1〜C6アルキル基を有する。置換シクロアルキル基の例として、特に、2-及び3-メチルシクロペンチル、2-及び3-エチルシクロペンチル、2-、3-及び4-メチルシクロヘキシル、2-、3-及び4-エチルシクロヘキシル、2-、3-及び4-プロピルシクロヘキシル、2-、3-及び4-イソプロピルシクロヘキシル、2-、3-及び4-ブチルシクロヘキシル並びに2-、3-及び4-イソブチルシクロヘキシルがある。
本発明との関係においては、表現「アリール」は、通常6〜18個、好ましくは6〜14個、又は特に好ましくは6〜10個の炭素原子を有する単核又は多核芳香族炭化水素基を含む。アリールの例として、特に、フェニル、ナフチル、インデニル、フルオレニル、アントラセニル、フェナントレニル、ナフタセニル、クリセニル、ピレニル等、とりわけフェニル又はナフチルがある。
置換アリールは、環系の数及びサイズに応じて1つ以上(例えば、1つ、2つ、3つ、4つ又は5つ)の置換基を有することができる。これらは、好ましくは、C1〜C6アルキル及びC1〜C6アルコキシから互いに独立に選択される。置換アリール基の例として、2-、3-及び4-メチルフェニル、2,4-、2,5-、3,5-及び2,6-ジメチルフェニル、2,4,6-トリメチルフェニル、2-、3-及び4-エチルフェニル、2,4-、2,5-、3,5-及び2,6-ジエチルフェニル、2,4,6-トリエチルフェニル、2-、3-及び4-プロピルフェニル、2,4-、2,5-、3,5-及び2,6-ジプロピルフェニル、2,4,6-トリプロピルフェニル、2-、3-及び4-イソプロピルフェニル、2,4-、2,5-、3,5-及び2,6-ジイソプロピルフェニル、2,4,6-トリイソプロピルフェニル、2-、3-及び4-ブチルフェニル、2,4-、2,5-、3,5-及び2,6-ジブチルフェニル、2,4,6-トリブチルフェニル、2-、3-及び4-イソブチルフェニル、2,4-、2,5-、3,5-及び2,6-ジイソブチルフェニル、2,4,6-トリイソブチルフェニル、2-、3-及び4-sec-ブチルフェニル、2,4-、2,5-、3,5-及び2,6-ジ-sec-ブチルフェニル、2,4,6-トリ-sec-ブチルフェニル、2-、3-及び4-tert-ブチルフェニル、2,4-、2,5-、3,5-及び2,6-ジ-tert-ブチルフェニル及び2,4,6-トリ-tert-ブチルフェニルがある。
好ましくは、式(I)、(II)、(III.1)、(III.2)、(III.3)、(V)、及び(VI)の化合物中、R1は、直鎖若しくは分枝C1〜C12アルキル又は直鎖若しくは分枝C2〜C12アルケニルである。特に好ましくは、R1は、直鎖若しくは分枝C1〜C6アルキル又は直鎖若しくは分枝C2〜C6アルケニルである。更に好ましい実施形態では、R1はフェニルである。
したがって、本発明による好ましい基R1の意味は、例えば、メチル、エチル、n-プロピル、イソプロピル、n-ブチル、イソブチル、n-ペンチル、n-ヘキシル又はn-ヘプチル、好ましくはメチル、エチル、n-プロピル、イソプロピル、n-ブチル、イソブチル、非常に特に好ましくはイソブチル(2-メチルプロピル)である。
その結果、好ましい一実施形態との関係においては、本発明は、式(Ia)
の2-(2-メチルプロピル)-4-ヒドロキシ-4-メチルテトラヒドロピランの製造及び単離の方法に関する。
工程a)
本発明による方法の工程a)の出発物質の1つは、式(IV)
の3-メチルブタ-3-エン-1-オール(イソプレノール)である。
イソプレノールは、既知の方法によってイソブテン及びホルムアルデヒドから、どのような規模でも容易に入手可能であり、市販されている。本発明に従って使用するイソプレノールの純度、品質又は製造方法に関して特に必要条件はない。これは、本発明による方法の工程a)において、標準の商用品質及び純度で使用することができる。優先的には、90重量%以上、特に好ましくは95〜100重量%、非常に特に好ましくは97〜99.9重量%、又は更により好ましくは98〜99.8重量%の純度を有するイソプレノールを使用する。
本発明による方法の工程a)の更なる出発物質は、式(V) R1-CHOのアルデヒドである(式(V)中、R1は、上記の意味を有する)。
好ましくは、式(V)の化合物中のR1は、直鎖若しくは分枝C1〜C12アルキル又は直鎖若しくは分枝C2〜C12アルケニルである。特に好ましくは、R1は、直鎖若しくは分枝C1〜C6アルキル又は直鎖若しくは分枝C2〜C6アルケニルである。更に好ましい実施形態では、R1はフェニルである。
したがって、本発明による好ましい基R1の意味は、例えば、メチル、エチル、n-プロピル、イソプロピル、n-ブチル、イソブチル、n-ペンチル、n-ヘキシル又はn-ヘプチル、好ましくはメチル、エチル、n-プロピル、イソプロピル、n-ブチル、イソブチル、非常に特に好ましくはイソブチル(2-メチルプロピル)である。
優先的に使用する式(V)のアルデヒドとして、アセトアルデヒド、バレルアルデヒド、イソバレルアルデヒド、ペンタナール、ヘキサナール、ヘプタナール、ベンズアルデヒド、シトラール、シトロネラルがある。本発明に従って非常に特に優先的に使用する式(V)のアルデヒドは、イソバレルアルデヒド及びベンズアルデヒド、特にイソバレルアルデヒドである。
好ましくは、工程a)において、3-メチルブタ-3-エン-オール(IV)及びアルデヒド(V)は、約1対2から2対1、特に好ましくは0.7対1から2対1、具体的には1対1から2対1のモル比で使用される。具体的な実施形態では、工程a)において、3-メチルブタ-3-エン-オール(III)及びアルデヒド(V)は、1対1から1.5対1のモル比で使用される。
本発明によれば、工程a)における反応は、酸触媒の存在下で行なわれる。原則として、工程a)における反応では、いずれの酸触媒も、すなわちブレーンステッド又はルイス酸性を有するいずれの物質も使用することができる。好適な触媒の例として、塩酸、硫酸、リン酸、メタンスルホン酸及びp-トルエンスルホン酸等のプロトン酸、塩化アルミニウム、三フッ化ホウ素、塩化亜鉛、五フッ化リン、三フッ化ヒ素、四塩化スズ、四塩化チタン及び五フッ化アンチモン等の酸性分子元素化合物、酸化物酸性固体、例えばゼオライト、ケイ酸塩、アルミン酸塩、アルミノケイ酸塩、粘土及び酸性イオン交換体がある。
好ましくは、工程a)で使用する酸触媒は、塩酸、硫酸、メタンスルホン酸、p-トルエンスルホン酸及び強酸性陽イオン交換体から選択される。
第1の変形形態では、工程a)の反応は、好ましくは塩酸、硫酸、メタンスルホン酸、p-トルエンスルホン酸から選択されるブレーンステッド酸の存在下で行なわれる。この第1の変形形態において、好ましくは炭化水素及び炭化水素混合物から選択される溶剤を工程a)で使用してよい。好適な溶剤は、例えば、ヘキサン、ヘプタン、リグロイン、石油エーテル、シクロヘキサン、デカリン、トルエン、キシレン及びこれらの混合物である。優先的には、溶剤は使用しない。この第1の変形形態において、触媒は、好ましくは、アルデヒド(V)を基として、0.05〜5モル%、特に好ましくは0.1〜4モル%の量で使用する。好ましくは、この第1の変形形態による工程a)における反応は、20〜120℃、特に好ましくは30〜80℃の範囲の温度で行なわれる。
第2の変形形態では、工程a)の反応は、強酸性陽イオン交換体の存在下で行なわれる。本明細書において、強酸性陽イオン交換体という用語は、強酸性基を有するH+形態の陽イオン交換体を意味すると理解される。強酸性基は、一般的に、スルホン酸基である。酸性基は、一般的に、例えばゲル様及び/又はマクロ多孔性であってよいポリマーマトリックスに結合されている。これに応じて、本発明による方法の好ましい実施形態は、スルホン酸基を有する強酸性陽イオン交換体を使用することを特徴とする。好適な強酸性陽イオン交換体は、本明細書において全内容が参照されるWO 2010/133473及びWO 2011/154330に記載されている。
工程a)における使用に好適なのは、ポリスチレンをベースとし、H+形態のスルホン酸基及びスルホン酸基(-SO3H)で官能化されたイオン交換基を含む担体マトリックスとしてのスチレン及びジビニルベンゼンのコポリマーを含む、強酸性イオン交換体(例えば、Amberlyst、Amberlite、Dowex、Lewatit、Purolite、Serdolit等)である。イオン交換体は、ポリマー骨格の構造が異なり、ゲル様樹脂及びマクロ多孔性樹脂間で区別される。特定の実施形態では、ペルフルオロ化ポリマーイオン交換樹脂を工程a)で使用する。この種の樹脂は、例えばDuPontから名称Nafion(登録商標)で市販されている。このようなペルフルオロ化ポリマーイオン交換樹脂の例として、Nafion(登録商標)NR-50を挙げることができる。
工程a)における反応に好適な市販の強酸性陽イオン交換体は、例えば、商標名Lewatit(登録商標)(Lanxess)、Purolite(登録商標)(The Purolite Company)、Dowex(登録商標)(Dow Chemical Company)、Amberlite(登録商標)(Rohm and Haas Company)、Amberlyst(商標)(Rohm and Haas Company)で知られる。好ましい強酸性陽イオン交換体は、Lewatit(登録商標)K 1221、Lewatit(登録商標)K 1461、Lewatit(登録商標)K 2431、Lewatit(登録商標)K 2620、Lewatit(登録商標)K 2621、Lewatit(登録商標)K 2629、Lewatit(登録商標)K 2649、Amberlite(登録商標)FPC 22、Amberlite(登録商標)FPC 23、Amberlite(登録商標)IR 120、Amberlyst(商標)131、Amberlyst(商標)15、Amberlyst(商標)31、Amberlyst(商標)35、Amberlyst(商標)36、Amberlyst(商標)39、Amberlyst(商標)46、Amberlyst(商標)70、Purolite(登録商標)SGC650、Purolite(登録商標)C100H、Purolite(登録商標)C150H、Dowex(登録商標)50X8、Serdolit(登録商標)red及びNation(登録商標)NR-50である。
強酸性イオン交換樹脂は、通常、塩酸及び/又は硫酸により再生される。
特定の実施形態では、3-メチルブタ-3-エン-オール(IV)及びアルデヒド(V)は、工程a)において、強酸性陽イオン交換体の存在下且つ水の存在下で反応する。特定の実施形態によれば、イソプレノール(IV)及び式(V)のアルデヒド以外に、水も反応混合物に追加で添加する。
好適な実施形態において、出発物質は、少なくとも25モル%、好ましくは少なくとも50モル%の水の存在下で反応する。例えば、出発物質は、25〜150モル%、好ましくは40〜150モル%、特に好ましくは50〜140モル%、具体的には50〜80モル%の水の存在下で反応する。ここで使用する水の量は、場合により不足で使用する出発物質の定量的な量を意味するか、又は等モル反応の場合は、2つのうちの1つの定量的な量を意味する。
好ましくは、反応は、少なくとも約3重量%、特に好ましくは少なくとも5重量%の追加した水の存在下で実施する。式(IV)のアルコール及び式(V)のアルデヒドは、例えば、3重量%〜15重量%の水、好ましくは5重量%〜12重量%の水の存在下で反応する。上記の重量%は、ここでは、式(IV)及び(V)の成分並びに水からなる反応混合物の総量を基準とする。
水の量は、規定の値より多く自由に選択することができ、仮に制限があったとしても、処理面又は経済面によってのみ限定され、更に大過剰、例えば5〜15倍以上で使用してもよい。イソプレノール(IV)と式(V)のアルデヒド、好ましくはイソバレルアルデヒドとの混合物は、イソプレノール及びアルデヒドの混合物に添加した水が溶解したままになる、すなわち二相系が存在しないような量の水を添加して調製されることが好ましい。
工程a)においてイソプレノール(IV)をアルデヒド(V)と反応させるために、前述の出発物質及び場合により追加の水を酸性陽イオン交換体と接触させてよい。好ましくは、イソプレノール(IV)、アルデヒド(V)及び場合により追加の水は、工程a)において混合物の形態で使用される。前述の出発物質、すなわちイソプレノール(IV)及びアルデヒド(V)及び上記の量で使用する水を、互いに接触させてよく、且つ/又は任意の所望の順序で混合させてよい。
工程a)における強酸性陽イオン交換体の量は重要ではなく、経済面及び処理面を考慮して広範にわたって自由に選択することができる。これに応じて、反応は、触媒量又は大過剰の強酸性陽イオン交換体の存在下のいずれかで実施してよい。通常、強酸性陽イオン交換体は、いずれの場合にも、使用するイソプレノール(IV)及び式(V)のアルデヒドの合計に対して、約5〜約40重量%の量で、好ましくは約20〜約40重量%の量で、特に好ましくは約20〜約30重量%の量で使用される。ここで、データは、一般的に水で前処理した、すぐに使える陽イオン交換体を指し、これに応じて、最高で約70重量%、好ましくは約30〜約65重量%、特に好ましくは約40〜約65重量%の量の水を含み得る。したがって、特に非連続的な手順の場合では、本発明による方法を実施する場合、これ全体にわたり、上回る水の添加は余分になり得る。前述の強酸性陽イオン交換体は、工程a)において、個別に、又は混合物の形態で使用できる。
連続的な手順の場合では、触媒の1時間毎の空間速度は、例えば、1時間当たり触媒50〜2500モル/m3の範囲、好ましくは1時間当たり触媒100〜2000モル/m3の範囲、具体的には1時間当たり触媒130〜1700モル/m3の範囲であり、定量的なモル量は式(IV)の出発物質を指す。
また、工程a)における強酸性陽イオン交換体の存在下での反応は、所望に応じて、更に反応条件下で不活性の溶剤の存在下で実施することもできる。好適な溶剤は、例えば、tert-ブチルメチルエーテル、シクロヘキサン、デカリン、ヘキサン、ヘプタン、リグロイン、石油エーテル、トルエン及びキシレンである。前述の溶剤は単独で使用しても、互いとの混合物の形態で使用してもよい。工程a)の反応は、好ましくは、強酸性陽イオン交換体の存在下で、有機溶剤を添加せずに実施される。
工程a)におけるイソプレノール(IV)と選択されたアルデヒド(V)の反応は、好ましくは、水の存在下且つ強酸性陽イオン交換体の存在下で、0〜70℃の範囲の温度、特に好ましくは20〜70℃の範囲の温度、具体的には20〜60℃の範囲の温度にて実施する。これが、反応混合物の温度である。
工程a)における反応は、非連続的又は連続的に実施してよい。ここで、例えば、非連続的な場合では、イソプレノール(IV)、アルデヒド(V)、場合により水及び場合により有機溶剤の混合物を好適な反応容器に充填し、酸触媒を添加して、反応を実施することができる。反応が完了したら、次いで、好適な分離法によって、得られた反応混合物から触媒を分離除去することができる。個々の反応成分を接触させる順序は重要ではなく、特定の処理構成の規模に応じて変更してよい。工程a)において、好ましくは塩酸、硫酸、メタンスルホン酸、p-トルエンスルホン酸から選択されるブレーンステッド酸を触媒として使用する場合、例えば、水性の後処理後に蒸留することによって、又は直接蒸留することによって触媒を分離除去することができる。工程a)で、強酸性陽イオン交換体を触媒として使用する場合、触媒は、例えば、濾過法によって又は遠心分離法によって分離除去することができる。
好ましい実施形態との関係においては、工程a)におけるイソプレノール(IV)とアルデヒド(V)の反応は連続的に実施する。このために、例えば、水と一緒に反応させる出発物質イソプレノールと式(V)のアルデヒドの混合物を調製することができ、次いで、この混合物を連続的に強酸性陽イオン交換体と接触させてよい。このために、選択した陽イオン交換体を例えば、好適な流通反応器、例えば供給口及び排出口を備えた攪拌反応器又は管型反応器に投入してよく、出発物質及び水をこれらに連続的に投入してよく、反応混合物を連続的に排出してよい。ここで、出発物質及び水は、所望に応じて、個々の成分として又は上記の混合物の形態で、流通反応器に投入してよい。対応する方法は、欧州特許出願13165767.8及び13165778.5に記載されている。
本発明による方法の工程a)において、
- 少なくとも1種の一般式(I)の2-置換4-ヒドロキシ-4-メチルテトラヒドロピラン、
- 少なくとも1種のジオキサン化合物(II)、
及び
- 少なくとも1種の化合物(III.1)、(III.2)又は(III.3)
(式中、R1は、直鎖又は分枝C1〜C12アルキル、直鎖又は分枝C2〜C12アルケニル、合計3〜20個の炭素原子を有する、非置換の又はC1〜C12アルキル及び/若しくはC1〜C12アルコキシ置換されているシクロアルキル、或いは合計6〜20個の炭素原子を有する、非置換の又はC1〜C12アルキル及び/若しくはC1〜C12アルコキシ置換されているアリールである)
を含む反応混合物が得られる。
好ましくは、R1はイソブチルである。概して、反応混合物は、化合物(III.1)、(III.2)及び(III.3)の混合物を含む。
本発明による方法の工程a)で得た反応混合物は、好ましくは、
- 式(IV)の3-メチルブタ-3-エン-1-オール、
- 式(V)のアルデヒド、
- 一般式(VI)
(式中、R1は、直鎖又は分枝C1〜C12アルキル、直鎖又は分枝C2〜C12アルケニル、合計3〜20個の炭素原子を有する、非置換の又はC1〜C12アルキル及び/若しくはC1〜C12アルコキシ置換されているシクロアルキル、或いは合計6〜20個の炭素原子を有する、非置換の又はC1〜C12アルキル及び/若しくはC1〜C12アルコキシ置換されているアリールである)
のアセタールから選択される少なくとも1種の化合物を含むことができる。好ましくは、R1はイソブチルである。
本発明による方法の工程a)で得た反応混合物は、更なる成分、例えば、水、有機溶剤等を含むことができる。
好ましくは、工程a)で得た反応混合物は、式(I)の2-置換4-ヒドロキシ-4-メチルテトラヒドロピランを、反応混合物の総重量に対して、50〜90重量%、特に好ましくは60〜最大約80重量%の量で含む。
好ましくは、工程a)で得た反応混合物は、式(II)のジオキサン化合物を、反応混合物の総重量に対して、5〜20重量%、特に好ましくは5〜最大約15重量%の総量で含む。
好ましくは、工程a)で得た反応混合物は、式(III.1)、(III.2)及び(III.3)の化合物を、反応混合物の総重量に対して、5〜20重量%、特に好ましくは5〜最大約15重量%の総量で含む。
典型的な組成物において、工程a)で得た反応混合物は、いずれの場合にも、反応混合物の総重量に対して、以下の化合物:
60〜85重量%の少なくとも1種の化合物(I)、
5〜15重量%の少なくとも1種の化合物(II)、
5〜15重量%の少なくとも1種の化合物(III.1)、(III.2)又は(III.3)、
0〜10重量%の少なくとも1種の3-メチルブタ-3-エン-1-オール(IV)、
0〜5重量%の少なくとも1種のアルデヒド(V)、
0〜5重量%の少なくとも1種の化合物(VI)、
2〜10重量%の水
を含む。
好ましくは、工程a)で得た反応混合物は、いずれの場合にも、反応混合物の総重量に対して、
15〜22重量%のトランス-(I)、
45〜65重量%のシス-(I)、
5〜15重量%の少なくとも1種の化合物(II)、
5〜15重量%の少なくとも1種の化合物(III.1)、(III.2)又は(III.3)、
0〜10重量%の少なくとも1種の3-メチルブタ-3-エン-1-オール(IV)、
0〜5重量%の少なくとも1種のアルデヒド(V)、
0〜5重量%の少なくとも1種の化合物(VI)、
2〜10重量%の水
を含む。
好ましくは、工程a)で得た反応混合物は、式(I)の2-置換4-ヒドロキシ-4-メチルテトラヒドロピランを、式シス-(I)のシス-ジアステレオ異性体及び式トランス-(I)のトランス-ジアステレオ異性体
の混合物の形態で含み、ここで、シス-ジアステレオ異性体のシス-(I)とトランス-ジアステレオ異性体のトランス-(I)のジアステレオ異性体比は、好ましくは65対35〜95対5、特に好ましくは70対30〜85対15であり、R1は、上記の意味を有する。
好ましくは、工程a)で得た反応混合物は、2-イソブチル-4-ヒドロキシ-4-メチルテトラヒドロピランを、式シス-(I.a)のシス-ジアステレオ異性体及び式トランス-(I.a)のトランス-ジアステレオ異性体
の混合物の形態で含み、ここで、シス-ジアステレオ異性体のシス-(I.a)とトランス-ジアステレオ異性体のトランス-(I.a)のジアステレオ異性体比は、好ましくは65対35〜95対5、特に好ましくは70対30〜85対15である。
この種の混合物は、その特異的な匂い特性のために、香料、例えば、フレグランス組成物を製造するためのスズランの香りを有する成分としての使用に特に適している。
酸処理
本発明によれば、工程a)からの反応混合物を、工程b)で使用する前に且つ/又は工程b)で使用する間に、酸性イオン交換体と接触させ、且つ/又は強酸と混和する。
第1の変形形態では、少なくとも1種の酸性成分を用いた、工程a)からの反応混合物の処理を均一相中で行なう。均一相中での本発明による処理の事象において、相互作用する成分が液相中に存在する。このために、3-メチルブタ-3-エン-1-オール(IV)とアルデヒド(V)との反応からの液体反応混合物又はこのような反応混合物を蒸留分離することによって得られる液体画分を、処理条件下で反応混合物若しくは反応混合物の画分と少なくとも部分的に混和する又はこれに少なくとも部分的に溶解する強酸と混和してよい。
第2の変形形態では、少なくとも1種の酸性成分を用いた、工程a)からの反応混合物の処理を不均一相中で行なう。不均一相中での本発明による処理の場合、相互作用する成分は、一般的に、一部が液相中に、また一部が固相中に存在する。このために、3-メチルブタ-3-エン-1-オール(IV)とアルデヒド(V)との反応からの液体反応混合物又はこのような反応混合物を蒸留分離することによって得られる液体画分を、固体形態で存在する酸と接触させてよい。好ましくは、処理用の酸は、固定床の形態の固相中で使用する。優先的には、固相中での処理に酸性イオン交換体を使用する。
好適な強酸及び強酸性イオン交換体は、工程a)で上述した酸触媒である。これらについて、本明細書で、その全体が参照される。
好ましくは、第1の変形形態によれば、工程b)で使用する前に、工程a)からの反応混合物又は工程b)における蒸留分離中に得られる画分を強酸と混和する。好ましい実施形態では、工程b)で使用する前に、工程a)からの反応混合物を強酸と混和する。或いは、工程b)における蒸留分離の底部物、又は多段蒸留の場合では、工程b)における蒸留分離の第1の蒸留段階の底部物を強酸と混和することが可能である。
好ましくは、第1の変形形態に従って、工程a)からの反応混合物を、硫酸、塩酸、メタンスルホン酸及びp-トルエンスルホン酸から選択される強酸と混和する。
特に好ましくは、工程a)からの反応混合物を、工程b)で使用する前に、硫酸と混和する。
好ましくは、工程a)からの反応混合物を、工程b)で使用する前に、反応混合物の総重量に対して1〜250重量ppm、好ましくは2〜100重量ppmの強酸と混和する。或いは、工程b)における蒸留分離の底部物、又は多段蒸留の場合では、工程b)における蒸留分離の第1の蒸留段階の底部物を、底部生成物の総重量に対して1〜250重量ppm、好ましくは2〜100重量ppmの強酸と混和することが可能である。定量的データは、ここでは純粋な酸を指す。当然ながら、酸を希釈形態で、とりわけ水溶液として使用することは可能であり、好ましいことが多い。
上記の第2の変形形態によれば、工程a)からの反応混合物を、工程b)で使用する前に、酸性イオン交換体と接触させる。
酸性イオン交換体との接触は、非連続的に又は連続的に行なうことができる。優先的には、連続的に接触させる。
好ましくは、接触は、30〜80℃、特に好ましくは40〜70℃の温度で行なわれる。
好適なイオン交換体は、前述の強酸性陽イオン交換体である。ここでの酸性イオン交換体の使用量は、一般的に重要ではない。これに応じて、反応は、触媒量又は過剰の強酸性陽イオン交換体の存在下のいずれでも行なうことができる。
特に、工程a)からの反応混合物は、酸性イオン交換体と接触させ、且つ/又は強酸と混和する前に、蒸留分離にかけない。
工程b)
好ましくは、本発明による方法の工程b)では、工程a)からの反応混合物を蒸留分離にかける。蒸留分離の好適な装置は、バブルキャップ、篩板、網目トレイ、パッキング、パッキング本体、バルブ、側部取り出し口(side take-off)等を備えていてもよいトレイカラム等の蒸留塔、薄膜蒸発器、流下膜式蒸発器、強制循環蒸発器、サンベイ蒸発器等の蒸発器、及びこれらの組み合わせを備える。
蒸留塔は、好ましくは分離トレイ、配列パッキング、例えばシートメタル又はファブリックパッキング、例えばSulzer Mellapak(登録商標)、Sulzer BX、Montz B1若しくはMontz A3若しくはKuhni Rombopak、又は例えばディクソンリング、ラシヒリング、高流量リング若しくはラシヒスーパーリング等のパッキングのランダムベッドから選択される分離に効果的な内部構造物を有してよい。100〜750m2/m3、特に250〜500m2/m3の比表面積を有する配列パッキング、好ましくはシートメタル又はファブリックパッキングは、特に成功していることが実証されている。これらは、低い圧力損失で高い分離効果をもたらす。
好ましくは、工程b)における分離に使用される装置は、
- 供給部の上に位置する精留部及び供給部の下に位置する回収部を備えた供給カラム、
- 精留部の上端と連通する上部結合カラム及び回収部の下端と連通する下部結合カラム、
- 上部結合カラム及び下部結合カラムと連通する排出カラム
を備える。
好ましくは、工程b)における分離は、
i) 工程a)からの反応生成物を、供給部の上に位置する精留部及び供給部の下に位置する回収部を備えた供給カラムに投入し、
ii) 精留部の上端及びカラム上端の冷却器と連通する上部結合カラム、並びに回収部の下端及びカラム下端の加熱器と連通する下部結合カラムを準備し、
iii) 上部結合カラム、及び少なくとも1つの側部取り出し口を有する下部結合カラムと連通する排出カラムを準備し、
iv) 排出カラムの最上部から又は上部領域において2-置換4-ヒドロキシ-4-メチルテトラヒドロピラン(I)よりも容易に沸騰する化合物を抜き出し、少なくとも1つの側部から取り出すものとして少なくとも一部の2-置換4-ヒドロキシ-4-メチルテトラヒドロピラン(I)を抜き出し、下部結合カラムの底部又は下部領域で、側部から取り出すものとして抜き出さなかった2-置換4-ヒドロキシ-4-メチルテトラヒドロピラン(I)を抜き出し、2-置換4-ヒドロキシ-4-メチルテトラヒドロピラン(I)よりも高沸点の化合物を抜き出すこと
によって実施する。
好ましい実施形態では、排出カラムの最上部から又は上部領域において取り出される排出物は、
- 工程a)からの反応生成物中に存在する少なくとも一部の又は総量のジオキサン化合物(II)、
- 工程a)からの反応生成物中に存在する少なくとも一部の又は総量の化合物(III.1)、(III.2)及び(III.3)、
- 存在する場合、未反応の式(IV)の3-メチルブタ-3-エン-1-オール、
- 存在する場合、未反応のアルデヒド(V)、
- 少量の又は存在しない2-置換4-ヒドロキシ-4-メチルテトラヒドロピラン(I)、
- 水
を含む。
特に好ましい実施形態では、式(IV)の3-メチルブタ-3-エン-1-オール及びイソバレルアルデヒド(V)を、工程a)における反応に使用する。次いで排出カラムの最上部又は上部領域で取り出される排出物は、
- 工程a)からの反応生成物中に存在する少なくとも一部の又は総量のジオキサン化合物(II)(式中、R1はイソブチルである)、
- 工程a)からの反応生成物中に存在する少なくとも一部の又は総量の化合物(III.1)、(III.2)及び(III.3)(式中、R1はイソブチルである)、
- 存在する場合、未反応の式(IV)の3-メチルブタ-3-エン-1-オール、
- 存在する場合、未反応のイソバレルアルデヒド(V)、
- 少量の又は存在しない式(I.a)の2-(2-メチルプロピル)-4-ヒドロキシ-4-メチルテトラヒドロピラン、
- 水
を含む。
こうして得た上部生成物を相分離にかけて、大部分の水を分離除去することができる。このような相分離とは別に、こうして得た上部生成物は、一般的に、更なる後処理はせずに、更なる処理にかけてもよい。これは、2-置換4-メチルテトラヒドロピラン(VII)、とりわけ2-(2-メチルプロピル)-4-メチルテトラヒドロピラン(ジヒドロローズオキシド)への水素化を含む。所望に応じて、上部生成物を更なる後処理にかけて、化合物(II)、(III.1)、(III.2)及び(III.3)とは異なる少なくとも一部の成分を分離除去することができる。このために、上部生成物を、例えば更なる蒸留分離にかけてもよい。
好ましい実施形態では、1つの副流を排出カラムから抜き出すか、又は2つの副流を排出カラムから抜き出す。特定の実施形態では、排出カラムから副流を1つのみ抜き出す。
工程b)において、2-置換4-ヒドロキシ-4-メチルテトラヒドロピラン(I)を含む複数の排出物が、例えば2つの異なる側部取り出し口又は1つの側部取り出し口及び1つの底部取り出し口から取り出される場合、これらは、一般的に、立体異性体の組成の面で異なる。したがって、工程a)からの反応生成物と比べてシス-ジアステレオ異性体に富んだ画分及びトランス-ジアステレオ異性体に富んだ画分を単離することが可能である。使用する蒸留装置の分離効率が十分であれば、少なくとも1つのジアステレオ異性体を、所望に応じて、純粋形態で得ることができる。
供給カラム、排出カラム、上部結合カラム及び下部結合カラムは、別個の設計要素であってよい、又はいくつかの機能をまとめた蒸留塔のセクション若しくはチャンバとして構成されてよい。「連通するカラム」という表現は、これらの間に、立ち上る蒸気及び流下する凝縮液双方の交換があることを意味する。
本発明による方法の好ましい実施形態において、工程b)における蒸留分離は、隔壁塔又は少なくとも熱的結合により相互接続された2つの従来型蒸留塔を含む蒸留塔の配置で行なわれる。
隔壁塔は、少なくとも1つの供給部及び少なくとも3つの取出部を有する特別蒸留塔であり、いわゆる精留領域が蒸発器と冷却器との間に位置し、冷却器中で形成された一部の凝縮液が、液体形態で、蒸発装置から上がってくる蒸気に対して逆流する還流として下方に移動し、液流及び/又は蒸気流(スチーム流)の横断混合を防止するためにカラムの一部の領域内の、供給部の下及び/又は上に少なくとも1つの長手方向で操作する分離装置(隔壁)を備え、したがって物質混合物の蒸留分離を促進する。隔壁塔の基本原理は長い間、知られており、例えば、米国特許第2,471,134号、EP-A-0 122 367又はG. Kaibel、Chem. Eng. Technol.、10巻、1987年、92〜98頁に記載されている。
隔壁塔の一般的な基本設計は、隔壁の片側に少なくとも1つの側部供給部を含み、少なくとも3つの取出部を含むが、そのうちの少なくとも1つは隔壁の他方側に位置する。この設計では、液流及び/又は蒸気流の横断混合が隔壁の領域内で防止されるため、副生成物を純粋形態で得ることが可能である。これは、一般的に、多成分混合物を分離する事象において必要とされる蒸留塔の合計数を減少することを可能にする。その上、単純に連続接続された2つの従来型蒸留塔と比べて、隔壁塔を使用すると、資本コスト及びエネルギーも節約することができる(M. Knott、Process Engineering、2巻、1993年2月、33〜34頁を参照)。
本発明との関係においては、従来型蒸留塔という用語は、隔壁を含まない全ての蒸留塔を示すために用いられる。熱的に結合された従来型蒸留塔において、質量流及びエネルギー流は、相互に交換される。したがって、連続単純接続の従来型蒸留塔と比べて、大幅なエネルギー節約が可能である。隔壁塔の好ましい代替は、2つの熱的結合によって接続された蒸留塔がある。様々な配置の概略を、例えば、G. Kaibelら、Chem.-Ing.-Tech.、61巻、1989年、16〜25頁及びG. Kaibelら、Gas Separation & Purification、4巻、1990年6月、109〜114頁に記載する。
第1の好ましい実施形態において、熱的に結合したプレカラムを有する蒸留塔が蒸留に使用され、すなわち排出カラム、上部結合カラム及び下部結合カラムは、単一セクションの蒸留塔として設計され、供給カラムは蒸留塔に対してプレカラムとして設計されている。第2の好ましい実施形態では、熱的に結合したポストカラムを有する蒸留塔が使用され、すなわち供給カラム、上部結合カラム及び下部結合カラムは、単一セクションの蒸留塔として構成され、排出カラムは蒸留塔に対してポストカラムとして構成される。補助カラムが取り付けられた蒸留塔は既知であり、例えば、Chem. Eng. Res. Des.、Part A: Trans IChemE、1992年3月、118〜132頁、「The design and optimization of fully thermally coupled distillation columns」に記載されている。
供給カラムに投入する前に、工程a)からの反応生成物から2-置換4-ヒドロキシ-4-メチルテトラヒドロピラン(I)より容易に沸騰する少なくとも一部の化合物を除去することが好ましいことが証明された。したがって、特定の実施形態では、工程a)からの反応生成物の蒸留分離に蒸留塔の配置を使用するが、この配置は、上流側従来型蒸留塔並びに下流側隔壁塔及び下流側の熱的結合により相互接続された2つの従来型蒸留塔を含む。
好ましくは、工程b)における蒸留分離の場合、
b1) 工程a)からの反応混合物を先ず従来型蒸留塔中で分離にかけて、ジオキサン化合物(II)並びに化合物(III.1)、(III.2)及び(III.3)に富み、一般式(I)の化合物は本質的に一切含まない第1の上部生成物が得られ、またジオキサン化合物(II)並びに化合物(III.1)、(III.2)及び(III.3)が欠乏し、大部分の一般式(I)の化合物を含む第1の底部生成物が得られ、
b2) 工程b1)からの第1の底部生成物を隔壁塔又は熱的結合により相互接続された2つの従来型蒸留塔中で分離にかけて、第1の上部生成物中には存在しない化合物(II)、(III.1)、(III.2)、(III.3)並びに場合により少量の一般式(I)の化合物を含む第2の上部生成物が得られ、一般式(I)の化合物から本質的になる副流が得られ、且つ上部生成物中にも副流中にも存在しない一般式(I)の化合物を含む第2の底部生成物が得られる。
好ましくは、前述の実施形態においても、式(I)、(II)、(III.1)、(III.2)及び(III.3)の化合物中、R1はイソブチルである。
第1の上部生成物が一般式(I)の化合物を本質的に一切含まないという表現は、第1の上部生成物中の一般式(I)の化合物の画分が、第1の上部生成物の総重量に対して、5重量%以下、特に好ましくは2重量%以下、具体的には1重量%以下、とりわけ0.1重量%以下であることを意味する。特定の実施形態では、第1の上部生成物は、一般式(I)の化合物を一切含まない。
第2の上部生成物は、例えば、第2の上部生成物の総重量に対して、1〜40重量%、特に好ましくは2〜30重量%、具体的には5〜25重量%、とりわけ10〜20重量%の一般式(I)の化合物を含むことができる。
特定の実施形態では、副流は、一般式(I)の化合物のみからなる。
更なる特定の実施形態では、第2の底部生成物は、一般式(I)の化合物より高沸点の化合物を含むことができる。
工程b)で得た、一般式(I)の2-置換4-ヒドロキシ-4-メチルテトラヒドロピランの画分は、有利には、出発物質と比べて含有量が大幅に低減された、匂いの印象に悪影響を与えない成分によって特徴付けられる。特に、チーズ様の印象の出現が、効果的に示され得る。工程b)で得た一般式(I)の2-置換4-ヒドロキシ-4-メチルテトラヒドロピランの画分は、多くの場合、更なる後処理さえも行なわずに、商業用途のために供給され得る。
工程b)で得た、一般式(I)の2-置換4-ヒドロキシ-4-メチルテトラヒドロピランの画分は、所望に応じて、更なる後処理を施してもよい。このために、画分を個別で使用しても、(部分的に)合わせた後で使用してもよい。当業者に知られる従来の精製プロセスが好適である。これらは、例えば、蒸留、抽出又はこれらの組み合わせを含む。
特定の実施形態は、酸で処理した工程a)からの反応混合物を、
- 従来型蒸留塔、
- 第1の隔壁塔又は第1の熱的結合により相互接続された2つの従来型蒸留塔、及び
- 第2の隔壁塔又は第2の熱的結合により相互接続された2つの従来型蒸留塔
を備えた相互接続された蒸留塔中で蒸留分離にかける方法に関する。
更なる特定の実施形態は、酸で処理した工程a)からの反応混合物を、
- 第1の蒸留分離にかけ、ジオキサン化合物(II)並びに化合物(III.1)、(III.2)及び(III.3)に富むが、一般式(I)の化合物を本質的に一切含まない第1の上部生成物を得、またジオキサン化合物(II)並びに化合物(III.1)、(III.2)及び(III.3)が欠乏しているが、大部分の一般式(I)の化合物を含む第1の底部生成物を得、
- 第1の底部生成物を、少なくとも1種の塩基と混和するか、又は単純蒸留にかけ、大部分の第1の底部生成物を蒸発させ、次いで凝縮し、
- 塩基と混和した第1の底部生成物又は凝縮液を更なる蒸留分離にかける
方法に関する。
第1の底部生成物に添加するのに適した塩基は、水酸化ナトリウム溶液、水酸化カリウム溶液、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸カリウム又は炭酸水素カリウム等のアルカリ金属塩基、及び水酸化カルシウム、酸化カルシウム、水酸化マグネシウム又は炭酸マグネシウム等のアルカリ土類金属塩基、並びにアミンがある。塩基は、特に好ましくは、Na2CO3、K2CO3、NaHCO3、KHCO3、NaOH、KOH及びこれらの混合物から選択される。
好ましくは、第1の底部生成物は、塩基の添加後、4〜7の範囲のpHを有する。
特定の実施形態では、第1の底部生成物を、少なくとも1種の塩基の床と接触させる。
本発明との関係においては、単純蒸留は、精留又は向流蒸留の間とは異なり、一部の凝縮液が、沸騰混合物の上がってくる蒸気に対して向流的に再び戻るが、底部生成物は、大部分が蒸発し、次いで凝縮する、蒸留を意味するものと理解される。好ましい実施形態では、サンベイ蒸発器を使用する。
蒸発する第1の底部生成物の量は、底部生成物の総量に対して、好ましくは60〜99.9重量%、特に好ましくは75〜99重量%、具体的には90〜98重量%を含む。
塩基と混和した第1の底部生成物又は凝縮液を、好ましくは、隔壁塔又は熱的結合により相互接続された2つの従来型蒸留塔中で更なる蒸留分離にかける。ここで、好ましくは、第1の上部生成物中には存在しない化合物(II)、(III.1)、(III.2)、(III.3)及び場合により少量の一般式(I)の化合物も含む第2の上部生成物が得られ、一般式(I)の化合物から本質的になる副流、並びに上部生成物中にも副流中にも存在しない一般式(I)の化合物を含む第2の底部生成物が得られる。
本発明による組成物及び本発明による方法によって得ることができる組成物は、特に有利には、フレグランスとして、又はフレグランスをもたらす上で好適である。
これに関連して、一般式(I)の2-置換4-ヒドロキシ-4-メチルテトラヒドロピランに加えて、工程b)で得た、少なくとも1種の化合物(III.1)、(III.2)又は(III.3)に富んだ画分を、更なる処理にかけて、フレグランスを得ることができる。したがって、化合物(III.1)、(III.2)又は(III.3)の水素化の結果、少なくとも1種の一般式(VII)
(式中、R1は、直鎖又は分枝C1〜C12アルキル、直鎖又は分枝C2〜C12アルケニル、合計3〜20個の炭素原子を有する、非置換の又はC1〜C12アルキル及び/若しくはC1〜C12アルコキシ置換されているシクロアルキル、或いは合計6〜20個の炭素原子を有する、非置換の又はC1〜C12アルキル及び/若しくはC1〜C12アルコキシ置換されているアリールである)
の2-置換4-メチルテトラヒドロピランを含む水素化生成物が得られる。
特に、R1はイソブチルである。この化合物は、ジヒドロローズオキシドと呼ばれ、その特異的な匂い特性、具体的にはフレグランス組成物を製造するための香料としてある程度使用されるバラの香りのような特徴を有することから好適である。
この特定の実施形態は、有利には、2-置換4-ヒドロキシ-4-メチルテトラヒドロピラン(I)及び2-置換4-メチルテトラヒドロピラン(VII)を同時に製造する統合された方法を可能にする。
したがって、本発明は、特に好ましい実施形態との関係において、式(I.a)の2-(2-メチルプロピル)-4-ヒドロキシ-4-メチルテトラヒドロピラン及びジヒドロローズオキシド(VII.a)
の製造及び単離の方法に関する。
本発明による組成物を、この用途の分野において、少なくとも1種の従来の溶剤で、フレグランスとしての使用における必要に応じて希釈してもよい。好適な溶剤の例として、エタノール、ジプロピレングリコール若しくはそのエーテル、フタレート、プロピレングリコール、又はジオールの炭酸塩、好ましくはエタノールがある。水も、本発明によるフレグランス組成物を希釈する溶剤として適しており、有利には、好適な乳化剤と一緒に使用することができる。
成分の構造的及び化学的類似点に起因して、本発明による方法によって得られるフレグランスは、高い安定性及び耐久性を有する。本発明による方法によって得ることができる式(I.a)の2-(2-メチルプロピル)-4-ヒドロキシ-4-メチルテトラヒドロピランの異性体混合物は、スズランの心地良い香りを特徴とする。本発明による方法によって得ることができる式(VII.a)の2-(2-メチルプロピル)-4-メチルテトラヒドロピラン(ジヒドロローズオキシド)の異性体混合物は、心地良いバラのような特性を特徴とする。
本発明による方法によって得られるフレグランスは、化粧品組成物への組み込みに適しており、また、実用品並びに消費財及び/又は組成物等が、以下により詳しく説明されており、フレグランスを前記製品に組み込むか、又はこれに適用することが可能である。本発明全体との関係において、感覚刺激的に有効な量とは、本明細書では、特に、指示通りに使用する際に、使用者又は消費者に香りの印象を与えるために十分な量を意味するものと理解される。
全ての慣習的な化粧品組成物は、化粧品組成物として好適である。これらは、好ましくは、香水、オードトワレ、デオドラント、石鹸、シャワーゲル、入浴ゲル、クリーム、ローション、日焼け止め剤、毛髪の洗浄及びケアのための組成物、例えば液体又はムース形態の毛髪用シャンプー、コンディショナー、ヘアゲル、整髪組成物及び更なる毛髪用の洗浄又はケア組成物、ヒトの身体に塗布される装飾用組成物、例えば棒状化粧品、例えばリップスティック、リップケアスティック、コンシーリングスティック(コンシーラー)、頬紅、アイシャドウペンシル、リップライナーペンシル、アイライナーペンシル、アイブローペンシル、修正ペンシル、日焼け止めスティック、抗ニキビスティック及び同等の製品、並びにマニキュア液及び更なるネイルケア製品である。
本発明による方法によって得られるフレグランスは、例えばオードトワレ、シャワーゲル、入浴ゲル及び身体用デオドラント等の香料における使用に特に適している。
これらは、消費財又は実用品を芳香付けする上で更に好適であり、これらに組み込まれ、且つ/又はこれらに適用されることで、心地良いフレッシュグリーンアクセントが付与される。消費財又は実用品の例として、空気清浄剤(エアケア)、布用クリーニング組成物又はケア組成物(具体的には洗剤、衣類柔軟剤)、布処理組成物、例えばアイロンがけ補助剤、研磨組成物、クリーニング組成物、例えば家具、床、台所用品、ガラス枠及び窓並びにスクリーンを表面処理するためのケア組成物、漂白剤、トイレブロック、水垢除去組成物、肥料、建設資材、カビ取り、消毒剤、自動車又は乗り物用ケア製品等がある。
以下の実施例は、本発明を説明する上で役立つが、決して限定されるものではない。
以下の方法に従って、ガスクロマトグラフィー分析を実施した。
カラム: DB WAX 30m×0.32mm、
FD 0.25μm、
注入器温度: 200℃、検出器温度280℃、
温度プログラム:開始温度:50℃、170℃まで3℃/分、230℃まで20℃/分、7分 等温線、
基準時間:
イソバレルアルデヒドtR=3.7分
シス-ジヒドロローズオキシドtR=8.4分
トランス-ジヒドロローズオキシドtR=9.6分
4,4-ジメチル-2-イソブチル-1,3-ジオキサンtR=11.9分
結果として得られた未精製生成物の濃度(重量%)は、内部標準を使用したGC分析によって確認した。
[実施例1]
(本発明による実施例)
WO2011/154330の実施例1に記載の通り、イソバレルアルデヒド(112.5g、1.31モル)、イソプレノール(125g、1.45モル)及び12.5gの水の混合物を、50gの強酸性陽イオン交換体Amberlyst(登録商標)131の存在下で反応させた。
結果として得られた未精製生成物は、以下の組成を有していた。
19.5 GC面積%のトランス-ピラノール(I)
56.1 GC面積%のシス-ピラノール(I)
9.0 GC面積%のジヒドロピラン異性体1〜3
8.2 GC面積%の1,3-ジオキサン
0.7 GC面積%のイソバレルアルデヒド
1.3 GC面積%のイソプレノール
0.5 GC面積%のアセタール
8.7 %の水(カールフィッシャー法)
未精製生成物を、従来型蒸留塔及び隔壁塔の配置中で蒸留分離にかけた。実験装置は、2つの実験カラムで構成されていた。第1のカラムの分離効率は、約15個の理論段数に対応する。最上部の凝縮液の2つの相を分離するために、ガラス相分離器を取り入れた。下部の水相は、レベル制御して排出した。上部の有機相を、還流分配器の助けを借りて、固定比で分配し、一部を上部生成物として分離して取り出し、残りをカラムの最上部に戻した。2つのカラムユニット間で、カラムへの供給を実施した。供給流は室温で運ばれた。流量は1000g/hだった。
水溶液の強度を1%とした10重量ppmの硫酸を未精製生成物に添加した。
カラムは、最高圧50mbar且つ還流量360g/hで操作した。ここで、約3.1mbarの圧力損失を確立した。カラムの最上部で測定した温度は70℃であり、底部では131℃の温度が測定された。底部の排出量は776g/hで一定していた。最上部の排出量は131g/hだった。
得た画分を、標準GCを活用したガスクロマトグラフィーによって分析した。ガスクロマトグラフィー分析は、以下の方法に従って実施した。
カラム: DB WAX 30m×0.32mm、FD 0.25μm、注入器温度200℃、検出器温度280℃、50℃、170℃まで3℃/分〜230℃まで20℃/分、7分 等温線、tR=min、tR(イソバレルアルデヒド):3.8、tR(ジヒドロピラン異性体):10.1、12.0、12.4、tR(イソプレノール):10.7、tR(1,3-ジオキサン):12.2、tR(アセタール):24.8、tR(トランス-ピラノール):28.5、tR(シス-ピラノール):30.0、結果として得た未精製生成物の濃度(重量%)は、内標準法を使用したGC分析によって決定した。
カラムの最上部の相分離器から抜き出した上部流は、
1.2%の水(カールフィッシャー法)
3.8 GC面積%のイソバレルアルデヒド
44.3 GC面積%のジヒドロピラン異性体1〜3
8.9 GC面積%のイソプレノール
38.9 GC面積%の1,3-ジオキサン
を含んでいた。
底部排出カラム中で、以下
0.04 GC面積%のイソプレノール
2.37 GC面積%のジヒドロピラン異性体
2.1 GC面積%の1,3-ジオキサン
23.5 GC面積%のトランス-ピラノール
67.4 GC面積%のシス-ピラノール
が見つかった。
シス-及びトランス-ピラノールの蒸留収率は100%だった。
第2の実験カラムは、隔壁塔として構成された。隔壁領域における分離効率は約32個の理論段数だった。隔壁領域を含む理論段の合計数は約50個だった。供給物は、隔壁部の中央の高さで添加した。使用した供給流は、第1のカラムの底部から排出された混合物だった。供給流量は302.4g/hだった。カラムは、最高圧力10mbar及び400g/hの還流で操作した。カラムの最上部で72℃の温度が測定され、底部では124℃(±0.5K)の温度を測定した。底部の排出を14g/h(±1g/h)に調節し、蒸留による除去を26g/h(±1g/h)に調節した。
したがって還流比は約15:1だった。液体を、隔壁の上で、1:2の比(供給部:取出部)で分配した。追加する側とは反対側の隔壁の側で、側部から取り出した液体を、供給流と同じ高さで取り出した。流量は261g/hで一定だった。
側部取り出し口で得た純粋な生成物は、
24.6 GC面積%のトランス-ピラノール、及び
74.7 GC面積%のシス-ピラノール
を含んでいた。
純粋な生成物の嗅覚評価:
30分間の匂い紙検査:所望の規格に対応する
ガス空間試験:所望の規格に対応する
シス-及びトランス-ピラノールの蒸留収率は、約97.5%だった。
[実施例2]
(比較例)
手順は、実施例1と同じであるが、蒸留に使用した未精製生成物に硫酸は添加しなかった。
隔壁塔の側部取り出し口で得た純粋な生成物は、
25.5 GC面積%のトランス-ピラノール、及び
73.6 GC面積%のシス-ピラノール
を含んでいた。
純粋な生成物の嗅覚評価:
30分間の匂い紙検査:規格に対応しない
ガス空間試験:規格に対応しない
シス-及びトランス-ピラノールの蒸留収率は、約98.0%だった。

Claims (19)

  1. 一般式(I)
    (式中、R1は、直鎖又は分枝C1〜C12アルキル、直鎖又は分枝C2〜C12アルケニル、合計3〜20個の炭素原子を有する、非置換の又はC1〜C12アルキル及び/若しくはC1〜C12アルコキシ置換されているシクロアルキル、或いは合計6〜20個の炭素原子を有する、非置換の又はC1〜C12アルキル及び/若しくはC1〜C12アルコキシ置換されているアリールである)
    の2-置換4-ヒドロキシ-4-メチルテトラヒドロピランの製造方法であって、
    a) 式(IV)
    の3-メチルブタ-3-エン-1-オールを、酸触媒の存在下で、式(V)
    R1-CHO (V)
    (式中、R1は、直鎖又は分枝C1〜C12アルキル、直鎖又は分枝C2〜C12アルケニル、合計3〜20個の炭素原子を有する、非置換の又はC1〜C12アルキル及び/若しくはC1〜C12アルコキシ置換されているシクロアルキル、或いは合計6〜20個の炭素原子を有する、非置換の又はC1〜C12アルキル及び/若しくはC1〜C12アルコキシ置換されているアリールである)
    のアルデヒドと反応させて、少なくとも1種の一般式(I)の2-置換4-ヒドロキシ-4-メチルテトラヒドロピランを含む反応混合物を得、
    b) 工程a)からの反応混合物を蒸留分離にかけて、少なくとも1つの一般式(I)の2-置換4-ヒドロキシ-4-メチルテトラヒドロピランに富んだ画分を得、
    工程a)からの反応混合物を、工程b)で使用する前に且つ/又は工程b)で使用する間に、酸性イオン交換体と接触させ、且つ/又は強酸と混和する、
    方法。
  2. 工程b)で使用する前の工程a)からの反応混合物、又は工程b)で蒸留分離する間に得られる画分を強酸と混和する、請求項1に記載の方法。
  3. 硫酸、塩酸、メタンスルホン酸及びp-トルエンスルホン酸から選択される強酸を使用する、請求項1又は2に記載の方法。
  4. 強酸として硫酸を使用する、請求項1から3のいずれか一項に記載の方法。
  5. 工程b)で使用する前に、工程a)からの反応混合物を、反応混合物の総重量に対して1〜250重量ppm、好ましくは2〜100重量ppmの強酸と混和する、請求項1から4のいずれか一項に記載の方法。
  6. 工程a)において、
    - 少なくとも1種の一般式(I)の2-置換4-ヒドロキシ-4-メチルテトラヒドロピラン、
    - 少なくとも1種のジオキサン化合物(II)
    及び
    - 少なくとも1種の化合物(III.1)、(III.2)又は(III.3)
    (式中、R1は、直鎖又は分枝C1〜C12アルキル、直鎖又は分枝C2〜C12アルケニル、合計3〜20個の炭素原子を有する、非置換の又はC1〜C12アルキル及び/若しくはC1〜C12アルコキシ置換されているシクロアルキル、或いは合計6〜20個の炭素原子を有する、非置換の又はC1〜C12アルキル及び/若しくはC1〜C12アルコキシ置換されているアリールである)
    を含む反応混合物が得られる、請求項1から5のいずれか一項に記載の方法。
  7. 工程a)において、
    - 式(IV)の3-メチルブタ-3-エン-1-オール
    - 式(V)のアルデヒド
    - 一般式(VI)
    (式中、R1は、直鎖又は分枝C1〜C12アルキル、直鎖又は分枝C2〜C12アルケニル、合計3〜20個の炭素原子を有する、非置換の又はC1〜C12アルキル及び/若しくはC1〜C12アルコキシ置換されているシクロアルキル、或いは合計6〜20個の炭素原子を有する、非置換の又はC1〜C12アルキル及び/若しくはC1〜C12アルコキシ置換されているアリールである)
    のアセタールから選択される少なくとも1種の化合物を追加で含む反応混合物が得られる、請求項6に記載の方法。
  8. 工程a)で得た反応混合物が、反応混合物の総重量に対して、
    60〜85重量%の少なくとも1種の化合物(I)、
    5〜15重量%の少なくとも1種の化合物(II)、
    5〜15重量%の少なくとも1種の化合物(III.1)、(III.2)又は(III.3)、
    0〜10重量%の少なくとも1種の3-メチルブタ-3-エン-1-オール(IV)、
    0〜5重量%の少なくとも1種のアルデヒド(V)、
    0〜5重量%の少なくとも1種の化合物(VI)
    を含む、請求項1から7のいずれか一項に記載の方法。
  9. 基R1がイソブチル又はフェニルである、請求項1から8のいずれか一項に記載の方法。
  10. 工程a)における反応が、塩酸、硫酸、メタンスルホン酸、p-トルエンスルホン酸及び強酸性陽イオン交換体から選択される酸触媒の存在下で行なわれる、請求項1から9のいずれか一項に記載の方法。
  11. 工程a)における反応が、強酸性陽イオン交換体の存在下で且つ追加の水の存在下で行なわれる、請求項1から10のいずれか一項に記載の方法。
  12. 工程b)における分離の場合、
    - 供給部の上に位置する精留部及び供給部の下に位置する回収部を備えた供給カラム、
    - 精留部の上端と連通する上部結合カラム及び回収部の下端と連通する下部結合カラム、
    - 上部結合カラム及び下部結合カラムと連通する排出カラム
    を備えた装置を使用する、請求項1から11のいずれか一項に記載の方法。
  13. 工程b)における蒸留分離が、隔壁塔又は熱的結合により相互接続された少なくとも2つの従来型蒸留塔を含む蒸留塔の配置中で行なわれる、請求項1から12のいずれか一項に記載の方法。
  14. 工程a)からの反応生成物を蒸留分離する場合、上流側従来型蒸留塔及び下流側隔壁塔又は下流側の熱的結合により相互接続された2つの従来型蒸留塔を備えた蒸留塔の配置を使用する、請求項1から13のいずれか一項に記載の方法。
  15. 工程b)において蒸留分離する場合、
    b1) 工程a)からの反応混合物を先ず従来型蒸留塔中で分離にかけて、ジオキサン化合物(II)並びに化合物(III.1)、(III.2)及び(III.3)に富み、一般式(I)の化合物を本質的に一切含まない第1の上部生成物を得、且つジオキサン化合物(II)並びに化合物(III.1)、(III.2)及び(III.3)が欠乏し、大部分の一般式(I)の化合物を含む第1の底部生成物を得、
    b2) 工程b1)からの第1の底部生成物を隔壁塔又は熱的結合により相互接続された2つの従来型蒸留塔中で分離にかけて、第1の上部生成物中には存在しない化合物(II)、(III.1)、(III.2)、(III.3)、並びに場合により少量の一般式(I)の化合物を含む第2の上部生成物を得、一般式(I)の化合物から本質的になる副流を得、且つ上部生成物中にも副流中にも存在しない一般式(I)の化合物を含む第2の底部生成物を得る、
    請求項1から14のいずれか一項に記載の方法。
  16. 工程a)からの酸で処理した反応混合物を、
    - 第1の蒸留分離にかけて、ジオキサン化合物(II)並びに化合物(III.1)、(III.2)及び(III.3)に富み、一般式(I)の化合物を本質的に一切含まない第1の上部生成物を得、且つジオキサン化合物(II)並びに化合物(III.1)、(III.2)及び(III.3)が欠乏し、大部分の一般式(I)の化合物を含む第1の底部生成物を得、
    - 第1の底部生成物を、少なくとも1種の塩基と混和するか、又は単純蒸留にかけ、大部分の第1の底部生成物を蒸発させ、次いで凝縮し、
    - 塩基と混和した第1の底部生成物又は凝縮液を更なる蒸留分離にかける、
    請求項1から15のいずれか一項に記載の方法。
  17. R1がイソブチルである、請求項1から16のいずれか一項に記載の方法。
  18. 2-イソブチル-4-ヒドロキシ-4-メチルテトラヒドロピランを製造するための、請求項1から17のいずれか一項に記載の方法。
  19. 請求項1から18のいずれか一項に記載の方法によって得ることができる、一般式(I)の2-置換4-ヒドロキシ-4-メチルテトラヒドロピラン、特に2-イソブチル-4-ヒドロキシ-4-メチルテトラヒドロピラン。
JP2016562231A 2014-04-14 2015-04-08 匂いの品質が安定した２−置換４−ヒドロキシ−４−メチルテトラヒドロピランの製造 Active JP6549611B2 (ja)

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