NL192616C - Werkwijze ter bereiding van 1,3,5-trihydroxybenzeen. - Google Patents

Description

1 192616

Werkwijze ter bereiding van 1,3,5-trihydroxibenzeen

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze ter bereiding van 1,3,5-trihydroxibenzeen (floroglucinol) door ontleding van een oxidatieproduct van 1,3,5-triisopropylbenzeen met een zuur. Floroglucinol is 5 belangrijk als tussenproduct voor sensibilisatoren en geneesmiddelen.

Een werkwijze volgens de aanhef is beschreven in het Duitse octrooischrift 12.239. Volgens die werkwijze bereidt men floroglucinol door oxidatie van 1,3,5-triisopropylbenzeen (hierna aangeduid als TIBP) tot 1,3,5-triisopropylbenzeentrihydroperoxide (hierna aangeduid als THPO) met de formule van het formuleblad, waarin Av Aj en Ag alle -OOH voorstellen, waarna het verkregen THPO met zuur wordt 10 ontleed. Deze werkwijze leidt tot een opbrengst aan floroglucinol die, betrokken op de uitgangsstof TIBP, uiterst laag is, namelijk nog geen 14%. Er wordt in de genoemde publicatie geen melding gemaakt van carbinolverbindingen die bij de oxidatie van TIBP blijken te worden geproduceerd. Deze carbinolverbindin-gen voldoen aan de formule van het formuleblad en omvatten het carbinoldihydroperoxide (A, = -OH; A2 en A3 = -OOH), het dicarbinolhydroperoxide (An en A2 = -OH; A3 = -OOH) en het tricarbinol (At, A2 en A3 = 15 -OH).

Gevonden is thans dat de carbinolen die door oxidatie van TIBP ook worden gevormd, nuttig kunnen worden omgezet in THPO, waardoor de totale opbrengst aan floroglucinol uit TIBP drastisch wordt verhoogd.

De werkwijze volgens de uitvinding wordt gekenmerkt doordat men een oxidatieproduct van 1,3,5-20 triisopropylbenzeen dat ten minste 1,3,5-tris(a-hydroxiisopropyl)benzeen of het monohydroperoxide of dihydroperoxide daarvan bevat, in een heterogeen vloeistofsysteem omzet met een oplossing van waterstofperoxide in water in aanwezigheid van een zure katalysator en in aanwezigheid van een halogeen-houdende koolwaterstof of een ether als organisch oplosmiddel, en het verkregen product met het zuur ontleedt.

25 Uit de Duitse octrooiaanvrage 2.737.302 is het bekend resorcinol te bereiden uit m-diisopropylbenzeen. Daarbij wordt wel de bruikbaarheid van de carbinolverbindingen ingezien, en deze worden behandeld met waterstofperoxide en een zuur in een aromatische koolwaterstof. Wanneer nu wordt getracht floroglucinol volgens de werkwijze van deze Duitse octrooiaanvrage te bereiden en daarbij het met voorkeur voorgestelde oplosmiddel tolueen wordt gebruikt, wordt na de reactie een onvolledige scheiding van olielaag en 30 waterlaag verkregen, zodat het overblijvende waterstofperoxide niet opnieuw kan worden gebruikt en er bovendien een lage opbrengst aan THPO wordt verkregen.

Volgens het Amerikaanse octrooischrift 4.267.387 kan men m-diisopropylbenzeen-peroxide bereiden, doordat men een mengsel dat de overeenkomstige carbinolverbindingen bevat in een aromatische koolwaterstof zoals tolueen oxideert met waterstofperoxide in aanwezigheid van een zure katalysator, 35 waarbij men het gevormde water als azeotroop afscheidt. De werkwijze volgens het genoemde Amerikaanse octrooischrift wordt niet voorgesteld voor de bereiding van benzeenpolyolen. Bij de werkwijze volgens de uitvinding is het niet nodig water als azeotroop te verwijderen. Bovendien blijkt dat wanneer men voor de bereiding van floroglucinol tolueen als oplosmiddel gebruikt, er complicaties optreden en de opbrengst aan floroglucinol laag is.

40 Oxidatie van TIPB geeft, naast het beoogde product THPO en de hiervoor vermelde carbinolverbindingen, verschillende bijproducten voorgesteld door de formule van het formuleblad met inbegrip van dihydroperoxide (A,=-H; A2 en Ag = -OOH), monohydroperoxide (A, en A^-H; A3 = -OOH) monocarbinol-monohydroperoxide (A,= -H; Ag= -OH; Ag= -OOH), dicarbinol (A,= -Η; A2 en Aa= -OH) en monocarbinol (A1 en Ag= -H en Ag= -OH) van TIPB.

45 Tot uitgangsstoffen die voor de uitvinding beschikbaar zijn behoren verschillende oxidatieproducten van TIPB, die deze carbinolverbindingen bevatten zoals een rechtstreeks oxidatieproduct, een oxidatieproduct waaruit andere bijproducten dan TIPB en/of de carbinol-verbindingen gedeeltelijk zijn verwijderd, een oxidatieproduct waaruit andere bijproducten dan de carbinolverbindingen zoveel mogelijk zijn verwijderd. Omdat er echter grote verschillen in reactiviteit ten opzichte van waterstofperoxide bestaan tussen de 50 carbinolverbindingen en andere producten, zoals monocarbinol-monohydroperoxide en dicarbinol, is het ongewenst deze verbindingen onder dezelfde omstandigheden te laten reageren, met het oog op nadelige effecten op de opbrengst, het verbruik van waterstofperoxide, na behandelingen zoals afscheiding en zuivering. Dienovereenkomstig is het bij de onderhavige uitvinding zeer gewenst een uitgangsmateriaal te gebruiken, dat is verkregen door voorafgaande verwijdering van andere bijproducten dan de carbinolverbin-55 dingen uit het door oxidatie van TIPB verkregen productmengsel, bijvoorbeeld door extractie met een waterige alkalische oplossing door of herkristallisatie. Bij voorkeur worden de andere bijproducten dan de carbinolverbindingen verwijderd tot een gehalte van 30 gew.% of minder.

192616 2

Carbinolverbindingen die uit het oxidatiemengsel worden afgescheiden, kunnen ook gebruikt worden als het uitgangsmateriaal voor de uitvinding.

Waterstofperoxide wordt het voordeligst gebruikt in de vorm van een waterige oplossing, hoewel het mogelijk is waterstofperoxide ontwikkelde producten, zoals natriumperoxide en calciumperoxide toe te 5 passen.

De gebruikte hoeveelheden waterstofperoxide zijn 1,5 tot 10 equivalenten, bij voorkeur 2 tot 6 equivalenten betrokken op de carbonylgroepen aanwezig in het oxidatieproduct, waarbij overmaat waterstofperoxide in kringloop kan worden gebracht. De concentraties van het waterige waterstofperoxide zijn in het algemeen 5 tot 50 gew.%, bij voorkeur 10 tot 40 gew.%.

10 De reactie tussen waterstofperoxide en het oxidatieproduct van TIPB wordt bij deze reactie uitgevoerd in een heterogeen systeem bij aanwezigheid van een zure katalysator en een oplosmiddel, dat ten opzichte van waterstofperoxide inert is en in staat is het oxidatiereactieproduct op te lossen.

Tot zure katalysatoren die voor deze reactie geschikt zijn behoren zwavelzuur, perchloorzuur, zoutzuur, fosforzuur, p-tolueensulfonzuur en chloorazijnzuur, waarvan zwavelzuur, perchloorzuur en fosforzuur in het 15 bijzonder de voorkeur verdienen.

Geschikte hoeveelheden van deze zure katalysatoren liggen, hoewel afhankelijk van de aard van het zuur, in het algemeen binnen het traject van 0,05 tot 0,5 mol/l uitgedrukt als concentratie in het waterige waterstofperoxide. De hoeveelheid zure katalysator heeft een wezenlijke invloed op het rendement, dat wil zeggen, te grote hoeveelheden zure katalysator doen, hoewel werkzaam voor de vergroting van de 20 reactiesnelheid, de stabiliteit van het beoogde product, THPO, achteruitgaan en dit resulteert in verlaagde rendementen THPO en vermindert dientengevolge de opbrengst aan floroglucinol bij de daarop volgende ontledingsreactie. Anderzijds leiden te geringe hoeveelheden zure katalysator tot een onvoldoende omzetting van de carbinolverbindingen en dientengevolge tot een gering rendement van THPO doordat in het reactieproduct achterblijvende carbinolverbindingen ten koste gaan van de opbrengst aan floroglucinol. 25 Terwijl voor de bereiding van eenwaardige of tweewaardige fenolen grote hoeveelheden zure katalysator noodzakeiijk zijn is een geringe hoeveelheid daarvan werkzaam voor de bereiding van floroglucinol, zoals hiervoor vermeld. Dit feit werd voor de eerste maal door aanvraagsters gevonden en is een bijzonder voordeel van de uitvinding.

Oplosmiddelen die toepasbaar zijn bij de reactie van de eerste trap zijn organische oplosmiddelen, die 30 inert zijn ten opzichte van waterstofperoxide en in staat zijn het uitgangsmateriaal, namelijk het hiervoor vermelde oxidatieproduct op te lossen en omvatten gehalogeneerde koolwaterstoffen en ethers, bijvoorbeeld dichloorethaan, monochloorbenzeen, o-dichloorbenzeen, trichloorethaan, tetrachloorethaan, chloorbroom-ethaan, isopropylether en n-butylether, waarvan dichloorethaan, monochloorbenzeen en isopropylether de voorkeur verdienen.

35 Bij de onderhavige uitvinding lost het oxidatiereactieproduct van TIPB volledig op en wordt het in een ideale heterogene toestand gebracht voor contact met het waterige waterstofperoxide, waardoor vrijwel geen carbinolverbinding onomgezet achterblijft en derhalve kan THPO, het tussenproduct voor de bereiding van floroglucinol bij de onderhavige werkwijze, met een hoge opbrengst verkregen worden. Bovendien vereenvoudigt het gebruik van het gespecificeerde oplosmiddel de scheiding van de waterige waterstofper-40 oxide en de THPO bevattende organische oplosmiddellaag, zodat de afgescheiden overmaat waterstofperoxide gemakkelijk effectief in kringloop kan worden gebracht.

Geschikte hoeveelheden van het gebruikte oplosmiddel liggen, hoewel afhankelijk van de aard van het oplosmiddel en de omstandigheden van de reactie, in het algemeen in het traject van 0,5 tot 10 maal het gewicht van het oxidatieproduct.

45 Wenselijke temperaturen van de reactie van het oxidatieproduct met het waterige waterstofperoxide zijn voldoende hoog voor het oplosmiddel om het oxidatiereactieproduct volledig op te lossen, en variëren gewoonlijk van 40°C tot 70°C.

De reactie van het oxidatieproduct van TIPB met waterstofperoxide kan hetzij discontinu hetzij continu worden uitgevoerd, terwijl de uitvoering van de reactie zelf niet aan een of andere bijzondere beperking is 50 gebonden. Het door de reactie voortgebrachte water kan worden verwijderd door azeotrope destillatie gedurende of nè de reactie of door destillatie van de na voltooiing van de reactie, van de olieiaag afgescheiden waterlaag.

Het aldus door reactie van de carbinolverbindingen in het oxidatiereactieproduct met waterstofperoxide verkregen THPO wordt vervolgens op gebruikelijke wijze ontleed door het onmiddellijk of, indien noodzake-55 lijk, na verwijdering van de eerder gebruikte zure katalysator of na verdere verwijdering van een ander oplosmiddel met een zure katalysator en water in aanraking te brengen.

Na ontleding kan uit het reactiemengsel floroglucinol van hoge zuiverheid verkregen worden bijvoorbeeld 3 192616 door destillatie ter verwijdering van het oplosmiddel, extractie en herkristallisatie.

Referentievoorbeeld (1) TIPB werd geoxideerd door zuurstofgas te blazen in een mengsel van 100 gew.dln TIPB en 100 gew.dln 5 water bij 95-100°C gedurende 72 uren onder roeren, terwijl de pH van het reactiemengsel door toevoeging van een waterige natriumhydroxide-oplossing op 9-10 werd gehouden. Het oxidatieproduct werd verkregen als een olieachtig product door scheiding van het reactiemengsel.

De samenstelling van het olieachtige product was als volgt: 13,7 gew.% THPO, 17,8 gew.% carbinoldihy-droperoxide, 2,5 gew.% dicarbinolhydroperoxide, 0,5 gew.% tricarbinol, 24,6 gew.% 1,3,5-10 triïsopropylbenzeendihydroperoxide, 13,9 gew.% carbinolhydroperoxide, 1,4 gew.% dicarbinol, 9,8 gew.% 1,3,5-triïsopropylbenzeenmonohydroperoxide, 1,0 gew.% TIPB en 14,8 gew.% rest.

(2) Een waterige alkalische oplossing werd aan het verkregen oxidatieproduct toegevoegd en de verkregen olie- en waterlagen werden gescheiden. De waterige alkalische laag werd geneutraliseerd en met dichloorethaan geëxtraheerd waarna de dichloorethaanoplossing de volgende samenstelling had: 7,9 15 gew.dln THPO, 9,3 gew.dln carbinoldihydroperoxide, 1,7 gew.dln dicarbinolhydroperoxide, 0,1 gew.dl tricarbinol, 0,2 gew.dl 1,3,5-triïsopropylbenzeenhydroperoxide, 78,0 gew.dln dichloorethaan en 2,8 gew.dln rest.

Voorbeeld I

20 (1) 100 gew.dln van de dichloorethaanoplossing van het oxidatiereactieproduct bereid volgens het referentievoorbeeld werden onder roeren bij 60-63°C gedurende 4 uur omgezet met 39,5 gew.dln. van een waterige oplossing die 20 gew.% waterstofperoxide (hoeveelheid waterstofperoxide: 5 equivalenten op basis van de carbinolgroep) en 1,0 gew.% zwavelzuur bevatte. De verkregen olielaag werd afgescheiden, geneutraliseerd en met water gewassen, waarbij een reactieproduct verkregen werd, dat bestond uit 16,6 25 gew.% THPO en 83,4 gew.% dichloorethaan. Dit reactieproduct bevatte vrijwel geen carbinolverbinding en het rendement aan THPO was 84,2% betrokken op de totale hoeveelheid THPO en carbinolverbindingen aanwezig in het gebruikte oxidatieproduct.

De van de olielaag afgescheiden waterige laag bevatte 16,6 gew.% waterstofperoxide en 0,98 gew.% zwavelzuur.

30 (2) Methylisobutylketon werd aan de hiervoor bereide dichloorethaanoplossing toegevoegd en het mengsel werd geconcentreerd en ontwaterd, waarbij een methylisobutylketonoplossing van THPO werd verkregen. Deze oplossing (100 gew.dln) werd druppelsgewijze toegevoegd aan een mengsel van 0,00075 gew.dl perchloorzuur en 25 gew.dln aceton bij 56-60°C om het THPO te ontleden tot 5,6 gew.dln florogluci-nol.

35 Het moment waarbij de jodometrisch bepaalde hydroperoxideconcentratie in het reactiemengsel 0,1% werd, werd beschouwd als het eindpunt van de ontledingsreactie. Het rendement aan floroglucinol was 80,4% betrokken op gebruikt THPO.

Voorbeeld II

40 TIPB werd op dezelfde wijze geoxideerd als in referentievoorbeeld 1, afgezien van de toepassing van chloorbenzeen in plaats van dichloorethaan als oplosmiddel voor het extraheren van het oxidatieproduct.

Het in chloorbenzeen opgeloste oxidatiereactieproduct werd met waterstofperoxide omgezet op dezelfde wijze als in voorbeeld I (1).

De bij deze reactie verkregen olielaag bevatte vrijwel geen carbinolverbinding en het rendement aan 45 THPO was 80,5% betrokken op de totale hoeveelheid THPO en carbinolverbindingen aanwezig in het gebruikte oxidatieproduct.

Voorbeeld III

Een oplossing van het oxidatiereactieproduct van TIPB in n-butyl-ether werd op dezelfde wijze verkregen als 50 in het referentievoorbeeld, behalve dat n-butylether gebruikt werd in plaats van dichloorethaan als oplosmiddel voor de extractie van het oxidatieproduct. De oplossing van het oxidatieproduct werd met waterstofperoxide op dezelfde wijze als in voorbeeld I omgezet. De bij deze reactie verkregen olielaag bevatte vrijwel geen carbinolverbinding en het rendement aan THPO was 78,0% betrokken op de totale hoeveelheid THPO en carbinolverbindingen aanwezig in het gebruikte oxidatiereactieproduct.

192616 4

Voorbeeld IV

Het oxidatieproduct (100 gew.dln.) verkregen volgens het referentievoorbeeld (1) stap (2) van het referentie-voorbeeld werd niet toegepast) werd in 400 gew.dln. dichloorethaan opgelost en bij 60-63°C gedurende 4 uren onder roeren omgezet met 124,8 gew.dln. van een oplossing die 20 gew.% waterstofperoxide en 1,0% 5 zwavelzuur bevatte (hoeveelheid waterstofperoxide: 5 equivalenten betrokken op de carbinolgroep).

De samenstelling van de verkregen olielaag was als volgt: 5,5 gew.% THPO, 0,2 gew.% carbinoldihydro-peroxide, 4,7 gew.% 1,3,5-triïsopropyleenbenzeendihydroperoxide, 1,3 gew.% monocarbinolmonohydroper-oxide, 0,1 gew.dl dicarbinol en 88,2 gew.% rest.

Het rendement met THPO was 80,1% betrokken op de totale hoeveelheid THPO en carbinolverbindingen 10 aanwezig in het gebruikte oxidatieproduct.

Voorbeeld V

Een waterige oplossing, die 20 gew.% waterstofperoxide en 1,0 gew.% zwavelzuur bevatte, werd bereid door toevoeging van waterstofperoxide en zwavelzuur aan de volgens voorbeeld 1(1) verkregen waterige 15 laag.

Deze waterige waterstofperoxide-oplossing (39,5 gew.dln.) werd omgezet met 100 gew.dln. van de dichloorethaanoplossing van het oxidatiereactieproduct verkregen volgens referentievoorbeeld 1, op dezelfde wijze als in voorbeeld I (1). De verkregen olielaag en de waterige waterstofperoxide-oplossinglaag werden gescheiden.

20 Onder toepassing van de aldus verkregen waterige waterstofperoxide-oplossing werd de reactie met het oxidatiereactieproduct uitgevoerd op dezelfde wijze als hiervoor vermeld. Aldus werd de waterige waterstofperoxide-oplossing vijfmaal in kringloop gebracht. De bij elke reactie verkregen olielaag bestond uit 16,4-16,8 gew.% THPO en 83,6-83,2 gew.% rest. Elke waterige laag voor de kringloop bevatte 16,5-16,8 gew.% waterstofperoxide en 1,0-0,97 gew.% zwavelzuur na voltooiing van elke voorafgaande reactie.

25 Het rendement aan THPO bij elke reactie was 83-85% betrokken op de totale hoeveelheid THPO en carbinolverbindingen aanwezig in het gebruikte oxidatiereactieproduct.

Vergelijkingsvoorbeeld 1

De olielaag (100 gew.dln.; oxidatieproduct van TIPB) verkregen volgens de werkwijze van het referentie-30 voorbeeld (1) werd met 124,8 gew.dln van een waterige oplossing omgezet, die 20,0 gew.% waterstofperoxide en 1,0 gew.% zwavelzuur bevatte (hoeveelheid waterstofperoxide: 5 equivalenten betrokken op carbinolgroep) bij 60-63°C gedurende 4 uren onder roeren. Gedurende de reactie werd de olielaag een sterk viskeuze massa, waardoor de scheiding van de olie en de waterlaag na voltooiing van de reactie uiterst moeilijk werd.

35 De samenstelling van de olielaag was als volgt: 21,3 gew.% THPO, 5,8 gew.% carbinoldihydroperoxide, 23,6 gew.% 1,3,5-triïsopropylbenzeendihydroperoxide, 6,6 gew.% monocarbinolmonohydroperoxide, 0,6 gew.% dicarbinol en 42,1 gew.% rest.

Het rendement aan THPO was 62,0% betrokken op de totale hoeveelheid THPO en carbinolverbindingen aanwezig in het gebruikte oxidatieproduct.

40 De concentratie van waterstofperoxide in de gewonnen waterige laag bedroeg 16,3 gew.%. Vergelijkingsvoorbeeld 2

Een tolueenoplossing van oxidatieproduct van TIPB werd op dezelfde wijze verkregen als in het referentievoorbeeld, behalve dat tolueen gebruikt werd in plaats van dichloorethaan als oplosmiddel. Deze oplossing 45 werd met waterstofperoxide op dezelfde wijze omgezet als bij voorbeeld 1(1). Gedurende de reactie was het reactiemengsel in een zodanige toestand, dat vast product in de olielaag van het reactiemengsel gedisper-geerd werd en de scheiding van de olie en de waterlaag na voltooiing van de reactie was problematisch.

De samenstelling van de verkregen olielaag was als volgt: 13,3 gew.% THPO, 3,5 gew.% carbinoldihydroperoxide en 83,2 gew.% rest. Het rendement aan THPO was 67,4% betrokken op de totale hoeveelheid 50 THPO en carbinolverbindingen aanwezig in het gebruikte oxidatieproduct.

Vergelijkingsvoorbeeld 3

De oplossing van oxidatieproduct van TIPB in methylisobutylketon werd op dezelfde wijze verkregen als in het referentievoorbeeld, behalve dat als oplosmiddel methylisobutylketon in plaats van dichloorethaan werd 55 gebruikt. Deze oplossing werd met waterstofperoxide omgezet op dezelfde wijze als in voorbeeld I (1).

De samenstelling van de olielaag na voltooiing van de reactie was als volgt: 12,3 gew.% THPO, 5,9 gew.% carbinoldihydroperoxide en 81,8 gew.% rest. De concentratie aan waterstofperoxide in de waterlaag

Claims (2)

5 192616 was 14,1 gew.%.

1. Werkwijze ter bereiding van 1,3,5-trihydroxibenzeen door ontleding van een oxidatieproduct van 1,3,5-tri-triïsopropylbenzeen met zuur, met het kenmerk, dat men een oxidatieproduct van 1,3,5-triïsopropylbenzeen dat ten minste 1,3,5-tris(a-hydroxiisopropyl)benzeen of het monohydroperoxide of dihydroperoxide daarvan bevat, in een heterogeen vloeistofsysteem omzet met een oplossing van 10 waterstofperoxide in water in aanwezigheid van een zure katalysator en in aanwezigheid van een halogeen-houdende koolwaterstof of een ether als organisch oplosmiddel, en het verkregen product met het zuur ontleedt.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat men een concentratie zure katalystor van 0,05 tot 0,5 mol/l betrokken op de oplossing van waterstofperoxide in water.