Verfahren zur Herstellung von Phenylpropylalkoholen
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Phenylpropylalkoholen durch Hydrierung von Phenylpropylaldehyden in Gegenwart eines Molyb- dän-haltigen Nickel Katalysators.
Phenylpropylalkohol (3 -Phenyl- 1-propanol) ist ein wichtiger und viel verwendeter Riechstoff. Phenylpropylalkohol ist ein Riechstoff mit blumigem Charakter, der an Lilie-Rose und Hyacinthe erinnert (S. Arctander, Perfume and Flavour Chemicals, No. 2589, 1969).
Aus EP-A 217 159 sind unter anderem 2,2-Dimemyl-3-(-3-methylphenyl)-propan-l- ol und 2,2-Dimethyl-3-(-3,5-dimethylphenyl)-propan-l-ol als Duftstoffe bekannt. Der Geruch dieser Verbindungen wird als blumig, insbesondere der Duft von Blüten und Maiglöckchen, beschrieben.
In J. Am. Chem. Soc. 1930, 52,.4349 wird Zimtaldehyd bei 100°C zu Phenylpropylalkohol an Nickel/Kieselgur mit einer Ausbeute von 63 % hydriert.
In J. Org. Chem. 1942, 7, 587 wird Zimtaldehyd in wässriger Natriumhydroxid-Lösung bei 90°C in Gegenwart von Raney-Nickel zu Phenylpropylalkohol mit einer Ausbeute von 50 % hydriert.
In Compte rendu, 1944, 218, 553 ist die Hydrierung von Zimtaldehyd in Ethanol zu Phenylpropylalkohol mittels R.aney Nickel aufgeführt. Die geeigneten. Hydriertemperaturen liegen zwischen 75 und 100°C. Neben Phenylpropylalkohol entstehen Cyclohexylpropanol und Dicyclohexylether. Eine Ausbeute ist nicht angegeben.
In J. Am. Chem. Soc. 1950, 72, 1190 wird Zimtaldehyd in Ethanol bei Raumtemperatur mittels Raney Nickel in Anwesenheit von Platinchlorid zu Phenylpropylalkohol in 88 % Ausbeute hydriert.
In EP-A 217159 werden 2,2-Dimethyl-3-(-3-methylphenyl)-proρan-l-ol und 2,2-
Dimethyl-3-(-3,5-dimethylphenyl)-propan-l-ol aus den entsprechenden Aldehyden durch Reduktion mit Natriumborhydrid hergestellt, wobei lediglich mäßige Ausbeuten berichtet werden.
Es bestand nun die Aufgabe, ein Verfahren zur Herstellung von Phenylpropylalko- holen zu finden, das die Phenylpropylalkohole in guter Ausbeute und in hoher Reinheit liefern kann.
Die vorliegende Erfindung betrifft daher ein Verfahren zur Herstellung von Phe- nylpropylalkoholen der Formel (T)
Z1 bis Z3 unabhängig voneinander Wasserstoff, eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen oder eine Alkoxygruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen bedeuten können;
Q1 bis Q4 unabhängig voneinander Wasserstoff oder eine Alkylgruppe mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen bedeuten können;
dadurch gekennzeichnet, dass Aldehyde der Formel (II)
wobei
R bis R unabhängig voneinander Wasserstoff, eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, eine Alkoxygruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen oder eine Alkenylgruppe mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen bedeuten können;
P1 bis P4 unabhängig voneinander Wasserstoff oder eine Alkylgruppe mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen oder wahlweise P undP zusammen eine Einfachbindung bedeuten können,
in Gegenwart eines Molybdän-haltigen Nickel-Katalysators hydriert werden.
Bei den Alkyl- bzw. Alkenylgruppen mit bis zu 4 Kohlenstoffatomen kann es sich um Methyl-, Ethyl-, Ethenyl-, n-Propyl-~ 1 -Propen- 1-yl-, 2-Propen-l-yl-, 2-Propyl-, l-Propen-2-yl-, n-Butyl-, 1-Butenyl-, 2-Butenyl-, 3-Butenyl-, sec.-Butyl-, 1-EthyJ- ethenyl-', 1 -Methyl- 1-propenyl-, l-Methyl-2-propenyl-, 1,3-Butadien-l-yl-, 1,3-Buta- dien-2-yl-, l-Methylen-3-butenyl-, 2-Methylpropyl-, 2-Methyl-l-propenyl-, 2-Me- thyl-2-propenyl- oder tert.-Butylgruppen handeln.
Bei Alkoxygruppen mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen kann es sich um Methoxy-, Ethoxy-, n-Propoxy-, Isopropoxy-, n-Butoxy-, sek.-Butoxy-, Isobutoxy- oder tert- Butoxygruppen handeln.
Bevorzugt ist ein Verfahren zur Herstellung von Phenylpropylalkoholen der Formel (I), wobei
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Z bis Z unabhängig voneinander Wasserstoff, eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, insbesondere Methyl, Ethyl, Isopropyl, tert.-Butyl, oder eine Alkoxygruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, insbesondere Methoxy, Ethoxy, Isopropoxy, tert.-Butoxy, bedeuten können;
Q2 Wasserstoff ist;
Q1, Q3 und Q4 unabhängig voneinander Wasserstoff, Methyl oder Ethyl bedeuten können;
ausgehend von Aldehyden der Formel (II), wobei
R ,ι bis R die Bedeutung von Z 1 bi„s Z n 3 haben;
P Wasserstoff ist;
P1, P3 und P4 unabhängig voneinander Wasserstoff, Methyl oder Ethyl oder wahlweise P1 und P3 zusammen eine Einfachbindung bedeuten können.
Besonders bevorzugt ist die Herstellung von Phenylpropanolen der Formel (I) ausgehend von Aldehyden der Formel (Ha) oder (üb):
(Ha) (üb)
wobei
R1 und R2 unabhängig voneinander Wasserstoff, eine Methoxygruppe oder eine Alkylgruppe mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen, dabei bevorzugt Methyl, bedeuten können;
P3 und P4 unabhängig voneinander Wasserstoff, Methyl oder Ethyl bedeuten können.
Bedeuten P und P in Formel (II) zusammen eine Emfachbmdung, so kann die Doppelbindung dieses Zimtaldehydderivates in der (E)- oder (Z)-Form vorliegen bzw. ein beliebiges Gemisch der Doppelbindungsisomere in die Hydrierung einge- setzt werden. Ein bevorzugter Aldehyd der Formel (Ha) ist Zimtaldehyd, wobei (E)-
Zimtaldehyd- (Z)-Zimtaldehyd oder ein Gemisch der beiden Doppelbindungsisomeren in die Hydrierung eingesetzt werden kann.
Die Aldehyde der Formel (TL), (Ha) bzw. (üb) sind kommerziell erhältlich oder beispielweise herstellbar wie in EP-A 217 159 beschrieben.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht insbesondere die Herstellung von sensorisch einwandfreiem Phenylpropylalkohol, 2,2-Dimethyl-3-(-3-methylphenyl)- propan-1-ol und 2,2-Dimethyl-3-(-3,5-dimethylphenyl)-propan-l-ol, insbesondere unter wirtschaftlichen Aspekten und im industriellen Maßstab.
Für das erfindungsgemäße Verfahren kann der Katalysator im trockenen oder feuchten Zustand (Wassergehalt bis zu 60 %) verwendet werden.
Die im Folgenden angegebenen Metallanteile beziehen sich auf das Gewicht des trockenen Katalysators. Für das erfindungsgemäße Verfahren werden Katalysatoren enthaltend Nickel und Molybdän verwendet, welche vorteilhafterweise folgende Gewichtsanteile am Katalysator aufweisen:
Molybdän 0,2 bis 10 Gew.-%, bevorzugt 0,5 bis 5 Gew.-%
Nickel 70 bis 98 Gew.-%, bevorzugt 80 bis 95 Gew.-%
sowie gegebenenfalls weitere Metalle wie beispielsweise Aluminium, Silicium, Magnesium oder Zink.
Bevorzugt ist eine Zus-tmmensetzung des Katalysators enthaltend
Molybdän 0,2 bis 8 Gew.-%, bevorzugt 0,5 bis 5 Gew.-%, Nickel 70 bis 98 Gew.-%, bevorzugt 80 bis 95 Gew.-%, Aluminium 1 bis 20 Gew.-%, bevorzugt 3 bis 10 Gew.-%.
Besonders bevorzugt wird erfindungsgemäß Molybdän-haltiges Raney-Nickel als Katalysator verwendet.
Für das erfindungsgemäße Verfahren beträgt das Gewichtsverhältnis des eingesetzten Katalysators zum Aldehyd der' Formel (IT) vorteilhafterweise 0,0001 bis 0,1 zu 1, bevorzugt 0,001 bis 0,01 zu 1.
Das Verfahren wird erfindungsgemäß bei 30 bis 180°C, bevorzugt bei 60 bis 150°C durchgeführt. Im Falle der Aldehyde (Ila) wird die Hydrierung besonders bevorzugt bei 60 bis 90°C durchgeführt, im Falle der Aldehyde (üb) besonders bevorzugt bei
100 bis l40°C.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird mit Wasserstoff durchgeführt, die Wasserstoffdrücke liegen üblicherweise im Bereich 1 bis 100 bar abs., bevorzugt ist eine Reaktionsführung bei Wasserstoffdrücken im Bereich 5 bis 50 bar abs., insbesondere bevorzugt im Bereich 10 bis 30 bar abs.
Die Reaktionszeit liegt üblicherweise im Bereich 2 bis 100 Stunden, bevorzugt im Bereich 5 bis 40 Stunden.
Das Verfahren kann kontinuierlich, semi-kontinuierlich und diskontinuierlich durchgeführt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann unter Verwendung von Lösungsmitteln oder Lösungsmittelgemischen durchgeführt werden. Geeignet sind beispielsweise Alkohole, wässrige Alkohole, Ether, Ester, aromatische oder gesättigte Kohlenwasserstoffe. Üblicherweise können Lösungsmittel wie Methanol, Ethanol, Isopropanol, n- Propanol, Isobutanol, n-Butanol, sek.-Butanol, Tetrahydrofuran, Dibutylether, Ethy- lenglykoldimethylether, Ethylacetat, Methylacetat, Pentan, Hexan, Heptan, Octan, Cyclopentan, Cyclohexan, Methylcyclohexan, Cyclooctan, Benzol, Toluol, Ethylben- zol oder Xylole verwendet werden.
Bevorzugt wird das Verfahren lösungsmittelfrei durchgeführt.
Das erfmdungsgemäße Verfahren kann beispielsweise folgendermaßen durchgeführt werden:
i einem Druckbehälter werden Aldehyd der Formel (IT) und Katalysator vorgelegt. Es wird bei der gewählten Temperatur und dem gewähltem Wasserstoffdruck hy- (friert. Nach Ende der Hydrierung kann der rohe Phenylpropylalkohol der Formel (I) durch Entfernen des Katalysators (z.B. Filtration, Dekantierung, Zentrifugierung) erhalten werden. Bei Bedarf kann eine weitere Reinigung des Phenylpropylalkohols der Formel (I) erfolgen, beispielsweise durch Destillation.
Die nach den erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Phenylpropylalkohole der
Formel (I) finden vor allem Verwendung als Riechstoffe, in Parfiimkompositionen, Parfümölen oder Duftkompositionen.
Folgende Beispiele erläutern die Erfindung:
Beispiel 1:
In einen 5 1 Rührautoklaven mit Begasungsrührer wurden 1500 g Zimtaldehyd (Reinheit 99,5 % (GC: (E):(Z) = 99,1 : 0,4) und 13,5 g Raney-Nickel-Molybdän (93 % Nickel, 6 % Aluminium, 1 % Molybdän, Wassergehalt ca. 50 %; Bezugsquelle: Degussa AG) vorgelegt. Es wurde 24 Stunden bei 70 bis 80°C und 18 bar Wasserstoffdruck hydriert. Nach der Hydrierung wurden 1535 g Phenylpropylalkohol mit einem GC-Gehalt von 97,1 % erhalten. Der erhaltene Phenylpropylalkohol wurde bis
150°C Sumpftemperatur und 1 mbar Vakuum destilliert. Es wurden 1460 g Phenylpropylalkohol mit einer Reinheit von 99,5 % erhalten. Die Ausbeute d. Th. betrug 94,8 %.
Beispiel 2:
Analog zu Beispiel 1 wurden 1500 g Zimtaldehyd (Reinheit 99,2 % (GC: (E):(Z) = 65,2 : 34) hydriert. Es wurden 1455 g Phenylpropylalkohol mit einer Reinheit von 99,6 % erhalten.
Beispiel 3:
Vergleichsbeispiel zu Beispiel 1
In einen 5 1 Rührautoklaven mit Begasungsrührer wurden 1500 g Zimtaldehyd (Reinheit 99,1 %) und 26,5 g Raney-Nickel (7 % Aluminium, 93 % Nickel; Wassergehalt etwa 55 %) vorgelegt. Es wurde 29 Stunden bei 50 bis 100°C und 18 bar Wasserstoffdruck hydriert. Nach der Hydrierung wurden 1532 g Phenylpropylalkohol mit einem GC-Gehalt von 89,8 % erhalten. Der erhaltene Phenylpropylalkohol wurde wie in Beispiel 1 beschrieben destilliert. Es wurden 1344 g Phenylpropylalkohol mit einer Reinheit von 99,3 % erhalten. Die Ausbeute d. Th. beträgt 87 %.
Beispiel 4:
In einem 2 L Rührautoklaven mit Begasungsrührer wurden 1064 g 2,2-Dimethyl-3-(- 3-methylphenyl)-propionaldehyd (GC-Gehalt: 99,2%;. hergestellt nach EP-A
217 159, Beispiel 3) und 10 g Raney-Nickel-Molybdän (93 % Nickel, 6 % Aluminium, 1 % Molybdän, Wassergehalt ca. 50 %; Bezugsquelle: Degussa AG) vorgelegt. Es wurde 5 Stunden bei 120 bis 130°C und 20 bar Wasserstoffdruck hydriert. Die abgekühlte Reaktionsmischung wurde abfiltriert und der Katalysator mit 500 g Iso- propanol nachgespült. Nach der Entfernung des Isopropanols aus den vereinigten
Filtraten wurden 1065 g 2,2-Dimethyl-3-(-3-methylphenyl)-propan-l-ol mit einem GC-Gehalt von 96,6 % erhalten, welche über eine Füllkörperkolonne mit VA- Wendeln bis 150°C Sumpftemperatur und 2,2 mbar Vakuum destilliert wurden. Es wurden 1000 g Phenylpropylalkohol mit einer GC-Reinheit von 99,3 % erhalten. Die Ausbeute d. Th. beträgt 93 %.