WO2006069659A1 - Verfahren zur herstellung von isopulegol - Google Patents

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WO2006069659A1
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acid
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cyclization
carbon atoms
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Marko Friedrich
Klaus Ebel
Norbert Götz
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BASF SE
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    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C29/00—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07B—GENERAL METHODS OF ORGANIC CHEMISTRY; APPARATUS THEREFOR
    • C07B2200/00—Indexing scheme relating to specific properties of organic compounds
    • C07B2200/07—Optical isomers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C2601/00—Systems containing only non-condensed rings
    • C07C2601/12—Systems containing only non-condensed rings with a six-membered ring
    • C07C2601/14—The ring being saturated

Definitions

  • the invention relates to a process for the preparation of isopulegol or isomer mixtures of isopulegol by cyclization of citronellal in the presence of tris (aryloxy) aluminum catalysts.
  • the invention relates to a process for the preparation of optically active isopulegol or its isomer mixtures by cyclization of optically active citronellal.
  • Menthol is the world's most important aroma chemical. The demand for menthol is still largely covered by isolation from natural sources. However, there are also synthetic approaches to menthol, partly in racemic form, partly in the form of the natural enantiomer L-menthol.
  • isopulegol which is usually prepared by cyclizing oxo-ene reaction of citronellal in the presence of Lewis acidic catalysts and usually in the form of mixtures of the four diastereomers isopulegol, iso-isopulegol, neo Isopulegol and neoiso-isopulegol accumulates.
  • EP-A 1, 225,163 describes a process for the preparation of isopulegol by selective cyclization of citronellal in the presence of specific tris (2,6-diarylaryloxy) aluminum catalysts, in particular the tris (2,6-diphenylphenol) aluminum complex. Noteworthy here is above all the high selectivity of the catalyst with respect to the formation of the desired diastereomer (isopulegol).
  • the object of the present invention was to provide a process which makes it possible to carry out the cyclization of citronellal to isopulegol in the presence of tris (2,6-diarylaryloxy) aluminum catalysts in such a way that the formation of relatively high-boiling reaction products is largely suppressed.
  • R 1 , R 2 , R 3 are each independently hydrogen, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 8 Carbon atoms, a substituted or unsubstituted aryl radical, a dialkylamino group wherein each alkyl radical may have 1 to 4 carbon atoms, or a nitro group and
  • R 4 , R 5 each independently represent a halogen atom, an alkyl group of 1 to 8 carbon atoms, an alkoxy group of 1 to 8 carbon atoms, a dialkylamino group wherein each alkyl group may have 1 to 4 carbon atoms, a nitro group or a substituted or unsubstituted aryl or heteroaryl group can mean
  • the process according to the invention is characterized in that the cyclization of .alpha. Catalyzed by a tris (aryloxy) aluminum complex of the formula (III)
  • the inventive method is also suitable for the production of isopulegol in optically active form by cyclization of optically active citronellal.
  • both enantiomers of citronellal can be used in accordance with the invention.
  • Citronellal is preferably used which has an enantiomeric excess of about 90 to about 100% ee, preferably about 95 to about 99% ee.
  • isopulegol is generally obtained in the form of mixtures of the four diastereomers isopulegol, iso-isopulegol, neo-isopulegol and neo-iso-isopulegol.
  • the cyclization process according to the invention for the preparation of isopulegol can be carried out in the presence of one or more acids, preferably in the presence of a carboxylic acid having 1 to 20 carbon atoms.
  • suitable carboxylic acids are formic acid acetic acid, propionic acid, butyric acid, valeric acid, oxalic acid, malonic acid, succinic acid and citronellic acid, in particular acetic acid.
  • the stated carboxylic acids having 1 to 20 carbon atoms can also be used in the form of mixtures with one another within the scope of the process according to the invention.
  • the cyclization process according to the invention can advantageously also be carried out in the presence of inorganic acids.
  • Suitable inorganic acids are, for example, HCl (hydrochloric acid), which can be used as an aqueous solution or as a solution in organic solvents or else in gaseous form, sulfuric acid, nitric acid or phosphoric acid or mixtures of the acids mentioned.
  • the said acids are usually added to the citronellal to be reacted according to the invention in amounts of from about 0.01 to about 5% by weight, preferably from about 0.1 to about 2.5% by weight.
  • the inventive method for the preparation of isopulegol by cyclization of citronellal can be carried out according to the invention in a preferred embodiment, also in the presence of at least one compound selected from the group of carboxylic anhydrides, aldehydes, ketones and vinyl ethers.
  • the compounds of the substance classes mentioned can each be used individually or in the form of mixtures with one another. In the case of mixtures, preference is given to using those which consist of compounds of a substance class. Particular preference is given to using individual compounds.
  • the cyclization according to the invention is preferably carried out in the presence of a carboxylic acid anhydride of the formula (VI)
  • radicals R 6 and R 6 ' may be identical or different, preferably identical, and denote a branched or unbranched C 1 - to C 12 -alkyl radical or C 7 - to C 12 -aralkyl radical or a C 6 - to C 10 -aryl radical, wherein said radicals each may have one or more, usually 1 to about 3, identical or different substituents, selected from the group OR 7 , SR 8 NR 9 R 10 and halogen, and wherein R 6 and R 6 'in common may also form a 5- to 8-membered ring which may have one or more, preferably 1 or 2, ethylenic double bonds and one or more, preferably 1 or 2 identical or different heteroatoms selected from the group O, S, NR 11 and wherein R 7, R 8, R 9, R 10 and R 11 are each independently voneienander Cr to C6 alkyl, C7 to C-1 2 -aralkyl and / or substituted or unsubstituted C 6 -
  • C 1 -C 6 -alkyl such as, for example, methyl, ethyl, propyl, 1-methylethyl, butyl, 1-methyl-propyl, 2-methylpropyl, 1,1-dimethylethyl , Pentyl, 1-methylbutyl, 2-methylbutyl, 3-methylbutyl, 2,2-dimethylpropyl, 1-ethylpropyl, hexyl, 1,1-dimethylpropyl, 1, 2-dimethylpropyl, 1-methylpentyl, 2-methylpentyl, 3 Methylpentyl, 4-methylpentyl, 1,1-dimethylbutyl, 1, 2-dimethylbutyl, 1,3-dimethylbutyl, 2,2-dimethylbutyl, 2,3-dimethylbutyl, 3,3-dimethylbutyl, 1-ethyl
  • radical R 12 is a branched or unbranched C 1 - to C 12 -alkyl radical or C 7 - to C 12 -aralkyl radical or a C 6 - to C 10 -aryl radical, where the radicals mentioned are each one or more, preferably 1 to 3, identical or different substituents selected from the group OR 7 , SR 8 N 9 R 10 and halogen may have, wherein the radicals R 7 to R 10 may have the meanings given above.
  • the process according to the invention is carried out in the presence of a ketone of the formula (VIII)
  • radicals R 13 and R 14 may each be identical or different and denote a branched or unbranched Ci to Ci 2 - alkyl radical or C 7 - to Ci2-aralkyl radical or a C ⁇ - to C-io-aryl radical, wherein the radicals may each have one or more, preferably 1 to 3, identical or different substituents selected from the group OR 7 , SR 8 N 9 R 10 and halogen, and wherein R 13 and R 14 together also have a 5- to 8- can form a ring containing one or more, preferably 1 or 2, ethylenic double bonds and one or more, preferably 1 or 2, identical or different heteroatoms selected from the group O, S, NR 11 and wherein the radicals R 7 to R 11 may have the meanings given above.
  • radicals R 15 , R 16 , R 17 and R 18 may be the same or different and each independently a branched or unbranched C i to C 12 alkyl or C 7 - to Ci2-aralkyl or a Ce- to C-io-aryl radical, wherein said radicals may each have one or more, preferably 1 to 3, identical or different substituents selected from the group consisting of oxo, OR 7 , SR 8 N 9 R 10 and halogen, and wherein R 16 and R 17 may together also form a 5- to 8-membered ring which has one or more, preferably 1 or 2, ethylenic double bonds and one or more, usually 1 or 2, identical or different heteroatoms selected from the group O, S, NR 11 may have and wherein the radicals R 7 to R 11 may have the meanings given above.
  • C 1 - to C 12 -alkyl stands for the above-described C 1 - to C 6 -alkyl and furthermore, for example, heptyl, octyl, nonyl, decyl, undecyl or dodecyl.
  • alkyl radicals are also to be understood as meaning alkylenyl radicals.
  • C 7 - to C 2 aralkyl radicals and Ce-C10 aryl can be exemplified have the meanings mentioned above.
  • the process according to the invention is carried out in the presence of a carboxylic anhydride of the formula (VI), where the radicals R 6 and R 6 'are identical and a branched or unbranched C 1 - to C 12 -alkyl radical or C 7 - to C 2 -Aralkylrest or a Ce- to Ci O -aryl radical, and wherein R 6 and R 6 ' together may also form a 5- to 8-membered ring having one or more, preferably one or two ethylenic double bonds and one or more , preferably 1 or 2 identical or different heteroatoms selected from the group O, S, NR 11 may have and wherein the radicals R 7 to R 11 may have the meanings given above.
  • a carboxylic anhydride of the formula (VI) where the radicals R 6 and R 6 'are identical and a branched or unbranched C 1 - to C 12 -alkyl radical or C 7 - to C 2 -Aralkylrest or a
  • carboxylic anhydrides in which the radicals R 6 and R 6 'are identical and denote a branched or unbranched C 1 - to C 12 -alkyl radical or a C 1 - to C 10 -aryl radical.
  • carboxylic acids according to the invention which are particularly preferably used are acetic anhydride, propionic aldehyde, pivalic anhydride and benzoic anhydride.
  • aldehydes of the formula (VII) which can also preferably be used according to the invention, mention may be made of acetaldehyde, propionaldehyde and chloral.
  • ketone of the formula (VIII) it is advantageous to use those with an activated, i. electron-deficient carbonyl function.
  • ketones which are particularly suitable for use in the process according to the invention: 1,1,1-trifluoroacetone, 1,1-trifluoroacetophenone and hexafluoroacetone.
  • Vinyl ethers of the formula (IX) which can also preferably be used according to the invention are given by way of example: methyl vinyl ether, ethyl vinyl ether, isobutyl vinyl ether and 3,4-dihydro-2H-pyran, 2-methoxypropene.
  • the corresponding vinyl esters are also suitable for use in the context of the process according to the invention.
  • the amount of carboxylic acid anhydride, aldehyde, ketone and / or vinyl ether to be used according to the invention in this embodiment can be varied within wide limits and depends on the type of substance used and the degree of purity or the presence of impurities not yet further identified. customary
  • the said compounds or mixtures thereof are used in an amount of about 0.01 mol% to about 5 mol%, preferably from about 0.1 mol% to about 2 mol%, based on the amount of citronellal used one.
  • the manner of the reaction for example, the design of reactors or the order of addition of individual reactants are no special requirements to make, as long as a reaction is ensured with a substantial exclusion of oxygen and water.
  • the solution of the tris (aryloxy) aluminum catalyst of the formula (III) or (IV) to be used according to the invention can first be coated with the carboxylic acid anhydride, the aldehyde, the ketone and / or the vinyl ether and subsequently Add the citronellal to be cyclized.
  • citronellal can be added as such or in the form of a solution, advantageously in one of the abovementioned suitable solvents.
  • a solution of the aryloxy ligand corresponding to the selected catalyst is initially prepared in a suitable solvent, for example in toluene, and then, suitably with stirring, a suitable aluminum compound, such as, for example, trimethylamine or trimethylamine Triethylaluminum in toluoli- shear solution too.
  • citronellal to be cyclized or of the mixture of Cironellal with the selected carboxylic acid anhydride, aldehyde, ketone, activated and / or the vinyl ether is advantageously carried out at temperatures ranging from about -40 0 C to about 4O 0 C, preferably in the range of approximately - 20 0 C to about 20 ° C.
  • the prepared solution or suspension of the catalyst used according to the invention is advantageously cooled to a temperature in this range, for example to a temperature in the range of -10 0 C to 10 0 C and added the further reactants in pre-cooled form.
  • the addition of the mixture of citronellal and the selected further compound may be carried out by either adding the entire amount at once or adding it in portions or continuously to the prepared catalyst solution.
  • Suitable solvents are in turn the abovementioned solvents, in particular toluene.
  • the total amount of solvent is advantageously selected so that the volume-related ratio of citronellal to be converted to the solvent is about 1: 1 to about 1:20, preferably from about 1: 1 to about 1:10.
  • R 1 , R 2 , R 3 are each independently hydrogen, a halogen atom, an alkyl radical having 1 to 8 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms, a substituted or unsubstituted aryl radical, a dialkylamino group wherein each alkyl radical is 1 to 4 May have carbon atoms, or may denote a nitro group and
  • R 4 , R 5 each independently represent a halogen atom, an alkyl radical having 1 to 8 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms, a dialkylamino group where each alkyl radical may have 1 to 4 carbon atoms, a nitro group or a substituted or unsubstituted aryl group or heteroaryl radical.
  • radicals R 1 , R 2 and R 3 hydrogen; a halogen atom such as fluorine, chlorine, bromine or iodine; an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms such as methyl, ethyl, propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, sec-butyl, tert-butyl, pentyl, hexyl, heptyl, octyl; an alkoxy group with 1 to 8 carbon atoms, such as methoxy, ethoxy, propoxy, isopropoxy, butoxy, isobutoxy, sec-butoxy, tert-butoxy, pentoxy, hexoxy, heptoxy, octoxy; a phenyl group which may carry 1 to 5 substituents such as an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms (eg, methyl, ethyl,
  • radicals R 4 and R 5 are the radicals listed above for R 1 , R 2 and R 3 , with the exception of hydrogen, and furyl, thienyl, pyranyl, benzofuryl, isobenzofuryl, benzothienyl, indolyl, isoindolyl, carbazolyl as heteroaryl radicals , Pyridyl, quinolyl, isoquinolyl or pyrazyl, which may each carry one or more of the abovementioned substituents.
  • the process according to the invention is carried out in the presence of tris (2,6-diarylaryloxy) aluminum catalysts of the formula (IV)
  • Ar 1 and Ar 2 each independently represent a substituted or unsubstituted aryl or heteroaryl radical and
  • R 1 ' , R 2' , R 3 ' each independently represent hydrogen, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms, a substituted or unsubstituted aryl group, a dialkylamino group wherein each alkyl group has 1 to 4 carbon atoms may have, or may represent a nitro group.
  • halogen atom an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms
  • an alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms a substituted or unsubstituted aryl group
  • a dialkylamino group wherein each alkyl group has 1 to 4 carbon atoms may have, or may represent a nitro group.
  • Such catalysts are obtained by reacting the corresponding 2,6-disubstituted phenol ligands with suitable aluminum compounds, for example trimethylaluminum, triethylaluminum or triisobutylaluminum hydride.
  • suitable aluminum compounds for example trimethylaluminum, triethylaluminum or triisobutylaluminum hydride.
  • a preferred catalyst is tris (2,6-diphenyphenol) aluminum (formula (IV) where R 1 ', R 2 ', R 3 'are each H and Ar 1 and Ar 2 are each phenyl), for example, by reaction of 2,6- Diphenylphenol is accessible with triethylaluminum.
  • Other catalysts are accessible in an analogous manner by methods known in the art.
  • the catalyst is usually after pretreatment of citronellal as described above or after addition of the oxidation products of citronellal or after addition of the selected acid or compound selected from the group of carboxylic anhydrides, aldehydes, ketones and vinyl ethers, with the starting material or a solution the educt brought into contact.
  • Suitable solvents include toluene, ethyl acetate, diethyl ether, methyl tert-butyl ether, dichloromethane, chloroform, carbon tetrachloride, chlorobenzene, isopropyl acetate, hexane, heptane, cyclohexane, THF, acetone. It can also be worked under solvent-free conditions.
  • the cyclization according to the invention is advantageously carried out at temperatures of about - 20 to 40 0 C, preferably at about 0 to about 10 ° C and is usually completed after about 1 to about 10 h, often after about 1 to about 5 h.
  • the work-up of the resulting reaction mixture is not critical and can be carried out according to all methods which appear to be suitable for a person skilled in the art.
  • isopulegol usually in the form of mixtures of the four diastereomers isopulegol, iso-isopulegol, neo-isopulegol and neoiso-isopulegol, the vast majority, usually well over 80%, often well above 90% of the mixture consists of the desired diastereomer isopulegol.
  • the products or product mixtures obtained according to the invention are distinguished by a low content or by extensive to complete absence of undesired higher-boiling by-products, for example the above-mentioned citronellic acid citronellyl ester of the formula (XII)
  • citronellate citronellyl esters of the formula (VII) can be largely suppressed, often to a level of from about 0 to about 5 wt. -% based on the total amount of isopulegol containing product mixture.
  • Citronellal in the presence of tris (2,6-diarylaryloxy) aluminum catalysts and oxidation products of citronellal or organic acids or the other compounds mentioned thus opens up an economically particularly advantageous access to isopulegol starting from citronellal produced on an industrial scale.
  • racemic or nonracemic isopulegol which can be prepared by the process according to the invention is a valuable intermediate for the preparation of racemic or non-racemic menthol, one of the world's most important fragrances or flavorings.
  • Menthol can be prepared by methods known per se to one skilled in the art the hydrogenation, especially the catalytic hydrogenation on suitable Studentsgangsmetallkata- lysatoren, such as in Pickard et al., J. Chem. Soc. 1920, 1253; Ohloff et al., Chem. Ber. 1962, 95, 1400; Pavia et al., Bull. Soc. Chim.
  • the present invention therefore also relates to a process for the preparation of racemic or non-racemic menthol, comprising the preparation of isopulegol of the formula (I) or (X) by cyclization of racemic or non-racemic isolpulgole of the formula (II) or (XI) by the process described above and subsequent hydrogenation, preferably catalytic hydrogenation of the ethylenic double bond of the isopulegol thus prepared.
  • the present invention relates to a process for the preparation of L - (-) - menthol starting from L - (-) - isopulegol prepared by the above-described process by cyclization of D - (+) - citronellal according to the invention. Examples:
  • Example 1 citronellal was reacted, which was previously admixed with the amount of citronellic acid indicated in Table 1, column 2. The results are summarized in Table 1.
  • Example 2 citronellal was reacted, which was previously admixed with the amount of acetic acid indicated in Table 2, column 2. The results are summarized in Table 2.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Isopulegol der Formel (I), umfassend die Cyclisierung von Citronellal der Formel (II), in Gegenwart eines Tris(aryloxy)aluminium-Katalysators, das dadurch gekennzeichnet ist, dass man die Cyclisierung in Gegenwart I. mindestens einer Säure und/oder II. mindestens einer Verbindung, ausgewählt aus der Gruppe der Carbonsäurean­hydride, Aldehyde, Ketone und Vinylether, durchführt.

Description

Verfahren zur Herstellung von lsopulegol
Beschreibung
Technisches Gebiet der Erfindung:
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von lsopulegol bzw. Isomerengemischen des Isopulegols durch Cyclisierung von Citronellal in Gegenwart von Tris(arylo- xy)aluminium-Katalysatoren. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Her- Stellung von optisch aktivem lsopulegol bzw. dessen Isomerengemische durch Cyclisierung von optisch aktivem Citronellal.
Menthol stellt weltweit die mengenmäßig wichtigste Aromachemikalie dar. Der Bedarf an Menthol wird nach wie vor zu einem großen Teil durch Isolierung aus natürlichen Quellen gedeckt. Daneben existieren jedoch auch synthetische Zugänge zum Menthol, teils in racemischer Form, teils in Form des natürlichen Enantiomeren L-Menthol.
Ein wichtiges Zwischenprodukt zur Herstellung von optisch aktivem Menthol stellt lsopulegol dar, das üblicherweise durch cyclisierende Oxo-En-Reaktion von Citronellal in Gegenwart von Lewis-sauren Katalysatoren hergestellt wird und üblicherweise in Form von Gemischen der vier Diastereomere Isopulegol, iso-lsopulegol, neo-lsopulegol und neoiso-lsopulegol anfällt.
Stand der Technik:
Die EP-A 1 , 225,163 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Isopulegol durch selektive Cyclisierung von Citronellal in Gegenwart spezieller Tris(2,6- diarylaryloxy)aluminium-KataIysatoren, insbesondere des Tris(2,6- diphenylphenol)aluminium-Komplexes. Bemerkenswert ist dabei vor allem die hohe Selektivität des Katalysators bezüglich der Bildung des gewünschten Diastereomeren (Isopulegol).
Bei Durchführung der Cyclisierungsreaktion in Gegenwart der in der EP-A 1 ,225,163 beschriebenen Katalysatoren wurde nun beobachtet, dass dabei eine unerwünschte Nebenreaktion in störendem Ausmaß stattfindet: Dabei handelt es sich um die Bildung von Citronellsäurecitronellylester der Formel (XII)
Figure imgf000002_0001
oder anderer hochsiedender Verunreinigungen, was bei den an die vorstehend genannte Reaktion zu stellenden hohen Anforderungen an Ausbeute und Selektivität nicht hingenommen werden kann. Aufgabe der Erfindung:
Aufgabe der vorliegenden Eindung war es, ein Verfahren bereitzustellen, dass es ermöglicht, die Cyclisierung von Citronellal zu Ispulegol in Gegenwart von tris(2,6- Diarylaryloxy)aluminium-Katalysatoren so durchzuführen, dass dabei die Bildung höhersiedender Reaktionsprodukte weitgehend unterdrückt wird.
Beschreibung der Erfindung sowie der bevorzugten Ausführungsformen:
Die Aufgabe wurde erfindungsgemäß gelöst durch die Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung von Isopulegol der Formel (I)
Figure imgf000003_0001
umfassend die Cyclisierung von Citronellal der Formel (II)
Figure imgf000003_0002
in Gegenwart eines tris(Aryloxy)aluminium-Katalysators der Formel (III)
Figure imgf000003_0003
wobei
AI Aluminium bedeutet und
R1, R2, R3 jeweils unabhängig voneinander Wasserstoff, ein Halogenatom, einen Alkylrest mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, eine Alkoxygruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, einen substituierten oder unsubstituierten Arylrest, eine Dialkylaminogruppe wobei jeder Alkylrest 1 bis 4 Kohlenstoffatome aufweisen kann, oder eine Nitrogruppe und
R4, R5 jeweils unabhängig voneinander ein Halogenatom, einen Alkylrest mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, eine Alkoxygruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, eine Dialkylaminogruppe wobei jeder Alkylrest 1 bis 4 Kohlenstoffatome aufweisen kann, eine Nitrogruppe oder einen substituierten oder unsubstituierten Aryl- oder Heteroarylrest bedeuten können,
das dadurch gekennzeichnet ist, dass man die Cyclisierung in Gegenwart
I. mindestens einer Säure und/oder
II. mindestens einer Verbindung, ausgewählt aus der Gruppe der Carbon- säureanhydride, Aldehyde, Ketone und Vinylether,
durchführt.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass man die durch ei- nen Tris(aryloxy)aluminium-Komplex der Formel (III) katalysierte Cyclisierung von
Citronellal zu Isopulegol in Gegenwart mindestens einer Säure und/oder in Gegenwart mindestens einer Verbindung, die ausgewählt ist aus der Gruppe der Carbonsäureanhydride, Aldehyde, Ketone und Vinylether, durchführt. Bevorzugt führt man die Cylisie- rung in Gegenwart mindestens einer Verbindung, ausgewählt aus der Gruppe der Car- bonsäureanhydride, Aldehyde, Ketone und Vinylether, bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe der Carbonsäureanhydride, Aldehyde und Ketone durch.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich auch zur Herstellung von Isopulegol in optisch aktiver Form durch Cyclisierung von optisch aktivem Citronellal. Dabei können wahlweise beide Enantiomere des Citronellals in erfindungsgemäßer Weise eingesetzt werden. Vorzugsweise setzt man Citronellal ein das einen Enantiomerenüberschuss von etwa 90 bis etwa 100%ee, bevorzugt etwa 95 bis etwa 99% ee aufweist. Besonders bevorzugt setzt man als Ausgangsstoff zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens D-Citronellal der Formel (Xl)
Figure imgf000004_0001
ein und erhält daraus L-Isopulegol der Formel (X)
Figure imgf000005_0001
Unabhängig davon, in welcher Reinheit bzw. in Form welches Enantiomeren Citronellal eingesetzt wird, erhält man Isopulegol in der Regel in Form von Gemischen der vier Diastereomere Isopulegol, iso-lsopulegol, neo-lsopulegol und neo-iso-lsopulegol.
Das erfindungsgemäße Cyclisierungsverfahren zur Herstellung von Isopulegol kann in Gegenwart einer oder verschiedener Säuren, bevorzugt in Gegenwart einer Carbon- säure mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen durchgeführt werden. Als geeignete Carbonsäuren sind beispielsweise Ameisensäure Essigsäure, Propionsäure, Buttersäure, Valeri- ansäure, Oxalsäure, Malonsäure, Bernsteinsäure und Citronellsäure, insbesondere Essigsäure bevorzugt. Die genannten Carbonsäuren mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen können auch in Form von Gemischen untereinander im Rahmen des erfindungsge- mäßen Verfahrens eingesetzt werden.
In einer weiteren Ausführungsform lässt sich das erfindungsgemäße Cyclisierungsverfahren vorteilhaft auch in Gegenwart von anorganischen Säuren durchführen. Geeignete anorganische Säuren sind beispielsweise HCl (Salzsäure), die als wässrige Lösung oder als Lösung in organischen Lösungsmitteln oder auch gasförmig eingesetzt werden kann, Schwefelsäure, Salpetersäure oder Phosphorsäure oder Gemische der genannten Säuren.
Die genannten Säuren werden dem erfindungsgemäß umzusetzendem Citronellal übli- cherweise in Mengen von etwa 0,01 bis etwa 5 Gew.-%, bevorzugt von etwa 0,1 bis etwa 2,5 Gew.-% zugegeben.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Isopulegol durch Cyclisierung von Citronellal lässt sich in einer bevorzugten Ausführungsform erfindungsgemäß auch in Gegenwart mindestens einer Verbindung, ausgewählt aus der Gruppe der Carbonsäureanhydride, Aldehyde, Ketone und Vinylether durchführen.
Die Verbindungen der genannten Substanzklassen können jeweils einzeln oder in Form von Gemischen untereinander eingesetzt werden. Bevorzugt setzt man im Fall von Gemischen solche ein, die aus Verbindungen einer Substanzklasse bestehen. Besonders bevorzugt setzt man einzelne Verbindungen ein. Bevorzugt führt man die erfindungsgemäße Cyclisierung in Gegenwart eines Carbonsäureanhydrids der Formel (VI)
O O
durch, wobei die Reste R6 und R6' gleich oder verschieden, bevorzugt gleich, sein können und einen verzweigten oder unverzweigten Cr bis C12- Alkylrest oder C7- bis C12- Aralkylrest oder einen C6- bis C-io-Arylrest bedeuten, wobei die genannten Reste jeweils einen oder mehrere, in der Regel 1 bis etwa 3, gleiche oder verschiedene Substi- tuenten, ausgewählt aus der Gruppe OR7, SR8 NR9R10 und Halogen aufweisen können und wobei R6 und R6' gemeinsam auch einen 5- bis 8-gliedrigen Ring bilden können, der eine oder mehrere, bevorzugt 1 oder 2, ethylenische Doppelbindungen und ein oder mehrere, bevorzugt 1 oder 2 gleiche oder verschiedene Heteroatome, ausgewählt aus der Gruppe O, S, NR11 aufweisen kann und wobei R7, R8, R9, R10 und R11 jeweils unabhängig voneienander Cr bis C6-Alkyl, C7- bis C-12-Aralkyl und/oder substituiertes oder unsubstituiertes C6- bis C10-A17I bedeuten können.
Dabei seien für die genannten Reste R7 bis R11 beispielhaft die folgenden Bedeutungen angegeben: CrC6-Alkyl wie z.B. Methyl, Ethyl, Propyl, 1-Methylethyl, Butyl, 1- Methyl-propyl, 2-Methylpropyl, 1,1-Dimethylethyl, Pentyl, 1-Methylbutyl, 2-Methylbutyl, 3-Methylbutyl, 2,2-Di-methylpropyl, 1-Ethylpropyl, Hexyl, 1,1-Dimethylpropyl, 1 ,2- Dimethylpropyl, 1-Methylpentyl, 2-Methylpentyl, 3-Methylpentyl, 4-Methylpentyl, 1,1- Dimethylbutyl, 1 ,2-Dimethylbutyl, 1,3-Dimethylbutyl, 2,2-Dimethylbutyl, 2,3- Dimethylbutyl, 3,3-Dimethylbutyl, 1-Ethylbutyl, 2-Ethylbutyl, 1,1,2-Trimethylpropyl, 1 ,2,2-Trimethylpropyl, 1 -Ethyl- 1-methyl propyl und 1-Ethyl-2-methylpropyl; C7- bis C12- Aralkyl wie z.B. Benzyl, 1-Phenylethyl, 2-Phenylethyl; C6- bis Cio-Aryl wie Phenyl oder Naphthyl.
Ebenfalls bevorzugt führt man das erfindungsgemäße Verfahren in Gegenwart eines Aldehyds der Formel (VII)
O R12ΛH (VM)
durch, wobei der Rest R12 einen verzweigten oder unverzweigten Cr bis C12- Alkylrest oder C7- bis Ci2-Aralkylrest oder einen C6- bis Cio-Arylrest bedeutet, wobei die genannten Reste jeweils einen oder mehrere, bevorzugt 1 bis 3, gleiche oder verschiedene Substituenten, ausgewählt aus der Gruppe OR7, SR8 N9R10 und Halogen aufweisen können, wobei die Reste R7 bis R10 die vorstehend angegebenen Bedeutungen haben können. Ebenfalls bevorzugt führt man das erfindungsgemäße Verfahren in Gegenwart eines Ketons der Formel (VIII)
Figure imgf000007_0001
durch, wobei die Reste R13 und R14 jeweils gleich oder verschieden sein können und einen verzweigten oder unverzweigten Ci- bis Ci2- Alkylrest oder C7- bis Ci2-Aralkylrest oder einen Cβ- bis C-io-Arylrest bedeuten, wobei die genannten Reste jeweils einen oder mehrere, bevorzugt 1 bis 3, gleiche oder verschiedene Substituenten, ausgewählt aus der Gruppe OR7, SR8 N9R10 und Halogen aufweisen können, und wobei R13 und R14 gemeinsam auch einen 5- bis 8-gliedrigen Ring bilden können, der eine oder mehrere, bevorzugt 1 oder 2, ethylenische Doppelbindungen und ein oder mehrere, bevorzugt 1 oder 2, gleiche oder verschiedene Heteroatome ausgewählt aus der Gruppe O, S, NR11 aufweisen kann und wobei die Reste R7 bis R11 die vorstehend angegebenen Bedeutungen haben können.
Alternativ zu den genannten Carbonylverbindungen lassen sich auch Vinylether bzw. Vinylester der allgemeinenen Formel (IX)
Figure imgf000007_0002
im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens einsetzen, wobei die Reste R15, R16, R17 und R18 unabhängig voneinander jeweils gleich oder verschieden sein können und einen verzweigten oder unverzweigten Ci- bis C12- Alkylrest oder C7- bis Ci2-Aralkylrest oder einen Ce- bis C-io-Arylrest bedeuten, wobei die genannten Reste jeweils einen oder mehrere, bevorzugt 1 bis 3, gleiche oder verschiedene Substituenten, ausgewählt aus der Gruppe Oxo, OR7, SR8 N9R10 und Halogen aufweisen können und wobei R16 und R17 gemeinsam auch einen 5- bis 8-gliedrigen Ring bilden können, der eine oder mehrere, bevorzugt 1 oder 2, ethylenische Doppelbindungen und ein oder mehrere, üblicherweise 1 oder 2, gleiche oder verschiedene Heteroatome ausgewählt aus der Gruppe O, S, NR11 aufweisen kann und wobei die Reste R7 bis R11 die vorstehend angegebenen Bedeutungen haben können.
Ci- bis C12- Alkyl steht dabei für wie vorstehend beschriebenes d- bis Cβ-Alkyl und darüber hinaus beispielsweise für Heptyl, Octyl, Nonyl, Decyl, Undecyl oder Dodecyl. In den Fällen, in denen zwei Alkylreste gemeinsam einen Ring ausbilden, sind unter Alkylresten auch Alkylenylreste zu verstehen. C7- bis Ci2-Aralkylresten und Ce- bis C10- Arylresten können beispielhaft die vorstehend genannten Bedeutungen zukommen. Im Rahmen einer bevorzugten Ausführungsform führt man das erfindungsgemäße Verfahren in Gegenwart eines Carbonsäureanhydrids der Formel (VI) durch, wobei die Reste R6 und R6' gleich sind und einen verzweigten oder unverzweigten Ci- bis Ci2- Alkylrest oder C7- bis Ci2-Aralkylrest oder einen Ce- bis CiO-Arylrest bedeuten, und wobei R6 und R6' gemeinsam auch einen 5- bis 8-gliedrigen Ring bilden können, der eine oder mehrere, bevorzugt eine oder 2 ethylenische Doppelbindungen und ein oder mehrere, bevorzugt 1 oder 2 gleiche oder verschiedene Heteroatome ausgewählt aus der Gruppe O, S, NR11 aufweisen kann und wobei die Reste R7 bis R11 die vorstehend an- gegebenen Bedeutungen haben können.
Insbesondere bevorzugt setzt man solche Carbonsäureanhydride ein, bei denen die Reste R6 und R6' gleich sind und einen verzweigten oder unverzweigten Ci- bis C12- Alkylrest oder einen Ce- bis Cio-Arylrest bedeuten. Beispielhaft seien als erfindungs- gemäß besonders bevorzugt einzusetzende Carbonsäureanhydride genannt: Essigsäureanhydrid, Propionsäurealdehyd, Pivalinsäureanhydrid und Benzoesäureanhydrid.
Als erfindungsgemäß ebenfalls bevorzugt einsetzbare Aldehyde der Formel (VII) seien bespielhaft Acetaldeyhd, Propionaldehyd und Chloral genannt.
Führt man das erfindungsgemäße Cyclisierungsverfahren im Rahmen einer weiteren bevorzugten Ausführungsform in Gegenwart eines Ketons der Formel (VIII) durch, setzt man mit Vorteil solche mit einer aktivierten, d.h. elektronenarmen Carbonylfunkti- on ein. Beispielhaft seien die folgenden Ketone genannten, die sich in besonderem Maße zum Einsatz im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahren eigenen: 1 ,1 ,1- Trifluoraceton, 1 ,1,1-Trifluoracetophenon und Hexafluoraceton.
Als erfindungsgemäß ebenfalls bevorzugt einsetzbare Vinylether der Formel (IX) seien beispielhaft genannt: Methylvinylether, Ethylvinylether, Isobutylvinylether und 3,4- Dihydro-2H-pyran, 2-Methoxypropen. Daneben eignen sich auch die entsprechenden Vinylester zu Einsatz im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Die genannten Verbindungsklassen können gleichermaßen mit gutem Erfolg im Rahmen dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzt werden. Im Hinblick auf praktische Gesichtspunkte wie beispielsweise eine höhere Reaktionsgeschwindigkeit hat sich der Einsatz von Aldehyden der Formel (VII) und/oder elektronenarmen Ketonen der Formel (VIII) als vorteilhaft erweisen.
Die Menge an erfindungsgemäß im Rahmen dieser Ausführungsform einzusetzendem Carbonsäureanhydrid, Aldehyd, Keton und/oder Vinylether kann in breiten Grenzen variiert werden und richtet sich nach Art des eingesetzten Stoffes und dem Reinheitsgrad bzw. dem Vorhandensein noch nicht näher identifizierter Verunreinigungen. Übli- cherweise setzt man die genannten Verbindungen bzw. deren Gemische in einer Menge von etwa 0,01 mol-% bis etwa 5 mol-%, bevorzugt von etwa 0,1 mol-% bis etwa 2 mol-% bezogen auf die eingesetzte Menge an Citronellal ein.
An die Art und Weise der Reaktionsführung, beispielsweise die Ausgestaltung von Reaktoren oder die Reihenfolge der Zugabe einzelner Reaktionspartner sind keine besonderen Anforderungen zu stellen, solange eine Reaktionsführung unter weitgehendem Ausschluss von Sauerstoff und Wasser gewährleistet ist.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens im Rahmen dieser Ausführungsform geht man vorteilhaft so vor, dass man zunächst eine Lösung der erfindungsgemäß einzusetzenden Tris(aryloxy)aluminium-Katalysators der Formel (III) bzw. (IV) in einem geeigneten Lösungsmittel wie nachstehend beschrieben bereitstellt. Dieser Lösung setzt man dann erfindungsgemäß bevorzugt ein Gemisch des zu cyclisie- renden racemischen oder nicht-racemischen Citronellals mit dem gewählten Carbonsäureanhydrid, dem Aldehyd, dem aktivierten Keton und/oder dem Vinylether zugibt. Alternativ dazu kann man beispielsweise auch die Lösung der erfindungsgemäß einzusetzenden Tris(aryloxy)aluminium-Katalysators der Formel (IM) bzw. (IV) zunächst mit dem Carbonsäureanhydrid, dem Aldehyd, dem Keton und/oder dem Vinylether verset- zen und im Anschluss daran das zu cyclisierende Citronellal zugeben.
Es sich als vorteilhaft erwiesen, das Citronellal bzw. das Gemisch von Citronellal mit der gewählten Verbindung innerhalb eines Zeitraums von etwa 30 min bis etwa 6 h, bevorzugt innerhalb von etwa 2 h bis etwa 3 h zur Katalysatorlösung bzw. dem Reakti- onsgemisch zuzudosieren. Das Citronellal kann dabei als solches oder in Form einer Lösung, vorteilhaft in einem der vorstehend genannten geeigneten Lösungsmittel zugegeben werden. Im Rahmen einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens bereitet man zunächst eine Lösung des dem gewählten Katalysator entsprechenden Aryloxy-Liganden in einem geeigneten Lösungsmittel wie beispiels- weise in Toluol und setzt dann, zweckmäßigerweise unter Rühren, eine geeignete A- luminium-Verbindung wie beispielsweiseTrimethyl- oder Triethylaluminium in toluoli- scher Lösung zu.
Die Zugabe des zu cyclisierenden Citronellals bzw. des Gemischs von Cironellal mit dem gewählten Carbonsäureanhydrid, Aldehyd, aktivierten Keton und/oder dem Vinylether erfolgt vorteilhaft bei Temperaturen im Bereich von etwa -400C bis etwa 4O0C, bevorzugt im Bereich von etwa -200C bis etwa 20°C. Dazu wird vorteilhaft die bereitete Lösung oder Suspension des erfindungsgemäß einzusetzenden Katalysators auf eine Temperatur in diesem Bereich, z.B. auf eine Temperatur im Bereich von -100C bis 100C abgekühlt und die weiteren Reaktanden in vorgekühlter Form zugegeben. Die Zugabe des Gemischs von Citronellal und der gewählten weiteren Verbindung kann so vorgenommen werden, dass man entweder die gesamte Menge auf einmal zusetzt oder sie portionsweise oder auch kontinuierlich zur bereiteten Katalysatorlösung gibt. Als Lösungsmittel eignen sich wiederum die vorstehend genannten Lösungsmittel, insbesondere Toluol. Bevorzugt setzt man das zu cyclisierende Citronellal in Form eines Gemisches mit dem gewählten gewählten Carbonsäureanhydrid, Aldehyd, aktivierten Keton und/oder Vinylether ohne weiteren Zusatz von Lösungsmitteln ein. Bei Einsatz eines Lösungsmittels wird die gesamte Lösungsmittelmenge vorteilhaft so gewählt, dass das volumenbezogene Verhältnis von umzusetzendem Citronellal zum Lösungsmittel etwa 1 :1 bis etwa 1:20, bevorzugt von etwa 1 :1 bis etwa 1 :10 beträgt.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird in Gegenwart von Tris(aryloxy)aluminium- Katalysatoren der Formel (III)
Figure imgf000010_0001
wobei
AI Aluminium bedeutet und
R1, R2, R3 jeweils unabhängig voneinander Wasserstoff, ein Halogenatom, einen Al- kylrest mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, eine Alkoxygruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, einen substituierten oder unsubstituierten Arylrest, eine Di- alkylaminogruppe wobei jeder Alkylrest 1 bis 4 Kohlenstoffatome aufweisen kann, oder eine Nitrogruppe bedeuten können und
R4, R5 jeweils unabhängig voneinander ein Halogenatom, einen Alkylrest mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, eine Alkoxygruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, ei- ne Dialkylaminogruppe wobei jeder Alkylrest 1 bis 4 Kohlenstoffatome aufweisen kann, eine Nitrogruppe oder einen substituierten oder unsubstituierten Aryl- oder Heteroarylrest bedeuten können.
Beispielhaft seien für die Reste R1, R2 und R3 folgende Bedeutungen genannt: Was- serstoff; ein Halogenatom wie beispielsweise Fluor, Chlor, Brom oder lod; eine Al- kylgruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen wie Methyl, Ethyl, Propyl, Isopropyl, n-Butyl, Isobutyl, sec-Butyl, tert-Butyl, Pentyl, Hexyl, Heptyl, Octyl; eine Alkoxygruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen wie Methoxy, Ethoxy, Propoxy, Isopropoxy, Butoxy, Isobutoxy, sec-Butoxy, tert-Butoxy, Pentoxy, Hexoxy, Heptoxy, Octoxy; eine Phenylgruppe, die 1 bis 5 Substituenten tragen kann wie z.B. eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen (z.B. Methyl, Ethyl, Propyl, Isopropyl, n-Butyl, iso-Butyl, sec-Butyl, tert-Butyl), eine Alkoxygruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen (z.B. Methoxy, Ethoxy, Propoxy, Isopropoxy, Butoxy, Isobutoxy, sec-Butoxy, tert-Butoxy), ein Halogenatom (z.B. Fluor, Chlor, Brom oder lod) und dergleichen mehr; eine Naphthylgruppe, die 1 bis 7 Substituenten tragen kann wie z.B. eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen (z.B. Methyl, E- thyl, Propyl, Isopropyl, n-Butyl, iso-Butyl, sec-Butyl, tert-Butyl), eine Alkoxygruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen (z.B. Methoxy, Ethoxy, Propoxy, Isopropoxy, Butoxy, Isobutoxy, sec-Butoxy, tert-Butoxy), ein Halogenatom (z.B. Fluor, Chlor, Brom oder lod) und dergleichen mehr; eine Dialkylaminogruppe, wobei jeder Alkylrest 1 bis 4 Kohlenstoffatome aufweisen kann wie z.B. Dimethylamino, Diethylamino, Dipropylamino, Dii- sopropylamino, Dibutylamino; und Nitro.
Für die Reste R4 und R5 seien beispielhaft die vorstehend für R1, R2 und R3, ausgenommen Wasserstoff, aufgeführten Reste genannt sowie als Heteroarylreste Furyl, Thienyl, Pyranyl, Benzofuryl, Isobenzofuryl, Benzothienyl, Indolyl, Isoindolyl, Carbazo- IyI, Pyridyl, Chinolyl, Isochinolyl oder Pyrazyl, die jeweils einen oder mehrere der vor- stehend genannten Substituenten tragen können.
In einer bevorzugten Ausführungsform führt man das erfindungsgemäße Verfahren in Gegenwart von Tris(2,6-diarylaryloxy)aluminium-Katalysatoren der Formel (IV)
Figure imgf000011_0001
wobei
AI Aluminium bedeutet und
Ar1 und Ar2 jeweils unabhängig voneinander für einen substituierten oder unsubstitu- ierten Aryl- oder Heteroarylrest stehen und
R1', R2', R3' jeweils unabhängig voneinander Wasserstoff, ein Halogenatom, einen Alkylrest mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, eine Alkoxygruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, einen substituierten oder unsubstituierten Arylrest, eine Dialkylaminogruppe wobei jeder Alkylrest 1 bis 4 Kohlenstoffatome aufweisen kann, oder eine Nitrogruppe bedeuten können. Derartige Katalysatoren und ihre Herstellung sind beispielsweise in der EP-A 1 225 163, auf die diesbezüglich hiermit Bezug genommen wird, beschrieben. Üblicherweise werden derartige Katalysatoren durch Umsetzung der entsprechenden 2,6- Disubstituierten Phenolliganden mit geeigneten Aluminiumverbindungen, beispielsweise Trimethylaluminium, Triethylaluminium oder auch Triisobutylaluminiumhydrid gewonnen.
Einen bevorzugten Katalysator stellt Tris(2,6-diphenyphenol)aluminium (Formel (IV) mit R1', R2', R3' jeweils H und Ar1 und Ar2 jeweils Phenyl) der beispielsweise durch Umsetzung von 2,6-DiphenylphenoI mit Triethylaluminium zugänglich ist. Weitere Katalysatoren sind in analoger Weise durch dem Fachmann bekannte Verfahren zugänglich.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens setzt man üblicherweise 0.1 bis 5 mol-%, bevorzugt 1 bis 3 mol-% (bezüglich der Menge an umzusetzendem Citronel- IaI) eines der genannten Katalysatoren ein.
Der Katalysator wird normalerweise nach wie vorstehend beschriebener Vorbehandlung des Citronellals bzw. nach Zusatz der Oxidationsprodukte des Citronellals oder nach Zusatz der gewählten Säure oder der Verbindung, die ausgewählt aus der Gruppe der Carbonsäureanhydride, Aldehyde, Ketone und Vinylether, mit dem Edukt bzw. einer Lösung des Eduktes in Kontakt gebracht. Als geeignete Lösemittel seien Toluol, Ethylacetat, Diethylether, Methyl-tert.-butylether, Dichlormethan, Chloroform, Tetrachlormethan, Chlorbenzol, Isopropylacetat, Hexan, Heptan, Cyclohexan, THF, Aceton genannt. Es kann auch unter lösemittelfreien Bedingungen gearbeitet werden.
Die erfindungsgemäße Cyclisierung wird vorteilhaft bei Temperaturen von etwa - 20 bis 4O0C, bevorzugt bei etwa 0 bis etwa 10°C durchgeführt und ist in der Regel nach etwa 1 bis etwa 10 h, oft nach etwa 1 bis etwa 5 h abgeschlossen. Die Aufarbeitung des erhaltenen Reaktionsgemisches ist nicht kritisch und kann nach allen dem Fachmann geeignet erscheinenden Verfahren vorgenommen werden.
Durch das erfindungsgemäße Cyclisierungsverfahren erhält man Isopulegol, üblicherweise in Form von Gemischen der vier Diastereomere Isopulegol, iso-lsopulegol, neo- Isopulegol und neoiso-lsopulegol, wobei der überwiegende Teil, in der Regel weit über 80%, oft deutlich über 90% des Gemisches aus dem gewünschten Diastereomeren Isopulegol besteht.
Die erfindungsgemäß erhaltenen Produkte bzw. Produkt-Gemische zeichnen sich durch einen geringen Gehalt bzw. durch weitgehende bis vollsändige Abwesenheit an unerwünschten höhersiedenden Nebenprodukten wie z.B. den vorstehend genannte Citronellsäurecitronellylester der Formel (XII)
Figure imgf000013_0001
aus. Je nach Art der Vorbehandlungsbedingungen zur Erzeugung der genannten Oxi- dationsprodukte bzw. je nach Art oder Menge der eingesetzten Oxidationsprodukte oder Carbonsäuren kann die Bildung von Citronellsäurecitronellylester der Formel (VII) weitestgehend unterdrückt werden, oft auf einen Anteil von etwa 0 bis etwa 5 Gew.-% bezogen auf die Gesamtmenge des Isopulegol enthaltenden Produktgemisches.
Das dargestellte Verfahren zur Herstellung von Isopulegol durch Cyclisierung von
Citronellal in Gegenwart von tris(2,6-Diarylaryloxy)aluminium-Katalysatoren und Oxida- tionsprodukten des Citronellals bzw. organischen Säuren oder den weiteren genannten Verbindungen eröffnet somit einen ökonomisch besonders vorteilhaften Zugang zum Isopulegol ausgehend von in technischem Maßstab hergestelltem Citronellal. Durch das Verfahren gelingt es mit einfach zu realiserenden Mitteln, beispielsweise ohnehin durchzuführenden Destillation der Ausgangsstoffe unter speziellen Bedingungen, die Bildung unerwünschter, schwer abtrennbarer Nebenprodukte weitgehend zu unterdrücken.
Das gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren herstellbare racemische bzw. nicht- racemische Isopulegol stellt ein wertvolles Intermediat zur Herstellung von racemi- schem bzw. nicht-racemischem Menthol, einem der weltweit bedeutensten Riech- bzw. Aromastoffe dar. Menthol kann durch dem Fachmann an sich bekannte Methoden der Hydrierung, speziell der katalytischen Hydrierung an geeigneten Übergangsmetallkata- lysatoren, wie beispielsweise in Pickard et al., J. Chem. Soc. 1920, 1253; Ohloff et al., Chem. Ber. 1962, 95, 1400; Pavia et al., Bull. Soc. Chim. Fr. 1981 , 24, Otsuka et al., Synthesis 1991 , 665 oder in der EP 1 053 974 A beschrieben, aus Isopulegol erhalten werden. Dabei bleibt bei geeigneter Wahl der Reaktionsbedingungen die relative bzw. absolute Konfiguration des eingesetzten Isopulegols weitgehend, in vielen Fällen voll- ständig erhalten.
Die vorliegende Erfindung betrifft daher auch ein Verfahren zur Herstellung von race- mischem oder nicht-racemischem Menthol, umfassend die Herstellung von Isopulegol der Formel (I) bzw. (X) durch Cyclisierung von racemischem oder nicht-racemischem Isolpulegol der Formel (II) bzw. (Xl) nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren und anschließende Hydrierung, bevorzugt katalytischen Hydrierung der ethylenischen Doppelbindung des so hergestellten Isopulegols. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von L-(-)-Menthol ausgehend von nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren durch erfindungsgemäße Cyclisierung von D-(+)- Citronellal hergestelltem L-(-)-lsopulegol. Beispiele:
Die folgenden Beispiele dienen der Erläuterung der Erfindung, ohne sie in irgendeiner Weise einzuschränken:
Beispiel 1 :
Allgemeine Versuchsvorschrift:
504 mg (2,05 mmol) 2,6-Diphenylphenol und 10 ml wasserfreies Toluol wurden vorgelegt und bei Raumtemperatur 350 μl (0,66 mmol) einer 0,66 molaren Lösung Triethyla- luminium zugegeben. Die Lösung wurde 1 h bei 250C gerührt, anschließend auf O0C abgekühlt und 10,15 g (65,8 mmol) auf -15°C vorgekühltes Citronellal zugetropft. Das Reaktionsgemisch wurde 3 h bei 00C gerührt und anschließend mit 8 ml 8%-iger Natronlauge versetzt. Aus der organischen Phase des erhaltenen zweiphasigen Gemisches wurde eine Probe entnommen und wie folgt beschrieben gaschromatographisch analysiert. Alle im Folgenden angegebenen Messwerte sind GC-Flächen-%-Werte.
Man erhielt ein Gemisch aus 4,65% Citronellal, 0,06% neo-lsopulegol, 31 ,74% Isopu- legol, 0,12% neoiso-lsopulegol, 0,04% iso-lsopulegol und 37,32% Citronellsäurecitro- nellylester.
GC-Analysemethode:
Stationäre Phase: 30 m DB-WAX, Innendurchmesser: 0,32 mm; Flammenionisationsdetektor, Temperatur: 800C - 230°C; Heizrate 3°C/min; Retentionszeiten: Rf (Citronel- IaI): 10,5; Rf (neo-lsopulegol): 13,24; Rf (Isopulegol): 13,58, Rf (neoiso-lsopulegol): 14,64; Rf (iso-lsopulegol): 15,28; Rf (Cironellsäurecitronellylester): 39,80.
Beispiele 2 bis 4:
Gemäß Beispiel 1 wurde Citronellal umgesetzt, das zuvor mit der in Tabelle 1 , Spalte 2 angegebenen Menge Citronellsäure versetzt wurde. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 zusammengestellt.
Tabelle 1 :
Figure imgf000014_0001
* Citronellsäurecitronellylester Beispiele 5 bis 8:
Gemäß Beispiel 1 wurde Citronellal umgesetzt, das zuvor mit der in Tabelle 2, Spalte 2 angegebenen Menge Essigsäure versetzt wurde. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 zusammengestellt.
Tabelle 2:
Figure imgf000015_0001
* Citronellsäurecitronellylester
Beispiel 9:
Gemäß Beispiel 1 wurde Citronellal umgesetzt, welches zuvor mit 1 ,0 Gew.-% Essigsäureanhydrid versetzt worden war. Die Reaktionsdauer betrug insgesamt 24 h. Das Ergebnis ist in Tabelle 3 zusammengestellt:
Tabelle 3:
Figure imgf000015_0002
Citronellsäurecitronellylester

Claims

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Herstellung von Isopulegol der Formel (I)
Figure imgf000016_0001
umfassend die Cyclisierung von Citronellal der Formel (II)
Figure imgf000016_0002
in Gegenwart eines Tris(aryloxy)aluminium-Katalysators der Formel (III)
Figure imgf000016_0003
wobei
AI Aluminium bedeutet und
R1, R2, R3 jeweils unabhängig voneinander Wasserstoff, ein Halogenatom, einen Alkylrest mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, eine Alkoxygruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, einen substituierten oder unsubsti- tuierten Arylrest, eine Dialkylaminogruppe wobei jeder Alkylrest 1 bis 4 Kohlenstoffatome aufweisen kann, oder eine Nitrogruppe und
R4, R5 jeweils unabhängig voneinander ein Halogenatom, einen Alkylrest mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, eine Alkoxygruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, eine Dialkylaminogruppe wobei jeder Alkylrest 1 bis 4 Kohlenstoffatome aufweisen kann, eine Nitrogruppe oder ei- nen substituierten oder unsubstituierten Aryl- oder Heteroarylrest bedeuten können,
dadurch gekennzeichnet, dass man die Cyclisierung in Gegenwart
I. mindestens einer Säure und/oder
II. mindestens einer Verbindung, ausgewählt aus der Gruppe der Carbonsäureanhydride, Aldehyde, Ketone und Vinylether,
durchführt.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass man als
Tris(aryloxy)aluminium-Katalysator einen Tris(2,6-diarylaryloxy)aluminium- Katalysators der Formel (IV)
Figure imgf000017_0001
wobei
AI Aluminium bedeutet und
Ar1, Ar2 jeweils unabhängig voneinander für einen substituierten oder unsubstituierten Aryl- oder Heteroarylrest stehen und
R1', R2', R3' jeweils unabhängig voneinander Wasserstoff, ein Halogenatom, einen Alkylrest mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, eine Alkoxygruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, einen substituierten oder unsubstituierten Arylrest, eine Dialkylaminogruppe wobei jeder Alkylrest 1 bis 4 Kohlenstoffatome aufweisen kann, oder eine Nitrogruppe bedeuten können
einsetzt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass man die Cyclisierung in Gegenwart einer organischen Säure durchführt.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass man die Cycli- sierung in Gegenwart einer Carbonsäure mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen durchführt.
>
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet dass man die Cyclisierung in Gegenwart von Ameisensäure, Essigsäure, Propionsäure, Buttersäure, Valeri- ansäure, Oxalsäure, Malonsäure, Bernsteinsäure und/oder Citronellsäure der Formel (V)
Figure imgf000018_0001
durchführt.
6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass man die Cycli- sierung in Gegenwart einer anorganischen Säure durchführt.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass man als anorganische Säure HCl, Schwefelsäure, Salpetersäure und/oder Phosphorsäure einsetzt.
8. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass man die Cyclisierung in Gegenwart eines Carbonsäureanhydrids der Formel (VI)
R6 YV Rβ1
(VI)
O O
wobei
R6, R6' gleich oder verschieden sind und einen verzweigten oder unverzweigten Cr bis C12- Alkylrest oder C7- bis Ci2-Aralkylrest oder einen Cβ- bis Cio-Arylrest bedeuten, wobei die genannten Reste je- weils einen oder mehrere gleiche oder verschiedene Substituen- ten, ausgewählt aus der Gruppe OR7, SR8 NR9R10 und Halogen aufweisen können und wobei R6 und R6' gemeinsam auch einen 5- bis 8-gliedrigen Ring bilden können, der eine oder mehrere ethy- lenische Doppelbindungen und ein oder mehrere gleiche oder ver- schiedene Heteroatome, ausgewählt aus der Gruppe O, S, NR11 aufweisen kann und wobei R7, R8, R9, R10 und R11 unabhängig voneinander Cr bis Cβ-Alkyl, C7- bis Ci2-Aralkyl und/oder substituiertes oder unsubstituiertes C6- bis C-io-Aryl bedeuten können,
oder in Gegenwart eines Aldehyds der Formel (VII)
Figure imgf000019_0001
wobei
R12 einen verzweigten oder unverzweigten d- bis C12- Alkylrest oder C7- bis Ci2-Aralkylrest oder einen Ce- bis Cio-Arylrest bedeutet, wobei die genannten Reste jeweils einen oder mehrere gleiche oder verschiedene Substituenten, ausgewählt aus der Gruppe OR7, SR8 NR9R10 und Halogen aufweisen können, wobei R7, R8, R9 und R10 unabhängig voneienander die vorstehend genannten Bedeutungen haben können,
bedeutet,
oder in Gegenwart eines Ketons der Formel (VIII)
Figure imgf000019_0002
wobei
R13, R14 gleich oder verschieden sind und jeweils einen verzweigten o- der unverzweigten Cr bis C12- Alkylrest oder C7- bis C12- Aralkylrest oder einen C6- bis C-io-Arylrest bedeuten, wobei die genannten Reste jeweils einen oder mehrere gleiche oder verschiedene Substituenten, ausgewählt aus der Gruppe OR7, SR8 NR9R10 und Halogen aufweisen können, und wobei R13 und R14 gemeinsam auch einen 5- bis 8-gliedrigen Ring bilden können, der eine oder mehrere ethylenische Doppelbindungen und ein oder mehrere gleiche oder verschiedene Heteroatome ausgewählt aus der Gruppe O, S, NR11 aufweist und wobei R7, R8, R9, R10 und R11 unabhängig voneinander die vorstehend angegebenen Bedeutungen haben können,
bedeuten,
oder in Gegenwart eines Vinylethers der allgemeinen Formel (IX)
Figure imgf000020_0001
wobei
R15, R16, R17, R18 gleich oder verschieden sind und unabhängig voneinander jeweils einen verzweigten oder unverzweigten d- bis C12- Alkyl- rest oder C7- bis Ci∑-Aralkylrest oder einen Ce- bis C-io-Arylrest bedeuten, wobei die genannten Reste jeweils einen oder mehrere gleiche oder verschiedene Substituenten, ausgewählt aus der Gruppe ausgewählt aus der Gruppe Oxo, OR7, SR8 NR9R10 und Halogen aufweisen können und wobei R16 und R17 gemeinsam auch einen 5- bis 8-gliedrigen Ring bilden können, der eine oder mehrere ethylenische Doppelbindungen und ein oder mehrere gleiche oder verschiedene Heteroatome ausge- wählt aus der Gruppe O, S, NR11 aufweisen kann und wobei
R7, R8, R9, R10 und R11 unabhängig voneinander die vorstehend angegebenen Bedeutungen haben können,
durchführt.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass man die Cyclisierung in Gegenwart von Essigsäureanhydrid, Propionsäurealde- hyd, Pivalinsäureanhydrid und/oder Benzoesäureanhydrid durchführt.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass man die Cyclisierung in Gegenwart von Acetaldehyd, Propionaldehyd, Chloral, 1 ,1,1-Trifluoraceton, 1 ,1 ,1-Trifluoracetophenon oder Hexafluoraceton durchführt.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10 zur Herstellung von optisch akti- vem Isopulegol umfassend die Cyclisierung von optisch aktivem Citronellal.
12. Verfahren nach Anspruch 1 bis 11 zur Herstellung von L-Isopulegol der Formel (X)
Figure imgf000020_0002
umfassend die Cyclisierung von D-Citronellal der Formel (Xl)
Figure imgf000021_0001
13. Verfahren zur Herstellung von racemischem oder optisch aktivem Menthol umfassend die Herstellung von von racemischem oder optisch aktivem Isopulegol gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 und Hydrierung der ethylenischen Doppelbindung des so hergestellten Isopulegols.
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