WO2006092433A1 - Diarylphenoxy-aluminium-verbindungen - Google Patents

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WO2006092433A1
WO2006092433A1 PCT/EP2006/060416 EP2006060416W WO2006092433A1 WO 2006092433 A1 WO2006092433 A1 WO 2006092433A1 EP 2006060416 W EP2006060416 W EP 2006060416W WO 2006092433 A1 WO2006092433 A1 WO 2006092433A1
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WO
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formula
isopulegol
group
radical
citronellal
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PCT/EP2006/060416
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English (en)
French (fr)
Inventor
Marko Friedrich
Klaus Ebel
Norbert Götz
Wolfgang Krause
Christian Zahm
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Basf Aktiengesellschaft
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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07F—ACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F5/00—Compounds containing elements of Groups 3 or 13 of the Periodic Table
    • C07F5/06—Aluminium compounds
    • C07F5/069—Aluminium compounds without C-aluminium linkages

Definitions

  • the present invention relates to diarylphenoxyaluminum compounds obtainable by reacting a bis (diarylphenol) ligand of the formula (I)
  • the invention moreover relates to the use of such diarylphenoxyaluminum compounds as catalysts.
  • the invention relates to a process for the preparation of isopulegol or diastereomer mixtures of isopulegol by cyclization of citronellal in the presence of diarylphenoxyaluminum compounds as catalysts.
  • 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 An important intermediate for the preparation of racemic and optically active menthol is 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.
  • Suitable catalysts for carrying out the abovementioned cyclization of citronellal to isopulegol were both heterogeneous catalysts such as SiO 2 , Al 2 O 3 ZSiO 2 -, SiO 2 / ZrO 2 -, SiO 2 / TiO 2 mixed catalysts, mordenites, Fajausite, Monmoril - lonite and zeolites - as well as homogeneous catalysts, such as sulfonic acids or Lewis acids, such as SnCl 4 , ZnCl 2 or ZnBr 2 described.
  • heterogeneous catalysts such as SiO 2 , Al 2 O 3 ZSiO 2 -, SiO 2 / ZrO 2 -, SiO 2 / TiO 2 mixed catalysts, mordenites, Fajausite, Monmoril - lonite and zeolites - as well as homogeneous catalysts, such as sulfonic acids or Lewis acids, such as SnCl 4 , ZnC
  • EP-A 1 225 163 describes the cyclization of citronellal to isopulegol in the presence of tris (2,6-diphenylphenol) aluminum catalysts.
  • Tris (2,6-diphenylphenol) aluminum is known from the literature and described as a catalyst for selective 1,4-functionalizations of ⁇ , ⁇ -unsaturated carbonyl compounds and for specific Claisen rearrangements, for example in Angew. Chem. Int. Ed. 2004, 43, 994.
  • JP 9-278817 A relates to olefin polymerization catalysts which are suitable as substitutes for aluminoxanes.
  • the catalysts comprise (a) a transition metal of Groups 4 to 6 of the Periodic Table of the Elements bonded to a cyclopentadienyl system or two bridged cyclopentadienyl systems, (b) an aluminum alkyl and (c) an aromatic compound containing at least two of the aromatic ring bound hydroxy groups.
  • diarylphenoxy-aluminum compounds obtainable by reacting a bis (diarylphenol) ligand of the formula (I)
  • Ar 1 , Ar 2 , Ar 3 , Ar 4 are the same or different and are each independently an aryl radical having 6 to 15 carbon atoms or a heteroaryl radical having 2 to 15 carbon atoms, each optionally containing 1 to 7 identical or different substituents selected from group of substituents C 1 - to C 6 -alkyl, C r to C 6 -perfluoroalkyl, C 1 - to C 6 -alkoxy, C 7 - to C 12 -aralkyl, halogen, -SiR 5a R 6a R 7a, substitution C 6 - to C 10 -aryl, -NR 8a R 9a , -SR 1 Oa, or unsubstituted or unsubstituted
  • NO 2 can carry mean
  • R 1 , R 2 , R 3 , R 4 are the same or different and each independently
  • a (1) represents a straight-chain or branched and / or cyclic hydrocarbon radical having 1 to 25 carbon atoms, which may be saturated or mono- or polyunsaturated and / or partially aromatic, and optionally one or more identical or different heteroatoms selected from the group of heteroatoms O, S and NR 11 and / or one or more identical or different functional groups selected from the group of functional Groups C (O), S (O) and S (O) 2 , and optionally one or more identical or different substituents selected from the group of the substituents C 1 - to C 6 alkyl, C r to C 6 - Perfluoroalkyl, C 1 to C 6 alkoxy, C 1 to C 10 acyloxy, C 7 to C 12 aralkyl, halogen, SiR 5c R 6c R 7c , substituted or unsubstituted C 6 to C 10 aryl , substituted or unsubstituted C 2 to C 10 hetaryl, -NR 8c R 9
  • C 12 acyl and C 1 - to Ci 0 - can carry carboxyl, or
  • (2) represents an aryl radical having 6 to 15 carbon atoms or a heteroaryl radical having 2 to 15 carbon atoms, which may each have 1 to 5 substituents selected from the group of the substituents C 1 to C 6 alkyl,
  • C 1 to C 6 perfluoroalkyl C 1 to C 6 alkoxy, C 7 to C 12 aralkyl, halogen, SiR 5d R 6d R 7d , substituted or unsubstituted C 6 to C 10 aryl, NR 8d R 9d , SR 1Od and NO 2 , or
  • R 5a , R 6a , R 7a , R 8a , R 9a , R 10a to R 5d , R 6d , R 7d , R 8d , R 9d , R 10d and R 11 to R 13 are each independently C 1 - to C 6 -alkyl, C 7 - to C 12 -
  • R 14 is a branched or unbranched alkyl radical having 1 to 5 carbon atoms and p is 0 or an integer from 1 to 3,
  • M means lithium, sodium or potassium.
  • the bis (diarylphenol) ligands of the formula (I) to be used for the preparation of the diarylphenoxyaluminum compounds according to the invention have two phenol systems which are in each case ortho to the phenolic hydroxy group by means of aromatics or heteroaromatics (Ar 1 to Ar 4 ) and are linked to one another via a structural element A and may optionally carry further substituents (R 1 to R 4 ).
  • the aromatic or heteroaromatic substituents Ar 1 to Ar 4 may be the same or different independently of one another.
  • the two substituents each bound to a phenol system Ar 1 and Ar 2 or Ar 3 and Ar 4 ) are the same in pairs.
  • all four substituents Ar 1 to Ar 4 are the same.
  • the abovementioned substituents Ar 1 to Ar 4 are aryl radicals having 6 to 15, preferably 6 to 10 carbon atoms or heteroaryl radicals having 2 to 15, preferably 3 to 10, carbon atoms in the aromatic ring system.
  • aryl radicals having 6 to 15 carbon atoms are: phenyl, naphtha, antracenyl, preferably phenyl and naphthyl.
  • the said heteroaryl radicals having 2 to 15 carbon atoms have 1 to about 6, generally 1 to 3, identical or different heteroatoms selected from the group of the heteroatoms O, S and N, on.
  • heteroaryl radicals may be mentioned as examples: 2-furyl, 3-furyl, 2-thienyl, 3-thienyl, 2-pyrrolyl, 3-pyrrolyl, 3-isoxazolyl, 4-isoxazolyl, 5-isoxazolyl, 3-isothiazolyl, 4- isothiazolyl, 5-isothiazolyl, 3-pyrazolyl, 4-pyrazolyl, 5-pyrazolyl, 2-oxazolyl, 4-oxazolyl, 5-oxazolyl, 2-thiazolyl, 4-thiazolyl, 5-thiazolyl, 2-imidazolyl, 4-imidazolyl, 4-imidazolyl, 1, 2,4-oxadiazol-3-yl, 1, 2,4-oxadiazol-5-yl, 1, 2,4-thiadiazol-3-yl, 1, 2,4-thiadiazol-5-yl, 1, 2,4-triazol-3-yl, 1, 3,4-oxadiazol-2-yl, 1, 3,4-thiadiazol-2
  • the aryl or heteroaryl radicals mentioned above for Ar 1 to Ar 4 can each independently be unsubstituted or carry from 1 to about 7, preferably 1 to 3, in particular 1 or 2, identical or different substituents which are selected from the group of the substituents : C 1 - to C 6 -alkyl, C 1 - to C 6 -perfluoroalkyl, C 1 - to C 6 - alkoxy, C 7 - to C 2 -aralkyl, halogen, -SiR 5a R 6a R 7a, substituted or unsubstituted C 6 - to C 10 -aryl 1 -NR 8a R 9a , -SR 10a , -NO 2 , wherein the radicals R 5a , R 6a , R 7a , R 8a , R 9a , R 10a and R 11 to R 13 are each independently of one another C 1 - to C 6 -alkyl, C 7 - to C 2 -aralkyl
  • C 1 -C 6 -alkyl such as methyl, ethyl, propyl, 1-methylethyl, butyl, 1-methyl-propyl, 2-methylpropyl, 1, 1-dimethylethyl, pentyl, cyclopentyl, 1-methylbutyl, 2-methylbutyl, 3 Methylbutyl, 2,2-dimethylpropyl, 1-ethylpropyl, hexyl, cyclohexyl, 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,
  • C 1 - to Ce-perfluoroalkyl such as trifluoromethyl, pentafluoroethyl, heptafluoropropyl, hepafluoroisporopyl, nonafluorobutyl;
  • C 1 - to C 6 -alkoxy such as methoxy, ethoxy, propoxy, 1-methylethoxy, butoxy, 1-methylpropoxy, 2-methylpropoxy and 1, 1-dimethylethoxy, pentoxy, 1-methylbutoxy, 2-methylbutoxy, 3-methoxylbutoxy , 1, 1-Dimethylpropoxy, 1, 2-dimethylpropoxy, 2,2-dimethylpropoxy, 1-ethylpropoxy, hexoxy, 1-methylpentoxy, 2-methylpentoxy, 3-methylpentoxy, 4-methylpentoxy, 1,1-dimethylbutoxy, 1,2 Dimethylbutoxy, 1,3-dimethylbutoxy, 2,2-dimethylbutoxy, 2,3-dimethylbutoxy, 3,3-dimethylbutoxy, 1-ethylbutoxy, 2-ethylbutoxy, 1, 1,2-trimethylpropoxy, 1,2,2-trimethylpropoxy , 1-ethyl-1-methylpropoxy and 1-ethyl-2-methylpropoxy;
  • C 7 to C 12 aralkyl such as benzyl, 1-phenylethyl, 2-phenylethyl;
  • acyloxy such as acetyloxy, propionyloxy
  • C 1 - to C 10 - carboxyl such as methoxycarbonyl, ethoxycarbonyl, propyloxycarbonyl, isopropyloxycarbonyl;
  • acyl such as formyl, acetyl, propionyl.
  • substituted or unsubstituted C 6 - to C 10 -aryl are to be understood as meaning above-mentioned aryl radicals which have one or more, generally from 1 to about 3, identical or different substituents, where the substituents are selected, for example, from those as described above substituents C 1 - to C 6 -alkyl, C 1 - to C 6 -perfluoroalkyl, C 1 - to C 6 -alkoxy, C 7 - to C 12 -aralkyl, halogen, SiIyI, dialkylamino and nitro can be selected below ,
  • halogen is to be understood as meaning fluorine, chlorine, bromine and iodine, preferably fluorine and chlorine.
  • the substituents -SiR 5a R 6a R 7a to -SiR 5d R 6d R 7d are each silyl substituents having in each case independently three identical or different radicals which are selected from the radicals C 1 to C 6 - to understand alkyl, C 7 - to C 12 aralkyl and substituted or unsubstituted C 6 - to C 10 aryl.
  • the silyl substituents trimethylsilyl, triethylsilyl, tert-butyldimethylsilyl and tert-butyldiphenylsilyl.
  • substituents -NR 8a R 9a to -NR 8d R 9d in the context of the present invention in each case amino substituents, each independently two identical or different, preferably two identical radicals carry, which are selected from the above-described radicals C 1 - to C 6 -alkyl, C 7 - to C 12 -aralkyl and / or substituted or unsubstituted C 6 - to C 10 -aryl.
  • amino substituents dimethylamino, diethylamino, dibenzylamino, diallylamino, diisopropylamino.
  • radicals R 8a and R 9a to R 8d and R 9d each may together form in the present invention independently of one another, also a cyclic rule hydrocarbon radical having 2 to 8 carbon atoms, the selected one or more identical or different hetero atoms from the group O, S,
  • NR 11a may have.
  • the radical R 11 can in this case as described above C 1 - to C 6 -alkyl, C 7 - to C 2 -aralkyl and / or substituted or unsubstituted C 6 - to C 10 - aryl.
  • Examples of these cyclic substituents R 8a and R 9a to R 8d and R 9d are as follows: piperidinyl, morpholinyl, N-methylpiperazinyl, N-benzyl-piperazinyl.
  • the radical R 10a is C 1 - to C 6 -alkyl as defined above, C 7 - to C 12 -aralkyl and / or substituted or unsubstituted C 6 - to C 10 -aryl, preferably methyl , Ethyl, isopropyl, phenyl, benzyl.
  • Ar 1 , Ar 2 , Ar 3 , Ar 4 in the context of the present invention are exemplified: phenyl, A-methylphenyl, 2,4,6-trimethylphenyl, naphthyl, 2-fluorophenyl, 4-fluorophenyl , A-chlorophenyl, 4-bromophenyl, 3-fluorophenyl, 3-chlorophenyl, 3,5-difluorophenyl, 3,5-dichlorophenyl, 2,3,6-trichlorophenyl, 2,4,6-trichlorophenyl, 2-methylphenyl, A -
  • the radicals Ar 1 , Ar 2 , Ar 3 , Ar 4 are the same and are preferably A-fluorophenyl, 4-chlorophenyl, 3-chlorophenyl, 3,5-dichlorophenyl, 3-trifluoromethylphenyl, 4-trifluoromethylphenyl, in particular preferably phenyl.
  • the substituents R 1 , R 2 , R 3 , R 4 corresponding to the respective phenolic hydroxyl groups may be the same or different, preferably the same, and in each case independently of one another hydrogen and / or C 1 to C 6 mentioned above Alkyl, C 1 to C 6 perfluoroalkyl, C 1 to C 6 alkoxy, C 7 to C 12 aralkyl, halogen, SiR 5b R 6b , R 7b , substituted or unsubstituted C 6 to C 10 -Aryl, - NR 8b R 9b , -SR 10b and / or -NO 2 mean.
  • radicals R 1 , R 2 , R 3 , R 4 are: methyl, ethyl, isopropyl, halogen, in particular fluorine and / or chlorine, trifluoromethyl, phenyl, methoxy, nitro.
  • the radicals R 1 , R 2 , R 3 , R 4 are the same and are particularly preferably hydrogen.
  • the radicals R 1 or R 2 and / or R 3 or R 4 may together with the structural element A also form a cyclic aromatic or non-aromatic cycle.
  • the bis (diarylphenol) ligands of the formula (I) to be used according to the invention have a tricyclic skeleton, for example an anthracene skeleton of the formula (X) or basic skeletons of the type (XI):
  • the structural element A in formula (I) may be a straight-chain or branched and / or cyclic hydrocarbon radical having 1 to 25 carbon atoms, which may be saturated or mono- or polyunsaturated, usually 1 to about 6-fold unsaturated and / or partially aromatic can be.
  • the hydrocarbon radicals mentioned may optionally contain one or more, usually 1 to 3, identical or different heteroatoms selected from the group of the heteroatoms O, S and NR 11 and / or one or more identical or different functional groups selected from the group of functional groups C (O), S (O) and S (O) 2 , and optionally one or more identical or different substituents selected from the group of the substituents C 1 - to C 6 -alkyl, C 1 - to Ce- Perfluoroalkyl, C 1 to C 6 alkoxy, C 1 to C 10 acyloxy, C 7 to C 12 aralkyl, halogen, SiR 5c R 6c R 7c , substituted or unsubstituted C 6 to C 10 aryl , substituted or unsubstituted C 2 - to C O hetaryl, -NR 8c R 9c, -SR 1Oc, -NO 2, C r to C 12 acyl, and C 1 - to C 10 - carboxylic
  • the structural element A in formula (I) preferably represents a straight-chain or branched and / or cyclic hydrocarbon radical having 1 to 25, preferably 1 to 15, and particularly preferably 1 to 10, carbon atoms which is saturated or one to three may be unsaturated and / or partially aromatic.
  • the preferred hydrocarbon radicals may optionally have one or more, usually 1 to 3, identical or different heteroatoms selected from the group of heteroatoms O, S and NR 11 and / or one or more C (O) groups and optionally one or more identical or different substituents selected from the group of the substituents C 1 - to C 6 -alkyl, C 1 - to C 6 -perfluoroalkyl, C 1 - to C 6 -alkoxy, C 1 - to C 10 -acyloxy, C 7 - to C 12 aralkyl, halogen, substituted or unsubstituted C 6 - to C 10 aryl, -NO 2 , C r to C 12 acyl and C 1 - to C 10 - carry carboxyl.
  • the illustrated structural elements 1 to 44 can each carry the substituents as described above and optionally have further, usually 1 or 2 ethylenic double bonds.
  • the structural element A can also be an aryl radical having 6 to 15, preferably 6 to 10 carbon atoms, especially a phenylene, naphthylene or Anthracenylenrest or stand for a heteroaryl radical as defined above having 2 to 15, preferably 3 to 10 carbon atoms.
  • aryl or heteroaryl radicals may optionally carry in each case 1 to 5 substituents which are selected from the group of the substituents C 1 - to C 6 -alkyl, C 1 - to C 6 -perfluoroalkyl, C 1 - to C as described above 6 -alkoxy, C 7 - to C 12 -aralkyl, halogen, -SiR 5d R 6d , R 7d , substituted or unsubstituted C 6 - to C 10 -aryl, -NR 8d R 9d , SR 10d and NO 2 .
  • the structural element A can also be a functional group or a heteroatom which are selected from the group -O-, -S-, -N (R 11 ) -, -S (O) -, - C (O) -, -S (O) 2 -, -P (R 11 ) -, - (R 11 ) P (O) -, -OP (O) O-, -OP (O) 2 O- and -Si (R 12 ) (R 13 ) -, where the radicals R 11 , R 12 , R 13 are each independently of one another for C 1 - to C 6 -alkyl as described above, C 7 - to C 12 -aralkyl and / or substituted or unsubstituted C 6 - to C 10 -aryl.
  • the structural element A is preferably -O-, -S-, -S (O) -, S (O) 2 - or -Si (
  • diarylphenoxyaluminum compounds in the context of the present invention are those obtainable by reacting bis (diarylphenol) ligands of the formula (Ia)
  • the ligands of the formula (Ia) likewise have two phenol systems which are each substituted in both ortho positions to the phenolic hydroxy group by aromatics or heteroaromatics (Ar 1 to Ar 4 ) and are linked to one another via a structural element A and optionally further substituents (R 1 to R 4 ) may carry, wherein the structural element A is linked in each case in the para position to the phenolic hydroxyl group with the two phenol systems.
  • the radicals Ar 1 , Ar 2 , Ar 3 , Ar 4 , the radicals R 1 , R 2 , R 3 , R 4 and the structural element A have the same meanings as mentioned above for formula (I).
  • Particularly preferred ligands according to the invention are those in which the aryl radicals Ar 1 , Ar 2 , Ar 3 and Ar 4 are identical and have the preferred meanings given above for formula (I).
  • Particularly preferred aryl radicals Ar 1 to Ar 4 are phenyl, naphthyl, 4-fluorophenyl, 4-chlorophenyl, 3-chlorophenyl, 3,5-dichlorophenyl, 4-methylphenyl, 3-trifluoromethylphenyl, 4-trifluoromethylphenyl, very particularly preferably phenyl.
  • the radicals R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are identical or different, preferably identical, and are preferably hydrogen, halogen, in particular fluorine or chlorine, methyl, trifluoromethyl, isopropyl, tert-butyl, phenyl, nitro.
  • Structural element A in formula (Ia) has the meanings given above for formula (I).
  • Preferred structural elements A in formula (Ia) are in particular also the structural elements 1 to 44, which may be substituted in the manner mentioned.
  • Particularly preferred ligands are those of the formulas (Ia 1 ) to (Ia 3 ), where the stated radicals Ar 1 to Ar 4 , R 1 to R 4 and R 15 to R 18 preferably have the meanings given in the table as examples:
  • Ph means a phenyl group
  • C (O) means a carbonyl group as in the whole of the present invention.
  • the radicals R 15 , R 16 and R 17 can independently of one another be as defined above for C 1 - to C 6 -alkyl, C 1 - to C 10 -alkyl, C 1 - to C 10 -carboxyl or C 6 - to C 10 -Aryl, where said radicals can carry one or more identical or different halogen and / or NO 2 substituents and wherein the radicals R 16 and R 17 together can also form a cyclic structural element, preferably an alkylene bridge.
  • the bis (diarylphenol) ligands of the formulas (I) or (Ia) which can be used to prepare the diarylphenoxyaluminum compounds according to the invention can be easily prepared by methods known per se to the person skilled in the art.
  • Compounds of the structural type (la-i) are obtained, for example, by reacting the corresponding bis-ortho-arylphenols with an aldehyde R 15 CHO in the presence of a Lewis acid, for example AICI 3 , as described, inter alia, by ZY Wang, AS Hay in Synthesis 1989, 471-472 or in US 3,739,035.
  • Ligands of the structural type (Ia 2 ) are accessible, for example, by reacting the corresponding bis-ortho-arylphenols with a suitable ketone of the formula R 16 C (O) R 17 , as described, for example, in US Pat. No. 3,739,035.
  • Ligands of the structural type (Ia 3 ) are accessible, for example, by Friedel-Crafts acylation of the corresponding phenols or O-protected phenols with dicarboxylic acid chlorides, as described, for example, by FF Mathematicse et al. in J. Am. Chem. Soc. 1938, 60, 2283-2285; CH 350461 or G. Maier et al. in Chem. Ber.
  • ligands of the structural type (Ia 3 ) is also the Friedel-Crafts alkylation of the corresponding phenols with tertiary diols, as described for example in DE-A 25 34 558 or with dihalides, such as J. Zavada, in Collect. Czech. Chem. Com mun, 1976, 41, 1777-1790.
  • diarylphenoxyaluminum compounds according to the invention are obtained, for example, by reacting the above-described bis (diarylphenol) ligands of the formulas (I) or (Ia) with an aluminum compound of the formula (II)
  • R 14 TOr is a branched or unbranched alkyl radical having 1 to 5 carbon atoms, such as, for example, methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, isobutyl, pentyl, isopentyl or neopentyl.
  • the index p stands for 0 or an integer from 1 to 3.
  • the index p is 1 or 0, particularly preferably 0.
  • Preferred compounds of the formula (II) are, for example, trimethylaluminum, triethylaluminum, diisobutylaluminum hydride, particularly preferably trimethylaluminum and triethylaluminum.
  • diarylphenoxyaluminum compounds according to the invention are also obtained by reacting the bis (diarylphenol) ligands of the formulas (I) or (Ia) described above with an aluminum compound of the formula (III)
  • the reaction is advantageously carried out such that one of the bis (diarylphenol) ligands of the formulas (I) or (Ia) as described above is brought into contact with a compound of the formula (II) or (III).
  • the reaction is carried out in an inert organic solvent such as toluene, cyclohexane, dichloromethane, xylene, ethylbenzene, chlorobenzene, tetrahydrofuran, diethyl ether, methyl tert-butyl ether, ethyl acetate, pentane, hexane, dichloroethane, dimethylformamide (DMF), dimethyl sulfoxide (DMSO ) and the like, the use of predried or anhydrous solvents being regarded as particularly advantageous.
  • the reaction takes place at temperatures in the range of about -100 0 C to about 100 0 C, preferably at about -50 0 C to about 50 ° C
  • any aluminum atom can govern with 1 to 3 phenolic hydroxy groups. Due to the steric properties or requirements of the bis (diarylphenol) ligands of the formulas (I) or (Ia) used, higher molecular weight structures such as linear structures or networks can be formed.
  • the molar ratio of the bis (diarylphenol) ligands of the formulas (I) or (Ia) used to the compounds of the formula (II) and / or (III) used is chosen such that the amount of unreacted compounds of the formula (II) Formulas (II) and / or (III) is as low as possible.
  • the said ratio is chosen such that after contacting the bis (diarylphenol) ligands of the formulas (I) or (Ia) with the compound or compounds (II) and (III) no unreacted compound of the formula (II) and / or (III).
  • a suitable organic solvent for example toluene
  • reaction between the ligands of the formula (I) or (Ia) used and the aluminum compounds of the formulas (II) and / or (III) is generally rapid and is usually, depending on the chosen reaction conditions, after about 10 min until about 2 h, often completed after about 1 h.
  • reaction-inert reactants it may be advantageous to increase the temperature of the reaction mixture for a short time.
  • the concentrations and the reaction temperatures the diarylphenoxyaluminum compounds according to the invention are obtained in the form of a solid, a suspension or a solution in the solvent or solvent mixture used.
  • the diarylphenoxyaluminum compounds of the invention thus obtained can be further used in the respectively obtained form or separated off and freed from the solvents used.
  • the isolation can be carried out by methods known to those skilled in the art and appearing to be advantageous.
  • the isolation, storage or further treatment of the diarylphenoxyaluminum compounds according to the invention is preferably carried out with substantial exclusion of oxygen and moisture.
  • the diarylphenoxyaluminum compounds according to the invention are particularly suitable as catalysts for carrying out chemical reactions, especially of reactions or reactions of organic compounds.
  • a further aspect of the present invention accordingly relates to the use of the diarylphenoxyaluminum of the invention obtainable by reacting the bis (diarylphenol) ligands of the formulas (I) or (Ia) with the compounds of the formula (II) and / or (III) - Compounds as catalysts.
  • the diarylphenoxyaluminum compounds according to the invention are particularly suitable as catalysts for carrying out reactions which can be catalyzed by acids or Lewis acids.
  • reaction types are given for this: rearrangement, isomerization, cyclization, eliminations, deacomatating nucleophilic functionalization of aromatic carbonyl compounds, conjugate addition to ⁇ , ⁇ -unsaturated carbonyl compounds, Diels-Alder reactions.
  • the reactions mentioned are advantageously carried out under as dry, aprotic conditions and with as much as possible exclusion of oxygen.
  • the diarylphenoxyaluminum compounds used can be at least partially isolated from the reaction mixture by customary separation processes (for example by filtration, centrifugation) and subsequently reused.
  • the bis (diarylphenol) ligands of the formulas (I) or (Ia) can also easily be recovered from the crude or already worked-up reaction mixture, if appropriate also after removal of reaction products or by-products, since they generally have advantageous physical properties such as having a good crystallizability.
  • diarylphenoxyaluminum compounds according to the invention are particularly suitable as catalysts for carrying out intramolecular reactions, in particular for carrying out cyclization reactions.
  • diarylphenoxyaluminum compounds according to the invention as catalysts for the cyclization of racemic or nonracemic citronellal to racemic or nonracemic isopulegol.
  • the diarylphenoxyaluminum compounds which are obtainable by reacting bis (diarylphenol) ligands of the formulas (Ia) with an aluminum compound of the formula (II) and / or (III) are preferred.
  • diarylphenoxyaluminum compounds obtainable by reacting bis (diarylphenol) ligands of the formulas (Ia 1 ) to (Ia 3 ) as catalysts for the cyclization of citronellal to isopulegol.
  • the present invention accordingly also relates to a process for the preparation of isopulegol of the formula (IV)
  • Ar 1 , Ar 2 , Ar 3 , Ar 4 , R 1 , R 2 , R 3 , R 4 and A have the meanings given above for formula (I)
  • R 14 is a branched or unbranched alkyl radical having 1 to 5 carbon atoms and
  • p is 0 or an integer from 1 to 3
  • M means lithium, sodium or potassium.
  • the process according to the invention is particularly preferably suitable for preparing L - (-) - isopulene geol by cyclization of D - (+) - citronellal.
  • Preferred catalysts in the process according to the invention are those obtainable by reacting bis (diarylphenol) ligands of the formula (Ia)
  • the diarylphenoxyaluminum compounds according to the invention are obtained by reaction with an aluminum compound of the formula (II) and / or (III), preferably with an aluminum compound of the formula (II).
  • a solution of the selected ligand of the formulas (I) or (Ia) in toluene is prepared and then, advantageously with stirring, the selected aluminum compound of the formula (II) and / or (III), preferably trimethyl or triethylaluminum in toluene solution.
  • citronellal As a starting material for carrying out the cyclization process according to the invention is citronellal, which may be prepared by any method. Citronellal is preferably used which has a purity of from about 90 to about 99.9% by weight, particularly preferably from about 95 to about 99.9% by weight.
  • the addition of the citronellal to be cyclized advantageously carried out at temperatures ranging from about - 40 0 C to about 40 ° C, preferably in the range of about -20 ° C to about 20 ° C.
  • the prepared solution of Diarylpheno- according to the invention is advantageously cooled xy-aluminum compound at a temperature in the range, for example to a temperature in the range of -10 ° C to 10 0 C and pre-cooled citronellal or a pre-cooled solution of citronellal added.
  • the addition of the citronellal or the solution thereof 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. It is preferable to use the citronellal to be cyclized as such, i. without further addition of solvents.
  • the total amount of solvent for catalyst preparation and for carrying out the cyclization reaction) is advantageously selected such that the volume ratio of citronellal to solvent to be converted is from about 2: 1 to about 1:20, preferably from about 1: 5: 1 to about 1: 10.
  • the amount ratio between the citronellal to be reacted and the amount of diarylphenoxyaluminum compound of the invention used is determined by the amount of the compounds of the formula (I) or (Ia) and of the formula (II) and / or (III) used for the preparation thereof So determined by the ratio of ligand used to aluminum compound of formula (H) and / or (III).
  • the amount of citronellal to be converted to the amount of aluminum compound of the formula (II) and / or (III) used is chosen such that the molar ratio is about 5: 1 to about 1000: 1, preferably about 10: 1 to about 500: 1, more preferably about 50: 1 to about 200: 1.
  • the ratio between the ligand of the formula (I) or (Ia) used and the aluminum compound of the formula (II) and / or (III) used can be varied in the limits mentioned above for the preparation of the diarylphenoxyaluminum compound according to the invention become.
  • the cyclization of citronalal to isopulegol according to the invention is usually rapid depending on the choice of reactants and reaction conditions and is usually completed after about 0.5 to about 10 h, often after about 5 h.
  • the progress of the reaction can be easily followed by methods known per se to the person skilled in the art, for example by chromatographic, especially gas chromatographic methods or else HPLC methods.
  • the cyclization of citronellal to isopulegol is carried out in the presence of an acid, preferably an organic acid.
  • an acid preferably an organic acid.
  • organic acids acetic acid, propionic acid, benzoic acid, toluenesulfonic acid, methanesulfonic acid, preferably acetic acid.
  • the acids mentioned are advantageously used in an amount of from about 0.5 to about 10% by weight, based on the amount of citronellal to be converted.
  • they are used together with the citronellal, e.g. added in the form of a mixture to the reaction mixture.
  • the process according to the invention for preparing isopulegol is carried out by cyclization of citronellal in Have at least one compound selected from the group of carboxylic acid 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. As described below, the use of said compounds generally succeeds in largely suppressing the formation of the unwanted by-product of the formula (XII).
  • the cyclization process according to the invention is carried out in the presence of a carboxylic acid anhydride of the formula (VI)
  • radicals R 20 and R 20 'are identical or different, preferably identical, may be and are 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 can each have one or more, usually 1 to about 3, identical or different substituents selected from the group OR 10e , SR 10f NR 8e R 9e and halogen and where R 20 and R 20 may also together form a 5- to 8-membered ring which may have one or more ethylenic double bonds and one or more identical or different heteroatoms selected from the group consisting of O, S and NR 11b and wherein R 10e , R 10f , R 8e , R 9e and R 11b may have the meanings given above for R 11 .
  • the cyclization process according to the invention is carried out in the presence of an aldehyde of the formula (VII)
  • the radical R 21 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 10e , SR 10f may have NR 8e R 9e and halogen, wherein R 1Oe , R 10f , R 8e and R 9e may have the meanings given above for R 11 .
  • the cyclization process according to the invention is carried out in the presence of a ketone of the formula (VIII)
  • radicals R 22 and R 23 may be the same or different in each case and are 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 or a C 1 - to C 6 alkoxycarbonyl radical, where the radicals mentioned may each have one or more, preferably 1 to 3, identical or different substituents selected from the group OR 10e , SR 10f NR 8e R 9e and halogen, and where R 22 and R 23 may also together form a 5- to 8-membered ring which may have one or more ethylenic double bonds and one or more identical or different heteroatoms selected from the group O, S, NR 11b and wherein R 1 Oe , R 1Of , R 8e , R 9e and R 11b may have the meanings given above for R 11 .
  • radicals R 24 , R 25 , R 26 and R 27 independently of one another may be identical or different and have 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 each have one or more, preferably 1 to 3, identical or different substituents selected from the group consisting of oxo, OR 10e , SR 1Of NR 8e R 9e and halogen and wherein R 25 and R 26 may together also form a 5- to 8-membered ring having one or more ethylenic double bonds and one or more, usually 1 or 2, identical or different heteroatoms selected from the group O, S, NR 11b and wherein R 10e , R 10f , R 8e , R 9e and R 11b may have the meanings given above for R 11 .
  • 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 C 6 - to C 10 - Aryl radicals can be given by way of example the meanings given above.
  • C 1 - to C 6 -Alkoxycarbonylrest methoxycarbonyl, ethoxycarbonyl, propoxycarbonyl and isopropoxycarbonyl, preferably methoxycarbonyl and ethoxycarbonyl.
  • the cyclization process according to the invention is carried out in the presence of a carboxylic anhydride of the formula (VI), where the radicals R 20 and R 20 'are identical and a branched or unbranched C 1 - to C 12 -alkyl radical or C 7 - bis C 12 -Aralkylrest or a C 6 - to C 10 - aryl radical, and wherein R 20 and R 20 together can also form a 5- to 8-membered ring having one or more ethylenic double bonds and one or more identical or different heteroatoms selected from the group OR 10e , SR can have 1Of , NR 11b and R 1Oe , R 10f and R 11b independently of one another can have the meanings given above for R 11 .
  • a carboxylic anhydride of the formula (VI) where the radicals R 20 and R 20 'are identical and a branched or unbranched C 1 - to C 12 -alkyl radical or C 7 - bis C
  • carboxylic acid anhydrides in which the radicals R 20 and R 20 'are identical and denote a branched or unbranched C r to C 12 -alkyl radical or a C 6 - to C 10 -aryl radical.
  • carboxylic anhydrides which are particularly preferably used according to the invention are: acetic acid anhydride, propionic aldehyde, pivalic anhydride and benzoic anhydride.
  • Acetaldehyde, propionaldehyde and chloral may also be mentioned as examples of aldehydes of the formula (VII) which are likewise preferably usable according to the invention.
  • a ketone of the formula (VIII) it is advantageous to use those with an activated, i. electron-poor carbonyl function.
  • ketones which are particularly suitable for use in the process according to the invention: 1,1,1-trifluoroacetone, 1,1,1-trifluoroacetophenone, hexafluoroacetone, methyl pyruvate and ethyl pyruvate.
  • Examples of preferred vinyl ethers of the formula (IX) which can likewise be used according to the invention are methyl vinyl ethers, ethyl vinyl ethers, isobutyl vinyl ethers and 3,4-dihydro-2H-pyran.
  • the mentioned classes of compounds can likewise be used with good success in the context of this preferred embodiment of the method according to the invention. With regard to practical aspects such as, for example, a higher reaction rate, the use of aldehydes and / or electron-deficient ketones has proven to be advantageous.
  • the amount of carboxylic anhydride, aldehyde, ketone and / or vinyl ether to be used according to the invention can be varied within wide limits and depends on the nature of the substance used and the degree of purity or the presence of impurities not yet further identified.
  • the compounds mentioned or mixtures thereof are usually used in an amount of from 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.
  • reaction procedure for example the design of reactors or the order of addition of individual reactants, does not make any special demands, as long as a reaction is ensured with substantial exclusion of oxygen and water.
  • the procedure is advantageously such that initially a solution of the diarylphenoxyaluminum compound to be used according to the invention in a suitable solvent as described above is provided. According to the invention, this solution is then preferably added to a mixture of the racemic or nonracemic citronellal to be cyclized with the selected carboxylic anhydride, the aldehyde, the activated ketone and / or the vinyl ether.
  • the solution of the diarylphenoxyaluminum compound to be used according to the invention firstly with the respectively selected carboxylic acid anhydride, the aldehyde, the ketone and / or the vinyl ether and then add thereto the citronellal to be cyclized.
  • citronellal It has proven to be advantageous to meter in the citronellal or the mixture of citronellal with the selected compound over a period of about 30 minutes to about 6 hours, preferably within about 2 hours to about 4 hours, to the catalyst solution or the reaction mixture.
  • the 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 selected ligand of the formulas (I) or (Ia) in toluene is first prepared and then, expediently with stirring, the selected aluminum compound of the formula (II) and / or (III), preferably tri- methyl or triethylaluminum in toluene solution.
  • the addition of the citronellal or the mixture of citronellal to be cyclized with the selected carboxylic acid anhydride, aldehyde, activated ketone and / or the vinyl ether takes place in the context of this embodiment advantageously at temperatures in the range of about -40 ° C to about 40 ° C, preferably in the range of about -20 0 C to about 20 0 C.
  • the diarylphenoxyaluminum compound of the invention is advantageously, the prepared solution or suspension to a temperature in this range, For example, cooled 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 citronellals and the selected further compound can be carried out by either adding the entire amount of citronellal at once or adding it in portions or continuously to the prepared catalyst solution.
  • Suitable solvents are in turn preferably the abovementioned solvents, in particular toluene. It is preferable to use the citronellal to be cyclized in the form of a mixture with the selected carboxylic acid anhydride, aldehyde, activated ketone and / or vinyl ether without further addition of solvents.
  • the total amount of solvent is advantageously chosen such 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.
  • the deactivated portion of the catalyst can be separated together with the remaining reaction mixture.
  • the retained, still active part of the catalyst can be supplemented with fresh catalyst and reused without significant loss of activity, preferably in the context of a further cyclization reaction according to the invention from citronellal to isopulegol.
  • the amount of catalyst used can be chosen so that the entire catalyst complex used in the course or after completion of the cyclization reaction according to the invention is deactivated and thus soluble, as can be seen at a clear reaction mixture. It is advantageously noticeable that in this case, due to the ligand exchange processes described above, the bis (diarylphenoxy) ligand of the formula (I) used in each case is liberated without hydrolysis to be carried out separately.
  • a suitable, inert high-boiling solvent ie preferably a solvent having a boiling point higher than isopulegol, such as 1-methylnaphthalene, 1-decanol, tridecane, 1, 2-propylene carbonate, diethylene glycol dibutyl ether, tetraethylene glycol dimethyl ether and dibenzyl ether, before Distillation is obtained in Destilltionssumpf a solution of the free ligand in the hot, each used high boilers. By simply cooling, the ligand can be crystallized from this hot solution and recovered by filtration in high purity.
  • a suitable, inert high-boiling solvent ie preferably a solvent having a boiling point higher than isopulegol, such as 1-methylnaphthalene, 1-decanol, tridecane, 1, 2-propylene carbonate, diethylene glycol dibutyl ether, tetraethylene glycol dimethyl ether and dibenzyl ether, before Distillation is obtained
  • the thus recovered bis (diarylphenoxy) ligand can, usually without further purification steps, be reacted in the context of a new batch with the corresponding aluminum compounds of the formulas (II) or (III) to the reactive catalyst complex, in such a restored catalyst complexes or no there is no appreciable weakening of the reactivity.
  • further amounts of isopulegol and the respectively used bis (diarylphenoxy) ligand can be obtained from the mother liquor obtained as the residue of the above-described mother liquor after hydrolysis.
  • the cyclization process according to the invention from citronellal to isopulegol accordingly comprises the following steps:
  • step a) distillative removal of the optionally used solvent and optionally used further compound (ie the carboxylic anhydride, aldehydes, ketones and / or vinyl ethers) from the product mixture obtained according to the process described above, b) addition of a high-boiling solvent to that in step a c) distillative separation of the isopulegol from the mixture obtained in step b) and d) cooling of the distillation bottoms obtained in step c) to crystallize the bis (diarylphenol) ligand of the formula (I) used.
  • optionally used solvent and optionally used further compound ie the carboxylic anhydride, aldehydes, ketones and / or vinyl ethers
  • the cyclization reaction according to the invention can also be terminated in the customary manner, for example by adding an aqueous reagent, for example an aqueous liquor such as, for example, sodium or potassium hydroxide or else by adding water.
  • an aqueous reagent for example an aqueous liquor such as, for example, sodium or potassium hydroxide or else by adding water.
  • the workup or isolation can then be carried out in a manner known to the person skilled in the art.
  • the optionally used additive ie the carboxylic acid anhydride used, ketone or the aldehyde or vinyl ether used can, depending on its physical properties (eg the boiling point), for example, by distillation from the reacted mixture largely and to the extent that it is not optionally reacted itself, be recovered.
  • isopulegol is usually obtained in the form of a mixture of diastereomeric forms of isopulegol: isopulegol of the formula (XIII), neo-isopulegol of the formula (XIV), neo-iso-isopulegol of the formula (XV) and iso-isopulegol Formula (XVI).
  • a diastereomeric mixture of isopulegol which is at least about 85%, preferably at least about 90% and more preferably at least about 95% and most preferably at least about 98% from the Main diastereomeric isolpulegol of the formula (XII) or of the formula (IVa) itself.
  • the process according to the invention is, as already mentioned, equally suitable for the cyclization of racemic as well as non-racemic, ie. optically active citronellal to racemic and non-racemic isopulegol.
  • the process according to the invention is used to prepare L - (-) - isopulengeol by cyclization of D - (+) - citronellal.
  • racemic or non-racemic isopulegol prepared in this way 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 obtained by methods of hydrogenation known per se to the person skilled in the art, in particular catalytic hydrogenation on suitable transition metal catalysts 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. 1981, 24, Otsuka et al., Synthesis 1991, 665 or in EP 1 053 974 A, can be obtained from isopulegol. With a suitable choice of the reaction conditions, the relative or absolute configuration of the isopulegol used remains largely, in many cases completely preserved.
  • the present invention therefore also relates to a process for the preparation of racemic or non-racemic menthol starting from racemic or non-racemic isopulegol prepared by the process described above and subsequent hydrogenation of its ethylenic double bond.
  • 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.
  • Example 1 Cyclization of citronella to isopulegol in the presence of a catalyst prepared from the ligand la r 1 and in the presence of acetic anhydride
  • the cyclization reaction gave isopulegol with a selectivity of 90% based on all isopulegol isomers.
  • the diastereoselectivity (neo-isopulegol: isopulegol: neoiso-isopulegol: iso-isopulegol) was 0.4: 99.4: 0.2: 0.0.
  • Example 1 was repeated using the ligand Ia r 4 (on a larger scale) under otherwise unchanged conditions. The results are summarized in Table 5.
  • the diastereomer ratio (neo-isopulegol: isopulegol: neoiso-isopulegol: iso-isopulegol) was 1.6: 96.7: 1.2: 0.4.
  • the catalyst suspension was cooled to 0 0 C and it was a mixture of 10.2 g (65.8 mmol) of -15 0 C cold citronellal and 0.1 g (1 wt .-%, based on. Citronellal) of acetic anhydride added over a period of 6 h.
  • the reaction mixture was stirred for an additional 18 h at 0 0 C, and were taken at regular intervals and samples hydrolyzed with 8% NaOH.
  • the aluminum contained precipitated out as hydroxide and initially a suspension was obtained. After some time, two clear phases emerged. The organic phase was analyzed by gas chromatography. The results are summarized in Table 7:
  • the diastereomer ratio (neo-isopulegol: isopulegol: neoiso-isopulegol: iso-isopulegol) was 0.8: 98.5: 0.4: 0.3.
  • Example 5 Cyclization of citronellal in the presence of a catalyst prepared from the ligand Ia 2 -3 and in the presence of acetic anhydride with subsequent work-up and recovery of the ligand
  • Examples 6-13 Cyclization of citronellal using various carbonyl compounds as additives in the cyclization using the ligand la 2 -3
  • the diastereomer ratio (neo-isopulegol: isopulegol: neoiso-isopulegol: iso-isopulegol) was 0.4: 99.0: 0.5: 0.1.
  • Example 7 Addition of acetaldehyde The experiment was repeated as in Example 6, except that the citronellal before addition 0.4 wt .-% acetaldehyde were added. The results are summarized in Table 9:
  • the diastereomer ratio (neo-isopulegol: isopulegol: neoiso-isopulegol: iso-isopulegol) was 0.4: 99.1: 0.5: 0.0.
  • the diastereomer ratio (neo-isopulegol: isopulegol: neoiso-isopulegol: iso-isopulegol) was 0.5: 99.3: 0.2: 0.0.
  • the diastereomer ratio (neo-isopulegol: isopulegol: neoiso-isopulegol: iso-isopulegol) was 0.8: 98.9: 0.3: 0.0.
  • the diastereomer ratio (neo-isopulegol: isopulegol: neoiso-isopulegol: iso-isopulegol) was 0.5: 99.5: 0.0: 0.0.
  • the diastereomer ratio (neo-isopulegol: isopulegol: neoiso-isopulegol: iso-isopulegol) was 0.5: 99.0: 0.3: 0.2.
  • Example 15 Method for recovering the ligand la 2 -3:
  • Toluene was added at room temperature 14 ml (26.4 mmol, 1 mol% based. Citronellal) of a 0.66 M solution of triethylaluminum in toluene. The solution was stirred for 1 h at 25 0 C, after a few minutes to obtain a gel-like suspension of the catalyst. The catalyst suspension was cooled to 0 0 C and it was a mixture of 406 g (2.64 mol) and 4.06 g (1 mol% based on citronellal) trifluoroacetone at - 15 0 C and cooled over a period of 3 h added. The mixture was stirred for a further 4 h at 0 0 C, whereby a clear solution was formed.
  • the toluene was distilled off via a 15 cm Vigreux column.
  • To the clear solution was added 80 g of 1-methylnaphthalene as high boilers, and distilled at 10 mbar a total of 364 g of isopulegol. This corresponds to a yield of 87%.
  • White crystals crystallized from the sump on cooling. Filtration gave a total of 20.0 g of a white solid, which could be identified by analysis as ligands Ia 2 -3, contaminated with about 5% 1-methylnaphthalene. Thus, 81% of the ligand la 2 -3 could be recovered by simple crystallization.
  • Example 16 Cyclization of citronellal with a catalyst from ligand 45 with triethylaluminum in the presence of acetic acid with partial conversion

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft Diarylphenoxy-Aluminium-Verbindungen, die erhältlich sind durch Umsetzung eines Bis(diarylphenol)-Liganden der Formel (I) mit einer Alkylaluminiumverbindung und/oder einem komplexen Aluminiumhydrid. Die Erfindung betrifft darüber hinaus die Verwendung derartiger Diarylphenoxy-Aluminium-Verbindungen als Katalysatoren. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Isopulegol durch Cyclisierung von Citronellal in Gegenwart von Diarylphenoxy-Aluminium-Verbindungen als Katalysatoren. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung von Menthol durch Cyclisierung von Citronellal in Gegenwart von Diarylphenoxy-Aluminium-Verbindungen als Katalysatoren und anschließender Hydrierung.

Description

Diarylphenoxy-Aluminium-Verbindungen
Beschreibung
Technisches Gebiet der Erfindung:
Die vorliegende Erfindung betrifft Diarylphenoxy-Aluminium-Verbindungen, die erhältlich sind durch Umsetzung eines Bis(diarylphenol)-Liganden der Formel (I)
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mit einer Alkylaluminiumverbindung und/oder einem komplexen Aluminiumhydrid.
Die Erfindung betrifft darüber hinaus die Verwendung derartiger Diarylphenoxy- Aluminium-Verbindungen als Katalysatoren.
Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Isopulegol bzw. Diastereomerengemischen des Isopulegols durch Cyclisierung von Citronellal in Ge- genwart von Diarylphenoxy-Aluminium-Verbindungen als Katalysatoren.
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 racemischem wie optisch aktivem Menthol stellt Isopulegol dar, das üblicherweise durch cyclisierende Oxo-En-Reaktion von Citronellal in Gegenwart von Lewis-sauren Katalysatoren hergestellt wird und da- bei in der Regel in Form von Gemischen der vier Diastereomere Isopulegol, iso- Isopulegol, neo-lsopulegol und neoiso-lsopulegol anfällt.
Stand der Technik:
Als geeignete Katalysatoren zur Durchführung der vorstehend genannten Cyclisierung von Citronellal zu Isopulegol wurden sowohl heterogene Katalysatoren, wie SiO2, AI2O3ZSiO2-, SiO2/ZrO2-, SiO2/TiO2-Mischkatalysatoren, Mordenite, Fajausite, Monmoril- lonite und Zeolithe - als auch homogene Katalysatoren, wie beispielsweise Sulfonsäu- ren oder Lewis-Säuren, wie beispielsweise SnCI4, ZnCI2 oder ZnBr2 beschrieben.
Ein industriell eingesetzter Katalysator zur Cyclisierung von Citronellal ist Zinkbromid. Mit diesem Katalysator werden allerdings nur Ausbeuten von ca. 87 % und Diastereoselektivitäten von 91 : 9 (Verhältnis von Isopulegol zu den weiteren Isomeren des Iso- pulegols) erhalten.
Die EP-A 1 225 163 beschreibt die Cyclisierung von Citronellal zu Isopulegol in Ge- genwart von Tris(2,6-diphenylphenol)-aluminium-Katalysatoren. Tris(2,6- diphenylphenol)-aluminium ist literaturbekannt und als Katalysator für selektive 1 ,4- Funktionalisierungen von α,ß-ungesättigten Carbonylverbindungen und für spezielle Claisen-Umlagerungen beschrieben, beispielsweise in Angew. Chem. Int. Ed. 2004, 43, 994.
S. Saito et alr beschreiben in Synlett, 1 , 57 - 58 ein Aluminium Trisphenoxide Polymer und dessen Verwendung als Lewis-sauren Katalysator zur Durchführung von Diels- Alder-Reaktionen α,ß-ungesättigter Aldehyde als Dienophile mit Dienen. Das genannte Trisphenoxide Polymer wird erhalten durch Umsetzung von 4, 4'-(2, 6, 2', 6'- tetraphenyl)biphenol mit Trimethylaluminium in Toluol unter Behandlung mit Ultraschall. Als Nebenprodukte der gewünschte Diels-Alder-Addukte werden dimere Ester als Resultat einer nachgeschalteten Tishchenko-Reaktion beschrieben.
Die JP 9-278817 A betrifft Katalysatoren zur Olefinpolymerisation die als Ersatz für Aluminoxane geeignet sind. Die Katalysatoren umfassen (a) ein Übergangsmetall der Gruppen 4 bis 6 des Periodensystems der Elemente, das an ein Cyclopentadienyl- system oder zwei verbrückte Cyclopentadienylsysteme gebunden ist, (b) ein Aluminiu- malkyl und (c) eine aromatische Verbindung mit mindestens zwei an den aromatischen Ring gebundenen Hydroxy-Gruppen.
Aufgabe der Erfindung:
Bei dem als nächstem Stand der Technik zu betrachtenden Verfahren zur Cyclisierung von Citronellal zu Isopulegol in Gegenwart von Tris(2,6-diphenylphenol)-aluminium- Katalysatoren gemäß EP-A 1 225 163 werden teure und nur aufwändig herzustellende Katalysatorkomplexe eingesetzt. Ein Nachteil des beschriebenen, in homogener Phase durchzuführenden Verfahrens ist, dass keine Wiedergewinnung der eingesetzten Katalysatorkomplexe möglich ist, da der Katalysatorkomplex nach beendeter Reaktion hydrolysiert wird. Auch eine mögliche Wiedergewinnung und Wiedereinsetzbarkeit des dabei freigesetzten Liganden ist nicht beschrieben. Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es demnach, ein Katalysatorsystem bereitzustellen, dass die Cyclisierung von Citronellal zu Isopulegol zumindest vergleichbar gut katalysiert wie bekannte Katalysatorsysteme und dass sich entweder nach erfolgter Umsetzung in verfahrenstechnisch einfacher Weise, sowie in hoher Reinheit und Aus- beute zurückgewinnen und wiedereinsetzen lässt, oder dessen Liganden sich nach erfolgter Umsetzung in verfahrenstechnisch einfacher Weise, sowie in hoher Reinheit und Ausbeute zurückgewinnen und wiedereinsetzen lassen.
Beschreibung der Erfindung und der bevorzugten Ausführungsformen:
Die Aufgabe wurde erfindungsgemäß gelöst durch die Bereitstellung von Diarylpheno- xy-Aluminium-Verbindungen, die erhältlich sind durch Umsetzung eines Bis(diarylphenol)-Liganden der Formel (I)
Figure imgf000004_0001
wobei
Ar1, Ar2, Ar3, Ar4 gleich oder verschieden sind und jeweils unabhängig voneinander einen Arylrest mit 6 bis15 Kohlenstoffatomen oder einen Heteroaryl- rest mit 2 bis 15 Kohlenstoffatomen, die gegebenenfalls jeweils 1 bis 7 gleiche oder verschiedene Substituenten, ausgewählt aus der Gruppe der Substituenten C1- bis C6-Alkyl, Cr bis C6-Perfluoralkyl, C1- bis C6-AIkOXy, C7- bis C12-Aralkyl, Halogen, -SiR5aR6aR7a, substitu- iertes oder unsubstituiertes C6- bis C10-Aryl, -NR8aR9a, -SR1Oa und -
NO2 tragen können, bedeuten,
R1, R2, R3, R4 gleich oder verschieden sind und jeweils unabhängig voneinander
Wasserstoff, C1- bis C6-Alkyl, C1- bis C6-Perfluoralkyl, C1- bis C6- Alkoxy, C7- bis C12-Aralkyl, Halogen, -SiR5bR6bR7b, substituiertes oder unsubstituiertes C6- bis C10-ATyI1 -NR8bR9b, -SR10b und/oder -NO2 bedeuten und R1 oder R2 und/oder R3 oder R4 gemeinsam mit A einen aromatischen oder nicht-aromatischen Cyclus bilden kann, bedeuten und
A (1) für einen geradkettigen oder verzweigten und/oder cyclischen Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 25 Kohlenstoffatomen steht, der gesättigt oder ein- oder mehrfach ungesättigt und/oder teilweise aromatisch sein kann und gegebenenfalls eines oder mehrere gleiche oder verschiedene Heteroatome, ausgewählt aus der Gruppe der Heteroatome O, S und NR11 und/oder eine oder mehrere gleiche oder verschiedene funktionelle Gruppen, ausgewählt aus der Gruppe der funktionellen Gruppen C(O), S(O) und S(O)2, aufweisen kann und gegebenenfalls einen oder mehrere gleiche oder verschiedene Substituenten, ausgewählt aus der Gruppe der Substituenten C1- bis C6-Alkyl, Cr bis C6- Perfluoralkyl, C1- bis C6-Alkoxy, C1- bis C10- Acyloxy, C7- bis C12-Aralkyl, Halogen, -SiR5cR6cR7c, substituiertes oder unsubstituiertes C6- bis C10-Aryl, substitu- iertes oder unsubstituiertes C2- bis C10-Hetaryl, -NR8cR9c, -SR1Oc, -NO2, C1-Ws
C12-Acyl und C1- bis Ci0- Carboxyl tragen kann, oder
(2) für einen Arylrest mit 6 bis15 Kohlenstoffatomen oder einen Heteroa- rylrest mit 2 bis 15 Kohlenstoffatomen steht, die gegebenenfalls jeweils 1 bis 5 Substituenten, ausgewählt aus der Gruppe der Substituenten C1- bis C6-Alkyl,
C1- bis C6-Perfluoralkyl, C1- bis C6-Alkoxy, C7- bis C12-Aralkyl, Halogen, - SiR5dR6dR7d, substituiertes oder unsubstituiertes C6- bis C10-Aryl, -NR8dR9d, SR1Od und NO2 tragen können, oder
(3) für eine funktionelle Gruppe oder ein Heteroatom ausgewählt aus der
Gruppe -O-, -S-, -N(R11)-, -S(O)-, -C(O)-, -S(O)2-, -P(R11)-, -(R11)P(O)- und - Si(R12R13) steht,
wobei die Reste R5a, R6a, R7a, R8a, R9a, R1Oa bis R5d, R6d, R7d, R8d, R9d, R10d und R11 bis R13 jeweils unabhängig voneinander für C1- bis C6-Alkyl, C7- bis C12-
Aralkyl und/oder substituiertes oder unsubstituiertes C6- bis C10-Aryl stehen, und die Reste R8a und R9a, R8b und R9b, R8c und R9c, R8d und R9d unabhängig voneinander jeweils gemeinsam auch einen cyclischen Kohlenwasserstoffrest mit 2 bis 8 Kohlenstoffatomen bilden können, der eines oder mehrere gleiche oder verschieden Heteroatome ausgewählt aus der Gruppe O, S und NR11a aufweisen kann und R11a die für R11 angegebenen Bedeutungen haben kann,
mit einer Aluminium-Verbindung der Formel (II)
(II),
Figure imgf000005_0001
wobei
AI Aluminium bedeutet und
R14 einen verzweigten oder unverzweigten Alkylrest mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen und p 0 oder eine ganze Zahl von 1 bis 3 bedeutet,
und/oder
mit einer Aluminium-Verbindung der Formel (III)
(III),
Figure imgf000006_0002
wobei
AI Aluminium bedeutet und
M Lithium, Natrium oder Kalium bedeutet.
Die zur Herstellung der erfindungsgemäßen Diarylphenoxy-Aluminium-Verbindungen einzusetzenden Bis(diarylphenol)-Liganden der Formel (I) weisen zwei Phenolsysteme auf, die jeweils in beiden ortho-Positionen zur phenolischen Hydroxy-Gruppe durch Aromaten bzw. Heteroaromaten (Ar1 bis Ar4) substituiert sind und über ein Struktur- element A miteinander verknüpft sind und gegebenenfalls noch weitere Substituenten (R1 bis R4) tragen können.
Figure imgf000006_0001
Die aromatischen bzw. heteroaromatischen Substituenten Ar1 bis Ar4 können unabhängig voneinander gleich oder verschieden sein. Bevorzugt sind die beiden jeweils an ein Phenolsystem gebundenen Substituenten (Ar1 und Ar2 bzw. Ar3 und Ar4) paarweise gleich. Insbesondere bevorzugt sind alle vier Substituenten Ar1 bis Ar4 gleich.
Die genannten Substituenten Ar1 bis Ar4 sind Arylreste mit 6 bis 15, bevorzugt 6 bis 10 Kohlenstoffatomen oder Heteteroarylreste mit 2 bis 15, bevorzugt 3 bis 10 Kohlenstoffatomen im aromatischen Ringsystem.
Beispielhaft seien als Arylreste mit 6 bis 15 Kohlenstoffatomen genannt: Phenyl, Naph- ty, Antracenyl, bevorzugt Phenyl und Naphthyl. Die genannten Heteroarylreste mit 2 bis 15 Kohlenstoffatomen weisen 1 bis etwa 6, in der Regel 1 bis 3 gleiche oder verschiedene Heteroatome, die ausgewählt sind aus der Gruppe der Heteroatome O, S und N, auf. Beispielhaft seien dafür die folgenden Heteroarylreste genannt: 2-Furyl, 3-Furyl, 2-Thienyl, 3-Thienyl, 2-Pyrrolyl, 3-Pyrrolyl, 3- Isoxazolyl, 4-lsoxazolyl, 5-lsoxazolyl, 3-lsothiazolyl, 4-lsothiazolyl, 5-lsothiazolyl, 3- Pyrazolyl, 4-Pyrazolyl, 5-Pyrazolyl, 2-Oxazolyl, 4-Oxazolyl, 5-Oxazolyl, 2-Thiazolyl, 4- Thiazolyl, 5-Thiazolyl, 2-lmidazolyl, 4-lmidazolyl, 1 ,2,4-Oxadiazol-3-yl, 1 ,2,4-Oxadiazol- 5-yl, 1 ,2,4-Thiadiazol-3-yl, 1 ,2,4-Thiadiazol-5-yl, 1 ,2,4-Triazol-3-yl, 1 ,3,4-Oxadiazol-2- yl, 1 ,3,4-Thiadiazol-2-yl und 1 ,3,4-Triazol-2-yl, 2-Pyridinyl, 3-Pyridinyl, 4-Pyridinyl, 3- Pyridazinyl, 4-Pyridazinyl, 2-Pyrimidinyl, 4-Pyrimidinyl, 5-Pyrimidinyl, 2-Pyrazinyl, 1 ,3,5- Triazin-2-yl und 1 ,2,4-Triazin-3-yl, 2-Furyl, 3-Furyl, 2-Thienyl, 3-Thienyl, 2-Pyrrolyl, 3- Pyrrolyl, 3-Isoxazolyl, 4-lsoxazolyl, 5-Isoxazolyl, 3-lsothiazolyl, 4-Isothiazolyl, 5- Isothiazolyl, 3-Pyrazolyl, 4-Pyrazolyl, 5-Pyrazolyl, 2-Oxazolyl, 4-Oxazolyl, 5-Oxazolyl, 2-Thiazolyl, 4-Thiazolyl, 5-Thiazolyl, 2-lmidazolyl, 4-lmidazolyl, 1,2,4-Oxadiazol-3-yl, 1 ,2,4-Oxadiazol-5-yl, 1 ,2,4-Thiadiazol-3-yl, 1 ,2,4-Thiadiazol-5-yl, 1 ,2,4-Triazol-3-yl, 1,3,4-Oxadiazol-2-yl, 1,3,4-Thiadiazol-2-yl und 1 ,3,4-Triazol-2-yl, 2-Pyridinyl, 3- Pyridinyl, 4-Pyridinyl, 3-Pyridazinyl, 4-Pyridazinyl, 2-Pyrimidinyl, 4-Pyrimidinyl, 5- Pyrimidinyl, 2-Pyrazinyl, 1,3,5-Triazin-2-yl und 1 ,2,4-Triazin-3-yl, Benzofuryl, Isobenzo- furyl, Benzothienyl, Indolyl, Isoindolyl, Carbazolyl, Pyridyl, Chinolyl, Isochinolyl und Pyrazyl. Bevorzugte Heteroarylreste sind beispielsweise: 2-Furyl, 2-Pyridyl, 2- Imidazoyl.
Die vorstehend für Ar1 bis Ar4 genannten Aryl bzw. Heteroarylreste können jeweils unabhängig voneinander unsubstituiert sein oder 1 bis etwa 7, bevorzugt 1 bis 3, insbe- sondere 1 oder 2 gleiche oder verschieden Substituenten tragen, die ausgewählt sind aus der Gruppe der Substituenten: C1- bis C6-Alkyl, C1- bis C6-Perfluoralkyl, C1- bis C6- Alkoxy, C7- bis Ci2-Aralkyl, Halogen, -SiR5aR6aR7a, substituiertes oder unsubstituiertes C6- bis C10-AryI1 -NR8aR9a, -SR1Oa, -NO2, wobei die Reste R5a, R6a, R7a, R8a, R9a, R1Oa und R11 bis R13 jeweils unabhängig voneinander für C1- bis C6-Alkyl, C7- bis Ci2-Aralkyl und/oder substituiertes oder unsubstituiertes C6- bis C10-Aryl stehen, und die Reste R8a und R9a unabhängig voneinander jeweils gemeinsam auch einen cyclischen Kohlenwasserstoffrest mit 2 bis 8 Kohlenstoffatomen bilden können, der eines oder mehrere gleiche oder verschiedene Heteroatome ausgewählt aus der Gruppe O, S und NR11a aufweisen kann und R11a die für R11 angegebenen Bedeutungen haben kann.
Dabei können den genannten Substituenten im Rahmen der gesamten vorliegenden Erfindung die nachfolgend beispielhaft angegebenen Bedeutungen zukommen:
C1-C6-AlkyI wie z.B. Methyl, Ethyl, Propyl, 1-Methylethyl, Butyl, 1-Methyl-propyl, 2- Methylpropyl, 1 ,1-Dimethylethyl, Pentyl, Cyclopentyl, 1-Methylbutyl, 2-Methylbutyl, 3- Methylbutyl, 2,2-Di-methylpropyl, 1-Ethylpropyl, Hexyl, Cyclohexyl, 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-DimethyIbutyl, 2,3- Dimethylbutyl, 3,3-Dimethylbutyl, 1-Ethylbutyl, 2-Ethylbutyl, 1 ,1 ,2-Trimethylpropyl, 1 ,2,2-Trimethylpropyl, 1-Ethyl-1-methylpropyl und 1-Ethyl-2-methylpropyl;
C1- bis Ce-Perfluoralkyl wie z.B. Trifluormethyl, Pentafluorethyl, Heptafluorpropyl, Hep- tafluorisporopyl, Nonafluorbutyl;
C1- bis C6-Alkoxy wie z.B. Methoxy, Ethoxy, Propoxy, 1-Methylethoxy, Butoxy, 1- Methylpropoxy, 2-Methyl propoxy und 1 ,1-Dimethylethoxy, Pentoxy, 1-Methylbutoxy, 2-Methylbutoxy, 3-Methoxylbutoxy, 1 ,1-Dimethylpropoxy, 1 ,2-Dimethylpropoxy, 2,2- Dimethylpropoxy, 1-Ethylpropoxy, Hexoxy, 1-Methylpentoxy, 2-Methylpentoxy, 3- Methylpentoxy, 4-Methylpentoxy, 1,1-Dimethylbutoxy,1,2-Dimethylbutoxy, 1,3- Dimethylbutoxy, 2,2-Dimethylbutoxy, 2,3-Dimethylbutoxy, 3,3-Dimethylbutoxy, 1- Ethylbutoxy, 2-Ethylbutoxy, 1 ,1,2-Trimethylpropoxy, 1 ,2,2-Trimethylpropoxy, 1-Ethyl-1- methylpropoxy und 1-Ethyl-2-methylpropoxy;
C7- bis C12-Aralkyl wie z.B. Benzyl, 1-Phenylethyl, 2-Phenylethyl;
C1- bis C10- Acyloxy wie z.B. Acetyloxy, Propionyloxy;
C1- bis C10- Carboxyl wie z.B. Methoxycarbonyl, Ethoxycarbonyl, Propyloxycarbonyl, Isopropyloxycarbonyl;
C1- bis C10- Acyl wie z.B. Formyl, Acetyl, Propionyl.
Unter dem Begriff substituiertes oder unsubstituiertes C6- bis C10-Aryl sind wie vorstehend genannte Arylreste zu verstehen, die einen oder mehrere, in der Regel 1 bis etwa 3, gleiche oder verschiedene Substituenten aufweisen, wobei die Substituenten beispielsweise aus den wie vorstehend bzw. nachfolgend genannten Substituenten C1- bis C6-Alkyl, C1- bis C6-Perfluoralkyl, C1- bis C6-Alkoxy, C7- bis C12-Aralkyl, Halogen, SiIyI, Dialkylamino und Nitro ausgewählt sein können.
Unter dem Begriff Halogen ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung Fluor, Chlor, Brom und Jod, bevorzugt Fluor und Chlor zu verstehen.
Unter den Substituenten -SiR5aR6aR7a bis -SiR5dR6dR7d sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung jeweils Silyl-Substituenten mit jeweils unabhängig voneinander drei gleichen oder verschiedenen Resten, die ausgewählt sind unter den Resten C1- bis C6- Alkyl, C7- bis C12-Aralkyl und substituiertes oder unsubstituiertes C6- bis C10-Aryl zu verstehen. Beispielhaft seien dafür etwa die Silylsubstituenten Trimethylsilyl, Triethylsi- IyI, tert-Butyl-dimethylsilyl und tert.Butyl-diphenylsilyl genannt. Die Substituenten -NR8aR9a bis -NR8dR9d bedeuten im Rahmen der vorliegenden Erfindung jeweils Amino-Substituenten, die jeweils unabhängig voneinander zwei gleiche oder verschiedene, bevorzugt zwei gleiche Rest tragen, die ausgewählt sind unter den vorstehend beschriebenen Resten C1- bis C6-Alkyl, C7- bis C12-Aralkyl und/oder substi- tuiertes oder unsubstituiertes C6- bis C10-Aryl. Beispielhaft seien als Amino- Substituenten genannt: Dimethylamino, Diethylamino, Dibenzylamino, Diallylamino, Diisopropylamino. Die Reste R8a und R9a bis R8d und R9d können im Rahmen der vorliegenden Erfindung unabhängig voneinander jeweils gemeinsam auch einen cycli- schen Kohlenwasserstoffrest mit 2 bis 8 Kohlenstoffatomen bilden, der eines oder mehrere gleiche oder verschieden Heteroatome ausgewählt aus der Gruppe O, S,
NR11a aufweisen kann. Der Rest R11a kann dabei wie vorstehend beschriebenes C1- bis C6-Alkyl, C7- bis Ci2-Aralkyl und/oder substituiertes oder unsubstituiertes C6- bis C10- Aryl bedeuten. Beispielhaft seien für diese cyclischen Substituenten R8a und R9a bis R8d und R9d etwa genannt: Piperidinyl, Morpholinyl, N-Methylpiperazinyl, N-Benzyl- Piperazinyl.
Bei den Substituenten -SR1Oa steht der Rest R1Oa für wie vorstehend definiertes C1- bis C6-Alkyl, C7- bis C12-Aralkyl und/oder substituiertes oder unsubstituiertes C6- bis C10- Aryl, bevorzugt für Methyl, Ethyl, Isopropyl, Phenyl, Benzyl.
Als im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugte aromatische oder heteroaromatische Substituenten Ar1, Ar2, Ar3, Ar4 seien beispielhaft genannt: Phenyl, A- Methylphenyl-, 2,4,6- Trimethylphenyl, Naphthyl, 2-Fluorphenyl, 4-Fluorphenyl, A- Chlorphenyl, 4-Bromphenyl, 3-Fluorphenyl, 3-Chlorphenyl, 3,5-Difluorphenyl, 3,5- Dichlorphenyl, 2,3,6-Trichlorphenyl, 2,4,6-Trichlorphenyl, 2-Methylphenyl, A-
Methylphenyl, 2,4,5-Trimethylphenyl, 2,4,6-Trimethylphenyl. 2-Isopropylphenyl, A- Isopropylphenyl, 4-tert.-Butylphenyl, 4-n-Butylphenyl, 3-Trifluormethylphenyl, A- Trifluormethylphenyl, 3,5-Bis(trifluormethyl)phenyl, 4-Arylphenyl, 3-Nitrophenyl, bevorzugt 4-Fluorphenyl, 4-Chlorphenyl, 3-Chlorphenyl, 3,5-Dichlorphenyl, 3- Trifluomnethylphenyl, 4-Trifluormethylphenyl. Im Rahmen einer bevorzugten Ausführungsform sind die Reste Ar1, Ar2, Ar3, Ar4 gleich und bedeuten bevorzugt A- Fluorphenyl, 4-Chlorphenyl, 3-Chlorphenyl, 3,5-Dichlorphenyl, 3-Trifluormethylphenyl, 4-Trifluormethylphenyl, insbesondere bevorzugt Phenyl.
Die zu den jeweiligen phenolischen Hydroxygruppen meta- oder para-ständigen Substituenten R1, R2, R3, R4 können erfindungsgemäß gleich oder verschieden, bevorzugt gleich, sein und jeweils unabhängig voneinander Wasserstoff und/oder wie vorstehend genanntes C-i- bis C6-Alkyl, C1- bis C6-Perfluoralkyl, C1- bis C6-Alkoxy, C7- bis C12- Aralkyl, Halogen, -SiR5bR6b, R7b, substituiertes oder unsubstituiertes C6- bis C10-Aryl, - NR8bR9b, -SR10bund/oder -NO2 bedeuten. Als bevorzugte Reste R1, R2, R3, R4 seien genannt: Methyl, Ethyl, Isopropyl, Halogen, insbesondere Fluor und/oder Chlor, Trifluormethyl, Phenyl, Methoxy, Nitro. Bevorzugt sind die Reste R1, R2, R3, R4 gleich und bedeuten insbesondere bevorzugt Wasserstoff.
Die Reste R1 oder R2 und/oder R3 oder R4 können gemeinsam mit dem Strukturelement A auch einen cyclischen aromatischen oder nicht-aromatischen Cyclus bilden. In diesen Fällen weisen die erfindungsgemäß einzusetzenden Bis(diarylphenol)-Liganden der Formel (I) ein tricyclisches Grundgerüst, beispielweise ein Anthracen-Grundgerüst der Formel (X) oder Grundgerüste des Typs (Xl) auf:
Figure imgf000010_0001
Weitere strukturelle Abwandlungen dieser tricyclischen Grundgerüste, gegebenenfalls auch solchen, die Heteroatome im Grundgerüst aufweisen, erschließen sich dem Fachmann und gehören zur Gruppe der erfindungsgemäß einsetzbarenBis(diarylphenol)-Liganden.
Das Strukturelement A in Formel (I) kann für einen geradkettigen oder verzweigten und/oder cyclischen Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 25 Kohlenstoffatomen stehen, der gesättigt oder ein- oder mehrfach ungesättigt, normalerweise 1 bis etwa 6-fach ungesättigt sein kann und/oder teilweise aromatisch sein kann. Die genannten Kohlenwasserstoffreste können gegebenenfalls eines oder mehrere, in der Regel 1 bis 3, gleiche oder verschiedene Heteroatome, ausgewählt aus der Gruppe der Heteroatome O, S und NR11 und/oder eine oder mehrere gleiche oder verschiedene funktionelle Gruppen, ausgewählt aus der Gruppe der funktionellen Gruppen C(O), S(O) und S(O)2, aufweisen und gegebenenfalls einen oder mehrere gleiche oder verschiedene Substituenten, ausgewählt aus der Gruppe der Substituenten C1- bis C6-Alkyl, C1- bis Ce-Perfluoralkyl, C1- bis C6-Alkoxy, C1- bis C10- Acyloxy, C7- bis C12-Aralkyl, Halogen, - SiR5cR6cR7c, substituiertes oder unsubstituiertes C6- bis C10-Aryl, substituiertes oder unsubstituiertes C2- bis CiO-Hetaryl, -NR8cR9c, -SR1Oc, -NO2, Crbis C12-Acyl und C1- bis C10- Carboxyl tragen.
Bevorzugt steht das Strukturelement A in Formel (I) für einen geradkettigen oder ver- zweigten und/oder cyclischen Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 25, bevorzugt 1 bis 15, und besonders bevorzugt 1 bis 10 Kohlenstoffatomen , der gesättigt oder ein- bis drei- fach ungesättigt sein kann und/oder teilweise aromatisch sein kann. Die bevorzugten Kohlenwasserstoffreste können gegebenenfalls eines oder mehrere, in der Regel 1 bis 3, gleiche oder verschiedene Heteroatome, ausgewählt aus der Gruppe der Hete- roatome O, S und NR11 und/oder eine oder mehrere C(O)- Gruppen aufweisen und gegebenenfalls einen oder mehrere gleiche oder verschiedene Substituenten, ausgewählt aus der Gruppe der Substituenten C1- bis C6-Alkyl, C1- bis C6-Perfluoralkyl, C1- bis C6-AIkOXy, C1- bis C10- Acyloxy, C7- bis C12-Aralkyl, Halogen, substituiertes oder unsubstituiertes C6- bis C10-Aryl, -NO2, Crbis C12-Acyl und C1- bis C10- Carboxyl tragen.
Als Beispiele für Strukturelemente A in der Formel (I) seien ohne jeden einschränkenden Charakter die folgenden Strukturelemente 1 bis 44 genannt, wobei die Schlangenlinien jeweils, wie im Rahmen der gesamten vorliegenden Offenbarung, die Anknüpfungsstellen zum Rest der jeweiligen Ligandenstruktur markieren:
Figure imgf000012_0001
Auch die dargestellten Strukturelemente 1 bis 44 können jeweils die wie vorstehend bezeichneten Substituenten tragen und gegebenenfalls weitere, normalerweise 1 oder 2 ethylenische Doppelbindungen aufweisen.
Das Strukturelement A kann auch für einen Arylrest mit 6 bis 15, bevorzugt 6 bis 10 Kohlenstoffatomen, speziell einen Phenylen-, Naphthylen- oder Anthracenylenrest stehen oder für einen wie vorstehend definierten Heteroarylrest mit 2 bis 15, bevorzugt 3 bis 10 Kohlenstoffatomen stehen.
Die genannten Aryl- bzw. Heteroarylreste können gegebenenfalls jeweils 1 bis 5 Substituenten tragen, die ausgewählt sind aus der Gruppe der wie vorstehend beschriebenen Substituenten C1- bis C6-Alkyl, C1- bis C6-Perfluoralkyl, C1- bis C6-Alkoxy, C7- bis C12-Aralkyl, Halogen, -SiR5dR6d, R7d, substituiertes oder unsubstituiertes C6- bis C10- Aryl, -NR8dR9d, SR10d und NO2.
Des weiteren kann das Strukturelement A auch für eine funktionelle Gruppe oder ein Heteroatom stehen, die ausgewählt sind aus der Gruppe -O-, -S-, -N(R11)-, -S(O)-, - C(O)-, -S(O)2-, -P(R11)-, -(R11)P(O)-, -OP(O)O-, -OP(O)2O- und -Si(R12)(R13)-, wobei die Reste R11, R12, R13 unabhängig voneinander jeweils für wie vorstehend beschriebe- nes C1- bis C6-Alkyl, C7- bis C12-Aralkyl und/oder substituiertes oder unsubstituiertes C6- bis C10-Aryl stehen. Im Rahmen dieser Gruppe steht das Strukturelement A bevorzugt für -O-, -S-, -S(O)-, S(O)2- oder -Si(R12XR13)-.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugte Diarylphenoxy-Aluminium- Verbindungen sind solche, die erhältlich sind durch Umsetzung von Bis(diarylphenol)- Liganden der Formel (Ia)
Figure imgf000013_0001
mit einer Aluminium-Verbindung der Formel (II) und/oder (III).
Die Liganden der Formel (Ia) weisen ebenfalls zwei Phenolsysteme auf, die jeweils in beiden ortho-Positionen zur phenolischen Hydroxy-Gruppe durch Aromaten bzw. Hete- roaromaten (Ar1 bis Ar4) substituiert sind und über ein Strukturelement A miteinander verknüpft sind und gegebenenfalls noch weitere Substituenten (R1 bis R4) tragen können, wobei das Strukturelement A jeweils in para-Position zur phenolischen Hydroxy- Gruppe mit den beiden Phenolsystemen verknüpft ist. Dabei können den Resten Ar1, Ar2, Ar3, Ar4, den Resten R1, R2, R3, R4 und dem Strukturelement A die gleichen Bedeutungen zukommen wie vorstehend für Formel (I) genannt.
Insbesondere bevorzugte Liganden sind erfindungsgemäß solche, bei denen die Aryl- reste Ar1, Ar2, Ar3 und Ar4 gleich sind und die vorstehend für Formel (I) angegebenen bevorzugten Bedeutungen besitzen. Insbesondere bevorzugt als Arylreste Ar1 bis Ar4 sind Phenyl, Naphthyl, 4-Fluorphenyl, 4-Chlorphenyl, 3-Chlorphenyl, 3,5-Dichlorphenyl, 4-Methylphenyl, 3-Trifluormethylphenyl, 4-Trifluormethylphenyl, ganz besonders bevorzugt Phenyl.
Bei den erfindungsgemäß bevorzugten Liganden der Formel (Ia) sind die Reste R1, R2, R3, R4 gleich oder verschieden, bevorzugt gleich, und bedeuten vorzugsweise: Wasserstoff, Halogen, insbesondere Fluor oder Chlor, Methyl, Trifluormethyl, Isopropyl, tert-Butyl, Phenyl, Nitro.
Dem Strukturelement A in Formel (Ia) kommen die vorstehend für Formel (I) genannten Bedeutungen zu. Bevorzugte Strukturelemente A in Formel (Ia) sind insbesondere auch die Strukturelemente 1 bis 44, die in der genannten Weise substituiert sein können.
Insbesondere bevorzugte Liganden sind solche der Formeln (Ia1) bis (Ia3), wobei den genannten Resten Ar1 bis Ar4, R1 bis R4 und R15 bis R18 bevorzugt die tabellarisch beispielhaft aufgeführten Bedeutungen zukommen:
Figure imgf000014_0001
Figure imgf000014_0002
Figure imgf000015_0003
(Ia2)
Figure imgf000015_0001
Tabelle 2:
Figure imgf000015_0004
(Ia3)
Figure imgf000015_0002
Tabelle 3:
Figure imgf000016_0001
Dabei bedeutet in den Tabellen 1-3 Ph einen Phenylrest und C(O) bedeutet wie im Rahmen der gesamten vorliegenden Erfindung eine Carbonylgruppe. Generell können die Reste R15, R16 und R17 unabhängig voneinander für wie vorstehend definiertes C1- bis C6-AIkVl, C1- bis C10-Acyl, C1- bis C10-Carboxyl oder C6- bis C10-Aryl stehen, wobei die genannten Reste einen oder mehrere gleiche oder verschiedene Halogen- und/oder NO2-Substituenten tragen können und wobei die Reste R16und R17 gemein- sam auch ein cyclisches Strukturelement, bevorzugt eine Alkylenbrücke bilden können.
Die zur Herstellung der erfindungsgemäßen Diarylphenoxy-Aluminium-Verbindungen einsetzbaren Bis(diarylphenol)-Liganden der Formeln (I) bzw. (Ia) lassen sich durch dem Fachmann an sich bekannte Methoden leicht herstellen. Verbindungen des Struk- turtyps (la-i) erhält man beispielsweise durch Umsetzung der entsprechenden bis- ortho-Arylphenole mit einem Aldehyd R15CHO in Gegenwart einer Lewis-Säure, bei- spielsweise AICI3, wie u.a. beschrieben von Z. Y. Wang, A. S. Hay in Synthesis 1989, 471-472 oder in der US 3,739,035. Liganden des Strukturtyps (Ia2) sind beispielsweise zugänglich durch Umsetzung der entsprechenden bis-ortho-Arylphenole mit einem geeigneten Keton der Formel R16C(O)R17, wie beispielsweise in der US 3,739,035 beschrieben. Liganden des Strukturtyps (Ia3) sind beispielsweise zugänglich durch Frie- del-Crafts Acylierung der entsprechenden Phenole oder O-geschützten Phenole mit Dicarbonsäurechloriden wie beispielsweise von F. F. Blicke et al. in J. Am. Chem. Soc. 1938, 60, 2283-2285; der CH 350461 oder von G. Maier et al. in Chem. Ber. 1985, 118, 704-721 beschrieben. Eine weitere Möglichkeit zur Herstellung von Liganden des Strukturtyps (Ia3) besteht auch in der Friedel-Crafts-Alkylierung der entsprechenden Phenole mit tertiären Diolen, wie beispielsweise in DE-A 25 34 558 beschrieben oder mit Dihalogeniden, wie beispielsweise von J. Zavada, in Collect. Czech. Chem. Com- mun, 1976, 41 , 1777-1790, beschrieben.
Die erfindungsgemäßen Diarylphenoxy-Aluminium-Verbindungen erhält man bei- spielsweise, indem man die vorstehend beschriebenen Bis(diarylphenol)-Liganden der Formeln (I) bzw. (Ia) mit einer Aluminium-Verbindung der Formel (II)
Figure imgf000017_0001
(II),
umsetzt. Dabei steht R14TOr einen verzweigten oder unverzweigten Alkylrest mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen wie beispielsweise Methyl, Ethyl, Propyl, Isopropyl, Butyl, Isobutyl, Pentyl, Isopentyl oder Neopentyl. Der Index p steht für 0 oder eine ganze Zahl von 1 bis 3. Bevorzugt steht der Index p für 1 oder 0, besonders bevorzugt für 0. Bevorzugte Verbindungen der Formel (II) sind beispielsweise Trimethylaluminium, Triethylalumini- um, Diisobutylaluminiumhydrid, besonders bevorzugt Trimethylaluminium und Triethy- laluminium.
Alternativ dazu erhält man die erfindungsgemäßen Diarylphenoxy-Aluminium- Verbindungen auch durch Umsetzung der wie vorstehend beschriebenen Bis(diarylphenol)-Liganden der Formeln (I) bzw. (Ia) mit einer Aluminium-Verbindung der Formel (III)
Figure imgf000017_0002
(III),
wobei M Lithium, Natrium oder Kalium bedeutet. Demzufolge eignen sich zur Herstellung der erfindungsgemäßen Diarylphenoxy-Aluminium-Verbindungen durch Umsetzung der wie vorstehend beschriebenen Bis(diarylphenol)-Liganden der Formeln (I) bzw. (Ia) auch Lithiumaluminiumhydrid, Natriumaluminiumhydrid und Kaliumaluminiumhydrid sowie Gemische derselben. Darüber hinaus sind auch Gemische der ge- nannten Verbindungen der Formeln (II) und (III) zur Herstellung erfindungsgemäßen Diarylphenoxy-Aluminium-Verbindungen durch Umsetzung mit den wie vorstehend beschriebenen Bis(diarylphenol)-Liganden der Formeln (I) bzw. (Ia) geeignet. Die Umsetzung wird vorteilhaft so durchgeführt, dass einer der wie vorstehend beschriebenen Bis(diarylphenol)-Liganden der Formeln (I) bzw. (Ia) mit einer Verbindung der Formel (II) oder (III) in Kontakt gebracht wird. Vorteilhaft führt man die Umsetzung in einem inerten organischen Lösungsmittel wie beispielsweise Toluol, Cyclohexan, Dichlormethan, XyIoI, Ethylbenzol, Chlorbenzol, Tetrahydrofuran, Diethylether, Methyl- tert-Butylether, Essigsäureethylester, Pentan, Hexan, Dichlorethan, Dimethylformamid (DMF), Dimethylsulfoxid (DMSO) und dergleichen mehr durch, wobei der Einsatz vorgetrockneter bzw. wasserfreier Lösungsmittel als besonders vorteilhaft anzusehen ist. Üblicherweise erfolgt die Umsetzung bei Temperaturen im Bereich von etwa -1000C bis etwa 1000C, bevorzugt bei etwa -500C bis etwa 50°C, besonders bevorzugt bei etwa -30°C bis etwa 30°C.
Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Diarylphenoxy-Aluminium-Verbindungen reagieren die phenolischen Hydroxy-Gruppen der eingesetzten Bis(diarylphenol)-
Liganden der Formeln (I) bzw. (Ia) mit der bzw. den Verbindungen der Formeln (II) und (III). Theoretisch kann jedes Aluminium-Atom mit 1 bis 3 phenolischen Hydroxy- Gruppen regieren. Aufgrund der sterischen Eigenschaften bzw. Anforderungen der eingesetzten Bis(diarylphenol)-Liganden der Formeln (I) bzw. (Ia) kann es dabei zur Ausbildung höhermolekularer Strukturen wie linearen Strukturen oder Netzwerken kommen.
Vorteilhaft wählt man dabei das molare Verhältnis der eingesetzten Bis(diarylphenol)- Liganden der Formeln (I) bzw. (Ia) zu den eingesetzten Verbindungen der Formel (II) und/oder (III) so, dass die Menge an nicht abreagierten Verbindungen der Formeln (II) und/oder (III) möglichst gering ist. Vorzugsweise wählt man das genannte Verhältnis so, dass nach dem Inkontaktbringen der Bis(diarylphenol)-Liganden der Formeln (I) bzw. (Ia) mit der bzw. den Verbindungen der Formeln (II) und (III) keine nicht umgesetzte Verbindung der Formel (II) und/oder (III) mehr vorliegt. Unter Berücksichtigung des wirtschaftlichen Aspekts ist es empfehlenswert, den Überschuss der eingesetzten Liganden der Formeln (I) bzw. (Ia) gering zu halten. Besonders bevorzugt setzt man Bis(diarylphenol)-üganden der Formeln (I) bzw. (Ia) und die Verbindungen der Formeln (II) und/oder (III) in einem molaren Verhältnis von etwa 4:1 bis etwa 1 :1 , ganz besonders bevorzugt von etwa 3:1 bis etwa 1 ,5:1 und am meisten bevorzugt im molaren Verhältnis von etwa 1 ,5:1 ein.
Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Diarylphenoxy-Aluminium-Verbindungen geht man im Rahmen einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung so vor, das man, je nach Löslichkeit, eine etwa 0,001 bis etwa 1 molare Lösung des ge- wählten Liganden der Formel (I) bzw. (Ia) in einem geeigneten organischen Lösungsmittel, beispielsweise Toluol, bei einer Temperatur von etwa -10 bis etwa 30°C vorlegt und eine Aluminiumverbindung der Formel (II) und/oder (III), vorzugsweise in Form einer Lösung, beispielsweise eine Lösung von Trimethyl- oder Triethylaluminium in Toluol, zugibt.
Die Reaktion zwischen den eingesetzten Liganden der Formel (I) bzw. (Ia) und den Aluminiumverbindungen der Formeln (II) und/oder (III) erfolgt in der Regel rasch und ist meist, in Abhängigkeit von den gewählten Reaktionsbedingungen, nach etwa 10 min bis etwa 2 h, oft nach etwa 1 h abgeschlossen. Bei Einsatz reaktionsträgerer Reaktan- ten kann es vorteilhaft sein, die Temperatur des Reaktionsgemisches kurzzeitig zu erhöhen.
In Abhängigkeit von den gewählten Reaktionsbedingungen, insbesondere im Hinblick auf die Löslichkeit der umzusetzenden Liganden der Formel (I) bzw. (Ia) und der Aluminiumverbindung der Formel (II) und/oder (III) in den gewählten Lösungsmitteln, den Konzentrationen sowie den Reaktionstemperaturen erhält man die erfindungsgemäßen Diarylphenoxy-Aluminium-Verbindungen in Form eines Feststoffes, einer Suspension oder einer Lösung im eingesetzten Lösungsmittel bzw. Lösungsmittelgemisch. Die so erhaltenen erfindungsgemäßen Diarylphenoxy-Aluminium-Verbindungen können in der jeweils erhaltenen Form weiterverwendet werden oder abgetrennt und von den eingesetzten Lösungsmittel befreit werden.
Die Isolierung kann dabei nach dem Fachmann bekannten und vorteilhaft erscheinenden Methoden erfolgen. Vorzugsweise führt man die Isolierung, Lagerung bzw. Weiterbehandlung der erfindungsgemäßen Diarylphenoxy-Aluminium-Verbindungen unter weitgehendem Ausschluss von Sauerstoff und Feuchtigkeit durch.
Die erfindungsgemäßen Diarylphenoxy-Aluminium-Verbindungen eignen sich in besonderem Maße als Katalysatoren zur Durchführung chemischer Reaktionen, speziell von Reaktionen bzw. Umsetzungen organischer Verbindungen. Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft demnach die Verwendung der erfindungsgemäßen, durch Umsetzung der Bis(diarylphenol)-Liganden der Formeln (I) bzw. (Ia) mit den Verbindungen der Formeis (II) und/oder (III) erhältlichen Diarylphenoxy-Aluminium- Verbindungen als Katalysatoren. Die erfindungsgemäßen Diarylphenoxy-Aluminium- Verbindungen eignen sich insbesondere als Katalysatoren zur Durchführung von Reaktionen, die durch Säuren oder Lewis-Säuren katalysiert werden können. Beispielhaft und ohne jeden einschränkenden Charakter seien dafür die folgenden Reaktionstypen angegeben: Umlagerungen, Isomerisierungen, Cyclisierungen, Eliminierungen, dearo- matisierende nucleophile Funktionalisierung von aromatische Carbonylverbindungen, konjugierte Addition an α,ß-ungesättigte Carbonylverbindungen, Diels-Alder- Reaktionen.
Die genannten Reaktionen führt man vorteilhaft unter möglichst trockenen, aprotischen Bedingungen und unter möglichst weitgehendem Ausschluss von Sauerstoff durch. Nach erfolgter Umsetzung können die eingesetzten Diarylphenoxy-Aluminium- Verbindungen mit üblichen Trennverfahren (z. B. durch Filtration, Zentrifugation) zumindest teilweise aus der Reaktionsmischung isoliert und anschließend wieder einge- setzt werden. Alternativ lassen sich aber auch die Bis(diarylphenol)-Liganden der Formeln (I) bzw. (Ia) leicht aus dem rohen oder bereits aufgearbeiteten Reaktionsgemisch, gegebenenfalls auch nach Abtrennung von Reaktionsprodukten bzw. Nebenprodukten wiedergewinnen, da sie in der Regel vorteilhafte physikalische Eigenschaften wie beispielsweise eine gute Kristallisationsfähigkeit aufweisen.
In besonderem Maße eignen sich die erfindungsgemäßen Diarylphenoxy-Aluminium- Verbindungen als Katalysatoren zur Durchführung intramolekularer Reaktionen, insbesondere zur Durchführung von Cyclisierungsreaktionen.
Erfindungsgemäß insbesondere bevorzugt ist die Verwendung der erfindungsgemäßen Diarylphenoxy-Aluminium-Verbindungen als Katalysatoren zur Cyclisierung von race- mischem oder nicht-racemischem Citronellal zu racemischem oder nicht-racemischem Isopulegol. Dabei sind erfindungsgemäß insbesondere die Diarylphenoxy-Aluminium- Verbindungen bevorzugt, die durch Umsetzung von Bis(diarylphenol)-Liganden der Formeln (Ia) mit einer Aluminium-Verbindung der Formel (II) und/oder (III) erhältlich sind. Ganz besonders bevorzugt ist die Verwendung von Diarylphenoxy-Aluminium- Verbindungen, die erhältlich sind durch Umsetzung von Bis(diarylphenol)-Liganden der Formeln (Ia1) bis (Ia3) als Katalysatoren zur Cyclisierung von Citronellal zu Isopulegol.
Die vorliegende Erfindung betrifft demgemäss auch ein Verfahren zur Herstellung von Isopulegol der Formel (IV)
(IV)
Figure imgf000020_0001
umfassend die Cyclisierung von Citronellal der Formel (V)
(V)
Figure imgf000020_0002
in Gegenwart eines Katalysators, der erhältlich ist durch Umsetzung eines Bis(diarylphenol)-Liganden der Formel (I)
Figure imgf000021_0001
wobei
Ar1, Ar2, Ar3, Ar4, R1, R2, R3, R4 und A die vorstehend für Formel (I) angegebenen Bedeutungen besitzen
mit einer Aluminium-Verbindung der Formel (II)
(II),
Figure imgf000021_0002
wobei
AI Aluminium bedeutet und
R14 einen verzweigten oder unverzweigten Alkylrest mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen und
p 0 oder eine ganze Zahl von 1 bis 3 bedeutet,
und/oder
mit einer Aluminium-Verbindung der Formel (III)
(III),
Figure imgf000021_0003
wobei
AI Aluminium bedeutet und
M Lithium, Natrium oder Kalium bedeutet.
Das Verfahren eignet sich auch zur Herstellung von optisch aktivem Isopulegol der Formel (IVa)
Figure imgf000022_0001
umfassend die Cyclisierung von optisch aktivem Citronellal der Formel (Va)
Figure imgf000022_0002
wobei (*) jeweils ein asymmetrisches Kohlenstoffatom bezeichnet.
Insbesondere bevorzugt eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung L-(-)-lsopulegeol durch Cyclisierung von D-(+)-Citronellal.
Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens bevorzugte Katalysatoren sind solche, die erhältlich sind durch Umsetzung von Bis(diarylphenol)-Liganden der Formel (Ia)
Figure imgf000022_0003
wobei die Reste Ar1, Ar2, Ar3, Ar4, R1, R2, R3, R4 und A die vorstehend für Formel (Ia) angegebenen Bedeutungen besitzen. Darunter wiederum bevorzugt sind die wie vorstehend beschriebenen Liganden der Formeln (Ia1) bis (Ia3). Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens ganz besonders bevorzugte Liganden sind die Verbindungen Ia1-I , Iar4 , Ia1-O, Ia2-I , und la2-3.
Aus den genannten Liganden werden, wie vorstehend beschrieben, die erfindungsgemäßen Diarylphenoxy-Aluminium-Verbindungen durch Umsetzung mit einer Aluminium -Verbindung der Formel (II) und/oder (III), bevorzugt mit einer Aluminium-Verbindung der Formel (II) erhalten.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung von Isopulegol geht man vorteilhaft so vor, dass man zunächst eine Lösung der erfindungsgemäßen Diarylphenoxy-Aluminium-Verbindungen in einem geeigneten Lösungsmittel wie vorstehend beschrieben bereitstellt. Dieser Lösung setzt man dann erfindungsgemäß das zu cyclisierende racemische oder nicht-racemische Citronellal zu. 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 Lö- sung des gewählten Liganden der Formeln (I) bzw. (Ia) in Toluol und setzt dann, vorteilhaft unter Rühren, die gewählte Aluminium-Verbindung der Formel (II) und/oder (III), bevorzugt Trimethyl- oder Triethylaluminium in toluolischer Lösung zu.
Als Ausgangsstoff zur Durchführung des erfindungsgemäßen Cyclisierungsverfahrens eignet sich Citronellal, das nach jedwedem Verfahren hergestellt sein kann. Bevorzugt setzt man Citronellal ein, das eine Reinheit von etwa 90 bis etwa 99,9 Gew.-%, besonders bevorzugt von etwa 95 bis etwa 99,9 Gew.-% aufweist.
Die Zugabe des zu cyclisierenden Citronellals erfolgt vorteilhaft bei Temperaturen im Bereich von etwa - 400C bis etwa 40°C, bevorzugt im Bereich von etwa -20°C bis etwa 20°C. Dazu wird vorteilhaft die bereitete Lösung der erfindungsgemäßen Diarylpheno- xy-Aluminium-Verbindung auf eine Temperatur in diesem Bereich, z.B. auf eine Temperatur im Bereich von -10°C bis 100C abgekühlt und vorgekühltes Citronellal bzw. eine vorgekühlte Lösung von Citronellal zugegeben.
Die Zugabe des Citronellals bzw. der Lösung davon 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 als solches, d.h. ohne weitern Zusatz von Lösungsmitteln ein. Bei Einsatz eines Lösungsmittels wird die gesamte Lösungsmittelmenge (für Katalysatorherstellung und zur Durchführung der Cyclisierungsreaktion) vorteilhaft so gewählt, dass das volumenbezogene Verhältnis von umzusetzendem Citronellal zum Lösungsmittel etwa 2:1 bis etwa 1 :20, bevorzugt von etwa 1 ,5:1 bis etwa 1 :10 beträgt.
Das Mengenverhältnis zwischen dem umzusetzendem Citronellal und der eingesetzten Menge der erfindungsgemäßen Diarylphenoxy-Aluminium-Verbindung wird durch die Menge der zur Herstellung derselben eingesetzten Verbindungen der Formel (I) bzw. (Ia) und der Formel (II) und/oder (III), also durch das Mengenverhältnis von eingesetztem Ligand zu eingesetzter Aluminium-Verbindung der Formel (H) und/oder (III) bestimmt.
Erfindungsgemäß wählt man die Menge von umzusetzendem Citronellal zur eingesetz- ten Menge an Aluminium-Verbindung der Formel (II) und/oder (III) so, dass das molare Verhältnis etwa 5:1 bis etwa 1000:1 , bevorzugt etwa 10:1 bis etwa 500:1 , besonders bevorzugt etwa 50:1 bis etwa 200:1 beträgt. Unabhängig davon kann das Verhältnis zwischen eingesetztem Ligand der Formel (I) bzw. (Ia) und der eingesetzten Aluminium-Verbindung der Formel (II) und/oder (III) in den vorstehend zur Herstellung der erfindungsgemäßen Diarylphenoxy-Aluminium- Verbindung genannten Grenzen variiert werden.
Die erfindungsgemäße Cyclisierung von Citronallal zu Isopulegol erfolgt je nach Wahl der Reaktionspartner und Reaktionsbedingungen in der Regel rasch und ist üblicherweise nach etwa 0,5 bis etwa 10 h, oft nach etwa 5 h weitgehend abgeschlossen. Der Reaktionsfortschritt kann durch dem Fachmann an sich bekannte Methoden, beispielsweise durch chromatographische, speziell gaschromatographische Methoden oder auch HPLC-Methoden leicht verfolgt werden.
Unter Einsatz bestimmter Citronellal-Qualitäten (z.B bei vorhandenen Verunreinigun- gen des Citronellals mit Citronellol) bei der Herstellung von Isopulegol durch Cyclisierung von Citronellal in Gegenwart der vorstehend beschriebenen Diarylphenoxy- Aluminium-Verbindungen wurde gelegentlich beobachtet, dass dabei, insbesondere bei Umsetzungen im technischen Maßstab, eine unerwünschte Nebenreaktion in störendem Ausmaß stattfinden kann: Dabei handelt es sich um die Bildung von Citronellsäu- recitronellylester der Formel (XII)
Figure imgf000024_0001
oder anderer hochsiedender Verunreinigungen, was bei den an die vorstehend ge- nannte Reaktion zu stellenden hohen Anforderungen an Ausbeute, Selektivität und Stabilität eines in technischem Maßstab durchzuführenden Verfahrens nicht hingenommen werden kann.
Im Rahmen einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens führt man die Cyclisierung von Citronellal zu Isopulegol in Gegenwart einer Säure, vorzugsweise einer organischen Säure durch. Beispielhaft seien als vorteilhaft einsetzbare organische Säuren genannt: Essigsäure, Propionsäure, Benzoesäure, Toluolsulfonsäu- re, Methansulfonsäure bevorzugt Essigsäure. Die genannten Säuren werden vorteilhaft in einer Menge von etwa 0,5 bis etwa 10 Gew.-%, bezogen auf die Menge an umzu- setzendem Citronellal eingesetzt. Vorteilhaft werden sie zusammen mit dem Citronellal, z.B. in Form eines Gemisches dem Reaktionsgemisch zugesetzt.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform führt man das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Isopulegol durch Cyclisierung von Citronellal in Gegen- wart mindestens einer Verbindung durch, die ausgewählt ist aus der Gruppe der Carbonsäureanhydride, Aldehyde, Ketone und Vinylether.
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. Unter wie nachfolgend beschriebenem Einsatz der genannten Verbindungen gelingt es in der Regel, die Bildung des unerwünschten Nebenprodukts der Formel (XII) weitgehend zu unterdrücken.
Im Rahmen einer bevorzugten Ausführungsform führt man das erfindungsgemäße Cyclisierungsverfahren in Gegenwart eines Carbonsäureanhydrids der Formel (VI)
Figure imgf000025_0001
durch wobei die Reste R20 und R20'gleich oder verschieden, bevorzugt gleich, sein können und einen verzweigten oder unverzweigten C1- bis C12- Alkylrest oder C7- bis C12-Aralkylrest oder einen C6- bis C10-Arylrest bedeuten, wobei die genannten Reste jeweils einen oder mehrere, in der Regel 1 bis etwa 3, gleiche oder verschiedene Sub- stituenten, ausgewählt aus der Gruppe OR10e, SR10f NR8eR9e und Halogen aufweisen können und wobei R20 und R20 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 und NR11b aufweisen kann und wobei R1Oe, R10f, R8e, R9e und R11b die vorstehend für R11 angege- benen Bedeutungen haben können.
Im Rahmen einer weiteren bevorzugten Ausführungsform führt man das erfindungsgemäße Cyclisierungsverfahren in Gegenwart eines Aldehyds der Formel (VII)
Figure imgf000025_0002
durch, wobei der Rest R21 einen verzweigten oder unverzweigten C1- bis C12- Alkylrest oder C7- bis C12-Aralkylrest oder einen C6- bis C-io-Arylrest bedeutet, wobei die genannten Reste jeweils einen oder mehrere, bevorzugt 1 bis 3, gleiche oder verschiedene Substituenten, ausgewählt aus der Gruppe OR10e, SR10f NR8eR9e und Halogen aufweisen können, wobei R1Oe, R10f, R8e und R9edie vorstehend für R11 angegebenen Bedeutungen haben können. Im Rahmen einer weiteren bevorzugten Ausführungsform führt man das erfindungsgemäße Cyclisierungsverfahren in Gegenwart eines Ketons der Formel (VIII)
Figure imgf000026_0001
durch, wobei die Reste R22 und R23 jeweils gleich oder verschieden sein können und einen verzweigten oder unverzweigten C1- bis C12- Alkylrest oder C7- bis C12-Aralkylrest oder einen C6- bis C10-Arylrest oder einen C1- bis C6-Alkoxycarbonylrest bedeuten, wobei die genannten Reste jeweils einen oder mehrere, bevorzugt 1 bis 3, gleiche oder verschiedene Substituenten, ausgewählt aus der Gruppe OR10e, SR10f NR8eR9e und Halogen aufweisen können, und wobei R22 und R23 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, NR11b aufweisen kann und wobei R1Oe, R1Of, R8e, R9e und R11b die vorste- hend für R11 angegebenen Bedeutungen haben können.
Alternativ zu den genannten Carbonylverbindungen lassen sich auch Vinylether der allgemeinenen Formel (IX)
Figure imgf000026_0002
im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens einsetzen, wobei die Reste R24, R25, R26 und R27 unabhängig voneinander jeweils gleich oder verschieden sein können und einen verzweigten oder unverzweigten C1- bis C12- Alkylrest oder C7- bis C12-Aralkylrest oder einen C6- bis C10-Arylrest bedeuten, wobei die genannten Reste jeweils einen oder mehrere, bevorzugt 1 bis 3, gleiche oder verschiedene Substituenten, ausgewählt aus der Gruppe Oxo, OR10e, SR1Of NR8eR9e und Halogen aufweisen können und wobei R25 und R26 gemeinsam auch einen 5- bis 8-gliedrigen Ring bilden können, der eine oder mehrere ethylenische Doppelbindungen und ein oder mehrere, üblicherweise 1 oder 2, gleiche oder verschiedene Heteroatome ausgewählt aus der Gruppe O, S, NR11b aufweisen kann und wobei R1Oe, R10f, R8e, R9e und R11b die vorstehend für R11 angegebenen Bedeutungen haben können.
C1- bis C12- Alkyl steht dabei für wie vorstehend beschriebenes C1- bis C6-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 C6- bis C10- Arylresten können beispielhaft die vorstehend genannten Bedeutungen zukommen. Beispielhaft seien als C1- bis C6-Alkoxycarbonylrest genannt: Methoxycarbonyl, Etho- xycarbonyl, Propoxycarbonyl und Isopropoxycarbonyl, bevorzugt Methoxycarbonyl und Ethoxycarbonyl.
Im Rahmen einer bevorzugten Ausführungsform führt man das erfindungsgemäße Cyclisierungsverfahren in Gegenwart eines Carbonsäureanhydrids der Formel (VI) durch, wobei die Reste R20 und R20' gleich sind und einen verzweigten oder unverzweigten C1- bis C12- Alkylrest oder C7- bis C12-Aralkylrest oder einen C6- bis C10- Arylrest bedeuten, und wobei R20 und R20 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 OR10e, SR1Of, NR11b aufweisen kann und R1Oe, R10f und R11b unabhängig voneinander die vorstehend für R11 angegebenen Bedeutungen haben kann.
Insbesondere bevorzugt setzt man solche Carbonsäureanhydride ein, bei denen die Reste R20 und R20' gleich sind und einen verzweigten oder unverzweigten Cr bis C12- Alkylrest oder einen C6- bis C10-Arylrest bedeuten. Beispielhaft seien als erfindungsgemäß besonders bevorzugt einzusetzende Carbonsäureanhydride genannt: Essig- Säureanhydrid, Propionsäurealdehyd, Pivalinsäureanhydrid und Benzoesäureanhydrid.
Als erfindungsgemäß ebenfalls bevorzugt einsetzbare Aldehyde der Formel (VII) seien bespielhaft Acetaldeyhd, Propionaldehyd und Chloral (Trichloracetaldehyd) 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 Carbonylfunk- tion 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, Hexafluoraceton, Brenztraubensäuremethy- lester und Brenztraubensäureethylester.
Als erfindungsgemäß ebenfalls bevorzugt einsetzbare Vinylether der Formel (IX) seien beispielhaft genannt: Methylvinylether, Ethylvinylether, Isobutylvinylether und 3,4- Dihydro-2H-pyran.
Die genannten Verbindungsklassen können gleichermaßen mit gutem Erfolg im Rahmen dieser bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzt werden. Im Hinblick auf praktische Gesichtspunkte wie beispielsweise eine höhe- re Reaktionsgeschwindigkeit hat sich der Einsatz von Aldehyden und/oder elektronenarmen Ketonen als vorteilhaft erweisen. Die Menge an erfindungsgemäß einzusetzendem Carbonsäureanhydrid, Aldehyd, Ke- ton 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. Üblicherweise 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 Re- aktoren 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 bevorzugten Ausführungsform geht man vorteilhaft so vor, dass man zunächst eine Lösung der erfindungsgemäß einzusetzenden Diarylphenoxy-Aluminium-Verbindung in einem geeigneten Lösungsmittel wie vorstehend beschrieben bereitstellt. Dieser Lösung setzt man dann erfindungsgemäß bevorzugt ein Gemisch des zu cyclisierenden racemischen oder nicht-racemischen Citronellals mit dem gewählten Carbonsäureanhydrid, dem Aldehyd, dem aktivierten Keton und/oder dem Vinylether zu. Alternativ dazu kann man beispielsweise auch die Lösung der erfindungsgemäß einzusetzenden Diarylphenoxy- Aluminium-Verbindung zunächst mit dem gegebenfalls jeweils gewählten Carbonsäureanhydrid, dem Aldehyd, dem Keton und/oder dem Vinylether versetzen und im An- schluss 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 4 h zur Katalysatorlösung bzw. dem Reaktionsgemisch 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 wiederum bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens bereitet man zunächst eine Lösung des gewählten Liganden der Formeln (I) bzw. (Ia) in Toluol und setzt dann, zweckmäßigerweise unter Rühren, die gewählte Aluminium-Verbindung der Formel (II) und/oder (III), bevorzugt Tri- methyl- oder Triethylaluminium in toluolischer Lösung zu.
Die Zugabe des zu cyclisierenden Citronellals bzw. des Gemischs von Citronellal mit dem gewählten Carbonsäureanhydrid, Aldehyd, aktivierten Keton und/oder dem Vinylether erfolgt im Rahmen dieser Ausführungsform vorteilhaft bei Temperaturen im Be- reich von etwa -40°C bis etwa 40°C, bevorzugt im Bereich von etwa -200C bis etwa 200C. Dazu wird vorteilhaft die bereitete Lösung oder Suspension der erfindungsgemäßen Diarylphenoxy-Aluminium-Verbindung 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 Citronellals und der gewählten weiteren Verbindung kann so vorgenommen werden, dass man entweder die gesamte Menge Citronellal auf einmal zusetzt oder sie portionsweise oder auch kontinuierlich zur bereiteten Katalysatorlösung gibt. Als Lösungsmittel eignen sich wiederum bevorzugt die vorstehend genannten Lösungsmittel, insbesondere Toluol. Bevorzugt setzt man das zu cyclisierende Citronellal in Form eines Gemisches mit dem gewählten Carbonsäureanhydrid, Alde- hyd, aktivierten Keton und/oder Vinylether ohne weiteren Zusatz von Lösungsmitteln ein. Bei Einsatz eines Lösungsmittels wählt man die gesamte Lösungsmittelmenge vorteilhaft so, 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.
Es wurde gefunden, dass üblicherweise während der Reaktion ein Teil des Katalysatorkomplexes deaktiviert wird. Dies ist unter anderem auf Ligandenaustausch-Prozesse zwischen den jeweils eingesetzten Bis(diarylphenol)-Liganden der Formel der eingesetzten Diarylphenoxy-Aluminium-Verbindungen und dem durch Cyclisierung entste- henden Isopulegol zurückzuführen. Die deaktivierte Form des Katalysators ist, in Abhängigkeit von der Wahl der eingesetzten Lösemittel, üblicherweise im Gegensatz zum aktiven polymeren Katalysator in der Reaktionsmischung löslich.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann durch einfache physikalische Trennme- thoden (z.B. durch Abfiltration oder Zentrifugation des noch aktiven Katalysators) der deaktiverte Teil des Katalysators zusammen mit der übrigen Reaktionsmischung abgetrennt werden. Der zurückgehaltene, immer noch aktive Teil des Katalysators kann gewünschtenfalls mit frischem Katalysator ergänzt werden und ohne nennenswerten Aktivitätsverlust wieder eingesetzt werden, vorzugsweise im Rahmen einer weiteren erfindungsgemäßen Cyclisierungsreaktion von Citronellal zu Isopulegol.
Alternativ kann die eingesetzte Katalysatormenge so gewählt werden, dass der gesamte eingesetzte Katalysatorkomplex im Laufe bzw. nach Beendigung der erfindungsgemäßen Cyclisierungsreaktion deaktiviert und somit löslich ist, wasan einer klaren Reak- tionsmischung zu erkennen ist. Dabei macht sich vorteilhaft bemerkbar, das in diesem Falle aufgrund der vorstehend beschriebenen Ligandenaustausch-Prozesse der jeweils eingesetzte Bis-(diarylphenoxy)-Ligand der Formel (I) ohne gesondert durchzuführende Hydrolyse freigesetzt wird.
Es wurde darüber hinaus gefunden, dass nach der destillativen Entfernung des jeweils eingesetzten Lösungsmittels, bevorzugt des Toluols, sowie der gegebenenfalls ein- gestzten weiteren Verbindung das Cyclisierungsprodukt Isopulegol ohne vorherige Hydrolyse der jeweils eingesetzten Diarylphenoxy-Aluminium-Verbindugen in hohen Reinheiten aus der Reaktionsmischung abdestilliert werden kann. Dabei bilden sich auch im Destillationssumpf in der Regel keine erkennbaren unerwünschten oder störenden Nebenprodukte. Bei Zugabe eines geeigneten, inerten hochsiedenden Lö- sungsmittels, d.h. vorzugsweise eines Lösungsmittels, das einen höheren Siedepunkt als Isopulegol aufweist, wie beispielsweise 1 -Methylnaphthalin, 1-Decanol, Tridecan, 1 ,2-Propylencarbonat, Diethylenglycoldibutylether, Tetraethylenglycoldimethylether und Dibenzylether, vor der Destillation erhält man im Destilltionssumpf eine Lösung des freien Liganden in dem heißen, jeweils eingesetzten Hochsieder. Durch einfaches Ab- kühlen kann der Ligand aus dieser heißen Lösung auskristallisiert werden und durch Filtration in hoher Reinheit wiedergewonnen werden. Der so wiedergewonnene Bis- (diarylphenoxy)-Ligand kann, üblicherweise ohne weitere Aufreinigungsschritte, im Rahmen einer neuen Charge mit den entsprechenden Aluminiumverbindungen der Formeln (II) bzw. (III) zum reaktiven Katalysatorkomplex umgesetzt werden, wobei bei derartig wiederhergestellten Katalysatorkomplexen keine bzw. keine nennenswerte Abschwächung der Reaktivität festzustellen ist. Darüber hinaus lassen sich aus der als Rückstand der vorstehend beschriebenen gewonnenen Mutterlauge nach Hydrolyse weitere Mengen an Isopulegol und dem jeweils eingesetzten Bis-(diarylphenoxy)- Ligand gewinnen. Im Rahmen dieser bevorzugten Ausführungsform umfasst das erfin- dungsgemäßen Cyclisierungsverfahren von Citronellal zu Isopulegol dementsprechend die folgenden Schritte:
a) destillative Entfernung des gegebenenfalls eingesetzten Lösungsmittels sowie der gegebenenfalls eingesetzten weiteren Verbindung (d.h. dem Carbonsäurean- hydrid, Aldehyde, Ketone und/oder Vinylether) aus dem gemäß dem vorstehend beschriebenen Verfahren erhaltenen Produktgemisch, b) Zusatz eines hochsiedenden Lösungsmittels zu dem in Schritt a) erhaltenen Rückstand, c) destillative Abtrennung des Isopulegols aus dem in Schritt b) erhaltenen Gemisch und d) Abkühlen des in Schritt c) erhaltenen Destillationssumpfes unter Kristallisation des eingesetzten Bis(diarylphenol)-Liganden der Formel (I).
Die erfindungsgemäße Cyclisierungsreaktion läßt sich nach Erreichen des gewünsch- ten Reaktionsfortschritts auch in üblicher Weise, beispielsweise durch Zusatz eines wässrigen Reagenzes, etwa einer wässrigen Lauge wie beispielsweise Natrium- oder Kalilauge oder beispielsweise auch durch Zusatz von Wasser abbrechen. Die Aufarbeitung bzw. Isolierung kann dann in dem Fachmann an sich bekannter Weise durchgeführt werden.
Der gegebenenfalls eingesetzte Zusatzstoff, d.h. das eingesetzte Carbonsäureanhydrid, Keton bzw. der eingesetzte Aldehyd oder Vinylether kann abhängig von seinen physikalischen Eigenschaften (z.B. dem Siedepunkt) z.B. durch Destillation aus der ausreagierten Mischung weitgehend und in dem Maße, indem er nicht gegebenenfalls selbst umgesetzt wurde, zurückgewonnen werden.
Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens erhält man Isopulegol üblicherweise in Form eines Gemisches der diastereiomeren Formen des Isopulegols: Isopulegol der Formel (XIII), neo-lsopulegol der Formel (XIV), neo-iso-lsopulegol der Formel (XV) und iso-lsopulegol der Formel (XVI).
Figure imgf000031_0001
Erfindungsgemäß bevorzugt sind Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei denen ein Diastereomerengemisch des Isopulegols anfällt, das zu mindestens etwa 85%, bevorzugt zu mindestens etwa 90% und besonders bevorzugt zu min- destens etwa 95% und ganz besonders bevorzugt zu mindestens etwa 98% aus dem Hauptdiastereomeren Isolpulegol der Formel (XII) bzw. der Formel (IVa) selbst besteht.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich, wie bereits erwähnt, in gleichem Maße zur Cyclisierung von racemischem wie auch nicht-racemischem, d.h. optisch aktivem Citronellal zu racemischem wie nicht-racemischem Isopulegol. In einer bevorzugten Ausführungsform dient das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von L-(-)- Isopulegeol durch Cyclisierung von D-(+)-Citronellal.
Das so hergestellte racemische bzw. nicht-racemische Isopulegol stellt ein wertvolles Intermediat zur Herstellung von racemischem 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 Übergangsmetallkatalysatoren, 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 vollständig erhalten.
Die vorliegende Erfindung betrifft daher auch ein Verfahren zur Herstellung von racemischem oder nicht-racemischem Menthol, ausgehend von nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren hergestelltem racemischem oder nicht-racemischem Isopulegol und anschließender Hydrierung dessen ethylenischer Doppelbindung. 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.
Die folgenden Beispiele dienen der Veranschaulichung der Erfindung, ohne sie in irgend einer Weise zu beschränken:
Gaschromatographische Analysen wurden nach der folgenden Methode durchgeführt: 30 m DB-WAX, ID.: 0,32 mm, FD.: 0,25 μm; 80 - 2300C, 3°C/min; Rf (Citronellal): 10,5; Rf (neo-lsopulegol): 13,24; Rf (Isopulegol): 13,58; Rf (neoiso-lsopulegol): 14,64; Rf (iso-lsopulegol) 15,28; Rf (Citronellsäurecitronellylester): 39,80. Konzentrationen der erhaltenen Reaktionsprodukte in der Reaktionslösung (jeweils in Gew.-%) wurden GC- analytisch mittels eines internen Standards ermittelt. Die zusätzlich angegebenen kor- respondierenden Massenangaben (jeweils in g) wurden daraus rechnerisch extrapoliert und können daher leichte Abweichungen aufweisen. Diastereoselktivitäten wurden aus den jeweiligen GC-Flächen-% der vier Diastereomere ermittelt.
Beispiel 1 : Cyclisierung von Citronella zu Isopulegol in Gegenwart eines aus dem Li- ganden lar1 hergestellten Katalysators und in Gegenwart von Essigsäureanhydrid
Figure imgf000032_0001
In einen ausgeheizten Kolben gab man 1,05 mmol des Liganden Ia1-I und 10 ml was- serfreies Toluol. Zu der klaren Lösung gab man bei Raumtemperatur 350 μl
(0.66 mmol, 1 mol-%) einer 25%igen Lösung von Triethylaluminium in Toluol. Die Lösung wurde für 1 h bei 25 °C gerührt. Nach wenigen Minuten erhielt man eine gelartige Suspension des Katalysators. Die Katalysator-Suspension wurde auf 0 0C gekühlt und es wurde ein Gemisch aus 10.15 g (65.8 mmol) auf 00C vorgekühltem Citronellal und 1 Gew.-% (bezogen auf Citronellal) Essigsäureanhydrid über einen Zeitraum von 6 h zugegeben. Die Reaktionsmischung wurde gerührt und es wurden in regelmäßigen Abständen Proben genommen und mit 8 %-iger NaOH hydrolysiert. Hierbei fiel das enthaltene Aluminium als Hydroxid aus und man erhielt zunächst eine Suspension. Nach einiger Zeit entstanden zwei klare Phasen. Die organische Phase wurde gaschromatographisch analysiert. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 zusammengestellt: Tabelle 4:
Figure imgf000033_0002
* Citronellsäurecitronellylester
Die Cyclisierungsreaktion ergab Isopulegol mit einer Selektivität von 90 % bezogen auf alle Isopulegol-Isomere. Die Diastereoselektivtät (neo-lsopulegol : Isopulegol : neoiso- Isopulegol : iso-lsopulegol) betrug 0,4 : 99,4 : 0,2 : 0,0.
Beispiel 2: Cyclisierung unter Verwendung des Liganden Iar4 (mit Essigsäureanhydrid)
Figure imgf000033_0001
Beispiel 1 wurde unter Verwendung des Liganden Iar4 (in größerem Maßstab) unter ansonsten unveränderten Bedingungen wiederholt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 5 zusammengestellt.
Tabelle 5:
Figure imgf000033_0003
Figure imgf000034_0002
Nach 24 h Reaktionszeit war der Umsatz an Citronellal vollständig mit einer Selektivität von 90% bezüglich aller Isopulegol-lsomere.Die Diastereoselektivität (neo-lsopulegol : Isopulegol : neoiso-lsopulegol : iso-lsopulegol) betrug 0,6 : 99,0 :0,3 : 0,1.
Beispiel 3: Cyclisierung unter Verwendung des Liganden Ia2-I (ohne Zusätze)
Figure imgf000034_0001
In einen ausgeheizten Kolben gab man 640 mg (1 ,0 mmol) des Liganden Ia2-I und 10 ml wasserfreies Toluol. Zu der klaren Lösung gab man bei Raumtemperatur 350 μl (0,65 mmol, 1 mol-% bzgl. Citronellal) einer 0,66 M Lösung von Triethylaluminium in Toluol. Die Lösung wurde für 1 h bei 25 0C gerührt, nach wenigen Minuten erhielt man eine gelartige Suspension des Katalysators. Die Katalysator-Suspension wurde auf 0 0C gekühlt und es wurden 10,2 g (65,8 mmol) -15 0C kaltem Citronellal über einen Zeitraum von 6 h zugegeben. Die Reaktionsmischung wurde weitere 18 h bei 0 0C gerührt und es wurden in regelmäßigen Abständen Proben genommen und mit 8 %-iger NaOH hydrolysiert. Hierbei fiel das enthaltene Aluminium als Hydroxid aus und man erhielt zunächst eine Suspension. Nach einiger Zeit entstanden zwei klare Phasen. Die organische Phase wurde gaschromatographisch analysiert. Die Ergebnisse sind in Tabelle 6 zusammengestellt:
Tabelle 6:
Figure imgf000034_0003
Figure imgf000035_0001
*Citronellsäurecitronellylester
Das Diastereomerenverhältnis (neo-lsopulegol : Isopulegol : neoiso-lsopulegol : iso- Isopulegol) betrug 1,6: 96,7 : 1,2 : 0,4.
Beispiel 4: Cyclisierung unter Verwendung des Liganden Ia2-I (mit Essigsäureanhydrid)
In einen ausgeheizten Kolben gab man 640 mg (1 ,0 mmol) des Liganden Ia2-I und 10 ml wasserfreies Toluol. Zu der klaren Lösung gab man bei Raumtemperatur 350 μl (0,65 mmol, 1 mol-% bzgl. Citronellal) einer 0,66 M Lösung von Triethylaluminium in Toluol. Die Lösung wurde für 1 h bei 25 °C gerührt, nach wenigen Minuten erhielt man eine gelartige Suspension des Katalysators. Die Katalysator-Suspension wurde auf 0 0C gekühlt und es wurde ein Gemisch aus 10,2 g (65,8 mmol) -15 0C kaltem Citro- nellal und 0,1 g (1 Gew.-% bzgl. Citronellal) Essigsäureanhydrid über einen Zeitraum von 6 h zugegeben. Die Reaktionsmischung wurde weitere 18 h bei 0 0C gerührt und es wurden in regelmäßigen Abständen Proben genommen und mit 8 %-iger NaOH hydrolysiert. Hierbei fiel das enthaltene Aluminium als Hydroxid aus und man erhielt zunächst eine Suspension. Nach einiger Zeit entstanden zwei klare Phasen. Die orga- nische Phase wurde gaschromatographisch analysiert. Die Ergebnisse sind in Tabelle 7 zusammengestellt:
Tabelle 7:
Figure imgf000035_0002
Figure imgf000036_0002
*Citronellsäurecitronellylester
Das Diastereomerenverhältnis (neo-lsopulegol : Isopulegol : neoiso-lsopulegol : iso- Isopulegol) betrug 0,8 : 98,5 : 0,4: 0,3.
Beispiel 5: Cyclisierung von Citronellal in Gegenwart eines aus dem Liganden Ia2-3 hergestellten Katalysators und in Gegenwart von Essigsäureanhydrid mit anschließender Aufarbeitung und Rückgewinnung des Liganden
Figure imgf000036_0001
8,0 g (13,6 mmol) des Liganden la2-3 wurden bei Raumtemperatur unter Argon in 140 ml Toluol gelöst. 4,78 ml (9,09 mmol) einer 25%-igen Triethylaluminium-Lösung in Toluol wurde zugeben, man ließ 1 h nachrühren. Die entstandene Katalysator- Suspension wurde auf 00C abgekühlt und man gab innerhalb von in 5 h ein Gemisch von 70,0 g (0,45 mol) Citronellal und 0,7 g (6,86 mmol,1 Gew.-% bzgl. Citronellal) Essigsäureanhydrid zu. Es wurde 1 h bei 00C und 12 h bei Raumtemperatur nachgerührt. Bei Versuchsende gab man 100 ml 8%-ige Natronlauge zu und trennte die Phasen. Man trocknete die organische Phase mit Natriumsulfat und entfernte das Lösungsmittel unter reduziertem Druck. Das Rohprodukt wurde bei 1 mbar über eine kurze Kolonne destilliert. Bei 58 0C Kopftemperatur erhielt man 68,4 g Isopulegol mit folgender Zusammensetzung (jeweils GC-Flächen -%): Isopulegol: 98,4%, neo-lsopulegol: 0,6%, neoiso-lsopulegol: 0,4%. Das entspricht einer chemischen Ausbeute von 97% bezogen auf alle Diastereomere und einer Diastereoselektivität von 99:1 (Isopulegol : andere Diastereomere). Der bei der abschließenden Destillation verbleibende Destillationssumpf war ein hellgelber Feststoff in einer Menge von 7,7g, der zu 95 Gew.-% aus dem eingesetzten Liganden der Formel la2-3 und zu 5 Gew,-% aus Isopulegol bestand.
Beispiele 6-13: Cyclisierung von Citronellal unter Einsatz verschiedener Carbonylver- bindungen als Zusatzstoffe in der Cyclisierung unter Verwendung des Liganden la2-3
Beispiel 6: Cyclisierung ohne Zusatzstoff
In einen ausgeheizten Kolben gab man 580 mg (1 ,0 mmol) des Liganden la2-3 und 20 ml wasserfreies Toluol. Zu der klaren Lösung gab man bei Raumtemperatur 350 μl (0,65 mmol, 1 mol-% bzgl. Citronellal) einer 0,66 M Lösung von Triethylaluminium in Toluol. Die Lösung wurde für 1 h bei 25 0C gerührt, nach wenigen Minuten erhielt man eine gelartige Suspension des Katalysators. Die Katalysator-Suspension wurde auf 0 0C gekühlt und es wurden10,2 g (65,8 mmol) -15 °C kaltem Citronellal über einen Zeitraum von 3 h zugegeben. Die Reaktionsmischung wurde weitere 4 h bei 0 0C gerührt und es wurden in regelmäßigen Abständen Proben genommen und mit 8 %-iger NaOH hydrolysiert. Hierbei fiel das enthaltene Aluminium als Hydroxid aus und man erhielt zunächst eine Suspension. Nach einiger Zeit entstanden zwei klare Phasen. Die organische Phase wurde gaschromatographisch analysiert. Die Ergebnisse sind in Tabelle 8 zusammengestellt:
Tabelle 8:
Figure imgf000037_0001
*Citronellsäurecitronellylester
Das Diastereomerenverhältnis (neo-lsopulegol : Isopulegol : neoiso-lsopulegol : iso- Isopulegol) betrug 0,4 : 99,0 : 0,5 : 0,1.
Beispiel 7: Zusatz von Acetaldehyd Der Versuch wurde wie in Beispiel 6 wiederholt, nur dass dem Citronellal vor Zugabe 0,4 Gew.-% Acetaldehyd zugegeben wurden. Die Ergebnisse sind in Tabelle 9 zusammengestellt:
Tabelle 9:
Figure imgf000038_0001
*Citronellsäurecitronellylester
Das Diastereomerenverhältnis (neo-lsopulegol : Isopulegol : neoiso-lsopulegol : iso- Isopulegol) betrug 0,4 : 99,1 : 0,5 : 0,0.
Beispiel 8: Zusatz von Nitrobenzaldehyd
Der Versuch wurde wie in Beispiel 6 wiederholt, nur dass dem Citronellal vor Zugabe 1,3 Gew.-% Nitrobenzaldehyd zugegeben wurden. Die Ergebnisse sind in Tabelle 10 zusammengestellt:
Tabelle 10:
Figure imgf000038_0002
*Citronellsäurecitronellylester
Das Diastereomerenverhältnis (neo-lsopulegol : Isopulegol : neoiso-lsopulegol : iso- Isopulegol) betrug 0,4 : 99,2 : 0,4 : 0,0. Beispiel 9: Zusatz von Chloral
Der Versuch wurde wie in Beispiel 6 wiederholt, nur dass dem Citronellal vor Zugabe 1 ,3 Gew.-% wasserfreies Chloral zugegeben wurden. Die Ergebnisse sind in Tabelle 11 zusammengestellt:
Tabelle n :
Figure imgf000039_0001
*Citronellsäurecitronellylester
Das Diastereomerenverhältnis (neo-lsopulegol : Isopulegol : neoiso-lsopulegol : iso- Isopulegol) betrug 0,5 : 99,3 : 0,2 : 0,0.
Beispiel 10: Zusatz von Brenztraubensäureethylester
Der Versuch wurde wie in Beispiel 6 wiederholt, nur dass dem Citronellal vor Zugabe 1 ,0 Gew.-% Brenztraubensäureethylester zugegeben wurden. Die Ergebnisse sind in Tabelle 12 zusammengestellt:
Tabelle 12:
Figure imgf000039_0002
*Citronellsäurecitronellylester
Das Diastereomerenverhältnis (neo-lsopulegol : Isopulegol : neoiso-lsopulegol : iso- Isopulegol) betrug 0,5 : 99,5 : 0,0 : 0,0. Beispiel 11 : Zusatz von Trifluoraceton
Der Versuch wurde wie in Beispiel 6 wiederholt, nur dass dem Citronellal vor Zugabe 1 ,0 Gew.-% 1 ,1 ,1 -Trifluoraceton zugegeben wurden. Die Ergebnisse sind in Tabelle 13 zusammengestellt:
Tabelle 13:
Figure imgf000040_0001
*Citronellsäurecitronellylester
Das Diastereomerenverhältnis (neo-lsopulegol : Isopulegol : neoiso-lsopulegol : iso- Isopulegol) betrug 0,8 : 98,9 : 0,3 : 0,0.
Beispiel 12:
Der Versuch wurde wie in Beispiel 6 mit einer Probe von durch Hydrierung hergestelltem Roh-Citronellal (mit erhöhtem Citronellol-Gehalt) wiederholt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 14 zusammengestellt:
Tabelle 14:
Figure imgf000040_0002
*Citronellsäurecitronellylester
Das Diastereomerenverhältnis (neo-lsopulegol : Isopulegol : neoiso-lsopulegol : iso- Isopulegol) betrug 0,5 : 99,5 : 0,0 : 0,0. Beispiel 13:
Der Versuch wurde wie in Beispiel 12 wiederholt, nur dass dem Citronellal vor Zugabe 1,0 Gew.-% 1,1,1-Trifluoraceton zugegeben wurden. Die Ergebnisse sind in Tabelle 15 zusammengestellt:
Tabelle 15:
Figure imgf000041_0001
*Citronellsäurecitronellylester
Das Diastereomerenverhältnis (neo-lsopulegol : Isopulegol : neoiso-lsopulegol : iso- Isopulegol) betrug 0,5 : 99,0 : 0,3 : 0,2.
Beispiel 14: Wiedergewinnung des Katalysatorkomplexes mit Ligand la2-3
In einen ausgeheizten Kolben gab man 2,93 g (4,99 mmol) des Liganden la2-3 und 100 ml wasserfreies Toluol. Zu der klaren Lösung gab man bei Raumtemperatur 1 ,75 ml (3,33 mmol, 5 mol-% bzgl. Citronellal) einer 0,66 M Lösung von Triethylaluminium in Toluol. Die Lösung wurde für 1 h bei 25 0C gerührt, nach wenigen Minuten erhielt man eine gelartige Suspension des Katalysators. Die Katalysator-Suspension wurde auf 0 °C gekühlt und es wurden10,2 g (65,8 mmol) -15 0C kaltes Citronellal über einen Zeitraum von 1 h zugegeben. Die Reaktionsmischung wurde eine weitere Stunde bei 0 0C gerührt. Die Reaktionsmischung wurde durch Filtration vom festen Katalysator getrennt. Das Filtrat wurde wie üblich aufgearbeitet, das Toluol wurde destillativ entfernt, und das erhaltene Rohprodukt wurde analysiert. Die Ergebnisse sind in Tabelle 16 zusammengestellt:
Tabelle 16:
Figure imgf000041_0002
Der abfiltrierte Katalysator wurde in weiteren 100 ml Toluol suspendiert. Die so entstandene Katalysator-Suspension wurde auf 0 °C gekühlt und es wurden10,2 g (65,8 mmol) -15 °C kaltes Citronellal über einen Zeitraum von 6 h zugegeben. Die Reaktionsmischung wurde weitere 18 h bei 0 0C gerührt und dann wie üblich aufgearbeitet und analysiert. Die Ergebnisse sind in Tabelle 17 zusammengestellt:
Tabelle 17:
Figure imgf000042_0001
Beispiel 15: Verfahren zur Rückgewinnung des Liganden la2-3:
Zu einer Lösung von 23,44 g (40 mmol) des Liganden la2-3 in 800 ml wasserfreiem
Toluol gab man bei Raumtemperatur 14 ml (26,4 mmol, 1 mol-% bzgl. Citronellal) einer 0,66 M Lösung von Triethylaluminium in Toluol. Die Lösung wurde für 1 h bei 25 0C gerührt, nach wenigen Minuten erhielt man eine gelartige Suspension des Katalysators. Die Katalysator-Suspension wurde auf 00C gekühlt und es wurde eine Mischung aus 406 g (2,64 mol) und 4,06 g (1 mol-% bezogen auf Citronellal) Trifluoraceton auf - 15 0C gekühlt und über einen Zeitraum von 3 h zugegeben. Man rührte für weitere 4 h bei 00C nach, wobei eine klare Lösung entstand.
Bei Normaldruck wurde über eine 15 cm Vigreux-Kolonne das Toluol abdestilliert. Zu der klaren Lösung gab man 80 g 1 -Methylnaphthalin als Hochsieder, und destillierte bei 10 mbar insgesamt 364 g Isopulegol ab. Das entspricht einer Ausbeute von 87%. Aus dem Sumpf kristallisierte beim Abkühlen weiße Kristalle aus. Durch Filtration erhielt man insgesamt 20,0 g eines weißen Feststoffs, der nach Analytik als Liganden Ia2-3, verunreinigt mit ca 5% 1 -Methylnaphthalin identifiziert werden konnte. Damit konnten durch eine einfache Kristallisation 81% des Liganden la2-3 zurückgewonnen werden. Durch Abdestillieren von 1 -Methylnaphthalin konnten weitere 3,1 g des Liganden Ia2-3 in reiner Form erhalten werden. Beispiel 16 (nicht erfindungsgemäß): Cyclisierung von Citronellal mit einem Katalysator aus Ligand 45 mit Triethylaluminium in Gegenwart von Essigsäure unter Teilumsatz
Figure imgf000043_0001
618 mg (1 ,2 mmol) des Liganden 36 (Reinheit: 98,8 %) wurden in 30 g Toluol gelöst. Es wurden langsam 0,342 g (0,74 mmol) Triethylaluminium in Form einer 25 %igen Lösung in Toluol zugegeben. Es bildete sich ein gelartiges Produkt und es wurde noch 40 Minuten bei 200C nachgerührt. Danach wurde die Katalysatorlösung auf 00C abge- kühlt und eine Lösung von 11 ,7 g (74,4 mmol) racemischem Citronellal und 61 mg Essigsäure in 24 g Toluol in 6 Portionen zugegeben. Nach jeder Zugabe wurde etwa 50 Minuten nachgerührt. Anschließend wurde die Reaktionsmischung mit 10 ml 8 böiger Natronlauge verrührt, die organische Phase abgetrennt und gaschroma- tographisch analysiert. Es wurden folgende Ergebnisse erhalten: Citronellal: 63,9%; neo-lsopulegol: 0,2%; Isopulegol: 24,9%; neoiso-lsopulegol: 0,1 %; iso-lsopulegol: 0,07%; Citronellsäurecitronellylester: 7,3%.
Bei einem Umsatz von 34,1 % betrug die Selektivität für Isopulegol 74,2 %. Es wurde ein Produkt mit folgender Isomerenverteilung (neo-lsopulegol : Isopulegol : neoiso- Isopulegol : iso-lsopulegol) erhalten: 0,8 : 98,5 : 0,4: 0,3.

Claims

Patentansprüche
1. Diarylphenoxy-Aluminium-Verbindungen erhältlich durch Umsetzung eines
Bis(diarylphenol)-Liganden der Formel (I)
Figure imgf000044_0001
wobei
Ar1 , Ar2, Ar3, Ar4 gleich oder verschieden sind und jeweils unabhängig voneinander einen Arylrest mit 6 bis15 Kohlenstoffatomen oder einen Heteroarylrest mit 2 bis 15 Kohlenstoffatomen, die gegebenenfalls jeweils 1 bis 7 gleiche oder verschiedene Substituen- ten, ausgewählt aus der Gruppe der Substituenten Cr bis C6- Alkyl, C1- bis C6-Perfluoralkyl, C1- bis C6-Alkoxy, C7- bis Ci2-
Aralkyl, Halogen, -SiR5aR6aR7a, substituiertes oder unsubstitu- iertes C6- bis C10-Aryl, -NR8aR9a, -SR1Oa, -NO2 tragen können, bedeuten,
R1, R2, R3, R4 gleich oder verschieden sind und jeweils unabhängig voneinander Wasserstoff, C1- bis C6-Alkyl, C1- bis C6-Perfluoralkyl, C1- bis C6-Alkoxy, C7- bis C12-Aralkyl, Halogen, -SiR5bR6bR7b, substituiertes oder unsubstituiertes C6- bis C10-Aryl, -NR8bR9b, -SR10b, -NO2 bedeuten und R1 oder R2 und/oder R3 oder R4 gemeinsam mit A einen cyclischen aromatischen oder nichtaromatischen Cyclus bilden kann, bedeuten und
A (1) für einen geradkettigen oder verzweigten und/oder cyclischen Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 25 Kohlenstoffatomen steht, der gesättigt oder ein- oder mehrfach ungesättigt und/oder teilweise aromatisch sein kann und gegebenenfalls eines oder mehrere gleiche oder verschiedene Hete- roatome, ausgewählt aus der Gruppe der Heteroatome O, S, NR11, und/oder eine oder mehrere gleiche oder verschiedene funktionelle Gruppen, ausgewählt aus der Gruppe der funktionellen Gruppen C(O), S(O), S(O)2, aufweisen kann und gegebenenfalls einen oder mehrere gleiche oder verschiedene Substituenten, ausgewählt aus der Gruppe der Substituenten C1- bis C6-Alkyl, C1- bis C6-Perfluoralkyl, C1- bis C6-Alkoxy, C1- bis C10- Acyloxy, C7- bis C12-Aralkyl, Halogen, -SiR5cR6cR7c, substituiertes oder unsubstituiertes C6- bis Cio-Aryl, substituiertes oder unsubsti- tuiertes C2- bis C10-Hetaryl, -NR8cR9c, -SR100, -NO2, C1-bis C12-Acyl, C1- bis C10- Carboxyl tragen kann, oder
(2) für einen Arylrest mit 6 bis 15 Kohlenstoffatomen oder einen Heteroaryl- rest mit 2 bis 15 Kohlenstoffatomen steht, die gegebenenfalls jeweils 1 bis 5 Substituenten, ausgewählt aus der Gruppe der Substituenten C1- bis C6-Alkyl, C1- bis C6-Perfluoralkyl, C1 bis C6-Alkoxy, C7- bis C12-Aralkyl, Halogen, -SiR5dR6dR7d, substituiertes oder unsubstituiertes C6- bis C10-
Aryl, -NR8dR9d, SR10d, NO2 tragen können, oder
(3) für eine funktionelle Gruppe oder ein Heteroatom ausgewählt aus der Gruppe -O-, -S-, -N(R11)-, -S(O)-, -C(O)-, -S(O)2-, -P(R11)-, -(R11)P(O)- und -Si(R12R13) steht,
wobei die Reste R5a, R6a, R7a, R8a, R9a, R1Oa bis R5d, R6d, R7d, R8d, R9d, R10d und R11 bis R13 jeweils unabhängig voneinander für C1- bis C6-Alkyl, C7- bis Ci2- Aralkyl und/oder substituiertes oder unsubstituiertes C6- bis C10-Aryl stehen, und die Reste R8a und R9a, R8b und R9b, R8c und R9c, R8d und R9d unabhängig voneinander jeweils gemeinsam auch einen cyclischen Kohlenwasserstoffrest mit 2 bis 8 Kohlenstoffatomen bilden können, der eines oder mehrere gleiche oder verschieden Heteroatome ausgewählt aus der Gruppe O, S, NR11a aufweisen kann und R11a die für R11 angegebenen Bedeutungen haben kann,
mit einer Aluminium-Verbindung der Formel (II)
(II),
Figure imgf000045_0001
wobei
AI Aluminium bedeutet und
R14 einen verzweigten oder unverzweigten Alkylrest mit 1 bis 5 Kohlenstoffato- men und
p O oder eine ganze Zahl von 1 bis 3 bedeutet,
und/oder
mit einer Aluminium-Verbindung der Formel (III) MAIH4 (III),
wobei
AI Aluminium bedeutet und
M Lithium, Natrium oder Kalium bedeutet.
2. Diarylphenoxy-Aluminium-Verbindungen nach Anspruch 1 , erhältlich durch Um- setzung eines Bis(diarylphenol)-Liganden der Formel (Ia)
Figure imgf000046_0001
wobei die Reste Ar1 bis Ar4, R1 bis R4 und A die für Formel (I) angegebenen Be- deutungen besitzen.
3. Diarylphenoxy-Aluminium-Verbindungen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Reste Ar1 bis Ar4 gleich sind.
4. Diarylphenoxy-Aluminium-Verbindungen nach einem der Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Reste Ar1 bis Ar4 Phenyl bedeuten.
5. Diarylphenoxy-Aluminium-Verbindungen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Reste R1 bis R4 gleich sind.
6. Diarylphenoxy-Aluminium-Verbindungen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Reste R1 bis R4 Wasserstoff bedeuten.
7. Diarylphenoxy-Aluminium-Verbindungen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da- durch gekennzeichnet, dass man den Bis(diarylphenol)-Liganden der Formel (I) und die Aluminium-Verbindungen der Formeln (II) und/oder (III) in einem molaren Verhältnis von 10:1 bis 1 :1 einsetzt.
8. Diarylphenoxy-Aluminium-Verbindungen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da- durch gekennzeichnet, dass man den Bis(diarylphenol)-Liganden der Formel (I) und die Aluminium-Verbindungen der Formeln (II) und/oder (III) in einem molaren Verhältnis von 3:2 einsetzt.
9. Verwendung von Diarylphenoxy-Aluminium-Verbindungen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 als Katalysatoren.
10. Verwendung nach Anspruch 9 zur Cyclisierung von Citronellal zu Isopulegol.
11. Verfahren zur Herstellung von Isopulegol der Formel (IV)
Figure imgf000047_0001
umfassend die Cyclisierung von Citronellal der Formel (V)
Figure imgf000047_0002
in Gegenwart eines Katalysators, der erhältlich ist durch Umsetzung eines Bis(diarylphenol)-Liganden der Formel (I)
Figure imgf000047_0003
wobei
Ar1, Ar2, Ar3, Ar4, R1, R2, R3, R4 und A die vorstehend für Formel (I) angegebenen Bedeutungen besitzen,
mit einer Aluminium-Verbindung der Formel (II)
(II),
Figure imgf000047_0004
wobei
AI Aluminium bedeutet und R14 einen verzweigten oder unverzweigten Alkylrest mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen und
p 0 oder eine ganze Zahl von 1 bis 3 bedeutet,
und/oder
mit einer Aluminium-Verbindung der Formel (III)
(III),
Figure imgf000048_0003
wobei
AI Aluminium bedeutet und
M Lithium, Natrium oder Kalium bedeutet.
12. Verfahren nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass man die Cyclisie- rung in Gegenwart eines Katalysators durchführt, der erhältlich ist durch Umset- zung eines Bis(diarylphenol)-Liganden der Formel (Ia)
Figure imgf000048_0001
wobei
Ar1, Ar2, Ar3, Ar4, R1, R2, R3, R4 und A die vorstehend für Formel (I) angegebenen Bedeutungen besitzen.
13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12 zur Herstellung von optisch aktivem Isopu- legol der Formel (IVa)
Figure imgf000048_0002
umfassend die Cyclisierung von optisch aktivem Citronellal der Formel (Va)
Figure imgf000049_0001
wobei (*) jeweils ein asymmetrisches Kohlenstoffatom bezeichnet.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13 zur Herstellung von !_-(-)- Ispulegol umfassend die Cyclisierung von D-(+)-Citronellal.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass man als Aluminium-Verbindung eine Verbindung der Formel (II) einsetzt.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass man als Aluminium-Verbindung Trimethyl- oder Triethylaluminium einsetzt.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass man den Bis(diarylphenol)-Liganden der Formel (I) und die Aluminium- Verbindungen der Formeln (II) und/oder (III) in einem molaren Verhältnis von
10:1 bis 1 :1 einsetzt.
18. Verfahren nach einem de Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass man den Bis(diarylphenol)-üganden der Formel (I) und die Aluminium- Verbindungen der Formeln (II) und/oder (III) in einem molaren Verhältnis von
1 ,5:1 einsetzt.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass man die Cyclisierung in Gegenwart einer organischen Säure durchführt.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass man als organische Säure Essigsäure einsetzt.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass man die Cyclisierung in Gegenwart mindestens einer Verbindung, ausgewählt aus der Gruppe der Carbonsäureanhydride, Aldehyde, Ketone und Vinylether durchführt.
22. Verfahren nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, dass man die Cyclisie- rung in Gegenwart eines Carbonsäureanhydrids der Formel (VI)
Figure imgf000049_0002
wobei R20, R20 gleich oder verschieden sind und einen verzweigten oder unverzweigten C1- bis C12- Alkylrest oder C7- bis C12-Aralkylrest oder einen C6- bis C10-Arylrest bedeuten, wobei die genannten Reste jeweils einen oder mehrere gleiche oder verschiedene Substituenten, ausgewählt aus der Gruppe OR10e, SR10f NR8eR9e und Halogen aufweisen können und wobei R20 und R20 gemeinsam auch einen 5- bis 8-gliedrigen Ring bilden können, der eine oder mehrere ethylenische Doppelbindungen und ein oder mehrere gleiche oder verschiedene Heteroato- me, ausgewählt aus der Gruppe O, S, N R11b aufweisen kann und wobei R1Oe, R1Of, R8e, R9e und R11b unabhängig voneinander die für R11 angegebenen Bedeutungen haben können,
oder in Gegenwart eines Aldehyds der Formel (VII)
(VII)
Figure imgf000050_0001
wobei
R 21 einen verzweigten oder unverzweigten C1- bis C12- Alkylrest oder C7- bis C12-Aralkylrest oder einen C6- bis C10-Arylrest bedeutet, wobei die genannten Reste jeweils einen oder mehrere gleiche oder verschiedene Substituenten, ausgewählt aus der Gruppe OR10e, SR1Of NR8eR9e und Halogen aufweisen können, wobei R1Oe, R10f, R8e und R9e unabhängig voneinander die für R11 angegebenen Bedeutungen haben können,
bedeutet,
oder in Gegenwart eines Ketons der Formel (VIII)
Figure imgf000050_0002
wobei
R22, R23 gleich oder verschieden sind und jeweils einen verzweigten oder unverzweigten C1- bis C-I2- Alkylrest oder C7- bis C12-Aralkylrest oder einen C6- bis C10-Arylrest oder einen C1- bis C6-Alkoxycarbonylrest bedeuten, wobei die genannten Reste jeweils einen oder mehrere glei- che oder verschiedene Substituenten, ausgewählt aus der Gruppe OR10e, SR1Of NR8eR9e und Halogen aufweisen können, und wobei R22 und R23 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, NR11b aufweist und wobei R1Oe, R10f, R8e, R9e und R11b unabhängig voneinander die für R11 angegebenen Bedeutungen haben können,
bedeuten,
oder in Gegenwart eines Vinylethers der allgemeinen Formel (IX)
Figure imgf000051_0001
wobei
R24, R25, R26, R27 gleich oder verschieden sind und unabhängig voneinander jeweils einen verzweigten oder unverzweigten C1- bis C12- Alkyl- rest 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 ausgewählt aus der Gruppe Oxo, OR10e, SR10f NR8eR9e und Halogen aufweisen können und wobei R25 und R26 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, NR11b aufweisen kann und wobei R1Oe, R10f, R8e, R9eund R11b unabhängig voneinander die für R11 angegebenen Bedeutungen haben können,
durchführt.
23. Verfahren nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass man die Cyclisierung in Gegenwart von Essigsäureanhydrid, Propionsäurealdehyd, Piva- linsäureanhydrid und/oder Benzoesäureanhydrid durchführt.
24. Verfahren nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass man die Cyclisierung in Gegenwart von Acetaldehyd, Propionaldehyd, Chloral, 1 ,1 ,1- Trifluoraceton, 1 ,1 ,1-Trifluoracetophenon, Brenztraubensäuremethylester, Brenztraubensäureethylester oder Hexafluoraceton durchführt.
25. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass man das Carbonsäureanhydrid, den Aldehyd, das Keton und/oder den Vinylether in einer Menge von 0,01 mol-% bis 5 mol-% bezogen auf die Menge an eingesetztem Citronellal einsetzt.
26. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Lösung oder Suspension des Katalysators vorlegt und ein Gemisch des umzusetzenden Citronellals mit dem Carbonsäureanhydrid, dem Aldehyd, dem Keton und/oder dem Vinylether zugibt.
27. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass das Gemisch des umzusetzenden Citronellals mit dem Carbonsäureanhydrid, dem Aldehyd, dem Keton und/oder dem Vinylether innerhalb eines Zeitraums von 30 min bis 6 h zugibt.
28. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass man den eingesetzten Bis(diarylphenol)-Liganden der Formel (I) nach erfolgter Umsetzung zurückgewinnt.
29. Verfahren nach Anspruch 28, umfassend die Schritte
a) destillative Entfernung des gegebenenfalls eingesetzten Lösungsmittels sowie der gegebenenfalls eingesetzten weiteren Verbindung aus dem Produktgemisch, b) Zusatz eines hochsiedenden Lösungsmittels zu dem in Schritt a) erhal- tenen Rückstand, c) destillative Abtrennung des Isopulegols aus dem in Schritt b) erhaltenen Gemisch und d) Abkühlen des in Schritt c) erhaltenen Destillationssumpfes unter Kristallisation des eingesetzten Bis(diarylphenol)-Liganden der Formel (I).
30. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass man die als Katalysator eingesetzte Diarylphenoxy-Aluminium-Verbindung nach erfolgter Umsetzung zurückgewinnt.
31. Verfahren zur Herstellung von Menthol umfassend die Herstellung von Isopule- gol der Formel (IV) nach einem der Ansprüche 11 bis 30 und anschließender Hydrierung der ethylenischen Doppelbindung des so erhaltenen Isopulegols.
32. Verfahren nach Anspruch 31 zur Herstellung von optisch aktivem Menthol umfassend die Schritte
a) Herstellung von optisch aktivem Isopulegol der Formel (IVa) nach einem der Ansprüche 11 bis 31 und b) Hydrierung der ethylenischen Doppelbindung des so erhaltenen optisch aktiven Isopulegols.
33. Verfahren nach Anspruch 32 zur Herstellung von L-(-)-Menthol umfassend die Schritte
a) Herstellung von L-(-)-lsopulegol nach einem der Ansprüche 11 bis 32 und b) Hydrierung der ethylenischen Doppelbindung des so erhaltenen optisch aktiven L-(-)-lsopulegols.
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