制备和分离2-取代的四氢吡喃醇的方法
【专利说明】制备和分离2-取代的四氢吡喃醇的方法
[0001] 本申请是申请号为201180028466. 7、申请日为2011年6月6日、发明名称为"制 备和分离2-取代的四氢吡喃醇的方法"的专利申请的分案申请。
[0002] 本发明涉及一种通过使3-甲基丁 -3-烯-1-醇（异戊烯醇）与相应的醛在强酸 性阳离子交换剂存在下反应并随后在分隔壁塔中或在热耦合形式的两个蒸馏塔的互连装 置中分离或蒸馏分离而制备和分离2-取代的4-羟基-4-甲基四氢吡喃醇的方法。具体而 言，本发明涉及一种通过使异戊烯醇与异戊醛反应并随后在分隔壁塔中或在热耦合形式的 两个蒸馏塔的互连装置中蒸馏分离而制备和分离2-异丁基-4-羟基-4-甲基四氢吡喃的 相应方法。
[0003] Tetrahedron Letters No. 51，第 4507-4508 页，1970 描述了 3-链烯-1-醇与醛的 反应及其在生产合成香料玫瑰醚和二氢玫瑰醚中的用途。在此还提到了 3-甲基丁醛与异 戊烯醇在酸性条件下的反应。
[0004] Chemistry of Heterocyclic Compounds，第 1107-1109 页，1990 描述了异戊烯醇 与各种醛和酮在硅胶或Al2O3存在下在无溶剂条件下缩合得到相应的二-和四氢吡喃类。 此时仅在使用Al 2O3时低程度得到吡喃醇类。
[0005] SU 825 528公开了一种通过使2-甲基丁烯-1-醇-4 (异戊烯醇）与醛或酮在酸 性催化剂存在下反应而制备二-和四氢吡喃类以及四氢吡喃醇的方法，其中该酸性催化剂 基于异戊烯醇的量以〇. 0001-0. 01重量％的量使用并且该反应在〇_25°C的温度下在有机 溶剂中进行。所述催化剂为离子交换树脂KU-2(磺化聚苯乙烯树脂）、对甲苯磺酸、硫酸、磷 酸或高氯酸。例如，尤其描述了异戊烯醇与异丁醛在KU-2存在下的反应。
[0006] EP 1 493 737 Al公开了一种通过使相应的醛与异戊烯醇反应而制备烯属不饱和 4-甲基-和4-亚甲基吡喃类以及对应的4-羟基吡喃类的混合物的方法，其中该反应在其 中醛与异戊烯醇的摩尔比大于1，即醛过量使用的反应体系中引发。此外，该文献公开了随 后使所述混合物脱氢而得到所需烯属不饱和吡喃类。对第一反应步骤所述的合适催化剂是 无机酸，如盐酸或硫酸，但优选甲磺酸或对甲苯磺酸。
[0007] EP 1 516 879 Al公开了一种通过使相应的醛与异戊烯醇在脱氢条件下反应而制 备烯属不饱和4-甲基-和4-亚甲基吡喃类的方法，其中反应器中水的量为至多0. 25重 量％，而以缺乏量使用的起始化合物的转化率小于50%。适合此的所述催化剂同样为无机 酸，如盐酸或硫酸，但优选甲磺酸或对甲苯磺酸。
[0008] JP 2007-154069涉及顺式-非对映体含量为70-95重量％的2-取代的4-羟 基-4-甲基四氢吡喃醇。此外，该文献公开了一种通过使异戊烯醇与对应的醛在酸性催化 剂的水溶液存在下反应而制备它的方法。此时该反应必须在催化剂水溶液浓度为1-10重 量％下在O-KKTC的温度下进行，或者在催化剂水溶液浓度在10重量％左右或更高的范围 内在0-30°C的温度下进行。所述可能酸性催化剂通常也为离子交换树脂。
[0009] 为了通过蒸馏分离多组分体系，已知使用例如分隔壁塔，即具有位于顶部和底部 之间的侧进料和在沿着塔的纵向延伸的进料段中的分隔装置的蒸馏塔，该分隔装置用于防 止蒸气和/或冷凝液的交叉混合。然而，分隔壁塔迄今为止尚未用于分离式（I)的立体异 构醇，它们通常具有低沸点差。本发明的目的是需要一种制备和分离2-取代的四氢吡喃醇 的方法，使用该方法通常可以在低资金和能量要求下由粗混合物以可能的最纯形式分离具 有非常低沸点差的产物。
[0010] 包括分隔壁的蒸馏塔本身是已知的且例如描述于US-A 2, 271，134， US-A 4, 230, 533, EP-A 122 367, EP-A 126 288, EPA 133 510, Chem. Eng. Technol. 10(1987)92-98 ;Chem.-Ing. -Techn. 61 (1989)No. 1，16-25 ;Gas Separation and Purification 4(1990) 109 114；Process Engineering 2(1993) 33-34 ；Trans IChemE (1994) Part A 639 644 和 Chemical Engineering 7 (1997) 72-76 中。该分隔壁可以 以固定方式整合到该塔中，例如焊入，或者以可取出方式连接在该塔中，例如插入。
[0011] 可取出的固定提供了优点，如更大的灵活性、内件对该塔的更简单填充以及低资 金成本。
[0012] 由该现有技术开始，本发明的目的是提供一种制备和分离2-取代的4-羟 基-4-甲基四氢吡喃类，具体为2-异丁基-4-羟基-4-甲基四氢吡喃的方法，该方法使得 所需化合物尽可能可得：
[0013] -由易得的廉价原料开始，
[0014] -使用易得的廉价试剂
[0015] -以操作上有利的方式，
[0016] -以工业规模，
[0017] -以高产率，
[0018] -以高非对映体过量，
[0019] -必须处置的不希望副产物的最低可能形成，
[0020] -以极高的纯度，以及
[0021] -具有尽可能有利的嗅觉性能。
[0022] 惊人的是，该目的根据本发明通过提供一种制备式（I)的2-取代的4-羟基-4-甲 基四氢吡喃的方法实现：
[0023]
【主权项】
1. 一种制备式（I)的2-取代的4-羟基-4-甲基四氢吡喃的方法：
其中基团R1为总共具有3-12个碳原子的任选被烷基取代的环烷基或总共具有6-12个 碳原子的任选被烷基和/或烷氧基取代的芳基， 该方法包括使式（Π )的3-甲某T -3-烯-1-醇：
与式（III)的醛反应： R1-CHO (III), 其中基团R1具有与式（I)中相同的含义，以及 其中该反应在水存在下以及在强酸性阳离子交换剂存在下进行，然后在分隔壁塔中或 在热耦合形式的至少两个蒸馏塔和一个或多个侧取出点的互连装置中在至多500毫巴的 绝对操作压力下进行蒸馏分离。
2. 根据权利要求1的方法，其中基团R 1为总共具有6-12个碳原子的任选被烷基和/ 或烷氧基取代的芳基。
3. 根据权利要求1或2的方法，其中基团R 1为苯基。
4. 根据权利要求1-3中任一项的方法，其中异戊烯醇与式（III)的醛以0. 7:1-2:1的 摩尔比使用。
5. 根据权利要求4的方法，其中异戊烯醇与式（III)的醛以1:1-1. 5:1的摩尔比使用。
6. 根据权利要求1-5中任一项的方法，其中所述反应在至少等摩尔量的水存在下进 行，其中水的量涉及任选以缺乏量使用的原料异戊烯醇的量，或者涉及式（III)的醛，或者 在两种原料等摩尔反应的情况下涉及这两种之一的定量。
7. 根据权利要求1-6中任一项的方法，其中使用包含磺酸基团的强酸性阳离子交换 剂。
8. 根据权利要求1-7中任一项的方法，其中以H(+)形式使用至少一种强酸性阳离子交 换剂，其中所述离子交换剂包含具有磺酸基团的聚合物骨架且呈凝胶状或包含大孔树脂。
9. 根据权利要求1-8中任一项的方法，其中所述离子交换剂基于具有磺酸基团的聚苯 乙烯骨架或具有磺酸基团的全氟化离子交换树脂。
10. 根据权利要求1-9中任一项的方法，其中所述反应在没有加入有机溶剂下进行。
11. 根据权利要求1-10中任一项的方法，其中所述反应在20-60°C的温度下进行。
12. 根据权利要求1-11中任一项的方法，其中所述反应连续进行。
13. 根据权利要求12的方法，其包括如下步骤： a. 提供包含选择的强酸性阳离子交换剂的流动反应器； b. 将异戊烯醇、式（III)的醛和水连续引入所述流动反应器中； c. 使异戊烯醇、式（III)的醛和水连续与所述强酸性阳离子交换剂在所述流动反应器 中接触而得到包含所需2-取代的4-羟基-4-甲基四氢吡喃的反应混合物；和 d. 由所述流动反应器连续排出反应混合物，以及 e. 在分隔壁塔中或在热耦合形式的两个蒸馏塔和一个或多个侧取出点的互连装置中 在至多500毫巴，优选3-200毫巴的绝对操作压力下分离和/或蒸馏分离。
14. 根据权利要求1-13中任一项的方法，其用于以式（Ic)的顺式-非对映体和式（Id) 的反式-非对映体的混合物形式制备2-取代的4-羟基-4-甲基四氢吡喃 ：
其中式（Ic)的顺式-非对映体与式（Id)的反式-非对映体的非对映体比为 65:35-95:5并且R1具有在权利要求1、2和3中任一项中所给含义。
15. 根据权利要求1的方法，其用于通过精馏从粗混合物连续分离两种式（I)的立体异 构醇，其中将所述粗混合物在侧部引入进料塔中，提供至少一个与进料塔耦合的取出塔并 由取出塔取出式（I)的第一醇和式（I)的第二醇，其中进料塔和取出塔的耦合使得至少在 醇的取出区域中，在进料塔和取出塔之间不发生蒸气和冷凝液的交叉混合。
16. 根据权利要求15的方法，其中 a) 将粗混合物引入具有位于进料点之上的精馏段和位于进料点之下的汽提段的进料 塔中， b) 提供与精馏段上端连通且在塔顶具有冷凝器的上部组合塔和与汽提段下端连通且 在底部具有加热器的下部组合塔， c) 提供与上部组合塔和下部组合塔连通的取出塔，其具有两个相互间以一定距离排列 在取出塔纵向上的侧取口， d) 在上部侧取口取出第一醇并在下部侧取口取出第二醇，以及 e) 在顶部或在上部组合塔的上部区域取出低沸点组分并在下部组合塔的底部取出高 沸点组分。
17. 根据权利要求16的方法，其中所述进料塔和所述取出塔设计成在每种情况下在两 侧向一个组合空间敞开的分室，所述分室沿着蒸馏塔的纵向延伸段延伸并且通过分隔壁相 互分隔。
18. 根据权利要求17的方法，其中所述第一醇和所述第二醇以液体形式在所述分隔壁 塔的侧取口取出。
19. 根据权利要求16-18中任一项的方法，其中所述进料塔和/或取出塔完全或分段提 供有规整填料或散堆填料。
20. 根据权利要求16-19中任一项的方法，其中所述分隔壁设计成至少在一段中绝热。
21. 根据权利要求16-20中任一项的方法，其中将所述粗混合物部分或完全以蒸气形 式引入进料塔中。
【专利摘要】制备式(I)的2-取代的4-羟基-4-甲基四氢吡喃的方法，其中基团R1为具有1-12个碳原子的直链或支化烷基或链烯基、总共具有3-12个碳原子的任选被烷基取代的环烷基或总共具有6-12个碳原子的任选被烷基和/或烷氧基取代的芳基，包括使式(II)的3-甲基丁-3-烯-1-醇与式(III)：R1-CHO的醛反应，其中基团R1具有与式(I)中的相同含义，并且其中该反应在水存在下以及在强酸性阳离子交换剂存在下进行，然后在分隔壁塔中或在热耦合形式的(至少)两个蒸馏塔和一个或多个侧取出点的互连装置中在至多500毫巴的绝对操作压力下进行分离和/或蒸馏分离。
【IPC分类】C07D309-10
【公开号】CN104529969
【申请号】CN201410659112
【发明人】G·格拉拉, K·贝克, M·克罗斯, U·格里斯巴赫
【申请人】巴斯夫欧洲公司
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2011年6月6日
【公告号】CN103003258A, CN103003258B, EP2580202A1, EP2580202B1, WO2011154330A1