DE19816497A1 - Verfahren zur Herstellung von Dibenzylcarbonaten - Google Patents

Abstract

Dibenzylcarbonate werden hergestellt, indem man ein Dialkylcarbonat mit einem Benzylalkohol in Gegenwart eines basischen Katalysators umsetzt und aus dem Reaktionsgemisch die leicht flüchtigen Komponenten und den Katalysator abtrennt. Dieses Verfahren gestattet die Herstellung von Benzylcarbonaten auf einfache Weise, in guten Ausbeuten und ohne besonderen sicherheitstechnischen Aufwand.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Dibenzylcarbo­ naten durch Umsetzung von unsubstituierten Dialkylcarbonaten mit gegebenenfalls substituierten Benzylalkoholen in Gegenwart eines Katalysators.

Dibenzylcarbonate werden als Vorprodukte für Benzylcarbazate benötigt. Benzyl­ carbazate ihrerseits werden als Zwischenprodukte zur Herstellung von Pflanzen­ schutzmitteln und Pharmazeutika eingesetzt. Sie werden insbesondere zu Peptid­ synthesen verwendet (siehe EP-A 106 282). Gemäß J. Biol. Chem. 266, 5525 (1991) läßt sich aus Benzylcarbazat Hydrazinosuccinat, ein Inhibitor der Aspartat-amino­ transferase, herstellen. Die EP-A 143 078 beschreibt den Einsatz von Benzylcarbazat zur Herstellung von Pflanzenschutzmitteln.

Es ist bekannt, symmetrische Dibenzylcarbonate durch Phosgenierung herzustellen (siehe J. Am. Chem. Soc. 70, 1181 (1948)). Dabei ist nachteilig, daß das Produkt in sehr unreiner Form anfällt und stets Benzylchlorid als Nebenprodukt auftritt. Diese Verfahrensweise ist auch wenig wirtschaftlich, da der als Nebenprodukt anfallende Alkohol entweder entsorgt oder durch einen zusätzlichen Isolierschritt wiederge­ wonnen werden muß. Schließlich erfordert der Umgang mit Phosgen besonderen sicherheitstechnischen Aufwand.

Es besteht deshalb noch ein Bedürfnis nach einem günstigen Verfahren zur Herstel­ lung von Dibenzylcarbonaten.

Es wurde nun ein Verfahren zur Herstellung von Dibenzylcarbonaten der Formel

in der
R jeweils für C₁-C₆-Alkyl, C₆-C₁₂-Aryl oder Halogen und
n jeweils für Null oder eine ganze Zahl von 1 bis 5 stehen,
gefunden, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man ein Dialkylcarbonat der Formel

in der
R' jeweils für einen C₁-C₄-Alkylrest steht,
mit einem Benzylalkohol der Formel

in der
R und n die bei Formel (I) angegebene Bedeutung haben,
in Gegenwart eines basischen Katalysators umsetzt und aus dem Reaktionsgemisch die leicht flüchtigen Komponenten und den Katalysator abtrennt.

Die beiden in Formel (I) vorkommenden Benzylgruppen sind i. a. identisch. Sind in einer Benzylgruppe in den Formeln (I) und (III) mehrere Reste R vorhanden, so können diese gleich oder verschieden sein.

In den Formeln (I) und (III) stehen R bevorzugt für C₁-C₄-Alkyl, Phenyl, Fluor oder Chlor und n bevorzugt für Null, 1 oder 2.

Besonders bevorzugt steht n für Null, d. h. besonders bevorzugt wird erfindungsge­ mäß unsubstituiertes Dibenzylcarbonat aus einem Dialkylcarbonat der Formel (II) und unsubstituiertem Benzylalkohol hergestellt.

In Formel (II) sind die beiden vorkommenden Reste R' i. a. identisch. Vorzugsweise steht R' für Methyl oder Ethyl.

Als Katalysatoren kommen für das erfindungsgemäße Verfahren die vielfältigsten basisch reagierenden Verbindungen in Frage. Aus Gründen der erleichterten Abtrennbarkeit nach Beendigung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind feste basische Verbindungen als Katalysator bevorzugt. Beispiele sind: Alkalimetallhydroxide wie Lithiumhydroxid, Natriumhydroxid und Kaliumhydroxid, Erdalkalimetallhydroxide wie Calciumhydroxid, Alkalimetall- und Erdalkalimetallcarbonate und -hydrogencarbonate wie Lithiumcarbonat, Natriumcarbonat, Kaliumcarbonat, Calciumcarbonat, Natriumhydrogencarbonat und Kaliumhydrogencarbonat und Alkalimetall- oder Erdalkalimetallalkoholate wie Lithiummethanolat und Natriummethanolat. Bei Verwendung von Alkalimetall- und Erdalkalimetallalkoholaten wählt man zur Vermeidung der Bildung unerwünschter Nebenprodukte bevorzugt solche aus, die sich vom jeweils eingesetzten Benzylalkohol oder von dem Alkohol ableiten, der dem eingesetzten Dialkylcarbonat zugrundeliegt (z. B. ist Natriummethanolat bevorzugt, wenn man als Dialkylcarbonat Dimethylcarbonat einsetzt).

Ebenfalls als Katalysator einsetzbar sind Aminoverbindungen mit höheren Molekulargewichten von beispielsweise 100 bis 200. Beispiele hierfür sind bicyclische Aminoverbindungen wie 1,5-Diazabicyclo[4.3.0]-non-5-en und 1,8-Diazabicyclo[5.4.0]-undec-7-en. Es können auch basische Titanverbindungen wie Titan(IV)isopropylat und basische Zinnverbindungen wie Dibutylzinnoxid und Dimethylzinndidodecanat eingesetzt werden.

Bevorzugte Katalysatoren sind:
Natriumcarbonat, Kaliumcarbonat, Natriumhydroxid und Kaliumhydroxid.

Der Katalysator kann z. B. in Mengen von 0,0001 bis 20 Mol-%, bezogen auf einge­ setztes Dialkylcarbonat, eingesetzt werden.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann das jeweilige Dialkyl­ carbonat der Formel (II) mit dem jeweiligen Benzylalkohol der Formel (III) und dem Katalysator beispielsweise im Molverhältnis 1 : (20 bis 1,6) : (0,1 bis 0,0001), bevorzugt 1 : (8 bis 1,8) : (0,01 bis 0,0003) und besonders bevorzugt 1 : (5 bis 2) : (0,01 bis 0,001) umgesetzt werden. Gegebenenfalls kann man in Gegenwart eines unter den Reaktionsbedingungen stabilen Lösungsmittels, z. B. in Gegenwart aromatischer Kohlenwasserstoffe oder cycloaliphatischen Kohlenwasserstoffe arbeiten. Bevorzugt arbeitet man in Gegenwart von Toluol.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann beispielsweise bei Temperaturen von 50 bis 150°C, bevorzugt bei 60 bis 160°C und einem Druck von beispielsweise 1 bis 0,001 bar durchgeführt werden.

Der im Verlauf des erfindungsgemäßen Verfahrens gebildete Alkohol (= R'OH) wird bevorzugt bereits während der Umsetzung abdestilliert. Dieser Vorgang kann gegebenenfalls durch Zusatz eines Azeotropbildners, etwa eines aromatischen Kohlenwasserstoffs, insbesondere Toluol, gefördert werden.

Nach Beendigung der erfindungsgemäßen Umsetzung kann man das Reaktionsgemisch beispielsweise aufarbeiten, indem man gegebenenfalls noch vorhandene leichtflüchtige Komponenten, z. B. Alkohol R'OH, abtrennt, z. B. durch Destillation, gegebenenfalls unter vermindertem Druck und dann der Katalysator abtrennt, z. B. durch Filtration oder durch Extraktion mit Wasser. Eventuell vorhandene überschüssige Einsatzstoffe, z. B. überschüssiger Benzylalkohol der Formel (III), können gegebenenfalls durch Destillation abgetrennt werden. Das so erhältliche Reaktionsprodukt kann gegebenenfalls mit Hilfe an sich bekannter Techniken, z. B. durch (Hochvakuum-)Destillation oder (Tieftemperatur-)Kristal­ isation weiter gereinigt werden.

Bei einer beispielhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens legt man die Ausgangsverbindungen der Formeln (II) und (III) zusammen mit dem Katalysator und gegebenenfalls einem Lösungsmittel bzw. Azeotropbildner vor, erwärmt das Gemisch auf Reaktionstemperatur und entfernt bereits während der Reaktion gebildeten Alkohol R'OH, z. B. durch Destillation, gegebenenfalls bei vermindertem Druck und/oder gegebenenfalls zusammen mit einem Azeotropbildner. Restlichen Alkohol R'OH und gegebenenfalls noch vorhandenes Lösungsmittel bzw. Azeotropbildner kann man nach Beendigung der Reaktion entfernen, beispielsweise bei 100 bis 160°C und sinkenden Drucken, z. B. bis zu 0,001 bar. Danach, aber natürlich auch direkt nach Beendigung der Reaktion, kann man den Katalysator entfernen; sofern es sich um einen festen Katalysator handelt z. B. durch Filtration oder Dekantation, sonst z. B. durch Extraktion mit Wasser. Es hinterbleibt das hergestellte Dibenzylcarbonat der Formel (I) i. a. in Reinheiten von über 90%, häufig von über 95%.

Wenn man entsprechend dieser Weise arbeitet enthalten die letzten destillativ abge­ trennten Mengen R'OH i. a. Anteile von nicht umgesetztem Dialkylcarbonat der Formel (II). Solche Fraktionen kann man mit Vorteil dem nächsten Reaktionsansatz zufügen.

Es ist ausgesprochen überraschend, daß es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren gelingt auf technisch einfache Weise Dibenzylcarbonate der Formel (I) in hoher Reinheit herzustellen. Der beim erfindungsgemäßen Verfahren als Nebenprodukt ent­ stehende Alkohol R'OH kann in die Herstellung des einzusetzenden Dialkylcarbonats der Formel (II) zurückgeführt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren erfordert keinen besonderen sicherheitstechnischen Aufwand.

Beispiele Beispiel 1

360 g Dimethylcarbonat, 864 g Benzylalkohol und 8 g Kaliumcarbonat wurden bei Raumtemperatur gemischt und unter Rühren bei Normaldruck zum Sieden erhitzt. Das hierbei gebildete Methanol wurde zur Vervollständigung der Reaktion ab­ destilliert. Hierbei stieg die Sumpftemperatur auf bis zu 140°C an. Sobald kein Alkohol mehr abdestillierte wurde ein immer kleiner werdender Druck angelegt und die Sumpftemperatur konstant gehalten. Nach Erreichen von 1 mbar bei 140°C wurden diese Bedingungen noch 1 Stunde gehalten. Anschließend wurde auf 45°C abgekühlt und der Katalysator durch Filtration abgetrennt.

Ausbeuten:

• 1. Fraktion: 328 g Destillat bei Normaldruck
• 2. Fraktion: 317 g Destillat im Vakuum
• 3. Fraktion: 473 g Sumpfprodukt

GC-Analyse des Sumpfproduktes:
0,48% Benzylalkohol
< 1% Benzylmethylcarbonat
3,95% Dibenzylether
91,3% Dibenzylcarbonat.

Beispiel 2

Beispiel 1 wurde wiederholt, jedoch wurden nur 630 g Benzylalkohol eingesetzt und zusätzlich die 2. Fraktion aus Beispiel 1.

Ausbeuten:

• 1. Fraktion: 305 g Destillat bei Normaldruck
• 2. Fraktion: 116 g Destillat im Vakuum
• 3. Fraktion: 781 g Sumpfprodukt

GC-Analyse des Sumpfproduktes:
1,40% Benzylalkohol
3,50% Benzylmethylcarbonat
3,56% Dibenzylether
91,4% Dibenzylcarbonat

Beispiele 3 bis 6

Es wurde verfahren wie in Beispiel 1, jedoch wurden statt Dimethylcarbonat Diethyl­ carbonat (DEC) und verschiedene Katalysatoren eingesetzt. Einzelheiten sind aus Tabelle 1 ersichtlich.

Tabelle 1

Claims (10)

1. Verfahren zur Herstellung von Dibenzylcarbonaten der Formel
in der
R jeweils für C₁-C₆-Alkyl, C₆-C₁₂-Aryl oder Halogen und
n jeweils für Null oder eine ganze Zahl von 1 bis 5 stehen,
dadurch gekennzeichnet, daß man ein Dialkylcarbonat der Formel
in der
R' jeweils für einen C₁-C₄-Alkylrest steht,
mit einem Benzylalkohol der Formel
in der
R und n die bei Formel (I) angegebene Bedeutung haben,
in Gegenwart eines basischen Katalysators umsetzt und aus dem Reaktions­ gemisch die leicht flüchtigen Komponenten und den Katalysator abtrennt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Formeln (I) und (III) R für C₁-C₄-Alkyl, Phenyl, Fluor oder Chlor und n für Null, 1 oder 2 stehen.

3. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in Formel (II) R' für Methyl oder Ethyl steht.

4. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man als basische Katalysatoren Alkalimetallhydroxide, Erdalkalimetallhydroxide, Alkalimetall- oder Erdalkalimetallcarbonate oder -hydrogencarbonate, Alkali­ metall- oder Erdalkalimetallalkoholate, Aminoverbindungen mit höheren Molekulargewichten, basische Titanverbindungen oder basische Zinnver­ bindungen einsetzt.

5. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man 0,0001 bis 20 Mol-% basischen Katalysator, bezogen auf eingesetztes Dialkyl­ carbonat, einsetzt.

6. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man das Dialkylcarbonat der Formel (II), den Benzylalkohol der Formel (III) und den Katalysator in einem Molverhältnis von 1 : (20 bis 1,6) : (0,1 bis 0,0001) ein­ setzt.

7. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man es in Gegenwart von Toluol durchführt.

8. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man es bei Temperaturen im Bereich 50 bis 180°C und Drucken im Bereich 1 bis 0,001 bar durchführt.

9. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß man leicht flüchtige Komponenten durch Destillation abtrennt.

10. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß man den Katalysator durch Filtration oder durch Extraktion mit Wasser abtrennt.