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DE69306869T2 - Verfahren zur para-Hydroxyalkylierung von hydroxylierten aromatischen Verbindungen - Google Patents

Verfahren zur para-Hydroxyalkylierung von hydroxylierten aromatischen Verbindungen

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DE69306869T2
DE69306869T2 DE69306869T DE69306869T DE69306869T2 DE 69306869 T2 DE69306869 T2 DE 69306869T2 DE 69306869 T DE69306869 T DE 69306869T DE 69306869 T DE69306869 T DE 69306869T DE 69306869 T2 DE69306869 T2 DE 69306869T2
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DE
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carbon atoms
formula
process according
radical
group
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Dominique Nobel
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Rhodia Chimie SAS
Original Assignee
Rhone Poulenc Chimie SA
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Publication date
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C51/00—Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides
    • C07C51/347—Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by reactions not involving formation of carboxyl groups
    • C07C51/367—Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by reactions not involving formation of carboxyl groups by introduction of functional groups containing oxygen only in singly bound form

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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur para-Hydroxyalkylierung von hydroxylierten aromatischen Verbindungen.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von p-Hydroxymandelsäureverbindungen, die gegebenenfalls substituiert sind, und insbesondere die Herstellung der p-Hydroxymandelsäure und der 3-Methoxy-p-hydroxymandelsäure. Im vorliegenden Beschreibungstext versteht man unter dem Begriff "hydroxylierte aromatische Verbindung (aromatische Hydroxylverbindung)" jede beliebige aromatische Verbindung, die mindestens eine Hydroxylgruppe enthält und deren para-Position in Bezug auf die Hydroxylgruppe frei ist.
  • Mit dem Begriff "gegebenenfalls substituierte p-Hydroxymandelsäureverbindung" bezeichnet man eine aromatische Verbindung, die zumindest eine Gruppe -CHOH-COOH in para-Position zur Hydroxylgruppe aufweist.
  • Einen der herkömmlichen Synthesewege zur Herstellung von p-Hydroxymandelsäuren besteht darin, im alkalischen Milieu Glyoxylsäure mit Phenol und/oder seinen entsprechenden Derivaten zu kondensieren.
  • Die Ausbeute der Reaktion ist aufgrund der Tatsache beschränkt, daß die Kondensationsreaktion nicht selektiv verläuft und gleichermaßen zu o-Hydroxymandelsäuren und Dimandelsäuren ftihrt.
  • Des weiteren ist die Reaktionsausbeute auf Grund einer sekundären Nebenreaktion vermindert. Denn Glyoxylsäure wird im wäßrigen alkalischen Milieu gemäß der Cannizaro-Reaktion in Oxalsäure und Glykolsäure überführt.
  • Um zu verhindern, daß diese Cannizaro-Reaktion vorherrschen wird und die Glyoxylsäure zerstört, hat man gemäß der FR-A-2 132 364 vorgeschlagen, die Kondensationsreaktion im verdünnten wäßrigen Milieu und bei tiefer Temperatur oder bei Raumtemperatur durchzuführen.
  • Um die Regioselektivität der Reaktion zu verbessern, hat man in der EP-A-0 368 696 vorgeschlagen, die Kondensation der Glyoxylsäure mit dem Phenol in Gegenwart eines Amins durchzuführen. Das verwendete Amin ist ein bei Raumtemperatur flüssiges, in Wasser unlösliches tertiäres Amin, wie z.B. Tributylamin, Trioctylamin, Triisooctylamin oder deren Mischungen. Einer der Nachteile dieses Verfahrens besteht darin, daß die Ausbeuten nicht sehr zufriedenstellend sind, d.h. die Ausbeuten schwanken zwischen 70 und 74 %. Des weiteren ist das Molverhältnis von Phenol zur Glyoxylsäure sehr hoch, was das Recyclieren einer beträchtlichen Menge des Phenols erfordert. Schließlich besteht eine weitere Bescirränkung dieses Verfahrens darin, daß die Reaktion in zweiphasigem Milieu durchgeführt wird, was eine Trennung von wäßriger und organischer Phase erforderlich macht.
  • Um die zuvor genannten Nachteile zu vermeiden, schlägt die Anmelderin ein neuartiges Verfahren zur Herstellung einer gegebenenfalls substituierten p-Hydroxymandelsäureverbindung gemäß einem Verfahren zur para-Hydroxyalkylierung einer aromatischen Hydroxylverbindung vor.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren zur para-Hydroxyalkylierung einer aromatischen Hydroxylverbindung, deren para-Position in Bezug auf die Hydroxylgruppe frei ist, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß man in Gegenwart eines quaternären Ammoniumhydroxids eine Kondensation durchführt zwischen:
  • - einer hydroxylierten aromatischen Verbindung der allgemeinen Formel (I):
  • wobei in dieser Formel (I):
  • A einen aromatischen carbocyclischen Rest mit mindestens 5 Kohlenstoffatomen in dem monocyclischen oder polycyclischen, gegebenenfalls substituierten Ring bezeichnet;
  • A mindestens eine Hydroxylgruppe enthält und die para-Position zur Hydroxylgruppe frei ist; und
  • und einer Garbonylverbindung mit der allgemeinen Formel (II)
  • R- =O (II)
  • wobei in dieser Formel (II):
  • R&sub1; ein Wasserstoffatom, einen linearen oder verzweigten Alkylrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen oder einen Phenylrest darstellt;
  • R&sub2; eine elektronenziehende Gruppe bezeichnet.
  • Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren hat man nun herausgefunden, daß der Einsatz eines quaternären Ammoniumhydroxids anstelle eines Mkalimetallhydroxids die Selektivität der Reaktion ansteigen läßt.
  • Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, daß die Reaktion im wäßrigen Milieu in Abwesenheit jeglichen organischen Lösemittels durchgeführt werden kann.
  • Im folgenden Beschreibungstext versteht man unter der Bezeichnung "elektronenziehende Gruppe" eine Gruppe, wie sie von H.C. BROWN in dem Buch Jerry MARCH - Advanced Organic Chemistry, Kapitel 9, Seiten 243 und 244, definiert wird.
  • Ms Beispiele für die zur Erfindung gehörenden elektronenziehenden Gruppen kann man nennen:
  • - eine Gruppe -CHO;
  • - eine Acylgruppe R&sub3;-CO- oder R&sub3;-CO-(CH&sub2;)m-, in der R&sub3; einen linearen oder verzweigten Alkylrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen bezeichnet und m eine Zahl von 1 bis 3 darstellt;
  • - eine Gruppe -COOR&sub4;, in der R&sub4; ein Wasserstoffatom oder einen linearen oder verzweigten Alkylrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen bezeichnet;
  • - eine Gruppe -GX&sub2;H, in der X ein Halogenatom, vorzugsweise ein Fluor-, Chloroder Bromatom, bezeichnet;
  • - eine Gruppe -CX&sub3;, in der X ein Halogenatom darstellt, vorzugsweise ein Fluor-, Chlor- oder Bromatom.
  • Ms Beispiele für Garbonylverbindungen der Formel (II) kann man nennen:
  • - Glyoxal;
  • - Glyoxylsäure;
  • - Chloral, Bromal und Fluoral;
  • - Dichloraceton;
  • - Trifluoraceton;
  • - Trifluoracetophenon;
  • - Trifluoracetylaceton;
  • - Methylpyruvat und Ethylpyruvat.
  • Unter den zuvor genannten Garbonylverbindungen ist die Glyoxylsäure die bevorzugte Verbindung.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich insbesondere auf Phenol anwenden, jedoch auch auf substituierte Phenole mit mindestens einer nichtsubstituierten para-Position.
  • Der aromatische Kern enthält mindestens eine Hydroxylgruppe, kann jedoch gleichermaßen auch ein oder mehrere weitere Substituenten enthalten. Im augemeinen versteht man unter "mehrere Substituenten" weniger als vier Substituenten pro aromatischem Kern.
  • Jeder beliebige Substituent kann vorhanden sein, vorausgesetzt jedoch, daß er die erfindungsgemäße Reaktion nicht beeinträchtigt.
  • Somit ist das erfindungsgemäße Verfahren hervorragend für die Anwendung auf aromatische Hydroxylverbindung geeignet, die der allgemeinen Formel (I) entsprechen
  • wobei in der Formel (I):
  • - die para-Position frei ist;
  • - x eine ganze Zahl zwischen 1 und 4 darstellt;
  • - R darstellt:
  • ein Wasserstoffatom;
  • eine Kohlenwasserstoffgruppe mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen, ausgewählt aus den Gruppen Akyl, Alkoxy, Hydroxyalkyl, Cycloalkyl, Aryl, Phenoxy, Alkoxyalkyl, Fluoralkyl und Hydroxyalkoxyalkylen;
  • eine Hydroxylgruppe;
  • eine CHO-Gruppe;
  • eine Acylgruppe mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen;
  • ein Halogenatom, vorzugsweise ein Fluor-, Chlor- oder Bromatom;
  • zwei Gruppen R, befindlich an zwei benachbarten Kohlenstoffatomen, die gemeinsam und mit den Kohlenstoffatomen, die sie tragen, einen Benzolring ausbilden können.
  • Im folgenden werden Beispiele für die Reste R gegeben, die in dem aromatischen Kern als Substituenten enthalten sein können:
  • - Mkylreste wie Methyl, Ethyl, Propyl, iso-Propyl, Butyl, iso-Butyl, sek.-Butyl, tert.-Butyl, n-Octyl, 2-Ethylhexyl, Decyl, Octadecyl, Eicosyl;
  • - Mkoxyreste wie Methoxy, Ethoxy, Propoxy, iso-Propoxy, Butoxy, Hexyloxy, Decyloxy, Hexadecyloxy, Octadecyloxy oder ein Phenoxyrest;
  • - Hydroxyalkylreste, wie z.B. Hydroxymethyl, Hydroxyethyl, Hydroxypropyl, Hydroxyhexyl, Hydroxydecyl;
  • - Cycloalkylreste, wie z.B. Cyclopentyl, Cyclohexyl, Cycloheptyl;
  • - Fluoralkylreste, wie z.B. Fluormethyl, Difluormethyl, Trifluormethyl, Fluorethyl, 1,1,1-Trifluorethyl, Pentafluorethyl, Fluorpropyl, Fluorbutyl, Triiluoramyl;
  • - Hydroxyalkyloxyalkylenreste, wie z.B. Hydroxymethyloxyethylen, Hydroxyethyldi-(oxyethylen), Hydroxyethyl-tri-(oxyethylen), Hydroxyethyloxy-1,2-propylen, Hydroxyethyloxybutylen, Hydroxypropyloxypropylen, Hydroxybutyloxybutylen, Hydroxybutyl-di-(oxybutylen);
  • - Halogenatome, wie z.B. Fluor, Chlor, Brom oder Jod.
  • Insbesondere setzt man bei dem erfindungsgemäßen Verfahren hydroxylierte aromatische Verbindungen ein, die der allgemeinen Formel (I) entsprechen, in der:
  • - x gleich 0, 1, 2 oder 3 ist;
  • - R eine der folgenden Gruppen oder Funktionen darstellt:
  • ein Wasserstoffatom;
  • einen linearen oder verzweigten Alkylrest mit.1 bis 10 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise mit 1 bis 4 Kohlenstoffatornen;
  • einen linearen oder verzweigten Alkoxyrest mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen;
  • eine OH-Gruppe;
  • eine CHO-Gruppe;
  • ein Halogenatom;
  • eine CF&sub3;-Gruppe.
  • Insbesondere wählt man Verbindungen der Formel (I) aus, in denen die Reste R, identisch oder verschieden, ein Wasserstoffatom, ein linearer oder verzweigter Mkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, z.B. ein Methylrest, ein Ethylrest, ein n-Propylrest, ein iso-Propylrest, n-Butylrest oder ein Isobutylrest, ein linearer oder verzweigter Alkoxyrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, z.B. ein Methoxy- oder Ethoxyrest, eine CHO-Gruppe oder ein Chloratom ist und x vorzugsweise 0 oder 1 ist.
  • Als Beispiele für die Verbindungen, die der Formel (I) entsprechen, kann man nennen:
  • - solche Verbindungen, die der Formel (I) entsprechen, und bei denen x gleich ist, wie z.B. Phenol;
  • - solche Verbindungen, die der Formel (I) entsprechen, und bei denen x gleich 1 ist, wie z.B.:
  • Pyrocatechin;
  • Resordn;
  • o-Kresol;
  • m-Kresol;
  • 2-Ethylphenol;
  • 3-Ethylphenol;
  • 2-Propylphenol;
  • 2-sek.-Butylphenol;
  • 2-tert.-Butylphenol;
  • 3-tert.-Butylphenol;
  • 2-Methoxyphenol (Guajakol);
  • 3-Methoxyphenol;
  • 2-Ethoxyphenol (Guetol);
  • 2-Isopropoxyphenol;
  • Salicylaldehyd;
  • Methylsalicylat;
  • 2-Chlorphenol;
  • 3-Chlorphenol;
  • 3-Nitrophenol;
  • - solche Verbindungen, die der Formel (I) entsprechen und bei denen x gleich 2 ist, wie z.B.:
  • 2,3-Dimethylphenol;
  • 2,5-Dimethylphenol;
  • 3,5-Dimethylphenol;
  • 2-Hydroxyacetamido-5-benzaldehyd;
  • 2-Hydroxyethamido-5-benzaldehyd;
  • 2,3-Dichlorphenol;
  • 2,5-Dichlorphenol;
  • 3,5-Dichlorphenol;
  • Pyrogallol;
  • - solche Verbindungen, die der Formel (I) entsprechen und bei denen x gleich 3 ist, wie z.B.:
  • 2,3,5-Trimethylphenol;
  • 3,5-Di4ert.-butylphenol;
  • 2,3,5-Trichlorphenol;
  • - solche Verbindungen, die der Formel (I) entsprechen, wobei diese Formel einen Naphthalinrest darstellt, wie z.B.:
  • 1-Naphthol;
  • 2-Naphthol;
  • 1,2-Dihydroxynaphthalin;
  • 1,5-Dihydroxynaphthalin;
  • 2,3-Dihydroxynaphthalin;
  • 2,6-Dihydroxynaphthalin;
  • 2,7-Dihydroxynaphthalin;
  • 6-Brom-2-naphthol;
  • - solche Verbindungen, die der Formel (I) entsprechen, wobei diese Formel eine Verknüpfung (Verkettung) der Benzolkerne darstellt:
  • 2-Phenoxyphenol;
  • 3-Phenoxyphenol.
  • Unter den zuvor aufgezählten Verbindungen sind die bevorzugt eingesetzten aromatischen Verbindungen, die mindestens eine Hydroxylgruppe enthalten, folgende: Phenol, o-Kresol, m-Kresol, 3-Ethylphenol, 2-tert.-Butylphenol, Guajakol, Guetol, 2-Isopropoxyphenol.
  • Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren führt man die Kondensation einer aromatischen Hydroxylverbindung der Formel (I) mit einer Carbonylverbindung der Formel (II) in Gegenwart eines quaternären Ammoniumhydroxids durch.
  • Für die Verwendung bei dem erfindungsgemäßen Verfahren sind insbesondere die quaternären Ammoniumhydroxide der folgenden Formel (III) geeignet:
  • wobei in der Formel (III) die Reste R&sub1;, R&sub2;, R&sub3; und R&sub4;, identisch oder verschieden, die folgenden Reste darstellen:
  • - einen gegebenenfalls substituierten, linearen oder verzweigten Mkylrest bis 1 bis 20 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen;
  • - einen gegebenenfalls substituierten Arylrest mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise mit 6 bis 10 Kohlenstoffatomen;
  • - einen gegebenenfalls substituierten Aralkylrest mit 7 bis 14 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise mit 7 bis 10 Kohlenstoffatomen;
  • - zwei der zuvor genannten Reste R&sub1; bis R&sub4; können zusammen einen linearen oder verzweigten Mkylenrest mit 3 bis 6 Kohlenstoffatomen ausbilden.
  • In der Formel (III) können die Reste R&sub1;, R&sub2;, R&sub3; und R&sub4; einen Mkylrest darstellen, dessen Kohlenwasserstoffkette unterbrochen sein kein durch ein Heteroatom, wie z.B. insbesondere Sauerstoff oder Stickstoff, und/oder dessen Kohlenwasserstoffkette eine oder mehrere Gruppen oder Funktionen enthalten kann, wie z.B. insbesondere Phenyl, Hydroxyl, Halogen, Nitro, Mkoxy oder Alkoxycarbonyl mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen etc.
  • Für den Fall, daß die Reste R&sub1;, R&sub2;, R&sub3; und R&sub4; einen ringförmigen Rest umfassen, insbesondere einen Benzolrest, ist es möglich, daß dieser gleichermaßen einen Substituenten enthalten kann. Als Beispiele für solche Substituenten kann Bezug genommen werden auf die Liste der zuvor genannten Gruppen und Funktionen.
  • Die Reste R&sub1;, R&sub2;, R&sub3; und R&sub4; stellen insbesondere einen Mkylrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen dar, vorzugsweise einen Methyl-, Ethyl- oder Butylrest, einen Phenylrest oder einen Benzylrest.
  • Beispielsweise kann man als quaternäres Ammoniumhydroxid, das der Formel (III) entspricht, insbesondere einsetzen: Tetraalkylammoniumhydroxid oder Trialkyl benzylammoniumhydroxid, deren Mkylreste, identisch oder verschieden, eine lineare oder verzweigte Alkylkette mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, darstellen.
  • Insbesondere wählt man das Tetramethylammoniumhydroxid, das Tetraethyl ammoniumhydroxid oder das Tetrabutylammoniumhydroxid aus.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es gleichermaßen möglich, Trialkylbenzylammoniumhydroxid, insbesondere Trimethylbenzylammoniumhydroxid, zu verwenden.
  • In Bezug auf die Konzentration und die Mengen der einzusetzenden Reagenzien werden diese in den nachstehend aufgeführten bevorzugten Verfahrensbedingungen definiert.
  • Entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet man eine Lösung einer Carbonylverbindung der Formel (II). Die Konzentration dieser Lösung ist nicht kritisch und kann in weiten Grenzen variieren, z.B. zwischen 15 und 100 Gew.-%. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet man bei der Verwendung von Glyoxylsäure als Carbonylverbindung der Formel (II) handelsübliche Lösungen von Glyoxylsäure, deren Konzentration etwa 50 % beträgt.
  • Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren läßt man die Carbonylverbindung der Formel (II) mit der aromatischen Hydroxylverbindung der Formel (I) reagieren. Das Molverhältnis zwischen der hydroxylierten aromatischen Verbindung der Formel (I) und der Carbonylverbindung der Formel (II) variiert zwischen 0,3 und 4,0 und ist vorzugsweise ausgewählt zwischen 0,5 und 2,0.
  • Die eingesetzte Lösung des quaternären Ammoniumhydroxids hat im allgemeinen erne Konzentration zwischen 10 und 50 Gew.-%. Die Konzentration der Ausgangslösung ist nicht kritisch. Jedoch verwendet man, weil die Konzentration der hydroxylierten aromatischen Verbindung der Formel (I) vorzugsweise in dem Reaktionsmilieu gering ist, eine verdünnte Lösung des quaternären Aminoniumhydroxids, um eine Verdünnung des Reaktionsmilieus zu bewirken.
  • Die Konzentration der hydroxylierten aromatischen Verbindung der Formel (I) liegt vorzugsweise zwischen 0,5 und 1,5 mol/l, insbesondere bei etwa 1 mol/l.
  • Die Menge an quaternärem Ammoniumhydroxid, die in das Reaktionsmilieu eingebracht wird, berücksichtigt die Menge, die erforderlich ist, um alle versalzbaren Gruppen der aromatischen Hydroxylverbindung der Formel (I) und der Carbonyl verbindung der Formel (II) zu versalzen, wobei es sich bei diesen versalzbaren Gruppen um Hydroxylgruppen und/oder Carboxylfunktionen COOH handeln kann.
  • Die Menge an quaternärem Ammoniumhydroxid kann in weiten Grenzen variieren und entspricht in etwa der Stöchiometrie oder einem Überschuß. Im allgemeinen variiert die Menge an quaternärem Ammoniuhydroxid zwischen 80 und 120 % der stöchiometrischen Menge.
  • Die Temperatur der Reaktion ist vorzugsweise zwischen 20ºC und 60ºC, insbesondere zwischen 30ºC und 40ºC, ausgewählt.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren wird unter Atmosphärendruck, jedoch unter einem kontrollierten Druck an Inertgasen, vorzugsweise Stickstoff oder Edelgase, insbesondere Stickstoff, durchgeführt.
  • Im folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
  • In einem Reaktionsmilieu, das die aromatische Hydroxylverbindung der Formel (I), Wasser und quaternäres Ammoniumhydroxid in der erforderlichen Menge umfaßt, um die Hydroxylgruppe und gegebenenfalls weitere versalzbare Funktionen zu versalzen, gibt man eine Lösung einer Carbonylverbindung der Formel (II) und gleichzeitig die eingesetzte quaternäre Ammoniumhydroxidlösung in einer Menge, die erforderlich ist, um die gegebenenfalls versalzbaren Gruppen zu versalzen.
  • Wenn die aromatische Hydroxylverbindung der Formel (I) und die Carbonylverbindung der Formel (II) versalzbare Gruppen enthält, gibt man folglich gleichermaßen quaternäres Ammoniumhydroxid in einer solchen Menge hinzu, die erforderlich ist, um alle versalzbaren Funktionen zu versalzen.
  • Man rührt das Reaktionsmilieu weiter bei einer Temperatur, die in dem zuvor genannten Intervall liegt, für eine variable Dauer von 1 bis 10 Stunden.
  • Am Ende der Reaktion trennt man die hydroxylierte und para-hydroxyalkylierte Verbindung ab, die man gemäß herkömmlichen Methoden in versalzter Form erhält.
  • Insbesondere im Fall der p-Hydroxymandelsäure oder der 3-Methoxy-p-hydroxymandelsäure erhält man diese in versalzter Form und kann sie entsprechend herkömmlichen Abtrennungsverfahren abtrennen, insbesondere durch Kristallisation.
  • Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung führt zur Synthese von hydroxy lierten und para-hydroxyalkylierten aromatischen Verbindungen.
  • Insbesondere in seiner bevorzugten Ausführungsform ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren, bei dem man eine aromatische Hydroxylverbindung der Formel (I) mit Glyoxylsäure reagieren läßt, die Herstellung von gegebenenfalls substituierten p-Hydroxymandelsäureverbindungen, die durch die folgende Formel (IV) wiedergegeben werden können:
  • wobei in dieser Formel (IV) R und x die zuvor für die Formel (I) angegebene Bedeutung haben.
  • Diese Produkte sind insbesondere interessant, weil sie Zwischenprodukte sind, die u.a. die Herstellung von Hydroxyarylessigsäuren durch Reduktion oder von Hydroxyarylglyoxylsäure (= Hydroxyaryl-α-oxoessigsäuren) oder hydroxyaromatischen Aldehyden durch Oxidation ermöglichen.
  • Eine bevorzugte Anwendung der vorliegenden Erfindung ist die Herstellung von hydroxyaromatischen Aldehyden mittels Oxidation von Verbindungen der Formel (IV), die erfindungsgemäß erhalten werden.
  • Die Oxidation von Verbindungen der Formel (IV) kann gemäß den in der Literatur beschriebenen Verfahren durchgeführt werden. Beispielsweise kann somit Bezug genommen werden auf P. HEBERT [bull. Soc. Chim. France, 27, S.45-55 (1920)] und auf NAGM SHIGEKI et al. [JP-A-76/128934]. Die Oxidation wird im allgemeinen mittels Sauerstoff oder Luft unter Druck in Gegenwart eines geeigneten Katalysators durchgeführt, wie z.B. Derivaten des Chroms, Cobalts, Kupfer, Vanadiums oder Osmiums.
  • Somit ermöglicht die vorliegende Erfindung eine leichte Herstellung von 4-Hydroxybenzaldehyd und Vanillin und seinen Homologen, z.B. 3-Ethylvanillin oder 3-Isopropylvanillin, mittels Oxidation von p-Hydroxymandelsäure bzw. 3-Methoxy-p-hydroxymandelsäure, 3-Ethoxy-p-hydroxymandelsäure bzw. 3-Isopropoxy-p-hydroxymandelsäure.
  • Die folgenden Beispiele verdeutlichen die Erfindung, ohne sie jedoch zu beschränken.
  • In den Beispielen beziehen sich die angegebenen Prozentsätze jeweils auf Gew.-%.
  • Die in den Beispielen verwendeten Abkürzungen haben die folgende Bedeutung:
  • Umwandlung (TT) = Anzahl der umgesetzten Mol an Guajakol/Anzahl der eingesetzten Mol an Guajakol
  • Selektivitä t(RT) = Anzahl der gebildeten Mol an Mandelsäure/Anzahl der umgesetzten Mol an Guajakol
    • Beispiel 1
  • In einen 1-Uter-Glasreaktor mit doppelter Ummantelung, einer pH-Elektrode, einem Temperaturfühler, einer Abkühlvorrichtung, einer Zuleitung für das Erdgas und einer mechanischen Rührvorrichtung gibt man:
  • - 310 g destilliertes Wasser;
  • - 138 g (0,281 mol) einer 30%igen wäßrigen Lösung von quaternärem Tetraethylammoniumhydroxid;
  • - 69,7 g (0,56 mol) Guajakol.
  • Man setzt das Ganze unter Inertgasatmosphäre und bringt die Reaktionsmischung auf 35ºC; man gibt gleichzeitig in 2 Stunden 138 g (0,281 mol) der 30%igen wäßrigen quaternären Ammoniumhydroxidlösung und 41,6 g einer 50%igen wäßrigen Glyoxylsäurelösung hinzu.
  • Man hält die Reaktionsmischung 2 Stunden lang bei 35ºC konstant.
  • Am Ende der Reaktion bestimmt man die Reaktionsprodukte mittels Hochleistungs-Flüssigkeits-Chromatographie (HPLC).
  • Die erhaltenen Ergebnisse sind folgende:
  • - Umsetzung (Umwandlung): TT = 44%
  • - 4-Hydroxy-3-methoxymandelsäure: RT = 97 %
  • - 2-Hydroxy-3-methoxymandelsäure: RT = 2,7 %
  • - 2-Hydroxy-3-methoxy-1,5-dimandelsäure: RT = 1,1%.
    • Vergleichsbeispiel 2
  • Man wiederholt Beispiel 1, jedoch mit dem Unterschied, daß man anstelle von Tetraethylammoniumhydroxid Soda einsetzt.
  • Die erhaltenen Ergebnisse sind folgende:
  • - Umsetzung (Umwandlung):
  • - 4-Hydroxy-3-methoxymandelsäure: RT = 88%
  • - 2-Hydroxy-3-methoxymandelsäure: RT = 4,5 %
  • - 2-Hydroxy-3-methoxy-1,5-dimandelsäure: RT = 6,9 %.
    • Vergleichsbeispiele 3 und 4 Beispiele 5 bis 8
  • In den folgenden Beispielen wiederholt man Beispiel 1, jedoch mit dem Unterschied, daß alle Reagenzien gleichzeitig hinzugegeben werden und man das Reaktionsmilieu 3 Stunden lang bei 35ºC konstant hält.
  • Die Beispiele 3 und 4 sind Vergleichsbeispiele, in denen das Alkylammoniumhydroxid durch Soda oder Ammoniak ersetzt ist.
  • Die erzielten Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle zusammengefaßt: Tabelle 1
  • In der vorstehenden Tabelle haben die Abkürzungen ortho, para und di die folgenden Bedeutungen:
  • - para = 4-Hydroxy-3-methoxymandelsäure
  • - ortho = 2-Hydroxy-3-methoxymandelsäure
  • - di = 2-Hydroxy-3-methoxy-1,5dimandelsäure
  • Ein Studium der Tabelle (I) zeigt, daß die Verwendung eines quaternären Ammoniumhydroxids die Verbesserung der Selektivität der Reaktion ermöglicht.

Claims (19)

1. Verfahren zur p-Hydroxyalkylierung einer hydroxylierten aromatischen Verbindung, deren para-Position zur Hydroxylgruppe frei ist, dadurch gekennzeichnet, daß man in Gegenwart eines quaternären Ammoniumhydroxids eine Kondensation durchführt zwischen:
- einer hydroxylierten aromatischen Verbindung der allgemeinen Formel (I)
wobei in dieser Formel (I)
- A einen aromatischen carbocyclischen Rest mit 5 Atomen im monocyclischen oder polycyclischen, gegebenenfalls substituierten Ring bezeichnet;
- A mindestens eine Hydroxylgruppe enthält und die para-Position zur Hydroxylgruppe frei ist;
- und einer Carbonylverbindung mit der allgemeinen Formel (II)
R&sub1;- = O
wobei in dieser Formel (II)
- R&sub1; ein Wasserstoffatom, einen linearen oder verzweigten Alkylrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen oder einen Phenylrest darstellt;
- R&sub2; eine elektronenziehende Gruppen bezeichnet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die hydroxylierte aromatische Verbindung der Formel (I) entspricht
wobei in dieser Formel (I)
- die para-Position frei ist;
- x eine ganze Zahl zwischen 1 und 4 darstellt;
- R darstellt:
ein Wasserstoffatom;
eine Kohlenwasserstoffgruppe mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen, ausgewählt aus den Gruppen Alkyl, Alkoxy, Hydroxyalkyl, Cycloalkyl, Aryl, Phenoxy, Alkoxyalkyl, Fluoralkyl und Hydroxyalkoxyalkylen;
eine Hydroxylgruppe;
eine CHO-Gruppe;
eine Acylgruppe mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen;
ein Halogenatom, vorzugsweise ein Fluor-, Chlor- oder Bromatom;
zwei Gruppen R, befindlich an zwei benachbarten Kohlenstoffatomen, die gemeinsam und mit den Kohlenstoffatomen, die sie tragen, einen Benzolring bilden können.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die hydroxylierte aromatische Verbindung der Formel (I) entspricht, in der
- x gleich 0, 1, 2 oder 3 ist;
- R eine der folgenden Gruppen oder Funktionen darstellt:
ein Wasserstoffatom;
einen linearen oder verzweigten Mkylrest mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise 1 bis 4 Kohlenstoffatomen;
einen linearen oder verzweigten Alkoxyrest mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise 1 bis 4 Kohlenstoffatomen;
eine OH-Gruppe;
eine CHO-Gruppe;
ein Halogenatom;
eine CF&sub3;-Gruppe
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die hydroxylierte aromatische Verbindung der Formel (I) entspricht, in der die Reste R, identisch oder verschieden, ein Wasserstoff, ein linearer oder verzweigter Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, ein linearer oder verzweigter Alkoxyrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomep, eine CHO-Gruppe oder ein Chloratom sind und x vorzugsweise gleich 0 oder 1 ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die hydroxylierte aromatische Verbindung der Formel (I) Phenol, o-Kresol, m-Kresol, 3-Ethylphenol, 2-tert.-Butylphenol, Guajakol, Guetol oder 2-Isopropoxyphenol ist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Carbonylverbindung der allgemeinen Formel (II) entspilcht, in der R&sub2; eine elektronenziehende Gruppe darstellt, ausgewählt aus:
- einer CHO-Gruppe;
- einer Acylgruppe R&sub3;-CO- oder R&sub3;-CO(CH&sub2;)m-, in der R&sub3; einen linearen oder verzweigten Mkylrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen darstellt und m eine Zahl zwischen 1 und 3 darstellt;
- einer Gruppe -COOR&sub4;, in der R&sub4; ein Wasserstoffatom oder einen linearen oder verzweigten Mkylrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen darstellt;
- eine Gruppe -CX&sub2;H, in der X ein Halogenatom, vorzugsweise ein Fluor-, Chlor- oder Bromatom, darstellt;
- eine Gruppe -CX&sub3;, in der X ein Halogenatom, vorzugsweise ein Fluor-, Chlor- oder Bromatom, darstellt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Carbonylverbindung, die der allgemeinen Formel (II) entspricht, ausgewählt ist aus:
- Glyoxal;
- Glyoxalsäure;
- Chloral, Bromal, Fluoral;
- Dichloraceton;
- Trifluoraceton;
- Trifluoracetophenon;
- Trifluoracetylaceton;
- Methylpyruvat, Ethylpyruvat.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das eingesetzte quaternäre Ammoniumhydroxid der Formel (III) entspricht
wobei in der Formel (III) die Reste R&sub1;, R&sub2;, R&sub3; und R&sub4;, identisch oder verschieden, jeweils darstellen:
- einen linearen oder verzweigten, gegebenenfalls substituierten Alkylrest mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise einen Methyl-, Ethyl- oder Butylrest;
- einen gegebenenfalls substituierten Arvlrest mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise mit 6 bis 10 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise einen Phenyfrest;
- einen gegebenenfalls substituierten Aralkylrest mit 7 bis 14 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise mit 7 bis 10 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise einen Benzylrest;
- zwei dieser Reste R&sub1; bis R&sub4; zusammen einen linearen oder verzweigten Alkylenrest mit 3 bis 6 Kohlenstoffatomen bilden können.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das eingesetzte quaternäre Mninoniumhydroxid ein Tetralkylammoniumhydroxid oder ein Trialkylbenzylammoniumhydroxid ist, dessen Alkylreste, identisch oder verschieden, eine lineare oder verzweigte Alkylkette mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, darstellen.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das eingesetzte quaternäre Ammoniumhydroxid Tetramethylammoniumhydroxid, Tetraethylammoniumhydroxid, Tetrabutylammoniumhydroxid oder Trimethylbenzylammoniumhydroxid.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die wäßrige Lösung der Carbonylverbindung der Formel (II) eine Konzentration von 15 bis 100 Gew.-% besitzt.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Molverhältnis zwischen der aromatischen Verbindung (I) und der Carbonylverbindung der Formel (II) zwischen 0,3 und 4,0 variiert und vorzugsweise zwischen 0,5 und 2,0 ausgewählt ist.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die wäßrige quaternäre Ammoniumhydroxidlösung eine Konzentration zwischen 10 und 50 Gew.-% hat.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des quaternären Ammoniumhydroxids zwischen 80 und 120 % der stöchiometrischen Menge variiert, die erforderlich ist, um alle versalzbaren Gruppen der hydroxylierten aromatischen Verbindung der Formel (I) und der Carbonylverbindung der Formel (II) zu versalzen.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration der hydroxylierten aromatischen Verbindung der Formel (1) vorzugsweise zwischen 0,5 und 1,5 mol/l, insbesondere etwa 1 mol/l, beträgt.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionstemperatur zwischen 20ºC und 60ºC, vorzugsweise zwischen 30ºC und 40ºC, variiert.
17. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Synthese der 3-Methoxy-p-hydroxymandelsäure durch Kondensation des Guajakols und der Glyoxalsäure in Wasser und in Gegenwart eines quaternären Ammoniumhydroxids durchführt.
18. Verwendung des Produkts, erhalten nach dem in einem der Ansprüche 1 bis 17 beschriebenen Syntheseverfahren als Zwischenprodukt zur Herstellung von Hydroxyarylessigsäuren, Hydroxyarylglyoxalsäuren und hydroxyaromatischen Aldehyden.
19. Verwendung der p-Hydroxymandelsäure und der 3-Methoxy-p-hydroxymandelsäure, 3-Ethoxy-p-hydroxymandelsäure oder 3-Isopropoxy-p-hydroxymandelsäure, erhalten nach dem in einem der Ansprüche 1 bis 17 beschriebenen Syntheseverfahren zur Herstellung des 4-Hydroxybenzaldehyds und von Vanillin und analogen Verbindungen durch Oxidation dieser Säuren.
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