專利名稱：洋茉莉醛及其衍生物合成工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
；本發(fā)明涉及苯并二氧雜環(huán)戊二烯或二氫苯的醛衍生物。
背景技術(shù)：
3，4-亞甲二氧基苯甲醛(也稱洋茉莉醛或者胡椒醛)。是熱帶亞熱帶植物醚油中的化合物。其主要用在香水工業(yè)用來制備香水。
許多洋茉莉醛合成路線已知。一些合成路線是從1，2-亞甲基二氧苯開始。比如，已知在苯中用氣態(tài)的HCl、ZnCl和甲醛處理該化合物，形成胡椒基氯化物；胡椒基氯化物然后與四氮六甲圜在醇中反應(yīng)(薩姆勒特反應(yīng)(Sommelet reaction))然后水解，從而獲得洋茉莉醛。將1，2-亞甲基二氧基苯與甲醛、HCl和間硝基苯磺酸，以及鋁催化劑反應(yīng)獲得洋茉莉醛也是已知的。其它人也提供了轉(zhuǎn)位工藝(維路斯梅爾-海克反應(yīng)(Vilsmeier-Haack reaction))，其中1，2-亞甲基二氧苯用N-烷基甲酰苯胺和磷酰氯反應(yīng)轉(zhuǎn)化為洋茉莉醛。所有這些工藝并不滿意，它們是相當(dāng)非特異性的，和/或需要中間體提純步驟或產(chǎn)率低。
其它工藝中，1，2-亞甲基二氧苯由乙醛酸和堿處理得到3，4-亞甲基二氧基扁桃酸再由HNO3和HCl(US 5,095,128)或磷酸(DE 2,754,490)氧化脫羧轉(zhuǎn)化為洋茉莉醛。
現(xiàn)在缺少從1，2-亞甲基二氧苯或其衍生物開始的制備工藝，這樣的工藝有很高特異性和良好產(chǎn)率，而且可以避免中間體提純步驟。本發(fā)明就是對(duì)此需要的反映。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種制備如結(jié)構(gòu)式(IV)的化合物
其中X1和X2，可以相同或不同，是C1-C8的直鏈或支鏈烷基，n和m是0、1或2，并有限定條款n和m不可同時(shí)為0；或者(OX1)n和(OX2)m形成一個(gè)-O-T-O-基團(tuán)，其中T選自-CH2-、-CH2CH2-、-CH2CH2CH2-、-C(CH3)2-，所述工藝包括下面步驟(i)將結(jié)構(gòu)式(I)的氯甲基衍生物用堿性醋酸鹽處理形成一個(gè)結(jié)構(gòu)式(II)的醋酸衍生物，其中在結(jié)構(gòu)式(I)和(II)中X1，X2，m和n具有前述的含義； (ii)水解化合物(II)形成醇(III)，其中X1，X2，m和n具有前述的含義； (iii)催化氧化醇(III)形成最終產(chǎn)物(IV)
具體實(shí)施例方式在本發(fā)明所提供的所有結(jié)構(gòu)式中X1和X2，可以相同或不同，是C1-C8的直鏈或支鏈烷基，n和m是0、1或2，并有限定條款n和m不可同時(shí)為0；或者(OX1)n和(OX2)m形成一個(gè)-O-T-O-基團(tuán)，其中T選自-CH2-、-CH2CH2-、-CH2CH2CH2-、-C(CH3)2-。最好取代基X1和X2，選自C1-C4的烷基，共同形成一個(gè)-O-CH2-O-基團(tuán)；在后面的情況下，最終產(chǎn)物(IV)的結(jié)構(gòu)與洋茉莉醛相符；這個(gè)化合物是最優(yōu)選的物質(zhì)，可用本發(fā)明的工藝合成。
作為本工藝起始產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)式(I)氯甲基衍生物已經(jīng)商用，也可以通過已知的方法很容易合成。
合成化合物(I)的最佳方法包括氯甲基化結(jié)構(gòu)式(V)化合物，其中X1，X2，m和n具有前述的含義氯甲基是由甲醛或聚甲醛水溶液以及鹽酸在缺乏或存在惰性有機(jī)溶劑時(shí)引入的；后一種方法是優(yōu)選的，可以降低產(chǎn)物(I)中的雜質(zhì)。
所用鹽酸可以是氣態(tài)或者水溶液；36-37％的鹽酸水溶液是優(yōu)選的。有機(jī)溶劑選自芳香族、脂環(huán)族或氯化的溶劑；甲苯、環(huán)己胺和二氯甲烷是優(yōu)選的。甲苯和二氯甲烷時(shí)最優(yōu)選的。相對(duì)于基質(zhì)(V)，溶劑的量在1∶1～1∶5(v/v)；1∶2(v/v)的比例最優(yōu)選。
相對(duì)于基質(zhì)，溶液中鹽酸的用量在1～10當(dāng)量，優(yōu)選是2～4當(dāng)量，在3當(dāng)量時(shí)獲得最佳結(jié)果。
相對(duì)于物質(zhì)(V)所用的多聚甲醛量是在0.5～2當(dāng)量，優(yōu)選為0.95～1.25當(dāng)量。
反應(yīng)溫度在10℃～80℃之間變動(dòng)，優(yōu)選為15℃～50℃，20℃～25℃會(huì)得到最好的結(jié)果。
反應(yīng)時(shí)間通常為30分鐘～24小時(shí)?？紤]到過長(zhǎng)時(shí)間的物質(zhì)轉(zhuǎn)化反應(yīng)特異性會(huì)下降，反應(yīng)時(shí)間在4～5小時(shí)是合適的。
反應(yīng)末期，有機(jī)相與水相分離。含有低濃度酸和甲醛的水相可以用氣態(tài)鹽酸再飽和后在下一個(gè)循環(huán)中重復(fù)使用。含有氯甲基化的產(chǎn)物(I)的有機(jī)相可以直接作為粗產(chǎn)物使用在隨后的醛合成反應(yīng)中。
本工藝與眾不同的特點(diǎn)是在從氯甲基衍生物(I)通過酯中間體(II)合成醇衍生物(III)；這個(gè)合成路線是直接用NaOH水解氯甲基衍生物的一個(gè)合適替代方式。在先前的試驗(yàn)中，產(chǎn)物(I)用NaOH直接水解，得到醇衍生物(III)的產(chǎn)率從來沒有超過80％；而且隨后的氧化步驟因?yàn)榭膳c催化劑相互反應(yīng)的副產(chǎn)品的存在而顯得困難。
在本發(fā)明工藝的第一步驟(i)，如下面的圖解所示，氯甲基衍生物(I)用堿性醋酸鹽冷凝的時(shí)候形成了酯中間體(II) 反應(yīng)可以直接在一個(gè)通過在含有堿性醋酸鹽(優(yōu)選是醋酸鈉)的水溶液中分布衍生物(I)的有機(jī)溶劑形成的雙相系統(tǒng)中反應(yīng)。所用的水的量必須不少于有機(jī)相的50％。
醋酸鹽與氯甲基衍生物(I)的摩爾比可以從1∶1～3∶1，優(yōu)選為1.3∶1～1.6∶1，最優(yōu)選為1.4∶1。
反應(yīng)溫度在40℃～85℃之間變動(dòng)，優(yōu)選為70℃～80℃。
本發(fā)明工藝的第二步(ii)是水解化合物(II)形成醇(III) 反應(yīng)可以方便的直接在步驟(i)形成的雙相系統(tǒng)中進(jìn)行，無需提純。反應(yīng)可以通過向步驟(i)產(chǎn)物中添加氫氧化鈉水溶液和銨鹽相轉(zhuǎn)移催化劑(比如水合四丁基氯化銨、季銨氯化物336，或者四丁基溴化銨)來完成。
NaOH與氯甲基衍生物(I)的摩爾比是3∶1～1∶1，優(yōu)選為1.5∶1。
相轉(zhuǎn)移催化劑與NaOH的摩爾比是1∶100～1∶400，優(yōu)選為1∶300。
反應(yīng)可以60℃～85℃下完成，優(yōu)選為80℃；酯(II)轉(zhuǎn)換在大約2小時(shí)后完成，醇(III)相對(duì)于氯甲基衍生物的產(chǎn)率在90～96％。
本發(fā)明工藝第三步(iii)是氧化結(jié)構(gòu)式(III)的化合物形成如結(jié)構(gòu)式(IV)的最終產(chǎn)物。
本反應(yīng)也可以很容易的用前述反應(yīng)的粗產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)，無需中間體提純。
醇(III)氧化發(fā)生在有機(jī)混合物中；水和有機(jī)溶劑的重量比最好在0.5∶1～2∶1，優(yōu)選是1∶1。反應(yīng)在一個(gè)合適的氧化催化劑、空氣或氧氣和一個(gè)堿性氫氧化物的存在下發(fā)生?？諝馐亲顑?yōu)選的。氧化催化劑是已知的化合物族，包括可由碳或鋁支撐的釕、鈀、鉑、金(Ru，Pd，Pt，Au)，單獨(dú)或參雜合適的金屬比如鉍(Bi)；其它催化劑可例如雷尼鎳(Raney Ni)和多相化在鋁碳酸鎂中的雷尼鎳。
使用空氣作為氧化劑在液相發(fā)生氧化。優(yōu)選是由碳支撐的基于Ru和Pt的催化劑，其用量是1～10％(重量百分比)。相對(duì)于醇(III)，由碳支撐的50wt％的濕催化劑的重量百分比是1％～15％，優(yōu)選是7％～14％。甲苯/水混合物已知在反應(yīng)速率方面是最佳溶劑，同時(shí)堿性反應(yīng)環(huán)境也被發(fā)現(xiàn)是基本的反應(yīng)速率隨pH升高而升高，不受醛選擇性的影響。相對(duì)于醇(III)堿(最好是氫氧化鈉)的量在0.25～2當(dāng)量，優(yōu)選為1當(dāng)量。
反應(yīng)溫度在20℃～85℃，優(yōu)選為40℃～80℃。供應(yīng)的空氣可以使用普通的也可以用由氮?dú)庀♂尩模辉谌魏吻闆r下以空氣或純氧形態(tài)供應(yīng)的氧與被氧化的物質(zhì)(III)的摩爾比為3∶1～6∶1。
得到的粗產(chǎn)物使用常規(guī)工藝提純來分離純產(chǎn)物(IV)。
下面的非限制性實(shí)驗(yàn)可以說明本發(fā)明。
實(shí)驗(yàn)部分合成5-甲?；讲1.3]間二氧雜環(huán)戊烯(5-carboxaldehyde benzo[1.3]dioxole)(a)合成氯甲基苯并二氧雜環(huán)戊二烯下面的物質(zhì)被導(dǎo)入一個(gè)2升燒瓶82.9g的p-CH2O(96％)(2.6摩爾)
300g 1，3-苯并二氧雜環(huán)戊二烷(99.4％)(2.4摩爾)540ml甲苯784g的HCI(37％)(7.9摩爾)。
混合物在氮?dú)鈮合路磻?yīng)4個(gè)小時(shí)，由冰浴將溫度控制在20-25℃。
相分離后得到818.0g粗產(chǎn)物，其有如下成分1，3-苯并二氧雜環(huán)戊二烯15.6％(重量百分比)(127.6g)(1.05摩爾)5-氯甲基-1，3-苯并二氧雜環(huán)戊二烯25.94％(重量百分比)(212.19g)(1.24摩爾)1，3-苯并二氧雜環(huán)戊二烯轉(zhuǎn)化率57.2％5-氯甲基-1，3-苯并二氧雜環(huán)戊二烯選擇性89.0％5-氯甲基-1，3-苯并二氧雜環(huán)戊二烯產(chǎn)率50.9％(b)從5-氯甲基-1，3-苯并二氧雜環(huán)戊二烯合成胡椒基醋酸酯144.2g的CH3COONa(99％)(1.7摩爾)和365ml的H2O被導(dǎo)入一個(gè)2升燒瓶。
燒瓶被置于攪拌下，混合物的溫度在氮?dú)鈮合逻_(dá)到80-85℃。
在先制備的粗產(chǎn)物5-氯甲基-1，3-苯并二氧雜環(huán)戊二烯合成物用超過2小時(shí)時(shí)間被滴入混合物。
隨著滴加混合物繼續(xù)反應(yīng)2小時(shí)。
(c)水解胡椒醋酸酯合成胡椒基醇1.92g水合四丁基氯化銨(98％)(0.00677摩爾)和76.9g的NaOH(97％)(1.9摩爾)在環(huán)境溫度下被加入到前述合成的胡椒基醋酸酯合成粗產(chǎn)物中。
然后添加NaOH，溫度升高到45-50℃。
在攪拌和N2的流入下溫度達(dá)到80-85℃。
混合物在這樣條件下反應(yīng)2小時(shí)。冷卻后混合物被過濾。各相被分離，得到777.9g具有如下成分的粗產(chǎn)物胡椒基醇23.74％(重量百分比)(184.67g)(1.2摩爾)1，3-苯并二氧雜環(huán)戊二烯16.12％(重量百分比)(125.4g)(1.03摩爾)5-氯甲基-1，3-苯并二氧雜環(huán)戊二烯轉(zhuǎn)化率100％相對(duì)于5-氯甲基-1，3-苯并二氧雜環(huán)戊二烯，胡椒基醇的產(chǎn)率是97.6％(d)氧化胡椒基醇/1，3-苯并二氧雜環(huán)戊二烯混合物前述獲得的胡椒基醇合成粗產(chǎn)物被導(dǎo)入一個(gè)1升燒瓶。
50.1g的NaOH顆粒(97％)(1.21摩爾)溶解在750ml H2O中，24g的5％Pt催化劑加濕到53.6％被添加其中。
在N2流入下溫度達(dá)到80-85℃，然后空氣流以離開反應(yīng)環(huán)境時(shí)大約540ml/min的流量下被供應(yīng)。
醇的轉(zhuǎn)化在反應(yīng)10小時(shí)后基本完成。
空氣流被停止而且在N2流下反應(yīng)混合物到達(dá)環(huán)境溫度。催化劑被過濾掉，然后各相被分離。
得到1035.45g粗產(chǎn)物，其包括下面成分胡椒基醇0.08％(重量百分比)(0.828g)洋茉莉醛14.48％(重量百分比)(150g)1，3-苯并二氧雜環(huán)戊二烯11.9％(重量百分比)(123.22g)胡椒基醇轉(zhuǎn)化率＝99.6％洋茉莉醛＝82.3％(e)提純粗產(chǎn)物然后結(jié)晶洋茉莉醛反應(yīng)粗產(chǎn)物被蒸餾分離，首先是沒有反應(yīng)的1，3-苯并二氧雜環(huán)戊二烯在40℃/1.5mbar(121.8g)被分離然后是洋茉莉醛和5-甲酰基-1，3-苯并二氧雜環(huán)戊二烯在91℃/1.5mbar下被分離，得到145.5g洋茉莉醛95.8％(％a/a)。
蒸餾得到洋茉莉醛的產(chǎn)率是92.7％這樣獲得的洋茉莉醛可以由異丙醇/水混合物結(jié)晶。
然后在30℃/23mbar下干燥，得到131g洋茉莉醛晶體-濃度99.2％(重量百分比)-濃度99.95％(％a/a)結(jié)晶產(chǎn)率89.3％。
權(quán)利要求
1.獲得結(jié)構(gòu)式(IV)的化合物的工藝 其中X1和X2相同或不同，是C1-C8的直鏈或支鏈烷基，n和m是0、1或2，并限定n和m不可同時(shí)為0；或(OX1)n和(OX2)m形成一個(gè)O-T-O基團(tuán)，其中T選自-CH2-、-CH2CH2-、-CH2CH2CH2-、-C(CH3)2-，所述工藝包括如下步驟(i)將結(jié)構(gòu)式(I)的氯甲基衍生物用堿性醋酸鹽處理，形成結(jié)構(gòu)式(II)的醋酸衍生物，其中X1，X2，m和n具有前述的含義； (ii)水解化合物(II)形成醇(III)，其中X1，X2，m和n具有前述的含義； (iii)催化氧化醇(III)以形化合物(IV)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其中X1，X2為選自C1-C4的烷基或者一同構(gòu)成-O-CH2-O-基團(tuán)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1-2所述的工藝，其中步驟(i)是通過向含有堿性醋酸鹽的水溶液中添加衍生物(I)的有機(jī)溶液，在得到的混合物中，水的量至少是有機(jī)相的50％。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的工藝，其中堿性醋酸鹽與氯甲基衍生物(I)的摩爾比為1∶1～3∶1，反應(yīng)溫度為40℃～85℃。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的工藝，其中堿性醋酸鹽與氯甲基衍生物(I)的摩爾比為1.3∶1～1.6∶1，反應(yīng)溫度為70℃～80℃。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5所述的工藝，其中步驟(ii)是將氫氧化鈉水溶液和銨鹽相轉(zhuǎn)移催化劑添加到步驟(i)的產(chǎn)物中。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的工藝，其中氫氧化鈉與氯甲基衍生物(I)的摩爾比為3∶1～1∶1，相轉(zhuǎn)移催化劑與氫氧化鈉的摩爾比為1∶100～1∶400，反應(yīng)溫度為60℃～85℃。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7所述的工藝，其中步驟(iii)是在合適的氧化催化劑存在下用空氣或氧氣和堿性氫氧化物處理步驟(ii)產(chǎn)物。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的工藝，其中氧化催化劑選自由碳或鋁支撐的釕、鈀、鉑和金，所述的成分可以是單獨(dú)或與其它金屬混合，以及雷尼鎳和多相化在鋁碳酸鎂中的雷尼鎳。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9所述的工藝，其中步驟(iii)是在水/有機(jī)溶劑混合物中發(fā)生，其中水與有機(jī)溶劑的重量比為0.5∶1～2∶1。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-10所述的工藝，其中步驟(iii)中以加濕到50％重量百分比濃度計(jì)催化劑的重量百分?jǐn)?shù)相對(duì)于醇(III)為1％～15％，反應(yīng)溶劑是甲苯/水混合物，堿的量相對(duì)于醇(III)為0.25～2當(dāng)量，反應(yīng)溫度為20℃～85℃，添加的氧氣的摩爾數(shù)超過被氧化物質(zhì)的3-6倍。
全文摘要
一種新的高產(chǎn)率，易于工業(yè)化的合成結(jié)構(gòu)式(IV)化合物的工藝，其中X
文檔編號(hào)C07D317/54GK1871230SQ200480031582
公開日2006年11月29日 申請(qǐng)日期2004年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月30日
發(fā)明者瓦萊里奧·波扎塔, 埃麗莎·卡帕雷拉, 卡洛塔·戈比, 埃麗莎·博魯濟(jì) 申請(qǐng)人:恩德拉(共同)股份公司