對(duì)-丙基苯甲醛的生產(chǎn)的制作方法
【專利說明】
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)的引用
[0002] 本申請(qǐng)要求2013年3月15日提交的共同所有的和共同未決的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng) 第61/791，393號(hào)的優(yōu)先權(quán)的權(quán)益，其公開內(nèi)容通過引用并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明涉及用于生產(chǎn)對(duì)-丙基苯甲醛的方法。
[0004] 背景
[0005] 總體而言，對(duì)-丙基苯甲醛的生產(chǎn)已經(jīng)受到了低收率和/或要求在高壓下使用危 險(xiǎn)的反應(yīng)物和試劑的阻礙。諸如Duff甲酰化（丙基苯在三氟乙酸中與六胺的甲?；缘?到對(duì)-丙基苯甲醛）的方法產(chǎn)生相對(duì)低的對(duì)位異構(gòu)體的收率。在1897年，由Gattermann 和Koch首先報(bào)道了在氯化氫和氯化鋁的存在下烷基苯與一氧化碳的甲酰化以得到 對(duì)-丙基苯甲酸。（Gattermann和Koch，ChemischeBerichte, 1897, 30, 1622.)。被稱為 "Gattermann-Koch" 反應(yīng)的此反應(yīng)已由Crounse綜述在OrganicReactions, 1949, 5, 290 中并由 〇lah和Huhn綜述在Friedel-CraftsandRelatedReactions, 1964，第 3 卷，第 2部分，1153中。使用與氯化氫和三氯化錯(cuò)的Gattermann-Koch反應(yīng)通常得到相對(duì)于鄰位 和間位異構(gòu)體增加的對(duì)位產(chǎn)物的生產(chǎn)。其他方法，例如在氟化氫及三氟化硼的存在下丙基 苯與一氧化碳的Gattermann-Koch羰基化（在這種情況下）需要在高壓下使用危險(xiǎn)的化合 物，即，氟化氫和三氟化硼。
[0006] 已經(jīng)觀察到烷基苯在氯化鋁存在下經(jīng)歷歧化（烷基化和脫烷基化）。在所述歧 化中，催化劑使丙基苯底物的烷基取代基轉(zhuǎn)移到另一個(gè)芳族分子（例如丙基苯反應(yīng)物的分 子），產(chǎn)生諸如二丙基苯和苯的芳族雜質(zhì)。還可能形成三丙基苯雜質(zhì)。甲酰化產(chǎn)物還可經(jīng)歷 歧化，產(chǎn)生另外的雜質(zhì)種類。這些副產(chǎn)物雜質(zhì)通常以所需的甲?；瘜?duì)位產(chǎn)物為代價(jià)而形成， 因此產(chǎn)生降低的所需產(chǎn)物的收率。在氯化鋁存在下烷基苯的歧化在本領(lǐng)域中通常是已知 的并且已通過Crounse,J.Am.Chem.Soc.，1949, 71，1263 以及Baddeley和Kenner,J.Chem. Soc.，1935, 303 報(bào)道。
[0007]Gattermann-Koch反應(yīng)已在各種芳族溶劑中如苯、硝基苯、氯苯以及鹵代經(jīng)或過量 的待被甲酰化的芳族化合物中進(jìn)行。美國(guó)專利4, 622, 429公開了當(dāng)苯作為溶劑使用時(shí)甲酰 化產(chǎn)物的相對(duì)低的收率。美國(guó)專利4, 195, 040和德國(guó)專利DE403, 489分別采用氯苯和硝基 苯作為溶劑。代替過量的芳族反應(yīng)物，苯在一定程度上已被用于減少歧化的影響以及增加 烷基苯甲醛的收率。盡管有這些努力，但是對(duì)于Gattermann-Koch型甲?；磻?yīng)而言存在 降低歧化產(chǎn)物的發(fā)生率的需求，而此需求相對(duì)于當(dāng)前的方法可以提高對(duì)位產(chǎn)物選擇性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 值得注意的是，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在Gattermann-Koch型反應(yīng)中使用脂族經(jīng)作為溶劑可以 提高對(duì)位異構(gòu)體收率，并顯著地降低歧化的發(fā)生率。通常，脂族烴溶劑沒有被認(rèn)為適合作 為Gattermann-Koch甲?；械娜軇?，因?yàn)槁然X和鹽酸通常在脂族烴中具有顯著低于在 芳族烴中的溶解度。然而，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)當(dāng)在氯化鋁和鹵化氫的存在下烷基化的苯化合物在 脂族溶劑中與一氧化碳發(fā)生羰基化時(shí)，羰基化的選擇性有利于比本領(lǐng)域中已知的其他羰 基化反應(yīng)更大程度地形成對(duì)位異構(gòu)體。另外，所述歧化（烷基轉(zhuǎn)移）反應(yīng)也相對(duì)于其他 Gattermann-Koch反應(yīng)顯著地減少。
[0009] 概括地說，本發(fā)明是一種用于制備4-烷基苯甲醛的方法，所述方法包括在鹵化鋁 和氫鹵酸的存在下，使在包括至少一種具有3至15個(gè)碳的范圍內(nèi)的脂族溶劑的溶劑中溶劑 化的烷基苯與一氧化碳反應(yīng)。
[0010] 在另一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明是一種用于合成4-烷基-苯甲醛的方法，所述方法 包括以下步驟：
[0011] A)將烷基苯、鹵化鋁和至少一種具有3至15個(gè)碳的范圍內(nèi)的脂族烴溶劑加入反應(yīng) 器；
[0012] B)將所述反應(yīng)器的內(nèi)容物冷卻至0至-50°C;
[0013] C)將足以將所述反應(yīng)器裝填至約25psig至約200psigHC1的范圍內(nèi)的壓力的量 的氫鹵酸加入所述反應(yīng)器；
[0014] D)將足以將所述反應(yīng)器裝填至約200psig至約2000psig的范圍內(nèi)的壓力的量的 一氧化碳加入所述反應(yīng)器；以及
[0015] E)使反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)溫度維持在一個(gè)或多個(gè)在約-50°C至約20°C的范圍內(nèi)的溫 度；
[0016] 由此合成4-烷基苯甲醛。在一個(gè)實(shí)施方案中，所述氫鹵酸與烷基苯的摩爾比是一 個(gè)或多個(gè)在1:1至20:1的范圍內(nèi)的比。
[0017] 雖然預(yù)期即使在其中不允許完成所述反應(yīng)的情況下也能夠獲得所述方法的益處， 但是在優(yōu)選的實(shí)施方案中允許所述反應(yīng)進(jìn)行直到至少接近完成（如果不是，直到反應(yīng)完 成）。
[0018] 根據(jù)本發(fā)明進(jìn)行的甲?；磻?yīng)通常產(chǎn)生相對(duì)于間位異構(gòu)體、鄰位異構(gòu)體以及所有 歧化產(chǎn)物的令人意外的高收率的對(duì)位異構(gòu)體。因此，在一些實(shí)施方案中，本發(fā)明包括上述其 中產(chǎn)生了相對(duì)于其他異構(gòu)體和歧化產(chǎn)物如此之高的量的對(duì)位產(chǎn)物的方法，其中在反應(yīng)完成 之后且任選地在反應(yīng)完成之前，所述反應(yīng)混合物的氣相色譜分析表示形成了相對(duì)于所有的 芳族反應(yīng)產(chǎn)物（即，鄰位和間位異構(gòu)體以及DNPB和DPBA歧化反應(yīng)產(chǎn)物）大于85GC面積％ 的對(duì)位異構(gòu)體。所述反應(yīng)還可以提供相對(duì)于鄰位和間位異構(gòu)體的對(duì)位異構(gòu)體的優(yōu)異選擇 性。在其他實(shí)施方案中，本發(fā)明包括如上述步驟a-d中的方法，其中所述反應(yīng)在反應(yīng)器內(nèi) 進(jìn)行直到氯化鋁被用完并且鄰位：間位：對(duì)位異構(gòu)體之比使得對(duì)位異構(gòu)體相對(duì)于合并的鄰 位-和間位-和對(duì)位-異構(gòu)體為至少90GC面積％。
[0019] 發(fā)明詳述
[0020] 令人意外地，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在脂族溶劑中、或在脂族和芳族溶劑的混合物、而不是僅迄 今已實(shí)踐的芳族溶劑中實(shí)施Gattermann-Koch甲?；娠@著地增加在甲?；磻?yīng)產(chǎn)物分 布中的對(duì)位異構(gòu)體收率。不意欲受到理論的束縛，增加的收率被認(rèn)為是由于經(jīng)歷歧化的正 烷基苯底物的量的減少，因?yàn)榘l(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，使用脂族溶劑具有減少歧化的發(fā)生率的效 果，從而使得多取代的歧化產(chǎn)物（諸如例如DNPB(二正丙基苯）和DPBA(二丙基苯甲醛）） 的形成顯著降低，在一些情況下至忽略不計(jì)的水平。例如，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)使用脂族溶劑代替芳族 溶劑（或與其一起）可將歧化產(chǎn)物的發(fā)生率減少多達(dá)75%至95%。以上可以通過將比較 例1和比較例2與實(shí)施例12和實(shí)施例13進(jìn)行比較而看出。
[0021] 使用脂族化合物作為溶劑導(dǎo)致歧化反應(yīng)的出乎意料地有效抑制。例如，如通過將 實(shí)施例11與比較例1進(jìn)行比較所示，如果使用脂族溶劑，則將芳族反應(yīng)物比例減少大約一 半可以將歧化產(chǎn)物（DNPB)和（DPBA)的量減少超過10倍。根據(jù)本領(lǐng)域技術(shù)人員可以預(yù)料 就在反應(yīng)物占優(yōu)勢(shì)至完全排除其他溶劑種類之前歧化反應(yīng)就已經(jīng)達(dá)到其最大速率（作為 芳族反應(yīng)物的功能）的事實(shí)，這樣的結(jié)果是甚至更加顯著的。
[0022] 除非另有規(guī)定，本文所討論的鄰位_、間位-和對(duì)位-產(chǎn)物的收率是基于消耗的正 丙基苯（NPB)的量。已知氯化錯(cuò)被視為Gatterman-Koch反應(yīng)中的催化劑。然而，當(dāng)水的加 入被用于得到產(chǎn)物和氯化鋁時(shí)，它也是反應(yīng)參與者，并且被認(rèn)為在反應(yīng)結(jié)束時(shí)被釋放。因 此，即使氯化鋁可能滿足催化劑的定義，但它也是一種限速反應(yīng)物，并因此以通常被認(rèn)為是 過量催化的量使用。
[0023]在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中，所述脂族烴溶劑包含大于90重量％的正烷烴。在進(jìn) 一步的實(shí)施方案中，所述溶劑包括大于95重量％的下述的一種或多種：丙烷、正丁烷、正戊 烷、正己烷、正庚烷、正辛烷、正壬烷、正癸烷、正i^一烷、正十二烷、正十三烷、正十四烷和正 十五烷。
[0024]此外，本發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)，使用包含仲、叔和季脂族異構(gòu)體（例如支鏈異構(gòu)體和環(huán)異 構(gòu)體）的脂族溶劑促進(jìn)了比使用伯脂族異構(gòu)體觀察到的甚至更高收率的對(duì)位產(chǎn)物的形成。 已經(jīng)觀察到，形成的二正丙基苯（DNPB)和二丙基苯甲醛（DPBA)的減少可以使得歧化產(chǎn)物 (DNPB和DPBA)與全部所有芳族產(chǎn)物（即，DNPB;DPBA;和鄰位、間位和對(duì)位