专利名称：通过气相中的迪克曼缩合制备大环酮的方法
技术领域：
本发明涉及一种通过于气相中在非均相催化剂上进行迪克曼缩合而制备大环酮(C13-C20)的方法。该方法特别用于制备香料，例如环十七烯-9-酮和环十五烷酮，这两种物质被广泛地用于香料和化妆品工业。
迄今为止使用的合成方法大多基于常规的分子内缩合反应，例如液相中的迪克曼缩合。
例如，通过9-十八烯-1，18-二羧酸二烷基酯的迪克曼环化反应和随后对相应获得的β-酮酸酯的皂化及脱羧作用而合成例如环十七烯-9-酮早已公知(例如J.Tsuji，Tetrahedron Lett.，21，2955-2958(1980)；Y.Choo，J.Am.Oil Chem.Soc.71，911-913(1994))。
H.W.Bost(Perfumer&Flavorist，1982，7，57)描述了于气相中在氧化钍催化剂上饱和二酯的反应。然而，14％的产率显著低于常规的在高度稀释条件下的环化作用。
然而，迄今已知的由线型末端二酯而制备大环酮的方法具有以下严重缺陷1)必须使用化学计量量的强碱，2)为了获得良好的产率，反应必须在高度稀释的条件下进行，3)必须以单独的步骤对作为中间产物形成的β-酮酸酯进行皂化和脱羧，4)在气相反应中获得的产率极低；使用的催化剂昂贵。
本发明的目的是开发一种制备大环酮的方法，其可以实现简化的更加经济的制备方式。
我们已经发现根据本发明通过于气相中在非均相催化剂上直接环化式II化合物而制备式I大环酮的方法可以实现该目的
其中X是单不饱和或多不饱和或者饱和的C10-C17烃基，其可选择地被C1-C6烷基取代， 其中R1、R2可以分别相互独立地相同或不同并且为氢或C1-C6烷基，X具有上文所述的定义。
在该方法中，于气相中在非均相催化剂上使式II的线型末端二羧酸、单酯单羧酸或二烷基酯蒸发并直接环化以得到所述酮。
单不饱和或多不饱和或者饱和的C10-C17烃基指的是例如以下基团-(CH2)12--(CH2)14--CH(CH3)-(CH2)11--CH＝CH-(CH2)8-CH＝CH--CH2-CH2-CH＝CH-(CH2)6-CH＝CH-CH2-CH2--(CH2)6-CH＝CH-(CH2)6-或-CH2-CH2-CH＝CH-(CH2)8-CH2-CH＝CH-CH2-，优选基团-(CH2)12-或-(CH2)6-CH＝CH-(CH2)6-。
除非另外说明，C1-C6烷基指的是具有1-6个碳原子的直链烷基或支化烷基。优选的是甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、叔丁基、戊基或己基。
在一个优选的实施方案中，可以通过本发明的方法制备香料环十五烷酮或环十七烯-9-酮(顺式-9-环十七烯-1-酮)。
式II化合物可以通过本身已知的方法在已知的适于合成的反应条件下制备，如文献(例如JAOCS，71卷，8期(1994)，911-913页或者TetrahedronLett.21卷(1980)，2955-2958页)中描述的。就这一点而言，也可以使用这里没有更详细地提及的本身已知的变化方案。
如果需要，还可以在不预先分离式II化合物的情况下将起始原料式II化合物进一步原位反应以直接得到式I化合物。
本发明方法的优点在于在迪克曼缩合中通常于溶液中进行的环化、皂化和随后的脱羧步骤可以在气相中以单一步骤进行，并且不必分离各自的中间产物。另一个优点在于需要较少的溶剂，这可以带来成本优势和减少量的可能必须处理的废料。
该方法可以在流化床中或者固定床中进行。然而，优选在固定床中进行所述反应。
所述环化作用在200-600℃、优选250-500℃下进行。原则上，该反应可以在降低的压力下、大气压力下或者在升高的压力下进行。为了使得蒸发高沸点起始原料更容易，所述反应优选在降低的压力下或者在大气压力下进行。
所述反应可以在加入少量水的条件下进行，以便在环化后促进酯水解步骤。就这一点而言，可以一次性地或者以两步或更多步的方式在该方法中任何需要的点上添加水分，但是所述添加操作在所述混合物全部通过催化剂之前(例如，II已经包含了水或者在蒸发器中加入水)。
适于本发明方法的催化剂是含有能够在气相中将羧酸、羧酸酯或腈转化成酮的活性组分的所有非均相催化剂。这种活性组分的实例是I-VIII副族或II、III和IV主族的氧化物、氢氧化物或羧酸盐。优选使用I-VIII副族的氧化物、氢氧化物或羧酸盐，特别优选IV副族的那些。所述催化剂通常还掺杂另外的组分(例如I主族的氧化物)，并可以以未担载催化剂的形式或者以担载催化剂的形式使用。合适的载体材料是催化剂化学中常规的材料，例如SiO2或Al2O3。
特别有利的是使用TiO2，特别是掺杂碱金属氧化物或碱土金属氧化物的TiO2，即包含约2-10wt％Na2O和/或K2O的TiO2。该催化剂可以根据EP 352674中描述的方法制备。
为了进行所述方法，将液体形式或熔体形式或者惰性有机溶剂(例如甲苯或四氢呋喃)中的溶液形式的化合物II蒸发，然后可选择地在惰性气体或者不同惰性气体(例如氮气、二氧化碳或氦气)的混合物存在下于所需的反应温度下将其以气体形式通过以固定方式排布的催化剂或者通过流化催化剂的气流。为了在环化后促进酯水解步骤，可以在加入少量水的情况下进行所述反应。优选用0-30wt％、优选5-15wt％(以II的用量计)的水进行处理。
使用合适的冷却装置使反应产物冷凝，或者采用合适的溶剂(急冷)使其沉淀，和然后对其进行分馏。含有未反应的起始原料的反应产物可以选择地重新直接返回至所述环化反应，而不必进一步纯化。
该方法可以连续地或者间歇地进行。然而，优选的是连续方法。
本发明的方法不需要化学计量量的强碱、溶剂或者其他助剂，并且可以以良好的产率和选择性而直接制备大环酮。
实施例实施例1由1，16-十六烷二酸二乙酯制备环十五烷酮 在气相管式反应器中于270℃下将在120ml四氢呋喃中的10g 1，16-十六烷二酸二乙酯的溶液蒸发，并在氮气存在下于350℃将其通过催化剂(TiO2+2％K2O)。然后进行缩合和分馏。产率为78％，选择性＞90％。
实施例2由1，18-十八-9-烯二羧酸二甲酯制备环十七烯-9-酮
用水将体积比为1∶9的1，18-十八-9-烯二羧酸二甲酯在甲苯中的溶液饱和，直到恰好不再发生相分离。在气相管式反应器中于380℃下蒸发该溶液，并在氮气存在下于450℃将其通过催化剂(TiO2+2％K2O)。然后进行缩合和分馏。产率为45％，选择性为70％。
权利要求
1.一种通过于气相中在非均相催化剂上直接环化式II化合物而制备式I大环酮的方法 其中X是单不饱和或多不饱和或者饱和的C10-C17烃基，其可选择地被C1-C6烷基取代， 其中R1、R2可以分别相互独立地相同或不同并且为氢或C1-C6烷基，X具有上文所述的定义。
2.如权利要求1中所述的方法，其中所述反应在200-600℃下进行。
3.如权利要求1或2中所述的方法，其中使用的催化剂是固定床催化剂。
4.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其中使用的催化剂是含有I-VIII副族或者II、III和IV主族的氧化物、氢氧化物或羧酸盐作为活性组分的非均相催化剂。
5.如权利要求1-4中任一项所述的方法，其中使用的催化剂是含有I-VIII副族的氧化物、氢氧化物或羧酸盐作为活性组分的非均相催化剂。
6.如权利要求1-5中任一项所述的方法，其中使用的催化剂是含有IV副族的氧化物、氢氧化物或羧酸盐作为活性组分的非均相催化剂。
7.如权利要求1-6中任一项所述的方法，其中所述催化剂掺杂有I主族的氧化物。
8.如权利要求1-7中任一项所述的方法，其中使用的催化剂是TiO2。
9.如权利要求1-8中任一项所述的方法，其中使用的催化剂是掺杂碱金属氧化物或碱土金属氧化物的TiO2。
10.如权利要求1-9中任一项所述的方法，其中式I化合物选自环十五烷酮或环十七烯-9-酮。
11.如权利要求1-10中任一项所述的方法，其中式II化合物选自1，16-十六烷二酸二甲酯或1，18-十八-9-烯二羧酸二甲酯。
12.如权利要求1-11中任一项所述的方法，其中所述反应在以使用的式II化合物计0-30wt％的水存在下进行。
全文摘要
本发明涉及一种通过于气相中在非均相催化剂上直接环化式II化合物而制备式I大环酮的方法。在通式(I)中，X表示单不饱和或多不饱和或者饱和的C
文档编号C07B61/00GK1668563SQ03817153
公开日2005年9月14日 申请日期2003年7月10日 优先权日2002年7月18日
发明者A·瓦尔蒂尼, K·埃贝尔, G·希贝尔, H·魏格尔 申请人:巴斯福股份公司