对-丙基苯甲醛的生产的制作方法
【专利说明】
[0001] 相关申请的引用
[0002] 本申请要求2013年3月15日提交的共同所有的和共同未决的美国临时专利申请 第61/791，393号的优先权的权益，其公开内容通过引用并入本文。
技术领域
[0003] 本发明涉及用于生产对-丙基苯甲醛的方法。
[0004] 背景
[0005] 总体而言，对-丙基苯甲醛的生产已经受到了低收率和/或要求在高压下使用危 险的反应物和试剂的阻碍。诸如Duff甲酰化（丙基苯在三氟乙酸中与六胺的甲酰化以得 到对-丙基苯甲醛）的方法产生相对低的对位异构体的收率。在1897年，由Gattermann 和Koch首先报道了在氯化氢和氯化铝的存在下烷基苯与一氧化碳的甲酰化以得到 对-丙基苯甲酸。（Gattermann和Koch，ChemischeBerichte, 1897, 30, 1622.)。被称为 "Gattermann-Koch" 反应的此反应已由Crounse综述在OrganicReactions, 1949, 5, 290 中并由 〇lah和Huhn综述在Friedel-CraftsandRelatedReactions, 1964，第 3 卷，第 2部分，1153中。使用与氯化氢和三氯化错的Gattermann-Koch反应通常得到相对于邻位 和间位异构体增加的对位产物的生产。其他方法，例如在氟化氢及三氟化硼的存在下丙基 苯与一氧化碳的Gattermann-Koch羰基化（在这种情况下）需要在高压下使用危险的化合 物，即，氟化氢和三氟化硼。
[0006] 已经观察到烷基苯在氯化铝存在下经历歧化（烷基化和脱烷基化）。在所述歧 化中，催化剂使丙基苯底物的烷基取代基转移到另一个芳族分子（例如丙基苯反应物的分 子），产生诸如二丙基苯和苯的芳族杂质。还可能形成三丙基苯杂质。甲酰化产物还可经历 歧化，产生另外的杂质种类。这些副产物杂质通常以所需的甲酰化对位产物为代价而形成， 因此产生降低的所需产物的收率。在氯化铝存在下烷基苯的歧化在本领域中通常是已知 的并且已通过Crounse,J.Am.Chem.Soc.，1949, 71，1263 以及Baddeley和Kenner,J.Chem. Soc.，1935, 303 报道。
[0007]Gattermann-Koch反应已在各种芳族溶剂中如苯、硝基苯、氯苯以及卤代经或过量 的待被甲酰化的芳族化合物中进行。美国专利4, 622, 429公开了当苯作为溶剂使用时甲酰 化产物的相对低的收率。美国专利4, 195, 040和德国专利DE403, 489分别采用氯苯和硝基 苯作为溶剂。代替过量的芳族反应物，苯在一定程度上已被用于减少歧化的影响以及增加 烷基苯甲醛的收率。尽管有这些努力，但是对于Gattermann-Koch型甲酰化反应而言存在 降低歧化产物的发生率的需求，而此需求相对于当前的方法可以提高对位产物选择性。
【发明内容】
[0008] 值得注意的是，已经发现在Gattermann-Koch型反应中使用脂族经作为溶剂可以 提高对位异构体收率，并显著地降低歧化的发生率。通常，脂族烃溶剂没有被认为适合作 为Gattermann-Koch甲酰化中的溶剂，因为氯化铝和盐酸通常在脂族烃中具有显著低于在 芳族烃中的溶解度。然而，已经发现当在氯化铝和卤化氢的存在下烷基化的苯化合物在 脂族溶剂中与一氧化碳发生羰基化时，羰基化的选择性有利于比本领域中已知的其他羰 基化反应更大程度地形成对位异构体。另外，所述歧化（烷基转移）反应也相对于其他 Gattermann-Koch反应显著地减少。
[0009] 概括地说，本发明是一种用于制备4-烷基苯甲醛的方法，所述方法包括在卤化铝 和氢卤酸的存在下，使在包括至少一种具有3至15个碳的范围内的脂族溶剂的溶剂中溶剂 化的烷基苯与一氧化碳反应。
[0010] 在另一个实施方案中，本发明是一种用于合成4-烷基-苯甲醛的方法，所述方法 包括以下步骤：
[0011] A)将烷基苯、卤化铝和至少一种具有3至15个碳的范围内的脂族烃溶剂加入反应 器；
[0012] B)将所述反应器的内容物冷却至0至-50°C;
[0013] C)将足以将所述反应器装填至约25psig至约200psigHC1的范围内的压力的量 的氢卤酸加入所述反应器；
[0014] D)将足以将所述反应器装填至约200psig至约2000psig的范围内的压力的量的 一氧化碳加入所述反应器；以及
[0015] E)使反应器内的反应温度维持在一个或多个在约-50°C至约20°C的范围内的温 度；
[0016] 由此合成4-烷基苯甲醛。在一个实施方案中，所述氢卤酸与烷基苯的摩尔比是一 个或多个在1:1至20:1的范围内的比。
[0017] 虽然预期即使在其中不允许完成所述反应的情况下也能够获得所述方法的益处， 但是在优选的实施方案中允许所述反应进行直到至少接近完成（如果不是，直到反应完 成）。
[0018] 根据本发明进行的甲酰化反应通常产生相对于间位异构体、邻位异构体以及所有 歧化产物的令人意外的高收率的对位异构体。因此，在一些实施方案中，本发明包括上述其 中产生了相对于其他异构体和歧化产物如此之高的量的对位产物的方法，其中在反应完成 之后且任选地在反应完成之前，所述反应混合物的气相色谱分析表示形成了相对于所有的 芳族反应产物（即，邻位和间位异构体以及DNPB和DPBA歧化反应产物）大于85GC面积％ 的对位异构体。所述反应还可以提供相对于邻位和间位异构体的对位异构体的优异选择 性。在其他实施方案中，本发明包括如上述步骤a-d中的方法，其中所述反应在反应器内 进行直到氯化铝被用完并且邻位：间位：对位异构体之比使得对位异构体相对于合并的邻 位-和间位-和对位-异构体为至少90GC面积％。
[0019] 发明详述
[0020] 令人意外地，已经发现在脂族溶剂中、或在脂族和芳族溶剂的混合物、而不是仅迄 今已实践的芳族溶剂中实施Gattermann-Koch甲酰化可显著地增加在甲酰化反应产物分 布中的对位异构体收率。不意欲受到理论的束缚，增加的收率被认为是由于经历歧化的正 烷基苯底物的量的减少，因为发明人已经发现，使用脂族溶剂具有减少歧化的发生率的效 果，从而使得多取代的歧化产物（诸如例如DNPB(二正丙基苯）和DPBA(二丙基苯甲醛）） 的形成显著降低，在一些情况下至忽略不计的水平。例如，已经发现使用脂族溶剂代替芳族 溶剂（或与其一起）可将歧化产物的发生率减少多达75%至95%。以上可以通过将比较 例1和比较例2与实施例12和实施例13进行比较而看出。
[0021] 使用脂族化合物作为溶剂导致歧化反应的出乎意料地有效抑制。例如，如通过将 实施例11与比较例1进行比较所示，如果使用脂族溶剂，则将芳族反应物比例减少大约一 半可以将歧化产物（DNPB)和（DPBA)的量减少超过10倍。根据本领域技术人员可以预料 就在反应物占优势至完全排除其他溶剂种类之前歧化反应就已经达到其最大速率（作为 芳族反应物的功能）的事实，这样的结果是甚至更加显著的。
[0022] 除非另有规定，本文所讨论的邻位_、间位-和对位-产物的收率是基于消耗的正 丙基苯（NPB)的量。已知氯化错被视为Gatterman-Koch反应中的催化剂。然而，当水的加 入被用于得到产物和氯化铝时，它也是反应参与者，并且被认为在反应结束时被释放。因 此，即使氯化铝可能满足催化剂的定义，但它也是一种限速反应物，并因此以通常被认为是 过量催化的量使用。
[0023]在本发明的一些实施方案中，所述脂族烃溶剂包含大于90重量％的正烷烃。在进 一步的实施方案中，所述溶剂包括大于95重量％的下述的一种或多种：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，本发明人还发现，使用包含仲、叔和季脂族异构体（例如支链异构体和环异 构体）的脂族溶剂促进了比使用伯脂族异构体观察到的甚至更高收率的对位产物的形成。 已经观察到，形成的二正丙基苯（DNPB)和二丙基苯甲醛（DPBA)的减少可以使得歧化产物 (DNPB和DPBA)与全部所有芳族产物（即，DNPB;DPBA;和邻位、间位和对位