专利名称：叔烯丙醇与链烯基烷基醚反应制备γ,δ－不饱和酮的方法
技术领域：
本发明涉及一种通过Carroll反应制备γ，δ-不饱和酮的改进方法。
许多γ，δ-不饱和酮已经被证明是有价值的芳香物质，并且是制备维生素E和K1和类胡萝卜素的中间体。
背景技术：
DE1193490揭示了一种在酸催化剂存在下在升高温度下将叔醇与烯醇醚反应制备γ，δ-不饱和酮的方法。该文献中提到的特别适用的酸催化剂是磷酸。在温度为125-140℃、压力为将近10巴和磷酸浓度为0.1-0.2％(重量)的条件下该反应实现叔烯丙醇完全转化所需的时间是13-18小时。该方法的缺陷是反应时间长，在工业生产中会造成反应体积大和高资本消耗。
加速化学反应的常规方法是增加反应温度和/或增加催化剂用量。如果在DE1193490所描述的反应中进行这种尝试，则γ，δ-不饱和酮的产率降低，因此工业方法不再是经济的方法(参见对比实施例1-3)。
发明目的本发明的目的是在不降低产率的情况下缩短叔烯丙醇与链烯基醚的反应时间。
发明概述出乎意料的是，我们发现本发明的目的可以通过特殊的磷衍生物实现，该磷衍生物在相对短的反应时间非常有选择地催化叔烯丙醇与链烯基醚的反应。
因此，本发明涉及制备式I的γ，δ-不饱和酮的方法
其中R1和R2分别是饱和或不饱和支链或非支链的烷基、芳基或烷芳基，它们分别是未取代的或者被含氧基团取代，或者R1和R2一起形成四亚甲基或五亚甲基，它们分别可以被一个或多个低级烷基取代，R4是C1-4烷基和R5是氢或C1-4烷基，该方法通过将式II的叔烯丙醇
与式III的链烯基烷基醚反应
其中R3是C1-4烷基，优选甲基，和R4和R5具有上面所定义的含义，该反应在温度为100-200℃下在酸催化剂存在下进行，其特征在于，在式IV的磷衍生物存在下进行反应
其中A和B分别是具有1-10个碳原子的支链或非支链烷基或烷氧基，任选地被一个或多个C1-4烷基或烷氧基，OH基团或卤素取代的芳基，环烷基，芳氧基或环烷氧基，A还可以是-H或-OH或者A和B一起形成四亚甲基或五亚甲基，它们可任选地被一个或多个具有1或2个碳原子的烷基取代，或者一起形成取代或未取代的1，2-苯二酚或者是取代或未取代的1，1’-联萘-2，2’-二酚。
如果式II的叔烯丙醇与式III的链烯基烷基醚在含磷芳基或磷芳氧基衍生物存在下反应，则本发明的方法是非常成功的。具体而言，含磷芳基或磷芳氧基衍生物的实例是苯基膦酸，二苯基次膦酸，磷酸苯基酯和磷酸二苯基酯。在工业生产时通常使用苯基磷酸盐和二苯基磷酸盐的混合物，该混合物可以由苯酚与POCl3的反应和随后的水解容易和便宜地得到。
本发明的方法所要求的催化剂可以使用标准的方法以制备规模方便地合成(参见Houben-Weyl，“有机化学方法”，第4版，1964，第12卷，第2期，第143-376页关于磷酸酯；第12卷，第1期，第220-266页关于膦酸和第12卷，第1期，第348-550页关于磷酸的内容)。
它们通常以每千克反应混合物0.0001-1mol，优选0.001-0.05mol的催化剂浓度是使用。它们可以以固体、熔化态或者溶液形式使用。催化剂可以连续地加入或者分批一次次加入。
催化剂的溶剂的具体实例是水，丙酮，甲醇，二甲亚砜或甲苯。但是，也可以使用作为起始原料的式II的叔烯丙醇作为催化剂的溶剂。
优选使用的式II的叔烯丙醇是那些其中R1是饱和或不饱和的支链或非支链的烷基，芳基或烷芳基，R2是C1-4烷基，尤其是甲基，或者R1和R2一起形成四亚甲基或五亚甲基，它们可任选被一个或多个低级烷基取代。
具体而言，其具体实例是3-甲基-1-丁烯-3-醇，氢化里哪醇(3，7-二甲基-1-辛烯-3-醇)，1-乙烯基环己醇，橙花叔醇(3，7，11-三甲基十二碳-1，6，10-三烯-3-醇)，里哪醇(3，7-二甲基辛-2，6-二烯-3-醇)，氢化橙花叔醇(3，7，11-三甲基十二碳-1，6-二烯-3-醇)和四氢橙花叔醇(3，7，11-三甲基十二烷-3-醇)。
优选使用的式III链烯基烷基醚是那些其中R3是甲基或乙基和R4是氢或甲基和R5是甲基的化合物。
适当的链烯基烷基醚的具体实例是异丙烯基甲基醚，异丙烯基乙基醚，异丙烯基丙基醚，异丙烯基丁基醚，异丙烯基异丁基醚，2-甲氧基-1-丁烯，2-乙氧基-1-丁烯，2-丙氧基-1-丁烯，2-丁氧基-1-丁烯，2-甲氧基-2-丁烯，2-乙氧基-2-丁烯，2-甲氧基-1-戊烯，2-乙氧基-1-戊烯，2-甲氧基-2-戊烯，2-乙氧基-2戊烯，3-甲氧基-2-戊烯和3-乙氧基-2-戊烯，尤其是异丙烯基甲基醚。
在工业生产中，异丙烯基甲基醚经常以其与甲醇的共沸物形式使用，该共沸物通过二甲氧基丙烷的热裂解制备产生，因为在这种情况下没有明显的产量损失，并且可以省略从共沸物中除去甲醇的复杂过程。
本发明的方法中，式II的叔烯丙醇与式III的链烯基烷基醚的摩尔比通常是1∶2.0至1∶5.0，优选1∶2.1至1∶3.0。
反应通常在100-200℃，优选在100-170℃，尤其是在130-160℃的温度下，在压力容器中进行，反应压力为反应温度下建立的压力。当采用上面的温度区时，反应过程中应该再加入催化剂，因为催化剂在相对高的温度下分解相当慢。
为了进行本发明的方法，可以将叔烯丙醇和链烯基烷基醚的混合物加入反应容器中，加热混合物至反应温度之后，将催化剂以连续或分批一次一次的方式加入，加入的催化剂以固体，熔化态，或者尤其是以溶于适当的溶剂中的形式，或者另一方法是仅仅将链烯基烷基醚与或不与部分烯丙基醇加入反应器中，加热之后，将式IV的催化剂和叔醇的混合物或者相应地在叔醇中的溶液以连续或者分批一次一次地加入。
反应时间通常是6-10小时，优选7-9小时。
反应可以分批间歇进行或者连续进行。
工业生产中，该反应通常连续进行。
反应使用的容器是串联的设计在反应压力下使用的搅拌罐或管，或者是串联的适当的搅拌罐或管。
通常使用蒸馏方法处理反应混合物，如果适当的话，事先进行中和或者加缓冲剂。在这里唯一重要的因素是被蒸馏的混合物不是碱性的，或者至多仅仅是弱碱性的。
使用本发明的方法，可以以非常好的产率和相对短的反应时间制备式I的γ，δ-不饱和酮，该产物需要用作芳香物质和作为维生素和类胡萝卜素的中间体。
实施例1-10在具有300毫升体积的耐腐蚀材料的压力容器(HC4钢)中加入在表1中给定数量的表1中说明的叔烯丙醇和表1中给定数量的含有将近9％(重量)的甲醇的异丙烯基甲基醚/甲醇共沸物(IMA)和表1中给定数量的表1中说明的催化剂，将压力容器密闭，用氮气冲洗，然后加热30分钟至表1中给定的反应温度。经过表1中给定的反应时间之后，将压力容器中的物质倒出，如果需要的话，经过中和或加缓冲剂之后蒸馏。用气相色谱(GC)和内标法测定所获得的不饱和酮的产率并且将结果报告于表1中。表1
*使用Vigreux柱在减压下蒸馏之后得到**用乙酸钠缓冲和使用Vigreux柱在减压下蒸馏之后得到***用三异丙醇铝中和然后使用Vigreux柱在减压下蒸馏之后得到实施例11将393克氢化里哪醇和1187克IMA混合物加入4升压力容器中。用氮气吹洗压力容器并且加热至150℃。在4小时内通过两个泵再将393克氢化里哪醇和1.5克磷酸二苯基酯在25毫升丙酮中的溶液加入压力容器中。在此期间反应温度保持在150℃。然后将压力容器中的内容物在150℃再搅拌2小时。
将400克反应器排出物用0.126克仲丁醇铝中和并且使用Vigreux柱在0.9毫巴压力下蒸馏。基于使用的氢化里哪醇，氢化香叶基丙酮的产率是92％。实施例12将71克IMA混合物加入具有约300毫升体积的压力容器中。将压力容器密封，用氮气吹洗，加热至135℃。使用泵用4小时分8等份每半小时一份将133毫克磷酸单-(对-叔丁基苯基)酯在38克1-乙烯基环己醇中的溶液加入压力容器中。然后将压力容器中的反应物在135℃再搅拌4小时至反应完全。
将反应混合物与54毫克乙酸钠混合并且蒸馏。4-环己亚基丁烷-2-酮的产率是82％。实施例13将72克IMA混合物加入具有约300毫升体积的压力容器中。将压力容器密封，用氮气吹洗，加热至150℃。使用泵用4小时分8等份每半小时一份将72毫克磷酸单苯基酯和磷酸二苯基酯(摩尔比为58∶40)的混合物溶于47克里哪醇中的溶液加入压力容器中。然后将压力容器中的反应物在150℃再搅拌3小时至反应完全。
将反应混合物与36毫克乙酸钠混合并且蒸馏。香叶基丙酮的产率是88％。实施例14将72克IMA混合物加入具有约300毫升体积的压力容器中。将压力容器密封，用氮气吹洗，加热至160℃。使用泵用4小时分8等份每半小时一份将121毫克磷酸单-(对甲氧基苯基)酯溶于47克里哪醇中的溶液加入压力容器中。然后将压力容器中的反应物在160℃再搅拌4小时至反应完全。
将反应混合物与60毫克乙酸钠混合并且蒸馏。香叶基丙酮的产率是89％。实施例15将603克氢化橙花叔醇和1140克IMA混合物加入4升压力容器中。用氮气吹洗压力容器并且加热至150℃。用5小时通过两个泵再将603克氢化橙花叔醇和11克苯基磷酸在50毫升丙酮中的溶液加入压力容器中。在此期间反应温度保持在150℃。然后将压力容器中的反应物在150℃再搅拌5小时。
将100克反应器排出物用61克1％浓度的三异丙醇铝在甲苯中的溶液中和并且使用Vigreux柱在0.4毫巴压力下蒸馏。基于氢化橙花叔醇，氢化法呢基丙酮的产率是88％。实施例16将476克氢化橙花叔醇和986克IMA混合物加入4升压力容器中。用氮气吹洗压力容器并且加热至125℃。用5小时通过两个泵再将476克氢化橙花叔醇和2.5克磷酸二苯基酯在25毫升丙酮中的溶液加入压力容器中。在此期间反应温度保持在125℃。然后将压力容器中的反应物在125℃再搅拌3小时。
基于使用的氢化橙花叔醇，氢化法呢基丙酮的产率是87％。对比实施例1-3将0.4摩尔在表2中给定的相应的叔烯丙醇，2.3当量的异丙烯基甲基醚和足以在表2中所描述的反应混合物中获得所说明的H3PO4浓度的磷酸加入实施例1中描述的压力容器中，将压力容器密封，用氮气吹洗，然后用30分钟加热至表2的第4栏中说明的反应温度，产生的压力约10巴，这样缩短了反应过程。
经过表2的第4栏中说明的反应时间之后反应完全。将压力容器冷却并排空。反应混合物用乙酸钠缓冲。然后在大气压下将低沸点成分蒸除，然后在1-2毫巴压力下蒸出γ，δ-不饱和酮。在表2中将在较高的温度和较短的反应时间(参见第4栏)获得的产率与根据DE1193490的实施例1、10和12获得的产率(参见第5栏)比较。表2
>* 参见DE1193490的实施例1** 参见DE1193490的实施例10*** 参见DE1193490的实施例1权利要求
1.一种制备式I的γ，δ-不饱和酮的方法
其中R1和R2各自独立地是饱和或不饱和支链或非支链的烷基、芳基或烷芳基，它们任选地是未取代的或者被含氧基团取代，或者R1和R2一起形成四亚甲基或五亚甲基，它们可任选地被一个或多个低级烷基取代，R4是C1-4烷基和R5是氢或C1-4烷基，该方法通过将式II的叔烯丙醇
与式III的链烯基烷基醚反应
其中R3是C1-4烷基，优选甲基，该反应在温度为100-200℃下在酸性催化剂存在下进行，其特征在于在式IV的磷衍生物存在下进行反应
其中A和B各自独立地是具有1-10个碳原子的支链或非支链烷基或烷氧基，可任选地被一个或多个C1-4烷基或烷氧基，OH基团或卤素取代的芳基，环烷基，芳氧基或环烷氧基，A还可以是-H或-OH或者A和B一起形成四亚甲基或五亚甲基，它们可任选地被一个或多个具有1或2个碳原子的烷基取代，或者一起形成取代或未取代的1，2-苯二酚或者是取代或未取代的1，1’-联萘-2，2’-二酚。
2.根据权利要求1的方法，其中将式II的叔醇与式III的链烯基烷基醚在苯基膦酸或二苯基次膦酸，磷酸苯基酯，磷酸二苯基酯，或磷酸苯基酯和磷酸二苯基酯的混合物，或者苯基膦酸和二苯基次膦酸的混合物存在下反应。
3.根据权利要求1的方法，其中反应混合物中的催化剂浓度是每千克反应混合物0.0001-1摩尔催化剂。
4.根据权利要求1的方法，其中催化剂以固体、熔化态或溶于适当的溶剂中的形式被加入到反应混合物中。
5.根据权利要求1的方法，其中将溶于式II的叔烯丙醇中的催化剂加入反应混合物中。
6.根据权利要求1的方法，其中反应在100-170℃在密封的反应容器中进行。
7.根据权利要求1的方法，其中式II的叔烯丙醇和式III的链烯基烷基醚以1∶2.0至1∶5.0，尤其是1∶2.1至1∶3.0的摩尔比使用。
8.根据权利要求1的方法，其中使用的式II的叔烯丙醇是3-甲基-1-丁烯-3-醇，里哪醇，氢化里哪醇，橙花叔醇，氢化橙花叔醇，四氢橙花叔醇或1-乙烯基环己醇。
9.根据权利要求1的方法，其中使用的式III的链烯基烷基醚是异丙烯基甲基醚和甲醇的共沸混合物形式的异丙烯基甲基醚。
10.根据权利要求1的方法，其中该方法在串联的密封搅拌罐或管或者串联的密封搅拌罐和管中连续进行。
全文摘要
本发明描述了一种制备γ,δ－不饱和酮的改进方法,γ,δ－不饱和酮是芳香物质和制备维生素和类胡萝卜素的中间体,该方法是将叔烯丙醇与链烯基烷基醚在酸催化剂存在下和升温条件下反应,其中包括在式Ⅳ的磷衍生物存在下进行该反应，其中:A和B各自独立地是具有1—10个碳原子的支链或非支链烷基或烷氧基,可任选地被一个或多个C
文档编号C07C45/45GK1228757SQ97197482
公开日1999年9月15日 申请日期1997年11月18日 优先权日1996年11月29日
发明者S·凯沙姆默, D·鲁夫 申请人:Basf公司