本发明涉及由包含至少一种2-烷基-4,4-二甲基-1,3-二烷的原料制备2-取代4-羟基-4-甲基四氢吡喃的方法。
技术发展水平
2-取代4-羟基-4-甲基四氢吡喃是用作芳香化学品的有价值化合物。因此，例如，2-(2-甲基丙基)-4-羟基-4-甲基四氢吡喃的顺/反式非对映混合物
的特征是铃兰的愉悦香味并且特定程度地适用作芳香化学品，例如用于制备芳香剂组合物。
EP 1 493 737 A1公开了通过使相应的醛与异戊二烯醇反应而制备烯属不饱和4-甲基-或4-亚甲基吡喃和相应4-羟基吡喃的混合物的方法，其中反应在反应体系中引发，其中醛与异戊二烯醇的摩尔比大于1，即醛过量使用。另外，该文件公开了随后将提到的混合物脱水成所需烯属不饱和吡喃。
WO 2011/147919描述了通过异戊二烯醇与异戊烯醛反应，随后氢化而制备2-取代4-羟基-4-甲基四氢吡喃醇以及尤其是2-异丁基-4-羟基-4-甲基四氢吡喃的方法。
WO 2010/133473描述了制备式(A)的2-取代4-羟基-4-甲基四氢吡喃的方法：
其中残基R1为具有1-12个碳原子的直链或者支化烷基或烯基残基、具有总计3-12个碳原子的任选烷基取代的环烷基残基或者具有总计6-12个碳原子的任选烷基-和/或烷氧基取代的芳基残基，其中使异戊二烯醇(3-甲基丁-3-烯-1-醇)与式R1-CHO的醛反应，反应在水的存在下以及在强酸性阳离子交换剂的存在下进行。
WO 2011/154330描述了与WO 2010/133473相当的方法，其中使所得反应混合物在隔壁塔中或者在两个热耦合蒸馏塔中经受蒸馏后处理。
如WO 2010/133473和WO 2011/154330中所述，由异戊二烯醇(3-甲基丁-3-烯-1-醇)与式R1-CHO醛的酸催化反应得到除2-取代4-羟基-4-甲基四氢吡喃外还包含式(D)、(E)和/或(F)的脱水副产物：
以及作为其它副产物，尤其是1,3-二烷(G)：
的复杂反应混合物。
这些副产物直至目前不能用于提供其它有价值材料，而是被排出或者与过量使用的起始化合物一起再次供回异戊二烯醇与醛的反应中。后者是有问题的，因为这些组分可能累积在反应混合物中。
未公开的国际专利申请PCT/EP2013/071409描述了制备通式(A)的2-取代4-羟基-4-甲基四氢吡喃和通式(B)的2-取代4-甲基-四氢吡喃的方法：
其中：
R1为直链或支化C1-C12烷基、直链或支化C2-C12烯基、具有总计3-20个碳原子的未取代或C1-C12烷基-和/或C1-C12烷氧基-取代的环烷基或者具有总计6-20个碳原子的未取代或C1-C12烷基-和/或C1-C12烷氧基-取代的芳基，
其中：
a)使3-甲基丁-3-烯-1-醇在酸性催化剂的存在下与式R1-CHO醛反应，其中式中的R1如上文所定义，其中得到包含至少一种通式(A)的2-取代4-羟基-4-甲基四氢吡喃、化合物(D)、(E)或(F)中的至少一种和至少一种二烷化合物(G)的反应混合物：
其中R1如上文所定义，
b)使来自步骤a)的反应产物经受分离以得到富含通式(A)的2-取代4-羟基-4-甲基四氢吡喃的馏分和包含化合物(D)、(E)或(F)中的至少一种和至少一种二烷化合物(G)的馏分，
c)使包含化合物(D)、(E)或(F)中的至少一种和至少一种二烷化合物(G)的馏分经受氢化，
d)将富含2-取代4-甲基四氢吡喃(B)的馏分和富含至少一种二烷化合物(G)的馏分与步骤c)中所得氢化产物分离。
仍非常需要由容易得到的原料制备2-取代4-羟基-4-甲基四氢吡喃的有效方法。除纯物质的合成外，目前不能使用的来自4-羟基-4-甲基四氢吡喃的合成或者来自其它合成方法的副产物的使用在这里也是特别有意义的。这还包括例如由基础反应开始联合制备至少两种香料或调味料。
另一类重要的香料或调味料为烷基取代的4-甲基四氢吡喃。这类的已知代表为2-(2-甲基丙基)-4-甲基四氢-2H-吡喃，也称为二氢玫瑰醚(dihydrorose oxide)。
二氢玫瑰醚的第一合成由M.Julia和B.Jacquet描述于Bulletin de la Societe Chimique de France 1963，8-9，1983中。
Liu等人在J.Heterocyclic Chem，21，129-132(1984)中描述了通过将2-异丁基-4-甲基-5,6-二氢-4H-吡喃用PtO2在乙酸中氢化而制备顺-二氢玫瑰醚。
Schindler和Vogel在Perfume&Flavorist，第11卷，29-30(1986)中示意性描述了由3-甲基丁-3-烯-1-醇和3-甲基丁醛作为原料制备二氢玫瑰醚，其中得到70:30的比的顺式/反式混合物。
EP 0 770 670 B1描述了包含2-取代(4R)-顺-4-甲基四氢-2H-吡喃的香料混合物。在该申请中，描述了玫瑰醚和二氢玫瑰醚的异构体的气味性能。二氢玫瑰醚的异构体通过相应的玫瑰醚异构体氢化而合成。
Romanov等人在Applied Chem.of the USSR，55(1)，第140–143页(1982)(Zhurnal Prikladnoi Khimii，Bd.55，Nr.1，157-161(1981)的英文译文)中描述了二烷化合物G')的酸催化反应以得到二氢吡喃E')和F')。
表中提到了4-甲基-2-异丁基-5,6-二氢吡喃和4-甲基-2-异丁基-3,6-二氢吡喃。所用酸性催化剂为H2SO4或含有磺酸基团的苯乙烯-二乙烯基苯离子交换剂。反应用纯形式的二烷化合物G')并且在环己烷或甲苯作为溶剂的存在下进行。
Romanov等人在Journal of Applied Chem.of the USSR，56(1)，第2526-2528页(1983)(Zhurnal Prikladnoi Khimii，Bd.55，Nr.12，2778-2780(1982)的英文译文)中描述了2-R-4,4-二甲基-和2-R-4-甲基-4-苯基-1,3-二烷酸催化异构化成2-R-4,4-甲基-和2-R-4-苯基-1,3-四氢吡喃-4-醇。
SU 19752312401描述了通过将2-取代4,4-二甲基-1,3-二烷在酸性催化剂的存在下异构化而制备上述式(A)的四氢吡喃醇，其中R为低级烷基或苯基。
本发明的目的是提供制备2-取代4-羟基-4-甲基四氢吡喃的改进方法。
现在发现富含2-取代4-羟基-4-甲基四氢吡喃的产物混合物通过使包含2-烷基-4,4-二甲基-1,3-二烷的原料在强酸和/或酸性离子交换剂的存在下反应而得到。
还惊讶地发现，来自起始于3-甲基丁-3-烯-1-醇和醛R1-CHO合成2-取代4-羟基-4-甲基四氢吡喃的馏分适用作酸处理的原料混合物，其由于其二烷含量，目前不能用于得到有价值材料。因此，在该合成中，可明显提高2-取代4-羟基-4-甲基四氢吡喃的总收率。
还惊讶地发现，4-羟基-4-甲基四氢吡喃(I)和式(III.1)、(III.2)和/或(III.3)的二氢吡喃的产物混合物的含量可通过除2-烷基-4,4-二甲基-1,3-二烷(在下文中由式II表征)外还包含4-羟基-4-甲基四氢吡喃(在下文中由式I表征)和至少一种二氢吡喃(III.1)、(III.2)或(III.3)的起始混合物的酸性反应而进一步提高。如所提到的，可将式(III.1)、(III.2)和/或(III.3)的二氢吡喃氢化成相应的2-取代4-甲基四氢吡喃。本发明酸处理因此适于联合制备2-取代4-羟基-4-甲基四氢吡喃和2-取代4-甲基四氢吡喃的方法。
具体而言，发现，借助本发明酸处理，可很大程度地供应在通过异戊二烯醇(3-甲基丁-3-烯-1-醇)与合适醛(尤其是异戊醛)反应而酸催化制备2-取代4-羟基-4-甲基四氢吡喃中得到的含二烷侧流(＝废流)以用作芳香化学品，特别是用作芳香剂。
发明概述
本发明涉及制备通式(I)的2-取代4-羟基-4-甲基四氢吡喃的方法：
其中：
R1为直链或支化C1-C12烷基、直链或支化C2-C12烯基、具有总计3-20个碳原子的未取代或C1-C12烷基-和/或C1-C12烷氧基-取代的环烷基或者具有总计6-20个碳原子的未取代或C1-C12烷基-和/或C1-C12烷氧基-取代的芳基，
其中：
a)提供包含至少一种通式(II)的二烷化合物的原料：
其中R1如上文所定义，
b)使原料在强酸和/或酸性离子交换剂的存在下经受反应，其中得到与原料相比贫含式(II)的二烷化合物且富含式(I)化合物的产物混合物，
c)使步骤b)中所得产物混合物经受分离以得到富含式(I)化合物的馏分。一个具体实施方案为一种方法，其中：
a1)使式(IV)的3-甲基丁-3-烯-1-醇：
在酸性催化剂的存在下与式(V)的醛反应：
R1-CHO (V)
其中：
R1为直链或支化C1-C12烷基、直链或支化C2-C12烯基、具有总计3-20个碳原子的未取代或C1-C12烷基-和/或C1-C12烷氧基-取代的环烷基或者具有总计6-20个碳原子的未取代或C1-C12烷基-和/或C1-C12烷氧基-取代的芳基，
其中得到包含至少一种通式(I)的2-取代4-羟基-4-甲基四氢吡喃、至少一种二烷化合物(II)以及化合物(III.1)、(III.2)或(III.3)中的至少一种的反应混合物，
其中R1如上文所定义，
a2)使来自步骤a1)的反应混合物经受分离以得到至少一种富含通式(I)的2-取代4-羟基-4-甲基四氢吡喃的馏分(F-I.a2)和包含二烷化合物(II)以及化合物(III.1)、(III.2)或(III.3)中的至少一种的馏分，
b)步骤a2)所得包含二烷化合物(II)以及化合物(III.1)、(III.2)或(III.3)中的至少一种的馏分作为原料在强酸和/或酸性离子交换剂的存在下经受反应，其中得到与原料相比贫含式(II)的二烷化合物且富含式(I)化合物以及式(III.1)、(III.2)或(III.3)化合物中的至少一种的产物混合物，
c)使步骤b)中所得产物混合物经受分离，其中得到富含式(I)化合物的馏分和富含式(III.1)、(III.2)或(III.3)化合物中的至少一种的馏分。
根据该实施方案，优选将步骤c)中所得富含式(I)化合物的馏分供入步骤a2)中的分离中。
发明描述
本发明方法具有以下优点：
-使用本发明方法，包含2-烷基-4,4-二甲基-1,3-二烷的原料可用于制备2-取代4-羟基-4-甲基四氢吡喃，即可供应用作芳香化学品，特别是用作芳香剂。
-通过本发明酸处理得到的产物混合物的特征是它们的低2-烷基-4,4-二甲基-1,3-二烷残余含量。因此，在该含二烷料流的分离和/或进一步加工中，避免或者相当地降低现有技术已知的问题。
-使用本发明方法，在2-取代4-羟基-4-甲基四氢吡喃的酸催化制备中，大部分存在的侧流(废流)可尤其是用作有价值材料。由于在分离一方面存在于该侧流中的式(III.1)、(III.2)和/或(III.3)二氢吡喃，另一方面2-烷基-4,4-二甲基-1,3-二烷(II)中的上述问题，该侧流直至现在通常被抛弃。
-另外，2-取代4-羟基-4-甲基四氢吡喃的总收率通过本发明酸处理而相当地提高。
-具有通过本发明酸处理将还存在的式(III.1)、(III.2)和/或(III.3)的二氢吡喃氢化的可能性，还能够得到2-取代4-甲基四氢吡喃(VI)，特别是二氢玫瑰醚。
除非下文中更详细地描述，术语：
“2-取代4-甲基四氢吡喃”
“2-(2-甲基丙基)-4-甲基四氢吡喃”(＝"二氢玫瑰醚")
“2-取代4-羟基-4-甲基四氢吡喃”
“2-(2-甲基丙基)-4-羟基-4-甲基四氢吡喃”
在本发明上下文中指任何组成的顺式/反式混合物以及纯构象异构体。上述术语还指所有纯形式的对映体以及这些化合物的对映体的外消旋和旋光活性混合物。
如果在下文中化合物(I)或(VI)的顺式和反式非对映异构体是所述的，则每种情况下仅显示出一种对映体形式。仅为了阐述，2-(2-甲基丙基)-4-羟基-4-甲基四氢吡喃(I)的异构体显示于下面：
在本发明上下文中，表述直链或支化烷基优选表示C1-C6烷基，特别优选C1-C4烷基。特别是，烷基为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基(2-甲基丙基)、仲丁基(1-甲基丙基)、叔丁基(1,1-二甲基乙基)、正戊基或正己基。烷基尤其是甲基、乙基、正丙基、异丙基或异丁基。
在本发明上下文中，表述直链或支化烷氧基优选表示C1-C6烷氧基，特别优选C1-C4烷氧基。特别是，烷氧基为甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、正丁氧基、异丁氧基、仲丁氧基、叔丁氧基、正戊氧基或正己氧基。烷氧基尤其是甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基或异丁氧基。
在本发明上下文中，表述直链或支化烯基优选表示C2-C6烯基，特别优选C2-C4烯基。除单键外，烯基残基具有一个或多个，优选1-3，特别优选1或2，尤其优选1个烯属双键。特别是，烯基为乙烯基、1-丙烯基、2-丙烯基、1-甲基乙烯基、1-丁烯基、2-丁烯基、3-丁烯基、1-甲基-1-丙烯基、2-甲基-1-丙烯基、1-甲基-2-丙烯基或2-甲基-2-丙烯基。
在本发明上下文中，环烷基指优选具有3-10，特别优选5-8个碳原子的脂环族残基。环烷基的实例特别是环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环庚基或环辛基。环烷基尤其是环己基。
取决于环的尺寸，取代环烷基可具有一个或多个取代基(例如1、2、3、4或5个)。这些各自优选独立地选自C1-C6烷基和C1-C6烷氧基。在取代的情况下，环烷基优选带有一个或多个，例如1、2、3、4或5个C1-C6烷基。取代环烷基的实例特别是2-和3-甲基环戊基，2-和3-乙基环戊基，2-、3-和4-甲基环己基，2-、3-和4-乙基环己基，2-、3-和4-丙基环己基，2-、3-和4-异丙基环己基，2-、3-和4-丁基环己基以及2-、3-和4-异丁基环己基。
在本发明上下文中，表述“芳基”包括通常具有6-18，优选6-14，特别优选6-10个碳原子的单环或多环芳族烃残基。芳基的实例特别是苯基、萘基、茚基、芴基、蒽基、菲基、并四苯基、基、芘基等，尤其是苯基或萘基。
取决于其环体系的数目和尺寸，取代芳基可具有一个或多个取代基(例如1、2、3、4或5个)。这些各自优选独立地选自C1-C6烷基和C1-C6烷氧基。取代芳基残基的实例为2-、3-和4-甲基苯基，2,4-、2,5-、3,5-和2,6-二甲基苯基，2,4,6-三甲基苯基，2-、3-和4-乙基苯基，2,4-、2,5-、3,5-和2,6-二乙基苯基，2,4,6-三乙基苯基，2-、3-和4-丙基苯基，2,4-、2,5-、3,5-和2,6-二丙基苯基，2,4,6-三丙基苯基，2-、3-和4-异丙基苯基，2,4-、2,5-、3,5-和2,6-二异丙基苯基，2,4,6-三异丙基苯基，2-、3-和4-丁基苯基，2,4-、2,5-、3,5-和2,6-二丁基苯基，2,4,6-三丁基苯基，2-、3-和4-异丁基苯基，2,4-、2,5-、3,5-和2,6-二异丁基苯基，2,4,6-三异丁基苯基，2-、3-和4-仲丁基苯基，2,4-、2,5-、3,5-和2,6-二-仲丁基苯基，2,4,6-三-仲丁基苯基，2-、3-和4-叔丁基苯基，2,4-、2,5-、3,5-和2,6-二-叔丁基苯基以及2,4,6-三-叔丁基苯基。
在式(I)、(II)、(III.1)、(III.2)、(III.3)、(V)和(VI)的化合物中，R1优选为直链或支化C1-C12烷基或者直链或支化C2-C12烯基。特别优选，R1为直链或支化C1-C6烷基或者直链或支化C2-C6烯基。在另一优选实施方案中，R1为苯基。
根据本发明，残基R1的优选定义因此为例如甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、正戊基、正己基或正庚基，优选甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基，尤其优选异丁基(2-甲基丙基)。
在优选实施方案的上下文中，本发明因此涉及制备和分离式(I.a)的2-(2-甲基丙基)-4-羟基-4-甲基四氢吡喃的方法：
步骤a)
用于步骤a)中的合适原料可包含基本纯形式的至少一种通式(II)二烷化合物：
其中R1如上文所定义。基本纯形式应当理解意指步骤a)中所用原料优选包含基于原料的总重量为至少90重量％，特别优选至少95重量％，特别是至少99重量％的至少一种通式(II)的二烷化合物。
制备式(II)的1,3-二烷的合适方法原则上是本领域技术人员已知的。这包括例如3-甲基-1,3-丁二醇与适当取代的醛根据以下示意图反应：
3-甲基-1,3-丁二醇例如由Sigma Aldrich市购。同样适用于许多式R1-CHO醛。
优选在步骤a)中提供除至少一种二烷化合物(II)外还包含至少一种其它组分的原料。
步骤a)中提供的原料优选为来自香料或调味料的合成和/或分离的天然或合成产物混合物。
步骤a)中提供的原料特别优选为来自通式(I)的2-取代4-羟基-4-甲基四氢吡喃的合成和/或分离的产物混合物或馏分。
步骤a)中提供的原料特别是来自通式(I)的2-取代4-羟基-4-甲基四氢吡喃的合成和/或分离的产物混合物或馏分，其中：
a1)使式(IV)的3-甲基丁-3-烯-1-醇：
在酸性催化剂的存在下与式(V)的醛反应：
R1-CHO (V)
其中：
R1为直链或支化C1-C12烷基、直链或支化C2-C12烯基、具有总计3-20个碳原子的未取代或C1-C12烷基-和/或C1-C12烷氧基-取代的环烷基或者具有总计6-20个碳原子的未取代或C1-C12烷基-和/或C1-C12烷氧基-取代的芳基。
在一个特定实施方案中，使来自步骤a1)的反应混合物经受分离(＝步骤a2))以得到至少一种富含通式(I)的2-取代4-羟基-4-甲基四氢吡喃的馏分和贫含通式(I)的2-取代4-羟基-4-甲基四氢吡喃的馏分。贫含通式(I)的2-取代4-羟基-4-甲基四氢吡喃且包含至少一种二烷化合物(II)的馏分优选作为原料用于步骤b)中的反应。
步骤a)中提供的原料优选包含基于原料的总重量1-99重量％，特别优选2-90重量％，特别是10-60重量％，尤其是15-50重量％的量的至少一种二烷化合物(II)。
步骤a)中提供的原料优选包含基于原料的总重量0-90重量％，优选0-70重量％，特别是0-40重量％的量的至少一种通式(I)化合物。
在一个优选实施方案中，来自吡喃醇(pyranol)合成的反应混合物用于步骤a)中，从中已经分离出来富含通式(I)的2-取代4-羟基-4-甲基四氢吡喃的馏分。步骤a)中提供的原料特别优选包含基于原料的总重量为0-50重量％，优选0.1-40重量％，特别是0.5-30重量％的量的至少一种通式(I)化合物。
式(I)化合物的含量可有利地通过已经包含至少一种通式(I)化合物的原料在强酸和/或酸性离子交换剂的存在下反应而与原料相比进一步提高。
在一个优选实施方案中，在步骤a)中提供除至少一种二烷化合物(II)外还包含式(III.1)、(III.2)或(III.3)化合物中的至少一种的原料：
其中：
R1为直链或支化C1-C12烷基、直链或支化C2-C12烯基、具有总计3-20个碳原子的未取代或C1-C12烷基-和/或C1-C12烷氧基-取代的环烷基或者具有总计6-20个碳原子的未取代或C1-C12烷基-和/或C1-C12烷氧基-取代的芳基。
包含式(III.1)、(III.2)或(III.3)的二氢吡喃化合物中的至少一种的产物混合物可通过如上所述氢化而转化成2-取代4-甲基四氢吡喃，尤其是转化成二氢玫瑰醚。
所得产物混合物的式(III.1)、(III.2)和(III.3)化合物含量可有利地通过使包含至少一种二烷化合物(II)以及式(III.1)、(III.2)或(III.3)化合物中的至少一种的原料在强酸和/或酸性离子交换剂的存在下反应而与原料相比进一步提高。
步骤a)中提供的原料优选包含基于原料的总重量为1-99重量％，优选5-95重量％，特别是15-70重量％的总量的式(III.1)、(III.2)和/或(III.3)化合物。
本发明方法的步骤a)中提供的原料可包含其它化合物，例如来自制备通式(I)的2-取代4-羟基-4-甲基四氢吡喃的合成的未反应反应物。步骤a)中提供的原料优选包含选自3-甲基丁-3-烯-1-醇(IV)的至少一种化合物、至少一种醛R1-CHO(V)及其混合物。
步骤b)中的反应条件有利地通常能够使化合物(IV)和(V)进一步反应以得到式(I)、(III.1)、(III.2)或(III.3)化合物。因此，本发明方法的步骤a)中提供的原料优选包含基本等摩尔量的化合物(IV)和(V)。因此，在提供原料中可有利地补充以摩尔过量存在的一种组分(IV)或(V)使得化合物(IV)和(V)基本以等摩尔量存在。
步骤a)中提供的原料优选包含基于原料的总重量为0-25重量％，优选0.1-20重量％，特别是0.5-15重量％的量的式(IV)化合物。
步骤a)中提供的原料优选包含基于原料的总重量为0-25重量％，优选0.1-20重量％，特别是0.5-15重量％的量的式(V)化合物。
在典型组成中，步骤a)中提供的原料包含以下化合物，每种情况下基于反应混合物的总重量：
二烷化合物(II)：15-50重量％，
4-羟基-4-甲基四氢吡喃(I)：0-30重量％，
式(III.1)、(III.2)和/或(III.3)化合物：总计15-70重量％，
异戊醛：0-15重量％，
异戊二烯醇：0-15重量％，
各种(II)缩醛：0-5重量％，
水：0-10重量％。
一个具体实施方案为一种方法，其中为提供步骤a)中的原料：
a1)使式(IV)的3-甲基丁-3-烯-1-醇：
在酸性催化剂的存在下与式(V)的醛反应：
R1-CHO (V)
其中：
R1为直链或支化C1-C12烷基、直链或支化C2-C12烯基、具有总计3-20个碳原子的未取代或C1-C12烷基-和/或C1-C12烷氧基-取代的环烷基或者具有总计6-20个碳原子的未取代或C1-C12烷基-和/或C1-C12烷氧基-取代的芳基，
其中得到包含至少一种通式(I)的2-取代4-羟基-4-甲基四氢吡喃、至少一种二烷化合物(II)以及化合物(III.1)、(III.2)或(III.3)中的至少一种的反应混合物：
其中R1如上文所定义，
a2)使来自步骤a1)的反应混合物经受分离以得到至少一种富含通式(I)的2-取代4-羟基-4-甲基四氢吡喃的馏分(F-I.a2)和包含二烷化合物(II)以及化合物(III.1)、(III.2)或(III.3)中的至少一种的馏分，且后一种馏分作为原料用于步骤b)中的反应。
步骤a1)
本发明方法的步骤a1)的一种原料为式(IV)的3-甲基丁-3-烯-1-醇(异戊二烯醇)：
异戊二烯醇容易通过已知方法以任何规模由异丁烯和甲醛得到，并且为市售的。关于待根据本发明使用的异戊二烯醇的纯度、质量或制备方法，不存在特别要求。它可以以商业质量和纯度用于本发明方法的步骤a)中。优选使用具有90重量％或更高的纯度，特别优选具有95-100重量％的纯度，尤其优选具有97-99.9重量％或者仍更优选98-99.8重量％的纯度的异戊二烯醇。
本发明方法的步骤a1)的另一原料为式(V)R1-CHO的醛，其中式(V)中的R1如上文所定义。
优选的待使用的式(V)醛为：乙醛、戊醛、异戊醛、戊醛、己醛、庚醛、苯甲醛、柠檬醛、香茅醛。尤其优选的根据本发明待使用的式(V)醛为异戊醛和苯甲醛，特别是异戊醛。
步骤a1)中的3-甲基丁-3-烯醇(IV)和醛(V)以约1:2-2:1，特别优选0.7:1-2:1，特别是1:1-2:1的摩尔比使用。在一个具体实施方案中，步骤a)中的3-甲基丁-3-烯醇(IV)和醛(V)以1:1-1.5:1的摩尔比使用。
步骤a1)中的反应优选在酸性催化剂的存在下进行。原则上，任何酸性催化剂可用于步骤a1)中的反应，即具有或路易斯酸度的任何物质。合适的催化剂的实例为质子酸，例如盐酸、硫酸、磷酸、甲烷磺酸和对甲苯磺酸，酸性分子元素化合物，例如氯化铝、三氟化硼、氯化锌、五氟化磷、三氟化砷、四氯化锡、四氯化钛和五氟化锑；氧化酸性固体，例如沸石、硅酸盐、铝酸盐、铝硅酸盐、粘土和酸性离子交换剂。
步骤a1)中所用酸性催化剂优选选自盐酸、硫酸、甲烷磺酸、对甲苯磺酸和强酸性阳离子交换剂。
在第一变化方案中，步骤a1)中的反应在优选选自盐酸、硫酸、甲烷磺酸、对甲苯磺酸的酸的存在下进行。在该第一变化方案中，溶剂可用于步骤a1)中，所述溶剂优选选自烃和烃混合物。合适的溶剂为例如己烷、庚烷、石脑油、石油醚、环己烷、十氢化萘、甲苯、二甲苯及其混合物。优选不使用溶剂。在该第一变化方案中，催化剂优选以基于醛(V)为0.05-5摩尔％，特别优选0.1-4摩尔％的量使用。根据该第一变化方案，在步骤a1)中，反应优选在20-120℃，特别优选30-80℃的温度下进行。
在第二变化方案中，步骤a1)中的反应在强酸性阳离子交换剂的存在下进行。术语强酸性阳离子交换剂应当理解意指具有强酸性基团的H+形式的阳离子交换剂。强酸性基团通常为磺酸基团。酸性基团通常与聚合物基体连接，所述聚合物基体可以为例如凝胶形式或大孔的。因此，本发明方法的优选实施方案的特征在于使用具有磺酸基团的强酸性阳离子交换剂。合适的强酸性阳离子交换剂描述于WO 2010/133473和WO 2011/154330中，通过引用将其全部结合到本文中。
适用于步骤a1)中的有包含H+形式的磺酸基团和用磺酸基团(-SO3H)官能化的离子交换基团的强酸性离子交换剂(例如Amberlyst、Amberlite、Dowex、Lewatit、Purolite、Serdolit)，其基于聚苯乙烯和苯乙烯与二乙烯基苯的共聚物作为载体基质。离子交换剂在其聚合物骨架的结构方面不同，并且区别凝胶状和大孔树脂。在一个具体实施方案中，全氟化聚合物离子交换树脂用于步骤a)中。这类树脂例如以名称由DuPont出售。该全氟化聚合物离子交换树脂的实例包括NR-50。
用于步骤a1)中的反应的合适市售强酸性阳离子交换剂例如以商品名(Lanxess)、(The Purolite Company)、(Dow Chemical Company)、(Rohm and Haas Company)、Amberlyst(TM)(Rohm and Haas Company)已知。优选的强酸性阳离子交换剂为：K 1221、K 1461、K 2431、K 2620、K 2621、K 2629、K 2649、FPC 22、FPC 23、IR 120、Amberlyst(TM)131、Amberlyst(TM)15、Amberlyst(TM)31、Amberlyst(TM)35、Amberlyst(TM)36、Amberlyst(TM)39、Amberlyst(TM)46、Amberlyst(TM)70、SGC650、C100H、C150H、50X8、red和NR-50。
强酸性离子交换树脂通常使用盐酸和/或硫酸再生。
在一个具体实施方案中，使3-甲基丁-3-烯醇(IV)和醛(V)在步骤a1)中在强酸性阳离子交换剂的存在下以及在水的存在下反应。根据一个具体实施方案，除异戊二烯醇(IV)和式(V)醛外，还可另外将水加入反应混合物中。
在合适的构型中，原料在至少25摩尔％，优选至少50摩尔％水的存在下反应。原料例如在25-150摩尔％，优选40-150摩尔％，特别优选50-140摩尔％，特别是50-80摩尔％水的存在下反应。在这种情况下，所用水的量指任选以较少量使用的原料的物质的量，或者在等摩尔反应的情况下，两者等量的。
反应优选在至少约3重量％，特别优选至少5重量％的添加水的存在下进行。式(IV)醇和式(V)醛例如在3％至15重量％水，优选5％至12重量％水的存在下反应。上述重量％在这种情况下基于包含式(IV)和(V)化合物以及水的反应混合物的总量。
水的量可在所述值以上自由选择，并且如果有的话仅受工艺技术或经济方面限制，并且可以以相当大的过量，例如5-15倍或以上使用。异戊二烯醇(IV)和式(V)醛，优选异戊醛的混合物优选以待加入的水量制备，使得加入异戊二烯醇和醛的混合物中的水保持溶解，即不存在二相体系。
为使异戊二烯醇(IV)与醛(V)在步骤a1)中反应，可使提到的原料和任选加入的水与酸性阳离子交换剂接触。异戊二烯醇(IV)、醛(V)和任选加入的水优选以混合物的形式用于步骤a)中。提到的原料，即异戊二烯醇(IV)和醛(V)以及待以上述量使用的水可以以任何顺序接触或混合。
步骤a1)中强酸性阳离子交换剂的量不是关键的，并且可经宽范围自由选择，其中考虑经济和工艺技术方面。因此，反应可在催化量的存在下或者在大过量的强酸性阳离子交换剂的存在下进行。强酸性阳离子交换剂通常以约5至约40重量％的量，优选以约20至约40重量％的量，特别优选以约20至约30重量％的量使用，每种情况下基于所用异戊二烯醇(IV)和式(V)醛的总和。此处数字指通常用水预处理，因此可包含至多约70重量％，优选约30至约65重量％，特别优选约40至约65重量％水的即用阳离子交换剂。特别是在分批方法程序中，过量水的加入在进行本发明方法时是多余的。提到的强酸性阳离子交换剂可单独以及以混合物的形式用于步骤a1)中。
在连续模式中，催化剂时空速为例如50-2500摩尔每m3催化剂每小时，优选100-2000摩尔每m3催化剂每小时，特别是130-1700摩尔每m3催化剂每小时，其中以摩尔表示的物质的量指式(IV)的原料。
步骤a1)中在强酸性阳离子交换剂的存在下的反应还可任选另外在反应条件下为惰性的溶剂的存在下进行。合适的溶剂为例如叔丁基甲基醚、环己烷、十氢化萘、己烷、庚烷、石脑油、石油醚、甲苯或二甲苯。所述溶剂可单独或者以相互的混合物的形式使用。步骤a1)中的反应优选不加入有机溶剂而在强酸性阳离子交换剂的存在下进行。
步骤a1)中异戊二烯醇(IV)与选择的醛(V)的反应优选在水的存在下以及在强酸性阳离子交换剂的存在下在0-70℃的温度下，特别优选在20-70℃的温度下，特别是在20-60℃的温度下进行。此处，温度指反应混合物。
步骤a1)中的反应可以以分批模式或者连续地进行。在分批情况下，例如可进行反应使得将异戊二烯醇(IV)、醛(V)、任选水和任选有机溶剂的混合物装入合适的反应容器中并加入酸性催化剂。在反应完成以后，可通过合适的分离方法将催化剂从所得反应混合物中除去。各个组分接触的顺序不是关键的，并且可根据各自的工艺技术构型变化。如果优选选自盐酸、硫酸、甲烷磺酸、对甲苯磺酸的酸用作步骤a1)中的催化剂，则催化剂可例如通过在含水后处理以后蒸馏或者直接通过蒸馏除去。如果强酸性阳离子交换剂用作步骤a1)中的催化剂，则催化剂可例如通过过滤或者通过离心除去。
在优选实施方案的上下文中，步骤a)中异戊二烯醇(IV)与醛(V)的反应连续地进行。为此，可用水制备待反应的原料异戊二烯醇和式(V)醛的混合物，并且可使该混合物连续地与强酸性阳离子交换剂接触。例如，可将所选择的阳离子交换剂引入合适的流动反应器，例如具有入口和出口的搅拌反应器或管式反应器中，并且可将原料和水连续地供入其中，并且可将反应混合物连续地排出。此处，原料和水可任选作为单独的组分或者以如先前所述混合物的形式引入流动反应器中。这种方法描述于欧洲专利申请13165767.8和13165778.5中。
根据本发明在步骤a1)中得到的反应混合物除至少一种通式(II)的二烷化合物：
外还包含至少一种通式(I)的2-取代4-羟基-4-甲基四氢吡喃：
以及另外式(III.1)、(III.2)或(III.3)化合物中的至少一种：
其中式(I)、(II)、(III.1)、(III.2)、(III.3)中的R1如上文所定义。R1优选为异丁基。一般而言，反应混合物包含化合物(III.1)、(III.2)和(III.3)的混合物。
在本发明方法的步骤a1)中得到的反应混合物可包含至少一种其它副产物，例如缩醛(VII)：
其中R1如上文所定义。R1优选为异丁基。
在本发明方法的步骤a1)中得到的反应混合物可包含其它组分，例如未反应的3-甲基丁-3-烯-1-醇(IV)、未反应的醛(V)、水、有机溶剂等。
步骤a1)中所得反应混合物优选包含基于反应混合物的总重量为5-20重量％，特别优选5至约15重量％总量的式(II)的二烷化合物。
步骤a1)中所得反应混合物优选包含基于反应混合物的总重量为5-20重量％，特别优选5至约15重量％的总量的式(III.1)、(III.2)和(III.3)化合物。
步骤a1)中所得反应混合物优选包含基于反应混合物的总重量为50-90重量％，特别优选60至约80重量％的量的式(I)的2-取代4-羟基-4-甲基四氢吡喃。
在典型组成中，步骤a1)中所得反应混合物包含以下化合物，每种情况下基于反应混合物的总重量：
异戊醛：0-5重量％，
异戊二烯醇：0-10重量％，
二烷化合物(II)：5-15重量％，
式(III.1)、(III.2)和/或(III.3)化合物：总计5-15重量％，
各种(II)缩醛：0-5重量％，
反-(I)：15-22重量％，
顺-(I)：45-65重量％，
水：2-10重量％。
步骤a1)中所得反应混合物优选包含式顺-(I)的顺-非对映异构体和式反-(I)的反-非对映异构体的混合物的形式的式(I)的2-取代4-羟基-4-甲基四氢吡喃：
其中顺-非对映异构体顺-(I)与反-非对映异构体反-(I)的非对映异构体比优选为65:35-95:5，特别优选70:30-85:15且R1也如上文所定义。
步骤a1)中所得反应混合物优选包含式顺-(I.a)的顺-非对映异构体和式反-(I.a)的反-非对映异构体的混合物形式的2-异丁基-4-羟基-4-甲基四氢吡喃：
其中顺-非对映异构体顺-(Ia)与反-非对映异构体反-(Ia)的非对映异构体比优选为65:35-95:5，特别优选70:30-85:15。
由于其特定气味性能，这类混合物特定程度地适用作芳香化学品，例如作为具有铃兰香味的组分用于制备芳香剂组合物。
步骤a2)
优选使来自步骤a1)的反应混合物经受分离以得到至少一种富含通式(I)的2-取代4-羟基-4-甲基四氢吡喃的馏分(F-I.a2)和包含二烷化合物(II)以及化合物(III.1)、(III.2)或(III.3)中的至少一种的馏分。包含二烷化合物(II)以及化合物(III.1)、(III.2)或(III.3)中的至少一种的馏分然后优选作为原料用于步骤b)中的反应。
用于步骤a2)中的分离的来自步骤a1)的反应产物通常包含基于总重量为45-65重量％顺-非对映异构体顺-(I)、15-22重量％反-非对映异构体反-(I)、10-40重量％沸点低于化合物(I)的化合物、1-3重量％沸点高于化合物(I)的化合物。来自步骤a1)的反应产物优选很大程度地不含沸点接近立体异构化合物(I)的化合物。在本发明上下文中，很大程度地不含沸点接近立体异构化合物(I)的化合物意指来自步骤a1)的反应产物包含至多1重量％，特别优选至多0.5重量％，特别是至多0.1重量％的沸点接近立体异构化合物(I)的化合物。
用于步骤a2)中的分离的来自步骤a1)的反应产物优选包含45-65重量％的式顺-(I.a)的2-异丁基-4-羟基-4-甲基四氢吡喃的顺-非对映异构体、15-20重量％的式反-(I.a)的反-非对映异构体、20-40重量％沸点低于化合物(I)的化合物、1-3重量％沸点高于化合物(I)的化合物。
优选使来自本发明方法的步骤a1)的反应混合物在步骤a2)中经受蒸馏分离。用于蒸馏分离的合适设备包括蒸馏塔，例如板式塔，其可装配有泡罩、筛板、筛盘、规整填料、无规填料、阀、侧取口等，蒸发器，例如薄膜蒸发器、降膜蒸发器、强制循环蒸发器、Sambay蒸发器等，及其组合。
蒸馏塔可具有分离内部构件，其优选选自分离塔板、规整填料如金属板或者织物填料如SulzerSulzer BX、Montz B1或Montz A3或者Kühni Rombopak，或者无规填料的无规床，例如狄克松环、腊希环、高流环或Raschig Super环。证明特别有用的是规整填料，优选金属板或织物填料，其具有100-750m2/m3，特别是250-500m2/m3的比表面积。它们在低压降下产生高分离性能。
设备优选用于步骤a2)中的分离，其包含：
-具有位于进料点以上的精馏段和位于进料点以下的汽提段的进料塔；
-与精馏段的上端连通的上部结合塔和与汽提段的下端连通的下部结合塔，和
-与上部结合塔和下部结合塔连通的抽取塔(draw column)。
步骤a2)中的分离优选如下进行：
(i)将来自步骤a1)的反应产物引入具有位于进料点以上的精馏段和位于进料点以下的汽提段的进料塔中，
(ii)提供与精馏段的上端连通、具有冷凝器的上部结合塔，和与汽提段的下端连通、在塔的下端具有加热器的下部结合塔，
iii)提供与上部结合塔和下部结合塔连通且具有至少一个侧取口的抽取塔，
iv)从抽取塔的顶部或上部区域中取出沸点低于2-取代4-羟基-4-甲基四氢吡喃(I)的化合物，作为至少一个侧取物取出至少一部分2-取代4-羟基-4-甲基四氢吡喃(I)，并将未作为侧取物取出的2-取代4-羟基-4-甲基四氢吡喃(I)从下部结合塔的底部或下部区域中取出，并取出沸点高于2-取代4-羟基-4-甲基四氢吡喃(I)的化合物。
在一个优选实施方案中，从抽取塔顶部或上部区域中取出的抽取物包含：
-至少一部分或者总量的存在于来自步骤a1)的反应产物中的二烷化合物(II)，
-至少一部分或者总量的存在于来自步骤a1)的反应产物中的化合物(III.1)、(III.2)和(III.3)，
-如果存在的话，未反应的式(IV)的3-甲基丁-3-烯-1-醇，
-如果存在的话，未反应的醛(V)，
-低量或者无4-羟基-4-甲基四氢吡喃(I)，
-水。
在特别优选的实施方案中，式(IV)的3-甲基丁-3-烯-1-醇和异戊醛(V)用于步骤a1)中的反应。从抽取塔的顶部或者在上部区域中取出的抽取物则包含：
-至少一部分或者总量的存在于来自步骤a)的反应产物中的二烷化合物(II)，其中R1为异丁基，
-至少一部分或者总量的存在于来自步骤a)的反应产物中的化合物(III.1)、(III.2)和(III.3)，其中R1为异丁基，
-如果存在的话，未反应的式(IV)的3-甲基丁-3-烯-1-醇，
-如果存在的话，未反应的异戊醛(V.a)，
-低量或者无式(I.a)的2-(2-甲基丙基)-4-羟基-4-甲基四氢吡喃，
-水。
可使所得顶部产物经受相分离以除去大部分水。除该相分离外，因此所得顶部产物通常可不经进一步后处理而用于步骤b)中的反应。如果需要的话，可使顶部产物经受进一步后处理以除去至少一部分与化合物(III.1)、(III.2)、(III.3)不同的组分。为此，可使顶部产物例如经受进一步蒸馏分离。
在一个优选实施方案中，将一个侧流从抽取塔中取出或者将两个侧流从抽取塔中取出。在一个具体实施方案中，仅将一个侧流从抽取塔中取出。
如果在步骤a2)中取出多于一个包含2-取代4-羟基-4-甲基四氢吡喃(I)的侧取物，例如两个不同的侧取物或者一个侧取物和一个底部抽取物，则这些因此通常在立体异构体的组成方面不同。因此，与反应产物相比，可从步骤a1)中分离富含顺-非对映异构体的馏分和富含反-非对映异构体的馏分。以所用蒸馏设备的足够分离性能，如果需要的话可以以纯形式得到至少一种非对映异构体。
进料塔、抽取塔、上部结合塔和下部结合塔可以为离散组件或者可采取结合几种功能的蒸馏塔的多个室或一段的形式。表述“与……连通的塔”意指在它们之间进行上升蒸气和下降冷凝物的交换。
在本发明方法的一个优选实施方案中，步骤a2)中的蒸馏分离在包含隔壁塔的蒸馏塔配置或者至少两个热耦合常规蒸馏塔的互连中进行。
隔壁塔是具有至少一个进料点和至少3个抽取点的专业蒸馏塔，其中所谓的精馏区位于蒸发器与冷凝器之间，在那里，在冷凝器中形成的一部分液体冷凝物作为回流与从蒸发器上升的蒸气逆流向下移动，且其在塔的进料点以下和/或以上的子区中具有至少一个纵向分隔设备(隔壁)以防止液流和/或蒸气料流的横向混合，因此其使得可通过蒸馏分离混合物。隔壁塔的基本原理是熟知的，并且描述于例如US 2,471,134，EP-A-0 122 367或者G.Kaibel，Chem.Eng.Technol，第10卷，1987，第92-98页中。
隔壁塔的一般基本结构包含在隔壁的一侧上的至少一个侧向进料点，和至少3个抽取点，其中至少一个抽取点位于隔壁的另一侧上。因为在这类结构中，防止隔壁区域中液流和/或蒸气料流的横向混合，可得到纯形式的副产物。这通常降低在多组分混合物分馏中所需的蒸馏塔的总数。另外，在使用隔壁塔代替两个常规蒸馏塔的简单串联连接时，可节约资本成本以及能量(参见M.Knott，Process Engineering，第2卷，1993年2月，第33-34页)。
在本发明上下文中，所有不包含隔壁的蒸馏塔称为常规蒸馏塔。在热耦合常规蒸馏塔中，质量和能量流可相互交换。因此，能量的显著节约与常规蒸馏塔的简单串联连接相比是可能的。2个热耦合蒸馏塔的连接优选作为隔壁塔的替换物。各种配置的综述例如在G.Kaibel等人，Chem.Ing.Tech.，第61卷，1989，第16-25页，和G.Kaibel等人，Gas Separation&Purification，第4卷，1990年6月，第109-114页中给出。
在第一优选实施方案中，具有热耦合前塔的蒸馏塔用于蒸馏，即抽取塔、上部结合塔和下部结合塔采取单段蒸馏塔的形式，且进料塔采取蒸馏塔的前塔的形式。在第二优选实施方案中，使用具有热耦合后塔的蒸馏塔，即进料塔、上部结合塔和下部结合塔采取单段蒸馏塔的形式，且抽取塔采取蒸馏塔的后塔的形式。具有连接的辅助塔的蒸馏塔是已知的并且描述于例如Chem.Eng.Res.Des.，Part A：Trans IChemE，1992年3月，第118-132页，“The design and optimisation of fully thermally coupled distillation columns”中。
证明有利的是在将它引入进料塔中以前从来自步骤a1)的反应产物中除去至少一些具有比2-取代4-羟基-4-甲基四氢吡喃(I)更低的沸点的化合物。因此，在一个具体实施方案中，蒸馏塔配置用于蒸馏分离来自步骤a)的反应产物，所述配置包含上游常规蒸馏塔和下游隔壁塔或者下游两个热耦合常规蒸馏塔的互连。
优选，对于步骤a2)中的蒸馏分离：
a21)首先使来自步骤a1)的反应混合物经受在常规蒸馏塔中分离，其中得到富含二烷化合物(II)以及化合物(III.1)、(III.2)和(III.3)且基本不包含任何通式(I)化合物的第一顶部产物，并得到贫含化合物(III.1)、(III.2)和(III.3)以及二烷化合物(II)且包含大部分通式(I)化合物的第一底部产物，
a22)使来自步骤a21)的第一底部产物经受在隔壁塔中或者在两个互连热耦合常规蒸馏塔中分离，其中得到包含不存在于第一顶部产物中的化合物(III.1)、(III.2)、(III.3)和(II)以及任选低量的通式(I)化合物的第二顶部产物，并得到基本包含通式(I)化合物的侧流，并且得到包含不存在于顶部产物中且不存在于侧流中的通式(I)化合物的第二底部产物，
其中第一顶部产物和/或第二顶部产物作为原料用于步骤b)中。
在上述实施方案中，在式(II)、(III.1)、(III.2)、(III.3)和(VI)的化合物中，R1也优选为异丁基。
第一顶部产物基本不包含任何通式(I)化合物的表述意指第一顶部产物中通式(I)化合物的比例基于第一顶部产物的总重量为至多5重量％，特别优选至多2重量％，特别是至多1重量％，尤其是至多0.1重量％。在一个具体实施方案中，第一顶部产物不包含任何通式(I)化合物。
第二顶部产物可包含基于第二顶部产物的总重量为例如1-40重量％，特别优选2-30重量％，特别是5-25重量％，尤其是10-20重量％通式(I)化合物。
在一个具体实施方案中，侧流仅由通式(I)化合物组成。
在一个具体实施方案中，第二底部产物可包含具有比通式(I)化合物更高的沸点的化合物。
根据该实施方案，第一顶部产物(特别是贫含水的第一顶部产物的有机相)和/或第二顶部产物优选用于步骤b)中的反应。第二顶部产物是否仍包含低量的通式(I)化合物不是关键的，因为这些不会负面影响步骤b)中的进一步形成该组分的反应，随后将富含(I)的馏分分离出来并用于步骤c)中。
一般而言，在该实施方案中，副产物和第二底部产物在式(I)化合物的立体异构体的比例方面不同。
步骤b)
在本发明方法的步骤b)中，使步骤a)中提供的原料在强酸和/或酸性离子交换剂的存在下经受反应，其中得到与原料相比贫含式(II)的二烷化合物且富含式(III.1)、(III.2)或(III.3)化合物中的至少一种以及化合物(I)的产物混合物。
其中R1如上文所定义。
用于步骤b)中的反应的合适酸原则上为步骤a1)中提到的酸性催化剂。通过引用将这些酸性催化剂的合适和优选实施方案全部结合到本文中。
原则上，具有或路易斯酸度的任何物质可用于步骤b)中的反应。合适催化剂的实例为质子酸、酸性分子元素化合物、酸性离子交换剂及其混合物。
步骤b)中的反应优选在选自盐酸、硫酸、甲烷磺酸、对甲苯磺酸和强酸性阳离子交换剂的酸的存在下进行。
在一个具体实施方案中，步骤b)中的反应在强酸性阳离子交换剂或甲烷磺酸的存在下进行。
在第一变化方案中，步骤b)中的反应在酸的存在下进行，酸优选选自盐酸、硫酸、甲烷磺酸、对甲苯磺酸。
在该第一变化方案中，反应混合物的水含量基于反应混合物的总重量为0-10重量％，特别优选1-5重量％。
在该第一变化方案中，酸优选以基于通式(II)的二烷化合物为1-5摩尔％，特别优选1-3摩尔％酸的酸基团的量使用。
在该第一变化方案中，溶剂任选用于步骤b)中，溶剂优选选自烃和烃混合物。合适的溶剂为例如己烷、庚烷、石脑油、石油醚、环己烷、十氢化萘、甲苯、二甲苯及其混合物。优选不使用溶剂。
根据该第一变化方案，步骤b)中的反应优选在20-180℃，特别优选50-140℃的温度下进行。
在第二变化方案中，步骤b)中的反应在强酸性阳离子交换剂的存在下进行。合适的强酸性阳离子交换剂为上文在步骤a1)中描述的，通过引用将其全部结合到本文中。
强酸性离子交换树脂通常使用盐酸和/或硫酸再生。
步骤b)中的反应优选在强酸性阳离子交换剂的存在下以及在水的存在下进行。步骤b)中的反应然后通常在基于反应混合物的总重量为1-10重量％水，特别优选2-5重量％水的存在下进行。
步骤b)中强酸性阳离子交换剂的量不是关键的，并且可经宽范围自由选择，其中考虑经济和工艺技术方面。因此，反应可在催化量的存在下或者在大过量的强酸性阳离子交换剂的存在下进行。强酸性阳离子交换剂通常以约0.1至约5重量％的量，优选以约0.5至约3重量％的量，特别优选以约1至约3重量％的量使用，每种情况下基于反应混合物的总重量。此处数字指通常用水预处理的即用阳离子交换剂，因此可包含至多约70重量％，优选约30至约65重量％，特别优选约40至约65重量％的量的水。特别是在分批方法程序中，过量水的添加在进行本发明方法时是多余的。提到的强酸性阳离子交换剂可单独或者以混合物的形式用于步骤b)中。
步骤b)中在强酸性阳离子交换剂的存在下的反应也可任选还在反应条件下为惰性的溶剂的存在下进行。合适的溶剂为例如叔丁基甲基醚、环己烷、十氢化萘、己烷、庚烷、石脑油、石油醚、甲苯或二甲苯。所述溶剂可单独或者以相互的混合物的形式使用。步骤a)中的反应优选不加入有机溶剂而在强酸性阳离子交换剂的存在下进行。
步骤a1)中提供的原料在步骤b)中的反应优选在水的存在下以及在强酸性阳离子交换剂的存在下在10-200℃的温度下，特别优选在50-180℃的温度下，特别是在80-150℃的温度下进行。
步骤b)中的反应可以以分批模式或连续地进行。在分批情况下，例如可进行反应使得将步骤a)中提供的原料、任选水和任选有机溶剂装入合适的反应容器中并加入酸性催化剂。在反应完成以后，可通过合适的分离方法将强酸从所得反应混合物中除去。
如果优选选自盐酸、硫酸、甲烷磺酸、对甲苯磺酸的酸用于步骤b)中，则酸可例如直接或者在含水后处理以后通过蒸馏除去。
如果强酸性阳离子交换剂用于步骤b)中，则它可例如通过过滤或通过离心除去。
在合适的实施方案中，反应在步骤b)中连续地进行。为此，例如可用水制备步骤a)中提供的原料的混合物，并可使该混合物连续地与强酸性阳离子交换剂接触。例如，可将选择的阳离子交换剂引入合适的流动反应器，例如具有入口和出口的搅拌反应器或管式反应器中，并且可将原料和水连续地供入其中，并且可将反应混合物连续地排出。此处，原料和水可任选作为单独的组分或者也以如先前所述混合物的形式引入流动反应器中。
步骤b)中的反应通常继续直至反应混合物中通式(II)的二烷化合物的含量在所需最大值以下。
步骤b)中所得反应混合物优选包含基于反应混合物的总重量为至多5重量％，特别优选至多2重量％，特别是至多1重量％的总量的式(II)的二烷化合物。
优选，存在于原料中的5-50重量％，特别优选10-40重量％，特别是15-30重量％式(II)的二烷化合物通过步骤b)中的反应转化成式(III.1)、(III.2)和(III.3)化合物。
步骤b)中所得反应混合物优选包含基于反应混合物的总重量为20-80重量％，特别优选35-65重量％的总量的式(III.1)、(III.2)和(III.3)化合物。
优选，存在于原料中的10-70重量％，特别优选20-60重量％，特别是30-50重量％式(II)的二烷化合物通过步骤b)中的反应转化成式(I)的2-取代4-羟基-4-甲基四氢吡喃。
步骤b)中所得反应混合物优选包含基于反应混合物的总重量为10-40重量％，特别优选15-30重量％的总量的式(I)的2-取代4-羟基-4-甲基四氢吡喃。
在典型组成中，步骤b)中所得反应混合物包含以下化合物，每种情况下基于反应混合物的总重量：
异戊醛：0-15重量％，
异戊二烯醇：0-5重量％，
二烷化合物(II)：0-2重量％，
式(III.1)、(III.2)和/或(III.3)化合物：总计30-75重量％，
各种(II)缩醛：0-2重量％，
式(I)化合物：10-35重量％。
步骤c)
在本发明方法的步骤c)中，使步骤b)中所得产物混合物经受分离以得到富含式(I)化合物的馏分。
优选使产物混合物经受蒸馏分离。用于蒸馏分离的合适设备为步骤a2)中提到的那些，通过引用将其全部结合到本文中。
在步骤c)中，优选使步骤b)中所得产物混合物经受分离，其中得到富含式(I)化合物的馏分和富含式(III.1)、(III.2)或(III.3)化合物中的至少一种的馏分。
根据该实施方案，优选将步骤c)中所得富含式(I)化合物的馏分供入步骤a2)中的分离中。
显然还可在步骤c)中将基本由式(I)化合物组成的馏分从步骤b)中所得产物混合物中分离。该馏分然后可供应与步骤a2)中所得富含通式(I)的2-取代4-羟基-4-甲基四氢吡喃的馏分(F-I.a2)一起或单独地使用。
步骤d)
在本发明方法的一个优选实施方案中，使步骤c)中所得富含化合物(III.1)、(III.2)或(III.3)中的至少一种的馏分经受氢化(＝步骤d))。
在这种情况下，得到包含至少一种通式(VI)的2-取代4-甲基四氢吡喃的氢化产物：
其中：
R1为直链或支化C1-C12烷基、直链或支化C2-C12烯基、具有总计3-20个碳原子的未取代或C1-C12烷基-和/或C1-C12烷氧基-取代的环烷基或者具有总计6-20个碳原子的未取代或C1-C12烷基-和/或C1-C12烷氧基-取代的芳基。
有利地，该具体实施方案能够是同时制备2-取代4-羟基-4-甲基四氢吡喃(I)和2-取代4-甲基四氢吡喃(VI)的联合方法。
在一个尤其优选的实施方案的上下文中，本发明因此涉及制备和分离式(I.a)的2-(2-甲基丙基)-4-羟基-4-甲基四氢吡喃和二氢玫瑰醚(VI.a)的方法。
步骤d)中的氢化可以以常规方式使用现有技术的氢化催化剂进行。氢化可在气相中或者在液相中催化进行。本发明方法的步骤c)中的氢化为优选在液相中在非均相氢化催化剂和含氢气体的存在下进行。
合适的氢化催化剂原则上包括适于将不饱和有机化合物氢化的所有均相和非均相催化剂。这些包括例如金属、金属氧化物、金属化合物或其混合物。合适的氢化催化剂优选包含至少一种过渡金属，所述过渡金属优选来自元素周期表的过渡族I和VI-VIII。这些优选包括Cu、Cr、Mo、Mn、Re、W、Fe、Rh、Co、Ni、Pd、Pt、Ru、Zn或其混合物。
催化剂可仅由活性组分组成，或者可将活性组分应用于载体上。合适的载体材料为例如Al2O3、SiO2、ZrO2、TiO2、活性炭、ZnO、BaO和MgO或其混合物。
为提高催化活性，可使用Fe、Co以及优选Ni，包括阮内催化剂的形式或者具有非常大表面积的金属海绵的形式。
阮内镍或阮内钴优选用于本发明方法的步骤d)中的氢化。此外，可有利地使用碳上载钯或碳上载铂。
其它合适的催化剂包含80-100重量％镍和/或钴和至多20重量％活化金属如铜和/或铬。这类催化剂特别有利地作为负载型催化剂使用。这类负载型催化剂的催化活性金属含量基于催化活性金属和载体的和通常为5-80重量％。
用于步骤d)中的氢化的催化剂可作为成型体使用。实例包括催化剂压出物，例如有棱纹的压出物和其它压出物形式，蛋壳催化剂、片、环、球、碎片等。
优选步骤d)中的氢化在20-220℃，优选40-200℃，特别是50-180℃的温度下进行。
如果反应在气相中进行，则压力优选在1-200巴，特别优选10-150巴的范围内。
如果反应在液相中进行，则压力优选在2-500巴，特别优选3-300巴，特别是4-250巴，尤其是5-200巴的范围内。
步骤d)中的氢化可在一个反应器中或者在串联连接的多个反应器中进行。氢化可连续或分批进行。对于分批氢化，可例如使用压力容器。合适的压力容器为例如装配有用于加热和用于搅拌反应器内容物的设备的高压釜。氢化优选在液相中在固定床上进行，优选以液相模式或者滴流模式或者以悬浮催化的形式进行。
氢化可加入或不加入溶剂而进行。有用的溶剂包括醇、醚、烃如甲醇、乙醇、异丙醇、二烷、四氢呋喃、正戊烷、己烷、环己烷、甲苯等。步骤d)中的氢化优选不加入溶剂而进行。
对于步骤d)中的氢化，可使步骤b)中所得产物混合物与含氢气体和氢化催化剂接触。合适的含氢气体选自氢气和氢气与至少一种惰性气体的混合物。合适的惰性气体为例如氮气或氩气。对于步骤d)中的氢化，氢气优选以未经稀释的形式，通常以约99.9体积％的纯度使用。
存在于起始混合物中的化合物(III.1)、(III.2)和(III.3)通过步骤d)中的氢化转化成2-取代4-甲基四氢吡喃(VI)。用于氢化的起始混合物优选包含式(III.1)、(III.2)和(III.3)化合物，其中残基R1为异丁基。存在于起始混合物中的化合物(III.1)、(III.2)和(III.3)然后通过步骤d)中的氢化转化成2-异丁基-4-甲基四氢吡喃(VI.a)(二氢玫瑰醚)。
由于它们的特定气味性能，这类混合物特定程度地适用作芳香化学品，例如作为具有玫瑰香味特征的组分用于制备芳香剂组合物。
步骤e)
步骤d)中所得氢化产物的特征有利的是与原料相比明显降低的通式(II)的二烷化合物含量。它可通过简单的提纯步骤转化成适于商业用途的形式。
如果需要的话，可使步骤d)中的氢化产物经受进一步后处理。为此，原则上可使步骤d)中所得氢化产物经受本领域技术人员已知的常规提纯方法。这包括例如蒸馏、萃取或其组合。
优选将富含2-取代4-甲基四氢吡喃(VI)的馏分和贫含2-取代4-甲基四氢吡喃(VI)的馏分与步骤d)中所得氢化产物分离。贫含2-取代4-甲基四氢吡喃(I)的馏分优选富含二烷化合物(II)和/或通式(I)的2-取代4-羟基-4-甲基四氢吡喃。
优选使步骤d)中所得氢化产物经受蒸馏分离。用于蒸馏分离的合适设备包括蒸馏塔，例如板式塔，其可装配有泡罩、筛板、筛盘、规整填料、无规填料、阀、侧取口等，蒸发器，例如薄膜蒸发器、降膜蒸发器、强制循环蒸发器、Sambay蒸发器等，及其组合。
优选使步骤d)中所得氢化产物在步骤e)中在至少一个具有分离内部构件的蒸馏塔中经受蒸馏分离。
优选将富含2-取代4-甲基四氢吡喃(VI)的馏分在步骤e)中与步骤d)中所得氢化产物分离，其中顺-非对映异构体与反-非对映异构体的非对映异构体比为60:40-100:0，优选65:35-90:10。
特别优选将富含2-异丁基-4-甲基四氢吡喃(VI)的馏分在步骤e)中与步骤d)中所得氢化产物分离，其中顺-非对映异构体与反-非对映异构体的非对映异构体比为60:40-100:0，优选65:35-90:10。
优选将富含2-取代4-甲基四氢吡喃(VI)的馏分在步骤e)中与步骤d)中所得氢化产物分离，所述馏分具有至多2重量％，特别优选至多1重量％，特别优选至多0.1重量％的通式(II)的二烷化合物含量，其中R1如先前所定义，特别是异丁基。
为除去其它水溶性杂质，可使步骤e)中所得富含2-取代4-甲基四氢吡喃(VI)的馏分经受至少一个用水的洗涤步骤。作为选择或者另外，可使步骤e)中所得富含2-取代4-甲基四氢吡喃(I)的馏分经受进一步蒸馏提纯。
本发明组合物和可通过本发明方法得到的组合物特别有利地适用作芳香剂或者适用于提供芳香剂。
可将用作芳香剂的本发明组合物根据需要用该应用领域中的至少一种常规溶剂稀释。合适溶剂的实例为：乙醇、二丙二醇或其醚、邻苯二甲酸酯、丙二醇或者二醇的碳酸酯，优选乙醇。水也适用作溶剂用于稀释本发明芳香剂组合物，并且可有利地与合适的乳化剂一起使用。
由于组分的结构和化学类似性，通过本发明方法得到的芳香剂具有高稳定性和耐久性。可通过本发明方法得到的式(I.a)的2-(2-甲基丙基)-4-羟基-4-甲基四氢吡喃的异构混合物的特征是愉悦的铃兰气味。任选还可通过本发明方法得到的式(VI.a)的2-(2-甲基丙基)-4-甲基四氢吡喃(二氢玫瑰醚)的异构混合物的特征是愉悦的类玫瑰特征。
通过本发明方法得到的芳香剂适于结合到化妆品组合物以及实用和消费品或试剂中，例如下文更详细地描述的，其中芳香剂可结合到提到的货品或者还可应用于这类货品。此处，对整个本发明而言，器官感觉有效量应当理解特别意指在根据意图使用时足以产生使用者或消费者的香味印象的量。
合适的化妆品组合物为所有常规化妆品组合物。所述组合物优选为香水、化妆水(Eau de Toilette)、除臭剂、皂、淋浴凝胶、洗浴凝胶、霜、洗液、防晒霜、用于头发清洗和护理的组合物，例如洗发水、护发素、发用凝胶、液体或泡沫形式的头发定型组合物和其它头发清洗或护理组合物，用于人体装饰性应用的组合物，例如化妆棒，例如唇膏、唇部护理膏、遮瑕棒(遮瑕膏)、腮红、眼影笔、唇线笔、眼线笔、眉笔、修正笔、防晒棒、防痤疮棒和相当产品，以及指甲油和其它指甲护理产品。
通过本发明方法得到的芳香剂尤其适用于香水中，尤其是作为化妆水、淋浴凝胶、洗浴凝胶和身体除臭剂。
它们还适于将它们结合到其中或者它们应用于其上以及它们由此赋予愉悦的新鲜青香味的消费品或实用品加香。消费品或实用品的实例为：室内空气除臭剂(空气护理剂)、织物的清洁组合物或护理组合物(尤其是洗涤剂、织物软化剂)、织物处理组合物，例如熨烫助剂、擦洗剂、清洁组合物，用于处理表面，例如家具、地板、厨房器具、玻璃面板和窗户以及镜子的护理组合物，漂白剂、洗手间、水垢去除剂、肥料、建筑材料、脱模剂、消毒剂、用于汽车和车辆护理的产品等。
以下实施例用于阐述本发明，但绝不限制它。
实施例
气相色谱分析根据以下方法进行：
柱：DB WAX 30m×0.32mm；
FD 0.25μm；
注射器温度：200℃；检测器温度：280℃；
温度程序：起始温度：50℃，以3℃/min至170℃，以20℃/min至230℃，7分钟等温
停留时间：异戊醛tR＝3.7分钟
顺-二氢玫瑰醚tR＝8.4分钟
反-二氢玫瑰醚tR＝9.6分钟
4,4-二甲基-2-异丁基-1,3-二烷tR＝11.9分钟
所得粗产物的浓度(重量％)通过GC分析使用内部标准测定。
实施例1：
(4,4-二甲基-2-异丁基-1,3-二烷与酸性离子交换剂的反应)
装入4,4-二甲基-2-异丁基-1,3-二烷(30g，纯度>99％)并用酸性离子交换剂Amberlyst 131H wet(6g，20重量％，基于4,4-二甲基-2-异丁基-1,3-二烷)处理，并在回流下随着搅拌将混合物加热(86-92℃)。在20小时的反应时间以后，得到具有以下组成的粗产物：异戊醛：14.9GC重量％(tR＝3.6分钟)；二氢吡喃(III.1-III.3)：15.2GC重量％(tR＝9.4，11.0，11.5分钟)；异戊二烯醇：0.7GC重量％(tR＝9.7分钟)；4,4-二甲基-2-异丁基-1,3-二烷：13.8GC重量％(tR＝11.3分钟)；2-异丁基-4-羟基-4-甲基四氢吡喃：35.4GC重量％(tR＝27.2，28.6分钟)。
实施例2：
(在分离来自异戊醛和异戊二烯醇的反应的反应混合物中在隔壁塔中分离的低沸物的反应)
将异戊醛(0.5％)、异戊二烯醇(7.7％)、式(III.1)、(III.2)和(III.3)的异构二氢吡喃(43.5％)、4,4-二甲基-2-异丁基-1,3-二烷(29.7％)和2-异丁基-4-羟基-4-甲基四氢吡喃(17.1％)的混合物(总计＝2000g)装入高压釜(最大填充3500ml)中并用Amberlyst 131H wet(40g，2重量％，基于所用反应混合物)处理。在关闭以后，将高压釜加热至120℃并在该温度下搅拌10小时。在冷却至室温以后，通过吸滤器(孔的标称直径10-16μm)将输出物过滤。得到具有以下组成的粗产物：异戊醛：7.0GC重量％(tR＝3.6分钟)；二氢吡喃(III.1-III.3)：51.2GC重量％(tR＝9.3，11.1，11.6分钟)；异戊二烯醇：0.3GC重量％(tR＝9.9分钟)；4,4-二甲基-2-异丁基-1,3-二烷：0.7GC重量％(tR＝11.3分钟)；2-异丁基-4-羟基-4-甲基四氢吡喃：21.2GC重量％(tR＝27.2分钟，28.5分钟)。
实施例3：
(在分离来自异戊醛和异戊二烯醇的反应的反应混合物中在隔壁塔中分离的低沸物的反应)
将异戊醛(0.3％)、异戊二烯醇(0.3％)、式(III.1)-(III.3)的异构二氢吡喃(66.1％)、4,4-二甲基-2-异丁基-1,3-二烷(17.8％)和2-异丁基-4-羟基-4-甲基四氢吡喃(12.7％)的混合物(总计＝60g)用Amberlyst 131H wet(3g，5重量％，基于所用反应混合物)处理。随后将混合物加热至回流并搅拌13小时。在冷却至室温以后，通过吸滤器(孔的标称直径10-16μm)将输出物过滤。得到具有以下组成的粗产物：异戊醛：4.5GC重量％(tR＝3.6分钟)；二氢吡喃(III.1-III.3)：68.8GC重量％(tR＝9.4，11.2，11.7分钟)；异戊二烯醇：0.4GC重量％(tR＝9.9分钟)；4,4-二甲基-2-异丁基-1,3-二烷：2.4GC重量％(tR＝11.4分钟)；2-异丁基-4-羟基-4-甲基四氢吡喃：19.5GC重量％(tR＝27.3分钟，28.6分钟)。