專利名稱：有機羥基化合物的?；椒?br> 專利說明有機羥基化合物的酰化方法 本發(fā)明涉及一種用于?；袡C羥基化合物的新型方法以及金屬氧化物在其中的用途。
酰化(尤其是乙?；?是有機化學中重要的反應，其可用在商業(yè)上有價值的產(chǎn)品和中間體的制造工藝中。為了以有效方式進行這種類型的反應，已經(jīng)開發(fā)了數(shù)種采用不同催化劑或不采用不同催化劑的工藝，其中大部分在酸性催化劑的存在下實施。
WO2004/096790描述了一種在式HCR1R2R3催化劑的存在下采用?；噭┲苽淠赣踊蛏吁；a(chǎn)物的方法，其中取代基R1-R3表示磺基(sulpho)或全氟烷基磺酰基(perfluoroalkylsulfonyl)。盡管酸性催化劑會顯著加快反應并縮短反應時間，但是已知它們會導致某些副反應，諸如從叔醇中消去水、攻擊不對稱中心因而對立體化學造成不利影響。堿性催化劑不具有這些缺點，但由于反應時間較長，因此通常效率很低。
WO2004/096791公開了在固體載體上的固態(tài)非均相

酸催化劑的存在下用?；噭ι舆M行酰化的方法，其中，所述固體載體包括二氧化硅和/或二氧化鈦和/或有機官能化聚硅氧烷。上述載體可商購，例如以商品名Aerolyst

從Degussa AG(德國)購買。
WO2005/103026描述了通過如下制備生育酚?；a(chǎn)物的方法使生育酚與?；噭┰诤袎A金屬和/或堿土金屬的固體堿性催化劑(在SiO2或Al2O3上)的存在下進行反應。
酸催化的?；磻ǔＳ捎谙シ磻?例如尤其在叔醇的情況下消去水)而產(chǎn)生令人不快的副產(chǎn)物，而堿催化的?；磻ǔ２痪哂羞@些缺點，但是為了達到較高產(chǎn)率需要更長的時間。因此，仍然需要高效的?；椒?，主要關注點在于減少廢料、高的產(chǎn)率以及短的反應時間?，F(xiàn)在令人驚訝地發(fā)現(xiàn)，當不具有任何特定的酸性化合物或堿性化合物的金屬氧化物被用作在上述載體上的催化劑時，可以在短反應時間內(nèi)對有機羥基化合物進行高效?；匆愿叩漠a(chǎn)率、高的選擇性?；＿@些金屬氧化物可以替代目前在?；磻惺褂玫拇呋瘎┧鼈兛杀皇褂脭?shù)次(若干次循環(huán))，而基本上沒有活性損失，并且容易再生。在一些案例中，在30分鐘的反應時間后獲得較好的產(chǎn)率(大于50％)；在其它案例中，在2-6小時后獲得基本上定量的結(jié)果。迄今為止，沒有將上述不具有一定量特定催化劑的金屬氧化物用在有機羥基化合物的?；磻凶鳛榇呋瘎┑陌咐?。
因此，本發(fā)明涉及一種用于酰化有機羥基化合物的方法，所述方法的特征在于在金屬氧化物(即未承載催化劑的金屬氧化物)的存在下實現(xiàn)所述?；磻?。本發(fā)明進一步涉及上述金屬氧化物(即通常僅為催化劑的固體載體的金屬氧化物)在?；袡C羥基化合物的方法中的用途并且涉及由此得到的被?；牧u基化合物。
本文所用術語“有機羥基化合物”涵蓋了所有具有羥基的有機化合物，所述羥基可進行?；磻?。上述化合物是具有一個或多個(例如兩個、三個、四個等等)羥基的脂族化合物、脂環(huán)族化合物、芳族化合物和芳脂族(araliphatic)化合物，即醇和酚，還包括多元醇和多元酚。脂族醇是伯醇、仲醇和叔醇，它們可以是直鏈或支化鏈的，可以是飽和的或不飽和的(即具有一個或多個碳碳雙鍵和/或三鍵)。芳族醇(即酚)可以具有單環(huán)或稠環(huán)(即可以包含兩個、三個或多個環(huán))的碳環(huán)化合物和/或雜環(huán)化合物。羥基化合物優(yōu)選具有1-50個碳原子。不飽和脂族羥基化合物的實例是橙花醇、香葉醇、植醇和法呢醇；烯丙基醇，例如2-丙烯-1-醇，尤其是烯丙基叔醇(tert.-allylic alcohol)，諸如里哪醇、橙花叔醇和異植醇；2-丙炔-1-醇和脫氫里哪醇。這組化合物中特別吸引人的是那些可用作調(diào)味劑或香料并且是香水的一部分的化合物，其中的一些是一些單環(huán)和雙環(huán)單萜(C10化合物)，例如冰片、薄荷醇、萜品醇、葑醇和苧醇；和酚，例如麝香草酚(或異丙基苯甲烷醇，p-cymenol)。類萜或類異戊二烯化合物中具有屬于如下的羥基化合物倍半萜烯(C15)、二萜烯(C20)、三萜烯(C30)和四萜烯(C40)。三萜烯的代表是鈣化醇；四萜烯的代表是類胡蘿卜素。具有四個以上異戊二烯基殘基的類異戊二烯醇(即具有25、30、35、40、45、50等等個碳原子)被稱為聚異戊烯醇，其也被包含在術語“羥基化合物”中。在本發(fā)明中另一組特別吸引人的“羥基化合物”是生育酚。在本文中術語“生育酚”被理解為指由母育酚[2-甲基-2-(4′，8′，12′-三甲基十三烷基)-6-苯并二氫吡喃醇]的基本結(jié)構衍生得到的任意化合物，其具有游離6-羥基并且具有維生素E活性，即具有飽和側(cè)鏈4′，8′，12′-三甲基十三烷基的任何生育酚，諸如α-、β-、γ-、δ-、ζ2-或η-生育酚；還指側(cè)鏈中具有三個雙鍵的[4′，8′，12′-三甲基十三碳-3′，7′，11′-三烯基]的任何生育三烯酚(tocotrienol)，諸如ε-或ζ1-生育酚。這些生育酚中，最吸引人的是通常被稱為維生素E的(全-外消旋)-α-生育酚，其是維生素E家族中最活潑且在工業(yè)上最重要的成員。
用在本發(fā)明的酰化工藝中的金屬氧化物是通常被用作各種不同催化劑的固體載體的氧化物或氧化物的混合物。這些催化劑固體載體的實例包括但不限于，SiO2、所有種類的硅酸鹽、硅膠、硅藻土或沸石、Al2O3、TiO2、ZrO2和ZnO2，它們可以單獨使用或彼此組合使用。它們可商購或可以根據(jù)本領域已知方法制備。這些金屬氧化物中，在本發(fā)明中優(yōu)選使用的是兩種或三種上述產(chǎn)品(尤其為SiO2、Al2O3和TiO2)的混合物。這些可商購的催化劑的固體載體中，最優(yōu)選得自Degussa AG(Hanau，德國)、以注冊商標Aerolyst

聞名的那些固體載體，例如為Aerolyst

7750、Aerolyst

7751和Aerolyst

7752。已知催化劑的固體載體具有較高的孔體積和較高的比表面積?？左w積在0.1-2.0ml/g的范圍內(nèi)，優(yōu)選為0.7ml/g，BET表面積在10-800m2/g的范圍內(nèi)。
原則上，可以采用任何對在以上定義的羥基化合物中存在的脂族或芳族(即酚)羥基進行酰化所常用的?；噭嵤；?。上述?；噭┲刑貏e適合的類型是酸酐和酰鹵。這種?；噭┲械孽；梢杂芍弭人嵫苌玫?，例如由直鏈或支化鏈烷酸衍生得到，具體由C1-7烷酸(諸如乙酸、丙酸、丁酸和戊酸)衍生得到，或由具有至多20個碳原子的高級烷酸(脂肪酸，諸如棕櫚酸)衍生得到；或者由芳族羧酸(具體是苯甲酸)衍生得到，結(jié)果在各個情況下，在?；に囍兄瞥闪u基化合物的適當?；a(chǎn)物(分別為烷酸酯或例如苯甲酸酯)。脂族酰鹵的實例為直鏈或支化鏈烷酰氯，諸如乙酰氯、丙酰氯和丁酰氯；芳族酰鹵的實例為苯甲酰氯。通常優(yōu)選酸酐，因為它的一般性優(yōu)點為避免使用鹵素化合物作為?；噭Ｗ顑?yōu)選的?；噭┦且宜狒?br> 可以在添加溶劑的情況下或者在未添加溶劑的情況下，以間歇工藝或連續(xù)工藝實施根據(jù)本發(fā)明方法的?；磻莾?yōu)選的是，所述反應物(即羥基化合物或?；噭?中的其中一種過量，并且未添加溶劑。優(yōu)選地，?；噭┻^量，其用量相對于初始反應混合物中存在的羥基化合物的摩爾量優(yōu)選為1至約3倍，更優(yōu)選為1.5至2.5倍，最優(yōu)選為1.75至2.25倍。如果使用額外的溶劑，那么該溶劑適于為極性的或非極性的非質(zhì)子傳遞有機溶劑，具體為脂族(優(yōu)選C4-10-脂族)烴，例如為戊烷、己烷、庚烷或癸烷；脂環(huán)族(優(yōu)選C4-7-脂環(huán)族)烴，例如環(huán)己烷；或芳族(優(yōu)選C6-10-芳族族)烴，例如苯、甲苯、二甲苯或萘。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，將未經(jīng)進一步活化或改性的純固體形式的固體金屬氧化物加入反應混合物中。所用氧化物的用量基于反應物的用量，即基于羥基化合物或?；噭┑挠昧?，通常基于前者的用量，其中當以間歇操作模式實施該方法時，氧化物的用量以較低摩爾量的反應物計，適于基于所述較低摩爾量在約0.005至約15mmol的范圍內(nèi)，優(yōu)選為約0.01至約1.0mol。對于可供選擇的連續(xù)操作模式，必須根據(jù)反應器的尺寸和反應物的流速調(diào)節(jié)催化劑的相對量。在這種情況下，應當認識到，根據(jù)間歇操作模式的用量確定適當?shù)南鄬α渴巧a(chǎn)化學人員的常規(guī)技能。
根據(jù)本發(fā)明的酰化方法便于在約80℃至約120℃的溫度下實施，優(yōu)選在約90℃至約110℃的溫度下實施。
而且，該方法便于在惰性氣氛下實施，優(yōu)選在氮氣或氬氣下實施，尤其在氮氣下實施。
該反應的進程適于通過分析手段進行監(jiān)測，諸如對反應期間以各種時間間隔從反應混合物中取出的樣品進行色譜分析。
在完成?；院?，可以通過蒸餾，優(yōu)選在減壓下蒸餾分離所制成的?；u基化合物，接著對過量的?；噭┖王；行纬傻拇渭壆a(chǎn)物(例如當乙酸酐被用作酰化試劑時為乙酸)進行進一步蒸餾，也優(yōu)選在減壓下蒸餾，從而收集到純化的所需?；a(chǎn)物的級分。
通過以下實施例對本發(fā)明的?；に囘M行更詳細地闡述。
通用過程 所有反應在氬氣下實施。商購的(全-外消旋)-α-生育酚(97.8％)、里哪醇(97.7％)、異植醇(96.2％)、脫氫里哪醇(98％)和3-甲基戊-1-烯-4-炔-3-醇(98％)直接使用未經(jīng)進一步純化。固體堿性催化劑直接使用未經(jīng)進一步活化或改性。粗產(chǎn)物通過GC(面積％)分析。
實例1 (全-外消旋)-α-生育酚的?；? 在安裝有玻璃螺旋槳式攪拌器、溫度計和帶有氬氣入口的回流冷凝器的50ml四口燒瓶中，將16.74g(38mmol)的(全-外消旋)-α-生育酚在0.5g催化劑的存在下溶于7.61ml(79.8mmol)的乙酸酐中。將燒瓶置于100℃的熱油浴中。每30分鐘，將3滴反應混合物溶于1.5ml環(huán)己烷中、用乙酸鈉中和、過濾并用GC(面積％)分析。
分析

表1
表2
表3
實例2 在安裝有玻璃螺旋槳式攪拌器、溫度計和帶有氬氣入口的回流冷凝器的50ml四口燒瓶中，將11.4g(76mmol)的里哪醇在1.0g催化劑的存在下溶于15.22ml(158.6mmol)的乙酸酐中。將燒瓶置于100℃的熱油浴中。每30分鐘，將3滴反應混合物溶于1.5ml環(huán)己烷中、用乙酸鈉中和、過濾并用GC(面積％)分析。
分析

表4
表5
表6
表7
實例3 在安裝有玻璃螺旋槳式攪拌器、溫度計和帶有氬氣入口的回流冷凝器的50ml四口燒瓶中，將11.25g(38mmol)的里哪醇在0.5g催化劑的存在下溶于7.61ml(79.8mmol)的乙酸酐中。將燒瓶置于100℃的熱油浴中。每30分鐘，將3滴反應混合物溶于1.5ml環(huán)己烷中、用乙酸鈉中和、過濾并用GC(面積％)分析。
分析

表8
表9
表10
表11
實例4 在安裝有玻璃螺旋槳式攪拌器、溫度計和帶有氬氣入口的回流冷凝器的50ml四口燒瓶中，將11.56g(76mmol)的脫氫里哪醇在1.0g催化劑的存在下溶于15.22ml(158.6mmol)的乙酸酐中。將燒瓶置于100℃的熱油浴中。每30分鐘，將3滴反應混合物溶于1.5ml環(huán)己烷中、用乙酸鈉中和、過濾并用GC(面積％)分析。
分析
表12
表13
表14
表15
實例5 在安裝有玻璃螺旋槳式攪拌器、溫度計和帶有氬氣入口的回流冷凝器的50ml四口燒瓶中，將7.3g(76mmol)的3-甲基戊-1-烯-4-炔-3-醇在1.0g催化劑的存在下溶于15.22ml(158.6mmol)的乙酸酐中。將燒瓶置于100℃的熱油浴中。每30分鐘，將3滴反應混合物溶于1.5ml環(huán)己烷中、用乙酸鈉中和、過濾并用GC(面積％)分析。
分析

表16
表17
表18
表19

權利要求
1.一種用于?；袡C羥基化合物的方法，其特征在于，所述?；诓⑽闯休d催化劑的金屬氧化物的存在下實現(xiàn)。
2.如權利要求1所述的方法，其中，所述羥基化合物是脂族醇、芳族醇或芳脂族醇。
3.如權利要求1所述的方法，其中，所述羥基化合物是脂族C1-50醇，其具有直碳鏈或支化碳鏈，可以包含一個或多個雙鍵和/或三鍵。
4.如權利要求1或權利要求3所述的方法，其中，所述?；噭┦侵寤蚍甲弭人峄蚱溲苌?。
5.如權利要求1或權利要求3所述的方法，其中，所述羥基化合物包括1-10個異戊二烯單元，其異戊二烯單元或多或少可以是飽和的。
6.如權利要求1所述的方法，其中，所述羥基化合物是類萜。
7.如權利要求1所述的方法，其中，所述羥基化合物是生育酚。
8.如權利要求1至7中任意一項所述的方法，其中，所述金屬氧化物是通常被用作催化劑載體的氧化物。
9.如權利要求8所述的方法，其中，所述金屬氧化物包括選自由SiO2、Al2O3、TiO2、ZrO2和ZnO2組成的組的氧化物。
10.如權利要求1至9中任意一項所述的方法，其中，所述?；捎盟狒麑嵤?。
11.通常僅被用作催化劑的固體載體的金屬氧化物作為催化劑在權利要求1-10所述的用于酰化有機羥基化合物的方法中的用途。
12.一種被?；挠袡C羥基化合物，其根據(jù)權利要求1-10中任意一項所述方法制備。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于?；袡C羥基化合物的方法，其特征在于，所述?；诓⑽闯休d催化劑的金屬氧化物的存在下實現(xiàn)，本發(fā)明還涉及上述金屬氧化物用于酰化有機羥基化合物的用途。
文檔編號C07C69/14GK101578255SQ200780048675
公開日2009年11月11日 申請日期2007年12月19日 優(yōu)先權日2006年12月27日
發(fā)明者維爾納·邦拉蒂, 瓦倫蒂娜·帕斯奎因茲 申請人:帝斯曼知識產(chǎn)權資產(chǎn)管理有限公司