專利名稱：四氫香葉基丙酮的生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過檸檬醛與丙酮的羥醛縮合以及隨后的氫化反應(yīng)而制備四氫香葉基丙酮(六氫假紫羅酮)的方法。本發(fā)明進(jìn)一步涉及由此獲得的四氫香葉基丙酮用于制備植醇、異植醇、生育酚和/或生育酚衍生物的用途。此外，本發(fā)明涉及制備生育酚和/或生育酚衍生物的方法。
四氫香葉基丙酮(THGAC，六氫假紫羅酮)被用作制備異植醇的原材料，而異植醇又被用作制備維生素E和維生素K的反應(yīng)物(參見，例如Ullmann′s Encyclopedia of Industrial Chemistry，第5版CD-Rom，“Vitamins”，章節(jié)4.11)。
已知有很多方法用于從檸檬醛制備假紫羅酮。
在Organic Syntheses，Coll.Vol.3，747-750中，A.Russell等描述了使用乙醇鈉作為堿通過檸檬酸與丙酮的羥醛縮合制備假紫羅酮。
PL-A 147748描述了在56℃下在陽離子交換劑上通過檸檬醛與丙酮的縮合制備紫羅酮的方法。根據(jù)該方法，在催化劑存在下以間歇方式將丙酮和檸檬醛在燒瓶中攪拌5小時(shí)。該方法的缺點(diǎn)是時(shí)空產(chǎn)率非常低。
DE-A 33 19 430描述了在管式反應(yīng)器中及100-280℃、10-60巴時(shí)，在氫氣存在下并在混合金屬催化劑上通過甲基酮和不飽和醛的縮合來制備更高級(jí)的酮。
一種使用LiOH作為催化劑并通過使檸檬醛與丙酮反應(yīng)以制備假紫羅酮的方法描述于US4,874,900中。根據(jù)該方法，其反應(yīng)在-20至240℃的溫度下間歇或連續(xù)地進(jìn)行。調(diào)節(jié)壓力以使反應(yīng)混合物在適當(dāng)?shù)臏囟认卤Ａ粼谝合嘀?。在間歇操作的情況下，在容器中攪拌反應(yīng)物并在反應(yīng)完成時(shí)濾出催化劑，而在連續(xù)方法中，預(yù)混合的反應(yīng)物被泵抽穿過填充有催化劑的塔。在這兩種情況下，在反應(yīng)結(jié)束后用CO2中和反應(yīng)物混合物并蒸餾出過量的酮。在此方法中，當(dāng)丙酮與檸檬醛的摩爾比為20mol/mol時(shí)，得到的檸檬醛收率為89.5％，這不足以作為工業(yè)規(guī)模的方法。
DE-A 31 14 071描述了在高溫下使醛與過量的酮反應(yīng)以制備假紫羅酮的方法。
US 3,480,577描述了在NaOH水溶液存在下檸檬醛與丙酮的反應(yīng)。
EP-A 1103 538描述了通過具有1-15個(gè)碳原子的醛和/或酮的堿催化羥醛縮合以制備α，β-不飽和酮基化合物的方法。
EP-A 62 291公開了在管式反應(yīng)器中在NaOH催化劑下通過使檸檬醛與丙酮反應(yīng)以連續(xù)制備假紫羅酮。
從假紫羅酮到六氫假紫羅酮的氫化反應(yīng)先前已在現(xiàn)有技術(shù)中描述過。
例如，US 2,272,122描述了在50-100℃的溫度以及高壓下在Pd/C上用氫氣使假紫羅酮懸浮氫化成六氫假紫羅酮。
GB 788,301描述了一種制備THGAC的方法，其中在最后一個(gè)步驟中香葉基丙酮或二氫香葉基丙酮被氫化成THGAC。
WO 94/12457描述了使用5％Pd/C氫化假紫羅酮來制備六氫假紫羅酮。
本發(fā)明的一個(gè)目的就是研制一種完整的方法，其可以通過技術(shù)簡(jiǎn)單并且經(jīng)濟(jì)可行的路線提供六氫假紫羅酮(四氫香葉基丙酮)，即對(duì)于植醇、異植醇、生育酚和/或生育酚衍生物的合成來說重要的中間體。
根據(jù)本發(fā)明，該目的可以通過提供一種制備四氫香葉基丙酮的方法而實(shí)現(xiàn)，該方法包括I.在包含至少一種堿金屬氫氧化物的堿水溶液存在下檸檬醛與丙酮進(jìn)行羥醛縮合，以形成含有假紫羅酮的縮合物，以及II.所述縮合物進(jìn)行氫化。
本發(fā)明制備四氫香葉基丙酮(下文也稱作THGAC)的方法優(yōu)選以這樣的方式進(jìn)行，其中工序I.和II.以兩個(gè)分別的工藝步驟的形式進(jìn)行。
意外地，已發(fā)現(xiàn)本發(fā)明方法與現(xiàn)有方法相比能夠明顯地減少不希望的副產(chǎn)物的形成，如4-甲基-3-戊烯-2-酮，而這些副產(chǎn)物是由過量存在的丙酮的副反應(yīng)產(chǎn)生的。除了節(jié)約丙酮之外，本發(fā)明方法還減少了需要處置的廢產(chǎn)物。本發(fā)明方法的進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)是根據(jù)需要作為中間體得到的假紫羅酮也可以用于制備其它有用的物質(zhì)。
在根據(jù)本發(fā)明方法的另外的優(yōu)選實(shí)施方式中，其過程是連續(xù)地進(jìn)行以下操作a.在10-120℃范圍內(nèi)的溫度下混合檸檬醛、過量的丙酮和堿水溶液以得到均勻的溶液，b.接著在防止回混的情況下，在比丙酮沸點(diǎn)高10-120℃的溫度下和在比相應(yīng)蒸汽壓高106-107Pa、但至少相當(dāng)于反應(yīng)混合物自壓的壓力下，使均勻的反應(yīng)混合物以液體形式通過反應(yīng)器，所述反應(yīng)器能夠使停留時(shí)間為2-300分鐘，c.在減壓下冷卻反應(yīng)混合物，d.使用蒸汽在逆流中從反應(yīng)混合物中除去過量的丙酮，e.使用精餾塔純化由此獲得的粗產(chǎn)物，然后f.將由此獲得的假紫羅酮?dú)浠伤臍湎闳~基丙酮。
在本發(fā)明上下文中所提到的所有烯屬單或多不飽和化合物都可以以它們?cè)诟鞣N情況下可能的雙鍵異構(gòu)體的形式或它們的混合物形式存在或使用或得到。
堿水溶液指氫氧化鉀、氫氧化鈉或氫氧化鋰的水溶液，但是優(yōu)選氫氧化鈉溶液。所用堿金屬氫氧化物的濃度在0.005-50重量％之間，優(yōu)選在1-15重量％之間。
在根據(jù)本發(fā)明方法的優(yōu)選實(shí)施方式中，在10-120℃下，優(yōu)選低于50℃的溫度下，被加至反應(yīng)物即檸檬醛、丙酮和水的均勻混合物中的堿水溶液的量?jī)H僅與均勻混合后所均勻溶解的量一樣多。任何分離出的水和堿金屬氫氧化物優(yōu)選在防止回混的情況下，在比低沸點(diǎn)組分(此處為丙酮)沸點(diǎn)高10-120℃的溫度下以及在106-107Pa的壓力p下，在剩余的均勻反應(yīng)混合物通過可以使停留時(shí)間為2-300分鐘、優(yōu)選5-30分鐘的反應(yīng)器之前除去，其中p是在反應(yīng)溫度下反應(yīng)混合物的蒸汽壓。反應(yīng)混合物優(yōu)選通過減壓來冷卻，并且一部分過量的丙酮可以被蒸發(fā)和回收。然后在逆流中用蒸汽有利地將剩余的丙酮從反應(yīng)混合物中除去，其中蒸汽優(yōu)選含有在給定條件下可蒸發(fā)的足夠的堿，例如甲酸和乙酸，所述條件下催化劑堿被中和并達(dá)到了4-9的pH值。接著，含有假紫羅酮的粗產(chǎn)物可以被干燥并使用精餾塔純化，優(yōu)選使用間壁塔，例如DE-A 3302525或EP-A 804 951中所述的。此過程使粗產(chǎn)物不含特別是過量的檸檬醛和不希望的次要成分，例如4-羥基-4-甲基-2-戊酮和/或4-甲基-3-戊烯-2-酮。
這些次要成分可以通過在水存在下的堿的作用而有利地分解回丙酮，例如通過氫氧化鈉水溶液，在合適時(shí)在升高的溫度下進(jìn)行。如果需要的話，并優(yōu)選在本發(fā)明方法的范圍內(nèi)，由此得到的丙酮可以被再利用。
令人驚訝的是當(dāng)丙酮和檸檬醛的混合物在低于加工溫度下在反應(yīng)器中僅與可以均勻溶解的堿金屬氫氧化物混合時(shí)，二次產(chǎn)物和分解產(chǎn)物的形成可以被抑制，這些二次產(chǎn)物和分解產(chǎn)物是作為在堿金屬氫氧化物的多相催化下的副反應(yīng)而產(chǎn)生的，并特別是在反應(yīng)混合物的后處理中，并且被堿水溶液飽和的均勻混合物在自壓下達(dá)到所希望的反應(yīng)溫度而不需要在管式反應(yīng)器中進(jìn)一步混合。
將任何未溶于混合物并因此在反應(yīng)器入口過量的堿水溶液除去是有利的。這可以在例如分離器上實(shí)現(xiàn)，所述分離器是在反應(yīng)器的上游或結(jié)合在反應(yīng)器的底部。通過計(jì)量高濃度即大約10-50重量％，優(yōu)選35-45重量％的堿水溶液到反應(yīng)混合物中從而將過量的水從將要再循環(huán)的丙酮中除去可能也是有利的，這從反應(yīng)混合物中除去水并且將所需量的堿金屬氫氧化物溶解在反應(yīng)混合物中。
優(yōu)選用5-50倍、更優(yōu)選20-25倍摩爾過量的丙酮進(jìn)行反應(yīng)以便得到相對(duì)于所用檸檬醛的最佳收率。未轉(zhuǎn)化部分的丙酮優(yōu)選在107-109mPa的絕對(duì)壓力下從反應(yīng)區(qū)的下游除去，并回料至用于合成的新鮮丙酮。
令人驚訝地，檸檬醛-丙酮混合物的含水量也具有特別的重要性。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)其影響了能夠均勻溶解入檸檬醛-丙酮混合物中的堿金屬氫氧化物的量。檸檬醛-丙酮混合物的含水量?jī)?yōu)選在1-15重量％之間。令人驚訝地是，還發(fā)現(xiàn)堿金屬氫氧化物的溶解量影響了反應(yīng)速率，以及不希望的副產(chǎn)物的比例。將過量的液體從反應(yīng)器上游除去也是有利的。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了較少的副產(chǎn)物形成。后者特別是在感光的不飽和醛例如檸檬醛的情況下起到了重要的作用，并且減少了收率。
通過酮組分的那一部分(因而此處為含水丙酮的形式)而將水有利地引進(jìn)過程中，其通過例如反應(yīng)混合物的汽提而在反應(yīng)器的下游產(chǎn)生。其可以用低水平的技術(shù)復(fù)雜性和能耗而除去過量的丙酮是具有經(jīng)濟(jì)意義的，因?yàn)樵傺h(huán)之前的復(fù)雜的干燥變得多余了?？蛇x擇地，使用檸檬醛和丙酮的無水混合物并通過使用很稀的堿金屬氫氧化物溶液而混入所需的水(大約1-15重量％)也是可能的。相反，當(dāng)混入了濃縮的堿金屬氫氧化物溶液時(shí)可以使用具有非常高含水量的檸檬醛和丙酮的混合物。在此情況下，需要較低的混合溫度以防止反應(yīng)按未受控制的方式開始。同時(shí)，堿金屬氫氧化物的消耗增加了，因?yàn)槠鋬H僅部分轉(zhuǎn)移到了有機(jī)相中。它從檸檬醛-丙酮混合物中部分除去水，并且它也必須被除去和處置。
優(yōu)選在自壓下在管式反應(yīng)器中加熱均勻的反應(yīng)溶液，并優(yōu)選選擇給定停留時(shí)間下的反應(yīng)溫度以使檸檬醛的轉(zhuǎn)化率為60-98％，更優(yōu)選為85-95％，并且未轉(zhuǎn)化的檸檬醛被移除且再循環(huán)至反應(yīng)中。管式反應(yīng)器的尺寸使得平均停留時(shí)間優(yōu)選在2-300分鐘之間，特別是在5-30分鐘之間，并且如果可能的話是以使得不存在回混的方式。
有利地，管式反應(yīng)器中的回混減到最少。這可以通過例如為防止湍流的足夠大的反應(yīng)器尺寸而實(shí)現(xiàn)，或者可以通過任何類型的層流內(nèi)部構(gòu)件實(shí)現(xiàn)。這是令人驚訝的，并且與例如根據(jù)DE-A 3114 071所述的現(xiàn)有技術(shù)相矛盾，其中管式反應(yīng)器必須這樣設(shè)計(jì)以使在反應(yīng)條件下有足夠的湍流。
優(yōu)選將反應(yīng)混合物減壓至大氣壓力，并且該蒸發(fā)冷卻了一部分過量的丙酮。在催化劑堿被冷凝物中和并稀釋的過程中，使用已加入了等摩爾量揮發(fā)性酸的蒸汽將剩余的丙酮有利地在逆流塔中排出。塔填充物的優(yōu)選使用確保了除丙酮和水之外在塔頂部不會(huì)得到大量的其它產(chǎn)物，并且有利地調(diào)節(jié)向塔中的回流以使丙酮可以用所希望量的水除去。為了調(diào)節(jié)丙酮的含水量，優(yōu)選選擇填充了商業(yè)整裝填料成分的汽提塔，并優(yōu)選用10-90％量的以液體形式被移除的丙酮對(duì)其進(jìn)行灌溉。酸的量?jī)?yōu)選使得在這一點(diǎn)上達(dá)到4-9的pH值，這對(duì)進(jìn)一步的處理是有利的。在水相移除之后，含有假紫羅酮的粗產(chǎn)物優(yōu)選通過對(duì)其加熱并將其噴霧至閃蒸器中而干燥，所述閃蒸器控制在減壓下。優(yōu)選從那兒傳送至精餾塔中，在所述精餾塔中假紫羅酮在減壓下被純化以使其不含雜質(zhì)，并且未轉(zhuǎn)化的檸檬醛也被移除并從那里進(jìn)料至再循環(huán)中。如EP-A 804 951所述，再循環(huán)優(yōu)選在間壁塔中實(shí)現(xiàn)，并且此處優(yōu)選使用2條側(cè)取料線以便一步得到足夠純度的兩種主要餾分(假紫羅酮和檸檬醛)。
由此獲得的假紫羅酮隨后根據(jù)本發(fā)明所要進(jìn)行的氫化反應(yīng)主要可以通過適合發(fā)生從假紫羅酮到四氫假紫羅酮(THGAC)轉(zhuǎn)化的任何方法而實(shí)現(xiàn)。要使用的試劑和要觀察的反應(yīng)參數(shù)可以在較寬范圍內(nèi)變化。
在根據(jù)本發(fā)明方法的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，氫化反應(yīng)以這樣的方式進(jìn)行，通過能夠抑制催化劑顆粒遷移的裝置并在含氫氣體存在下，將得到的假紫羅酮在其中具有催化劑懸浮顆粒的液相中進(jìn)行處理，其中所述催化劑能夠與碳氧雙鍵相比優(yōu)先氫化碳碳雙鍵。
在該方法中，得到了與催化劑顆粒相比更高的的液相相對(duì)流速，因?yàn)榇呋瘎╊w粒的遷移被適當(dāng)?shù)难b置而抑制了，例如反應(yīng)器的內(nèi)部構(gòu)件，也就是說相對(duì)于周圍的液體，顆粒被更強(qiáng)烈地保持住。與高的基于體積的表面積的懸浮顆粒一起，結(jié)果是得到高的時(shí)空產(chǎn)率。
優(yōu)選在本發(fā)明范圍內(nèi)進(jìn)行氫化過程的合適的裝置描述于EP-A 798 039中。
抑制催化劑顆粒遷移的裝置優(yōu)選具有孔或槽，它們的水力直徑是催化劑顆粒平均直徑的2-2000倍，特別為5-500倍，更優(yōu)選為5-100倍。
水力直徑是本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟悉的一種用于描述非圓形溝槽結(jié)構(gòu)的等效直徑的參數(shù)?？椎乃χ睆蕉x為4倍的孔橫截面與其周長(zhǎng)之商。在槽具有等腰三角形形狀的橫截面時(shí)，水力直徑可以描述為
2bhb+2s]]>其中b是底，h是高，s是同余長(zhǎng)度。
適當(dāng)裝置的孔或槽通常具有水力直徑為0.5-20mm，優(yōu)選1-10mm，更優(yōu)選1-3mm。
典型地，使用平均直徑為0.0001-2mm、優(yōu)選為0.001-1mm、更優(yōu)選為0.005-0.1mm的催化劑顆粒。
從蒸餾和萃取技術(shù)來看，抑制催化劑顆粒遷移的裝置可以包括床體，編織物，優(yōu)選由塑料如聚氨酯、三聚氰胺樹脂或陶瓷制成的開孔泡沫結(jié)構(gòu)，或原則上由已知的填料成分制成，也就是說具有幾何形狀。然而，對(duì)于本發(fā)明來說，填充物原則上具有比蒸餾和萃取技術(shù)領(lǐng)域中相應(yīng)的內(nèi)部構(gòu)件顯著更小的水力直徑，通常小2-10倍。
合適的填料成分特別是金屬纖維填料或金屬絲網(wǎng)填料，例如為MontzA3，Sulzer BX，DX和EX結(jié)構(gòu)。由其它的紡織、編織或氈合的材料組成的填料可以代替金屬纖維填料使用。合適的填料成分進(jìn)一步包括平面或波紋狀的金屬板，優(yōu)選沒有孔眼或其它更大些的孔，例如根據(jù)Montz B1或Sulzer Mellapak結(jié)構(gòu)的孔?？捎糜诂F(xiàn)時(shí)流動(dòng)(current flow)的由多孔金屬網(wǎng)組成的填料也是有利的，例如Montz BSH型的填料。對(duì)于本發(fā)明范圍內(nèi)填料適用性的一個(gè)決定性因素不是它的幾何形狀，而是填料中的孔徑和槽寬。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，面向液相的裝置表面具有0.1-10倍于催化劑顆粒平均直徑的粗糙度，優(yōu)選0.5-5倍。優(yōu)選表面具有平均粗糙度值Ra(按DIN4768/1測(cè)定)為0.001-0.01mm的材料。當(dāng)使用已編織的不銹鋼絲填料時(shí)，可以通過有氧存在下的熱處理得到適當(dāng)?shù)谋砻娲植诙?，所述熱處理例如在約800℃下在空氣下熱處理該織物。
此液相優(yōu)選含有至少80重量％、特別是至少90重量％的六氫假紫羅酮，也就是說，其優(yōu)選不含大量的稀釋劑。雖然不是優(yōu)選的，但是該液相可以含有稀釋劑，如C1-C4-鏈烷醇，例如甲醇。
所用含氫氣體通常是純度為至少99.5體積％的氫氣。它以至少為化學(xué)計(jì)量的量使用，基于存在于液相中的羰基化合物，通常過量1-20％。
所用催化劑可以是商品懸浮催化劑，其能夠相對(duì)于碳氧雙鍵而優(yōu)先氫化碳碳雙鍵。特別有用的催化劑是包含至少鈀作為活性組分的那些催化劑。除鈀之外，催化劑還可以包含其它活性組分如鋅、鎘、鉑、銀或稀土金屬如鈰。該催化劑可以以金屬或氧化物的形式使用。優(yōu)選將活性組分施加在載體材料上。合適的載體材料的例子包括SiO2，TiO2，ZrO2，A12O3，或碳如石墨、碳黑或活性炭。優(yōu)選活性炭，這是由于其易懸浮性。鈀含量?jī)?yōu)選為0.1-10重量％，特別為0.5-7重量％，更優(yōu)選為2-6重量％，基于催化劑的總重量計(jì)。
懸浮的催化劑材料可以加入液相中并通過常規(guī)技術(shù)分布在其中。
抑制催化劑顆粒遷移的裝置通常是反應(yīng)器中的多個(gè)內(nèi)部構(gòu)件，所述反應(yīng)器以這樣的形式配置以使反應(yīng)混合物通過反應(yīng)器時(shí)被迫通過該裝置，也就是說，內(nèi)部構(gòu)件通常充滿了反應(yīng)器的全部自由截面。內(nèi)部構(gòu)件優(yōu)選、但非必要地在液相流動(dòng)方向上延伸通過反應(yīng)器的整個(gè)長(zhǎng)度。
多種反應(yīng)器形式是適合的，例如噴嘴反應(yīng)器、泡罩塔或管束反應(yīng)器。在這之中，特別適合的反應(yīng)器是垂直泡罩塔或管束反應(yīng)器，其中在所述管束反應(yīng)器中，內(nèi)部構(gòu)件安裝在各個(gè)管中。
優(yōu)選使含氫氣體和液相并流通過反應(yīng)器，并優(yōu)選與重力方向相反。將氣相與液相通過例如注射器噴嘴而緊密混合。液相的空塔速度優(yōu)選不超過100m3/m2h，特別為100-250m3/m2h，并且氣相的空塔速度優(yōu)選超過100m3/m2h(STP)，特別為100-250m3/m2h(STP)。為了得到足夠高的空塔速度，優(yōu)選使離開反應(yīng)器的氣相和液相的支流再循環(huán)。
通過常規(guī)方法除去懸浮在氫化過程流出液中的催化劑顆粒，例如通過沉降、離心、濾餅過濾或交叉流過濾。
優(yōu)選在1-100巴的壓力下進(jìn)行氫化過程，更優(yōu)選1-50巴，并且特別為1-20巴。反應(yīng)溫度優(yōu)選為20-150℃，更優(yōu)選20-120℃，并且特別為40-80℃。
本發(fā)明的方法通過附圖和下列實(shí)施例進(jìn)行說明。


圖1顯示了適合進(jìn)行優(yōu)選氫化過程的裝置示意圖，此裝置包括反應(yīng)器(泡罩塔)1，其含有整裝填料2，防止了催化劑顆粒的遷移。液體通過管線3加入反應(yīng)器中，氫氣通過管線4加入。使用混合噴嘴6將循環(huán)氣體5與通過泵14循環(huán)的新鮮氣體及懸浮液11混合。通過管線7使反應(yīng)器流出液轉(zhuǎn)移到分離容器8中，在其中氣相被分離并通過管線9移出。該氣體的支流通過管線10取出以限制氣體雜質(zhì)的積聚，殘余物通過管線5引導(dǎo)至反應(yīng)器中。由于被交叉流過濾器12阻擋，懸浮的催化劑停留在反應(yīng)器體系中，并且只有不含催化劑的液相通過管線13流出并回收。可以使用熱交換器15精密調(diào)節(jié)反應(yīng)器體系中的溫度。
圖2顯示了波紋狀織物層的示意圖。當(dāng)兩個(gè)或更多的這些層排列在彼此之上時(shí)，得到了本發(fā)明可用的整裝填料。每個(gè)層包括具有等腰三角形形狀橫截面的槽，所述等腰三角形具有同余長(zhǎng)度s、底b和高h(yuǎn)。
檸檬醛與丙酮的羥醛縮合以及隨后的存在于縮合產(chǎn)物中的假紫羅酮的氫化反應(yīng)的這兩個(gè)分別工藝步驟提供了四氫香葉基丙酮，其特別適合作為制備植醇、異植醇、生育酚和/或生育酚衍生物的原材料或中間體。
在進(jìn)一步的方面，本發(fā)明進(jìn)而涉及由本發(fā)明方法所制備的四氫香葉基丙酮用于制備上述的有用物質(zhì)和活性成分的用途。
所提及的化合物通常廣泛用作化妝品和藥物的配方及應(yīng)用中的添加劑或活性成分，并且尤其是在人和動(dòng)物的營養(yǎng)學(xué)中。
本發(fā)明的進(jìn)一步方面涉及特別經(jīng)濟(jì)可行并且技術(shù)便利的用于制備生育酚和/或生育酚衍生物的完整的方法，其包括下列步驟a)根據(jù)上述方法制備四氫香葉基丙酮，b)由此獲得的四氫香葉基丙酮與鹵化乙烯基鎂反應(yīng)以得到3，7，11-三甲基-1-十二烯-3-醇，c)由此獲得的3，7，11-三甲基-1-十二烯-3-醇與雙烯酮或乙酰乙酸乙酯反應(yīng)以得到相應(yīng)的酯，d)使由此獲得的酯通過Carroll反應(yīng)重排以得到6，10，14-三甲基-5-十五烯-2-酮，e)由此獲得的6,10，14-三甲基-5-十五烯-2-酮與氫氣反應(yīng)以得到6，10，14-三甲基-5-十五烷-2-酮，f)由此獲得的6，10，14-三甲基-5-十五烷-2-酮與鹵化乙烯基鎂反應(yīng)以得到3，7，11，15-四甲基-1-十六烯-3-醇，和g)3，7，11，15-四甲基-1-十六烯-3-醇反應(yīng)以得到生育酚，和h)在適當(dāng)時(shí)，使由此獲得的生育酚乙?；?。
可選的，也可以利用本發(fā)明的方法通過使用完整的方法有利地制備生育酚和/或生育酚衍生物，其包括下列步驟a)在堿性物質(zhì)存在下進(jìn)行檸檬醛與丙酮的羥醛縮合以形成含有假紫羅酮的縮合物，b)使存在于縮合物中的假紫羅酮?dú)浠缘玫?，10-二甲基-2-十一烷酮，c)使由此獲得的6，10-二甲基-2-十一烷酮與乙炔在堿性化合物存在下反應(yīng)以得到3，7，11-三甲基-1-十二炔-3-醇，d)由此獲得的3，7，1 1-三甲基-1-十二炔-3-醇與氫氣在含有鈀、銀和/或鉍的催化劑以及一氧化碳存在下反應(yīng)以得到3，7，11-三甲基-1-十二烯-3-醇，e)由此獲得的3，7，11-三甲基-1-十二烯-3-醇與雙烯酮或乙酰乙酸乙酯反應(yīng)以得到相應(yīng)的酯，f)使由此獲得的酯通過Carroll反應(yīng)重排以得到6，10，14-三甲基-5-十五烯-2-酮，g)由此獲得的6，10，14-三甲基-5-十五烯-2-酮與氫氣反應(yīng)以得到6，10，14-三甲基十五烷-2-酮，h)由此獲得的6，10，14-三甲基十五烷-2-酮與鹵化乙烯基鎂在堿存在下反應(yīng)以得到3，7，11，15-四甲基-1-十六炔-3-醇，i)由此獲得的3，7，1 1，15-四甲基-1-十六炔-3-醇與氫氣在含有鈀、銀和/或鉍的催化劑以及一氧化碳存在下反應(yīng)以得到3，7，11，15-四甲基-1-十六烯-3-醇，和j)3，7，11，15-四甲基-1-十六烯-3-醇反應(yīng)以得到生育酚和/或生育酚衍生物，和k)在適當(dāng)時(shí)，使由此獲得的生育酚乙?；?br> 下列實(shí)施例用于說明本發(fā)明而不以任何方式對(duì)其進(jìn)行限制。
實(shí)施例1四氫香葉基丙酮的制備a)假紫羅酮的制備將1000kg/h的檸檬醛與9000kg/h的大約95％的丙酮以及80kg 5％的NaOH混合，在70℃和5×108mPa下將均勻混合物抽至體積約為6m3的反應(yīng)器中。
與后處理(見實(shí)施例1b)的流出液一起，反應(yīng)器流出液被送至閃蒸器中。液相和氣相都被加入含整裝填料的汽提塔的一側(cè)。在已加入用于中和的乙酸的蒸汽的逆流中加熱汽提塔。
通過蒸汽將丙酮從產(chǎn)物混合物中完全除去，并將其在汽提塔的精餾段濃縮。得到含水量約5-6％的8600kg/h的丙酮，并且在加入約400kg/h干燥丙酮后將其補(bǔ)充并返回反應(yīng)器中。
作為粗產(chǎn)物得到的假紫羅酮與冷凝水一起在汽提塔的下端在＞95℃的溫度下被連續(xù)排出。分離各相，并將冷凝水送去后處理(見實(shí)施例1b)。在50毫巴下將由此獲得的假紫羅酮噴射進(jìn)閃蒸器中，其中低沸點(diǎn)餾分的殘余物和溶解的水被除去并且同樣送去后處理。閃蒸器的液體排放物在具有2個(gè)側(cè)取料點(diǎn)的間壁塔中連續(xù)精餾并分離成4種餾分通過頂端，進(jìn)一步將低沸點(diǎn)餾分除去并且同樣送去后處理。在加料側(cè)的上側(cè)取料點(diǎn)，大約80kg/h的檸檬醛被取出并在該過程中循環(huán)。在加料側(cè)的下側(cè)取料點(diǎn)，得到大約1100kg/h的假紫羅酮。塔底殘留物被連續(xù)地排出并送至下游短程蒸餾，其中所夾帶的有用產(chǎn)物被移出并返回精餾塔中。
b)后處理用冷凝水從汽提塔中萃取來自低沸點(diǎn)餾分的丙酮的縮合產(chǎn)物，其中該濃縮物是作為副產(chǎn)物得到的，并且實(shí)質(zhì)上是除少許異丙叉丙酮(甲基戊烯酮＝MO)之外的雙丙酮醇(羥甲基戊酮＝HMP)。相分離之后，用氫氧化鈉溶液使水相堿性化，用蒸汽將其加熱并將其加入含整裝填料的汽提塔的一側(cè)。在汽提塔中，用蒸汽按逆流方向加熱。這使縮合產(chǎn)物分解為丙酮，并且所形成的丙酮與大致相同量的蒸汽一起由頂部被排出并送至丙酮回收工藝(實(shí)施例a))?；谳腿∷械腍MP，消耗(depletion)為＞90％。
實(shí)施例3四氫香葉基丙酮的氫化根據(jù)實(shí)施例1a所制備的1000kg/h的假紫羅酮被連續(xù)泵送入循環(huán)反應(yīng)器中，所述反應(yīng)器裝配有填料成分并且體積為6m3。使該循環(huán)途經(jīng)過位于反應(yīng)器進(jìn)口的注射器噴嘴，由此噴嘴加入氫氣。在由5％活性碳載鈀組成的懸浮催化劑上、在106Pa的壓力和60℃的溫度下在氫氣氛中進(jìn)行氫化。
在氣體分離器中使反應(yīng)器流出液不含過量的氫氣，并將分離的氫氣加回至反應(yīng)器中。將液相經(jīng)由交叉流過濾器連續(xù)泵送回反應(yīng)器中。得到1030kg/h四氫香葉基丙酮，并且其無需進(jìn)一步處理就可以送至隨后的生育酚制備過程中的工藝階段。
權(quán)利要求
1.一種制備四氫香葉基丙酮的方法，包括I.在包含至少一種堿金屬氫氧化物的堿水溶液存在下檸檬醛與丙酮進(jìn)行羥醛縮合，以形成含有假紫羅酮的縮合物，以及II.所述縮合物進(jìn)行氫化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中步驟I.和II.分別并且相繼進(jìn)行。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2的方法，其中連續(xù)地進(jìn)行如下操作a.在10-120℃范圍內(nèi)的溫度下混合檸檬醛、過量的丙酮和堿水溶液以得到均勻的溶液，b.接著在防止回混的情況下，在比丙酮沸點(diǎn)高10-120℃的溫度下和在比相應(yīng)蒸汽壓高106-107Pa、但至少相當(dāng)于反應(yīng)混合物自壓的壓力下，使均勻反應(yīng)混合物以液體形式通過反應(yīng)器，所述反應(yīng)器能夠使停留時(shí)間為2-300分鐘，c.在減壓下冷卻反應(yīng)混合物，d.使用蒸汽在逆流中從反應(yīng)混合物中除去過量的丙酮，e.使用精餾塔純化由此獲得的粗產(chǎn)物，然后f.將由此獲得的假紫羅酮?dú)浠伤臍湎闳~基丙酮。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3的方法，其中檸檬醛、丙酮和堿水溶液的均勻溶液是通過在反應(yīng)前從均勻混合物中除去堿水溶液的不溶部分而制備的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4的方法，其中通過在107-5×108mPa的絕對(duì)壓力下將下游未轉(zhuǎn)化部分的丙酮從反應(yīng)區(qū)中除去并加入新鮮丙酮至合成中，以5-50倍的摩爾過量加入丙酮。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5的方法，其中選擇在給定停留時(shí)間下的反應(yīng)溫度以使檸檬醛的轉(zhuǎn)化率為60-98％，并且未轉(zhuǎn)化的檸檬醛被移除并再循環(huán)至反應(yīng)中。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6的方法，其中用于反應(yīng)的丙酮的含水量是1-15重量％。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7的方法，其中用于反應(yīng)的堿金屬氫氧化物在堿水溶液中的濃度是0.005-50重量％。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8的方法，其中所用的丙酮基本上包括過量的丙酮，其含水量為1-15重量％并在反應(yīng)后除去，且向其中可以加入無水丙酮或含水量為1-15重量％的含水丙酮。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9的方法，其中丙酮的含水量是通過使用汽提塔從反應(yīng)混合物中除去丙酮來調(diào)節(jié)，所述汽提塔填充了商業(yè)整裝填料成分，并用10-90％的量的已移除的丙酮對(duì)其進(jìn)行灌溉。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-10的方法，其中存在于包含假紫羅酮的粗產(chǎn)物中的副產(chǎn)物被移除并在水存在下通過堿的作用被轉(zhuǎn)化為丙酮。
12.根據(jù)權(quán)利要求1-11的方法，其中氫化反應(yīng)是在含氫氣體存在下在液相中在催化劑的懸浮顆粒上進(jìn)行，所述催化劑能夠相對(duì)于碳氧雙鍵而言優(yōu)先氫化碳碳雙鍵。
13.根據(jù)權(quán)利要求1-12的方法，其中使用活性組分含有鈀的催化劑進(jìn)行氫化。
14.根據(jù)權(quán)利要求1-13的方法，其中氫化反應(yīng)是在能抑制催化劑顆粒遷移的裝置中進(jìn)行。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中所用的抑制催化劑遷移的裝置是編織物、床體、開孔泡沫結(jié)構(gòu)或填料成分。
16.根據(jù)權(quán)利要求14和15的方法，其中使用這樣的抑制催化劑顆粒遷移的裝置其具有孔或槽，且它們的水力直徑為催化劑顆粒平均直徑的2-2000倍。
17.根據(jù)權(quán)利要求1-16的方法，其中使用交叉流過濾器將氫化產(chǎn)物從催化劑懸浮液中連續(xù)除去。
18.根據(jù)權(quán)利要求1-17的方法，其中在氫化反應(yīng)中使用直徑為0.0001-2mm的催化劑顆粒。
19.根據(jù)權(quán)利要求10-18的方法，其中使液相和含氫氣體以超過100m3/m2h的空塔速度通過用于抑制催化劑顆粒遷移的裝置。
20.根據(jù)權(quán)利要求1-19的方法，其中氫化反應(yīng)中的液相包含至少80重量％的六氫假紫羅酮。
21.根據(jù)權(quán)利要求1-20的方法，其中氫化反應(yīng)中的反應(yīng)壓力在1-100巴的絕對(duì)壓力范圍內(nèi)選擇。
22.根據(jù)權(quán)利要求1-21的方法，其中氫化反應(yīng)中的反應(yīng)溫度在20-120℃的范圍內(nèi)選擇。
23.根據(jù)權(quán)利要求1-22所得到的四氫香葉基丙酮在制備植醇、異植醇、生育酚和/或生育酚衍生物中的用途。
24.一種制備生育酚和/或生育酚衍生物的方法，其包括a)根據(jù)權(quán)利要求1-22中的任一項(xiàng)制備四氫香葉基丙酮，b)由此獲得的四氫香葉基丙酮與鹵化乙烯基鎂反應(yīng)以得到3，7，11-三甲基-1-十二烯-3-醇，c)由此獲得的3，7，11-三甲基-1-十二烯-3-醇與雙烯酮或乙酰乙酸乙酯反應(yīng)以得到相應(yīng)的酯，d)使由此獲得的酯通過Carroll反應(yīng)重排以得到6，10，14-三甲基-5-十五烯-2-酮，e)由此獲得的6，10，14-三甲基-5-十五烯-2-酮與氫氣反應(yīng)以得到6，10，14-三甲基-5-十五烷-2-酮，f)由此獲得的6，10，14-三甲基-5-十五烷-2-酮與鹵化乙烯基鎂反應(yīng)以得到3，7，11，15-四甲基-1-十六烯-3-醇，和g)3，7，11，15-四甲基-1-十六烯-3-醇反應(yīng)以得到生育酚，和h)在適當(dāng)時(shí)，使由此獲得的生育酚乙?；?。
25.一種制備生育酚和/或生育酚衍生物的方法，其包括a)在堿性物質(zhì)存在下進(jìn)行檸檬醛與丙酮的羥醛縮合以形成含有假紫羅酮的縮合物，b)使存在于縮合物中的假紫羅酮?dú)浠缘玫?，10-二甲基-2-十一烷酮，c)由此獲得的6，10-二甲基-2-十一烷酮與乙炔在堿性化合物存在下反應(yīng)以得到3，7，11-三甲基-1-十二炔-3-醇，d)由此獲得的3，7，11-三甲基-1-十二炔-3-醇與氫氣在含有鈀、銀和/或鉍的催化劑以及一氧化碳存在下反應(yīng)以得到3，7，11-三甲基-1-十二烯-3-醇，e)由此獲得的3，7，11-三甲基-1-十二烯-3-醇與雙烯酮或乙酰乙酸乙酯反應(yīng)以得到相應(yīng)的酯，f)使由此獲得的酯通過Carroll反應(yīng)重排以得到6，10，14-三甲基-5-十五烯-2-酮，g)由此獲得的6，10，14-三甲基-5-十五烯-2-酮與氫氣反應(yīng)以得到6，10，14-三甲基十五烷-2-酮，h)由此獲得的6，10，14-三甲基十五烷-2-酮與鹵化乙烯基鎂在堿存在下反應(yīng)以得到3，7，11，15-四甲基-1-十六炔-3-醇，i)由此獲得的3，7，11，15-四甲基-1-十六炔-3-醇與氫氣在含有鈀、銀和/或鉍的催化劑以及一氧化碳存在下反應(yīng)以得到3，7，11，15-四甲基-1-十六烯-3-醇，和j)3，7，11，15-四甲基-1-十六烯-3-醇反應(yīng)以得到生育酚和/或生育酚衍生物，和k)在適當(dāng)時(shí)，使由此獲得的生育酚乙?；?。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種通過檸檬醛與丙酮的羥醛縮合以及隨后的氫化反應(yīng)而制備四氫香葉基丙酮(四氫假紫羅酮)的方法。本發(fā)明進(jìn)一步涉及由此獲得的四氫香葉基丙酮在制備植醇、異植醇、生育酚和/或生育酚衍生物中的用途。此外，本發(fā)明涉及制備生育酚和/或生育酚衍生物的方法。
文檔編號(hào)C07C45/74GK1894190SQ200480037435
公開日2007年1月10日 申請(qǐng)日期2004年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月15日
發(fā)明者W·多布勒, N·巴爾, A·金德勒, C·米勒, A·薩爾登 申請(qǐng)人:巴斯福股份公司