在γ,δ-不饱和酮的形成中作为催化剂的有机叔铵盐或季铵盐的制作方法

在
γ
,
δ-不饱和酮的形成中作为催化剂的有机叔铵盐或季铵盐
技术领域
1.本发明涉及γ,δ-不饱和酮的制造。


背景技术：

2.式(i)的γ,δ-不饱和酮是一类重要的工业化学品，并且是在维生素和芳香(aroma)成分的合成中特别重要的核心产品。其中一种可能的合成路线使用乙烯基叔甲醇(tertiary vinyl carbinols)作为起始产品。
3.g.saucy等人在helv.chim.acta 1967,50,2091-2095和helv.chim.acta 1967,50,2095-2100中公开了磷酸或硫酸或对甲苯磺酸可以用作乙烯基叔甲醇与异丙烯基醚之间反应的催化剂。
4.c.wang等人在green chemistry 2009,11,6,843-847中公开了炔丙基叔醇和不饱和醚在铵离子液体存在下的saucy-marbet反应。该反应产生丙二烯酮，其不是γ-,δ-不饱和酮。
5.然而，使用强酸是不利的，因为这些化学品在处理过程中是危险的，需要使用特殊的保护方法，并且要求在制造过程中使用的设备采用特定的耐腐蚀材料。
6.de 196 49 564公开了多种有机磷化合物作为催化剂。
7.wo 2010/046199 a2公开了无机铵(nh
4+
)盐作为潜在的催化剂。然而，无机铵盐通常具有不利的溶解度，并且已研究表明：无机铵盐的产率和选择性较低，特别是当使用浓度小于1mol-％时。


技术实现要素：

8.因此，本发明要解决的问题是提供一种在不存在强酸和腐蚀性条件下使用具有合适溶解度的催化剂的具有高收率和选择性的方法。
9.令人惊奇的是，已发现根据权利要求1的方法和根据权利要求17的反应混合物能够解决该问题。已经发现有机叔铵盐和季铵盐特别适合作为所述反应的催化剂。已经发现，特别适合的有机叔铵盐和季铵盐催化剂是这样的催化剂，它的阴离子包含与至少一个氧原子结合的磷原子。
10.本发明的其他方面是其他独立权利要求的主题。特别优选的实施方式是从属权利要求的主题。
具体实施方式
11.在第一方面，本发明涉及一种制造式(i)的γ,δ-不饱和酮的方法，所述方法通过在作为催化剂的有机叔铵盐或季铵盐存在下式(ii)的化合物与式(iiia)或(iiib)的化合物的反应，
[0012][0013]
其中
[0014]
r1表示甲基或乙基；
[0015]
r2表示具有1至46个c原子的饱和或不饱和直链或支链或环状烃基；
[0016]
r3表示甲基或乙基；
[0017]
r4表示h或甲基或乙基；
[0018]
r5表示直链或支链c
1-10-烷基，特别是甲基或乙基；
[0019]r5'
和r
5”表示
[0020]
直链或支链c
1-10-烷基，特别是甲基或乙基；
[0021]
或者，r
5'
和r
5”一起形成直链或支链c
1-10-亚烷基，特别是亚乙基或亚丙基；
[0022]
并且
[0023]
其中波浪线表示碳-碳键并且当其与碳-碳双键连接时处于z构型或e构型。
[0024]
为了清楚起见，本文件中使用的一些术语定义如下：
[0025]
在本文件中，“c
x-y-烷基”是包含x至y个碳原子的烷基，即例如c
1-3-烷基是包含1至3个碳原子的烷基。烷基可以是直链或支链的。例如-ch(ch3)-ch
2-ch3被视为c
4-烷基。
[0026]
在用于符号或基团的相同标记存在于多个式中的情况下，在本文中，在一个特定式的上下文中对所述基团或符号做出的定义也适用于包含相同所述标记的其他式。
[0027]
本文中的术语“彼此独立”是指，在取代基、部分或基团的上下文中，相同指定的取代基、部分或基团可以在同一分子中以不同含义同时出现。
[0028]
本文中术语“有机叔铵盐或季铵盐”中的术语“有机”涉及铵阳离子。因此，本文中的“有机叔铵盐或季铵盐”是指包含有机叔铵或季铵实体的任何盐。与此相反，任何包含nh
4+
的铵盐被视为无机铵盐。因此，例如四丁基氯化铵或三乙基溴化铵或四丁基乙酸铵被认为是有机叔铵盐或季铵盐，而例如硫酸铵((nh4)2so4)或醋酸铵(ch3coonh4)不被视为有机叔铵盐或季铵盐。
[0029]
在本文件中，式中的任何虚线表示取代基与分子的其余部分键合的键。
[0030]
在本文件中，任何波浪线彼此独立地表示碳-碳键，其与碳-碳双键连接时处于z构型或e构型。
[0031]
式(ii)的化合物在有机叔铵盐或季铵盐催化剂(＝“cat”)存在下要么与式(iiia)的化合物反应，要么与式(iiib)的化合物反应。
[0032][0033]
式(ii)的化合物
[0034]
式(ii)的化合物是本领域技术人员已知的物质。
[0035]
r1表示甲基或乙基，优选地甲基。
[0036]
r2表示具有1至46个c原子的饱和或不饱和直链或支链或环状烃基，优选地甲基。
[0037]
在一个优选的实施方式中，r2表示选自式(r2-i)、(r2-ii)、(r2-iii)和(r2-iv)的基团
[0038][0039]
虚线表示式(r2-i)、(r2-ii)、(r2-iii)或(r2-iv)的取代基与式(i)或式(ii)的化合物的其余部分键合的键。任何具有虚线的双键彼此独立地表示碳-碳单键或碳-碳双键。任何波浪线彼此独立地表示碳-碳键，其与碳-碳双键连接时处于z构型或e构型。
[0040]
在上式中，n表示1、2、3或4，特别是1或2。
[0041]
在一个优选的实施方式中，r2表示式(r2-i)的基团或式(r2-ii)的基团。
[0042]
在另一优选的实施方式中，r2表示式(r2-iii)的基团或式(r2-iv)的基团。
[0043]
特别优选的是，式(ii)的化合物选自2-甲基-3-丁烯-2-醇(“mbe”)、3-甲基-4-戊
烯-3-醇(“ebe”)、3,7-二甲基-1,6-辛二烯-3-醇(＝芳樟醇，“ll”)、3,7-二甲基-1-辛烯-3-醇(“dmoe”)和3,7,11-三甲基-1,6-十二碳二烯-3-醇(橙花叔醇，“nl”)，特别是(6e)-3,7,11-三甲基-1,6-十二碳二烯-3-醇(＝e-橙花叔醇，“e-nl”)。
[0044]
甚至更优选的是，式(ii)的化合物是2-甲基-3-丁烯-2-醇(“mbe”)或3,7-二甲基-1,6-辛二烯-3-醇(＝芳樟醇，“ll”)。
[0045]
式(iiia)的化合物
[0046]
式(iiia)的化合物是本领域技术人员已知的物质。
[0047]
在式(iiia)中，r3表示甲基或乙基，且r4表示h或甲基或乙基，且r5表示直链或支链c
1-10-烷基，特别是甲基或乙基。
[0048]
优选地，基团r3表示甲基。
[0049]
优选地，基团r4表示h。
[0050]
优选地，基团r5表示甲基。
[0051]
式(iiia)的化合物最优选是异丙烯基甲基醚(“ipm”)或异丙烯基乙基醚(“ipe”)，特别是异丙烯基甲基醚(“ipm”)。
[0052]
由于式(iiia)化合物的合成，通常还使用式(iiia)的化合物的混合物来与式(ii)化合物反应。例如，对于丁烯基甲基醚，通常使用由甲醇和甲基乙基甲酮制备的2-甲氧基丁-1-烯和(e)-2-甲氧基丁-2-烯和(z)-2-甲氧基丁-2-烯的混合物。
[0053]
式(iiib)的化合物
[0054]
式(iiib)的化合物是本领域技术人员已知的物质。
[0055]
在式(iiib)中，r3表示甲基或乙基，且r4表示h或甲基或乙基。
[0056]r5'
和r
5”表示在一个实施方式中各自为直链或支链c
1-10-烷基，特别是甲基或乙基。在另一个实施方式中，r
5'
和r
5”一起形成直链或支链c
1-10-亚烷基，特别是亚乙基或亚丙基；
[0057]
优选地，基团r3表示甲基。
[0058]
优选地，基团r4表示h。
[0059]
在一个优选的实施方式中，r
5'
＝r
5'’，特别是r
5'
＝r
5”＝甲基或乙基，更优选地r
5'
＝r
5”＝ch3。
[0060]
在另一优选的实施方式中，r
5'
和r
5”一起形成亚乙基(ch2ch2)或亚丙基(ch2ch2ch2或ch(ch3)ch2)。
[0061]
式(iiib)的化合物最优选地为2,2-二甲氧基丙烷或2,2-二乙氧基丙烷或2,2-二甲基-1,3-二氧戊环或2,2,4-三甲基-1,3-二氧戊环或2,2-二甲基-1,3-二恶烷。
[0062]
式(iiib)的化合物最优选地为2,2-二甲氧基丙烷或2,2-二乙氧基丙烷，特别是2,2-二甲氧基丙烷。
[0063]
式(iiia)的化合物的使用优于式(iiib)的化合物。
[0064]
作为催化剂的有机叔铵盐或季铵盐
[0065]
式(ii)的化合物与式(iiia)或(iiib)的化合物的反应在作为催化剂的有机叔铵盐或季铵盐存在下进行。
[0066]
在一个优选的实施方式中，催化剂是有机叔铵盐并且具有式(iv)的阳离子
[0067][0068]
其中r
20
、r
21
和r
22
彼此独立地表示直链或支链c
1-18-烷基或环烷基。
[0069]
优选的是，r
20
、r
21
和/或r
22
表示直链c
1-18-烷基。
[0070]
更优选的是，r
20
、r
21
和/或r
22
表示甲基或乙基。
[0071]
进一步优选的是，r
20
＝r
21
＝r
22
。
[0072]
特别优选的是，r
20
＝r
21
＝r
22
＝甲基或乙基。
[0073]
在其他优选实施方式之一中，催化剂是有机叔铵盐并且具有式(v)的阳离子
[0074][0075]
其中r
30
、r
31
、r
32
、r
33
和r
34
彼此独立地表示h或直链或支链c
1-12-烷基或c
5-12-环烷基。
[0076]
优选的是，r
30
＝r
31
＝r
32
＝r
33
，优选地r
30
＝r
31
＝r
32
＝r
33
＝h。
[0077]
进一步优选的是，r
30
、r
31
、r
32
、r
33
和r
34
基团中的一个是甲基。
[0078]
还优选的是，r
34
表示甲基或h，优选地h。
[0079]
最优选的作为式(v)的叔铵化合物是吡啶鎓或α-皮考啉鎓或β-皮考啉鎓或γ-皮考啉鎓，优选地吡啶鎓。
[0080]
在其他优选实施方式之一中，催化剂是有机季铵盐并且具有式(vi)的阳离子
[0081][0082]
其中r
20
、r
21
、r
22
和r
23
彼此独立地表示直链或支链c
1-18-烷基或环烷基。
[0083]
优选的是，r
20
、r
21
、r
22
和/或r
23
表示直链c
1-18-烷基。
[0084]
更优选的是，r
20
、r
21
和/或r
22
表示甲基或乙基。
[0085]
进一步优选的是，r
20
＝r
21
＝r
22
＝r
23
。
[0086]
特别优选的是，r
20
＝r
21
＝r
22
＝r
23
＝乙基或丁基，优选地丁基。
[0087]
有机叔铵盐或季铵盐可以容易地由它们各自的叔胺分别通过质子化或通过烷基化而形成。
[0088]
已经发现，当有机叔铵盐或季铵盐的阴离子包含与至少一个氧原子键合的磷原子
(优选地，选自po
43-、hpo
42-、h2po
4-、p2o
73-、hp2o
72-和h3p2o
7-)时，催化剂有机叔铵盐或季铵盐显示出在所期望的式(i)的产物方面特别高的产率和选择性。
[0089]
已发现，当式(ii)的化合物与式(iiia)或(iiib)的化合物的摩尔比例在1:15至1:1的范围内时，反应是优选地进行的。
[0090]
在使用式(iiia)的化合物的情况下，所述比例更优选地在1:5至1:2的范围内，更优选地在1:3.5至1:2的范围内，最优选地在1:3至1:2的范围内，特别是在1:2.5至1:2的范围内。
[0091]
在使用式(iiib)的化合物的情况下，所述比例更优选地在1:10至1:2的范围内，更优选地在1:8至1:3的范围内，最优选地在1:8至1:5的范围内。
[0092]
此外，优选的是，基于式(ii)的化合物的量，有机叔铵盐或季铵盐的量在0.01-0.3mol％的范围内，优选地在0.02-0.1mol％的范围内，更优选地在0.02-0.07mol％的范围内。
[0093]
令人惊讶地发现，即使当有机叔铵盐或季铵盐催化剂的用量低于1mol％、特别是低于0.7mol％时，仍可以使用1:3至1:2、特别是1:2.5至1:2的式(ii)的化合物与式(iiia)或(iiib)的化合物的比率，而不会显著降低式(i)的化合物的选择性和/或产率。
[0094]
该反应优选地在100至170℃的温度下进行，更优选地在110至160℃的温度下进行，最优选地在120至150℃的温度下进行。
[0095]
该反应优选地在5巴至15巴的压强下进行，更优选地在8巴至12巴的压强下进行。
[0096]
该反应可以在没有溶剂的情况下或在有机溶剂的存在下进行。优选地，该反应在没有溶剂的情况下进行。
[0097]
即使反应在不存在有机溶剂的情况下进行，起始材料(式(ii)的化合物和(iiia)或(iiib)的化合物以及所述有机叔铵盐或季铵盐)仍然可以提供于有机溶剂中。因此，基于反应混合物的总重量，可以存在高达10重量％的有机溶剂的量，优选地高达5重量％的有机溶剂的量，更优选地高达3重量％的有机溶剂的量。
[0098]
如果反应在有机溶剂中进行，则优选的是极性非质子有机溶剂，例如脂族酮，例如丙酮。
[0099]
已发现上述反应以高转化率、产率和选择性提供式(i)的化合物。
[0100]
已经发现，优选地可以产生如下式(i)的化合物，所述式(i)化合物特别地选自6-甲基-5-庚烯-2-酮、6-甲基-5-辛烯-2-酮、6,10-二甲基-5,9-十一碳二烯-2-酮、6,10-二甲基-5-十一碳烯-2-酮、6,10,14-三甲基十五碳-5,9-二烯-2-酮、6,10,14-三甲基十五碳-5,13-二烯-2-酮和6,10,14-三甲基-5,9,13-十五碳-三烯-2-酮，优选地6-甲基-5-庚烯-2-酮或6,10-二甲基-5,9-十一碳二烯-2-酮。
[0101]
含有或不含有机溶剂的反应混合物本身也是本发明的一个目的。
[0102]
因此，本发明在另一方面涉及一种反应混合物，所述反应混合物包含式(ii)的化合物，
[0103]
[0104]
式(iiia)或(iiib)的化合物，
[0105][0106]
以及催化剂，所述催化剂为有机叔铵盐或季铵盐。
[0107]
式(ii)的化合物和式(iiia)或(iiib)的化合物以及有机叔铵盐或季铵盐催化剂已经在上面进行了广泛讨论。
[0108]
实施例
[0109]
本发明通过以下非限制性实验进一步说明。
[0110]
实验系列1
[0111]
将2-甲基-3-丁烯-2-醇(“mbe”)与2.1当量的异丙烯基甲基醚(“ipm”)在相应的催化剂的存在下混合，并在反应时间内在150℃的温度下搅拌，如表1中给出。以表1所示的产率和选择性获得了相应的产物，即6-甲基-5-庚烯-2-酮(见图1)。
[0112][0113]
表1.在150℃和8.5巴的压强下，使用铵盐，从2-甲基-3-丁烯-2-醇和异丙烯基甲基醚(2.1当量)形成6-甲基-5-庚烯-2-酮
[0114]1(et3nh)＝三乙铵；(pyh)＝吡啶鎓；(bu4n)＝＝四丁基铵
[0115]2叔＝叔铵盐；季＝季铵盐
[0116]3相对于2-甲基-3-丁烯-2-醇的催化剂的量
[0117]
实验系列2
[0118]
将3,7-二甲基辛-1,6-二烯-3-醇(“ll”)与表2中给出的当量数的异丙烯基甲基醚(“ipm”)在表2中给出的量的相应催化剂存在下混合，并在150℃的温度下搅拌16小时。以表2所示的产率和选择性获得了相应的产物，即6,10-二甲基十一碳-5,9-二烯-2-酮，(见图2)。
[0119][0120]
表2.在150℃和8.5巴的压强下，在16小时的反应时间内，使用铵盐，由3,7-二甲基-1,6-辛二烯-3-醇和异丙烯基甲基醚(ipm)形成6,10-二甲基-5,9-十一碳二烯-2-酮。
[0121]1(pyh)＝吡啶鎓；(et3nh)＝三乙铵
[0122]2叔＝叔铵盐；季＝季铵盐；无机＝无机铵盐
[0123]3相对于3,7-二甲基-1,6-辛二烯-3-醇的ipm的量
[0124]4相对于3,7-二甲基-1,6-辛二烯-3-醇的催化剂的量。

技术特征：
1.一种制造式(i)的γ,δ-不饱和酮的方法，所述方法通过在作为催化剂的有机叔铵盐或季铵盐存在下式(ii)的化合物与式(iiia)或(iiib)的化合物的反应，其中r1表示甲基或乙基；r2表示具有1至46个c原子的饱和或不饱和直链或支链或环状烃基；r3表示甲基或乙基；r4表示h或甲基或乙基；r5表示直链或支链c
1-10-烷基，特别是甲基或乙基；r5'和r
5”表示直链或支链c
1-10-烷基，特别是甲基或乙基；或者，r5'和r
5”一起形成直链或支链c
1-10-亚烷基，特别是亚乙基或亚丙基；并且其中波浪线表示碳-碳键并且当其与碳-碳双键连接时处于z构型或e构型。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述催化剂是有机叔铵盐并且具有式(iv)的阳离子其中r
20
、r
21
和r
22
彼此独立地表示直链或支链c
1-18-烷基或环烷基。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，r
20
＝r
21
＝r
22
。4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，r
20
＝r
21
＝r
22
＝甲基或乙基。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述催化剂是有机叔铵盐并且具有式(v)的阳离子
其中r
30
、r
31
、r
32
、r
33
和r
34
彼此独立地表示h或直链或支链c
1-12-烷基或c
5-12-环烷基。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，r
30
＝r
31
＝r
32
＝r
33
，优选地r
30
＝r
31
＝r
32
＝r
33
＝h。7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，r
34
表示甲基或h，优选地h。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述催化剂是有机季铵盐并且具有式(vi)的阳离子其中r
20
、r
21
、r
22
和r
23
彼此独立地表示直链或支链c
1-18-烷基或环烷基。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，r
20
＝r
21
＝r
22
＝r
23
。10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，r
20
＝r
21
＝r
22
＝r
23
＝乙基或丁基，优选地丁基。11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述有机叔铵盐或季铵盐的阴离子包含与至少一个氧原子键合的磷原子，优选地选自po
43-、hpo
42-、h2po
4-、p2o
73-、hp2o
72-和h3p2o
7-。12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，r1表示甲基。13.根据前述权利要求中任一项或多项所述的方法，其特征在于，所述式(ii)的化合物与所述式(iiia)或(iiib)的化合物的摩尔比例在1:15至1:1的范围内，并且在使用式(iiia)的化合物的情况下所述比例更优选地在1:5至1:2的范围内，更优选地在1:3.5至1:2的范围内，最优选地在1:3至1:2的范围内，特别是在1:2.5至1:2的范围内；或者在使用式(iiia)化合物的情况下所述比例更优选地在1:10至1:2的范围内，更优选地在1:8至1:3的范围内，最优选地在1:8至1:5的范围内。14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中基于所述式(ii)的化合物的量，所述有机叔铵盐或季铵盐的量在0.01-0.3mol％的范围内，优选地在0.02-0.1mol％的范围内，更优选地在0.02-0.07mol％的范围内。15.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，r2选自式(r2-i)、(r2-ii)、
(r2-iii)和(r2-iv)，iv)，其中虚线表示式(r2-i)、(r2-ii)、(r2-iii)或(r2-iv)的取代基与式(i)或式(ii)的化合物的其余部分键合的键；并且其中任何具有虚线的双键彼此独立地表示碳-碳单键或碳-碳双键；并且其中任何波浪线彼此独立地表示碳-碳键，当其与碳-碳双键连接时处于z构型或e构型；并且其中n表示1、2、3或4，特别是1或2。16.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中通式(i)的化合物选自6-甲基-5-庚烯-2-酮、6-甲基-5-辛烯-2-酮、6,10-二甲基-5,9-十一碳二烯-2-酮、6,10-二甲基-5-十一碳烯-2-酮、6,10,14-三甲基十五碳-5,9-二烯-2-酮、6,10,14-三甲基十五碳-5,13-二烯-2-酮和6,10,14-三甲基-5,9,13-十五碳-三烯-2-酮，优选地6-甲基-5-庚烯-2-酮或6,10-二甲基-5,9-十一碳二烯-2-酮。17.一种反应混合物，其包含式(ii)的化合物，式(iiia)或(iiib)的化合物以及催化剂，所述催化剂为有机叔铵盐或季铵盐，其中r1表示甲基或乙基；r2表示具有1至46个c原子的饱和或不饱和直链或支链或环状烃基；
r3表示甲基或乙基；r4表示h或甲基或乙基；r5表示直链或支链c
1-10-烷基，特别是甲基或乙基；r5'和r
5”表示直链或支链c
1-10-烷基，特别是甲基或乙基；或者，r5'和r
5”一起形成直链或支链c
1-10-亚烷基，特别是亚乙基或亚丙基。

技术总结
本发明涉及使用有机叔铵盐或季铵盐作为催化剂，由乙烯基叔甲醇和乙烯基醚或缩酮制造γ,δ-不饱和酮。不饱和酮。


技术研发人员：法布里斯
受保护的技术使用者：帝斯曼知识产权资产管理有限公司
技术研发日：2022.02.07
技术公布日：2023/10/5