DD293108A5 - PROCESS FOR THE PREPARATION OF 5-ALKYL SALICYLSAEURES AND THEIR DERIVATIVES - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur Herstellung von 5-Alkylsalicylsaeuren der allgemeinen Formel (I) (siehe Formelblatt), worin die Substituenten die in der Beschreibung angegebene Bedeutung besitzen, das insbesondere dadurch gekennzeichnet ist, dasz man die Alkylierung im Zweiphasensystem durchfuehrt, wobei als Alkylierungsmittel Olefine oder Alkylhalogenide zum Einsatz kommen. Das erfindungsgemaesze Verfahren bietet den Vorteil einer einfachen Durchfuehrung mit geringem Abproduktenanfall, gestattet die Wiederverwendung des Katalysators und liefert in guter Selektivitaet und guten chemischen Ausbeuten die entsprechende 5-Alkylsalicylsaeure oder deren Derivate. Formeln * (II){5-Alkylsalicylsaeuren; Herstellungsverfahren; Alkylierung; Zweiphasensystem; Selektivitaet; Ausbeute}The invention relates to a novel process for the preparation of 5-AlkylsalicylsÄuren of the general formula (I) (see formula sheet), wherein the substituents have the meaning given in the description, which is characterized in that one carries out the alkylation in the two-phase system, wherein Alkylating agent olefins or alkyl halides are used. The process according to the invention offers the advantage of a simple procedure with a low amount of byproducts, allows the reuse of the catalyst and gives in good selectivity and good chemical yields the corresponding 5-alkylsalicylic acid or its derivatives. Formulas * (II) {5-Alkylsalicylic acids; Production method; alkylation; Two-phase system; Selectivity; Yield}
Description
Hierzu 1 Seite FormelnFor this 1 page formulas
Die Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur Herstellung von 5-Alkylsalicylsäuren und deren Derivaten, die als Zwischenprodukte für die Herstellung von Lichtschutzstoffen, Pharmaka oder Pflanzenschutzmitteln Verwendung finden können.The invention relates to a novel process for the preparation of 5-alkylsalicylic acids and their derivatives, which can be used as intermediates for the preparation of light stabilizers, pharmaceuticals or pesticides.
Alkylsubstituierte Salicylsäuren und deren Derivate können nach verschiedenen bekannten Verfahren hergestellt werden. In der DD-PS 269619 wurde ein Verfahren zur Herstellung von 5-Alkyl- und 3,5-Dialkylsalicylsäuren und deren Derivaten vorgestellt, bei dem beide Produkte immer nebeneinander erhalten wurden. Damit besteht die Notwendigkeit der Trennung der Reaktionsprodukte, und es fällt ein Nebenprodukt an, für welches nicht immer gleichzeitig auch ein entsprechender Bedarf besteht. Auch birgt dieses Verfahren den Nachteil einer schlechten Ausnutzung der verwendeten Rohstoffe.Alkyl-substituted salicylic acids and their derivatives can be prepared by various known methods. In DD-PS 269619 a process for the preparation of 5-alkyl and 3,5-dialkylsalicylic acids and their derivatives was presented, in which both products were always obtained side by side. Thus, there is a need for the separation of the reaction products, and there is a by-product, for which not always at the same time there is a corresponding need. Also, this method has the disadvantage of poor utilization of the raw materials used.
Auch zahlreiche andere Autoren erhielten als Alkylierungsprodukte nur Gemische von Mono- und Dialkylsalicylsäuren oder deren Derivaten (SU-PS 199141) oder die Dialkylsalicylsäuren in großem Überschuß (R.I.Fedorowa et al., Khim. Technol.Topl.Also numerous other authors received as alkylation products only mixtures of mono- and dialkylsalicylic acids or their derivatives (SU-PS 199141) or the dialkylsalicylic acids in large excess (R.I. Fedorowa et al., Khim. Technol.Topl.
Masel 13 [8], 15-19 [1968]).Masel 13 [8], 15-19 [1968]).
Selektive Verfahren zur Herstellung von 5-Alkylsalicylsäuren oder Derivaten wurden beispielsweise von H. Meyer undSelective methods for the preparation of 5-alkylsalicylic acids or derivatives have been described, for example, by H. Meyer and
K. Bernhauer (M. 53/54,743 [1929]) beschrieben, wo Salicylsäure in Gegenwart von 80%iger Schwefelsäure mit Isopropanol bzw. Isobutanol alkyliert wurde und mit 50%iger Ausbeute 5-lsopropylsalicylsäure bzw. mit 80%iger Ausbeute 5-tert.-Butylsalicylsäure erhalten wurden.K. Bernhauer (M. 53 / 54,743 [1929]) described where salicylic acid was alkylated in the presence of 80% sulfuric acid with isopropanol or isobutanol and with 50% yield 5-isopropylsalicylic acid or with 80% yield 5-tert .-Butylsalicylic acid were obtained.
Mit Methyl-tert.-butylether und analogen Ethern alkylierten B. Damin et. al. Salicylsäure in konzentrierter Schwefelsäure und erhielten 5-tert.-Butylsalicylsäure.Alkylated with methyl tert-butyl ether and analogous ethers B. Damin et. al. Salicylic acid in concentrated sulfuric acid and received 5-tert-butylsalicylic acid.
Nachteil der letztgenannten selektiven Verfahren ist vor allem die Verwendung von konzentrierter Schwefelsäure als Katalysator und Reaktionsmedium, was sich bei der technischen Durchführung dieser Reaktionen durch Korrosionsbelastung und Abprodukt-Bildung besonders nachteilig erweist.Disadvantage of the last-mentioned selective process is above all the use of concentrated sulfuric acid as catalyst and reaction medium, which proves to be particularly disadvantageous in the technical implementation of these reactions by corrosion stress and formation of by-products.
Ziel der ErfindungObject of the invention
Ziel der Erfindung ist die Entwicklung eines Verfahrens, das die genannten Nachteile vermeidet, insbesondere aber auf einfachem und selektivem Weg die Herstellung reiner Produkte ermöglicht, wobei keine Korrosionsprobleme auftreten und auch eine Umweltbelastung weitgehend ausgeschlossen werden kann.The aim of the invention is the development of a method which avoids the disadvantages mentioned, but in particular enables the production of pure products on a simple and selective way, with no corrosion problems occur and an environmental impact can be largely excluded.
Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein neues Verfahren zur Herstellung von 5-Alkylsalicylsäuren und deren Derivaten durch Alkylierung der entsprechenden Salicylsäure-Verbindungen bereitzustellen. Erfindungsgemäß erfolgt diese Alkylierung mit Olefinen oder Alkylhalogeniden in Gegenwart von Polyphosphorsäure als Katalysator im Zweiphasensystem. Dabei gelingt überraschenderweise eine selektive Monoalkylierung mit einer Selektivität von über 90% und in guter chemischer Ausbeute bereits unter milden Reaktionsbedingungen. Das Produkt ist nach der rasch verlaufenden Phasentrennung leicht aus der organischen Phase zu isolieren.The invention has for its object to provide a novel process for the preparation of 5-alkylsalicylic acids and their derivatives by alkylation of the corresponding salicylic acid compounds. According to the invention, this alkylation is carried out with olefins or alkyl halides in the presence of polyphosphoric acid as a catalyst in the two-phase system. Surprisingly, a selective monoalkylation succeeds with a selectivity of over 90% and in good chemical yield even under mild reaction conditions. The product is easily isolated from the organic phase after rapid phase separation.
Die erfindungsgemäß hergestellten Verbindungen besitzen die allgemeine Formel (I) (siehe Formelblatt), in der R ein Wasserstoffatom oder eine Alkylgruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen bedeutet, R1 eine verzweigte Alkylgruppe mit 3 bis 14 Kohlenstoffatomen oder eine gegebenenfalls substituierte Aralkylgruppe darstellt und R2 ein Wasserstoff atom oder eine Alkylgruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen ist.The compounds according to the invention have the general formula (I) (see formula sheet) in which R is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, R 1 is a branched alkyl group having 3 to 14 carbon atoms or an optionally substituted aralkyl group and R 2 is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms.
Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man Salicylsäure oder ein Derivat dieser Säure der allgemeinen Formel (II) (siehe Formelblatt), in der R und R2 die obengenannte Bedeutung besitzen, im Zweiphasensystem mit Polyphosphorsäure als Katalysator alkyliert. Als Alkylierungsmittel werden dabei verzweigte Olefine oder Alkylhalogenide bzw. arylsubstituierte Olefine, deren Aryl-Teil wiederum substituiert sein kann, verwendet. Beispiele für häufig verwendete Alkylierungsmittel sind Isobuten, Isoamylen und Styren sowie tert.-Butylchlorid.The process is characterized in that salicylic acid or a derivative of this acid of the general formula (II) (see formula sheet) in which R and R 2 have the abovementioned meaning, alkylated in the two-phase system with polyphosphoric acid as a catalyst. As alkylating agent thereby branched olefins or alkyl halides or aryl-substituted olefins whose aryl part may in turn be substituted used. Examples of commonly used alkylating agents are isobutene, isoamylene and styrene and tert-butyl chloride.
Die als Katalysator verwendete Polyphosphorsäure ist einfach aus H3PO4 (85%ig) durch Wasserentzug herzustellen und somit kostengünstig. Außerdem ist sie mit der Reaktionsmischung kaum mischbar, wodurch sich der Vorteil einer leichten Abtrennung ergibt. Selbst die Möglichkeit einer kontinuierlichen Verfahrensgestaltung ist gegeben, weil der Katalysator mehrfach eingesetzt werden kann.The polyphosphoric acid used as catalyst is easy to prepare from H 3 PO 4 (85% pure) by dehydration and thus cost. In addition, it is hardly miscible with the reaction mixture, resulting in the advantage of easy separation. Even the possibility of a continuous process design is given because the catalyst can be used multiple times.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann sowohl ohne als auch mit einem inerten Lösungsmittel durchgeführt werden.The process according to the invention can be carried out both without and with an inert solvent.
Beispielsweise haben sich folgende Lösungsmittel für die Reaktion als geeignet erwiesen: Halogenaromaten, Nitrobenzen, Benzoesäureester und bestimmte Halogenkohlenwasserstoffe.For example, the following solvents have been found to be suitable for the reaction: haloaromatics, nitrobenzene, benzoic acid esters and certain halogenated hydrocarbons.
Die Reaktion erfolgt zwischen 20 und 200°C, vorzugsweise zwischen 50 und 150cC.The reaction takes place between 20 and 200.degree. C., preferably between 50 and 150.degree. C.
Die verwendeten Olefine und Alkylhalogenide können der Mischung gasförmig oder flüssig als reine Stoffe oder auch im Gemisch mit inerten Gasen oder Flüssigkeiten zugesetzt werden. Von großer Bedeutung ist die intensive Phasenvermischung während der Reaktion.The olefins and alkyl halides used can be added to the mixture in gaseous or liquid form as pure substances or also mixed with inert gases or liquids. Of great importance is the intensive phase mixing during the reaction.
Im diskontinuierlichen Betrieb werden der Reaktionslösung 10 bis 200 Masseanteile in % Polyphosphorsäure als Katalysator zugegeben (bezogen auf die Masse des eingesetzten Salicylsäurederivates). Der Katalysator ist mehrfach einsetzbar und kann bei Bedarf regeneriert werden.In batch operation, the reaction solution 10 to 200 parts by weight in% polyphosphoric acid are added as a catalyst (based on the mass of Salicylsäurederivates used). The catalyst can be used multiple times and can be regenerated if necessary.
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten 5-Alkylsalicylsäuren oder deren Derivate lassen sich nach den üblichen Methoden in andere Verbindungen überführen.The 5-alkylsalicylic acids or derivatives thereof prepared by the process according to the invention can be converted into other compounds by conventional methods.
Ausführungsbeispieleembodiments
200g Salicylsäuremethylester werden bei einer Temperatur von 1200C 3 Stunden lang mittels Einleiten von 5Ol Isobuten in Anwesenheit von 40g Polyphosphorsäure unter starkem Rühren alkyliert. Nach der Phasentrennung wird die organische Phase im Vakuum fraktioniert. Man erhält 300g ö-tert.-Butylsalicylsäure-methylester neben 5% Ausgangsverbindung. Außerdem entstehen als Nebenprodukt 30g Isobuten-Oligomere, während man S.ö-Di-tert.-butylsalicylsäuremethylester nur in Spuren im Destillationsrückstand findet.200 g of salicylic acid methyl ester are alkylated at a temperature of 120 0 C for 3 hours by introducing 5Ol isobutene in the presence of 40 g of polyphosphoric acid with vigorous stirring. After phase separation, the organic phase is fractionated in vacuo. This gives 300 g of ethyl tert-butylsalicylate in addition to 5% starting compound. In addition, 30 g of isobutene oligomers are formed as by-product, while S.ö-di-tert-butylsalicylic acid methyl ester is found only in traces in the distillation residue.
Man arbeitet unter den Bedingungen von Beispiel 1, jedoch mit dem Unterschied, daß die als Katalysator eingesetzte Polyphosphorsäure ohne Reinigung wieder verwendet wird. Die Ergebnisse sind identisch mit denen von Beispiel 1.The reaction is carried out under the conditions of Example 1, but with the difference that the polyphosphoric acid used as catalyst is reused without purification. The results are identical to those of Example 1.
Man arbeitet unter den Bedingungen von Beispiel 1, jedoch mit dem Unterschied, daß als Alkylierungsmittel Styren in einer Menge von 230g innerhalb von 2 Stunden zugesetzt wird. Nach 3 Stunden Reaktionsdauer besitzt das Gemisch folgende Zusammensetzung: 89 %5-(1-Phenylethyl)-salicylsäure-methylester, 4% Ausgangsverbindung, 5% Styren-Oligomere und 0,7% S^-Di-fi-phenylethyll-salicylsäuremethylester.The reaction is carried out under the conditions of Example 1, but with the difference that styrene is added as the alkylating agent in an amount of 230 g within 2 hours. After a reaction time of 3 hours, the mixture has the following composition: 89% of methyl 5- (1-phenylethyl) salicylate, 4% of starting compound, 5% of styrene oligomers and 0.7% of S, -di-fi-phenylethyl-salicylic acid methyl ester.
Man arbeitet unter den Bedingungen von Beispiel 1, jedoch mit dem Unterschied, daß als Alkylierungsmittel tert.-Butylchlorid in einer Menge von 220g und 80 g Polyphosphorsäure als Katalysator bei einer Temperatur von 600C zugesetzt werden. Nach einer Reaktionsdauer von 6 Stunden ist die Zusammensetzung des Reaktionsgemisches identisch mit der von Beispiel 1.It works under the conditions of Example 1, but with the difference that as the alkylating agent tert-butyl chloride in an amount of 220g and 80 g of polyphosphoric acid are added as a catalyst at a temperature of 60 0 C. After a reaction time of 6 hours, the composition of the reaction mixture is identical to that of Example 1.
Man arbeitet unter den Bedingungen von Beispiel 1, jedoch mit dem Unterschied, daß als Ausgangsverbindung 230 g o-Methoxybenzoesäuremethylester verwendet werden. Nach 5 Stunden Reaktionsdauer weist die organische Phase die folgende Zusammensetzung auf: 89% B-tert.-Butyl^-methoxybenzoesäuremethylester, 4% Ausgangsverbindung und 7% Isobuten-Oligomere.The reaction is carried out under the conditions of Example 1, except that 230 g of methyl o-methoxybenzoate are used as the starting compound. After 5 hours of reaction, the organic phase has the following composition: 89% B-tert-butyl-3-methoxybenzoic acid methyl ester, 4% starting compound and 7% isobutene oligomers.
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