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1、(10)授权公告号 CN 101641317 B (45)授权公告日 2014.05.28 CN 101641317 B (21)申请号 200880009325.9 (22)申请日 2008.03.19 07005895.3 2007.03.22 EP C07C 45/74(2006.01) C07C 49/203(2006.01) (73)专利权人 帝斯曼知识产权资产管理有限公 司 地址 荷兰海尔伦 (72)发明人 维尔纳邦拉蒂 简斯彻特兹 (74)专利代理机构 北京东方亿思知识产权代理 有限责任公司 11258 代理人 肖善强 南霆 CN 1429194 A,2003.07.09, 说明。
2、书实施例 1,2,4. JP 平 3-80941 A,1991.04.05, 摘要 . Mamoru Ai.Formation of acrylaldehyde by vapor-phase aldol condensation I. Basic oxide catalysts.Bull.Chem.Soc.JPN .1991, 第 64 卷 ( 第 4 期 ),1342-1345. (54) 发明名称 醇醛缩合反应 (57) 摘要 本发明涉及生产酮的新颖工艺， 更具体地涉 及使用硅石上的 Ca/Na 作为固体基质负载型催化 剂来生产不饱和酮的工艺。该工艺导致产率和对 目标产物更大的选择性， 同。
3、时允许催化剂的循环 再利用。 (30)优先权数据 (85)PCT国际申请进入国家阶段日 2009.09.22 (86)PCT国际申请的申请数据 PCT/EP2008/002178 2008.03.19 (87)PCT国际申请的公布数据 WO2008/113563 EN 2008.09.25 (51)Int.Cl. (56)对比文件 审查员 李佳博 权利要求书 2 页 说明书 6 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利 权利要求书2页 说明书6页 (10)授权公告号 CN 101641317 B CN 101641317 B 1/2 页 2 1. 一种生产 ， - 不饱和酮的。
4、工艺， 所述工艺包括在存在硅石上的 Ca 和 Na 作为醇 醛反应催化剂时， 在 20到 100的范围内的温度下， 使式 (1) 的醛与式 (2) 的酮反应的步骤， 其中 R1到R3彼此独立地代表饱和或不饱和的、 线性或分支的、 具有1到20个C原子的烃残 基或具有 4 到 12 个 C 原子的环烷基， 所述烃残基或环烷基可选地被取代。 2. 根据权利要求 1 的工艺， 其中所述硅石上的 Ca 和 Na 醇醛反应催化剂以催化剂的总 重为基础具有 15 到 35 重量 Ca 和 20 到 35 重量 Na 的金属负载量。 3. 根据权利要求 1 到 2 中任一项的工艺， 其中所述催化剂的量以醛为。
5、基础为 10-20 重 量。 4. 根据权利要求 1 到 2 中任一项的工艺， 其中所述醛与酮的摩尔比在 1 ： 0.5 到 1 ： 50 的范围内。 5. 根据权利要求 1 的工艺， 其中所述烃残基或环烷基被一个或多个甲氧基取代。 6.硅石上的Ca和Na作为负载型催化剂在用于在20到100的范围内的温度下制备 ， - 不饱和酮的醇醛缩合反应中的用途。 7. 根据权利要求 6 的用途， 其中所述硅石上的 Ca 和 Na 催化剂以催化剂的总重为基础 具有 15 到 35 重量 Ca 和 20 到 35 重量 Na 的金属负载量。 8.根据权利要求6或7的用途， 其中所述,-不饱和酮是假紫罗兰酮或。
6、8,12-二甲 基 -5,7,11- 十三碳三烯 -4- 酮。 9. 根据权利要求 6 或 7 的用途， 其中所述催化剂是表面积 500m2 g 的硅石上的 Ca 和 Na。 10. 根据权利要求 6 或 7 的用途， 其中所述催化剂是表面积 200m2 g 的硅石上的 Ca 和 Na。 11. 一种用于生产式 (3) 的 ， - 不饱和酮的工艺， 所述工艺包括在存在硅石上的 Ca 和 Na 作为醇醛反应催化 剂时， 在 20到 100的范围内的温度下， 使式 (4) 权 利 要 求 书 CN 101641317 B 2 2/2 页 3 的甲基酮与式 (5) 的醛反应的步骤， 其中 R4 代表。
7、饱和或不饱和的、 线性或分支的、 具有 1 到 20 个 C 原子的烃残基， n 代表从 0 到 2 的数字， 虚线彼此独立地表示饱和键或双键。 12. 根据权利要求 11 的工艺， 其中 R4 是线性的、 饱和的、 具有 1 到 5 个 C 原子的烃残 基。 13. 根据权利要求 11 或 12 的工艺， 其中 n 代表从 1 到 2 的数字。 14. 根据权利要求 11 或 12 的工艺， 其中式 (5) 的所述醛是柠檬醛。 15.根据权利要求11或12的工艺， 其中所述硅石上的Ca和Na醇醛反应催化剂以催化 剂的总重为基础具有 15 到 35 重量 Ca 和 20 到 35 重量 Na 。
8、的金属负载量。 16. 根据权利要求 11 或 12 的工艺， 其中所述催化剂的量以醛为基础为 10-20 重量。 17. 根据权利要求 11 或 12 的工艺， 其中所述醛与酮的摩尔比在 1 ： 0.5 到 1 ： 50 的范围 内。 权 利 要 求 书 CN 101641317 B 3 1/6 页 4 醇醛缩合反应 0001 本发明涉及生产酮的新颖工艺， 更具体地涉及使用硅石上的 Ca/Na 作为固体基质 负载型催化剂来生产不饱和酮的工艺。所述工艺导致产率和对目标产物更大的选择性， 同 时允许催化剂的循环再利用。 0002 醇醛缩合反应在合成许多商业重要产物时所需的中间产物的生产中是重要的。
9、。 添 加酮和 / 或醛获得醇醛 (- 羟基酮 ) 是公知的反应。将得到的醇醛脱水获得 ， - 不饱 和酮也是已知的。随后可进行不饱和酮的催化氢化， 获得相应的饱和的高级酮。然而， 本领 域技术人员已知起始材料、 中间产物 - 羟基酮以及 ， - 不饱和酮是相当有活性的， 并 且易于同起始酮和醛、 以及它们自身和其他酮和醛副产物进行进一步的连续的、 非选择性 的缩合、 环化和 Michael- 型加成反应。 0003 本领域已公开了进行醇醛缩合反应的许多方法。这些方法包括例如均相的、 碱催 化的醇醛反应， 例如在 WO 2004041764 或 CN 1202065 中所公开的。然而， 被均相。
10、催化的醇 醛反应具有显示高盐含量的缺点， 这常常导致不想要的终产物污染。被非均相催化的反应 也作为催化醇醛反应的通用方法被公开。非均相催化在化学工业中极其重要， 归因于其作 为催化剂能够通过过滤去除的 “简单性” 。 0004 本领域已描述了催化醇醛缩合反应的多种非均相催化剂， 例如掺入碱的固体催化 剂 (S.Lippert， W.Baumann， K.Thomke， J.Mol.Catal.1991， 69(2)， 199-214 ； J.I.DiCosimo， C.R.Apesteguia， J.Mol.Catal.1998， 130(1-2)， 177-185)、 沸石和微孔材料 (A.。
11、G.Panov， J.J.Fripiat， Catal.Lett.1999， 57(1， 2)， 25-32 ； C.Flego， C.Perego， Appl.Catal.A 2000， 192(2)， 317-329)、 掺 入 碱 的 硅 石 (W.J.Ji， Y.Chen， Gaodeng Xuexiao Huaxue Xuebao 1997， 18(2)， 277-280 ； J.J.Spivey， M.R.Gogate， J.R.Zoeller， R.D.Bolberg， Ind.Eng. Chem.Res.1997， 36(11)， 4600-4608 ； A.S.Canning。
12、， S.D.Jackson， E.McLeod， E.M.Vass， Appl.Catal.A 2005， 289(1)， 59-65) 或分层的两种氢氧化物 (M.del Ario， S.Gutierrez， C.Martin，V.Rives，Phys.Chem.2001， 3(1)， 119-126 ； M.N.Bennani，D.Tichit， F.Figueras， S.Abouarnadasse， J.Chim.Phys.Phys.-Chim.Biol.1999， 96(3)， 498-509 ； J.C.A.A.Roelofs， A.J.van Dillen， K.P.de Jon。
13、g， Catal.Today 2000， 60(3-4)， 297-303)。 0005 柠檬醛和丙酮醇醛缩合成为 - 紫罗兰酮也是一种被充分研究的反应。WO 2003047748 公开了作为例如适用于制备 - 紫罗兰酮的催化剂的 -Al2O3支持物上的稀 土氧化物。催化剂被描述为显示提高的空间 - 时间产率， 通过用碱性水溶液处理， 可以使催 化剂再生。然而， 高催化剂负载量是必需的， 并且催化剂的活性相当低。 0006 DE 2148610 和 DE2150992 公开了 ， - 不饱和酮的制备， 所述酮适用于通过酮 与醛在 MnO、 ZnO 或 CdO 上的液相缩合制备维生素或有气味的物。
14、质。然而， 由于重金属氧化 物的使用， 这些工艺在环境方面不被充分接受。另外， 这些工艺的选择性相当低。 0007 PL 147748 公开了使用阴离子交换催化剂， 通过柠檬醛与丙酮或甲基乙基酮的缩 合制备紫罗兰酮和甲基紫罗兰酮。然而， 催化剂不能多次回收。 0008 M.J.Climent， A.Corma， S.Iborra， A.Velty， J.Mol.Cat.A ： Chemical2002， 182-183， 327-342 ； S.Abello， F.Medina， D.Tichit， J.Perez-Ramirez， X.Rodriguez， 说 明 书 CN 10164131。
15、7 B 4 2/6 页 5 J.E.Sueiras， P.Salagre， Y.Cesteros， Y.， Applied Catalysis， A ： General 2005， 281(1-2)， 191-198 ； F.Winter， A.J.van Dillen， K.P.de Jong， Chem.Comm.2005， 31， 3977-3979公开了水滑石(Al2O3:MgO)作为非均相催化剂用于制备-紫罗兰酮的用途。 然 而， 催化剂的活性在每个轮次后降低， 因此该工艺对工业规模的应用而言没有吸引力。 0009 因此， 尽管迄今为止可获得大量方法， 但是仍然需要一种简单的、 经济。
16、上有吸引力 的、 高度选择性和对环境有益的方法， 所述方法允许以良好的产率和纯度形成醇醛缩合产 物， 并允许通过简单的工业过程循环利用催化剂， 并且允许在催化剂的反复使用中保证持 久稳定的产率和工艺条件。 0010 作为大量的筛选研究的结果， 惊人地发现通过使用硅石 (SiO2) 上的 Ca/Na 作为用 于进行醇醛缩合反应的催化剂， 达成了本发明的目的， 所述催化剂特别是表面积 500m2/g 的催化剂， 尤其是表面积 200m2/g 并且以催化剂总重为基础具有约 15 到 35wt.- Ca 和 约 20 到 35wt.- Na 的金属负载量， 优选地具有约 20 到 30wt.- Ca 。
17、和约 24 到 32wt.- Na 的金属负载量。 0011 因此， 本发明涉及用于制备 ， - 不饱和酮的工艺， 所述工艺包括在存在硅石上 的 Ca/Na 醇醛反应催化剂 ( 在下文中称作 “负载型催化剂” ) 时， 使式 (1) 0012 0013 的醛与式 (2) 0014 0015 的酮反应的步骤， 其中 0016 R1到R3彼此独立地代表饱和或不饱和的、 分支或不分支的、 具有1到20个C原子 的烃残基或具有 4 到 12 个 C 原子的环烷基， 所述烃残基或环烷基可被例如一个或多个甲氧 基取代。 0017 以下的流程图阐述了根据本发明的醇醛缩合反应， 其中方括号中的化合物作为中 间。
18、产物。 0018 0019 酮到醛的加成产生中间产物醇醛 (- 羟基酮 )， 其被原位脱水为相应的的 ， - 不饱和酮。该反应被本发明的负载型催化剂催化。 0020 在一个优选的实施方案中， 本发明涉及用于生产式 (3) 0021 说 明 书 CN 101641317 B 5 3/6 页 6 0022 的 ， - 不饱和酮的工艺， 所述工艺包括使式 (4) 0023 0024 的甲基酮与式 (5) 0025 0026 的醛反应， 0027 其中 0028 R4代表饱和的或不饱和的、 线性或分支的、 具有1到20个C原子的烃残基， 优选地 为饱和或不饱和的具有 1 到 10 个 C 原子的烃残基。
19、， 更优选地为饱和的具有 1 到 5 个 C 原子 ( 即 1、 2、 3、 4 或 5 个 C 原子 ) 的烃残基， 且 0029 n 代表从 0 到 4， 优选地从 0 到 2 的数字， 且 0030 其中虚线彼此独立地表示饱和键或双键， 并且如果虚线代表双键， 其可被置于两 个所示位置之一中， 且 0031 其中所述过程在存在硅石上的 Ca/Na 作为醇醛反应催化剂时完成。 0032 在一个具体的实施方案中， 本发明涉及一种上文所述的工艺， 其中 R4 代表具有 1 到 5 个 C 原子 ( 即 1、 2、 3、 4 或 5 个 C 原子 ) 的饱和线性烃， 或 n 代表从 0 到 2 。
20、的数字。在 又一个具体的实施方案中， 本发明涉及一种上文所述的工艺， 其中 R4 代表具有 1 到 5 个 C 原子 ( 即 1、 2、 3、 4 或 5 个 C 原子 ) 的饱和线性烃， 且 n 代表从 0 到 2 的数字。 0033 用于本发明工艺的合适的甲基酮包括丙酮、 甲基乙基酮、 甲基丙基酮、 甲基异丙基 酮、 甲基正丁基酮、 甲基异丁基酮、 甲基叔丁基酮， 但不限于此。 0034 用于所述工艺的示范性醛包括 3- 甲基丁基醛、 3- 甲基巴豆醛、 柠檬醛、 3， 7- 二甲 基 -2- 辛烯醛或 3， 7- 二甲基 -1- 辛醛， 但不限于此。 0035 在又一个优选的实施方案中，。
21、 本发明涉及根据本发明所述的工艺， 所述工艺具有 上文给出的定义和优选级， 其中式 (5) 的醛是柠檬醛。 0036 另外， 根据本发明的工艺尤其适用于进行柠檬醛(式(3)n1)与丙酮(式(4)R4 甲基 ) 的醇醛缩合得到 - 紫罗兰酮， 或进行柠檬醛 ( 式 (3)n 1) 与 2- 戊酮 ( 式 (3) R4 丙基 ) 的醇醛缩合得到 8， 12- 二甲基 -5， 7， 11- 十三碳三烯 -4- 酮， 如下图中所示 ： 0037 说 明 书 CN 101641317 B 6 4/6 页 7 0038 -紫罗兰酮以及8， 12-二甲基-5， 7， 11-十三碳三烯-4-酮是维生素和香料生。
22、产 的重要中间产物。 0039 本发明工艺的一个具体优点是使用负载型催化剂， 所述催化剂显示优异的稳定性 并允许通过用有机溶剂洗涤简单再生。因此， 该负载型催化剂可以被再使用同时维持其活 性。优选地， 在本发明的所有实施方案中， 用于洗涤负载型催化剂的有机溶剂选自丙酮。 0040 该负载型催化剂的制备是本领域技术人员公知的。例如， 可例如按 WO01/87812 中所述如下获得根据本发明的工艺中使用的碱性硅石负载型催化剂 ： 可选地和优选地在 存在钠化合物时， 用钙化合物的水溶液浸渍硅石支持物， 然后干燥并在需要时焙烧， 从而实 现各碱性化合物的分解。碱性化合物或在加热后分解为碱性化合物的任何。
23、化合物都可被 用作钙和钠化合物， 例如氢氧化钙 / 钠或钙 / 钠的乙酸盐、 草酸盐、 硝酸盐或碳酸盐。任何 硅石都可被用作硅石支持物， 例如基于天然原材料的硅石支持物， 或煅烧热解硅石 (fumed pyrogenic silica)， 其例如可作为从德国 Hanau 的 Degussa AG 公 司获得。在本发明的所有实施方案中， 硅石上的 Ca/Na 催化剂以催化剂的总重为基础优选 地具有约 15 到 35wt.- Ca 和约 20 到 35wt.- Na 的金属负载量， 更优选地具有约 20 到 30wt.- Ca 和约 24 到 32wt.- Na 的金属负载量。 0041 本发明不。
24、限制可用的催化剂颗粒的形状和尺寸 ； 然而， 为了改进产率， 高的比表面 积和因此小的催化剂颗粒是优选的。例如对于固体圆柱状催化剂颗粒而言， 合适的催化剂 颗粒尺寸是从约 1*4mm 到约 4*40mm。 0042 可原样使用催化剂， 或在使用前将其悬浮。 在本发明的一个优选的实施方案中， 以 纯净的固体形式向反应混合物中添加负载型催化剂， 而不进行进一步活化或修饰。终止反 应后， 可通过简单的技术手段例如过滤或倾析回收催化剂。 0043 根据本发明的工艺中使用的负载型催化剂的量以醛的量为基础。通常， 负载型催 化剂的量以醛为基础在5到30wt的范围内， 优选地从10到20wt.-， 尤其是在。
25、18wt.- 的范围内。这些负载型催化剂用量足以获得目标产物的高产率。 0044 可以完成根据本发明的工艺而不使用额外的溶剂或存在额外的溶剂。 用于醇醛缩 合反应的合适溶剂是非极性的非质子溶剂， 例如甲苯、 二甲苯、 或醚， 例如二乙基醚、 甲基叔 丁醚。优选地， 在本发明的所有实施方案中， 完成反应而不添加额外的溶剂。 0045 酮与醛的比例对所述反应不是决定性的， 并且可以在宽的范围内变化， 尽管酮通 常被用作为过量的组分， 从而相对于醛达到高产物选择性。如果在本发明的实施方案中使 用的醛与酮的摩尔比为 1 0.5 到 1 50， 优选地为 1 1 到 1 30， 最优选地在 1 10 说。
26、 明 书 CN 101641317 B 7 5/6 页 8 到 1 3 的范围内， 尤其是在 1 4.4 的范围内， 则获得良好的结果。有利地， 在根据本发 明的工艺中使用过量的酮。 0046 反应可在不同的温度和压强下进行， 并根据使用的起始材料来定义最适的温度和 压强。 通常在本发明的所有实施方案中， 反应温度可从-20至200之间。 优选地， 在本发 明的所有实施方案中， 反应温度选自 20到 100的范围， 尤其是 30到 60的范围。压 强可在 0.1bar 至 100bar 的绝对压强范围内。优选地， 在本发明的所有实施方案中， 反应在 大气压下进行。 0047 根据本发明的工艺原。
27、则上可在适用于非均相催化反应的任何反应器中进行。 可通 过举例的方式举出下面的例子， 但不进行限制 ： 悬浮反应器、 搅拌罐、 级联搅拌罐 (stirred tank cascade)、 管式反应器、 壳式反应器、 壳和管式反应器、 固定床反应器、 流化床反应器、 反应性蒸馏塔。 0048 在另一个实施方案中， 本发明涉及具有上文给出的定义和优选级的硅石上的 Ca/ Na 作为催化剂用于醇醛缩合反应的用途。具体地， 本发明涉及具有上文给出的定义和优 选级的硅石上的 Ca/Na 作为催化剂用于醇醛缩合反应的用途， 所述醇醛缩合反应用于制备 ， - 不饱和酮， 尤其是假紫罗兰酮或 8， 12- 二。
28、甲基 -5， 7， 11- 十三碳三烯 -4- 酮。 0049 通过以下的实施例进一步阐述本发明， 但不限于此。 0050 0051 在氩气下 2 颈烧瓶中于 80下搅拌柠檬醛 (2.0g， 95.0， 12.5mmol) 和 2- 戊酮 (20g， 99.0， 229.9mmol)。然后添加硅石上的 Ca/Na(360mg， 占柠檬醛的 18wt )。将混合 物在80下搅拌4小时。 冷却至室温后， 将混合物过滤， 用2-戊酮洗涤非均相催化剂， 并在 真空中 (20mbar， 40 ) 去除液相的所有挥发物。产率 ： 87.5 (3.81g， 63.3， 通过 GC 测 定， E/Z- 混合物。
29、 )。 0052 1H-NMR(300MHz， CDCl 3) ： 7.47(dd， J11.5Hz， 14.2Hz， HC(6) ； 7.44(dd， J 11.5Hz， 15.2Hz， HC(6) ； 6.11(d， J 15.3Hz， HC(5) 或 HC(7) ； 6.07(d， J 15.2Hz， HC(5) 或 HC(7) ； 5.99(d， J 11.4Hz， HC(5) 或 HC(7) ； 5.12(m， HC(11) ； 2.53(t， J 7.3Hz， H2C(3) 或 H2C(9) ； 2.52(t， J 7.2Hz， H2C(3) 或 H2C(9) ； 2.32(t， 。
30、J 7.9Hz， H2C(3) 或 H2C(9) ； 2.16(s， CH3)， 1.90(s， CH3)， 1.68(m， CH2， H2C(2) 和 H2C(10) ； 1.61(s， CH3)， 0.95(t， J 7.4Hz， H3C(1) ； 0053 13C-NMR(75MHz， CDCl 3) ： 201.0(CO)， 150.9(CC)， 150.9(CC)， 138.6(C C)， 138.4(C C)， 132.6(C C)， 132.2(C C)， 127.6(C C)， 127.4(C C)， 124.7(C C)， 123.8(C C)， 123.3(C C)， 12。
31、3.2(C C)， 42.8， 42.7， 40.4， 33.0， 26.9， 26.3， 25.7， 24.6， 18.0， 17.9， 17.7， 17.5， 13.9。 0054 实施例 2 0055 假紫罗兰酮的合成 0056 说 明 书 CN 101641317 B 8 6/6 页 9 0057 在醇醛缩合的典型步骤中， 将柠檬醛 (6.00g， 91.4， 36.02mmol) 和丙酮 (9.28g， 99.5， 158.98mmol) 在氩气下于 2 颈烧瓶中静置。添加本发明的催化剂并将反应混合物 在 57下搅拌 2.5 小时。冷却至室温后， 过滤反应混合物后将残余物用丙酮洗涤一。
32、次。在 真空下 (20mbar， 40 ) 去除液相的所有挥发物。产率 ： 61.1 (8.42g， 50.3， 通过 GC 测 定， E/Z- 混合物 )。 0058 实施例 3 0059 与其他非均相醇醛反应催化剂相比， 硅石上的 Ca/Na 的稳定性。 0060 将实施例 2 的实验重复若干次， 同时如下表中所列回收各种催化剂。如从表 1 中 可以看出的， 硅石上的 Ca/Na 催化剂甚至在 10 轮后也未丧失其活性， 而水滑石或阳离子交 换催化剂在第二轮后就已显示活性的显著降低。 0061 表 1 0062 0063 Y 分离的产率 0064 X 通过 GC 和标准物测定的转化率 说 明 书 CN 101641317 B 9 。