PROCESS FOR THE PREPARATION OF ARALIPHATIC ALDEHYDES AND/OR AMINES

Abstract: 1. A process for the preparation of araliphatic aldehydes and/or araliphatic amines of the formula (I) see diagramm : EP0058326,P6,F1 where X is -CHO or -CH2 NR**5 R**6 , R**1 , R**2 and R**3 are identical or different and each can be hydrogen, an aliphatic radical of up to 8 carbon atoms, a cycloaliphatic radical of 4 to 7 carbon atoms, alkoxy of up to 5 carbon atoms, hydroxyl, tertiary amino, halogen or aryl which is unsubstituted or substituted by up to 5 carbon atoms, or any two radicals together can be a further ring system fused with the benzene ring, R**4 is hydrogen or an aliphatic radical of up to 10 carbon atoms, and R**5 and R**6 are each alkyl of up to 10 carbon atoms or, together with the nitrogen atom, are a five-membered, six-membered or seven-membered heterocyclic ring which may contain a further hetero-atom, eg. oxygen, as a chain member, and in turn is unsubstituted or monosubstituted or polysubstituted by alkyl of up to 4 carbon atoms, by aldol condensation of an unsubstituted or substituted benzaldehyde of the formula (II) with an alkanal of the formula (III) see diagramm : EP0058326,P6,F2 see diagramm : EP0058326,P6,F3 in the presence of a base, with or without partial or complete neutralization, and reaction with hydrogen (hydrogenation), in the presence or absence of a secondary amine of the formula NHR**5 R**6 , wherein the reaction products of the aldol condensation, with or without partial or complete neutralization, are immediately hydrogenated, optionally under aminating conditions, in the presence of a palladium catalyst.

Description: Verfahren zur Herstellung von araliphatischen Aldehyden und/oder Aminen Es ist bekannt, dass man araliphatische Carbonylverbindun -gen in Gegenwart basischer Kondensationsmittel durch Um setzung von aromatischen Aldehyden mit aliphatischen Carbonylverbindungen (Aldolkondensation) und anschliessender Hydrierung herstellt [Houben-Weyl "Methoden der organi schen Chemie" Band 7/1, S. 388 ff. und S. 76 ff (1954) sowie US-PS 1 844 013 (1929)]. Bei Verwendung aliphati scher Aldehyde erhält man araliphatische Aldehyde. Es ist weiter bekannt, tertiäre Amine durch aminierende Hydrierung (Umsetzung von Carbonylverbindungen mit sekun dären Aminen in Gegenwart von Wasserstoff und einem Hydrierkatalysator) herzustellen [Houben-Weyl "Methoden der organischen Chemie Band 4/2, S. 328 ff, Band 11/1, S. 602 ff., S. 643 ff.]. Normalerweise geht man so vor, dass man zunächst die Aldolkondensation vornimmt, das Aldol isoliert und da nach in einem weiteren Reaktionsschritt hydriert bzw. aminierend hydriert (vgl. US-PS 1 844 013). Bei der technischen Durchführung dieses Verfahrens treten jedoch eine ganze Reihe von Schwierigkeiten auf. Zunächst hat man es mit einem mehrstufigen Verfahren zu tun, d.h. einem Verfahren, dessen Einzelschritte in ge trennten Reaktionsgefässen vorgenommen werden. Vor allem wegen der Aufarbeitung (Destillation) der als Zwischenpro dukte anfallenden Jss-ungesättigen Aldehyde ist ein solches Verfahren weniger wirtschaftlich. Auch handelt es sich bei den in Rede stehenden X ss-ungesättigten Aldehyden meist um hochschmelzende Verbindungen, die sowohl bei der Isolierung (ristallisation beim Destillieren) als auch bei der Weiterverarbeitung unbequem zu handhaben sind, zumal sie in den gängigen organischen Lösungsmitteln nur schlecht löslich sind. Ein weiterer, in jüngster Zeit immer wichtigerer Punkt ist die Toxikologie: Hier zählen oC,ss-ungesättigte Carbonylverbindungen zu den toxischen Substanzen, während die entsprechend hydrierten Verbindungen als harmlos gelten. Es wurde nun gefunden, dass sich die genannten Schwierigkeiten vermeiden lassen, wenn man alle Reaktionsschritte möglichst in einem einzigen Reaktionsgefäss ablaufen lässt, ohne jedenfalls ein Zwischenprodukt zu isolieren. Zweckmässig setzt man den benötigten Hydrierkatalysator von Anfang an, d.h. vor oder während der Aldolkondensation zu. Dabei ist zunächst überraschend, dass die Aldolkondensation auch in Gegenwart des Hydrierkatalysators mit hohem Umsatz und hoher Selektivität abläuft. Ebenso überraschend ist, dass der Hydrierkatalysator die stark basische Reaktion des ursprünglichen Reaktionsgemisches aushält und sich nicht z.B. auflöst. Gemäss der Erfindung wird die Aldolkondensation in Anwesenheit des Hydrierkatalysators sowie der zur Reaktion notwendigen Base vorgenommen. Zweckmässig verfährt man so, dass der aliphatische Aldehyd in absatzweisem Betrieb unter Inertgas bei definierter Temperatur zum Gemisch aus Hydrierkatalysator, Lösungsmittel, Base und dem aromatischen Aldehyd zugefügt wird; das in situ entstandene Aldol wird dann nach mindestens teilweiser Neutralisation der Base direkt mit Wasserstoff unter Absättigung der CC-Doppelbin dung weiter umgesetzt. Man verwendet in diesem Fall somit einen druckfesten Rührkessel o.ä.; nach Herauspumpen des schliesslich flüssigen Reaktionsgemisches kann der zurückbleibende Katalysator erneut benutzt werden. Oder man ordnet den Katalysator fest an, lässt das Aldehydgemisch vorreagieren und führt die Umsetzungsprodukte fortlaufend (kontinuierlich) der Katalysatorschüttung zu. Selbstverständlich lässt sich ein mit Flüssigkeitskreislauf betriebener Reaktor mit fest angeordnetem Katalysator auch absatzweise betreiben und verhält sich dann im Prinzip wie ein Rührkessel. So entsteht bei der Umsetzung von 4-t-Butyl-benzaldehyd mit Propionaldehyd in Gegenwart basischer Katalysatoren 3[4-t-Butylphenyl]-2-methyl-2-propenal-1, das in fester Form (Schmelzpunkt 670C) anfällt und geringe Löslichkeit zeigt; durch Hydrierung der Doppelbindung unter Erhalt der Aldehydfunktion lässt sich daraus der Riechstoff 3[ 4-t-Butylphenyl] 2-methyl-1-propanal erhalten, der flüssig ist und keine Schwierigkeiten bei der Aufarbeitung (HerauspumDen, Destillation) sowie Handhabung bereitet. Von den weiteren Möglichkeiten seien hier nur die beiden folgenden Kondensationsprodukte von p-substituierten Benzaldehyden mit Propionaldehyd erwähnt, die beide über 100 0G schmelzen und aus Ethanol umkristallisiert werden können: EMI3.1 Als aromatische Aldehyde können Benzaldehyd sowie einfach, zweifach und dreifach substituierte Benzaldehyde wie 2-Methyl-, 2,4-Dimethyl-, 3-Ethyl-, 4-Ethyl- > 2,4,6-Tri- meth=lbenzaldehyd eingesetzt werden; besonders wichtige Aldehyde sind 4-t-Butylbenzaldehyd, 4-Isopropyl-benzaldehyd, Anisaldehyd, 2,4-Dichlorbenzaldehyd, 4-Fluorobenzaldehyd und 3-Phenoxybenzaldehyd. Als aliphatische Aldehyde kommen z.B. Acetaldehyd, Propion aldehyd, Butyraldehyd oder 2-Ethyl-hexan-1-al in Betracht. Als Lösungsmittel für das erfindungsgemässe Verfahren hat sich Methanol am besten bewährt, jedoch lassen sich ge nauso gut auch höhere Alkohole verwenden. Als Basen haben sich bei dem erfindungsgemässen Verfahren die Alkalihydroxide NaOH und KOH sowie Natriummethylat am besten bewährt. Zur notwendigen Abstumpfung des pH-Wertes - andernfalls tritt bei Hydrierung Cannizzaro-Reaktion ein - sind orga nische sowie halogenfreie anorganische Säuren verwendbar. Bevorzugt verwendet man Carbonsäuren, so dass bei teil weiser Neutralisation eine gepufferte Lösung entsteht. Als Hydrierkatalysatoren sind solche geeignet, die das aromatische Ringsystem nicht angreifen, wie Palladium und Rhodium, bevorzugt jedoch Palladium, das i.a. auf einem inerten Träger wie Aluminiumoxid, Titandioxid, Kohle usw. aufgetragen ist. Auch natürliche oder künstliche Silicate wie Aluminium-Silicate oder Magnesium-Silicat sind als Träger geeignet. Auf die Träger können die Katalysatoren des erfindungs gemässen Verfahrens. aufgebracht werden, indem man sie z.B. mit Lösungen von Verbindungen der Katalysatoren behandelt; anschliessend schlägt man dann die Metalle durch Reduktion der getränkten oder besprühten Salze nieder. Katalysator zusätze lassen sich ebenfalls durch Tränkung oder durch J Besprühung aufbringen. Ein günstiger Zusatz ist Zink, Cadmium oder Seltenerdmetalle bzw. deren Mischungen. Die beste Reaktionstemperatur liegt im ersten Reaktionsschritt bei bis zu 500C, bevorzugt zwischen 25 und 400C; der Hydrierungsschritt verlangt i.a. Temperaturen von Raumtemperatur bis 1200C, bis höchstens 2200C. Der benötigte Wasserstoffdruck hängt von der jeweiligen Verbindung ab und beträgt i.a. zwischen 5 und 200 bar, gelegentlich auch weniger. Die Hydrierung kann in Gegenwart eines sekundären Amins vorgenommen werden, d.h., dass nach der Kondensation ein sekundäres Amin zugegeben wird und dann Hydrierung der CC-Doppelbindung, Enaminbildung und weitere Hydrierung nebeneinander ablaufen. Als sekundäre Amine kommen sowohl N-dialkylierte Amine wie Dimethylamin, Diethylamin5 Methylbutylamin, cyclische Amine wie Piperidin als auch cyclische Amine mit Heteroatomen wie Morpholin in Frage, die zusätzlich noch Substituenten tragen können wie z.B. 2,6-Dimethylmorpholin. Zur Aufarbeitung wird das Reaktionsgemisch am einfachsten aus dem Autoklaven z.B. - über ein Steigrohr mit Fritte herausgepresst und der zurückbleibende Hydrierkatalysator erneut eingesetzt. Die Durchführbarkeit der Erfindung wurde u.a. mit den nachfolgenden Experimenten untersucht: Beispiel 1 In einem Autoklaven werden 30 1 Methanol, 20 kg (123,5 Mol) 4-t-Butylbenzaldehyd und 2 kg eines Katalysators, der 0,5 Gew.% Palladium, 5 Gew.% Praseodym (berechnet als Oxid) auf t-Al203 enthält, unter Stickstoff vorgelegte, 1,2 kg 50 %ige wässrige Natronlauge während 10 min. zugegeben und bei 25 bis 3000 während 6 Stunden 7,88 kg (135,8 Mol) Propionaldehyd zugesetzt. Man rührt 30 Minuten bei 400C nach, versetzt mit 700 g Eisessig, presst Wasserstoff bis zu einem Druck von 2 bar auf und erhitzt auf 1100C. Danach wird bei einem Wasserstoffdruck von 17 bar und 50 Nl/h Abgas hydriert. Nach 6 bis 8 Stunden ist die Reaktion beendet. Man entfernt die Lösung und lässt den Katalysator im Autoklav zurück. Nach fünfmaliger Wiederholung mit der selben Katalysatorfüllung war kein Aktivitätsverlust festzustellen. Durch Destillation bei 6 mbar und 12600 erhält man 22,1 g 3[4-t-Butylphenyl]-2-methylpropanal [88 g, bezogen auf den Benzaldehyd]. Beispiel 2 366 g Methanol, 55 g Katalysator (0,5 Gew.% Palladium auf Rutil) und 366 g (2,25 Mol) 4-t-Butyl-benzaldehyd werden in einem 2 l-Autoklaven unter Stickstoff vorgelegt. Nach Zugabe von 12,5 g (0 > 31 Mol) Natronlauge werden innerhalb von 6 Stunden 140 g (2,4 Mol) Propionaldehyd zugesetzt, wobei die Temperatur während den ersten 4 Stunden zwischen 25 und 30 C, während den beiden letzten dann bei 400C gehalten wird. Bei der gleichen Temperatur wird 10 min. nachgerührt, mit 11,2 g (0 > 18 Mol) Eisessig versetzt und während 20 min. 229 g (2,03 Mol) 2,6-Dimethylmorpholin zugesetzt. Jetzt wird 4 Stunden bei 400C und 50 bar Wassersoffdruck, 4 Stun rden bei 100 C und 50 bar Wasserstoffdruck sowie 2 Stunden bei 1000C und 90 bar Wasserstoffdruck hydriert. Nach dem Abkühlen wird das Reaktionsgemisch über eine Fritte abgezogen, so dass der Katalysator im Reaktionsraum zurückbleibt, das Lösungsmittel abdestilliert und der Rückstand unter vermindertem Druck destilliert. Als erste Fraktion (Kp0 > 01 bis 1150C) geht ein Gemisch aus 4-t-Butylbenzalkohol und N[4-t-Butylbenzyl]2,6-dimethylmorpholin über; die zweite Fraktion liefert dann 556 g 98 %iges Zielprodukt (entspricht 1,8 Mol; 80 % Selektivität bez. auf 4-t-Butylbenzaldehyd, 88 % Selektivität, bez. auf 2,6 -Dimethylmorpholin). Der im Autoklaven zurückgebliebene Katalysator wird weiter benutzt. Beispiel 3 Man legt in einem 1,2 l-Autoklaven 150 g Methanol, 20 g Katalysator (0,5 % Pd auf Anatas) und 203 g (1,25 Mol) 4-t-Butylbenzaldehydvor, versetzt mit 9,8 g (0,17 Mol) Kalilauge und setzt während 4 Stunden 72,5 g (1,25 Mol) Propionaldehyd unter schnellem Rühren bei 25 bis 30 C zu. Nach einer Nachrührzeit von 10 min. bei 35 C setzt man zu nächst 10 g 50 %ige Schwefelsäure, danach 106 g (1,25 Mol) Piperidin zu und presst dann bei 400C 60 bar Wasserstoff auf. Nach 4 Stunden erhöht man die Temperatur auf 90 C und den Wasserstoffdruck auf 70 bar, nach zwei weiteren Stunden die Temperatur auf 110 C und den H2-Druck auf 9 bar (ins gesamt ca. 8 Stunden). Man zieht unter Stickstoff ab und destilliert. Man erhält 293 g (1,07 Mol) einer Fraktion, die bei 0,2 mbar und 115 bis 11700 übergeht und reines 3[4-t-Butylphenyl]2-methylpropyl-piperidin darstellt [Umsatz, bezogen auf den Benzaldehyd, 95 %; Selektivität 86 a]. Der Katalysator kann für weitere Umsetzungen einge setzt werden, ohne an Aktivität zu verlieren. Beispiel 4 In einem 4 l-Rührautoklaven werden 700 ml Ethanol, 50 g eines Katalysators, der 0,5 % Palladium auf iFAl203 enthält und 556 g (3,13 Mol) 4-t-Butoxybenzaldehyd unter Stickstoff vorgelegt, 17,5 g (0,44 Mol) NaOH zugefügt und 181 g (3,13 Mol) Propionaldehyd innerhalb von 6 Stun- den bei 25 bis 30 C zugetropft. Nach 15 Minuten Nachrühren wird mit 13,2 g Eisessig (0,22 Mol) versetzt und 4 Stunden bei 4OOC und 30 bar Druck hydriert, danach noch bei 600C ca. 2 Stunden. Man zieht ab und destilliert. Man erhält 577 g (2,62 Mol), 84 % d.Th.) gaschromatographisch reines 3 E 4-Butoxyphenyl]-2-methyl- propanal. Der zurückbleibende Katalysator kann ohne weiteres wiederverwendet werden. Beispiel 5 Man legt in einem 2 l-Autoklaven 300 ml Methanol, 25 g eines 1 eigen Palladium/Kohle-Katalysators und 400,5 g (2,25 Mol) 4-t-Butoxybenzaldehyd vor, fügt 56 g 30 %ige methanolische Natriumethylatlösung zu, spült mit Stickstoff und fügt innerhalb von 5 Stunden 130 g (2,25 Mol) Propionaldehyd bei 25 bis 350C zu. Nach 15 min. werden 4,2 g (0,07 Mol) Eisessig zugesetzt und dann während 30 min 223 g (2,25 Mol) Perhydroazepin (Hexamethylenimin) bei 450C zugegeben; es wird bei der gleichen Temperatur 50 bar Wasserstoff aufgepresst, nach 4 Stunden auf 1000C erhitzt und bei 60 bar Druck die Umsetzung beendet. Nach dem Abziehen durch das Steigrohr mit Fritte erhält man 478 g (70 % d.Th.) 3[ 4-t-Butoxyethoxy)phenyl]2-methylpropylperhydroazepin (Kp0 > 1 = 1180C). r Beissiel 6 In einem 1 1-Autoklaven werden 15 g Katalysator (0,5 0 Palladium auf t-A1203), 400 ml Methanol, 6 g Natronlauge und 148 g (1 Mol) 4-Isopropylbenzaldehyd gefüllt. Man ver schliesst den Autoklaven, spült mit Stickstoff und setzt 58 g Propionaldehyd innerhalb von 4 Stunden bei 250C zu. Nach Neutralisation mit 50 %iger Phosphorsäure wird drei mal mit Wasserstoff gespült, auf 20 bar Druck gebracht und bei 1000C in ca. 6 Stunden hydriert. Man zieht ab, destilliert und gewinnt 161,5 g einer Fraktion, die bei 135 0C und 12 mbar siedet und analytisch und spektroskopisch reines 3[4-Isopropylphenyl]?-methylpropanal darstellt. Beispiel 7 In einem mit Stickstoff gespülten 1,2 l-Autoklaven, der ein Steigrohr mit Fritte besitzt, werden 9 g Katalysator (1 % Palladium auf Rutil), 100 g Methanol, 10 g 50 %ige KOH und 203 g 4-t-Butylbenzaldehyd (1,25 Mol) vorgelegt und innerhalb von 5 Stunden 61 g Acetaldehyd bei 200C zugesetzt. Danach wird mit 5 ml Eisessig neutralisiert, dreimal mit H2 gespült, 15 bar Wasserstoff aufgepresst und bei 600C und 20 bar bis zur Druckkonstanz hydriert. über das Steigrohr wird die Reaktionslösung aus dem Auto klaven herausgepresst; nach Abdestillieren des Lösungsmit tels erhält man 166 g 3(4-t-Butylphenyl)propanal, das bei 0,3 mbar und 120 bis 1300C übergeht (70 % Ausbeute).

Claims: Patent ansprüche 1. Verfahren zur Herstellung von araliphatischen Alde hyden und/oder araliphatischen Aminen der Formel (I) EMI10.1 in der X den Rest -OHO oder -CH2NR5R6 bedeutet, wobei R1, R2 und R3 gleich oder verschieden sein und je ein Wasserstoffatom, einen aliphatischen Rest mit bis zu 8 Kohlenstoffatomen, einen cycloaliphatischen Rest mit 4 bis 7 Kohlenstoffatomen, eine Alkoxygruppe mit bis zu 5 Kohlenstoffatomen, eine Hydroxylgruppe, eine tertiäre Aminogruppe, ein Halogenatom, einen gegebenenfalls mit bis zu 5 Kohlenstoffatomen substituierten Arylrest oder zu je zweien ein mit dem Benzolring kondensiertes weiteres Ringsystem bedeuten können, 4 ferner R ein Wasserstoffatom oder einen aliphatischen Rest mit bis zu 10 Kohlenstoffatomen sowie R5 und R6 je einen Alkylrest mit bis zu 10 Kohlenstoffatomen oder zusammen mit dem Stickstoffatom einen fünf-, sechsoder siebengliedrigen heterocyclischen Ring bedeuten, der gegebenenfalls ein weiteres Heteroatom wie Sauerstoff als Kettenglied enthält und gegebenenfalls seinerseits ein- oder mehrfach durch Alkylreste mit bis zu 4 Kohlenstoffatomen substituiert ist, durch Aldolkondensation eines gegebenenfalls substituierten Benzaldehyds der Formel (II) mit einem Alkanal der Formel (III) EMI11.1 in Gegenwart einer Base gegebenenfalls mindestens teilweiser Neutralisation und Umsetzung mit Wasser stoff (Hydrierung) und gegebenenfalls einem sekun dären Amin der Formel NHR5R6 dadurch gekennzeichnet, dass die Umsetzungsprodukte der Aldolkondensation gegebenenfalls nach mindestens teilweiser Neutralisation unmittelbar der Hydrierung bzw. aminierenden Hydrierung unterworfen werden. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aldolkondensation in Gegenwart des Hydrier katalysators vorgenommen wird. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Hydrierkatalysator ein Palladiumkatalysator verwendet wird. 4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Hydrierkatalysator Palladium auf einem Aktiv kohle, Si02, Al203 oder TiO2 enthaltenden Träger ver wendet wird. 5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass man als Hydrierkatalysator Palladium im Gemisch mit Zink, Cadmium und/oder einem seltenen Erdmetall verwendet. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydrierung bzw. aminierende Hydrierung nach mindestens teilweiser Neutralisation der Base mit einer Carbonsäure, Sulfonsäure oder verdünnten halogenfreien Mineralsäure vorgenommen wird, 7, Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Aldolkondensation im wesent lichen bei bis zu 50 C, die Hydrierung bis zu 2200C und einem Wasserstoffdruck von bis zu 200 bar vorge nommen wird. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass man ein alkoholisches oder wässrig -alkoholisches Lösungsmittel oder Wasser verwenaet.

Inventors: GRAMLICH, WALTER, DR., HEILEN, GERD, DR., MERCKER, HANS JOCHEN, DR., SIEGEL, HARDO, DR.
Applicants: BASF AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1982
Main classification: C07C45
IPC codes: C07C67, C07C47, C07D295, C07C45, C07C211, C07C209, B01J23, C07B61