使用(硫代)硫酸铵或(硫代)硫酸氢铵制造丙二烯酮

技术领域

本发明涉及丙二烯酮的制造。

背景技术

式(I)的丙二烯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炔丙基叔甲醇(tertiarypropargyl carbinols)作为起始产品。

US 3,029,287和G.Saucy等人在Helv.Chim.Acta 1967,50(4),1158-1167中公开了炔丙基叔醇与缩酮或烯醇醚在强酸存在下、特别是在硫酸或磷酸或对甲苯磺酸的存在下缩合形成丙二烯系酮。

US 6,380,437公开了炔丙基叔醇与缩酮或烯基烷基醚在脂族磺酸或其金属盐存在下缩合形成丙二烯系酮。

US 3,330,867和WO 2017/131607公开了可以用氢使丙二烯酮异构化为不饱和酮。

在丙二烯酮的制备中使用强酸是不利的，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。

发明内容

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以高产率制造式(I)的丙二烯酮的方法。

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15的反应混合物能够解决该问题。

已经发现，特定的(硫代)硫酸铵或(硫代)硫酸氢铵特别适合作为所述反应的催化剂。

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

在第一方面，本发明涉及制造式(I)的丙二烯酮的方法

所述方法通过在下式的铵催化剂存在下式(II)的化合物与式(IIIa)或(IIIb)的化合物反应

其中

R

R

R

R

R

R

直链或支链C

或者，R

并且

R

R

并且

X＝[HSO

Y＝[SO

其中波浪线表示碳-碳键，当所述碳-碳键与碳-碳双键连接时处于Z构型或E构型。

为了清楚起见，本文件中使用的一些术语定义如下：

在本文件中，“C

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。

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。

术语“(硫代)硫酸根”或“(硫代)硫酸氢根”分别包含硫酸根(＝[SO

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。

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。

式(II)的化合物与式(IIIa)的化合物或式(IIIb)的化合物在特定的(硫代)硫酸铵或(硫代)硫酸氢铵催化剂(＝"Cat")存在下反应，如稍后详细讨论的：

式(II)的化合物是本领域技术人员已知的物质。

R

R

在一个优选的实施方式中，R

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

在上式中，n表示1、2、3或4，特别是1或2。

在一个优选的实施方式中，R

在另一优选的实施方式中，R

优选的是，式(II)的化合物选自2-甲基丁-3-炔-2-醇(＝甲基丁炔醇，“MBY”)、3-甲基戊-1-炔-3-醇(＝乙基丁炔醇，“EBY”)、3,5-二甲基己-1-炔-3-醇、3,7-二甲基辛-6-烯-1-炔-3-醇(＝脱氢芳樟醇，“DLL”)、3,7-二甲基辛-1-炔-3-醇、3,7-二甲基壬-6-烯-1-炔-3-醇(＝乙基脱氢芳樟醇，“EDLL”)、3,7,11-三甲基十二碳-1-炔-3-醇、3,7,11-三甲基十二碳-6-烯-1-炔-3-醇、3,7,11-三甲基十二碳-6,10-二烯-1-炔-3-醇(＝脱氢橙花叔醇，“DNL”)、3,7,11-三甲基十二碳-4,6,10-三烯-1-炔-3-醇(＝乙炔假紫罗兰醇，“EPI”)、3-甲基-5-(2,6,6-三甲基环己-1-烯-1-基)戊-1-炔-3-醇和3-甲基-1-(2,6,6-三甲基环己-1-烯-1-基)戊-1-烯-4-炔-3-醇。

特别优选的是，式(II)的化合物选自2-甲基丁-3-炔-2-醇(＝甲基丁炔醇，“MBY”)、3-甲基戊-1-炔-3-醇(＝乙基丁炔醇，“EBY”)、3,7-二甲基辛-6-烯-1-炔-3-醇(＝脱氢芳樟醇，“DLL”)、3,7-二甲基壬-6-烯-1-炔-3-醇(＝乙基脱氢芳樟醇，“EDLL”)、3,7,11-三甲基十二碳-6,10-二烯-1-炔-3-醇(＝脱氢橙花叔醇，“DNL”)和3,7,11-三甲基十二碳-1-炔-3-醇。

甚至更优选的是，式(II)的化合物是3,7-二甲基辛-6-烯-1-炔-3-醇(＝脱氢芳樟醇，“DLL”)或者3,7,11-三甲基十二碳-1-炔-3-醇。

式(IIIa)的化合物是本领域技术人员已知的物质。

在式(IIIa)中，R

优选地，基团R

优选地，基团R

优选地，基团R

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”)。

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。

式(IIIb)的化合物是本领域技术人员已知的物质。

在式(IIIb)中，R

在一个实施方式中，R

优选地，基团R

优选地，基团R

在一个优选的实施方式中，R

在另一优选的实施方式中，R

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。

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。

式(IIIa)的化合物的使用优于式(IIIb)的化合物。

式(II)的化合物与式(IIIa)或(IIIb)的化合物的反应在下式的铵催化剂存在下进行。

其中

R

R

并且

X＝[HSO

Y＝[SO

换句话说，适合于根据本发明的式(II)的化合物与式(IIIa)或(IIIb)的化合物的反应的铵催化剂在阳离子的选择方面和阴离子的选择方面都是非常具体的铵化合物。

优选的是，R

进一步优选的是，R

进一步优选的是，R

因此，在一个非常优选的实施方式中，阳离子是无机铵阳离子，即NH

在另一个非常优选的实施方式中，阳离子是质子化的叔胺，特别是三乙基铵和三丁基铵，优选地是三乙基铵。

在另一个非常优选的实施方式中，阳离子是吡啶鎓或被至少一个直链或支链C

优选的是，R

在这些优选实施方式之一中，R

这些实施方案中最优选的是吡啶鎓，即R

铵催化剂的阴离子是硫酸根(＝[SO

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。

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。

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。

此外，优选的是，基于式(II)的化合物的量，铵催化剂的量在0.01-1mol％的范围内，优选地在0.02-0.6mol％的范围内，更优选地在0.05-0.6mol％的范围内。已经发现，特别是对于下式的铵催化剂，

非常少量(在0.01-0.1mol％的范围内，优选地0.01-0.05的mol％)显示出特别高的产率和选择性。

还观察到，当在如此低的催化剂浓度下使用所述铵催化剂增加式(II)的化合物的分子量时，产率和选择性增加。

此外，已经发现，可以实现通常小于3小时的非常短的反应时间，即使铵催化剂的浓度小于0.5mol％，亦是如此。

最优选地，反应在铵催化剂的浓度为0.5至0.05mol％的情况下使用60分钟至110分钟的反应时间进行，或者在铵催化剂的浓度为0.1至0.01mol％的情况下使用2小时至22小时的反应时间进行。

反应优选地在70℃至170℃范围内的温度下进行。在一个实施方式中，温度范围优选地为110至160℃，最优选地温度范围为115至150℃。这样的温度范围特别适合异丙烯基甲基醚作为式(IIIa)的化合物。

在另一个实施方式中，温度范围优选地为75至100℃，最优选温度范围为80至95℃。这样的温度范围特别适合具有R

在一个实施方式中，反应优选地在5巴至20巴范围的压强下进行，更优选地在6巴至15巴范围的压强下进行。这样的压强范围特别适合异丙烯基甲基醚作为式(IIIa)的化合物。

在另一个实施方式中，反应优选地在环境压强(1巴)下进行。该压强特别适合丁烯基甲基醚作为式(IIIa)的化合物。

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。

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)以及所述铵催化剂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。

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。

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。

已经发现，可以特别优选地生产选自6-甲基庚-4,5-二烯-2-酮、6,10-二甲基十一碳-4,5-二烯-2-酮、6,10-二甲基十一碳-4,5,9-三烯-2-酮、6,10,14-三甲基十五碳-4,5,9,13-四烯-2-酮、6,10,14-三甲基十五碳-4,5,9-三烯-2-酮、6,10,14-三甲基十五碳-4,5,13-三烯-2-酮和6,10,14-三甲基十五碳-4,5-二烯-2-酮的式(I)的化合物。

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。

因此，本发明在另一方面涉及反应混合物，包含：

i)式(II)的化合物，

ii)式(IIIa)或(IIIb)的化合物

以及

iii)下式的铵催化剂

式(II)的化合物和式(IIIa)或(IIIb)的化合物以及铵催化剂已在上面进行了广泛讨论。

在碱或酸存在下、优选地在碱存在下，式(I)的化合物可以异构化成式(IV)的二烯酮。

因此，本发明在另一方面涉及用于制造式(IV)的二烯酮的方法，

包括步骤：

a)如上文已详细讨论地制备式(I)化合物；

然后

b)在碱或酸存在下、优选地在碱存在下，使式(I)的化合物异构化，以得到式(IV)的二烯酮。

式(I)的化合物异构化成式(IV)化合物原则上是本领域技术人员已知的，例如从US 3,330,867和WO 2017/131607已知，这两篇文献的全部内容通过引用并入本文。

在异构化步骤(即步骤b))中使用的碱优选地是碱金属或碱土金属的氢氧化物或碳酸盐或碳酸氢盐，优选地氢氧化物，特别是KOH或NaOH。

在另一个优选的实施方式中，碱是碱性离子交换树脂，优选地碱性阴离子交换树脂

该异构化步骤中的温度优选低于30℃，特别是在-10℃至25℃，优选地在0℃至10℃的范围内。

所述异构化步骤优选地在C

所述方法允许以相对于式(II)的化合物的高产率和选择性来分别制造式(I)或(IV)的化合物。因此，本发明提供了优于本领域技术人员已知的方法的巨大优点。

实施例

通过以下实验进一步说明本发明。

在表1中给出的量的相应铵催化剂存在下，将3,7-二甲基辛-6-烯-1-炔-3-醇(＝脱氢芳樟醇，“DLL”)与4当量的异丙烯基甲基醚(“IPM”)混合，并在表1所示的反应时间内在115℃下搅拌。以如表1所示的产率和选择性，得到了相应的产物，即6,10-二甲基十一碳-4,5,9-三烯-2-酮。(见图1)

表1.使用铵催化剂，在115℃的温度和8.5巴的压强下，由3,7-二甲基辛-6-烯-1-炔-3-醇和异丙烯基甲基醚(DLL/IPM＝1/4[mol/mol])形成

6,10-二甲基十一碳-4,5,9-三烯-2-酮。

通过WO 2011/131607中实施例2中所示的反应，将表1中的6,10-二甲基十一碳-4,5,9-三烯-2-酮定量地异构化为6,10-二甲基十一碳-3,5,9-三烯-2-酮。

在表2中给出的量的相应铵催化剂存在下，将3,7-二甲基辛-6-烯-1-炔-3-醇(＝脱氢芳樟醇，“DLL”)与2.6当量的丁烯基甲基醚(2-甲氧基丁-1-烯/(E)-2-甲氧基丁-2-烯/(Z)-2-甲氧基丁-2-烯

＝53/37/10的混合物)混合，并在表2所示的反应时间内在80-95℃的温度下搅拌。以表2所示的转化率、产率和选择性，获得了相应的产物，即7,11-二甲基十二碳-5,6,10-三烯-3-酮(＝DMDTO)和3,6,10-三甲基十一碳-4,5,9-三烯-2-酮(＝TMUTO)(见图2)。

表2.使用铵催化剂和1巴的压强，从3,7-二甲基辛-6-烯-1-炔-3-醇和丁烯基甲基醚形成3,6,10-三甲基十一碳-4,5,9-三烯-2-酮(＝TMUTO)和7,11-二甲基十二碳-5,6,10-三烯-3-酮(DMDTO)。

通过如WO 2011/131607中的实施例2中所示的反应，将来自表2的3,6,10-三甲基十一碳-4,5,9-三烯-2-酮和7,11-二甲基十二碳-5,6,10-三烯-3-酮分别定量地异构化为3,6,10-三甲基十一碳-3,5,9-三烯-2-酮和7,11-二甲基十二碳-4,6,10-三烯-3-酮。

在表3中给出的量的相应铵催化剂存在下，将3,7,11-三甲基十二碳-1-炔-3-醇与2.6当量的丁烯基甲基醚(2-甲氧基丁-1-烯/(E)-2-甲氧基丁-2-烯/(Z)-2-甲氧基丁-2-烯＝53/37/10的混合物)混合，并在表3所示的反应时间内在80-95℃的温度下搅拌。以如表3所示的转化率、产率和选择性，获得了相应的产物，即7,11,15-三甲基十六碳-5,6-二烯-3-酮(TMHDO)和3,6,10,14-四甲基十五碳-4,5-二烯-2-酮(TMPDO)(见图3)。

表3.使用铵催化剂和1巴的压强，从3,7,11-三甲基十二碳-1-炔-3-醇和丁烯基甲基醚形成7,11,15-三甲基十六碳-5,6-二烯-3-酮(TMHDO)和

3,6,10,14-四甲基十五碳-4,5-二烯-2-酮(TMPDO)。

通过如WO 2011/131607中的实施例2中所示的反应，将来自表3的7,11,15-三甲基十六碳-5,6-二烯-3-酮和3,6,10,14-四甲基十五碳-4,5-二烯-2-酮分别定量地异构化为7,11,15-三甲基十六碳-4,6-二烯-3-酮和3,6,10,14-四甲基十五碳-3,5-二烯-2-酮。