СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ 2,4-ДИАЛКИЛБЕНЗАЛЬДЕГИДА Российский патент 2024 года по МПК C07C45/49 C07C47/542 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

[0001]

Настоящее изобретение относится к способу получения 2,4-диалкилбензальдегида.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002]

Традиционно алкилбензальдегиды привлекают внимание благодаря их использованию в качестве отдушек и в качестве исходных материалов для отдушек, и в этих применениях важны не только аромат, но также низкая чувствительность кожи и способность к биологическому разложению, и для этих свойств важны положение замещающей группы и количественное соотношение изомеров.

PTL 1 описывает возможность реакции монооксида углерода с 1-изобутил-3-метилбензолом под давлением в присутствии трифторметансульфоновой кислоты для непосредственного введения формильной группы в положении 4.

СПИСОК ПРОТИВОПОСТАВЛЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ

ПАТЕНТНАЯ ЛИТЕРАТУРА

[0003]

PTL1: JP 2017-533926A

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ТЕХНИЧЕСКАЯ ПРОБЛЕМА

[0004]

PTL 1 описывает способ получения 4-изобутил-2-метилбензальдегида путем взаимодействия 1-изобутил-3-метилбензола с монооксидом углерода под давлением в присутствии трифторметансульфоновой кислоты. Однако примеры описывают только реакцию 1-изобутил-3-метил-4-бензолбромида с диметилформамидом с получением 2-метил-4-изобутилбензальдегида.

Задачей настоящего изобретения является обеспечение способа получения 2,4-диалкилбензальдегида с превосходной скоростью конверсии и выходом и превосходной региоселективностью формилирования, что позволяет монооксида углерода вступать в реакцию с исходным материалом, содержащим специфический м-диалкилбензол в присутствии фторида водорода и трифторида бора.

РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ

[0005]

В результате тщательного исследования, изобретатели настоящего изобретения обнаружили, что можно добиваться высокого показателя конверсии и выхода продукта, а также очень региоселективного формилирования, позволяя монооксиду углерода реагировать с исходным материалом, содержащим м-диалкилбензол, в присутствии фтористого водорода и трехфтористого бора с использованием конкретного м-диалкилбензола в качестве исходного материала и с помощью контроля количества трифторида бора добавляемого к м-диалкилбензолу в пределах определенного диапазона, и, таким образом, завершили настоящее изобретение.

Другими словами, настоящее изобретение заключается в следующем.

[0006]

1. Способ получения 2,4-диалкилбензальдегида включающий стадию, позволяющую монооксиду углерода взаимодействовать с исходным материалом, содержащим м-диалкилбензол, представленным формулой (1) в присутствии фтористого водорода и трифторида бора для формилирования, по меньшей мере, в положении (а), где исходным материалом является диалкилбензол, содержащие более 90 мол.% м-диалкилбензола, представленного формулой (1), и число молей трифторида бора по отношению к 1 моль м-диалкилбензола, представленного формулой (1) составляет 0,7 моль или более и 3,0 моль или меньше:

[0007]

где R¹ представляет собой алкильную группу, содержащую 1 или более и 3 или менее атомов углерода, и R² представляет собой линейную или циклическую алкильную группу, содержащую 2 или более и 7 или менее атомов углерода, с вторичным или третичным углеродом в бензильном положении, при условии, что число атомов углерода в R² больше, чем число атомов углерода в R¹.

[0008]

2. Способ получения 2,4-диалкилбензальдегида по п.1, где температура реакции составляет -40°C или выше и 10°C или ниже.

3. Способ получения 2,4-диалкилбензальдегида согласно 1 или 2, где количество молей фтористого водорода относительно 1 моля м-диалкилбензола, представленного формулой (1), составляет 2,5 моля или более и 20 молей или менее.

4. Способ получения 2,4-диалкилбензальдегида по любому из 1-3, где R¹ представляет собой метильную группу или этильную группу, и R² представляет собой этильную группу, н-пропильную группу, изопропильную группу, изобутильную группу или неопентильную группу.

5. Способ получения 2,4-диалкилбензальдегида в соответствии с любым из 1-4, где R¹ представляет собой метильную группу.

6. Способ получения 2,4-диалкилбензальдегида по любому из 1-5, где R¹ является метильной группой, и R² представляет собой изопропильную группу, R¹ является метильной группой, и R² представляет собой изобутильную группу, или R¹ представляет собой метильную группу, и R² представляет собой неопентильную группу.

7. Способ получения 2,4-диалкилбензальдегида в соответствии с любым из 1-6, где содержание 2,4-диалкилбензальдегида, формилированного в положении (а), в полученном 2,4-диалкилбензальдегиде составляет 80 мол.% или более.

ПРЕИМУЩЕСТВА НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0009]

Согласно настоящему изобретению, способ получения 2,4-диалкилбензальдегида с превосходной скоростью конверсии и выходом и превосходной региоселективностью формилирования может быть обеспечен путем обеспечения реакции монооксида углерода с исходным материалом, содержащим специфический м-диалкилбензол, в присутствии фторида водорода и трифторида бора.

ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ СПОСОБОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

[0010]

[Способ получения 2,4-диалкилбензальдегида]

Способ получения 2,4-диалкилбензальдегида согласно настоящему изобретению (далее также просто именуемый «способ получения по настоящему изобретению») включает стадию, на которой монооксиду углерода дают возможность реагировать с исходным материалом, содержащим м-диалкилбензол, представленный формулой (1), в присутствии фторида водорода и трифторида бора для формилирования, по меньшей мере, в положении (а), где исходным материалом является диалкилбензол, содержащий более 90 мол.% м-диалкилбензола, представленного формулой (1), и количество молей трифторида бора относительно 1 моля м-диалкилбензола, представленного формулой (1), составляет 0,7 моля или более и 3,0 моля или менее:

[0011]

где R¹ представляет собой алкильную группу, содержащую 1 или более и 3 или менее атомов углерода, и R² представляет собой линейные или циклические алкильные группы, содержащие 2 или более и 7 или менее атомов углерода, с вторичным или третичным углеродом в бензильном положении, при условии, что число атомов углерода в R² больше, чем число атомов углерода в R¹.

[0012]

Формула реакции по настоящему изобретению показана ниже:

[0013]

где R¹ представляет собой алкильную группу, содержащую 1 или более и 3 или менее атомов углерода, и R² представляет собой линейную или циклическую алкильную группу, содержащую 2 или более и 7 или менее атомов углерода, со вторичным или третичным углеродом в бензильном положении, при условии, что число атомов углерода в R² больше, чем число атомов углерода в R¹.

[0014]

Как правило, когда м-диалкилбензол подвергается реакции формилирования, то в соединение формилируется в пара-положение (п-положение) для каждой алкильной группы с образованием смеси двух изомеров. В частности, например, когда формилируют соединение, такое как в приведенной выше формуле (1), то в качестве продукта реакции обычно получают смесь соединения, представленного формулой (2), и соединения, представленного формулой (3). Эти соединения обладают сходными физическими свойствами, и из-за сложности разделения и очистки поэтому желателен способ получения, в котором формилирование протекает региоселективно для получения соединения, представленного формулой (2) в высоком соотношении изомеров. Кроме того, при формилировании соединения, представленного формулой (1), может происходить побочная реакция, такая как реакция диспропорционирования.

Согласно настоящему изобретению, может быть получен 2,4-диалкилбензальдегид (соединение, представленное формулой (2)), с формилированием, по меньшей мере, в положении (а), и может быть получен 2,4-диалкилбензальдегид (соединение, представленное формулой (2)), с формилированием в положении (а) с высокой региоселективностью.

Традиционно, как описано в PTL 1, известен способ функционализации посредством бромирования в положение (a) и способ инициирования реакции с монооксидом углерода в присутствии трифторметансульфоновой кислоты (трифторметансульфоновой кислоты). Однако для достижения высокого соотношения изомеров требовался более дешевый и высокоэффективный способ производства с отличной скоростью конверсии и выходом, а также отличной региоселективностью при формилировании.

Авторы настоящего изобретения обнаружили, что 2,4-диалкилбензальдегид, с формилированием в положение (а) с чрезвычайно улучшенной региоселективностью, может быть получен с высокой скоростью конверсии и выходом посредством формилирования, если монооксиду углерода дают возможность реагировать с исходным материалом, содержащим определенное количество или более м-диалкилбензола, имеющим определенную структуру, в присутствии фторида водорода и трифторида бора, при этом контролируя молярное соотношение трифторида бора относительно м-диалкилбензола, представленного формулой (1), в пределах определенного диапазона.

Хотя подробная причина, по которой происходит вышеуказанная реакция, неизвестна, предполагается, что формилирование в положение (а) стимулируется, поскольку замещающая группа R² более объемная, чем R¹ в формуле (1). Однако чрезвычайно важно, чтобы R¹ и R² были специфическими замещающими группами. Например, было обнаружено, что в случае использования трет-бутила в качестве R² выход снижается. Объемная замещающая группа не обязательно достаточна в качестве R², и важно, чтобы R² был специфической замещающей группой, содержащей вторичный или третичный углерод в бензильном положении.

Также было обнаружено, что региоселективность при формилировании улучшается за счет регулирования молярного соотношения трифторида бора по отношению к м-диалкилбензолу, представленному формулой (1), в определенном диапазоне.

Далее настоящее изобретение будет подробно описано.

[0015]

Исходный материал

В настоящем изобретении исходный материал содержит м-диалкилбензол, представленный следующей формулой (1), и исходный материал представляет собой диалкилбензол, который содержит более 90 мол.% м-диалкилбензола, представленного следующей формулой (1) в исходном материале.

Исходный материал может содержать диалкилбензол, содержащий R¹ и R² в качестве замещающих групп, таких как п-диалкилбензол, содержащий R¹ и R² в пара-положение (п-положение), и o-диалкилбензол, содержащий R¹ и R² в орто-положении (о-положении), с содержанием 10% мол. или менее, в дополнение к м-диалкилбензолу, представленному формулой (1).

Содержание м-диалкилбензола, представленного формулой (1), в исходном материале составляет более 90 мол.%, предпочтительно 93 мол.% или более, более предпочтительно 96 мол.% или более, и может составлять 100 мол.%, с точки зрения получения 2,4-диалкилбензальдегида, содержащего мало примесей и побочных продуктов, с превосходной региоселективностью при формилировании.

[0016]

где R¹ представляет собой алкильную группу, содержащую 1 или более и 3 или менее атомов углерода, и R² представляет собой линейную или циклическую алкильную группу, содержащую 2 или более и 7 или менее атомов углерода, со вторичным или третичным углеродом в бензильном положении, при условии, что число атомов углерода в R² больше, чем число атомов углерода в R¹.

[0017]

[Соединение, представленное формулой (1)]

В приведенной выше формуле (1), R¹ представляет собой алкильную группу, содержащую 1 или более и 3 или менее атомов углерода, и R² представляет собой линейную или циклическую алкильную группу, содержащую 2 или более и 7 или менее атомов углерода с вторичным или третичным углеродом в бензильном положении, при условии, что число атомов углерода в R² больше, чем число атомов углерода в R¹. В настоящем изобретении исходный материал содержит более 90 мол.% соединения, представленного формулой (1), где R¹ и ^R2 являются специфическими замещающими группами, так что протекает чрезвычайно региоселективная реакция формилирования с превосходной скоростью конверсии и выходом. Следовательно, в случае использования соединения, в котором R² является трет-бутильной группой, то есть соединения, в котором R² имеет четвертичный атом углерода в бензильном положении, выход уменьшается.

С точки зрения реакционной способности R¹ предпочтительно представляет собой метильную группу или этильную группу, более предпочтительно метильную группу.

R² представляет собой линейную или циклическую алкильную группу, содержащую 2 или более и 7 или менее атомов углерода со вторичным или третичным углеродом в бензильном положении. Количество атомов углерода предпочтительно составляет 2 или более и 6 или менее, более предпочтительно 3 или более и 5 или менее, с точки зрения реакционной способности и региоселективности. Конкретные примеры R² включают этильную группу, н-пропильную группу, изопропильную группу, н-бутильную группу, втор-бутильную группу, изобутильную группу, н-пентильную группу, втор-пентильную группу, 3-пентильную группу, изопентильную группу, неопентильную группу, циклопентильную группу и циклогексильную группу. Среди них, с точки зрения активности и региоселективности, R² представляет предпочтительно этильную группу, н-пропильную группу, изопропильную группу, изобутильную группу или неопентильную группу, более предпочтительно н-пропильную группу, изопропильную группу, изобутильную группу или неопентильную группу, еще более предпочтительно изопропильную группу, изобутильную группу или неопентильную группу, более предпочтительно изопропильную группу или неопентильную группу, и, кроме того, желательно, неопентильную группу.

В соединении, представленном формулой (1), предпочтительно, чтобы R¹ был метильной группой и R² был изопропильной группой, R¹ может быть метильной группы и R² может быть изобутильной группой, или R¹ может быть метильной группой и R² может быть неопентильной группой; более предпочтительно, чтобы R¹ был метильной группой и R² был изопропильной группой, или R¹ был метильной группой и R² был неопентильной группой; и еще более предпочтительно, чтобы R¹ был метильной группы и R² был неопентильной группой.

[0018]

Способ получения соединения, представленного формулой (1)

Хотя в качестве соединения, представленного формулой (1), может быть использован коммерчески доступный продукт, соединение, где R¹ является метильной группой, также может быть синтезировано, например, следующим образом.

[0019]

[0020]

Бензольное соединение, содержащее R² в качестве замещающей группы, реагирует с монооксидом углерода в присутствии фтористого водорода и трифторида бора для формилирования в п-положение R² с получением п-алкилбензальдегида.

Затем полученный п-алкилбензальдегид восстанавливают в присутствии палладиевого катализатора, так что формильная группа восстанавливается до метильной группы.

Далее полученный п-диалкилбензол подвергают реакции изомеризации в присутствии фтористого водорода и трифторида бора для выделения м-диалкилбензола.

[0021]

Трифторид бора

В настоящем изобретении монооксиду углерода дают возможность вступать в реакцию с исходным материалом в присутствии фтористого водорода и трифторида бора. В этом случае количество молей трифторида бора относительно 1 моля м-диалкилбензола, представленного формулой (1), составляет 0,7 моля или более, предпочтительно 0,8 моля или более, более предпочтительно 1,2 моля или более, и еще более предпочтительно 1,4 моля или более, с точки зрения реакционной способности, и 3,0 моля или менее, предпочтительно 2,8 моля или менее, более предпочтительно 2,4 моля или менее, и еще более предпочтительно 2,0 моля или менее, с точки зрения улучшения соотношения изомеров и экономии.

[0022]

Фтористый водород

Фтористый водород (HF) также выполняет функцию растворителя для реакции. В качестве фтористого водорода предпочтителен практически безводный фтористый водород с точки зрения реакционной способности. Термин «практически безводный» означает, что содержание воды составляет 5 мас.% или менее, предпочтительно 1 мас.% или менее, и более предпочтительно 0,1 мас.% или менее.

[0023]

Молярное соотношение фтористого водорода по отношению к м-диалкилбензолу, представленному формулой (1) в качестве исходного материала (фтористый водород/м-диалкилбензол, представленный формулой (1)), предпочтительно составляет 2,5 или более, более предпочтительно 5,0 или более, и еще более предпочтительно 7,0 или более, с точки зрения реакционной способности с монооксидом углерода и подавления побочных реакций, и предпочтительно 20,0 или менее, более предпочтительно 15,0 или менее, и еще более предпочтительно 10,0 или менее, с точки зрения экономии и эффективности производства.

[0024]

Условия реакции

[Температура реакции]

В настоящем изобретении монооксиду углерода дают возможность реагировать с исходным материалом, содержащим м-диалкилбензол, представленный формулой (1), в присутствии фтористого водорода и трифторида бора.

Температура, при которой монооксид углерода действует во время реакции составляет предпочтительно -40°С или выше, более предпочтительно -35°C или выше, еще более предпочтительно -30°C или выше, и предпочтительно 10°C или ниже, более предпочтительно 5°C или ниже, с точки зрения повышения реактивной способности, подавления побочных реакций и повышения региоселективности для введения формильной группы.

В случае, если соединение представлено формулой (1) м-изобутилтолуол, то температура реакции составляет предпочтительно -40°C или выше, более предпочтительно -30°C или выше, еще более предпочтительно -5°C или выше, и предпочтительно 10°C или ниже, более предпочтительно 5°C или ниже, с точки зрения увеличения защитного эффекта и улучшения региоселективности для введения формильной группы.

Кроме того, в случае если соединением, представленным формулой (1), является м-неопентилтолуол, то разница в защитном эффекте, обусловленная повышением температуры, невелика, поскольку неопентильная группа является объемной. Соответственно, температура реакции предпочтительно составляет -30°C или выше, более предпочтительно -15°C или выше, еще более предпочтительно -5°C или выше, и предпочтительно 10°C или ниже, более предпочтительно 5°C или ниже.

[0025]

[Реакционное давление]

Предпочтительно, чтобы реакция между исходным материалом и монооксидом углерода осуществлялась под давлением.

Давление во время реакции в виде парциального давления монооксида углерода предпочтительно составляет 1,0 МПа или более, более предпочтительно 1,5 МПа или более, еще более предпочтительно 1,8 МПа или более, и предпочтительно 3,0 МПа или менее, более предпочтительно 2,5 МПа или менее, еще более предпочтительно 2,2 МПа или менее, с точки зрения улучшения реакционной способности и подавления побочных реакций.

[0026]

[Время реакции]

В настоящем изобретении время реакции особо не ограничено, оно предпочтительно составляет 10 минут или более, более предпочтительно 20 минут или более, еще более предпочтительно 30 минут или более, и предпочтительно 24 часа или менее, более предпочтительно 12 часов или менее, еще более предпочтительно 5 часов или менее, с точки зрения достаточного прохождения реакции, подавления побочных реакций и разложения продуктов и эффективного получения продукта.

[0027]

[Растворитель]

Кроме того, способ получения по настоящему изобретению может быть осуществлен в присутствии растворителя. Используемый растворитель особо не ограничен, если он обладает хорошей растворимостью для исходного материала и неактивен по отношению к фтористому водороду и трифториду бора. Их примеры включают насыщенный алифатический углеводород, такой как гексан, гептан и декан, ароматический углеводород, такой как бензол и толуол, и галогенированный алифатический углеводород, такой как хлороформ, метиленхлорид и дихлорэтан. Эти растворители могут использоваться отдельно или в комбинации из двух или более.

Количество используемого растворителя особо не ограничено и может быть соответствующим образом выбрано с точки зрения однородности реакции, скорости реакции и удаления растворителя.

В настоящем изобретении, поскольку фтористый водород, присутствующий во время реакции, действует также как растворитель, растворитель не может быть использован.

[0028]

[Режим реакции]

Режим способа производства по настоящему изобретению особо не ограничен, и может быть использован любой способ, такой как реактор с периодической загрузкой, реактор с полупериодической загрузкой, реактор непрерывного типа и т.д. Реактор непрерывного типа предпочтителен из-за способности извлекать и повторно использовать катализатор, а также с точки зрения эффективности производства.

Кроме того, устройство, используемое в способе производства, представляет собой реакционное устройство, которое может в достаточной степени смешивать жидкую фазу и газовую фазу при регулировании температуры под давлением.

Например, в реакторе с периодической загрузкой исходного материала фтористый водород, трифторид бора и растворитель, при необходимости перемешиваются в реакторе с мешалкой, содержимое перемешивают, температуру жидкости, предпочтительно поддерживается на уровне -30°C или выше и 10°С или ниже, то давление желательно увеличить до 1,0 MПа или более и 3,0 MПа или меньше монооксида углерода, впоследствии давление и температура жидкости сохраняется, как они есть, и реакция проводится в течение 10 минут или более и 5 или менее часов, пока угарный газ не поглощается, а затем продукт реакции отводится для получения 2,4-диалкилбензальдегида.

[0029]

Кроме того, в реакторе с полупериодической загрузкой фтористый водород и трехфтористый бор помещают в реактор с мешалкой, содержимое перемешивают, а температуру жидкости, желательно установить до -30°C или выше и 10°C или ниже, температура может поддерживаться постоянной, а впоследствии давление желательно увеличить до 1,0 MПа или более и 3,0 MПа или менее при помощи монооксида углерода так, чтобы монооксид углерода мог бы подаваться таким образом, чтобы сохранять постоянное давление. Затем при необходимости подают исходный материал, растворенный в растворителе, и после завершения подачи реагент выдерживают в течение 10 минут или более и 5 часов или менее до завершения абсорбции монооксида углерода с последующим отводом жидкого продукта реакции для получения 2,4-диалкилбензальдегида.

[0030]

Кроме того, в реактор непрерывный типа, сперва загружают фтористый водород и трехфтористый бор в реактор с мешалкой, содержимое перемешивают, а температуру жидкости, желательно установить до -30°C или выше и 10°C или ниже, и температура может оставаться постоянной, а впоследствии давление желательно увеличить до 1,0 MПа или более и 3,0 MПа или менее при помощи монооксида углерода так, чтобы монооксид углерода мог бы подаваться таким образом, чтобы сохранять постоянное давление. Затем проводят полупериодическую реакцию, в ходе которой при необходимости подают исходный материал, растворенный в растворителе. Далее начинают подавать фтористый водород, трифторид бора и исходный материал, растворенный в растворителе, при необходимости, и непрерывно отводят жидкий продукт реакции. Время пребывания реакционной жидкости в реакторе предпочтительно составляет 10 минут или более и 5 часов или меньше. Установив время пребывания на уровне 10 минут или более и 5 часов или менее, можно эффективно производить 2,4-диалкилбензальдегид.

[0031]

После удаления фтористого водорода и трифторида бора из полученной реакционной жидкости, содержащей 2,4-диалкилбензальдегид, ее можно очистить обычным способом, таким как дистилляция или экстракция. В качестве альтернативы, для удаления фтористого водорода из реакционной жидкости может быть выполнена нейтрализующая промывка водным раствором гидроксида натрия.

[0032]

В настоящем изобретении коэффициент конверсии указывает степень потребления м-диалкилбензола, представленного формулой (1), содержащегося в исходном материале, представленном следующей формулой.

Коэффициент конверсии (моль%)={1 —(Количество вещества м-диалкилбензола, представленного формулой (1), оставшегося после реакции (количество молей)) / (Количество вещества м-диалкилбензола, представленного формулой (1) в исходном материале (количество молей))} ×100

В настоящем изобретении высокий коэффициент конверсии может быть получен путем использования конкретного исходного материала и установки количества молей трифторида бора относительно м-диалкилбензола, представленного формулой (1), в определенном диапазоне. Коэффициент конверсии предпочтительно составляет 70 мол.% или более, более предпочтительно 80 мол.% или более, еще более предпочтительно 90 мол.% или более, более того, предпочтительно 95 мол.% или более и 100 мол.% или менее.

Для того чтобы регулировать скорость конверсии в вышеуказанном диапазоне, предпочтительно соответствующим образом регулировать температуру реакции, время реакции, давление монооксида углерода, количества фтористого водорода и трифторида бора и т.д.

[0033]

[2,4-Диалкилбензальдегид]

В способе получения по настоящему изобретению формилирование выполняют, по меньшей мере, в положении (а) в формуле (1). Следующая химическая формула является формулой (1), в которой положение замещения указано в иллюстративных целях.

В общем, когда монооксиду углерода дают возможность реагировать с исходным материалом, содержащим м-диалкилбензол, в присутствии фтористого водорода и трифторида бора, формилирование имеет тенденцию происходить в положении (c), которое является пара-положением (п-положением) R¹, в дополнение к положению (a) формулы (1). С другой стороны, формилирование едва протекает в положении (b), которое является метаположением (м-положением) R¹ и R², и в положении (d), которое является орто-положением (o-положением) R¹ и R².

[0034]

где R¹ представляет собой алкильную группу, содержащую 1 или более и 3 или менее атомов углерода, и R² представляет собой линейную или циклическую алкильную группу, содержащую 2 или более и 7 или менее атомов углерода, с вторичным или третичным углеродом в бензильном положении, при условии, что число атомов углерода в R² больше, чем число атомов углерода в R¹.

[0035]

В настоящем изобретении выход (мол.%) представляет собой общее количество вещества (количество молей) полученного диалкилбензальдегида относительно количества вещества (количество молей) м-диалкилбензола, представленного формулой (1), содержащегося в исходном материале, обозначается следующим выражением.

Выход (мол.%)={(Общее количество вещества полученного диалкилбензальдегида (количество молей))/(Количество вещества м-диалкилбензола, представленного формулой (1) в исходном материале (количество молей))} ×100

Здесь общее количество вещества полученного диалкилбензальдегида означает общее количество вещества диалкилбензальдегида с формилированием в любое из представленных выше положений (а), (b), (c) и (d), которые могут быть аппроксимированы как общее количество вещества 2,4-диалкилбензальдегида с формилированием в положение (а) и 2,4-диалкилбензальдегида с формилированием в положение (с).

Выход снижается из-за возникновения побочной реакции, например, реакции диспропорционирования (см. JP 2005-120037 A).

В настоящем изобретении высокий выход может быть получен путем использования конкретного исходного материала и установки числа молей трифторида бора относительно м-диалкилбензола, представленного формулой (1), в определенном диапазоне. Выход предпочтительно составляет 70 мол.% или более, более предпочтительно 80 мол.% или более, еще более предпочтительно 90 мол.% или более, более того, предпочтительно 95 мол.% или более и 100 мол.% или менее.

Для поддержания выхода в вышеуказанном диапазоне предпочтительно соответствующим образом регулировать температуру реакции, время реакции, давление монооксида углерода, количества фтористого водорода и трифторида бора и т.д.

[0036]

Соотношение изомеров (мол.%) 2,4-диалкилбензальдегида с формилированием в положение (a), означает количество вещества 2,4-диалкилбензальдегида, с формилированием в положение (a) (количество молей) относительно общего количества вещества диалкилбензальдегида, с формилированием в любое из положений (a), (b), (c) и (d) (количество молей). Как описано выше, общее количество вещества (количество молей) диалкилбензальдегида может быть приблизительно определено как общее количество вещества (количество молей) 2,4-диалкилбензальдегида с формилированием в положение (a), и 2,4-диалкилбензальдегида, с формилированием в положение (c).

В настоящем изобретении, используя конкретный исходный материал и устанавливая количество молей трифторида бора относительно м-диалкилбензола, представленного формулой (1), в определенном диапазоне, формилирование происходит в положение (а) с высокой региоселективностью, так что может быть получено высокое соотношение изомеров. Соотношение изомеров (мол.%) 2,4-диалкилбензальдегида с формилированием в положение (а), предпочтительно составляет 60 мол.% или более, более предпочтительно 70 мол.% или более, еще более предпочтительно 80 мол.% или более, дополнительно предпочтительно 85 мол.% или более, более предпочтительно 90 мол.% или более, более предпочтительно 95 мол.% или более, и 100 мол.% или менее.

Для регулирования соотношения изомеров в вышеуказанном диапазоне предпочтительно соответствующим образом регулировать температуру реакции, время реакции, давление монооксида углерода, количества фтористого водорода и трифторида бора и т.д.

[0037]

Выход 2,4-диалкилбензальдегида с формилированием в положение (а), рассчитывается исходя из выхода и соотношения изомеров следующим образом.

Выход (мол.%) 2,4-диалкилбензальдегида, с формилированием в положение (а) ≅Выход (мол.%)×Соотношение изомеров (мол.%)/100

В настоящем изобретении, используя конкретный исходный материал и устанавливая количество молей трифторида бора относительно м-диалкилбензола, представленного формулой (1), в определенном диапазоне, 2,4-диалкилбензальдегид, с формилированием в положение (а), может быть получен с высоким выходом.

Выход (мол.%) 2,4-диалкилбензальдегида, формилированного в положение (а), предпочтительно составляет 40 мол.% или более, более предпочтительно 50 мол.% или более, еще более предпочтительно 60 мол.% или более, более предпочтительно 65 мол.% или более, более предпочтительно 70 мол.% или более, более предпочтительно 80 мол.% или более, более предпочтительно 90 мол.% или более, более предпочтительно 95 мол.% или более, и 100 мол. или менее.

Улучшение выхода 2,4-диалкилбензальдегида, формилированного в положение (а), достигается за счет улучшения выхода и соотношения изомеров, и предпочтительно соответствующим образом регулировать температуру реакции, время реакции, давление монооксида углерода, количества фтористого водорода, трифторида бора и т.д.

ПРИМЕРЫ

[0038]

Далее настоящее изобретение будет описано более подробно со ссылкой на примеры, но настоящее изобретение не ограничивается этими примерами.

[0039]

Результаты реакции оценивали по следующим выражениям.

Коэффициент конверсии (моль%)={1—(Количество вещества (количество молей) исходного материала, оставшегося после реакции)/(Количество вещества (количество молей) загруженного исходного материала)} ×100

Выход (моль%)=(Количество вещества (количество молей) полученного 2,4-диалкилбензальдегида)/(Количество вещества (количество молей) загруженного исходного материала)×100

При расчете выхода «полученный 2,4-диалкилбензальдегид» означает общее количество вещества (количество молей) 2,4-диалкилбензальдегида формилированного в положении (a) в формуле (1), и 2,4-диалкилбензальдегида формилированного в п-положение R¹ в формуле (1).

Соотношение изомеров (моль%)=(Количество вещества (количество молей) 2,4-диалкилбензальдегида, формилированного в положение (а), в формуле (1))/(Общее количество вещества (количество молей) 2,4-диалкилбензальдегида, полученного) ×100

Следует отметить, что количество каждого вещества (количество молей) рассчитывали путем деления площади пика методом ГХ-анализа на молекулярную массу и взятия их соотношения.

Далее, количество вещества (количество молей) 2,4-диалкилбензальдегида, формилированного в положение (а), относительно количества вещества (количество молей) загруженного исходного материала, было получено путем умножения выхода на соотношение изомеров.

Соотношение выходов изомеров (моль%)=Выход (моль%) ⋅ Соотношение изомеров (моль%)/100

[0040]

Анализ методом газовой хроматографии (ГХ-анализ)

Оборудование: GC-2010 Plus (производство Shimadzu Corporation)

Детектор: FID

Колонка: DB-1 (Капиллярная колонка производства Agilent Technologies)

(0,32 мм ϕ × 30 м ×0,50 μм)

Условия повышения температуры: Температура повышается со скоростью 5°C/мин со 100°C до 310°C и температура поддерживается на уровне 310°C в течение 20 минут.

[0041]

Анализ спектра ЯМР

Устройство 1: Bruker Avance 2 600 МГц-ЯМР

(5 мм Cryo-CPDUL зонд) (производство Bruker Corporation)

Устройство 2: JEOL JNM-AL-400 400 МГц (изготовлено JEOL Ltd.)

Растворитель: Дейтерированный хлороформ (CDCl₃)

Режим измерения: ¹H, ¹³C

Внутреннее стандартное вещество: тетраметилсилан (TMS)

Отмечается, что устройство 1 использовалось для измерения 4-изопропил-2-метилбензальдегида, а устройство 2 использовалось для измерения 4-изобутил-2-метилбензальдегида и 4-неопентил-2-метилбензальдегида.

[0042]

Масс-спектрометрия (ГХ-МС)

Оборудование: GCMS-QP2010 Ultra (производство Shimadzu Corporation)

Метод ионизации: EI

[0043]

Пример 1

В качестве реактора для формилирования использовался автоклав объемом 500 мл, оснащенный мешалкой с приводом NAC, тремя входными соплами вверху и одним выходным соплом внизу, внутреннюю температуру которого можно регулировать с помощью рубашки.

Хладагент пропускали через рубашку, и 120,5 г (6,02 моля) фтористого водорода загружали в автоклав, охлажденный до -25°C.

Затем, при перемешивании, добавляли 92,0 г (1,36 моля) трифторида бора, регулируя температуру так, чтобы она не превышала -25°C.

После добавления трифторида бора температуру внутри автоклава поддерживали на уровне -25°C, а давление повышали до 2,0 МПа с помощью монооксида углерода, и к нему добавляли смешанный раствор 101,2 г (0,75 моля) м-нормального пропил толуола и 10,1 г н-гексана. В качестве м-нормального пропил толуола использовали нормальный пропил толуол, имеющий содержание м-нормального пропил толуола 96,5 мас.%, и добавляли 104,9 г нормального пропил толуола таким образом, что добавляли 101,2 г м-нормального пропил толуола.

После перемешивания в течение 50 минут при температуре -25°C и при поддержании давления 2,0 МПа реакционную смесь в автоклаве сливали в воду со льдом. Сливаемую жидкость хорошо встряхивали, а затем отделяли слой масла. Полученный слой масла промывали водой для нейтрализации, а затем анализировали методом газовой хроматографии (ГХ). В результате коэффициент конверсии м-нормального пропил толуола составил 97,4 мол.%, а общий выход (выход) двух изомеров, включая 4-нормальпропил-2-метилбензальдегид и 2-нормальпропил-4-метилбензальдегид, составил 95,6 мол.%. Кроме того, количество 4-нормальпропил-2-метилбензальдегида относительно общего количества 4-нормальпропил-2-метилбензальдегида и 2-нормальпропил-4-метилбензальдегида (соотношение изомеров) составляло 72,5 моль%.

[0044]

Примеры 2-9, сравнительные примеры 1-3

2,4-диалкилбензальдегид был получен таким же образом, как и в примере 1, за исключением того, что условия реакции, типы и количества различных исходных материалов, катализаторов, растворителей и т.д., используемых в используемой реакции, были изменены, как показано в таблице 1.

Результаты приведены в таблице 1.

[0045]

Определение пиков ГХ проводилось с помощью анализа ГХ-МС (молекулярный вес) и анализа спектра ЯМР.

Структура, спектр ЯМР и результаты ГХ-МС анализа 4-изопропил-2-метилбензальдегида, полученного в качестве основного продукта в примере 2, 4-изобутил-2-метилбензальдегида, полученного в качестве основного продукта в примерах 3-6, и 4-неопентил-2-метилбензальдегида, полученного в качестве основного продукта в примерах 7 и 8, показаны ниже.

[0046]

[4-изопропил-2-метилбензальдегид]

¹H ЯМР (600 MГц, CDCl₃) δ 1,26-1,27 (6H, д, J=6,6 Гц), 2,65 (3H, с), 2,89-2,96 (1H, септ, J=6,6 Гц), 7,11 (1H, с), 7,21-7,22 (1H, д, J=7,8 Гц), 7,72-7,73 (1H, д, J=7,8 Гц), 10.2 (1H, с)

¹³C ЯМР (150 МГц, CDCl ₃) δ 19,8, 23,6, 34,3, 124,4, 130,0, 132,3, 132,6, 140,8, 155,3, 192,4

МС(EI): m/z (%) 51(8), 65(13), 77(15), 91(49), 105(27), 119(65), 133(37), 147(100), 162 (M⁺, 95)

[0047]

[0048]

[4-Изобутил-2-метилбензальдегид]

¹H ЯМР (400 MГц, CDCl₃) δ 0,91-0,92 (6H, д, J=6,8 Гц), 1,85-1,96 (1H, м), 2,49-2,51 (2H, д, J=7,2 Гц), 2,65 (3H, с), 7,03 (1H, с), 7,12-7,14 (1H, д, J=7,6 Гц), 7,70-7,72 (1H, д, J=7,6 Гц), 10,21 (1H, с)

¹³C ЯМР (100 МГц, CDCl ₃) δ 19,7, 22,4, 30,1, 45,4, 127,1, 132,2, 132,3, 132,6, 140,4, 148,3, 192,4

МС(EI): m/z (%) 43(23), 77(13), 91(37), 105(58), 134(100), 176(M⁺, 77)

[0049]

[0050]

[4-Неопентил-2-метилбензальдегид]

¹H ЯМР (400 MГц, CDCl₃) δ 0,92 (9H, с), 2,52 (2H, с), 2,65 (3H, с), 7,01 (1H, с), 7,11-7,13 (1H, д, J=7,6 Гц), 7,69-7,71 (1H, д, J=7,6 Гц), 10,23 (1H, с)

¹³C ЯМР (100 МГц, CDCl₃) δ 19,7, 29,5, 32,1, 50,3, 128,5, 131,8, 132,3, 133,9, 139,9, 146,4, 192,5

МС(EI): m/z (%) 57(65), 77(8), 91(26), 105(40), 134(100), 175(11), 190(M⁺, 29)

[0051]

[0052]

Таблица 1

Пример 1 Пример 2 Пример 3 Пример 4 Пример 5 Пример 6 Пример 7 Пример 8 Пример 9 Сравни-тельный пример 1 Сравни-тельный пример 2 Сравни-тельный пример 3 м-диалкилбензол R¹ Метил Метил Метил Метил Метил Метил Метил Метил Метил Метил Метил Метил R² Нормальный пропил изопропил изобутил изобутил изобутил изобутил неопентил неопентил этил изобутил этил третичный бутил Содержание (1) в исходном материале [мол.%] 96,5 100 99,0 99,0 99,0 99,0 97,0 97,0 96,1 99,0 96,1 96,5 Исходное количество (1)(г) [моль] 101,2 г (0,75 моль) 86,4 г (0,64 моля) 97,8 г (0,66 моль) 100,8 г (0,68 моль) 100,3 г (0,68 моль) 50,2 г (0,34 моля) 38,4 г (0,24 моля) 47,1 г (0,29 моля) 79,7 г (0,66 моля) 50,0 г (0,34 моля) 80,9 г (0,67 моля) 85,6 г (0,58 моль) HF(г) [моль] 120,5 г (6,02 моль) 96,6 г (4,83 моля) 104,6 г (5,23 моля) 107,7 г (5,38 моль) 107,7 г (5,38 моль) 99,6 г (4,98 моль) 35,5 г (1,77 моль) 43,0 г (2,15 моля) 99,4 г (4,97 моль) 100,9 г (5,04 моль) 100,9 г (5,04 моль) 86,5 г (4,32 моля) BF₃(г) [моль] 92,0 г (1,36 моль) 65,5 г (0,97 моля) 79,9 г (1,18 моля) 82,3 г (1,21 моль) 123,3 г (1,82 моля) 21,3 г (0,31 моль) 24,0 г (0,35 моля) 29,5 г (0,44 моля) 67,4 г (0,99 моль) 13,8 г (0,20 моль) 27,4 г (0,40 моль) 27,4 г (0,58 моля) CO [MПа] 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 Раствори-тель (г) гексан (10,1 г) нет нет нет нет нет гептан (38,4 г) гептан (47,1 г) нет нет нет нет Условие реакции HF/(1) [моль/ моль] 8,0 7,5 7,9 7,9 7,9 14,6 7,5 7,5 7,5 14,8 7,5 7,5 BF₃/(1) [моль/ моль] 1,8 1,5 1,8 1,8 2,7 0,9 1,5 1,5 1,5 0,6 0,6 1,0 Раствори-тель/(1) [мас.%] 10,0 нет нет нет нет нет 100,0 100,0 нет нет нет нет Температура реакции [°C] -25,0 -25,0 -35,0 0,0 0,0 0,0 0,0 -25,0 0,0 0,0 0,0 0,0 Время реакции [мин] 50,0 90,0 240,0 180,0 150,0 60,0 120,0 120,0 90,0 60,0 90,0 45,0 Давление [MПа] 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 Оценка Коэффициент конверсии [моль%] 97,4 98,9 93,8 99,8 100,0 72,4 98,5 99,7 98,7 41,5 60,7 94,6 Выход [моль%] 95,6 90,4 93,5 99,2 99,6 72,1 97,9 98,6 98,1 41,2 48,6 4,7 Соотношение изомеров [моль%] 72,5 89,1 76,8 83,9 82,7 86,4 98,6 98,4 70,3 87,4 73,9 100 × Коэффициент выхода изомера [моль%] 69,3 80,5 71,8 83,2 82,4 62,3 96,5 97,0 69,0 36,0 35,9 4,7

[0053]

Как показано в результатах в таблице 1, согласно способу получения настоящего изобретения, м-диалкилбензол, представленный формулой (1), был преобразован формилированием в 2,4-диалкилбензальдегид в положение (а) в формуле (1) при высокой скорости конверсии, высоком выходе и высоком соотношении изомеров.

С другой стороны, в сравнительных примерах 1 и 2, в которых молярное отношение трифторида бора по отношению к м-диалкилбензолу, представленному формулой (1), составляло менее 0,7, скорость конверсии и выходы были недостаточными, так что выход 2,4-диалкилбензальдегида с формилированием в положение (а) в формуле (1), был низким. Кроме того, в сравнительном примере 3, где использовался исходный материал, содержащий трет-бутильную группу в качестве R², выход был низким, так что выход 2,4-диалкилбензальдегида, с формилированием в положение (а) в формуле (1), был низким.

ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ

[0054]

Согласно настоящему изобретению, может быть предложен способ получения 2,4-диалкилбензальдегида с превосходным коэффициентом конверсии, выходом и региоселективностью с использованием исходного материала, содержащего м-диалкилбензол. Полученный 2,4-диалкилбензальдегид считается полезным в качестве соединения исходного материала для синтеза, такого как исходный материал для ароматизации.

Настоящее изобретение относится к способу получения 2,4-диалкилбензальдегида, который привлекает внимание благодаря использованию в качестве отдушки и в качестве исходного материала для отдушек. Способ включает стадию, позволяющую монооксиду углерода вступать в реакцию с исходным материалом, содержащим м-диалкилбензол, представленный формулой (1), в присутствии фтористого водорода и трифторида бора для формилирования, по меньшей мере, в положение (а). При этом исходным материалом является диалкилбензол, содержащий более 90 мол.% м-диалкилбензола, представленного формулой (1). Количество молей трифторида бора относительно 1 моля м-диалкилбензола, представленного формулой (1), составляет 0,7 моля или более и 3,0 моля или менее.

, где R¹ представляет собой метильную группу и R² представляет собой изопропильную или неопентильную группу. Технический результат – создание способа получения, позволяющего добиться высокого показателя конверсии и выхода продукта, а также очень региоселективного формилирования. 3 з.п. ф-лы, 1 табл., 9 пр.

1. Способ получения 2,4-диалкилбензальдегида, включающий

стадию, позволяющую монооксиду углерода вступать в реакцию с исходным материалом, содержащим м-диалкилбензол, представленный формулой (1), в присутствии фтористого водорода и трифторида бора для формилирования, по меньшей мере, в положение (а),

где исходным материалом является диалкилбензол, содержащий более 90 мол.% м-диалкилбензола, представленного формулой (1), и

количество молей трифторида бора относительно 1 моля м-диалкилбензола, представленного формулой (1), составляет 0,7 моля или более и 3,0 моля или менее:

где R¹ представляет собой метильную группу и R² представляет собой изопропильную или неопентильную группу.

2. Способ по п.1, где температура реакции составляет -40°C или выше и 10°C или ниже.

3. Способ по п.1 или 2, где количество молей фтористого водорода относительно 1 моля м-диалкилбензола, представленного формулой (1), составляет 2,5 моля или более и 20 молей или менее.

4. Способ по п.1 или 2, где содержание 2,4-диалкилбензальдегида, формилированного в положение (а), в полученном 2,4-диалкилбензальдегиде составляет 80 мол.% или более.