Procedimiento para la preparación y aislamiento de tetrahidropiranoles sustituidos en la posición 2.

Procedimiento para la preparación de 4-hidroxi-4-metil-tetrahidropiranos sustituidos en la posición 2 de la fórmula (I)

en la que el resto

R1 significa un resto alquilo o alquenilo de cadena lineal o ramificado con 1 a 12 átomos de carbono,

un resto cicloalquilo dado el caso sustituido con alquilo con un total de 3 a 12 átomos de carbono o un resto arilo dado el caso sustituido con alquilo y/o alcoxi con un total de 6 a 12 átomos de carbono,

que comprende la reacción de 3-metilbut-3-en-1-ol de la fórmula (II)

con un aldehído de la fórmula (III)

R1-CHO (III),

en la que el resto R1 tiene el mismo significado que en la fórmula (I) y

en el que la reacción se lleva a cabo en presencia de agua y en presencia de un intercambiador de cationes fuertemente ácido y, a continuación, se lleva a cabo la separación por destilación en una columna con tabique de separación o en una interconexión de al menos dos columnas de destilación en forma de acoplamiento térmico y uno o varios sitios de descarga laterales a una presión de operación absoluta de 500 hPa.

Procedimiento para la preparación y aislamiento de tetrahidropiranoles sustituidos en la posición 2

La presente invención se refiere a un procedimiento para la preparación y aislamiento de 4-hidroxi-4-met¡l- tetrahidropiranoles sustituidos en la posición 2 mediante reacción de 3-metilbut-3-en-1-ol (isoprenol) con los aldehidos correspondientes en presencia de un intercambiador de cationes fuertemente ácido y, a continuación, aislamiento o separación por destilación en una columna con tabique de separación o en una interconexión de dos columnas de destilación en forma de un acoplamiento térmico. Especialmente, la presente invención se refiere a un procedimiento correspondiente para la preparación y aislamiento de 2-¡sobutil-4-hidroxi-4-metil-tetrah¡drop¡rano mediante reacción de isoprenol con aldehido valeriánico y, a continuación, separación por destilación en una columna con tabique de separación o en una interconexión de dos columnas de destilación en forma de un acoplamiento térmico.

En Tetrahedron Letters N2 51, páginas 457 - 458, 197, se describe la reacción de 3-alquen-1-oles con aldehidos y su uso para la preparación de los productos químicos aromáticos óxido de rosa u óxido de dihidrorrosa. A este respecto también se menciona la reacción de 3-metilbutanal con isoprenol en condiciones ácidas.

En Chemistry of Heterocyclic Compounds, páginas 117 - 119, 199, se describe la condensación de isoprenol con distintos aldehidos y cetonas para dar los di- y tetrahidropiranos correspondientes en presencia de gel de sílice o AI2O3 en condiciones exentas de disolvente. Los piranoles se obtienen a este respecto solo en cantidades reducidas usando Al23.

El documento SU 825 528 divulga un procedimiento de preparación de di- o tetrahidropiranos y tetrahidropiranoles mediante reacción de 2-metil-buten-1-ol-4 (isoprenol) con aldehidos o cetonas en presencia de un catalizador ácido, usándose el catalizador ácido en una cantidad del ,1 al ,1 % en peso con respecto a la cantidad de isoprenol, y la reacción se lleva a cabo a una temperatura de a 25 2C en un disolvente orgánico. Como catalizadores se mencionan las resinas de intercambio iónico KU-2 (resina de poliestireno sulfonada), ácido para-toluenosulfónico, ácido sulfúrico, ácido fosfórico o ácido perclórico. Por ejemplo, se describe, entre otras cosas, la reacción de isoprenol con isobutiraldehído en presencia de KU-2.

El documento EP 1 493 737 A1 divulga un procedimiento de preparación de mezclas de 4-metil- o 4-metilenpiranos etilénicamente insaturados y los 4-hidroxipiranos correspondientes mediante reacción de los aldehidos correspondientes con isoprenol, iniciándose la reacción en un sistema de reacción en el que la relación molar de aldehido con respecto a isoprenol es superior a 1, es decir, el aldehido se usa en exceso. Además, el documento divulga la deshidrogenación posterior de las mezclas mencionadas para dar los piranos etilénicamente insaturados deseados. Como catalizadores adecuados para la primera etapa de reacción se mencionan ácidos minerales tales como ácido clorhídrico o ácido sulfúrico, preferentemente, sin embargo, ácido metanosulfónico o ácido para- toluenosulfónico.

El documento EP 1 516 879 A1 divulga un procedimiento de preparación de 4-metil- o 4-metilenpiranos etilénicamente insaturados mediante reacción de un aldehido correspondiente con isoprenol en condiciones de deshidrogenación, siendo la cantidad de agua en el reactor de hasta el ,25 % en peso, mientras que la reacción del compuesto de partida usado en defecto es inferior al 5 %. Como catalizadores adecuados para ello se mencionan también ácidos minerales tales como ácido clorhídrico o ácido sulfúrico, preferentemente, sin embargo, ácido metanosulfónico o ácido para-toluenosulfónico.

El documento JP 27-15469 se refiere a 4-hidroxi-4-metil-tetrahidropiranoles con un contenido de diastereómeros cis del 7 al 95 % en peso. El documento divulga también un procedimiento de preparación de los mismos, mediante la reacción de isoprenol con un aldehido correspondiente en presencia de una solución acuosa de un catalizador ácido. A este respecto, la reacción debe llevarse a cabo a una concentración de la solución acuosa de catalizador bien en el intervalo del 1 al 1 % en peso a una temperatura de a 1 °C o bien en el intervalo del 1 % en peso o superior a una temperatura de a 3 °C. Como catalizadores ácidos posibles se mencionan, en general, también resinas de intercambio iónico.

Se sabe que para el aislamiento de sistemas de varios componentes mediante destilación se usa, por ejemplo, una columna con tabique de separación, es decir, una columna de destilación con alimentación lateral dispuesta entre la cabeza y el fondo y un dispositivo de separación que se extiende en la zona de alimentación en la dirección longitudinal de la columna para impedir un mezclado transversal de vapores y/o condensado. Las columnas con tabique de separación, no obstante, no se han propuesto hasta la fecha para la separación de alcoholes de la fórmula (I) que habitualmente presentan una diferencia de puntos de ebullición reducida. La invención se basa en el objetivo de proporcionar un procedimiento de preparación y aislamiento de tetrahidropiranoles sustituidos en la posición 2 con el que puedan aislarse, en general, productos con unas diferencias de puntos de ebullición muy reducidas a partir de una mezcla bruta con unas necesidades de inversión y energéticas reducidas en una forma lo más pura posible.

Las columnas de destilación que contienen un tabique de separación son conocidas de por sí y se describen, por ejemplo, en los documentos US-A 2.271.134, US-A 4.23.533, el documento EP-A 122 367, el documento EP-A 126

288, el documento EPA 133 51, Chem. Eng. Technol. 1 (1987) 92-98; Chem.-Ing.-Techn. 61 (1989) N2 1, 16-25; Gas Separation and Purification 4 (199) 19 114; Process Engeneering 2 (1993) 33-34; Trans IChemE (1994) Zonas A 639 644 y Chemical Englneering 7 (1997) 72-76. El tabique de separación puede estar instalado de forma fija en la columna, por ejemplo, puede estar soldado, o si no, está fijado a la columna de forma separable. La fijación en forma separable ofrece ventajas, tales como una mayor flexibilidad, un relleno más sencillo de la columna con elementos incorporadosy costes de inversión reducidos.

Partiendo de este estado de la técnica, la presente invención tiene el objetivo de proporcionar un procedimiento para la preparación y aislamiento de 4-hidroxi-4-metil-tetrahidropiranos sustituidos en la posición 2, especialmente 2- isobutil-4-hidroxi-4-metil-tetrahidropirano, con el que puedan obtenerse los compuestos deseados, en la medida de lo posible,

- partiendo de productos de partida fácilmente disponibles y económicos,

- usando reactivos fácilmente disponibles y económicos

- de un modo técnicamente ventajoso,

- a escala industrial,

- con rendimientos elevados,

- con un exceso diastereomérico elevado,

- con la formación lo más reducida posible de subproductos no deseados y que hay que eliminar,

- con una pureza muy elevada y

- con propiedades con respecto al olor lo más ventajosas posible.

El objetivo se logró de un modo sorprendente según la invención proporcionando un procedimiento para la preparación de 4-hidroxi-4-met¡l-tetrahidropiranos sustituidos en la posición 2 de la fórmula (I)

R1

(I),

en la que el resto

R1 significa un resto alquilo o alquenilo de cadena lineal o ramificado con 1 a 12 átomos de carbono, un resto cicloalquilo dado el caso sustituido con alquilo con un total de 3 a 12 átomos de carbono o un resto arilo dado el caso sustituido con alquilo y/o alcoxi con un total de 6 a 12 átomos de carbono,

que comprende la reacción de 3-metilbut-3-en-1-ol de la fórmula (II)

(ii)

con un aldehido de la fórmula (III)

R1-CHO (III),

en la que el resto R1 tiene el mismo significado que en la fórmula (I) y en el que la reacción se lleva a cabo en presencia de agua y en presencia de un intercambiador de cationes fuertemente ácido y, a continuación, se lleva a cabo la separación por destilación en una columna con tabique de separación o en una interconexión de al menos dos columnas de destilación en forma de acoplamiento térmido y uno o varios sitios de descarga laterales a una presión de operación absoluta de 5 hPa.

Para aplicaciones especiales en el sector de la química de aromas o de síntesis puede ser deseable poder usar los diastereómeros separados por destilación de una forma lo más pura o enriquecida posible.

Como materiales de partida para la realización del procedimiento... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la preparación de 4-hidroxi-4-metil-tetrahidropiranos sustituidos en la posición 2 de la fórmula

(D

(I),

en la que el resto

R1 significa un resto alquilo o alquenilo de cadena lineal o ramificado con 1 a 12 átomos de carbono, un resto cicloalquilo dado el caso sustituido con alquilo con un total de 3 a 12 átomos de carbono o un resto arito dado el caso sustituido con alquilo y/o alcoxi con un total de 6 a 12 átomos de carbono,

que comprende la reacción de 3-metilbut-3-en-1-ol de la fórmula (II)

^^"OH

(ii)

con un aldehido de la fórmula (III)

R1-CHO (III),

en la que el resto R1 tiene el mismo significado que en la fórmula (I) y

en el que la reacción se lleva a cabo en presencia de agua y en presencia de un intercambiador de cationes fuertemente ácido y, a continuación, se lleva a cabo la separación por destilación en una columna con tabique de separación o en una interconexión de al menos dos columnas de destilación en forma de acoplamiento térmico y uno o varios sitios de descarga laterales a una presión de operación absoluta de 5 hPa.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el resto

R1 significa un resto alquilo o alquenilo de cadena lineal o ramificado con 1 a 12 átomos de carbono o un resto arito dado el caso sustituido con alquilo y/o alcoxi con un total de 6 a 12 átomos de carbono.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque el resto R1 significa isobutilo.

4. Procedimiento según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque el resto R1 significa fenilo.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque se usa isoprenol y el aldehido de la fórmula (III) en una relación molar de ,7 a 1 a 2 a 1.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque se usa isoprenol y el aldehido de la fórmula (III) en una relación molar de 1 a 1 a 1,5 a 1.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque la reacción se lleva a cabo en presencia de una cantidad al menos equimolarde agua, refiriéndose la cantidad de agua a la cantidad del material de partida isopropenol usado dado el caso en defecto o del aldehido de la fórmula (III), o, en el caso de reacción equimolar de ambos materiales de partida, a la cantidad de materia de uno de tos dos.

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque se usa un intercambiador de cationes que comprende un grupo ácido sulfónico fuertemente ácido.

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque se usa al menos un intercambiador de cationes fuertemente ácido en la forma H(+), conteniendo el intercambiador de iones un esqueleto polimérico que presenta grupos ácido sulfónico y bien tiene forma de gel o bien contiene resina macroporosa.

1. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque el intercambiador de iones se basa en un esqueleto de poliestireno con grupos ácido sulfónico o en una resina de intercambio iónico perfluorada con grupos ácido sulfónico.

11. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 1, caracterizado porque la reacción se lleva a cabo sin la adición de un disolvente orgánico.

12. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque la reacción se lleva a cabo a una temperatura en el intervalo de 2 a 6 °C.

13. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque la reacción se lleva a cabo en continuo.

14. Procedimiento según la reivindicación 13, que comprende las etapas de

a. proporcionar un reactor de flujo que contiene el intercambiador de cationes fuertemente ácido elegido;

b. introducir en continuo isoprenol, el aldehido de la fórmula (III) y agua en el reactor de flujo;

c. poner en contacto en continuo isoprenol, el aldehido de la fórmula (III) y agua con el intercambiador de cationes fuertemente ácido en el reactor de flujo, obteniéndose una mezcla de reacción que comprende el 4- hidroxi-4-metil-tetrahidropirano sustituido en la posición 2 deseado y

d. descargaren continuo la mezcla de reacción del reactor de flujo, y

e. aislar o separar por destilación en una columna con tabique de separación o en una interconexión de al menos dos columnas de destilación en forma de acoplamiento térmico y uno o varios sitios de descarga laterales a una presión de operación absoluta de 5 hPa, preferentemente de 3 a 2 hPa.

15. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 14 para la preparación de 4-hidroxi-4-metil- tetrahidropiranos sustituidos en la posición 2 en forma de mezclas de los diastereómeros cis de la fórmula (le)

(le)

y de los diastereómeros trans de la fórmula (Id)

(Id)

en el que la relación de diastereómeros del diastereómero cis de la fórmula (le) con respecto al diastereómero trans de la fórmula (Id) es de 65 a 35 a 95 a 5, y R1 tiene el significado indicado en las reivindicaciones 1,2, 3 y 4.

16. Procedimiento según la reivindicación 1 para aislaren continuo dos alcoholes estereoisoméricos de la fórmula (I) a partir de una mezcla bruta mediante rectificación, en el que la mezcla bruta se introduce lateralmente en una columna de alimentación, está prevista al menos una columna de descarga acoplada a la columna de alimentación y se descarga de la(s) columna(s) de descarga un primer alcohol de la fórmula (I) y un segundo alcohol de la fórmula (I), estando acoplada la columna de alimentación y las columnas de descarga de modo que al menos en la zona de descarga de los alcoholes no se produzca ninguna mezcla transversal de vapores y condensado entre la columna de alimentación y la(s) columna(s) de descarga.

17. Procedimiento según la reivindicación 16, en el que

a) la mezcla bruta se introduce en una columna de alimentación con una sección de enriquecimiento dispuesta por encima del sitio de alimentación y una sección de agotamiento dispuesta por debajo del sitio de descarga,

b) está prevista una columna de combinación superior que comunica el extremo superior de la sección de

enriquecimiento con condensador en la cabeza de la columna y una columna de combinación inferior que

comunica el extremo inferior de la sección de agotamiento con calentamiento en el fondo,

c) está prevista una columna de descarga que comunica con la columna de combinación superior y la columna de combinación inferior, que presenta dos descargas laterales dispuestas en forma espaciada entre sí en la dirección longitudinal de la columna de descarga,

d) se descarga el primer alcohol en la descarga lateral superior y el segundo alcohol en la descarga lateral

inferior y

e) en la cabeza o en la zona superior de la columna de combinación superior se descargan los productos con el punto de ebullición más bajo y en el fondo de la columna de combinación los productos con el punto de ebullición más elevado.

18. Procedimiento según la reivindicación 17, en el que la columna de alimentación y la columna de descarga están

realizadas como cámaras parciales abiertas en ambos lados a, en cada caso, un espacio de combinación que se extiende sobre una sección de la expansión longitudinal de una columna de destilación, y están separadas una de otra por un tabique de separación.

19. Procedimiento según la reivindicación 18, en el que se descarga el primer alcohol y el segundo alcohol en forma

líquida en las descargas laterales de la columna con tabique de separación.

2. Procedimiento según una de las reivindicaciones 17 a 19, en el que la columna de alimentación y/o la columna de descarga están provistas totalmente o en secciones de rellenos o cuerpos llenadores ordenados.

21. Procedimiento según una de las reivindicaciones 17 a 2, en el que el tabique de separación está realizado como aislante térmico al menos en una sección.

22. Procedimiento según una de las reivindicaciones 17 a 21, en el que la mezcla bruta se introduce parcial o

totalmente en forma de vapor en la columna de alimentación.