Спосіб одержання заміщеного 4-гідроксибензальдегіду та способи одержання проміжних сполук

1 Способ получения 4-гидроксибензальдегида, замещенного, по меньшей мере, в положении 3 алкокси-группой, отличающийся тем, что фенольное соединение, замещенное, по меньшей мере, в положении 2 алкокси-группой и положения 4 и 6 которого являются свободными, подвергают на первой стадии карбоксилированию в положении 6, затем осуществляют стадию гидроксиметилирования в положении 4, с последующим окислением гидроксиметильной группы до формильной группы и на последней стадии декарбоксилируют полученный продукт 2 Способ по п 1, отличающийся тем, что используют замещенное фенольное соединение общей формулы (I) он ,(1) в которой - Z-i, представляет алкокси радикал линейный или разветвленный, имеющий от 1 до 12 атомов углерода, преимущественно от 1 до 4 атомов углерода, такой как радикалы метокси, этокси, пропокси, изопропокси, бутокси, изобутокси, втор-бутокси, трет-бутокси, - 1-2 и Z3 идентичные или разные, представляют атом водорода или одну из следующих групп ал кил радикал, линейный или разветвленный, имеющий от 1 до 12 атомов углерода, преимущественно от 1 до 4 атомов углерода, такой как метил, этил, пропил, изопропил, бутил, изобутил, втор-бутил, трет-бутил, алкенил радикал, линейный или разветвленный, имеющий от 2 до 12 атомов углерода, преимущественно от 2 до 4 атомов углерода, такой как винил, аллил, алкокси радикал, линейный или разветвленный, имеющий от 1 до 12 атомов углерода, преимущественно от 1 до 4 атомов углерода, такой как радикалы метокси, этокси, пропокси, изопропокси, бутокси, изобутокси, втор-бутокси, трет-бутокси, фенильный радикал, атом галогена, преимущественно атом фтора, хлора или брома 3 Способ по пп 1 и 2, отличающийся тем, что используют замещенное фенольное соединение формулы (І), в которой Zi представляет алкокси радикал, линейный или разветвленный, имеющий от 1 до 6 атомов углерода, преимущественно, 1 - 4 атома углерода, Tj и Z3 представляют атом водорода 4 Способ по пп 1 - 3, отличающийся тем, что в качестве замещенного фенольного соединения используют гваякол или гветол 5 Способ по пп 1 - 4, отличающийся тем, что карбоксилирование замещенного фенольного соединения формулы (I) осуществляют путем взаимодействия указанного соединения в форме соли с двуокисью углерода 6 Способ по п 5, отличающийся тем, что в качестве соли замещенного фенольного соединения преимущественно используют соль с металлами группы (la) периодической системы, преимущественно, натрия или калия 7 Способ по пп 5 - 6, отличающийся тем, что замещенное фенольное соединение в форме соли получают путем взаимодействия указанного соединения с основанием, преимущественно, с гидроокисью натрия или калия, или гидроокисью четвертичного аммония с последующим выделением образующейся воды или путем взаимодействия с безводным карбонатом щелочного метал О 1 О ю ла, преимущественно, с карбонатом калия 8 Способ по пп 5 - 7, отличающийся тем, что температура на стадии карбоксилирования составляет 130°С-250°С 9 Способ по пп 5 - 8, отличающийся тем, что карбоксилирование осуществляют при давлении двуокиси углерода от атмосферного до 100 бар, преимущественно от 1 до 20 бар 10 Способ по пп 5 - 9, отличающийся тем, что первая стадия способа заключается во взаимодействии замещенного фенольного соединения с основанием, в удалении, если это необходимо, воды путем отгонки, и затем вводят двуокись углерода 11 Способ получения 2-гидроксибензойной кислоты, гидроксиметилированной в положении 5 и замещенной, по меньшей мере, в положении 3 алкокси-группой, отличающийся тем, что осуществляют взаимодействие 2-гидроксибензойной кислоты, замещенной, по меньшей мере, в положении 3 алкокси-группой, с формальдегидом или генератором формальдегида, в случае необходимости, в присутствии основания 12 Способ по п 1 1 , отличающийся тем, что используют 2-гидроксибензойную кислоту, замещенную, по меньшей мере, в положении 3 алкоксигруппой, общей формулы (II) ом СООМ в которой - Z-i, Z2 и Z3 имеют значения, данные в пунктах 2 иЗ, - М обозначает атом водорода и/или катион металла группы (la) 13 Способ по пп 11 - 12, отличающийся тем, что в качестве генератора формальдегида используют триоксан или параформальдегид в виде линейного полиформальдегида с любой степенью полимеризации, имеющего преимущественно число звеньев (СНгО), равное 8-100 звеньям 14 Способ по пп 11 - 13, отличающийся тем, что молярное соотношение формальдегид/соль гидроксибензойной кислоты равно 0,5 - 3,0 15 Способ по пп 11 - 14, отличающийся тем, что температура реакции составляет 50°С - 100°С, преимущественно 60°С - 80°С 16 Способ по пп 11 - 15, отличающийся тем, что используют 2-гидроксибензойную кислоту гидроксиметилированную в положении 5 и замещенную, по меньшей мере, в положении 3 алкокси-группой, общей формулы (III) ом СООМ (III) в которой - Z-i, Z2 и Z3 имеют значения, данные в пунктах 2 иЗ, - М обозначает атом водорода и/или катион ме 50714 4 талла группы (la) 17 Способ по п16, отличающийся тем, что используют 2-гидроксибензойную кислоту, гидроксиметилированную в положении 5 и замещенную, по меньшей мере, в положении 3 алкокси-группой, общей формулы (III), в которой Zi представляет алкокси радикал, линейный или разветвленный, имеющий от 1 до 6 атомов углерода, преимущественно 1-4 атома углерода, и более предпочтительно, метокси или этокси радикал, a Z2 и Z3 представляют атом водорода 18 Способ получения 2-гидроксибензойной кислоты, формилированной в положении 5 и замещенной, по меньшей мере, в положении 3 алкоксигруппой, отличающийся тем, что он состоит в окислении 2-гидроксибензойной кислоты, гидроксиметилированной в положении 5 и замещенной, по меньшей мере, в положении 3 алкокси-группой, в жидкой фазе с помощью молекулярного кислорода или газа, его содержащего, оперируя в водной среде, заключающей щелочной агент в присутствии катализатора на основе платины или палладия, в случае необходимости, в присутствии сокатализатора на основе производного висмута 19 Способ по п 18, отличающийся тем, что 2гидроксибензойная кислота, гид роке и метилированная в положении 5 и замещенная, по меньшей мере, в положении 3 алкокси-группой, отвечает общей формуле (III), описанной в пп 16-17 20 Способ по любому из пп 18 - 19, отличающийся тем, что катализатор выбирают из группы, включающей платиновую чернь, палладиевую чернь, окись платины, окиси палладия или благородный металл, осажденный на различные подложки, такие как сажа, карбонат кальция, активированные оксиды алюминия или диоксиды кремния, или эквивалентные вещества 21 Способ по любому из пп 18 - 20, отличающийся тем, что количество используемого катализатора, в расчете на вес платины или палладия, по отношению к весу 2-гидроксибензойной гидроксиметилированной кислоты составляет от 0,01 до 4%, и, преимущественно, от 0,04 до 2% 22 Способ по любому из пп 18-21, отличающийся тем, что используют в качестве сокатализатора минеральное или органическое производное висмута, в котором атом висмута имеет степень окисления больше 0, например равную 2, 3, 4 или 5 23 Способ по п 22, отличающийся тем, что производное висмута выбирают в группе, образованной окисью висмута, гидроокисью висмута, солями висмута или висмутила с минеральными водородными кислотами, преимущественно хлоридом, бромидом, йодидом, сульфидом, селенидом, теллуридом, солями висмута или висмутила с минеральными оксикислотами, предпочтительно сульфитом, сульфатом, нитритом, нитратом, фосфитом, фосфатом, пирофосфатом, карбонатом, перхлоратом, антимониатом, арсенатом, селенитом и селенатом, солями висмута или висмутила с алифатическими или ароматическими органическими кислотами, преимущественно ацетатом, пропионатом, салицилатом, бензоатом, оксалатом, тартратом, лактатом, цитратом, фе 50714 ноксидами висмута или висмутила, преимущественно галлатом и пирогаллатом 24 Способ по п 23, отличающийся тем, что производное висмута выбирают из группы, образованной окисями висмута В12О3 и В12О4, гидроокисью висмута Ві(ОН)з, хлоридом висмута ВіСІз, бромидом висмута ВіВгз, йодидом висмута ВІІЗ, нейтральным сульфатом висмута B^fSC^b, нейтральным нитратом висмута В|(1\1Оз)з * 5Н2О, нитратом висмутила BiO(NO3), карбонатом висмутила (ВЮ)2СОз • 0,5Н2О, ацетатом висмута Ві(С2Н3О2)з или салицилатом висмутила СбН4СО2(ВЮ)ОН 25 Способ по любому из пп 22 - 24, отличающийся тем, что количество используемого сокатализатора выбирают таким образом, чтобы он вносил в среду, с одной стороны, по меньшей мере, 0,1% вес металлического висмута по отношению к весу введенного благородного металла, а с другой стороны, от 10 до 800 ррт металлического висмута по отношению к 2-гидроксибензойной гидроксиметилированной кислоте 26 Способ по любому из пп 18 - 25, отличающийся тем, что реакцию окисления проводят в водной среде, содержащей 0,5 - 3 моля гидроокиси натрия или калия по отношению к 2гидроксибензойной гидроксиметилированной кислоте 27 Способ по любому из пп 18 - 26, отличающийся тем, что реакцию окисления проводят при температуре 50°С - 100°С, преимущественно 60°С -80°С 28 Способ по любому из пп 18 - 27, отличающийся тем, что охлаждают реакционную среду и отделяют катализатор 29 Способ по любому из пп 18 - 28, отличающийся тем, что осуществляют декарбоксилирование 2-гидроксибензойной кислоты, формилированной в положении 5 и замещенной, по меньшей мере, в положении 3 алкокси-группой 30 Способ по п 29, отличающийся тем, что ис Настоящее изобретение относится к способу получения 4-гидроксибензальдегида, который имеет, по меньшей мере, один заместитель, находящийся в орто-положении к группе ОН Изобретение касается, в частности, получения З-метокси-4-гидроксибензальдегида и З-этокси-4гидроксибензальдегида, называемых соответственно "ванилин" и "этилванилин" Ванилин получают, в основном, из натурального сырья, такого например, как лигнин, но какуюто часть получают химическим путем В литературе описаны многочисленные способы получения ванилина [kirk - othmer - Encyclopedia of Chemical Technology 23, с 1710 - 3- издание, и многие из них основаны на получении ванилина из гваякола или 2-метоксифенола Так можно сослаться на получение ванилина путем взаимодействия гваякола с глиоксиловой кислоты, окисления на воздухе конденсата и последующего выделения ванилина из реакционной среды путем подкисления Недостаток этого спо 6 пользуют 2-гидроксибензойную кислоту, формилированную в положении 5 и замещенную, по меньшей мере, в положении 3 алкокси-группой, общей формулы (IV) ОМ СООМ сно (IV) в которой - Z-i, Z2, Z3 и М имеют значения, данные в пунктах 2иЗ 31 Способ по пп 29 и 30, отличающийся тем, что осуществляют декарбоксилирование вышеназванной кислоты путем добавления протоновой кислоты минерального происхождения, преимущественно серной кислоты или соляной кислоты, до получения рН, меньшего или равного 3 32 Способ по пп 2 9 - 3 1 , отличающийся тем, что греют реакционную среду при температуре от 120°С до 350°С, и преимущественно от 150°С до 220°С, а после охлаждения отделяют 4гидроксибензальдегид, замещенный, по меньшей мере, в положении 3 алкокси-группой, и отвечающий преимущественно формуле (V) ОН СНО (V) в которой - Z-i, Z2, Z3 и М имеют значения, данные в пунктах 2иЗ соба заключается в использовании глиоксиловой кислоты, которая является дорогим реактивом Другой способ получения ванилина основан на реакции Реймера-Тисмана, и состоит во взаимодействии гваякола и хлороформа в присутствии гидроокиси калия Образование смолы является недостатком этого метода Синтез ванилина согласно реакции Гаттермана заключается в обработке цианистоводородной кислотой гваякола в присутствии соляной кислоты Кроме того, что в этом способе применяют реактив, требующий осторожного обращения, он имеет и другой недостаток, заключающийся втом, что не является селективным, так как вместе с ванилином получают изованилин и орто-ванилин Наибольшая трудность в синтезе ванилина это селективное закрепление формильнои группы на гваяколе в параположении к гидроксильной группе Другая задача, которую необходимо решить, это разработать такой способ, который можно бы 50714 8 ло бы применить в промышленности try, 4-е изд , John Wiley and Sons, 1992, с с 40 и следующие Настоящее изобретение предлагает такой способ, который позволяет устранить указанные Из замещенных фенольных соединений совыше недостатки, удовлетворяя требованиям, гласно изобретению используют, в частности те, указанным выше которые отвечают общей формуле (1) ОН Объектом настоящего изобретения является способ получения 4-гидроксибензальдегида, замещенного, по меньшей мере, в положении 3 алкокси-группой, заключающийся втом, что фенольное соединение, замещенное, по меньшей мере, в положении 2 алкокси-группой, и положения 4 и 6 в которой которого свободны, на первом этапе подвергают Zi представляет алкоксильный радикал ликарбоксилированию по положению 6, затем поднейный или разветвленный, имеющий от 1 до 12 вергают на следующем этапе гид роке и метилироатомов углерода, преимущественно от 1 до 4 атованию по положению 4, затем окисляют гидроксимов углерода, такой как радикалы метокси, этокси, метильную группу до формильной группы, и, пропокси, изопропокси, бутокси, изобутокси, вторнаконец, подвергают этапу декарбоксилировабутокси, трет-бутокси, ния Z2 и Z3 идентичные или разные, представляют Способ согласно изобретению основан на поатом водорода или одну из следующих групп лучении 2-гидроксибензойных гидроксиметилироалкильный радикал, линейный или разветвванных в положении 5 кислот, замещенных, по ленный, имеющий от 1 до 12 атомов углерода, меньшей мере, в положении 3 алкокси-группой, преимущественно от 1 до 4 атомов углерода, такоторые служат промежуточным продуктом в синкой как метил, этил, пропил, изопропил, бутил, тезе 4-гидрокси-бензальдегидов, замещенных, по изобутил, втор-бутил, трет-бутил, меньшей мере, в положении 3 алкокси-группой алкенильный радикал, линейный или разветвДругим объектом изобретения является споленный, имеющий от 2 до 12 атомов углерода, соб окисления 2-гидроксибензойных гидроксимепреимущественно от 2 до 4 атомов углерода, татилированных в положении 5 кислот, замещенных, кой как винил, аллил, по меньшей мере, в положении 3 алкокси-группой алкоксильный радикал, линейный или раздо соответствующих 2-гидроксибензойных форветвленный, имеющий от 1 до 12 атомов углеромилсодержащих кислот да, преимущественно от 1 до 4 атомов углерода, Способ по изобретению очень хорошо подхотакой как радикалы метокси, этокси, пропокси, дит для получения ванилина В самом деле, он изопропокси, бутокси, изобутокси, втор-бутокси, позволяет осуществлять селективное формилитрет-бутокси, рование гваякола в пара-положении, осуществляя фенильный радикал, последовательно карбоксилирование гваякола в атом галогена, преимущественно атом фтора, положении 6, гидроксиметилирование с послехлора или брома дующим окислением до формильной группы в Согласно изобретению возможно присутствие положении 4, и, наконец, удаление карбоксильной на ароматическом кольце заместителей разных группы, находящейся в положении 6 типов, поскольку они не оказывают влияния на Этот способ является не только селективным, реакции согласно способу изобретения но и удовлетворяет с промышленной точки зреВ настоящем изобретении предпочтительно ния, так как в нем используются не дорогостоящие используются соединения формулы (1), в которой реактивы Zi представляет алкоксильный радикал, линейный Хотя способ согласно изобретению дает преили разветвленный, имеющий от 1 до 6 атомов красные результаты с гваяколом и гветола, он углерода, преимущественно 1 - 4 атома углерода, также осуществим и с другими фенольными заZ2 и Z3 означают атом водорода мещенными соединениями В качестве предпочтительных примеров субПод "замещенным фенольным соединением" стратов, применяемых в способе, можно назвать, понимают любое ароматическое соединение, в среди прочих, гваякол и гветол котором ароматическое ядро является носителем Согласно предлагаемому способу применяют гидроксильной группы, алкоксильной группы в в качестве исходных продуктов замещенное феположении 2 и других возможных заместителей, нольное соединение, которым является преимуи положения 4 и 6 которого являются свободныщественно соединение, отвечающее формуле ми (1) В нижеизложенном подразумевают под терНиже дается реакционная схема способа по мином "ароматическое" классическое понятие изобретению, чтобы легче понять изобретение, но ароматики, которое определено в литературе, в она не ограничивает объем изобретения частности, Jerry March, Advanced Organic Chemis 50714 (ID Zl4 J^ .GOOM (И1) CH2OH COOM (IV) (V) CHO Дальше в описании будет даваться ссылка на указанные формулы Согласно изобретению, на первом этапе осуществляют карбоксилирование замещенного фенольного соединения формулы (1) взаимодействием названного фенольного соединения в виде соли с двуокисью углерода Фенольные замещенные соединения взаимодействуют в способе по изобретению в форме соли Речь идет, преимущественно о солях с металлами группы (1а) периодической системы химических элементов Для определения групп металлов и других элементов в данном описании дается ссылка на периодическую систему элементов, опубликованную в Бюллетене Химического Общества Франции, №-1 (1996) С точки зрения практической и экономической используют соли натрия и калия Можно использовать замещенное фенольное соединение в виде соли, полученное перед самым использованием, но можно также получить соль ин ситу путем взаимодействия замещенного фенольного соединения с основанием Используют в способе по изобретению основание, которое может быть минеральным или органическим Выбирают преимущественно сильное основа 10 ние, т е основание, имеющее показатель рКв больше 12 значение рКв определяют как сологарифм константы диссоциации измеряемого основания в водной среде при 25°С Преимущественно, используют минеральные основания такие, как соли щелочных металлов, преимущественно гидроокись щелочного металла, которая может быть гидроокисью натрия или калия, карбонат щелочного металла, преимущественно калия Также можно использовать гидроокись четвертичного аммония В качестве примеров гидроокиси четвертичного аммония, используют преимущественно гидроокиси тетралкиламмония или триалкилбензиламмония, алкиловые радикалы которых, идентичные или разные, представляют алкильную цепь, линейную или разветвленную, имеющую от 1 до 12 атомов углерода, преимущественно от 1 до 6 атомов углерода Выбирают преимущественно гидроокись тетраметиламмония, гидроокись тетраэтиламмония или гидроокись тетрабутиламмония Согласно изобретению, также можно использовать гидроокиси триалкилбензиламмония, и в частности, гидроокиси триметилбензиламмония Из экономических соображений из всех оснований выбирают, преимущественно, гидроокись натрия или карбонат калия Концентрация исходного раствора основного характера не является критической Раствор используемой гидроокиси щелочного металла имеет концентрацию, равную обычно 10 - 50%вес Количество основания, вводимого в реакционную среду зависит от количества, необходимого для превращения в соль гидроксильной функции замещенного фенольного соединения Если названное соединение имеет другие солеобразующие функции, кроме гидроксильной, то вводят такое количество основания, которое необходимо для превращения в соль всех солеобразующих функций Обычно количество основания, выраженное по отношению к замещенному фенольному соединению составляет от 90 до 120% от стехиометрического количества Получают замещенное фенольное соединение в форме соли путем его взаимодействия с основанием при температуре, предпочтительно равной 25- 100°С Перед тем как ввести двуокись углерода, удаляют воду, образовавшуюся во время реакции солеобразования, путем отгонки под атмосферным давлением, или под уменьшенным давлением, равным от 1мм рт столба до атмосферного давления, или путем сушки Когда в среде нет больше воды, вводят двуокись углерода Другой вариант способа состоит в использовании дополнительно безводного карбоната щелочного металла, преимущественно, безводного карбоната калия, что позволяет устранить этап удаления воды (например от 5 до 100%мол замещенного фенольного соединения) Количество используемой двуокиси углерода, выраженное в молярном отношении между двуокисью углерода и замещенным фенольным со 12 11 50714 единением, изменяется от 1 до 100, и предпочтиризации, имеющей преимущественно число тельнее, от 1 до 2 звеньев (СН2О) от 8 до 100 Способ по изобретению проводят преимущеИспользуют названный реактив обычно в ственно при температуре 150 - 250°С, преимущеформе водного раствора, имеющего концентраственно при 160-200°С цию меньше 50% веса, преимущественно от 20 Осуществляют способ по изобретению при 50% веса атмосферном давлении пропуская двуокись углеКоличество формальдегида, выраженное в рода в виде пузырьков через реакционную среду, молях формальдегида на моль соли гидроксибенподдерживаемую при перемешивании зойной кислоты может изменяться в широком диапазоне Можно также проводить реакцию под давлением двуокиси углерода, которое варьируется Преимущественно, молярное соотношение между атмосферным давлением и приблизительформальдегид/соль гидроксибензойной кислоты но 100 барами Предпочитают давление от 1 до составляет 0,5 - 3,0 20 Можно проводить реакцию в присутствии основания Основания, перечисленные выше, очень Предпочтительный метод практического осухорошо подходят для этой реакции ществления изобретения состоит в том, что используют замещенное фенольное соединение, Количество используемого основания, выраоснование, удаляют воду, в случае необходиможенное как соотношение между числом молей сти, путем дистилляции, а затем вводят двуокись основания и числом молей соли гидроксибензойуглерода Речь идет о реакции типа твердое веной кислоты может изменяться от 0 до 2, и прещество/газ имущественно, между 0 и 1,1 В конце реакции выделяют замещенное феОснование может быть использовано как в нольное соединение, в котором карбоксплатная твердой форме, так и в форме водного раствора группа находится в положении 6 и растворяют его Температура реакции составляет диапазон от в воде до концентрации от 5 до 50%вес 50°С до 100°С, и преимущественно от 60°С до 80°С Доводят раствор до рН, равного 6 - 1 0 , преимущественно близкого к 7, путем добавления Способ проводят преимущественно под автокислоты генным давлением реактивов, чтобы избежать возможные потери параформальдегида, который Можно использовать любую кислоту, но из-за может быть газообразным при используемых темэкономических соображений предпочитают испературах пользовать классические минеральные кислоты, преимущественно, соляную кислоту или серную Предпочитают проводить реакцию в атмосфекислоту Концентрация кислоты не имеет критичере инертных газов, таких как азот или благородского значения Она соответствует преимущестные газы, например, аргон венно концентрации, выпускаемой в продажу, наПродолжительность реакции может быть пример, 37%вес для соляной кислоты, и 92 или очень разной Чаще всего она составляет от 30 96% для серной кислоты минут до 24 часов, преимущественно, от 4 часов до 8 часов Получают таким образом двухфазную среду, состоящую из органической фазы, содержащей С практической точки зрения реакцию легко непрореагировавшее замещенное фенольное соосуществлять, если в установку подавать соль единение и из водной фазы, содержащей ожигидроксибензойной кислоты и формальдегид, в даемый продукт, а именно соль 2случае необходимости основание, затем при пегидроксибензойной кислоты, по меньшей мере, ремешивании довести реакционную смесь до жезамещенную в положении 3 алкокси-группой, колаемой температуры в течение времени, необхоторая представлена формулой (1) в которой Z-i, Z2 димого для окончания реакции и Z3 - имеют значения, данные выше, а М предПорядок введения реактивов не является криставляет атом водорода и/или катион металла тическим и может быть разным группы (1а) В конце реакции получают 2-гидроксибензойную гидроксиметилированную в положении 5 киДальше эта соль будет называться упрощенслоту, замещенную, по меньшей мере, в положено, а именно "соль гидроксибензойной кислоты" нии 3 алкокси-группой, отвечающей преимущестРазделяют обе фазы и получают водную фавенно формуле (III) , в которой Z-i, Z2 и Z3 - имеют зу значения данные выше, а М представляет атом Следует заметить, что использование в качеводорода и/или катион металла группы (1а) стве исходного соли гидроксибензойной кислоты формулы (II), полученной перед самим употребСогласно предпочтительному варианту спосолением, входит в рамки изобретения ба по изобретению не выделяют полученное соединение, а подвергают его прямо окислению На следующем этапе осуществляют реакцию гидроксиметилирования в положении пара к групПредпочтительный метод окисления согласно пе ОН путем реакции соли кислоты, полученной изобретению, составляющий второй объект навыше, с формальдегидом, в случае необходимостоящего изобретения, состоит в окислении 2сти в присутствии основания гидроксибензойной гидроксиметилированной в положении 5 кислоты, замещенной, по меньшей Можно использовать формальдегид или люмере, в положении 3 алкокси-группой, в жидкой бое соединение, образующее формальдегид, тафазе, с помощью молекулярного кислорода или кое как, например, триоксан или параформальдегаза, его содержащего Работают в водной среде, гид, используемый в форме линейных содержащей щелочной агент, в присутствии катаполиформальдегидов с любой степенью полиме 14 13 50714 лизатора на основе платины или палладия, в слу5Н2О, нейтральный сульфат висмута чае необходимости в присутствии со-катализатора сульфат висмутила (BiO)HSO4, нитрит висмутила на основе производного висмута (BiO)NO2 О.бНгО, нейтральный нитрат висмута Ві(г\ІОз)з 5Н2О, двойной нитрат висмута и магния Что касается благородных металлов, исполь2Ві(І\ІОз)з 3Mg(NO3)2 24H2O, нитрат висмутила зуемых для катализирования реакции, в данном (BiO)NO3, фосфит висмута Bi2(PO3H)3 3H2O, нейслучае платины и палладия, они могут иметь разтральный фосфат висмута ВіРСч, пирофосфат ные формы, как например платиновая чернь, висмута ВІ4(Р2О7)З, карбонат висмутила палладиевая чернь, окись платины, окись палла(ВЮ^СОз О.бНгО, нейтральный перхлорат висдия или сам благородный металл, осажденный на мута Ві(СЮ4)з 5Н2О, перхлорат висмутила разные носители, такие как сажа, карбонат каль(ВіО)СЮ4, антимонат висмута BiSbO4, нейтральция, окиси алюминия и активированные двуокиси ный арсенат висмута Bi(AsO4)3, арсенат висмутила кремния или эквивалентные вещества Каталити(BiO)AsO4 5H2O, селенит висмута Ві2(ЗеОз)з, ческие массы на основе сажи превосходно подходят для катализирования реакции соли производных кислородсодержащих кислот переходных металлов ванадат висмута Количество применяемого катализатора, в B1VO4, ниобат висмута BiNbO, танталат висмута расчете на вес платины или палладия, по отношеВіТаСч, нейтральный хромат висмута В^СгСч), нию к весу 2-гидроксибензойной гидроксиметилибихромат висмутила ((ВЮ^ЬСгО?, кислый хромат рованной кислоты, может варьироваться от 0,01 висмутила Н(ВЮ)СгО4, двойной хромат висмутила до 4%, и преимущественно, от 0,04 до 2% и калия К(ВіО)СгОю, молибдат висмута Можно использовать со-катализатор, в частВІ2(МОО4)З, вольфрамат висмута ВІ2(\Л/О4)З, двойности, используют, как правило, минеральное ной молибдат висмута и натрия NaBifMoC^h, оспроизводное или органическое производное висновной перманганат висмута Bi2O2(OH)MnO4, мута, в котором атом висмута имеет степень окисления больше нуля, например, 2, 3, 4 или 5 соли алифатических и ароматических органиОстаток, соединенный с висмутом, не является ческих кислот критическим с момента, когда он удовлетворяет ацетат висмута Ві(С2ІНзОз)з, і пропионат висэтому условию Co-катализатор может быть расмутила (ВЮЭСзНбОг, основной бензоат висмута творимым или нерастворимым в реакционной СбН5СО2Ві(ОН)2, салицилат висмутила среде С6Н4СО2(ВіО)(ОН), оксалат висмута (С2О4)зВі2, тартрат висмута Ві2(С4ІН4Об)з 6Н2О, лактат висВ качестве иллюстрации со-катализаторы, комута (СєНдСуОВі 7Н2О, цитрат висмута торые могут быть использованы в способе по изобретению, представляют собой оксиды висмута, гидроокиси висмута, соли минеральных водородфенаты основной галлат висмута С7Н7О7В1, ных кислот такие как хлорид, бромид, иод ид, основной пирогаллат висмута СбНз(ОН)2(ОВі)(ОН) сульфид, селенид, теллурид висмута, соли минеВ качестве других минеральных и органичеральных кислородосодержащих кислот, такие как ских соединений фосфид висмута ВіР, арсенид сульфит, сульфат, нитрит, нитрат, фосфит, фосвисмута B13AS4, висмутат натрия ЫаВЮз висмутфат, пирофосфат, карбонат, перхлорат, антимотиоцианистые кислоты H2[Bi(BNS)s], H3[Bi(CNS)6] и нат, арсенат, селенит, селенат висмута, соли проих соли натрия и калия, триметил висмутин изводных кислородосодержащих кислот с Ві(СНз)з, трифенилвисмутин Ві(СбН5)з переходными металлами, такие как ванадат, ниоПроизводными висмута, которые преимущебат, танталат, хромат, молибдат, вольфрамат, ственно используют для проведения способа по перманганат висмута изобретению, являются окиси висмута, гидроокиси висмута, соли висмута или висмутила минеДругими подходящими соединениями являютральных водородных кислот, соли висмута или ся соли органических алифатических или аромависмутила минеральных кислородсодержащих тических кислот, например ацетат, пропионат, кислот, соли висмута или висмутила алифатичебензоат, салицилат, оксалат, тартрат, лактат, цитских или ароматических органических кислот, и рат висмута, фенаты, такие как галлат и пирогалфенаты висмута или висмутила лат висмута Эти соли и фенаты могут быть также солями висмутила Группа со-катализаторов, которые особенно подходят для выполнения изобретения, состоит В качестве других минеральных или органичеиз окисей висмута В12О3 и В12О4, гидроокиси висских соединений можно использовать бинарные мута Ві(ОН)з, нейтрального сульфата висмута композиции висмута с такими элементами как Bi(SO4)3, хлорида висмута ВіСІз, бромида висмута фосфор и мышьяк, гетерополикислоты, содержаВіВгз, иодида висмута B1J3, нейтрального нитрата щие висмут, а также их соли, подходят также висмута Ві(г\ІОз)з 5Н2О, нитрата висмутила алифатические и ароматические висмутины ВіО(г\ІОз), карбоната висмутила (ВЮ^СОз В качестве конкретных примеров можно наО.бНгО, ацетата висмута Ві(С2ІНзО2)з, салицилата звать висмутила С6Н4СО2(ВіО)(ОН) окиси ВЮ, В12О3, B12O4, B12O5, Количество используемых со-катализаторов, гидроокиси Ві(ОН)з, выраженное через количество металлического соли минеральных водородных кислот хловисмута, содержащегося в со-катализаторе, по рид висмута ВіСІз, бромид висмута ВіВгз, йодид отношению к весу взятого благородного металла, висмута B1J3, сульфид висмута B12S3, селенид может варьироваться в широком диапазоне Нависмута ВігЗез, теллурид висмута ВігТез, пример, это количество может быть как небольсоли минеральных кислородосодержащих кишим 0,1% так и может достигать веса используеслот основной сульфит висмута ВІ2(ЗОЗ)З, В12О3 16 15 50714 мого благородного металла и даже превысить его, ного происхождения, преимущественно соляной без отрицательных последствий кислоты или серной кислоты до получения рН, В частности, это количество выбирают таким меньше или равно 3, преимущественно, равного образом, чтобы оно вносило в среду окисления от 0-3 10 до ЭООррм веса металлического висмута по Нагревают реакционную среду до температуотношению к 2-гидроксибензойной гидроксиметиры, например, в диапазоне 120°С - 350°С, прелированной кислоте С этой целью могут испольимущественно 150°С - 220°С зоваться количества со-катализатора порядка Способ проводят преимущественно под авто900 - 1500ррм, однако без значительного дополгенным давлением реактивов нительного преимущества В конце реакции охлаждают реакционную среду до 20°С - 80°С Согласно способу по изобретению окисление проводят в водной среде, содержащей в растворе Получают двухфазную среду, состоящую с щелочной агент Для этого в качестве щелочного одной стороны из органической фазы, включаюагента используют обычно гидроокись натрия или щей 4-гидроксибензальдегид, замещенный, по калия Количество используемого минерального меньшей мере, в положении 3 алкокси-группой, и основания составляет 0,5 - 3 моля гидроокиси отвечающий преимущественно формуле (V) и, натрия или калия по отношению к 2возможно, исходный субстрат формулы (1), а с гидроксибензойной гидроксиметилированной кидругой стороны, из водной фазы, содержащей слоте соль Концентрация 2-гидроксибензойной гидроксиРазделяют органическую и водную фазы и реметилированной кислоты в водном растворе щекуперируют замещенный 4-гидроксибензальдегид лочного агента должна быть преимущественно из органической фазы преимущественно дистилтакой, чтобы избежать образования осадка и соляцией хранить однородным раствор Как сказано выше, способ по изобретению в частности предназначен для получения ванилина Весовая концентрация 2-гидроксибензойной и этилванилина гидроксиметилированной кислоты в водной среде обычно равна 1% - 60%, преимущественно 2% Ниже даются примеры выполнения изобрете30% ния Эти примеры даются в качестве иллюстрации и не имеют ограничительного характера На практике выполнение способа по изобретению состоит в том, что осуществляют контактиПРИМЕРЫ рование с молекулярным кислородом или газом, Пример 1 его содержащим, например, с воздухом, водного 1 Карбоксилирование гваяколята калия под раствора, окисляемой 2-гидроксибензойной гидродавлением СОг ксиметилированной кислоты щелочного агента, Загружают в реактор типа Бартон Корбелин, катализатора на основе платины или палладия и в емкостью 500мл из жаропрочного сплава марки случае необходимости со-катализатора на основе Вг, снабженный лопастной турбиной, 224г производного висмута согласно указанным выше (1,81 мол) гваякола соотношениям Добавляют 31,5г (228мол) карбоната калия Работают при атмосферном давлении, но в Продувают реактор потоком СОг Наблюдаетслучае необходимости можно также работать при ся небольшое выделение тепла давлении, равном 1 - 20 бар Нагревают до 170° в течение 7 часов, все время поддерживая давление СОг на уровне 20 Затем смесь перемешивают при желаемой бар температуре пока не будет потреблено то количество кислорода, которое соответствует количестПосле охлаждения реактора до температуры ву, необходимому для превращения спиртовой окружающей среды добавляют 200мл воды функции в функцию альдегида Таким образом, Приливают раствор хлористоводородной киход реакции контролируют путем измерения послоты 5Н до получения рН приблизительно 7,0 глощенного количества кислорода Происходит расслоение Температура реакции варьируется в зависиДекантируют органическую фазу, состоящую в мости от термостойкости получаемых продуктов основном из гваякола Обычно реакцию проводят в температурном Водную фазу подкисляют до рН 1 с помощью интервале в 50°С - 100°С преимущественно 60°С хлористоводородной кислоты Происходит осаж80°С дение ортованилиновой кислоты В конце реакции, которая длится преимущестОтделяют фильтрацией Промывают водой и венно от 30 минут до 2 часов получают 2сушат полученный продукт при 40°С, под понигидроксибензойную формилированную в положеженным давлением, равным 20мм рт ст нии 5 кислоту, замещенную, по меньшей мере, в Получают 38г ортованилиновой кислоты с положении 3 алкокси-группой и отвечающей преконцентрацией 96%вес имущественно формуле (IV) Выход равен 96% по отношению к карбонату Затем, после охлаждения, если таковое имеет калия место, отделяют каталитическую массу от реакци2 Конденсация ортованилиновая кислоонной среды, например, с помощью фильтрации та/параформальдегид На последнем этапе способа по изобретению К суспензии 16,8г (0,1моль) ортованилиновой осуществляют реакцию декарбоксилирования кислоты в 16,72г воды добавляют 14,66г 30%-го водного раствора гидроокиси натрия (0,11 моль) Для этого подкисляют полученную жидкость при перемешивании и при нагревании путем добавления протонной кислоты минераль 18 17 50714 Когда среда становится однородной, а темпеРеакционную среду, полученную после окисратура достигает 70°С, добавляют Зг парафорления, разбавляют 100мл воды, затем ее загрумальдегида (0,1 моля) жают в реактор типа Бартон Корбелин из жаростойкого сплава В2 Затем вливают 2Н раствор После 6-ти часового перемешивания при 70°С серной кислоты до получения рН приблизительно осуществляют количественный анализ полученно1,9 го раствора фиолетового цвета с помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии Продувают реактор потоком азота, затем суПолученные результаты следующие шат в течение 30 мин при 200°С ТТ (кислота орто-ванилиновая) = число молей Быстро охлаждают потоком холодной воды превращенной ортованилиновой кислоты К числу Разбавляют реакционную смесь ацетонитримолей введенной ортованилиновой кислоты = лом, затем анализируют высокоэффективной жид42,5% костной хроматографией RR (З-метокси-б-гидроксиметилсалициловая Полученные результаты следующие кислота) = число молей образовавшейся 3ТТ 5-карбоксиванилин = число молей превраметокси-5-гидроксиметилсалициловой кислоты к щенного 5-карбоксиванилина к числу молей исчислу молей введенной ортованилиновой кислоты пользованного 5-карбоксиванилина = 100% = 29,95% RT ванилин = число молей образованного ванилина к числу молей преобразованного 5RT = число молей образовавшейся 3-метоксикарбоксиванилина = 99,4% 5-гидроксиметилсалициловой к числу молей превращенной орто-ванилиновой кислоты = 70,5% RR ванилин/орто-ванилиновая кислота = число молей образованного ванилина к числу молей 3 Окисление использованной орто-ванилиновой кислоты = К предыдущему раствору добавляют 1,63г, 27,4% 2,5%-ой платины на угле (0,2мол %), затем 140мг сульфата висмута (0,2мол %) Примеры 2 - 4 Температуру доводят до 65°С, а рН до 12, рН Осуществляют серию испытаний карбоксилиподдерживают при такой величине в течение рерования 3-карбокси-4-гидрокси-5акции, добавляя 30%-й гидрат окиси натрия метоксибензальдегида При сильном перемешивании в реактор подаЗагружают в реактор Бартон Корбелин емкоют кислород со скоростью 1,5л/час стью 50мл из жаростойкого сплава В2, снабженный лопастной турбиной 0,246г (1,26ммоль) 5После 3-х часов добавляют 0,815г платины на карбоксиванилина и 20мл смеси уксусной кислоты угле, и продолжают реакцию в течение еще трех и воды (50/50 в объеме) (пример 2), 20мл воды часов (пример 3) и 20мл раствора серной кислоты Затем осуществляют количественный анализ (5ммоль) (пример 4) реакционной массы с помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии Продувают реактор потоком азота ТТ (З-метокси-б-гидроксиметилсалициловая Греют в течение 20мин при 160°С (примеры 2 кислота) = число молей превращенной 3-метоксии 3) и при 200°С (пример 4) 5-гидроксиметилсалициловой кислоты к числу Анализируют высокоэффективной жидкостной молей введенной З-метокси-5-гидроксиметилсахроматографией реакционную среду после разлициловой кислоты = 100% бавления ацетонитрилом колонка Licro Cart RP18 - 5мкм - 250/4мм, выпускаемая в продажу фирRR (5-карбоксиванилин) = число молей обрамой Мерк-элюант 800 мл Н2О/200 мл CH3CN/3,5 зованной 5-карбоксиванилиновой кислоты к числу мл Н3РО4 - расход, 1мл мин 1 - детекция УФ молей введенной З-метокси-5-гидроксиметилса240мкм -температура окружающей среды лициловой кислоты = 59% 4 Декарбоксилирование Результаты помещены в таблицу Таблица Пример 2 3 4 Природа расТемпература (°С) творителя СН3СООН/Н2О 160 Н2О 160 200 H2SO4 Время (час) ТТ 5-карбоксиванилин(%) RT ванилин (%) 7пО5 6п35 Оп20 89,6 96,5 98,9 95,1 91,1 98,4 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71