201512. lajstromszámú szabadalom • Eljárás fenil-ecetsav és származékai előállítására katalitikus karbonilezéssel
! HU 201512 B A találmány tárgya új eljárás az (1) általános képien! vegyületek - a képletben R1 hidrogénatomot, klóratomot, 1—4 szénatomos alkilcsoportot. 1-4 szénatomos alkoxicsoportot. fenilcsoportot vagy tri-( I—4 szénatomos alkil)-szilil-csoportot jelent, R2 hidrogénatomot, 1-4 szénatomos alkilcsoportot vagy 1-4 szénatomos alkoxicsoportot jelent, vagy R1 és R2 a hozzájuk kapcsolódó benzolgy űrivel együtt naftilcsoportot alkot, vagy R1 és R2 együtt a benzolgyúrú két szomszédos szénatomjához kapcsolódó (-CH2CH20-)n képien! csoportot jelent, amelyben n értéke 4-6. és R3 és R4 hidrogénatomot jelent - előállítására a (II) általános képletú vegyületek - a képletben R1. R2. R3 és R4 jelentése a fenti és X klór- vagy brómatomot jelent - katalitikus karbonilezésével. Az (1) általános képletú vegyületek egyik legismertebb képviselője a fenil-ecetsav, amely fontos gyógyszeripari segédanyag, illetve szintetikus intermedier. Az (I) általános képletú vegyületek további képviselőit is széles körben alkalmazzák, elsősorban biológiailag aktív vegyületek előállításának kiindulási anyagaiként. Az (I) általános képletú vegyületeket ipari méretekben jelenleg úgy állítják elő a legszélesebb körben, hogy a (II) általános képletú vegyületeket alkálifém-cianiddal reagáltatják. majd a képződött fenil-acetonitril-származékot hidrolizálják (Ullmanns Enzyclopädie der technischen Chemie 4, 291 /1953/ és 11, 71 /1976/: kiadó: Verlag Chemie. Weinheim). Ennek az eljárásnak hátránya, hogy erősen mérgező alkálifém-cianidot igényel, továbbá az. hogy a kívánt termék csak két reakciólépésben állítható elő. A rendkívül mérgező alkálifém-cianidok használatából és a kétlépéses reakcióból származó hátrányok kiküszöbölésére dolgozták ki a (II) általános képletú vegyületek katalitikus hidroxi-karbonilezésén alapuló megoldásokat. A katalitikus hidroxi-karbonilezési reakciókat átfoaóan ismerteti az Adv. Orsanomet. Chem. 79. 183 (1981) és az Isr. J. Chem. 26. 249 (1985) közlemény. A katalitikus hidroxi-karbonilezési eljárások lényege az. hogy a (II) általános képletú vegyületeket bázis, szerves oldószer és fémvegyület-katalizátor jelenlétében szén-monoxiddal reagáltatják. Katalizátorokként nemesfémeket vagy nemesfém-vegyületeket (így palládiumot vagy ródium- vagy palládium-sókat) vagy a reakció körülményei között karbonilszármazékokat képező átmeneti fém-származékokat (köztük vas-, kobalt- és nikkel-karbonil-származékokat) alkalmaznak. Ilyen megoldásokat ismertetnek a következő közlemények: J. Őrganomet. Chem. 134, Cl 1 (1977); J. Organomet. Chem. 134, CI5 (1977): J. Chem. Soc., Chem. Commun. 1090 (1978): J. Organomet. Chem. 243. 59 (1982): J. Organomet. Chem. 212, C23 (1981): J, Am. Chem. Soc. <SU, 2399 (1962). A nemesfém- és nemesfém-vegyület katalizátorok alkalmazásának hátránya, hogy igen költségesek, és esetenként csak korrozív vagy környezetszennyező adalékanyagokkal (például hidrogén-jodiddal) együtt alkalmazva biztosítanak megfelelő katalitikus aktivitást. Az átmeneti fém-katalizátorok ugyan viszonylag könnyen hozzáférhető, olcsó vegyületek. de hátrányuk, hogy gyorsan kimerülnek. és nehezen különíthetők el a végterméktől. Az ismert hidroxi-karbonilezési eljárások közös hátránya, hogy a kívánt termékeket rendszerint közepes hozammal vagy nem megfelelő szelektivitással szolgáltatják. A hozam és a szelektivitás javítása, valamint a katalizátor elkülönítéséből származó nehézségek kiküszöbölése céljából megkísérelték már a fent ismertetett katalizátorokat fázisátvivő katalizátorokkal együtt alkalmazni. Fázisátvivő katalizátorokként kvaterner ammonium- és foszfónium-vegyületeket alkalmaztak. Megállapították azonban (J. Organomet. Chem. 194, C19 /1980/), hogy a reakció körülményei között ezek a fázisátvivő katalizátorok irreverzibilis változást szenvednek (karbonileződnek), ami anyagveszteségekhez vezet, és az elért eredménnyel arányban nem állóan növeli az eljárás költségeit. Az ismert hidroxi-karbonilezési eljárások további hátrányaként említhető, hogy esetenként mérgező vagy túz- és robbanásveszélyes oldószereket (például halogénezett szénhidrogéneket, benzolt és benzol-homológokat) igényelnek. A fentiek alapján érthető, hogy noha a (II) általános képletú vegyületek katalitikus hidroxi-karbonilezésével igen nagy számú közlemény foglalkozik, ezeket a módszereket nagyüzemi gyártásra nem alkalmazták. Célul tűztük ki olyan eljárás kidolgozását, amellyel a (II) általános képletú vegyületek katalitikus hidroxi-karbonilezése egyszerűen, olcsón, környezetkímélő módon elvégezhető, és az (I) általános képletú vegyületek jó hozammal, nagy szelektivitással állíthatók elő. Kísérleteink során felismertük, hogy a (II) általános képletú vegyületek vizes alkálifém-hidroxid oldat, szén-monoxid és a reakció körülményei között karbonilszármazékot képező átmeneti fémszármazék katalizátor jelenlétében végzett katalitikus hidroxi-karbonilezésében kitűnő eredménnyel használható szerves fázisként a tercier amil-alkohol. Ez a felismerésünk rendkívül meglepő, ugyanis hasonló típusú reakciók mechanizmusának vizsgálata során megállapították (Tetrahedron Lett. 27. 4343 /1980/; Organometallics 2, 1730 /1983/). hogy a tercier amil-alkohol jelenléte a „dupla” karbonileződésnek - tehát fenil-piroszőlősav-származékok képződésének - kedvez. Kísérleteink ezzel a várakozással ellentétben azt igazolták, hogy tercier amil-alkohol/víz közegben a (II) általános képletú benzil-halogenidek kvantitatív szelektivitással alakíthatók át (I) általános képletú vegyületekké. Megállapítottuk azt is, hogy a tercier amil-alkoholhoz hasonlóan jó eredménnyel alkalmazható az eljárásban szerves oldószerként a szeszipari melléktermékként keletkező ún. „kozmás olaj” (a kozmás olaj 2-metil-butanol-1 és 3-metil-butanol-1 kisebb mennyiségű egyéb alkoholokkal alkotott, változó összetételű elegye [Élelmiszervizsgálati Közlemények. 22, 142 (1976)]). A tercier amil-alkohol és a kozmás olaj oldószerkénti alkalmazásának további előnye - a reakció nagy szelektivitásán és a katalizátor könnyű elválaszthatóságán kívül - az. hogy ezekben a közegekben a szükséges, a reakció körülményei között karbonilszármazékot képező átmeneti fémszármazék katalizátorok in situ is előállíthatok, ami tovább csökkenti az üzemi költségeket. Megállapítottuk azt is, hogy az (I) általános képletú vegyületek hozama közel mennyiségivé tehető, ha a reakcióban fázisátvivő katalizátorként 200 és 20 000 közötti móltömegú poIi(etilén-glikol)-t vagy 4-6 eto-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
