201724. lajstromszámú szabadalom • Új eljárás veratrumaldehid előállítására
1 HU 201724 A 2 A találmány tárgya új eljárás veratrumaldehid előállítására vanillinből toluol vagy xilol oldószerben dimetil-szulfáttal alkálifém-hidroxid jelenlétében történő metilezés útján. A veratrumaldehid értékes közbenső termék gyógyhatású vegyületek, például a vérnyomáscsökkentő hatású alfa-metil-DOPA előállításánál. Veratrumaldehid előállítására számos eljárás ismert, ezek többsége azonban csak laboratóriumi módszerként alkalmazható. Az ipari szempontból szóba jöhető eljárásoknál vanillinből indulnak ki, és azt metilezőszerrel reagáltatják. A metilezőszerek közül az egyik leggazdaságosabban alkalmazható a dimetil-szulfát. Vanillin dimetil-szulfáttal történő metilezésénél az első lépésben a fenolos hidroxilcsoport alkálifém-hidroxiddal vagy alkálifém-karbonáttal alkálifém-fenoláttá alakul át, amely azután reakcióba lép a dimetil-szulfáttal veratrumaldehid képződése közben. Az egyik ismert eljárás szerint vanillint vizes közegben nátrium- hidroxid jelenlétében reagáltatnak dimetil-szulfáttal, 1 mól körüli léptékben, így 82- 87%-os termelést érnek el [Org. Synth. Coll. Vol., 2, 619 (1943)]. Egy további ismert eljárásnál a vanillin ömledékéhez egyidejűleg adagolnak vizes kálium-hidroxidoldatot és dimetil-szulfátot [J. Chem. Soc., 133, 2924 (1928)]. 1 mólos léptékben a termelés 92-95%. Egy másik eljárásnál a vanillin és a dimetil-szulfát reakcióját dimetilformamidban folytatják le, fenolátképző komponensként alkálifém-karbonátot használva [Mh. Chem., 99, 108 (1968)]. Laboratóriumi léptékben a termelés 90,5%. Ennél az ismert módszernél dimetilformamid helyett izopropilalkohol is használható, s ekkor a termelés 95% [73-56637 sz. japán közrebocsátási irat; C. A. 79., 146195v (1973)], vagy egyéb szerves oldószer, például toluol, így 97%-os termelést érnek el [74-25934 sz. japán közrebocsátási irat; C. A. 82., 72639f (1975)]. A fenti ismert eljárások ipari kivitelezésénél több nehézség is felmerül. A J. Chem. Soc., 133, 2924 (1928) szakcikkből ismert eljárásnál méretnöveléskor a reakcióidő lényegesen megnövekszik, és ezzel párhuzamosan a termelés rohamosan csökken. A laboratóriumi léptékben 92-95%-os termelés például 5 mólos méretben (amikor 760 g vanillinből indulunk ki) már csak 80% (lásd az összehasonlító példát). A fenolátképző komponensként alkálifém-karbonátot alkalmazó ismert eljárásoknál ipari léptékben jelentős gondot okoz az, hogy alkálifém-karbonátokból lényegesen nagyobb mennyiségre van szükség, mint alkálifém-hidroxidokból. Például 1 mól (azaz 56 g) kálium-hidroxiddal 140 g kálium-karbonát egyenértékű. Ezért a reakcióelegy kezelhetősége érdekében és a feldolgozhatóság biztosítására jelentős mértékben növelni kell a hígítást, ami egyrészt megnöveli az oldószerigényt, másrészt csökkenti a készülék térfogatkihasználását. Ez utóbbit az is csökkenti, hogy a reakció folyamán nagy mennyiségben képződik széndioxid, ami erős habzást okoz, ezért a készülék térfogatának tekintélyes hányadát a gáztér számára kell fenntartani. A habzás mértékét csökkenthetjük ugyan a dimetil-szulfát adagolásának elnyújtásával, ekkor azonban még hosszabb lesz a reakcióidő. A reakcióelegy feldolgozása is nehézkesebbé válik. A gyakorlatban kétféle feldolgozási lehetőséget válaszhatunk:- A reakció befejeződése után a szervetlen sók oldásához szükséges mennyiségű vizet adunk a reakcióelegyhez, majd a veratrumaldehidet szerves oldószeres extrakcióval távolítjuk el. A vizes oldat jelentős mennyiségű szerves oldószert tartalmaz, amely például dimetilformamid alkalmazása esetén nem nyerhető vissza.- A szervetlen sókat szűréssel eltávolítjuk és szerves oldószerrel alaposan kimossuk. A zömében alkálifém-hidrogén- karbonátból és alkálifém-metilszulfátból álló szervetlen só igen voluminózus, nehezen szűrhető anyag, ezért e műveletek hosszú időt és viszonylag nagy munkaráfordítást igényelnek. A szervetlen sók igen jelentős mennyiségű szerves oldószert kötnek meg, amelynek a visszanyerése csak költséges módszerekkel oldható meg. Összefoglalva, a vanillin dimetil-szulfáttal történő metilezését biztosító ismert eljárások ipari kivitelezéshez nem eléggé gazdaságosak. Ezért a találmány célja egyszerűen kivitelezhető, gazdaságos eljárás biztosítása veratrumaldehid előállítására. Azt találtuk, hogy a fenti célt elérjük, ha a vanillin toluollal vagy xilollal és dimetil-szulfáttal készült 35—45 °C hőmérsékletű elegyéhez vizes alkálifémhidroxid-oldatot adagolunk pH - 9 érték elérésig olyan ütemben, hogy az adagolás végén a reakcióelegy hőmérséklete 75-90 °C közötti értéket érjen el. A találmány alapja az a felismerés, hogy ha a vanillin, vízzel nem elegyedő szerves oldószer és dimetil-szulfát 35-45 °C hőmérsékletre melegített elegyéhez olyan ütemben adjuk hozzá az alkálifém-hidroxid vizes oldatát pH - 9 érték eléréséig, hogy az adagolás végén a reakcióelegy hőmérséklete 75-90 °C legyen, akkor gyakorlatilag kvantitatív termelést érünk el. Ezt az alábbi kísérletsorozatunk eredményei támasztják alá: Az 1. példa szerinti reakciót úgy viteleztük ki, hogy minden esetben 40 'C hőmérsékletű reakcióelegyhez kezdtük adagolni a vizes kálium-hidroxidoldatot, az adagolás végére (pH - 9 feletti érték elérésekor) a reakcióelegy hőmérséklete 45, 60, 70, 75, 80, 90, illetve 95 °C lett. Az egyes kísérleteknél kapott termelést az I. táblázatban adjuk meg. I. táblázat Kezdeti reakcióhőmérséklet, °C Befejezési reakció hőmérséklet, Termelés, % 'C 40 45 75 40 60 79 40 70 84 40 75 99 40 80 99,5 40 90 99 40 95 91 Az I. táblázatból jól látható, hogy ha a káliumhidroxid-oldat adagolását 75-90 °C-on fejezzük be, a termelés lényegében kvantitatív. Ettől eltérő hőmérséklet esetén a termelés kisebb. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
