185896. lajstromszámú szabadalom • Új eljárás 7-hidroxi-2,2-dimetil-2,3-dihidrobenzo-furán előállítására
186896 2 számnak megfelelő tartózkodási idő eloszlás mellett, gyűrűzárással az (I) képletű 7-hidroxi-2,2- -dimetil-2,3-dihidrobenzo-furánná alakítjuk. A tartózkodási idő a reagáltatandó térfogat (m3) és a berendezés óránkénti kapacitásának (mVó) hányada, azaz az az idő, amelyen keresztül egy adott anyagrészecske a berendezésben tartózkodik. A Bodenstein-féle szám dimenziónélküli jellemzője a tartózkodási idő eloszlásnak, és a tartózkodási idő egyenletességét definiálja. A tartózkodási idő eloszlástól függően a reakcióelegy egyes térfogatelemei többé-kevésbé azonos időn át tartózkodnak a reakciótérben, ami a lineáris áramlási sebességtől és a diffúziós tényezőtől függ. Kifejezetten meglepő, hogy a glikol-Q_4-mono-alkil-éterek hígítószerkénti alkalmazása révén az első lépésben a hidroxi-fenol-éterek rövid reakcióidő mellett nagy hozammal képződnek. A magas hozam katalizátor nélkül érhető el. Bár az alkilezőszert feleslegben alkalmazzuk, mégsem keletkezik diéter számottevő mennyiségben, azaz a hidroxi-fenol konverziója magas, esetleg kvantitatív a monoéter szelektív képződése és a reakció közben keletkező víz egyidejű eltávolítása mellett. Meglepő az is, hogy a második lépésben a reakció simán, jó hozammal megy végbe, ha 2—8 közötti pH-értéket tartunk be és ugyanazt az oldószert alkalmazzuk, mint az 1. lépésben. Az is meglepő, hogy a 3. lépés hozama is jó, ha rövid, azaz 1—30 perces, előnyösen 5—15 perces tartózkodási idő eloszlást (5-nél nagyobb Bodenstein-féle szám) tartunk be és előnyösen vas (III) sót adagolunk katalizátorként. Az 1. lépés szerinti reakciót az A) reakcióvázlat szemlélteti. Egy mól pirokatechinra 1,1—2,5 mól, előnyösen 1,25—1,8 mól alkilezőszert számítunk. Az oldószert 1,5—5,0 súlyrész mennyiségben alkalmazzuk 1 súlyrész pirokatechinra számítva. A reagáltatást bázis jelenlétében végezzük. Alkalmas bázisok például: alkálifém- és alkáli-földfém-hidroxidok, -karbonátok vagy -hidrogénkarbonátok. A nátrium-karbonátot és a nátrium-hidrogénkarbonátot előnyben részesítjük. Bázis helyett bázikus ioncserélő gyanta is alkalmazható. A hígítószert előnyösen 2,0—4,0 kg mennyiségben használjuk 1 kg pirakatechinra számítva. A bázist 0,5—1,0 mól mennyiségben adagoljuk 1 mól pirokatechinra számítva. Ajánlatos, ha a reagáltatást nitrogén védőatmoszféra alatt, redukálószer, például nátrium-ditionit jelenlétében, 85—125 °C- on végezzük. Mind a három lépésben oldószerként glikol-Ci_4-monoalkil-étert, előnyösen glikol-monometil-étert alkalmazunk. A reakció során keletkezett és a kiindulási anyagokkal együtt bevitt vizet a reakció alatt vagy után azeotrop desztillációval eltávolítjuk. A reakció során keletkezett sók a reakció után szűréssel könnyen eltávolíthatók. Miután mód van arra, hogy a reakció során képződött vizet csak a reakció után válasszuk el a reakcióelegyből, főleg nagyobb termékenységek esetén célszerű a monoéterezést folyamatos üzemben végezni. A reagáltatást például keverős reaktorokból álló kaszkádban hajthatjuk végre, ahol az összes reakciókomponenst az 1. fokozatba tápláljuk be. Az utolsó fokozat után a vizet ledesztilláljuk és a sókat kiszűrjük. A reakciósor 2. és 3. lépését a B) reakcióvázlat szemlélteti. \ 2. lépés előtt, az azeotrop elegy ledesztillálása után, az alkilezőszer feleslegét ledesztilláljuk. Az alkilezőszert visszavezethetjük az 1. lépésbe. Utána a kivált sócsapadékot elválasztjuk, és a kapott oldatot a Claisen-reakciónak vetjük alá. A Claisen-reakció folyamatos vagy szakaszos ütemben, 140—220 °C-on, légköri nyomáson vagy az oldószernek a reakcióhőmérséklethez tartozó egyensúlyi nyomásán végezhető. Az előnyös hőmérséklet-tartomány 150 °C és 190 °C között van. A Claisen-átrendeződés viszonylag nagy pozitív hőszínezete miatt a folyamatos eljárásmód előnyösebb. A 2. lépésben 2—8,0 közötti pH-értéket tartunk be. A pH-érték, vagy a monoéter oldatának savvagy bázis-tartalma üvegelektródával vagy potenciometrikus titrálással (vízzel hígítva, 0,ln NaOH- vagy 0,ln HCl-oldattal titrálva) határozható meg. A 2. lépés előtt a hígitószert nem kell cserélni. A 3. lépés foganatosítására a 3-propenil-pirokatechinnek a 2. lépésből származó oldatához az alkalmazott oldószerben oldott, savas katalizátort adunk, majd az oldatot 120—230 °C-ra, előnyösen 140—220 °C-ra melegítjük. A magasabb hőmérsékletet és rövidebb tartózkodási időt előnyben részesítjük. A 7-hidroxi-2,2-dimetil-2,3-dihidrobenzo-furánt eredményező gyűrűzárást folyamatosan vagy szakaszosan végezhetjük. A 3. lépés végrehajtása során fontos, hogy rövid tartózkodási időt (1—30 perc) és szűk tartózkodási idő eloszlást tartsunk be; katalizátorként előnyösen vas (III) sókat alkalmazunk. A 3. lépésben alkalmazott savas katalizátor lehet például ásványi sav, így sósav, kénsav, foszforsav vagy bórsav, vagy pedig erős szerves sav, például szulfonsavak vagy karbonsavak. Különösen előnyös a p-toluol-szulfonsav, amelyet az alkalmazott oldószerben folyékonyan lehet adagolni. Katalizátorként továbbá 2-metil-l-propenil-3-kIoridot is alkalmazhatunk. A vas sói, például vas (Ill)klorid járulékos katalitikus hatást mutatnak. Az alkalmazott oldat 0,2—2,5 súly%, előnyösen 0,8—1,7 súlyzó katalizátort tartalmaz. Az 1—3. lépés szerinti reagáltatást előnyösen az oldószer egyensúlyi gőznyomásán hajtjuk végre. A 7-hidroxi-2,2-dimetil-2,3-dihidrobenzo-furánt a gyűrűzárás reakcióelegyének szerves fázisából közvetlen desztillálással különítjük el. További tisztítási műveletek nem szükségesek. A desztilláláskor nagy hányadban visszanyert oldószert közvetlenül vezethetjük vissza az 1. lépésbe. A reakció során képződött víz eltávolítása következtében az alkilezési reakcióban keletkezett sók kvantitatíve kicsapódnak, és szűréssel egyszerű módon eltávolíthatjuk őket. A 7-hidroxi-2,2-dimetil-2,3-dihidro-benzofuránt eredményező reakció előtt nem kell oldószert cserélni, a monoéterezési lépésből származó oldatot közvetlenül továbbreagáltathatjuk. Amennyiben a 2. és 3. lépésben túlnyomást nem alkalmazunk, a Claisen-reakció és a gyűrűzárás közben az alkalmazott oldószer- és alkílezőszer feleslegének nagy része eltávozik. 5 <0 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
