Способ получения 1-(3,4-диметоксифенил) этанола

1 Предметом настоящего изобретения является способ гетерогенного каталитического гидрирования, подходящий для синтеза в больших объемах 1-(3,4-диметоксифенил)этанола формулы(другое название которого метилвератриловый спирт) путем восстановления 3,4-диметоксиацетофенона формулы II. 1-(3,4-диметоксифенил)этанол является исходным материалом для производства большого числа важных соединений, поэтому на него существует растущий спрос. По сравнению с другими соединениями его предпочтительней использовать для получения синергистов инсектицидов, описанных в публикации WO 97/19040 и венгерских заявках на патенты 3318/95 и 0893/97. Следовательно, необходима разработка экономичной технологии. Необходимо, чтобы полученный грубый продукт имел высокую чистоту и нe требовал очистки, такой как перегонка. 1-фенилэтанолы, замещенные метоксигруппами, являются удивительно чувствительными соединениями и могут быть очищены только с существенными потерями. Под влиянием нагревания в процессе перегонки и/или в присутствии следов кислот или оснований эти соединения легко превращаются в бисфенилэтиловые эфиры формулы III (Chem.(1957); J. Am. Chem. Soc. 70, 1895 (1948, или при дегидрировании они могут образовывать производное стирола формулы IV (J. Am. Chem.Soc 106, 1361 (1984. В литературе описано два основных способа синтеза 1-(3,4-диметоксифенил)этанола. В соответствии с первым это соединение получают реакцией 3,4-диметоксибензальдегида и иодида метилмагния (Chem. Pharm. Bull. 31, 3024(1983), в соответствии со вторым - восстановлением 3',4'-диметоксиацетофенона (другое название которого ацетовератрон). Это восстановление можно проводить с использованием борогидрида натрия (Bull. Soc. Chim. France 1973,2667; J. Chem. Soc. Perkin 2 1994, 961; J. Am.(1910, или изопропоксида алюминия в изопропаноле (Ann. 1995, 677). Ни один из описанных способов не пригоден для производства в больших объемах, принимая во внимание дороговизну реагентов, особые условия реакции (например, безводные растворители), большие потери материалов, а также сложность способов очистки. В литературе нет сведений о гетерогенном каталитическом гидрировании ацетовератрона формулы II. Это удивительно, поскольку этот способ является наиболее экономичным для получения соединения формулы I в промышленном объеме. Гидрирование карбонильной группы требует активного катализатора. Для восстановле 002328 2 ния ацетофенонов можно использовать в качестве катализаторов металлы платиновой группыFrance 1972, 4324) или хромит меди (J. Am.Chem. Soc. 53, 1090 (1931. Реакционная способность этих металлов, однако, различна. Родиевый катализатор также способствует насыщению кольца, платина, в зависимости от растворителя и рН может вызвать гидрогенолиз,т.е. образование побочного продукта этилбензола формулы V. Для каталитического гидрирования ацетофенонов в литературе предлагается использовать 10% катализатора палладия на угле (Paul Rylander, Catalytic Hydrogenation inOrganic Synthesis; p103, Academic Press, 1979). Наши первые эксперименты выявили, что известные способы нельзя использовать непосредственно. Гидрирование ацетовератрона формулы II способом, изложенным в литературе, с использованием 10% катализатора палладия на угле при нормальных условиях (25 С, 1 атм) и метанола в качестве растворителя, не дает гомогенного продукта. Кроме 1-(3,4 диметоксифенил)этанола также образуется большое количество этилвератрола. Гидрирование кетогруппы исходного соединения и гидролиз эфирных групп продукта протекают одновременно, со сравнимыми скоростями, а также выделяется значительное количество побочного продукта 1-(3,4-диметоксифенил)этилметилового эфира. Электрон-донорные алкоксильные группы активируют бензиловый атом углерода для нуклеофильного замещения, поэтому он в указанной среде, например, на поверхности катализатора, может реагировать с нуклеофильным партнером, в данном случае с растворителем, а именно, со спиртом, а также он может реагировать даже с продуктом восстановления,а именно, с -метилвератриловым спиртом. В дополнение к вышеизложенному, реакционная способность -метилвератрилового спирта формулы I делает осуществление этого способа еще более трудным, что объясняет тот факт, что гидрирование не использовалось для получения этого соединения. Растущая потребность в данном соединении, а также дешевизна осуществления каталитического гидрирования побудили нас, несмотря на указанные трудности, разработать способ гидрирования, который не имел бы указанных недостатков, т.е. в результате которого можно было бы получить соединение формулы I с большим выходом, высокой чистоты и более экономично, чем с помощью известных способов. 3 Хотя и редко, но никель и никель Ренея также используются для гидрирования фенонов,причем реакции проводят, главным образом, в этанольной или метанольной среде. Согласно литературным данным, успешная реакция требует довольно жестких условий (Paul Rylander,Catalytic Hydrogenation in Organic Synthesis;p103, Academic Press, 1979). В результате этих реакций можно ожидать образования соответствующего 1-фенилэтилового или метилового эфира. Можно теоретически исключить образование этого побочного продукта, если использовать водную среду или нейтральный катализатор. Однако в литературе не было обнаружено ни одного примера гидрирования данной группы соединений в водной среде. Причиной этого могло быть то, что исходный материал и продукт реакции почти нерастворимы в воде, их сольватации не происходит, в то время как поверхность катализатора дезактивируется благодаря полярному сольватному слою (Paul Rylander, Catalytic Hydrogenation in Organic Synthesis; p103, Academic Press, 1979). Указанные причины приводят к замедлению восстановления и образованию побочных продуктов. Чтобы изучить этот вопрос, мы рассчитали коэффициент распределения ацетовератрона. К нашему удивлению было получено довольно низкое значение (рассчитанное lgP1,22, К (октанол, вода)16). Это означает, что это соединение имеет слабогидрофильный характер и подходящую полярность. При увеличении температуры гидрофильность можно еще улучшить, это означает, что существует возможность проведения этой реакции и подавления образования побочных продуктов. Проведение реакции при температуре выше точки плавления исходного материала (50 С), подходящие дисперсность и равновесие сольватации можно обеспечить интенсивным перемешиванием расплава в водной среде. Наши расчеты были подтверждены экспериментами. Мы изучили гидрирование ацетовератрона при 20-80 С с использованием катализатора никеля Ренея. Через 5-48 ч наблюдали полное превращение и образование гомогенного продукта. Если реакцию проводили при 50-80 С при давлении водорода 6-10 бар, полное превращение было достигнуто за гораздо более короткое время, в зависимости от интенсивности перемешивания (700-1250 мин-1) реакция была завершена за 3-7 ч. Полученный продукт выделяли из реакционной смеси путем выпаривания при пониженном давлении. Выход в каждом случае превышал 98%. Как было показано аналитическими исследованиями (ГХ, ВЭЖХ,VRK), для грубого продукта с чистотой более 98% количественный анализ дал результат выше 97%. Общее количество не прореагировавшего исходного материала и побочного продукта этилвератрола составило около 0,5%. Высокая 4 чистота продукта реакции была наглядно подтверждена тем, что при стоянии он кристаллизовался, хотя ранее этот продукт был известен только в виде вязкого масла, и не было данных о его точке плавления. Предметом настоящего изобретения является способ получения 1-(3,4-диметоксифенил)этанола формулы I, путем восстановления 3,4-диметоксиацетофенона формулы II, отличающийся тем, что карбонильная группа 3,4 диметоксиацетофенона восстанавливается 1 молем водорода в условиях каталитического гидрирования. Предпочтительней, это восстановление проводят с использованием катализатора никеля Ренея в протонном растворителе, предпочтительней, в водной среде, при температуре от 25 до 100 С, предпочтительней, от 50 до 100 С, при давлении от 1 до 20 бар, предпочтительней от 5 до 10 бар. Что касается катализатора никеля Ренея,предпочтительней использовать нейтральныйслабоосновный (рН 7-9) улучшенный никель Ренея в количестве от 0,05 до 0,5 мас.ч. Этот способ имеет ряд преимуществ по сравнению с известными способами: выход на практике поддается количественному анализу; продукт можно выделить путем фильтрации и последующего простого выпаривания, он имеет высокую чистоту и не требует дальнейшей очистки; продукт получается в кристаллической форме, следовательно, является более стабильным, более легким в обращении и лучше хранится; катализатор, который отфильтровывается,может быть использован повторно; использование воды в качестве растворителя является особенно предпочтительным ввиду ее безопасности и экономичности; технология является высокопроизводительной, объем реактора можно выгодно использовать, поскольку время реакции составляет только несколько часов; лишние материалы, побочные продукты не образуются. Дополнительные детали изобретения иллюстрируются следующими примерами, которые не ограничивают объем охраны изобретения. Пример 1. В сосуд для гидрирования объемом 10 л с внутренней спиралью для обогрева и охлаждения, мешалкой, манометром и термометром помещали 3,5 кг(19,4 моль) 3,4 диметоксиацетофенона, к нему добавляли 0,26 кг (0,074 мас.ч) суспензии тонко измельченного улучшенного катализатора никеля Ренея (рН=8-9) в 1 кг воды. В реактор добавляли 3,5 кг воды, продували азотом, затем водородом и проводили реакцию при 70-85 С с водородом при давлении 8-10 бар и интенсивном перемешивании (скорость вращения примерно 1420 мин-1). Через 7 ч подачу водорода прекращали. После этого реакционную смесь выдерживали еще 0,5 ч, затем охлаждали. Катализатор удаляли фильтрацией. Фильтрат концентрировали в вакууме (20 торр) на роторном испарителе на водяной бане при 40-50 С. Продукт получали в виде желтого вязкого масла, с выходом 3,48 кг (19,1 моль, 98,5%). Показатель преломления (NaD, 25 С) 1,5385; анализ ВЭЖХ - 97,3%; содержание воды методом Карла-Фишера - 1,2%. ТЖХ (Kieselgel 60 F254, бензол:этилацетат 7:3 об./об.) показала одно пятно (Rf=0,28, в УФ свете и РМА). Аликвоту кристаллизовали из 1,5 кратного избытка смеси диэтиловый эфир:петролейный эфир (2:1 об./об.). Температура плавления полученных белых кристаллов составила 34-35 С. Доказательства структуры ИК (КВr, см-1) : 3312, 3056, 3006, 2966,2926, 2880, 2844, 1608, 1594, 1522, 1467, 1261,1237, 1162, 1140, 1091, 1075, 1028, 861, 814. 1: 25,0, 55,8, 55,9, 70,1, 108,7, 111,1, 117,5, 138,6,148,4, 149,1. Пример 2. В сосуд для гидрирования с внутренней спиралью для обогрева и охлаждения, мешалкой, манометром и термометром помещали 50 г(0,278 моль) 3,4-диметоксиацетофенона, к нему добавляли 7,5 г (0,15 мас.ч) суспензии тонко измельченного улучшенного катализатора никеля Ренея (рН=8-9) в 50 мл воды. Реактор продували азотом, затем водородом и проводили реакцию при 70-85 С с водородом при давлении 6 8-10 бар и перемешивании. Через 3,5 ч подачу водорода прекращали. После этого реакционную смесь выдерживали еще 0,5 ч, затем охлаждали. Катализатор удаляли фильтрацией. В вакууме (20 торр) удаляли воду из фильтрата на роторном испарителе на водяной бане при 4050 С. Продукт получали в виде желтого вязкого масла, с выходом 49,6 г (0,273 моль, 98%). Качество продукта было такое же, как у продукта,полученного в примере 1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ получения 1-(3,4-диметоксифенил)этанола путем восстановления 3,4 диметоксиацетофенона формулы II, отличающийся тем, что карбонильную группу 3,4 диметоксиацетофенона восстанавливают водородом в присутствии протонного растворителя,предпочтительней в водной среде в условиях каталитического гидрирования. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что восстановление проводят в присутствии катализатора никеля Ренея. 3. Способ по пп.1-2, отличающийся тем,что в качестве предпочтительного катализатора используют нейтральный слабоосновный (рН 7-9) улучшенный никель Ренея в количестве от 0,05 до 0,5 мас.ч. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что восстановление проводят при температуре от 25 до 100 С, предпочтительней от 50 до 100 С. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что восстановление проводят с использованием водорода при давлении от 0 до 20 бар, предпочтительней от 5 до 10 бар.