WO1997028151A1 - METHOD OF PRODUCING DL-α-TOCOPHEROL OR DL-α-TOCOPHERYL ACETATE - Google Patents

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WO1997028151A1
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reaction
acid
tocopherol
solvent
carbonate
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Hagen Jaedicke
Paul Grafen
Harald Laas
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Basf Aktiengesellschaft
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D311/00—Heterocyclic compounds containing six-membered rings having one oxygen atom as the only hetero atom, condensed with other rings
    • C07D311/02—Heterocyclic compounds containing six-membered rings having one oxygen atom as the only hetero atom, condensed with other rings ortho- or peri-condensed with carbocyclic rings or ring systems
    • C07D311/04—Benzo[b]pyrans, not hydrogenated in the carbocyclic ring
    • C07D311/58—Benzo[b]pyrans, not hydrogenated in the carbocyclic ring other than with oxygen or sulphur atoms in position 2 or 4
    • C07D311/70—Benzo[b]pyrans, not hydrogenated in the carbocyclic ring other than with oxygen or sulphur atoms in position 2 or 4 with two hydrocarbon radicals attached in position 2 and elements other than carbon and hydrogen in position 6
    • C07D311/72—3,4-Dihydro derivatives having in position 2 at least one methyl radical and in position 6 one oxygen atom, e.g. tocopherols

Definitions

  • the invention relates to an improved process for the preparation of dl- ⁇ -tocopherol (vitamin E) or dl- ⁇ -tocopheryl acetate by acid-catalyzed reaction of 2,3,5-trimethylhydroquinone (TMH) with a phytol and, if appropriate, subsequent esterification with Acet anhydride.
  • vitamin E dl- ⁇ -tocopherol
  • TSH 2,3,5-trimethylhydroquinone
  • vitamin E It is already known to produce vitamin E by reacting TMH and a phytol, for example isophytol (IP) at elevated temperature in a slightly polar solvent in the presence of various acidic catalysts.
  • IP isophytol
  • reaction can be carried out in the presence of SiO 2 / Al 2 O 3 with acids.
  • the reaction can also be carried out in the presence of ZnCl 2 in combination with acids, such as hydrohalic acids, in particular HCl, trichloroacetic acid or acetic acid.
  • acids such as hydrohalic acids, in particular HCl, trichloroacetic acid or acetic acid.
  • ZnCl 2 can also be used in a mixture with NaHS0 4 , sulfuric acid or p-toluenesulfonic acid in a molar ratio of 1: 3 to 1: 1.
  • the reaction in the presence of a mixture of Si0 2 and A1 2 0 3 in a ratio of 87:13 can be carried out as a catalyst in perchlorethylene.
  • vitamin E is obtained by reacting phytol or isophytol with TMH in an inert solvent using a macroreticular cation exchange resin of the sulfonic acid type.
  • reaction according to DE 27 43 920 in the presence of a mixture of silica / aluminum oxide or silica gel and zinc chloride and a strong acid, such as concentrated HCl, H 2 S0 4 , H 3 P0 4 or p-toluenesulfonic acid.
  • a strong acid such as concentrated HCl, H 2 S0 4 , H 3 P0 4 or p-toluenesulfonic acid.
  • a disadvantage of this process is that corrosion problems occur and that the waste water can be contaminated with zinc ions.
  • the reaction is carried out in the presence of a mixture of ortho-boric acid on the one hand and oxalic acid, tartaric acid or citric acid on the other hand.
  • alkyl aromatic compounds such as toluene and xylene or ketones such as diethyl ketone or methyl isopropyl ketone are proposed as solvents for the reaction.
  • a disadvantage of this process is that non-polar aprotic solvents, such as benzine, heptane, toluene and xylene, have only a small amount of bulk for inorganic acids and TMH.
  • benzine, heptane, toluene and xylene have only a small amount of bulk for inorganic acids and TMH.
  • methanol must therefore be added to the reaction mixture, which takes up excess TMH and the catalyst acid in a polar lower phase before vitamin E can be isolated.
  • 5-ring carbonates such as 1,2-propylene carbonate
  • the open-chain carbonates and 5-ring carbonates also differ in their other loose properties considerably.
  • the dialkyl carbonates are readily miscible with hydrocarbons, such as hexane, while the 5-ring carbonates are practically immiscible with hydrocarbons, such as hexane.
  • the invention accordingly relates to a process for the preparation of dl- ⁇ -tocopherol or dl- ⁇ -tocopheryl acetate by acid-catalyzed reaction of 2,3,5-trimethylhydroquinone (TMH) with phytol or isophytol (IP) in a solvent at elevated Temperature and optionally subsequent esterification of the tocopherol obtained with acetic anhydride, which is characterized in that the reaction of TMH with phytol or IP in a cyclic carbonate of the general formula I or a ⁇ -lactone of the general formula II
  • R x , R 2 and R 3 are H; Methyl or ethyl, preferably H or methyl
  • R 4 is H, phenyl or optionally by phenyl or
  • Oxygen-containing groups substituted alkyl with a total of up to 20 carbon atoms preferably represents H, methyl, ethyl, isopropyl, phenyl or methoxymethyl,
  • R 1 , R 2 and R 3 are H; Methyl or ethyl, preferably ⁇ example are H or methyl
  • R 4 represents H, phenyl or alkyl which may be substituted by phenyl or oxygen-containing groups and has a total of up to 20 carbon atoms, preferably H, methyl, ethyl, isopropyl, phenyl or methoxymethyl,
  • the tocopherol which separates as the upper phase when the reaction mixture is cooled and / or the reaction mixture is extracted with a suitable aliphatic hydrocarbon and the tocopherol is isolated from the extract by distillation and the cyclic carbonate or cyclic carbonate which may have been removed and may contain excess TMH and acid catalyst ⁇ -lactone used again as a solvent.
  • reaction is carried out as an azeotrope with a suitable hydrocarbon by separating off the water formed in the reaction and / or if the reaction is carried out in the presence of a mixture of ortho-boric acid on the one hand and oxalic acid, tartaric acid or Citric acid on the other hand, or in the presence of BF 3 etherate as an acid catalyst.
  • Particularly suitable cyclic 5-ring carbonates are ethylene carbonate, propylene carbonate, 1,2-butylene carbonate or isobutylene carbonate, preferably propylene carbonate.
  • Particularly suitable 5-ring lactones of the formula II are ⁇ -butyrolactone, 3-methyl- ⁇ -butyrolactone, 3,4-dimethyl- ⁇ -butyro-lactone, 4,5-dimethyl- ⁇ -butyrolactone and 5-ethyl ⁇ -butyrolactone, especially called ⁇ -butyrolactone.
  • TMH and phytol or isophytol are known and therefore need not be discussed.
  • TMH and IP can be used in a molar ratio of about 1: 1, but it is also possible to use one of the reactants in excess. Particularly good yields are obtained if TMH and IP are converted in a molar ratio of about 1.5 to 1. Here, unreacted TMH remains in the solvent and can be reacted with it again.
  • Suitable acidic catalysts are in principle all catalysts known from the prior art for the reaction of TMH with phytol or IP, provided they do not cause the cyclic carbonates or ⁇ -lactones used as solvents to decompose, such as, for example, with ZnCl 2 in the cyclic carbonates is the case.
  • catalysts which do not cause any corrosion problems and / or do not have a strong contamination of the waste water with metal ions or inorganic acids and which are sufficiently strong to carry out the reaction sufficiently quickly.
  • the process is particularly advantageous if a mixture of ortho-boric acid on the one hand with oxalic acid, tartaric acid or citric acid on the other hand is used as the acid catalyst.
  • the ortho-boric acid presumably forms complexes with the dicarboxylic acids mentioned, which have the advantageous effect.
  • the ortho-boric acid and the dicarboxylic acids mentioned are advantageously used in a molar ratio of about 1: 1 to 1: 5, preferably about 1: 2.
  • This mixture is used in amounts of about 0.1% to 10% by weight, preferably 0.5 to 4% by weight, based on the TMH used.
  • BF 3 etherate is used, the reaction is successful with amounts of 0.5 to 3, preferably 1 to 1.5,% by weight of BF 3 ⁇ C 2 Hs • OC 2 H 5 , based on TMH.
  • BF 3 etherate When 10% by weight of BF 3 etherate is used, strong phytadiene formation lowers the yield which can be achieved; If only 0.1% by weight is used, vitamin E is no longer formed.
  • acidic ion exchangers which are stable under the reaction conditions, such as Amberlyte ® 15, can also be used as catalysts.
  • R 1 to R 4 are H or methyl
  • the cyclic 5-ring carbonates are or R 1 to R 3 is H or methyl and R 4 is ethyl
  • R 1 to R 3 can additionally represent ethyl
  • R 4 additionally represents phenyl or one optionally by phenyl or oxygen -containing groups, such as the phenoxy group, one or more alkoxy groups, a carboxyl group or an alkoxycarbonyl group, substituted alkyl group with a total of at most 20 carbon atoms.
  • R 4 is preferably H, methyl, ethyl, isopropyl, phenyl or methoxymethyl.
  • the cyclic carbonates used according to the invention can also be produced on an industrial scale at very low cost by reacting the corresponding alkylene oxides with CO 2 and the ⁇ -lactones of the formula II by catalytic dehydrogenation of the corresponding butanediols. They generally have such high boiling points that temperatures of 170 ° C can be easily reached under normal pressure. They are non-toxic (the LD 50 for rats, for example, is 1,2000 propylene carbonate orally at 29,000 mg / kg and for ethylene carbonate at 10,000 mg / kg), which is very important for the production of vitamins, and is good biodegradable (cf. company publication "Alkylencarbonate" from Hüls AG, July 1991).
  • TMH and IP are sufficiently accelerated in them for a continuous process. Side reactions such as phytadiene formation are suppressed in them.
  • the cyclic carbonates of the formula I in contrast to dialkyl carbonates, such as dimethyl carbonate, diethyl carbonate and methyl ethyl carbonate, - and the ⁇ -lactones of the formula II do not mix with pure aliphatic hydrocarbons, such as heptane, hexane or gasolines If necessary, the vitamin E can be completely extracted from the reaction mixture with these aliphatic hydrocarbons.
  • the water formed in the reaction surprisingly attacks the cyclic carbonates and ⁇ -latons in the presence of suitable acidic catalysts under the reaction conditions so little that, for example, when propylene carbonate is used as solvent and a mixture of ortho-boric acid and Oxalic acid as an acid catalyst after the reaction is detectable only less than 0.1% of a propylene glycol formed by hydrolysis.
  • the solvents can therefore be used again for up to 10 reaction cycles without any purification (cf. Examples 2 and 10).
  • the cyclic carbonate or ⁇ -laton separated after the isolation of vitamin E is fed into new reaction cycles with new TMH without addition of the acid catalyst. Residues of unreacted TMH remain in the solvent and are not lost.
  • the alkylene carbonates and the ⁇ -lactones are generally used in amounts of 0.2 to 2 liters, preferably 0.5 to 1 liter per mole of TMH.
  • reaction temperatures are generally 100 to 200 ° C., preferably 120 to 160 ° C., in particular 145 to 155 ° C., depending on the carbonate used, on the acid strength and amount of acid
  • reaction temperatures are generally 50 to 200 ° C., preferably 80 to 180 ° C., in particular 120 to 155 ° C., depending on the ⁇ -lactone used, depending on the acid strength and amount of acid
  • the procedure is advantageously carried out by heating TMH and the acid catalyst in the cyclic carbonate or the ⁇ -lactone to about 140 to 160 ° C. and at this temperature
  • tocopherol obtained in this way can either be isolated as such or else acid-catalyzed with excess acetic anhydride and converted into tocopheryl acetate and then - if desired - purified by fractional distillation under greatly reduced pressure.
  • the process can be carried out batchwise or continuously.
  • the reaction is generally carried out continuously in a reaction column into which, for example, a mixture of the cyclic carbonate or the ⁇ -lactone, the catalyst, TMH and IP and, if appropriate, a hydrocarbon is fed in laterally, the hydrocarbon and the like formed water at the top of the column and removes hot cyclic carbonate and vitamin E from the bottom.
  • a reaction column into which, for example, a mixture of the cyclic carbonate or the ⁇ -lactone, the catalyst, TMH and IP and, if appropriate, a hydrocarbon is fed in laterally, the hydrocarbon and the like formed water at the top of the column and removes hot cyclic carbonate and vitamin E from the bottom.
  • the tocopherol which precipitates on cooling is separated off and / or extracted with an aliphatic hydrocarbon.
  • dl- ⁇ -tocopherol or its acetate can be produced in a very simple and environmentally friendly manner in a very good yield and purity in a continuous manner.
  • example 1
  • TSH trimethylhydroquinone
  • the slightly colored solution was cooled and extracted with heptane. 41 g of pure tocopherol were isolated by distilling off heptane. This corresponds to a yield of 95% of theory, based on the isophytol used. In this extraction, 162 g of propylene carbonate were removed as the lower phase. It still contained the acid catalyst and residual amounts of heptane and can thus be used again as a solvent.
  • the unreacted TMH remained dissolved in the propylene carbonate and, after being supplemented with 15.2 g of fresh TMH and 0.1 g of fresh acid mixture (20% of the original amount), it could be reacted again in the manner described above. In this way, the propylene carbonate was used as a solvent nine times without intermediate cleaning. The remaining TMH, which was still present at the end, was reacted with 10.5 g of IP to dl- ⁇ -tocopherol without further additions and extracted with 100 ml of heptane.
  • reaction can also very advantageously be carried out continuously, with 10% of the lower phase being continuously passed into a cleaning stage.
  • the yield was therefore 94%, based on the IP used.
  • TMH 22.5 g was heated, together with 0.3 g of de products described in Example 2 acid mixture in 80 ml of ethylene carbonate at 140 C C.
  • a solution of 30 g of IP in 100 ml of heptane was added over the course of 20 min, while distilling off a water-heptane azeotrope. adds.
  • the mixture was then stirred for a further 30 min at 140 ° C., then cooled and extracted with 50 ml of heptane.
  • 46 g of residue containing 40 g of tocopherol were obtained in addition to solvent residues, corresponding to a yield of 93% of theory, based on the IP used.
  • TSH trimethylhydroquinone
  • IP isophytol
  • the slightly colored solution was cooled to 30 ° C. and extracted twice with 100 ml of heptane each time. 41.6 g of pure tocopherol were isolated by distilling off heptane. This corresponds to a yield of 96% of theory, based on the isophytol used.
  • the lower phase separated in this extraction contained, in addition to ⁇ -butyrolactone, the acid catalyst and residual amounts of heptane and was thus used again as a solvent.
  • the unreacted TMH was dissolved in ⁇ -butyrolactone and was complete after 15.2 g of fresh TMH and 0.1 g of fresh acid mixture (20% of the original amount) again in the above prescribed manner ⁇ be implemented.
  • reaction can also very advantageously be carried out continuously, with 10% of the lower phase being continuously passed into a cleaning stage.
  • the yield was therefore 96%, based on the IP used.

Abstract

A method is disclosed of producing d1-α-tocopherol or d1-α-tocopheryl acetate by acid catalysed reaction of 2,3,5-trimethyl hydroquinone (TMH) with phytol or isophytol (IP) in a solvent at raised temperature and, where appropriate, subsequent esterification of the tocopherol thus obtained with acetic anhydride. The method is characterised in that the reaction is carried out in an optionally substituted cyclic five-ring carbonate such as 1,2-propylene carbonate, or in an optionally substituted five-ring lactone such as η-butyrolactone, as the solvent at temperatures of between 50 and 200 °C. The reaction works particularly well if, following the reaction of TMH and phytol or IP, the tocopherol which separates out as an upper phase as the reaction mixture cools and/or the reaction mixture is extracted using a suitable aliphatic hydrocarbon, the tocopherol is isolated by distillation from the extract, and the separated cyclic carbonate or η-lactone which can contain excess TMH and acidic catalyst is reused as solvent. In many cases, it has been shown to be advantageous to carry out the reaction of TMH with phytol or IP with removal of the water as azeotrope, using a suitable hydrocarbon and/or in the presence of a mixture of ortho-boric acid with oxalic acid, tartaric acid or citric acid, or alternatively in the presence of BF3 etherate as the acidic catalyst. Surprisingly, the five-ring carbonates and five-ring lactones prove to have sufficient stability under the reaction conditions and suitable solvent characteristics to permit the process to be carried out continuously.

Description

Verfahren zur Herstellung von dl-α-Tocopherol oder dl-α-Toco- pherylacetatProcess for the preparation of dl-α-tocopherol or dl-α-tocopheryl acetate
Beschreibungdescription
Die Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von dl-α-Tocopherol (Vitamin E) bzw. dl-α-Tocopherylacetat durch säurekatalysierte Umsetzung von 2,3, 5-Trimethyl-hydrochinon (TMH) mit einem Phytol und ggf. anschließende Veresterung mit Acet¬ anhydrid.The invention relates to an improved process for the preparation of dl-α-tocopherol (vitamin E) or dl-α-tocopheryl acetate by acid-catalyzed reaction of 2,3,5-trimethylhydroquinone (TMH) with a phytol and, if appropriate, subsequent esterification with Acet anhydride.
Es ist bereits bekannt Vitamin E durch Umsetzen von TMH und einem Phytol, beispielsweise Isophytol (IP) bei erhöhter Temperatur in einem wenig polaren Lösungsmittel in Gegenwart verschiedener sau¬ rer Katalysatoren herzustellen.It is already known to produce vitamin E by reacting TMH and a phytol, for example isophytol (IP) at elevated temperature in a slightly polar solvent in the presence of various acidic catalysts.
Nach Angaben in Chem. Abstracts. (CA.), 84 (1976), 59792 und CA., 85 (1976), 46898 kann die Umsetzung in Gegenwart von Si02/Al203 mit Säuren durchgeführt werden.According to information in Chem. Abstracts. (CA.), 84 (1976), 59792 and CA., 85 (1976), 46898, the reaction can be carried out in the presence of SiO 2 / Al 2 O 3 with acids.
Gemäß CA., 73 (1970), 77483; CA., 80 (1974) 3385; CA., 80 (1974), 3386; CA., 73 (1970), 98799 und DE-OS 22 08 795 kann die Umsetzung auch in Gegenwart von ZnCl2 in Kombination mit Säuren, wie Halogenwasserstoffsäuren, insbesondere HCl, Trichlores- sigsäure oder Essigsäure durchgeführt werden.According to CA., 73 (1970), 77483; CA., 80 (1974) 3385; CA. 80: 3386 (1974); CA., 73 (1970), 98799 and DE-OS 22 08 795, the reaction can also be carried out in the presence of ZnCl 2 in combination with acids, such as hydrohalic acids, in particular HCl, trichloroacetic acid or acetic acid.
Gemäß den Angaben in DE-A-22 08 795 ist auch ZnCl2 im Gemisch mit NaHS04, Schwefelsäure oder p-Toluolsulfonsäure in einem Mol- Verhältnis von 1:3 bis 1:1 verwendbar.According to the information in DE-A-22 08 795, ZnCl 2 can also be used in a mixture with NaHS0 4 , sulfuric acid or p-toluenesulfonic acid in a molar ratio of 1: 3 to 1: 1.
Nach den Angaben in CA., 84 (1976), 74471 ist die Umsetzung in Gegenwart eines Gemisches aus Si02 und A1203 im Verhältnis 87:13 als Katalysator in Perchlorethylen durchführbar.According to the information in CA, 84 (1976), 74471, the reaction in the presence of a mixture of Si0 2 and A1 2 0 3 in a ratio of 87:13 can be carried out as a catalyst in perchlorethylene.
Gemäß US 3 459 773 erhält man Vitamin-E durch Umsetzen von Phytol oder Isophytol mit TMH in einem inerten Lösungsmittel unter Verwendung eines makroretikularen Kationenaustauscherharzes vom Sulfonsäuretyp.According to US 3,459,773, vitamin E is obtained by reacting phytol or isophytol with TMH in an inert solvent using a macroreticular cation exchange resin of the sulfonic acid type.
Allen diesen bekannten Verfahren ist gemeinsam, daß das Vitamin E in großtechnischem Maßstab nicht in der erforderlichen Reinheit hergestellt werden kann.All these known processes have in common that the vitamin E cannot be produced in the required purity on an industrial scale.
Zur Überwindung dieses Problems wurde die Umsetzung gemäß DE 27 43 920 in Gegenwart von einem Gemisch aus Kieselsäure/ Aluminiumoxid oder Kieselsäuregel und Zinkchlorid sowie einer starken Saure, wie konzentrierter HCl, H2S04, H3P04 oder p-Toluol¬ sulfonsäure durchgeführt.To overcome this problem, the reaction according to DE 27 43 920 in the presence of a mixture of silica / aluminum oxide or silica gel and zinc chloride and a strong acid, such as concentrated HCl, H 2 S0 4 , H 3 P0 4 or p-toluenesulfonic acid.
Nachteilig an diesem Verfahren ist - wie bei zahlreichen der oben genannten Verfahren auch - daß Korrosionsprobleme auftreten und daß eine Belastung des Abwassers mit Zinkionen auftreten kann.A disadvantage of this process, like many of the above-mentioned processes, is that corrosion problems occur and that the waste water can be contaminated with zinc ions.
Zur Überwindung des Abwasserproblems wird gemäß DE-A 4208477 die Umsetzung in Gegenwart einer Mischung aus ortho-Borsaure einer- seits und Oxalsäure, Weinsäure oder Citronensäure andererseits durchgeführt. Fur dieses an sich sehr vorteilhafte Verfahren werden als Losemittel fur die Umsetzung Alkylaromaten, wie Toluol und Xylol oder aber Ketone, wie Diethylketon oder Methyliso- propylketon vorgeschlagen.To overcome the wastewater problem, according to DE-A 4208477 the reaction is carried out in the presence of a mixture of ortho-boric acid on the one hand and oxalic acid, tartaric acid or citric acid on the other hand. For this process, which is very advantageous per se, alkyl aromatic compounds such as toluene and xylene or ketones such as diethyl ketone or methyl isopropyl ketone are proposed as solvents for the reaction.
Nachteilig an diesem Verfahren ist, daß unpolare aprotische Lösungsmittel, wie Benzine, Heptan, Toluol und Xylol nur ein geringes Losevermogen fur anorganische Säuren und TMH aufweisen. Zur Aufarbeitung muß dem Reaktionsgemisch deshalb beispielsweise Methanol zugesetzt werden, welches überschussiges TMH sowie die Katalysatorsaure in einer polaren Unterphase aufnimmt bevor Vitamin E isoliert werden kann.A disadvantage of this process is that non-polar aprotic solvents, such as benzine, heptane, toluene and xylene, have only a small amount of bulk for inorganic acids and TMH. For working up, for example, methanol must therefore be added to the reaction mixture, which takes up excess TMH and the catalyst acid in a polar lower phase before vitamin E can be isolated.
Bei Verwendung der gebräuchlichsten Ketone ist man beim Arbeiten im Normaldruckbereich auf Siedetemperaturen von etwa 100°C einge¬ schränkt. Bei diesem Temperaturen erfolgt die Umsetzung nicht schnell genug um das Verfahren vorteilhaft kontinuierlich durch¬ fuhren zu können.When using the most common ketones, one is restricted to boiling temperatures of about 100 ° C. when working in the normal pressure range. At this temperature, the reaction does not take place quickly enough to advantageously carry out the process continuously.
Weiterhin ist aus der kurzlich erschienenen EP 694 541 AI ein Verfahren zur Herstellung von α-Tocopherol durch saurekataly- sierte Kondensation von TMH mit einem Phytol bekannt. Neben einer Vielzahl von Losungsmitteln und Losungsmittelgemischen werden auch Carbonatester, wie Dimethylcarbonat, Diethylcarbonat, Dipropylcarbonat, Ethylencarbonat und Propylencarbonat als geeignete Lösungsmittel beschrieben. Abgesehen davon daß in die¬ sem Verfahren technisch unwirtschaftlich große Mengen an Zink¬ chlorid als Katalysatoren verwendet werden, konnten die Ergeb¬ nisse bei Verwendung von 5-Ring-Carbonaten auf die dort beschrie- bene Weise (vgl. Beispiele 17 und 18) nicht reproduziert werden. Im Gegensatz zu den Dialkylcarbonaten losen 5-Ring-Carbonate, wie 1,2-Propylencarbonat , Vitamin E nicht, so daß beim Waschen des Reaktionsgemisches nach der Umsetzung mit Wasser das gebildete Vitamin E überraschenderweise nahezu vollständig in die wäßrige Oberphase gelangt und nicht m die das Propylencarbonat enthal¬ tende Unterphase. Die offenkettigen Carbonate und 5-Ring-Carbo- nate unterscheiden sich auch in ihren übrigen Loseeigenschaften erheblich. So sind die Dialkylcarbonate gut mischbar mit Kohlen¬ wasserstoffen, wie Hexan, während die 5-Ring-Carbonate praktisch nicht mit Kohlenwasserstoffen, wie Hexan, mischbar sind.Furthermore, a process for the preparation of α-tocopherol by acid-catalyzed condensation of TMH with a phytol is known from the recently published EP 694 541 A1. In addition to a large number of solvents and solvent mixtures, carbonate esters such as dimethyl carbonate, diethyl carbonate, dipropyl carbonate, ethylene carbonate and propylene carbonate are also described as suitable solvents. Apart from the fact that large amounts of zinc chloride are used as catalysts in this process, which is technically uneconomical, the results could not be obtained using 5-ring carbonates in the manner described there (cf. Examples 17 and 18) be reproduced. In contrast to the dialkyl carbonates, 5-ring carbonates, such as 1,2-propylene carbonate, do not contain vitamin E, so that when the reaction mixture is washed after the reaction with water, the vitamin E formed surprisingly almost completely gets into the aqueous upper phase and not the m the lower phase containing propylene carbonate. The open-chain carbonates and 5-ring carbonates also differ in their other loose properties considerably. For example, the dialkyl carbonates are readily miscible with hydrocarbons, such as hexane, while the 5-ring carbonates are practically immiscible with hydrocarbons, such as hexane.
Es war die Aufgabe der Erfindung das Verfahren zur Herstellung von dl-α-Tocopherol durch saurekatalysierte Umsetzung von TMH mit Phytol oder Isophytol so zu verbessern, daß die Nachteile des Standes der Technik überwunden werden, d.h. insbesondere, daß man Lösungsmittel findet, in denen die Umsetzung mit guten Ausbeuten und so schnell erfolgt, daß eine kontinuierliche Verfahrens¬ führung möglich wird und die Aufarbeitung auf einfache Weise er¬ folgen kann. Eine leichte Aufarbeitung und kontinuierliche Verfahrensführung sind dann möglich, wenn die Umsetzung ausrei¬ chend schnell erfolgt, wenn das Reaktionsprodukt leicht vom Reak- tionsgemisch abgetrennt werden kann und wenn das Lösungsmittel, das noch unumgesetzte Ausgangsprodukte sowie den Katalysator ent¬ hält, einfach in den Prozeß zurückgeführt werden kann.It was the object of the invention to improve the process for the preparation of dl-α-tocopherol by acid-catalyzed reaction of TMH with phytol or isophytol in such a way that the disadvantages of the prior art are overcome, i.e. in particular that solvents are found in which the reaction takes place in good yields and so quickly that continuous process control is possible and the workup can be carried out in a simple manner. Easy work-up and continuous process control are possible if the reaction takes place sufficiently quickly, if the reaction product can easily be separated from the reaction mixture and if the solvent which still contains unreacted starting products and the catalyst simply enters the process can be traced back.
Es war weiterhin eine Aufgabe der Erfindung, ein Lösungsmittel zu finden, welches neben der kontinuierlichen Durchführung des Ver¬ fahrens auch erlaubt, daß man mit sauren Katalysatoren arbeitet, die gute Ausbeuten liefern ohne korrosiv zu wirken oder das Abwasser stark zu belasten.It was also an object of the invention to find a solvent which, in addition to continuously carrying out the process, also allows the use of acidic catalysts which give good yields without having a corrosive effect or heavily polluting the waste water.
Es wurde nun überraschend gefunden, daß cyclische 5-Ring-Carbo- nate und 5-Ring-Lactone für die Umsetzung von TMH mit IP hervor¬ ragend als Lösemittel geeignet und überraschenderweise auch unter geeigneten Reaktionsbedingungen ausreichend stabil sind.It has now surprisingly been found that cyclic 5-ring carbonates and 5-ring lactones are outstandingly suitable as solvents for the reaction of TMH with IP and, surprisingly, are sufficiently stable even under suitable reaction conditions.
Gegenstand der Erfindung ist dementsprechend ein Verfahren zur Herstellung von dl-α-Tocopherol bzw. dl-α-Tocopherylacetat durch säurekatalysierte Umsetzung von 2,3,5-Trimethyl-hydrochinon (TMH) mit Phytol oder Isophytol (IP) in einem Lösungsmittel bei erhöhter Temperatur und ggf. anschließende Veresterung des erhaltenen Tocopherols mit Acetanhydrid, das dadurch gekenn¬ zeichnet ist, daß man die Umsetzung von TMH mit Phytol oder IP in einem cyclischen Carbonat der allgemeinen Formel I oder einem γ-Lacton der allgemeinen Formel II
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The invention accordingly relates to a process for the preparation of dl-α-tocopherol or dl-α-tocopheryl acetate by acid-catalyzed reaction of 2,3,5-trimethylhydroquinone (TMH) with phytol or isophytol (IP) in a solvent at elevated Temperature and optionally subsequent esterification of the tocopherol obtained with acetic anhydride, which is characterized in that the reaction of TMH with phytol or IP in a cyclic carbonate of the general formula I or a γ-lactone of the general formula II
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( I ) ( II ) in denen Rx, R2 und R3für H; Methyl oder Ethyl, vorzugsweise für H oder Methyl stehen(I) (II) in which R x , R 2 and R 3 are H; Methyl or ethyl, preferably H or methyl
und R4 für H, Phenyl oder ggf. durch Phenyl oderand R 4 is H, phenyl or optionally by phenyl or
Sauerstoff-enthaltende Gruppen substituier¬ tes Alkyl mit insgesamt bis zu 20 C-Atomen, vorzugsweise für H, Methyl, Ethyl, Iso¬ propyl, Phenyl oder Methoxymethyl steht,Oxygen-containing groups substituted alkyl with a total of up to 20 carbon atoms, preferably represents H, methyl, ethyl, isopropyl, phenyl or methoxymethyl,
als Lösungsmittel bei Temperaturen von 50 bis 200°C durchführt.as a solvent at temperatures from 50 to 200 ° C.
Besonders vorteilhaft gestaltet sich das erfindungsgemäße Ver¬ fahren wenn manThe method according to the invention is particularly advantageous when one
a) die Umsetzung von TMH mit Phytol oder IP in einem cyclischen Carbonat der allgemeinen Formel I oder einem γ-Lacton der allgemeinen Formel IIa) the reaction of TMH with phytol or IP in a cyclic carbonate of the general formula I or a γ-lactone of the general formula II
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[I) (II) in denen R1, R2 und R3 für H; Methyl oder Ethyl, vorzugs¬ weise für H oder Methyl stehen[I) (II) in which R 1 , R 2 and R 3 are H; Methyl or ethyl, preferably ¬ example are H or methyl
und R4 für H, Phenyl oder ggf. durch Phenyl oder Sauerstoff-enthaltende Gruppen substituiertes Alkyl mit insgesamt bis zu 20 C-Atomen, vorzugsweise für H, Methyl, Ethyl, Isopropyl, Phenyl oder Methoxymethyl steht,and R 4 represents H, phenyl or alkyl which may be substituted by phenyl or oxygen-containing groups and has a total of up to 20 carbon atoms, preferably H, methyl, ethyl, isopropyl, phenyl or methoxymethyl,
als Lösungsmittel bei Temperaturen von 50 bis 200°C durch¬ führt und b) das sich beim Abkühlen des Reaktionsgemisches als Oberphase abscheidende Tocopherol abtrennt und/oder das Reaktionsge¬ misch mit einem geeigneten aliphatischen Kohlenwasserstoff extrahiert und aus dem Extrakt das Tocopherol destillativ isoliert und das abgetrennte, ggf. noch überschüssiges TMH und sauren Katalysator enthaltende cyclische Carbonat bzw. γ-Lacton erneut als Lösungsmittel verwendet.as solvent at temperatures of 50 to 200 ° C by ¬, and b) the tocopherol which separates as the upper phase when the reaction mixture is cooled and / or the reaction mixture is extracted with a suitable aliphatic hydrocarbon and the tocopherol is isolated from the extract by distillation and the cyclic carbonate or cyclic carbonate which may have been removed and may contain excess TMH and acid catalyst γ-lactone used again as a solvent.
In vielen Fällen hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn man die Umsetzung unter Abtrennen des bei der Reaktion gebildeten Wassers als Azeotrop mit einem geeigneten Kohlenwasserstoff durchführt und/oder wenn man die Umsetzung in Gegenwart einer Mischung aus ortho-Borsäure einerseits und Oxalsäure, Weinsäure oder Citronensäure andererseits, oder aber in Gegenwart von BF3-Etherat als saurem Katalysator durchführt.In many cases it has proven to be advantageous if the reaction is carried out as an azeotrope with a suitable hydrocarbon by separating off the water formed in the reaction and / or if the reaction is carried out in the presence of a mixture of ortho-boric acid on the one hand and oxalic acid, tartaric acid or Citric acid on the other hand, or in the presence of BF 3 etherate as an acid catalyst.
Als besonders geeignete cyclische 5-Ring-Carbonate seien Ethylen¬ carbonat, Propylencarbonat, 1,2-Butylen-carbonat oder Isobutylen- carbonat, vorzugsweise Propylencarbonat,genannt.Particularly suitable cyclic 5-ring carbonates are ethylene carbonate, propylene carbonate, 1,2-butylene carbonate or isobutylene carbonate, preferably propylene carbonate.
Als besonders geeignete 5-Ring-Lactone der Formel II seien γ-Butyrolacton, 3-Methyl-γ-butyrolacton, 3,4-Dimethyl-γ-butyro- lacton, 4,5-Dimethyl-γ-butyrolacton und 5-Ethyl-γ-butyrolacton, insbesondere γ-Butyrolacton genannt.Particularly suitable 5-ring lactones of the formula II are γ-butyrolactone, 3-methyl-γ-butyrolactone, 3,4-dimethyl-γ-butyro-lactone, 4,5-dimethyl-γ-butyrolactone and 5-ethyl γ-butyrolactone, especially called γ-butyrolactone.
Die Herstellung von TMH und Phytol bzw. Isophytol ist bekannt und braucht daher nicht erörtert zu werden.The production of TMH and phytol or isophytol is known and therefore need not be discussed.
TMH und IP kann man in einem molaren Verhältnis von etwa 1:1 ein- setzen, jedoch ist es auch möglich, einen der Reaktionspartner im Überschuß einzusetzen. Besonders gute Ausbeuten erzielt man, wenn man TMH und IP in einem molaren Verhältnis von etwa 1,5 zu 1 um¬ setzt. Hierbei bleibt unumgesetztes TMH im Lösungsmittel und kann mit diesem zusammen erneut zur Umsetzung gebracht werden.TMH and IP can be used in a molar ratio of about 1: 1, but it is also possible to use one of the reactants in excess. Particularly good yields are obtained if TMH and IP are converted in a molar ratio of about 1.5 to 1. Here, unreacted TMH remains in the solvent and can be reacted with it again.
Als saure Katalysatoren kommen prinzipiell alle aus dem Stand der Technik für die Umsetzung von TMH mit Phytol oder IP bekannten Katalysatoren in Betracht, soweit sie nicht eine Zersetzung der als Lösungsmittel eingesetzten cyclischen Carbonate oder γ-Lactone verursachen, wie das z.B. mit ZnCl2 bei den cyclischen Carbonaten der Fall ist. Bevorzugt verwendet man natürlich solche Katalysa¬ toren, die keine Korrosionsprobleme und/oder keine starke Bela¬ stung des Abwassers mit Metallionen oder anorganischen Säuren mit sich bringen und ausreichend stark sind, um die Umsetzung ausrei- chend schnell durchzuführen. Besonders vorteilhaft gestaltet sich das Verfahren, wenn man als sauren Katalysator ein Gemisch aus ortho-Borsäure einerseits mit Oxalsäure, Weinsäure oder Citronensäure andererseits verwendet. Die ortho-Borsäure bildet vermutlich mit den genannten Dicarbon- säuren Komplexe, die die vorteilhafte Wirkung aufweisen.Suitable acidic catalysts are in principle all catalysts known from the prior art for the reaction of TMH with phytol or IP, provided they do not cause the cyclic carbonates or γ-lactones used as solvents to decompose, such as, for example, with ZnCl 2 in the cyclic carbonates is the case. Of course, preference is given to using catalysts which do not cause any corrosion problems and / or do not have a strong contamination of the waste water with metal ions or inorganic acids and which are sufficiently strong to carry out the reaction sufficiently quickly. The process is particularly advantageous if a mixture of ortho-boric acid on the one hand with oxalic acid, tartaric acid or citric acid on the other hand is used as the acid catalyst. The ortho-boric acid presumably forms complexes with the dicarboxylic acids mentioned, which have the advantageous effect.
Die ortho-Borsäure und die genannten Di-carbonsäuren verwendet man mit Vorteil in einem molaren Verhältnis von etwa 1:1 bis 1:5, vorzugsweise etwa 1:2. Man verwendet dieses Gemisch in Mengen von etwa 0,1 % bis 10 Gew. -%, vorzugsweise 0,5 bis 4 Gew. -%, bezogen auf eingesetztes TMH.The ortho-boric acid and the dicarboxylic acids mentioned are advantageously used in a molar ratio of about 1: 1 to 1: 5, preferably about 1: 2. This mixture is used in amounts of about 0.1% to 10% by weight, preferably 0.5 to 4% by weight, based on the TMH used.
Bei Verwendung von BF3-Etherat gelingt die Umsetzung gut mit Mengen von 0,5 bis 3, vorzugsweise 1 bis 1,5 Gew. -% BF3 x C2Hs • OC2H5, bezogen auf TMH. Bei Verwendung von 10 Gew. -% BF3-Etherat senkt eine starke Phytadienbildung die erzielbare Ausbeute; bei Verwendung von nur 0,1 Gew. -% wird kein Vitamin E mehr gebildet.If BF 3 etherate is used, the reaction is successful with amounts of 0.5 to 3, preferably 1 to 1.5,% by weight of BF 3 × C 2 Hs • OC 2 H 5 , based on TMH. When 10% by weight of BF 3 etherate is used, strong phytadiene formation lowers the yield which can be achieved; If only 0.1% by weight is used, vitamin E is no longer formed.
Aber auch unter den Reaktionsbedingungen stabile saure Ionenaus- ttaauuss«cher, wie Amberlyte®15 können als Katalysator verwendet wer- den.However, acidic ion exchangers which are stable under the reaction conditions, such as Amberlyte ® 15, can also be used as catalysts.
Als cyclische 5-Ring-Carbonate kommen neben den gebräuchlichen Alkylencarbonaten, wie Ethylencarbonat, Propylencarbonat, Isobu- tylencarbonat und 1,2-Butylen-carbonat, d.h. Carbonaten der allgemeinen Formel I, in der R1 bis R4 für H oder Methyl stehen, bzw. R1 bis R3 für H oder Methyl und R4 Ethyl bedeutet, auch sol¬ che in Betracht, in denen R1 bis R3 zusätzlich für Ethyl stehen kann und R4 zusätzlich für Phenyl oder eine ggf. durch Phenyl oder Sauerstoff-enthaltenden Gruppen, wie die Phenoxygruppe, eine oder mehrere Alkoxygruppen, eine Carboxylgruppe oder eine Alkoxy¬ carbonylgruppe, substituierte Alkylgruppe mit insgesamt maximal 20 C-Atomen, stehen kann. Vorzugsweise bedeutet R4 H, Methyl, Ethyl, Isopropyl, Phenyl oder Methoxymethyl.In addition to the customary alkylene carbonates, such as ethylene carbonate, propylene carbonate, isobutylene carbonate and 1,2-butylene carbonate, ie carbonates of the general formula I in which R 1 to R 4 are H or methyl, the cyclic 5-ring carbonates are or R 1 to R 3 is H or methyl and R 4 is ethyl, also those in which R 1 to R 3 can additionally represent ethyl and R 4 additionally represents phenyl or one optionally by phenyl or oxygen -containing groups, such as the phenoxy group, one or more alkoxy groups, a carboxyl group or an alkoxycarbonyl group, substituted alkyl group with a total of at most 20 carbon atoms. R 4 is preferably H, methyl, ethyl, isopropyl, phenyl or methoxymethyl.
Die erfindungsgemäß verwendeten cyclischen Carbonate sind durch Umsetzen der entsprechenden Alkylenoxide mit C02 und die γ-Lactone der Formel II durch katalytische Dehydrierung der entsprechenden Butandiole auch großtechnisch äußerst preiswert herstellbar. Sie weisen im allgemeinen so hohe Siedepunkte auf, daß man unter Normaldruck problemlos Temperaturen von 170°C erreichen kann. Sie sind nicht toxisch (Die LD50 für Ratten liegt z.B. für 1,2-Propylencarbonat oral bei 29000 mg/kg und für Ethylen- carbonat bei 10000 mg/kg.), was für die Herstellung von Vitaminen sehr wesentlich ist, und sind gut biologisch abbaubar (vgl. Firmenschrift "Alkylencarbonate" der Firma Hüls AG, Juli 1991) . Die Kondensation von TMH und IP wird in ihnen auch für eine kon¬ tinuierliche Verfahrensführung ausreichend beschleunigt. Neben- reaktionen, wie die Phytadienbildung, werden in ihnen unter¬ drückt. Für die Aufarbeitung ist es wichtig, daß sich das relativ unpolare Vitamin E beim Abkühlen des Reaktionsgemisches auf Tem¬ peraturen unter 50°C bereits weitgehend aus dem stark polaren cyclischen Carbonat bzw. den γ-Lactonen abscheidet. Da sich die cyclischen Carbonate der Formel I - im Gegensatz zu Dialkylcarbo- naten, wie Dimethylcarbonat, Diethylcarbonat und Methylethylcar- bonat, - und die γ-Lactone der Formel II nicht mit reinen alipha¬ tischen Kohlenwasserstoffen, wie Heptan, Hexan oder Benzinen mi¬ schen, kann das Vitamin E - falls erforderlich - mit diesen ali¬ phatischen Kohlenwasserstoffen vollständig aus dem Reaktionsge¬ misch extrahiert werden. Das bei der Reaktion gebildete Wasser greift die cyclischen Carbonate und γ-Latone in Gegenwart geeigne¬ ter saurer Katalysatoren unter den Reaktionsbedingungen überra¬ schenderweise so wenig an, daß beispielsweise bei der Verwendung von Propylencarbonat als Lösungsmittel und einem Gemisch aus or¬ tho-Borsäure und Oxalsäure als saurem Katalysator nach der Reak- tion nur weniger als 0,1 % eines durch Hydrolyse entstandenen Propylenglykols nachweisbar sind. Daher kann man die Lösungs¬ mittel hierbei für bis zu 10 Reaktionszyklen ohne jegliche Auf- reinigung wieder verwenden (vgl. Beispiele 2 und 10) . Das nach der Isolierung von Vitamin E abgetrennte cyclische Carbonat bzw. γ-Laton wird mit neuem TMH ohne Ergänzung des sauren Katalysators in neue Reaktionszyklen eingespeist. Reste von nicht umgesetztem TMH bleiben dabei im Lösungsmittel und gehen nicht verloren.The cyclic carbonates used according to the invention can also be produced on an industrial scale at very low cost by reacting the corresponding alkylene oxides with CO 2 and the γ-lactones of the formula II by catalytic dehydrogenation of the corresponding butanediols. They generally have such high boiling points that temperatures of 170 ° C can be easily reached under normal pressure. They are non-toxic (the LD 50 for rats, for example, is 1,2000 propylene carbonate orally at 29,000 mg / kg and for ethylene carbonate at 10,000 mg / kg), which is very important for the production of vitamins, and is good biodegradable (cf. company publication "Alkylencarbonate" from Hüls AG, July 1991). The condensation of TMH and IP is sufficiently accelerated in them for a continuous process. Side reactions such as phytadiene formation are suppressed in them. For the processing, it is important that the relatively non-polar vitamin E already largely separates from the strongly polar cyclic carbonate or the γ-lactones when the reaction mixture is cooled to temperatures below 50 ° C. Since the cyclic carbonates of the formula I - in contrast to dialkyl carbonates, such as dimethyl carbonate, diethyl carbonate and methyl ethyl carbonate, - and the γ-lactones of the formula II do not mix with pure aliphatic hydrocarbons, such as heptane, hexane or gasolines If necessary, the vitamin E can be completely extracted from the reaction mixture with these aliphatic hydrocarbons. The water formed in the reaction surprisingly attacks the cyclic carbonates and γ-latons in the presence of suitable acidic catalysts under the reaction conditions so little that, for example, when propylene carbonate is used as solvent and a mixture of ortho-boric acid and Oxalic acid as an acid catalyst after the reaction is detectable only less than 0.1% of a propylene glycol formed by hydrolysis. The solvents can therefore be used again for up to 10 reaction cycles without any purification (cf. Examples 2 and 10). The cyclic carbonate or γ-laton separated after the isolation of vitamin E is fed into new reaction cycles with new TMH without addition of the acid catalyst. Residues of unreacted TMH remain in the solvent and are not lost.
Die Alkylencarbonate und die γ-Lactone verwendet man im allge- meinen in Mengen von 0,2 bis 2 Litern, vorzugsweise 0,5 bis 1 Li¬ ter pro Mol TMH.The alkylene carbonates and the γ-lactones are generally used in amounts of 0.2 to 2 liters, preferably 0.5 to 1 liter per mole of TMH.
Die Reaktionstemperaturen betragen bei Verwendung von 5-Ring-Car¬ bonaten als Lösungsmittel im allgemeinen je nach verwendetem Carbonat, nach Säurestärke und Säuremenge 100 bis 200°C, vorzugs¬ weise 120 bis 160°C, inbesondere 145 bis 155°CWhen using 5-ring carbonates as solvents, the reaction temperatures are generally 100 to 200 ° C., preferably 120 to 160 ° C., in particular 145 to 155 ° C., depending on the carbonate used, on the acid strength and amount of acid
Bei Verwendung von γ-Lactonen betragen die Reaktionstemperaturen je nach verwendetem γ-Lacton, je nach Säurestärke und Säuremenge im allgemeinen 50 bis 200°C, vorzugsweise 80 bis 180°C, ins¬ besondere 120 bis 155°CWhen γ-lactones are used, the reaction temperatures are generally 50 to 200 ° C., preferably 80 to 180 ° C., in particular 120 to 155 ° C., depending on the γ-lactone used, depending on the acid strength and amount of acid
Zur Durchführung des Verfahrens geht man mit Vorteil so vor, daß man TMH und den sauren Katalysator in dem cyclischen Carbonat oder dem γ-Lacton auf ca. 140 bis 160°C erhitzt und bei dieserThe procedure is advantageously carried out by heating TMH and the acid catalyst in the cyclic carbonate or the γ-lactone to about 140 to 160 ° C. and at this temperature
Temperatur eine Lösung von IP in einem cyclischen Carbonat, einem γ-Lacton oder aber in einem Kohlenwasserstoff, wie Heptan, Toluol oder Xylol hinzutropft, wobei man mit Vorteil das bei der Reak¬ tion gebildete Wasser azeotrop mit dem Kohlenwasserstoff ab¬ destillieren laßt. Nach Beendigung der IP-Zugabe wird zur Ver¬ vollständigung noch einige Zeit bei der Reaktionstemperatur nach- gerührt. Die leicht gefärbte Reaktionslosung wird abgekühlt und mit einem aliphatischen Kohlenwasserstoff, wie Heptan, Hexan oder einem Benzin extrahiert und aus dem Extrakt das Vitamin E iso¬ liert. Das abgetrennte cyclische Carbonat bzw. γ-Lacton kann er¬ neut verwendet werden. Bei Verwendung von reinen Ausgangsstoffen und Heptan als Extraktionsmittel fallt das dl-α-Tocopherol im allgemeinen m sehr reiner Form an. Es enthalt allenfalls noch etwas Losungsmittel, welches am einfachsten nach der Acetylierung destillativ mit entfernt wird.Temperature a solution of IP in a cyclic carbonate, a γ-lactone or in a hydrocarbon such as heptane, toluene or dropping xylene, the water formed in the reaction being advantageously allowed to be distilled off azeotropically with the hydrocarbon. After the IP addition has ended, the mixture is stirred at the reaction temperature for some time to complete. The slightly colored reaction solution is cooled and extracted with an aliphatic hydrocarbon, such as heptane, hexane or a gasoline, and the vitamin E is isolated from the extract. The separated cyclic carbonate or γ-lactone can be used again. When using pure starting materials and heptane as extracting agent, the dl-α-tocopherol is generally obtained in a very pure form. At most, it still contains some solvent, which is most easily removed by distillation after the acetylation.
Sollte ein Waschen des Roh-Tocopherols notwendig werden, so kann dieses beispielsweise mit verdünnter wäßriger NaOH-Losung, mit einer Mischung aus Methanol und verdünnter wäßriger HCl und an¬ schließend einer Mischung aus Methanol und einer verdünnten wäßrigen Natπumbicarbonatlosung erfolgen. Das so erhaltene Toco- pherol kann entweder als solches isoliert oder aber mit über¬ schüssigem Acetanhydrid saurekatalysiert in Tocopherylacetat überfuhrt werden und dann - gewünschtenfalls - durch fraktionie¬ rende Destillation unter stark vermindertem Druck gereinigt werden.If it is necessary to wash the crude tocopherol, this can be done, for example, with dilute aqueous NaOH solution, with a mixture of methanol and dilute aqueous HCl and then with a mixture of methanol and a dilute aqueous sodium bicarbonate solution. The tocopherol obtained in this way can either be isolated as such or else acid-catalyzed with excess acetic anhydride and converted into tocopheryl acetate and then - if desired - purified by fractional distillation under greatly reduced pressure.
Das Verfahren kann diskontinuierlich, aber auch kontinuierlich durchgeführt werden.The process can be carried out batchwise or continuously.
Die kontinuierliche Ausfuhrung der Reaktion erfolgt im allge- meinen in einer Reaktionskolonne, in die man beispielsweise eine Mischung aus dem cyclischen Carbonat ödem dem γ-Lacton, dem Kata¬ lysator, TMH und IP und ggf. einem Kohlenwasserstoff seitlich einspeist, den Kohlenwasserstoff und das gebildete Wasser am Kopf der Kolonne abtrennt und aus dem Sumpf heißes cyclisches Carbonat und Vitamin E abzieht.The reaction is generally carried out continuously in a reaction column into which, for example, a mixture of the cyclic carbonate or the γ-lactone, the catalyst, TMH and IP and, if appropriate, a hydrocarbon is fed in laterally, the hydrocarbon and the like formed water at the top of the column and removes hot cyclic carbonate and vitamin E from the bottom.
Zur Aufarbeitung wird das sich beim Abkühlen ausscheidende Toco¬ pherol abgetrennt und/oder mit einem aliphatischen Kohlenwasser¬ stoff extrahiert.For working up, the tocopherol which precipitates on cooling is separated off and / or extracted with an aliphatic hydrocarbon.
Mit Hilfe des erfindungsgemaßen Verfahrens kann dl-α-Tocopherol bzw. sein Acetat auf sehr einfache und umweltfreundliche Weise in sehr guter Ausbeute und Reinheit auf kontinuierliche Weise herge¬ stellt werden. Beispiel 1With the aid of the method according to the invention, dl-α-tocopherol or its acetate can be produced in a very simple and environmentally friendly manner in a very good yield and purity in a continuous manner. example 1
A) 15,2 g (0,1 mol) Trimethylhydrochinon (TMH) wurden mit 0,8 g einer Mischung aus ortho-Borsäure/Oxalsäure im Molverhältnis 1:2 in 150 ml Propylencarbonat auf 150°C (Innentemperatur) erhitzt und hierzu bei 150°C innerhalb von 10 Minuten (min) eine Lösung von 30,8 g (0,1 mol) Isophytol in 100 ml Heptan zugetropft. Das Heptan destillierte zusammen mit 1,8 ml bei der Reaktion gebildeten Wassers spontan azeotrop ab. Nach Zulaufende wurde noch 10 min gerührt. Die leicht gefärbte Lösung wurde abgekühlt und mit Heptan extrahiert. Durch Abdestillieren von Heptan wurden 41 g reines Tocopherol iso¬ liert. Dies entspricht einer Ausbeute von 95 % der Theorie, bezogen auf eingesetztes Isophytol. Bei dieser Extraktion wurden 162 g Propylencarbonat als Unterphase abgetrennt. Es enthielt noch den sauren Katalysator sowie Restmengen an Heptan und kann so erneut als Lösungsmittel verwendet werden.A) 15.2 g (0.1 mol) of trimethylhydroquinone (TMH) were heated to 150 ° C. (internal temperature) with 0.8 g of a mixture of ortho-boric acid / oxalic acid in a molar ratio of 1: 2 in 150 ml of propylene carbonate and at the same time 150 ° C., a solution of 30.8 g (0.1 mol) of isophytol in 100 ml of heptane was added dropwise within 10 minutes (min). The heptane, along with 1.8 ml of water formed during the reaction, spontaneously distilled off azeotropically. After the end of the feed, stirring was continued for 10 min. The slightly colored solution was cooled and extracted with heptane. 41 g of pure tocopherol were isolated by distilling off heptane. This corresponds to a yield of 95% of theory, based on the isophytol used. In this extraction, 162 g of propylene carbonate were removed as the lower phase. It still contained the acid catalyst and residual amounts of heptane and can thus be used again as a solvent.
B) In die gemäß A als Unterphase abgetrennten 162 g Propylen- carbonat wurden 15,2 g TMH eingetragen und die Lösung aufB) 15.2 g of TMH were introduced into the 162 g of propylene carbonate separated off as the lower phase in accordance with A and the solution was dissolved
150°C (Innentemperatur) erhitzt. Zu dieser Lösung wurde in¬ nerhalb von 10 min eine Lösung von 30,8 g Isophytol in 100 ml Heptan eingetragen und gleichzeitig Heptan und Wasser azeotrop abdestilliert. Anschließend wurde noch 10 min ge- rührt, dann abgekühlt und das gebildete Tocopherol analog A isoliert. Man erhielt 41,5 g reines Tocopherol entsprechend einer Ausbeute von 95 % der Theorie.150 ° C (internal temperature) heated. A solution of 30.8 g of isophytol in 100 ml of heptane was added to this solution within 10 minutes, and heptane and water were distilled off azeotropically at the same time. The mixture was then stirred for a further 10 min, then cooled and the tocopherol formed was isolated analogously to A. 41.5 g of pure tocopherol were obtained, corresponding to a yield of 95% of theory.
Beispiel 2Example 2
22,5 g (0,15 mol) TMH und 0,5g einer Mischung aus ortho-Borsäure und Oxalsäure (Molverhältnis 1:2) wurden zusammen in 100 ml Propylencarbonat gelöst und die Lösung auf 150°C erhitzt. Anschließend pumpte man innerhalb von 30 min gleichmäßig eine Lösung von 30 g (0,1 mol) IP in 100 ml Heptan zu. Das gebildete Wasser destillierte spontan azeotrop mit dem Heptan ab. Man rührte noch 30 min bei 150°C, kühlte dann auf 20°C ab und extra¬ hierte dann mit 100 ml Heptan. Durch Einengen der unpolaren Ober- phase (Heptan/Tocopherol) erhielt man daß Tocopherol als Rück- stand. Die Ausbeuteangaben beziehen sich auf eingesetztes IP.22.5 g (0.15 mol) of TMH and 0.5 g of a mixture of ortho-boric acid and oxalic acid (molar ratio 1: 2) were dissolved together in 100 ml of propylene carbonate and the solution was heated to 150 ° C. A solution of 30 g (0.1 mol) of IP in 100 ml of heptane was then pumped in uniformly within 30 minutes. The water formed distilled off spontaneously azeotropically with the heptane. The mixture was stirred at 150 ° C. for a further 30 minutes, then cooled to 20 ° C. and then extracted with 100 ml of heptane. By concentrating the nonpolar upper phase (heptane / tocopherol), the tocopherol was obtained as a residue. The yield information relates to the IP used.
Das nicht umgesetzte TMH blieb im Propylencarbonat gelöst und konnte nach Ergänzen mit 15,2 g frischem TMH und 0,1 g frischer Säuremischung (20 % der ursprünglichen Menge) erneut auf die oben beschriebene Weise umgesetzt werden. Auf diese Weise wurde das Propylencarbonat neunmal ohne Zwischen¬ reinigung als Losungsmittel eingesetzt. Das zum Schluß noch vor¬ handene restliche TMH wurde zum Abschluß ohne weitere Zusätze mit 10,5 g IP zu dl-α-Tocopherol umgesetzt und mit 100 ml Heptan extrahiert.The unreacted TMH remained dissolved in the propylene carbonate and, after being supplemented with 15.2 g of fresh TMH and 0.1 g of fresh acid mixture (20% of the original amount), it could be reacted again in the manner described above. In this way, the propylene carbonate was used as a solvent nine times without intermediate cleaning. The remaining TMH, which was still present at the end, was reacted with 10.5 g of IP to dl-α-tocopherol without further additions and extracted with 100 ml of heptane.
Die Gesamtausbeute über alle 11 Umsetzungen betrug 94 % der Theo¬ rie, bezogen auf eingesetztes IP.The overall yield over all 11 reactions was 94% of theory, based on the IP used.
Dieses Beispiel zeigt, daß die Umsetzung sehr vorteilhaft auch kontinuierlich durchgeführt werden kann, wobei man kontinuierlich 10 % der Unterphase in eine Reinigungsstufe führen wurde.This example shows that the reaction can also very advantageously be carried out continuously, with 10% of the lower phase being continuously passed into a cleaning stage.
Beispiel 3Example 3
22,5 g TMH und 0,5 g einer Mischung aus 0,125 g ortho-Borsaure und 0,375 g Oxalsäure wurden zusammen in 50 ml 1,2-Butylen- carbonat gelöst, die Losung auf 150°C erhitzt und dann innerhalb von 30 min gleichmäßig mit einer Lösung von 30 g IP in 50 ml Heptan versetzt. Das gebildete Wasser destillierte spontan azeotrop mit Heptan ab. Anschließend erhitzte man noch 15 min auf 150°C und ließ dann auf 20°C abkühlen. Durch Extrahieren mit 100 ml Heptan und Einengen der Heptanphase wurden 45 g Rückstand erhalten, die 40,42 g dl-α-Tocopherol neben Losungsmittelresten enthielten.22.5 g of TMH and 0.5 g of a mixture of 0.125 g of ortho boric acid and 0.375 g of oxalic acid were dissolved together in 50 ml of 1,2-butylene carbonate, the solution was heated to 150 ° C. and then uniformly within 30 minutes with a solution of 30 g IP in 50 ml heptane. The water formed spontaneously distilled off azeotropically with heptane. The mixture was then heated to 150 ° C. for a further 15 minutes and then allowed to cool to 20 ° C. Extraction with 100 ml of heptane and concentration of the heptane phase gave 45 g of residue which contained 40.42 g of dl-α-tocopherol in addition to solvent residues.
Die Ausbeute betrug somit 94 %, bezogen auf eingesetztes IP.The yield was therefore 94%, based on the IP used.
Beispiel 4Example 4
45 g TMH und 1 g der in Beispiel 3 beschriebenen Sauremischung wurden zusammen in 200 ml Isobutylencarbonat (4,4-Dimethyl-2- oxo-l,3-di-oxolan) gelost und die Lösung auf 140°C erhitzt. Inner¬ halb von 30 min wurde eine Lösung von 60 g IP in 200 ml Heptan unter Abdestillieren eines Wasser-Heptan-Azeotrop zugepumpt. Anschließend rührte man noch 30 min bei 140°C, kühlte dann auf 20°C ab und extrahierte mit 200 ml Heptan. Nach Abtrennen und Einengen der Heptanphase verblieben 92 g Rückstand mit einem Gehalt von 81,7 g Tocopherol (Rest: Lösungsmittel), entsprechend einer Ausbeute von 95 % der Theorie, bezogen auf eingesetztes IP.45 g of TMH and 1 g of the acid mixture described in Example 3 were dissolved together in 200 ml of isobutylene carbonate (4,4-dimethyl-2-oxo-1,3-di-oxolane) and the solution was heated to 140.degree. A solution of 60 g of IP in 200 ml of heptane was pumped in within 30 minutes while distilling off a water-heptane azeotrope. The mixture was then stirred at 140 ° C. for a further 30 minutes, then cooled to 20 ° C. and extracted with 200 ml of heptane. After separation and concentration of the heptane phase, 92 g of residue with a content of 81.7 g of tocopherol (remainder: solvent) remained, corresponding to a yield of 95% of theory, based on the IP used.
Beispiel 5Example 5
22,5 g TMH wurde zusammen mit 0,3 g de in Beispiel 2 beschrie- benen Sauremischung in 80 ml Ethylencarbonat auf 140CC erhitzt. Innerhalb von 20 min wurde eine Lösung von 30 g IP in 100 ml Heptan unter Abdestillieren eines Wasser-Heptan-Azeotrops zuge- fügt. Anschließend wurde noch 30 min bei 140°C gerührt, dann abge¬ kühlt und mit 50 ml Heptan extrahiert . Durch Abtrennen und Ein¬ engen der Oberphase erhielt man 46 g Rückstand enthaltend 40 g Tocopherol neben Lösungsmittelresten, entsprechend einer Ausbeute von 93 % der Theorie, bezogen auf eingesetztes IP.TMH 22.5 g was heated, together with 0.3 g of de products described in Example 2 acid mixture in 80 ml of ethylene carbonate at 140 C C. A solution of 30 g of IP in 100 ml of heptane was added over the course of 20 min, while distilling off a water-heptane azeotrope. adds. The mixture was then stirred for a further 30 min at 140 ° C., then cooled and extracted with 50 ml of heptane. By separating and concentrating the upper phase, 46 g of residue containing 40 g of tocopherol were obtained in addition to solvent residues, corresponding to a yield of 93% of theory, based on the IP used.
Beispiel 6Example 6
Man suspendierte 22,5 g Trimethylhydrochinon in 100 ml Propylen- carbonat und gab 0,5 g eine Mischung aus 414 mg L(+) -Weinsäure und 86 mg ortho-Borsäure zu. Dann erhitzte man auf 150°C Innen¬ temperatur und pumpte in 20 min eine Lösung von 30 g Isophytol in 100 ml Heptan zu. Dabei destillierte alles Heptan spontan ab. Man rührte noch 10 min, kühlte und gab dann 100 ml Heptan zu. Nach Phasentrennung isolierte man aus der Oberphase 41 g reines Toco¬ pherol, das anschließend mit Acetanhydrid verestert wurde.22.5 g of trimethylhydroquinone were suspended in 100 ml of propylene carbonate and 0.5 g of a mixture of 414 mg of L (+) tartaric acid and 86 mg of ortho-boric acid was added. The mixture was then heated to an internal temperature of 150 ° C. and a solution of 30 g of isophytol in 100 ml of heptane was pumped in over 20 minutes. All heptane distilled off spontaneously. The mixture was stirred for a further 10 min, cooled and then 100 ml of heptane were added. After phase separation, 41 g of pure tocopherol were isolated from the upper phase, which was then esterified with acetic anhydride.
Beispiel 7Example 7
Man arbeitete wie in Beispiel 6 beschrieben, ersetzte aber die 500 mg Bor-/Weinsäure durch 500 mg einer Mischung von 70 mg ortho-Borsäure und 430 mg Citronensäure. Man isolierte aus der Heptanphase 41,5 g reines Tocopherol.The procedure was as described in Example 6, but the 500 mg of boric / tartaric acid were replaced by 500 mg of a mixture of 70 mg of ortho-boric acid and 430 mg of citric acid. 41.5 g of pure tocopherol were isolated from the heptane phase.
Beispiel 8Example 8
Man suspendierte 22 g TMH in 100 ml Propylencarbonat und gab 300 mg BF3-Etherat zu. Dann erhitzte man auf 150°C und pumpte in 30 min 30 g Isophytol gelöst in 100 ml Heptan zu. Dabei destil- lierte alles Heptan spontan ab. Man rührte dann noch 30 min und kühlte. Dann versetzte man die Lösung mit 100 ml Heptan, trennte die Phasen und engte die obere Phase unter vermindertem Druck ein. Man isolierte 40,4 g reines Tocopherol.22 g of TMH were suspended in 100 ml of propylene carbonate and 300 mg of BF 3 etherate were added. The mixture was then heated to 150 ° C. and 30 g of isophytol dissolved in 100 ml of heptane were pumped in over 30 minutes. All heptane distilled off spontaneously. The mixture was then stirred for a further 30 minutes and cooled. Then the solution was mixed with 100 ml of heptane, the phases were separated and the upper phase was concentrated under reduced pressure. 40.4 g of pure tocopherol were isolated.
Beispiel 9Example 9
A) 22,8 g (0,15 mol) Trimethylhydrochinon (TMH) wurden mit 0,5 g einer Mischung aus 0,125 g ortho-Borsäure und 0,375 g Oxal¬ säure (Molverhältnis 1/2) in 100 ml γ-Butyrolacton auf 150°C (Innentemperatur) erhitzt und hierzu bei 150°C innerhalb von 30 Minuten (min) eine Lösung von 30,0 g (0,1 mol) Isophytol (IP) in 100 ml Heptan zugetropft. Das Heptan destillierte zu¬ sammen mit dem bei der Reaktion gebildeten Wassers spontan azeotrop ab. Nach Zulaufende wurde noch 30 min bei 150°C ge- rührt. Die leicht gefärbte Lösung wurde auf 30°C abgekühlt und 2 x mit je 100 ml Heptan extrahiert. Durch Abdestillieren von Heptan wurden 41,6 g reines Tocopherol isoliert. Dies entspricht einer Ausbeute von 96 % der Theorie, bezogen auf eingesetztes Isophytol. Die bei dieser Extraktion abgetrennte Unterphase enthielt neben γ-Butyrolacton noch den sauren Ka¬ talysator sowie Restmengen an Heptan und wurde so erneut als Lösungsmittel verwendet.A) 22.8 g (0.15 mol) of trimethylhydroquinone (TMH) were mixed with 0.5 g of a mixture of 0.125 g of ortho-boric acid and 0.375 g of oxalic acid (molar ratio 1/2) in 100 ml of γ-butyrolactone ° C (internal temperature) and a solution of 30.0 g (0.1 mol) of isophytol (IP) in 100 ml of heptane was added dropwise at 150 ° C within 30 minutes (min). The heptane spontaneously distilled off azeotropically with the water formed in the reaction. After the end of the feed, stirring was continued at 150 ° C. for 30 minutes. The slightly colored solution was cooled to 30 ° C. and extracted twice with 100 ml of heptane each time. 41.6 g of pure tocopherol were isolated by distilling off heptane. This corresponds to a yield of 96% of theory, based on the isophytol used. The lower phase separated in this extraction contained, in addition to γ-butyrolactone, the acid catalyst and residual amounts of heptane and was thus used again as a solvent.
B) In die gemäß Beispiel 9A als Unterphase abgetrennte γ-Butyro¬ lacton-Lösung wurden 15,2 g TMH eingetragen und die Lösung auf 150°C (Innentemperatur) erhitzt. Zu dieser Lösung wurde innerhalb von 30 min eine Lösung von 29,9 g IP in 100 ml Heptan eingetragen und gleichzeitig Heptan und Wasser azeotrop abdestilliert. Anschließend wurde noch 30 min bei 150°C gerührt, dann auf 30°C abgekühlt und das gebildete Toco¬ pherol analog A isoliert. Man erhielt 41,0 g reines Toco- pherol entsprechend einer Ausbeute von 95 % der Theorie, bezogen auf eingesetztes IP.B) 15.2 g of TMH were introduced into the γ-butyro-lactone solution which was separated off as the lower phase in accordance with Example 9A and the solution was heated to 150 ° C. (internal temperature). A solution of 29.9 g of IP in 100 ml of heptane was added to this solution within 30 minutes and at the same time heptane and water were distilled off azeotropically. The mixture was then stirred for a further 30 minutes at 150 ° C., then cooled to 30 ° C. and the tocopherol formed was isolated analogously to A. 41.0 g of pure tocopherol were obtained, corresponding to a yield of 95% of theory, based on the IP used.
C) Das erhaltene Tocopherol wurde anschließend mit Acetanhydrid verestert.C) The tocopherol obtained was then esterified with acetic anhydride.
Beispiel 10Example 10
22,8 g (0,15 mol) TMH und 0,5 g einer Mischung aus 0,125 g ortho- Borsäure und 0,375 g Oxalsäure (Molverhältnis 1:2) wurden zusam¬ men in 100 ml γ-Butyrolacton gelöst und die Lösung auf 150°C er¬ hitzt. Anschließend pumpte man innerhalb von 30 min gleichmäßig eine Lösung von 30 g (0,1 mol) IP in 100 ml Heptan zu. Das gebil¬ dete Wasser destillierte spontan azeotrop mit dem Heptan ab. Man rührte noch 30 min bei 150°C, kühlte dann auf 20°C ab und extra¬ hierte dann mit 100 ml Heptan. Durch Einengen der unpolaren Ober¬ phase (Heptan/Tocopherol) erhielt man das Tocopherol als Rück¬ stand. Die Ausbeuteangaben beziehen sich auf eingesetztes IP.22.8 g (0.15 mol) of TMH and 0.5 g of a mixture of 0.125 g of ortho-boric acid and 0.375 g of oxalic acid (molar ratio 1: 2) were dissolved together in 100 ml of γ-butyrolactone and the solution to 150 ° C heats up. A solution of 30 g (0.1 mol) of IP in 100 ml of heptane was then pumped in uniformly within 30 minutes. The water formed distilled off spontaneously azeotropically with the heptane. The mixture was stirred at 150 ° C. for a further 30 minutes, then cooled to 20 ° C. and then extracted with 100 ml of heptane. The tocopherol was obtained as a residue by concentrating the nonpolar upper phase (heptane / tocopherol). The yield information relates to the IP used.
Das nicht umgesetzte TMH blieb im γ-Butyrolacton gelöst und konnte nach Ergänzen mit 15,2 g frischem TMH und 0,1 g frischer Säure- mischung (20 % der ursprünglichen Menge) erneut auf die oben be¬ schriebene Weise umgesetzt werden.The unreacted TMH was dissolved in γ-butyrolactone and was complete after 15.2 g of fresh TMH and 0.1 g of fresh acid mixture (20% of the original amount) again in the above prescribed manner ¬ be implemented.
Auf diese Weise wurde das γ-Butyrolacton neunmal ohne Zwischenrei¬ nigung als Lösungsmittel eingesetzt. Das zum Schluß noch vorhan¬ dene restliche TMH wurde zum Abschluß ohne weitere Zusätze mit 10,5 g IP zu dl-α-Tocopherol umgesetzt und mit 100 ml Heptan ex¬ trahiert. Die Gesamtausbeute über alle 11 Umsetzungen betrug 95 % der Theo¬ rie, bezogen auf eingesetztes IP. A uf this manner, the γ-butyrolactone was nine times without Zwischenrei ¬ nigung used as solvent. This in conclusion EXISTING ¬ dene remaining TMH was reacted to completion without further additives, with 10.5 g of dl-IP to α-tocopherol and with 100 ml of heptane ex tracted ¬. The overall yield over all 11 reactions was 95% of theory, based on the IP used.
Dieses Beispiel zeigt, daß die Umsetzung sehr vorteilhaft auch kontinuierlich durchgeführt werden kann, wobei man kontinuierlich 10 % der Unterphase in eine Reinigungsstufe fuhren wurde.This example shows that the reaction can also very advantageously be carried out continuously, with 10% of the lower phase being continuously passed into a cleaning stage.
Beispiel 11Example 11
152 g (1 mol) TMH und 100 g ZnCl2 wurden in 500 ml γ-Butyrolacton suspendiert, die Losung auf 80°C erhitzt und mit 15 ml konzen¬ trierter HCl versetzt. Dann pumpte man innerhalb von 30 min 304 g IP zu. Anschließend erhitzte man noch 30 min auf 90°C unter Rühren und ließ dann auf 20°C abkühlen. Durch zweimaliges Extrahieren mit je 500 ml Heptan und Einengen der gereinigten Heptanphasen wurden 414 g reines dl-α-Tocopherol erhalten.152 g (1 mol) of TMH and 100 g of ZnCl 2 were suspended in 500 ml of γ-butyrolactone, the solution was heated to 80 ° C. and 15 ml of concentrated HCl were added. Then 304 g of IP were pumped in over 30 minutes. The mixture was then heated to 90 ° C. for a further 30 minutes with stirring and then allowed to cool to 20 ° C. By extracting twice with 500 ml of heptane and concentrating the purified heptane phases, 414 g of pure dl-α-tocopherol were obtained.
Die Ausbeute betrug somit 96 %, bezogen auf eingesetztes IP.The yield was therefore 96%, based on the IP used.
Beispiel 12Example 12
22,8 g TMH wurden zusammen mit 0,3 g der in Beispiel 1 beschrie¬ benen Säuremischung in 80 ml 3-Methyl-γ-butyrolacton auf 140°C er¬ hitzt. Innerhalb von 60 min wurde eine Losung von 30 g IP in 100 ml Heptan unter Abdestillieren eines Wasser-Heptan-Azeotrops zugefügt. Anschließend wurde noch 10 min bei 140°C gerührt, dann abgekühlt und mit 50 ml Heptan extrahiert. Durch Abtrennen und Einengen der Oberphase erhielt man 44 g Rückstand enthaltend 41,5 g Tocopherol neben Lösungsmittelresten, entsprechend einer Ausbeute von 96 % der Theorie, bezogen auf eingesetztes IP. 22.8 g of TMH were heated to 140 ° C. together with 0.3 g of the acid mixture described in Example 1 in 80 ml of 3-methyl-γ-butyrolactone. A solution of 30 g of IP in 100 ml of heptane was added over the course of 60 min, while distilling off a water-heptane azeotrope. The mixture was then stirred at 140 ° C. for a further 10 min, then cooled and extracted with 50 ml of heptane. Separation and concentration of the upper phase gave 44 g of residue containing 41.5 g of tocopherol in addition to solvent residues, corresponding to a yield of 96% of theory, based on the IP used.

Claims

Patentansprüche claims
Verfahren zur Herstellung von dl-α-Tocopherol bzw. dl-α-Toco- pherylacetat durch säurekatalysierte Umsetzung von 2,3,5-Tri¬ methy1-hydrochinon mit Phytol oder Isophytol in einem Lösungsmittel bei erhöhter Temperatur und ggf. anschließende Veresterung des erhaltenen Tocopherols mit Acetanhydrid, dadurch gekennzeichnet, daß man die Umsetzung von 2, 3, 5-Tri¬ methy1-hydrochinon mit Phytol oder Isophytol in einem cyclischen Carbonat der allgemeinen Formel I oder einem γ-Lacton der allgemeinen Formel IIProcess for the preparation of dl-α-tocopherol or dl-α-tocopheryl acetate by acid-catalyzed reaction of 2,3,5-trimethyl-hydroquinone with phytol or isophytol in a solvent at elevated temperature and optionally subsequent esterification of the resultant Tocopherols with acetic anhydride, characterized in that the reaction of 2, 3, 5-tri-methy1-hydroquinone with phytol or isophytol in a cyclic carbonate of the general formula I or a γ-lactone of the general formula II
Figure imgf000016_0001
Figure imgf000016_0001
(I) (II) in denen R1, R2 und R3für H; Methyl oder Ethyl, vorzugsweise für H oder Methyl stehen(I) (II) in which R 1 , R 2 and R 3 are H; Methyl or ethyl, preferably H or methyl
und R4 für H, Phenyl oder ggf. durch Phenyl oder Sauerstoff-enthaltende Gruppen sub¬ stituiertes Alkyl mit insgesamt bis zu 20 C-Atomen, vorzugsweise für H, Methyl, Ethyl, Isopropyl, Phenyl oder Methoxy¬ methyl steht,and R 4 is H, phenyl or optionally by phenyl or oxygen-containing groups sub¬ stituiertes alkyl having up to 20 carbon atoms, preferably H, methyl, ethyl, isopropyl, phenyl or methoxy ¬ methyl total,
als Lösungsmittel bei Temperaturen von 50 bis 200°C durch¬ führt.as a solvent at temperatures from 50 to 200 ° C.
2. Verfahren zur Herstellung von dl-α-Tocopherol bzw. dl-α-Toco- pherylacetat durch säurekatalysierte Umsetzung von 2, 3, 5-Tri- methyl-hydrochinon mit Phytol oder Isophytol in einem Lösungsmittel bei erhöhter Temperatur und ggf. anschließende Veresterung des erhaltenen Tocopherols mit Acetanhydrid, dadurch gekennzeichnet, daß man2. Process for the preparation of dl-α-tocopherol or dl-α-tocopheryl acetate by acid-catalyzed reaction of 2, 3, 5-trimethyl hydroquinone with phytol or isophytol in a solvent at elevated temperature and optionally subsequent esterification of the tocopherol obtained with acetic anhydride, characterized in that
a) die Umsetzung von 2, 3, 5-Trimethy1-hydrochinon mit Phytol oder Isophytol in einem cyclischen Carbonat der allge¬ meinen Formel I oder einem γ-Lacton der allgemeinen For¬ mel II l a) the reaction of 2, 3, 5-trimethy1-hydroquinone with phytol or isophytol in a cyclic carbonate of the general formula I or a γ-lactone of the general For ¬ mel II l
Figure imgf000017_0001
Figure imgf000017_0001
:D (II) in denen R1, R2 und R3 für H; Methyl oder Ethyl, vor¬ zugsweise für H oder Methyl ste¬ hen: D (II) in which R 1 , R 2 and R 3 are H; Methyl or ethyl, preferably H or methyl
und R4 für H, Phenyl oder ggf. durchand R 4 for H, phenyl or optionally by
Phenyl oder Sauerstoff-enthal¬ tende Gruppen substituiertes Alkyl mit insgesamt bis zu 20 C-Atomen, vorzugsweise für H, Methyl, Ethyl, Isopropyl, Phenyl oder Methoxymethyl steht,Phenyl or oxygen-containing groups substituted alkyl with a total of up to 20 carbon atoms, preferably represents H, methyl, ethyl, isopropyl, phenyl or methoxymethyl,
als Lösungsmittel bei Temperaturen von 50 bis 200°C durchführt undas a solvent at temperatures of 50 to 200 ° C and
b) das sich bei Abkühlen des Reaktionsgemisches als Ober- phase abscheidende Tocopherol abtrennt und/oder das Reak¬ tionsgemisch mit einem geeigneten aliphatischen Kohlen¬ wasserstoff extrahiert und aus dem Extrakt das Tocopherol destillativ isoliert und das abgetrennte, ggf. noch über¬ schüssiges Trimethylhydrochinon und sauren Katalysator enthaltende cyclische Carbonat bzw. γ-Lacton erneut als Lösungsmittel verwendet.b) the tocopherol which separates as the upper phase when the reaction mixture is cooled and / or the reaction mixture is extracted with a suitable aliphatic hydrocarbon and the tocopherol is isolated by distillation from the extract and the trimethylhydroquinone which has been separated off, possibly still excess, and acidic catalyst-containing cyclic carbonate or γ-lactone used again as a solvent.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Umsetzung unter Abtrennen des bei der Reaktion gebildeten Wassers als Azeotrop mit einem geeigneten Kohlenwasserstoff durchführt.3. The method according to claim 1, characterized in that one carries out the reaction with separation of the water formed in the reaction as an azeotrope with a suitable hydrocarbon.
4. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Umsetzung in Gegenwart einer Mischung aus ortho-Borsäure einerseits und Oxalsäure, Weinsäure oder Citronensäure andererseits, oder aber in Gegenwart von BF3-Etherat als sau¬ rem Katalysator durchführt. 4. The method according to claim 1, characterized in that one carries out the reaction in the presence of a mixture of ortho-boric acid on the one hand and oxalic acid, tartaric acid or citric acid on the other hand, or in the presence of BF 3 etherate as acidic catalyst.
5. Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Umsetzung in Ethylencarbonat, Propylencarbonat, 1,2-Buty- len-carbonat oder Isobutylencarbonat als Lösungsmittel durch¬ führt.5. The method according to claim 2, characterized in that one carries out the reaction in ethylene carbonate, propylene carbonate, 1,2-butylene-carbonate or isobutylene carbonate as a solvent.
6. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Umsetzung in γ-Butyrolacton, 3-Methyl-γ-butyrolacton, 3,4-Dimethyl-γ-butyrolacton, 4, 5-Dimethyl-γ-butyrolacton oder 5-Ethyl-γ-butyrolacton als Lösungsmittel durchführt. 06. The method according to claim 1, characterized in that the reaction in γ-butyrolactone, 3-methyl-γ-butyrolactone, 3,4-dimethyl-γ-butyrolactone, 4, 5-dimethyl-γ-butyrolactone or 5-ethyl -γ-butyrolactone as a solvent. 0
7. Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Umsetzung in einem cyclischen Carbonat der allgemeinen Formel II bei Temperaturen von 145 bis 155°C durchführt.7. The method according to claim 2, characterized in that one carries out the reaction in a cyclic carbonate of the general formula II at temperatures of 145 to 155 ° C.
5 8. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Umsetzung in einem γ-Lacton der allgemeinen Formel II bei Temperaturen von 80 bis 180°C durchführt.5 8. The method according to claim 1, characterized in that one carries out the reaction in a γ-lactone of the general formula II at temperatures from 80 to 180 ° C.
9. Verfahren gemäß Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, daß man 0 die Umsetzung in Gegenwart von 0,1 bis 10 Gew.-%, bezogen auf eingesetztes Trimethylhydrochinon, eines Gemisches aus ortho- Borsäure einerseits und Oxalsäure, Weinsäure oder Citronen¬ säure andererseits in einem Molverhältnis von etwa 1:1 bis 1:5, vorzugsweise etwa 1:2 durchführt. 59. The method according to claim 4, characterized in that 0 the reaction in the presence of 0.1 to 10 wt .-%, based on trimethylhydroquinone, a mixture of ortho-boric acid on the one hand and oxalic acid, tartaric acid or Citronen¬ acid on the other hand in one Molar ratio of about 1: 1 to 1: 5, preferably about 1: 2. 5
10. Verfahren gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die Umsetzung in Gegenwart von 0,5 bis 3 Gew. -% BF3-Etherat, bezogen auf eingesetztes Trimethylhydrochinon als saurem Katalysator durchführt.10. The method according to claim 3, characterized in that one carries out the reaction in the presence of 0.5 to 3 wt.% BF 3 etherate, based on trimethylhydroquinone used as an acid catalyst.
3030
11. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man 2,3,5-Trimethy1-hydrochinon und Isophytol in einem molaren Verhältnis von etwa 1,5 zu 1 umsetzt.11. The method according to claim 1, characterized in that 2,3,5-trimethyl-hydroquinone and isophytol are reacted in a molar ratio of about 1.5 to 1.
35 12. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Umsetzung kontinuierlich durchführt.35 12. The method according to claim 1, characterized in that one carries out the reaction continuously.
4040
45 45
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