HAUNERT ANDREA (DE)
BOTTKE NILS (DE)
HAUNERT ANDREA (DE)
HERMAN T. TEUNISSEN ET AL.: "Homogeneous ruthenium catalyzed hydrogenation of esters to alcohols", CHEM. COMMUN., vol. 1998, 1998, pages 1367 - 1368, XP002407182
Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung von heteroraromatischen Alkoholen durch katalyti- sche Hydrierung von heteroaromatischen Carbonsäuren oder deren Estern, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydrierung mit Wasserstoff in Gegenwart eines Ruthenium-Phosphin-Komplexes in einem organischen Lösungsmittel erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als heteroaromati- sehe Carbonsäuren oder deren Ester Verbindungen der allgemeinen Formel A-
CO2R eingesetzt werden, in denen A für einen einkernigen, fünf- bis sieben- gliedrigen aromatischen Rest mit ein bis zwei Heteroatomen steht und R für einen linearen oder verzweigten Ci-Ci2-Alkylrest.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als aromatische Carbonsäuren Pyridincarbonsäuren oder deren Ester eingesetzt werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ruthenium-Phosphin-Komplex durch Umsetzung einer Ruthenium(lll)- Verbindung mit einem Phosphin-Liganden hergestellt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Katalysator ein homogener Ruthenium-Phosphin-Komplex eingesetzt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Ruthenium-Phosphin-Komplex mit einem Phosphin-Liganden der allgemeinen Formel R 1 -CQ 3 , in der Q gleich oder verschieden ist und eine Gruppe - R 2 PR 3 R 4 bedeutet, wobei R 1 für H-, Ci-C 4 -Alkyl- oder für Aryl- steht, R 2 für (CH2) n mit n=1-4, und wobei R 3 , R 4 gleich oder verschieden sein können und für einen Aryl-, Cyclohexyl- oder tert-Butyl-Rest stehen, eingesetzt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 , dadurch gekennzeichnet, dass als Phosphin-Ligand Tris(diphenlyphosphinomethyl)ethan eingesetzt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass als organisches Lösungsmittel ein sekundärer Alkohol eingesetzt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass als Lösungsmittel Isopropanol, Trifluorisopropanol oder Hexafluorisopropanol eingesetzt werden. |
Verfahren zur Herstellung von heteroaromatischen Alkoholen
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von heteroaromatischen Alkoholen durch Hydrierung von heteroaromatischen Carbonsäuren oder deren Estern in Gegenwart eines Katalysators.
Aus der WO 03/093208 ist ein Verfahren zur katalytischen Hydrierung von Carbonsäu- ren in Gegenwart von Wasser bekannt, wobei als Katalysatoren beispielsweise Komplexe von Ruthenium mit tridentaten Phosphinen beschrieben sind.
Aus der JP 2004-300131 A ist ein Verfahren zur Herstellung von Alkoholen durch Hydrierung von Carbonsäureestern in Gegenwart von Ruthenium-Komplex-Katalysatoren mit Phosphin- Liganden bekannt.
HT. Teunissen et al. beschreiben die Hydrierung von Phthalsäuredimethylester an einem homogenen Ruthenium-Katalysator mit Phosphin-Liganden (Chem. Commun. 1998, S. 1367-1368).
Die Hydrierung von heteroaromatischen Carbonsäuren und deren Estern zu den entsprechenden Alkoholen erfolgt nach dem Stand der Technik vor allem durch Reduktion mit komplexen Hydriden wie LJAIH4 oder NaBH4 (K. Soai et al., Synth. Commun. 1982, 12, 463-468).
Ein Problem bei der Hydrierung heteroaromatischer Verbindungen besteht jedoch darin, dass diese im Vergleich zu den carbocyclischen Analogen zu Kernhydrierung neigen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von heteroaromatischen Alkoholen aus heteroaromatischen Carbonsäuren oder deren Estern zu finden.
Demgemäß wurde ein Verfahren zur Herstellung von heteroaromatischen Alkoholen durch katalytische Hydrierung heteroaromatischer Carbonsäuren oder deren Estern gefunden, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass die Hydrierung mit Wasserstoff in Gegenwart eines Ruthenium-Phosphin-Komplexes in einem organischen Lösungsmittel erfolgt.
Als heteroaromatische Carbonsäuren und deren Ester kommen erfindungsgemäß Verbindungen der allgemeinen Formel A-CO2R in Betracht, wobei A für einen einkernigen, fünf- bis siebengliedrigen- heteroaromatischen Rest mit ein bis zwei Heteroatomen steht, der gegebenenfalls substituiert sein kann, und R für H- oder lineare sowie ver-
zweigte Ci-Ci2-Alkyl. Als Heteroatome kommen Stickstoff oder Schwefel in Betracht, bevorzugt Stickstoff. Als Substituenten am Heteroarylrest eignen sich: H-, Alkyl-, Aryl, -OR, -NR2, Halogen wie -F, -Cl, -Br, bevorzugt Methyl- oder Methoxy- .
Bevorzugte Edukte sind Pyridin-2-carbonsäure, Pyridin-3-carbonsäure, Pyridin-4- Carbonsäure sowie die entsprechenden linearen oder verzweigten Ci-Ci2-Alkylester, bevorzugt Methyl-, Ethyl-, Propyl- oder Isopropyl-Ester.
Als Komplexligand kommt vorzugsweise ein Phosphin-Ligand der allgemeinen Formel R 1 -CQ.3 in Betracht, in der Q gleich oder verscheiden sein kann und eine Gruppe
-R 2 PR 3 R 4 bedeutet, wobei R 1 für H-, Ci-C 4 -Alkyl- oder für Aryl- steht, R 2 für (CH 2 ) n mit n=1-4, und wobei R 3 , R 4 gleich oder verschieden sein können und für einen Aryl-, Cyc- lohexyl- oder tert-Butyl-Rest stehen.
R 1 kann beispielsweise Methyl- oder Ethyl- bedeuten, wobei Methyl- bevorzugt ist. R 2 ist bevorzugt ein Methylendiradikal. R 3 , R 4 stehen bevorzugt für Phenyl. Besonders bevorzugter Ligand ist Tris(diphenylphosphinomethyl)ethan.
Die Herstellung solcher Ruthenium-Phosphin-Komplexe ist an sich bekannt. Sie kann durch Umsetzung einer dreiwertigen Ruthenium-Verbindung mit dem gewählten Phosphin-Liganden erfolgen. Die Herstellung des Komplexes erfolgt vorzugsweise in situ. Dabei werden üblicherweise 1,0 bis 1 ,5 Mol an Phosphin pro Mol Ru-Verbindung eingesetzt.
Als Ruthenium-Verbindung können beispielsweise RuCb oder Ruthenium-tri- acetylacetonat (Ru(acac) 3 )eingesetzt werden. Bevorzugt wird Ruthen ium-tri- acetylacetonat eingesetzt.
In den Ruthenium-Phosphin-Komplexen liegen ein Molekül des Phosphins und zwei Moleküle Acetylacetonat an ein Atom Ruthenium gebunden vor.
Die Hydrierung kann an einem homogenen oder einem immobilisierten Katalysator erfolgen. Der Katalysator kann beispielsweise an ein Polymer gebunden sein. Bevorzugt ist die homogene Katalyse.
üblicherweise werden pro Mol heteroaromatischer Carbonsäure oder Ester 0,001 bis 0,2 Mol, bevorzugt 0,002 bis 0,017 Mol an Katalysator eingesetzt.
Die Hydrierung erfolgt in Gegenwart von elementarem Wasserstoff bei einem Wasser- stoffdruck von 1 bis 30 MPa, bevorzugt 5 bis 20 MPa, besonders bevorzugt 12 bis 17 MPa.
Die Reaktionstemperatur kann 25 bis 250 0 C betragen, bevorzugt 100 bis 200 0 C, besonders bevorzugt 100 bis 150 0 C.
Die Reaktionszeiten richten sich nach der Menge der eingesetzten Verbindungen und liegen üblicherweise im Bereich von 12 bis 96 Stunden, bevorzugt 24 bis 48 Stunden.
Als Lösungsmittel eignen sich organische Lösungsmittel, bevorzugt Alkohole, besonders bevorzugt sekundäre Alkohole, ganz besonders bevorzugt Isopropanol, Trifluori- sopropanol und Hexafluorisopropanol.
Die Herstellung kann kontinuierlich oder diskontinuierlich erfolgen, bevorzugt diskontinuierlich.
Die Herstellung kann in jedem für eine Hochdruckhydrierung geeigneten Reaktor erfol- gen. üblicherweise legt man das Edukt in dem gewählten
Lösungsmittel vor und gibt dann entweder den separat hergestellten Katalysator hinzu oder im Falle der Katalysatorherstellung in-situ die Ruthenium-Ill-Verbindung und den Phosphin-Liganden. Anschliessend wird das Reaktionsgemisch auf die gewünschte Reaktionstemperatur erhitzt und der gewünschte Wasserstoffdruck eingestellt . Nach Beendigung der Reaktion wird der Reaktor entspannt und das Verfahrensprodukt auf an sich übliche Weise aufgearbeitet, beispielsweise durch Entfernen des Lösungsmittels durch Destillation und anschließender Aufarbeitung des Rohprodukts durch Vakuumdestillation .
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich die entsprechenden Hydroxy- methyl-heteroaryl-Verbindungen der Formel A-CH2OH in guten Ausbeuten und mit guter Selektivität herstellen.
Beispiele
In einen Autoklaven wurden das Edukt und Ru(Acac)3 mit 1.4 äquivalenten
Tris(diphenylphosphinomethyl)ethan in Isopropanol gelöst und bei 150 0 C und 150 bar
Wasserstoffdruck für 24 h umgesetzt. Nach der Reaktion wurde das Reaktionsgemisch durch Gaschromatographie analysiert.
Umsatz, Selektivität und Ausbeute wurden mittels Gaschromatographie bestimmt.
Substrate, Ansatzgrößen und Analytik sind in Tabelle 1 zusammengefasst.
Substrat Kat. Umsatz Ausbeute Sei. a > mmol [mol-%] [%] [%] [%]
1 Isonicotinsäureethylester 45 1.0 100 97.7 97.7 A
2 Isonicotinsäureethylester 45 0.4 90,8 89,5 98,6 A
3 Isonicotinsäureethylester 24 0.2 77,9 74,5 95,6 B
4 Isonicotinsäurisopropylester 45 0.4 74,1 72,3 97,6 A
5 Nicotinsäuremethylester 45 1.0 92,3 63,5 68,8" ) A
6 Nicotinsäuremethylester 3 1.7 91 ,9 60,5 65,8" ) B
a) A = 150 mL Isopropanol, 300 ml_ Autoklav; B = 20 ml_ Isopropanol, 50 ml_ Autoklav. b) Selektivitätsverlust über Kernhydrierung als Nebenreaktion.