Beschreibung

Technisches Gebiet der Erfindung:

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von lsopulegol bzw. Isomerengemischen des Isopulegols durch Cyclisierung von Citronellal in Gegenwart von Tris(arylo- xy)aluminium-Katalysatoren. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Her- Stellung von optisch aktivem lsopulegol bzw. dessen Isomerengemische durch Cyclisierung von optisch aktivem Citronellal.

Menthol stellt weltweit die mengenmäßig wichtigste Aromachemikalie dar. Der Bedarf an Menthol wird nach wie vor zu einem großen Teil durch Isolierung aus natürlichen Quellen gedeckt. Daneben existieren jedoch auch synthetische Zugänge zum Menthol, teils in racemischer Form, teils in Form des natürlichen Enantiomeren L-Menthol.

Ein wichtiges Zwischenprodukt zur Herstellung von optisch aktivem Menthol stellt lsopulegol dar, das üblicherweise durch cyclisierende Oxo-En-Reaktion von Citronellal in Gegenwart von Lewis-sauren Katalysatoren hergestellt wird und üblicherweise in Form von Gemischen der vier Diastereomere Isopulegol, iso-lsopulegol, neo-lsopulegol und neoiso-lsopulegol anfällt.

Stand der Technik:

Die EP-A 1 , 225,163 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Isopulegol durch selektive Cyclisierung von Citronellal in Gegenwart spezieller Tris(2,6- diarylaryloxy)aluminium-KataIysatoren, insbesondere des Tris(2,6- diphenylphenol)aluminium-Komplexes. Bemerkenswert ist dabei vor allem die hohe Selektivität des Katalysators bezüglich der Bildung des gewünschten Diastereomeren (Isopulegol).

Bei Durchführung der Cyclisierungsreaktion in Gegenwart der in der EP-A 1 ,225,163 beschriebenen Katalysatoren wurde nun beobachtet, dass dabei eine unerwünschte Nebenreaktion in störendem Ausmaß stattfindet: Dabei handelt es sich um die Bildung von Citronellsäurecitronellylester der Formel (XII)

oder anderer hochsiedender Verunreinigungen, was bei den an die vorstehend genannte Reaktion zu stellenden hohen Anforderungen an Ausbeute und Selektivität nicht hingenommen werden kann.

Aufgabe der Erfindung:

Aufgabe der vorliegenden Eindung war es, ein Verfahren bereitzustellen, dass es ermöglicht, die Cyclisierung von Citronellal zu Ispulegol in Gegenwart von tris(2,6- Diarylaryloxy)aluminium-Katalysatoren so durchzuführen, dass dabei die Bildung höhersiedender Reaktionsprodukte weitgehend unterdrückt wird.

Beschreibung der Erfindung sowie der bevorzugten Ausführungsformen:

Die Aufgabe wurde erfindungsgemäß gelöst durch die Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung von Isopulegol der Formel (I)

umfassend die Cyclisierung von Citronellal der Formel (II)

in Gegenwart eines tris(Aryloxy)aluminium-Katalysators der Formel (III)

wobei

AI Aluminium bedeutet und

R ¹ , R ² , R ³ jeweils unabhängig voneinander Wasserstoff, ein Halogenatom, einen Alkylrest mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, eine Alkoxygruppe mit 1 bis 8

Kohlenstoffatomen, einen substituierten oder unsubstituierten Arylrest, eine Dialkylaminogruppe wobei jeder Alkylrest 1 bis 4 Kohlenstoffatome aufweisen kann, oder eine Nitrogruppe und

R ⁴ , R ⁵ jeweils unabhängig voneinander ein Halogenatom, einen Alkylrest mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, eine Alkoxygruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, eine Dialkylaminogruppe wobei jeder Alkylrest 1 bis 4 Kohlenstoffatome aufweisen kann, eine Nitrogruppe oder einen substituierten oder unsubstituierten Aryl- oder Heteroarylrest bedeuten können,

das dadurch gekennzeichnet ist, dass man die Cyclisierung in Gegenwart

I. mindestens einer Säure und/oder

II. mindestens einer Verbindung, ausgewählt aus der Gruppe der Carbon- säureanhydride, Aldehyde, Ketone und Vinylether,

durchführt.

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass man die durch ei- nen Tris(aryloxy)aluminium-Komplex der Formel (III) katalysierte Cyclisierung von

Citronellal zu Isopulegol in Gegenwart mindestens einer Säure und/oder in Gegenwart mindestens einer Verbindung, die ausgewählt ist aus der Gruppe der Carbonsäureanhydride, Aldehyde, Ketone und Vinylether, durchführt. Bevorzugt führt man die Cylisie- rung in Gegenwart mindestens einer Verbindung, ausgewählt aus der Gruppe der Car- bonsäureanhydride, Aldehyde, Ketone und Vinylether, bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe der Carbonsäureanhydride, Aldehyde und Ketone durch.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich auch zur Herstellung von Isopulegol in optisch aktiver Form durch Cyclisierung von optisch aktivem Citronellal. Dabei können wahlweise beide Enantiomere des Citronellals in erfindungsgemäßer Weise eingesetzt werden. Vorzugsweise setzt man Citronellal ein das einen Enantiomerenüberschuss von etwa 90 bis etwa 100%ee, bevorzugt etwa 95 bis etwa 99% ee aufweist. Besonders bevorzugt setzt man als Ausgangsstoff zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens D-Citronellal der Formel (Xl)

ein und erhält daraus L-Isopulegol der Formel (X)

Unabhängig davon, in welcher Reinheit bzw. in Form welches Enantiomeren Citronellal eingesetzt wird, erhält man Isopulegol in der Regel in Form von Gemischen der vier Diastereomere Isopulegol, iso-lsopulegol, neo-lsopulegol und neo-iso-lsopulegol.

Das erfindungsgemäße Cyclisierungsverfahren zur Herstellung von Isopulegol kann in Gegenwart einer oder verschiedener Säuren, bevorzugt in Gegenwart einer Carbon- säure mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen durchgeführt werden. Als geeignete Carbonsäuren sind beispielsweise Ameisensäure Essigsäure, Propionsäure, Buttersäure, Valeri- ansäure, Oxalsäure, Malonsäure, Bernsteinsäure und Citronellsäure, insbesondere Essigsäure bevorzugt. Die genannten Carbonsäuren mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen können auch in Form von Gemischen untereinander im Rahmen des erfindungsge- mäßen Verfahrens eingesetzt werden.

In einer weiteren Ausführungsform lässt sich das erfindungsgemäße Cyclisierungsverfahren vorteilhaft auch in Gegenwart von anorganischen Säuren durchführen. Geeignete anorganische Säuren sind beispielsweise HCl (Salzsäure), die als wässrige Lösung oder als Lösung in organischen Lösungsmitteln oder auch gasförmig eingesetzt werden kann, Schwefelsäure, Salpetersäure oder Phosphorsäure oder Gemische der genannten Säuren.

Die genannten Säuren werden dem erfindungsgemäß umzusetzendem Citronellal übli- cherweise in Mengen von etwa 0,01 bis etwa 5 Gew.-%, bevorzugt von etwa 0,1 bis etwa 2,5 Gew.-% zugegeben.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Isopulegol durch Cyclisierung von Citronellal lässt sich in einer bevorzugten Ausführungsform erfindungsgemäß auch in Gegenwart mindestens einer Verbindung, ausgewählt aus der Gruppe der Carbonsäureanhydride, Aldehyde, Ketone und Vinylether durchführen.

Die Verbindungen der genannten Substanzklassen können jeweils einzeln oder in Form von Gemischen untereinander eingesetzt werden. Bevorzugt setzt man im Fall von Gemischen solche ein, die aus Verbindungen einer Substanzklasse bestehen. Besonders bevorzugt setzt man einzelne Verbindungen ein.

Bevorzugt führt man die erfindungsgemäße Cyclisierung in Gegenwart eines Carbonsäureanhydrids der Formel (VI)

O O

durch, wobei die Reste R ⁶ und R ^6' gleich oder verschieden, bevorzugt gleich, sein können und einen verzweigten oder unverzweigten Cr bis C12- Alkylrest oder C7- bis C12- Aralkylrest oder einen C ₆ - bis C-io-Arylrest bedeuten, wobei die genannten Reste jeweils einen oder mehrere, in der Regel 1 bis etwa 3, gleiche oder verschiedene Substi- tuenten, ausgewählt aus der Gruppe OR ⁷ , SR ⁸ NR ⁹ R ¹⁰ und Halogen aufweisen können und wobei R ⁶ und R ^6' gemeinsam auch einen 5- bis 8-gliedrigen Ring bilden können, der eine oder mehrere, bevorzugt 1 oder 2, ethylenische Doppelbindungen und ein oder mehrere, bevorzugt 1 oder 2 gleiche oder verschiedene Heteroatome, ausgewählt aus der Gruppe O, S, NR ¹¹ aufweisen kann und wobei R ⁷ , R ⁸ , R ⁹ , R ¹⁰ und R ¹¹ jeweils unabhängig voneienander Cr bis C ₆ -Alkyl, C7- bis C-1 ₂ -Aralkyl und/oder substituiertes oder unsubstituiertes C ₆ - bis C10-A17I bedeuten können.

Dabei seien für die genannten Reste R ⁷ bis R ¹¹ beispielhaft die folgenden Bedeutungen angegeben: CrC ₆ -Alkyl wie z.B. Methyl, Ethyl, Propyl, 1-Methylethyl, Butyl, 1- Methyl-propyl, 2-Methylpropyl, 1,1-Dimethylethyl, Pentyl, 1-Methylbutyl, 2-Methylbutyl, 3-Methylbutyl, 2,2-Di-methylpropyl, 1-Ethylpropyl, Hexyl, 1,1-Dimethylpropyl, 1 ,2- Dimethylpropyl, 1-Methylpentyl, 2-Methylpentyl, 3-Methylpentyl, 4-Methylpentyl, 1,1- Dimethylbutyl, 1 ,2-Dimethylbutyl, 1,3-Dimethylbutyl, 2,2-Dimethylbutyl, 2,3- Dimethylbutyl, 3,3-Dimethylbutyl, 1-Ethylbutyl, 2-Ethylbutyl, 1,1,2-Trimethylpropyl, 1 ,2,2-Trimethylpropyl, 1 -Ethyl- 1-methyl propyl und 1-Ethyl-2-methylpropyl; C ₇ - bis C12- Aralkyl wie z.B. Benzyl, 1-Phenylethyl, 2-Phenylethyl; C ₆ - bis Cio-Aryl wie Phenyl oder Naphthyl.

Ebenfalls bevorzugt führt man das erfindungsgemäße Verfahren in Gegenwart eines Aldehyds der Formel (VII)

O _R12 Λ _H (VM)

durch, wobei der Rest R ¹² einen verzweigten oder unverzweigten Cr bis C12- Alkylrest oder C ₇ - bis Ci2-Aralkylrest oder einen C ₆ - bis Cio-Arylrest bedeutet, wobei die genannten Reste jeweils einen oder mehrere, bevorzugt 1 bis 3, gleiche oder verschiedene Substituenten, ausgewählt aus der Gruppe OR ⁷ , SR ⁸ N ⁹ R ¹⁰ und Halogen aufweisen können, wobei die Reste R ⁷ bis R ¹⁰ die vorstehend angegebenen Bedeutungen haben können.

Ebenfalls bevorzugt führt man das erfindungsgemäße Verfahren in Gegenwart eines Ketons der Formel (VIII)

durch, wobei die Reste R ¹³ und R ¹⁴ jeweils gleich oder verschieden sein können und einen verzweigten oder unverzweigten Ci- bis Ci ₂ - Alkylrest oder C ₇ - bis Ci2-Aralkylrest oder einen Cβ- bis C-io-Arylrest bedeuten, wobei die genannten Reste jeweils einen oder mehrere, bevorzugt 1 bis 3, gleiche oder verschiedene Substituenten, ausgewählt aus der Gruppe OR ⁷ , SR ⁸ N ⁹ R ¹⁰ und Halogen aufweisen können, und wobei R ¹³ und R ¹⁴ gemeinsam auch einen 5- bis 8-gliedrigen Ring bilden können, der eine oder mehrere, bevorzugt 1 oder 2, ethylenische Doppelbindungen und ein oder mehrere, bevorzugt 1 oder 2, gleiche oder verschiedene Heteroatome ausgewählt aus der Gruppe O, S, NR ¹¹ aufweisen kann und wobei die Reste R ⁷ bis R ¹¹ die vorstehend angegebenen Bedeutungen haben können.

Alternativ zu den genannten Carbonylverbindungen lassen sich auch Vinylether bzw. Vinylester der allgemeinenen Formel (IX)

im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens einsetzen, wobei die Reste R ¹⁵ , R ¹⁶ , R ¹⁷ und R ¹⁸ unabhängig voneinander jeweils gleich oder verschieden sein können und einen verzweigten oder unverzweigten Ci- bis C12- Alkylrest oder C ₇ - bis Ci2-Aralkylrest oder einen Ce- bis C-io-Arylrest bedeuten, wobei die genannten Reste jeweils einen oder mehrere, bevorzugt 1 bis 3, gleiche oder verschiedene Substituenten, ausgewählt aus der Gruppe Oxo, OR ⁷ , SR ⁸ N ⁹ R ¹⁰ und Halogen aufweisen können und wobei R ¹⁶ und R ¹⁷ gemeinsam auch einen 5- bis 8-gliedrigen Ring bilden können, der eine oder mehrere, bevorzugt 1 oder 2, ethylenische Doppelbindungen und ein oder mehrere, üblicherweise 1 oder 2, gleiche oder verschiedene Heteroatome ausgewählt aus der Gruppe O, S, NR ¹¹ aufweisen kann und wobei die Reste R ⁷ bis R ¹¹ die vorstehend angegebenen Bedeutungen haben können.

Ci- bis C12- Alkyl steht dabei für wie vorstehend beschriebenes d- bis Cβ-Alkyl und darüber hinaus beispielsweise für Heptyl, Octyl, Nonyl, Decyl, Undecyl oder Dodecyl. In den Fällen, in denen zwei Alkylreste gemeinsam einen Ring ausbilden, sind unter Alkylresten auch Alkylenylreste zu verstehen. C ₇ - bis Ci ₂ -Aralkylresten und Ce- bis C10- Arylresten können beispielhaft die vorstehend genannten Bedeutungen zukommen.

Im Rahmen einer bevorzugten Ausführungsform führt man das erfindungsgemäße Verfahren in Gegenwart eines Carbonsäureanhydrids der Formel (VI) durch, wobei die Reste R ⁶ und R ⁶ ' gleich sind und einen verzweigten oder unverzweigten Ci- bis Ci ₂ - Alkylrest oder C ₇ - bis Ci ₂ -Aralkylrest oder einen Ce- bis Ci _O -Arylrest bedeuten, und wobei R ⁶ und R ^6' gemeinsam auch einen 5- bis 8-gliedrigen Ring bilden können, der eine oder mehrere, bevorzugt eine oder 2 ethylenische Doppelbindungen und ein oder mehrere, bevorzugt 1 oder 2 gleiche oder verschiedene Heteroatome ausgewählt aus der Gruppe O, S, NR ¹¹ aufweisen kann und wobei die Reste R ⁷ bis R ¹¹ die vorstehend an- gegebenen Bedeutungen haben können.

Insbesondere bevorzugt setzt man solche Carbonsäureanhydride ein, bei denen die Reste R ⁶ und R ^6' gleich sind und einen verzweigten oder unverzweigten Ci- bis C12- Alkylrest oder einen Ce- bis Cio-Arylrest bedeuten. Beispielhaft seien als erfindungs- gemäß besonders bevorzugt einzusetzende Carbonsäureanhydride genannt: Essigsäureanhydrid, Propionsäurealdehyd, Pivalinsäureanhydrid und Benzoesäureanhydrid.

Als erfindungsgemäß ebenfalls bevorzugt einsetzbare Aldehyde der Formel (VII) seien bespielhaft Acetaldeyhd, Propionaldehyd und Chloral genannt.

Führt man das erfindungsgemäße Cyclisierungsverfahren im Rahmen einer weiteren bevorzugten Ausführungsform in Gegenwart eines Ketons der Formel (VIII) durch, setzt man mit Vorteil solche mit einer aktivierten, d.h. elektronenarmen Carbonylfunkti- on ein. Beispielhaft seien die folgenden Ketone genannten, die sich in besonderem Maße zum Einsatz im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahren eigenen: 1 ,1 ,1- Trifluoraceton, 1 ,1,1-Trifluoracetophenon und Hexafluoraceton.

Als erfindungsgemäß ebenfalls bevorzugt einsetzbare Vinylether der Formel (IX) seien beispielhaft genannt: Methylvinylether, Ethylvinylether, Isobutylvinylether und 3,4- Dihydro-2H-pyran, 2-Methoxypropen. Daneben eignen sich auch die entsprechenden Vinylester zu Einsatz im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Die genannten Verbindungsklassen können gleichermaßen mit gutem Erfolg im Rahmen dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzt werden. Im Hinblick auf praktische Gesichtspunkte wie beispielsweise eine höhere Reaktionsgeschwindigkeit hat sich der Einsatz von Aldehyden der Formel (VII) und/oder elektronenarmen Ketonen der Formel (VIII) als vorteilhaft erweisen.

Die Menge an erfindungsgemäß im Rahmen dieser Ausführungsform einzusetzendem Carbonsäureanhydrid, Aldehyd, Keton und/oder Vinylether kann in breiten Grenzen variiert werden und richtet sich nach Art des eingesetzten Stoffes und dem Reinheitsgrad bzw. dem Vorhandensein noch nicht näher identifizierter Verunreinigungen. Übli-

cherweise setzt man die genannten Verbindungen bzw. deren Gemische in einer Menge von etwa 0,01 mol-% bis etwa 5 mol-%, bevorzugt von etwa 0,1 mol-% bis etwa 2 mol-% bezogen auf die eingesetzte Menge an Citronellal ein.

An die Art und Weise der Reaktionsführung, beispielsweise die Ausgestaltung von Reaktoren oder die Reihenfolge der Zugabe einzelner Reaktionspartner sind keine besonderen Anforderungen zu stellen, solange eine Reaktionsführung unter weitgehendem Ausschluss von Sauerstoff und Wasser gewährleistet ist.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens im Rahmen dieser Ausführungsform geht man vorteilhaft so vor, dass man zunächst eine Lösung der erfindungsgemäß einzusetzenden Tris(aryloxy)aluminium-Katalysators der Formel (III) bzw. (IV) in einem geeigneten Lösungsmittel wie nachstehend beschrieben bereitstellt. Dieser Lösung setzt man dann erfindungsgemäß bevorzugt ein Gemisch des zu cyclisie- renden racemischen oder nicht-racemischen Citronellals mit dem gewählten Carbonsäureanhydrid, dem Aldehyd, dem aktivierten Keton und/oder dem Vinylether zugibt. Alternativ dazu kann man beispielsweise auch die Lösung der erfindungsgemäß einzusetzenden Tris(aryloxy)aluminium-Katalysators der Formel (IM) bzw. (IV) zunächst mit dem Carbonsäureanhydrid, dem Aldehyd, dem Keton und/oder dem Vinylether verset- zen und im Anschluss daran das zu cyclisierende Citronellal zugeben.

Es sich als vorteilhaft erwiesen, das Citronellal bzw. das Gemisch von Citronellal mit der gewählten Verbindung innerhalb eines Zeitraums von etwa 30 min bis etwa 6 h, bevorzugt innerhalb von etwa 2 h bis etwa 3 h zur Katalysatorlösung bzw. dem Reakti- onsgemisch zuzudosieren. Das Citronellal kann dabei als solches oder in Form einer Lösung, vorteilhaft in einem der vorstehend genannten geeigneten Lösungsmittel zugegeben werden. Im Rahmen einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens bereitet man zunächst eine Lösung des dem gewählten Katalysator entsprechenden Aryloxy-Liganden in einem geeigneten Lösungsmittel wie beispiels- weise in Toluol und setzt dann, zweckmäßigerweise unter Rühren, eine geeignete A- luminium-Verbindung wie beispielsweiseTrimethyl- oder Triethylaluminium in toluoli- scher Lösung zu.

Die Zugabe des zu cyclisierenden Citronellals bzw. des Gemischs von Cironellal mit dem gewählten Carbonsäureanhydrid, Aldehyd, aktivierten Keton und/oder dem Vinylether erfolgt vorteilhaft bei Temperaturen im Bereich von etwa -40 ⁰ C bis etwa 4O ⁰ C, bevorzugt im Bereich von etwa -20 ⁰ C bis etwa 20°C. Dazu wird vorteilhaft die bereitete Lösung oder Suspension des erfindungsgemäß einzusetzenden Katalysators auf eine Temperatur in diesem Bereich, z.B. auf eine Temperatur im Bereich von -10 ⁰ C bis 10 ⁰ C abgekühlt und die weiteren Reaktanden in vorgekühlter Form zugegeben.

Die Zugabe des Gemischs von Citronellal und der gewählten weiteren Verbindung kann so vorgenommen werden, dass man entweder die gesamte Menge auf einmal zusetzt oder sie portionsweise oder auch kontinuierlich zur bereiteten Katalysatorlösung gibt. Als Lösungsmittel eignen sich wiederum die vorstehend genannten Lösungsmittel, insbesondere Toluol. Bevorzugt setzt man das zu cyclisierende Citronellal in Form eines Gemisches mit dem gewählten gewählten Carbonsäureanhydrid, Aldehyd, aktivierten Keton und/oder Vinylether ohne weiteren Zusatz von Lösungsmitteln ein. Bei Einsatz eines Lösungsmittels wird die gesamte Lösungsmittelmenge vorteilhaft so gewählt, dass das volumenbezogene Verhältnis von umzusetzendem Citronellal zum Lösungsmittel etwa 1 :1 bis etwa 1:20, bevorzugt von etwa 1 :1 bis etwa 1 :10 beträgt.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird in Gegenwart von Tris(aryloxy)aluminium- Katalysatoren der Formel (III)

wobei

AI Aluminium bedeutet und

R ¹ , R ² , R ³ jeweils unabhängig voneinander Wasserstoff, ein Halogenatom, einen Al- kylrest mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, eine Alkoxygruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, einen substituierten oder unsubstituierten Arylrest, eine Di- alkylaminogruppe wobei jeder Alkylrest 1 bis 4 Kohlenstoffatome aufweisen kann, oder eine Nitrogruppe bedeuten können und

R ⁴ , R ⁵ jeweils unabhängig voneinander ein Halogenatom, einen Alkylrest mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, eine Alkoxygruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, ei- ne Dialkylaminogruppe wobei jeder Alkylrest 1 bis 4 Kohlenstoffatome aufweisen kann, eine Nitrogruppe oder einen substituierten oder unsubstituierten Aryl- oder Heteroarylrest bedeuten können.

Beispielhaft seien für die Reste R ¹ , R ² und R ³ folgende Bedeutungen genannt: Was- serstoff; ein Halogenatom wie beispielsweise Fluor, Chlor, Brom oder lod; eine Al- kylgruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen wie Methyl, Ethyl, Propyl, Isopropyl, n-Butyl, Isobutyl, sec-Butyl, tert-Butyl, Pentyl, Hexyl, Heptyl, Octyl; eine Alkoxygruppe mit 1 bis

8 Kohlenstoffatomen wie Methoxy, Ethoxy, Propoxy, Isopropoxy, Butoxy, Isobutoxy, sec-Butoxy, tert-Butoxy, Pentoxy, Hexoxy, Heptoxy, Octoxy; eine Phenylgruppe, die 1 bis 5 Substituenten tragen kann wie z.B. eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen (z.B. Methyl, Ethyl, Propyl, Isopropyl, n-Butyl, iso-Butyl, sec-Butyl, tert-Butyl), eine Alkoxygruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen (z.B. Methoxy, Ethoxy, Propoxy, Isopropoxy, Butoxy, Isobutoxy, sec-Butoxy, tert-Butoxy), ein Halogenatom (z.B. Fluor, Chlor, Brom oder lod) und dergleichen mehr; eine Naphthylgruppe, die 1 bis 7 Substituenten tragen kann wie z.B. eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen (z.B. Methyl, E- thyl, Propyl, Isopropyl, n-Butyl, iso-Butyl, sec-Butyl, tert-Butyl), eine Alkoxygruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen (z.B. Methoxy, Ethoxy, Propoxy, Isopropoxy, Butoxy, Isobutoxy, sec-Butoxy, tert-Butoxy), ein Halogenatom (z.B. Fluor, Chlor, Brom oder lod) und dergleichen mehr; eine Dialkylaminogruppe, wobei jeder Alkylrest 1 bis 4 Kohlenstoffatome aufweisen kann wie z.B. Dimethylamino, Diethylamino, Dipropylamino, Dii- sopropylamino, Dibutylamino; und Nitro.

Für die Reste R ⁴ und R ⁵ seien beispielhaft die vorstehend für R ¹ , R ² und R ³ , ausgenommen Wasserstoff, aufgeführten Reste genannt sowie als Heteroarylreste Furyl, Thienyl, Pyranyl, Benzofuryl, Isobenzofuryl, Benzothienyl, Indolyl, Isoindolyl, Carbazo- IyI, Pyridyl, Chinolyl, Isochinolyl oder Pyrazyl, die jeweils einen oder mehrere der vor- stehend genannten Substituenten tragen können.

In einer bevorzugten Ausführungsform führt man das erfindungsgemäße Verfahren in Gegenwart von Tris(2,6-diarylaryloxy)aluminium-Katalysatoren der Formel (IV)

wobei

AI Aluminium bedeutet und

Ar ¹ und Ar ² jeweils unabhängig voneinander für einen substituierten oder unsubstitu- ierten Aryl- oder Heteroarylrest stehen und

R ^1' , R ^2' , R ^3' jeweils unabhängig voneinander Wasserstoff, ein Halogenatom, einen Alkylrest mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, eine Alkoxygruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, einen substituierten oder unsubstituierten Arylrest, eine Dialkylaminogruppe wobei jeder Alkylrest 1 bis 4 Kohlenstoffatome aufweisen kann, oder eine Nitrogruppe bedeuten können.

Derartige Katalysatoren und ihre Herstellung sind beispielsweise in der EP-A 1 225 163, auf die diesbezüglich hiermit Bezug genommen wird, beschrieben. Üblicherweise werden derartige Katalysatoren durch Umsetzung der entsprechenden 2,6- Disubstituierten Phenolliganden mit geeigneten Aluminiumverbindungen, beispielsweise Trimethylaluminium, Triethylaluminium oder auch Triisobutylaluminiumhydrid gewonnen.

Einen bevorzugten Katalysator stellt Tris(2,6-diphenyphenol)aluminium (Formel (IV) mit R ¹ ', R ² ', R ^3' jeweils H und Ar ¹ und Ar ² jeweils Phenyl) der beispielsweise durch Umsetzung von 2,6-DiphenylphenoI mit Triethylaluminium zugänglich ist. Weitere Katalysatoren sind in analoger Weise durch dem Fachmann bekannte Verfahren zugänglich.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens setzt man üblicherweise 0.1 bis 5 mol-%, bevorzugt 1 bis 3 mol-% (bezüglich der Menge an umzusetzendem Citronel- IaI) eines der genannten Katalysatoren ein.

Der Katalysator wird normalerweise nach wie vorstehend beschriebener Vorbehandlung des Citronellals bzw. nach Zusatz der Oxidationsprodukte des Citronellals oder nach Zusatz der gewählten Säure oder der Verbindung, die ausgewählt aus der Gruppe der Carbonsäureanhydride, Aldehyde, Ketone und Vinylether, mit dem Edukt bzw. einer Lösung des Eduktes in Kontakt gebracht. Als geeignete Lösemittel seien Toluol, Ethylacetat, Diethylether, Methyl-tert.-butylether, Dichlormethan, Chloroform, Tetrachlormethan, Chlorbenzol, Isopropylacetat, Hexan, Heptan, Cyclohexan, THF, Aceton genannt. Es kann auch unter lösemittelfreien Bedingungen gearbeitet werden.

Die erfindungsgemäße Cyclisierung wird vorteilhaft bei Temperaturen von etwa - 20 bis 4O ⁰ C, bevorzugt bei etwa 0 bis etwa 10°C durchgeführt und ist in der Regel nach etwa 1 bis etwa 10 h, oft nach etwa 1 bis etwa 5 h abgeschlossen. Die Aufarbeitung des erhaltenen Reaktionsgemisches ist nicht kritisch und kann nach allen dem Fachmann geeignet erscheinenden Verfahren vorgenommen werden.

Durch das erfindungsgemäße Cyclisierungsverfahren erhält man Isopulegol, üblicherweise in Form von Gemischen der vier Diastereomere Isopulegol, iso-lsopulegol, neo- Isopulegol und neoiso-lsopulegol, wobei der überwiegende Teil, in der Regel weit über 80%, oft deutlich über 90% des Gemisches aus dem gewünschten Diastereomeren Isopulegol besteht.

Die erfindungsgemäß erhaltenen Produkte bzw. Produkt-Gemische zeichnen sich durch einen geringen Gehalt bzw. durch weitgehende bis vollsändige Abwesenheit an unerwünschten höhersiedenden Nebenprodukten wie z.B. den vorstehend genannte Citronellsäurecitronellylester der Formel (XII)

aus. Je nach Art der Vorbehandlungsbedingungen zur Erzeugung der genannten Oxi- dationsprodukte bzw. je nach Art oder Menge der eingesetzten Oxidationsprodukte oder Carbonsäuren kann die Bildung von Citronellsäurecitronellylester der Formel (VII) weitestgehend unterdrückt werden, oft auf einen Anteil von etwa 0 bis etwa 5 Gew.-% bezogen auf die Gesamtmenge des Isopulegol enthaltenden Produktgemisches.

Das dargestellte Verfahren zur Herstellung von Isopulegol durch Cyclisierung von

Citronellal in Gegenwart von tris(2,6-Diarylaryloxy)aluminium-Katalysatoren und Oxida- tionsprodukten des Citronellals bzw. organischen Säuren oder den weiteren genannten Verbindungen eröffnet somit einen ökonomisch besonders vorteilhaften Zugang zum Isopulegol ausgehend von in technischem Maßstab hergestelltem Citronellal. Durch das Verfahren gelingt es mit einfach zu realiserenden Mitteln, beispielsweise ohnehin durchzuführenden Destillation der Ausgangsstoffe unter speziellen Bedingungen, die Bildung unerwünschter, schwer abtrennbarer Nebenprodukte weitgehend zu unterdrücken.

Das gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren herstellbare racemische bzw. nicht- racemische Isopulegol stellt ein wertvolles Intermediat zur Herstellung von racemi- schem bzw. nicht-racemischem Menthol, einem der weltweit bedeutensten Riech- bzw. Aromastoffe dar. Menthol kann durch dem Fachmann an sich bekannte Methoden der Hydrierung, speziell der katalytischen Hydrierung an geeigneten Übergangsmetallkata- lysatoren, wie beispielsweise in Pickard et al., J. Chem. Soc. 1920, 1253; Ohloff et al., Chem. Ber. 1962, 95, 1400; Pavia et al., Bull. Soc. Chim. Fr. 1981 , 24, Otsuka et al., Synthesis 1991 , 665 oder in der EP 1 053 974 A beschrieben, aus Isopulegol erhalten werden. Dabei bleibt bei geeigneter Wahl der Reaktionsbedingungen die relative bzw. absolute Konfiguration des eingesetzten Isopulegols weitgehend, in vielen Fällen voll- ständig erhalten.

Die vorliegende Erfindung betrifft daher auch ein Verfahren zur Herstellung von race- mischem oder nicht-racemischem Menthol, umfassend die Herstellung von Isopulegol der Formel (I) bzw. (X) durch Cyclisierung von racemischem oder nicht-racemischem Isolpulegol der Formel (II) bzw. (Xl) nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren und anschließende Hydrierung, bevorzugt katalytischen Hydrierung der ethylenischen Doppelbindung des so hergestellten Isopulegols. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von L-(-)-Menthol ausgehend von nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren durch erfindungsgemäße Cyclisierung von D-(+)- Citronellal hergestelltem L-(-)-lsopulegol.

Beispiele:

Die folgenden Beispiele dienen der Erläuterung der Erfindung, ohne sie in irgendeiner Weise einzuschränken:

Beispiel 1 :

Allgemeine Versuchsvorschrift:

504 mg (2,05 mmol) 2,6-Diphenylphenol und 10 ml wasserfreies Toluol wurden vorgelegt und bei Raumtemperatur 350 μl (0,66 mmol) einer 0,66 molaren Lösung Triethyla- luminium zugegeben. Die Lösung wurde 1 h bei 25 ⁰ C gerührt, anschließend auf O ⁰ C abgekühlt und 10,15 g (65,8 mmol) auf -15°C vorgekühltes Citronellal zugetropft. Das Reaktionsgemisch wurde 3 h bei 0 ⁰ C gerührt und anschließend mit 8 ml 8%-iger Natronlauge versetzt. Aus der organischen Phase des erhaltenen zweiphasigen Gemisches wurde eine Probe entnommen und wie folgt beschrieben gaschromatographisch analysiert. Alle im Folgenden angegebenen Messwerte sind GC-Flächen-%-Werte.

Man erhielt ein Gemisch aus 4,65% Citronellal, 0,06% neo-lsopulegol, 31 ,74% Isopu- legol, 0,12% neoiso-lsopulegol, 0,04% iso-lsopulegol und 37,32% Citronellsäurecitro- nellylester.

GC-Analysemethode:

Stationäre Phase: 30 m DB-WAX, Innendurchmesser: 0,32 mm; Flammenionisationsdetektor, Temperatur: 80 ⁰ C - 230°C; Heizrate 3°C/min; Retentionszeiten: Rf (Citronel- IaI): 10,5; Rf (neo-lsopulegol): 13,24; Rf (Isopulegol): 13,58, Rf (neoiso-lsopulegol): 14,64; Rf (iso-lsopulegol): 15,28; Rf (Cironellsäurecitronellylester): 39,80.

Beispiele 2 bis 4:

Gemäß Beispiel 1 wurde Citronellal umgesetzt, das zuvor mit der in Tabelle 1 , Spalte 2 angegebenen Menge Citronellsäure versetzt wurde. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 zusammengestellt.

Tabelle 1 :

* Citronellsäurecitronellylester

Beispiele 5 bis 8:

Gemäß Beispiel 1 wurde Citronellal umgesetzt, das zuvor mit der in Tabelle 2, Spalte 2 angegebenen Menge Essigsäure versetzt wurde. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 zusammengestellt.

Tabelle 2:

* Citronellsäurecitronellylester

Beispiel 9:

Gemäß Beispiel 1 wurde Citronellal umgesetzt, welches zuvor mit 1 ,0 Gew.-% Essigsäureanhydrid versetzt worden war. Die Reaktionsdauer betrug insgesamt 24 h. Das Ergebnis ist in Tabelle 3 zusammengestellt:

Tabelle 3:

Citronellsäurecitronellylester