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Title:
METHOD FOR THE PRODUCTION OF MENTHOL
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2006/056435
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for producing optically active menthol from geraniol, nerol, or mixtures of geraniol and nerol by a) enantioselectively hydrogenating geraniol, nerol, or mixtures of geraniol and nerol to optically active citronellol, b) reacting the obtained optically active citronellol to optically active citronellal, c) cyclizing the obtained optically active citronellal to a mixture containing optically active isopulegol, and d) eliminating optically active isopulegol from the obtained mixture and hydrogenating the same to optically active menthol or hydrogenating the optically active isopulegol contained in the mixture to optically active menthol and eliminating the obtained optically active menthol from the mixture obtained as hydrogenation product.

Inventors:
BERGNER EIKE JOHANNES (DE)
EBEL KLAUS (DE)
JOHANN THORSTEN (DE)
LOEBER OLIVER (DE)
Application Number:
PCT/EP2005/012563
Publication Date:
June 01, 2006
Filing Date:
November 24, 2005
Export Citation:
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Assignee:
BASF AG (DE)
BERGNER EIKE JOHANNES (DE)
EBEL KLAUS (DE)
JOHANN THORSTEN (DE)
LOEBER OLIVER (DE)
International Classes:
C07C29/17; A23L27/20; C07B53/00; C07C35/12
Domestic Patent References:
WO2005085160A12005-09-15
Foreign References:
EP1053974A12000-11-22
Other References:
KURT BAUER, DOROTHEA GARBE, HORST SUBURG: "Common Fragrance and Flavor Materials: Preparation and Uses, Fourth, Completely Revised Edition; Chapter 2: Single Fragrance and Flavor Materials", 2001, WILEY-VCH VERLAG GMBH, XP002364464
Attorney, Agent or Firm:
BASF AKTIENGESELLSCHAFT (Ludwigshafen, DE)
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Claims:
Patentansprüche:
1. Verfahren zur Herstellung von optisch aktivem Menthol ausgehend von Geraniol oder Nerol oder Gemischen von Geraniol und Nerol indem man a) Geraniol oder Nerol oder Gemische von Geraniol und Nerol zu optisch ak¬ tivem Citronellol enantioselektiv hydriert, b) das so erhaltene optisch aktive Citronellol zu optisch aktivem Citronellal umsetzt, c) das so erhaltene optisch aktive Citronellal zu einem optisch aktives Iso pulegol enthaltenden Stoffgemisch cyclisiert und d) optisch aktives Isopulegol aus dem so erhaltenen Stoffgemisch abtrennt und zu optisch aktivem Menthol hydriert oder das in dem so erhaltenen Stoffgemisch enthaltene optisch aktive Isopulegol zu optisch aktivem Men thol hydriert und das so erhaltene optisch aktive Menthol aus dem als Pro¬ dukt der Hydrierung erhaltenen Stoffgemisch abtrennt.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass man als Ausgangs¬ stoff Geraniol einsetzt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass man die enantioselektive Hydrierung gemäß Schritt a) in Gegenwart eines homogenen Übergangsmetallkatalysators durchführt, der Ru, Rh oder Ir sowie einen chiralen, mindestens ein PhosphorAtom aufweisenden Liganden enthält.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergangsme¬ tallkatalysator Ru, Rh oder Ir und einen Liganden enthält, der die Fähigkeit auf¬ weist Atropisomerie bezüglich zweier Aryl bzw. Hetarylsysteme auszubilden.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Über¬ gangsmetallkatalysator Ru und einen Liganden ausgewählt aus der Gruppe der Liganden 2,2'Bis(diphenylphosphino1 ,1'binaphtyl, 2,2'Bis[di(ptolyl) phosphino]1 ,1 'binaphthyl, 2,2'Bis(diphenylphosphino)4,4',6,6'tetramethyl 3,3'bibenzo[b]thiophen und 2,2'Bis(diphenylphosphino)3,3'tetramethyl3,3' bibenzo[b]thiophen enthält.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass man zur Durchführung der enantioselektiven Hydrierung gemäß Schritt a) Methanol als Lösemittel einsetzt.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass man eine 3 bis 20 Gew.%ige Lösung von Geraniol in Methanol einsetzt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass man gemäß Schritt b) das optisch aktive Citronellol zu optisch aktivem Citronellal umsetzt, indem man eine Dehydrierung in Gegenwart eines Katalysators in der Gasphase durchführt.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass man einen Katalysa¬ tor einsetzt, der Zinkoxid und Calciumcarbonat enthält.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass man einen Katalysator einsetzt, dessen aktive Komponente zu 30 bis 60 Gew.% aus Zink¬ oxid und zur 40 bis 70 Gew.% aus Calciumcarbonat besteht.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass man die Cyclisierung gemäß Schritt c) in Gegenwart einer Säure oder Lewis Säure durchführt.
12. Verfahren nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass man als Säure oder LewisSäure ZnBr2, Scandiumtriflat, SiO2, SiO2AI2O3, Montmorillonit, Alumosili cate, Eisen(lll)chlorid, Zinkchlorid, Zinntetrachlorid, Trisdiarylphenoxyaluminium Komplexe und/oder Zeolithe einsetzt.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das gemäss Schritt c) durch Cyclisierung erhaltene Stoffgemisch zu mindestens 60 Gew.% aus Isopulegol besteht.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass man zur Abtrennung des Isopulegols gemäss Schritt d) eine Destillation und/oder eine Kristallisation durchführt.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass man gemäss Schritt d) eine katalytische Hydrierung von Isopulegol zu Menthol durchführt.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass man Geraniol gemäss Schritt a) zu D(R)Citronellol enantioselektiv hydriert.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass man D(R)Citronellol gemäss Schritt b) in D(R)Citronellal überführt.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, zur Herstellung von LMenthol.
Description:
Verfahren zur Herstellung von Menthol

Beschreibung

Technisches Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von optisch aktivem Menthol ausgehend von Geraniol oder Nerol oder Gemischen von Geraniol und Nerol.

Menthol stellt eine der wichtigsten Aromachemikalien dar, deren Hauptmenge nach wie vor aus natürlichen Quellen isoliert wird. Für totalsynthetische Zugänge zum Menthol, insbesondere dem natürlich vorkommenden Enantiomeren L-Menthol in technischem Maßstab besteht daher ständiger Optimierungsbedarf bezüglich der Wirtschaftlichkeit des Verfahrens. Insbesondere die Synthese von L-Menthol ausgehend von wohlfeilen achiralen Edukten stellt deshalb nach wie vor eine Herausforderung dar.

Zur Synthese von L-Menthol können zwei Strategien verfolgte werden: Zum einen lässt sich racemisches Menthol, das beispielsweise durch Hydrierung von Thymol zugäng¬ lich ist, nach Veresterung durch Racematspaltung (durch Kristallisation oder enzymati- sehe resolution) erhalten, wie beispielsweise in der EP-A 0 743 295, der EP-A 0

563611 oder der EP-A 1 223 223 beschrieben. Andererseits lassen sich auch asym¬ metrische Synthesestrategien verfolgen, die einen enantioselektiven Syntheseschritt beinhalten.

Stand der Technik

K. Tani et al. beschreiben in J. Chem. Soc. Chem. Comm. 1982, 11, 600-601 die a- symmetrische Synthese von L-Menthol ausgehend von Diethylgeranylamin. Dabei wird Diethylgeranylamin in Gegenwart eines kationischen Rh(l)-Komplexes als Katalysator zu dem entsprechenden optisch aktiven Enamin isomerisiert.

Die JP-A 53-116348 offenbart die Herstellung von L-Isopulegol, einem Vorläfer des Menthols, durch Cyclisierung von L-Isopulegol durch selektive Cyclisierung von D- Citronellal in Gegenwart von Zinkbromid als Katalysator.

S. Akutagawa beschreibt in Topics in Catalysis 4 (1997) 271- 274 die Synthese von L- Menthol durch enatioselektive Isomerisierung von Allylaminen zu Enaminen mit Rh- BINAP (2,2'-Bis(diphenylphoshino)-1 ,1'-binaphtyl) als Katalysator.

R. Noyori et al. beschreiben in J. Am. Chem. Soc. 1987, 109, 1596-1597 und in Orga- nic Synthses 1995, 72, 74-85 die asymmetrische Hydrierung von Geraniol mittels eines Ru-BINAP Katalysators.

Die US 6,342,644 offenbart ein Verfahren zur asymmetrischen Synthese von L- Menthol durch enantioselektive Hydrierung von Piperitenon als Schlüsselschritt.

Aufgabe der Erfindung

Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur asymmetri¬ sche Synthese von optisch aktivem Menthol ausgehend von einem wohlfeilen, achira- len und seinerseits gut synthetisch zugänglichem, d.h. nicht notwendigerweise aus natürlichen Quellen zu isolierenden Ausgangsstoff bzw. Ausgangstoffen bereitzustel¬ len.

Beschreibung der Erfindung sowie der bevorzugten Ausführungsformen

Die Aufgabe wurde erfindungsgemäß gelöst durch die Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung von optisch aktivem Menthol ausgehend von Geraniol oder Nerol oder Gemischen von Geraniol und Nerol indem man

a) Geraniol oder Nerol oder Gemische von Geraniol und Nerol zu optisch aktivem Citronellol enantioselektiv hydriert, b) das so erhaltene optisch aktive Citronellol zu optisch aktivem Citronellal umsetzt, c) das so erhaltene optisch aktive Citronellal zu einem optisch aktives Iso- pulegol enthaltenden Stoffgemisch cyclisiert und d) optisch aktives Isopulegol aus dem so erhaltenen Stoffgemisch abtrennt und zu optisch aktivem Menthol hydriert oder das in dem so erhaltenen Stoffgemisch enthaltene optisch aktive Isopulegol zu optisch aktivem Menthol hydriert und das so erhaltene optisch aktive Menthol aus dem als Produkt der Hydrierung erhaltenen Stoffgemisch abtrennt.

Als Ausgangssubstanz bzw. Ausgangssubstanzen zur Durchführung des erfindungs¬ gemäßen Verfahren dienen die Verbindungen Geraniol der Formel (I) und/oder Nerol der Formel (II)

(I) (M)

jeweils als solche oder in Form von Gemischen derselben. Dabei können die einzuset¬ zenden einzelnen Verbindungen oder die einzusetzenden Gemische derselben noch geringe Mengen, üblicherweise bis zu etwa 5 Gew.-%, bevorzugt bis zu etwa 3 Gew.-% weiterer Verbindungen bzw. Verunreinigungen wie beispielsweise Lösemit- telrückstände, Wasser oder Nebenprodukte vorausgeschalteter Syntheseschritte ent¬ halten.

Ein bevorzugter Ausgangsstoff ist Geraniol, insbesondere solches mit einer Reinheit von mindestens 95 Gew.-%, das als Verunreinigung zur Hauptmenge Nerol enthält. Typischerweise setzt man Geraniol ein, das zu etwa 0,1 bis etwa 5 Gew.-% Nerol ent¬ hält. Solche Gemische der genannten Verbindungen fallen beispielsweise bei der technischen Synthese von Geraniol durch selektive Hydrierung von Citral und an¬ schließender destillativer Aufreinigung an, wie sie beispielsweise in der EP- A 1 317 959, EP-A 1 318 129, DE-A 31 38 423 oder der DE-A 101 60 143 beschrieben ist.

In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens lassen sich auch dementsprechende Gemische von Nerol, d.h. Nerol das zu etwa 0.1 bis etwa 10 Gew.-% Geraniol enthält oder auch reines Nerol als Ausgangsstoff einsetzen.

Beschreibung Schritt a): Enantioselektive Hydrierung

Die genannten Ausgangsstoffe, bevorzugt Geraniol, werden in einem ersten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens zu optisch aktivem Citronellol der Formel (III) enantio- selektiv hydriert.

(III)

Unter dem Begriff optisch aktives Citronellol ist dabei solches Citronellol zu verstehen, das zum überwiegenden Teil aus einem der beiden möglichen Enantiomeren des

Citronellols besteht. Bevorzugt ist unter optisch aktivem Citronellol im Rahmen der vor¬ liegenden Erfindung solches Citronellol zu verstehen, das einen Enantiomerenüber- schuss (ee) von mindestens 90% ee, bevorzugt von etwa 95 bis etwa 99% ee aufweist. Dabei kann in Abhängigkeit von den gewählten Reaktionsbedingungen, insbesondere in Abhängigkeit des eingesetzten Katalysators, das mit (*) in Formel (III) gekennzeich¬ nete asymmetrische Kohlenstoffatom entweder in der R- oder der S-Konfiguration vor¬ liegen.

Die enantioselektive Hydrierung führt man in dem Fachmann bekannter Weise in Ge¬ genwart eines geeigneten Katalysators sowie in Gegenwart von Wasserstoff durch. Als geeignete Katalysatoren sind solche zu betrachten, die in der Lage sind, dreifach sub¬ stituierte ethylenische Doppelbindungen, insbesondere solche in Nachbarschaft einer Hydroxylgruppe, enantioselektiv zu hydrieren.

Bevorzugt führt man die genannte enantioselektive Hydrierung gemäß Schritt a) in Ge¬ genwart eines homogenen Übergangsmetallkatalysators durch, der Ru, Rh oder Ir so¬ wie einen chiralen, mindestens ein Phosphor-, Arsen- und/oder Antimon-Atom, bevor- zugt mindestens ein Phosphor-Atom aufweisenden Liganden umfasst. Derartige Kata¬ lysatoren sind, wie Eingangs erwähnt, bekannt und beispielsweise in T. Ohkuma et al. Asymmetrie Synth. (2nd Ed.) 1999, 1-110; Dep. Chem., Res. Cent. Mater. Sei., Nagoya 464, Japan oder W. Tang et al. Chem. Rev. 2003, 103, 3029-3069 beschrieben.

Insbesondere bevorzugt als Liganden sind phosphorhaltige Verbindungen mit der Fä¬ higkeit, Atropisomerie bezüglich zweier Aryl- bzw. Hetarylsysteme auszubilden gemäß der folgenden allgemeinen Formeln (IV) bis (VI):

IV V VI wobei die Reste R1 bis R10, R5' bis R8' sowie X und X' folgende Bedeutungen besit¬ zen:

R1 , R2 können gleich oder verschieden sein und durch Halogen, C 1 - bis C 6 -Alkyl oder d- bis C 6 -Alkoxy substituiertes oder unsubstituiertes Aryl, Heteroaryl, Alkyl, Cycloalkyl mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen bedeuten;

R3, R4 können gleich oder verschieden sein und durch Halogen, C 1 - bis C 6 -Alkyl oder C 1 - bis C 6 -Alkoxy substituiertes oder unsubstituiertes Aryl, Heteroaryl, Alkyl, Cycloalkyl mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen bedeuten;

R5, R5 1 können gleich oder verschieden sein und Wasserstoff, Halogen, C 1 - bis C 6 -Alkyl, C 6 - bis C-| 0 -Aryl, C 1 - bis C 6 -Alkoxy, Amino oder Thio bedeuten;

R6, R6 1 können gleich oder verschieden sein und Wasserstoff, Halogen, C 1 - bis C 6 -Alkyl, C 6 - bis C 10 -Aryl, C 1 - bis C 6 -Alkoxy, Amino oder Thio bedeuten;

R7, R7 1 können gleich oder verschieden sein und Wasserstoff, Halogen, C 1 - bis C 6 -AIkVl, C 6 - bis C 10 -ArVl, C 1 - bis C β -Alkoxy, Amino oder Thio bedeuten;

wobei R6 und R7 (falls beide vorhanden) und/oder R6 ' und R7 1 (falls beide vorhanden) jeweils gemeinsam einen oder mehrere Ringe, die weitere 1 oder 2 Doppelbindungen und/oder eines oder mehrere Heteroatome ausgewählt aus der Gruppe der Hetero- atome N, O, S enthalten können, bilden können;

R8, R8' können gleich oder verschieden sein und Wasserstoff, Halogen, C 1 - bis C 6 -

Alkyl, C 6 - bis Ci θ -Aryl, C 1 - bis C 6 -Alkoxy, Amino oder Thio bedeuten;

X, X 1 können gleich oder verschieden sein und S 1 O oder NR9 bedeuten, wobei

R9 Wasserstoff, C 1 - bis C β -Alkyl, C 6 - bis C 1o -Aryl, C 1 - bis C 6 -Acyl oder SO 2 RIO be¬ deuten, wobei

R10 C 6 - bis C 1o -Aryl, C 1 - bis C 6 -Alkyl, C 1 - bis C 6 -Fluoroalkyl, insbesondere CF 3 bedeu¬ tet und unter Halogen Fluor, Chlor, Brom oder Jod, insbesondere Fluor oder Chlor zu verstehen ist.

Unter dem Begriff C-ι-C 6 -Alkyl sind dabei geradkettige, verzweigte oder cyclische Alkyl- reste mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen wie beispielsweise Methyl, Ethyl, Propyl, Isopropyl, n-Butyl, Isobutyl, tert.-Butyl, n-Pentyl, Isopentyl, Neopentyl, Cyclopentyl, n-Hexyl, Cyc- lohexyl zu verstehen.

Unter C 1 - bis C 6 -Alkoxy sind geradkettige oder verzweigte Alkoxysubstituenten mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen zu verstehen, wie beispielsweise Methoxy, Ethoxy, Propoxy, Isopropoxy.

C6- bis C10-Aryl bedeuten Phenyl oder Naphtyl; unter Heteroaryl ist insbesondere Py- ridyl oder Thiophenyl zu verstehen.

Der Begriff Amino bedeutet -NH 2 , -NHR11 oder -NR11 R12, wobei R11 , R12 unab¬ hängig voneinander jeweils C r C 6 -Alkyl bedeuten können.

Unter dem Begriff Thio sind sowohl freie Thiolgruppen -SH als auch Thioether -SR11 zu verstehen.

Besonders gut geeignete Liganden für die in Schritt a) des erfindungsgemäßen Verfah ¬ rens bevorzugt zu verwendenden Katalysatorsysteme sind die folgenden aus der Lite ¬ ratur bekannten Liganden (1) bis (43) :

(1) (2) (3)

(4) (5) (6)

(10) (11) (12)

(13) (14) (15)

(16) (17) (18)

(22) (23) (24)

(25) (26) (27)

(28) (29) (30)

(31) (32) (33)

(34) (35) (36)

(37) (38) (39)

(43)

Dabei steht "ToI" für ToIyI, "XyI" für XyIyI und "Cy" für Cyclohexyl.

Darüber hinaus kommen als Liganden auch die Aminophosphinliganden gemäß der folgenden allgemeinen Struktur (VII) in Betracht:

VII

wobei

R1 , R2 die oben angegebene Bedeutung besitzen kann und Ar C 6 - bis C 10 -Aryl oder -Heteroaryl bedeutet.

Die genannten Liganden werden dabei bevorzugt in enantiomerenreiner Form einge¬ setzt. Insbesondere bevorzugt ist ein Katalysator der Ru und einen Liganden, ausge- wählt aus der Gruppe der Liganden 2,2'-Bis(diphenylphosphino-1 ,1 '-binaphtyl (BINAP), 2,2'-Bis[di(p-tolyl)phosphino]-1 ,1'-binaphthyl (p-Tol-BINAP), 2,2'-Bis(diphenylphos- phinoH^'.β.δ'-tetramethyl-S.S'-bibenzomthiophen (tetraMetianp), 2,2'-Bis- (diphenylphosphino)-3,3'-tetramethyl-3,3'-bibenzo[b]thiophen (bitianp) enthält. Darüber hinaus bevorzugt ist ein Katalysator der Ru und BINAP (2,2'-Bis(diphenylphosphino- . 1,1'-binaphtyl) (Struktur (1)) oder p-Tol-BINAP (2,2'-Bis[di(p-tolyl)phosphino]-1,1'-bi- naphthyl) (Struktur (2)), insbesondere (S)-BINAP enthält.

Die genannten und weitere geeignete Übergangsmetallverbindungen und -komplexe sind bekannt und in der Literatur beschrieben oder können vom Fachmann analog zu den bereits bekannten Verbindungen hergestellt werden.

Wie dem Fachmann bekannt, können je nach Wahl der enantiomeren Formen der ein¬ gesetzten chiralen Liganden sowie in Abhängigkeit von der Konfiguration der zu hydrie¬ renden Doppelbindung die beiden Enantiomere des Citronellals gezielt bevorzugt er- halten werden. So erhält man beispielsweise durch Hydrierung von Geraniol in Ge¬ genwart eines Ru und (S)-BINAP enthaltenden Katalysators bevorzugt D-(R)- Citronellol.

Werden Iridium-Komplexe mit den vorstehend genannten Aminophosphin-Liganden, wie beispielsweise 2-Amino-2'-diarylphosphino-1-1'-binaphthyl (SMAP), 2-Amino-2'- diarylphosphinyl-1 -1 '-binaphthyl oder 2-Carbamoyl-2'-diarylphosphinyl-1 -1 '-binaphthyl für die asymmetrische Hydrierung von Geraniol bzw. Nerol eingesetzt, so kann sowohl mit reinem Nerol oder Geraniol oder sogar einem 1 : 1 Gemisch beider Terpenalkohole gearbeitet werden, wie in der EP-A 1 013 658 beschrieben.

Die genannten Katalysatoren können als fertige, teilweise kommerziell erhältliche Ver¬ bindungen eingesetzt werden oder in dem Fachmann an sich bekannter Weise zu¬ nächst aus Vorläuferverbindungen hergestellt werden. Geeignete Vorläuferverbindun¬ gen zur Herstellung von Ru-haltigen Komplexen sind beispielsweise [RuCI 2 (benzol)] 2 , Ru(acac) 3 , (RuCI 2 (COD)], wobei unter acac Acetylacetonat und unter COD Cycloocta- dien zu verstehen ist.

Üblicherweise werden die als Katalysatoren im Rahmen des erfindungsgemäßen Ver¬ fahrens einzusetzenden chiralen Rutheniumkomplexe in situ hergestellt, indem man die gewählte Vorläuferverbindung mit dem gewählten chiralen Liganden in einem ge¬ eigneten organischen Lösungsmittel und unter Ausschluss von Sauerstoff, d.h. vor¬ zugsweise unter Inertgasatmosphäre, in Kontakt bringt. Dabei kann es von Vorteil sein, dem Gemisch Alkali- oder Erdalkalimetallsalze der Essigsäure bzw. der Trifluoressig- säure oder auch Essigsäure oder Trifluoressigsäure als solche zuzusetzen.

Das molare Verhältnis von eingesetztem Ruthenium (bezogen auf die in den Vorläufer¬ verbindungen enthaltenen Ru-atome) zu eingesetztem chiralen Liganden beträgt übli¬ cherweise etwa 1 :1 bis etwa 2:1 , bevorzugt etwa 1 :1 ,05 bis etwa 1 :1 ,5.

Als besonders geeignete Lösemittel zur in-situ Herstellung des Katalysators wie auch zur Durchführung der erfindungsgemäßen enantioselektiven Hydrierung haben sich Alkanole wie z.B. Methanol, Ethanol und/oder Isopropanol, aber auch Alkandiole wie z.B. Ethylenglycol, Dietylenglycol, Triethylenglycol und oder Tripropylenglycol erwie¬ sen. Darüber hinaus kann die Hydrierung mit gutem erfolg auch ohne Zusatz von Lö- semitteln, d.h. in der reinen Ausgangsverbindung, durchgeführt werden.

Insbesondere bevorzugt führt man die enantioselektive Hydrierung gemäß Schritt a) so durch, dass man Methanol als Lösemittel einsetzt. Bei der erfindungsgemäßen enan¬ tioselektiven Hydrierung von Geraniol zu Citronellol setzt man vorteilhaft eine 1 bis 50 Gew.-%ige Lösung von Geraniol in Menthol ein. Bevorzugt setzt man eine 3 bis 20 Gew.-%ige, insbesondere bevorzugt eine 7 bis 12 Gew.-%ige Lösung von Geraniol in Methanol ein.

Die genannte Hydrierung wird üblicherweise in einem Temperaturbereich von 1 bis 60°C, bevorzugt von 20 bis 50°C und besonders bevorzugt von 35 bis 45°C und unter einem Wasserstoffdruck von 10 bis 150 bar, bevorzugt von 70 bis 120 bar durchge¬ führt. An die einzusetzenden Reaktionsgefäße bzw. Reaktoren sind keine besonderen Ansprüche zu stellen. Es eignen sich alle dem Fachmann zur Durchführung von Reak¬ tionen unter erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur geeignet erscheinenden For- men, die eine gute Durchmischung des Reaktionsgemisches gewährleisten.

Durch die genannten Maßnahmen lässt sich die erfindungsgemäße enantioselektive Hydrierung von Geraniol bzw. Nerol zur optisch aktivem Citronellal in besonders wirt¬ schaftlicher Weise, insbesondere bei Umsetzungen in technischem Maßstab, durchfüh¬ ren. Je nach Wahl der Ausgangsverbindungen, Katalysatoren und Reaktionsbedingun- gen wurden Tumover-Numbers (TON) von bis zu 10000 erzielt.

Das wie vorstehend beschrieben erhaltene Citronellal kann nach allen dem Fachmann bekannten Methoden und Verfahren, insbesondere durch Destillation weiter aufgerei¬ nigt werden.

Beschreibung Schritt b): Umsetzung zum optisch aktiven Citronellal

In einem zweiten Schritt b) des erfindungsgemäßen Verfahrens setzt man das wie vor¬ stehend beschriebene, in Schritt a) erhaltene optisch aktive Citronellol zu optisch akti- vem Citronellal der Formel (VIII) um.

(VIII)

Dazu eignen sich alle Verfahren, Methoden bzw. Reaktionen (in Folgenden Transfor- mationen) bei denen gewährleistet ist, dass der in der enantioselektiven Hydrierung gemäß Schritt a) erzielte Enantiomerenüberschuss (ee) des erhaltenen optisch aktiven Citronellols weitgehend erhalten bleibt. Demzufolge eignen sich zur Durchführung von Schritt b) des erfindungsgemäßen Verfahrens alle Transformationen, bei denen man Citronellal erhält, dessen Enantiomerenüberschuss (ee) mindestens 80%, bevorzugt mindestens 90%, insbesondere 95 bis 100% des Enantiomerenüberschusses des ein¬ gesetzten, in Schritt a) erhaltenen Citronellols entspricht.

Geeignete Reaktionen zur Bewerkstelligung der erfindungsgemäßen Oxidation bzw. Dehydrierung von optisch aktivem Citronellal zu optisch aktivem Citronellol sind bei- spielsweise die Oxidation mit Luftsauerstoff unter Fe(NO 3 ) 3 -FeBr 3 -Katalyse wie z.B. von S. E. Martin et al. in Tetrahedron Lett. 2003, 44, 549-552 bebschrieben; die TEM- PO-Oxidation in ionischen Flüssigkeiten, wie beispielsweise von I. A. Ansari et al. in Organic Letters, 2002, 4, 1507-1509 beschreiben; die Kupfer-katalysierte aerobe Oxi¬ dation mit TEMPO im zweiphasigen System mit fluorierten Lösungsmitteln, wie z.B. beschrieben von G. Ragagnin et al. in Tetrahedron, 2002, 58, 3985-3991 ; die Rutheni- um-katalysierte aerobe Oxidation mit TEMPO, z.B. nach A. Dijksman et al., Chem. Commun., 1999, 1591-1591 ; die selektive Oxidation optisch aktiver Alkohole mit Di- methyldioxiran, wie z.B. von L. D'Accolti et al. in Org. Chem. 1998, 58, 3600-3601 be¬ schrieben oder die selektive Oxidation von Alkoholen mit NaOCI und katalytischen

mengen TPAP, wie von L. Gonsalvi et al in Organic Letters, 2002, 4, 1659-1661 be¬ schrieben.

Ein im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugtes Verfahren zur Umsetzung von optisch aktivem Citronellol zu optisch aktivem Citronellal gemäß Schritt b) ist die De¬ hydrierung von optisch aktivem Citronellal in Gegenwart eines Katalysators in der Gas¬ phase, wie sie in der internationalen Anmeldung mit dem Aktenzeichen PCT/EP/05/002288, auf die hiermit vollumfänglich Bezug genommen wird, beschrieben ist.

Zur Durchführung des erfindungsgemäß bevorzugten Dehydrierverfahrens gemäß Schritt b) eignet sich eine große Vielfalt von Katalysatoren, insbesondere solche Kata¬ lysatoren die mindestens eines der Elemente ausgewählt aus der Gruppe der Elemen¬ te Zink, Calzium und Kupfer, jeweils als solche oder in Form geeigneter Verbindungen enthalten.

Neben den genannten Elemente können die erfindungsgemäß in Schritt b) einsetzba¬ ren Katalysatoren noch eines oder mehrere Elemente der Gruppen 1 , 2, 3, 4, 13 und/oder 14, wie z.B. Na, K, Mg, Ti, Zr, C, Si, und/oder Ge enthalten.

Besonders geeignet zur Durchführung des bevorzugten Dehydrierverfahrens sind sol¬ che Katalysatoren, die Zink und Calcium enthalten, bevorzugt in oxidischer Form und/oder in Form ihrer Carbonate. Dabei sind insbesondere solche Katalysatoren zu bevorzugen, die Zinkoxid und Calciumcarbonat enthalten.

Bevorzugte Katalysatoren zur Durchführung des Dehydriererfahrens sind solche, deren aktive Komponente zu 30 bis 60 Gew.-%, bevorzugt zu 40 bis 50 Gew.-% aus Zinkoxid und zu 40 bis 70, bevorzugt zu 50 bis 60 Gew.-% aus Calciumcarbonaten bestehen. Weiterhin bevorzug sind darunter solche, deren Calciumcarbonat-Komponente in der Calcit-Modifikation vorliegt. Die genannten Mengenanteile sind aus der geglühten Kata¬ lysatormasse zu bestimmen, in der Zink und Calcium jeweils in Form ihrer Oxide vor¬ liegen.

Weitere zur Dehydrierung von optisch aktivem Citronellol einsetzbare Katalysatoren sind Kupfer enthaltende Katalysatoren, insbesondere solche, die Kupfer in einer Oxida- tionsstufe >O in auf einem oxidischen Träger abgeschiedener Form enthalten, wie sie in der DE-A 197 57 297 beschrieben sind. Als weiteres Trägermaterial kommen bei¬ spielsweise auch Calciumcarbonat sowie weitere geeignete Trägermaterialien in Be¬ tracht.

In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die erfindungsgemäß einsetzbaren Ka¬ talysatoren eine spezifische Oberfläche nach BET von 5 bis 50, vorzugsweise von 10 bis 30 m 2 /g auf.

Ein solcher Katalysator ist beispielsweise durch Ausfällen von schwerlöslichen Zink- und Calciumverbindungen aus wasserlöslichen Zink- und Calciumverbindungen mit einer Base und anschließender Aufarbeitung in an sich bekannter Weise erhältlich, wobei man

I. als Base ein wasserlösliches basisches Carbonat einsetzt,

II. gewünschtenfalls die schwerlöslichen Zink- und Calciumverbindungen nach dem Ausfällen filtriert,

III. die gewünschtenfalls filtrierten Zink- und Calciumverbindungen wäscht,

IV. die gewaschenen Zink- und Calciumverbindungen aus Schritt III. trocknet unter Erhalt eines Pulvers, und anschließend

V. das Pulver aus Schritt IV. bei Temperaturen von nicht über 600 0 C calciniert, und

VI. gewünschtenfalls das calcinierte Pulver zu Formkörpern verpresst.

Als wasserlösliche Zink- und Calciumsalze kann man Acetate, Sulfate, Nitrate, Chlori¬ de, bevorzugt Nitrate.wie Zinknitrat, Zinkacetat, Zinksulfat, Calciumacetat, Calciumnit- rat, bevorzugt Zinknitrat und Calciumnitrat, einsetzen. Üblicherweise setzt man wässri- ge Lösungen der entsprechenden Salze in Konzentrationen im Bereich von 3 bis 25, bevorzugt von 10 bis 25, insbesondere 20 Gew.-%, ein.

Das Molverhältnis von Zink zu Calcium wählt man bevorzugt so, dass nach dem Calci- nieren die aktive Komponente des Katalysators zu 30 bis 60 Gew.-% aus Zinkoxid und zu 40 bis 70 Gew.-% aus Calciumcarbonat, welches bevorzugt in der Calcit-Modifika- tion vorliegt, besteht.

Als Base verwendet man wasserlösliche basische Carbonate wie Alkalimetallcarbonate wie Natriumcarbonat, Kaliumcarbonat, Alkalimetallhydrogencarbonate wie Natrium- hydrogencarbonat, Kaliumhydrogencarbonat, Ammoniumcarbonat oder Ammonium- hydrogencarbonat sowie deren Mischungen, vorzugsweise Natriumcarbonat, beson- ders bevorzugt in Form ihrer wässrigen Lösungen in Konzentrationen im allgemeinen im Bereich von 0,5 bis 30, bevorzugt von 10 bis 25 Gramm Base/100 Gramm Lösung.

Die Fällung führt man im allgemeinen bei Temperaturen im Bereich von 10 bis 90 0 C, vorzugsweise von 40 bis 80 0 C durch. Nach dem Ausfällen kann man gewünschtenfalls den Niederschlag abfiltrieren. Der gewünschtenfalls abfiltrierte Niederschlag wäscht man in der Regel mit Wasser, bevorzugt so lange, bis kein Nitrat mehr mittels der Nit- ratringprobe feststellbar ist, und trocknet ihn anschließend bevorzugt bei einer Tempe¬ ratur im Bereich von 90 bis 150 0 C unter Erhalt eines getrockneten Pulvers. Die Trock¬ nung kann in ruhender oder bewegter Schicht, vorzugsweise durch Sprühtrocknung, erfolgen.

Das getrocknete Pulver wird anschließend bei Temperaturen von nicht höher als

600 0 C, bevorzugt im Bereich von 300 bis 600 0 C, insbesondere von 400 bis 475 0 C, be¬ vorzugt in Luft, calciniert. Nach bisherigen Beobachtungen führt eine längere Erhitzung über 600 0 C zur Bildung der Aragonit-Modifikation von CaCO 3 . Eine kurzfristige Erhit¬ zung über 600 0 C ist dann nicht hinderlich für die Herstellung der erfindungsgemäß ein- setzbaren Katalysatoren, solange sich dabei kein Aragonit (Nachweis mittels Röntgen- diffraktometrie) bildet.

Nach dem Calcinieren kann man gewünschtenfalls das calcinierte Pulver zu Formkör- pern wie Tabletten, Ringe, Zylinder etc., bevorzugt Tabletten, verpressen.

In einer bevorzugten Ausführungsform verpresst man das calcinierte Pulver zusammen mit Graphit, bevorzugt mit 0,1 bis 5, besonders bevorzugt mit 1 bis 2,5, insbesondere 2 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse, Graphit.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform verpresst man das uncalcinierte Pulver aus Schritt III. (s.o.) zu Formkörpern, bevorzugt zu Tabletten, Ringtabletten, kalottierten Tabletten, wie in der US-6, 518,220 beschrieben, oder Triloben und calciniert die so erhaltenen Formkörper wie vorstehend beschrieben. Alternativ kann auch eine Extru- sion zu Strängen oder Sternsträngen, bevorzugt zu Strängen, durchgeführt werden.

Die so erhaltenen calcinierten Pulver und Formkörper können als Katalysatoren einge¬ setzt werden, wobei diese Katalysatoren als aktive Komponenten Zinkoxid und Calci¬ umcarbonat (in der Calcit-Modifikation) und als passive Komponente gewünschtenfalls Graphit enthalten können.

In einer weiterhin bevorzugten Ausführungsform setzt man einen Dehydrierungskataly¬ sator ein, der ein Porenvolumen im Bereich von 0,10 bis 0,50, insbesondere von 0,20 bis 0,35 cm 3 /g, bei einem Porendurchmesser im Bereich von 5 nm bis 300 mm auf¬ weist, wobei besonders bevorzugt mindestens 85 %, vorzugsweise mehr als 90 % die- ses Porenvolumens mit einem Porendurchmesser im Bereich von 0,01 bis 0,5 mm ver¬ bunden ist.

Besonders bevorzugte Katalysatoren der genannten Art sind solche, die eine Stirn¬ druckfestigkeit im Bereich von 500 bis 4000 N/cm 2 , insbesondere von 1000 bis 2500 N/cm 2 und eine Seitendruckfestigkeit von 30 bis 300 N, vorzugsweise 50 bis 200 N aufweisen.

Die spezifische Oberfläche nach BET beträgt im allgemeinen 5 bis 50 m 2 /g, vorzugs¬ weise 10 bis 30 m 2 /g. Das Porenvolumen im Porendurchmesserbereich zwischen 0,1 nm und 300 nm besitzt Werte üblicherweise zwischen 0,1 und 0,5 cm 3 /g, vorzugs¬ weise 0,2 bis 0,35 cm 3 /g mit der Maßgabe, dass mindestens 85 %, vorzugsweise mehr als 90 % dieses Porenvolumens im Porendurchmesserbereich von 0,01 bis 0,5 mm liegen.

Die Stirndruckfestigkeit der Tabletten beträgt vorzugsweise 500 bis 4000 N/cm 2 , insbe¬ sondere 1000 bis 2500 N/cm 2 und die Seitendruckfestigkeit der Pillen liegt bevorzugt zwischen 30 und 300 N, vorzugsweise 50 bis 200 N.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wäscht man den Niederschlag aus schwerlöslichen Zink- und Calciumverbindungen, bevorzugt Zinkhydroxidcarbonat und Calciumcarbonat, auf Filterpressen, maischt den dabei erhaltenen Filterkuchen mit Wasser an, und versprüht die Maische zum Trocknen in einem Sprühturm. Das auf diese Weise erhaltene getrocknete Sprühpulver kann man danach wie oben beschrie¬ ben weiterverarbeiten.

Im Rahmen der bevorzugten Ausführungsform von Schritt b) des erfindungsgemäßen Gesamtverfahrens bringt man das verdampfte, gasförmige, optisch aktive Citronellol in an sich üblicher Weise in Kontakt mit dem eingesetzten Dehydrierkatalysator, bei¬ spielsweise in einem Festbettreaktor, Rohrreaktor, Rohrbündelreaktor oder in einem Wirbelschichtreaktor, bevorzugt in einem Rohrreaktor, in dem der Katalysator fest an¬ geordnet ist. Besonders bevorzugt sind Rohrbündelreaktoren. Der Austrag wird übli- cherweise destillativ aufgearbeitet.

Im allgemeinen verdampft man das eingesetzte optisch aktive Citronellol in an sich bekannter Weise, beispielsweise in einem geeigneten Verdampfer.

Das im Rahmen der bevorzugten Ausführungsform vorgesehen Dehydrierverfahren führt man üblicherweise bei erhöhter Temperatur durch. Die Temperatur der Gasphase in der Reaktionszone wählt man üblicherweise im Bereich von 350 bis 450 C. Den Druck der Gasphase in der Reaktionszone wählt man im allgemeinen im Bereich von 0,3 bis 10 bar.

Die Belastung des Katalysators wählt man im allgemeinen im Bereich von 0,5 bis 3,0, vorzugsweise von 0,6 bis 2,0 Liter optisch aktives Citronellol pro Liter an Katalysator und pro Stunde.

Geeignete Reaktorformen sind der Festbettrohr- oder Rohrbüήdelreaktor. Bei diesen befindet sich der gewählte Katalysator als Festbett in einem Reaktionsrohr oder in ei¬ nem Bündel von Reaktionsrohren. Die Reaktionsrohre werden üblicherweise dadurch indirekt beheizt, dass in dem die Reaktionsrohre umgebenden Raum ein Gas, z.B. ein Kohlenwasserstoff wie Methan, verbrannt wird oder ein Wärmeträgermedium (Salzbad, Wälzgas etc.) eingesetzt wird. Es kann auch eine elektrische Beheizung der Reaktions¬ rohre mit Heizmanschetten erfolgen. Übliche Reaktionsrohr-Innendurchmesser betra¬ gen etwa 2,5 bis 15 cm. Ein typischer Dehydrierrohrbündelreaktor umfasst ca. 10 bis 32000 Reaktionsrohre, bevorzugt ca. 10 bis 200 Reaktionsrohre. Die Temperatur im Reaktionsrohrinneren bewegt sich üblicherweise im Bereich von 250 bis 600 0 C, vor- zugsweise im Bereich von 300 bis 600 0 C. Der Arbeitsdruck liegt üblicherweise zwi¬ schen 0,5 und 8 bar, häufig zwischen 1 und 2 bar.

Das bevorzugte Dehydrierverfahren kann auch, wie in Chem. Eng. Sei. 1992 b, 47 (9-11) 2313 beschrieben, heterogen katalysiert im Wirbelbett durchgeführt werden. Zweckmäßigerweise werden dabei zwei Wirbelbetten nebeneinander betrieben, von denen sich eines in der Regel im Zustand der Regenerierung befindet. Der Arbeits¬ druck beträgt typischerweise 1 bis 2 bar, die Dehydriertemperatur in der Regel 250 bis 600 0 C.

Die erfindungsgemäß bevorzugte katalytische Dehydrierung kann mit oder ohne sau¬ erstoffhaltigem Gas als Co-Feed und optional unter Zusatz von Wasserdampf, Stick¬ stoff, Methan und/oder Argon durchgeführt werden. Der gewählte Reaktor kann ein oder mehrere aufeinanderfolgende Katalysatorbetten aufweisen. Die Anzahl der Kata¬ lysatorbetten kann 1 bis 20, zweckmäßigerweise 1 bis 6, bevorzugt 1 bis 4 und insbe- sondere 1 bis 3 betragen. Die Katalysatorbetten werden vorzugsweise radial oder axial vom Reaktionsgas durchströmt. Im Allgemeinen wird ein solcher Hordenreaktor mit einem Katalysatorfestbett betrieben. Im einfachsten Fall sind die Katalysatorfestbetten in einem Schachtofenreaktor axial oder in den Ringspalten von konzentrisch angeord¬ neten zylindrischen Gitterrosten angeordnet. Ein Schachtofenreaktor entspricht einer Horde.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäß bevorzugten Dehydrierverfahrens gemäß Schritt b) setzt man optisch aktives Citronellol mit einem Enantiomerenüberschuss von mindestens 90% ee, bevorzugt 95% ee an einem Kata- lysator, dessen Aktivkomponenete 54 bis 57 Gew.-% Zinkoxid und 43 bis 46 Gew.-% Calciumcarbonat enthält (jeweils bestimmt in Form der Oxide der geglühten Katalysa¬ tormasse) in einem geeigneten Reaktor, beispielsweise einem Rohrreaktor um. Der

Reaktor kann dabei durch jede geeignete Methode, bevorzugt durch eine Salzschmel¬ ze, auf Temperaturen im Bereich von etwa 350 bis etwa 450 0 C beheizt werden. Die Reaktion findet in der Gasphase statt. Gute Resultate erhält man insbesondere, wenn die Reaktion in Abwesenheit von Sauerstoff durchgeführt wird. Dazu leitet man ein das zu dehydrierende Edukt enthaltende Stoffgemisch beispielsweise in einem Inertgas- strom wie z.B. einem Stickstoffstrom über den gewählten Katalysator. Optional ist auch eine autotherme Fahrweise durch partielle H 2 -Verbrennung nach vorheriger Einspei- sung eines H 2 -haltigen Stoffgemisches möglich.

Die Isolierung der Reaktionsprodukte kann nach allen geeigneten und dem Fachmann an sich bekannten Methoden vorgenommen werden. Man erhält auf diese Weise bei einem Umsatz von vorzugsweise etwa 30 bis etwa 60% d. Th. optisch aktives Citronal- IaI in einer Selektivität von normalerweise etwa 60 bis etwa 95%.

Beschreibung Schritt c): Cyclisierung

Das gemäß Schritt b) des erfindungsgemäßen Verfahrens erhaltene optisch aktive Citronellal wird erfindungsgemäß zu einem optisch aktives Isopulegol der Formel (IX)

bzw. in Abhängigkeit vom eingesetzten Enantiomeren des Citronellals dessen Enanti- omeren ent-(IX) enthaltenden Stoffgemisch cyclisiert. Bei der Cyclisierung von Citronel¬ lal zu Isopulegol fallen, in Abhängigkeit von den gewählten Reaktionsbedingungen und den gewählten Cyclisierungskatalysatoren, in der Regel Gemische der vier möglichen Diastereomere des Isopulegols (Isopulegol, Neo-Isopulegol, Iso-Isopulegol und Neo- iso-lsopulegol) an. Bei Einsatz von optisch aktivem Citronallal erhält man Gemische der vier Diastereomere in optisch aktiver Form.

Die Cyclisierung gemäß Schritt c) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird üblicher¬ weise in Gegenwart einer Säure oder Lewis-Säure als Cyclisierungskatalysator durch¬ geführt wie beispielsweise von Y. Nakatani und K. Kawashima unter Einsatz von Zink- halogeniden in Synthesis, 1978, 147-148 und den darin erwähnten Zitaten beschrie¬ ben. Auch die thermische Cyclisierung mit allerdings moderaten Stereoselektivitäten ist möglich (K.H. Schulte-Elte et al. HeIv. Chim. Acta, 1976, 50, 153-165).

Brauchbare Cyclisierungskatalysatoren sind beispielsweise ZnBr 2 , wie beispielsweise in der JP-A 53116348 offenbart, Scandiumtriflat, wie in der EP-A 0 926 117 beschrie¬ ben, SiO 2 (Kieselgel), wie in der US 2,117,414 beschrieben, Mischoxidkatalysatoren wie beispielsweise SiO 2 -AI 2 O 3 , Montmorillonit, Alumosilicate, Eisen(lll)chlorid, Zinkchlo- rid, Zinntetrachlorid und Trisdiarylphenoxyaluminium-Komplexe, wie aus der EP-A 1 225 163 bekannt oder auch Zeolithe.

Die Cyclisierung von optisch aktivem Citronellal zu Gemischen, die optisch aktives Iso- pulegol enthalten kann unter einer breiten Vielfalt von Reaktionsbedingungen durchge- führt werden. Insbesondere die Wahl eines geeigneten Lösungsmittels, die Konzentra¬ tion des Substrats im Reaktionsgemische sowie Reaktionszeit und -temperatur können breit variiert werden. Darüber hinaus können neben thermischer Energie auch andere Energieformen, insbesonder Mikrowellenenergie oder Ultraschall zugeführt werden. Der Fachmann wählt die Reaktionsbedingungen bevorzugt so aus, dass er durch die Cyclisierung des optisch aktiven Citronellals gemäss Schritt c) des erfindungsgemäßen Verfahrens (nach Entfernen der Lösungsmittel) ein Stoffgemisch erhält, das zu mindes¬ tens 60 Gew.-%, bevorzugt zu mindestens 75 Gew-% aus Isopulegol besteht.

Die gemäß Schritt c) erhaltenen Stoffgemische enthalten neben dem gewünschten optisch aktiven Isopulegeol in der Regel auch die drei weiteren, vorstehend genannten Diasteromere des Isopulegols in veränderlichen Anteilen sowie geringe Mengen weite¬ rer Verunreinigungen bzw. Lösemittelreste.

Beschreibung Schritt d): Trennung und Hydrierung Die so erhaltenen Stoffgemische werden gemäß Schritt d) des erfindungsgemäßen • Verfahrens einer Trennung sowie einer Hydrierung unterzogen, wobei man entweder optisch aktives Isopulegol aus dem so erhaltenen Stoffgemisch abtrennt und zu optisch aktivem Menthol hydriert oder das in dem so erhaltenen Stoffgemisch enthaltene op¬ tisch aktiven Isopulegeol zu optisch aktivem Menthol hydriert und das so erhaltene optisch aktive Menthol aus dem als Produkt der Hydrierung erhaltenem Stoffgemisch abtrennt.

Erfindungsgemäß lassen sich die gemäß Schritt c) erhaltenen Stoffgemische im Rah¬ men einer ersten Alternative einer Trennung unterziehen, bei der man das im Stoffge- misch enthaltene optisch aktive Isopulegol von den restlichen Komponenten des Stoff¬ gemisches, insbesondere von den drei weiteren Diastereomeren des Isopulegols, ab¬ trennt.

Zur Trennung gemäß Schritt d) des erfindungsgemäßen Verfahren eigenen sich alle dem Fachmann geeignet erscheinenden Methoden der Trennung von Stoffgemischen, insbesondere der Trennung von Diastereomerengemischen. Geeignete Verfahren zur Abtrennung des optisch aktiven Isopulegols umfassen beispielsweise Kristallisations-

verfahren, gegebenenfalls nach vorheriger Derivatisierung der erhaltenen Isopulegol- Diastereomere, Destillationsverfahren und chromatographische Verfahren. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugte Trennverfahren zur Abtrennung des erfin¬ dungsgemäß erhaltenen optisch aktiven Isopulegols ist die Destillation oder die Kristallisiation. Eine Erhöhung der optischen Reinheit des erfindungsgemäß erhaltenen Isopulegols auf > 99.7% ee ist beispielsweise durch Kristallisation bei tiefen Tempera¬ turen, z.B. bei -40 0 C möglich, wie in der US 5,663,460 beschreiben.

Das gemäß dieser ersten Alternative gemäß Schritt d) des erfindungsgemäßen Verfah- rens abgetrennte optisch aktive Isopulegol wird anschließend zu optisch aktivem Men¬ thol hydriert.

Gemäß der zweiten Alternative von Schritt d) des erfindungsgemäßen Verfahrens las¬ sen sich die gemäß schritt c) erhaltenen Stoffgemische auch zunächst einer Hydrie- rung unterwerfen, wobei man das in dem Stoffgemisch enthaltene optisch aktive Isopu¬ legol zu optisch aktivem Menthol hydriert und das so erhaltene optisch aktive Menthol aus dem durch Hydrierung erhaltenen Produktgemisch abtrennt.

Zur Trennung des so erhaltenen optisch aktiven Menthols von den gegebenfalls daneben erhaltenen weiteren Diasteromeren und/oder Verunreinigung eignen sich die vorstehend zur Abtrennung von optisch aktivem Isopulegol genannten Trennverfahren.

Die in beiden Alternativen durchzuführende Hydrierung der ethylenischen Doppelbin¬ dung des optisch aktiven Isopulegols bzw. dessen Diastereomerer eignen sich alle dem Fachmann geeignet erscheinenden Hydrierverfahren, insbesondere Verfahren zur katalytischen Hydrierung ethylenischer Doppelbindungen an geeigneten Übergangs¬ metall-haltigen Katalysatoren in Gegenwart von Wasserstoff oder Wasserstoffdonato¬ ren. Dabei sind homogen- und heterogenkatalytische Verfahren gleichermaßen geeig¬ net, wobei bei Umsetzungen im technischen Maßstab heterogenkatalytische Methoden zu bevorzugen sind. Als Katalysatoren eignen sich insbesondere solche, die mindes¬ tens ein Übergangsmetall der Gruppen 7 bis 9 des Periodensystems der Elemente, insbesondere Pd, Pt, Ni, Ir, Rh und/oder Ru enthalten. Geeignete heterogene Katalysa¬ toren können in geträgerter wie ungeträgerter Form eingesetzt werden. Mögliche Aus¬ gestaltungen, Verfahrensvarianten bzw. Katalysatoren gehören zum Wissen des Fachmannes.

Die Hydrierung von Isopulegol mit Pd-Suspensionskatalysatoren ist beispielsweise beschrieben in der EP-A 1 053 974. Die Hydrierung verschiedener cyclischer Monoter- penderivate zu Menthol ist auch in WO 2004/013339 offenbart.

Bevorzugt führt man Schritt d) des erfindungsgemäßen Verfahrens so durch, dass man zunächst das gemäß Schritt c) erhaltenene Stoffgemisch hydriert und anschließend

optisch aktives Menthol aus dem durch Hydrierung erhaltenen Stoffgemisch abtrennt. Insbesondere bevorzugt trennt man das durch Hydrierung erhaltene optisch aktive Menthol durch Kristallisation von den weiteren Komponenten des durch Hydrierung erhaltenen Stoffgemisches ab.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens führt man gemäß Schritt a) des erfindungsgemäßen Verfahrens eine enantioselektive Hydrierung von Geraniol der Formel (I), bevorzugt solchem, das zu etwa 0,1 bis etwa 5 Gew.-% Neral enthält zu D-(R)-Citronellol der Formel (X) durch. Bevorzugt setzt man dabei einen Ru und (S)-BINAP enthaltenden Katalysator ein und erhält bevorzugt D-(R)-Citronellol mit einer Reinheit von 90 bis 99% ee. Das so erhaltene D-(R)-Citro- nellol wird dann im Rahmen der besonders bevorzugten Ausführungsform durch De¬ hydrierung in D-(R)-Citronellal der Formel (Xl) überführt, wobei man insbesondere be¬ vorzugt eine wie vorstehend beschriebene Dehydrierung in der Gasphase durchführt. Das so erhaltene D-(R)-Citronellal wird anschließend im Rahmen der bevorzugten Aus¬ führungsform in Gegenwart von ZnBr 2 oder AI 2 CVSiO 2 als Katalysator zu L-Isopulegol der Formel (IX) cyclisiert. Das durch Cyclisierung erhaltene L-Isopulegol wird anschlie¬ ßend wie vorstehend beschrieben zum L-Menthol der Formel (XII) hydriert und ab¬ schließend durch ein geeignetes Trennverfahren, insbesondere durch Kristallisation abgetrennt.

(X) (Xl) (IX) (XU)

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich durch die Kombination der Einzel- schritte a) bis d) aus. Diese Kombination eröffnet einen vorteilhaften, in technischem Maßstab gut durchführbaren und zu kommerziell akzeptablen Gesamtausbeuten füh¬ renden Zugang zu optisch aktivem Menthol. Dabei ist von besonderer Bedeutung, dass der offenbarte Syntheseweg unabhängig ist von aus natürlichen Quellen zu isolieren¬ den Ausgangsstoffen oder Zwischenprodukten, die, falls chiral, in der Regel nur in Form eines ihrer Enantiomeren verfügbar sind. Als weiteren Vorteil eröffnet das erfin¬ dungsgemäße Verfahren daher die Möglichkeit, wahlweise beide Enantiomere des Menthols in technischem Maßstab bereitzustellen.

Beispiele: Die folgenden Beispiele dienen der Erläuterung der Erfindung, ohne sie jedoch in ir¬ gendeiner Weise zu beschränken:

Beispiel 1 : Enantioselektive Hydrierung von Geraniol mit dem Katalysatorsystem Ru/(S)-BINAP

Unter Inertgasatmosphäre wurden 2,4 mg [RuCI 2 (C 6 H f O] 2 (entspr. 0,01 μmol Ru) in 75 ml Methanol gelöst, 6,0 mg 80,01 μmol (s)-BINAP zugegeben und 12 h bei Raum¬ temperatur gerührt, bis eine klare Lösung resultierte. Die Katalysatorlösung wurde in einen Autoklaven mit Begasungsrührer überführt und weitere 75 ml Methanol sowie 14.8 g Geraniol (0,096 mol, Reinheit 95%) zugegeben. Bei einem Wasserstoffdruck von 100 bar und einer Temperatur von 40 0 C wurde 24 h gerührt. Danach wurde gaschromatographisch ein Umsatz von 98,3% bestimmt. Man erhielt eine Ausbeute von 97,2 % (R)-Citronellol mit einer Enantiomerenreinheit von 95,2% ee.

Beispiel 2: Dehydrierung von optisch aktivem Citronellol in der Gasphase

Ein durch eine Salzschmelze beheizbarer Rohrreaktor wurde mit 10,8 g eines Kataly- sators bestehend aus 55 Gew.-% ZnO, und 45 Gew.-% CaCO 3 in der Calcit-

Modifikation (jeweils bestimmt in Form der Oxide der geglühten Katalysatormasse) beschickt. Bei einer Temperatur von 400 0 C wurden ein Gemisch von 46 Nl/h Stickstoff und 3,44 g/h R-Citronellol mit einem Enantiomerenüberschuss von 95% ee über die Schüttung geleitet. Man erhielt bei einem Umsatz von 50,2 % in einer Selektivität von 75,5% Citronellal mit einem Enantiomerenüberschuss bezüglich R-Citronellal von 95% ee.