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Verfahren zur Darstellung von Lactonen.
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aromatischen polycyclischen Kohlenwasserstoffreihen, d. h. solcher Abkömmlinge hydrierter polycyclischer Kohlenwasserstoffe, an deren hydriertem Ring ein Lactonring angegliedert ist.
Als geeignete Ausgallgsmalerialien für die Herstellung der alicyclischen Lactone dienen mehrkernige, teilweise hydrierte, isocyclische Ketone, welche in a-Stellung zur Ketogruppe halogeniert sind, wie z. B. das 6-Brom-5-ketotetrahydronaphthalin, das 2-Brom-l-ketooktahydro- anthracen.
Lässt man auf solche Halogencycloketone (I) die Natriumverbindungen von Malonestern einwirken, so setzen sie sich unter Austritt von Halogenmetall glatt um. So erhält man z. B. aus 6-Brom-5-ketotetrahydronaphthalin (Bromtetralon) undNatriummalonester5-Ketotetrahydronaphthalin- 6-malonsäureester (II) und durch Verseifung die 5-Ketotetrahydronaphthalin-ô-malonsäure (111).
Diese Art der Kondensation erscheint, rein schematisch betrachtet, normal, ihr glatter Verlauf ist aber doch überraschend deswegen, weil nach den bisher gemachten Erfahrungen die Halogencycloketone ungemein leicht Halogenwasserstoff abspalten. So gehen z. B. die 6-Halogen-5-ketotetrahydronaphthaline unter Halogenwasserstoffabspaltung und Umlagerung in '.-Naphthole über und erleiden sonstige weitgehende Umwandlungen. Es wäre also auch in
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der Reduktion, z.
B. der Einwirkung von Natriumamalgam in schwach alkalisch gehaltener Lösung oder der Hydrierkatalyse, und die entstehenden Reduktionsprodukte (IV) einer Behandlung mit Mineralsäuren unterworfen, so erhält man Lactone. z. B. aus obiger Malonsäure 5-Oxytetrahydronaphthalin-6-essiglactoncarbonsäure (V). welche beim Erhitzen für sich allein oder durch Kochen mit Säuren CO2 abgibt und das entsprechende Lacton (VI) bildet.
Der Reaktionsverlauf mit Natriummalonester stellt sich an Hand des 6-Brom-5-ketotetrahydronaphthalins folgendermassen dar (s. Seite 2).
Man kann zu den Lactonen aber auch so gelangen, dass man aus der substituierten Malonsäure (III) durch Erhitzen Kohlensaure abspaltet, die erhaltene Ketonessigsäure (VII) zur Oxycarbonsäure (VIII) reduziert und dann die Lactonbildung vollzieht. Ebenso kann man den durch Kondensation erhaltenen substituierten Malonsäureester (11) zunächst reduzieren, den so erhaltenen Oxysäureester (six) verseifen und dann die übrigen Reaktionen ausführen.
Auch alkylierte alicyclische Lactone lassen sich nach vorliegendem Verfahren herstellen ; man kann dazu in der Weise vorgehen, dass man z. B. das 6-Brom-5-ketotetrahydronaphthalin mit dem entsprechenden alkylierten Natriummalonester kondensiert und dann die übrigen oben beschriebenen Reaktionen ausführt. Man kann die Kondensation aber auch zunächst mit Natriummalonester ausführen und dann die Ketonsa. ureester (II) oder die Ester der Lactonsäuren (V) alkylieren. Aus den so erhaltenen alkylierten Lactonsäureestern lassen sich dann die Lactone durch Verseifen und Kohlensäureabspaltung gewinnen.
Das gleiche Verfahren zeigen die im aromatischen oder hydroaromatischen Kern substituierten halogenierten Ringketone.
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Beispiel 1: 225 Gewichtsteile 6-Brom-5-ketotetrahydronaphthalin (I) (erhalten aus dem in der deutschen Patentschrift Nr. 346948 beschriebenen I1. -Tetralon durch Bromierung in der üblichen Weise) werden in alkoholischer Lösung mit 154 Gewichtsteilen Natriummalonsäuredimethylester bis zur neutralen Reaktion erwärmt. Vom entstandenen Bromnatrium und geringen Mengen harziger, in kalter verdünnter Natronlauge löslicher Verunreinigungen wird abgesaugt. Aus dem Filtrat erhält man rund 250 Gewichtsteile 5-Ketotetrahydronphthalin-6-malonsäuredimethylester (II) vom F=96-97.5 C nach dem Umkristallisieren. Die hieraus durch Verseifen erhaltene 5-Ketotetrhydronaphthalin-6-malonsäure (III), vom F=165 C u.
Z., wird durch Erhitzen über den Schmelzpunkt unter CO2-Abspaltung in 5-Ketotetrahydronaphthalin-6-essig- säure (VII), vom F= 97-98-5 C, übergeführt und als Alkalisalz mit Na-Amalgam oder katalytisch (mit Nickel) reduziert ; beim Ansäuern erhält man die 5-0xytetrahydronaphthalin-6-essig- säure (VIH), die bei längerem Stehen bei Zimmertemperatur oder bei kurzem Erwärmen in das 5-Oxytetrahydronaphthalin-6-essigsäurelacton (VI), vom F==106 C, verwandelt wird.
Ausbeute = 130 Gewichtsteile.
Man kann auch das Malonsäurederivat (III) unmittelbar, z. B. mit Natriumamalgam in Bicarbonatlosung, reduzieren. Durch Säurebehandlung des hiebei entstandenen Oxyderivates (IV) erhält man dann meist sofort die 5-Oxytetrahydronaphthalin-6-essiglactoncarbonsäure (V), vom F=140-141 C u. Z., die sodann in das Lacton (VI) übergeführt wird.
Dieses Verfahren ist besonders dann zu empfehlen, wenn durch Synthese die Homologen des
5-Oxytetrahydronaphthalin-6-essigsäurelactons, also z. B. 5-Oxytetrahydronaphthalin-6-(#)-propion- säurelacton
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vom F = 139-140'C, hergestellt werden sollen. Im Methylestel'der 5-0xytetrahydronaphthalin- 6-essiglactoncarbonsäure (F= 65-66-5 C)
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z. B. ist das Wasserstoffatom an der zwischen der CO-und COO. CH3-Gruppe stehenden CH-Gruppe leicht gegen einen Alkylrest ersetzbar ; aus den hiebei erhältlichen alkylierten Lactonsäureestern lassen sich durch Verseifung, COg-Abspaltung und wiederholte Lactonisierung die homologen Lactone leicht gewinnen (s. z. B. das Hyposantonin des Beispiels 3).
Beispiel 2 : 176 Gewichtsteile 1-Methoxy-5-ketotetrahydronaphthalin (nach dem in der deutschen Patentschrift Nr. 352720 beschriebenen Verfahren aus 1. 5-Dioxynaphthalin durch katalytische Reduktion und nachfolgende Methylierung mit Dimethylsulfat gewonnen) werden mit 160 Gewichtsteilen Brom bromiert und ergeben 255 Gewichtsteile 6-Brom-l-methoxy-5-keto- tetrahydronaphthalin vom F = 89-91 C, das, wie in Beispiel l beschrieben, mit 154 Gewichtsteilen Natriummalonsäureester umgesetzt, 250 Gewichtsteile 1-Methoxy-5-ketotetrahydronaphthalin- 6-malonsäureester (11) und durch Verseifung die entsprechende freie Malonsäure (III) liefert.
Aus dieser Säure kann entweder durch Reduktion und Erhitzen der so erhaltenen Oxysäure (IV) mit Mineralsäuren die 1-Methoxy-5-oxytetrahydronaphthalin-6-essiglactoncarbonsäure (V) oder durch CO2-Abspaltung die 1-Methoxy-5-ketotetrahydronaphthalin-6-essigsäure (VII), vom F = = 177-178 C, aus dieser durch Reduktion und Erhitzen mit Säuren das 1-Methoxy-5-oxy-
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wichtsteile]. Die Durchführung dieser einzelnen Schritte erfolgt in derselben Weise. wie in Beispiel 1 angegeben.
Beispiel 3 : 174 Gewichtsteile 1. 4-Dimethyl-5-ketotetrahydronaphthalin (F== 21 C) werden bromiert und das 6-Brom-5-keto-1. 4-dimethyltetrahydronaphthalin (I) [Ausbeute 253 Gewichtsteile] mit 154 Gewichtsteilen Natriummalonsäureester zu 5-Keto-1. 4-dimethyltetrahydronaphthalin- 6-malonsäureester (II) [Ausbeute 240 Gewichtsteile] und durch Verseifen in die entsprechende Säure (HI) verwandelt. Von dieser Säure aus kann man durch Reduktion und Erhitzen der hiebei erhaltenen Oxysäure (IV) mit Mineralsäuren die 5-Oxy-l. 4-dimethyltetrahydronaphthalin- 6-essiglactoncarbonsäure (V), vom F= 148-150 C u.
Z.. erhalten, die durch CO2-Abspaltung in das 5-Oxy-l. 4-dimethyltetrahydronaphthalin-6-essigsäurelacton (VI), vom F=129-131 C. übergeht [Ausbeute 150 Gewichtsteile]. Die Durchführung der einzelnen Schritte erfolgt in derselben Weise, wie in Beispiel 1 angegeben.
Zur Darstellung des 5-Oxy-1.4-dimethyltetrahydronaphthalin-6-(@)-propionsäurelaclons wird der Ester der obigen Lactoncarbonsäure. z. B. durch Umsetzung seiner Natriumverbindung mit
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iibergeführt. der durch Verseifung. CO2-Abspaltung und erneute Lectonisierung das gewünschte Lacton.
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vom F= 113--114"C, identisch mit racem. Hyposantonin, into theoretischer Ausbeute liefert.
Beispiel 4 : 200 Gewichtsteile l-Keto-1. 2.3. 4. 5.6. 7. 8-oktahydroanthracen (B. 57 [1924] 2018) werden bromiert und das 2-Brom-1-ketooktahydroanthracen [Ausbeute : 279 Ge-
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wichtsteile] mit 154 Gewichtsteilen Natriummalousäureester zu 1-Ketooktahydroanthracen-2-nialonester kondensiert ausbeuten 230 Gewichtsteile], dieser durch Verseifung und CO2-Abspaltung in 1-Eetooktahydroanthracen-2-essigsäure, vom F=172-173 C, übergeführt [Ausbeute : 154 Gewjchtstile], welche durch Reduklion und Erwärmen mit Mineralsäuren unter COg-Abspaltung glatt das 1-OXyoktahydroanthracen-2-essigsäurelacton, vom F= 174 C,
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liefert [Ausbeute : 140 Gewichtsteile].
Die Durchführung der einzelnen Schritte erfolgt in derselben Weise, wie in Beispiel 1 angegeben.
In analoger Weise können durch die verschiedenartigsten Substituenten substituierte Ketone der niedriger und höher hydrierten Naphthaline, Anthracene, Phenanthrene oder ähnlicher polycyclischer hydro aromatischer Kohlenwasserstoffe in Lactone verwandelt werden, wie z. B. die Ketodekahydronaphthaline, Ketotetrahydrophenanthrene und-anthracene usw. Wenn diese Produkte aromatische Ringteile enthalten, so können die Substitutionsprodukte auch durch Einführung der Substituenten in gewisse Zwischen-'oder Endprodukte der hier behandelten Reaktionsfolge in bekannter Weise gewonnen werden.
Zum Beispiel liefert die oben beschriebene 5-Ketotetra- hydronaphthalin-6-essigsäure durch Nitrieren in schwefelsaurer Lösung neben 1-Nitro-haupt- sächlich 3-Nitro-5-ketotetrahydronaphthalin-6-essigsäire (F==192-193 C). diese durch Reduktion mit Eisenvitriol-Ammoniak 3-Amion-5-ketotetrahydronaphthalin-6-essigsäure (F=171-172 C) und letztere schliesslich 3-Oxy-5-ketotetrhydronaphthalin-6-3ssigsäure ; diese Ketonsäuren können in der oben beschriebenen Weise weiter in die entsprechenden Lactone verwandelt werden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
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Carbonylgruppe halogeniert sind (I), mit Natriummalonestern kondensiert, die entstandenen Ketonsäureester (H) verseift, aus den Ketonsäuren (ici) durch Reduktion die Oxysäuren (IV) darstellt, letztere zweckmässig durch Erhitzen mit Mineralsäuren in Lactonsäuren (V) und diese durch Kohlensäureabspaltung in die entsprechenden Lactone (VI) überführt.
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Process for the preparation of lactones.
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aromatic polycyclic hydrocarbon series, d. H. such derivatives of hydrogenated polycyclic hydrocarbons, to the hydrogenated ring of which a lactone ring is attached.
Polynuclear, partially hydrogenated, isocyclic ketones which are halogenated in the a-position to the keto group are used as suitable Ausgallgsmalerialien for the preparation of the alicyclic lactones, such as. B. 6-bromo-5-ketotetrahydronaphthalene, 2-bromo-l-ketooctahydro anthracene.
If the sodium compounds of malonic esters are allowed to act on such halogenocycloketones (I), they react smoothly with the escape of halogen metal. So you get z. B. from 6-bromo-5-ketotetrahydronaphthalene (bromotetralone) and sodium malonic ester 5-ketotetrahydronaphthalene-6-malonic acid ester (II) and by saponification the 5-ketotetrahydronaphthalene-ô-malonic acid (111).
Viewed purely schematically, this type of condensation appears normal, but its smooth course is surprising because, according to the experience made so far, the halocycloketones split off hydrogen halide with great ease. So go z. B. the 6-halo-5-ketotetrahydronaphthalenes with elimination of hydrogen halide and rearrangement in '.-Naphthols and suffer other extensive conversions. So it would also be in
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the reduction, e.g.
B. the action of sodium amalgam in a weakly alkaline solution or hydrogenation catalysis, and the resulting reduction products (IV) subjected to a treatment with mineral acids, lactones are obtained. z. B. from the above malonic acid 5-oxytetrahydronaphthalene-6-acetic lactone carboxylic acid (V). which emits CO2 when heated by itself or when boiled with acids and forms the corresponding lactone (VI).
The course of the reaction with sodium malonic ester is shown as follows on the basis of 6-bromo-5-ketotetrahydronaphthalene (see page 2).
The lactones can also be obtained by splitting off carbonic acid from the substituted malonic acid (III) by heating, reducing the ketone acetic acid (VII) obtained to the oxycarboxylic acid (VIII) and then forming the lactone. Likewise, the substituted malonic acid ester (11) obtained by condensation can first be reduced, the oxy acid ester (six) thus obtained can be saponified and the remaining reactions can then be carried out.
Alkylated alicyclic lactones can also be prepared by the present process; one can proceed in such a way that one z. B. condenses the 6-bromo-5-ketotetrahydronaphthalene with the corresponding alkylated sodium malonic ester and then carries out the other reactions described above. The condensation can also be carried out first with sodium malonic ester and then the ketonsa. alkylate esters (II) or the esters of lactonic acids (V). The lactones can then be obtained from the alkylated lactonic acid esters thus obtained by saponification and splitting off of carbonic acid.
The halogenated ring ketones substituted in the aromatic or hydroaromatic nucleus show the same process.
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Example 1: 225 parts by weight of 6-bromo-5-ketotetrahydronaphthalene (I) (obtained from the I1-tetralone described in German Patent No. 346948 by bromination in the usual manner) are mixed with 154 parts by weight of dimethyl sodium malonate in alcoholic solution until the reaction is neutral warmed up. The resulting sodium bromide and small amounts of resinous impurities soluble in cold, dilute sodium hydroxide solution are suctioned off. About 250 parts by weight of 5-ketotetrahydronphthalin-6-malonic acid dimethyl ester (II) with an melting point of 96-97.5 ° C. are obtained from the filtrate after recrystallization. The 5-ketotetrhydronaphthalene-6-malonic acid (III) obtained therefrom by saponification, from F = 165 C u.
Z., is converted into 5-ketotetrahydronaphthalene-6-acetic acid (VII), from F = 97-98-5 C, by heating above the melting point with elimination of CO2, and as an alkali salt with Na amalgam or catalytically (with nickel ) reduced; Acidification gives 5-oxytetrahydronaphthalene-6-acetic acid (VIH), which is converted into 5-oxytetrahydronaphthalene-6-acetic acid lactone (VI), from F = 106 C, when left standing for a long time at room temperature or when heated briefly .
Yield = 130 parts by weight.
You can also use the malonic acid derivative (III) directly, for. B. with sodium amalgam in bicarbonate solution, reduce. Acid treatment of the resulting oxy derivative (IV) then usually immediately gives 5-oxytetrahydronaphthalene-6-acetic lactone carboxylic acid (V), with an F = 140-141 C u. Z., which is then converted into the lactone (VI).
This method is particularly recommended when the homologues of the
5-oxytetrahydronaphthalene-6-acetic acid lactones, e.g. B. 5-Oxytetrahydronaphthalene-6 - (#) - propionic acid lactone
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from F = 139-140'C, to be produced. In the methyl ester of 5-0xytetrahydronaphthalene- 6-acetic lactone carboxylic acid (F = 65-66-5 C)
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z. B. is the hydrogen atom on the between the CO and COO. CH3 group can easily be replaced by an alkyl radical; The homologous lactones can easily be obtained from the alkylated lactonic acid esters obtainable here by saponification, COg elimination and repeated lactonization (see, for example, the hyposantonin of Example 3).
Example 2: 176 parts by weight of 1-methoxy-5-ketotetrahydronaphthalene (obtained by the process described in German Patent No. 352720 from 1.5-dioxynaphthalene by catalytic reduction and subsequent methylation with dimethyl sulfate) are brominated with 160 parts by weight of bromine and give 255 parts by weight 6-Bromo-1-methoxy-5-ketotetrahydronaphthalene of F = 89-91 C, which, as described in Example 1, reacted with 154 parts by weight of sodium malonic acid ester, 250 parts by weight of 1-methoxy-5-ketotetrahydronaphthalene-6-malonic acid ester (11 ) and gives the corresponding free malonic acid (III) by saponification.
The 1-methoxy-5-oxytetrahydronaphthalene-6-aceticlactonecarboxylic acid (V) can be obtained from this acid either by reduction and heating of the oxyacid (IV) thus obtained with mineral acids, or 1-methoxy-5-ketotetrahydronaphthalene-6-acetic acid can be obtained by splitting off CO2 (VII), from F = = 177-178 C, from this by reduction and heating with acids the 1-methoxy-5-oxy-
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important parts]. These individual steps are carried out in the same way. as indicated in Example 1.
Example 3: 174 parts by weight of 1,4-dimethyl-5-ketotetrahydronaphthalene (F == 21 C) are brominated and the 6-bromo-5-keto-1. 4-dimethyltetrahydronaphthalene (I) [yield 253 parts by weight] with 154 parts by weight of sodium malonic acid ester to form 5-keto-1. 4-dimethyltetrahydronaphthalene-6-malonic acid ester (II) [yield 240 parts by weight] and converted into the corresponding acid (HI) by saponification. From this acid, by reducing and heating the oxyacid (IV) obtained here with mineral acids, the 5-oxy-l. 4-dimethyltetrahydronaphthalene-6-acetic lactone carboxylic acid (V), from F = 148-150 C u.
Z .. obtained by splitting off CO2 into the 5-oxy-l. 4-dimethyltetrahydronaphthalene-6-acetic acid lactone (VI), from F = 129-131 ° C. passes [yield 150 parts by weight]. The individual steps are carried out in the same way as indicated in Example 1.
The ester of the above lactonecarboxylic acid is used to prepare the 5-oxy-1,4-dimethyltetrahydronaphthalene-6 - (@) - propionic acid acetate. z. B. by reacting its sodium compound with
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convicted. that by saponification. CO2 elimination and renewed lectonization of the desired lactone.
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from F = 113-114 "C, identical to racem. Hyposantonin, into theoretical yield.
Example 4: 200 parts by weight of 1-keto-1. 2.3. 4.6. 7. 8-octahydroanthracene (B. 57 [1924] 2018) are brominated and the 2-bromo-1-ketooctahydroanthracene [yield: 279 ge
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parts by weight] with 154 parts by weight of sodium malous acid ester condensed to 1-ketooctahydroanthracene-2-nialon ester, yield 230 parts by weight], this converted into 1-eetooctahydroanthracene-2-acetic acid, F = 172-173 C, by saponification and elimination of CO2 [yield: 154 parts by weight ], which by reduction and heating with mineral acids with COg elimination smoothly the 1-OXyoktahydroanthracen-2-acetic acid lactone, from F = 174 C,
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provides [yield: 140 parts by weight].
The individual steps are carried out in the same way as indicated in Example 1.
In an analogous manner, substituted ketones of the lower and higher hydrogenated naphthalenes, anthracenes, phenanthrenes or similar polycyclic hydroaromatic hydrocarbons can be converted into lactones by a wide variety of substituents, such as. B. the ketodekahydronaphthalenes, ketotetrahydrophenanthrenes and anthracenes, etc. If these products contain aromatic ring parts, the substitution products can also be obtained in a known manner by introducing the substituents into certain intermediate or end products of the reaction sequence discussed here.
For example, the 5-ketotetrahydronaphthalene-6-acetic acid described above yields mainly 3-nitro-5-ketotetrahydronaphthalene-6-acetic acid (F = = 192-193 C) in addition to 1-nitro-5-ketotetrahydronaphthalene-6-acetic acid by nitrating in a sulfuric acid solution. this by reduction with iron vitriol ammonia 3-amino-5-keto-tetrahydronaphthalene-6-acetic acid (F = 171-172 C) and the latter finally 3-oxy-5-keto-tetrahydronaphthalene-6-3 acetic acid; these ketonic acids can be further converted into the corresponding lactones in the manner described above.
PATENT CLAIMS:
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Carbonyl group are halogenated (I), condensed with sodium malonic esters, the resulting ketonic acid esters (H) saponified, from the ketonic acids (ici) by reduction the oxyacids (IV), the latter expediently by heating with mineral acids in lactonic acids (V) and these by splitting off carbonic acid in the corresponding lactones (VI) transferred.