AT203474B

AT203474B - Verfahren zur Herstellung von α,β-ungesättigten Aldehyden

Info

Publication number: AT203474B
Application number: AT217258A
Authority: AT
Original assignee: Hoffmann La Roche
Priority date: 1957-04-05
Filing date: 1958-03-25
Publication date: 1959-05-25

Description

Verfahren zur Herstellung von a, ss-ungesättigten Aldehyden
Gegenstand der vorliegenden Anmeldung ist ein neues Verfahren zur Herstellung von oc, ss- ungesättigten Aldehyden.

Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass man einen 1, 1-disubstituierten Propin- (2)yl- (l)-ester in Gegenwart eines eine Metallverbindung der Nebenreihe l b des periodischen Systems enthaltenden Katalysators mit einem sauren Mittel behandelt und das Reaktionsprodukt hydrolysiert.

Die Herstellung der Ausgangsstoffe kann in an sich bekannter Weise durch Kondensation von Acetylen mit einem Keton und Veresterung des gebildeten, tertiären Acetylencarbinols erfolgen.

Aus Diketoverbindungen werden auf analoge Weise die entsprechenden zwei veresterte tertiäre
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geeignete Ausgangsstoffe sind Verbindungen der allgemeinen Formel :
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worin R und R2 gesättigte oder ungesättigte aliphatische, alicyclische oder aromatische Reste oder zusammen eine Polymethylenbrücke darstellen (diese Reste können auch Sauerstoff-
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Beispiele solcher Ausgangsstoffe sind die Ester folgender Verbindungen : 3-Methyl-butin- (l)-ol- (3),
3-Phenyl-butin- (1)-ol-(3), 3-Methyl-pentin- (1) -01- (3),
3-Äthyl-pentin- (1)-ol-(3),
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Zweckmässig werden z. B. die niederen Carbonsäureester der oben genannten Verbindungen als Ausgangsstoffe eingesetzt. Vorteilhafte Veresterungsprodukte stellen z. B. die Benzoate, Formiate, Thioacetate sowie insbesondere die Acetate dar. Wenn erwünscht, können die Acetylencarbinole im gleichen Reaktionsgefäss hergestellt werden, in welchem anschliessend die erfindungsgemässe Reaktion vorgenommen wird.

In der ersten Stufe des erfindungsgemässen Verfahrens werden als Katalysatoren Kupfer-, Silberund Goldverbindungen verwendet. Soll die Umsetzung unter Verwendung von KupfersalzKatalysatoren durchgeführt werden, kann dem sauren Medium auch das Metall als solches, z. B. in fein verteilter Form, gegebenenfalls auch auf einem Träger, zugesetzt werden, wobei die gewünschten Kupfersalze sich im Reaktionsmedium selbst bilden. Nach einer andern Ausführungsform werden die Katalysatoren als Oxyde, wie z. B. Kupferoxyd, gegebenenfalls in Kombination mit einem andern Metall, z. B. Kupferchrom-

oxyd, verwendet. Bevorzugt werden als Katalysatoren Salze eingesetzt, beispielsweise Kupfer-
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Als saure Mittel können sowohl anorganische wie organische Säuren verwendet werden. Bevorzugt ist es allerdings, die Reaktion in Gegenwart einer niederen Carbonsäure, z. B. Propionsäure oder Buttersäure, insbesondere von Essigsäure, vorzunehmen, wobei das saure Mittel gleichzeitig als Lösungsmittel dienen kann. Wird die Umsetzung in Gegenwart von starken Säuren, z. B.

Mineralsäuren, wie Schwefelsäure oder Phosphorsäure, vorgenommen, so werden diese Säuren vorteilhaft mit einem inerten Lösungsmittel verdünnt. Als Lösungsmittel können z. B. Benzol, Toluol, Tetrachlorkohlenstoff, Essigester oder Aceton verwendet werden.

Die zur Reaktion gelangenden Propinylester können in gelöster Form, als Emulsion oder als Suspension, angewendet werden. Die Behandlung mit dem sauren Mittel kann in flüssiger Phase oder in der Dampfphase erfolgen.

Durch die erfindungsgemässe Behandlung unterliegen die Propinylester einer Umlagerung, welche, wie in einzelnen Fällen nachgewiesen werden konnte, anscheinend zunächst zur Bildung von Allenverbindungen der nachstehenden Formel führt :
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worin Rl > R2 und R3 die gleiche Bedeutung wie in Formel I besitzen.

Wird die erste Reaktionsstufe in Gegenwart einer Carbonsäure vorgenommen, kann daneben auch durch Anlagerung eines Mols dieser Säure eine cx, ss-ungesättigte Diacylverbindung der Formel III entstehen :
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worin R. und R2 die in Formel I angegebene Bedeutung zukommt.

Je nach den herrschenden Reaktionsbedingungen und des als Ausgangsmaterial verwendeten tertiären Acetylencarbinols kann im erhaltenen Reaktionsgemisch das Mengenverhältnis der Reaktionsprodukte der Formeln II und III variieren.

Erfolgt die Behandlung unter besonders energischen Bedingungen, z. B. bei höheren Temperaturen oder während einer längeren Zeitdauer, kann unter Umlagerung der Doppelbindung ein Enolester, z. B. der Formel IV, entstehen :
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worin Raden nach Abspaltung eines Wasserstoffatomes verbleibenden Rest Ri bedeutet und Ri und R2 die in Formel I angegebene Bedeutung zukommt.

Zweckmässig wird die Reaktion durch analytische Kontrolle so geleitet, dass vorwiegend ein Gemisch der beiden Komponenten II und III gebildet wird. Beispielsweise kann durch Vornahme der Acetylenprobe mit Silbernitrat das Verschwinden des Ausgangsmaterials festgestellt werden. Der Umsetzungsgrad kann auch auf Grund der I. R.-Spektren verfolgt werden. Die Umsetzung wird mit Vorteil beendet, sobald praktisch kein Ausgangsmaterial mehr vorhanden ist.

In einer zweiten Reaktionsstufe wird das erhaltene Gemisch hydrolysiert. Die Hydrolyse kann sowohl alkalisch als auch sauer durchgeführt werden, wobei sich die bevorzugte Methode nach der Beständigkeit des zu bildenden Aldehyds gegenüber dem die Hydrolyse bewirkenden Mittel richtet. Zweckmässig wird unter milden Bedingungen hydrolysiert. Solche milde Hydrolysebedingungen stellen z. B. Erwärmen mit Soda in wässerigem Alkohol, z. B. Methanol, Behandlung mit alkoholischer Kalilauge bei tiefer Temperatur, Erwärmen mit verdünnter Essigsäure oder Behandlung mit verdünnter Schwefelsäure in Aceton bei Raumtemperatur dar.

Enthält das in der ersten Reaktionsstufe vorhandene saure Reaktionsmedium Wasser, so erfolgt unmittelbar nach der Bildung der Umlagerungs-bzw. Säureanlagerungsprodukte deren mehr oder weniger vollständige Hydrolyse. Es gelingt, auf diese Weise die K, ss-ungesättigten Aldehyde in einem Arbeitsgang herzustellen.

Gemäss einer besonderen Ausführungsform der Erfindung wird ein Propinylacetat in wasserfreier Essigsäure in Gegenwart von Silbercarbonat erwärmt und das gebildete Reaktionsprodukt nach Isolierung in einer zweiten Stufe durch Erwärmen mit Soda in wässerigem Methanol zum freien Aldehyd hydrolysiert.

Nach einer andern bevorzugten Ausführungsform erwärmt man ein Propinylacetat in Gegenwart von Silberacetat in wässeriger Essigsäure, wobei durch Umlagerung und Hydrolyse in einem Arbeitsgang die Bildung des Aldehyds erfolgt.

Die Isolierung der gebildeten ungesättigten Aldehyde erfolgt nach an sich bekannten Methoden. Beispielsweise können diese Verbindungen über die entsprechenden Bisulfitadditionsverbindungen isoliert werden.

Die nach dem erfindungsgemässen Verfahren erhältlichen Verbindungen stellen wertvolle, zum Teil wohlbekannte Aldehyde von mannigfacher Bedeutung dar. Beispielsweise besitzen sie Bedeutung als Riechstoffe und/oder als Zwischenprodukte für die Herstellung von Riechstoffen,
Carotinoidverbindungen, fettlöslichen Vitaminen oder Steroidhormonen.

Beispiel l : 25, 2g 3-Methyl-3-acetoxy-butin- (1) hergestellt aus Methylbutinol durch Umsetzung mit Essigsäureanhydrid und Phosphor-

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;octen- (6) -in- (I) [hergestellt aus 3, 7-Dimethylocten-(6)-in-(1)-ol-(3) durch Behandlung mit Essigsäureanhydrid und Phosphorsäure] werden zusammen mit 0, 9 g Silbercarbonat und 300 cm3 Eisessig während einer Stunde bei 90 gerührt.

Hierauf giesst man das Reaktionsgemisch in einen Scheidetrichter zu 900 cm3 Wasser und extrahiert das abgeschiedene Öl mit Petroläther. Die Petrolätherlösung wird mit gesättigter Bicarbonatlösung gewaschen, mit Natriumsulfat getrocknet und bei 40 im Vakuum eingedampft. Man erhält 102 g eines gelben Öles, das im U. V.Spektrum nicht absorbiert und gemäss dem
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Ausgangsmaterial besteht. Dieses Gemisch weist bei 200 eine Brechung von etwa 1, 469 und eine Dichte von etwa 0, 967 auf.

Dieses Gemisch wird in 500 cm Methanol aufgenommen, mit 60 g Soda und 100 cm3 Wasser versetzt und während 30 Minuten am Rückfluss unter Rühren gekocht. Hierauf giesst man das Gemisch in einen Scheidetrichter zu 1500 cm3 Wasser und extrahiert mit Petroläther. Die getrocknete Petrolätherlösung wird abgedampft, wobei rohes Citral als braungelbes Öl in einer Ausbeute von etwa 70 g zurückbleibt. U. V.Absorptionsmaximum bei 237-238 m i, EI = = 800 (in Äthanol). Durch Reinigung über die Bisulfitadditionsverbindung lassen sich daraus 59 g reines Citral isolieren : Ausbeute etwa 84%.

Beispiel 4 : 330 g 3, 7-Dimethyl-3-acetoxy- octen- (6) -in- (1) werden mit 900 cm3 Eisessig und 3 g Silbercarbonat während 2 Stunden bei 800 gerührt. Das Reaktionsprodukt wird mit 3000 cm3 Eiswasser vermischt und mit Petrol- äther (Siedeintervall 40-60 ) ausgeschüttelt.

Die Petrolätherlösung wäscht man mit gesättigter Natriumbicarbonatlösung und trocknet mit Natriumsulfat. Nun wird auf 1000 cm3 eingeengt, auf -30 bis -50 gekühlt, worauf nach einigem Stehen ein Produkt auskristallisiert, das kalt genutscht und mit kaltem Petroläther gewaschen wird. Durch Destillation im Hochvakuum und erneutes Umkristallisieren erhält man reines
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7-Dimethyl-l, l-diacetoxy-octadien- (2, 6),=1,4588; Dichte 0, 999.

Die Behandlung dieses Produktes mit Soda wie in Beispiel 3 ergibt ein Citral, welches ein U. V.-Absorptionsmaximum bei 237 m, E = = 850 aufweist.

Aus der nach Abtrenung des Diacetates verbleibenden Mutterlauge erhält man nach dem Abdampfen des Petroläthers ein Öl, das bei der Destillation eine Fraktion bei 58-62'/0, 05 mm ergibt. Das so gereinigte Öl enthält pro Molekül eines Acetylgruppe und stellt gemäss I. R.-Spek-

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haltene Produkt wie in Beispiel 3 mit Soda behandelt, erhält man ein Citral mit einem U. V.Absorptionsmaximum bei 237 m [j., EI = 780 (in Äthanol).

Beispiel 5 : 20 g 3, 7-Dimethyl-3-acetoxy- octen- (6)-in- (l) werden mit 100 cm3 95% iger Essigsäure und 0,2 g Kupferpulver während einer Stunde am Rückfluss gekocht. Aus dem Reaktionsprodukt lassen sich in üblicher Weise 16 g eines Öles gewinnen ; nD20=1,4932; V.V.-Absorptionsmaximum bei 237 mp. Durch Reinigung über die kristalline Bisulfitadditionsverbindung erhält man aus diesem Öl 8 g reines Citral : Ausbeute etwa 50%.

Beispiel 6: 20g 3,7-Dimethyl-3-acetoxy- octen- (6)-in- (l) werden in 200 cm3 Eisessig und 5 cm3 Wasser gelöst und nach Zugabe von 0, 4 g Goldchlorür während 2 Stunden unter Stickstoff am Rückfluss gekocht. Aus dem Reaktionsprodukt lassen sich in üblicher Weise 18, 4 g rohes Citral gewinnen ; nD21=1,4782; U.V.-Absorptionsmaximum bei 235 m, EI = 270. Durch Reinigung über die Bisulfitadditionsverbindung kann daraus reines Citral erhalten werden.

In analoger Weise erhält man bei Verwendung von 0, 1 g Kupferoxyd an Stelle von Goldchlorür 19, 1 g rohes Citral ; ng'= 1, 4981 ; U. V.-Absorp- tionsmaximum bei 238 m , E11= 538 (in Äthanol).

Es kann über die Bisulfitadditionsverbindung gereinigt werden.

Beispiel 7: 10g 3,7-Dimethyl-3-acetoxy- octen- (6)-in- (l) werden in 100 cm3 Propionsäure
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lassen sich 9, 8 g rohes Citral gewinnen ; nif = = 1, 4881 ; U. V. -Absorptionsmaximum bei 234moi, EI = 393 (in Feinspritlösung). Es kann nach der Bisulfitmethode gereinigt werden.

Beispiel 8 : 50 g 3, 7-Dimethyl-3-acetoxy- octen- (6)-in- (l) werden mit einem Gemisch von 0, 5 g Kupfersulfat, 10 cm3 konzentrierter Schwefelsäure und 500 cm3 Benzol während 15 Minuten gerührt. Die Temperatur des Gemisches steigt ohne äussere Erwärmung auf 65 . Nach der üblichen Aufarbeitung wird das isolierte dunkle Reaktionsprodukt durch halbstündiges Kochen mit Soda in verdünnter methylalkoholischer Lösung zu rohem Citral hydrolysiert ; U. V.-Absorptions- maximum bei 236 mu. Es wird über die Bisulfitadditionsverbindung gereinigt ; n 2D0 = = 1, 4855 ; U. V. -Absorptionsmaximum bei 237 bis 238 mp. (in Äthanol).

Beispiel 9 : 20 g 3, 7-Dimethyl-3-acetoxy- octen- (6)-in- (l) werden mit 80 cm3 Essigester unter Zusatz von l g Kupferacetat und 10 cm3 konzentrierter Schwefelsäure unter Rühren auf 700 erwärmt. Bei dieser Temperatur tritt plötzlich eine Reaktion ein, so dass das Reaktionsgemisch zum Aufsieden kommt. Man rührt noch 15 Minuten ohne weitere Erwärmung und erhält nach der üblichen Aufarbeitung und der Hydrolyse wie in Beispiel 8 rohes Citral als dunkles Öl, n = 1, 4884. Reines Citral kann daraus in bekannter Weise über die Bisulfitadditionsverbindung isoliert werden.
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nach Zugabe von 12, 5 cm3 Wasser und 0, 25 g Kupferpulver während 30 Minuten unter Stickstoff am Rückfluss gekocht.

Man giesst das Reaktionsgemisch auf Eis, extrahiert mit Petrol- äther und wäscht den Extrakt mit Wasser, verdünnter Natronlauge und erneut mit Wasser. Nach dem Trocknen mit Natriumsulfat und Abdampfen des Lösungsmittels im Vakuum bei 40
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isoliert werden.

In analoger Weise erhält man aus 3, 7-Dimethyl- 3-formoxy-octen-(6)-in-(1) [welches aus 3, 7-Dimethyl-3-hydroxy-octen-(6)-in-(1) durch Behandlung mit einem Gemisch von Ameisensäure und Essigsäureanhydrid erhalten wird ; nssl = 1, 4529] unter Verwendung von Kupferacetat als Kataly-
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besitzt und nach der Bisulfitmethode reines Citral liefert.

Beispiel11 :148g3,6,7-Trimethyl-octen-(6)- in- (I) -01- (3) werden in einem 1-Liter-Kolben mit einer Lösung von 1, 7 g Phosphorsäure in 114 g Essigsäureanhydrid während 14 Stunden bei 25-35 0 gerührt. Hierauf versetzt man das Gemisch mit 277 cm3 80% iger Essigsäure, 4, 45 g Soda und 1, 48 g Silbercarbonat und erwärmt unter Rühren während einer Stunde am Rückfluss. Nun giesst man das Reaktionsgemisch auf Eis und extrahiert mit Petroläther.

Die gewaschene und getrocknete Petrolätherlösung wird vom Lösungsmittel befreit, wobei als Rückstand rohes s-Methylcitral in Form eines braunen Öles in einer Ausbeute von 156 g erhalten wird ;
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bindung lassen sich daraus in bekannter Weise 97 g reines z-Methylcitral gewinnen ; Ausbeute 66% ; U. V.-Absorptionsmaximum bei 236m ; EI = etwa 820 (in Äthanol).

In analoger Weise wird 3-Methyl-7-phenyl-3- hydroxy-penten- (6) -in- (I) durch Behandlung mit Essigsäureanhydrid und Phosphorsäure in 3Metyhl-7-phenyl-3-acetoxy-hepten- (6)-in-(1) übergeführt (nD24 = 1, 5293) und daraus 3-Methyl-7-phenyl-heptadien- (2,6)-al-(1)hergestellt; U. V.-Absorptionsmaximum bei 247 m ; E = = 698 (in Äthanol), n = 1, 5599.
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240 m besitzt; E11=50; nD20=1,4737. Das erhaltene Produkt wird in 50 cm3 Methanol gelöst und nach Zugabe von 5 g Soda in 25 cm3 Wasser während 30 Minuten unter Rückfluss in Stickstoffatmosphäre gekocht. Die Aufarbeitung nach Beispiel 13 ergibt 6, 6 g 3, 7-Dimethyl-8-methoxy- octadien-(2,6)-al(1); nD20 = 1, 4865, U.

V.-Ab- sorptionsmaximum bei 237 mll, Ei = 518 (in Äthanol).

Beispiel 15 : 28g Cyclohexylester der 4- Methyl-4-acetoxy-hexin- (5)-säure [mittels Essigsäureanhydrid und Phosphorsäure aus Cyclohexylester von 4-Methyl-4-hydroxy-hexin- (5)- säure hergestellt werden in 100 cm3 Eisessig mit 0, 3 g Silbercarbonat eine Stunde unter Stickstoff auf 90 0 erwärmt. Das nach der Aufarbeitung gemäss Beispiel 13 erhaltene Reaktionsprodukt wird während 3 Stunden mit 10 g Natriumbikarbonat, 200 cm3 Methanol und 20 cm3 Wasser erwärmt. Das Hydrolyseprodukt wird wie in Beispiel 13 aufgearbeitet und ergibt den Cyclo-
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(4)-al- (6)-säure1-acetoxy-cyclohexan hergestellt nach J. Chem. Soc. (1952), 1102] werden in 25 cm3 Eisessig gelöst und nach Zugabe von 125 mg Silbercarbonat unter Stickstoff eine Stunde auf 90 erwärmt.

Die Aufarbeitung nach Beispiel 13 ergibt 10, 1 g eines Reaktionsproduktes, das auf Grund des IR-Spektrums zur Hauptsache aus 1- [2,6,6-Trimethyl-cyclohexyliden]-vinylacetat-(2) besteht nu3= 1,4927.

Nach halbstündigem Kochen in einer Lösung von 10 g Natriumbicarbonat in 100 cm3 Methanol erhält man nach üblicher Aufarbeitung 8, 2 g
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6, 6-Trimethyl-cyclohexyliden-acetaldehyd ;trolätherlösung bei 238 m ; E = 780.

Das entsprechende Phenylsemicarbazon kristallisiert aus Äthanol in derben Nadeln ; Schmelz-
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(1937), 1280] werden in 6 cm3 Eisessig gelöst und nach Zugabe von 15 mg Silbercarbonat unter Stickstoff während 20 Minuten auf etwa 95 erwärmt. Man extrahiert mit Äther, wäscht dreimal mit verdünnter Natronlauge, dreimal mit Wasser, trocknet über Natriumsulfat und entfernt das Lösungsmittel am Vakuum bei 50 . Der Rückstand (330 mg, amorph) wird in 5 cm3 Aceton gelöst und nach Zugabe von l cm3 3n-Schwefelsäure 5 Stunden bei 27 stehen gelassen. Die übliche Aufarbeitung liefert ein Rohprodukt, das aus Petroläther kristallisiert wird.

Durch Umkristallisation aus Äther-Hexan erhält man reines 3ss-Acetoxy-pregnadien- (5, 17, 20)-al- (21) in Form von farblosen Nadeln ; Schmelzpunkt
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M4 = 52, 8 (cU. V.-Absorptionsmaximum in Feinspritlösung bei 243 m.

Claims

PATENTANSPRÜCHE : 1. Verfahren zur Herstellung von or, ss-unge- sättigten Aldehyden, dadurch gekennzeichnet, dass man einen 1, 1-disubstituierten Propin- (2)-yl- (1)-ester in Gegenwart eines eine Metallverbindung der Nebenreihe l b des periodischen Systems enthaltenden Katalysators mit einem sauren Mittel behandelt und das Reaktionsprodukt hydrolysiert.

2. Verfahren nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass man als saures Mittel eine niedere Carbonsäure verwendet.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass man als niedere Carbonsäure Essigsäure verwendet.

4. Verfahren nach den Ansprüchen l bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass man dem sauren Mittel als Katalysator metallisches Kupfer zusetzt.

5. Verfahren nach den Ansprüchen l bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass man als Katalysator ein Salz von Kupfer oder Silber verwendet.

6. Verfahren nach den Ansprüchen l bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass man als Katalysator ein Oxyd von Kupfer oder Silber verwendet.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, da- durch gekennzeichnet, dass man die Behandlung mit dem sauren Mittel in wasserfreiem Milieu vornimmt und anschliessend sauer oder alkalisch hydrolysiert.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass man ein 1, 1-disubstituiertes Propin- (2) -yl- (1) -acetat in wasserfreier Essigsäure in Gegenwart eines Silbersalzes erwärmt und das gebildete Reaktionsprodukt nach Isolierung durch Erwärmen mit Soda in wässerigem Methanol hydrolysiert.

9. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass man die Behandlung mit dem sauren Mittel in einem Wasser enthaltenden Milieu vornimmt, wobei gleichzeitig Umlagerung und Verseifung erfolgt.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch ge- EMI6.1 salzes in wässeriger Essigsäure erwärmt.

11. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass man als Ausgangsmaterial ein 1, 1-disubstituiertes Propin- (2) -yl (I) -benzoat verwendet.

12. Verfahren nach den Ansprüchen l bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass man als Ausgangs- material3-Methyl-3-acetoxy-buten- (I) verwendet.

13. Verfahren nach den Ansprüchen l bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass man als Ausgangsmaterial 3, 7, 11- Trimethyl-3-acetoxy-dodecadien- (6, 10)-in- (1) verwendet.