<Desc/Clms Page number 1>
PROCEDE DE PREPARATION D'ALDEHYDES POLYENIQUES ET SES APPLICATIONS
NOTAMMENT A LA PREPARATION DE LA VITAMINE A.
La présente invention est relative à un procédé pour préparer des aldéhydes 1-cyclo-hexène-1-yliques polyéniques à double liaison alpha- bêta et, plus particulièrement mais non exclusivement, à la préparation de l'aldéhyde de la vitamine A et aux applications dudit procédé, notam- ment à la préparation de la vitamine A.
Les substances qui présentent une grande activité biologique du type vitaminique A, sont caractérisées par une structure fondamentale spécifique et ne diffèrent les unes des autres que par la nature du groupe terminal. C'est ainsi que la substance peut être un ester, un acide, un alcool, un aldéhyde, un éther etc...,, mais elle doit toujours présenter la structure fondamentale représentée par'la formule (I).
EMI1.1
où Z est un groupe -CH2OH, -COOH, -CHO, -COOR, -CH2OR, etc.., R étant un radical hydrocarboné.
Tout! changement dans la position même d'une dou- ble liaison, ou la saturation d'une des doubles liaisons, ou le changement de position d'un groupe méthyle de substitution, ou l'addition d'un autre groupe de substitution a pour effet de réduire considérablement ou de dé-
<Desc/Clms Page number 2>
truire complètement l'activité biologique caractéristique de la vitamine A de la substance envisagée.
Pour ces raisons, la synthèse de la vitamine A présente des difficultés, en particulier par suite du fait que les substances de la sé- rie de la vitamine A sont instables et se décomposent ou s'isomérisent ai- sément. Ainsi, la plupart des synthèses de la vitamine A qui ont été pro- posées font appel à une réaction de Reformatsky ou à une réaction de Grignard conduisant à un composé hydroxylé, en général un ester, dont le type est l'ester de 1' [alpha], ss -dihydro- ss -hydroxy-vitamine A de formule (II)
EMI2.1
ou le diol de formule (III)
EMI2.2
ou l'ester de l'acide hydroxy- -ionylidène-acétique de formule (IV)
EMI2.3
Par déshydratation de ces composés hydroxylés,
seuls une faible fraction se déshydrate pour donner le composé à double liaison alpha-bêta recherché et le complément se déshydrate en affectant le cycle et en donnant un composé 2-cyclo-hexène-l-ylidénique qui est l'isomère du composé désiré.
La conversion de l'isomère non désiré en composé désiré est coûteuse et longue du fait de la formation d'un équilibre au cours de l'isomérisation, ce qui rend nécessaire la séparation et le recyclage. C'est pourquoi dais la déshydratation de l'ester d' [alpha], ss -dihydro- -hydroxy-vitamine A, une fraction substantielle du produit a la formule (V)
EMI2.4
et le produit de déshydratation du diol comprend deux isomères possibles à côté de l'ester de vitamine A recherché,
qui sont
<Desc/Clms Page number 3>
EMI3.1
tandis que l'ester de l'acide hydroxy- -ionylidène-acétique se déshydra- te en donnant l'isomère
EMI3.2
Le déplacement des doubles liaisons et l'interposition d'un groupe -CH2- dans la chaîne donnent des composés en grande partie dépour- vus de l'activité biologique caractéristique de la vitamine A et à partir desquels il est difficile d'obtenir les composés recherchés.
Par suite, l'invention a pour objet un procédé permettant no- tamment - de préparer, d'une manière perfectionnée, des composés polyéniques 1-cy- clohexène-1-yliques complètement conjugués à double liaison alpha-bêta; - de convertir les isomères indésirés des composés de la série de la vita- mine A en composés désirés; - de faciliter les synthèses de la vitamine A qui font appel à une réac- tion de Grigard, à une réaction de Reformatsky ou à une réaction ana- logue donnant un composé hydroxylé qui, ordinairement, se déshydrate de manière indésirable ;
- de convertir avec un grand rendement des isomères indésirés de la série de la vitamine A en composés à doubles liaisons conjugués dont une en al- pha-bêta; - de préparer des aldéhydes polyéniques 1-cyclo-hexène-1-yliques à double liaison alpha-bêta à partir des isomères -cyclohexène-1-ylidéniques de ces aldéhydes; - de préparer l'aldéhyde de la vitamine A, composé ayant la structure de la vitamine A à partir d'un produit de même composition chimique que l'al- déhyde de la vitamine A, mais de structure différente; - de convertir un produit sans activité vitaminique A en aldéhyde de vita- mine A;
- d'accroître le rendement en vitamine A dans les synthèses qui mettent en oeuvre la déshydration d'un composé hydroxylé, grâce à la possibilité of- ferte par ledit procédé de modifier la structure du composé qui résulte
<Desc/Clms Page number 4>
de cette déshydratation; - de convertir des éthers polyéniques relativement inactifs, que ce soit des monoéthers ou des diéthers (ou acétals) en alcool vitaminique A;
- une nouvelle synthèse de l'alcool vitaminique A en passant par l'aldéhy- de de la vitamine A.-
Le procédé suivant l'invention est remarquable notamment en ce qu'on traite par un catalyseur basique un aldéhyde 2-cyclohexène-1-yli- dénique de formule (VIII)
EMI4.1
où R est un radical hydrocarboné aliphatique non saturé d'au moins cinq atomes de carbone dont la chaîne ne contient qu'un groupe -CH2-, ledit groupe étant dans une position paire à partir du cycle, ce qui convertit l'aldéhyde 2-cyclohexène-1-ylidénique en un aldéhyde polyénique 1-cyclo- hexène-1-ylique entièrement conjugué, à double liaison alpha-bêta et ne contenant pas de groupe -CH2- dans le radical aliphatique hydrocarboné.¯
La demanderesse a découvert qu'à l'encontre des acides, des esters et des éthers de la série de la vitamine A,
les aldéhydes se trans- posent aisément en donnant la structure désirée entièrement conjuguée et à double liaison alpha-bêta quand on les traite par une quantité catalyti- que d'un produit de caractère basique et que le rendement d'une telle trans- position est presque quantitatif, sans formation de mélange en équilibre.
C'est ainsi que, par application du procédé suivant l'inven- tion, on peut réaliser des synthèses de la vitamine A en passant par des étapes où intervient une déshydratation de composés hydroxylés au cours de laquelle l'isomérisation des liaisons non saturées se produit normalement,' à condition que le groupe terminal soit un groupe aldéhyde ou soit aisé- ment convertible en un groupe aldéhyde, ce qui permet la transposition facile des composés pour aboutir à la structure désirée.
L'invention s'applique en particulier à la préparation du ss -ionylidène-acétaldéhyde et elle est particulièrement utile pour la préparation de l'aldéhyde de la vitamine A qu'on peut facilement réduire en alcool vitaminique A.
Les composés 2-cyclohexène-1-ylidéniques traités conformément à l'invention, de formule VIII précitée, contiennent de cinq à dix atomes de carbone dans le radical R hydrocarboné aliphatique. La chaîne alipha- tique ne contient qu'un groupe -CH2- et ce groupe est en position paire à partir du cycle. Dans le cas d'un radical à dix atomes de carbone, le ra- dical contient un groupe méthyle de substitution sur les atomes de carbo- ne en position 3 et 7 à partir du cycle. Dans les autres composés à chai- ne plus courte, un groupe méthyle de substitution est fixé sur le troisiè- me atome de carbone à partir du cycle.
De préférence, pour la mise en oeuvre du procédé selon l'in- vention, on dissout l'aldéhyde 2-cyclohexène-l-ylidénique dans un solvant organique, tel que le benzène, le toluène,l'éther de pétrole, l'éther éthy- lique, etc. La conversion en aldéhyde 1-cyclohexène-1-ylique désiré est avantageusement promue par catalyse basique. L'un quelconque des produits connus de caractère basique peut être utilisé, qu'il soit organique ou
<Desc/Clms Page number 5>
inorganique. Parmi les produits qui conviennent, on peut mentionner les hydroxydes inorganiques, les sels de bases fortes et d'acides faibles, les bases organiques telles que les amines, etc. La quantité de produit basique n'est pas critique, des traces étant suffisantes pour catalyser la transpo- sition selon l'invention.
Parmi les produits basiques caractéristiques qui conviennent comme catalyseurs, on peut mentionner l'hydroxyde de sodium, l'hydroxyde de potassium, l'acétate de potassium, l'acétate de sodium, la pyridine, la lu- tidine, les picolines, l'aniline, la morpholine, le silicate double de so- dium et d'aluminium, l'éthylate de sodium, les alkoxydes d'aluminium, l'hy- droxyde d'ammonium, la pipéridine, les savons alcalins, etc...
Conformément à l'invention, les aldéhydes 2-cyclohexène-1-yli- déniques qui sont, dans une grande mesure, dépourvus d'activité vitaminique A se transposent, grâce à une catalyse basique, en aldéhyde de la vitamine A que l'on réduit facilement en alcool vitaminique A par les procédés classi- ques de réduction des aldéhydes en alcools.
L'invention est illustrée par les exemples suivants de modes de mise en oeuvre préférés de l'invention.
EXEMPLE 1.-
EMI5.1
On dissout 0,58 g de 9-(2,6,ô-triméthyl-2lyclohexpne-1-ylidé- ne) 3,7-diméthyl-2,1,6-nonatrïéne-1-al, d'absorption Elcm (328 m,.tV) = 900, dans 100 cm3 d'éther de pétrole et on fait passer la solution à travers une colone de silicate double de sodium et d'aluminium synthétique. Après la- vage de la colonne par de nouvelles quantités d'éther de pétrole, on re- cueille 0,50 g d'aldéhyde de vitamine A d'absorption E1% (377 m#) = 1115; le rendement de la transposition par passage sur l'adsorbant.alcalin est 67%.
EXEMPLE 2. -
EMI5.2
On dissout 1,0 g de 9-(2,6,6-triméthyL?2-cyolohexene-l-ylidene)- 3,7-diméthyl(2,4,6-nonatriène-1-al, d'absorption E1% (328 m#) = 794, dans 5 cm3 de benzène. A une partie aliquote de 1 cm3, on ajoute deux gouttes de pyridine et on laisse le mélange reposer une nuit à température ambian- te. La pyridine catalyse la transposition en aldéhyde de vitamine A de max. = 370 m# Un échantillon analogue traité par le chlorhydrate de pyridine, composé non basique, demeure inchangé avec un /\ max. = 328 m # Un échantillon traité par une solution d'iode, catalyseur d'iso- mérisation usuel, demeure, aussi, inchangé.
EXEMPLE 3.-
Une autre partie aliquote, comme dans l'exemple 2, est traitée par une-pincée de silicate double de sodium et d'aluminium synthétique et on laisse reposer pendant une nuit à la température ordinaire. On consta- te que l'aldéhyde de max. = 328 m # est converti en aldéhyde de vi- tamine A de }. max. = 370 m #.
EXEMPLE 4.-
On dissout un échantillon de 0,8 g d'aldéhyde 2-cyclohexène- 1-ylidénique, d'absorption E1% (330 m #) = 705, dans 6 cm3 d'éthanol. On ajoute à la solution neuf gouttes d'hydroxyde de potassium 0,5 N et on lais- se le mélange reposer à la température ambiante pendant trois heures. On lave le produit à l'eau et on le sèche sur du sulfate de sodium anhydre.
On obtient ainsi l'aldéhyde de vitamine A, d'absorption E1% (370 m #) = 527. 1cm
<Desc/Clms Page number 6>
EXEMPLE 5 . -
On dissout un échantillon de 0,9 g d'aldéhyde 2-cyclohexène- 1-ylidénique, d'absorption E1% (328 m #) = 630,, dans 10 cm3 d'éther,- et on le traite par un mélange d'acide acétique et d'acétate de potassium, système à caractère basique. Après repos pendant une nuit à température ordinaire le produit est l'aldéhyde de vitamine A, d'absorption E1% (370 m #) = 567.
On catalyse de même la transposition d'autres aldéhydes 2-cyclohexène-1-ylidéniques en utilisant d'autres produits usuels de carac- tère basique.
L'invention réalise ainsi un procédé très efficace pour remé- dier à l'isomérisation gênante des composés de la série de la vitamine A au cours de la déshydratation qui fait suite à une réaction de Grignard ou de Reformatsky. Les aldéhydes 2-cyclohexène-1-ylidéniques, à l'encontre d'autres composés 2-cyclohexène-1-ylidéniques, tels que les esters, etc.. se transposent facilement, avec un bon rendement, en aldéhydes 1-cyclohe- xène-1-yliques entièrement conjugués et à double liaison alpha-bêta re- cherchés, quand on les traite par un produit basique conformément à l'in- vention.
Les aldéhydes 2-cyclohexène-1-ylidéniques que l'on traite conformément à l'invention peuvent être préparés d'une manière quelconque appropriée.
Par exemple, on peut préparer l'aldéhyde 2-cyclohexène-1-yli- dénique que constitue le 9-(2,6,6-triméthyl-2-cyclohexène-l-ylidène)-3,7- diméthyl-3,5,7,-nonatriène-1-al en condensant la ss -ionone et un halogé- nure de propynyle, pour former un propynyl-carbinol, en déshydratant le carbinol en composé 2-cyclohexène-l-ylidénique correspondant, en conden- sant ce composé et un dialkylacétal de ss -cétobutyraldéhyde pour former un acétal 3-hydroxy-2-cyclohexène-1-ylidénique, en hydrogénant la liaison acétylénique en liaison oléfinique et en soumettant le composé résultant à une déshydratation contrôlée suivie d'une hydrolyse donnant l'aldéhyde 2-cyclohexène-1-ylidénique de formule (IX)
EMI6.1
On peut préparer l'aldéhyde dont le groupe -CH2- est en position 4 comptée à partir du cycle en suivant pratiquement le même procédé que pour l'aldéhyde dont le groupe -CH2- est en position 8 à partir du cycle, avec cette exception que l'on déshydrate le composé 7-hydroxy avant d'hy- drogéner partiellement la liaison acétylénique.
L'aldéhyde dont le grou- pe CH2- est en position 6 à partir du cycle peut être préparé en premier lieu¯par condensation de l'halogénure de propargyle et d'un dialkylacétal de ss -cétobutyraldéhyde et déshydratation du carbinol résultant, conden- sation du produit de déshydratation à non-saturation alpha-bêta et de la -ionone, hydrogénation de la liaison acétylénique en liaison oléfini- que, déshydratation de l'acétal 7-hydroxy résultant en éther énolique cor- respondant, et hydrolyse de l'éther énolique en aldéhyde 2-cyclohexène-1- ylidénique. On peut préparer par des procédés analogues les aldéhydes
<Desc/Clms Page number 7>
2-cyclohexène-1-ylidéniques à chaîne plus courte.
Le procédé de transposition des aldéhydes 2-cyclohexène-1-yli- déniques est toutefois particulièrement avantageux dans ses applications à, la préparation de la vitamine A à partir de certains éthers polyéniques.
L'invention a donc aussi pour objet un procédé de préparation de la vitamine A, remarquable notamment en ce qu'on hydrolyse, un éther po- lyénique qui peut être un monoéther de formule (X)
EMI7.1
ou un acétal de formule (XI)
EMI7.2
formules où R est un radical hydrocarboné et, de préférence un radical alkyle, pour former l'aldéhyde correspondant, on transpose ledit aldéhyde en aldéhyde de vitamine A et on réduit l'aldéhyde de vitamine A en alcool vitaminique A.
Dans la synthèse de la vitamine A, avant cette invention, il était usuel de soumettre la (9 -ionone ou une cétone de formule (XII)
EMI7.3
à une réaction de Reformatsky avec un halogénoacétate d'alkyle, tel que le bromacétate d'éthyle, pour former un ester hydroxyle tel qu'un ester d'aci- de ) -ionolacétique ou un ester d'acide [alpha] -hydro- -hydroxy-vitami- ne A. Comme déjà indiqué, la déshydratation de tels esters hydroxylés ne donne usuellement qu'une petite fraction du produit désiré, constitué par l'ester complètement conjugué à double liaison alpha-bêta mélange à l'iso- mère à double liaison bêta-gamma.
La demanderesse à maintenant découvert selon l'invention qu'on peut hydrolyser le produit relativement inactif obtenu par déshydratation d'un éther hydroxylé de la vitamine A, que ce soit un monoéther ou un aoé- tal, pour obtenir l'aldéhyde cyclohex-2-ène-1-ylidénique correspondant relativement inactif, qu'on peut transposer aisément et avec un excellent rendement en aldéhyde de vitamine A, suivant le procédé de l'invention dé- crit ci-dessus. On peut ensuite facilement réduire l'aldéhyde de vitamire A en alcool vitaminique A d'une grande activité biologique. On peut esté- rifier la fonction alcool de la vitamine A pour obtenir l'acétate, le.pal- mitate etc., par des procédés connus et la vitamine A est normalement ven-
<Desc/Clms Page number 8>
due dans le commerce à l'état d'ester.
Un mode de mise en oeuvre typique de cette caractéristique de l'invention est illustré graphiquement par les équations suivantes dans lesquelles le groupe éther du composé XIII peut être le groupe monoéther -CH=CH(OR) ou le groupe diéther pu acétal -CH2-CH(OR)2' R étant chaque fois un radical alkyle tel que méthyle, éthyle, propyle, butyle ou un groupe al- kyle analogue.
EMI8.1
Usuellement, par hydrolyse, le compose XIV se forme avec le groupe -CH2- en position 2 à partir du cycle. Peu importe outefois la- quelle des positions paires est occupée par ce groupe, puisque cela ne gêne pas la transposition subséquente en aldéhyde de vitamine A.
On hydrolyse facilement le composé XIII en aldéhyde corres- pondant au moyen d'un acide; il est avantageux d'effectuer l'hydrolyse au moyen d'un acide minéral, dans un solvant organique. Ainsi, on peut
<Desc/Clms Page number 9>
utiliser l'un quelconque des acides ionisables connus, par exemple les aci- des chlorhydrique, açétique, phosphorique, sulfurique, etc. Afin de rédui- re au minimum une décomposition indésirable, on a avantage à effectuer l'hy- drolyse dans des solvants, les cétones telles que l'acétone, la diéthylcé- tone, la méthyléthylcétone, etc. étant particulièrement appropriés, bien qu'on puisse utiliser d'autres solvants connus et inattaquables par les aci- des,tels que le benzène, le toluène, l'hexane, etc.
Le composé XIV ainsi forme se transpose facilement en aldéhy- de de vitamine A, la transposition étant avantageusement catalysée par un produit basique suivant le procédé de l'invention décrit ci-dessus.
On réduit ensuite l'aldéhyde de vitamine A (composé XV) en alcool vitaminique A. Cette réduction s'effectue facilement par l'un quél- conque des procédés connus de réduction des aldéhydes oléfiniques en alcools.
Des procédés de réduction caractéristiques appropriés à la réduction de l'aldéhyde de vitamine A en alcool vitaminique A sont le traitement par un hydrure métallique soluble dans l'éther, tel que l'aluminohydrure' de lithium, le borohydrure de lithium, l'hydrure d'aluminium, l'hydrure de sodium, etc. ou la réduction de Meerwein-Ponndorff en utilisant un alkoxyde d'aluminium, tel que l'isopropylate d'aluminium, etc. et l'alcool correspondant, ou d'autres procédés de réduction connus. Lorsqu'on utilise un agent de réduc- tion de caractère basique contenant un métal, l'agent de réduction métalli- que transpose l'aldéhyde de cyclohex-2-ène-1-ylidénique en aldéhyde de vi- tamine A et réduit ensuite l'aldéhyde de vitamine A en alcool vitamini- que A.
Les exemples 6 à 9, non limitatifs, décrivent des modes de réa- lisation du procédé suivant l'invention pour la préparation de la vitamine A.
EXEMPLE 6.-
On mélange 0,60 g de 9-(2,6,6-triméthyl-cyclohex-2-ène-l-yli-
EMI9.1
déne)-3 ,7-diméthyl-1-méthoxy-1,3 ,5 ,7-nonatétraènea (Composé XIII) et 5 em3 dacétone contenant une goutte deacîde chlorhydrique concentré dans un Erlenmeyer coloré de 50 cm3 équipé d'un réfrigérant a reflux. On fait bouillir à reflux pendant quinze minutes. On élimine l'acétone par évapo- ration, on reprend le résidu à l'éther et on le lave par une solution sa- turée de bicarbonate de sodium et de l'eau.
On sèche ensuite la phase éthérée sur du sulfate de sodium anhydre et on élimine l'éther par évapo- ration pour obtenir 0,58 g de 9-(2,6,6-triméthylcyclohex-2-ène-1-ylidène)- 3,7-diméthyl-2,4,6-nonatriénal (Composé XIV) à l'état d'une huile rouge d'absorption E1% (328 m #) = 900. De manière analogue, en utilisant d'autres acides iomisables, tels que l'acide sulfurique, l'acide phospho- rique, l'acide acétique, etc., on effectue l'hydrolyse de l'éther monomé- thylique et des éthers monoalkyliques analogues, de même que des dialkyl- éthers ou acétals.
Le compose XIV ainsi obtenu est soumis à une transposition cornue Indiqué à l'exemple 1 pour donner 0,50 g d'aldéhyde de vitamine A (Composé XV). On obtient des résultats analogues en dissolvant le composé XIV dans de l'éther de pétrole et en ajoutant à la solution du silicate double de sodium et d'aluminium en quantité catalytique. D'autres produits basiques, tels que les alcalis, les savons alcalins, etc.. catalysent aus- si la transposition du composé XIV en composé XV.
EXEMPLE 7.-
On charge 0,84 g d'aldéhyde de vitamine A (composé XV) dis- sous dans 20 cm3 d'alcool isopropylique absolu et 1,85 g d'isopropylate d'aluminium en suspension dans 10 cm3 d'alcool ispropylique absolu, dans un ballon de 40 cm3 à trois tubulures équipé d'un agitateur et d'un ré- frigérant descendant. On fait bouillir à reflux le mélange à un régime
<Desc/Clms Page number 10>
suffisant pour qu'il coule environ dix gouttes de distillat par minuté et on ajoute périodiquement de l'alcool isopropylique pour maintenir un volume constant. Après avoir fait bouillir à,reflux le mélange pendant trente minutes,le distillat ne donne plus un test à l'acétone positif avec la 2,4-dinitrophénylhydrazine comme réactif.
On fait bouillir à reflux'lé mé- lange pendant encore trente minutes et on élimine par évaporation, sous pression légèrement réduite, la plus grande partie-de l'alcool isopropy- lique en excès. On refroidit le résidu, on l'hydrolyse par de l'acide chlorhydrique à 5% froid, et on extrait à l'éther quatre fois. 'On mélange les extraits éthérés, on stabilise par quelques cristaux d'hydroquinone, on lave deux fois par une solution de bicarbonate de sodium et deux fois à l'eau. On sèche ensuite l'extrait lavé sur du sulfate de'sodium'anhydre et on élimine le solvant par évaporation pour obtenir 0,85 g d'alcool vi- taminique A brut (Composé XVI) à l'état d'huile rougeâtre visqueuse, d'ab- sorption E1% 1cm (325 m #) = 1175 et de pouvoir à la coloration bleue de 2120000 unités par gramme.
EXEMPLE 8.-
On peut effectuer la transposition du composé XITT en composé XV et la réduction du composé XV en composé XVI dans le même mélange-réac- tionnel, en utilisant un agent de réduction alcalin tel que l'hydrure dou- ble de lithium et d'aluminium. Dans un exemple caractéristique, on charge 0,63 g de composé XIV dissous dans 6,3 cm3 d'éther absolu dans un ballon de 40 cm3 à trois tubulures équipé d'un agitateur, d'une ampoule à brome et d'un réfrigérant à reflux. On ajoute un mélange de 3,8 cm3 d'une solu- tion éthérée 1M d'hydrure double de lithium et d'aluminium diluée par 3,8 cm3 d'éther absolu, à la solution du Composé XIV,aussi 'rapidement' que possible, dans le délai de trente secondes durant lequel se produit uri vi- goureux reflux initial.
On agite le mélange pendant encore une minute et on décompose l'hydrure double de lithium et d'aluminium en excès en ajou- tant successivement au mélange de l'éther humide, de l'acétone et dé l'aci.- de chlorhydrique à 5%. On extrait ensuite le mélange à l'éther et on lavé l'extrait éthéré par une solution de bicarbonate de sodium et à l'eau. On sèche l'extrait sur du sulfate de sodium anhydre et on élimine le solvant par évaporation pour obtenir-, un concentrat brun foncé d'alcool vitaminique A (Composé XVI) d'absorption E1% 1cm (328 m #) = 566.
EXEMPLE 9.-
On effectue de manière analogue la réduction directe de l'al- déhyde de vitamines A (composé XV) en alcool vitaminique A (composé XVI) par de l'hydrure double de lithium et d'aluminium, en ajoutant 0,6 cm3 de l'hydrure (1M) dans 0,6 cm3 d'éther absolu à une solution de 0,32 g d'al- déhyde de vitamine A dans 3,2 cm3 d'éther absolu. On agite le mélange pendant deux minutes après l'addition de réactif et on traite le produit comme décrit à l'exemple 8. Le concentrat d'alcool vitaminique A ainsi obtenu pèse 0,35 g, son absorption E1% 1cm (326 m #) est 1100 et son pouvoir de coloration bleue de 2010000 unités par gramme avec du trichlorure d'an- timoine.
L'invention fournit ainsi un procédé efficace pour préparer l'alcool vitaminique à partir d'un éther cyclohex-2-ène-1-ylidénique par une combinaison de stades réactionnels simple et efficace.
On peut préparer le composé XIII en condensant le bromure de propargyle avec un dialkylacétal de ss -cétobutyraldéhyde pour obtenir un propynyl-hydroxyacétal, en condensant ce propynyl-hydroxyacétal avec de la -ionone, en hydrogénant partiellement le produit de réaction pour donner le dihydroxyacétal et en déshydratant ce dernier pour former le composé XIII.
<Desc/Clms Page number 11>
Un autre procédé de préparation du composé XIII comprend la
EMI11.1
condensation de l'acétylène et d'un dialkylacétal de fi -cétobutyraldé'hy- de9 et la mise en réaction du produit sur le 2-m"th1-4-(2.-96,6-frimthyl- l-cyclohexène-1-yl)-2-buténal, l'hydrogénation de la liaison acétyléniqué du produit pour former l'hydroxyacétal correspondant, et la déshydratation dudit hydroxyacétal pour former le composé XIII.
Selon une caractéristique importante de l'invention, la de-
EMI11.2
manderesse a toutefois découvert que les composés XIII dans'lesquëls'lé- groupe "éther" représente -CH=CH(OR), c'est-à-dire les composés de formule X, peuvent être'avantageusement préparés de la manière suivante.
On fait réagir la 0 -ionone sur un halogénure de propynyle en présence d'un métal tel que le zinc ou le magnésium en formant ainsi -le carbinol, 4-méthyl-4-hydroxy-6-(2,6,6-triméthylcyclohex-1-ényl)-hex-5-èné- 1-yne, on condense ce carbinol et un acétal de -oétobutyraldéhyde pour former un acétal de 3,7-diol acétylénique, on hydrogène partiellement la liaison acétylénique de cet acétal et on déshydrate l'acétal oléfinique ré- sultant.
Sous ce dernier aspect, le procédé suivant l'invention pour la préparation de la vitamine A comprend donc la réaction de la -ioncne sur un halogénure de propynyle pour donner un carbinol, la condensation du carbinol avec un acétal d'un ss -cétobutyraldéhyde, de préférence la 4,4-dialkoxy-2-butanone, pour former un acétal de 3,7-diol acétylénique,' l'hydrogénation de l'acétal du 3,7-diol acétylénique en acétal de 3,7-diol oléfinique correspondant et la conversion de l'acétal du 3,7-diol oléfi- nique en alcool vitaminique A par déshydratation et hydrolyse conduisant à un aldéhyde cyclohex-2-ène-1-ylidénique,
la transposition de l'aldéhyde cyclohex-2-ène-1-ylidénique en aldéhyde de vitamine A et la réduction de l'aldéhyde de vitamine A en alcool vitaminique A. La déshydratation, l'hydrolyse, la transposition et la réduction qui assurent la conversion de l'acétal de 3,7-diol oléfinique en alcool vitaminique A peuvent être effectuas soit en une succession de stades, soit par des combinaisons de stades, comme il sera décrit plus en détail ci-après.
Ce mode de mise en oeuvre est illustré par les réactions et les équations qui suivent. Ces équations sont exposées comme stades sépa- rés dans un but illustratif, mais il apparaîtra clairement que l'on peut conduire une ou plusieurs réactions individuelles dans le même mélange réactionnel, comme il est décrit ci-après sans avoir à isoler les intermé- diaires bien qu'il soit possible de le faire et de conduire les divers sta- des les uns après les autres, si on le désire.
Comme stade initial, on fait réagir la ) -ionone sur un halogénure de propynyle tel que le bromure de propargyle, le chlorure de propargyle ou l'iodure de propargile pour donner le carbinol suivant:
EMI11.3
!-méthyl 4-hydroxy-b-(2,b,b-triméthyl-cyclohex-1-ényl) hex-5 -ène-1-yne.
On effectue la réaction en utilisant le zinc ou le magnésium, l'utilisa- tion du magnésium étant préférable en particulier quand on catalyse le magnésium par un produit contenant du mercure, ce qui conduit à la forma- tion d'un amalgame de magnésium. On peut introduire le mercure à l'état d'élément, à l'état d'un amalgame préparé au préalable avec le magnésium ou à l'état d'un composé de mercure, tel que le chlorure mercurique ou un sel de mercure de ce type. On hydrolyse avantageusement le produit de la réaction pour décomposer le complexe organo-métallique en carbinol.
La réaction est illustrée par l'équation A où X est un atome d'halogène.
EMI11.4
<Desc/Clms Page number 12>
EMI12.1
On condense alors le carbinol (composé XVIII) et un acétal du ss -cétobutyraldéhyde, tel qu'un acétal dialcoylé, cyclique arylé, aryl- alkylé ou mixte du 0 -cétobutyraldéhyde, par une réaction de Grignard conduisant à l'acétal d'un 3,7-diol acétylénique, en l'espèce un l,l-dial-
EMI12.2
koxy 3,7-diméthyl 3,1-dihydroxy-9-(2,6,6-triméthyl-cyclohex-1-ényl)-nona- 8-ène-4-yne dans une condensation caractéristique utilisant un dialkyl-acé- tal. On réalise aisément la réaction en utilisant l'un des réactifs de Grignard, parmi lesquels les amidures, les dérivés alkylés ou arylés de mé- taux tels que le sodium, le potassium, le lithium, le magnésium, le cadmium, etc., conformément aux pratiques usuelles de condensation.
On préfère les halogénures d'alkyle-magnésium tels que le bromure d'éthyle magnésium, mais
EMI12.3
on peut utiliser l'un quelconque des autres réactifs de Grignaidfortement basiques. La nature du groupe acétal dans l'acétal des -cétobutyral- déhydes n'affecte pas le cours de la réaction. Parmi les acétals, on pré-
EMI12.4
fère les dialkyl-acétals et on peut utiliser une 4,4-dia>ôxy-2-butanone quelconque, les composés alkoxy inférieurs tels que diméthoxy, diéthoxy, dipropoxy et dibutoxy étant préférables pour des raisons de commodité. La réaction est illustrée par l'équation B où R est un radical alkyle et X m atome d'halogène.
EQUATION B.
EMI12.5
Composé XVIII + CH 3COCH 2-CH(OR)2
EMI12.6
On hydrogène ensuite l'acétal du 3,7-diol acétylénique (compo-
EMI12.7
sé XIX) en acétal de 3,7-diol oléfinique correspondant, 1,1-dialkoxy-3, 7- diméthyl 3,7-di-hydroxy-9-(2,,6-triméthyl-cyclohex-1-ényl)-nona 1,.,$-diéne, par hydrogénation partielle de la liaison acétylénique. On réalise aisé- ment cette hydrogénation partielle en faisant réagir approximativement un équivalent moléculaire d'hydrogène sur le composé XIX, en présence d'un catalyseur d'hydrogénation tel que le palladium, le nickel de Raney ou un autre catalyseur classique d'hydrogénation, conformément aux pratiques usuelles d'hydrogénation, la réaction est représentée par l'équation C.
EQUATION C.
EMI12.8
<Desc/Clms Page number 13>
On convertit ensuite l'acétal du 3,7-diol oléfinique (composé XX) en alcool vitaminique A par déshydratation, hydrolyse, transposition et ré- duction. Suivant un mode de mise en oeuvre de l'invention, on traite le-'com- posé XX par un agent de déshydratation qui est un halogénure de phosphore ou un oxyhalogénure de phosphore pour déshydrater et convertir le composé XX
EMI13.1
en éther énolique, l-a1koxY-3,7-diméthyI-9(2,6,6-triméthyl-cyclohex-2-èrie- - 1-ylidène)-nona-1,3,5,7-tétraène (composé X).
On effectue la réaction en traitant le composé XX en solution dans un solvant convenable comme'le ben-, zène, le toluène, l'éther etc., par un agent déshydratant halogéné ou oxy- halogéné, et d'une façon avantageuse, en présence d'une amine, de préférence une aminé tertiaire telle que la pyridine, la lutidine, etc. L'un quelccn- que des agents classiques de'déshydratation halogénés ou oxyhalogénés peut être utilisé, les agents déshydratants caractéristiques qu'on peut utiliser avantageusement comprenant l'oxychlorure de phosphore, le benzène-oxydichlo- rure de phosphore, le trifluorure de bore, le chlorure d'aluminium, le pen- tachlorure de phosphore, le chlorure stannique, etc. Le traitement par de tels agents de déshydratation convertit, en outre, le groupe acétal en grou- pe éther.
L'équation D illustre la réaction.
EQUATION D.
Composé XX Agent de déshydratation @
Amine tertiaire
EMI13.2
On soumet ensuite le composé X aux opérations d'hydrolyse de transposition et de réduction dans les conditions de l'invention décrites ci-dessus.
Une petite fraction de l'hydroxyéther de formule XX se déshy- drate quelquefois en éther de vitamine A, sans modifier le cycle, si bien que le produit obtenu en déshydratant un hydroxyéther de vitamine A est un mélange d'éthers polyéniques comprenant l'éther dé vitamine A et un
EMI13.3
éther cyclohex-2-êne-1-ylidénique. On peut hydrolyser ensuite ce produit polyénique conformément à l'invention pour obtenir un aldéhyde polyénique mixte comprenant une petite proportion d'aldéhyde vitamine A et une gran- de proportion d'aldéhyde [alpha] -cyclohexènylique (Composé XIV).
On traite ensuite cet aldéhyde polyénique mixte par un catalyseur basique, ce qui
EMI13.4
transpose la fraction formée d'aldéhyde cyclohex-2-êne-1-ylidénique en al- déhyde de vitamine A; toute la quantité présente d'aldéhyde de vitamine A est réduite en alcool vitaminique A, soit simultanément lorsque le cata- lyseur basique est aussi un réducteur, soit ultérieurement par une réduc- tion distincte.
Suivant un mode de mise en oeuvre préféré, on effectue avan- tageusement la conversion de l'acétal du 3,7-diol oléfinique (composé XX) en alcool vitaminique A par déshydratation, hydrolyse, transposition et réduction, en traitant le composé XX par un mélange d'un acide minéral et d'une base organique telle que la pyridine, la litidine, la quinoléine, la morpholine, la pipéridine, etc., ou par un produit d'addition d'une base organique et d'un acide minéral tel que le chlorhydrate de pyridine, etc., ce qui détermine la déshydratation du .composé XX, l'hydrolyse et la trans- position en aldéhyde de vitamine A dans le même mélange réactionnel, l'al- déhyde de vitamine A étant ensuite réduite en alcool -Vitaminique A, comme
<Desc/Clms Page number 14>
il est décrit ci-dessus.
Il convient de remarquer que les composés de formule XIX, XX et le composé XIV résultant de l'hydrolyse des composés XX sont des corps nouveaux. L'invention vise donc aussi ces composés à titre de produits in- dustriels nouveaux.
Les exemples suivants de modes de mise en oeuvre préférés il- lustrent cette caractéristique de l'invention.
EXEMPLE 10.-
On prépare le carbinol (composé XVIII) comme suit. On intro- duit un mélange de 37,4 g de zinc activé par de l'iode et 0,1 g d'acétyl- acétate d'éthyle et de cuivre.dans un ballon à trois tubulures muni d'un agitateur, d'un réfrigérant à reflux et d'une ampoule à brome. On ajoute à ce mélange 40 cm3 d'une solution de 64 g de ss -ionone, 37,4 g de bro- mure de propargyle et 0,2 g d'hydroquinone dans 100 cm3 d'éther absolu et on chauffe le mélange pour faire démarrer la réaction. On dilue les 60 cm3 de solution qui restent par 200 cm3 d'éther absolu et 22 cm3 de benzène absolu, et on ajoute la solution diluée au mélange réactionnel pendant uns durée de trente minutes, en chauffant à reflux le mélange et en agitant pendant l'addition.
Quand l'addition est achevée, on chauffe encore à re- flux pendant trente minutes. On ajoute alors au mélange 250 cm3 d'acide sulfurique 3N pour décomposer le complexe zincique, le mélange étant re- froidi pendant l'addition par un bain d'eau glacée. On filtre alors le mé- lange réactionnel et on extrait le filtrat à l'éther. On sature la phase aqueuse par du chlorure de sodium et l'extrait trois fois à l'éther. On réunit les extraits éthérés que l'on lave par une solution de bicarbonate de sodium et à l'eau, et qu'on sèche ensuite sur du sulfate de sodium an- hydre. On chasse le solvant et on obtient 77,7 g de composé XVIII brut, d'absorption Elfm (232 m #) = 251 et Elfm (284 m #) = 198.
On purifie le produit par chromatographie sur du silicate double de sodium et d'alu- minium synthétique et on obtient 61,4 g du composé XVIII d'absorption
EMI14.1
Eim (23 2 Ù' = 242.
EXEMPLE 11.-
On prépare de même le composé XVIII en remplaçant le zinc par du magnésium selon le procédé suivant. On introduit un mélange de 1,2 g de feuille de magnésium, 10 cm3 d'éther anhydre et 75 mg de chlorure mercu- rique dans un ballon à trois tubulures de 200 cm3 équipé d'un agitateur, d'un réfrigérant à reflux et d'une ampoule à brome. On dissout un mélange de 9,1 g de -ionone et de 5,9 g de bromure de propargyle dans 35 cm3 d'éther anhydre et on verse la solution dans le ballon. On chauffe alors le mélange à reflux doux pendant cinq à dix minutes pour faire démarrer la réaction.
Ensuite, la réaction se poursuit vigoureusement sans chauffage et le reflux spontané continue pendant trente minutes au cours desquelles on règle la réaction en refroidissant par un bain d'eau et de glace. Apre s ce reflux spontané, on chauffe le mélange à reflux pendant encore trente minutes, l'agitant pendant tout ce temps. Le produit est à l'état d'une solution jaune clair limpide. On décompose le complexe magnésien en compo- sé XVIII en ajoutant avec précaution une solution d'acide sulfurique à 5%, en refroidissant le mélange par de l'eau glacée. On sépare alors la pha- se éthérée de la phase aqueuse et l'on sature la phase aqueuse au chlorure de sodium et l'extrait trois fois à l'éther.
On réunit les extraits éthé- rés, les lave deux fois au bicarbonate de sodium en solution saturée et on extrait à l'éther la solution de bicarbonate de sodium. On combine les ex- traits éthérés que l'on sèche sur du sulfate de sodium anhydre et on chasse l'éther pour obtenir 11,25 g d'un produit jaune légèrement visqueux, d'ab- sorption E1% 1cm (232 m #) = 234. On chromatographie ce produit brut sur de l'alumine activée pour obtenir 10,57 g de composé XVIII, d'absorption
<Desc/Clms Page number 15>
E1% 1cm ( 232 m #) = 240.
EXEMPLE 12.-
On prépare de même le composé XVIII à partir de l'iodure.de pro- pargyle. On mélange 0,6 g de tournure de magnésium, 4,55 g de -ionone,
4,1 g d'iodure de propargile, 0,035 g de chlorure mercurique et 25 cm3 d'é- ther anhydre. On chauffe le mélange à 60 C, jusqu'à ce que la réaction dé- marre. On refroidit le mélange dans un bain d'eau et de glace et'on le laisse refluer spontanément pendant trente minutes, après quoi on le fait refluer au bain d'huile pendant encore quarante-cinq minutes. On refroi- dit alors le mélange, on le verse sur de la glace pilée et on dilue par
25 cm3 d'acide sulfurique 3N froid.
On extrait le produit à l'éther et la- ve l'extrait éthéré successivement à l'eau, au bicarbonate de sodium en so- lution saturée et à l'eau. On sèche l'extrait éthéré sur du sulfate de so- dium et on chasse l'éther sous azote pour obtenir 5,18 g de composé XVIII à l'état d'un liquide limpide jaune, faiblement visqueux.
EXEMPLE 13.-
On condense le carbinol (composé XVIII) et une 4,4-dialkoxy-
2-butanone, de la manière suivant pour préparer l'acétal du 3,7-diol acé- tylénique (composé XIX). On ajoute lentement, pendant une durée de tren- te minutes, 50 cm3 d'éther absolu contenant 25,42 g de composé XVIII à
92,7 cm3 d'une solution éthérée contenant 0,2306 molécule-gramme de bromu- re d'éthylmagnésium. La solution est chauffée à reflux et agitée pendant cinq heures. On refroidit alors la solution à 0 C et y ajoute 18,2 g de 4,4-diméthoxy-2-butanone (point d'ébullition 49 -50 C, sous une pression de 6 mm) dissous dans 50 cm3 d'éther absolu, cette addition prenant une heure et conduisant à la formation d'un produit gommeux blanc.
On laisse reposer une nuit à 4 C et on dilue le mélange par 150 cm3 d'une solution saturée de chlorure d'ammonium pour décomposer le complexe magnésien en acétal du 3,7-diol acétylénique. On sépare les phases éthérée et aqueuse et on extrait cette dernière trois fois à l'éther. On réunit les phases éthérées que l'on sèche sur du sulfate de sodium anhydre et on chasse le solvant par évaporation. On élimine du résidu la 4,4-diméthoxy-2-butanone en excès, à 60 C sous vide, et on obtient 40,1 g de composé XIX brut que l'on purifie par chromatographie, ce qui conduit à 36,3 g de composé XIX jaune et visqueux, d'absorption E1% 1cm (232 m #) = 146 et d'indice n25 = 1,4995.
EXEMPLE 14.-
L'acétal de 3,7-diol acétylénique (composé XIX) est hydrogéné en l'acétal du 3,7-diol oléfinique (composé XX) en dissolvant 3,5 g du composé XIX dans 35 cm3 de méthanol contenant trois gouttes de quinoléine et 0,2 g de charbon à 5% de palladium et en faisant passer de l'hydrogène dans la solution. L'absorption de l'hydrogène cesse pratiquement après six minutes quand on a absorbé 1,0 équivalent moléculaire, et on inter- rompte l'addition de l'hydrogène aprè.s dix-huit minutes, temps pendant le- quel on a absorbé 1,05 équivalent moléculaire (244 cm3) d'hydrogène. On dilue alors le mélange par 100 cm3 d'éther de pétrole et on filtre pour enlever le catalyseur. On lave les phases éthérées, à l'acide sulfurique à 5%, par une solution diluée de bicarbonate de sodium et à l'eau.
Après séchage sur du sulfate de sodium anhydre, on évapore le solvant qui aban- donne 3,41g de composé XX à l'état d'une huile jaune visqueuse, d'absorp- tion E1% 1cm ( 232 m #) 157.
EXEMPLE 15.-
On introduit 6,6 g de pyridine anhydre dans un ballon de 40 cm3 équipé d'un réfrigérant à reflux, d'une ampoule à brome et d'un
<Desc/Clms Page number 16>
agitateur. On ajoute 1,19 cm3 d'oxychlorure de phosphore dans 10 cm3 de to- luène, le mélange étant refroidi pendant cette addition. On ajoute alors une solution de 1,83 g de composé XX dans 5,0 cm3 dé toluène et on chauffe le mélange résultant à 90-95 C pendant 75 minutes sous agitation rapide.
Le produit rouge est refroidi et on l'agite dans de la glace pilée et de l'éther. On sépare la phase aqueuse de la phase éthérée et on extrait la phase aqueuse six fois à l'éther. On réunit les phases éthérées qu'on la- ve successivement par une solution saturée de carbonate de potassium, à l'acide sulfurique à 5% et au bicarbonate de sodium en solution saturée, et on sèche sur du sulfate de sodium anhydre. Après évaporation sous vide du solvant, on obtient 1,5 g de l'éther énolique (composé X) à l'état d'un résidu rouge visqueux, d'absorption E1% 1cm (372 m #) = 1080. On puri- fie le produit par chromatographie sur du silicate double de sodium et d'aluminium synthétique et on obtient 0,78 g de produit jaune visqueux, d'absorption E1% 1cm (372 m #) = 1800.
EXEMPLE 16.-
On introduit un mélange de 7 cm3 de pyridine et de 10 cm3 de toluène anhydre contenant 2,7 g de benzène-oxydichlurure de phosphore dans un ballon de 50 cm3 équipé d'un agitateur et d'un réfrigérant. On ajoute à ce mélange 5 cm3 de toluène contenant 1,83 g de l'acétal du 3,7-diol oléfinique (composé XX). On chauffe le mélange à 90 -95 C pendant 75 mi- nutes et on le verse sur 20 g de glace pilée. On rend la phase aqueuse basique par du carbonate de potassium et on l'extrait alors trois fois à l'éther. Dn réunit les extraits éthérés et on les lave successivement par une solution de carbonate de potassium, par de l'acide sulfurique à 10%, par une solution saturée de bicarbonate de sodium et enfin à l'eau.
On sèche l'extrait, on chasse le solvant par évaporation et on obtient 1,27 g d'éther énolique (composé X) d'absorption E1% 1cm (372 m #) = 790.
On hydrolyse le composé X comme indiqué à l'exemple 6 pour obtenir le 9-(2,6,6-triméthyl-cyclohex-2-ène-l-ylidène)-3,7-diméthyl- 2,4,6-nonatriénal (composé XIV) qu'on transpose ensuite cômme indiqué à l'exemple 1, à l'exemple 2 ou à l'exemple 4. On réduit ensuite l'aldé- hyde en alcool vitaminique A comme décrit à l'exemple 7.
On peut aussi effectuer la transposition et la réduction dans le même mélange réactionnel comme indiqué à l'exemple 8 ou à l'exem- ple 17.
EXEMPLE 17.-
On réalise aussi en une seule opération la transposition et la réduction du composé XIV en utilisant un alkoxyde d'aluminium. On ajoute 0,61 g de composé XIV dissous dans 25 cm3 d'alcool isopropylique à une suspension de 1,35 g d'isopropylate d'aluminium dans 10 cm3 d'al- cool isopropylique. On fait bouillir à reflux le mélange jusqu'à ce que le distillat donne un test à l'acétone négatif à la 2,4-dinitrophénylhy- drazine. On chasse par distillation sous vide, l'alcool en excès, on re- froidit le résidu et on décompose l'isopropylate d'aluminium en excès par addition de 20 cm3 d'acide sulfurique à 10%. On extrait le mélange à l'éther et lave l'extrait éthéré à l'eau jusqu'à neutralité. On chasse l'éther par évaporation et on recueille un concentrat d'alcool vitaminique A, d'absorption E1% 1cm (328 m #) = 690.
EXEMPLE 18.-
Suivant un mode de réalisation préféré de l'invention, on réalise avantageusement la conversion de l'acétal du 3,7 diol oléfinique (composé XX) en alcool vitaminique A, en traitant le composé XX par un mé- lange d'un acide minéral et d'une base organique, ce qui conduit à effec-
<Desc/Clms Page number 17>
tuer sur un seul mélange réactionnel la déshydratation, l'hydrolyse et-la transposition pour aboutir à l'aldéhyde de la vitamine A qu'on peut alors réduire comme il est décrit ci-dessus. Ainsi dans un exemple caractéristique, on ajoute 40 cm3 de méthyléthylcétone contenant 1,45 g de quinoléine et 20 cm3 de méthyléthylcétone contenant 1,17 g d'acide chlorhydrique concentré à une solution de 11,0 g de composé XX dans 80 cm3 de méthyléthylcétone.
On fait bouillir à reflux le mélange pendant une heure et demie, on refroidit, verse dans 500 cm3 d'eau et extrait à l'éther. On lave l'extrait éthéré successivement à l'acide chlorhydrique à 5%, à la potasse 0,5N et à l'eau. L'extrait lavé est séché et on l'évapore pour obtenir 8,7 g d'al- déhyde de vitamine A à l'état d'une huile rougeâtre, d'absorption E1% 1cm cm (372 m #) = 870.
EXEMPLE 19 . - De manière analogue, on convertit le composé XX en aldéhyde de vitamine A, en faisant refluer pendant deux heures un mélange de 1,0 g de composé XX, 0,092 g de pyridine et 0,117 g d'acide chlorhydrique concentré dans 12 cm3 de méthyléthylcétone. On termine le traitement du produit comme dans l'exemple précédent et on obtient ainsi un concentrat d'aldéhyde de vitamine A, d'absorption E1% 1cm (369 m #) = 716.
EXEMPLE 20. On fait bouillir à reflux 1,0 g de composé XX dans 12 cm3 de méthyléthylcétone contenant 0,1 g de pipéridine et 0,117 g d'acide chlorhydrique concentré. Après deux heures de reflux, on obtient l'aldéhyde de vitamine A brut, d'absorption E1% 1cm (368 m #) = 610.
On peut aussi réduire facilement l'aldéhyde de vitamine A en alcool vitaminique A, comme indiqué à l'exemple 9.
L'invention fournit ainsi une synthèse nouvelle et améliorée d'un produit actif en vitamine A, sans les pertes de rendement indésirables dues à l'isomérisation lors de la déshydration.
Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux modes de mise en oeuvre décrits qui n'ont été choisis qu'à titre d'exemple.
<Desc / Clms Page number 1>
PROCESS FOR PREPARATION OF POLYENE ALDEHYDES AND ITS APPLICATIONS
IN PARTICULAR TO THE PREPARATION OF VITAMIN A.
The present invention relates to a process for preparing polyene 1-cyclo-hexene-1-yl aldehydes with an alpha-beta double bond and, more particularly but not exclusively, to the preparation of the aldehyde of vitamin A and to the applications. of said process, in particular for the preparation of vitamin A.
Substances that exhibit high biological activity of vitamin A type, are characterized by a specific basic structure and differ from each other only in the nature of the terminal group. Thus the substance can be an ester, an acid, an alcohol, an aldehyde, an ether etc ..., but it must always have the fundamental structure represented by the formula (I).
EMI1.1
where Z is a group -CH2OH, -COOH, -CHO, -COOR, -CH2OR, etc. .., R being a hydrocarbon radical.
All! change in the position of a double bond itself, or the saturation of one of the double bonds, or the change in position of a substituted methyl group, or the addition of another substitution group has the effect of considerably reduce or de-
<Desc / Clms Page number 2>
completely destroy the characteristic biological activity of vitamin A of the substance under consideration.
For these reasons, the synthesis of vitamin A presents difficulties, in particular as a result of the fact that substances of the vitamin A series are unstable and decompose or isomerize easily. Thus, most of the syntheses of vitamin A which have been proposed involve a Reformatsky reaction or a Grignard reaction leading to a hydroxyl compound, generally an ester, the type of which is the ester of 1 '. [alpha], ss -dihydro- ss -hydroxy-vitamin A of formula (II)
EMI2.1
or the diol of formula (III)
EMI2.2
or the ester of hydroxy- -ionylidene-acetic acid of formula (IV)
EMI2.3
By dehydration of these hydroxyl compounds,
only a small fraction dehydrates to give the desired alpha-beta double bonded compound and the balance dehydrates by affecting the ring and giving a 2-cyclo-hexene-1-ylidene compound which is the isomer of the desired compound.
The conversion of the unwanted isomer to the desired compound is expensive and time consuming due to the formation of an equilibrium during isomerization, which necessitates separation and recycling. Therefore, dehydration of the ester of [alpha], ss -dihydro- -hydroxy-vitamin A, a substantial fraction of the product has the formula (V)
EMI2.4
and the dehydration product of the diol comprises two possible isomers next to the desired vitamin A ester,
which are
<Desc / Clms Page number 3>
EMI3.1
while the ester of hydroxy- -ionylidene-acetic acid dehydrates to give the isomer
EMI3.2
The displacement of the double bonds and the interposition of a -CH2- group in the chain give compounds largely devoid of the characteristic biological activity of vitamin A and from which it is difficult to obtain the compounds. research.
Consequently, the subject of the invention is a process which makes it possible in particular: to prepare, in an improved manner, completely conjugated polyene 1-cy-clohexene-1-yl compounds with an alpha-beta double bond; - converting the unwanted isomers of the compounds of the vitamin A series to the desired compounds; - to facilitate the syntheses of vitamin A which involve a Grigard reaction, a Reformatsky reaction or a similar reaction giving a hydroxylated compound which ordinarily dehydrates in an undesirable manner;
- converting unwanted isomers of the vitamin A series with a high yield into compounds with conjugated double bonds, one of which is alpha-beta; - Preparing polyene 1-cyclo-hexene-1-yl aldehydes with an alpha-beta double bond from the -cyclohexene-1-ylidene isomers of these aldehydes; - to prepare the aldehyde of vitamin A, a compound having the structure of vitamin A from a product of the same chemical composition as the aldehyde of vitamin A, but of different structure; - converting a product without vitamin A activity into vitamin A aldehyde;
- to increase the yield of vitamin A in the syntheses which implement the dehydration of a hydroxylated compound, thanks to the possibility offered by said process of modifying the structure of the compound which results
<Desc / Clms Page number 4>
of this dehydration; - converting relatively inactive polyene ethers, whether monoethers or diethers (or acetals) into vitamin A alcohol;
- a new synthesis of vitamin A alcohol via the aldehyde of vitamin A. -
The process according to the invention is remarkable in particular in that a 2-cyclohexene-1-ylidenic aldehyde of formula (VIII) is treated with a basic catalyst.
EMI4.1
where R is an unsaturated aliphatic hydrocarbon radical of at least five carbon atoms whose chain contains only one -CH2- group, said group being in an even position from the ring, which converts the 2- aldehyde cyclohexene-1-ylidene to a fully conjugated polyene 1-cyclohexene-1-yl aldehyde, with an alpha-beta double bond and not containing a -CH2- group in the aliphatic hydrocarbon radical.
The Applicant has discovered that, against acids, esters and ethers of the vitamin A series,
aldehydes readily transpose to the desired fully conjugated, alpha-beta double bonded structure when treated with a catalytic amount of a basic character product and the yield of such transposition is almost quantitative, without formation of a mixture in equilibrium.
Thus, by applying the process according to the invention, it is possible to carry out syntheses of vitamin A by passing through stages in which dehydration of hydroxyl compounds takes place during which the isomerization of the unsaturated bonds takes place. normally produced, provided that the terminal group is an aldehyde group or is readily convertible to an aldehyde group, which allows easy rearrangement of the compounds to result in the desired structure.
The invention applies in particular to the preparation of ss -ionylidene-acetaldehyde and it is particularly useful for the preparation of vitamin A aldehyde which can easily be reduced to vitamin A alcohol.
The 2-cyclohexene-1-ylidene compounds treated in accordance with the invention, of the aforementioned formula VIII, contain from five to ten carbon atoms in the aliphatic hydrocarbon radical R. The aliphatic chain contains only one -CH2- group and this group is in the even position from the ring. In the case of a radical with ten carbon atoms, the radical contains a substituted methyl group on the carbon atoms at the 3 and 7 position from the ring. In the other shorter chain compounds, a substituted methyl group is attached to the third carbon atom from the ring.
Preferably, for carrying out the process according to the invention, the 2-cyclohexene-1-ylidene aldehyde is dissolved in an organic solvent, such as benzene, toluene, petroleum ether, ethyl ether, etc. The conversion to the desired 1-cyclohexene-1-yl aldehyde is advantageously promoted by basic catalysis. Any of the known products of a basic character can be used, whether organic or
<Desc / Clms Page number 5>
inorganic. Among the suitable products, there may be mentioned inorganic hydroxides, salts of strong bases and weak acids, organic bases such as amines, etc. The amount of basic product is not critical, traces being sufficient to catalyze the transposition according to the invention.
Among the typical basic products which are suitable as catalysts, there may be mentioned sodium hydroxide, potassium hydroxide, potassium acetate, sodium acetate, pyridine, lutidine, picolines, lutidine aniline, morpholine, double sodium aluminum silicate, sodium ethoxide, aluminum alkoxides, ammonium hydroxide, piperidine, alkaline soaps, etc ...
According to the invention, the 2-cyclohexene-1-yli- denic aldehydes which are, to a large extent, devoid of vitamin A activity are transposed, by means of a basic catalysis, into the aldehyde of vitamin A which is easily reduced to vitamin A alcohol by conventional methods of reducing aldehydes to alcohols.
The invention is illustrated by the following examples of preferred embodiments of the invention.
EXAMPLE 1.-
EMI5.1
0.58 g of 9- (2,6,--trimethyl-2lyclohexpne-1-ylidin) 3,7-dimethyl-2,1,6-nonatrïene-1-al, absorption EIcm (328 m, .tV) = 900, in 100 cm3 of petroleum ether and the solution is passed through a colone of double silicate of sodium and synthetic aluminum. After washing the column with new quantities of petroleum ether, 0.50 g of vitamin A aldehyde with absorption E1% (377 m #) = 1115 is collected; the yield of the transposition by passage through the alkaline adsorbent is 67%.
EXAMPLE 2. -
EMI5.2
1.0 g of 9- (2,6,6-trimethyl? 2-cyolohexene-l-ylidene) - 3,7-dimethyl (2,4,6-nonatriene-1-al, absorption E1%) is dissolved (328 m #) = 794, in 5 cm3 of benzene. To an aliquot of 1 cm3, two drops of pyridine are added and the mixture is left to stand overnight at room temperature. The pyridine catalyzes the conversion into aldehyde of vitamin A of max. = 370 m # An analogous sample treated with pyridine hydrochloride, a non-basic compound, remains unchanged with a / \ max. = 328 m # A sample treated with an iodine solution, an iso- catalyst usual merization, also remains unchanged.
EXAMPLE 3.-
Another aliquot, as in Example 2, is treated with a pinch of double sodium synthetic aluminum silicate and left to stand overnight at room temperature. It is found that the aldehyde of max. = 328 m # is converted to vitamin A aldehyde of}. max. = 370 m #.
EXAMPLE 4.-
A sample of 0.8 g of 2-cyclohexene-1-ylidene aldehyde, absorption E1% (330 m #) = 705, is dissolved in 6 cm3 of ethanol. Nine drops of 0.5N potassium hydroxide were added to the solution and the mixture was allowed to stand at room temperature for three hours. The product is washed with water and dried over anhydrous sodium sulfate.
This gives the aldehyde of vitamin A, absorption E1% (370 m #) = 527. 1cm
<Desc / Clms Page number 6>
EXAMPLE 5. -
A sample of 0.9 g of 2-cyclohexene-1-ylidene aldehyde, absorption E1% (328 m #) = 630 ,, is dissolved in 10 cm3 of ether, - and it is treated with a mixture of acetic acid and potassium acetate, basic character system. After standing overnight at room temperature, the product is vitamin A aldehyde, absorption E1% (370 m #) = 567.
The transposition of other 2-cyclohexene-1-ylidene aldehydes is likewise catalyzed using other customary products of a basic character.
The invention thus achieves a very efficient process for overcoming the troublesome isomerization of vitamin A series compounds during dehydration following a Grignard or Reformatsky reaction. 2-Cyclohexene-1-ylidene aldehydes, unlike other 2-cyclohexene-1-ylidene compounds, such as esters, etc., are easily transposed, with good yield, to 1-cyclohexene aldehydes Fully conjugated, alpha-beta double bonded -1-yls are desired, when treated with a basic product according to the invention.
The 2-cyclohexene-1-ylidene aldehydes which are processed according to the invention can be prepared in any suitable manner.
For example, the 2-cyclohexene-1-ylidene aldehyde 9- (2,6,6-trimethyl-2-cyclohexene-1-ylidene) -3,7-dimethyl-3,5 can be prepared. , 7, -nonatriene-1-al by condensing ss -ionone and a propynyl halide, to form a propynyl-carbinol, by dehydrating the carbinol to the corresponding 2-cyclohexene-1-ylidene compound, by condensing this compound and a dialkylacetal of ss -ketobutyraldehyde to form a 3-hydroxy-2-cyclohexene-1-ylidene acetal, by hydrogenating the acetylene bond to an olefinic bond and subjecting the resulting compound to controlled dehydration followed by hydrolysis to give the compound. 2-cyclohexene-1-ylidene aldehyde of formula (IX)
EMI6.1
The aldehyde whose -CH2- group is in position 4 counted from the ring can be prepared by following practically the same process as for the aldehyde in which the -CH2- group is in position 8 from the ring, with this exception that the 7-hydroxy compound is dehydrated before partially hydrogenating the acetylenic bond.
The aldehyde in which the CH2- group is in the 6-position from the ring can be prepared first by condensation of the propargyl halide and an ss-ketobutyraldehyde dialkylacetal and dehydration of the resulting carbinol, condensing. sation of the alpha-beta unsaturated dehydration product and -ionone, hydrogenation of the acetylene bond to an olefin bond, dehydration of the resulting 7-hydroxy acetal to the corresponding enol ether, and hydrolysis of the enol ether to 2-cyclohexene-1-ylidene aldehyde. The aldehydes can be prepared by analogous methods
<Desc / Clms Page number 7>
Shorter chain 2-cyclohexene-1-ylidene.
The process for the transposition of 2-cyclohexene-1-yli- denic aldehydes is however particularly advantageous in its applications to the preparation of vitamin A from certain polyene ethers.
A subject of the invention is therefore also a process for the preparation of vitamin A, which is remarkable in particular in that a polyether which can be a monoether of formula (X) is hydrolyzed.
EMI7.1
or an acetal of formula (XI)
EMI7.2
formulas where R is a hydrocarbon radical and, preferably an alkyl radical, to form the corresponding aldehyde, said aldehyde is transposed into vitamin A aldehyde and the vitamin A aldehyde is reduced to vitamin A alcohol.
In the synthesis of vitamin A, prior to this invention, it was customary to submit the (9 -ionone or a ketone of formula (XII)
EMI7.3
Reformatsky reaction with an alkyl haloacetate, such as ethyl bromoacetate, to form a hydroxyl ester such as an) -ionolacetic acid ester or an [alpha] -hydro- acid ester -hydroxy-vitamin A. As already indicated, the dehydration of such hydroxy esters usually gives only a small fraction of the desired product, consisting of the fully conjugated ester with the alpha-beta double bond mixed with the isomer. double bond beta-gamma.
The Applicant has now discovered according to the invention that it is possible to hydrolyze the relatively inactive product obtained by dehydration of a hydroxylated ether of vitamin A, whether it is a monoether or an aoetal, to obtain the cyclohex-2 aldehyde. The corresponding relatively inactive -ene-1-ylidene, which can be easily transposed with an excellent yield of vitamin A aldehyde, according to the process of the invention described above. The vitamin A aldehyde can then be easily reduced to vitamin A alcohol with high biological activity. The alcohol function of vitamin A can be esterified to obtain acetate, pal- mitate etc., by known methods and vitamin A is normally supplied.
<Desc / Clms Page number 8>
commercially due in ester state.
A typical embodiment of this characteristic of the invention is illustrated graphically by the following equations in which the ether group of compound XIII can be the monoether group -CH = CH (OR) or the diether or acetal group -CH2- CH (OR) 2 'R being each time an alkyl radical such as methyl, ethyl, propyl, butyl or a similar alkyl group.
EMI8.1
Usually, by hydrolysis, compound XIV is formed with the -CH2- group in position 2 from the ring. However, it does not matter which of the even positions is occupied by this group, since this does not interfere with the subsequent transposition into vitamin A aldehyde.
Compound XIII is readily hydrolyzed to the corresponding aldehyde by means of an acid; it is advantageous to carry out the hydrolysis by means of a mineral acid, in an organic solvent. So we can
<Desc / Clms Page number 9>
use any of the known ionizable acids, for example hydrochloric, acetic, phosphoric, sulfuric, etc. acids. In order to minimize unwanted decomposition, it is advantageous to carry out the hydrolysis in solvents, ketones such as acetone, diethylketone, methyl ethyl ketone, etc. being particularly suitable, although other known and acid-proof solvents such as benzene, toluene, hexane, etc. can be used.
The compound XIV thus formed is easily transposed into vitamin A aldehyde, the transposition being advantageously catalyzed by a basic product according to the process of the invention described above.
The vitamin A aldehyde (compound XV) is then reduced to vitamin A alcohol. This reduction is easily accomplished by any of the known methods of reducing olefin aldehydes to alcohols.
Typical reduction methods suitable for the reduction of vitamin A aldehyde to vitamin A alcohol are treatment with an ether soluble metal hydride, such as lithium aluminum hydride, lithium borohydride, hydride. aluminum, sodium hydride, etc. or Meerwein-Ponndorff reduction using aluminum alkoxide, such as aluminum isopropoxide, etc. and the corresponding alcohol, or other known reduction methods. When a basic metal-containing reducing agent is used, the metal reducing agent converts cyclohex-2-en-1-ylidene aldehyde to vitamin A aldehyde and then reduces l vitamin A aldehyde to vitamin A alcohol.
Examples 6 to 9, which are not limiting, describe embodiments of the process according to the invention for the preparation of vitamin A.
EXAMPLE 6.-
0.60 g of 9- (2,6,6-trimethyl-cyclohex-2-en-1-yli-
EMI9.1
dene) -3, 7-dimethyl-1-methoxy-1,3, 5, 7-nonatetraènea (Compound XIII) and 5 em3 of acetone containing a drop of concentrated hydrochloric acid in a colored 50 cm3 Erlenmeyer flask equipped with a reflux condenser . It is boiled under reflux for fifteen minutes. The acetone is removed by evaporation, the residue is taken up in ether and washed with a saturated solution of sodium bicarbonate and water.
The ether phase is then dried over anhydrous sodium sulfate and the ether is removed by evaporation to give 0.58 g of 9- (2,6,6-trimethylcyclohex-2-en-1-ylidene) - 3 , 7-dimethyl-2,4,6-nonatrienal (Compound XIV) in the form of a red oil of absorption E1% (328 m #) = 900. Similarly, using other iomizable acids, Such as sulfuric acid, phosphoric acid, acetic acid, etc., the hydrolysis of monomethyl ether and analogous monoalkyl ethers is carried out, as are dialkyl ethers or acetals.
The compound XIV thus obtained is subjected to a retort transposition Indicated in Example 1 to give 0.50 g of vitamin A aldehyde (Compound XV). Similar results are obtained by dissolving compound XIV in petroleum ether and adding to the solution double sodium aluminum silicate in a catalytic amount. Other basic products, such as alkalis, alkaline soaps, etc. also catalyze the transposition of compound XIV into compound XV.
EXAMPLE 7.-
0.84 g of vitamin A aldehyde (compound XV) dissolved in 20 cm3 of absolute isopropyl alcohol and 1.85 g of aluminum isopropylate suspended in 10 cm3 of absolute ispropyl alcohol are charged in a 40 cm3 three-nozzle flask fitted with a stirrer and a descending cooler. The mixture is boiled under reflux on a diet
<Desc / Clms Page number 10>
sufficient to flow about ten drops of distillate per minute, and isopropyl alcohol is added periodically to maintain a constant volume. After boiling the mixture at reflux for thirty minutes, the distillate no longer gave a positive acetone test with 2,4-dinitrophenylhydrazine as a reagent.
The mixture is boiled under reflux for a further thirty minutes and most of the excess isopropyl alcohol is removed by evaporation under slightly reduced pressure. The residue is cooled, hydrolyzed with cold 5% hydrochloric acid, and extracted with ether four times. The ethereal extracts are mixed, stabilized with a few crystals of hydroquinone, washed twice with sodium bicarbonate solution and twice with water. The washed extract is then dried over anhydrous sodium sulfate and the solvent is removed by evaporation to obtain 0.85 g of crude vitamin A alcohol (Compound XVI) in the form of a viscous reddish oil. of absorption E1% 1cm (325 m #) = 1175 and blue coloring power of 2,120,000 units per gram.
EXAMPLE 8.-
The conversion of compound XITT to compound XV and the reduction of compound XV to compound XVI can be carried out in the same reaction mixture, using an alkaline reducing agent such as lithium aluminum double hydride. . In a typical example, 0.63 g of compound XIV dissolved in 6.3 cm3 of absolute ether is charged into a 40 cm3 three-necked flask equipped with a stirrer, a dropping funnel and a condenser. at reflux. A mixture of 3.8 cc of a 1M ethereal solution of lithium aluminum double hydride diluted with 3.8 cc of absolute ether is added to the solution of Compound XIV as "rapidly" as possible, within the thirty second period during which the initial reflux vigorous uri occurs.
The mixture is stirred for a further minute and the excess lithium aluminum hydride is decomposed by successively adding to the mixture wet ether, acetone and hydrochloric acid. 5%. The mixture is then extracted with ether and the ethereal extract is washed with a solution of sodium bicarbonate and with water. The extract is dried over anhydrous sodium sulfate and the solvent is removed by evaporation to obtain a dark brown concentrate of vitamin A alcohol (Compound XVI) of absorption E1% 1cm (328 m #) = 566.
EXAMPLE 9.-
The direct reduction of vitamin A aldehyde (compound XV) to vitamin A alcohol (compound XVI) by double lithium aluminum hydride is carried out in an analogous manner, adding 0.6 cm3 of l. hydride (1M) in 0.6 cc of absolute ether to a solution of 0.32 g of vitamin A aldehyde in 3.2 cc of absolute ether. The mixture is stirred for two minutes after the addition of reagent and the product is treated as described in Example 8. The vitamin A alcohol concentrate thus obtained weighs 0.35 g, its absorption E1% 1cm (326 m # ) is 1,100 and its blue coloring power is 2,010,000 units per gram with antimony trichloride.
The invention thus provides an efficient process for preparing vitamin alcohol from a cyclohex-2-en-1-ylidene ether by a simple and efficient combination of reaction steps.
Compound XIII can be prepared by condensing propargyl bromide with an ss -ketobutyraldehyde dialkylacetal to obtain a propynyl-hydroxyacetal, condensing this propynyl-hydroxyacetal with ionone, partially hydrogenating the reaction product to give the dihydroxyacetal and by dehydrating the latter to form compound XIII.
<Desc / Clms Page number 11>
Another method of preparing compound XIII comprises
EMI11.1
condensation of acetylene and a dialkyl acetal of fi -ketobutyraldehy- de9 and reacting the product with 2-m "th1-4- (2.-96,6-frimthyl-1-cyclohexene-1 -yl) -2-butenal, the hydrogenation of the acetylene bond of the product to form the corresponding hydroxyacetal, and the dehydration of said hydroxyacetal to form compound XIII.
According to an important characteristic of the invention, the de-
EMI11.2
However, manderesse has discovered that the compounds XIII in which the "ether" group represents -CH = CH (OR), that is to say the compounds of formula X, can be advantageously prepared as follows.
The 0 -ionone is reacted with a propynyl halide in the presence of a metal such as zinc or magnesium, thereby forming -carbinol, 4-methyl-4-hydroxy-6- (2,6,6-trimethylcyclohex -1-enyl) -hex-5-ene-1-yne, this carbinol and an -oetobutyraldehyde acetal are condensed to form an acetylenic 3,7-diol acetal, the acetylenic bond of this acetal is partially hydrogenated and dehydrated. the resulting olefinic acetal.
In this last aspect, the process according to the invention for the preparation of vitamin A therefore comprises the reaction of -ioncne with a propynyl halide to give a carbinol, the condensation of the carbinol with an acetal of an ss -cétobutyraldehyde, preferably 4,4-dialkoxy-2-butanone, to form an acetal of 3,7-diol acetylenic, hydrogenation of the acetal of the 3,7-diol acetylenic to the corresponding olefinic 3,7-diol acetal and the conversion of the acetal of the 3,7-olefinic diol into vitamin A alcohol by dehydration and hydrolysis resulting in a cyclohex-2-en-1-ylidene aldehyde,
the transposition of cyclohex-2-en-1-ylidene aldehyde into vitamin A aldehyde and the reduction of vitamin A aldehyde into vitamin A alcohol. Dehydration, hydrolysis, transposition and reduction which ensure the Conversion of the 3,7-olefinic diol acetal to vitamin A alcohol can be carried out either in a succession of stages or by combinations of stages, as will be described in more detail below.
This mode of implementation is illustrated by the reactions and the equations which follow. These equations are set forth as separate steps for illustrative purposes, but it will be apparent that one or more individual reactions can be carried out in the same reaction mixture, as described below without having to isolate the intermediates. although it is possible to do so and conduct the various stages one after the other, if desired.
As an initial step, the) -ionone is reacted with a propynyl halide such as propargyl bromide, propargyl chloride or propargyl iodide to give the following carbinol:
EMI11.3
! -methyl 4-hydroxy-b- (2, b, b-trimethyl-cyclohex-1-enyl) hex-5 -ene-1-yne.
The reaction is carried out using zinc or magnesium, the use of magnesium being preferable especially when the magnesium is catalyzed by a product containing mercury, which results in the formation of a magnesium amalgam. Mercury can be introduced as an element, as an amalgam prepared beforehand with magnesium or as a mercury compound, such as mercuric chloride or a mercury salt of this guy. The reaction product is advantageously hydrolyzed to decompose the organometallic complex into carbinol.
The reaction is illustrated by Equation A where X is a halogen atom.
EMI11.4
<Desc / Clms Page number 12>
EMI12.1
The carbinol (compound XVIII) and an acetal of ss -cétobutyraldehyde, such as a dialkyl, cyclic aryl, aryl-alkyl or mixed acetal of 0-ketobutyraldehyde, are then condensed by a Grignard reaction leading to the acetal of a 3,7-acetylenic diol, in this case a l, l-dial-
EMI12.2
koxy 3,7-dimethyl 3,1-dihydroxy-9- (2,6,6-trimethyl-cyclohex-1-enyl) -nona-8-en-4-yne in a characteristic condensation using a dialkyl-acetal . The reaction is easily carried out using one of the Grignard reagents, including amides, alkyl or aryl derivatives of metals such as sodium, potassium, lithium, magnesium, cadmium, etc., in accordance with usual condensation practices.
Preferred are alkyl-magnesium halides such as ethyl magnesium bromide, but
EMI12.3
any of the other strongly basic Grigna reagents can be used. The nature of the acetal group in -ketobutyraldehydes acetal does not affect the course of the reaction. Among the acetals, we pre-
EMI12.4
dialkyl acetals and any 4,4-dia> oxy-2-butanone can be used, with lower alkoxy compounds such as dimethoxy, diethoxy, dipropoxy and dibutoxy being preferred for convenience. The reaction is illustrated by Equation B where R is an alkyl radical and X is a halogen atom.
EQUATION B.
EMI12.5
Compound XVIII + CH 3COCH 2-CH (OR) 2
EMI12.6
The acetal of the acetylenic 3,7-diol is then hydrogenated (compound
EMI12.7
se XIX) in the corresponding 3,7-olefinic diol acetal, 1,1-dialkoxy-3, 7-dimethyl 3,7-di-hydroxy-9- (2,, 6-trimethyl-cyclohex-1-enyl) - nona 1,., $ - diene, by partial hydrogenation of the acetylenic bond. This partial hydrogenation is easily accomplished by reacting approximately one molecular equivalent of hydrogen with compound XIX, in the presence of a hydrogenation catalyst such as palladium, Raney nickel or other conventional hydrogenation catalyst. in accordance with usual hydrogenation practices, the reaction is represented by Equation C.
EQUATION C.
EMI12.8
<Desc / Clms Page number 13>
The olefinic 3,7-diol acetal (Compound XX) is then converted to vitamin A alcohol by dehydration, hydrolysis, rearrangement and reduction. According to one embodiment of the invention, the compound XX is treated with a dehydrating agent which is a phosphorus halide or a phosphorus oxyhalide to dehydrate and convert the compound XX.
EMI13.1
enol ether, l-a1koxY-3,7-dimethyl-9 (2,6,6-trimethyl-cyclohex-2-èrie- - 1-ylidene) -nona-1,3,5,7-tetraene (compound X ).
The reaction is carried out by treating the compound XX in solution in a suitable solvent such as benzene, toluene, ether, etc., with a halogenated or oxyhalogenated dehydrating agent, and advantageously by presence of an amine, preferably a tertiary amine such as pyridine, lutidine, etc. Any of the conventional halogenated or oxyhalogenated dehydrating agents may be used, typical dehydrating agents which can be advantageously used including phosphorus oxychloride, benzene-phosphorus oxy-dichloride, boron trifluoride, aluminum chloride, pentachloride of phosphorus, stannic chloride, & c. Treatment with such dehydrating agents further converts the acetal group to the ether group.
Equation D illustrates the reaction.
EQUATION D.
Compound XX Dehydrating agent @
Tertiary amine
EMI13.2
The compound X is then subjected to the transposition and reduction hydrolysis operations under the conditions of the invention described above.
A small fraction of the hydroxyether of formula XX sometimes dehydrates to the ether of vitamin A, without changing the cycle, so that the product obtained by dehydrating a hydroxyether of vitamin A is a mixture of polyene ethers comprising the ether. dice vitamin A and a
EMI13.3
cyclohex-2-en-1-ylidene ether. This polyene product can then be hydrolyzed in accordance with the invention to obtain a mixed polyene aldehyde comprising a small proportion of vitamin A aldehyde and a large proportion of [alpha] -cyclohexenyl aldehyde (Compound XIV).
This mixed polyene aldehyde is then treated with a basic catalyst, which
EMI13.4
transposes the fraction formed from cyclohex-2-en-1-ylidene aldehyde to vitamin A aldehyde; all present amount of vitamin A aldehyde is reduced to vitamin A alcohol, either simultaneously when the basic catalyst is also a reducing agent, or subsequently by separate reduction.
According to a preferred embodiment, the conversion of the acetal of the 3,7-olefinic diol (compound XX) into vitamin alcohol A is advantageously carried out by dehydration, hydrolysis, transposition and reduction, by treating compound XX with a mixture of a mineral acid and an organic base such as pyridine, litidine, quinoline, morpholine, piperidine, etc., or by an adduct of an organic base and an acid mineral such as pyridine hydrochloride, etc. which determines the dehydration of compound XX, hydrolysis and conversion to vitamin A aldehyde in the same reaction mixture, the vitamin A aldehyde then being reduced in alcohol -Vitamin A, such as
<Desc / Clms Page number 14>
it is described above.
It should be noted that the compounds of formula XIX, XX and the compound XIV resulting from the hydrolysis of the compounds XX are new bodies. The invention therefore also targets these compounds as new industrial products.
The following examples of preferred embodiments illustrate this characteristic of the invention.
EXAMPLE 10.-
Carbinol (compound XVIII) is prepared as follows. A mixture of 37.4 g of iodine activated zinc and 0.1 g of ethyl copper acetyl acetate is introduced into a three-necked flask fitted with a stirrer. a reflux condenser and a bromine funnel. 40 cm3 of a solution of 64 g of ss -ionone, 37.4 g of propargyl bromide and 0.2 g of hydroquinone in 100 cm3 of absolute ether are added to this mixture and the mixture is heated to start the reaction. The remaining 60 cm3 of solution is diluted with 200 cm3 of absolute ether and 22 cm3 of absolute benzene, and the diluted solution is added to the reaction mixture over a period of thirty minutes, heating the mixture to reflux and stirring for 1 hour. 'addition.
When the addition is complete, the mixture is heated again at reflux for thirty minutes. Then added to the mixture 250 cm3 of 3N sulfuric acid to decompose the zinc complex, the mixture being cooled during the addition by an ice water bath. The reaction mixture is then filtered and the filtrate is extracted with ether. The aqueous phase is saturated with sodium chloride and extracted three times with ether. The ethereal extracts are combined, washed with sodium bicarbonate solution and with water, and then dried over anhydrous sodium sulfate. The solvent is removed and 77.7 g of crude compound XVIII are obtained, with absorption Elfm (232 m #) = 251 and Elfm (284 m #) = 198.
The product is purified by chromatography on double synthetic sodium aluminum silicate and 61.4 g of absorption compound XVIII are obtained.
EMI14.1
Eim (23 2 Ù '= 242.
EXAMPLE 11.-
The compound XVIII is prepared in the same way, replacing the zinc with magnesium according to the following process. A mixture of 1.2 g of magnesium foil, 10 cm3 of anhydrous ether and 75 mg of mercuric chloride is introduced into a 200 cm3 three-necked flask equipped with a stirrer, a reflux condenser and of a bromine bulb. A mixture of 9.1 g of -ionone and 5.9 g of propargyl bromide is dissolved in 35 cm 3 of anhydrous ether and the solution is poured into the flask. The mixture is then heated at gentle reflux for five to ten minutes to start the reaction.
Thereafter, the reaction is continued vigorously without heating and the spontaneous reflux continues for thirty minutes during which the reaction is controlled by cooling with an ice-water bath. After this spontaneous reflux, the mixture is heated at reflux for a further thirty minutes, stirring during this time. The product is in the form of a clear, light yellow solution. The magnesium complex is decomposed into compound XVIII by cautiously adding a 5% sulfuric acid solution, cooling the mixture with ice water. The ethereal phase is then separated from the aqueous phase and the aqueous phase is saturated with sodium chloride and extracted three times with ether.
The ethereal extracts are combined, washed twice with saturated sodium bicarbonate solution and the sodium bicarbonate solution extracted with ether. The ethereal extracts were combined, dried over anhydrous sodium sulfate and the ether removed to give 11.25 g of a slightly viscous yellow product, absorption E1% 1 cm (232 m # ) = 234. This crude product is chromatographed on activated alumina to obtain 10.57 g of compound XVIII, absorption
<Desc / Clms Page number 15>
E1% 1cm (232m #) = 240.
EXAMPLE 12.-
Likewise, compound XVIII is prepared from propegyl iodide. 0.6 g of magnesium turnip, 4.55 g of -ionone are mixed,
4.1 g of propargile iodide, 0.035 g of mercuric chloride and 25 cm3 of anhydrous ether. The mixture is heated to 60 ° C. until the reaction starts. The mixture is cooled in an ice-water bath and allowed to spontaneously reflux for thirty minutes, after which it is refluxed in an oil bath for a further forty-five minutes. The mixture is then cooled, poured onto crushed ice and diluted with
25 cm3 of cold 3N sulfuric acid.
The product is extracted with ether and the ethereal extract washed successively with water, saturated sodium bicarbonate and water. The ethereal extract was dried over sodium sulfate and the ether removed under nitrogen to give 5.18 g of compound XVIII as a clear yellow, low viscous liquid.
EXAMPLE 13.-
The carbinol (compound XVIII) and a 4,4-dialkoxy-
2-Butanone, as follows to prepare acetylenic 3,7-diol acetal (Compound XIX). 50 cm3 of absolute ether containing 25.42 g of compound XVIII are slowly added over a period of 30 minutes to
92.7 cm3 of an ethereal solution containing 0.2306 gram-molecules of ethylmagnesium bromine. The solution is heated to reflux and stirred for five hours. The solution is then cooled to 0 C and 18.2 g of 4,4-dimethoxy-2-butanone (boiling point 49 -50 C, under a pressure of 6 mm) dissolved in 50 cm3 of absolute ether are added thereto. , this addition taking one hour and leading to the formation of a white gummy product.
The mixture is left to stand overnight at 4 ° C. and the mixture is diluted with 150 cm3 of a saturated solution of ammonium chloride to decompose the magnesian complex into acetal of the acetylenic 3,7-diol. The ethereal and aqueous phases are separated and the latter is extracted three times with ether. The ethereal phases are combined and dried over anhydrous sodium sulfate and the solvent is removed by evaporation. The excess 4,4-dimethoxy-2-butanone is removed from the residue at 60 ° C. under vacuum, and 40.1 g of crude compound XIX is obtained which is purified by chromatography, which yields 36.3 g. of yellow and viscous compound XIX, absorption E1% 1cm (232 m #) = 146 and index n25 = 1.4995.
EXAMPLE 14.-
The acetylenic 3,7-diol acetal (compound XIX) is hydrogenated to the olefinic 3,7-diol acetal (compound XX) by dissolving 3.5 g of compound XIX in 35 cm3 of methanol containing three drops of quinoline and 0.2 g of 5% palladium carbon and passing hydrogen through the solution. The absorption of hydrogen essentially ceases after six minutes when 1.0 molecular equivalent has been absorbed, and the addition of hydrogen is discontinued after eighteen minutes, during which time the absorption has been carried out. 1.05 molecular equivalent (244 cm3) of hydrogen. The mixture is then diluted with 100 cm3 of petroleum ether and filtered to remove the catalyst. The ethereal phases are washed with 5% sulfuric acid, with dilute sodium bicarbonate solution and with water.
After drying over anhydrous sodium sulfate, the solvent is evaporated which leaves 3.41 g of compound XX in the form of a viscous yellow oil, absorption E1% 1 cm (232 m #) 157.
EXAMPLE 15.-
6.6 g of anhydrous pyridine are introduced into a 40 cm3 flask equipped with a reflux condenser, a bromine funnel and a
<Desc / Clms Page number 16>
stirrer. 1.19 cc of phosphorus oxychloride in 10 cc of toluene are added, the mixture being cooled during this addition. A solution of 1.83 g of compound XX in 5.0 cm 3 of toluene is then added and the resulting mixture is heated at 90-95 ° C. for 75 minutes with rapid stirring.
The red product is cooled and stirred in crushed ice and ether. The aqueous phase is separated from the ethereal phase and the aqueous phase is extracted six times with ether. The ethereal phases are combined, which are washed successively with saturated potassium carbonate solution, 5% sulfuric acid and saturated sodium bicarbonate, and dried over anhydrous sodium sulfate. After evaporation of the solvent under vacuum, 1.5 g of enolic ether (compound X) are obtained in the form of a viscous red residue, absorption E1% 1 cm (372 m #) = 1080. The mixture is purified. fie the product by chromatography on double silicate of sodium and synthetic aluminum and one obtains 0.78 g of viscous yellow product, absorption E1% 1cm (372 m #) = 1800.
EXAMPLE 16.-
A mixture of 7 cm3 of pyridine and 10 cm3 of anhydrous toluene containing 2.7 g of benzene-phosphorus oxidichluride is introduced into a 50 cm3 flask equipped with a stirrer and a condenser. To this mixture is added 5 cm 3 of toluene containing 1.83 g of the acetal of the olefinic 3,7-diol (compound XX). The mixture was heated at 90 -95 ° C. for 75 minutes and poured onto 20 g of crushed ice. The aqueous phase is made basic with potassium carbonate and then extracted three times with ether. The ethereal extracts are combined and washed successively with a solution of potassium carbonate, with 10% sulfuric acid, with a saturated solution of sodium bicarbonate and finally with water.
The extract is dried, the solvent is removed by evaporation and 1.27 g of enol ether (compound X) with absorption E1% 1 cm (372 m #) = 790 are obtained.
Compound X is hydrolyzed as indicated in Example 6 to obtain 9- (2,6,6-trimethyl-cyclohex-2-en-1-ylidene) -3,7-dimethyl-2,4,6-nonatrienal (compound XIV) which is then transposed as indicated in Example 1, in Example 2 or in Example 4. The aldehyde is then reduced to vitamin alcohol A as described in Example 7.
It is also possible to carry out the rearrangement and the reduction in the same reaction mixture as indicated in Example 8 or in Example 17.
EXAMPLE 17.-
The transposition and reduction of compound XIV is also carried out in a single operation using an aluminum alkoxide. 0.61 g of compound XIV dissolved in 25 cm3 of isopropyl alcohol is added to a suspension of 1.35 g of aluminum isopropylate in 10 cm3 of isopropyl alcohol. The mixture was boiled at reflux until the distillate gave an acetone test negative for 2,4-dinitrophenylhydrazine. The excess alcohol is removed by vacuum distillation, the residue is cooled and the excess aluminum isopropoxide is decomposed by the addition of 20 cm 3 of 10% sulfuric acid. The mixture is extracted with ether and the ethereal extract is washed with water until neutral. The ether is removed by evaporation and a concentrate of vitamin A alcohol is collected, absorption E1% 1 cm (328 m #) = 690.
EXAMPLE 18.-
According to a preferred embodiment of the invention, the conversion of the acetal of the 3,7 olefinic diol (compound XX) into vitamin alcohol A is advantageously carried out by treating the compound XX with a mixture of a mineral acid. and an organic base, which leads to effect
<Desc / Clms Page number 17>
killing the dehydration, hydrolysis and transposition in a single reaction mixture, resulting in the aldehyde of vitamin A which can then be reduced as described above. Thus in a typical example, 40 cm3 of methyl ethyl ketone containing 1.45 g of quinoline and 20 cm3 of methyl ethyl ketone containing 1.17 g of concentrated hydrochloric acid are added to a solution of 11.0 g of compound XX in 80 cm3 of methyl ethyl ketone .
The mixture is boiled under reflux for an hour and a half, cooled, poured into 500 cm3 of water and extracted with ether. The ethereal extract is washed successively with 5% hydrochloric acid, 0.5N potassium hydroxide and water. The washed extract is dried and evaporated to obtain 8.7 g of vitamin A aldehyde in the form of a reddish oil, absorption E1% 1 cm cm (372 m #) = 870.
EXAMPLE 19. - Analogously, the compound XX is converted into vitamin A aldehyde, by refluxing for two hours a mixture of 1.0 g of compound XX, 0.092 g of pyridine and 0.117 g of concentrated hydrochloric acid in 12 cm3 of methyl ethyl ketone . The treatment of the product is completed as in the previous example and an aldehyde concentrate of vitamin A is thus obtained, absorption E1% 1 cm (369 m #) = 716.
EXAMPLE 20 1.0 g of compound XX is boiled under reflux in 12 cm3 of methyl ethyl ketone containing 0.1 g of piperidine and 0.117 g of concentrated hydrochloric acid. After two hours of reflux, the crude vitamin A aldehyde is obtained, absorption E1% 1cm (368 m #) = 610.
Vitamin A aldehyde can also be easily reduced to vitamin A alcohol, as shown in Example 9.
The invention thus provides a new and improved synthesis of a product active in vitamin A, without the undesirable yield losses due to isomerization during dehydration.
Of course, the invention is not limited to the embodiments described which have been chosen only by way of example.