Verfahren zur Darstellung eines Aldehyds aus @-Jonon. Dic Darstellung des Aldehyds: C"H.,0. 4- [2', 6', 6'-Trimethyl-cyclohexen-(1')-yll -2 methyl-buten-(2)-al-(1) (IV), aus ss-Jonon (I) und einem Halogenessigester wurde zuerst von Ishikawa und Matsuura (Chem. Zentral blatt<B>1937,</B> 1I, 3452) beschrieben. Später wurde die Synthese dieses Aldehyds von N. bElt,
s (Amerik. Patentschriften Nr. 2369156 und 2369160-167) ausgeführt. Heilbron und Mitarbeiter (J. Chem. soc. 1942, 727; 1946, 502) bewiesen, dass dem Aldehyd im Gegen satz zu den ursprünglichen Angaben die Strukturformel IV zukommt, d. h. dass er eine Doppelbindung in a,ss-Stellung zur Car- bonylgruppe enthält.
Der Reaktionsverlauf wird durch Heilbron wie folgt formuliert:
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Diese Forscher haben die Synthese in drei getrennten Stufen durchgeführt. Dabei wurde die Umsetzung von ss-Jonon und Halogen- essigester durch mehrstündiges Erhitzen zu Ende geführt. Das Kondensationsprodukt wurde immer isoliert und zur Reinigung im Hochvakuum bei Temperaturen, die 160 C erreichten, destilliert. Zur Verseifung diente alkoholisches Alkali.
In @vässerigem Alkali unlösliche Produkte wurden verworfen. Die in wässerigem Alkali löslichen Anteile wur den entweder durch Behandeln mit Mineral- säure decarboxyliert (Chem. Zentralblatt 1937, <B>11,</B> 3452), oder es wurde daraus eine Verbin dung isoliert, welche als Glycidsäure III be trachtet wurde, und nachfolgend versucht, durch Erhitzen in Gegenwart von Kupfer pulver (J. Chem..Soc. 1942, 727;
1946, 502) oder durch Kochen mit organischen Basen (Amerik. Patentschrift Nr. 2369160) Kohlen dioxyd abzuspalten. Alle diese Verfahren liefern bei unbefriedigender Ausbeute einen Aldehyd Q41220 von geringer Reinheit; es scheint fraglich zu sein, ob die isolierten Zwischenprodukte, die im Ultraviolettabsorp- tionsspektrum bei 286 mcc Absorptions maxima zeigen, den Formeln II und III nicht entsprechen.
Es wurde nun gefunden, dass man den Aldehyd C"1"0 in hoher Ausbeute und in besonders reinem Zustande dadurch gewinnen kann, dass man unter Vermeidung höherer Temperaturen als 50 C ss-Jonon mit Mono halogenessigester kondensiert, das Reaktions produkt zwecks Verseifung und Decarboxy- lierung, ebenfalls, wieder unter Vermeidung höherer Temperaturen als 50 C, mit einem alkalischen Mittel behandelt und das so ge bildete 4-[2',6',6'-Trimethyl-cyclohexen-(1')- yl]-2-methyl-buten (2)-a.1-(1)
aus dem Reak- tionsgemisch isoliert. Es ist zweckmässig, bei der Kondensation ein Alkalialkoholat oder Magnesiumamalgam als Kondensationsmittel zu verwenden. Ferner ist es vorteilhaft, das Kondensationsprodukt ohne Isolierung und Reinigung der Behandlung mit alkoholischem Alkali zu unterwerfen und den gebildeten Aldehyd durch Abtrennen des in wässerigem Alkali unlöslichen Anteils des Reaktions- gemisches zu isolieren.
Der Verlauf des vorliegenden Verfahrens dürfte dem oben wiedergegebenen Reaktions schema entsprechen. Die erste ,Stufe, die Kon densation von fl-Jonon mit Monohalogenessig- ester, kann mit Vorteil mit den Chlorverbin dungen durchgeführt werden;
als Kodensa- tionsmittel eignen sich beispielsweise Na triumalkoholate, insbesondere Natriummethy- lat. Zweckmässigerweise wird die Unisetzung ohne Anwesenheit eines Lösungsmittels und unter Anwendung eines Überschusses von Kondensationsmittel und Halogenessigester durchgeführt.
Die dabei erhaltene Verbin dung dürfte der Formel II entsprechen; bei R = C=H, (Äthylglycidester) stellt die Ver bindung ein gelbes 01 von n " = zirka 1. 500 dar, welches keine Maximalabsorption über 230 m,u besitzt.
Die Glycidester der Formel II sind hitzeempfindlich; aus diesem Grunde ist es gemäss der Erfindung erforderlich, während der Kondensation und der allfälli gen Reinigung des Kondensationsproduktes sowie bei der Einleitung der nachfolgenden Alkalibehandlung dafür zu sorgen, nötigen falls durch Kühlung, dass die Temperatur während dieser Phasen des Verfahrens nicht über 50 C steigt.
Zur Weiterverarbeitung des Kondensa tionsproduktes ist eine Reinigung oder Iso lierung desselben nicht erforderlich; wird sie dennoch vorgenommen, so ist es vorteilhaft, dabei eine Destillation zu vermeiden. Durch die Einwirkung von Alkali auf das Konden- sationsprodukt, wodurch offenbar eine Ver- seifung und Decarboxylierung des Gly cid- esters bewirkt wird, entsteht der Aldehyd C141,;
.0. Derselbe kann fast quantitativ aus der alkalischen Reaktionslösung isoliert wer den, und zwar zweckmässigerweise durch Ab trennen des in wässerigem Alkali unlöslichen Anteils. Zur Reinigung des Aldehyds eignet sich die Destillation.
Der so gewonnene Aldehyd ist ein gelbes 01, das bei tiefen Temperaturen erstarrt und in seinen Eigenschaften mit dem Aldehyd von Heilbron et a1. (J. Chem. Soc. 1946, 502) übereinstimmt, der aus der isolierten soge-, nannten Glycidsäure gewonnen und über das kristallisierte Phenylsemicarbazon gereinigt wurde.
Der Aldehyd ist vor allem charakte risiert durch sein Ultraviolettspektrum mit einem Absorptionsmaximum bei 230 mu. Das , Phenylsemicarbazon schmilzt bei 181-182 C und das Thiosemicarbazon bei 1940 C (unkorr.).
Nach dem neuen Verfahren kann man ein Produkt von sehr grosser Reinheit erzie len. Die Ausbeute konnte gegenüber dem zuletzt beschriebenen Verfahren (J. Chem. Soc. 1946, 502) vervierfacht werden. Das Ver fahren kann in einer einzigen Apparatur im Verlaufe eine, Tages durchgeführt werden.
Der Endstoff bildet ein Zwischenprodukt für die Synthese von Vitamin A.
Beispiel <I>1:</I> 20 Gejvichtsteile ss-Jonon und 16 Ge wichtsteile Chloressigsäureäthylester werden zusammen bei -10 Innentemperatur inten- 4v gerührt. Unter Luft- und Feuchtigkeits- anssehluss werden allmählich 8 Gewichtsteile pulverisiertes, trockenes Natriummethylat zu(resetzt, wobei die Temperatur des Reak tion sgenliselies möglichst tief gehalten wird.
Nach beendetem Eintragen rührt man noch 4 Stunden unter Kühlung. Darauf fügt man unter Kühlung 60 Volumteile einer 15 % i0,011 Lösung von Na.triumhydroxyd in llletlianol z11 und rührt die Lösung weitere 2 Stunden hei zirka -f-5 . Zur Isolierung des gebildeten Aldehyds verdünnt man mit 90 Volumteilen Wasser und extraliiert einmal mit 40 Volum- teilen und zweimal mit je 20
Volumteilen Äther. Die vereinigten Ätherauszüge rührt inan zweimal mit 40 Volumteilen Wasser aus. Darauf wird der Äther abdestilliert und der Rückstand im Hochvakuum fraktioniert. Die Fraktion, welche zwischen 100 und 120 C hei 0,2 min siedet, wird redestilliert und sie let. dann bei 100-102 C 0,5 mm. plan erhält 18-19 Gewichtsteile Aldehyd. Ausbeute, hezogen, auf fl-Jonon, <B>85-90%.</B>
<I>Beispiel 2:</I> 21 i CTewiclltsteile f)-Jonon, 16 Ge wichts- teile Clilorcssigsäureäthylester und 20 Vo- lunlieile Petroläther, Siedepunkt 30-70 , werden, -wie im Beispiel 1, mittels 8 Ge- ivichtstcilen pulverisiertem Na.triummethylat i;onden@iert:
und hierauf in gleicher Weise auf-earbeitet. Man erhält 16,5-17,5 Ge- @cielitsteile Aldehyd. Ausbeute, bezogen auf il-Jonon, 75-80 %.
<I>Beispiel 3:</I> ?0 Gcwielitsteile ss-Jonon und 16 Ge- @vichtsteile Chloressigsäureäthylester werden finit 8 Gewichtsteilen N atriummethylat, wie in Beispiel 1, kondensiert. Die Reaktions masse wird mit der vierfachen Menge Was ser versetzt und mit Äther extrahiert.
Der Äther wird bei maximal '-, 20 im Vakuum abdestilliert. Es resultieren 30-40 Gewichts teile roher ätherhaltiger Glycidester. Dieser wird, wie im Beispiel 1, mit alkoholischem Alkali behandelt. Der gebildete Aldehyd wird in gleicher Weise aus der alkalischen Reaktionslösung isoliert.
Beispiel .4: 7 Gewichtsteile Magnesium werden im Stickstoffstrom mit 495 Gewichtsteilen Quecksilber unter Erwärmen gelöst. Zum er kalteten Amalgam fügt man 300 Volumteile absoluten Äther, 55 Gewichtsteile ss-Jonoil und 35 Gewichtsteile Monochloressigsäure- äthy lester. Die Reaktion wird durch Erwär men auf zirka 35 in Gang gebracht und unter Rühren zu Ende geführt.
Dann zer setzt man die gebildete #,lagnesiumverbin- dung mit Wasser und verdünnter Essigsäure, trennt vom Quecksilber ab und nimmt in Äther auf. Die Atlierlösulig wird getrocknet und eingedampft, wobei die Temperatur nicht. über 40 steigen soll.
Der Rückstand wird unter Kühlen langsam mit 200 Voluni- teilen einer 15 ö\igen metha.nolischen Na- riumhy drox5#dlösung versetzt und 2 Stunden stehengelassen. Nun wird mit dem vierfachen Volumen Wasser versetzt und ausgeäthert. Die Ätherlösung wird mit Wasser ausge waschen, der Äther abdestilliert und der Rückstand fraktioniert. Ein kleiner Vorlauf wird verworfen.
Die Hauptmenge destilliert bei 100-120 C.
Process for the preparation of an aldehyde from @ -ionon. The representation of the aldehyde: C "H., 0. 4- [2 ', 6', 6'-trimethyl-cyclohexen- (1 ') - yll -2 methyl-buten- (2) -al- (1) ( IV), from ss-ionone (I) and a haloacetic ester was first described by Ishikawa and Matsuura (Chem. Zentralblatt <B> 1937, </B> 1I, 3452). The synthesis of this aldehyde was later by N. bElt,
s (American Patent Nos. 2369156 and 2369160-167). Heilbron and coworkers (J. Chem. Soc. 1942, 727; 1946, 502) proved that the aldehyde, in contrast to the original information, has structural formula IV, i.e. H. that it contains a double bond in a, ss-position to the carbonyl group.
The course of the reaction is formulated by Heilbron as follows:
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These researchers performed the synthesis in three separate steps. The conversion of ss-ionone and haloacetic ester was completed by heating for several hours. The condensation product was always isolated and, for purification, distilled in a high vacuum at temperatures which reached 160.degree. Alcoholic alkali was used for saponification.
Products insoluble in aqueous alkali were discarded. The fractions soluble in aqueous alkali were either decarboxylated by treatment with mineral acid (Chem. Zentralblatt 1937, 11, 3452), or a compound was isolated therefrom which was considered to be glycidic acid III , and subsequently tried to powder by heating in the presence of copper (J. Chem. Soc. 1942, 727;
1946, 502) or by boiling with organic bases (American Patent No. 2369160) to split off carbon dioxide. All these processes give an aldehyde Q41220 of low purity with an unsatisfactory yield; it seems to be questionable whether the isolated intermediate products, which show absorption maxima at 286 mcc in the ultraviolet absorption spectrum, do not correspond to the formulas II and III.
It has now been found that the aldehyde C "1" 0 can be obtained in high yield and in a particularly pure state by condensing the reaction product for saponification and decarboxy while avoiding temperatures higher than 50 C s-ionone with monohaloacetic ester - lation, also, again while avoiding temperatures higher than 50 C, treated with an alkaline agent and the so-formed 4- [2 ', 6', 6'-trimethyl-cyclohexen- (1 ') - yl] -2- methyl-butene (2) -a.1- (1)
isolated from the reaction mixture. It is advisable to use an alkali alcoholate or magnesium amalgam as a condensation agent during the condensation. It is also advantageous to subject the condensation product to treatment with alcoholic alkali without isolation and purification and to isolate the aldehyde formed by separating off the portion of the reaction mixture which is insoluble in aqueous alkali.
The course of the present process should correspond to the reaction scheme given above. The first stage, the condensation of fl-ionone with monohaloacetic ester, can be carried out with advantage with the chlorine compounds;
sodium alcoholates, in particular sodium methylate, are suitable as encoding agents. The decomposition is expediently carried out without the presence of a solvent and using an excess of condensing agent and haloacetic ester.
The connection obtained should correspond to Formula II; at R = C = H, (ethyl glycidate) the connection represents a yellow 01 of n "= about 1,500, which has no maximum absorption over 230 m, u.
The glycidic esters of the formula II are sensitive to heat; For this reason it is necessary according to the invention to ensure during the condensation and the purification of the condensation product, if necessary, during the initiation of the subsequent alkali treatment, if necessary by cooling, that the temperature does not rise above 50 ° C.
For further processing of the condensation product, cleaning or isolation of the same is not necessary; if it is nevertheless carried out, it is advantageous to avoid distillation. The action of alkali on the condensation product, which evidently causes saponification and decarboxylation of the glycidic ester, results in the aldehyde C141;
.0. The same can be isolated almost quantitatively from the alkaline reaction solution to who, expediently, by separating off the portion which is insoluble in aqueous alkali. Distillation is suitable for purifying the aldehyde.
The aldehyde obtained in this way is a yellow 01 that solidifies at low temperatures and its properties are similar to the aldehyde from Heilbron et al. (J. Chem. Soc. 1946, 502), which was obtained from the isolated so-called glycidic acid and purified via the crystallized phenyl semicarbazone.
The aldehyde is mainly characterized by its ultraviolet spectrum with an absorption maximum at 230 mu. The phenyl semicarbazone melts at 181-182 C and the thiosemicarbazone at 1940 C (uncorrupted).
A product of very high purity can be obtained using the new process. The yield could be quadrupled compared to the process described last (J. Chem. Soc. 1946, 502). The process can be carried out in a single apparatus over the course of a day.
The end product forms an intermediate product for the synthesis of vitamin A.
Example <I> 1: </I> 20 parts by weight of β-ionone and 16 parts by weight of ethyl chloroacetate are stirred together intensively at an internal temperature of -10. 8 parts by weight of powdered, dry sodium methylate are gradually added, with the addition of air and moisture, keeping the temperature of the reaction mixture as low as possible.
After the end of the introduction, the mixture is stirred for a further 4 hours while cooling. 60 parts by volume of a 15% i0.011 solution of sodium hydroxide in ethyl alcohol are then added with cooling and the solution is stirred for a further 2 hours at about -f-5. To isolate the aldehyde formed, it is diluted with 90 parts by volume of water and extracted once with 40 parts by volume and twice with 20 each
Volume parts of ether. The combined ether extracts are then stirred twice with 40 parts by volume of water. The ether is then distilled off and the residue is fractionated in a high vacuum. The fraction, which boils between 100 and 120 C for 0.2 min, is redistilled and let. then at 100-102 C 0.5 mm. plan receives 18-19 parts by weight of aldehyde. Yield, raised, on fl-ionone, <B> 85-90%. </B>
<I> Example 2: </I> 21 parts by weight of ionon, 16 parts by weight of ethyl acetate and 20 parts by weight of petroleum ether, boiling point 30-70, are pulverized using 8 parts by weight, as in Example 1 Sodium trium methylate i; onden @ ated:
and then worked on in the same way. 16.5-17.5 parts by weight of aldehyde are obtained. Yield based on il-ionone, 75-80%.
Example 3: 0 parts by weight of ss-ionone and 16 parts by weight of ethyl chloroacetate are finitely 8 parts by weight of sodium methylate, as in Example 1, condensed. The reaction mass is mixed with four times the amount of water and extracted with ether.
The ether is distilled off at a maximum of '- .20 in vacuo. This results in 30-40 parts by weight of raw ether-containing glycidate ester. As in Example 1, this is treated with alcoholic alkali. The aldehyde formed is isolated from the alkaline reaction solution in the same way.
Example .4: 7 parts by weight of magnesium are dissolved in a stream of nitrogen with 495 parts by weight of mercury with heating. 300 parts by volume of absolute ether, 55 parts by weight of s-ionoil and 35 parts by weight of monochloroacetic acid ethyl ester are added to the cold amalgam. The reaction is started by heating to about 35 and brought to an end with stirring.
The magnesium compound formed is then decomposed with water and dilute acetic acid, separated from the mercury and taken up in ether. The Atlierlösulig is dried and evaporated, the temperature not. should rise above 40.
The residue is slowly admixed with 200 parts by volume of a 15 oil methanolic sodium hydroxide solution while cooling, and the mixture is left to stand for 2 hours. Now four times the volume of water is added and etherified. The ether solution is washed out with water, the ether is distilled off and the residue is fractionated. A small forerun is discarded.
The main part distills at 100-120 C.