Verfahren zur Herstellung von Polyenaldehyden
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfah- ren zur Herstellung von 6-[2',6',6'-Trimethyl eyelohex, yliden]-4-methyl-hexadien-(2, 4)-al-(l), von 6- [2', 6', 6' - Trimethyl-cyclohexen - (2')yliden]-4-methyl-hexadien-(2,4)-al-(1) oder von 6- [2', 6', 6'-Trimethyl-eyelohexadien- (1', 3') yl]-4-methyl-lexadien-2, 4)-al- (1), die im folgenden Iso-Cl6-aldehyd, Retrodehydro-Cl6- aldehyd und/ ?-Dehydro-Ci6-aldehyd genannt werden.
Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dal3 man 4- [2', 6', 6'-Trimethyl-eyelo- hexyliden] - bzw. 4- [2', 6', 6'-Trimethyl-cyclo hexen- (2')-yliden]- bzw. 4- [2', 6', 6'-Trimethylcyclohexadien- (1', 3')-yl]-2-methyl-buten- (2) al- (l) aeetalisiert, an das erhaltene Acetal in Gegenwart eines sauren Mittels einen Vinyl äther anlagert und das erhaltene Anlagerungs- produkt durch Behandlung mit sauer reagie renden Stoffen in den Cl-Aldehyd ber führt.
Die Ausgangsmaterialien des Verfahrens können wie folgt gewonnen werden :
4-[2',6',6'-Trimethyl-cyclohexyliden]-2 methyl-buten-(2)-al-(1) (Iso-C14-aldehyd):
Das durch Kondensation von ¯thoxyacetylen mit 2, 6, 6-Trimethyl-cyclohexanon- (1) er haltene Athoxyacetylenearbinol wird in an sich bekannter Weise an der Dreifachbindung partiell hydriert und mit Säure behandelt, der gebildete 2, 6, 6-Trimethyl-eyelohexyliden-aeet- aldehyd aeetalisiert, an das erhaltene Aeetal in Cegenwart eines sauren Mittels einen Propenyläther angelagert und das erhaltene An lagerungsprodukt mit Säure behandelt.
Man kann den Iso-Cl4-aldehyd auch dadurch gewinnen, dass man 2, 6, 6-Trimethyl cyclohexanon- (l) mit 2-Methyl-l-methoxy-2oxy-butin- (3) kondensiert, das erhaltene Ace tylenglykol an der Dreifachbindung partiell hydriert und das gebildete Äthylenglykol de hvdratisiert und mit SÏure behandelt.
4- [2', 6', 6'-Trimethyl-cyclohexen-(2')-yliden]
2-methyl-buten- (2)-al-(1) (Retrodehydro Cl4-ldeSyd) :
Das durch Kondensation vonÄthoxyace- tylen mit 2, 6, 6-Trimethyl-cyclohexen-(2)-on (1) erhaltene Äthoxyacetylencarbinol wird in an sich bekannter Weise an der Dreifachbindung partiell hydriert und mit SÏure behandelt, der gebildete 2, 6, 6-Trimethyl-cyclohexen (2)-yliden-acetaldehyd acetalysiert, an das erhaltene Acetal in Gegenwart eines sauren Mittels ein Propenyläther angelagert und das erhaltene Anlagerungsprodukt mit SÏure behandelt.
Man kann den Retrodehydro-C14-aldehyd auch dadurch gewinnen, dass man ¯-Ionon durch eine Glycidesterreaktion mit Chloressig säureäthylester kondensiert, den entstandenen Glycidester alkaliseh verseift, das erhaltene
4- [2', 6',6'-Trimethyl-cyclohexen-(1')-yl]-2 methyl-buten- (2)-al- (1) mittels Bromsuccin imid bromiert und aus dem erhaltenen Bromie rungsprodukt mittels Chinolin Bromwasser- stoff abspaltet.
4- [2',6',6'-Trimethyl-cyclohexadien-(1',3') yl]-2-methyl-buten-(2)-al-(1) (¯-Dehydro
C14-aldehyd) :
Obiger Retrodehydro-Ci4-aldehyd wird in Gegenwart eines sauren Kondensationsmittels mittels Isopropenylaeetat in das 4- [2', 6', 6' Trimethyl-cyclohexadien-(1',3')-yl]-2-methyl-1 acetoxy-butadien- (1, 3) übergeführt und das letztere unter milden Bedingungen hydrolysiert.
Die erste Stufe des erfindungsgemässen Verfahrens besteht in der Acetalisierung des Iso-bzw. Retrodehydro-bzw. ¯-Dehydro-C14aldehyds zum 4- [2', 6', 6'-Trimethyl-cyelohexy- liden]-bzw. 4- [2', 6, 6'-Trimethyl-eyelohexen- (2')-yliden]-bzw. 4- [2', 6', 6'-Trimethyl-cyclo- hexadien- (1', 3')-yl]-2-methyl-buten- (2)-acetal- (1) (Iso-bzw. Retrodehydro-bzw. ss-Dehydro- C-acetal). Man acetalisiert beispielsweise mittels eines Orthoesters in Gegenwart eines sauren Kondensationsmittels, wie Bortrifluorid Ïtherat, Zinkchlorid, Ammoniumnitrat, Phos phorsäure, p-Toluolsulfosäure usw.
Hierzn eignen sich besonders die Orthoester niederer aliphatischer SÏuren mit niederen aliphati- schen Alkoholen, vorzugsweise der OrthoameisensÏuremethyl-,Ïthyl- oder -n-butylester.
Die erhaltenen Aeetale sind farblose oder gelbliche yole. Die Iso-bzw. Retrodehydro-bzw.
¯-Dehydro-C14-acetale weisen im Ultraviolettspektrum ein Absorptionsmaximum bei 247 bis 248 bzw. 284, 5 bzw. 266 bis 267muauf.Für die weitere Verarbeitung ist eine besondere Reinigung der Acetale, z. B. durch Destillation, nicht erforderlich.
In der zweiten Stufe des Verfahrens wird an das Iso-bzw. Retrodehydro-bzw. ss-De- hydro-Cl4-aeetal ein Vinyläther in Gegenwart eines sauren Mittels angelagert, wobei 6 [2', 6', 6'-Trimethyl-cyclohexyliden]- bzw. 6 [2', 6', 6'-Trimethyl-cyclohexen- (2')-ylidenl- bzw. 6- [2', 6', 6'-Trimethyl-cyclohexadien-(1', 3') yl]-4-methylhexen- (4)-äther-(3)-aeetal- (1) (Iso-bzw. Retrodehydro-bzw. ss-Dehydro-Cl6- ätheracetal) gebildet wird. Als saures Mittel eignen sich Bortrifluoridätherat, Zinkchlorid, Titantetraehlorid, Aluminiumtriehlorid, Ferri ehlorid, Zinntetrachlorid usw.
Man verwendet zweckmässigerweise den Vinyläther des gleichen Alkohols, mit dem der Iso-bzw. Retrodehydro- bzw. ¯-Dehydro-C14-aldehyd acetalisiert wurde, z. B. Methylvinyläther, Athyl- vinyläther oder n-Butylvinyläther. Die Reak- tion wird am besten bei einer möglichst tiefen Temperatur durehgeführt ; dadurch kann man unerwünschte Nebenreaktionen, wie Polymerisation und Kondensation des gebildeten Isobezw. Retrodehydro-bzw. ss-Dehydro-Cl6- ätheracetals mit VinylÏther, vermeiden. Die optimale Reaktionstemperatur liegt je nach der Wahl des sauren Mittels, des Aeetals und des Vinyläthers zwischen 15 und 50 C.
Bei der bevorzugten Ausíührungsfolm lässt man n etwa molare Mengen Iso-bzw. Retrodehydro- bzw. ¯-Dehydro-C14-acetal und VinylÏther bei 20 bis 40 C in Gegenwart von Zinkchlorid auf- einander einwirken. Man erhält so weitgehend reine Iso-bzw. Retrodehydro-bzw. ss-Dehydro- C16-Ïtheracetale in beinahe quantitativer Aus- beute. Es sind farblose oder gelbliche Ole. Für die weitere Verarbeitung ist eine besondere Reinigung, z. B. durch Destillation, nicht er forderlich.
Die dritte Stufe des erfindungsgemϯen Verfahrens besteht darin, dass man die Isobzw. Retrodehydro- bzw.¯-Dehydro-C16-Ïtheracetale in an sich bekannter Weise in saurem Milieu hydrolysiert ; diese Reaktion wird mit Vorteil so durehgeführt, z. B. durch Erwär- men, dass gleichzeitig auch der Alkohol aus der Stellung 2, 3 abgespalten wird. Diese Reak- tionen werden in Gegenwart sauer reagieren- der Stoffe, beispielsweise wasserlöslicher, organischer oder anorganischer Säuren, wie p-Toluolsulfosäure, Essigsäure, Propionsäure, OxalsÏure, Schwefelsäure, PhosphorsÏure oder sauer reagierender, wasserlöslicher Salze, wie Zinkehlorid und Natriumbisulfat durchgefiihrt.
Bei der Reaktion wird mit Vorteil Sauerstoff aus- geschlossen und ein Antioxydans, z. B. Hydroehinon, zugefügt. Man arbeitet zweckmässig unter Bedingungen, bei welchen der entstehende Alkohol fortlaufend aus der Reaktions misehung entfernt wird. Man kann dem Reak tionsgemisch ein mit Wasser mischbares Lö- sungsmittel, wie beispielsweise Dioxan, Tetra lydrofuran, Äthyl englykoldimethyläther usw. zugeben, um ein homogenes Reaktionsgemisch zu erhalten. Vorzugsweise wird das Iso-bzw.
Retrodehydro-bzw. ¯-Dehydro-C16-Ïtheracctal mit verdiinnter Phosphorsäure in Gegenwart eines mit Wasser misehbaren Lösungsmittels oder mit Essigsäure unter Zusatz eines Alkali- aeetates und etwas Wasser auf etwa 100 C erwärmt. Beim Verdünnen des Reaktionsgemisches mit Wasser fällt der ¯lige Iso-bzw.
Retrodehydro-bzw. ¯-Dehydro-C16-aldehyd aus, weleher durch Destillation oder durch Kristallisation, z. B. aus Petroläther bei tiefer Temperatur, gereinigt werden kann.
Zur Vermeidung von Substanzverlusten durch Polymerisation und Zersetzung empfiehlt es sich, während des gesamten Verfahrens Temperaturen ber 120 C zu vermeiden und insbesondere die Zwischenprodukte, nÏmlich die Aeetale und die ¯theracetale, undestilliert weiter zu verarbeiten.
Die nach vorliegendem Verfahren erhaltenen Aldehyde besitzen charakteristische Ab sorptionsmaxima im Ultraviolettspektrum. Infolge der cis-trans-Isomerie an den Doppelbindungen gibt es versehiedene Raumformen dieser Aldehyde ; so können beim Retrodehydro C16-aldehyd zwei verschiedene Phenylsemi- carbazone isoliert werden.
Phenylsemicarbazone der Aldehyde
EMI3.1
<SEP> U. <SEP> V.-Absorptionsmaxima <SEP>
<tb> <SEP> Smp.in <SEP> PetrolÏther
<tb> <SEP> max <SEP> mÁ <SEP> E11
<tb> Iso-C16-aldehyd <SEP> 185-186 <SEP> C <SEP> 340 <SEP> ; <SEP> 357 <SEP> 2080 <SEP> ; <SEP> 1930
<tb> Retrodehydro-C16-aldehyd <SEP> a) <SEP> 164-166 <SEP> C <SEP> 362 <SEP> ; <SEP> 382 <SEP> 2140 <SEP> ; <SEP> 1800
<tb> <SEP> b) <SEP> 184-186¯C <SEP> 366 <SEP> ; <SEP> 386 <SEP> 2330 <SEP> ;
<SEP> 2160
<tb> ¯-Dehydro-C16-aldehyd <SEP> 183-185¯C <SEP> 307 <SEP> 1570
<tb>
Der Iso-C16-aldehyd, der Retrodehydro- C, 6-aldehyd und der ¯-Dehydro-C16-aldehyd sind wertvolle Zwischenprodukte f r die Synthese von S-Carotin und Carotinoiden, wie bei spielsweise 4, -Dioxy--carotin und Bis-dehydro-¯-carotin.
Ferner können sie als Antioxydantien und als Strahlungsschntzmittel, insbesondere gegen die Brandwirkung der Sonnenstrahlung aui die menschliche Haut, verwendet werden.
Beispiel 1 Iso-(C14 acetal
Eine Lösung von 77 Gewichtsteilen4- [2', 6', 6'-Trimethyl-cyclohexyliden]-2-methyl- buten- (2)-al- (l) in 85 Raumteilen Ortho ameisensäureäthylester wird mit einer Lösung von 1, 5 Raumteilen Orthophosphorsäure in 15 Raumteilen absolutem Äthanol versetzt und 15 Stunden bei 20 bis 25¯ C stehengelassen.
Dann f gt man 10 Raumteile Pyridin zu und giesst auf eine Misehung von 100 Gewichtsteilen 5% ige Natriumbicarbonatlösung und 60 Gewichtsteilen Eis. Man nimmt in Pe troläther auf, sehüttelt mit Natriumbicarbonatlösung und trocknet über Pottasche. Nach dem Einengen der Petrolätherlosung wird der Rückstand im Vakuum bei 70 C von ber schüssigem Orthoameisensäureäthylester und entstandenem Ameisensäureäthylester befreit.
Man erhält 102 Gewichtsteile 4- [2', 6', 6'-Tri methyl-cyclohexyliden]-2-methyl-buten- (2)-di athylacetal- (1), das ohne Reinigung weiter verarbeitet werden kann. n23D= 1, 4885 ; U. V. Absorptionsmaximum bei 247 bis 248 mtt (in Petrolätherlösung).
Iso-C16-Ïtheracetal
100 Gewichtsteile 4- [2', 6', 6'-Trimethyl- cyclohexyliden]-2-methyl-buten- (2)-diäthyl- acetal- (l) werden mit 5 Raumteilen einer 10% igen Lösung von Zinkehlorid in Essig- ester versetzt. Man gibt dann unter Rühren bei 25 bis 35 C im Verlaufe von 2 Stunden gleichzeitig 29 Gewichtsteile Vinyläthyläther und 25 Raumteile einer 10% igen Lösung von Zinkehlorid in Essigester zu und rührt anschliessend noch 15 Stunden bei Raumtem- peratur. Man n nimmt dann in Petroläther auf, wäscht mit verdünnter Natronlauge und trocknet ber Pottasche.
Nach dem Abdestillieren des Lösungsmittels erhält man 132 Gewichts- teile rohes 6- [2', 6', 6'-Trimethyl-cyclohexy liden]-4-methyl-hexen- (4)-äther- (3)-diäthyl- acetal- (l), das ohne Reinigung weiter umgesetzt werden kann. n22D =1,484; U. V.-Absorptionsmaximum bei 249 mÁ, (in PetrolÏtherl¯sung).
Iso-Cl6-aldehyd
132 Gewichtsteile 6- [2', 6', 6'-Trimethyl- eyelohexyliden]-4-methyl-hexen- (4)-äther- (3) diäthylaeetal- (l) werden mit 300 Raumteilen Eisessig, 30 Gewichtsteilen Natriumacetat und 15 Raumteilen Wasser versetzt und naeh Zugabe einer Spur Hydrochinon während 6 Stun- den auf 95 C erwärmt. Anschliessend kühlt. man auf 30-40 C ab und giesst auf 250 Ge- wichtsteile Eis und 250 Raumteile Wasser.
Man nimmt das ¯lige Reaktionsprodukt in Petroläther auf, wäscht mit Natriumbiearbo- natlösung und mit Wasser und trocknet ber Natriumsulfat. Nach dem Einengen der Petrolätherlosung wird der Rüekstand im Hoehvakuum destilliert. Man erhält 60 Gewichts- teile 6- [2', 6', 6'-Trimethyl-cyclohexyliden]-4 methyl-hexadien- (2, 4)-al- (1) vom Kp0,07: 120 bis 130 C ; n22 = 1, 583.
Durch zweimalige Kristallisation aus der zweifachen Cewichts- menge Petroläther bei-70 C können farblose Kristalle erhalten werden, Smp. 61 bis 62 C ; U. V.-Absorptionsmaxima bei 323 und 334 mtt, E1 = 1960 und 1925 (in Petroläther- l¯sung).
Beispiel 2 Retrodehydro-C16-aldehyd
Eine Lösung von 49, 5 Gewichtsteilen 4- [2', 6', 6'-Trimethyl-cyclohexen- (2')-yliden]-2- methyl-buten- (2)-al- (1) in 54 Raumteilen Orthoameisensäureäthylester wird mit einer Losung von 1 Raumteil Orthophosphorsäure in 9 Raumteilen absolutem ¯thanol versetzt und 15 Stunden bei 20-25 C stehengelassen.
Dann fügt man 10 Raumteile Pyridin zu und giesst auf eine Misehung von 100 Gewiehtsteilen 5. %iger Natriumbicarbonatl¯sung und 60 Gewiehtsteilen Eis. Man nimmt in Petrol äther auf, schüttelt mit Natriumbicarbonatl¯sung und trocknet über Pottasche Nach dem Einengen der Petrolätherlosung wird der Riiekstand im Vakuum bei 70 C von über schüssigem Orthoameisensäureäthylester und entstandenem Ameisensäureäthylester befreit.
Der Rückstand besteht aus 70 Gewichtsteilen 4- [2', 6', 6'-Trimethyl-cyclohexen-(2')-yliden] '-methyl-buten- (2)-diÏthylacetal-(1) vom n22D 1, 5155, das im U. V.-Spektrum ein Ab- sorptionsmaximum bei 284,5 mÁ(in Petrol ätherlosung) aufweist. Dieses Produkt wird ohne weitere Reingung mit VinylÏthylÏther umgesetzt.
Zu diesem Zweeke f gt man 3 Raumteile e einer 10% igen Lösung von Zinkchlorid in Essigester zu, gibt dann unter Rüllren bei 30 bis 35 C im Verlaufe von 2 Stunden gleichzeitig 20 Gewichtsteile Vinyläthyläther und 18 Raumteile einer 10% igen Lösung von Zinkehlorid in Essigester zu und rührt anschliessend noch 20 Stunden bei Raumtem pera.
tur. Das so erhaltene rohe 6- [2', 6', 6'-Tri- methyl-cyclohexen-(2')-yliden]-4-methyl-hexen (4)-Ïther- (3)-diäthvlaeetal- (1) wird zwecks Verseifung und Abspaltung von Alkohol zu einer Mischung von 240 Raumteilen Eisessig, 12 Gewichtsteilen Natriumaeetat und 6 Raum- teilen Wasser zugefügt und während 6 Stun- den in einer Stickstoffatmosphäre auf 95 C erwärmt. Anschliessend kühlt man auf 30 bis 40 C ab und giesst auf eine Mischung von 200 Gewichtsteilen Eis und 200 Raumteilen Wasser.
Man nimmt das ölige Reaktionspro- dukt in Petroläther auf, wäscht mit 5% iger Natriumbicarbonatlösung und mit Wasser und trocknetüberNatriumsulfat.Nach dem Einengen der Petrolätherlosung wird der Rückstand im Hochvakuum destilliert. Man erhält 61 Gewichtsteile 6- [2', 6', 6'-Trimethyl-cyclo hexen-(2')-yliden]-4-methyl-hexadien- (2, 4)-al (1) vom. Kpo, 02: etwa 125 C. Das ist ein Isomerengemiseh. Dureh Kristallisation aus Petroläther bei-70 C kann eine Form in gelben Prismen erhalten werden, Smp. : 73 bis 74¯C ; U.
V.-Absorptionsmaxima bei 353 und 372 mÁ, E11 = 2360 und 2200 (in Petroläther- losung). Das ölige Isomer] ässt sieh durch 5stündiges Erwärmen auf 95 C mit Essig- säure und Natriumaeetat zum Tei] in das kristal, line Isomer umwandelu ; durch mehr- maliges Behandeln der Mutterlauge kann fast die ganze Wenge als kristallines Isomer erhalten werden.
Beispiel 3 ¯-Dehydro-C16-aldehyd
82 Gewichtsteile 4-[2', 6', 6'-Trimethyl-cyclohexadien- (1',3')-yl]-2-methyl-buten-(2)-al-(1) werden mit 90 Raumteilen Orthoameisensäure athylester, 1, 5 Raumteilen Orthophosphorsäure und 15 Raumteilen absolutem Äthanol, wie in Beispiel 2 angegeben, acetalisiert und aufge- arbeitet.
Man erhält 108 Gewiehtsteile rohes
4- [2',6',6'-Trimethyl-cyclohexadien-(1',3')-yl]2-methyl-buten-(2)-diÏthylacetal-(1) vom n25D = 1, 487, das im U. V.-Spektrum ein Absorptionsmaximnm bei 266 m, u. (in Petroläther- losung) aufweist. Dieses Produkt wird ohne weitere Reinigung mit 29 Gewichtsteilen Vinyl äthyläther und 30 Raumteilen einer 10%igen Losung von Zinkchlorid in Essigester, wie in Beispiel 2 angegeben, umgesetzt.
Das so er haltene rohe 6- [2', 6', 6'-Trimethyl-eyelohexa- dien-(1'3')-yl]-(4)-methyl-hexen-(4)-Ïther-(3)diÏthylacetal-(1) wird, wie in Beispiel 2 angegeben, mit 300 Raumteilen Eisessig, 15 Ge- wiehtsteilen Natriumaeetat und 10 Raumteilen Wasser bei 95 C verseift und ansehliessend aufgearbeitet. Naeh Destillation im Hoehvakuum erhÏlt man 65 Gewichtsteile 6- [2', 6', 6' Trimethyl-cyclohexadien-(1',3')-yl]-4-methylhexadien- (2, 4)-al- (1) vom Kp0, os : etwa 105 C.
Durch zweimalige Kristallisation aus Petrol äther bei-70 C erhält man gelbliche Kristalle, Smp. : 18 bis 22 C ; U. V.-Absorptionsmaximum bei 274 mÁ, E11= 1380 (in Petrol ätherlösung).