Verfahren zur Herstellung von konjugiert-ungesättigten Aldehydocarbonsäureestern
Es wurde gefunden, dass man konjugiert-ungesät- tigte Aldehydocarbonsäureester auf einfache Weise und aus technisch zugänglichen Ausgangsstoffen herstellen kann, indem man einen Aldehydocarbonsäureester der Formel
EMI1.1
in welcher m und n = 0 oder 1 oder 2 und die Summe von m und n = 1, 2 oder 3 ist, R = Wasserstoff oder Alkyl, wobei jeder Rest R vom andern verschieden sein kann, und R'= Alkyl ist, oder ein Dialkylacetal eines solchen Aldehydocarbonsäureesters in Gegenwart eines sauren Kondensationsmittels mit einem Vinyläther der Formel R"'-CH=CH-O-R", worin R"einen Alkylrest und R"'Wasserstoff oder einen Alkylrest bedeuten,
unter Wasserausschluss umsetzt und den erhaltenen Alkoxyaldehydocarbonsäureester bzw. das Acetal davon mit Wasser und Säure erhitzt, bis kein Alkohol mehr abgespalten wird.
Geeignete Ausgangsstoffe sind einerseits z. B. der 2-oder 4-Methyl-buten- (2)-al- (l)-säure- (4)- methyl-,-äthyl-oder-propylester oder ihre Dimethyloder Diäthylacetale, der 1,1,3-Trimethoxy- oder-Tri äthoxy-4-methyl-hexen- (4)-säure-(6)-methyl-oder -äthylester oder der 1, 1, 3-Triäthoxy-hexen- (4)-säure (6)-äthylester ; anderseits der Vinyl-oder Propenyl methyl-,-äthyl-oder-propyläther.
Als saure Kondensationsmittel kann man z. B.
Halogenwasserstoffe, Bortrifluorid, Sulfonsäurenoder Zinkchlorid verwenden. Die gleichen sauren Mittel können auch in der letzten Stufe des Verfahrens, nämlich bei der Alkoholabspaltung, verwendet werden.
Im Falle der Verwendung des Diäthylacetals des 2-Methyl-buten- (2)-al- (1)-säure- (4)-äthylesters (I) und des Vinyläthyläthers (II) als Ausgangsstoffe lässt sich das Verfahren wie folgt formulieren :
EMI1.2
<tb> HsC200CCH <SEP> = <SEP> SCH <SEP> (OCaH6) <SEP> 2 <SEP> + <SEP> CH2=CHOC2H6
<tb> <SEP> CHIA
<tb> <SEP> Saure <SEP> ri
<tb> <SEP> I <SEP> t
<tb> HzC2OOC-CH <SEP> = <SEP> C <SEP> CH <SEP> CH2-CH <SEP> (OC2Hs) <SEP> 2
<tb> <SEP> CH3 <SEP> 0 <SEP> C2H6
<tb> <SEP> III <SEP> Wasser,
<tb> <SEP> Saure
<tb> H5C20OC-CH <SEP> = <SEP> C-CH <SEP> = <SEP> CH-CH <SEP> = <SEP> 0 <SEP> + <SEP> 3 <SEP> C2H, <SEP> 50H
<tb> <SEP> CH3
<tb> <SEP> IV
<tb>
Verwendet man als Ausgangsstoff den Ester (III) zung nach dem folgenden Schema :
nd Propenyläthyläther (V), so erfolgt die Umset
EMI2.1
<tb> H6CzOOC-CH=C <SEP> CH <SEP> CH2-CH <SEP> (OC2H5) <SEP> 2 <SEP> + <SEP> CH3-CH=CH-OC2H5
<tb> <SEP> CHs <SEP> OCsHs.
<tb>
<SEP> Saure
<tb> <SEP> III <SEP> V
<tb> HSC2OOC-CH= <SEP> C <SEP> CH <SEP> CH2-CH <SEP> CH-CH <SEP> (OC2H6) <SEP> 2
<tb> <SEP> I
<tb> <SEP> CH3 <SEP> OC2Hs <SEP> OC2Hs <SEP> CH3
<tb> <SEP> VI
<tb> <SEP> Wasser,
<tb> <SEP> Säure
<tb> <SEP> Y
<tb> HsC200C-CH=C-CH=CH-CH=C-CH=0 <SEP> + <SEP> 4CsHsOH
<tb> <SEP> CH3 <SEP> CH3
<tb> <SEP> VII
<tb>
Man erhält auf diese Weise also z. B. den bisher unbekannten 4-Methyl-hexadien- (2,4)-al- (1)-säure- (6)-äthylester (IV), über den einfach ungesättigten Athoxydiäthylacetalcarbonsäureester (III) und den 2,6-Dimethyl-oktatrien- (2,4,6)-al- (l)-säure- (8)-äthylester (VII) über den einfach ungesättigten Diäthoxydiäthylacetalcarbonsäureester (VI).
Die auf diese Weise aus technisch zugänglichen Ausgangsstoffen erhältlichen ungesättigten Aldehydocarbonsäureester sind wichtige Zwischenprodukte z. B. für Synthesen von Vitaminen und vitaminähn- lichen Verbindungen.
Die in den Beispielen angegebenen Teile sind Gewichtsteile.
Beispiel 1
100 Teile 2-Methyl-buten-(2)-al-(1)-säure-(4)- äthylester vom Kp. li = 79-81 C (erhaltlich durch Oxydation von < H-Oxy-/ ?,/ ?-dimethyl-acrylsäureäthyl- ester oder durch Kondensation von Propionaldehyd mit Glyoxylsäureäthylester) werden zunächst acetalisiert, indem man sie mit 110 Teilen abs. Alkohol, 3 Teilen Ammoniumnitrat und 180 Teilen ortho Ameisensäureäthylester 15 Stunden bei gewöhnlicher Temperatur rührt und dann noch 10 Minuten auf 70 C erwärmt. Der so in einer Ausbeute von 206 Teilen erhaltene 1,1-Diäthoxy-2-methyl-buten- (2) säure- (4)-äthylester siedet unter 0,7 mm Druck bei 88-91 C.
205 Teile dieses Acetalesters werden mit 0,25 Teilen Borfluorid-Atherat und dann bei 40-45 C unter Rühren mit 40 Teilen Vinyläthyläther versetzt.
Nach Neutralisieren mit Kaliumcarbonat wird fraktioniert destilliert, wobei man zunächst 90 Teile Ausgangsmaterial und dann 130 Teile 1,1,3-Triäthoxy4-methyl-hexen- (4)-säure- (6)-äthylester vom Kp. 0, 4 = 110-113 C erhält.
20 Teile dieser Verbindung werden mit 600 Teilen Benzol, 5 Teilen Wasser und 0,2 Teilen p-Toluolsulfonsäure unter kontinuierlichem Rückführen des Benzols so lange erhitzt, bis eine tÇbergangstem- peratur von 80 C erreicht ist. Die verbleibende benzolische Lösung wird mit 2% iger Kaliumcarbonatlösung und dann mit Wasser ausgeschüttelt, über Natriumsulfat getrocknet und das Lösungsmittel verdampft. Man erhält 8 Teile 4-Methyl-hexadien- (2, 4) al- (l)-säure- (6)-äthylester vom Schmp. 57 C (aus Cyclohexan), der in methanolischer Lösung eine Bande mit 2,,, a., = 272 mu, 6 = 27 000 zeigt.
Der in entsprechender Weise hergestellte n-Butylester ist ein zähes, gelbes Öl, das unter 0,001 torr. bei 88-91 C siedet.
Beispiel 2
128 Teile des nach Beispiel 1, Absatz 2, hergestellten 1, 1, 3-Triäthoxy-4-methyl-hexen- (4)-säure- (6) äthylesters werden mit 0,8 Teilen Borfluorid-Atherat und dann bei 50-55 C mit 35 Teilen Propenyläthyl- äther versetzt. Die fraktionierte Destillation liefert 91 Teile Ausgangsmaterial und 34 Teile 1,1,3,5 Tetraäthoxy-2, 6-dimethyl-octen- (6)-säure- (8)-äthyl ester vom Kp. 005 = 160-165 C.
34 Teile dieser Verbindung werden mit 600 Teilen Benzol, 5 Teilen Wasser und 0,2 Teilen Benzolsulfonsäure unter kontinuierlichem Rückführen des Benzols erhitzt, bis die Übergangstemperatur von 80 C erreicht ist. Die benzolische Lösung wird mit Kaliumcarbonatlösung und Wasser gewaschen, getrocknet und vom Benzol befreit, worauf man den Rückstand bei 0,003 mm Druck und einer Badtemperatur von 120 C destilliert.
Der so erhaltene 2,6-Dimethyl-octatrien- (2,4,6) al- (l)-säure- (8)-äthylester erstarrt und liefert beim Umkristallisieren aus Cyclohexan gelbliche Nadeln vom Fp. 78 C. Sein in Methanol aufgenommenes Absorptionsspektrum zeigt folgende Banden :/ 300 mJu (Inflexion), e = 29000 ; 315 mu, s = 48000 und 327 m, u, e = 40000.
Beispiel 3
250 Teile 4-Methyl-hexadien- (2, 4)-al- (l)-säure- (6)-äthylester (hergestellt nach Beispiel 1) werden zunächst acetalisiert, indem man sie in 230 Teilen Orthoameisensäureester löst und eine warme Lösung von 1,4 Teilen Ammoniumnitrat in 140 Teilen absol.
Athanol hinzufügt. Nach einstündigem Kochen unter Ruckfluss wird die dunkelgefärbte Lösung mit Methylenchlorid verdünnt und mit verdünnter Natriumbicarbonatlösung gewaschen. Nach dem Trocknen über Natriumsulfat wird das Lösungsmittel und über- schüssiger Orthoameisensäureester abdestilliert. Bei der nachfolgenden fraktionierten Destillation im Hochvakuum gehen 300 Teile 1, 1-Diäthoxy-4-methyl- hexadien- (2, 4)-säure-(6)-äthylester vom Kp. o, os = 97 bis 98 C über. Diese werden mit 0,4 Teilen Bortrifluoridätherat und bei 50-55 C allmählich mit 100 Teilen Propyläthyläther versetzt.
Durch zeitweise Kühlung sorgt man dafür, dass die angegebene Temperatur nicht überschritten wird. Nach beendetem Zulauf wird noch 30 Minuten nachgerührt, abgekühlt und mit Dibutylamin neutralisiert. Der so erhaltene 1, 1, 3-Triäthoxy-2, 6-dimethyl-octadien- (4,6)-säure (8)-äthylester siedet unter 0,01 mm Druck bei 126 bis
128 C ; die Ausbeute beträgt 330 Teile. Dieser Tri äthoxycarbonsäureester wird wie im zweiten Absatz des Beispiels 2 in Toluollösung mit kleinen Mengen Wasser unter Zusatz von p-Toluolsulfonsäure umgesetzt. Dabei erhält man 180 Teile 2,6-Dimethyloctatrien- (2,4,6)-al- (1)-säure- (8)-äthylester vom Schmp. 78 C.
Beispiel 4
200 Teile 2-Methyl-buten- (2)-al- (l)-säure- (4)-äthylester werden mit 0,4 Teilen Bortrifluorid ätherat und dann bei 45 C mit 60 Teilen Vinyl äthyläther versetzt. Das neutralisierte Reaktionsprodukt wird in 300 Teilen Toluol gelöst und, wie im letzten Absatz des Beispiels I beschrieben, mit kleinen Mengen Wasser und p-Toluolsulfonsäure behandelt.
Sobald keine Alkoholabspaltung mehr erfolgt, wird das Lösungsmittel abdestilliert und der Rückstand im Vakuum fraktioniert destilliert, wobei 120 Teile unverändertes Ausgangsmaterial und 60 Teile 4-Methyl-hexadien- (2,4)-al- (1)-säure-(6) äthylester vom Kp'0, 07 = 87-890 C übergehen, die sofort erstarren und nach einmaligem Umkristallisieren aus Cyclohexan bei 570 C schmelzen.
Process for the preparation of conjugated-unsaturated aldehydocarboxylic acid esters
It has been found that conjugated-unsaturated aldehydocarboxylic acid esters can be prepared in a simple manner and from industrially available starting materials by using an aldehydocarboxylic acid ester of the formula
EMI1.1
in which m and n = 0 or 1 or 2 and the sum of m and n = 1, 2 or 3, R = hydrogen or alkyl, where each radical R can be different from the other, and R '= alkyl, or a dialkyl acetal of such an aldehyde carboxylic acid ester in the presence of an acidic condensing agent with a vinyl ether of the formula R "'- CH = CH-OR", where R "is an alkyl radical and R"' is hydrogen or an alkyl radical,
reacted with exclusion of water and the resulting alkoxyaldehydocarboxylic acid ester or the acetal thereof heated with water and acid until no more alcohol is split off.
Suitable starting materials are on the one hand z. B. the 2- or 4-methyl-buten- (2) -al- (l) -acid- (4) - methyl -, - ethyl or propyl ester or their dimethyl or diethyl acetals, the 1,1,3-trimethoxy - Or-triethoxy-4-methyl-hexen (4) acid (6) methyl or ethyl ester or the 1, 1, 3-triethoxy-hexen (4) acid (6) ethyl ester; on the other hand there is vinyl or propenyl methyl, ethyl or propyl ether.
As an acidic condensing agent you can, for. B.
Use hydrogen halides, boron trifluoride, sulfonic acids or zinc chloride. The same acidic agents can also be used in the last stage of the process, namely in the splitting off of alcohol.
In the case of using the diethyl acetal of 2-methyl-buten-(2) -al- (1) -acid- (4) -ethyl ester (I) and of vinyl ethyl ether (II) as starting materials, the process can be formulated as follows:
EMI1.2
<tb> HsC200CCH <SEP> = <SEP> SCH <SEP> (OCaH6) <SEP> 2 <SEP> + <SEP> CH2 = CHOC2H6
<tb> <SEP> CHIA
<tb> <SEP> Acid <SEP> ri
<tb> <SEP> I <SEP> t
<tb> HzC2OOC-CH <SEP> = <SEP> C <SEP> CH <SEP> CH2-CH <SEP> (OC2Hs) <SEP> 2
<tb> <SEP> CH3 <SEP> 0 <SEP> C2H6
<tb> <SEP> III <SEP> water,
<tb> <SEP> acid
<tb> H5C20OC-CH <SEP> = <SEP> C-CH <SEP> = <SEP> CH-CH <SEP> = <SEP> 0 <SEP> + <SEP> 3 <SEP> C2H, <SEP> 50H
<tb> <SEP> CH3
<tb> <SEP> IV
<tb>
If the ester (III) is used as the starting material according to the following scheme:
nd propenyl ethyl ether (V), the conversion takes place
EMI2.1
<tb> H6CzOOC-CH = C <SEP> CH <SEP> CH2-CH <SEP> (OC2H5) <SEP> 2 <SEP> + <SEP> CH3-CH = CH-OC2H5
<tb> <SEP> CHs <SEP> OCsHs.
<tb>
<SEP> acid
<tb> <SEP> III <SEP> V
<tb> HSC2OOC-CH = <SEP> C <SEP> CH <SEP> CH2-CH <SEP> CH-CH <SEP> (OC2H6) <SEP> 2
<tb> <SEP> I
<tb> <SEP> CH3 <SEP> OC2Hs <SEP> OC2Hs <SEP> CH3
<tb> <SEP> VI
<tb> <SEP> water,
<tb> <SEP> acid
<tb> <SEP> Y
<tb> HsC200C-CH = C-CH = CH-CH = C-CH = 0 <SEP> + <SEP> 4CsHsOH
<tb> <SEP> CH3 <SEP> CH3
<tb> <SEP> VII
<tb>
So you get in this way z. B. the previously unknown 4-methyl-hexadiene (2,4) -al- (1)-acid- (6) -ethyl ester (IV), via the monounsaturated ethoxydiäthylacetalcarbonsäureester (III) and the 2,6-dimethyl octatrien- (2,4,6) -al- (l)-acid- (8) -ethyl ester (VII) over the monounsaturated diethoxydiethylacetalcarbonsäureester (VI).
The unsaturated aldehydocarboxylic acid esters obtainable in this way from technically accessible starting materials are important intermediates such. B. for syntheses of vitamins and vitamin-like compounds.
The parts given in the examples are parts by weight.
example 1
100 parts of 2-methyl-buten-(2) -al- (1) -ic acid- (4) - ethyl ester of bp. Li = 79-81 C (obtainable by oxidation of <H-Oxy- /?, /? - dimethyl acrylic acid ethyl ester or by condensation of propionaldehyde with glyoxylic acid ethyl ester) are first acetalized by adding 110 parts of abs. Alcohol, 3 parts of ammonium nitrate and 180 parts of ortho formic acid ethyl ester are stirred for 15 hours at ordinary temperature and then heated to 70 ° C. for a further 10 minutes. The 1,1-diethoxy-2-methyl-buten (2) acid (4) ethyl ester thus obtained in a yield of 206 parts boils under 0.7 mm pressure at 88-91 ° C.
205 parts of this acetal ester are mixed with 0.25 part of boron fluoride etherate and then with 40 parts of vinyl ethyl ether at 40-45 ° C. with stirring.
After neutralization with potassium carbonate, fractional distillation is carried out, initially 90 parts of starting material and then 130 parts of 1,1,3-triethoxy-4-methyl-hexen (4) acid (6) ethyl ester with a boiling point of 0.4 = 110 113 C.
20 parts of this compound are heated with 600 parts of benzene, 5 parts of water and 0.2 part of p-toluenesulphonic acid with continuous recycling of the benzene until a transition temperature of 80 ° C. is reached. The remaining benzene solution is extracted with 2% potassium carbonate solution and then with water, dried over sodium sulfate and the solvent evaporated. 8 parts of 4-methylhexadiene- (2,4) al- (l) -acid- (6) -ethyl ester of melting point 57 ° C. (from cyclohexane) are obtained, which in methanolic solution has a band with 2 ,,, a ., = 272 mu, 6 = 27,000 shows.
The n-butyl ester prepared in a similar manner is a viscous, yellow oil that is below 0.001 torr. boils at 88-91 C.
Example 2
128 parts of the 1, 1, 3-triethoxy-4-methyl-hexen (4) acid (6) ethyl ester prepared according to Example 1, paragraph 2, are mixed with 0.8 parts of boron fluoride etherate and then at 50-55 C mixed with 35 parts of propenyl ethyl ether. Fractional distillation provides 91 parts of starting material and 34 parts of 1,1,3,5 tetraethoxy-2,6-dimethyl-octen (6) acid (8) ethyl ester of bp 005 = 160-165 C.
34 parts of this compound are heated with 600 parts of benzene, 5 parts of water and 0.2 part of benzenesulfonic acid with continuous recycling of the benzene until the transition temperature of 80 ° C. is reached. The benzene solution is washed with potassium carbonate solution and water, dried and freed from benzene, whereupon the residue is distilled at 0.003 mm pressure and a bath temperature of 120.degree.
The 2,6-dimethyl-octatriene- (2,4,6) al- (1) -acid- (8) -ethyl ester thus obtained solidifies and on recrystallization from cyclohexane gives yellowish needles with a melting point of 78 ° C. Its being taken up in methanol The absorption spectrum shows the following bands: / 300 mJu (inflexion), e = 29,000; 315 mu, s = 48000 and 327 m, u, e = 40000.
Example 3
250 parts of 4-methyl-hexadien- (2, 4) -al- (l)-acid- (6) -ethyl ester (prepared according to Example 1) are first acetalized by dissolving them in 230 parts of orthoformic acid ester and a warm solution of 1.4 parts of ammonium nitrate in 140 parts of absol.
Add ethanol. After refluxing for one hour, the dark-colored solution is diluted with methylene chloride and washed with dilute sodium bicarbonate solution. After drying over sodium sulfate, the solvent and excess orthoformate are distilled off. In the subsequent fractional distillation in a high vacuum, 300 parts of 1,1-diethoxy-4-methylhexadiene (2,4) acid (6) ethyl ester with a boiling point of 97 to 98 ° C. pass over. These are mixed with 0.4 parts of boron trifluoride ether and, at 50-55 ° C., gradually with 100 parts of propyl ethyl ether.
Temporary cooling ensures that the specified temperature is not exceeded. After the addition has ended, the mixture is stirred for a further 30 minutes, cooled and neutralized with dibutylamine. The 1, 1, 3-triethoxy-2, 6-dimethyl-octadien- (4,6) acid (8) -ethyl ester thus obtained boils under 0.01 mm pressure at 126 bis
128 C; the yield is 330 parts. This triethoxycarboxylic acid ester is reacted as in the second paragraph of Example 2 in toluene solution with small amounts of water with the addition of p-toluenesulfonic acid. This gives 180 parts of 2,6-dimethyloctatriene- (2,4,6) -al- (1) -ic acid- (8) -ethyl ester with a melting point of 78 C.
Example 4
200 parts of 2-methyl-buten-(2) -al- (1) -ic acid- (4) -ethylester are mixed with 0.4 part of boron trifluoride etherate and then at 45 ° C. with 60 parts of vinyl ethyl ether. The neutralized reaction product is dissolved in 300 parts of toluene and, as described in the last paragraph of Example I, treated with small amounts of water and p-toluenesulfonic acid.
As soon as no more alcohol is split off, the solvent is distilled off and the residue is fractionally distilled in vacuo, 120 parts of unchanged starting material and 60 parts of ethyl 4-methylhexadiene- (2,4) -al- (1) -acid from bp 0.07 = 87-890 ° C, which solidify immediately and melt after recrystallizing once from cyclohexane at 570 ° C.