Verfahren zur Herstellung von ungesättigten Ketonen Die. vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von ungesättigten Ketonen der Formel
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in welcher R1 ein Phenyl-, ein acyclisches oder cycli- sches Alkyl- oder Alkenylradikal,
R2 eine Alkyl- gruppe oder zusammen mit R1 das Pentametbylen- radikal und R3 Wasserstoff oder eine Alkylgruppe bezeichnen, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass man einen Ester der Formel
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wobei R1, R2 und R3 die gleiche Bedeutung wie oben besitzen, in Gegenwart eines niederen Aluminium- trialkoholates unter Kohlendioxydabspaltung erhitzt.
Eine Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass das niedere Aluminium-trialkoholat zu dem Ausgangsester gegeben wird und die Mischung unter starkem Rühren bis zu einer Temperatur er hitzt wird, bei welcher eine stete Kohlendioxydent wicklung erfolgt. Obschon es in der Regel weder not wendig noch erwünscht ist, kann ein Lösungsmittel für den Ester verwendet werden, um den Reaktions ablauf zu mildern, denn die Reaktion ist exotherm. Das gewählte Lösungsmittel muss sich selbstverständ lich unter den bei der Decarboxylierung herrschen den Bedingungen inert verhalten.
Geeignete Lösungs mittel sind zum Beispiel Decahydronaphthalin, Di- phenyläther und die verfahrensgemäss erhaltenen Ketone. Die Beendigung der Decarboxylierung wird durch das Nachlassen der Kohlendioxydentwicklung angezeigt. Das Reaktionsgemisch kann nach an sich bekannten Methoden aufgearbeitet werden, wobei sich das geeignetste Vorgehen nach den Siedepunk ten des hergestellten Ketons und der Verunreinigun gen im rohen Reaktionsgemisch richtet.
Als Neben produkte sind in der Regel vorhanden: der dem als Ausgangsmaterial verwendeten Ester entsprechende Alkohol, Dehydracetsäure und Aceton. Oft genügt eine fraktionierte Destillation, um das Keton von den Verunreinigungen und vom Katalysator abzutrennen. Wenn das Keton und ein Nebenprodukt nahe beiein ander liegende Siedepunkte besitzen, kann die Ver unreinigung durch Waschen mit schwach basischen oder schwach sauren Reagenzien entfernt werden.
Das katalytisch wirksame niedere Aluminium- trialkoholat wird mit Vorteil in einem Verhältnis von über 2 Millimol pro Mol des als Ausgangsmate rial verwendeten Esters zugesetzt. Noch günstiger erweist sich ein Verhältnis zwischen ungefähr 8 bis 25 Millimol pro Mol des Esters.
Beispiele von De- carboxylierungskatalysatoren sind Aluminium - tri- äthylat, -trimethylat, -tri-n-pentylat, -tri-n-heptylat. Bevorzugt sind solche Alkoholate, bei welchen die Alkylgruppen 2 bis 4 Kohlenstoffatome enthalten, z. B. Aluminium-triäthylat, -tri-isopropylat, -tri-tert.- butylat und ähnliche.
Ganz besonders eignet sich Aluminium-tri-isopropylat.
Wie weiter oben angegeben, kann das Symbol R1 in den Formeln (I) und (II) Phenyl oder einen cycli- schen oder acyclischen Alkyl- oder Alkenylrest dar stellen.
Als Beispiele können hier angeführt werden: Alkylradikale mit geraden und verzweigten Ketten, wie Methyl, Äthyl, Isobutyl, n-Amyl, 4-Methyl-pen- tyl-(1), n-Heptyl, 3,4-Dimethyl-pentyl-(1), 4,8-Dime- thyl-nonyl-(1) und ähnliche;
Alkenylradikale (mit einer oder mehreren Doppelbindungen), wie Penten- (3)-yl-(1), 4-Methyl-penten-(3)-yl-(1), 4-Methyl- l:exen-(3)-yl-(1), 3,4-Dimethyl-penten-(3)-yl-(1), 4,6- Dimethyl-hepten-(3)-yl-(1), 4,8-Dimethyl-nonadien- (3,7)-yl-(1) und ähnliche;
cyclische und acyclische Alkyl- und Alkenylradikale, wie Cyclohexyl, Cyclo- hexen-(1)-yl, Cyclohexylmethyl, Cyclohexyliden-me- thyl, 2-[Cyclohexen-(1)-yl]-äthyl, 3-Cyclohexyliden- propyl und ähnliche; und das Radikal Phenyl. Als Beispiele für Radikale, die R2 bedeuten kann, seien hier die folgenden aufgeführt:
Methyl, Athyl, Iso- butyl und ähnliche; R3 seinerseits kann bezeichnen: Wasserstoff, Methyl, Äthyl, Isobutyl, n-Heptyl und ähnliche. Ri und R= können zusammen auch das Pentamethylenradikal bilden. Eine bevorzugte Gruppe von Ausgangsverbindungen umfasst die Acetoacetate von Dialkyl-vinyl-carbinolen, z.
B. von Diäthyl-vinyl- carbinol; Methyl-isobutyl-vinyl-carbinol, Methyl-[4,8- dimethyl-nonyl-(1)]-vinyl-carbinol, Dimethyl-vinyl- carbinol, Methyl-äthyl-vinyl-carbinol; von Alkyl-alke- nyl-vinyl-carbinolen, z.
B. Methyl-[4-methyl-penten- (3)-yl-(1)]-vinyl-carbinol, Methyl-[4,6-dimethyl-hep- ten-(3)-yl-(1)]-vinyl-carbinol und ähnliche; oder von Methyl-phenyl-vinyl-carbinol und 1-Vinyl-cyclohexa- nol. Die Verfahrensprodukte stellen wertvolle Riech stoffe bzw. Zwischenprodukte für die Synthese von Riechstoffen und Arzneimitteln dar.
In den folgenden Beispielen wird die Tempera tur in Celsiusgraden (unkorrigiert) angegeben. <I>Beispiel 1</I> 172 g (2,0 Mol) 2-Methyl-buten-(3)-ol-(2), 170 cm!- Petroläther (Siedebereich 30-60 ), 4 cm- Pyridin und 4 cm3 Essigsäure werden in einen 1-Liter- Dreihalskolben gegeben, welcher mit Rührer, Thermo meter, Tropftrichter und mit einem durch Trocken aufsatz abgeschlossenen Rückflusskühler versehen ist.
Durch den Tropftrichter werden während 3 Stunden tropfenweise 184,8 g (2,2 Mol) Diketen zugegeben. Während dieser Zeit wird die Reaktionstemperatur durch Kühlung von aussen auf 25-30 gehalten. Nach Beendigung der Zugabe wird während 3 Stun den weitergerührt. Anschliessend wird das Reaktions gemisch nacheinander mit verdünnter Schwefelsäure, gesättigter Natriumbicarbonatlösung und schliesslich mit Wasser neutral gewaschen. Die organische Lö sung wird mit Calciumsulfat getrocknet und das Lösungsmittel im Vakuum entfernt.
Durch fraktio- nierte Vakuumdestillation erhält man 330 g (97 % der theoretischen Ausbeute) des Acetoacetates von Dimethyl-vinyl-carbinol; Siedepunkt 40-45 /1,5 Millimeter; nD - 1,4370.
Die so erhaltenen 330 g des Ausgangsstoffes wer den in einen 1-Liter-Dreihalskolben gegeben. Der Kolben ist mit Rührer, Thermometer und Rückfluss- kühler versehen, wobei das obere Ende des letzteren über eine Trockeneisfalle mit einem Gasometer ver bunden ist. Es werden dem Ester 3,3 g Aluminium- tri-isopropylat zugesetzt und die Mischung in einem Ölbad auf 145 erhitzt, was eine kräftige Kohlen dioxydentwicklung zur Folge hat. Das Erhitzen auf 145-155 wird fortgesetzt, bis die Gasentwicklung aufgehört hat. Die Reinigung des Rohproduktes er folgt durch fraktionierte Destillation.
Bei 48-50"! 6 mm gehen 199,4 g (81,5 Oh, Ausbeute) 6-Methyl- hepten-(5)-on-(2) über; nD = 1,4372.
Beispiel <I>2</I> In gleicher Weise wie in Beispiel 1 werden 350 g (3,5 Mol) 2,3-Dimethyl-buten-(3)-ol-(2) in 350 cm3 Petroläther, 7 cm3 Pyridin und 7 cm3 Essigsäure ge löst und mit 323 g (3,85 Mol) Diketen umgesetzt.
Man erhält dabei das Acetoacetat von 2,3-Dimethyl- buten-(3)-ol-(2) in einer Ausbeute von 593 g (92 % der Theorie). Siedepunkt 44-46 /1,2 mm; nD = 1,4465.
Der so erhaltene Ausgangsstoff wird mit 5,5 g Aluminium - tri - isopropylat versetzt und während 6 Stunden auf 140-145 erhitzt. Die fraktionierte Destillation des Rohmaterials ergibt 329,5 g (70 0/0 der Theorie) 5,6-Dimethyl-hepten-(5)-on-(2); Siede punkt 66-69 /9 mm: nD= 1,4481.
<I>Beispiel 3</I> In gleicher Weise wie in Beispiel 1 werden 370 g (4,4 Mol) Diketen zii einem Gemisch von 512,8 g- (4,0 Mol) Methyl-isobutyl-vinyl-carbinol, 500 cm3 Petroläther, 8 cm3 Pyridin und 8 cm3 Essigsäure ge geben.
Nach dem Waschen des Reaktionsgemisches und dem Abdestillieren des Lösungsmittels werden 850 g des Acetoacetates von Methyl-isobutyl-vinyl- carbinol erhalten; nD - 1,4448.
850 g des so erhaltenen Ausgangsstoffes werden in Gegenwart von 8,8 g Aluminium-tri-isopropylat während 4 Stunden auf 135-140 erhitzt. Durch fraktionierte Destillation erhält man 531 g (79 % der Theorie) 6,8-Dimethyl-nonen-(5)-on-(2); Siede punkt 57-59 /1 mm; nD = 1,4430.
<I>Beispiel 4</I> Bei der Reaktion von 231 g (2,75 Mol) Diketen mit 385 g (2,5 Mol) Methyl-[4-methyl-penten-(3)-yl- (1)]-vinyl-carbinol (Linalool), gelöst in 385 cm3 Pe- troläther, 8 em3 Pyridin und 8 cm3 Essigsäure, wer den in quantitativer Ausbeute 595 g des Acetoace- tates von Methyl-[4-methyl-penten-(3)-yl-(1)
]-vinyl- carbinol als hellgelbes Öl erhalten; n D = 1,4630. (Reinigung durch Destillation vor der weiteren Um setzung nicht notwendig.) Die erhaltenen 595 g des als Ausgangsstoff er haltenen Esters werden in Gegenwart von 4,7 g Alu- minium-tri-isopropylat während 5 Stunden auf 160 bis 165 erhitzt.
Durch fraktionierte Destillation kön- nen 373,5 g (77 % der Theorie) 6,10-Dimethyl-Unde- cadien-(5,9)-on-(2) isoliert werden; Siedepunkt 72 bis 75 /0,3 mm; nD= 1,4650.
<I>Beispiel 5</I> Bei der Umsetzung von 231 g (2,75 Mol) Di- keten mit 565 g (2,5 Mol) Methyl-[4,8-dimethyl-no- nyl-(1)j-vinyl-carbinol, gelöst in 565 cm3 Petroläther, 8 cm3 Pyridin und 8 cm3 Essigsäure, entstehen 775 g des Acetoacetates von Methyl-[4,8-dimethyl-nonanyl- (1)j-vinyl-carbinol; nD= 1,4539.
Dieser als Ausgangsstoff verwendete Ester wird während 2 Stunden mit 7,5g Aluminium-tri-isopro- pylat auf 158-165 erhitzt, bis die Kohlendioxyd entwicklung aufhört. Das rohe Reaktionsprodukt wird mit einem gleichen Volumen Petroläther ver dünnt und nacheinander mit verdünnter Schwefel säure, gesättigter Natriumbikarbonatlösung und Was ser bis zur Neutralität gewaschen. Die organische Phase wird mit Calciumsulfat getrocknet und vom Lösungsmittel befreit.
Der Rückstand wird durch fraktionierte Destillation gereinigt, und es werden bei 1l0-112 /0,4 mm 512 g (77 % der Theorie) 6, 10, 14-Trimethyl-pentadecen-(5)-on-(2) erhalten; n2 = 1,4540.
<I>Beispiel 6</I> 340 g des Acetoacetates von Dimethyl-vinyl-car- binol, das wie unter Beispiel 1 angegeben hergestellt wurde, werden mit 3,4g Aluminium-triäthylat auf 145-155 erhitzt, bis die Kohlendioxydentwicklung nachgelassen hat. Das Rohprodukt wird durch frak tionierte Destillation gereinigt. Dabei werden bei einer Temperatur von 54-56 /8 mm 197,6 g (78,4 Prozent der Theorie) 6-Methyl-hepten-(5)-on-(2) er halten; n = 1,4372.
D<I>Beispiel 7</I> 340 g des Acetoacetates von Dimethyl-vinyl-car- binol werden mit 3,4 g Aluminium-tri-n-butylat auf l45-155 erhitzt, bis die Gasentwicklung nach gelassen hat.
Bei der Reinigung durch fraktionierte Destillation kann eine Fraktion im Temperaturinter vall von 57-59 /10 mm gesammelt werden; sie be- steht aus 190,0 g (75,3 % der Theorie) 6-Methyl- hepten-(5)-on-(2).
<I>Beispiel 8</I> In einem 5-Liter-Kolben, der mit Rührer, Tropf trichter und Thermometer versehen ist und zudem durch einen Trockenaufsatz vor Luftfeuchtigkeit ge- schütz ist, werden 741 g (5,0 Mol) Phenyl-methyl- vinyl-carbinol, 700 cm3 Toluol, 10 cm3 Essigsäure und 10 cm3 Pyridin gegeben.
Durch den Tropftrich ter erfolgt während drei Stunden tropfenweise Zu gabe von 462 g (5,5 Mol) Diketen. Während dieser Zeit wird die Temperatur durch Kühlung von aussen auf 25-30 gehalten. Bei dieser Temperatur wird das Rühren während weiteren fünf Stunden fortge setzt. Anschliessend wird das Reaktionsgemisch in einen Scheidetrichter gegeben und nacheinander mit 15 ,'o Schwefelsäure, mehrere Male mit gesättigter, wässriger Natriumbikarbonatlösung und schliesslich mit Wasser gewaschen. Die organische Phase wird mit Calciumsulfat getrocknet und im Vakuum kon zentriert.
Dabei wird das Acetoacetat von Phenyl-, methyl-vinyl-carbinol in quantitativer Ausbeute er halten; nD =<B>1,5120.</B>
Zu diesem als Ausgangsstoff verwendeten Ester werden 17,8 g Aluminium-tri-isopropylat zugefügt und die Mischung in einen 5-Liter-Kolben gegeben. Der Kolben ist mit einem Rührer, einem Thermo meter und einem Rückflusskühler versehen, wobei das obere Ende des letzteren über eine Trockeneis falle mit einem Gasometer verbunden ist. Durch Erhitzen mittels eines Ölbades auf 120-140 wird eine heftige Kohlendioxydentwicklung ausgelöst. Das Erhitzen wird fortgesetzt, bis nach ungefähr 31/2 Stunden die Gasentwicklung nachgelassen hat.
Nach dem Abkühlen des Reaktionsgemisches wird letz- teres mehrere Male mit 5 % wässriger Natriumkar- bonatlösung extrahiert und mit Wasser neutral ge waschen. Die organische Phase wird über Calcium- sulfat getrocknet und im Vakuum fraktioniert destil liert.
Man erhält 6-Phenyl-hepten-(5)-on-(2) als eine Flüssigkeit vom Siedepunkt l16-118 /1,2 mm; n25 = 1,5390; Ausbeute 588,8 g (62,5 % der Theo <B>D</B> <I>Beispiel 9</I> Zu einer Lösung von 504,8 g (4,0 Mol)
1-Vinyl- cyclohexanol in 500 cm3 Petroläther werden je 10 cm3 Pyridin und Essigsäure gegeben. Anschliessend er folgt unter Rühren tropfenweise Zugabe von 370 g (4,4 Mol) Diketen aus einem Tropftrichter. Durch Kühlung von aussen wird die Temperatur auf 25 bis 30 gehalten. Nachdem im Verlaufe von 2 Stunden alles Diketen zugesetzt wurde, wird die Umsetzung während weiteren 5 Stunden fortgesetzt, bis keine Wärmeentwicklung mehr erfolgt.
Das Rohprodukt wird nacheinander mit verdünnter Schwefelsäure, ge sättigter wässriger Natriumbikarbonatlösung und Was ser bis zur Neutralität gewaschen. Die organische Lösung wird über Calciumsulfat getrocknet und der Petroläther im Vakuum durch Destillation entfernt. Als Rückstand wird das. 1-Vinyl-cyclohexyl-aceto- acetat in quantitativer Ausbeute erhalten; n D 1,4706.
Dieser als Ausgangsstoff verwendete Ester wird in Gegenwart von 8 g Aluminium-tri-isopropylat py- rolysiert. Die heftige Kohlendioxydentwicklung ist nach 4 Stunden beendet. Das Hauptprodukt, 5-Cyclo- hexyliden-pentanon-(2), kann durch fraktionierte De stillation isoliert werden.
Es wird in einer Ausbeute von 536,7 g (80,7 % der Theorie) erhalten; Siede- punkt 75-77 /2,5 mm; n D = 1,4762.
<I>Beispiel 10</I> l 505 g (7,76 Mol) 3,7,9 - Trimethyl - decadien- (1,6)-ol-(3) werden in 1000 cm3 Petroläther gelöst. Zu der Lösung werden je 16 cm3 Pyridin und Essig säure gegeben. Dann werden während 3 Stunden unter kräftigem Rühren aus einem Tropftrichter 696 g (8,28 Mol) Diketen tropfenweise zugesetzt. Durch ein Kühlbad wird die Temperatur auf 25 bis 30 gehalten. Nachdem die Lösung weitere 5 Stunden bei dieser Temperatur belassen wurde, ist die Reak tion beendet.
Das Reaktionsgemisch wird mehrere Male mit verdünnter Schwefelsäure zur Entfernung des Pyridins, mit gesättigter wässriger Natriumbikar- bonatlösung zur Entfernung von sauren Nebenpro dukten extrahiert und mit Wasser neutral gewaschen. Die organische Lösung wird über Calciumsulfat ge trocknet und bei vermindertem Druck vom Lösungs mittel befreit. Der Rückstand besteht aus 2157 g 3,7, 9-Trimethyl-decadien-(1,6)-yl-(3)-acetoacetat; n2 = 1,4620.
Diesem als Ausgangsstoff verwendeten Ester wer den 15,2g Aluminium-tri-isopropylat zugesetzt und die Mischung während 4 Stunden auf 140-170 erhitzt. Es setzt sofort kräftige Kohlendioxydentwicklung ein, doch hört diese gegen Ende der angegebenen Zeit auf. Nach dem Abkühlen wird das Reaktionsgemisch mit 1000 cm3 Petroläther verdünnt. Die Entfernung des Aluminium-tri-isopropylates erfolgt durch Ex traktion mit 15o/oiger Schwefelsäure.
Die sauren Nebenprodukte werden durch Waschen mit gesät tigter wässriger Natriumbikarbonatlösung entfernt. Schliesslich wird durch fraktionierte Vakuumdestilla tion das 6,10,12-Trimethyl-tri-decadien-(5,9)-on-(2) bei 100-104 /0,4 mm in einer Ausbeute von 1435 g (79 % der Theorie) erhalten;
n D = 1,4648. <I>Beispiel 11</I> 972 g (5,0 Mol) 6-Cyclohexyliden-3-methyl-hexen- (1)-ol-(3), 1000 cm3 Petroläther, 10 cm3 Pyridin und 10 cm3 Essigsäure werden in einen 5-Liter-Kolben gegeben.
Unter Rühren werden 462 g (5,5 Mol) Di- keten tropfenweise zugesetzt, wobei die Reaktions temperatur durch Kühlung auf 25-30 gehalten wird. Die Zugabe des Diketens erfolgt während zwei Stunden. Die Reaktion wird weitere 6 Stunden fort gesetzt. Anschliessend wird die Lösung zweimal mit je 200 em3 10o/oiger Schwefelsäure, dreimal mit 500 cm3 gesättigter wässriger Natriumbikarbonat- lösung und schliesslich mehrere Male mit Wasser bis zur neutralen Reaktion gewaschen.
Die organische Phase wird mit Calciumsulfat getrocknet und im Va kuum konzentriert. Auf diese Weise wird in 100pro- zentiger Ausbeute 6-Cyclohexyliden-3-methyl-hexen- (1)-yl-(3)-acetoacetat erhalten; nD = 1,4832.
1392g des so erhaltenen Ausgangsstoffes und 15g Aluminium-tri-isopropylat werden zusammen gegeben und unter Rühren bis zur kräftigen Kohlen dioxydentwicklung auf 145-175 erhitzt. Die Reak tion ist nach 3 Stunden beendet. Nach dem Abküh len wird die Mischung mit 500 cm3 Petroläther ver dünnt. Dann werden zwei Extraktionen mit 300 cm3 10o/oiger Schwefelsäure und drei Extraktionen mit gesättigter Natriumbikarbonatlösung vorgenommen, und schliesslich wird mit Wasser bis zur neutralen Reaktion gewaschen.
Die organische Phase wird über Calciumsulfat getrocknet und mittels einer Kolonne fraktioniert destilliert. Das Hauptprodukt, 9-Cyclo- hexyliden-6-methyl-nonen-(5)-on-(2), wird zwischen 117 und 119 /0,5 mm in einer Ausbeute von 930,2 g (76,5 % der Theorie) erhalten.