Verfahren zur Herstellung von Moschusriechstoffen Nach dem schweiz. Patent Nr.311193 werden Moschusriechstoffe dadurch hergestellt, das p-Cymol mit einem Alkylierungsmittel mit einer Alkylgruppe von 4-6 Kohlenstoffatomen behandelt und in das erhaltene Produkt eine Acetylgruppe eingeführt wird. Es wird in der Beschreibung angegeben, dass die Struktur der dabei erhaltenen Verbindungen nicht sicher ist.
Es wurde nun festgestellt, dass die bei dem betref fenden Verfahren erhaltenen Verbindungen in Wirk lichkeit Polyalkylindanderivate sind und dass sie und ähnliche Moschusriechstoffe gemäss der vorliegenden Erfindung auch dadurch hergestellt werden können, dass man ein Styrol mit einem Alken in Gegenwart eines Katalysators kondensiert zu Polyalkylindanen, in welchen wenigstens vier Wasserstoffatome des Cyclopentanringes des Indans durch Alkylgruppen mit 1-3 Kohlenstoffatomen substituiert sind, in den Benzolring des in dieser Weise erhaltenen Polyalkylin- dans eine Acylgruppe mit 1-3 Kohlenstoffatomen einführt.
Einige gemäss der Erfindung erhaltene Moschus-
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Ähnliche Reaktionsgleichungen gelten für die Herstellung von Indanderivaten, die vier oder sechs Alkylgruppen im Fünfring enthalten. Es soll dabei riechstoffe lassen sich durch folgende Formel wieder geben:
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Darin stellen die Reste R Wasserstoffatome oder dieselben oder verschiedene Alkylgruppen mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen dar, wobei wenigstens vier- der Substituenten R im Cyclopentanring Alkylgruppen mit 1-3 Kohlenstoffatomen sind, während R' ent weder Wasserstoff oder eine Alkylgruppe mit 1 oder 2 Kohlenstoffatomen ist.
Der erste Schritt des erfindungsgemässen Verfah rens, die Kondensation, kann durch das folgende Bei spiel erläutert werden, wonach ein Hexamethylindan erhalten wird: aber bemerkt werden, dass die Konstitution dieser Verbindungen nicht ganz feststeht, und dass es mög lich ist, dass auch Isomere bzw. Gemische von Iso- meren entstehen. Einfachheitshalber wird in der Be schreibung und in den Ansprüchen stets von Poly- alkylindanen gesprochen.
Bei der weiteren Beschreibung der nach der Erfindung erhaltenen Verbindungen wird die nach stehende Numerierung der Kohlenstoffatome des Indanskeletts benutzt:
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Die Art und Stärke des Moschusgeruchs sind u. a. von der Stelle der Substituenten abhängig. Im allgemeinen lässt sich sagen, dass diese sich - wenn das dem Moschusriechstoff zugrunde liegende Poly- alkylindan vier Alkylgruppen im Fünfring enthält vorzugsweise an den beiden 1- und den beiden 3-Stellen befinden sollen, während die Gesamtzahl der Kohlenstoffatome dieser vier Substituenten 4-6 ist.
Sind fünf Alkylgruppen in dem Fünfring vorhan den, so stehen diese zweckmässig in 1,1,2,3,3-Stel- lung, während die Gesamtzahl der Kohlenstoffatome in diesen Gruppen, die gegebenenfalls vorhandene Gruppe R in dem Benzolkern mitgerechnet, 5-8 ist.
Sind alle Wasserstoffatome in dem Fünfring durch Alkylgruppen ersetzt, so ist nur eine einzige Konfi guration möglich, und zwar 1,1,2,2,3,3. Die Gesamt zahl der Kohlenstoffatome dieser Gruppen einschliess lich einer gegebenenfalls vorhandenen Gruppe R in dem Benzolkern ist dann vorteilhaft 6-9.
Die Substituenten R und R'CO in dem Benzol kern können sich an verschiedenen Stellen desselben befinden. Die Gruppe R ist zweckmässig an dem Kohlenstoffatom 5 gebunden.
Die Gruppe R'CO kann eine Formyl-, Acetyl- oder Propionylgruppe sein.
Wenn der Fünfring des Indans vier Alkylgruppen enthält, weist die Acetylverbindung den günstigsten Moschusgeruch auf. Mit fünf Alkylgruppen in dem Fünfring gibt auch die Formylgruppe einen guten Moschusgeruch, während, wenn im Fünfring sechs Alkylgruppen vorhanden sind, sowohl die Verbin dungen mit einer Acetylgruppe, wie auch die mit einer Formylgruppe oder Propionylgruppe wertvolle Moschusriechstoffe sind.
Zur Herstellung der obenbesprochenen Verbin dungen geeignete Styrole sind Styrol, a-Methyl-styrol, p-Methyl-styrol, p,a-Dimethyl-styrol, p-Äthyl-a- methyl-styrol, p-n-Propyl-a-methyl-styrol und p-Iso- propyl-a-methyl-styrol. Diese Styrole entsprechen der Formel
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in der R1 und R2 Wasserstoffatome oder Alkylgrup pen mit 1-3 Kohlenstoffatome darstellen.
Als Alkene kommen solche der folgenden Formel in Frage:
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in der R3 und R4 Alkylgruppen mit 1-3 Kohlen stoffatome und R5 und R, Wasserstoff oder Alkyl gruppen mit 1-3 Kohlenstoffatom sind, wie z. B. Isobutylen, 2-Methylbutylen-(1), Trimethyläthylen, 2,3-Dimethyl-butylen-(1), Trimethyläthyläthylen und Tetramethyläthylen, oder aber Askene, die unter den Reaktionsbedingungen durch Isomerisation in ein Alken obiger Formel überzugehen vermögen, wie z. B. tert. Butyläthylen.
Die Kondensation erfolgt unter Einfluss von Kata lysatoren. Sehr gute Resultate werden mit einem Gemisch aus Eisessig und konzentrierter Schwefel säure, vorzugsweise in einem Gewichtsverhältnis von 1 : 1, mit Bortrifluoridätherat und mit 70-85%iger Schwefelsäure, erzielt. Man kann aber auch andere Katalysatoren benutzen.
Die Kondensation wird vorzugsweise bei Tempe raturen zwischen -10 und +900C ausgeführt. Arbeitet man bei höheren Temperaturen, so wird es in den meisten Fällen mit Rücksicht auf den Siede punkt der Alkene erforderlich sein, die Reaktion in einem Autoklaven auszuführen.
Der zweite Schritt des erfindungsgemässen Ver fahrens, die Einführung der Acylgruppe in den Benzolkern, kann auf verschiedene Weise erfolgen: Zur Herstellung der Aldehyde (Formylverbindun- gen) kann man das Polyalkylindan zunächst in die Chlormethylverbindung überführen, beispielsweise durch Reaktion mit Paraformaldehyd und Salzsäure gas in Gegenwart von wasserfreiem Zinkchlorid als Katalysator. Die Chlormethylverbindung kann an schliessend mit Hexamethylentetramin in wässriger 50%iger Essigsäure behandelt werden. Auch kann man die Chlormethylverbindung mit einer Suspension des Natriumsalzes von 2-Nitro-propan in 96%igem Äthanol reagieren lassen.
Ein anderes Verfahren zur Einführung der Aldehydgruppe besteht darin, dass man das Poly- alkylindan mit Kohlenoxyd, gasförmiger Salzsäure und Aluminiumchlorid in einem Autoklav nach der Methode von Gattermann-Koch umsetzt.
Die Acetylgruppe kann durch Behandlung des Polyalkylindans mit einem Acetylhalogenid oder mit Essigsäureanhydrid in Gegenwart von Aluminium chlorid oder eines anderen zu diesem Zweck bekann ten Friedel-Crafftskatalysators eingeführt werden.
Ein Propionylgruppe kann in ähnlicher Weise in den Benzolkern eingeführt werden, indem an Stelle des Acetylhalogenids oder Essigsäureanhydrids ein Propionylhalogenid oder Propionsäureanhydrid be nutzt wird. Insoweit man eine Acetylgruppe einführt, sind die erhaltenen Verbindungen teilweise dieselben wie die, welche nach dem schweiz. Patent Nr. 311193 durch Umsetzung des p-Cymols mit Alkenen oder Alko holen mit 4-6 Kohlenstoffatomen erhalten werden.
Die nach der Erfindung hergestellten Moschus riechstoffe haben den bereits bekannten Nitro- moschusriechstoffen gegenüber mehrere Vorteile. Sie unterscheiden sich insbesondere durch ihre grosse Licht- und Alkalifestigkeit, welche letztere Eigen schaft zumal für die Anwendung in Seifeparfümen von Bedeutung ist.
Sie lösen sich ausserdem leicht in
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<I>Tabelle <SEP> 1</I>
<tb> Empirische <SEP> Siedepunkt <SEP> Schmelzpunkt <SEP> Refration <SEP> Spez. <SEP> Gewicht
<tb> Acylpolyalkyl-indan <SEP> (Riechstoff) <SEP> Formel <SEP> in <SEP> C <SEP> in <SEP> C <SEP> n <SEP> D <SEP> d20
<tb> 4
<tb> 1,2,3,3,5-Pentamethyl-indan- <SEP> C16H220 <SEP> 67,5-69
<tb> methylketon
<tb> 1,1,3,3,5-Pentamethyl-indan- <SEP> C16H220 <SEP> 114/1 <SEP> mm <SEP> 60-61
<tb> methylketon
<tb> 1,1,3,5-Tetramethyl-3-äthyl-indan- <SEP> C17H240 <SEP> 114/0,7 <SEP> mm <SEP> 31,5-33
<tb> methylketon
<tb> 1,1,5-Trimethyl-3,3-diäthyl-indan- <SEP> C18H260 <SEP> l18/0,1 <SEP> mm <SEP> 66,5-67,5
<tb> methylketon
<tb> 1,1,3,5-Tetramethyl-3-(isopropyl)- <SEP> C18H26O <SEP> 100/0,1 <SEP> mm <SEP> 1,5251 <SEP> 0,9708
<tb> indan-methylketon
<tb> 1,1,3,
3-Tetramethyl-5-äthyl-indan- <SEP> C17H240 <SEP> 140/2 <SEP> mm <SEP> 50,5-52
<tb> methylketon
<tb> 1,1,2,3,3,5-Hexamethyl-indan- <SEP> C17H240 <SEP> 59-59,8
<tb> methylketon
<tb> 1,1,2,3,3,5-Hexamethyl-indan- <SEP> 016H220 <SEP> 135/0,7 <SEP> mm <SEP> 66,5-67,5
<tb> carboxaldehyd
<tb> 1,1,2,3,5-Pentamethyl-3-äthyl- <SEP> 018H260 <SEP> 116/0,2 <SEP> mm <SEP> 1,5300 <SEP> 0,9767
<tb> indan-methylketon
<tb> 1,1,2,3,3-Pentamethyl-5-äthyl- <SEP> 018H260 <SEP> 141/2 <SEP> mm <SEP> 74-75
<tb> indan-methylketon
<tb> 1,1,3,3,5-Pentamethyl-2-äthyl- <SEP> 018H260 <SEP> 138/1 <SEP> mm <SEP> 1,5339 <SEP> 0,9881
<tb> indan-methylketon
<tb> 1,1,2,2,3,3,5-Heptamethyl-indan- <SEP> 017H240 <SEP> 130/1 <SEP> mm <SEP> 91,5-93
<tb> carboxaldehyd
<tb> Mischung <SEP> von <SEP> 1,1,2,2,3,5-Hexa methyl-3-äthyl-indan-methylketon
<tb> und <SEP> 1,1,2,3,3,
5-Hexamethyl-2- <SEP> 019H280 <SEP> 131/0,3 <SEP> mm <SEP> 1,5281 <SEP> 0,9709
<tb> äthyl-indan-methylketon
<tb> 1,1,2,2,3,3-Hexamethyl-5-äthyl- <SEP> 019H280 <SEP> 130/0,5 <SEP> mm <SEP> 60-61
<tb> indan-methylketon
<tb> 1,1,2,2,3,3,5-Heptamethyl-indan- <SEP> 018H260 <SEP> 119/0,2 <SEP> mm <SEP> 55,5-56
<tb> methylketon
<tb> 1,1,2,2,3,3,5-Heptamethyl-indan- <SEP> 019H280 <SEP> 126/0,1 <SEP> mm <SEP> , <SEP> 40-41
<tb> äthylketon den in der Parfümerie und Kosmetik üblichen Lö sungsmitteln, wie Diäthylphthalat, Äthanol, Mineral ölen und fetten Ölen, Carbitol (eingetragene Marke) und dergleichen.
Die nach der Erfindung erhaltenen Stoffe riechen alle nach Moschus, weisen jedoch in Hinsicht auf die Stärke und die Abstufung des Moschusgeruchs erheb liche Unterschiede auf, was eine äusserst variierte Anwendung ermöglicht.
In der folgenden Tabelle I sind die Konstanten einer Reihe von nach der Erfindung erhaltenen Acyl- polyalkylindanen aufgenommen.
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<I>Tabelle <SEP> I</I> <SEP> (Fortsetzung)
<tb> Acylpolyalkyl-indan <SEP> (Riechstoff) <SEP> Empirische <SEP> Siedepunkt <SEP> Schmelzpunkt <SEP> Refraktion <SEP> Spez.
<SEP> Gewicht
<tb> Formel <SEP> in <SEP> 0 <SEP> C <SEP> in <SEP> 0 <SEP> C <SEP> n <SEP> D <SEP> d <SEP> 40
<tb> 1,1,3,3-Tetramethyl-indan- <SEP> C15H260 <SEP> 49-50,5
<tb> methylketon
<tb> 1,1,2,3,3-Pentamethyl-indan- <SEP> C16H220 <SEP> 127/2 <SEP> mm <SEP> 47-48 <SEP> 1,5332 <SEP> 1,0023
<tb> methylketon
<tb> 1,1,2,3,3-Pentamethyl-indan- <SEP> C15H26O <SEP> 119-120/2 <SEP> mm <SEP> 48,5-50
<tb> carboxaldehyd
<tb> 1,1,2,2,3,3-Hexamethyl-indan- <SEP> C17H240 <SEP> 140/2 <SEP> mm <SEP> 76-77
<tb> methylketon <I>Beispiel 1</I> In einem mit Rührer, Thermometer, Luftkühler und Tropftrichter versehenen Rundkolben werden 375g Eisessig und 375 g konzentrierte Schwefelsäure vermischt.
Unter Rühren und während die Tem peratur zwischen 10 und 40 gehalten wird, wird innerhalb 11/2 Stunden ein Gemisch aus 495 g p-a- Dimethylstyrol und 315g Tetramethyläthylen, das heisst 2,3-Dimethyl-butylen-2, oder 2,3-Dimethyl- butylen-1 zugetropft. Nachdem alles zugegeben ist, wird noch weitere 21/ Stunden gerührt und darauf die Masse in Wasser ausgegossen. Die obere Schicht wird in einem Scheidetrichter abgetrennt und mit verdünnter Natronlauge und Wasser neutral ge waschen.
Darauf wird unter vermindertem Druck destilliert, wobei zunächst ein Vorlauf und darauf 1,1,2,2,3,3,5-Heptamethyl-indan vom Siedepunkt 82-86 C/0,7 mm übergeht. Die betreffende Ver bindung ist eine farblose Flüssigkeit, die nach einiger Zeit fest wird. Sie hat nach Umkristallisieren aus Äthanol einen Schmelzpunkt von 65-66 C.
In einem mit Rührer, Tropftrichter und Gas ableitungsrohr versehenen Kolben werden 400 g reines Nitrobenzol mit 140 g wasserfreiem Alumi niumchlorid verrührt, bis dieses sich völlig gelöst hat. Dabei wird durch äussere Kühlung mit Wasser dafür gesorgt, dass die Temperatur des Gemisches 30 nicht wesentlich übersteigt. Durch den Tropftrichter wird in einem Zeitverlauf von 3 Stunden 216 g 1,1,2,2, 3,3,5-Heptamethyl-indan, 85 g Acetylchlorid und 200g Nitrobenzol zufliessen gelassen. Während der Umsetzung wird die Temperatur durch Kühlen mit Wasser auf etwa 20 gehalten. Nachdem die Gasent wicklung aufgehört hat, rührt man eine weitere halbe Stunde.
Die zähflüssige Masse lässt man nunmehr unter kräftigem Rühren in ein Gemisch aus Eis. und konzentrierter Salzsäure fliessen, bis die komplexe Verbindung des Aluminiumchlorids völlig zersetzt ist. Das schwere Öl wird mit Wasser und Natriumacetat lösung neutral gewaschen. Nach Abdestillieren des Nitrobenzols, von dem 590 g zurückgewonnen wer den, erhält man etwa 210 g destilliertes Acetyl- 1,1,2,2,3,3,5-heptamethyl-indan, das bald fest wird. Nach Umkristallisieren aus Methanol schmilzt die Verbindung bei 55,5-56 .
<I>Beispiel 2</I> In ähnlicher Weise wie in Beispiel 1 beschrieben, wird Propionyl-1,1,2,2,3,3,5-heptamethyl-indan her gestellt, indem anstatt 85 g Acetylchlorid 95 g Pro- pionylchlorid genommen wird. Auch dieses Keton ist ein kristallisierter Stoff. Es siedet bei 126 /0,1 mm und schmilzt bei 43-44 .
<I>Beispiel 3</I> In der im Beispiel 1 beschriebenen Weise wird 1,1,2,2,3,3 -Hexamethyl - 5 - äthyl - indan hergestellt, wobei man anstatt von 495 g p-a-Dimethylstyrol von 557 g p-Äthyl-a-methyl-styrol ausgeht. Das derart hergestellte Polyalkylindan siedet bei 108 C/2 mm. nD = 1,515 und d24 = 0,918.
230 g dieser Verbindung werden in der dort be schriebenen Weise in Acetyl-1,1,2,2,3,3-hexamethyl- 5-äthyl-indan übergeführt. Die Acetylverbindung ist eine kristallinische Substanz mit einem Siedepunkt von 130 C/0,5 mm und einem Schmelzpunkt von 60-6l C.
<I>Beispiel 4</I> 1,1,2,3,3,5-Hexamethyl-indan wird nach der im Beispiel 1 beschriebenen Weise hergestellt unter Anwendung von 262 g Trimethyläthylen anstelle von 315g Tetramethyläthylen. Das in dieser Weise erhal tene Polyalkyl-indan hat einen Siedepunkt von 84 bis 87 C/2 mm. Beim Fraktionieren wurde eine farblose Flüssigkeit erhalten, Siedepunkt 85 C/2 mm, nD = 1,5119, d24 = 0,9119.
In einem mit Rührer, Gaseinleitungsrohr, Thermo meter und Liebigschem Kühler versehenen Kolben suspendiert man 93g wasserfreies Zinkchlorid und 112 g Paraformaldehyd in 1370 g 1,1,2,3,3,5- Hexamethyl-indan. Nach Erhitzung der Masse auf 55 leitet man unter Rühren einen kräftigen Strom trockenes Salzsäuregas ein, wobei man dafür besorgt ist, dass die Temperatur zwischen 58 und 62 gehal ten wird.
Während der ersten Stunde wird das Salzsäuregas rasch absorbiert. Damit die Reaktion völlig beendet wird, ist die Gaseinleitung weitere 2 Stunden fortzu setzen; die Einleitungsgeschwindigkeit kann dabei bedeutend verringert werden. Nach Kühlen werden die Schichten in einem Scheidetrichter voneinander getrennt. Nachdem die obere Schicht mit Wasser und verdünnter Natronlauge neutral gewaschen ist, destil liert man unter vermindertem Druck. Dabei geht zu nächst ein Vorlauf aus unverändertem Hexamethyl- indan über, von dem 648 g zurückgewonnen werden.
Anschliessend geht das Chlormethyl-1,1,2,3,3,5-hexa- methyl-indan als farblose Flüssigkeit vom Siedepunkt 124-150 /2 mm über. Die Ausbeute beträgt 656 g. Diese Flüssigkeit wird fest und kann durch Um kristallisieren aus Äthanol weiter gereinigt werden, wobei farblose Kristalle vom Schmelzpunkt 64-66 anfallen.
Das in dieser Weise erhaltene Chlormethylhexa- methyl-indan wird in folgender Weise in das Formyl- 1,1,2,3,3,5-hexamethyl-indan übergeführt.
In einem mit Rührer und Kühler ausgestatteten Rundkolben wird 452 g Chlormethylhexamethyl- indan in Portionen einem warmen Gemisch aus 74,8g Natriumhydroxyd, 173 g 2-Nitropropan und 1110 g 96%igem Äthanol zugegeben. Das dauert 10-15 Minuten und nach jeder Zugabe siedet die Flüssigkeit. Nach beendeter Reaktion wird weitere 15 Minuten gekocht. Die Flüssigkeit muss nunmehr neutral sein. Das Kochsalz wird nach Abkühlen abge saugt, worauf man den Alkohol abdestilliert. Die verbleibende Flüssigkeit wird mit Wasser verdünnt und in einem Scheidetrichter mit Benzol ausgezogen. Man wäscht dreimal mit jeweils 150 cm 10 %iger Natronlauge und dann mit Wasser bis zur neutralen Reaktion.
Nach Abdestillieren des Lösungsmittels kann der Rohaldehyd durch Destillation in Vakuum gereinigt werden. Man erhält 350 g Formyl-1,1,2,3,3,5-hexa- methyl-indan vom Siedepunkt 133-138 /3,5 mm. Es ist ein fester Stoff, der nach Umkristallisieren aus 50 % Äthanol bei 66,5-67,5 schmilzt.
<I>Beispiel 5</I> Aus 65 g des nach Beispiel 1 hergestellten 1,1,2,2,3,3,5-Heptamethyl-indan, 13,5g wasserfreiem Zinkchlorid und 16,5 g Paraformaldehyd stellt man die Chlormethylverbindung in gleicher Weise wie im Beispiel 4 her, aber unter Anwendung einer Reak tionstemperatur von 90 . Das Chlormethyl-1,1,2,2, 3,3,5-heptamethyl-indan siedet bei 121-130 /0,5 mm und schmilzt nach Umkristallisieren aus Äthanol bei 91-93 .
42 g der in dieser Weise hergestellten Verbin dung werden 2 Stunden unter Rückfluss mit 44 g Hexamethylentetramin, 65 cm Eisessig und 65 cm Wasser gekocht. Man kühlt darauf etwas ab, setzt 25 cm 36%ige Salzsäure zu und kocht nochmals, und zwar während 20 Minuten. Nach Kühlen und Verdünnen mit Wasser extrahiert man mit Benzol. Die Benzollösung wird darauf mit Wasser und Bicar- bonatlösung neutral gewaschen. Nach Abdestillieren des Benzols fraktioniert man im Vakuum, wobei 29 g Aldehyd vom Siedepunkt 125-140 /1 mm erhalten werden. Durch Umkristallisieren aus einem Methanol- Äthanolgemisch wird das Formyl-1,1,2,2,3,3,5-hepta- methyl-indan weiter gereinigt.
Es fällt in Form farb loser Kristalle vom Schmelzpunkt 91,5-93 an.