Verfahren zur Herstellung von ungesättigten Ketonen
Gegenstand des vorliegenden Patentes ist ein neues Verfahren zur Herstellung von ungesättigten Ketonen der Formel
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oder der Formel
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welches dadurch gekennzeichnet ist, dass man einen substituierten Propargylalkohol der Formel
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worin Ri einen Alkylrest mit 1-5 Kohlenstoffatomen oder eine Phenylgruppe und R2 den Methylrest bedeutet, wobei R2 zusammen mit Rt auch den Pentamethylenrest bilden kann, und R Wasserstoff oder Methyl darstellt, wobei stets mindestens 2 der R Wasserstoff bedeuten, in Gegenwart eines sauren Katalysators mit einem Ketal der Formel
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oder einem Enoläther der Formel
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in welchen Formeln R3 Wasserstoff oder einen niederen Kohlenwasserstoffrest, insbesondere eine Alkylgruppe,
und R4 und R5 niedere Alkylreste bedeuten, wobei R3 und R4 auch unter Ringbildung miteinander verknüpft sein können, umsetzt und das Reaktionsprodukt, gegebenenfalls nach Isomerisierung, durch Säurebehandlung cyclisiert.
Die Herstellung der als Ausgangsmaterial verwendeten substituierten Propargylalkohole der Formel I, welche zum Teil bereits bekannt sind, kann in an sich bekannter Weise durch Kondensation von Acetylen mit geeigneten Ketonen erfolgen. Besonders geeignete Vertreter von Ausgangsverbindungen sind die folgenden Carbinole :
3,7-Dimethyl-octen-(6)-in-(1)-ol-(3)
3,6,7-Trimethyl-octen- (6)-in- (l)-ol- (3)
3,4,7-Trimethyl-octen- (6)-in- (l)-ol- (3)
3,7-Dimethyl-nonen- (6)-in- (l)-ol- (3)
3,7,9-Trimethyl-decen- (6)-in- (l)-ol- (3)
6-Cyclohexyliden-3-methyl-hexin- (l)-ol- (3)
7-Phenyl-3-methyl-octen- (6)-in-(1)-ol-(3).
Die Ketale der Formel II bzw. die Enoläther der Formel III, welche ebenfalls zum Teil bereits bekannt sind, können durch Ketalisierung entsprechender Ketone bzw. durch zusätzliche saure Pyrolyse dieser Ketale in an sich bekannter Weise hergestellt werden. Bevorzugte Vertreter dieser Gruppe von Verbindungen sind die folgenden Ketale bzw. Enol äther :
2,2-Dialkoxy-propan
2,2-Dialkoxy-butan
2,2-Dialkoxy-pentan
3,3-Dialkoxy-pentan
4-Methyl-2, 2-dialkoxy-pentan
1, 1-Dialkoxy-cyclohexan
2-Alkoxy-propen- (l)
2-Alkoxy-buten- (2)
2-Alkoxy-penten- (2)
3-Alkoxy-penten- (3)
4-Methyl-2-alkoxy-penten- (2)
1-Alkoxy-cyclohexen- (l).
Zweckmässig werden als Alkoxyderivate Methoxy-, Athoxy-oder auch Butoxyverbindungen verwendet.
Bei der Umsetzung der Ketale der Formel II oder der Enoläther der Formel III mit den tertiären Propargylalkoholen verwendet man als katalytisch wirksames saures Mittel zweckmässig starke Mineralsäuren, wie Schwefelsäure, Phosphorsäure ; saure Salze, wie z. B. Kaliumbisulfat ; starke organische Säuren, wie z. B. p-Toluolsulfosäure, Oxalsäure und Trichloressigsäure ; und Lewis-Säuren, wie z. B.
Zinkchlorid oder Bortrifluoridätherat. Die Umsetzung kann sowohl mit als auch ohne Lösungsmittel durchgeführt werden. Als Lösungsmittel können z. B.
Kohlenwasserstoffe, wie Benzol, Toluol, Hexan, Heptan, Isooctan und Petroläther verwendet werden.
Nach einer speziellen Ausführungsform wird während der Reaktion ein Teil des Lösungsmittels abdestilliert, wobei der bei der Reaktion gebildete Alkohol mitdestilliert und damit aus dem Reaktionsmedium entfernt wird. Es hat sich auch als vorteilhaft erwiesen, dem Reaktionsgemisch ein alkoholbindendes Mittel, z. B. überschüssigen Enoläther, zuzusetzen.
Die genannten tertiären Propargylalkohole setzen sich mit den Enoläthern oder Ketalen zunächst unter Bildung von Allenketonen der Formel
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um. Je nach den vorherrschenden Reaktionsbedingungen werden diese Allenketone durch Isomerisierung mehr oder weniger in die entsprechenden a"B-,, ss, -ungesättigten Ketone der Formel V übergeführt :
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Die Isomerisierung der Allenketone kann nach träglich durch geeignete Massnahmen, z. B. durch Behandlung mit sauren oder basischen Mitteln, oder durch Wärmeeinfluss gefördert werden. Beispielsweise gelingt die Umwandlung praktisch vollständig durch kurzes Erwärmen auf etwa 150 C, durch Kochen mit verdünnter Essigsäure oder vorzugsweise durch Behandlung mit verdünnter Natronlauge in Methanol bei Raumtemperatur.
Wenn erwünscht, kann die erste Verfahrensstufe auch so geleitet werden, dass bereits eine weitgehende Isomerisierung erfolgt, so dass die a,/-, . -ungesättigten Ketone der Formel V praktisch in einem Einstufenverfahren gebildet werden. Dazu werden benötigt : Erstens eine längere Reaktionsdauer und zweitens die Anwendung einer grösseren Menge des sauren Katalysators, als sie für die Herstellung der Allenketone der Formel IV eingesetzt werden muss. Während beispielsweise für die Bildung von Allenketonen die Verwendung von 10, 100 p-Toluolsulfosäure, bezogen auf das verwendete Acetal bzw. den Enoläther, in den meisten Fällen genügt, erwies sich zum Zwecke der gleichzeitigen Isomerisierung der Allenketone die Verwendung von l-5"/o p-Toluolsulfosäure als günstig.
Man kann z. B. die beiden in Toluol gelösten Ausgangskomponenten in Gegenwart von p-Toluolsulfosäure als Katalysator längere Zeit auf höhere Temperaturen erhitzen, wobei ein Gemisch entsteht, in welchem die Verbindungen der Formel V überwiegen. Durch Zusatz von Kupferpulver oder Kupfersalzen kann die Bildung dieser Produkte unter sonst gleichen Bedingungen noch begünstigt werden.
Wegen der Sauerstoffempfindlichkeit der Ausgangs-, Zwischen-und Endprodukte werden alle Reaktionen zweckmässig in einer inerten Atmosphäre, z. B. unter Stickstoff, vorgenommen. Als günstig hat sich ausserdem der Zusatz von Antioxydantien, z. B.
Hydrochinon, Butoxyanisol usw., erwiesen.
Die so erhaltenen ungesättigten Ketone der Formeln IV und V werden anschliessend, wie gesagt, durch Säurebehandlung cyclisiert. Je nach den angewendeten sauren Agentien entstehen dabei cyclische Ketone mit a-Jonon-bzw. i-Jononstruktur. So kann man cyclische Ketone mit a-Jononstruktur gewinnen, wenn man mit sirupöser Phosphorsäure bei Raumtemperatur oder bei schwach erhöhter Temperatur behandelt und wenn man Bortrifluorid bei tiefer Temperatur einwirken lässt. Verwendet man als saures Mittel konzentrierte Schwefelsäure, so erhält man Cyclisierungsprodukte, die vorwiegend S-Jonon- struktur besitzen.
Die erfindungsgemäss erhaltenen Ketone weisen zum Teil bekannte und zum Teil neue Geruchs nüancen auf und können zur Herstellung von Riechstoffen und Parfüms verwendet werden.
Beispiel 1 a) Eine Lösung von 200 g 3,7-Dimethyl-octen (6)-in- (l)-ol- (3) und 160 g Isopropenyläthyläther [2-Athoxy-propen- (1)] in 1 Liter hochsiedendem Petroläther (Siedepunkt 80-110 C) wird nach Zugabe von 100 mg p-Toluolsulfosäure während 15 Stunden unter Stickstoff und unter Rückfluss gekocht.
Hierauf wäscht man das abgekühlte Reaktionsgemisch mit Natriumcarbonatlösung und erhält nach dem Abdampfen des Lösungsmittels im Wasserstrahlvakuum bei 50 C 210 g eines gelbgefärbten Ols, das eine Brechung von n2D= 1,4742 aufweist und im UV-Bereich um 290 m nur sehr schwach absorbiert (E, < 50). Durch Destillation im Hochvakuum lässt sich aus diesem Rohprodukt reines 6,10-Di methyl-undecatrien- (4, 5,9)-on- (2) gewinnen (Siede- punkt 67-69 Cl0, 04 mm ;
n20 = 1, 4875). b) 50 g des gereinigten 6,10-Dimethyl-unde catrien- (4, 5,9)-on- (2) werden in 25 cm3 Benzol gelöst und unter Kühlung bei 15-20 C mit 400 g 841/piger Phosphorsäure vermischt. Hierauf rührt man noch 30 Minuten bei 20 C und anschliessend 15 Minuten bei 35 C. Nun giesst man das Gemisch auf Eiswasser und extrahiert das gebildete rohe a-Jonon mit Petroläther. Die Petrolätherlösung wird einmal mit Wasser und einmal mit Natriumbicarbonatlösung gewaschen und dann im Wasserstrahlvakuum bei 40 C abgedampft.
Man erhält 48,1 g rohes a-Jonon (nid = 1,5103), das durch Destillation am Hochvakuum von harzartigen Verunreinigungen abgetrennt wird (Siedepunkt 70-75 C/0, 06 mm ; n20 = 1,4969 ; UV-Absorption in Athanol bei 226 m ;/). Gemäss dem IR-Spektrum besteht das Prä- parat zu etwa 900/o aus a-Jonon. Durch Umsetzung mit 4-Phenylsemicarbazid erhält man ein Phenylsemicarbazon, das bei 184-186 C schmilzt.
Beispiel 2 a) 20 g des gemäss Beispiel 1 erhaltenen rohen 6,10-Dimethyl-undecatrien- (4,5,9)-on- (2) werden in 200 cm3 Methanol zusammen mit 20 cm3 3n Natronlauge 1 Stunde bei Zimmertemperatur stehengelassen. Hierauf stellt man das pH der Lösung durch Zugabe von Essigsäure auf 7, dampft das Methanol im Wasserstrahlvakuum bei 40 C ab, nimmt das abgeschiedene 01 in Petroläther auf und erhält nach dem Abdestillieren des Petroläthers 20 g rohes Pseudojonon mit der Brechung n2r, = 1,5138 und einer UV-Absorption in Athanol bei 291-292 mu, El = 940, was einer Reinheit von etwa 720/o entspricht.
Durch Destillation im Hochvakuum erhält man reines Pseudojonon (Siedepunkt 76-78 Cl 0,02 mm ; n2r, = 1,5311 ; UV-Absorption bei 291 m, u, Et = 1300). b) Durch Cyclisierung gemäss den Angaben des Beispiels 1 erhält man a-Jonon mit der Brechung n20 = 1,4998 und einem UV-Maximum bei 225 bis 226 m . Das Phenylsemicarbazon schmilzt bei 183 bis 185 C. c) 10 g des Pseudojonons werden in 13 cm3 Petroläther gelöst und bei 0 während 10 Minuten mit einem Gemisch von 14 cm3 konzentrierter Schwefelsäure und 30 cm3 Petroläther gerührt.
Darin versetzt man das Gemisch mit Eis und trennt die Petrolätherschicht ab. Die Petrolätherlösung wäscht man mit Wasser und Natriumbicarbonatlösung, worauf nach dem Abdampfen des Petroläthers 9,6 g rohes/3-Jonon als dunkles 01 zuriickbleibt. Bei der Destillation im Hochvakuum destilliert bei 0,1 mm zwischen 88-90 C ein gelbes blüber (n2r, 0= 1,5183), das entsprechend der UV-Absorption in Athanol (Hauptmaximum bei 295 m, u) etwa 86 /eiges S-Jonon darstellt. Das daraus gewonnene Semicarbazon schmilzt bei 148-150 C und absorbiert im W bei 280 m, u, El= 890.
Beispiel 3 a) 400 g 3,6,7-Trimethyl-octen- (6)-in- (l)-ol- (3) werden zusammen mit 320 g Isopropenyläthyläther und 2 g Trichloressigsäure in einem Kolben unter Stickstoffbegasung in einem auf 90 C erwärmten Olbad während 15 Stunden unter Rückfluss gerührt.
Das erhaltene Rohprodukt wird in Petroläther aufgenommen und mit Natriumbicarbonatlösung gewaschen. Nach dem Abdampfen des Petroläthers erhält man 451 g eines gelben Ols mit der Brechung n20 = 1,4824, das im UV-Bereich um 290 m,, nur sehr schwach absorbiert. Durch fraktionierte Destillation im Hochvakuum gewinnt man daraus reines 6,9,10-Trimethyl-undecatrien- (4,5,9)-on- (2) [Siedepunkt 84-85 C/0, 06 mm ; n20 = 1,4907]. Schmelzpunkt des 4-Phenylsemicarbazons : 62-64 C. Das Präparat absorbiert im UV nicht und zeigt im IR eine typische Allenbande bei 5,05 z sowie eine C=O-Bande bei 5,80,.
b) Durch Cyclisation mit Phosphorsäure gemäss den Angaben in Beispiel 1 erhält man ein Rohprodukt, das eine Brechung von nr = 1,4990 aufweist, im UV bei 221 m,, absorbiert und gemäss IR-Spektrum als Hauptfraktion a-Iron enthält.
Das Präparat bildet ein Phenylsemicarbazon, welches bei 161 bis 163 C schmilzt. c) Wird das nach der Arbeitsweise a) dieses Beispiels erhaltene 6,9,10-Trimethyl-undecatrien- (4,5,9) on- (2) gemäss den Angaben in Beispiel 2 mit methylalkoholischer Natronlauge isomerisiert, so erhält man Pseudoiron, das bei der Reinigung durch Destillation im Hochvakuum bei 0,07 mm zwischen 88 bis 92 C siedet, eine Brechung von n2r0 = 1,5269 aufweist, und im UV (Äthanol) bei 293 m, mit einem El = 1000 absorbiert. Das daraus in üblicher Weise gewonnene Semicarbazon schmilzt bei 158-161 C und absorbiert im UV in Athanol bei 297 m, ; El = 1920.
d) Durch Behandlung mit Schwefelsäure gemäss den Angaben in Beispiel 2 gewinnt man aus dem gemäss c) erhaltenen Pseudoiron rohes ?-liron, das bei der Hochvakuumdestillation bei 0,02 mm zwischen 73-78 C überdestilliert und eine Brechung von n2X0 = 1,5138 aufweist ; (UV-Maxima bei 220 und 293 m, in Äthanol). Gemäss IR-Spektrum besteht das erhaltene Produkt zu 90-950/e aus 4-Iron.
Das daraus gewonnene Semicarbazon schmilzt bei 171-173 C und absorbiert im UV in Äthanol bei 276 m, lt, El= 850.
Beispiel 4 a) 15,2 g 3,7-Dimethyl-octen-(6)-in-(1)-ol-(3) und 15,0 g 2-Athoxy-buten- (2) in 100 cm3 Toluol werden nach Zugabe von 150 mg Kaliumbisulfat unter Stickstoff während 2 Stunden am Rückfluss gekocht. Die Reaktionslösung wird mit Natriumbicarbonatlösung und Wasser gewaschen, über Na triumsulfat getrocknet und am Wasserstrahlvakuum bei 40 C eingedampft.
Der Rückstand (21,0 g ; nid = 1,4748) weist im UV lediglich eine geringe Absorption bei 275 m, u (El= 30) auf und enthält auf Grund des IR-Spektrums neben etwa 10 /o Ausgangsprodukt 70-806/n 3,6,10-Trimethyl-undecatrien (4,5,9)-on- (2), das durch Hochvakuumdestillation gereinigt wird : Siedepunkt 95-97 Ciao, 07 mm ; nD = 1,4831. b) 7 g des erhaltenen 3,6,10-Trimethyl-undeca trien- (4, 5,9)-on- (2) werden in 4 cm3 absolutem Benzol gelöst und unter Umrühren innerhalb 15 Minuten mit 54 g 84a/aiger Phosphorsäure versetzt, wobei durch Kühlung mit Wasser die Reaktionstemperatur auf 20 C gehalten wird.
Man rührt anschliessend während 30 Minuten bei 20-25 C und schliesslich während 15 Minuten bei 30-35 C. Nun giesst man das Reaktionsgemisch auf 100 g Eis und extrahiert mit Petroläther. Man wäscht zweimal mit Natrium bicarbonatlösung und dreimal mit Wasser, trocknet über Natriumsulfat und entfernt das Lösungsmittel am Wasserstrahlvakuum bei 45 C.
Man erhält 6,3 g rohes Isomethyl-a-jonon (n2D = 1,5087), das durch Hochvakuumdestillation gereinigt wird : Siedepunkt 86-87 Cl0, 5 mm ; n24 = 1,5004 ; UV-Absorptionsmaximum in Petroläther bei 229 m, u. Das in üblicher Weise hergestellte Semicarbazon schmilzt bei 199 bis 200 C.
Beispiel S
10,0 g des gemäss Beispiel 4 erhaltenen 3,6,10 Trimethyl-undecatrien- (4,5,9)-on- (2) werden in 100 cm3 Methanol gelöst und mit 10 cm3 3n Natronlauge während 1 Stunde bei 20 C stehengelassen. Durch Extraktion mit Petroläther gewinnt man in üblicher Weise 9,5 g Rohprodukt (n 2 = 1,5193 ; UV-Absorptionsmaximum in Petrolätherlösung bei 282 ma b ; E'= 1070), das durch Destillation gereinigt wird. Das reine Isomethylpseudojonon hat folgende Eigenschaften : Siedepunkt 1050CI 0,005 mm ; n 2D = 1,5277 ; UV-Absorptionsmaximum in Petrolätherlösung bei 283 mu. ; El, = 1225.
Die Cyclisierung erfolgt nach den Angaben des Beispiels 4, wobei ein Rohprodukt (nD = 1,5007) erhalten wird, das nach dem IR-Spektrum etwa 80 /9 Isomethyl-a-jonon enthält.
Beispiel 6 a) 10 g 3,6,7-Trimethyl-octen- (6)-in- (l)-ol- (3) und 10 g 3-Athoxy-penten- (3) [Siedepunkt 108 bis 111 C ; n 25 = 1,4107 ; hergestellt aus dem Diäthyl- ketal von Pentanon- (3) durch Behandlung mit Ka liumbisulfat] werden in 100 cm3 Isooctan gelöst und nach Zugabe von 100 mg konz. Schwefelsäure während 30 Stunden in Stickstoffatmosphäre unter Rückfluss gekocht.
Man wäscht die erkaltete Reaktionslösung mit Natriumcarbonatlösung und Wasser und gewinnt durch Eindampfen am Wasserstrahl- vakuum bei 40 C ein Produkt, n2D2 = 1,5066, das nach dem UV-und IR-Spektrum zur Hauptsache ein Gemisch von 4,7,10,11-Tetramethyl-dodecatrien (5,6,10)-on- (3) und 4,7,10,11-Tetramethyl-dodeca trien- (4, 6,10)-on- (3) darstellt. b) 5 g dieses Gemisches werden in 5 cm3 Petrol äther gelöst und unter Umrühren bei-5 C allmäh- lich in eine Mischung von 8 cm3 Eisessig und 16 g konz. Schwefelsäure eingetragen. Man rührt das Reaktionsgemisch 15 Minuten bei-5 C, 20 Minuten bei 10 C und giesst es dann auf Eis.
Durch Extraktion mit Petroläther erhält man 4,5 g rohes Iso-n dimethyl--iron ; n2r4 = 1,5119 ; Siedepunkt 78 bis 800 Cl0, 02 mm ; UV-Absorptionsmaximum in Petrol ätherlösung bei 283 m, u.
Beispiel 7 a) 16,6 g 3,6,7-Trimethyl-octen-(6)-in-(1)-ol-(3) und 15,0 g 2-Athoxy-buten- (2) werden in 200 cm3 Toluol gelöst und nach Zugabe von 200 mg Zinkchlorid unter Stickstoff während 3 Stunden gekocht.
Die Reaktionsmischung wird wie in Beispiel 1 aufgearbeitet, wobei man 21,2 g Reaktionsprodukt erhält, n2D = 1,4872, das auf Grund des IR-Spektrums etwa 60 e/o 3,6,9,10-Tetramethyl-undecatrien- (4,5,9)on- (2) und etwa 1013/o 3,6,9,10-Tetramethyl-undeca trien- (3, 5,9)-on-(2) enthält. Man erhitzt nun dieses Produkt während 10 Minuten unter Stickstoff auf 160 C.
Durch Hochvakuumdestillation erhält man reines Isomethylpseudoiron : Siedepunkt 105-108 Cl 0,03 mm ; n2r, = 1,5317 ; UV-Absorptionsmaximum in Petroläther bei 283 m, u ; El= 1220. b) 10,7 g des erhaltenen Isomethylpseudoirons werden in 25 cm3 absolutem Benzol gelöst und unter Rühren und Kühlung bei 5 C mit Bortrifluoridgas behandelt, bis etwa 3 g aufgenommen sind. Dann rührt man das Reaktionsgemisch noch 15 Minuten bei 15 C und giesst es auf Eis. Man extrahiert mit Petroläther, wäscht die organische Phase mit Natronlauge und Wasser und entfernt nach dem Trocknen über Pottasche das Lösungsmittel am Vakuum.
Durch Hochvakuumdestillation des Rückstandes erhält man 8,1 g Isomethyl-a-iron ; Siedepunkt 80 bis 820 CZ0, 1 mm ; n2r) = 1,5050. UV-Absorptionsmaximum in Petroläther bei 229,5 mu.
Beispiel 8
Eine Mischung, bestehend aus 15,2 g 3,7-Dime thyl-octen- (6)-in-(1)-ol-(3), 17 g 2,2-Diäthoxybutan (hergestellt aus Methyläthylketon), 200 cm3 Petrol äther (Siedebereich 80-105 C) und 20 mg Kaliumbisulfat, wird während 21/2 Tagen in Stickstoffatmosphäre unter Rückfluss zum Sieden erhitzt. Die Aufarbeitung erfolgt nach Beispiel 4. Das dabei erhaltene Reaktionsprodukt wird anschliessend in
100 cm3 Methanol gelöst, mit 10 cm3 3n Natronlauge versetzt und 1 Stunde bei 20 C stehengelassen.
Bei der Aufarbeitung des Reaktionsgemisches nach Beispiel 5 wird reines Isomethylpseudojonon erhalten, das wie im erwähnten Beispiel zu Isomethyl-ajonon cyclisiert wird.
Beispiel 9
10 g 3,6,7-Trimethyl-octen-(6)-in-(1)-ol-(3) und
10 g 2-Athoxy-buten- (2) werden in 100 cm3 Toluol gelöst und nach Zugabe von 200 mg p-Toluolsulfo säure und 200 mg Kupferpulver während 24 Stunden in Stickstoffatmosphäre unter Rückfluss gekocht.
Die übliche Aufarbeitung liefert 12,7 g Reaktionsprodukt (nD = 1,5159), das wie in Beispiel 6 b) zum Isomethyl-/3-iroh cyclisiert wird. Siedepunkt 77 bis 79 Cl0, 3 mm ; nD = 1,5109 ; UV-Absorptionsmaximum in Petrolätherlösung bei 284 m, z.
Beispiel 10 a) 200 g 3,7-Dimethyl-octen-(6)-in-(1)-ol-(3) und 320 g 2-Athoxy-buten- (2) werden in Anwesenheit von 1 g Kaliumbisulfat während 2 Stunden in einem Kolben unter Stickstoff in einem auf 100 C erwärmten Olbad unter Rückfluss gerührt. Hierauf schüttelt man die abgekühlte Lösung mit Natriumbicarbonatlösung aus. Das überstehende Gemisch wird im Wasserstrahlvakuum bei 50 C abgedampft.
Das dabei gewonnene Destillat besteht gemäss gaschromatographischer Untersuchung zur Hauptsache aus 2,2-Diäthoxybutan, welches wieder in 2-Athoxy- buten- (2) umgewandelt werden kann. Im Kolben verbleiben 290 g eines Ols, das eine Brechung von nid = 1,4748 aufweist und entsprechend der Titrationsanalyse mit Silbernitrat noch höchstens 1011/o der Acetylenverbindung enthält. Durch Destillation dieses Rückstandes im Hochvakuum erhält man reines 3,6,10-Trimethyl-undecatrien- (4,5,9)-on- (2) in einer Ausbeute von etwa 90 /o, bezogen auf das eingesetzte 3,7-Dimethyl-octen-(6)-in-(1)-ol-(3). b) Durch Cyclisierung mit Phosphorsäure gemäss den Angaben in Beispiel 4 erhält man Isomethyl-ajonon.
Process for the production of unsaturated ketones
The subject of the present patent is a new process for the preparation of unsaturated ketones of the formula
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or the formula
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which is characterized in that a substituted propargyl alcohol of the formula
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where Ri is an alkyl radical with 1-5 carbon atoms or a phenyl group and R2 is the methyl radical, where R2 together with Rt can also form the pentamethylene radical, and R is hydrogen or methyl, where at least 2 of R are always hydrogen, in the presence of an acidic catalyst with a ketal of the formula
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or an enol ether of the formula
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in which formulas R3 is hydrogen or a lower hydrocarbon radical, in particular an alkyl group,
and R4 and R5 are lower alkyl radicals, where R3 and R4 can also be linked to one another to form rings, are reacted and the reaction product is cyclized by treatment with an acid, if appropriate after isomerization.
The substituted propargyl alcohols of the formula I used as starting material, some of which are already known, can be carried out in a manner known per se by condensing acetylene with suitable ketones. Particularly suitable representatives of starting compounds are the following carbinols:
3,7-dimethyl-octen- (6) -in- (1) -ol- (3)
3,6,7-trimethyl-octen- (6) -in- (1) -ol- (3)
3,4,7-trimethyl-octen- (6) -in- (1) -ol- (3)
3,7-dimethyl-nonene (6) -in- (l) -ol- (3)
3,7,9-trimethyl-decen- (6) -in- (l) -ol- (3)
6-cyclohexylidene-3-methyl-hexyne- (l) -ol- (3)
7-phenyl-3-methyl-octen- (6) -in- (1) -ol- (3).
The ketals of the formula II or the enol ethers of the formula III, some of which are also already known, can be prepared in a manner known per se by ketalization of corresponding ketones or by additional acidic pyrolysis of these ketals. Preferred representatives of this group of compounds are the following ketals or enol ethers:
2,2-dialkoxy propane
2,2-dialkoxy-butane
2,2-dialkoxypentane
3,3-dialkoxypentane
4-methyl-2,2-dialkoxypentane
1,1-dialkoxy-cyclohexane
2-alkoxy-propen- (l)
2-alkoxy-butene (2)
2-alkoxy-pentene- (2)
3-alkoxy-pentene- (3)
4-methyl-2-alkoxy-pentene- (2)
1-alkoxy-cyclohexene (1).
Appropriately, methoxy, ethoxy or butoxy compounds are used as alkoxy derivatives.
When the ketals of the formula II or the enol ethers of the formula III are reacted with the tertiary propargylic alcohols, the catalytically active acidic agent used is advantageously strong mineral acids such as sulfuric acid, phosphoric acid; acid salts, such as B. potassium bisulfate; strong organic acids such as B. p-toluenesulfonic acid, oxalic acid and trichloroacetic acid; and Lewis acids, e.g. B.
Zinc chloride or boron trifluoride etherate. The reaction can be carried out either with or without a solvent. As a solvent, for. B.
Hydrocarbons such as benzene, toluene, hexane, heptane, isooctane and petroleum ether can be used.
According to a special embodiment, part of the solvent is distilled off during the reaction, the alcohol formed during the reaction also being distilled off and thus removed from the reaction medium. It has also proven advantageous to add an alcohol binding agent, e.g. B. excess enol ether to add.
The tertiary propargyl alcohols mentioned combine with the enol ethers or ketals initially to form allenketones of the formula
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around. Depending on the prevailing reaction conditions, these allene ketones are more or less converted into the corresponding a "B- ,, ss, -unsaturated ketones of the formula V by isomerization:
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The isomerization of the allenic ketones can subsequently be carried out by suitable measures, e.g. B. by treatment with acidic or basic agents, or by the influence of heat. For example, the conversion succeeds practically completely by brief heating to about 150 ° C., by boiling with dilute acetic acid or preferably by treatment with dilute sodium hydroxide solution in methanol at room temperature.
If desired, the first process stage can also be conducted in such a way that extensive isomerization already takes place, so that the a, / -,. -unsaturated ketones of the formula V are formed practically in a one-step process. This requires: Firstly, a longer reaction time and, secondly, the use of a larger amount of the acidic catalyst than has to be used for the preparation of the allenketones of the formula IV. For example, while the use of 10, 100 p-toluenesulfonic acid, based on the acetal or enol ether used, is sufficient for the formation of allenketones in most cases, the use of 1-5 "/ was found for the purpose of simultaneous isomerization of the allenketones. o p-Toluenesulfonic acid as favorable.
You can z. B. heat the two starting components dissolved in toluene in the presence of p-toluenesulfonic acid as a catalyst at higher temperatures for a long time, resulting in a mixture in which the compounds of formula V predominate. The addition of copper powder or copper salts can promote the formation of these products under otherwise identical conditions.
Because of the oxygen sensitivity of the starting, intermediate and end products, all reactions are expediently carried out in an inert atmosphere, e.g. B. under nitrogen. The addition of antioxidants such. B.
Hydroquinone, butoxyanisole, etc., proved.
The unsaturated ketones of the formulas IV and V thus obtained are then, as mentioned, cyclized by treatment with an acid. Depending on the acidic agents used, cyclic ketones with a-ionone or. i-ion structure. For example, cyclic ketones with a-ionic structure can be obtained by treating with syrupy phosphoric acid at room temperature or at a slightly elevated temperature and by allowing boron trifluoride to act at low temperature. If concentrated sulfuric acid is used as the acidic agent, cyclization products are obtained which predominantly have an S-ionone structure.
Some of the ketones obtained according to the invention have known and some new odor nuances and can be used for the production of fragrances and perfumes.
Example 1 a) A solution of 200 g of 3,7-dimethyl-octene (6) -in- (1) -ol- (3) and 160 g of isopropenyl ethyl ether [2-ethoxy-propen- (1)] in 1 liter of high-boiling Petroleum ether (boiling point 80-110 ° C.), after adding 100 mg of p-toluenesulphonic acid, is boiled under nitrogen and under reflux for 15 hours.
The cooled reaction mixture is then washed with sodium carbonate solution and, after evaporation of the solvent in a water jet vacuum at 50 ° C., 210 g of a yellow-colored oil is obtained, which has a refraction of n2D = 1.4742 and is only very weakly absorbed in the UV range around 290 m (E. , <50). Pure 6,10-dimethyl-undecatriene- (4, 5,9) -one- (2) can be obtained from this crude product by distillation in a high vacuum (boiling point 67-69 C10, 04 mm;
n20 = 1, 4875). b) 50 g of the purified 6,10-dimethyl-unde catrien- (4, 5,9) -one- (2) are dissolved in 25 cm3 of benzene and mixed with 400 g of 841 / piger phosphoric acid while cooling at 15-20 ° C . The mixture is then stirred for a further 30 minutes at 20 ° C. and then for 15 minutes at 35 ° C. The mixture is then poured into ice water and the crude α-ionone formed is extracted with petroleum ether. The petroleum ether solution is washed once with water and once with sodium bicarbonate solution and then evaporated at 40 ° C. in a water jet vacuum.
48.1 g of crude α-ionone (nid = 1.5103) are obtained, which is separated from resinous impurities by distillation in a high vacuum (boiling point 70-75 ° C./0.06 mm; n20 = 1.4969; UV absorption in Ethanol at 226 m; /). According to the IR spectrum, about 900% of the preparation consists of a-ionone. Reaction with 4-phenylsemicarbazide gives a phenylsemicarbazone which melts at 184-186 ° C.
Example 2 a) 20 g of the crude 6,10-dimethyl-undecatrien- (4,5,9) -one- (2) obtained according to Example 1 are left to stand for 1 hour at room temperature in 200 cm3 of methanol together with 20 cm3 of 3N sodium hydroxide solution. The pH of the solution is then adjusted to 7 by adding acetic acid, the methanol is evaporated in a water jet vacuum at 40 C, the deposited oil is taken up in petroleum ether and, after the petroleum ether has been distilled off, 20 g of crude pseudoionone with the refraction n2r = 1 are obtained. 5138 and a UV absorption in ethanol at 291-292 mu, El = 940, which corresponds to a purity of about 720 / o.
Pure pseudojonone (boiling point 76-78 Cl 0.02 mm; n2r, = 1.5311; UV absorption at 291 m, u, Et = 1300) is obtained by distillation in a high vacuum. b) Cyclization as described in Example 1 gives a-ionone with the refraction n20 = 1.4998 and a UV maximum at 225 to 226 m. The phenylsemicarbazone melts at 183 to 185 ° C. c) 10 g of the pseudoionone are dissolved in 13 cm3 petroleum ether and stirred at 0 for 10 minutes with a mixture of 14 cm3 concentrated sulfuric acid and 30 cm3 petroleum ether.
The mixture is then mixed with ice and the petroleum ether layer is separated off. The petroleum ether solution is washed with water and sodium bicarbonate solution, whereupon 9.6 g of crude / 3-ionone remain as dark oil after the petroleum ether has evaporated. When distilling in a high vacuum, a yellow pale (n2r, 0 = 1.5183) distills at 0.1 mm between 88-90 ° C, which corresponds to the UV absorption in ethanol (main maximum at 295 m, u) about 86 / individual S. -Jonon represents. The semicarbazone obtained from this melts at 148-150 C and absorbs in the W at 280 m, u, El = 890.
Example 3 a) 400 g of 3,6,7-trimethyl-octen- (6) -in- (l) -ol- (3) together with 320 g of isopropenyl ethyl ether and 2 g of trichloroacetic acid in a flask under nitrogen in a 90 C heated oil bath stirred under reflux for 15 hours.
The crude product obtained is taken up in petroleum ether and washed with sodium bicarbonate solution. After evaporation of the petroleum ether, 451 g of a yellow oil with the refraction n20 = 1.4824 are obtained, which absorbs only very weakly in the UV range around 290 m ,,. Pure 6,9,10-trimethyl-undecatrien- (4,5,9) -one- (2) [boiling point 84-85 ° C./0.06 mm;] is obtained therefrom by fractional distillation in a high vacuum; n20 = 1.4907]. Melting point of 4-phenylsemicarbazone: 62-64 C. The preparation does not absorb in the UV and shows in the IR a typical allene band at 5.05 z and a C = O band at 5.80.
b) Cyclization with phosphoric acid as described in Example 1 gives a crude product which has a refraction of nr = 1.4990, absorbed in the UV at 221 m ,, and, according to the IR spectrum, contains a-iron as the main fraction.
The preparation forms a phenylsemicarbazone, which melts at 161 to 163 C. c) If the 6,9,10-trimethyl-undecatrien- (4,5,9) one- (2) obtained according to the procedure a) of this example is isomerized according to the information in Example 2 with methyl alcoholic sodium hydroxide solution, pseudoiron is obtained, which boils at 0.07 mm between 88 and 92 ° C during purification by distillation in a high vacuum, has a refraction of n2r0 = 1.5269, and is absorbed in UV (ethanol) at 293 m, with an El = 1000. The semicarbazone obtained therefrom in the usual way melts at 158-161 C and absorbs in the UV in ethanol at 297 m; El = 1920.
d) By treatment with sulfuric acid according to the information in Example 2, crude? -liron is obtained from the pseudoiron obtained according to c), which distills over in the high vacuum distillation at 0.02 mm between 73-78 ° C. and has a refraction of n2X0 = 1.5138 having ; (UV maxima at 220 and 293 m, in ethanol). According to the IR spectrum, the product obtained consists of 90-950 / e of 4-iron.
The semicarbazone obtained from it melts at 171-173 C and absorbs in the UV in ethanol at 276 m, lt, El = 850.
Example 4 a) 15.2 g of 3,7-dimethyl-octen- (6) -in- (1) -ol- (3) and 15.0 g of 2-ethoxy-butene (2) in 100 cm3 of toluene after adding 150 mg of potassium bisulfate, refluxed under nitrogen for 2 hours. The reaction solution is washed with sodium bicarbonate solution and water, dried over sodium sulfate and evaporated at 40 ° C. in a water jet vacuum.
The residue (21.0 g; nid = 1.4748) has only a low absorption in the UV at 275 m, u (El = 30) and, due to the IR spectrum, contains about 10 / o starting product 70-806 / n 3,6,10-trimethyl-undecatrien (4,5,9) -one- (2), which is purified by high vacuum distillation: boiling point 95-97 Ciao, 07 mm; nD = 1.4831. b) 7 g of the 3,6,10-trimethyl-undeca triene- (4, 5,9) -one- (2) obtained are dissolved in 4 cm3 of absolute benzene and mixed with 54 g of 84% phosphoric acid within 15 minutes, while stirring added, the reaction temperature being kept at 20 ° C. by cooling with water.
The mixture is then stirred for 30 minutes at 20-25 ° C. and finally for 15 minutes at 30-35 ° C. The reaction mixture is then poured onto 100 g of ice and extracted with petroleum ether. It is washed twice with sodium bicarbonate solution and three times with water, dried over sodium sulfate and the solvent is removed in a water-jet vacuum at 45 ° C.
6.3 g of crude isomethyl-a-ionone (n2D = 1.5087) are obtained, which is purified by high vacuum distillation: boiling point 86-87 Cl0.5 mm; n24 = 1.5004; UV absorption maximum in petroleum ether at 229 m, u. The semicarbazone produced in the usual way melts at 199 to 200 C.
Example p
10.0 g of the 3,6,10 trimethyl-undecatrien- (4,5,9) -one- (2) obtained according to Example 4 are dissolved in 100 cm3 of methanol and left to stand at 20 ° C. with 10 cm3 of 3N sodium hydroxide solution for 1 hour . Extraction with petroleum ether is used to obtain 9.5 g of crude product (n 2 = 1.5193; UV absorption maximum in petroleum ether solution at 282 ma b; E '= 1070), which is purified by distillation. The pure isomethylpseudojonon has the following properties: boiling point 1050CI 0.005 mm; n 2D = 1.5277; UV absorption maximum in petroleum ether solution at 283 mu. ; El, = 1225.
The cyclization is carried out as described in Example 4, a crude product (nD = 1.5007) being obtained which, according to the IR spectrum, contains about 80/9 isomethyl-α-ionone.
Example 6 a) 10 g of 3,6,7-trimethyl-octen- (6) -in- (1) -ol- (3) and 10 g of 3-ethoxy-pentene- (3) [boiling point 108 to 111 C; n 25 = 1.4107; prepared from the diethyl ketal of pentanone- (3) by treatment with potassium bisulfate] are dissolved in 100 cm3 of isooctane and, after adding 100 mg of conc. Sulfuric acid refluxed for 30 hours in a nitrogen atmosphere.
The cooled reaction solution is washed with sodium carbonate solution and water and a product is obtained by evaporation in a water jet vacuum at 40 ° C., n2D2 = 1.5066, which, according to the UV and IR spectrum, is mainly a mixture of 4,7,10,11 -Tetramethyl-dodecatriene (5,6,10) -one- (3) and 4,7,10,11-tetramethyl-dodecatriene- (4, 6,10) -one- (3). b) 5 g of this mixture are dissolved in 5 cm3 of petroleum ether and gradually poured into a mixture of 8 cm3 of glacial acetic acid and 16 g of conc. Sulfuric acid entered. The reaction mixture is stirred for 15 minutes at -5 ° C. and 20 minutes at 10 ° C. and then poured onto ice.
Extraction with petroleum ether gives 4.5 g of crude iso-n-dimethyl iron; n2r4 = 1.5119; Boiling point 78 to 800 Cl0.02 mm; UV absorption maximum in petroleum ether solution at 283 m, u.
Example 7 a) 16.6 g of 3,6,7-trimethyl-octen- (6) -in- (1) -ol- (3) and 15.0 g of 2-ethoxy-butene (2) are in 200 cm3 of toluene dissolved and, after adding 200 mg of zinc chloride, boiled under nitrogen for 3 hours.
The reaction mixture is worked up as in Example 1, giving 21.2 g of reaction product, n2D = 1.4872, which based on the IR spectrum is about 60 e / o 3,6,9,10-tetramethyl-undecatriene- (4th , 5,9) one- (2) and about 1013 / o 3,6,9,10-tetramethyl-undeca triene- (3, 5,9) -one- (2). This product is now heated to 160 ° C. for 10 minutes under nitrogen.
Pure isomethylpseudoirone is obtained by high vacuum distillation: boiling point 105-108 Cl 0.03 mm; n2r, = 1.5317; UV absorption maximum in petroleum ether at 283 m, u; El = 1220. b) 10.7 g of the isomethyl pseudoiron obtained are dissolved in 25 cm3 of absolute benzene and treated with boron trifluoride gas with stirring and cooling at 5 ° C. until about 3 g are absorbed. The reaction mixture is then stirred for a further 15 minutes at 15 ° C. and poured onto ice. It is extracted with petroleum ether, the organic phase is washed with sodium hydroxide solution and water and, after drying over potash, the solvent is removed in vacuo.
High vacuum distillation of the residue gives 8.1 g of isomethyl-a-iron; Boiling point 80 to 820 CZ0.1 mm; n2r) = 1.5050. UV absorption maximum in petroleum ether at 229.5 mu.
Example 8
A mixture consisting of 15.2 g of 3,7-dimethyl-octen- (6) -in- (1) -ol- (3), 17 g of 2,2-diethoxybutane (made from methyl ethyl ketone), 200 cm3 of petroleum ether (boiling range 80-105 C) and 20 mg potassium bisulfate, is heated to boiling under reflux for 21/2 days in a nitrogen atmosphere. The work-up is carried out according to Example 4. The reaction product obtained is then in
Dissolve 100 cm3 of methanol, add 10 cm3 of 3N sodium hydroxide solution and leave to stand at 20 C for 1 hour.
When working up the reaction mixture according to Example 5, pure isomethylpseudoionone is obtained, which is cyclized to isomethyl-aionone as in the example mentioned.
Example 9
10 g of 3,6,7-trimethyl-octen- (6) -in- (1) -ol- (3) and
10 g of 2-ethoxy-butene (2) are dissolved in 100 cm3 of toluene and, after the addition of 200 mg of p-toluenesulfonic acid and 200 mg of copper powder, refluxed for 24 hours in a nitrogen atmosphere.
Customary work-up gives 12.7 g of reaction product (nD = 1.5159), which is cyclized to isomethyl- / 3-iron as in Example 6b). Boiling point 77 to 79 Cl0.3 mm; nD = 1.5109; UV absorption maximum in petroleum ether solution at 284 m, e.g.
Example 10 a) 200 g of 3,7-dimethyl-octen- (6) -in- (1) -ol- (3) and 320 g of 2-ethoxy-butene (2) are in the presence of 1 g of potassium bisulfate during the 2nd Stirred under reflux in a flask under nitrogen in an oil bath heated to 100 ° C. for hours. The cooled solution is then shaken out with sodium bicarbonate solution. The supernatant mixture is evaporated at 50 C in a water jet vacuum.
According to gas chromatographic analysis, the distillate obtained consists mainly of 2,2-diethoxybutane, which can be converted back into 2-ethoxybutene (2). 290 g of an oil remain in the flask which has a refraction of nid = 1.4748 and, according to the titration analysis with silver nitrate, still contains a maximum of 1011 / o of the acetylene compound. By distilling this residue in a high vacuum, pure 3,6,10-trimethyl-undecatrien- (4,5,9) -one- (2) is obtained in a yield of about 90%, based on the 3,7-dimethyl used -octen- (6) -in- (1) -ol- (3). b) Cyclization with phosphoric acid as described in Example 4 gives isomethyl aionone.