Verfahren zur Herstellung von ungesättigten aliphatischen Carbonsäuren
Gegenstand des Schweiz. Patentes Nr. 383 353 ist ein Verfahren zur Herstellung von ungesättigten aliphatischen Alkoholen der Formel CH3-(CH')4-(C C-CH2)m+ 1-(CH2)11-OH (I) worin m eine ganze Zahl von 1-4 und n 0 oder eine ganze Zahl von 1-8 bedeutet, durch Kondensation einer Halogen verbindung der Formel CH3-(CH2)4-(C#C-CH2)m-X worin X ein Chlor-, Brom- oder Jodatom bedeutet, in Anwesenheit eines Kupfersalzes mit einem Halogenmagnesiumderivat eines Alkohols der Formel CH#C-CH2-(CH2)n-OH sowie die Verwendung der erhaltenen acetylenisch ungesättigten Alkohole der Formel I zur Gewinnung der entsprechenden äthylenisch ungesättigten Alkoholen der Formel CH3-(CH2)
4-(CH = CH-CH2) + 1-(CH2)11-OH (II) durch partielle Hydrierung der Dreifachbindungen.
Die vorliegende Erfindung betrifft nun die Über- führung von Alkoholen der Formeln I und II in, entsprechende Carbonsäuren. Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass man die nach dem Verfahren des obengenannten Patentes erhältlichen Alkohole der Formeln I bzw. II mit einem Halogenierungsmittel behandelt, zweckmässig mit einem Phosphortrihalogenid, wie Phosphortrihromid, Phosphortrichlorid oderPhosphortrijodid, und das er- haltene Halogenid nach Umsetzung mit Magnesium carboxyliert.
Die Halogenierung wird zweckmässigerweise in einem inerten Lösungsmittel, wie z. B. Diäthyläther, durchgeführt. Dabei ist es vorteilhaft, mit den Reaktionskomponenten ein Säurebindemittel, wie z. B.
Pyridin, zuzusetzen. Zum Beispiel kann man eine Lösung von Nonadecatetraynol in Diäthyläther, der eine geringe Menge Pyridin enthält, portionenweise mit der Lösung eines Phosphortrihalogenides in Di äthyläther behandeln und die Reaktion durch Erhitzung am Rückfluss während einiger Stunden vervollständigen.
Die Carboxylierung wird, wie gesagt, durch Umsetzung des Halogenides mit Magnesium und Carboxylierung der gebildeten, Magnesium enthaltenden Verbindung durchgeführt. Dabei ist es vorteilhaft, das Halogenid mit Magnesium dann zur Umsetzung zu bringen, wenn das letztere sich in Reaktion mit einem niederen Alkylhalogenid befindet.
Diese Art der Reaktion wird zweckmässig in Diäthyl äther als Lösungs- oder Verdünnungsmittel durchgeführt. Die genannte Reaktion kann auch durch Verwendung von aktivem Magnesium, z. B. Gilman's Kupfer-Magnesium-Legierung (Rec. trav. 47 [1928j, 19) in Anwesenheit einer geringen Menge eines niederen Alkylhalogenides, durchgeführt werden.
Halogenierung und Carboxylierung werden zweckmässig in inerter Atmosphäre vorgenommen, da sowohl die Ausgangsmaterialien als auch die Reaktionsprodukte oxydationsempfindlich sind.
Das erfindungsgemässe Verfahren ermöglicht die synthetische Gewinnung von essentiellen Fettsäuren bzw. deren acetylenisch ungesättigten Vorläufern.
Beispiel
Man kondensiert den Grignardkomplex von 6,72 g (0,08 Mol) Pentyn-(4)-ol-(l) mit 6,63 g (0,025 Mol) l-Brom-tetradecatriyn-(2, 5, 8) in Anwesenheit von wasserfreiem Kupfercyanid um, wobei man nach Umkristallisieren aus 100 ml Leichtpetroleum (Siedebereich 40-600), der 10 ml Äther enthält, 3,18 g (47,5 %) ledergelbgefärbte Plättchen vom Schmelzpunkt 46-489 erhält. Nach einer weiteren Umkristallisation aus 50 ml Leichtpetroleum (Siedebereich 4 > 60'), der 15 ml Äther enthält, erhält man das Nonadecatetrayn-(4,7,10,13)-ol-(1) in Form von cremegefärbten Plättchen vom Schmelzpunkt 50,5-52,5 .
Eine Lösung von 7,22 g (0,0269 Mol) Nonadeca tetrayn-(4,7,10,13)-o1-(1) in 50 ml trockenem Di äthyläther, welcher 0,05 ml trockenes Pyridin enthält, wird unter Stickstoff gerührt und tropfenweise mit einer Lösung von 0,94 ml (0,01 Mol) Phosphortribromid in 10 ml trockenem Diäthyläther so versetzt, dass ein leichter Rückfluss aufrechterhalten wird. Die Lösung wird weiter während drei Stunden am Rückfluss erhitzt, hierauf gekühlt, in Eis/Wasser gegossen und dreimal mit je 75 ml Diäthyläther extrahiert. Die Extrakte werden vereinigt, zweimal mit je 50 ml 2n Natriumcarbonat und hierauf mit 50 ml Wasser gewaschen, getrocknet und eingedampft, wobei die Aufarbeitung unter Stickstoffatmosphäre durchgeführt wird. Man erhält 6,52 g rohes 1-Brom-nonadecatetrayn-(4,7,10,13), das nicht destilliert wird.
Es verfestigt sich beim Stehen unter Stickstoff bei-15 und erweicht langsam beim Stehen bei etwa 200. Es wird ohne weitere Reinigung für die weitere Reaktion verwendet, wobei die Mengenangaben unter der Annahme, dass es rein sei, berechnet sind.
1,44 g (0,06 Mol) Magnesium in 20 ml trockenem Äther werden mit 1,54 ml (0,02 Mol) Athyl- bromid in 20 ml trockenem Äther in der üblichen Weise zur Bildung von Äthylmagnesiumbromid zur Umsetzung gebracht. Bevor die Reaktion abklingt, wird unter Rühren und genügender Erhitzung, um einen gelinden Rückfluss aufrechtzuerhalten, eine Mischung von 6,52 g (etwa 0,02 Mol) rohes l-Brom nonadecatetrayn-(4,7, 10,13) und 1,54 ml (0,02 Mol) Athylbromid in 50 ml trockenem Diäthyläther im Verlaufe einer Viertelstunde zugesetzt. Man rührt und erhitzt weiter während 6 Stunden (nicht unter Stickstoff) und giesst die Mischung auf einen Brei von trockenem Äther und zerkleinertem festem Kohlendioxyd.
Nach Erwärmung der Mischung auf etwa 200 wird sie mit einer Ammoniumchloridlösung, die 10 g Ammoniumchlorid enthält, behandelt und mit Diäthyläther extrahiert, wobei diese und die folgenden Massnahmen unter Stickstoff durchgeführt werden. Die vereinigten Ätherextraktlösungen werden dreimal mit je 50 ml 2n Ammoniak, der zur Verhinderung einer Emulgierung Natriumchlorid enthält, behandelt, die Ammoniakextrakte mit 50 ml Diäthyläther gewaschen und hierauf mit 6n Schwefelsäure auf Congorot angesäuert. Die Diäthylätherextrakte (3 X 75 ml) dieser Lösung werden getrocknet und eingedampft, wobei 1,73 g eines rohen kristallinen Produktes erhalten werden. Dieses wird einmal mit 50 ml und einmal mit 25 ml trockenem Leichtpetroleum (Siedebereich 60-800) extrahiert.
Die Extrakte werden auf 150 abgekühlt, worauf der ausgeschiedene Feststoff gesammelt, mit etwas kaltem Leichtpetroleum (Siedebereich 40-60 ) gewaschen und im Vakuum getrocknet wird (0,57 g).
Umkristallisation aus 10 ml Methanol liefert 0,35 g (4,4 % vom Ausgangsmaterial) leicht braun gefärbte Kristalle von Eicosatetrayn- (5,8,11,14) - säure - (1) vom Schmelzpunkt 79,5-81,5 (keine Schmelzpunktserniedrigung mit authentischem Material).
Dieselbe Reaktion kann unter Verwendung von
1-Chlornonadecatetrayn-(4,7,10,13) durchgeführt werden, das wie folgt erhalten wird:
Eine Lösung von 4,69 g (0,0175 Mol) Nonadecatetrayn-(4,7, 10,1 3)-ol-(1) in 50 ml trockenem Diäthyläther, der einige Tropfen Pyridin enthält, wird gerührt und unter Stickstoff tropfenweise mit 0,56 ml (0,0064 Mol) einer Lösnug von Phosphortrichlorid in 10 ml trockenem Diäthyläther behandelt und hierauf am Rückfluss während 3 Stunden erhitzt. Die gekühlte Lösung wird auf Eis/Wasser gegossen Das Reaktionsprodukt wird in ähnlicher Weise isoliert, wie es für die Bromverbindung angegeben ist.
Nach Destillation im Vakuum werden folgende Fraktionen erhalten:
Fraktion 1:
Ausbeute 0,6 g; Sp. bis 1460/0,01 mm; n2r5 = 1, 5085.
Fraktion II:
Ausbeute 0,66 g; Sp. 146-148 /0,01 mm; n25 = 1, 5095.
Eine Mittelfraktion aus Fraktion II liefert eine Ausbeute von 0,29 g; Sp. 7-9 n2,5 = 1 5095 1,5095.
Berechnet für C10H23Cl:
C 79,6% H 8,0,0 Cl 12,4%
Gefunden: C 80,1% H 8, 0 Cl 12,5%
Das Ultraviolettspektrum in einer Konzentration von 232 mg/Liter in Athanol zeigt ein Maximum bei 271 m ; # = 540.
Process for the preparation of unsaturated aliphatic carboxylic acids
Subject of Switzerland. Patent No. 383 353 is a process for the preparation of unsaturated aliphatic alcohols of the formula CH3- (CH ') 4- (C C-CH2) m + 1- (CH2) 11-OH (I) where m is an integer from 1- 4 and n is 0 or an integer from 1-8, by condensation of a halogen compound of the formula CH3- (CH2) 4- (C # C-CH2) mX in which X is a chlorine, bromine or iodine atom, in the presence of a copper salt with a halogen magnesium derivative of an alcohol of the formula CH # C-CH2- (CH2) n-OH and the use of the resulting acetylenically unsaturated alcohols of the formula I to obtain the corresponding ethylenically unsaturated alcohols of the formula CH3- (CH2)
4- (CH = CH-CH2) + 1- (CH2) 11-OH (II) through partial hydrogenation of the triple bonds.
The present invention now relates to the conversion of alcohols of the formulas I and II into corresponding carboxylic acids. The process according to the invention is characterized in that the alcohols of the formulas I or II obtainable by the process of the above-mentioned patent are treated with a halogenating agent, expediently with a phosphorus trihalide such as phosphorus trihromide, phosphorus trichloride or phosphorus triiodide, and the halide obtained after reaction with magnesium carboxylated.
The halogenation is conveniently carried out in an inert solvent, such as. B. diethyl ether performed. It is advantageous to use an acid binder, such as. B.
Pyridine, add. For example, a solution of nonadecatetraynol in diethyl ether which contains a small amount of pyridine can be treated in portions with a solution of a phosphorus trihalide in diethyl ether and the reaction can be completed by refluxing for a few hours.
As stated, the carboxylation is carried out by reacting the halide with magnesium and carboxylating the compound which is formed and contains magnesium. It is advantageous to react the halide with magnesium when the latter is in reaction with a lower alkyl halide.
This type of reaction is conveniently carried out in diethyl ether as a solvent or diluent. The aforesaid reaction can also be carried out by using active magnesium, e.g. B. Gilman's copper-magnesium alloy (Rec. Trav. 47 [1928j, 19) in the presence of a small amount of a lower alkyl halide.
Halogenation and carboxylation are expediently carried out in an inert atmosphere, since both the starting materials and the reaction products are sensitive to oxidation.
The process according to the invention enables essential fatty acids or their acetylenically unsaturated precursors to be obtained synthetically.
example
The Grignard complex of 6.72 g (0.08 mol) of pentyne- (4) -ol- (1) with 6.63 g (0.025 mol) of 1-bromo-tetradecatriyne- (2, 5, 8) is condensed in the presence of anhydrous copper cyanide, which, after recrystallization from 100 ml of light petroleum (boiling range 40-600) containing 10 ml of ether, gives 3.18 g (47.5%) of leatheryellow-colored platelets with a melting point of 46-489. After another recrystallization from 50 ml of light petroleum (boiling range 4> 60 ') containing 15 ml of ether, the nonadecatetrayn- (4,7,10,13) -ol- (1) is obtained in the form of cream-colored platelets with a melting point of 50 , 5-52.5.
A solution of 7.22 g (0.0269 mol) of Nonadeca tetrayn- (4,7,10,13) -o1- (1) in 50 ml of dry diethyl ether, which contains 0.05 ml of dry pyridine, is under nitrogen stirred and treated dropwise with a solution of 0.94 ml (0.01 mol) of phosphorus tribromide in 10 ml of dry diethyl ether so that a gentle reflux is maintained. The solution is refluxed for a further three hours, then cooled, poured into ice / water and extracted three times with 75 ml of diethyl ether each time. The extracts are combined, washed twice with 50 ml of 2N sodium carbonate each time and then with 50 ml of water, dried and evaporated, the work-up being carried out under a nitrogen atmosphere. 6.52 g of crude 1-bromo-nonadecatetrayn- (4,7,10,13), which is not distilled, are obtained.
It solidifies at -15 on standing under nitrogen and slowly softens on standing at around 200. It is used for further reaction without further purification, the quantities being calculated on the assumption that it is pure.
1.44 g (0.06 mol) of magnesium in 20 ml of dry ether are reacted with 1.54 ml (0.02 mol) of ethyl bromide in 20 ml of dry ether in the usual way to form ethylmagnesium bromide. Before the reaction subsides, add a mixture of 6.52 g (about 0.02 mol) of crude l-bromine nonadecatetrayn- (4.7, 10.13) and 1, with stirring and with sufficient heating to maintain a gentle reflux. 54 ml (0.02 mol) of ethyl bromide in 50 ml of dry diethyl ether were added over the course of a quarter of an hour. The mixture is stirred and heated for a further 6 hours (not under nitrogen) and the mixture is poured onto a slurry of dry ether and crushed solid carbon dioxide.
After the mixture has been heated to about 200, it is treated with an ammonium chloride solution containing 10 g of ammonium chloride and extracted with diethyl ether, this and the following measures being carried out under nitrogen. The combined ether extract solutions are treated three times with 50 ml of 2N ammonia, which contains sodium chloride to prevent emulsification, and the ammonia extracts are washed with 50 ml of diethyl ether and then acidified to Congo red with 6N sulfuric acid. The diethyl ether extracts (3 x 75 ml) of this solution are dried and evaporated to give 1.73 g of a crude crystalline product. This is extracted once with 50 ml and once with 25 ml of dry light petroleum (boiling range 60-800).
The extracts are cooled to 150, whereupon the precipitated solid is collected, washed with a little cold light petroleum (boiling range 40-60) and dried in vacuo (0.57 g).
Recrystallization from 10 ml of methanol gives 0.35 g (4.4% of the starting material) slightly brown colored crystals of Eicosatetrayn (5,8,11,14) acid - (1) with a melting point of 79.5-81.5 ( no lowering of the melting point with authentic material).
The same reaction can be performed using
1-Chlornonadecatetrayn- (4,7,10,13) which is obtained as follows:
A solution of 4.69 g (0.0175 mol) of nonadecatetrayn- (4.7, 10.1 3) -ol- (1) in 50 ml of dry diethyl ether containing a few drops of pyridine is stirred and added dropwise under nitrogen Treated 0.56 ml (0.0064 mol) of a solution of phosphorus trichloride in 10 ml of dry diethyl ether and then heated to reflux for 3 hours. The cooled solution is poured onto ice / water. The reaction product is isolated in a manner similar to that given for the bromine compound.
The following fractions are obtained after distillation in vacuo:
Fraction 1:
Yield 0.6g; Sp. Up to 1460 / 0.01 mm; n2r5 = 1,5085.
Group II:
Yield 0.66g; Sp. 146-148 / 0.01 mm; n25 = 1,5095.
A middle fraction from fraction II gives a yield of 0.29 g; Sp. 7-9 n2.5 = 1 5095 1.5095.
Calculated for C10H23Cl:
C 79.6% H 8.0.0 Cl 12.4%
Found: C 80.1% H 8.0 Cl 12.5%
The ultraviolet spectrum at a concentration of 232 mg / liter in ethanol shows a maximum at 271 m; # = 540.