Verfahren zur Herstellung von neuen bicyclischen Verbindungen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von neuen bicyclischen Verbindungen der Formel
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worin R1, R2 und R3 Wasserstoff oder niedere Alkylgruppen bedeuten, dadurch gekennzeichnet, dass man einen monocyclischen Aldehyd der Formel
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durch Behandlung mit einem sauren Mittel zu einem ungesättigten bicyclischen Alkohol der Formel
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cyclisiert, diesen einerseits durch Oxydation der Hydroxygruppe und anderseits durch Hydrierung der C=C-Doppelbindung in ein Keton der Formel
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überführt und dessen Ketogruppe zur Hydroxygruppe reduziert.
Die Herstellung der Ausgangsaldehyde I kann in an sich bekannter Weise aus entsprechend substituierten ss-Jononen durch Glycidestersynthese und anschliessende Partialhydrierung der zur Aldehydgruppe a,ss-ständigen Doppelbindung erfolgen. Als Ausgangsaldehyde eignen sich insbesondere die nachfolgenden Verbindungen:
4-[2', 6', 6'-Trimethyl-cyclohexen-(l')-yll-
2-methyl-butan-1-al,
4-[2', 5', 6', 6'-Tetramethyl-cyclohexen-(l')-yl]-
2-methyl-butan-1 -al,
4-[2', 6'-Dimethyl-6'-äthyl-cyclohexen-(1 )-yl]-
2-methyl-butan-l-al,
4-[2',6'-Dimethyl-6'-isobutyl-cyclohexen-(1')-yl] 2-methyl-butan-1-al,
4-[2'-Methyl-6', 6'-diäthyl-cyclohexen-(1')-yl]-
2-methyl-butan-1-al.
Zwecks Cyclisierung werden die Ausgangsaldehyde mit einem sauren Mittel behandelt. Als saure Mittel eignen sich insbesondere starke Mineralsäuren, wie Phosphorsäure, konzentrierte Schwefelsäure, konzentrierte Bromwasserstoffsäure, Ansolvosäuren, wie z. B. Bortrifluordiätherat, organische Säuren und deren Anhydride, z. B. Ameisensäure, Essigsäure und Essigsäureanhydrid. Die Umsetzung kann in einem inerten Verdünnungsmittel erfolgen, z. B. in einem aromatischen Kohlenwasserstoff, wie Toluol, in Dibutyläther, in Dioxan oder in einem chlorierten Kohlenwasserstoff, wie Chloroform oder Trichloräthan. Es ist jedoch vorteilhafter, ohne Verdünnungsmittel zu arbeiten.
Nach einer besonderen Ausführungsart des erfindungsgemässen Verfahrens wird der durch Cyclisation erhaltene ungesättigte Alkohol der Formel III zunächst zum entsprechenden gesättigten Alkohol hydriert. Die Hydrierung geschieht am besten katalytisch in Gegenwart eines Palladiumkatalysators.
Der erhaltene gesättigte Alkohol wird hierauf zum Keton der Formel IV oxydiert, vorteilhaft mittels Chromsäure in Eisessig, und schliesslich das so erhaltene Keton wiederum zum Alkohol reduziert, z. B. mit Lithiumaluminiumhydrid in absolutem Ather. Diese Reaktionsfolge bewirkt eine Isomerisierung der alkoholischen Hydroxylgruppe. Es hat sich nämlich gezeigt, dass der durch Reduktion des Ketons der Formel IV erhaltene Alkohol nicht identisch ist mit dem durch Hydrierung des ungesättigten Alkohols der Formel III erhaltenen Produkt. Diese beiden Alkohole stellen vielmehr isomere Verbindungen dar.
Nach einer weiteren besonderen Ausführungsart des erfindungsgemässen Verfahrens oxydiert man den Alkohol der Formel III zunächst zum entsprechenden ungesättigten Keton, z. B. mit Chromsäure in Eisessig. Das erhaltene Keton kann dann durch Umlagerung der C=C-Doppelbindung zu einem a,ss-un- gesättigten Keton isomerisiert werden, z. B. mit stark sauren Mitteln, wie konzentrierter Schwefelsäure.
Durch Hydrierung der C=C-Doppelbindung erhält man ein Keton der Formel IV, welches sich als isomer zu dem Keton erweist, wie es durch Hydrierung und nachfolgende Oxydation gemäss der vorgängig beschriebenen Ausführungsart erhalten wird.
Durch Reduktion des Ketons der Formel IV, z. B. mit Lithiumaluminiumhydrid, kann schliesslich wiederum ein Alkohol der Formel I gewonnen werden.
Die erfindungsgemäss erhältlichen Alkohole der Formel I sind neue Verbindungen mit Riechstoffcharakter. Sie können als Riechstoffe oder als Zwischenprodukte zur Herstellung von solchen verwendet werden.
Beispiel 1 a) 100 g 4 - ,6', - Trimethyl-cyclohexen-(1')- yl]-2-methyl-1-butanal werden in einem starkwandigen Rundkolben unter Umrühren mit 100 ml konzentrierter Phosphorsäure übergossen. Dabei entsteht eine rot gefärbte Emulsion, die sich nach etwa 15 Minuten auf etwa 500 erwärmt und allmählich dickflüssig wird. Die Reaktion klingt nach etwa 30 Minuten langsam ab, wobei das Reaktionsgemisch immer zähflüssiger wird und schliesslich ganz erstarrt. Man lässt noch während 24 Stunden bei Zimmertemperatur stehen, fügt 200 ml Wasser zu und zerkleinert die feste Reaktionsmasse mit einem Spatel.
Der entstehende Brei wird abgenutscht und dreimal mit je 100 cm3 heissem Wasser gewaschen. Dabei liegt wahrscheinlich ein Phosphorsäureester vor.
Zwecks Verseifung wird nun der feste, körnige Rückstand mit 200 g zerstossenem Eis, 500 ml Äther und 100 ml konzentrierter Natronlauge in einen Scheidetrichter gegeben und so lange geschüttelt, bis zwei klare Schichten entstehen. Man trennt die untere Schicht ab und wäscht die ätherische Lösung nacheinander mit 200 ml verdünnter Natronlauge und je dreimal mit je 200 ml Wasser. Dabei werden die Waschwasser jeweils in zwei weiteren Scheidetrichtern mit je 500 ml Äther extrahiert.
Die vereinigten Ätherextrakte ergeben nach dem Trocknen über Natriumsulfat und Eindampfen am Wasserstrahlvakuum bei 600 etwa 95-98 g rohes Cyclisierungsprodukt in Form eines gelb gefärbten Öls, n2,5 etwa 1,504. Für die Kristallisation wird das Rohprodukt in 200 ml tiefsiedendem Petroläther gelöst und während mehreren Stunden mit Trockeneis gekühlt, wobei ein voluminöser, schwach gelb gefärbter, kristalliner Niederschlag entsteht. Dieser wird abgenutscht, dreimal mit je 50 ml tiefgekühltem Petroläther gewaschen und am Vakuum bei Zimmertemperatur getrocknet.
Man erhält 2,5,5,9-Tetra- methyl-1 -hydroxy-l 2,3,5,6,7,8 ,9-octahydronaphthalin in Form von weissen Nädelchen, Schmelzpunkt 78 bis 790. Durch Umkristallisieren aus Petroläther kann ein reineres Präparat erhalten werden, Schmelzpunkt 79-800 (derbe Nadeln), H akt. 1,1. b) 100 g 2,5,5,9-Tetramethyl-1 -hydroxy- 1,2,3,5,6,7,8,9-octahydronaphthalin in 500 ml Eisessig werden unter Verwendung von 10 g 5 % iger Palladiumkohle- Engelhard unter Normalbedingungen hydriert. Der in üblicher Weise erhaltene Rückstand wird aus 200 ml hochsiedendem Petroläther kristallisiert.
Das 2,5,5,9 9-Tetramethyl-l-hydroxy- decahydronaphthalin hat den Schmelzpunkt 92-930; H akt. 1,01. Die Tetranitromethanprobe ist farblos.
Die Mutterlauge ergibt nach dem Eindampfen einen kristallinen Rückstand (Schmelzpunkt 88-900), der durch weitere Kristallisation gereinigt werden kann. c) Die nach Beispiel 1 b anfallende Hydrierlösung (enthaltend 100 g 2,5,5 ,9-Tetramethyl-1 -hy- droxy-decahydronaphthalin in 500 ml Eisessig) wird unter Umrühren im Verlaufe von etwa 2 Stunden mit einer Lösung von 40 g Chromsäureanhydrid in 80 cm3 Wasser versetzt, wobei durch Kühlung mit Wasser dafür gesorgt wird, dass die Temperatur im Reaktionsgefäss 400 nicht übersteigt. Anschliessend rührt man noch während 1 Stunde bei 400 weiter.
Der nach der üblichen Aufarbeitung erhaltene Rückstand wird am Hochvakuum destilliert. Das reine 2, 5, 5, 9-Tetramethyl-l-keto-decahydronaphthalin sie det unter 0,04 mm bei 840; und = 1, 1,4930. d) Zu einer Lösung von 8 g Lithiumaluminiumhydrid in 200 ml absolutem Äther gibt man unter Umrühren innerhalb 1 Stunde eine Lösung von 80 g 2, 5, 5, 9-Tetramethyl-l-keto-decahydronaphthalin (nach Beispiel 1 c gewonnen). Anschliessend kocht man das Reaktionsgemisch noch 1 Stunde am Rückfluss.
Das nach der üblichen Aufarbeitung erhaltene Rohpro dukt liefert bei der Hochvakuumdestillation reines 2,5,5,9- Tetramethyl- 1-hydroxy-decahydronaphthalin; Kp. 950;n205 1,5030. Die Verbindung istisomer mit dem nach Beispiel 1 b gewonnenen Alkohol.
Beispiel 2 a) 100 g von nach Beispiel 1 a erhaltenem
2,5,5,9-Tetramethyl-1-hydroxy-1,2,3,5,6,7,8,9-octahydronaphthalin werden, wie in Beispiel 1 c beschrieben, oxydiert. Das durch Chromatographie gereinigte 2,5,5,9-Tetramethyl-1-keto-1,2,3,5,6,7,8,9octahydronaphthalin hat den Kp.0.1 900; nD = 1,5027. b) 70 g des erhaltenen Ketons werden innert 1 Stunde unter Umrühren in 140 ml konzentrierte Schwefelsäure eingetropft. Anschliessend wird die Reaktionsmischung noch während 2 Stunden auf 500 erwärmt, dann auf Eis gegossen und wie üblich aufgearbeitet. Das durch Hochvakuumdestlllation gereinigte 2,5,5,9-Tetramethyl-l-keto-1 ,4,5,6,7,8,9,10- octahydronaphthalin kann aus Petroläther in der Kälte kristallisiert werden. Schmelzpunkt 38-39 .
Die Substanz hat in Petrolätherlösung im UV-Absorptionsspektrum ein Maximum bei 236 m, E11 666. c) 10 g des erhaltenen a,ss-ungesättigten Ketons werden in 100 ml Methanol gelöst und unter Verwendung eines Palladium-Calciumcarbonat-Katalysators unter Normalbedingungen hydriert. Das in üblicher Weise gewonnene 2,5,5,9-Tetramethyl-1 keto-decahydronaphthalin kann aus einem Methanol Wasser-Gemisch kristallisiert werden. Schmelzpunkt 48-49 . Die Verbindung ist isomer mit dem nach Beispiel 1 c erhaltenen Keton und lässt sich durch Reduktion der Ketogruppe in einen gesättigten Alkohol der Formel I (Rt, R2 und R5 = H) überführen.