Verfahren zur Herstellung von neuen kiinstlichen Moschus-Riechstoffen
Man kennt verschiedene Stoffe, die einen Mo- schusgeruch aufweisen, und kann diese einteilen in
1) macrocyclische oder natürliche Moschus Riechstoffe und
2) künstliche Moschus-Riechstoffe.
Der grössto Teil der bis heute bekannten künstlichen Moschus-Riechstoffe geh¯rt zu den substituier- ten, aromatischen NitroWVerbindungen, die entweder eine tertiäre Butyl-oder eine tertiäre Amylgruppe enthalten und ausserdem Alkyl-, Alkoxy-oder Acetylreste enthalten können. In den Verbindungen müssen mindestens zwei Nitrogruppen vorhanden sein (J. Org. Chem. 16 [1951], Seite 586 und 618).
Aus der niederländischen Patentschrift Nr. 74 524 ist bekannt, dass man nicht, wie die deutsche Patentschrift Nr. 542 252 vorschreibt, in m-oder p-Cymol zwei Nitrogruppen und eine tertiäre Butylgruppe einführen muss, um zu einem künstlichen Moschus Riechstoff zu kommen, sondern dass man auch ohne Nitrierung aus m-oder p-Cymol Moschus-Riechstoffe erhalten kann, indem man in den Kern sowohl eine Alkylgruppe mit 4-6 Kohlenstoffatomen als eine Acetylgruppe einführt. So wird angegeben, dass die Verbindung
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einen sehr starken Moschusgeruch hat.
Gefunden wurde nun, dass man auf eine ganz andere Weise zu neuen, aussergewöhnlich wertvollen, künstlichenMoschus-Riechstoffenkommen kann, und zwar dadurch, dass man ein durch eine Alkylgruppe mit höchstens 5 Kohlenstoffatomen oder durch zwei Methylgruppen in o-Stellung substituiertes Benzol mit Hilfe eines Fiedel-Crafts-Katalysators mit einem!a-ungesättigtenKetonkondensiert,das so erhaltene Keton mit Hilfe von Isopropyl-, Propyl- oder 2-Butylmagnesiumhalogenid zu einem Carbinol umsetzt, dieses Carbinol anschliossend zum ent- sprechenden Tetralin cyclisiert und das cyclisierte Produkt acyliert.
Als Ausgangsstoffe für die Arbeitsweise nach der Erfindung kommen u. a. Toluol, o-Xylol, Äthyl-, Pro, pyl-, Butyl-und Amylbenzol in Betracht. Als Beispiel von a, fl-ungesdttigten Ketonen, die mit dem substituierten Benzol in Reaktion gebracht werden können, werden u. a. genannt : Mosityloxyd, 3, 4-Di methyl-hexen-3-on-2 und 3, 4-Dimethyl-penten-3- on-2. Die Kondensation mit dem ungesättigten Keton kann vorteilhaft in Gegenwart von wasserfreiem Alu miniumchlorid als Katalysator durchgeführt werden.
Das durch die Kondensation erhaltene Keton gri gnardiort man mit Isopropyl-, Propyl-oder 2-Butylmagnesiumbromid. Das erhaltene Carbinol wird durch Behandlung mit einem der bekannten Cyclisierungs- mittel, wie konz. Schwefelsäure, konz. Phosphorsäure, Fluorwasserstoffsäure usw., cyclisiert. Schliesslich wird die so erhaltene Verbindung acyliert.
Figur 1) gibt den Reaktionsverlauf wieder, wenn man ausgehend von Toluol und Mesityloxyd das Kondensationsprodukt mit Isopropylmagnesium- bromid grignardiert.
Erst nach Einführung einer Acylgruppe, z. B. einer Acetyl-oder Propionylgruppe, in den Benzolkern erhält man Verbindungen miteinemMoschus- geruch. Die Acylgruppe kann in den Benzolkem ein geführt werden durch Lösung der Verbindung in einem geeigneten Lösungsmittel, z. B. Nitrobenzol oder Petroläther, und Behandlung mit einem Acy- lierungsmittel und einem geeigneten Katalysator. Vorzugsweise verwendet man hierzu Acetylchlorid und wasserfreies Aluminiumchlorid. Man erhält dann eine Verbindung, welche wahrscheinlich die in Fig. 2 angegebene Struktur aufweist.
Die erSndungsgomäss hergestellten kiinstlichen Moschus-Riechstoffe sind wertvoll für die Herstellung von Riechstoff-Kompositionen. Sie können in Lo tions, Seife, Kosmetika und dergleichen verarbeitet werden. In Seife geben sie, durch das Fehlen einer Nitrogruppe, keinen Anlass zur Verfärbung, was sehr wichtig ist.
Beispiel 1
A. Kondensation des aromatischen Kohlenwasser- stoffs mit dem ungesättigten Keton.
In einem Rundkolben, versehen mit einem Ther- mometer, Rührer, Tropftrichter und Gasableitungs- rohr, trägt man 2, 5 Liter (23, 4 Mol) trockenes Toluol und 950 g (7, 2 Mol) wasserfreies Aluminiumchlorid ein.
Nach Abkühlung auf 10¯C gibt man im Laufe von 1 Stunde und 15 Minuten 560 g (5, 7 Mol) destil- liertes Mesityloxyd zu, während die Temperatur durch Kühlung zwischen 10 und 15 C gehalten wird. Wenn alles zugesetzt ist, wird das Reaktionsgemisch noch während 31/2 Stunden gerührt und anschliessend auf ein Gemisch von Eis und Salzsäure ausgegossen.
Die organische Schicht wird abgetrennt und gewaschen, zuerst mit angesäuertem Wasser, danach mit Wasser und schliesslich mit einer 2 %igen Sodal¯sung.
Danach wird das überschüssige Toluol mittels Wasserdampfdestillation entfernt. Der Rückstand wird nach dem Waschen mit Wasser getrocknet und unter vermindertem Druck destilliert.
Nach einem kleinen Vorlauf von 1, 1, 3, 5-Tetramethylinden (nD20 = 1, 5343) geht das 4-Methyl-4- (p- tolyl)-pentanon-2 unter einem Druck von 18 mm bei einer Temperatur von 141¯ C ber (nD20 = 1, 5088).
B. Grignardierung des in Stufe A erhaltenen Ketons zu einem Carbinol, wohl oder nicht sofort gefolgt durch Cyclisierung zu einem alkylsubstituierten Tetralin. a) Man fügt tropfenweise 95 g (0, 5 Mol) 4 Methyl-4- (p-tolyl)-pentanon-2, gelöst in 125 cm3 trockenem Äther, einer Lösung von isopropylmagne siumbromid zu, hergestellt aus 20 g (0, 83 Mol) Ma gnesium, 93 g (0, 76 Mol) Isopropylbromid und
180cm3 trockenem Ather. DieReaktion erfolgt bei einer Temperatur von ungefähr-5 C.
Nach Zusatz des Ketons wird während einer halben Stunde gekocht. Das Gemisch wird abgekühlt und mit Eis und Ammoniumchlorid zersetzt, worauf die ätherische Lösung abgetrennt wird. Diese wird mit Wasser gewaschen, bis das Waschwasser auf Lack- mus neutral reagiert, und dann der Äther durch Destillation entfernt. b) Das erhaltene rohe Carbinol wird mittels frak tionierter Destillation gereinigt.
Nach einem Vorlauf von unumgesetztem 4-Me thyl4-(p-tolyl)-pentanon-2 (Siedepunkt 118 bis 119, 5 C bei 6mm) destilliert erst bei einer Temperatur von 126 bis 127 C unter 6 mm ein ungesÏttigter Kohlenwasserstoff ber, welcher aus dem Carbinol durch Wasserabspaltung gebildet ist und welcher die Struktur von einem 2, 3, 5, 5-Tetramothyl-5 (p-tolyl)-penten-2 (nDO = 1, 5152) hat.
An schliessend geht bei einer konstanten Temperatur von 143, 5 C und 6 mon das Isopropyl-4-methyl-4- (p-tolyl)-pentanol-2 als eine viskose Flüssigkeit über (nD = 1, 5093). c 1) In einem Rundkolben, versehen mit einem wirksamen Rührer, einem Thermometer und einem Tropftrichter, werden dann 75 cm3 Schwefelsäure (85%ig) bis auf 10 C abgekiihlt. Das rohe Car binol wird nun im Laufe von lt ! 2 Stunden unter krÏftigem Rühren tropfenweise zugef gt. Die Temperatur wird bei dieser Reaktion durch Kühlen mit Eis und Wasser zwischen 10 und 15 C gehalten.
Nachdem alles zugefügt ist, lässt man das Reak- tionsgemisch noch während einer Stunde nachreagie- ren und giesst es dann auf Eis aus. Durch Dampf- destillation wird aus dem Reaktionsprodukt der gewünschte Kohlenwasserstoff gewonnen. Nach Kri stallisation aus Methanol liegt der Schmelzpunkt dieser Verbindung bei 67, 5 C. c2) In einem mit einem Rührer, Tropftrichter und Thermometer versehenen Rundkolben werden n 40 cm3 85 /0ige Schwefelsäure eingetragen.
Nach Abkühlung bis auf 10 C werden 30g (0, 13 Mol) nach b) gereinigtes Carbinol innerhalb einer Stunde tropfenweise bei einer Temperatur zwischen 10 und 15 C zugefügt. Nachdem alles zugesetzt ist, wird noch 17/2 Stunden lang gerührt.
Nach dem Zersetzen des Reaktionsgemisches mittels Eis und anschliessender Dampfdestillation wird das überdestillierte Produkt in Ather aufgenommen und nachher unter vermindertem Druck fraktioniert destilliert. Der Kohlenwasserstoff geht bei einer konstanten Temperatur von 80 C und 1 mm (nD = 1, 4996) über, Schmelzpunkt 67, 5 C. c 3) In einer ähnlichen Apparatur, wie unter c 2) beschrieben, werden 27 cm3 85%ige SchwefelsÏure bis 10 C abgekühlt. Anschliessend werden 20 g (0, 09 Mol) des unter b) genannten ungesättigten Kohlenwasserstoffs innerhalb einer Stunde zugefügt, während die Temperatur zwischen 10 und 15 C gehalten wird.
Das Reaktionsgemisch wird nach Zusatz des ungesättigten Produktes noch während einer Stunde ger hrt. Nach dem Zersetzen mittels Eis, Dampfdestillation und Kristallisation aus Methanol wird der gleiche Kohlenwasserstoff gewonnen wie unter c 2) ; Schmelzpunkt 67, 5 C.
C. Einführung einer Acetylgruppe in die gemäss StufeB hergestellten Kohlenwasserstoffe mit Hilfe von Acetylchlorid und wasserfreiem Aluminiumchlorid.
1) In einen Dreihalskolben, versehen mit Rüh rer, Thermometer und d Gasableitungsrohr, bringt man 100g Kohlenwasserstoff mit einem Schmelzpunkt von 67, 5 C [c 1), c 2) und c 3)] (0, 46 Mol), 450 g Nitrobenzol und 45 g (0, 57gMol) Acetylchlorid.
Die Lösung wird bis auf-3 C abgekiihlt. Dem Gemisch setzt man nun in etwa 35 Minuten 75 g (0, 56 Mol) wasserfreies Aluminiumchlorid in Portion nen von unge, fähr 5 g zu, wobei man. dafür Sorge trägt, dass die Temperatur 6 C nicht übersteigt. Man lässt das Ganze noch 1 Stunde lang unter Rühren nachreagieren, worauf das Reaktionsgemisch durch Ausgiessen in ein Gemisch von Eis und Salzsäure unter stetigem Rühren zersetzt wird. Die organische Schicht wird nach Waschen mit verdünnter Salzsäure und darauf mit Wasser und nach Trocknung fraktioniert destilliert.
Nach einem Vorlauf von Nitrobenzol (Siedepunkt 110 bis 115 C bei 20 mm) geht das Endprodukt, das einen sehr starken Moschusgeruch hat, bei einer konstanten Temperatur von 124 C und 1 mm über. Nach der Kristallisation aus verdünntem Alkohol schmilzt das Produkt bei 56, 6 C.
2) In einem Rundkolben, versehen mit Rührer, Thermometer und einem Gasableitungsrohr, werden 75 g (0, 56 Mol) Aluminiumchlorid in 200 cm3 Nitrobenzol gelöst. Nach dem Abkühlen bis auf 0 C wird ein Gemisch von 100 g (0, 46 Mol) Kohlenwasserstoff [Schmelzpunkt 67, 5 C, c 1), c 2) und c 3)], 45 g (0, 57 Mol) Acetylchlorid und 225 g Nitrobenzol in nerhalb einer Stunde tropfenweise zugefügt.
Die Temperatur wird während der Reaktion unter 5 C gehalten. Wenn alles zugefügt ist, wird noch eine Stunde ger hrt. Das Reaktionsgemisch wird durch Ausgiessen auf Eis und Salzsäure zersetzt und d weiter wie unter a) beschrieben aufgearbeitet. Nach einem Vorlauf, bestehend aus Nitrobenzol, destillierte das Endprodukt bei einer konstanten Temperatur von 122 C und 1 mm als. eine farblose Flüssigkeit über, die schnell kristallisierte. Im Kolben blieb ein kleiner, braun gefärbter Rückstand zurück.
Nach Kristallisation aus verdünntem Alkohol schmilzt dieses Produkt gleichfalls bei 56, 5 C.
Beispiel 2
A. Kondensation des aromatischen Kohlenwas- serstoffs mit dem ungesättigten Keton.
In einem Rundkolben, versehen mit einem Gas einleitungsrohr, kühlt man 560 g (5, 7 Mol) Mesityloxyd bis unter 0 C ab. Hiernach werden 102 g (2, 8 Mol) trockenes Salzsäuregas eingeleitet, wobei die Temperatur unter 0 C gehalten wird.
Diese Lösung wird nun in der in Beispiel 1 A an gegebenen Weise zu einem Gemisch von 2, 5 Liter trockenem Toluol und 950g wasserfreiem Alumi niumchlorid zugef gt. Die Aufarbeitung erfolgt in gleicher Weise, wonach man, nach einem etwas gros seren Vorlauf von Tetramethylinden, das gewünschte
Keton erhält.
Beispiel 3
A. Kondensation des aromatischen Kohlenwas serstoffs mit dem ungesättigten Keton.
Bei der Arbeitsweise nach Beispiel 1 A ersetzt man das Mesityloxyd durch 721 g (5, 7 Mol) 3, 4-Di methylhexen-3-on-2. Man erhält also 3, 4-Dimethyl- 4-(p-tolyl)-hexanon-2, Siedepunkt 161 C bei 17 mm.
Beispiel 4
B. Grignardierung des in Stufe A erhaltenen Ke- tons zu einem Carbinol, wohl oder nicht sofort gefolgt durch Cyclisierung zu einem alkylsubstituierten Tetralin. a) Nach der Herstellung der Grignardverbindung aus 40 g (1, 66 Mol) Magnesium, 120 g (1, 53 Mol) n Propylchlorid und 250 cm3 Äther wird ein Gemisch von 180 g (0, 95 Mol) 4-Methyl-4- (p-tolyl)-pentanon- 2 und 200 cm3 Äther innerhalb von 1'/, Stunden tropfenweise zugesetzt.
Die Reaktionstemperatur ist ungefähr 20 C. Wenn alles zugesetzt ist, wird das Reaktionsgemisch schliesslich wÏhrend 11/2 Stunden gerührt, wobei die Temperatur auf 30 C gehalten wird.
Nach dem Zersetzen mittels Eis und Ammoniumchlorid wird die ätherische Schicht von der wässrigen Schicht getrennt und bis zu neutraler Reaktion auf Lackmus gewaschen. Der Ather wird abdestilliert, und der Rückstand wird unter vermindertem Druck fraktioniert. Das t-n-Propyl-4-methyl-4-(p-tolyl)- pentanol-2 geht bei einer Temperatur von 122 C und2, 5mm, (nD =1, 5088) über. b) In einem Rundkolben, der mit Rührer, Tropftricher und Thermometer versehen ist, werden 132 cm3 85%ige SchwefelsÏure bis auf 10 C abgekühlt. Das nach a) hergestellte Carbinol wird in nerhalb einer Stunde bei einer Temperatur von 10 bis 15 C tropfenweise zugefügt.
Die Menge zuge- fügtes Carbinol ist 100 g (0, 43 Mol). Nachdem das Zutropfen beendet ist, lässt man das Reaktions- gemisch noch während 11/2 Stunden nachreagieren.
Nach dem Zersetzen mittels Eis und anschliessender Dampfdestillation wird die überdestillierte organische Schicht in Ather aufgenommen. Nach Abdestillieren des Äthers wird die Destillation bei vermindertem Druck weitergeführt. Zwischen 76 und 80 C und bei 11 mm geht eine Kohlenwasserstoff-Fraktion über, wahrscheinlich ein Gemisch von Tetralin-und Indanderivat (siehe Fig. 3).
C. Einführung einer Acetylgruppe in die gemäss Stufe B hergestellten Kohlenwasserstoffe mit Hilfe von Acetylchlorid und wasserfreiem Aluminiumchlo- rid.
In einem Rundkolben, versehen mit Rührer, Thermometer, Tropftrichter und Gasableitungsrohr, werden 75 g (0, 56 Mol) wasserfreies Aluminiumchlorid in 200 cm Nitrobenzol gelöst. Hiernach wird innerhalb einer Stunde eine Lösung von 100 g (0, 46 Mol) Kohlenwasserstoff, hergestellt nach B, in 250 cm3 Nitrobenzol und 45 g (0, 57 Mol) Acetyl- chlorid zugefügt. Das Reaktionsgemisch wird entsprechend Beispiel 1 C zersetzt und aufgearbeitet.
Das Endprodukt geht nach einem Vorlauf von Nitrobenzol zwischen 125 und 130 C bei 1 mm über. Das Produkt bleibt flüssig und riecht moschus- artig.