Verfahren zur Herstellung von Grignardreagens
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Grignardroagens, das zur Herstellung anderer chemischer Verbindungen verwendbar ist. Das Verfahren gemäss der Erfind'ung ist dadurch gekennzeichnet, dal3 man in einem Grignardlös.
ungsmittet einen olefiniscben Kohlenwasserstoff der Formel
EMI1.1
mit einem Alkyl-Grignardreagens der Formel R'MgX in Gegenwart einer Halogenverbindnug oder eines Alkoxyds oder Aryloxyds von Titan oder Zirko nium umsetzt, wobei R ein einwertiger organi- scher Rest ist, welche keine mit Verbindun- gen der Formel R'MgX reagierenden Substituen- Substitutenten aufweist, R'ein Alkylrest mit mindestens 2 C Atomen und Wasserstoff im ss-Kohlenstoffatom und X Halogen ist, so dass eine Verbindung entsteht, welche die Reaktion einer Verbindung der Formel RCLH4-MgX besitzt, wobei R und X die obigen Bedeutungen haben.
Grignardreagenzien werden gewöhnlich durch Umsetzung eines organischen Halogenids, z. B. Athylbromid, Propylbromid, Phenylbromid usw., mit Magnesium hergestellt, gewöhnlich in eiem Lösungsmittel, wie Diäthyl- äther, Tetrahydrofuran usw. Die so erhaltenen Grignardreagenzien gehören zu den am vielseitigsten verwend- baren Reagenzien der organischen Chemie. Sie reagieren mit einer graben Zahl von Verbindungen, wie Aldehyden, Ketonen, Kohlendioxyd, Estern, Orthoameisensäureestern, Cyanhalogeniden, Oxyranen, Chlorsilanen usw., unter Bildung von Alkoholen, Acetalen, Nitrilen usw. Diese bekannten Grignardreaktionen sind z.
B. in dem Buch Grignard Reactions of Nonmetallic Sub stancess. von Kharasch und Reinmuth (Prentixe-Hall 1954) beschrieben. Das nach dem erf. ndungsgemässen Verfahren hergestellte Grignardreagens ist zu all den Reaktionen der in üblicher Weise hergestellten Grignardreagenzien fähig und ermöglicht daher die Herstellung von VerbindUngen (Alkoholen, Säuren, Aldehyden usw.), welche die RC2H4-Gruppe aufweisen, wobei R die gleiche Bedeutung hat wie oben.
Bisher bestand eine Begrenzung der Verwendbarkeit von Grignardreagenzien darin, dass die zur Herstellung dieser Reagenzien erforderlichen organischen Halo genide nicht immer leicht zugänglich waren. Ausserdem ist es gelegentlich schwierig, das Grignardreagens direkt durch Umsetzung des organischen Halogenids mit Magnesium zu erhalten, selbst wenn das Halogenid erhältlich ist.
Es wäre daher ausserordentlich wünschens- wert, wenn man leicht erhältliche und billige Alkylhalogenide, wie Athylbromid oder Propylbromid, verwenden könnte, die leicht Grignardreagenzien bilden, und wenn man diese Grignardreaganzien mit leicht erhältlichen Olefinen umsetzen könnte, so dass neue Grignardreagenzien entstehen, die nach den bekannten Methoden nicht leicht erhältlich sind.
Die Erfindung soll nun die Herstellung von Grignardreagenzien aus leicht zugänglichen Ausgangsstoffen ermöglichen, wobei der organische Teil des Grignardreagens sich von leicht erhältlichen Zusammensetzungen ableitet, die in Form ihres Halogenids nicht so leicht oder so billig erhältlich sind.
Das erfindungsgemässe Verfahren ermöglicht die Herstellung von vielseitig verwendbaren Grignardreagenzien aus leicht erhältlichen Ausgangsstoffen mit guter Ausbeute und mit minimalen Regelungsschwierig- keiten.
Für das erfindungsgemässe Verfahren können auch langkettige Olefine verwendet werden, die neuerdings leicht zugänglich und billig geworden sind.
In der folgenden Beschreibung werden folgende Definitionen verwendet : Der Ausdruck Grignard lösungsmitteb soll die flüssigen Medien umfassen, die zur Herstellung von Grignardreagenzien verwendet werden. Als Beispiele für Grignardlösungsmittel seien fol gende Stoffe genannt : Dialkyläther, z.
B. Dimethyläther, Diäthyläther, Dipropyläther, Methyläthyläther, Diisopropyläther, Äthylbutyläther usw., cyclische sauerstoff- haltige aliphatische Verbindungen, wie Tetrahydrofuran, Dioxan usw., Alkylaryläther, wie Anisol, Phenetol usw., die Cellosolven, wie der Dimethyläther von Athylen- glycol, der Dibutyläther von Athylenglycol usw., die Diäthyläther von Diäthylenglycol, Pyridin usw.
Geeignete Halogenverbindungen von Titan und Zirkonium sind nicht nur die anorganischen Halogenide dieser beiden Metalle (einschliesslich der Oxyhalogenide, wie Oxychloride), sondern auch die Halogenide dieser Metalle, bei welchen organische Reste direkt mit den Titan- oder Zirkonatomen verbunden sind. Geeignete Alkoxyde bzw. Aryloxde von Titan und Zirkonium sind nicht nur solche Verbindungen, bei welchen diese Organoxyde die einzigen indirekt mit den Zirkon-und Titanatomen verbundenen Gruppen sind, sondern auch solche Titan-bzw. Zirkonalkoxyde bzw. Aryloxyde, die ausserdem direkt am Titan und Zirkonium hängende organische Gruppen besitzen.
Es können sowohl poly- meire als auch monomere Titan-bzw. Zirkoniumver- bindungen der genannten Arten verwendet werden.
Der einwertige organische Rest R enthält keine mit Verbindungen der Formel R'MgX reagierenden Substituenten. Vorzugsweise sind disse Substituenten unter allen Reaktionsbedingungen praktisch inert. Man sollte daher alle solche organischen Reste als R-Gruppen vermeiden, die Substituenten, wie Carboxy-, Keto-, Nitro-, primäre oder sekundäre Aminogruppen usw., enthalten.
Beispiele für R sind : Alkylreste einschliesslich von Cycloalkylresten, wie Methyl, Athyl, Propyl, Isopropyl, Butyl, Hexyl, Decyl, Dodecyl, Cyclopentyl, Cyclohexyl usw., Arylreste, wie Phenyl, Naphthyl, Biphenyl usw., Alkarylreste, wie Tolyl, Xylyl, Äthylphenyl usw., Arylalkylreste, wie Benzyl, Phenyl, Äthyl usw., Alkenylreste, wie Vinyl, Allyl, Crotyl, Cyclohexenyl, Cyclopentyl usw. Ausser den oben genannten Gruppen kann R auch eine dieser Gruppen sein, die ausserdem durch andere Substituenten substituiert ist, wobei ein oder mehrere der Wasserstoffatome der vorgenannten Gruppen durch Atome oder Gruppen substituiert sind, z.
B. aliphatische Gruppen, wie Methyl, Athyl, Vinyl, Propyl, Propenyl, Butyl, Amyl, Hexyl, Octyl, usw., sowie Isomere und Homologe derselben, Alkoxygruppen, wie Methoxy, Athoxy, Vinyloxy, Propaxy, Propenoxy, Butoxy usw., sowie Isomere und Homologe derselben, Halogenatome und halogensubstituierte Reste, wie Chlor, Fluor, Brom, Bromtolyl, Chlorbromnaphthyl, ss-Chlor- äthyl, p-Chlorphenyl, Tetrachlorphenyl, Bromtolyl, Methoxyphenyl, Phenoxyphenyl usw., sowie Isomere und Homologe derselben, Aryloxygruppen, wie Phenoxy, Tolyloxy, Xylyloxy, Chlorphenoxy, Chlornaphthoxy usw., sowie Isomere und Homologe derselben, und dergleichen. R kann auch ein Organosilylrest sein, z. B.
Trimethylsilyl, Triphenylsilyl, oder ein Trimethylsiloxy- rest, ein Pyridilrest, eine Organomercaptogruppe, z. B.
Methylmerca, pto (CHiS-), Phenylmereapto (CoH5S-), usw.
Spezielle Beispiele für Verbindungen der Formel
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si, :
Propylen, l-Buten, 3-Methylbuten-l, Isopropen, 1 Penten, 1-Hexen, 1-Dodecen, 3-Methyl-l-penten, Vinylcyclohenxan, 4-Vinylcyclohexen, Allymethylsulfid, Allylbenzol, Styrol, Butadien, m-Chlorstyrol, p-Methylstyrol, 4-Chlor-l-hexen, 2-Methyl-1, 5-hexadien, Allylphenyl äther, 5, 5, 5-Trifluor-l-penten, 3-Vinylthiophen, 4- Vinylpyridin, Vinylthioäthyläther, Allyltrimethylsilan, Vinyltriphenylsilan, Vinylheptamethylcyclotetrasiloxan usw., p-B, romstyrol, p-Methoxystyrol (einschlieef31'ich seier Isomeren und Homologen), Phenoxystyrol (einschliesslich seiner Isomeren und Homologen).
R' in der obigen Formel ist ein Alkylrest mit mindestens 2 und vorzugsweise 2 bis 6C-Atomen, z. B. Athyl, Propyl, Isopropyl, Butyl, Amyl, Hexyl, 2-Athylhexyl usw.
Grignardreagenzien, die der Formel R'MgX entsprechen und für das Verfahren verwendet werden können sind z. B. : Athylmagnesiumbromid, n-Propylmagne siumbromid, n-Propylmagnesiumchlorid, Isopropylma- gnsiumchlorid, 1-Butylmagnesiumbromid, 3-Amylmagnesiumbromid usw.
Für das Verfahren als Katalysatoren verwendbare Titanhalogenidie, Zirkonhalogenide, Titanalkoxyde, Titana. ryloxyde, Zirkonalkoxyde und Zirkonaryloxyde sind z. B. : Tìtantetrachlorid, Titanbetrabromid, Titantetrajodid, Zirkontetrachlorid, Zirkontetrafluorid, Zirkontetrajodid, Zirkonoxychloird, Zirkonsoxybromid, Äthyltitantrichlorid, monomere Titanate und monomere Zirkonate der Formeln RmTi (OR) 4 m und RmZr (OR) 4 m, wobei R die obige Bedeutung besitzt und gleiche oder verschiedene Reste darstellen kann, und wobei m eine ganze Zahl von Null bis einschliesslich drei ist.
Beispiele solcher Titanate und Zirkonate sind: Tetraälthyltitanat, Tetraäthylizirkonat, Tetrabutyltitanat, Tetrapropylzirkonat, Phenyltriisopropyltitanat, Tetraphenyltitanat, Tetra phenylzirkonat, Methyltriäthoxytitan der Formel CH3Ti (COoH5) 3, Diphenyldiisopropoxytitan, Phenyltriisopropoxytiten, Diphenyldiäthoxytitan der Formel (C0H5) sTi (OC2H5) 2, Tributyläthylzirkonat, Phenyltriäthylzirkonat, Dicyclopentadienyltitandichlorid usw. Polymere Titanate und Zirkonate, bei denen einige oder alle Valenzen durch Organoxygruppen substituiert sind, können ebenfalls verwendet werden. Als Beispiele für derartige Stoffe seien z. B. genannt : Polyäthyltitanat der Formel
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worin n eine ganze Zahl grösser als 1 und z.
B. 5 bis 1000 oder mehr ist, Polybutyltitanat, Polyäthylzirkonat usw. Die polymeren Titanate und Zirkonate können verzweigte Ketten besitzen. Diese polymeren Stoffe können organsiche Reste aufweisen, die direkt über Kohlenstofftitan-od'er Kohlenstoffzirkon-Brücken mit dem Titan bzw. Zirkon verbunden sind. Als Beispiele für Stoffe der zuletzt genannten Gruppe können Polymere erwähnt werden, welche die Gruppe
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enthalten.
Viele Polytitanate und Polyzirkonate und insbesondere die linearen Verbindungen dieser Art können endstän- dige Hydroxylgruppen besitzen, die mit Titan oder Zirkon verbunden sind.
Das erfindungsgemässe Verfahren kann relativ einfach und z. B. wie folgt durchgeführt werden : Nach Herstellung des üblichen Grignardreagens der Formel R'MgX im Grignardlösungsmittel wird vorzugsweise die Olefinverbindung zugesetzt und die Reaktionsmischung unter Raumtemperatur gekühlt, z. B. auf-5 bis 15 C.
Danach wird eine kleine Menge des Titan-oder Zirkonkatalysators (im folgenden als Katalysator bezeichnet) zugesetzt und die Mischung der Komponenten auf Raumtemperatur gebracht, oder bis auf 200 C erhitzt. Im allgemeinen ist ein Erhitzen der Mischung der Komponenten auf Rückflusstemperatur bei gleichzeitigem Rühren für die Durchführung der Reaktion geeignet. Durch Verwendung von Lösungsmitteln mit höheren Siede- punkten oder durch Überdruck können auch höhere Temperaturen erzielt werden. Die Dauer der Erhitzung kann verändert werden, z. B. in Abhängigkeit von Faktoren, wie der Art des verwendeten Olefins und Grignardreagens der Katalysatorkonzentration usw. Gewöhnlich ist die Reaktion nach einem Zeitraum von 15 Minuten bis 20 Stunden beendet.
Danach kann das neue Grignardreagens, das sich immer noch in Lösung im Grignardlösungsmittel befindet und durch Reaktion der Olefinverbindung mit dem gewöhnlichen Grignardreagens erhalten wurde, mit verschiedenen Stoffen behandelt werden, so dass ein Endprodukt entsteht, wie es üblicherweise mittels der Grignardreaktion erhalten wird.
Im allgemeinen stellt die Reaktion zwischen dem üblichen Grignardreagens und der Olefinverbindung eine Austauschreaktion dar, bei welcher die Olefinverbindung die Alkylgruppe des Grignardreagens ersetzt. Dabei kommt die Verbindung mit dem Magnesiumatom meist über das endständige Kohlenstoffatom der olefinisch ungesättigten Komponente zustande. In einigen Fällen kann diese Bindung über das -Kohlenstoffatom der olefinischen Gruppe erfolgen, insbesondere wenn eine aromatisch substituierte Olefinverbindung verwendet wird.
Für den Mechanismus, nach welchem die neuen Grignardreagenzien aus der Olefinverbindung hergestellt werden ; sind die folgenden Gleichungen beispielhaft, welche die Reaktion von Penten-l mit einem Grignardreagens, nämlich Magnesiumbromid, unter Verwendung von Titantetrachlorid als Katalysator darstellen.
Die folgenden Gleichungen zeigen nicht nur die Art der Bindung über das olefinische C-Atom, sondern auch die Produkte, die als Ergebnis einer weiteren Behandlung des neuen Grignardreagens mit den zur Herstellung von Stoffen, wie Alkanen, Alkoholen, Estern, Säuren usw. normalerweise verwendeten Reaktionskomponenten entstehen :
EMI3.2
CHCH2CH2CH=CH2 <SEP> C2HsMgBr <SEP> CH3CH2CH2CH2CH2MgBr <SEP> + <SEP> C2H4
<tb> <SEP> TiCl4
<tb> <SEP> H20 <SEP> n > Pentan
<tb> CH3 <SEP> (CH2) <SEP> 4MgBr <SEP> CH20 <SEP> n-H, <SEP> exanol
<tb> <SEP> CH3CHO <SEP> n-Heptanol-2
<tb>
Natürlich können oben angegebene Reaktionsbe dingungen derart abgeändert werden, dass das im Grignardlösungsmittel gelöste normale Grignardreagens mit dem Katalysator gemischt wird.
Danach wird das Olefin zugegeben, worauf die Reaktionsmischung auf eine Temperatur erhitzt wird, welche zur Umwandlung des normalen Grignardreagens in das gewünschte Grignardderivat, welches sich von der in der Reaktionsmischung verwendeten Olefinverbindung ableitet, geeignet ist.
Die Katatysatonne. nge kann innerhalb weiter Gnenzen verändert werden. Im allgemeinen können schon Spurenmenge, n lauch alls KataJysatormlischungen) lz. B. 0, 1 Gew. % oder aber grössere Mengen bis 15 Gew. % oder mehr, verwendet werden, bezogen auf das errechnete Gewicht des als Ausgangsverbindung verwendete Grignardreagens. Übermässige Katalysatormengen ergeben jedoch keine besonderen Vorteile. Das nach dem erfindungsgemassen Verfahren hergestellte Grignardreagens kann in bekannter Weise mit verschiedenen Reaktionskomponenten zu einem gewünschten Endprodukt umgesetzt werden. So kann durch Reaktion des Grignardreagens mit Aldehyden, wie Formaldehyd, Acebaldehyd usw. ein entsprechender Alkohol erhalten werden.
Durch Umsetzen des Grignardreagens mit Koh lendioxyd erhält man Säuren. Durch Zusatz eines Ketons, z. B. Aceton, Methyl-Athylketon, Dibutylketon usw. erhält man einen Alkohol. Der Zusatz eines organischen Orthokohlensäureesters, z. B. Athylorthokohlensäure- ester, Propylorthokohlensäureaster usw. zu dem neu ge bildeten Grignardreagens ergibt Acetale. Die Reaktionen zwischen dem neu gebildeten Grignardreagens und den obigen anderen Reaktionskomponenten zur Bildung der gewünschten Endprodukte sind bekannt und in dem oben erwähnten Buch von Kharasch und Reinmuth beschrieben. In den folgenden Beispielen sind alle Teile Gewichtsteile.
Das in den Beispielen verwendete n-Propylgrignardreagens kann wie folgt hergestellt werden : Eine Lösung von ungefähr 135 Teilen n-Propylbromid in ungefähr 71 Teilen Diäthyläther wird innerhalb von ungefähr 30 Minuten zu 34, 3 Teilen Magnesium in 142 Teilen Ather zugegeben, die in einem mit Rührer, Tropftrichtern und Rüclrflusskühler versehenen Reaktions- gefäss vorgelegt sind. Der Rückflusskühler ist mit einer Trockeneisfalle verbunden, die durch eine Stickstoff- umleitung geschützt ist. Die Mischung wird dann in Eis gekühlt.
Das Grignardreagens der Formel CHgCHsCHs-MgBr in Äther wird in vielen der folgenden Beispiele für die Reaktion mit den verschiedenen Olefinen unter Verwendung des Titan-oder Zirkonkatalysators verwendet.
Die anderen unter erwähnten Grignardreagenzien können in gleicher oder ähnlicher Weise hergestellt werden.
Beispiel 1
Grignardreagens wurde aus 0, 1 Mol n-Propylbromid und 0, 1 Mol Magnesium in 40 m : t Diäthyläther herge- stellt und mit 13, 4 g (0, 1 Mol) p-Methoxystyrol vereinigt.
Die Lösung wurde auf 0 C gekühlt. Dann wurd'en 0, 4 ml Titantetrachlorid zugesetzt und die Mischung 2 Stunden auf Rückflusstemperatur erhitzt, wieder auf 0 C gekühlt und mit einer zweiten Portion von 0, 1 ml Titantetrachlorid versetzt. Nach dieser Zugabe wurde die Mischung wieder 16 Stunden auf Rückflusstemperatur erhitzt und dann -13 C abgekühlt. Dann wurde trockenes Kohlendioxyd in solchem Masse zugeführt, dass die Temperatur auf ungefähr-5 C blieb. Nach einer Stunde fiel die Temperatur auf-13 C und stieg nicht mehr an, wenn die C02-Zufuhr verstärkt wurde.
Das Magnesiumsalz wurde durch Zugabe von Eis und 20 % iger Schwefelsäure zersetzt. Die Atherschicht wurde getrennt und die wässrige Phase erneut mit Ather ausge zogen. Die vereinigten Atherextrakte wurden mit
25 o iger wässriger NaOH-Lösung extrahiert, die wässrige
Phase abgetrennt und mit konzentrierter HC1 angesäuert.
Die sich abtrennende Flüssigkeit wurde entfernt, die nvässrige Phase mit Benzol ausgezogen und die Benzol lösung zur vorher abgetrennten organischen Flüssigkeit zugegeben. Nach dem Trocknen wurde die Mischung bei atmosphärischem Druck zur Entfernung des Benzols und anderer flüchtiger Komponenten destilliert. Nach dem Abtreiben im Vakuum blieben 8, 6 g eines braunen Ols mit einem Neutraläquivalent von 194 zurück, das p-Methoxyhydratropinsäure enthielt. Das 0l wurde mit
500 ml Wasser unter Rückfluss gekocht und mit Aktiv kohle behandelt. Nach Abkühlen des Filtrats wurden farblose Kristalle erhalten, die zwischen 54 und 56 C schmelzen.
Der Rückstand wurde mit 500 ml kochendem
Wasser extrahiert, worauf man eine zweite Menge der kristallinen Säure mit Fp. 54 bis 56 C erhielt. Durch Umkristallisieren beider Kristallmischungen aus einer
Benzol-Petroläthermischung erhält man reine p-Meth oxyhydratropinsäure, Fp. 55, 5 bis 56 C. Der Schmelz- punkt einer Mischung dieses Stoffs mit einer in anderer Weise hergestellten p-Methoxyhydratropinsäure-Probe wurde nicht vermindert.
Beispiel 2
Zu einem Grignardreagens, das aus 0, 5 Mol n Propylbromid in 200 ml Ather hergestellt worden war, wurden 55 g (0, 5 Mol) Vinylcyclohexan zugegeben. Die Losung wurde auf 0 C gekühlt, mit 1, 05 ml Titantetrachlorid versetzt und die Mischung 2 Stunden zum Rückfluss erhitzt. Die Mischung wurde dann auf 0 C gekühlt, mit 0, 45 ml Titantetrachlorid versetzt und die Mischung 16 Stunden auf JRückfluss erhitzt. Man erhält die Grignardverbindung des Vinylcyclohexans. Nach Verdünnen der Reaktionsmischung mit 200 ml Äthyl äther wurde die Mischung auf-13 C gekühlt und trockenes Kohlendioxyd, ähnlich wie in Beispiel 1 zugeführt.
Das Magnesiumsalz wurde durch Zusatz von Eis und 20 % iger Schwefelsäure zersetzt. Die Atherschicht wurde abgetrennt und die wässrige Phase mit Ather extrahiert. Die vereinigten Atherextrakte wurden mit 25 % iger wässriger Natriumhydroxydlösung extra- hiert, die wässrige Phase abgetrennt und mit konzen- trierter Salzsäure angesäuert. Es schied sich ein gelbes 01 ab, das abgezogen wurde. Die wässrige Phase wurde mit 15 ml Benzol ausgezogen, die Benzollösung zu dem gelben 01, zugesetzt und über wassorfreiem Magnesiumsulfat getrocknet.
Die Destillation ergab 38, 2 g ss-Cyclo- hexylpropionsäure, Kp. 114 bis 115 C/1, 5 mm, n2D
1, 4647. Die Säure hatte ein Neutraläquivalent von 158, verglichen mit einem theoretischen Wert von 156.
BBdspiel 3
0, 5 Mol n-Propylmagnesiumbromid in 500 ml Di äthyläther wurden bei 0 C mit 56 g 1-Octen (0, 5 Mol) und 1, 5 ml Titantetrachlorid versetzt. Die Mischung wurde 24 Stunden auf Rückflusstemperatur erhitzt. Man erhält das von 1-Octen abgeleitete Grignardreagens.
25 ml dieses Stoffs wurden mit 15 g Eis und 5 ml Salzsäure hydrolysiert. Man erhält Octan in einer Ausbeute von 58, 2%.
Beispiel 4
Eine Lösung aus 0, 175 Mol n-Propylmagnesium- bromid, 0, 25 ml Titantetrachlorid und 9, 8 g l-Octen wurde 30 Stunden auf Rückfluss erhitzt, wobei die Grignardverbindung von 1-Octen entstand. Die Mi schung der Komponenten wurde auf 0 C gekühlt und mit 0, 25 Mol Triäthylorthoameisensäure versetzt. Die Mischung wurde dann 60 Stunden auf Rückflusstempe- ratur erhitzt, der Diäthyläther abdekantiert und der zurückbleibende Feststoff zweimal mit 50 ml Athyl äther gewaschen. Die Destillation der Atherlösung ergab
7,3 g Pelargondiäthylacetal, Kp. 64 bis 66 C/25 mm, nD20 1,4219.
Beispiel 5
Zu einem aus 0, 5 Mol n-Propylbromid in 200 ml Diäthyläther hergestellten Grignardreagens wurden 42 g (0, 5 Mol) l-Hexen zugegeben. Die Lösung wurde auf
0 C gekühlt, mit 1, 05 ml Titantetrachlorid versetzt und die Mischung 2 Stunden unter Rückfluss gekocht.
Die Mischung wurde wieder auf 0 C gekühlt, mit
0, 45 ml Titantetracholrid versetzt und weitere 16 Stunden unter Rückfluss gekocht. Nach Beendigung dieser
Zeitspanne wurde das neu gebildete 1-Hexen-Grignard- reaktionsprod'ukt bei ungefähr 0 C mit 73, 5 g (0, 75
Mol) Cyclohexanon versetzt, nachdem die Mischung vor- her 1 Stunde bei Raumtemperatur gerührt worden war.
Das Magnesiumsalz wurde durch Zugabe von Am moniumchlorid zersetzt. Die Destillation der Ather schicht ergab 21, 45 g l-Hexylcyclohexanol, Kp. 114 bis 116 C4 mm, nD 1, 4665.
Beispel 6
Zu 0, 5 Mol n-Propylmagnesiumbromid in 400 ml Ather wurden bei ungefähr 0 C 56 g (0, 5 Mol) 1-Octen und-1, 5 ml Titantetrachlorid zugegeben. Die Mischung wurde gerührt, 18 Stunden unter Rückfluss erhitzt und ergab die von 1-Octen abgeleitete Grignardverbindung.
Die Reaktionsmischung wurde gekühlt und ein Strom von trockenem Kohlendioxyd in solchem Masse über die Oberfläche der Mischhung geführt, dass die Tempera tur unter-5 C blieb. Nach Beendigung der Reaktion unter Bildung von Pelargonsäure wurde die Temperatur des Systems auf-20 C gesenkt und Methanol zur Veresterung in solchem Masse zugesetzt, dass die Tempera tur zwischen-20 und-30 C blieb. Nach Zugabe des Methanols wurde trockener Chlorwasserstoff in das Rcaktionsgefäss eingeleitet, die Reaktionsmischung 21/2 Stunden gerührt, in 600 g Eis gegossen, die Atherphase abgetrennt und die wässrige Schicht mit Ather ausgezogen. Nach dem Trocknen wurde das organische Material destilliert.
Man erhält 34, 3 g Methylpelargonat, Kp. 97 bis 99 C/12 mm n 1, 4205.
Beispiel 7
Zu 1, 0 Mol n-Propylmagnesiumbromid in 800 ml Diäthyläther mit einer Temperatur von 0 C wurden 108 g (1 Mol) 4-Vinylcyclohexen und 3, 2 ml Titantetrachlorid zugegeben. Die Mischung wurde 18 Stunden auf Rückflusstemperatur gehalten, wobei sich die Grignardverbindnug von Cyclohexen bildet. Darauf wurde auf-10 C gekühlt. Trockenes Kohlendioxyd wurde in solchem Masse auf die Oberfläche der Reak tionsmischung gebracht, dal3 die Temperatur unter 5 C blieb. Sobald diel Verstärkung des Kohlendioxydstroms die Temperatur nicht mehr erhöhte, wurde die Kohlendioxydzugabe beendet.
Nun wurde 1, 0 Liter 25 vol. % ige wässrige Schwefelsäure-zugesetzt. Nach 30 Minuten Rühren wurde die Atherphase abgetrennt und, die wässrige Schicht zweimal mit 75 ml Äther ausgezogen.
Die Ätherschichten wurden vereinigt und dreimal mit insgesamt 350 ml 25%igem natriumhydroxyd ausgezogen. Nach jeder Extraktion wurde genügend Wasser zur Lösung der gebildeten Seife zugegeben. Der wässrige basische Extrakt wurde zum Sieden erhitzt. Es wurde eine solche Menge abdestilliert, dass sich das Volumen. um 10 % verringerte. Dann wurde die Flüssigkeit gekühlt und mit konzentrierter Salzsäure versetzt, bis die wässrige Phase kongosauer war, Die organische Schicht wurde d'ann abgetrennt und die wässrige Schicht mit 50-ml-Portionen ausgezogen. Das gesamte organische Material wurde vereinigt und über wasserfreiem Magne siumsulfat getrocknet. Nach Abdestillieren des Chloroforms wurde der Rückstand fraktioniert.
Man erhält 44 g ss-(#3-Cyclohexenyl)-propionsäure der Formel
EMI5.1
Kp.99bis102 C/0, 2 mm, Fp. 31 bis 32u C, n", 1, 4732.. Die Analyse dieser Verbindnug zeigte, dass sie 69, 8 % Kohlenstoff und 9, 3 % Wasserstoff enthielt, ver glichen mit den theoretischen Werten von 70, 1 % Kohlen- stoff und-. 9, 2 % Wasserstoff.
Beispiel 8
Grignardreagens wurde aus 0a5 Mol n-Propylbromid in 200 ml Biäthyläther hergestellt. Es wurden 45 g 1-Penten (oder n-Penten) zugegeben und die Lösung auf 0 C geküht. Nach Zugabe von 3, 9 g Isopropyltetra- titanat [(C3H7O) 4Ti] wurde die Mischung 16 Stunden auf Rückflusstemperatur erhitzt, wobei sich die Grignardverbindung von l-Penten bildet. Dann wurden 200 ml Athyläther zugesetzt, die Mischung mit 20 g Formal dehyd behandelt und das Produkt durch Zersetzen der Mischung mittels Zugabe von Eis und 20 iger wässriger Schwefelsäure isoliert. Nach der Dampfdestillation wurde die organische Schicht abgetrennt und destilliert.
Man erhält 11, 8 g 1-Hexanol, Kp. 87 C/49 mm, nD20 1, 4182.
Das folgende Beispiel zeigt die Wirkung des Weglassens des Katalysators aus der in Beispiel 8 beschrie- benen Reaktion von Olefinverbindung mit Grignardreagens.
Beispiel 9
Grignardreagens, das aus 0, 5 Mol n-Propylbromid und 0, 55 Mol Magnesium in 200 ml Ather hergestellt worden war, wurde 18 Stunden mit 45 g l-Penten unter Rückfluss gekocht. Die Mischung wurde mit Formaldehyd versetzt, mit Eis und Schwefelsäure zersetzt und ähnlich wie in einem vorigen Beispiel mit Dampf destilliert. Die organische Phase des Destillates wurde abgetrennt, getrocknet und destilliert. Man erhält n-Butylalkohol. Die Analyse des Rohprodukts und des Destilla- tionsrückstandes zeigte kein n-Hexanol.
Beispiel 10
Aus 0, 5 Mol n-Propylbromid in 400 ml Diäthyl- äther wurde ein Grignardreagens hergestellt. Das Grignardreagens wurde mit ungefähr 45 g 1-Penten versetzt und die Lösung auf 0 C gekühlt. Nach Zugabe von 3, 34 g Dicyclopentadienyltitandichlorid wurde die Mischung 12 Stunden auf Rückflusstemperatur erhitzt, (wobei eine neue, von 1-Fenten abgeleitete Grignardverbindung entsteht), dann mit Formaldehyd umgesetzt und das Reaktionsprodukt wie in Beispiel 8 isoliert.
Die fraktionierte Destillation ergab 10, 2 g 1-Hexanol, Kp. 90 C/50 mm, nD20 1, 4182.
Beispiel 11
Aus 0, 5 Mol n-Propylbromid in 200 ml Diäthyläther wurde ein Grignardreagens hergestellt. 45 g 1-Penten wurden zugegeben und die Lösung auf 0 C gekühlt.
Nun wurden 3, 3 g Zirkontetrachlorid zugegeben und die Mischung 16 Stunden auf Rückflusstemperatur erhitzt, wobei das Grignardderivat von-l-Penten entsteht.
Dann wurde die Mischung mit 200 ml Diäthyläther versetzt, auf 0 C gekühlt. Dann wurden ungefähr 20 g Formaldehyd mit einem langsamen Stickstoffstrom eingeführt. Die Mischung wurde durch Zugabe von Eis und 20 igerwässrigerSchwefelsäurezersetzt. Nach der Dampfdestillation wurde die organische Schicht abge- trennt und destilliert. Man erhält 14,4 g 1-Hexanol, Kp. 85 C/45 mm, nD20 1,4186.
Beispiel-12
Zu einem Grignardreagens, das aus 0, 1 Mol Magnesium und 0, 1 Mol Isopropylbromid in 50 ml Diäthyl- äther hergestellt worden war, wurden bei 0 C 2, 2 X 10-3 Mol Titantetrachlorid und 0, 1 Mol 1-Penten zugegeben. Die Reaktionsmischung wurde 18 Stunden auf Rückflu13temperatur erhitzt, wobei sich ein neues von l-Penten abgeleitete Grignardreagens der Formel CH3 (CH2)4-MgBr bildet.
Die Reaktionsmischung wurde dan, mit 5 g Ammoniumchlorid in 15 ml Wasser hydroli siert. Nach Waschen des festen Reaktionsrückstandes mit 25 ml Diäthyläther wurde das Produkt über Magne siumsulfat getrocknet. Die Analyse dieses Materials zeigte, dass n-Pentan in guter Ausbeute entstanden war.
Wenn die oben beschriebene Reaktion mit der Änderung durchgefuhrt wird, dass zur Herstellung des ursprünglichen Grignardreagens n-Propylbromid anstelle von Isopropylbromid verwendet wird, erhält man ähnliche Er gebnisse, jedoch mit einer etwas besseren Ausbeute an n-Pentan.
Beispiel 13
Zu einem Grignardreagens, das aus 0, 5 Mol n Propylbromid in 200 ml Diäthyläther hergestellt worden war, wurden 42 g (0, 5 Mol) 4-Methyl-l-penten zugege- ben. Die Lösung wurde auf 0 C gekühlt, mit 1, 05 ml Titantetrachlorid versetzt, 2 Stunden auf Rückflusstemperatur erhitzt und wieder auf 0 C gekühlt. Nach Zugabe einer zweiten Portion von 0, 35 ml Titantetra- chlorid wurde die Mischung 16 Stunden unter Rück- fluss gekocht, wobei sich das neue Grignardderivat des genannten Pentens bildete.
Die Reaktionsmischung wurde wieder auf 0 Cgekühltund innerhalb einer Stunde mit einer Lösung aus 28 ml Acetaldehyd in 50 ml Diäthyl- äther versetzt. Da die Mischung immer noch Anzeichne darauf hin aufwies, dass noch nicht umgesetztes Grignardreagens vorhanden war, wurde eine Lösung aus 5 ml Acetaldehyd in 25 ml Diäthyläther zugesetzt und die Mischung bei Raumtemperatur (ungefähr 22 C) weitere
10 Minuten gerührt.
Dann wurde die Reaktionsmischung durch Zugabe von Ammonchloridlösung zersetzt. Die Atherschicht wurde abgetrennt und destilliert. Man erhält 24, 2 g 6-Methyl-2-heptanol, Kp. 82 bis 85 C/22 mm, ng
1, 4248.
Beispiel 14
Aus 0, 5 Mol n-Propylbromid und 0, 55 Mol Magnesium in 200 ml Diäthyläther wurde ein Grignardreagens hergestellt. Dieses Grignardreagens wurde mit 59 g (0, 5 Mol) Allylbenzol versetzt, die Lösung auf 0 C gekühlt und mit 1 ml Titantetrachlorid versetzt. Die Mischung wurde 16 Stunden auf Rückflusstemperatur erhitzt, wobei sich die neue, von Allylbenzol abgeleitete Grignardverbindung bildet. Die Reaktionsmischung wurde gakühlt und wie in vorangehenden Beispielen mit trockenem Kohlendioxyd behandelt. Die Mischung wurde mit 25% iger wässriger Schwefelsäure versetzt und mit Diäthyläther ausgezogen. Die Sitherlösung wurde ihrerseits mit 25 % iger wässriger Natriumhydroxydlösung ausgezogen.
Nach kurzzeitigem Kochen zur Entfernung flüchtiger organischer Verbindungen wurde die Natrium hydroxydlösung gekühlt und mit 36% iger Salzsäure angesäuert. Die Mischung wurde mit Diäthyläther ausgezogen und der Ather bei 50 C verdampft. Beim Abkühlen erhält man 50, 9 g wachsartige Platten aus ss-Phenylbuttersäure. Die Umkristallisation der wachsartigen Platten aus Wasser ergab die reine Säure, Fp. 50, 5 bis 51 C. Das Neutraläquivalent betrug 166, verglichen mit einem theoretischen Wert von 164.
Beispiel 15
Zu 1, 0 Mol n-Propylmagnesiumbromid in 800 ml Athyläther wurden bei 0 C 108 g (1, 0 Mol) 4-Vinyl- cyclohexen und 3, 0 ml Titantetrachloxnd zugegeben.
Die Reaktionsmischung wurde 16 Stunden unter Rückfluss gekocht, dann auf 0 C gekühlt und ein trockener Luftstrom eine Stunde über die Oberfläche der gerührten Mischung geleitet. Die Luft wurde dann während d weiterer 11/2 Stunden durch Sauerstoff ersetzt. Nach Ende dieser Zeitspanne wurde die Reaktionsmischung in 800 ml Wasser gegossen, das 100 ml Salzsäure enthielt. Die wässrige Phase wurde mit insgesamt 600 ml Äthyläther ausgazogen. Nach Trocknen über Magnesiumsulfat wurde das Produkt destilliert. Man erhält 50 g ss(#3-Cyclohexenyl)-äthanol, Kp. 92 bis 94 C/4 mm, nD20 1,4835.
Beispiel 16
Eine Lösung aus 0, 5 Mol 3-Amylmagnesiumbromid in 400 ml Athyläther wurde auf 0 C gekühlt und mit 56 g 1-Octen versetzt, worauf 1, 5 ml Titantetrachlorid zugegeben wurden. Nach 16 Stunden Kochen unter Rückfluss wurde die Mischung auf 0 C gekühlt und innerhalb 20 Minuten mit 29 g Aceton versetzt. Das Reaktionsgemisch wurde dann 2 Stunden bei Raum- temperatur gerührt. Nach Hydrolyse mit 30 ml Wasser und 55 g Ammonchlorid wurde der Äther abdekantiert und der Rückstand mit weiteren 200 ml Ather gewaschen. Die Destillation ergab 2-Methyldecanol-2, Kp. 82 bis 83 C/1 mm, n2r0, 1, 4380.
Beispiel 17
52 g (0, 5 Mol) Styrol wurden dem Grignardreagens zugesetzt, das aus 0, 5 Mol n-Propylbromid und 0, 55 Mol Magnesium in 200 ml Diäthyläther hergestellt worden war. Die Lösung wurde auf 0 C gekühlt, mit 1, 05 ml Titantetrachlorid versetzt, die Mischung dann gerührt und 2 Stunden auf Rückflusstemperatur erhitzt. Nach Abkühlen der Mischung und Zugabe von 0, 45 ml Titantetrachlorid wurde weitere 16 Stunden unter Rückfluss erh, itzt. Dann wurde die Mischung mit 200 ml Diäthyl- äther verdünnt, auf-13 C gekühlt und mit Kohlen- dioxyd wie in vorangehenden Beispielen behandelt.
Die Mischung wurde mit Schwefelsäure zersetzt und die organische Schicht abgetrennt. Die wässrige Phase wurde mit Diäthyläther extrahiert und der Atherextrakt mit der vorher erhaltenen organischen Schicht vereint. Die Ätherlösung wurde mit 25 o iger wässriger Natriumhydroxydlösung ausgezogen. Die Natriumhydroxydlösung wurde zur Entfernung flüchtiger organischer Verbindungen erhitzt, abgekühlt und mit konzentrierter Salzsäure angessäuert. Die Mischung wurde mit Diäthyläther extrahiert und der Atherextrakt destilliert. Man erhält 37,6 g Hydratropinsäure, Kp. 125 C/3 mm, n20D 1,5230.
Selbstverständlich können die in den obigen Bei- speilen verwendeten Olefinverbindungen durch anderen Olefinverbindungen ersetzt werden, für die weiter oben zahlreiche Beispiele angeführt wurden. Anderseits kann das Grignardreagens, mit welchem die Olefinverbindung umgesetzt wird, erheblich abgeändert werden und es besteht keine Beschränkung der Art der üblichen Grignardverbindung der Formel R'MgX, die für das erfindungsgemässe Verfahren verwendet werden kann.
Die Reaktionsbedingungen können entsprechend den Gegebenheiten abgeändert werden. Auch die Katalysatorkonzentration kann den Reaktionsbedingungen entsprechend verändert werden. Selbstverständlich kann auch das Mengenverhältnis von Olefinverbindung zu Grignardreagens innerhalb weiter Grenzen verändert werden. Im allgemeinen ist es zweckmässig, wenn die olefinische Verbindung und das Grignardreagens in praktisch äquimolaren Konzentrationen vorliegen. Ein Uberschuss einer Reaktionskomponente, z. B. ein 1-10 molarer Überschuss über die andere Komponente, ist nicht ausgeschlossen. Im allgemeinen werden gute Er gebnisse erzielt, wenn ungefähr 0, 5 bis 2 Mol Olefinverbindung pro Mol des als Ausgangsmaterial verwendeten Grignardreagens vorhanden sind.
Die nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellten Grignardreagenzien können unter den Bedingun- gen der bekannten Grignardumsetzungen, z. B. unter Bildung von Alkoholen, Säuren, Ester, Acetalen usw. umgesetzt werden, die ihrerseits wieder zu anderen Verbindungen weiterverarbeitet werden können. So kann die Säure mit Alkoholen, wie in einigen Beispielen be schrieben, unter Bildung von Estern umgesetzt werden, die als Weichmacher für bestimmte Harze, insbesondere Vinylhalogenidharze, wie Polyvinylchlorid, geeignet sind.
Andere Verbindungen, die als Ergebnisse der Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens erhältlich sind, können als insekt & nabstossende Mittel oder zur Herstellung von. Seifen, insbesondere den von lang kettigen olefinischen Verbindungen abgeleiteten, verwendet werden.