Verfahren zur Herstellung von Lavandulal
Die vorliegende Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur Herstellung von Lavandulal, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass man auf den 2-Methyl-buten -3-yl-2-ester der p,.f3-Dimethyl-acrylsäure eine starke Base einwirken lässt und die so erhaltene Lavandulylsäure mit einem Reduktionsmittel behandelt.
Der als Ausgangsmaterial verwendete Acrylsäureester kann leicht und in hohen Ausbeuten durch Veresterung von ,-Dimethylacrylsäure bzw. eines funktionellen Derivats derselben (z.B. des Säurechlorids), mit 3-Methyl-1 -buten-3-ol (z.B. in Form des entsprechenden Natriumalkoholats) erhalten werden.
Die erfindungsgemäss durch starke Basen bewirkte Umlagerung des Acrylsäureesters in Lavandulylsäure verläuft praktisch quantitativ. Die erhaltene Lavandulylsäure ist vollkommen isomerenfrei.
Als starke Base eignen sich besonders Alkalihydride, wie Natriumhydrid; doch kommen z.B. auch Kalium -tert.butylat oder Butyllithium in Frage.
Die Umlagerung wird zweckmässig in einem inerten Lösungsmittel, wie z.B. Benzol oder Toluol, bei erhöhter Temperatur, beispielsweise bei Temperaturen zwischen etwa 500 und Rückflusstemperatur, vorzugsweise bei etwa 1000C, durchgeführt. Nach Beendigung der Um lagerungsreaktion wird das Reaktionsgemisch zweckmässig rasch abgekühlt, beispielsweise durch Giessen auf Eiswasser. Die Lavandulylsäure kann dann nach an sich bekannten Methoden isoliert werden, beispielsweise mittels Ätherextraktion.
Die Reduktion der erhaltenen Lavandulylsäure zum Lavandulal kann beispielsweise mit einem Reduktionsmittel, wie Diisobutylaluminiumhydrid, in Gegenwart eines Lösungsmittels, wie Hexan, bei tiefen Temperaturen, z.B. bei etwa -70 bis -800C, vorgenommen werden.
Das erfindungsgemäss erhältliche Lavandulal besitzt Bedeutung als Riechstoff.
Im nachfolgenden Beispiel sind die Temperaturen in Celsiusgraden angegeben.
Beispiel
Zu einer Suspension von 0,72 g Natriumhydrid (3 mMol) in 11 ml Toluol tropft man unter Rühren bei 700 5 g des durch Veresterung von B,;P-Dimethylacryl- säure mit 3-Methyl- 1 -buten-3-ol erhaltenen Esters (30 mMol). Nach beendigtem Zutropfen erhöht man die Temperatur des Gemisches während ca. 15 Minuten auf 1000 und kühlt hernach ab. Nach Zugabe von einigen Tropfen Methanol wird bei 0 mit Äther extrahiert. Man erhält so 4,74 g (95%) gaschromatographisch einheitliche Lavandulylsäure.
5,05 g (30 mMol) erhaltene Lavandulylsäure werden in 15 ml abs. Hexan gelöst. Die Lösung wird auf -750 gekühlt, wobei Stickstoff als Inertgas eingeleitet wird.
Hernach fügt man während ca. 3 Stunden tropfenweise 43,5 ml einer 1,4 m Lösung von Diisobutylaluminiumhydrid (entsprechend 60 mMol) in Hexan bei dieser Temperatur zu der kräftig gerührten Lösung. Nach beendigter Zugabe belässt man das Reaktionsgemisch noch zwei Stunden unter Rühren bei dieser Temperatur und fügt dann 8,5 ml absoluten Äthanol zu. Dann lässt man die Temperatur der Reaktionsmischung auf 100 steigen und fügt bei dieser Temperatur 108 ml einer 10%igen Schwefelsäurelösung zu. Zum Aufarbeiten wird das Reaktionsgemisch auf Eis gegossen und mit Pentan oder Äther extrahiert. Die Analyse des erhaltenen Produktgemisches zeigt, dass bezüglich umgesetzter Lavandulylsäure 70% d. Th. Lavandulal und 30% d. Th. Lavandulol gebildet werden.
Dieses Produktgemisch lässt sich durch Destillation leicht trennen, wobei man reines Lavandulal vom Siedepunkt 580C/5 mm mg (IR: 3000(s), 2950(s), 2850, 2730, 1730, 1650, 1450, 1380, 900 cm-l) und reines Lavandulol vom Siedepunkt 1020/12 mm Hg (IR: 3330(s), 2930(s), 1650(s), 1450, 1380, 1040, 890 cm-1) erhält.
Der als Ausgangsmaterial verwendete Acrylsäureester kann wie folgt erhalten werden:
Zu 357 g Thionylchlorid (3 Mol) in 150 ml absolutem Äther tropft man unter Rühren eine Lösung von 150g ,f3-Dimethylacrylsäure (1,5 Mol) in 150 ml absolutem Äther. Nach Beendigung der heftigen Reaktion wird das Gemisch noch 4 Stunden auf 50-600 erhitzt. Anschliessend destilliert man der Äther und das überschüssige Thionylchlorid unter gewöhnlichem Druck ab. Das so erhaltene ,-Dimethylacrylsäurechlorid wird hernach unter vermindertem Druck destilliert. Siedepunkt 690/ 50 mm. Ausbeute: 170 g (85%).
Zwecks Veresterung des so erhaltenen Säurechlorids mit 3-Methyl-1 -buten-3-ol lässt man unter Rühren zu einer Suspension von 48 g Natriumhydrid (1 Mol) in 1200 ml absolutem Benzol 94,6 g 3-Methyl-1-buten-3-ol (1,1 Mol) langsam zutropfen. Um Feuchtigkeit auszuschliessen. wird die Reaktion unter Stickstoff durchgeführt. Um einen möglichst vollständigen Umsatz zu erhalten, wird das Reaktionsgemisch anschliessend 4 Stunden unter Rückfluss gekocht. Hernach kühlt man auf 0 und tropft langsam 134,5 g "s-Dimethylacrylsäurechlo- rid (1 Mol) zu. Bei dieser stark exothermen Reaktion achtet man durch fortwährendes Kühlen darauf, dass die Temperatur nicht über 150 ansteigt.
Nach beendigtem Umsatz fügt man 100 ml Methanol zum Reaktionsgemisch, um allfällig noch vorhandenes Natriumhydrid zu zersetzen. Das Gemisch wird dann auf Eis gegossen und aufgearbeitet. Nach dem Entfernen des Lösungsmittels am Rotationsverdampfer destilliert man das so erhaltene öl am Wasserstrahlvakuum. Siedepunkt 76,5780/12 mm; Ausbeute: 160 g (96%). Der auf diese Weise erhaltene Ester ist gaschromatographisch rein.
Method of making lavandulal
The present invention relates to a new process for the production of Lavandulal, which is characterized in that a strong base is allowed to act on the 2-methyl-buten -3-yl-2-ester of p, .f3-dimethyl acrylic acid and the Lavandulic acid thus obtained treated with a reducing agent.
The acrylic acid ester used as starting material can be obtained easily and in high yields by esterification of dimethylacrylic acid or a functional derivative thereof (e.g. acid chloride) with 3-methyl-1-buten-3-ol (e.g. in the form of the corresponding sodium alcoholate) will.
The rearrangement of the acrylic acid ester into lavandulic acid brought about according to the invention by strong bases is practically quantitative. The lavandulic acid obtained is completely free of isomers.
Particularly suitable strong bases are alkali hydrides, such as sodium hydride; but come e.g. Potassium tert-butoxide or butyllithium can also be used.
The rearrangement is conveniently carried out in an inert solvent, e.g. Benzene or toluene, carried out at elevated temperature, for example at temperatures between about 500 and the reflux temperature, preferably at about 1000C. After completion of the order storage reaction, the reaction mixture is expediently cooled rapidly, for example by pouring onto ice water. The lavandulic acid can then be isolated by methods known per se, for example by means of ether extraction.
The reduction of the lavandulic acid obtained to Lavandulal can be carried out, for example, with a reducing agent such as diisobutylaluminum hydride in the presence of a solvent such as hexane at low temperatures, e.g. at around -70 to -800C.
The Lavandulal obtainable according to the invention is important as a fragrance.
In the following example, the temperatures are given in degrees Celsius.
example
To a suspension of 0.72 g of sodium hydride (3 mmol) in 11 ml of toluene is added dropwise with stirring at 700 5 g of the obtained by esterification of B 1; P-dimethylacrylic acid with 3-methyl-1-buten-3-ol Ester (30 mmol). When the dropwise addition is complete, the temperature of the mixture is increased to 1000 for about 15 minutes and then cooled. After adding a few drops of methanol, the mixture is extracted with ether at 0. 4.74 g (95%) of lavandulic acid which is uniform by gas chromatography are obtained in this way.
5.05 g (30 mmol) of lavandulic acid obtained are dissolved in 15 ml of abs. Dissolved hexane. The solution is cooled to -750, with nitrogen being introduced as an inert gas.
Thereafter, 43.5 ml of a 1.4 M solution of diisobutylaluminum hydride (corresponding to 60 mmol) in hexane are added dropwise over a period of about 3 hours to the vigorously stirred solution at this temperature. After the addition is complete, the reaction mixture is left with stirring at this temperature for a further two hours and then 8.5 ml of absolute ethanol are added. The temperature of the reaction mixture is then allowed to rise to 100 and 108 ml of a 10% strength sulfuric acid solution are added at this temperature. For working up, the reaction mixture is poured onto ice and extracted with pentane or ether. The analysis of the product mixture obtained shows that with respect to converted lavandulylic acid, 70% of the theory. Th. Lavandulal and 30% d. Th. Lavandulol are formed.
This product mixture can easily be separated by distillation, using pure Lavandulal with a boiling point of 580C / 5 mm mg (IR: 3000 (s), 2950 (s), 2850, 2730, 1730, 1650, 1450, 1380, 900 cm-l) and pure lavandulol with a boiling point of 1020/12 mm Hg (IR: 3330 (s), 2930 (s), 1650 (s), 1450, 1380, 1040, 890 cm-1).
The acrylic acid ester used as the starting material can be obtained as follows:
A solution of 150 g of f3-dimethylacrylic acid (1.5 mol) in 150 ml of absolute ether is added dropwise to 357 g of thionyl chloride (3 mol) in 150 ml of absolute ether, while stirring. After the vigorous reaction has ended, the mixture is heated to 50-600 for a further 4 hours. The ether and the excess thionyl chloride are then distilled off under normal pressure. The dimethylacrylic acid chloride thus obtained is then distilled under reduced pressure. Boiling point 690/50 mm. Yield: 170 g (85%).
For the purpose of esterification of the acid chloride obtained in this way with 3-methyl-1-buten-3-ol, 94.6 g of 3-methyl-1-butene-benzene are added to a suspension of 48 g of sodium hydride (1 mol) in 1200 ml of absolute benzene with stirring. Slowly add dropwise 3-ol (1.1 mol). To exclude moisture. the reaction is carried out under nitrogen. In order to achieve as complete a conversion as possible, the reaction mixture is then refluxed for 4 hours. The mixture is then cooled to 0 and 134.5 g of ε-dimethylacrylic acid chloride (1 mol) are slowly added dropwise.
When the conversion has ended, 100 ml of methanol are added to the reaction mixture in order to decompose any sodium hydride still present. The mixture is then poured onto ice and worked up. After the solvent has been removed on a rotary evaporator, the oil thus obtained is distilled in a water jet vacuum. Boiling point 76.5780 / 12 mm; Yield: 160 g (96%). The ester obtained in this way is pure according to gas chromatography.