Verfahren zur Herstellung von makrocyclischen Verbindungen
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von als Riechstoffe verwendbaren makrocyclischen Verbindungen der Formel
EMI1.1
in welcher das Symbol R Wasserstoff oder den Methylrest bezeichnet.
Das Verfahren gemäss der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass man einen ungesättigten bicycli schen Kohlenwasserstoff der Formel
EMI1.2
in welcher das Symbol R Wasserstoff oder den Methyl- rest bezeichnet, unter Aufspaltung der Doppelbindung oxydiert.
Die Oxydation und Aufspaltung der Brückendoppelbindung können beispielsweise durch Ozonisierung z. B.
in alkoholischem Medium, wie Methanol, und reduktive Spaltung des Ozonisierungsproduktes, z. B. mittels Natriumsulfit oder Triphenylphosphin oder durch Hydrogenolyse mittels P alladium-Kohle-Katalysator, durchgeführt werden. Für die Oxydation der Verbindungen II-kann man auch Kaliumpermanganat verwenden.
Gemäss einer anderen Ausführungsform können die Oxydation und Aufspaltung der Brückendoppelbindung durch Epoxydierung der Verbindungen II, Hydrolyse der erhaltenen Epoxyde der Formel
EMI1.3
und Spaltung der entstandenen gesättigten bicyclischen a,ss-Glykole mit glykolspaltenden Oxydatlonsmitteln, wie z. B. Kaliumpermanganat, Bleitetraacetat oder Perhalogensäuren, durchgeführt werden.
Die Oxydation und Aufspaltung der Brückendoppelbindung können ferner durch photosensibilisierte Oxydation der Verbindungen II mit molekularem Sauerstoff in Gegenwart von sauerstoffübertragenden Sensibilisatoren, z. B. Rose Bengale, und Behandlung des erhaltenen Gemisches von Hydroperoxyden der Formeln
EMI1.4
mit einer Brönsted- oder Lewis-Säure oder mit einem Reagens, das von einer niedrigeren in eine höhere Oxydationsstufe überführbar ist, z. B. FeSO4, oder mit Wärme durchgeführt werden.
Die Epoxyde III sind neue Verbindungen, die Riechstoffeigenschaften aufweisen und eine fixierende Wirkung ausüben.
Das Ausgangsmaterial der Formel II kann aus Cyclododecanon hergestellt werden. Das folgende Schema zeigt seine Zubereitung: Schema
EMI2.1
<tb> <SEP> CH2-C <SEP> = <SEP> O <SEP> CH2-C <SEP> = <SEP> 0
<tb> <SEP> l <SEP> I <SEP> R-C-COOR"
<tb> (CH2)8 <SEP> ---t <SEP> ¯ <SEP> (CH2)8 <SEP> +
<tb> <SEP> OH2
<tb> <SEP> CH2-CH2 <SEP> CH2 <SEP> OH-COOR'
<tb> <SEP> R"OH
<tb> <SEP> NaOR
<tb> <SEP> OR"
<tb> <SEP> CH2 <SEP> 0=0 <SEP> COOH <SEP> CH2-C-O-O=O
<tb> <SEP> OH- <SEP> OH- <SEP> l
<tb> (CH2)8 <SEP> V <SEP> HR <SEP> CHR <SEP> (CH2)8 <SEP> CHR
<tb> <SEP> 0H2-C <SEP> OH2 <SEP> CH,-c <SEP> CH2
<tb> <SEP> H
<tb> <SEP> COLOR"
<tb> <SEP> 1. <SEP> 1. <SEP> NaBH4
<tb> <SEP> 2. <SEP> 2.
<SEP> HzS04
<tb> <SEP> CH2-CH-O-C <SEP> = <SEP> O <SEP> CH2C <SEP> = <SEP> 0
<tb> <SEP> Polyphos- <SEP> l
<tb> (CH2)8 <SEP> OHR <SEP> > <SEP> (CH2)s <SEP> OHR
<tb> <SEP> | <SEP> phorsäure <SEP> l
<tb> <SEP> CH2 <SEP> CH--CH2 <SEP> CH2-':---CHZ
<tb> <SEP> CH2C <SEP> fH2 <SEP> CH2-CH <SEP> CHOH
<tb> (CH2)8 <SEP> OHR <SEP> ( <SEP> (CHB)s <SEP> OHR
<tb> <SEP> CH2 <SEP> s <SEP> 1H2 <SEP> CH2C <SEP> SH <SEP> CH2
<tb> R' und R" sind niedere Alkylreste, z. B. Methyl oder Äthyl.
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend durch einige Beispiele näher erläutert. Temperaturen sind in Celsiusgraden angegeben.
Beispiel 1
Einer Lösung von 20 g Bicyclo[l0.3. O]pentadecen- [1(12)] in einer Mischung von 40 ml Aceton und 40 ml Eisessig gibt man unter Kühlung (unter 150) und unter Rühren im Verlaufe einer Stunde tropfenweise eine Lösung von 28 g Kaliumpermanganat in einer Mischung von 400 ml Aceton und 40 ml Wasser zu.
Man rührt das Reaktionsgemisch während 2 Stunden, nutscht den abgeschiedenen Braunstein ab und wascht den letzteren mit Aceton. Das Filtrat wird im Vakuum eingedampft, worauf der Rückstand in Äther aufgenommen und die Lösung mit wässrigem Natriumbicarbonat und dann mit Wasser gewaschen und schliesslich erneut eingedampft wird. Man erhält 17,5 g eines teilweise kristallinen Rückstandes, aus dem man durch Destillation 11 g reines Cyclopentadecandion-(1,5) vom Smp. 60-620 gewinnt.
Beispiel 2
In ein mit Rührwerk, Thermometer sowie Ein- und Auslässen für Gase ausgerüstetes zylindrisches Reaktionsgefäss, dessen Auslass in eine Kaliumodid-Lösung eintaucht, gibt man 103,1 g (0,5 Mol) Bicyclo[10.3.0] pentadecen-[1(12)] und 1,5 Liter Methylenchlorid. In die Lösung leitet man unter Kühlen auf -100 ein Ozon Sauerstoff-Gemisch mit einer Geschwindigkeit von 20 Liter pro Stunde (entsprechend 3 g Ozon pro Stunde) ein. Nach 6 Stunden unterbricht man die Reaktion und lässt das Ozonisierungsgemisch über Nacht bei -100 stehen.
Man setzt dem auf 150 gehaltenen Ozonisierungsgemisch eine Suspension von 10prozentigem Palladium Kohl > Katalysator (enthaltend 0,8 g Palladium) in 50 ml Methylenchlorid zu und schüttelt das Gemisch in einer Wasserstoffatmosphäre in einem 3-Liter Kolben.
Die Hydrierung wird nach 18 Stunden unterbrochen, nachdem 8 Liter Wasserstoff aufgenommen worden sind. Das durch Abfiltrieren des Katalysators und Abdampfen des Lösungsmittels erhaltene Rohprodukt wird einer fraktionierten Destillation bei 0,04 mm Hg unterworfen. Man erhält 78,8 g einer bei 120-1400 siedenden Fraktion, die beim Stehen kristallisiert. Durch Umkristallisieren dieses Produktes aus Petroläther erhält man 78,8 g reines Cyclopentandion-(1,5) vom Smp.
60-620 Ausbeute: 65,6 5S der Theorie.
Beispiel 3
10,5 g Bicyclo[10.3.0]pentadecen-[1(12)] in 100 ml Lösungsmittelgemisch - bestehend aus 80 Teilen wasserfreiem Methanol und 20 Teilen Methylenchlorid - werden unter den in diesem Beispiel 2 angegebenen Bedingungen 1 Stunde lang mit Ozon behandelt.
Die vollständig ozonisierte Lösung lässt man anschlie ssend zu einer wässrigen Lösung von 25 g kristallwasserhaltigem Natriumsulfit in 250 ml Wasser tropfen, wobei stark gerührt und äusserlich gekühlt wird. Nachdem die organische Phase nicht mehr peroxydisch reagiert, trennt man diese nach dem Hinzufügen von 100 ml Petroläther in einem Scheidetrichter ab. Nach üblicher Aufarbeitung erhält man 10,8 g reines Cyclopentandion-(1,5) vom Smp. 60-620.
Beispiel 4
Eine Lösung von 20,6 g (0,1 Mol) Bicyclo[10.3.0]- pentadecen-[1(12)] und 0,2 g Rose Bengale in 50 ml Methanol und 50 ml Benzol werden in einer Belichtungsapparatur herkömmlicher Bauart (Vgl. z. B. G. O.
Schenck in A. Schönberg: Präparative organische Photochemie , Springer Verlag, Göttingen 1958), unter Durchleiten von reinem Sauerstoff bei 200 mit einem Quecksilber-Hochdruckbrenner (Typ Philipps HPK 125 Watt) belichtet. Die Reaktion ist nach etwa 70 Min. bei einer Absorption von 2300 ml Sauerstoff beendet. Nach Abdampfen des Lösungsmittels im Vakuum bei einer Badtemperatur von 400 erhält man 23 g (etwa 93 % der theoretischen Ausbeute) eines teilweise kristallinen Gemisches von 1-Hydroperoxy-bicyclo[10.3.0]pentadecen [12(13)] und 1 - Hydroperoxy - bicyclo[10.3.0]penta- decen-[11(12)]. Das Produkt zeigt mit KJ/Eisessig eine positive Hydroperoxydreaktion (Jodabscheidung). IR. Spektrum: 3400 cm-1 (assoz. OOH-Valenz); 815 cm- (trisubst. C = C-Gruppe).
20 g des rohen Hydroperoxydgemisches werden in 200 ml absol. Äther gelöst. Man gibt der Lösung unter Eiskühlung und unter Rühren tropfenweise 0,5 ml 40prozentiges BF3-Atherat zu. Das Reaktionsgemisch wird noch während 2 Stunden bei Raumtemperatur gerührt und dann durch Zugabe von 1 Oprozentiger wässriger Natriumbicarbonatlösung zersetzt. Aus der abgetrennten ätherischen Phase erhält man 20 g Rohprodukt, das destilliert wird. Man erhält 16,5 g eines bei 50-1300/0,011 mm Hg überdestillierenden öligen Produktes, aus welchem 11 g kristallines Cyclopentadecandion-(1,5) gewonnen werden. Smp. 60-620. Ausbeute: 55 % der Theorie.
Beispiel 5
Man löst 20 g des gemäss Beispiel 4 hergestellten rohen Hydroperoxydgemisches in 50 ml Eisessig und gibt der Lösung 1-5 Tropfen konz. Schwefelsäure zu.
Die augenblicklich einsetzende, exotherme Reaktion wird durch Eiskühlung soweit gebremst, dass die Temperatur 200 nicht übersteigt. Nach etwa 20 Minuten gibt man weitere 5 Tropfen konz. Schwefelsäure zu und rührt das Reaktionsgemisch während 2 Stunden bei Raumtemperatur. Nach Zugabe von 2 g Natriumacetat wird der Eisessig im Vakuum abdestilliert. Man nimmt den Rückstand in 100 ml Ather auf und schüttelt die Lösung mehrmals mit verdünnter Natriumbicarbonatlösung aus. Durch übliche Aufarbeitung erhält man 19 g eines öligen Produktes, aus welchem durch fraktionierte Destillation bei 0,01 mm Hg 8,5 g (43 % der Theorie) eines bei 60-620 schmelzenden Cyclopentadecandions (1,5) gewonnen werden.
Process for the preparation of macrocyclic compounds
The present invention relates to a process for the preparation of macrocyclic compounds of the formula which can be used as fragrances
EMI1.1
in which the symbol R denotes hydrogen or the methyl radical.
The process according to the invention is characterized in that an unsaturated bicyclic hydrocarbon of the formula
EMI1.2
in which the symbol R denotes hydrogen or the methyl radical, oxidizes with splitting of the double bond.
The oxidation and splitting of the bridge double bond can, for example, by ozonization z. B.
in an alcoholic medium, such as methanol, and reductive cleavage of the ozonization product, e.g. B. by means of sodium sulfite or triphenylphosphine or by hydrogenolysis using a palladium-carbon catalyst. Potassium permanganate can also be used for the oxidation of compounds II.
According to another embodiment, the oxidation and splitting of the bridge double bond can be carried out by epoxidation of the compounds II, hydrolysis of the epoxides of the formula obtained
EMI1.3
and cleavage of the resulting saturated bicyclic α, β-glycols with glycol-splitting oxidizing agents, such as. B. potassium permanganate, lead tetraacetate or perhalogenic acids can be carried out.
The oxidation and splitting of the bridging double bond can also be carried out by photosensitized oxidation of the compounds II with molecular oxygen in the presence of oxygen-transferring sensitizers, e.g. B. Rose Bengale, and treating the resulting mixture of hydroperoxides of the formulas
EMI1.4
with a Brönsted or Lewis acid or with a reagent which can be converted from a lower to a higher oxidation state, e.g. B. FeSO4, or with heat.
Epoxies III are new compounds that have odor properties and have a fixing effect.
The starting material of formula II can be prepared from cyclododecanone. The following scheme shows its preparation: scheme
EMI2.1
<tb> <SEP> CH2-C <SEP> = <SEP> O <SEP> CH2-C <SEP> = <SEP> 0
<tb> <SEP> l <SEP> I <SEP> R-C-COOR "
<tb> (CH2) 8 <SEP> --- t <SEP> ¯ <SEP> (CH2) 8 <SEP> +
<tb> <SEP> OH2
<tb> <SEP> CH2-CH2 <SEP> CH2 <SEP> OH-COOR '
<tb> <SEP> R "OH
<tb> <SEP> NaOR
<tb> <SEP> OR "
<tb> <SEP> CH2 <SEP> 0 = 0 <SEP> COOH <SEP> CH2-C-O-O = O
<tb> <SEP> OH- <SEP> OH- <SEP> l
<tb> (CH2) 8 <SEP> V <SEP> HR <SEP> CHR <SEP> (CH2) 8 <SEP> CHR
<tb> <SEP> 0H2-C <SEP> OH2 <SEP> CH, -c <SEP> CH2
<tb> <SEP> H
<tb> <SEP> COLOR "
<tb> <SEP> 1. <SEP> 1. <SEP> NaBH4
<tb> <SEP> 2. <SEP> 2.
<SEP> HzS04
<tb> <SEP> CH2-CH-O-C <SEP> = <SEP> O <SEP> CH2C <SEP> = <SEP> 0
<tb> <SEP> Polyphos- <SEP> l
<tb> (CH2) 8 <SEP> EAR <SEP>> <SEP> (CH2) s <SEP> EAR
<tb> <SEP> | <SEP> phosphoric acid <SEP> l
<tb> <SEP> CH2 <SEP> CH - CH2 <SEP> CH2 - ': --- CHZ
<tb> <SEP> CH2C <SEP> fH2 <SEP> CH2-CH <SEP> CHOH
<tb> (CH2) 8 <SEP> EAR <SEP> (<SEP> (CHB) s <SEP> EAR
<tb> <SEP> CH2 <SEP> s <SEP> 1H2 <SEP> CH2C <SEP> SH <SEP> CH2
<tb> R 'and R "are lower alkyl radicals, e.g. methyl or ethyl.
The present invention is explained in more detail below by means of some examples. Temperatures are given in degrees Celsius.
example 1
A solution of 20 g of bicyclo [l0.3. O] pentadecen- [1 (12)] in a mixture of 40 ml of acetone and 40 ml of glacial acetic acid is added dropwise to a solution of 28 g of potassium permanganate in a mixture of 400 ml of acetone over the course of one hour while cooling (below 150) and stirring and 40 ml of water.
The reaction mixture is stirred for 2 hours, the precipitated manganese dioxide is filtered off with suction and the latter is washed with acetone. The filtrate is evaporated in vacuo, whereupon the residue is taken up in ether and the solution is washed with aqueous sodium bicarbonate and then with water and finally evaporated again. 17.5 g of a partially crystalline residue are obtained, from which 11 g of pure cyclopentadecanedione (1.5) with a melting point of 60-620 are obtained by distillation.
Example 2
103.1 g (0.5 mol) of bicyclo [10.3.0] pentadecene [1 (12th) are placed in a cylindrical reaction vessel equipped with a stirrer, thermometer and inlets and outlets for gases, the outlet of which is immersed in a potassium iodide solution )] and 1.5 liters of methylene chloride. An ozone-oxygen mixture is introduced into the solution with cooling to -100 at a rate of 20 liters per hour (corresponding to 3 g of ozone per hour). After 6 hours, the reaction is interrupted and the ozonization mixture is left to stand at -100 overnight.
A suspension of 10 percent palladium carbon catalyst (containing 0.8 g of palladium) in 50 ml of methylene chloride is added to the ozonization mixture, which is maintained at 150, and the mixture is shaken in a 3 liter flask in a hydrogen atmosphere.
The hydrogenation is interrupted after 18 hours after 8 liters of hydrogen have been absorbed. The crude product obtained by filtering off the catalyst and evaporating off the solvent is subjected to fractional distillation at 0.04 mm Hg. 78.8 g of a fraction which boils at 120-1400 and which crystallizes on standing are obtained. By recrystallizing this product from petroleum ether, 78.8 g of pure cyclopentanedione- (1.5) with a melting point of.
60-620 Yield: 65.6% of theory.
Example 3
10.5 g of bicyclo [10.3.0] pentadecen- [1 (12)] in 100 ml of solvent mixture - consisting of 80 parts of anhydrous methanol and 20 parts of methylene chloride - are treated with ozone under the conditions given in this example 2 for 1 hour.
The completely ozonized solution is then allowed to drop into an aqueous solution of 25 g of sodium sulfite containing water of crystallization in 250 ml of water, with vigorous stirring and external cooling. After the organic phase no longer reacts peroxidically, it is separated off in a separating funnel after adding 100 ml of petroleum ether. Customary work-up gives 10.8 g of pure cyclopentanedione- (1.5) with a melting point of 60-620.
Example 4
A solution of 20.6 g (0.1 mol) of bicyclo [10.3.0] - pentadecen- [1 (12)] and 0.2 g of Rose Bengal in 50 ml of methanol and 50 ml of benzene are placed in an exposure apparatus of conventional design ( See e.g. BGO
Schenck in A. Schönberg: Preparative organic photochemistry, Springer Verlag, Göttingen 1958), exposed to a high pressure mercury burner (type Philipps HPK 125 watt) while passing through pure oxygen at 200. The reaction is over after about 70 minutes with an absorption of 2300 ml of oxygen. After evaporation of the solvent in vacuo at a bath temperature of 400, 23 g (about 93% of the theoretical yield) of a partially crystalline mixture of 1-hydroperoxy-bicyclo [10.3.0] pentadecene [12 (13)] and 1 - hydroperoxy - bicyclo [10.3.0] pentadecene [11 (12)]. The product shows a positive hydroperoxide reaction (iodine deposition) with KI / glacial acetic acid. IR. Spectrum: 3400 cm-1 (assoc. OOH valence); 815 cm- (tri-substituted C = C group).
20 g of the crude hydroperoxide mixture are absol in 200 ml. Ether dissolved. 0.5 ml of 40 percent BF3 etherate is added dropwise to the solution while cooling with ice and while stirring. The reaction mixture is stirred for a further 2 hours at room temperature and then decomposed by adding 10 percent strength aqueous sodium bicarbonate solution. The separated ethereal phase gives 20 g of crude product which is distilled. 16.5 g of an oily product which distills over at 50-1300 / 0.011 mm Hg are obtained, from which 11 g of crystalline cyclopentadecanedione (1.5) are obtained. M.p. 60-620. Yield: 55% of theory.
Example 5
20 g of the crude hydroperoxide mixture prepared according to Example 4 are dissolved in 50 ml of glacial acetic acid and 1-5 drops of conc. Sulfuric acid too.
The instantaneous exothermic reaction is slowed down by ice cooling to such an extent that the temperature does not exceed 200. After about 20 minutes, another 5 drops of conc. Sulfuric acid and the reaction mixture is stirred for 2 hours at room temperature. After adding 2 g of sodium acetate, the glacial acetic acid is distilled off in vacuo. The residue is taken up in 100 ml of ether and the solution is extracted several times with dilute sodium bicarbonate solution. Customary work-up gives 19 g of an oily product from which 8.5 g (43% of theory) of a cyclopentadecanedione (1.5) melting at 60-620 are obtained by fractional distillation at 0.01 mm Hg.