CH637103A5

CH637103A5 - Verfahren zur herstellung von alkyliden-bis-beta-ketocarbonsaeureestern aus niederen alkanoylessigsaeurealkylestern und aldehyden.

Info

Publication number: CH637103A5
Application number: CH1466277A
Authority: CH
Inventors: Ruediger Dr Berthold; Bernhard Dr Mees; Hartmut Dr Heise
Original assignee: Hoechst Ag
Priority date: 1976-12-03
Filing date: 1977-11-30
Publication date: 1983-07-15
Also published as: JPS5371020A; DE2654850C2; US4220799A; JPS623142B2; FR2372787A1; FR2372787B1; GB1577070A; DE2654850A1

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Alkyliden-bis-ß-ketocarbonsäureestern aus niederen Alkanoylessigsäurealkylestern und Aldehyden in Gegenwart von Aminen, das dadurch gekennzeichnet ist, dass das Amin ein aliphatisches tertiäres Amin ist, das 1 bis 3 niedere Hydroxyalkylgruppen, die gleich oder verschieden sind, und null bis 2 niedere Alkylgruppen, die gleich oder verschieden sind, enthält.

Aus Houben-Weyl, Methoden der organischen Chemie, Band VIII, Seiten 450 bis 452 und insbesondere 595 bis 597, ist es bereits bekannt, Aldehyde mit der zweifach-molaren Menge an ß-Ketocarbonsäureestern in Gegenwart von aliphatischen sekundären Aminen, wie Diäthylamin oder Pipe-ridin, zu Alkyliden-bis-ß-ketocarbonsäureestern zu kondensieren. Das so entstandene 1,5-Diketon geht häufig spontan durch innermolekulare Aldolkondensation in ein Derivat des Cyclohexanol-3-ons über.

Es ist weiterhin bekannt (a.a.O. Seite 450), dass sich bei der Knoevenagelschen Synthese schwache Basen wie Ammoniak, primäre oder sekundäre Amine als Kondensationskatalysatoren eignen. Diese basischen Katalysatoren beschleunigen auch die Decarboxylierung der so erhaltenen Kondensationsprodukte. Diese Decarboxylierungsreaktion kann auch durch tertiäre Ringbasen wie Pyridin oder Chinolin katalysiert werden. Es wird deshalb als besonders vorteilhaft bezeichnet, die Kondensation in Pyridin in Gegenwart einer geringen Menge Piperidin durchzuführen. Hierbei soll dem Pyridin und dem Piperidin eine spezifisch katalytische Wirkung zukommen. Die bekannten Kondensationsreaktionen werden bei niedrigen Temperaturen in der Grössenordnung von 0°C durchgeführt. Diese Reaktionsbedingungen sind für technische Ansätze sehr unzweckmässig und ab einer bestimmten Gefässgrösse, in folge des entstehenden Missverhältnisses zwischen Reaktionsvolumen und verfügbaren Kühlflächen, praktisch kaum mehr möglich. Bei den bekannten Reaktionen sinkt jedoch bei höheren Temperaturen die Ausbeute durch Bildung von Nebenprodukten stark ab. Es besteht hierbei ausserdem die Gefahr, dass die Reaktion nicht mehr unter Kontrolle gehalten werden kann, was ebenfalls ein Arbeiten im technischen Massstab ausschliesst. Arbeitet man in Pyridin als Reaktionsmedium, so werden die genannten Nachteile zwar gemildert, dafür ist aber die Aufarbeitung des Reaktionsgemisches, insbesondere bedingt durch die Wasserlöslichkeit des Pyridins, ausserordentlich aufwendig. Der Einsatz nicht wassermischbarer Lösemittel führt demgegenüber zu verminderten Ausbeuten. Ein weiterer Nachteil ist auch, dass bei Temperaturen um 0°C die Reaktionsprodukte in fester Form anfallen und sich deshalb nur schwierig aus dem Reaktionsgefäss austragen lassen.

Es wurde nun gefunden, dass die Umsetzung von niederen Alkanoylessigsäurealkylestern und Aldehyden ohne die genannten Nachteile abläuft, wenn man als Kondensationskatalysator ein aliphatisches tertiäres Amin, das 1 bis 3 niedere Hydroxyalkylgruppen, die gleich oder verschieden sind, und null bis 2 niedere Alkylgruppen, die gleich oder verschieden sind, enthält, z.B. Triäthanolamin, einsetzt. Mit diesen erfindungsgemässen Katalysatoren lässt sich die Reaktion ohne Schwierigkeiten unter Kontrolle halten und nur bis zur Stufe de Alkyliden-bis-ß-ketocarbonsäureesters führen. Es entfällt auch die Notwendigkeit, den Reaktionsansatz zu kühlen. Man nützt vielmehr die Wärmetönung der Reaktion aus und führt gegebenenfalls die Reaktion unter Erwärmung zu Ende und kann so die Reaktionsprodukte flüssig aus dem Reaktionsgefäss austragen und in geeigneten Kristallisiergefässen kristallisieren lassen. Ausserdem wird die Ausbeute beträchtlich erhöht.

Als Alkanoylessigsäurealkylester kommen die niederen Alkylester, insbesondere die Methyl- und Äthylester von Alkanoylessigsäuren, in Betracht, deren Alkanoylgruppe bis zu 6, vorzugsweise bis zu 4, insbesondere 2 oder 3 Kohlenstoffatome, umfasst.

Im allgemeinen werden aliphatische oder aromatische Aldehyde eingesetzt. Unter den aliphatischen Aldehyden sind die Alkanale mit 1 bis 10, insbesondere 1 bis 5 Kohlenstoffatomen, bevorzugt. Bevorzugte aromatische Aldehyde sind der Benzaldehyd sowie durch niedere Alkyl-, niedere Alkoxy-, Trifluormethyl-, Nitro-, Cyan- oder gegebenenfalls durch niedere Alkylgruppen substituierte Carbamoyl- oder Sulfamoylreste sowie durch Chloratome substituierte Benzaldehyde.

Die Alkyliden-bis-ß-ketocarbonsäureester können in ringgeschlossene Produkte, also das entsprechende Cyclohe-xanol-3-on und dessen durch weitere Wasserabspaltung und gegebenenfalls Verseifung und Decarboxylierung erhaltene Folgeprodukte aus der Reihe der Cyclohex-2-en-one, übergeführt werden. Die Wahl des geeigneten Amins kann einfach an Hand einer Vorprobe ermittelt werden, wobei die auftretende Wärmetönung ein Mass für die Aktivität des Katalysators ist. Überraschend ist, dass tertiäre Amine mit aromatischen Gruppen, wie beispielsweise Diäthylanilin, zwar ebenfalls katalytisch wirken, aber wesentlich schlechtere Umsätze erbringen.

Die Verfahrensprodukte sind aufgrund ihrer unterschied2

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liehen reaktiven Gruppen sehr vielseitig verwendbare Zwischenprodukte. Beispielsweise können die genannten Cyclo-hexenone in ihre Oxime überführt werden, die sich anschliessend in die entsprechenden aromatischen Amine umwandeln lassen.

Die erfindungsgemäss zu verwendenden Aminkatalysa-toren zeigen den weiteren Vorteil, dass sie auch eine Reihe der an sich bekannten Folgereaktionen, wie die Wasserabspaltung aus den Cyclohexanolonen, zum Cyclohexenon sowie die Verseifung und Decarboxylierung der zur Keto-gruppe a-ständigen Carbonsäureestergruppe katalysieren. Für solche Folgereaktionen ist es nicht erforderlich, die Kondensationsprodukte der ersten Verfahrensstufe zu isolieren. Wird auch die Verseifung und Decarboxylierung der zweiten Carbonsäureestergruppe gewünscht, so kann diese Reaktion durch Säurekatalyse ebenfalls ohne Isolierung der Vorprodukte erfolgen.

Die Verfahrensbedingungen richten sich nach dem gewünschten Verfahrensprodukt und der Aktivität des Amin-katalysators. Es ist häufig nicht erforderlich, den Reaktionsansatz zu erwärmen oder zu kühlen. Es sind jedoch grundsätzlich Temperaturen zwischen etwa -40 und 120°C, vorzugsweise zwischen etwa 0 und 80°C und insbesondere zwischen 20 und 70°C, möglich. Weiterhin ist es möglich, ein inertes Löse- oder Verdünnungsmittel zuzusetzen. Es ist auch möglich, den Alkanoylessigester im Überschuss anzuwenden.

Weiterhin ist es möglich, abhängig von den Verfahrensbedingungen, auch das Amin nicht nur in katalytischen Mengen, sondern auch als Verdünnungsmittel anzuwenden.

Im folgenden Beispiel wird die Erfindung näher erläutert.

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Beispiel

In einem 3-1-Planflanschbecher gibt man zu 1759 g Acet-essigsäuremethylester 347 g Acetaldehyd und fügt bei einer Innentemperatur von 20°C 18 g (= 0,12 Mol) Triäthanolamin io zu. Innerhalb von 1 Stunde steigt die Temperatur auf 25°C an und beginnt dann wieder zu fallen. Nun wird auf 70°C geheizt und 5 Stunden bei dieser Temperatur gerührt. Der Ansatz wird über Nacht nicht fest. Es ist ein gelbes Öl entstanden, das zu 85-90% aus Äthyliden-bis-acetessigester, 15 7-10% Acetessigsäuremethylester und nur zu 3-5% aus 1,5-Dimethylcyclohexan-1 -01 -3-on-4,6-dicarbonsäuredime-thylester besteht, wie durch Aufnahme des NMR-Spektrums gezeigt werden konnte.

Bei Verwendung von N-Methyl-diäthanolamin steigt die 20 Innentemperatur unter den gleichen Bedingungen innerhalb von 82 Minuten von 20°C auf 55°C, und der Ansatz beginnt erst nach 2 Tagen fest zu werden.

Beim N,N-Dimethylätanolamin steigt die Temperatur innerhalb von 30 Minuten von 20°C auf 60°C und der Ansatz 25 erstarrt bereits nach 10 Stunden zu 1,5-Dimethylcyclohexan-1 -01 -3-on-4,6-dicarbonsäure-dimethylester.

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Claims

637 103 PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zur Herstellung von Alkyliden-bis-ß-ketocar-bonsäureestern durch Kondensation aus niederen Alkanoylessigsäurealkylestern und Aldehyden in Gegenwart von Aminen, dadurch gekennzeichnet, dass das Amin ein aliphatisches tertiäres Amin ist, das 1 bis 3 niedere Hydroxyalkyl-gruppen, die gleich oder verschieden sind, und null bis 2 niedere Alkylgruppen, die gleich oder verschieden sind, enthält.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Aldehyd ein Alkanal mit 1 bis 10 C-Atomen, Benzaldehyd oder ein durch niedere Alkyl-, niedere Alkoxy-, Tri-fluormethyl-, Nitro-, Cyan-, Carbamoyl-, Sulfamoyl- oder durch niederes Alkyl N-substituierte Carbamoyl- oder Sulfa-moylgruppen oder Chloratome substituierter Benzaldehyd ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Umsetzung bei —40 bis + 120°C erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Umsetzung bei 0 bis 80°C erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Umsetzung bei 20 bis 70°C erfolgt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Umsetzung in Gegenwart eines inerten Löse- oder Verdünnungsmittels erfolgt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Alkanoylessigsäurealkylester im Überschuss eingesetzt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Amin im Überschuss eingesetzt wird.

9. Verfahren zur Herstellung von Cyclohexanol-3-on-4,6-dicarbonsäureestern durch Kondensation aus niederen Alka-noylessigsäurealkylestern und Aldehyden und durch Ring-schluss der erhaltenen Alkyliden-bis-ß-ketocarbonsäure-estern in Gegenwart von Aminen, dadurch gekennzeichnet, dass das Amin ein aliphatisches tertiäres Amin ist, das 1 bis 3 niedere Hydroxyalkylgruppen, die gleich oder verschieden sind, und null bis 2 niedere Alkylgruppen, die gleich oder verschieden sind, enthält.