**WARNUNG** Anfang DESC Feld konnte Ende CLMS uberlappen **.
PATENTANSPRÜCHE 1. Verbindungen der Formel
EMI1.1
worin R Methyl oder Äthyl, R' Wasserstoff, Methyl oder Äthyl, R"' Wasserstoff, ein Alkalimetall, ein Erdalkalimetalläquivalent oder Cl-Alkyl darstellen und X' für N > CH, 3 C-CH3 oder 3 C-C2Hs steht.
2. 2-Carboäthoxy-2,4-dimethyl-cyclopent-4-en-5-olon als Verbindung gemäss Anspruch 1.
3. 2-Carboäthoxy-2,4-diäthyl-cyclopent-4-en-5-olon als Verbindung gemäss Anspruch 1.
4. 2-Carboxy-2,4-dimethyl-cyclopent-4-en-5-olon als Verbindung gemäss Anspruch 1.
5. 2-Carboxy-2,4-diäthyl-cyclopent-4-en-S-olon als Verbindung gemäss Anspruch 1.
Die Erfindung betrifft neue alpha-Hydroxycarbonylverbindungen. Diese Verbindungen können z. B. bei der Herstellung der bekannten Verbindungen der Formel
EMI1.2
worin R Methyl oder Äthyl und R' Wasserstoff, Methyl oder Äthyl bedeuten und X für > CH2, > CH-CH3 oder > CHC2H5 steht, Verwendung finden. Insbesondere können sie als Zwischenprodukte für ein Verfahren zur Herstellung der Verbindungen I Verwendung finden, das dadurch gekennzeichnet ist, dass man aus einer Verbindung der For
EMI1.3
worin R, R' und X obige Bedeutung besitzen und R" Wasserstoff oder Cl 6-Alkyl darstellt, Cyanwasserstoff und gleichzeitig oder anschliessend den Rest -COOR" abspaltet.
Die Cyanhydrinspaltung kann thermisch, säuren- oder basenkatalysiert durchgeführt werden.
Im Falle der thermischen Durchführung erhitzt man die Verbindung der Formel II zweckmässigerweise auf Temperaturen von etwa 50 bis 400 "C, insbesondere auf etwa 80 bis 250 QC.
Im Falle der säurenkatalysierten Cyanhydrinspaltung versetzt man die Verbindung der Formel II zweckmässigerweise mit katalytischen Mengen, z.B. mit 1/1000 bis 1/10 Äquivalenten, oder aber auch mit grösseren, z. B. molaren, Mengen einer Säure. Wesentlich ist bloss, dass der pH-Wert des Reaktionsgemisches unter 7 liegt.
Die Natur der Säure ist nicht kritisch. Als Säuren kommen anorganische Säuren, z. B. H2SO4, HCI, H3PO4, oder organische Säuren, z. B. Ameisensäure, Essigsäure, Zitronensäure, Oxalsäure, oder saure Ionentauscher, z. B. Amberlite JRC 50 usw., in Frage.
Im Falle der basenkatalytischen Cyanhydrinspaltung versetzt man die Verbindung der Formel II zweckmässiger weise mit katalytischen Mengen, z.B. mit 1/1000 bis 1/10 Äquivalenten, oder aber auch mit grösseren, z. B. molaren, Mengen einer Base. Wesentlich ist bloss, dass der pH-Wert des Reaktionsgemisches über 7 liegt.
Die Natur der Base ist nicht kritisch. Als Basen kommen z. B. in Frage: anorganische Basen wie Alkalimetallhydroxyde, z. B. NaOH, Erdalkalimetallhydroxyde, z. B. Ca(OH)2, Mg(OH)2, Alkalimetallcarbonate, z. B. Na2CO3, K2CO3, Alkalimetallbicarbonate wie NaHCO3, Ammoniak, andere basische Salze wie Na3, PO4, K2HPO4, Borax, basische Puffersysteme wie z. B. NaHCO3/Na2CO3, K2HPO4/K3PO4 usw., organische Basen wie Amine, z.B. Triäthylamin, Pyridin, Morpholin usw., Salze organischer Säuren mit starken Basen, wie Natriumacetat, -formiat, -oxalat, -citrat, .-lactat, oder basische Ionentauscher, z. B. Amberlite JRA 400, Dowex 2 usw.
Die Cyanhydrinspaltung kann in der Gasphase oder in flüssiger Phase durchgeführt werden. Anwesenheit eines Lösungsmittels ist nicht erforderlich, jedoch zweckmässig.
Als Reaktionstemperaturen kommen insbesondere bevorzugt etwa 100 OC in Frage.
Die Natur des Lösungsmittels ist nicht kritisch, es können polare Lösungsmittel - wie Wasser, Ammoniak, Alkohole, oder apolare Lösungsmittel, wie Toluol, Benzol, Toluol, Äther, Petroläther usw., zur Verwendung gelangen.
Bevorzugte Systeme sind basische Ionentauscher in der OH - -Form/H2O, oder organische Säuren bzw. deren Salze, wie CH3COOH/H2O, Natriumoxalat/H2O, oder Pyridin/ Toluol bei Reaktionstemperaturen von rund 100 C.
Es wird nun nach der Cyanhydrinspaltung im Prinzip vorerst ein erfindungsgemässes Produkt der Formel VI (bzw.
VII) erhalten:
EMI1.4
VI kann auch in der Enolform VII vorliegen (X = 3 CH, 3 C-CH3 oder 3 C-C2Hs).
Diese COOR"-Gruppierung kann leicht abgespalten werden, indem man beispielsweise vorerst mittels wässriger Säure oder Base die Estergruppe COOR" hydrolysiert (falls R" = Alkyl) und die gebildete resp. bereits vorher vorhandene Carbonsäure resp. deren Salze (R" = H, Alkalimetall oder Erdalkalimetalläquivalent) decarboxyliert, was z. B.
durch thermische Behandlung (50 bis 200 "C) geschehen kann.
Die Abspaltung der COOR"-Gruppe kann aber auch bereits unter den oben angeführten Bedingungen für die Cyanhydrinspaltung erfolgen, was insbesondere dann der Fall sein wird, wenn die Cyanhydrinspaltung unter drastischen Bedingungen durchgeführt wird. Unter drastischen Bedingungen wird insbesondere verstanden:
Säurebehandlung: pH < 3, insbesondere < 2
Basenbehandlung: pH > 10, insbesondere > 12
Die Verbindungen der Formel II sind neu.
Die Verbindungen der Formel II werden vorteilhaft durch Oxydation von Verbindungen der Formel
EMI2.1
worin R, R', R" und X obige Bedeutung besitzen, erhalten.
Als Oxydationsmittel sind insbesondere Alkalimetallcaroate, z. B. KH SOs, geeignet. Bevorzugt ist Caroat 69 (KHSOs, welches KHSO4 und K2SO4 enthält).
Das Caroat wird zweckmässigerweise in einer Menge von I bis 2,5 Äquivalenten, insbesondere 1,1 bis 1,5 Äquivalenten, verwendet.
Die Oxydation wird vorzugsweise in polaren Lösungsmitteln, wie Wasser, Alkoholen, Aceton, Acetonitril, oder Gemischen solcher Lösungsmittel durchgeführt.
Der pH-Wert des Mediums beträgt zweckmässigerweise etwa 3 bis 11, wie dies durch entsprechende Puffersysteme vom Carbonat-, Phosphat-, Citrat-, Borat-, NH3/NH4 +- oder Oxalattyp in an sich bekannter Weise erzeugt werden kann.
Die Reaktionstemperatur kann beispielsweise zwischen - 10 bis 60 C, bevorzugt zwischen 0 bis 20 "C liegen.
Die Verbindungen der Formel I sind generell bekannt; sie stellen Geschmackstoffe und/oder Zuckerabbauprodukte dar.
Beispiel 1
Herstellung von 3,5-Dimethylcyclopent-2-en-2-olon a) 29,5 g (77,5 mMol) Borax und 24,8 g (0,62 Mol) Natriumhydroxid werden in 310 ml Wasser gelöst und unter Kühlen (17 "C) mit 65 g (310 mMol) 3-Carboäthoxy-2 cyano-3,5-dimethylcydopentanon [III] (hergestellt aus Athyl-methacrylat und Natriumcyanid nach H. Stetter et al., Liebigs Annalen d. Chem. (1979), 944-949) versetzt. 132,2 g (403 mMol) Caroat43 gelöst in 428 ml Wasser werden bei 13 bis 19 "C innert 25 Minuten zugetropft, und es wird 3 Stunden bei Raumtemperatur gerührt. Zur Aufarbeitung wird das Reaktionsgemisch mit 30 ml Schwefelsäure (2:1) angesäuert und mit Essigester 4mal extrahiert.
Die organische Phase wird über Na2 SO4 getrocknet, eingeengt und 2 Stunden am Hochvakuum getrocknet. Ausbeute: 69,8 g (100% d.
Th.) 3-Carboäthoxy-2-cyano-2-hydroxy-3,5-dimethylcyclo- pentanon [11] (Diastereomerengemisch); nD20 = 1,4658,
IR: 3400 (OH); 2270 (schwach, CN); 1720 (breit, C = 0);
NMR (CDCl3): 6 = 4,5 bis 3,9 ppm Multiplett/2Pr (Ester-CH2); 3 bis 1,7 komplexes Multiplett/4Pr (3 Ringprotonen + OH); 1,7 bis 1,0 Multiplett/9 Pr (3 x CH3);
MS: 225 (M+), 198, 180.
b) 66,3 g (0,03 Mol) des obigen 3-Carboäthoxy-2-cyano2-hydroxy-3,5-dimethylcyclopentanons und 30,2 g (0,4 Mol) Natriumacetat (wasserfrei) werden mit 350 ml Wasser versetzt. Das Gemisch wird 6 Stunden rückflussiert. Zwecks Aufarbeitung wird das Reaktionsgemisch mit gesättigter Natriumhydrogencarbonatlösung auf pH 7 gestellt und 4mal mit Methylenchlorid extrahiert. Die organischen Phasen werden über Natriumsulfat getrocknet, eingeengt und 1 Stunde am Hochvakuum getrocknet. (Das Produkt kann aber auch direkt aus dem Reaktionsgemisch auskristallisiert werden.)
Ausbeute: 42,6 g (73% d.
Th.) an kristallinem 2-Carbo äthoxy-2,4-dimethyl-cyclopent-4-en-5-olon [VII], Smp.: 92 bis 93 "C;
IR (CHCl3): 3540 und 3360 (OH); 1725 (COOC2H5); 1670 (C = 0);
NMR (CDCl3): 6 = 6,1 ppm Singlett breit/1 Pr (OH); 4,14 Quartett (J = 7,4 Hz)/2 Pr (O-CH2-Me); 2,95 Dublett x Quartet (Jl = 17,6 Hz, J2 = 1 Hz)/l Pr und 2,22 Dublett x Quartett (Jl = 17,6 Hz, J2 = 1 Hz)/l Pr (CH2 an 2,01 Dublett x Dublett (Jl = J2 = 1 Hz)/3 Pr (CH3 an C-4) 1,39 Singulett/3 Pr (CH3 an C-2); 1,20 Triplett (J = 7,4 Hz)/ 3 Pr (CH3 des Äthylesters);
MS: 198 (M+), 180, 153, 141, 134, 124 (100%).
c) 4,8 g (24 mMol) des oben erhaltenen 2-Carboäthoxy2,4-dimethyl-cyclopent-4-en-5-olons werden mit 48 ml 2n Natriumhydroxidlösung versetzt und 1 1/2 Stunden bei Raumtemperatur gerührt. Zwecks Aufarbeitung wird das Reaktionsgemisch mit 10%iger Schwefelsäure auf pH 3 gestellt und 3mal mit Essigester extrahiert. Die vereinigten organischen Phasen werden über Natriumsulfat getrocknet, eingeengt und 2 Stunden am Hochvakuum getrocknet.
Ausbeute: 3 g (58,5% d. Th.) 2-Carboxy-2,4-dimethylcyclopent-4-en-5-olon [VII], Smp.: 98 bis 105 "C, unter CO2 Abspaltung.
IR (KBr): 3270 (breit, COOH); 1712 und 1690 (C = 0); 1620(C =
NMR (CD3OD): 6 = 5,9 ppm Singulett breit (DOH); 2,92 Dublett x Quartett (Jl = 17,2 Hz, J2 = 1 Hz)/l Pr und 2,25 Dublett x Quartett (Jl = 17,2 Hz: J2 = 1 Hz)/1 Pr (CH2 an C-3); 1,97 Dublett x Dublett (Jl = J2 = 1 Hz)/ 3 Pr (CH3 an C-4); 1,30 Singulett/3 Pr (CH3 an
MS: 170 (M+), 152, 134, 126, 124 (100%), 111.
d) 85,1 g (0,5 MoI) der oben erhaltenen Säure, also des 2-Carboxy-2,4-dimethyl-cyclopent-4-en-5-olons werden mit 851 ml 10%iger Schwefelsäure versetzt und 45 Minuten rückflussiert. Zur Aufarbeitung wird das Reaktionsgemisch mit 2n Natronlauge auf pH 7 gebracht und 3mal mit Methylenchlorid extrahiert. Die vereinigten organischen Phasen werden über Natriumsulfat getrocknet und 1 Stunde am Hochvakuum getrocknet.
Ausbeute: 57,4 g (91% d. Th.) kristallines 3,5-Dimethylcyclopent-2-en-2-olon [1]. Smp.: 93 bis 94 "C. Das Produkt ist identisch mit dem unter Beispiel 4c erhaltenen Produkt.
Beispiel 2
Das Produkt des Beispiels ld wird in 90%iger Ausbeute erhalten, wenn das 2-Carboäthoxy-2,4-dimethyl-cyclopent4-en-5-olon (VII] (Beispiel 5b) direkt unter den obigen Bedingungen behandelt wird. Smp. 93 bis 94"C.
Beispiel 3
Ebenfalls das Produkt des Beispiels 1 d ist aus 3-Carbo äthoxy-2-cyano-3,5-dimethylcyclopentanon [III] erhältlich, wenn dieses Ausgangsmaterial des Beispiels 5a mit Caroats behandelt wird und das Reaktionsgemisch auf pH 1 ansäuert und während 24 Stunden rückflussiert wird. Aufarbeitung gemäss Beispiel 5d ergibt eine Ausbeute von 70% reinem, kristallinem 3,5-Dimethyl-cyclopent-2-en-5-olon [I], Smp. 92 bis 93 'C (aus Wasser).
Beispiel 4
Herstellung von 3,5-Diäthylcyclopent-2-en-2-olon a) 3-Carboäthoxy-2-cyano-3,5-diäthylcyclopentanon [III] wird gemäss H. Stetter et al., Liebigs Annalen d. Chem.
(1979), 944 in 80% Ausbeute erhalten, wenn statt Äthylmethacrylat Äthyl-2-äthylacrylat verwendet wird. Sdp. 95 bis 116 C/10,05 Torr.
IR: 2260 und 2210 (CN), 1755 (C = 0), 1728 (COOAet);
NMR (CDCl3): 6 = 4,26 ppm Quartett/2 Pr (Ester CH2), 4,0 bis 3,1 verschiedene Singuletts der Diastereomeren/1 Pr (H an C2); 2,8 bis 1,3 Multiplett/7 Pr (3 restliche Ringprotonen und 2 Äthyl-CH2); 1,3 Triplett/3 Pr (Ester CH3); 0,95 Triplett/6 Pr (2 Äthyl-CH3);
MS: 237 (M+), 208, 192, 180, 163, 152, 142, 135 (100%), 126, 106.
Dieses Nitril wird analog Beispiel la mit Caroat oxydiert und aufgearbeitet und ergibt in quantitativer Ausbeute 3 Carboäthoxy-2-cyano-2-hydroxy-3,5-diäthyl-cyclopentanon [II] nD20 = -1,4502;
IR: 3350 (OH), 2250 (schwach, CN), 1730 (breit, Keton + Ester);
MS: 253 (M+), 237, 226, 208, 181, 152 (100%), 141, 129, 124, 109.
b) Das oben erhaltene Cyanohydrin wird gemäss Beispiel 1b in wässriger Lösung rückflussiert und aufgearbeitet.
Man erhält in 80%iger Ausbeute 2-Carboäthoxy-2,4diäthyl-cyclopent-4-en-5-olon [VII1;
IR: 3360 (OH), 1725 (COOC2H5), 1705 (C = 0)1655 (C = C);
NMR (CDCI3): 8 = 6,0 ppm, Singulett, breit/l Pr (OH); 4,18 Quartett/2 Pr (Ester CH2); 2,95 Dublett/l Pr und 2,35 Dublett/l Pr (CH2 an C3); 2,7 bis 1,5 Multiplett/4 Pr (2 x CH2 an Methyl); 1,4 bis 0,7 Multiplett/9 Pr (3 x CH3);
MS: 226 (M+), 197, 181, 162, 152 (100%), 137, 124, 109.
c) Durch Behandlung des oben erhaltenen Esters mit Natronlauge analog Beispiel lc erhält man in 71 % Ausbeute das kristalline 2-Carboxy-2,4-diäthyl-cyclopent-4-en-5-olon [VII;
IR: 3520 (OH), 3200 (breit, COOH), 1705 (breit, C = 0 Keton, Ester) 1655 (C =
NMR (CDCl3): 6 = 7,9 ppm Singulett/2 Pr (OH, COOH); 3,06 Dublett/l Pr und 2,4 Dublett/1 Pr(CH, an C-3); 2,8 bis 1,5 Multiplett/4 Pr (2 x CH2 an Athyl); 1,17 Triplett/3 Pr und 0,9 Triplett/3Pr (2 x CH3);
MS: 169,154,126(100%), 111, 108.
Die Säure zersetzt sich beim Erwärmen oder Stehen in 2,5-Diäthylcyclopent-2-en-2-olon [I], Smp. 38,5 bis 39 C.