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PATENTANSPRÜCHE 1. Verbindungen der Formel
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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
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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
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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:
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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
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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.
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PATENT CLAIMS 1. Compounds of the formula
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wherein R is methyl or ethyl, R 'is hydrogen, methyl or ethyl, R "' is hydrogen, an alkali metal, an alkaline earth metal equivalent or Cl-alkyl and X 'is N> CH, 3 C-CH3 or 3 C-C2Hs.
2. 2-carboethoxy-2,4-dimethyl-cyclopent-4-en-5-olone as a compound according to claim 1.
3. 2-carboethoxy-2,4-diethyl-cyclopent-4-en-5-olone as a compound according to claim 1.
4. 2-carboxy-2,4-dimethyl-cyclopent-4-en-5-olone as a compound according to claim 1.
5. 2-carboxy-2,4-diethyl-cyclopent-4-en-S-olone as a compound according to claim 1.
The invention relates to new alpha-hydroxycarbonyl compounds. These connections can e.g. B. in the preparation of the known compounds of the formula
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where R is methyl or ethyl and R 'is hydrogen, methyl or ethyl and X is> CH2,> CH-CH3 or> CHC2H5, are used. In particular, they can be used as intermediates for a process for the preparation of the compounds I, which is characterized in that from a compound of For
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wherein R, R 'and X have the above meaning and R "represents hydrogen or Cl 6-alkyl, hydrogen cyanide and at the same time or subsequently the radical -COOR".
The cyanohydrin cleavage can be carried out thermally, acid or base catalyzed.
In the case of thermal implementation, the compound of the formula II is expediently heated to temperatures of about 50 to 400 ° C., in particular to about 80 to 250 ° C.
In the case of acid-catalyzed cyanohydrin cleavage, the compound of formula II is expediently mixed with catalytic amounts, e.g. with 1/1000 to 1/10 equivalents, or with larger ones, e.g. B. molar, amounts of an acid. It is only essential that the pH of the reaction mixture is below 7.
The nature of the acid is not critical. As acids come inorganic acids, e.g. B. H2SO4, HCl, H3PO4, or organic acids, e.g. B. formic acid, acetic acid, citric acid, oxalic acid, or acidic ion exchanger, for. B. Amberlite JRC 50 etc., in question.
In the case of base catalytic cyanohydrin cleavage, the compound of formula II is expediently mixed with catalytic amounts, e.g. with 1/1000 to 1/10 equivalents, or with larger ones, e.g. B. molar, amounts of a base. It is only essential that the pH of the reaction mixture is above 7.
The nature of the base is not critical. As bases come e.g. B. in question: inorganic bases such as alkali metal hydroxides, e.g. B. NaOH, alkaline earth metal hydroxides, e.g. Ca (OH) 2, Mg (OH) 2, alkali metal carbonates, e.g. B. Na2CO3, K2CO3, alkali metal bicarbonates such as NaHCO3, ammonia, other basic salts such as Na3, PO4, K2HPO4, borax, basic buffer systems such. NaHCO3 / Na2CO3, K2HPO4 / K3PO4 etc., organic bases such as amines, e.g. Triethylamine, pyridine, morpholine etc., salts of organic acids with strong bases, such as sodium acetate, formate, oxalate, citrate,.-Lactate, or basic ion exchangers, e.g. B. Amberlite JRA 400, Dowex 2 etc.
The cyanohydrin cleavage can be carried out in the gas phase or in the liquid phase. The presence of a solvent is not necessary, but is advisable.
About 100 ° C. are particularly preferred as reaction temperatures.
The nature of the solvent is not critical, polar solvents such as water, ammonia, alcohols or apolar solvents such as toluene, benzene, toluene, ether, petroleum ether etc. can be used.
Preferred systems are basic ion exchangers in the OH - form / H2O, or organic acids or their salts, such as CH3COOH / H2O, sodium oxalate / H2O, or pyridine / toluene at reaction temperatures of around 100 C.
After the cyanohydrin cleavage, a product of the formula VI (or
VII) received:
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VI can also be in the enol form VII (X = 3 CH, 3 C-CH3 or 3 C-C2Hs).
This COOR "grouping can easily be split off by, for example, first hydrolyzing the ester group COOR" using aqueous acid or base (if R "= alkyl) and the carboxylic acid formed or already present or its salts (R" = H, Alkali metal or alkaline earth metal equivalent) decarboxylated, which z. B.
can be done by thermal treatment (50 to 200 "C).
The cleavage of the COOR "group can, however, also take place under the above-mentioned conditions for the cyanohydrin cleavage, which will be the case in particular if the cyanohydrin cleavage is carried out under drastic conditions. Drastic conditions are understood in particular to mean:
Acid treatment: pH <3, especially <2
Base treatment: pH> 10, especially> 12
The compounds of formula II are new.
The compounds of the formula II are advantageous by oxidation of compounds of the formula
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where R, R ', R "and X are as defined above.
In particular, alkali metal caroates, e.g. B. KH SOs, suitable. Caroat 69 (KHSOs, which contains KHSO4 and K2SO4) is preferred.
The caroate is expediently used in an amount of I to 2.5 equivalents, in particular 1.1 to 1.5 equivalents.
The oxidation is preferably carried out in polar solvents, such as water, alcohols, acetone, acetonitrile, or mixtures of such solvents.
The pH of the medium is expediently about 3 to 11, as can be produced in a manner known per se by appropriate buffer systems of the carbonate, phosphate, citrate, borate, NH3 / NH4 + or oxalate type.
The reaction temperature can be, for example, between -10 to 60 ° C., preferably between 0 to 20 ° C.
The compounds of the formula I are generally known; they represent flavors and / or sugar breakdown products.
Example 1
Preparation of 3,5-dimethylcyclopent-2-en-2-olone a) 29.5 g (77.5 mmol) of borax and 24.8 g (0.62 mol) of sodium hydroxide are dissolved in 310 ml of water and cooled ( 17 "C) with 65 g (310 mmol) 3-carboethoxy-2 cyano-3,5-dimethylcydopentanone [III] (made from ethyl methacrylate and sodium cyanide according to H. Stetter et al., Liebigs Annalen d. Chem. (1979 ), 944-949) 132.2 g (403 mmol) of caroate 43 dissolved in 428 ml of water are added dropwise at 13 to 19 ° C. in the course of 25 minutes, and the mixture is stirred at room temperature for 3 hours. For working up, the reaction mixture is acidified with 30 ml of sulfuric acid (2: 1) and extracted 4 times with ethyl acetate.
The organic phase is dried over Na2 SO4, concentrated and dried under high vacuum for 2 hours. Yield: 69.8 g (100% of theory
Th.) 3-carboethoxy-2-cyano-2-hydroxy-3,5-dimethylcyclopentanone [11] (mixture of diastereomers); nD20 = 1.4658,
IR: 3400 (OH); 2270 (weak, CN); 1720 (broad, C = 0);
NMR (CDCl3): 6 = 4.5 to 3.9 ppm multiplet / 2Pr (ester-CH2); 3 to 1.7 complex multiplet / 4Pr (3 ring protons + OH); 1.7 to 1.0 multiplet / 9 Pr (3 x CH3);
MS: 225 (M +), 198, 180.
b) 66.3 g (0.03 mol) of the above 3-carboethoxy-2-cyano2-hydroxy-3,5-dimethylcyclopentanone and 30.2 g (0.4 mol) of sodium acetate (anhydrous) are mixed with 350 ml of water . The mixture is refluxed for 6 hours. For the purpose of working up, the reaction mixture is adjusted to pH 7 with saturated sodium bicarbonate solution and extracted 4 times with methylene chloride. The organic phases are dried over sodium sulfate, concentrated and dried under high vacuum for 1 hour. (The product can also be crystallized out directly from the reaction mixture.)
Yield: 42.6 g (73% of theory
Th.) On crystalline 2-carbo-ethoxy-2,4-dimethyl-cyclopent-4-en-5-olone [VII], mp: 92 to 93 "C;
IR (CHCl3): 3540 and 3360 (OH); 1725 (COOC2H5); 1670 (C = 0);
NMR (CDCl3): 6 = 6.1 ppm single broad / 1 Pr (OH); 4.14 quartet (J = 7.4 Hz) / 2 Pr (O-CH2-Me); 2.95 doublet x quartet (Jl = 17.6 Hz, J2 = 1 Hz) / l Pr and 2.22 doublet x quartet (Jl = 17.6 Hz, J2 = 1 Hz) / l Pr (CH2 at 2, 01 doublet x doublet (Jl = J2 = 1 Hz) / 3 Pr (CH3 at C-4) 1.39 singlet / 3 Pr (CH3 at C-2); 1.20 triplet (J = 7.4 Hz) / 3 Pr (CH3 of the ethyl ester);
MS: 198 (M +), 180, 153, 141, 134, 124 (100%).
c) 4.8 g (24 mmol) of the 2-carboethoxy2,4-dimethyl-cyclopent-4-en-5-olone obtained above are mixed with 48 ml of 2N sodium hydroxide solution and stirred for 1 1/2 hours at room temperature. For the purpose of working up, the reaction mixture is adjusted to pH 3 with 10% strength sulfuric acid and extracted 3 times with ethyl acetate. The combined organic phases are dried over sodium sulfate, concentrated and dried in a high vacuum for 2 hours.
Yield: 3 g (58.5% of theory) of 2-carboxy-2,4-dimethylcyclopent-4-en-5-olone [VII], mp: 98 to 105 "C, with elimination of CO2.
IR (KBr): 3270 (broad, COOH); 1712 and 1690 (C = 0); 1620 (C =
NMR (CD3OD): 6 = 5.9 ppm singlet wide (DOH); 2.92 doublet x quartet (Jl = 17.2 Hz, J2 = 1 Hz) / l Pr and 2.25 doublet x quartet (Jl = 17.2 Hz: J2 = 1 Hz) / 1 Pr (CH2 at C- 3); 1.97 doublet x doublet (Jl = J2 = 1 Hz) / 3 Pr (CH3 at C-4); 1.30 singlet / 3 Pr (CH3 an
MS: 170 (M +), 152, 134, 126, 124 (100%), 111.
d) 85.1 g (0.5 mol) of the acid obtained above, that is to say the 2-carboxy-2,4-dimethyl-cyclopent-4-en-5-olone, are mixed with 851 ml of 10% sulfuric acid and for 45 minutes refluxed. For working up, the reaction mixture is brought to pH 7 with 2N sodium hydroxide solution and extracted 3 times with methylene chloride. The combined organic phases are dried over sodium sulfate and dried under high vacuum for 1 hour.
Yield: 57.4 g (91% of theory) of crystalline 3,5-dimethylcyclopent-2-en-2-olone [1]. M.p .: 93 to 94 "C. The product is identical to the product obtained in Example 4c.
Example 2
The product of Example Id is obtained in 90% yield if the 2-carboethoxy-2,4-dimethyl-cyclopent4-en-5-olone (VII) (Example 5b) is treated directly under the above conditions, mp 93 up to 94 "C.
Example 3
The product of Example 1 d is also available from 3-carbo-ethoxy-2-cyano-3,5-dimethylcyclopentanone [III] if this starting material of Example 5a is treated with caroats and the reaction mixture is acidified to pH 1 and refluxed for 24 hours becomes. Working up according to Example 5d gives a yield of 70% pure, crystalline 3,5-dimethyl-cyclopent-2-en-5-olone [I], mp. 92 to 93 'C (from water).
Example 4
Production of 3,5-diethylcyclopent-2-en-2-olone a) 3-carboethoxy-2-cyano-3,5-diethylcyclopentanone [III] is according to H. Stetter et al., Liebigs Annalen d. Chem.
(1979), 944 obtained in 80% yield if ethyl 2-ethyl acrylate is used instead of ethyl methacrylate. Bp 95-116 C / 10.05 torr.
IR: 2260 and 2210 (CN), 1755 (C = 0), 1728 (COOAet);
NMR (CDCl3): 6 = 4.26 ppm quartet / 2 Pr (ester CH2), 4.0 to 3.1 different singlets of the diastereomers / 1 Pr (H at C2); 2.8 to 1.3 multiplet / 7 Pr (3 residual ring protons and 2 ethyl CH2); 1.3 triplet / 3 Pr (ester CH3); 0.95 triplet / 6 Pr (2 ethyl CH3);
MS: 237 (M +), 208, 192, 180, 163, 152, 142, 135 (100%), 126, 106.
This nitrile is oxidized and worked up with caroate analogously to Example 1a and gives 3 carboethoxy-2-cyano-2-hydroxy-3,5-diethyl-cyclopentanone [II] nD20 = -1.4502 in quantitative yield;
IR: 3350 (OH), 2250 (weak, CN), 1730 (broad, ketone + ester);
MS: 253 (M +), 237, 226, 208, 181, 152 (100%), 141, 129, 124, 109.
b) The cyanohydrin obtained above is refluxed according to Example 1b in aqueous solution and worked up.
2-Carboethoxy-2,4-diethyl-cyclopent-4-en-5-olone [VII1;
IR: 3360 (OH), 1725 (COOC2H5), 1705 (C = 0) 1655 (C = C);
NMR (CDCI3): 8 = 6.0 ppm, singlet, broad / l Pr (OH); 4.18 quartet / 2 Pr (ester CH2); 2.95 doublet / l Pr and 2.35 doublet / l Pr (CH2 at C3); 2.7 to 1.5 multiplet / 4 Pr (2 x CH2 on methyl); 1.4 to 0.7 multiplet / 9 Pr (3 x CH3);
MS: 226 (M +), 197, 181, 162, 152 (100%), 137, 124, 109.
c) By treating the ester obtained above with sodium hydroxide solution analogously to Example 1c, the crystalline 2-carboxy-2,4-diethyl-cyclopent-4-en-5-olone [VII;
IR: 3520 (OH), 3200 (broad, COOH), 1705 (broad, C = 0 ketone, ester) 1655 (C =
NMR (CDCl3): 6 = 7.9 ppm singlet / 2 Pr (OH, COOH); 3.06 doublet / l Pr and 2.4 doublet / 1 Pr (CH, at C-3); 2.8 to 1.5 multiplet / 4 Pr (2 x CH2 on ethyl); 1.17 triplet / 3 Pr and 0.9 triplet / 3Pr (2 x CH3);
MS: 169,154,126 (100%), 111, 108.
The acid decomposes when heated or standing in 2,5-diethylcyclopent-2-en-2-olon [I], mp. 38.5 to 39 C.