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PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zur Herstellung von Acetondicarbonsäureester der allgemeinen Formel
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in welcher Rund R' gleich oder verschieden sein können und gerade oder verzweigte, gesättigte oder ungesättigte Reste mit 1 bis 6 C-Atomen oder Arylreste oder Benzylrest bedeuten, aus dem entsprechenden Acetessigsäureester, dadurch gekennzeichnet, dass man einen Acetessigsäureester der allgemeinen Formel
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in welcher R die oben beschriebene Bedeutung hat, zunächst durch Behandeln mit einem sekundären Amin, bei erhöhter Temperatur und in Gegenwart eines organischen Lösungsmittels, unter Abscheidung des gebildeten Wassers, in den entsprechenden 3-Enaminocarbonsäureester überführt, diesen durch Behandeln mit Natriumamid in flüssigem Ammoniak in das entsprechende Natriumsalz überführt, dieses durch Behandeln mit einem Halogen-Ameisensäureester der Formel Hal - CO2R',
in welcher R' die oben beschriebene Bedeutung hat und Hal = Chlor, Brom oder Jod bedeutet, in den entsprechenden substituierten Enaminoester überführt und aus diesem durch Hydrolyse den Acetondicarbonsäureester bildet.
2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man als sekundäres Amin Pyrrolidin oder Azetidin verwendet.
3. Verfahren nach Patentansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass man pro Mol Acetessigsäureester 1 bis 1,6 Mol Natriumamid verwendet.
4. Verfahren nach Patentansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass man nach der Bildung des Natriumsalzes das flüssige Ammoniak abdestilliert und die weitere Reaktion mit dem Halogen-Ameisensäureester in Gegenwart eines organischen Lösungsmittels durchführt.
5. Verfahren nach Patentansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass man den Halogen-Ameisensäureester gelöst in Lösungsmittel vorlegt und das Natriumsalz des 3-Enaminocarbonsäureesters gelöst in Lösungsmittel in die Vorlage zusetzt.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Acetondicarbonsäureester aus dem entsprechenden Acetessigsäureester.
Es sind verschiedene Verfahren zur Herstellung von Acetondicarbonsäuren bekannt. Technische Bedeutung hat bisher allein die Herstellung aus Zitronensäure, z. B. durch Umsatz mit Oleum, erlangt [R. Adams et al., Org. Synth. Coll., Vol. 1, S. 10 (1932)1. Der Nachteil dieses Verfahrens liegt darin, dass grosse Mengen Abfallschwefelsäure anfallen.
Weitere Möglichkeiten, die keine technische Bedeutung erlangen, sind die Umsetzung von Aceton mit Kohlendioxid (DE-OS 2 429 627), die Oxidation von Zitronensäure mit Chlorsulfonsäure (DE-PS 1160 841) und die Reaktion von Keten mit Phosgen (CH-PS 543 474).
Es ist aber auch bekannt, Acetondicarbonsäureester aus dem 4-Halogenacetessigester durch Carbonylierung in Gegenwart einer Base und eines Alkohols herzustellen. Als Katalysatoren werden Metallcarbonyle verwendet.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, ein technisch einfach durchführbares Verfahren zu finden, das die Nachteile der bekannten Verfahren nicht aufweist.
Diese Aufgabe wurde mit dem Verfahren nach Patentanspruch 1 gelöst.
Das erfindungsgemässe Verfahren besteht aus mehreren Stufen. Die Produkte der einzelnen Stufen können isoliert werden.
Es ist aber auch möglich, die Stufen ohne Isolation der jeweiligen Produkte zu fahren.
In der ersten Stufe wird der 3-Enaminocarbonsäureester nach bekannten Methoden der Enaminherstellung gebildet.
Als sekundäres Amin kommen beispielsweise Dimethylamin, Diäthylamin, Piperidin, Morpholin, Pyrrolidin, Azetidinin Frage. Vorzugsweise wird Pyrrolidin verwendet.
Anschliessend wird der 3-Enaminocarbonsäureester mit Natriumamid in flüssigem Ammoniak in das Natriumsalz übergeführt. Dabei kann das Lösungsmittel entfernt oder der 3-Enaminocarbonsäureester als Lösung eingesetzt werden.
Die Natriumamidmenge wird so gewählt, dass vorzugsweise pro Mol Ausgangsprodukt 1,0 bis 1,6 Mol eingesetzt werden.
Die Menge flüssigen Ammoniaks ist nicht kritisch, vorteilhaft werden jedoch pro Mol Ausgangsprodukt 20 bis 30 Mol NH3 verwendet.
Nach der Bildung des Natriumsalzes wird vorzugsweise so vorgegangen, dass das Ammoniak abdestilliert und die weitere Umsetzung in einem organischen Lösungsmittel durchgeführt wird.
Die eingesetzten Lösungsmittel müssen einen Schmelzpunkt unter der Reaktionstemperatur haben und gegenüber starken Basen unreaktiv sein. Ferner muss die natriumorganische Verbindung darin löslich sein.
Als dafür zweckmässige Lösungsmittel kommen aromatische Kohlenwasserstoffe wie Benzol, Toluol, Xylol usw., aliphatische Kohlenwasserstoffe wie Hexan, Pentan, Cyclohexan usw., Äther wie Diäthyläther, Dioxan, Tetrahydrofuran usw., ferner Dimethylsulfoxid, Dimethylformamid, Hexamethylphosphorsäure triamid, Pyridin, substituierte Pyridine usw., in Frage.
Als Acetessigester kommen Ester mit geraden oder verzweigten, gesättigten oder ungesättigten Resten mit 1 bis 6 C-Atomen oder Arylreste zum Einsatz. Solche sind beispielsweise Acetessigsäuremethylester, -äthylester, -butylester, -propylester, -isobutylester, -isopropylester, -propenylester, -benzylester, -phenylester.
Als Halogen-Ameisensäureester kommen Ester mit gerade oder verzweigten, gesättigten oder ungesättigten Resten mit 1 bis 6 C-Atomen oder Arylester zum Einsatz.
Das Halogenatom ist Chlor, Brom oder Jod, vorzugsweise aber Chlor.
Beispiele für solche Halogen-Ameisensäureester sind Chlorameisensäuremethylester, -äthylester, -alkylester, -butylester, -propylester, -isobutylester, -benzylester, -phenylester.
Eine bevorzugte Ausführungsform besteht darin, dass man den Halogen-Ameisensäureester, zweckmässig gelöst in einem organischen Lösungsmittel, vorlegt und das Natriumsalz des 3 Enaminocarbonsäureesters zum vorgelegten Halogen-Ameisensäureester zusetzt.
Nach dem Umsatz wird durch Hydrolyse, vorzugsweise mit Hilfe einer Mineralsäure, wie z. B. Salzsäure oder Schwefelsäure, das Endprodukt in Freiheit gesetzt. Dabei wird zweckmässig in Gegenwart eines mit Wasser nicht mischbaren Lösungsmittels, vorzugsweise im bei der letzten Stufe verwendeten Lösungsmittel, gearbeitet.
Die Bildung des Natriumsalzes und der Umsatz mit dem Halogen-Ameisensäureester kann bei Temperaturen von 60 bis +40 "C durchgeführt werden. Wird bei höheren Temperaturen gearbeitet, wird Druck angewendet.
Nach dem Verfahren der Erfindung können Acetondicarbonsäureester hergestellt werden, deren Esterreste dieselben sind.
Es können aber je nach Wahl der Edukte gemischte Ester erzeugt werden.
Beispiel 1
Acetondicarbonsäuremethyläthylester
31,2 g (0,240 Mol) Acetessigsäureäthylester wurden in 70 ml Toluol vorgelegt und 17,9 g (0,252 Mol) Pyrrolidin wurden innerhalb von ca. 10 min zugetropft, wobei die Temperatur des Reaktionsgemisches auf 50 "C anstieg. Mit einem Ölbad von 110 "C am Anfang und 135 "C am Ende wurde die Reaktionslösung während 50 min auf Siedetemperatur gehalten. Dabei wurden im Wasserabscheider 5 g Wasser abgeschieden.
Anschliessend wurden unter gleichen Bedingungen innerhalb von 10 min 20 ml Toluol abdestilliert.
200 ml Ammoniak wurden in den 250 ml Doppelmantelkolben kondensiert, wobei dieser mit dem Kyromat auf 40 C gekühlt wurde. Es wurden 6,4 g (0,278 Mol) Natrium in kleinen Portionen zum flüssigen Ammoniak zugegeben, wobei die Reaktionslösung auf 40 "C gehalten wurde (um die Amidbildung zu starten, wurden nach der ersten Natriumportion 0,2 g (Fe(NO3)3 x 9H2O zugegeben). Die Toluollösung wurde innerhalb von 20 min zur Natriumamidlösung zugegeben, wobei die Reaktionsgemischtemperatur auf 40 bis -35 "C gehalten wurde. Der Kyromat wurde abgestellt, wodurch der Ammoniak aus dem Reaktionsgemisch abdampfte. Nach 90 min erreichte die Reaktionslösung eine Temperatur von -20 "C.
34,2 g (0,362 Mol) Chlorameisensäuremethylester wurden in 50 ml Toluol in einem 500 ml Doppelmantelkolben gelöst und auf -25 "C gekühlt. Innerhalb von 20 min wurde die Lösung aus dem ersten Reaktionskolben zudosiert, wobei die Temperatur zwischen-20 und -15 "C gehalten wurde (Kyromat-25 "C). Es wurde mit 50 ml Toluol nachgespült, 30 min bei -20 "C gerührt und anschliessend liess man auf Raumtemperatur erwärmen.
Man gab 200 ml Wasser und anschliessend 24 g konz. Salzsäure zu, wobei sich das Reaktionsgemisch leicht erwärmte. Nachdem während 3 h bei Raumtemperatur gerührt worden ist, wurden die Phasen getrennt, die Wasserphase wurde mit zweimal je 100 ml Toluol extrahiert, und die vereinigten organischen Phasen wurden am Rotationsverdampfer vom Lösungsmittel befreit. Dabei resultierten 44,2 g Rohprodukt. Bei der Destillation des Rohproduktes bei 0,3 Torr zwischen 80-84 "C erhielt man 25,6 g Acetondicarbonsäuremethyläthylester. Dies entspricht einer Ausbeute von 57%, bezogen auf eingesetzten Acetessigsäure äthylester.
Beispiel 2 Acetondicarbonsäuremethyl-tert-butylester
19,0 g (0,120 Mol) Acetessigsäure-tert-butylester wurden in 100 ml Toluol vorgelegt und 9,0 g (0,126 Mol) Pyrrolidin wurden innerhalb von ca. 10 min zugetropft, wobei die Temperatur des Reaktionsgemisches auf 50 "C anstieg. Mit einem Ölbad von 110 "C am Anfang und 135 "C am Ende wurde die Reaktionslösung während 50 min auf Siedetemperatur gehalten. Dabei wurden im Wasserabscheider ca. 2,5 g Wasser abgeschieden.
Anschliessend wurden unter gleichen Bedingungen innerhalb von 10 min 10 ml Toluol abdestilliert.
100 ml Ammoniak wurden in den 250 ml Doppelmantelkolben kondensiert, wobei dieser mit dem Kyromat auf 40 C gekühlt wurde. Es wurden 3,2 g (0,139 Mol) Natrium in kleinen Portionen zum flüssigen Ammoniak zugegeben, wobei die Reaktionslösung auf -40 "C gehalten wurde (um die Amidbildung zu starten, wurden nach der ersten Natriumportion 0,2 g Fe(NO3)3 x 9H2O zugegeben). Die Toluollösung wurde innerhalb von 20 min zur Natriumamidlösung zugegeben, wobei die Reaktionsgemischtemperatur auf 40 bis -35 "C gehalten wurde. Der Kyromat wurde abgestellt, wodurch der Ammoniak aus dem Reaktionsgemisch abdampfte. Nachdem das Reaktionsgemisch Raumtemperatur erreicht hatte, wurde auf -25 C gekühlt.
17,0 g (0,180 Mol) Chlorameisensäuremethylester wurden in 50 ml Toluol im 500 ml Doppelmantelkolben gelöst und auf -25 "C gekühlt. Innerhalb von 20 min wurde die Lösung aus dem ersten Reaktionskolben zudosiert, wobei die Temperatur bei -25 "C gehalten wurde (Kyromat -30 C). Es wurde mit 100 ml Toluol nachgespült, 30 min bei -20 C gerührt, und anschliessend liess man auf Raumtemperatur erwärmen. Man gab 100 ml Wasser und anschliessend 12 g konz. Salzsäure zu, wobei sich das Reaktionsgemisch leicht erwärmte. Nachdem während 5 h bei Raumtemperatur gerührt worden ist, wurden die Phasen getrennt, die Wasserphase wurde mit zweimal je 100 ml Toluol extrahiert und die vereinigten organischen Phasen wurden am Rotationsverdampfer vom Lösungsmittel befreit.
Dabei resultierten 31,5 g Rohprodukt. Bei der Destillation des Rohproduktes bei 0,2 Torr zwischen 77-78 "C erhielt man 17,8 g Acetondicarbonsäuremethyl-tert-butylester. Dies entspricht einer Ausbeute von 69%, bezogen auf eingesetzten Acetessigsäure-tert-butylester .
Beispiel 3
Acetondicarbonsäuremethylallylester
34,1 g (0,240 Mol) Acetessigsäureallylester wurden in 80 ml Toluol vorgelegt und 17,9 g (0,252 Mol) Pyrrolidin wurden innerhalb von ca. 20 min zugetropft, wobei die Temperatur des Reaktionsgemisches auf 40 "C anstieg. Mit einem Ölbad von 110 "C am Anfang und 130 "C am Ende wurde die Reaktionslösung während 50 min auf Siedetemperatur gehalten. Dabei wurden im Wasserabscheider 5 g Wasser abgeschieden.
Anschliessend wurden unter gleichen Bedingungen innerhalb von 10 min 20 ml Toluol abdestilliert.
200 ml Ammoniak wurden in den 500 ml Doppelmantelkolben kondensiert, wobei dieser mit dem Kyromat auf -40 C gekühlt wurde. Es wurden 6,4 g (0,278 Mol) Natrium in kleinen Portionen zum flüssigen Ammoniak zugegeben, wobei die Reaktionslösung auf 40 C gehalten wurde (um die Amidbildung zu starten, wurden nach der ersten Natriumportion 0,2 g Fe(NO3)3 x 9H2O zugegeben). Die Toluollösung wurde innerhalb von 20 min zur Natriumamidlösung zugegeben, wobei die Reaktionsgemischtemperatur auf 40 bis -35 "C gehalten wurde. Der Kyromat wurde abgestellt, wodurch der Ammoniak aus dem Reaktionsgemisch abdampfte. Nach 120 min erreichte die Reaktionslösung eine Temperatur von +20 "C.
34,2 g (0,362 Mol) Chlorameisensäuremethylester wurden in 50 ml Toluol in einem 500 ml Doppelmantelkolben gelöst.
Innerhalb von 20 min wurde die Lösung aus dem ersten Reaktionskolben zudosiert, wobei die Temperatur zwischen 15 und 20 "C gehalten wurde (Kyromat 0 "C). Es wurde mit 50 ml Toluol nachgespült und 30 min bei Raumtemperatur gerührt. Man gab 200 ml Wasser und anschliessend 24 g konz. Salzsäure zu, wobei sich das Reaktionsgemisch leicht erwärmte. Nachdem während 3 h bei Raumtemperatur gerührt worden ist, wurden die Phasen getrennt, die Wasserphase wurde mit dreimal je 50 ml Toluol extrahiert, und die vereinigten organischen Phasen wurden am Rotationsverdampfer vom Lösungsmittel befreit.
Dabei resultierten 36,3 g Rohprodukt. Bei der Destillation des Rohproduktes bei 0,6 Torr zwischen 91-94 "C erhielt man 16,9 g Acetondicarbonsäureallylmethylester. Dies entspricht einer Ausbeute von 35 Wo, bezogen auf eingesetzten Acetessigsäureallylester.
Zwischen 43-47 "C erhielt man 18,4 g Acetessigsäureallylester (54%), so dass man, bezogen auf umgesetzten Acetessigsäureallylester eine Ausbeute von 76% angeben kann.
Beispiel 4
Acetondicarbonsäuredimethylester
Analog Beispiel 1 wurden 27.8 g (0,24 Mol) Acetessigsäuremethylester mit Pyrrolidin zum entsprechenden Enamin umgesetztz und mit Natriumamid in flüssigem Ammoniak deprotoniert. Dieses Anion wurde analog Beispiel 1 mit 34.2 g (0.362 Mol) Chlorameisensäuremethylester in Toluol umgesetzt, mit konz. Salzsäure hydrolysiert und das erhaltene Rohprodukt destilliert. Bei der Destillation bei 10 Torr zwischen 126 bis 130 "C erhielt man 27,2 g Acetondicarbonsäuredimethylester. Dies entspricht einer Ausbeute von 65%, bezogen auf eingesetzten Acetessigsäuremethylester.
Beispiel 5 Acetondicarbonsäuremethyl-benzylester AnalogBeispiel 1 wurden 46,1 g (0,24 Mol) Acetessigsäurebenzylester mit Pyrrolidin zum entsprechenden Enamin umgesetzt und mit Natriumamid in flüssigem Ammoniak deprotoniert.
Das Anion wurde analog Beispiel 1 bei -20 "C mit 34,2 g (0.362 Mol) Chlorameisensäuremethylester in Toluol umgesetzt und das erhaltene Produkt mit konz. Salzsäure hydrolysiert.
Nach Aufarbeitung erhielt man 35 g Acetondicarbonsäuremethylbenzylester. Dies entspricht einer Ausbeute von 58,5Z, bezogen auf eingesetzten Acetessigsäurebenzylester.
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PATENT CLAIMS
1. Process for the preparation of acetone dicarboxylic acid esters of the general formula
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in which R 'can be the same or different and mean straight or branched, saturated or unsaturated radicals having 1 to 6 carbon atoms or aryl radicals or benzyl radical, from the corresponding acetoacetic acid ester, characterized in that an acetoacetic acid ester of the general formula
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in which R has the meaning described above, first by treatment with a secondary amine, at elevated temperature and in the presence of an organic solvent, with separation of the water formed, converted into the corresponding 3-enaminocarboxylic acid ester, this by treatment with sodium amide in liquid ammonia the corresponding sodium salt is transferred, this by treatment with a halogen-formic acid ester of the formula Hal - CO2R ',
in which R 'has the meaning described above and Hal = chlorine, bromine or iodine, converted into the corresponding substituted enamino ester and from this forms the acetone dicarboxylic acid ester by hydrolysis.
2. The method according to claim 1, characterized in that pyrrolidine or azetidine is used as the secondary amine.
3. The method according to claims 1 and 2, characterized in that 1 to 1.6 moles of sodium amide are used per mole of acetoacetic acid ester.
4. The method according to claims 1 to 3, characterized in that, after the formation of the sodium salt, the liquid ammonia is distilled off and the further reaction with the halogen-formic acid ester is carried out in the presence of an organic solvent.
5. The method according to claims 1 to 4, characterized in that the halogen formic acid ester dissolved in solvent is added and the sodium salt of 3-enaminocarboxylic acid ester dissolved in solvent is added to the template.
The present invention relates to a process for the preparation of acetone dicarboxylic acid esters from the corresponding acetoacetic acid ester.
Various processes for the production of acetone dicarboxylic acids are known. So far, the production from citric acid, e.g. B. obtained by conversion with oleum [R. Adams et al., Org. Synth. Coll., Vol. 1, p. 10 (1932) 1. The disadvantage of this process is that large amounts of waste sulfuric acid are produced.
Further possibilities that have no technical significance are the reaction of acetone with carbon dioxide (DE-OS 2 429 627), the oxidation of citric acid with chlorosulfonic acid (DE-PS 1160 841) and the reaction of ketene with phosgene (CH-PS 543 474).
However, it is also known to prepare acetone dicarboxylic acid esters from the 4-haloacetoacetic ester by carbonylation in the presence of a base and an alcohol. Metal carbonyls are used as catalysts.
The object of the present invention was to find a process which is technically simple to carry out and which does not have the disadvantages of the known processes.
This object was achieved with the method according to claim 1.
The method according to the invention consists of several stages. The products of the individual stages can be isolated.
However, it is also possible to drive the steps without isolating the respective products.
In the first stage, the 3-enaminocarboxylic acid ester is formed by known methods of enamine production.
Examples of possible secondary amines are dimethylamine, diethylamine, piperidine, morpholine, pyrrolidine and azetidinine. Pyrrolidine is preferably used.
The 3-enaminocarboxylic acid ester is then converted into the sodium salt with sodium amide in liquid ammonia. The solvent can be removed or the 3-enaminocarboxylic acid ester can be used as a solution.
The amount of sodium amide is chosen such that 1.0 to 1.6 moles are preferably used per mole of starting product.
The amount of liquid ammonia is not critical, but 20 to 30 moles of NH 3 are advantageously used per mole of starting product.
After the formation of the sodium salt, the procedure is preferably such that the ammonia is distilled off and the further reaction is carried out in an organic solvent.
The solvents used must have a melting point below the reaction temperature and be unreactive with strong bases. Furthermore, the organic sodium compound must be soluble in it.
Aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene etc., aliphatic hydrocarbons such as hexane, pentane, cyclohexane etc., ethers such as diethyl ether, dioxane, tetrahydrofuran etc., furthermore dimethyl sulfoxide, dimethylformamide, hexamethylphosphoric acid triamide, pyridine, substituted pyridines, etc. come as suitable solvents for this purpose ., in question.
As acetoacetic esters, esters with straight or branched, saturated or unsaturated residues with 1 to 6 carbon atoms or aryl residues are used. Examples include methyl acetoacetate, ethyl ester, butyl ester, propyl ester, isobutyl ester, isopropyl ester, propenyl ester, benzyl ester and phenyl ester.
Halogen formic acid esters used are esters with straight or branched, saturated or unsaturated residues with 1 to 6 carbon atoms or aryl esters.
The halogen atom is chlorine, bromine or iodine, but preferably chlorine.
Examples of such halogen-formic acid esters are chloroformic acid methyl ester, ethyl ester, alkyl ester, butyl ester, propyl ester, isobutyl ester, benzyl ester, phenyl ester.
A preferred embodiment consists in that the halogen formic acid ester, appropriately dissolved in an organic solvent, is initially introduced and the sodium salt of the 3 enaminocarboxylic acid ester is added to the halogen formic acid ester provided.
After sales is by hydrolysis, preferably with the help of a mineral acid such as. As hydrochloric acid or sulfuric acid, the final product is released. It is advantageous to work in the presence of a water-immiscible solvent, preferably in the solvent used in the last stage.
The formation of the sodium salt and the conversion with the halogen-formic acid ester can be carried out at temperatures from 60 to +40 ° C. If work is carried out at higher temperatures, pressure is used.
Acetone dicarboxylic acid esters whose ester residues are the same can be prepared by the process of the invention.
Depending on the choice of the starting materials, however, mixed esters can be produced.
example 1
Methyl acetone dicarboxylate
31.2 g (0.240 mol) of ethyl acetoacetate were placed in 70 ml of toluene and 17.9 g (0.252 mol) of pyrrolidine were added dropwise over the course of about 10 minutes, the temperature of the reaction mixture rising to 50 ° C. with an oil bath of 110 "C at the beginning and 135" C at the end, the reaction solution was kept at boiling temperature for 50 min, during which 5 g of water were separated off in the water separator.
Subsequently, 20 ml of toluene were distilled off under the same conditions within 10 min.
200 ml of ammonia were condensed in the 250 ml jacketed flask, which was cooled to 40 ° C. using the Kyromat. 6.4 g (0.278 mol) of sodium were added in small portions to the liquid ammonia, the reaction solution being kept at 40 ° C. (in order to start the amide formation, 0.2 g (Fe (NO3) 3 x 9H2O) The toluene solution was added to the sodium amide solution within 20 min, the reaction mixture temperature being kept at 40 to -35 ° C. The Kyromat was switched off, as a result of which the ammonia evaporated from the reaction mixture. After 90 min, the reaction solution reached a temperature from -20 "C.
34.2 g (0.362 mol) of methyl chloroformate were dissolved in 50 ml of toluene in a 500 ml double-walled flask and cooled to -25 ° C. The solution was metered in from the first reaction flask over the course of 20 min, the temperature being between -20 and -15 "C was kept (Kyromat-25" C). It was rinsed with 50 ml of toluene, stirred for 30 min at -20 "C and then allowed to warm to room temperature.
200 ml of water were added, followed by 24 g of conc. Hydrochloric acid, whereby the reaction mixture warmed slightly. After stirring at room temperature for 3 h, the phases were separated, the water phase was extracted twice with 100 ml of toluene and the combined organic phases were freed from the solvent on a rotary evaporator. This resulted in 44.2 g of crude product. Distillation of the crude product at 0.3 torr between 80-84 "C gave 25.6 g of methyl acetone dicarboxylic acid. This corresponds to a yield of 57%, based on ethyl acetoacetate used.
Example 2 Methyl tert-butyl acetone dicarboxylate
19.0 g (0.120 mol) of tert-butyl acetoacetate were placed in 100 ml of toluene and 9.0 g (0.126 mol) of pyrrolidine were added dropwise over the course of about 10 minutes, the temperature of the reaction mixture rising to 50 ° C. With the reaction solution was kept at boiling temperature for 50 minutes in an oil bath of 110 ° C. at the beginning and 135 ° C. at the end, about 2.5 g of water being separated off in the water separator.
Subsequently, 10 ml of toluene were distilled off under the same conditions within 10 min.
100 ml of ammonia were condensed in the 250 ml jacketed flask, which was cooled to 40 ° C. using the Kyromat. 3.2 g (0.139 mol) of sodium were added in small portions to the liquid ammonia, the reaction solution being kept at -40 ° C. (in order to start the amide formation, 0.2 g of Fe (NO3) 3 was added after the first sodium portion x 9H2O) The toluene solution was added to the sodium amide solution within 20 minutes, the reaction mixture temperature being kept at 40 to -35 ° C. The Kyromat was turned off, causing the ammonia to evaporate from the reaction mixture. After the reaction mixture had reached room temperature, the mixture was cooled to -25 ° C.
17.0 g (0.180 mol) of methyl chloroformate were dissolved in 50 ml of toluene in a 500 ml double-walled flask and cooled to -25 "C. The solution from the first reaction flask was metered in over the course of 20 minutes, the temperature being kept at -25" C. (Kyromat -30 C). It was rinsed with 100 ml of toluene, stirred at -20 C for 30 min, and then allowed to warm to room temperature. 100 ml of water were added, followed by 12 g of conc. Hydrochloric acid, whereby the reaction mixture warmed slightly. After stirring for 5 h at room temperature, the phases were separated, the water phase was extracted twice with 100 ml of toluene and the combined organic phases were freed from the solvent on a rotary evaporator.
This resulted in 31.5 g of crude product. Distillation of the crude product at 0.2 torr between 77-78 "C. gave 17.8 g of methyl tert-butyl acetone dicarboxylate. This corresponds to a yield of 69%, based on tert-butyl acetoacetate used.
Example 3
Methyl acetal dicarboxylic acid
34.1 g (0.240 mol) of allyl acetoacetate were placed in 80 ml of toluene and 17.9 g (0.252 mol) of pyrrolidine were added dropwise over the course of about 20 min, the temperature of the reaction mixture rising to 40 ° C. with an oil bath of 110 "C at the beginning and 130" C at the end, the reaction solution was kept at boiling temperature for 50 min, during which 5 g of water were separated off in the water separator.
Subsequently, 20 ml of toluene were distilled off under the same conditions within 10 min.
200 ml of ammonia were condensed in the 500 ml jacketed flask, which was cooled to -40 C with the Kyromat. 6.4 g (0.278 mol) of sodium were added in small portions to the liquid ammonia, the reaction solution being kept at 40 ° C. (to start the amide formation, 0.2 g of Fe (NO3) 3 × 9H2O became after the first sodium portion admitted). The toluene solution was added to the sodium amide solution within 20 minutes, the reaction mixture temperature being kept at 40 to -35 ° C. The kyromat was switched off, as a result of which the ammonia evaporated from the reaction mixture. After 120 minutes, the reaction solution reached a temperature of +20 ° C. .
34.2 g (0.362 mol) of methyl chloroformate were dissolved in 50 ml of toluene in a 500 ml double-walled flask.
The solution from the first reaction flask was metered in over the course of 20 min, the temperature being kept between 15 and 20 ° C. (Kyromat 0 ° C.). It was rinsed with 50 ml of toluene and stirred at room temperature for 30 min. 200 ml of water were added, followed by 24 g of conc. Hydrochloric acid, whereby the reaction mixture warmed slightly. After stirring at room temperature for 3 h, the phases were separated, the water phase was extracted three times with 50 ml of toluene, and the combined organic phases were freed from the solvent on a rotary evaporator.
This resulted in 36.3 g of crude product. When the crude product was distilled at 0.6 Torr between 91-94 ° C., 16.9 g of methyl acetone dicarboxylic acid were obtained. This corresponds to a yield of 35 weeks, based on the alkyl acetoacetate used.
18.4 g (54%) of acetoacetic acid were obtained between 43-47 ° C., so that a yield of 76%, based on the converted acetoacetic acid, can be stated.
Example 4
Acetone dicarboxylic acid dimethyl ester
Analogously to Example 1, 27.8 g (0.24 mol) of methyl acetoacetate were reacted with pyrrolidine to give the corresponding enamine and deprotonated with sodium amide in liquid ammonia. This anion was reacted analogously to Example 1 with 34.2 g (0.362 mol) of methyl chloroformate in toluene, with conc. Hydrochloric acid hydrolyzed and the crude product obtained distilled. Distillation at 10 Torr between 126 to 130 "C gave 27.2 g of dimethyl acetone dicarboxylate. This corresponds to a yield of 65%, based on the methyl acetoacetate used.
EXAMPLE 5 Methyl Benzyl Acetone Dicarboxylate Analogously to Example 1, 46.1 g (0.24 mol) of benzyl acetoacetate were reacted with pyrrolidine to give the corresponding enamine and deprotonated with sodium amide in liquid ammonia.
The anion was reacted analogously to Example 1 at −20 ° C. with 34.2 g (0.362 mol) of methyl chloroformate in toluene and the product obtained was hydrolyzed with concentrated hydrochloric acid.
After working up, 35 g of methyl benzyl acetone dicarboxylate were obtained. This corresponds to a yield of 58.5%, based on benzoacetoacetate used.