CN102695695A - 有机化合物 - Google Patents
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Abstract
式(1)的具有高E/Z-和β,γ/α,β-比的β,γ-不饱和-γ,γ-二取代的酯类1的制备方法,通过在约130-170摄氏度的温度下使式(3)的共轭丙二酸酯与I、II或III族金属卤化物或有机阳离子/卤化物阴离子对、无机质子源和极性溶剂反应来进行。
Description
本发明涉及β,γ-不饱和-γ,γ-二取代的酯类及其合成方法。
可以通过本领域公知的不同方法制备β,γ-不饱和-γ,γ-二取代的酯类1。
这种方法包括:(a)α,β-不饱和酯类的异构化;(b)α,β,γ,δ-不饱和酯类的选择性还原;(c)烯丙基卤化物的氰化,然后是水解和酯化;(d)烯丙基卤化物或(活化)烯丙基醇类在Pd-或Ru-催化剂的存在下的羰基化;和(e)通过其他方法,例如交叉复分解。
然而,1的高E/Z-比通常通过这些方法无法得到,除非将立体纯的E-烯丙基醇类或烯丙基卤化物用作前体(在c或d的情况下),其合成是困难的。
WO2007096791描述了使用盐MXn(其中n=1-3,X是卤化物或酸HX的阴离子,M是I、II或III族金属)在R'CO2H型羧酸的存在下用于1a的E-选择性合成的共轭丙二酸酯3a的转酯化/脱羧,其中R'表示烃基。
尽管从该方法中报道高E/Z-比和β,γ/α,β比,但是这些方法仅使用亚化学计算量的相对昂贵的2-乙基己酸钙与化学计算量的2-乙基己酸得到,它们在转酯化成2-乙基己酸烷基酯后,必须与产物1a分离。该专利中请求保护的其他MX3/R'CO2H组合的有效性较低。
对提供β,γ-不饱和-γ,γ-二取代的酯类的合成方法仍然存在需求,这些方法以相对价格低廉的方式进行并且提供具有高纯度、特别是高E/Z比的1。
本发明在其方面之一中提供了制备β,γ-不饱和-γ,γ-二取代的酯类1的方法,
所述方法包括在约100-约350、更特别地在约130-约170摄氏度的温度下在无机质子源和任选的极性溶剂的存在下使共轭丙二酸酯与MXn反应的步骤,
其中MXn是无机盐或有机阳离子/卤化物阴离子对,X是卤化物阴离子且n是1-3的整数,并且当MXn是无机盐时,M是I、II或III族金属;或者当MXn是有机阳离子/卤化物阴离子对时,M选自吡啶鎓、哌啶鎓、吡咯烷鎓、咪唑鎓、铵、磷鎓和锍;且其中基团R1、R2和R是有机残基。
本领域技术人员可以理解,化合物1是有意义的中间体,其可以用于化学领域中许多有意义的终产物的合成途径,R1、R2和R的性质取决于期望的终产物。特别地,取代基R1、R2和R可以选自香料领域中有用的取代基。更特别地,取代基可以独立地选自:氢;直链、支链或(多)环状C1-15烷基、芳基或芳基烷基,其任选包含不饱和键和/或1-4个独立地选自O、S、N和Si的杂原子。丙二酸酯3上的基团R可以相同或不同或可以一起形成(多)环状基团,其任选包含如上文所定义的不饱和度或取代基。
特别优选的取代基R包括甲基和乙基。
特别优选的取代基R1包括甲基、苯基、2-(2,6,6-三甲基环己-1-烯基)-乙基、4,8-二甲基壬-3,7-二烯-1-基。
特别优选的取代基R2包括甲基、苯基、2-(2,6,6-三甲基环己-1-烯基)-乙基、4,8-二甲基壬-3,7-二烯-1-基。
通过本发明方法形成的化合物1可以作为异构体混合物形式存在,其中双键位于β,γ-位或α,β-位上,并且如果β,γ-异构体中的R1≠R2,则E/Z异构体是可能的。本发明提供了制备具有高β,γ/α,β比、特别是至少95:5的1的方法。还可以形成具有高E/Z-比的化合物1,特别是具有至少75:25、更特别地至少80:20E/Z-比的化合物1。
通过本发明方法形成的化合物1是有用的化合物并且可以用作所有有机合成方式中的试剂。
1的实例是环高法尼酸酯(cyclohomofarnesicester)1a和高法尼酸酯(homofarnesic ester)1b,其E/异构体是合成(3aR,5aS,9aS,9bR)-3a,6,6,9a-四甲基-十二氢-萘并[2,1-b]呋喃2(Ambrox)的有价值的前体,其可以例如如WO2006010287(Givaudan)中所述由1a或1b制备。立体化学描述符3aR,5aS,9aS,9bR指的是相对和绝对构型,其含义是根据期望可以将2制备成外消旋物或富含对映体的形式。
Ambrox2是重要的香料成分,其嗅觉特性除了取决于其对映异构体纯度之外,还取决于其非对映异构体纯度,这进而取决于环化前体(例如化合物1a和1b)的E/Z-比。提供这些具有高E/Z-选择性的前体的方法是期望的。
因此,本发明在另一个方面中提供了(3aR,5aS,9aS,9bR)-3a,6,6,9a-四甲基-十二氢-萘并[2,1-b]呋喃的制备方法,所述方法包括在约100-约350、更特别地在约130-约170摄氏度的温度下在无机质子源和任选的极性溶剂的存在下使共轭丙二酸酯3与MXn反应的步骤,
其中MXn是无机盐或有机阳离子/卤化物阴离子对,X是卤化物阴离子且n是1-3的整数,并且当MXn是无机盐时,M是I、II或III族金属;或者当MXn是有机阳离子/卤化物阴离子对时,M选自吡啶鎓、哌啶鎓、吡咯烷鎓、咪唑鎓、铵、磷鎓和锍;并且其中基团R1是2-(2,6,6-三甲基环己-1-烯基)-乙基或4,8-二甲基壬-3,7-二烯-1-基,R2是甲基且R选自如上文所定义的基团。
本发明在另一个方面中提供了可通过如上文所述方法得到的(3aR,5aS,9aS,9bR)-3a,6,6,9a-四甲基-十二氢-萘并[2,1-b]呋喃。
本发明在另一个方面中提供了香料组合物,其包含可通过如上文所述方法得到的(3aR,5aS,9aS,9bR)-3a,6,6,9a-四甲基-十二氢-萘并[2,1-b]呋喃。
本发明在另一个方面中提供了消费品,其包含可通过如上文所述方法得到的(3aR,5aS,9aS,9bR)-3a,6,6,9a-四甲基-十二氢-萘并[2,1-b]呋喃。
特别地,MXn无机盐可以是Ia、IIa或IIIb族卤化物,包括镧系元素卤化物,例如CeCl3。优选的无机盐是氯化镁和氯化锂。
MXn有机阳离子/卤化物阴离子对可以是上文涉及的任意那些材料。任选地,有机阳离子被1-4个烷基和/或芳基取代,这些基团自身可以被任意的官能团取代。有机阳离子可以彼此连接,由此形成固相。
低熔点的盐混合物可以在极性溶剂的存在下或其不存在下使用,所述盐混合物在约100℃-200℃为液体。
盐可以单独或作为混合物使用。
所用盐的量可以为0.2mol%-200mol%,更特别地1mol%-20mol%。
无机质子源可以是具有约0-约17的pKA的任意的无机质子供体。适合的无机质子源包括水(pKA15.6)或硼酸(pKA9.2),其可溶于或部分溶于极性溶剂。可以使用无机质子供体的混合物,例如水/硼酸混合物。其他混合物包括硼酸/偏硼酸混合物。硼酸质子供体的实例包括偏硼酸(HBO2);R=烷基、芳基的单烷基或单芳基硼酸酯类(ROB(OH)2及其取代的类似物;R=烷基、芳基的二烷基或二芳基硼酸酯类(HOB(OR)2及其取代的类似物;和亚烷基、亚芳基或亚芳基烷基桥连的硼酸酯类,其桥可以携带任意种类的取代基,包括与其他硼酸酯单元的连接基。
所用无机质子源的量取决于该来源的性质和其可以提供多少质子。特别地,所用质子源的量为约0.25-约2.5mol当量,更特别地为约0.5-约1.5当量。需要至少1mol当量的质子影响转酯化或水解。在硼酸的情况中,每个H3BO3本体可以递送3个质子,该质子源可以以约0.35mol当量、更优选约0.5mol当量使用。
极性溶剂可以是任意适合的溶剂,其可以完全或部分溶解共轭丙二酸酯原料、无机质子源和MXn盐。特别地,本发明中使用的极性溶剂是部分或完全与水可溶混的溶剂。这些极性溶剂可以是极性非质子溶剂。可以举出的极性溶剂包括醇类、烷基亚砜类、环丁砜类、取代的酰胺类、N-取代的吡咯烷酮类、N-取代的己内酰胺类和N-取代的脲类。在本发明中包括携带具有大于4个碳原子的取代基的水-不溶性N-取代的吡咯烷酮类和在反应温度下形成离子液体的有机阳离子/卤阴化物离子对,它们是极性的,但通常不可与水溶混。还包括熔融盐的混合物,它们在约100℃-200℃为液体。可以使用所有这些溶剂的混合物。
尽管可以使用烷基亚砜类和环丁砜类,然而当化合物1用于合成香料时,优选不使用这些材料,因为它们具有相当强和令人不愉快的气味,相当难以除去。
N-取代的吡咯烷酮类例如N-甲基-吡咯烷酮(NMP)或N-乙基-吡咯烷酮(NEP)是优选的极性非质子溶剂。
还可以以少量使用极性溶剂,优选基于共轭丙二酸酯3为1-2重量当量(w/w)。在N-取代的吡咯烷酮类(例如NMP或NEP)的情况中,在水性后处理后溶剂可以从盐/水相中分离并且照此再循环或弃去。
本发明的方法具有如下的优点:可以以少量使用相对价格低廉的试剂组合(例如MgCl2/硼酸、LiCl/硼酸、MgCl2/水或LiCl/水),其在反应的水性后处理之后仍然保留在水相中。
通过共轭丙二酸酯3脱羧制备β,γ-不饱和-γ,γ-二取代的酯类的具体方法更详细地描述在下文中,其中R=Me或Et。然而,下述条件作为通用性适用于本发明的方法。
共轭丙二酸酯原料可以使用常规合成由通常可得到的原料获得。适当取代的醛(作为实例,如上所示的醛4)可以与丙二酸二烷基酯在诺文葛耳(Knoevenagel)条件下反应(用于该反应的各种方法和试剂是本领域公知的),得到共轭丙二酸酯3,即本发明方法中的原料。
优选使用一种或多种上文涉及的硼酸质子供体(例如硼酸)作为质子供体,其可以单独使用或作为与其他质子供体的混合物使用。
水可以用作质子供体,但并非优选。如果共轭丙二酸酯3的脱羧得到β,γ-酯1a在水(或任意亲核OH-源)的存在下进行,则3的逆-诺文葛耳-反应得到醛4可能作为副反应发生进行。这是不利的,因为醛4必须从期望的材料1a中除去。
已经开发了将水用作质子供体的减少这种副反应的试剂系统,其实例包括在极性非质子溶剂(例如NMP、DMF、DMAA、NEP)或离子液体(例如[BMIM]Br)中的LiCl、MgCl2或CaCl2(参见实施例)。这种试剂系统可以在很大程度上减少副反应,特别是将其限制在5-10%。这些组合得到具有80:20或更高E/Z-比和好的β,γ/α,β比(例如96:4-99:1)的酯1a。
由于使用了一些其他的含水系统,所以得到醛4的反向反应基本上可以得到完全抑制。在含水系统中,优选在130-160摄氏度使用N-取代的吡咯烷酮类例如NOP或NCP与例如LiCl或NaCl。由此可以得到具有好的E/Z-比(例如高达83:17)和好的β,γ/α,β比的1a。水性后处理后,极性溶剂(例如NOP或NCP)保留在有机相中。
可以使用硼酸作为转酯化试剂得到特别好的E/Z比,特别是高达86:14。硼酸可以与碱(土)金属卤化物催化剂(例如LiCl、MgCl2或CaCl2)联用。溶剂可以是N-取代的吡咯烷酮例如NMP。III族金属卤化物例如ScCl3或CeCl3可以以类似效力催化该反应。离子液体催化剂例如[EMIM]Cl也是有效的。在无水条件下使用这些催化剂可以避免形成副产物4。
参考下列非限制性实施例进一步描述本发明。
实施例1:2-(2-甲基-4-(2,6,6-三甲基环己-1-烯基)亚丁基)丙二酸二甲酯3a:
在无水条件下,在0℃下45min内将于四氯甲烷(120ml)中的氯化钛(IV)(91g,0.5mol)滴加到四氢呋喃中。将该混合物在该温度下再搅拌30min,然后在0℃下15min内加入于四氢呋喃(50ml)中的2-甲基-4-(2,6,6-三甲基环己-1-烯基)丁醛4(50g,0.24mol)(M.Matsui等人,Agric.Biol.Chem.50,1475-1480,1986)和丙二酸二甲酯(31.7g,0.24mol),然后在0℃下90min内滴加于四氢呋喃(240ml)中的吡啶(76g)。将该橙-棕色悬浮液在25℃下搅拌18h,然后倾倒在冰/水上,并用叔丁基甲基醚萃取。用水和浓NaCl洗涤合并的有机层,用MgSO4干燥。过滤和蒸发溶剂后,短程蒸馏粗产物(75g),在170℃/0.07mbar得到62.5g(81%)3a。分析数据:1H-NMR(400MHz,CDCl3):δ0.95(s,6H),1.1(d,3H),1.4-1.5(4H),1.5-1.6(2H),1.58(s,3H),1.8-2.0(2H),2.5(m,1H),3.8(s,3H),3.85(s,3H),6.85(d,1H)ppm。13C-NMR(400MHz,CDCl3):δ19.45(t),19.55(q),19.75(q),26.4(t),28.5(q),32.7(t),34.8(s),35.7(d),36.8(t),39.7(t),52.1(q),52.2(q),126.7(s),127.1(s),136.8(s),154.9(d),164.4(s),166.0(s)。MS(EI):m/z(%)322(M+,10),307([M-15]+,2),275(6),259(7),243(16),215(11),200(18),187(19),175(20),173(16),172(100),153(22),145(28),140(70),137(27),135(34),123(60),122(28),121(42),109(35),108(34),95(62),93(36),81(44),79(33),55(36),41(35)。IR(膜):2950(m),2926(m),2865(m),1725(s),1642(w),1454(w),1433(m),1363(w),1327(w),1246(s),1221(s),1204(s),1168(w),1104(w),1054(m),991(w),945(w),925(w),833(w),762(w)。
实施例2:2-(2-甲基-4-(2,6,6-三甲基环己-1-烯基)亚丁基)丙二酸二乙酯3b:
在实施例1中所述的条件下,使氯化钛(IV)(91g,0.5mol)、2-甲基-4-(2,6,6-三甲基环己-1-烯基)丁醛4(50g,0.24mol)和丙二酸二乙酯(39.7g,0.24mol)在四氢呋喃和四氯甲烷中彼此反应,后处理和短程蒸馏后得到70.1g(83%)3b。分析数据:1H-NMR(400MHz,CDCl3):δ0.97(s,6H),1.1(d,3H),1.25-1.6(6H),1.3(2t,6H),1.58(s,3H),1.8-2.0(2H),2.55(m,1H),4.15-4.35(2q,4H),6.8(d,1H)ppm。13C-NMR(400MHz,CDCl3):δ14.0(q),14.15(q),19.5(t),19.6(q),19.8(q),26.5(t),28.5(q),32.7(t),34.85(s),35.6(d),36.9(t),39.8(t),61.1(t),61.15(t),127.0(s),127.5(s),136.9(s),153.9(d),164.0(s),165.7(s)。MS(EI):m/z(%)350(M+,4),335([M-15]+,3),305(4),289(5),259(9),243(11),215(8),200(98),190(18),187(11),175(16),173(27),167(18),154(100),135(30),123(42),122(30),121(39),109(19),108(60),107(32),105(19),95(52),93(34),91(25),81(40),79(30),77(15),69(21),67(26),55(36),41(32),29(28)。IR(膜):2950(m),2960(m),2930(m),2862(m),1725(s),1645(w),1455(m),1375(m),1325(w),1250(s),1222(s),1205(s),1180(m),1170(m),1100(m),1050(m),1030(m),950(w),865(w),800(w),765(w)。
实施例3:(E)-4-甲基-6-(2,6,6-三甲基环己-1-烯基)己-3-烯酸甲酯1a-Me(具有R=Me的1a):
将在N-甲基-吡咯烷酮(2.9g,29mmo l)中的共轭丙二酸酯3a(0.5g,1.5mmol)、无水氯化锂(93mg,2.2mmol)和水(53mg,3mmol)搅拌加热至130℃。在该温度下4h后,将该混合物倾倒在2M HCl上,用叔丁基甲基醚萃取。用浓NaHCO3、浓NaCl洗涤合并的有机层,用MgSO4干燥。过滤和蒸发溶剂后,在120℃/0.1mba r下减压蒸馏(bulb-to-bulb-distilled)粗产物(0.64g),得到0.4g 1a-Me。E/Z比为82:18。保留时间(GC):9.47(Z),9.56(α,β),9.62(E)min。E-异构体的分析数据:1H-NMR(400MHz,CDCl3):δ1.0(s,6H),1.4(m,2H),1.55(m,2H),1.6(s,3H),1.7(s,3H),1.9(m,2H),2.1(4H),3.05(d,2H),3.7(s,3H),5.35(t,1H)ppm。13C-NMR(400MHz,CDCl3):δ16.35(t),19.5(t),19.8(q),27.5(t),28.6(q,2C),32.8(t),33.5(t),34.95(s),39.8(t),40.0(t),51.6(q),115.0(d),127.1(s),136.9(s),139.9(s),172.9(s)。MS(EI):m/z(%)264(M+,4),249([M-15]+,1),190(3),175(3),138(10),137(100),136(21),121(12),106(11),95(73),81(45),55(19),41(21)。E-和Z-异构体的质谱相同。IR(膜):2972(m),2865(m),1738(s),1434(m),1258(m),1199(m),1148(m)。
实施例4:通过LiCl-催化的脱羧制备(E)-4-甲基-6-(2,6,6-三甲基环己-1-烯基)己-3-烯酸乙酯1a-Et(1a的乙酯):
在搅拌下和氮气气氛中,将共轭丙二酸二乙酯3b(500g,1.39mol)、无水氯化锂(5.6g,0.13mol)和无水硼酸(41g,0.65mol)在无水N-甲基-吡咯烷酮(880ml,8.9mol)中加热至160-170℃持续10h。冷却后,将该混合物倾倒在2M HCl上。相分离后,用浓NaHCO3和浓NaCl洗涤有机相。用甲苯萃取合并的水相。减压蒸发合并的有机层,得到412g粗残留物。在150℃/0.06mbar下的短程蒸馏得到352g(91%)酯1a-Et。E/Z-比:86:14。该化合物的分析数据与M.Matsui等人在Agric.Biol.Chem.50,1475-1480,1986中对异构体所述的数据相同。
实施例5:通过MgCl2-催化的脱羧制备1a-Et:
在搅拌下和氮气气氛中,将共轭丙二酸二乙酯3b(52g,149mmol)、无水氯化镁(0.56g,5.93mmol)和无水硼酸(4.5g,73mmol)在无水N-甲基-吡咯烷酮(67ml,0.81mol)中加热至160-170℃持续3h。冷却至120℃后,加入水,用2M H2SO4将该混合物酸化至pH3。用己烷萃取后,用水、浓Na2CO3、10%HOAc、水和浓NaCl洗涤合并的有机层。用MgSO4干燥有机相,过滤,减压蒸发,得到42g粗残留物,其经减压蒸馏,得到36.6g(88%)1a-Et。E/Z-比:84:16。该化合物的分析数据与M.Matsui等人在Agric.Biol.Chem.50,1475-1480,1986中对异构体所述的数据相同。
实施例6:在偏硼酸(HBO2)的存在下制备(E)-4-甲基-6-(2,6,6-三甲基环己-1-烯基)己-3-烯酸乙酯1a-Et(1a的乙酯):
根据实施例4的方法,共轭丙二酸二乙酯3b(10g,28mmol)、无水氯化锂(0.12g,2.8mol)和偏硼酸99%(1.25g,28mmol)在无水N-甲基-吡咯烷酮(19g,0.19mol)中在160℃在23h后得到标准的后处理和减压蒸馏物6.6g(84%)1a-Et(93%纯度,E/Z82:18)。该化合物的分析数据与M.Matsui等人在Agric.Biol.Chem.50,1475-1480,1986中对异构体所述的数据相同。
Claims (16)
2.权利要求1的方法,其中R1、R2和R可以独立地选自氢;直链、支链或(多)环状C1-15烷基、芳基或芳基烷基,其任选包含不饱和键和/或1-4个独立地选自O、S、N和Si的杂原子。
3.权利要求1或2任一项的方法,其中R是甲基或乙基。
4.上述权利要求任一项的方法,其中R1和R2独立地选自甲基、苯基、2-(2,6,6-三甲基环己-1-烯基)-乙基、4,8-二甲基壬-3,7-二烯-1-基。
5.上述权利要求任一项的方法,其中R1是甲基、乙基或苯基且R2是2-(2,6,6-三甲基环己-1-烯基)-乙基或4,8-二甲基壬-3,7-二烯-1-基。
6.上述权利要求任一项的方法,其中1的双键位于β-γ位上。
7.权利要求6的方法,其中R1是甲基或乙基且R2是2-(2,6,6-三甲基环己-1-烯基)-乙基或4,8-二甲基壬-3,7-二烯-1-基。
8.上述权利要求任一项的方法,其中MXn选自镧系元素卤化物和碱金属或碱土金属卤化物或其混合物。
9.权利要求8的方法,其中MXn选自LiCl或MgCl2或其混合物。
10.上述权利要求任一项的方法,其中所述极性溶剂是N-取代的吡咯烷酮。
11.上述权利要求任一项的方法,其中所述无机质子源是具有约0-约17的pKa的质子源。
12.权利要求11的方法,其中所述无机质子源选自:水;硼酸;硼酸质子供体,其选自偏硼酸(HBO2),R=烷基、芳基的单烷基或单芳基硼酸酯类(ROB(OH)2及其取代的类似物,R=烷基、芳基的二烷基或二芳基硼酸酯类(HOB(OR)2及其取代的类似物,亚烷基、亚芳基或亚芳基烷基桥连的硼酸酯类,其桥可以携带取代基,包括与其他硼酸酯单元的连接基;磷酸氢钠;或其混合物。
13.上述权利要求任一项的方法,其中所述无机质子源是硼酸;所述极性溶剂是N-取代的吡咯烷酮,且MXn是LiCl或MgCl2。
14.(3aR,5aS,9aS,9bR)-3a,6,6,9a-四甲基-十二氢-萘并[2,1-b]呋喃的制备方法,根据上述权利要求任一项中所定义的方法进行。
15.可通过上述权利要求任一项所述的方法得到的(3aR,5aS,9aS,9bR)-3a,6,6,9a-四甲基-十二氢-萘并[2,1-b]呋喃。
15.香料组合物,包含可通过上述权利要求任一项所述的方法得到的(3aR,5aS,9aS,9bR)-3a,6,6,9a-四甲基-十二氢-萘并[2,1-b]呋喃。
16.消费品,包含可通过上述权利要求任一项所定义的方法得到的(3aR,5aS,9aS,9bR)-3a,6,6,9a-四甲基-十二氢-萘并[2,1-b]呋喃。
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