CN1234383A - 制备二氢柠檬醛的方法 - Google Patents
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Abstract
通过二氢脱氢里哪醇的催化重排制备二氢柠檬醛的方法,该方法包括,在作为催化剂体系的通式Ⅰ的钼化合物MoO2X2Ⅰ其中X表示乙酰丙酮化物或卤化物离子,和二烷基亚砜或二芳基亚砜的存在下,在pK值在约4.0～约6.5范围内的有机酸存在下以及在质子惰性有机溶剂中进行重排。二氢柠檬醛是有一种有价值的中间体。
Description
本发明涉及通过二氢脱氢里哪醇的特别催化的重排来制备二氢柠檬醛的新方法。该α,β-不饱和醛即二氢柠檬醛(E/Z-3,7-二甲基-2-辛烯-1-醛)是一种有价值的中间体。
α,β-不饱和羰基化合物通常是制备增味剂、维生素和类胡萝卜素的重要中间体[例如见化学时报(Chem.Ztg.)97,23-28(1973)以及Ch.VI(“Total Syntheses”)于“Carotenoids”中，Otto Isler编辑，由Birkhuser Basel and Stuttgart出版，1971]。通过酸催化的α-炔醇的重排来生产它们的方法已由K.H.Meyer和K.Schuster「德国化学协会会报(Ber.deutsch.Chem.Ges.」55,819-823(1922)]以及H.Rupe和E.Kambli[瑞士化学学报(Helv.Chim.Acta)9,672(1926)]在二十年代描述了；仲或叔α-炔醇至α,β-不饱和羰基化合物的异构化也通常被称为Meyer-Schuster或Rupe-Kambli重排。至于具有端炔基的羰基化合物的重排，得到醛，要么得到酮这样的重排产物：
和/或
Meyer-Schuster Rupe-Kambli其中R1和R2各自表示氢或脂族残基或芳族残基。
按G.Saucy等的报道[瑞士化学学报42,1945-1955(1959)]，由银离子或铜离子催化乙酸二氢脱氢里哪酯的重排，根据反应条件不同，生成“乙酸丙二烯酯”(1-乙酸基-3,7-二甲基-辛-1,2-二烯)和“二乙酸酯”(1,1-二乙酸基-3,7-二甲基-2-辛烯)的混合物，它们可水解成二氢柠檬醛：
(Ac表示乙酰基，CH3CO)
乙酸二氢脱氢里哪酯的这种重排也称为Saucy-Marbet重排。
与由C.C.Price和J.A.Pappalardo在美国化学学会会报(J.A.C.S.)72,2613(1950)中描述的从异庚酰氯开始合成二氢柠檬醛相比，该Saucy-Marbet重排的优点是产率更高，即80％(与20％相比)，并避免了催泪性中间体的生成。此外，应用含银或含铜的催化剂不利。
生产二氢柠檬醛的其它已知方法有：3-甲基-1-(3-甲基丁氧基)-1,3，-丁二烯的重排，它是在350℃下的联苯中进行的[日本专利公开203025/1982)/化学文摘(Chem.Abs.)99,5873r(1983)；以及用Celite负载的碳酸银[Fetizon’s reagent；B.C.L.Weedon及其同事，J.Chem.Soc.Perkin Trans.1,1457(1975)]对3,7-二甲基-辛-2-烯-1-醇的氧化(反应产率为59％)。它们的缺点分别是高反应温度以及含银催化剂的应用。
上述Meyer-Schuster重排的一种有趣的变形已由C.Y.Lorber和J.A.Osborn在四面体通讯(Tetr.Lett.)37,853-856(1996)中简要描述了；这是应用钼催化剂的甲基丁炔醇至丁二烯醛(prenal)的重排。在该情况下，甲基丁炔醇在邻-二氯苯(作溶剂)中、在催化剂体系乙酰丙酮氧钼、二丁亚砜和4-叔丁基苯甲酸的存在下被重排成丁二烯醛。尽管据称该重排的产率是97％，但未将丁二烯醛从反应混合物中分离，而所述产率是通过粗产物的气相色谱分析测得的。大概难于对反应混合物进行后处理以分离丁二烯醛。
L.A.Kheifits及其同事们发现了，当从氧化钼和三苯基硅烷醇制备的钼催化剂被用于重排时，在170℃下14小时的反应时间内可使脱氢里哪醇转变为柠檬醛(只有28％的产率)和转变成2-羟甲基-1-甲基-3-异丙烯基环戊-1-烯(产率为12％)[四面体通讯(Tetr.Lett.)34,2981-2984(1976)]。
上述评论表明，催化α-炔醇重排至α,β-不饱和醛(例如脱氢里哪醇至柠檬醛)的以前已知方法具有严重的缺点，推测二氢脱氢里哪醇至二氢柠檬醛的类似的重排也会具有这样的严重缺点。
本发明的目的是提供用于在催化剂作用下二氢脱氢里哪醇至二氢柠檬醛的重排的方法，本方法没有先前已知方法的缺点，或者即使具有这些缺点，至少在程度上比先前的小得多。通过如下方法意外地达到了该目的，即不但应用已知的钼化合物即乙酰丙酮氧钼[也称为乙酰丙酮二氧合钼(VI)]或卤化氧钼作催化剂，而且应用该化合物作为特殊催化体系的一个组分，并在其它方面在特殊反应条件下进行该重排。
本发明的方法是一种通过二氢脱氢里哪醇至二氢柠檬醛的催化重排来制备二氢柠檬醛的方法，该方法包括：在作为催化剂体系的通式Ⅰ的钼化合物
MoO2X2 Ⅰ
其中X表示乙酰丙酮化物或卤化物离子，
和二烷基亚砜或二芳基亚砜的存在下，在pK值在约4.0～约6.5范围内
的有机酸存在下以及在质子惰性的有机溶剂中进行重排。
式Ⅰ的钼化合物，即乙酰丙酮氧钼(通常以MoO2acac2表示)或式MoO2(Hal)2[X=卤素]的卤化氧钼，其中Hal表示氯或溴，在各情况下都是容易获得的已知化合物。卤化氧钼优选是氯化氧钼(molybdenylchloride),MoO2Cl2。不过，优选的式Ⅰ钼化合物是乙酰丙酮氧钼。
同样存在于该催化剂体系中的二烷基亚砜或二芳基亚砜尤其是二烷基亚砜，它的两个烷基各自是直链或支链的烷基且含至多8个碳原子；或者是二芳基亚砜，它的两个芳基在每种情况下都是任选取代的苯基。在后一种情况下，可能存在的取代基尤其是C1-4烷基，各情况下的苯基是被烷基单取代的或多取代的。两种亚砜的实例分别有二甲亚砜和二丁亚砜，以及二苯亚砜和二(对-甲苯基)亚砜。二甲亚砜优选被用作该亚砜。
作为pK值在约4.0～约6.5的范围内的有机酸，尤其可考虑的是任选卤代的、饱和的和不饱和的脂族羧酸，例如乙酸(pK值4.74)，丙酸(4.87)，氯丙酸(3.98)和新戊酸(5.01)或丙烯酸(4.25)；链烷二羧酸，例如己二酸(4.40)；芳基取代的链烷羧酸，例如苯乙酸(4.25)；以及芳族羧酸，例如苯甲酸(4.19)和4-叔丁基苯甲酸(6.50)。pK值在约4.25～约6.5范围内的有机酸，尤其是pK值为4.25的丙烯酸，是优选应用的。
作为溶剂，在本发明范围内可应用的一般是非极性质子惰性的有机溶剂，尤其是脂族烃、环烃和芳烃，例如，C7-10-烷烃、C5-7-环烷烃、苯、甲苯和萘以及这些溶剂相互间的混合物，例如石蜡油(饱和脂族烃的一种混合物)；以及极性质子惰性的有机溶剂，尤其是至多约6个碳原子的脂族酯和环酯，例如分别有乙酸乙酯和乙酸丁酯，以及碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯和丁内酯。甲苯是特别优选的溶剂。
该重排便利地在约80℃～约140℃范围内的温度下进行，优选在约90℃～约120℃的温度下进行。
式Ⅰ的钼化合物量基于应用的二氢脱氢里哪醇(离析物)的量适宜地约为0.1～8mol％。该量优选约为1～7mol％，特别约为3～5mol％。
此外，二烷基亚砜或二芳基亚砜与离析物的重量比适宜地为约0.2∶1～约1∶1；酸与离析物的重量比适宜地为约0.02∶1～约0.1∶1，优选约0.04∶1～约0.07∶1，特别约0.05∶1；溶剂与离析物的重量比适宜地为约5∶1～约15∶1，优选约7∶1～约10∶1。
本发明的方法可在工业规模上很简单地进行，即通过将该离析物、催化剂体系(式Ⅰ的钼化合物和二烷基亚砜或二芳基亚砜)和有机酸加到溶剂中，并加热该反应混合物(该反应混合物通常由悬浮液构成，这是因为各反应物不同的溶解性)至反应温度。加料的顺序不是关键性的，因此，例如，酸或亚砜可在最后加。为了控制反应，可以取样并按已知方法(例如薄层色谱法或气相色谱法)分析。在反应完成后，反应时间一般至多约20小时，优选至多约7小时，后处理可通过有机化学的常规方法操作。通常，将该混合物过滤，再通过蒸发将该二氢柠檬醛产物从滤液中分离。至于产物的纯化，例如可将粗物质蒸馏。
现通过如下实施例阐述本发明的方法：
实施例1
在相同条件下的各种重排实验
将50ml甲苯中的6.24g(39.62mmol)二氢脱氢里哪醇(下文以“DDLL”表示)、2.31g(29.67mmol)二甲亚砜(下文以“DMSO”表示)、0.65g(1.98mmol)乙酰丙酮氧钼(下文以“MoO2aacac2”表示)和1.05g(14.58mmol)丙烯酸置于装有温度计、搅拌器和回流冷凝器的100ml磺化烧瓶内。接着将该混合物加热到100℃。这期间从开始的红棕色悬浮液形成绿棕色溶液。为了控制反应，取样并且通过薄层色谱法(TLC)或气相色谱法(GC)进行了分析。反应完成后(反应时间为17小时)，这样进行后处理：冷却至室温，在10g硅胶上过滤，用100ml甲苯漂洗硅胶，最后在40℃和70mbar(7kPa)压力下浓缩。照这样得7.61g粗产物，由GC测定其含量(应用内标)，得知该粗产物包括4.69％未反应的DDLL(0.37g，占应用的6.24g的5.93mol％)和61.05％所需的二氢柠檬醛(4.78g，产率76.61mol％)。给出二氢柠檬醛(下文以“DHC”表示)对DDLL的百分比为81.43％[(DHC的克数÷反应的DDLL克数(5.87g))×100]。
重复上述实验(No.1)三次，用量、反应条件和后处理条件都未变。得到编入下表的结果：
表
| 实验编号 | 反应的DDLL | 以mol.％表示的产率 | 以g表示的产率 | 百分比DHC∶DDLL | ||
| DDLL | DHC | DDLL | DHC | |||
| 2 | 5.87g | 11.54 | 74.19 | 0.72 | 4.63 | 83.88％ |
| 3 | 5.00g | 19.71 | 67.26 | 1.23 | 4.20 | 84.00％ |
| 4 | 5.44g | 12.82 | 71.28 | 0.80 | 4.45 | 81.80％ |
实施例2
应用乙酸丁酯作溶剂的重排
如实施例1中所述那样，将6.24g(39.62mmol)DDLL、2.31g(29.67mmol)DMSO、0.65g(1.98mmol)MoO2acac2和1.05g(14.58mmol)丙烯酸于50ml乙酸丁酯中的悬浮液加热到100℃。这期间从开始的红棕色悬浮液形成绿色溶液。在17小时的反应期后，使该混合物冷却至室温，在10g硅胶上过滤该反应液。用100ml甲苯漂洗硅胶，在40℃和70mbar(7kPa)下蒸发溶剂。照这样得10.2g粗产物，由GC测定其含量(应用内标)，得知该粗产物含41.12％DHC且不合未反应的DDLL。DHC的含量是4.19g(产率67.22％)。
Claims (10)
1．通过二氢脱氢里哪醇至二氢柠檬醛的催化重排来制备二氢柠檬醛的方法，该方法包括：在作为催化剂体系的通式Ⅰ的钼化合物
MoO2X2 Ⅰ
其中X表示乙酰丙酮化物或卤化物离子，和二烷基亚砜或二芳基亚砜的存在下，在pK值在约4.0～约6.5范围内的有机酸存在下以及在质子惰性的有机溶剂中进行重排。
2．权利要求1的方法，其中式Ⅰ的钼化合物是乙酰丙酮氧钼或氯化氧钼，优选是乙酰丙酮氧钼。
3．权利要求1或2的方法，其中该二烷基亚砜或二芳基亚砜分别是二甲亚砜或二丁亚砜或者二苯亚砜或二(对甲苯基)亚砜，优选是二甲亚砜。
4．权利要求1～3任一项的方法，其中任选卤代的、饱和的或不饱和的脂族羧酸、链烷二羧酸、芳基取代的链烷羧酸或芳族羧酸被用作该有机酸。
5．权利要求4的方法，其中该有机酸是乙酸、丙酸、氯丙酸、新戊酸、硬脂酸、丙烯酸、己二酸、苯乙酸、苯甲酸或4-叔丁基苯甲酸，优选是丙烯酸。
6．权利要求1～5任一项的方法，其中脂族烃、环烃或芳烃、这类溶剂相互间的混合物或者至多约6个碳原子的脂族酯或环酯被用作该溶剂。
7．权利要求6的方法，其中该溶剂是C7-10-烷烃、C5-7-环烷烃、苯、甲苯、萘、石蜡油、乙酸乙酯、乙酸丁酯、碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯或丁腈，优选是甲苯。
8．权利要求1～7任一项的方法，其中该重排是在约80℃～约140℃范围内的温度下、优选在约90℃～约120℃的温度下进行的。
9．权利要求1～8任一项的方法，其中式Ⅰ钼化合物的量基于应用的二氢脱氢里哪醇量约为0.1～8mol％，优选约为1～7mol％，尤其约为3～5mol％。
10．权利要求1～9任一项的方法，其中二烷基亚砜或二芳基亚砜与二氢脱氢里哪醇(离析物)的重量比适宜地为约0.2∶1～约1∶1；酸与离析物的重量比适宜地为约0.02∶1～约0.1∶1，优选为约0.04∶1～约0.07∶1，尤其约为0.05∶1；溶剂与离析物的重量比为约5∶1～约15∶1，优选为约7∶1～约10∶1。
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