CS215485B1

CS215485B1 - Způsob přípravy verbenonu

Info

Publication number: CS215485B1
Application number: CS99681A
Authority: CS
Inventors: Ladislav Kalvoda
Original assignee: Ladislav Kalvoda
Priority date: 1981-02-11
Filing date: 1981-02-11
Publication date: 1982-08-27

Abstract

Vynález se týká způsobu přípravy verbenonu oxidací α-pinenu kyslíkem v přítomnosti organické báze a katalytického množství solí kobaltu, načež se získaná směs kyslíkatých monoterpenů oxiduje v kyselém prostředí kysličníkem chromovým. Získaný surový verbenon se přímo může použít pro přípravu cis-verbenolu, jedné složky agregačního feromonu lýkožrouta smrkového (Ips typographus)

Description

3

Vynález se týká způsobu přípravy verbenonuoxidací α-pipenu kyslíkem v alkalickém prostředív přítomnosti solí kobaltu.

Verbeton, 4,6,6-trimethylbicyklo[3.1.1]hept-3-en-2-on, tvořící složku některých silic, se používádo parfémů a jako meziprodukt pro přípravujiných aromatických terpenických sloučenin. Ne-dávno bylo nalezeno, že opticky aktivní (S)-cis-verbenol a (R)-cis-verbenol jsou jednou ze složekferomonů řady kůrovců. Kromě toho verbenonovlivňuje chování některých druhů lýkohubů(Dendroctonus). (J. P. Vité: Biologie in unsererZeit 8, 112 (1978) a tam uvedené citace). Protožeopticky aktivní cis-verbenoly jsou snadno připravi-telné z odpovídajících verbenonů redukcí lithiuma-luminiumhydridem, vzniká po verbenonu většípoptávka.

Opticky aktivní verbenon se ve vysokém výtěžkupřipravuje z příslušného opticky aktivního a-pine-nu postupem podle K. Moři: Agr. Biol. Chem. 40,415 (1976). Tento postup má však nevýhoduv tom, že vyžaduje práci s toxickým a nákladnýmoctanem olovičitým a vznikají problémy se zpraco-váním odpadních produktů. Z literatury je dáleznáma celá řada způsobů oxidace vzduchem nebokyslíkem, a to jak katalysovaných, tak nekatalýso-vaných (Gildemeister a Hoffmann: Die Aetheris-chen Oele, díl IIIc, Akademie Verlag, Berlin 1963,str. 345). Podle jednoho z nich se autooxidaceα-pinenu za vzniku .vebenolu, verbenonu a poly-merů provádí v přítomnosti oleátu kobaltnatého,olovnatého nebo manganatého při teplotě nad40 °C. (K. Suzuki, Bull. Inst. Phys. Chem. Res.(Tokyo) 14, 179 (1935), Chem. Abstr. 29,5830).

Reprodukce některých známých postupů včetněoxidace kyslíkem v přítomnosti solí kobaltu v neu-trálním nebo kyselém prostředí poskytovaly přiekonomicky únosné době špatné výtěžky poměrněkomplikovaných reakčních směsí. Při použití kata-lysy solemi kobaltu v alkalickém prostředí silnýchanorganických bází reakce probíhala špatně. Připrovádění oxidace kyslíkem za katalýzy solemikobaltu v prostředí organické báze byla všakzískána reakční směs, kterou bylo možno dálejednoduchým způsobem převést na verbenon. Předmětem vynálezu je způsob přípravy verbe-nonu, který se vyznačuje tím, že se α-pinen oxidujekyslíkem v přítomnosti organické báze a katalytic-kého množství solí kobaltu, s výhodou kobaltna-tých solí mastných kyselin s 10 až 20 atomy uhlíkupři teplotě 40 až 80 °C po dobu 10 až 48 hodin,získaná reakční směs se destilačně rozdělí na podílytvořené nezreagovaným α-pinenem, kyslíkatýmimonoterpeny a polymery, načež se podíl obsahujícíα-pipen použije pro novou oxidaci kyslíkem a podíls kyslíkatými monoterpeny se oxiduje v kyselémprostředí kysličníkem chromovým. Pro průběhoxidace α-pipenu v přítomnosti organické bázea iontů kobaltu má značný význam teplota reakčnísměsi. Reakce probíhá již při teplotě místnosti, jevšak pomalá a vyžaduje neúnosně dlouhou dobu. 215485

Zvyšováním teploty se reakce urychluje, současněse však zvyšuje tvorba polymerů. Při teplotách nad80 °C je tvorba polymerů tak vysoká, že docházík zastavení spotřeby kyslíku. Optimální vztah mezirychlostí reakce a tvorbou polymerů je v rozmezí50 až 60 °C. Oxidace se běžně provádí za intenziv-ního míchání v atmosféře vzduchu, s výhodoukyslíku.

Meziproduktem oxidační reakce je verbenylpe-roxid, který v přítomnosti organické báze a iontůkobaltu poskytuje reakční směs sestávající převáž-ně z nezreagovaného α-pinenu, ze sloučenin uve-dených v schématu I a polymerů.

Tato reakční směs se destilací rozdělí na nezreago-vaný α-pínen a kyslíkaté monoterpeny. Zatímconezreagovaný α-pinen lze použít přímo pro novouoxidaci, může se směs kyslíkatých derivátů jedno-duchým způsobem převést na verbenon. Reakce seprovádí oxidací frakce kyslíkatých monoterpenův kyselém prostředí solemi šestimocného chrómu.S výhodou se používá kysličník chromový v kyseli-ně sírové při teplotě reakční směsi 0 až 10 °C.Z běžným způsobem zpracovaného reakčního pro-duktu se destilací získá verbenon v čistotě, která jeplně dostačující například pro následující redukčnípřěvedení na cis-verbenol. Čistý verbenon se můžeze surového produktu připravit destilací na několi-ka patrové koloně a/nebo chromatografií na sloup-ci silikagelu.

Jako zdroj iontů kobaltu se s výhodou z důvodurozpustnosti používají kobaltnaté sole mastnýchkyselin s 10 až 20 atomy uhlíku, i když lze použíti jiné sole. Množství použitého katalyzátoru sepohybuje v rozmezí 0,1 až 5% hmot. směsi,s výhodou se používá 1 % hmot.

Jako organické báze se mohou použít terciárníorganické báze, jako je např. triethylamin, pyridinnebo chinolin. S výhodou se používá pyridin.Množství organické báze je závislé na jejím typua pohybuje se v rozmězí od 1 do 20 % hmot.reakční směsi.

Průběh jak oxidace kyslíkem, tak oxidace kyslič-níkem chromovým se sleduje chromatografií natenké vrstvě silikagelu a plynovou chromatografií,způsobem běžně známým odborníkům.

Pro praktické použití verbenonu jakožto látkyovlivňující chování hmyzu nebo pro převedení naodpovídající opticky aktivní cis- nebo trans-verbe-noly je zapotřebí, aby během reakcí zůstávalazachována optická aktivita sloučenin. Postup podlevynálezu tuto podmínku, jak je patrné z následují-cích příkladů, zachovává a lze ho tudíž využít propožadované účely.

Vynález je blíže objasněn v následujících příkla-dech.

Claims

4 Příklad 1 Do reaktoru opatřeného účinným mícháníma přívodem kyslíku se umístí 2720 g (20 mol)(-)-a-pinenu [α]θ = -51,6°, 27 g palmitanu ko-baltnatého a 200 ml pyridinu. Obsah reaktoru sevyhřeje na 60 až 65 °C a při této teplotě se nadpovrch reakční směsi zavádí kyslík pod přetlakem200 Pa. Po 24 hodinách se reakce přeruší, reakčnísměs se ponechá ustát, oddělí se spodní tmavávrstva (asi 100 ml), která způsobuje nepravidel-nosti při destilaci a vrchní fáze se vakuově destiluje.Jímá se frakce vroucí do 65 °C při 2,6 kPa (1300 g)a frakce vroucí při 65 až 130 °C při 2,6 kPa(1300 g). Frakci vroucí do 65 °C při 2,6 kPa (1300 g) tvoříz hlavní části nezreagovaný α-pinen a pyridin. Tatofrakce se bez dalších úprav, po přidání palmitanukobaltnatého, α-pinenu a úpravě koncentrace py-ridinu použije pro novou oxidaci způsobem popsa-ným výše. K frakci vroucí 65 až 130 °C při 2,6 kPa(1300 g), rozpuštěné v acetonu (2600 ml) se zaintenzivního míchání a chlazení na teplotu do 10 °C(lázeň suchý led—ethanol) přikapává oxidačnísměs připravená z 430 g kysličníku chromového,1200 ml kyseliny sírové a 2200 g vody. Po skonče-ní přidávání se reakční směs míchá ještě 30 minuta pak se. zředí 3 litry vody. Vyloučená olejovitávrstva se oddělí a vodná fáze se extrahuje etherem(2 x 1000 ml). Olejovitá vrstva a etherické ex-trakty se spojí a promyjí vodou a vodným roztokemuhličitanu sodného. Po vysušení síranem hořečna-tým se ether oddestiluje a odparek se vakuověpředestiluje. Destilací přes pětipatřovou provaro-vou kolonu se jímá frakce t. v. 103 až 106 °C při2,0 kPa. Výtěžek surového verbenonu 655 g [α]^2= —208° (c = 1,1, chloroform), čistota 91%(plynová chromatografie). Celkový výtěžek verbe-nonu po reoxidaci nezreagovaného podílu a-pine-nu je 990 g, (33,5 %). Surový produkt lze přímopoužít pro další reakci, například pro redukci na (S)-cis-verbenol. Surový verbenon (5 g) se čistí chromatografií na PŘEDMĚT

1. Způsob přípravy verbenonu, vyznačený tím,že se α-pinen oxiduje kyslíkem v přítomnostiorganické báze a katalytického množství solí ko-baltu, s výhodou kobaltnatých solí mastných kyse-lin s 10 až 20 atomy uhlíku, při teplotě 40 až 80 °Cpo dobu 10 až 48 hodin, získaná reakční směs sedestilačně rozdělí na podíly tvořené nezreagova-ným α-pinenem, kyslíkatými monoterpeny a poly- 215485 koloně silikagelu směsí petroletheru se stoupajícímobsahem etheru (1 % až 5 %). Frakce obsahujícíverbenon se spojí, rozpouštědlo se odpaří a odpa-rek se destiluje ve vakuu. Verbenon [α]θ = -217°(c = 1,2, chloroform) je podle plynové chromato-grafie 98,5 %. Příklad 2 Opakuje se postup podle příkladu 1 s touvýjimkou, že se jako výchozí surovina použije(+)-a-pinen [«]q4 = +25,4. Výtěžek 35,2 % véř-benonu [α]θ = +176° (c = 0,9, chloroform). Příklad 3 V šestilitrové baňce, opatřené míchadlem, přiká-pávačkou a zpětným chladičem, se ve 4 litrechetheru suspenduje 100 g lithiumaluminiumhydri-du. K suspensi se přikapává 1200 g surovéhoverbenonu, připraveného podle příkladu 1, tako-vou rychlostí, aby se reakční směs udržovala vevaru. Po skončení přidávání se reakční směs mícháještě 60 rninut, načež se rozloží přidáním 265 ml30% roztoku hydroxidu sodného a pak 130 mlvody. Reakční směs se nechá stát přes noc,etherická fáze se odleje, přefiltruje a nerozpustnýpodíl na filtru se promyje etherem. Etherickýroztok se zahustí a odparek se krystaluje z petrolet-heru při —25 °C. Vyloučený krystalický podíl seoddělí a promyje petroletherem vychlazeným na— 80 °C. Výtěžek 710 g (S)-cis-verbenolu 1.1.69 až71 °C [a]n = +8,3° (c = 1,0, methanol) a [a]^4= —13,1° (c = 0,5, chloroform). Odchylky v hod-notách rotace oproti literatuře (K. Moři aj. Agric.Biol. Chem. 40, 1611 (1976)) jsou způsobenymalou příměsí trans-verbenolu a lze je odstranitdalší krystalisací. Příklad 4 Postupem podle příkladu 3 za použití (+)-verbe-nonu připraveného postupem podle příkladu 2, sepřipraví (R)-cis-verbenon t. t. 68 až 70 °C [a]“= —8,9° (c = 0,9, methanol) [ocjp = +10,9° (c= 1,1, chloroform). VYNÁLEZU mery, načež se podíl obsahující α-pinen použijepro novou oxidaci kyslíkem a podíl s kyslíkatýmimonoterpeny se oxiduje v kyselém prostředí kys-ličníkem chromovým.
2. Způsob podle bodu 1, vyznačený tím, že seoxidace kyslíkem provádí v přítomnosti pyri-dinu.