DD139852B1 - PROCESS FOR PREPARING CRYSTALLINE-FLUID SUBSTITUTED 1,3-DIOXANES - Google Patents
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Description
Verfahren zur Herstellung kristallin-flüssiger substituierter 1,3-DioxaneProcess for the preparation of crystalline-liquid substituted 1,3-dioxanes
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung kristallin-flüssiger substituierter Ί,3-Dioxane, die aufgrund ihrer günstigen Eigenschaften z.B. in optoelektronischen Bauelementen genutzt werden können.The invention relates to a process for the preparation of crystalline-liquid substituted Ί, 3-dioxanes, which due to their favorable properties, e.g. can be used in optoelectronic components.
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Substanzen sind neu und Verfahren zu ihrer Synthese bisher nicht bekannt.The substances produced by the process according to the invention are novel and processes for their synthesis have hitherto not been known.
Das 2iel der Erfindung besteht in der Herstellung kristallin-flüssiger substituierter 1,3-Dioxane.The 2iel of the invention consists in the production of crystalline liquid substituted 1,3-Dioxane.
Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention
Es wurde gefunden, daß kristallin-flüssige 2,5-disubstituierte Derivate des 1,3-Dioxans der allgemeinen FormelIt has been found that crystalline liquid 2,5-disubstituted derivatives of 1,3-dioxane of the general formula
(ι)(Ι)
wobeiin which
oder X = R4 und Y = R3 or X = R 4 and Y = R 3
oder X = R1-^)- und Y = R3-^3)- bedeuten, sowieor X = R 1 - ^) - and Y = R 3 - ^ 3) -, as well as
r1 - CnH2n-HJ V r1 - C n H 2n-H J V
R4-<h)-C00; CnH2n+1OCOO; Cn R 4 - <h) -C00; C n H 2n + 1 OCOO; C n
)N; CN; N0£; F; Cl; Br; NC-CH=CH; NC-CH2-CH2; NC-CH2, R2 = CnH2n+1; OH; CN; OR4; OCOR4; OCOOR4; OCO-<^> -R1;) N; CN; N0 £ ; F; Cl; Br; NC-CH = CH; NC-CH 2 -CH 2 ; NC-CH 2 , R 2 = C n H 2n + 1 ; OH; CN; OR 4 ; OCOR 4 ; OCOOR 4 ; OCO - <-> - R 1 ;
OCO-(H)-R4;OCO- (H) -R 4 ;
r4 - CnH2n+i r4 - C n H 2n + i
mit η *= 1 bis 10 sein kann,with η * = 1 to 10,
herstellbar sind durch Reaktion von Alkanalen, substituierten Benzaldehyden bzw. deren Acetalen mit Glycerin oder 2-substituierten Propandiolen-(i,3) in organischen Lösungs mitteln in Gegenwart eines sauren Katalysators nach dem allgemeinen Schema:can be prepared by reaction of alkanals, substituted benzaldehydes or their acetals with glycerol or 2-substituted Propandiolen- (i, 3) in organic solvents in the presence of an acidic catalyst according to the general scheme:
X - CHO + CH - Y ► X-/ N-YX - CHO + CH - Y ►X- / N-Y
und die gegebenenfalls noch verestert oder verethert werdenand which may still be esterified or etherified
Bei den bisher bekannten 2-Phenyldioxanderivaten (5-Dioxanderivate sind bisher überhaupt nicht bekannt) entsteht bei der Synthese überwiegend cis-Produkt jja.B· eis t trans ist 9 : 1 bei Eliel et al*, J#Chem«Soc· 98, 956 (1976)1 , bei dem keine kristallin-flüssigen Eigenschaften zu erwarten sind. Überraschend zeigte sich bei dem erfindungsgemäJßen Syntheseverfahren, daß bei Einsatz der D-Alkyl- und n-Alkylarylsubstituenten überwiegend (ca· 60 - 80 #) trans-Produkt mit kristallin-flüssigen Eigenschäften entsteht·In the previously known 2-phenyldioxane derivatives (5-dioxane derivatives are hitherto unknown at all), the synthesis produces predominantly cis product jja.B · ice t trans is 9: 1 in Eliel et al *, J # Chem «Soc · 98, 956 (1976) 1, in which no crystalline-liquid properties are to be expected. Surprisingly, it was found in the synthesis method according to the invention that, when the D-alkyl and n-alkylaryl substituents are used, predominantly (about 60-80 #) trans product is formed with crystalline liquid properties.
Dioxane sind als cyclische Acetale relativ leicht hydrolisierbar· Dabei entsteht zunächst die Halbacetalverbindung, die als nicht cyclische Verbindung eine leichte Umlagerung von der trans- in die cis-Form zuläßt· Überraschend tritt dieser Effekt bei Verwendung unserer Ausgangsprodukte nicht ein, d.h. die erfindungsgemäßen Dioxanderivate sind viel stabiler gegenüber Hydrolyse als EU erwarten war· Die Verfahren zur Herstellung von Dioxanderivaten, die in der Literatur beschrieben sind, ergeben stets Isomerengemische mit überwiegendem cis-Aoteil· Die Trennung der Isomeren ist aufwendig und umständlich (z.B· Gaschromatographie oder Säulenchromatographie) und ergibt geringe Ausbeuten der reinen Isomeren· Die von uns dargestellten Verbindungen, überwiegend trans-Produkt, sind durch einfaches Umkristallisieren leicht und in hoher Ausbeute von den cis-Isomeren zu befreien· Das Auftreten kristallin-flüssiger Eigenschaften ist bei Dioxanderivaten keineswegs selbstverständlich und nur zu erwarten, wenn sie in der Sesselform mit bis-equatorialen Substituenten vorliegen. Das erfindungsgemäße Verfahren« begünstigt überraschenderweise diese Eonformation·Dioxanes are relatively easy to hydrolyze as cyclic acetals. This initially produces the hemiacetal compound, which, as a noncyclic compound, permits a slight rearrangement from the trans to the cis form. Surprisingly, this effect does not occur when using our starting materials, i. The dioxane derivatives according to the invention are much more stable to hydrolysis than the EU would expect. The processes for the preparation of dioxane derivatives which are described in the literature always give mixtures of isomers with a predominant cis-Aoteil. The separation of the isomers is complicated and cumbersome (eg gas chromatography or column chromatography ) and gives low yields of the pure isomers · The compounds represented by us, predominantly trans product, are easily and in high yield to be liberated from the cis isomers by simple recrystallization. The occurrence of crystalline-liquid properties is by no means self-evident and only with dioxane derivatives to be expected if they are in the chair form with bis-equatorial substituents. The process according to the invention surprisingly favors this formation ·
Herstellung der 2~Alkyl-propandiole-(i,3) (s. Tab. 1) und der 2-/~4-Subst.-phenyl<_7-propandiole-(i,3)(s. Tab. 2).Preparation of 2 ~ alkyl propandiole- (i, 3) (s. Tab. 1) and the 2- / ~ 4-substituted phenyl <_7-propandiole- (i, 3) (s. Tab. 2).
In einem 2 1-Dreihalskolben werden 21 g (0,5 Mol) LiAlH4 in 1 1 abs. Ether vorgelegt. unter Eiskühlung und starkem Rühren werden 1 Mol n-Alkylmalonester bzw. 1 Mol 4-Subst.-phenylmalonester, der mit dem gleichen Volumen abs. Ether vermischt ist, langsam hinzugefügt und danach weitere 2 Stunden bei Raumtemperatur gerührt. Anschließend wird die Lösung vorsichtig mit 100 ml Eiswasser versetzt. Der entstandene Niederschlag (Al(OH)3, LiOH) wird durch Zugabe von 700 ml 10 %iger H2SO4 gelöst. Die organische Phase wird abgetrennt, die wäßrige Phase zweimal ausgeethert und die vereinten organischen Phasen mit 2 #iger NaHCO3-Lösung und Wasser gewaschen. Nach dem Trocknen mit Na wird das Lösungsmittel im Vakuum abdestilliert und der Rückstand fraktioniert destilliert. Beispiele sind in Tab. 1 und 2 gegeben.In a 2 1 three-necked flask 21 g (0.5 mol) of LiAlH 4 in 1 1 abs. Ether submitted. u nder ice cooling and vigorous stirring, 1 mole of n-Alkylmalonester or 1 mole of 4-substituted phenylmalonester, with the same volume of abs. Ether is mixed slowly added and then stirred for a further 2 hours at room temperature. Then the solution is carefully mixed with 100 ml of ice water. The resulting precipitate (Al (OH) 3 , LiOH) is dissolved by adding 700 ml of 10% H 2 SO 4 . The organic phase is separated, the aqueous phase is etherified twice and the combined organic phases washed with 2 #iger NaHCO 3 solution and water. After drying with Na, the solvent is distilled off in vacuo and the residue is fractionally distilled. Examples are given in Tab. 1 and 2.
η Ausbeuteη yield
kp/mmkgf / mm
5" ~ 4 - 5 " ~ 4 -
Herstellung der Verbindungen J^, 2, 3,Preparation of compounds J ^, 2, 3,
Ю 0,1 Mol Alkanal bzw. 0,1 Mol substituierter Benzaldehyd oder deren Acetale und 0,11 Mol 2-Alkyl-propaudiol--(i ,3) bzw. 0,12 Mol Glycerin oder 0,11 Mol 2-,/f4—Subst.-phenyl_7-propandiol-(i,3) werden in 150 ml abs. Benzol, Chloroform, Methylenchlorid, Tetrachlorkohlenstoff oder Toluol in Gegenwart von 100 mg p-Toluolsulfonsäure oder AlCl,, SbCl-, TiCl4 oder 2 ml einer Mineralsäure (HCl, H2SO4, H3PO4) unter Rühren am Wasserabscheider bis zur Beendigung der Reaktion erhitzt. Nach dem Erkalten des Reaktionsansatzes wird mit 2 %iger NaHCO3-LoSung und Wasser gewaschen und über Na2SO4 getrocknet. Das Lösungsmittel wird am Rotationsverdampfer abdestilliert und der Rückstand aus Methanol uinkristallisiert. Die Ausbeute beträgt ca. 80 - 100 % der Theorie. Beispiele sind in Tabelle 3, 4 und 5 zusammengestellt.Ю 0.1 mol of alkanal or 0.1 mol of substituted benzaldehyde or acetals thereof and 0.11 mol of 2-alkyl-propaudiol - (i, 3) or 0.12 mol of glycerol or 0.11 mol of 2 -, / f4-Subst.-phenyl_7-propanediol (i, 3) are dissolved in 150 ml of abs. Benzene, chloroform, methylene chloride, carbon tetrachloride or toluene in the presence of 100 mg of p-toluenesulfonic acid or AlCl ,, SbCl, TiCl 4 or 2 ml of a mineral acid (HCl, H 2 SO 4 , H 3 PO 4 ) with stirring on a water until the Termination of the reaction heated. After cooling, the reaction mixture is washed with 2% NaHCO 3 solution and water and dried over Na 2 SO 4 . The solvent is distilled off on a rotary evaporator and the residue is recrystallized from methanol. The yield is about 80 - 100% of theory. Examples are summarized in Tables 3, 4 and 5.
(о(о
- ft -- ft -
In den Tabellen bedeuten: K = kristallin-fest, S. , Sg = smektisch A bzw. B, N « nematisch, I = isotrop-flüssig,In the tables: K = crystalline solid, S., Sg = smectic A or B, N-nematic, I = isotropic-liquid,
xo-^ x o- ^
Verb. RVerb. R
Fortsetzung TabelleContinued table
Verb. RVerb. R
1.21 1.22 1.23 1.24 1.25 1.26 1.21 1.22 1.23 1.24 1.25 1.26
C^HC ^ H
6H13 • 35.5 . 446 H 13 • 35.5. 44
1.281.28
1.291.29
1«301 "30
1.311.31
1.321:32
1.331:33
1c341c34
1.351:35
1.361:36
1.371:37
C6H13° C7H15O C 6 H 13 ° C 7 H 15 O
C9H19OC 9 H 19 O
Brbr
NO2 NO 2
CNCN
C4H9OC 4 H 9 O
C6H13° CN C 6 H 13 ° CN
C6H13 C2H5O C 6 H 13 C 2 H 5 O
C4H9 C 4 H 9
C5H11OC 5 H 11 O
Br CNBr CN
C6H13 . C6H13 .C 6 H 13 . C 6 H 13 .
C6H13 C6H13 C6H13 C6H13 C6H13 C 6 H 13 C 6 H 13 C 6 H 13 C 6 H 13 C 6 H 13
7H15 7 H 15
• . 46 . 45 . 50« r 55.5•. 46. 45. 50 "55.5
:. 39):. 39)
c?Hc ? H
C7H15 C 7 H 15
C7H15 C 7 H 15
C8H17 C 8 H 17
C8H17 C 8 H 17
C8H17 C 8 H 17
C8H17 * C 8 H 17 *
C8H17 C 8 H 17
C8H17 C 8 H 17
56 - 47 - 49 · 59.5 37.5 . 6256 - 47 - 49 · 59.5 37.5. 62
54 - 38 . 6054 - 38. 60
55 - 43 . 62 3855 - 43. 62 38
4848
60 60
50 49 53 55 56.550 49 53 55 56.5
(. 40.5)(40.5)
;. 52);. 52)
C 55)C 55)
-O'-O'
Vexb.Vexb.
2·! C3H7 C4H9O 2,2 C6H13 C4H9O .· 2! C 3 H 7 C 4 H 9 O 2.2 C 6 H 13 C 4 H 9 O.
26 - -26 - -
. 50, 50
Verb. R1 R3 K S S^ NVerb. R 1 R 3 KSS ^ N
Verfahren zur Veretherung von 2-/~~4-Hydroxy-phenyl7-5-alkyl-1,3-dioxanenProcess for the etherification of 2- / 4,4-hydroxy-phenyl-7-5-alkyl-1,3-dioxanes
1. 0,1 Mol 2-^""4-Hydroxy-phenyl<i>y-5-alkyl-1,3-dioxan wird "10 in 50 ml abs. Tetrahydrofuran gelöst und mit 0,12 Mol1. 0.1 mole of 2 - ^ "" 4-hydroxy-phenyl <i> y-5-alkyl-1,3-dioxane "dissolved in 50 ml of absolute tetrahydrofuran and 10 with 0.12 mol.
Natxiumhydrid versetzt. Naoh. zweistündigem Rühren wird 0,12 Mol entsprechendes Alkylbromid augesetzt und das Reaktionsgemisch 4 Stunden am Rückfluß erhitzt. Danach wird das Lösungsmittel am Rotationsverdampfer abdestilliert, das Reaktionsprodukt in 100 ml Ether aufgenommen und die etherische Phase zweimal mit 100 ml Wasser gewaschen. Anschließend wird über Na2SO, getrocknet, das Lösungsmittel abdestilliert und der Rückstand aus Methanol umkristallisiert (Tab. 6).Natxiumhydrid added. Naoh. stirring is continued for 2 hours, 0.12 mole of corresponding alkyl bromide is added and the reaction mixture is refluxed for 4 hours. Thereafter, the solvent is distilled off on a rotary evaporator, the reaction product was taken up in 100 ml of ether and the ethereal phase washed twice with 100 ml of water. The mixture is then dried over Na 2 SO 4 , the solvent is distilled off and the residue is recrystallized from methanol (Table 6).
2. 0,1 Mol 2~^4-Hyaxoxy-phenyl_7-5-alkyl-1,3-dioxan wird in wenig Benzol gelöst und zu einer Suspension von 0,23 g (0,1 g-Atom) Natrium in 100 ml abs. Toluol gegeben. Nach dreistündigem Erhitzen auf 800C wird auf Raumtemperatur abgekühlt und 0,11 Mol Alkylbromid hinzugefügt. Anschließend wird 4 Stunden auf 800C erwärmt und nach dem Abkühlen der Reaktionsansatz mit Wasser gewaschen, über Na?S0> getrocknet, das Lösungsmittel abdestilliert und das Reaktions produkt aus Methanol kristallisiert (Tab. 6).2. 0.1 mol of 2 ~ ^ 4-Hyaxoxy-phenyl_7-5-alkyl-1,3-dioxane is dissolved in a little benzene and added to a suspension of 0.23 g (0.1 g-atom) of sodium in 100 ml Section. Given toluene. After three hours of heating to 80 0 C is cooled to room temperature and added 0.11 mol of alkyl bromide. The mixture is then heated to 80 0 C for 4 hours and washed after cooling, the reaction mixture with water over Na ? S0> dried, the solvent was distilled off and the reaction product from methanol crystallized (Table 6).
0,1 Mol 2-£~4-Hydr oxy-phenyl_7-5-alkyl-1,3-dioxan werden unter Rühren in die bögung von 0,23 g (0,1 g-Atom) Natrium in 100 ml abs. Ethanol eingetragen. Danach werden 0,1 Mol Alkylbromid hinzugefügt und der Ansatz 4 Stunden am Rückfluß erhitzt. Nach Abdestillieren des Lösungsmittels wird der Rückstand in Ether aufgenommen, gewaschen, über Na«SO. getrocknet, der Ether abdestilliert und das Reaktionsprodukt aus Methanol umkristallisiert (Tab· 6).0.1 mole of 2-ol ~ 4-hydroxy-oxy-phenyl_7-5-alkyl-1,3-dioxane are added with stirring to the bed of 0.23 g (0.1 g-atom) of sodium in 100 ml of abs. Ethanol registered. Thereafter, 0.1 mol of alkyl bromide are added and the mixture heated for 4 hours at reflux. After distilling off the solvent, the residue is taken up in ether, washed over Na "SO. dried, distilled off the ether and the reaction product from methanol recrystallized (Table 6).
RO-RO
mH2m+1m H 2m + 1
Verb. RVerb. R
Ausbeute n.Variante KYield n.Variant K
Verfahren zur Veresterung von 2~/_ 4-Hydroxy-phenyl__7-5-subst.-1,3-dioxanen und 2-/"~4-Sübst.-phenyl__7-5~hydroxy-1,3-dioxanenA process for the esterification of 2 - / - 4-hydroxy-phenyl-7-5-subst.-1,3-dioxanes and 2 - / 4 -4 -sufon-phenyl-7-5-hydroxy-1,3-dioxanes
1. Das Natriumsalz von 0,1 Mol 2-/~4-Hydroxy-phenyl_/-5-subst.-1,3-dioxanen (hergestellt nach Beispiel 3) wird in 50 ml abs. Tetrahydrofuran, Ether, Benzol oder Toluol unter Rühren mit 0,15 Mol entsprechendem Säurechlorid umgesetzt. Der Ansatz wird über Nacht stehen gelassen, das Lösungsmittel abdestilliert, der Rückstand in Ether aufgenommen, gewaschen, mit NapSO- getrocknet und aus Methanol umkristallisiert. Die Ausbeute beträgt 90 - 95 der Theorie.1. The sodium salt of 0.1 mol of 2- / ~ 4-hydroxy-phenyl _ / - 5-subst.-1,3-dioxanes (prepared according to Example 3) in abs. Tetrahydrofuran, ether, benzene or toluene with stirring with 0.15 mol of corresponding acid chloride. The batch is left to stand overnight, the solvent is distilled off, the residue taken up in ether, washed, dried with NapSO- and recrystallized from methanol. The yield is 90-95 of theory.
2. 0,1 Mol 2-/f*4-Hydroxy-phenyl_7-5-subst.-1,3-dioxane bzw, 0,1 Mol 2-^~4-Subs t.-phenyl J7-5---hydroxy-1,3-dioxane werden in 15 ml abs. Pyridin gelöst und unter Kühlung und Rühren 0,11 Mol entsprechendes Säurechlorid langsam zugesetzt. Das Reaktionsgeraisch wird über Nacht stehen gelassen, das Lösungsmittel danach abdestilliert und der Rückstand wie unter 1. beschrieben aufgearbeitet. Die Ausbeute beträgt 90 fo der Theorie.2. 0.1 mol of 2- / f * 4-hydroxy-phenyl_7-5-subst.-1,3-dioxane or, 0.1 mol of 2- ^ ~ 4-subs t-phenyl J7-5 --- Hydroxy-1,3-dioxanes are dissolved in 15 ml abs. Dissolved pyridine and slowly added with cooling and stirring 0.11 mol of corresponding acid chloride. The reaction mixture is allowed to stand overnight, the solvent is then distilled off and the residue is worked up as described under 1. above. The yield is 90 fo of theory.
R-COO-R-COO-
Verb. RVerb. R
3434
R-R-
Verb. RVerb. R
R-R-
1.45 1.461.45 1.46
NO,NO,
C6H13O--C 6 H 13 O--
O2N-O-O 2 NO
.143 . 159.143. 159
11 - Hl -11 - Hl -
Synthesevorschrift für 5-Alkyl-2-/~4-(ß-cyanethyloxy)-phenyl_7~1,3-dioxane und 5~£~ß-Cya.xie%hyloyLyJJ-Z-£~A-sv.bst.-phenyl.JT-i ,3-dioxaneSynthesis protocol for 5-alkyl-2- / 4- (β-cyanoethyloxy) -phenyl-7,3,3-dioxanes and 5-β-β-cya xxy% hyloyLyJJ-Z- £ ~ A-sv.sup.- phenyl .JT-i, 3-dioxane
Zu einer Lösung von 0,1 Mol 5-Alkyl~2~^ 4-hydroxyphenyl_7-1,3-dioxan bzw· 0,1 Mol 2-/f~4-subst.-phenyl_7-5-hydroxy-1,3-dioxan werden Ъеі 35 bis 400C 300 mg Natriummethylat und 0,12 Mol Acrylnitril hinzugefügt. Der Heaktionsansatz wird 6 Stunden bei Raumtemperatur gerührt und anschließend mit Ether ausgezogen·To a solution of 0.1 mol of 5-alkyl-2-4-hydroxyphenyl-7-1,3-dioxane or 0.1 mol of 2- / 4-substituted phenyl-7-5-hydroxy-1,3- dioxane is added to Ъеі 35 to 40 0 C 300 mg of sodium methylate and 0.12 mol of acrylonitrile. The reaction batch is stirred for 6 hours at room temperature and then extracted with ether.
Die etherische Phase wird gewaschen, mit Pottasche getrocknet und das Lösungsmittel abdestilliert. Der Rückstand wird aus Methanol kristallisiert. Die Ausbeute beträgt 54 - 80 # der Theorie.The ethereal phase is washed, dried with potash and the solvent distilled off. The residue is crystallized from methanol. The yield is 54-80 # of theory.
Claims (1)
gekennzeichnet dadurch, daß Alkanale, substituierte Benzaldehyde bzw. Acetale mit Glycerin oder 2-substituierten Propandiolen-(1,3) in orga nischen Lösungsmitteln in Gegenwart eines sauren Katalysa tors umgesetzt werden, die gegebenenfalls noch verestert oder verethert werden.with η * 1 to 10,
characterized in that alkanals, substituted benzaldehydes or acetals are reacted with glycerol or 2-substituted propanediol (1.3) in orga African solvents in the presence of an acidic cata- gate, which are optionally esterified or etherified.
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1978
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