DD287712A5 - Verfahren zur herstellung von alpha, beta-ungesaettigten carbonylverbindungen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von a,b-ungesaettigten Carbonylverbindungen durch Aldolkondensation von Aldehyden, Ketonen oder einem Aldehyd mit einem Keton. Erfindungsgemaesz wird die Umsetzung in Gegenwart von Alkyl-titanaten in einem neutralen Milieu mit oder ohne Loesungsmittel durchgefuehrt. Die Zielprodukte sind als wichtige Zwischenprodukte fuer organische Synthesen, insbesondere zur Herstellung von Arzneimitteln, Pflanzenschutzmitteln, Riech- und Aromastoffen sowie Farbstoffen einsetzbar.{a,b-ungesaettigte Carbonylverbindung; Aldolkondensation; Aldehyd-Aldehyd-Umsetzung; Keton-Keton-Umsetzung; Aldehyd-Keton-Umsetzung; ; Alkyl-titanat; Zwischenprodukt fuer organische Synthesen; ; Riech- und Aromastoff; Farbstoff}

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Vorfahrten zur Herstellung α,β-ungesättigter Carbonylverbindungen durch Aldokondensation von Aldehyden, Ketonen oder einem Aldehyd mit einem Keton, α,β-ungesättigte Carbonylverbindungen sind wichtige Zwischenprodukte in der organischen Synthese, insbesondere zur Herstellung von Arzneimitteln, Pflanzenschutzmitteln, Riech- und Aromastoffen sowib Farbstoffen einsetzbar.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Die Aldolkondensation ist eine der am häufigsten angewendeten Methoden zur Knüpfung von Kohlenstoff-Kohlenstoffbindungen in der organischen Chemie. Die Reaktion wird in protischem Lösungsmittel durchgeführt. Als basische Katalysatoren haben sich Alkali- und Erdalkalihydroxide, Beihydroxid, Kaliumcarbonat, Kaliumcyanid, Dinatriumhydrogenphosphat, Borax, Natriumacetat, Natriumsulfit und Seifenlösungen bewährt. Saure Katalysatoren wio Salzsäure und Phosphorsäure bewirken ebenfalls Aldolisiorungon (H. O. House, Modern Synthetic Methods, 2nd Edition, Benjamin, New York, 1972, Chapter 10; A. T. Nielsen, W. J. Holubien, Organic Reactions 16 (1968), 1). Zur Aldolkondensation von Formaldehyd mit Acetaldehyd und höherem Homologen in der Gasphase bei Temperaturen zwischen 200 und 36O⁰C werden Zink·, Bismut- und Chromoxide als Katalysatoren verwendet. Sehr vorteilhaft werden Aldolkondensationen mit basischen Ionenaustauschern durchgeführt. Unter diesen Bedingungen werden Verharzungen stark zurückgedrängt (M. J. Astle, J. A. Zaslowsky, Ind. Eng. Chem. 44 (1952), 2869). In neuerer Zeit wurden verschiedene Metallderivate von onolisierton

Carbonylverbindungen für stereoselektive Aldolreaktlonen oingesetzt. Als Metalle dienen Zinn, jilicium, Bor und Aluminium. Auch Tltan(IV)chlorid wurde erfolgreich verwendet (T. Mukaiyama.Angew. Chem. 89[1977],858; Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 16 (1978), 817 und Organic Reactions 28 [1982], 203). Allen diesen in flüssiger Phase durchgeführten Reaktionen ist gemeinsam, daß a,ß-ungesa°ttigte Carbonylverbindungen nur in saurem oder basischem Medium erhalten werden. Dies ist von Nachteil, da insbesondere bei empfindlichen Aldehyden und Ketonen unter sauren oder basischen Bedingungen unerwünschte Folgereaktionen, wie Verfärbungen, Verharzungen und Zersetzungen, beobachtet werden, die zu erheblichen Ausbeuteminderungen führen.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, α, ß-ungesättigte Carbonylverbindungen aus Aldehyden und bzw. oder Ketonen unter neutralen Bedingungen herzustellen, wobei auf diese Weise die durch saure oder basische Katalysatoren bedingten Folgereaktionen vermieden werden sollen, um so die Ausbeuten zu erhöhen sowie den Aufarbeitungs- und Reinigungsaufwand zu senken.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Kondensationsmittel zu finden, welches eine Aldolkondensation von Carbonylverbindungen unter neutralen Bedingungen und möglichst bei Verwendung katalytischer Mengen durchzuführen gestattet. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, indem man α,ß-ungesättigte Carbonylverbindungen der allgemeinen Formal 1, in der R¹, R², R³ und R⁴ Wasserstoff, unverzweigte oder verzweigte, gesättigte oder ungesättigte Alkyl- oder Cycloalkylreste, substituierte oder unsubstituierte heterocyclische oder aromatische Reste bedeuten und wobei R' mit R² und R³ mit R⁴ durch Brücken verbunden sein können, durch Aldolkondensation von Carbonylverbindungen der allgemeinen Formel 2, in der R* und R¹ die obengenannten Bedeutungen haben, mit Carbonylverbindungen der allgemeinen Formel 3, in der R³ und R⁴ die obengenannten Bedeutungen haben, erfindungsgemäß mit Titanaten der allgemeinen Formel 4, in der R⁵ einen unverzweigten oder verzweigten Alkylrest mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen oder einen unsubstituierten oder substituierten Phenylrest bedeutet, mit oder ohne Lösungsmittel umsetzt.

Die Carbonylverbindungen der allgemeinen Formel 2 und 3 können erfindungsgemäß identische oder nichtidentische Aldehyde, Aldehyd und Keton oder identische und nichtidentische Ketone sein. Die Reaktion kann in Lösungsmitteln wie Hexan, Benzen, Toluen oder Dekalin aber auch ohne Lösungsmittel durchgeführt werden. In Abhängigkeit von der Reaktivität der Carbonylverbindungen wird die Reaktion im Temperaturbereich von 0 bis 200°C durchgeführt. Als Kondensationsmittel besonders geeignet erweisen sich Tetraisopropyl-, Tetra-n-propyl-, Tetra-n-butyl und Tetra-tert-butyl-titanat. Die Titanate müssen nicht in stöchiometrischen Mengen verwendet werden; sie erweisen sich auch bei Einsatz von katalytischen Mengen als wirksam.

Zur Gewinnung der erfindungsgomäß hergestellte ι α,β-ungesättigten Carbonylverbindungen werden die Ansätze mit Wasser versetzt und durch Filtration vom Titan(IV)oxid befreit. Die α,β-ungesättigten Carbonylverbindungen werden aus dem Filtrat extrahiert und durch Destillation, Kristallisation oder Chromatographie gereinigt. Bedingt durch die neutrale Reaktion sowohl bei der Umsetzung als auch bei der Aufarbeitung werden die α,β-ungesättigten Carbonylverbindungen der allgemeinen Formel 1 in guter Ausbeute erhalten.

AutfOhrungtbeltplete Beispiel 1

2-{n-Pentyl)non-2-en-1-al (1, R¹ = n-C₆H₁₃, R² = H, R' = n-C₆H„, R⁴ = H)

Eine Lösung von n-Heptanal (5,7 g, 50mmol) in absciutem Hexan (50ml) wird bei 2O⁰C mit Tetra-isopropyltitanat (20ml, 77 mmol)

versetzt und 2 h bai dieser Temperatur stehen gelassen. Anschließend wird mit Diethylether (100ml) und Wasser (30ml) versetzt.

Die entstandene Suspension wird über Soesand filtriert. Nach Abtrennen und Trocknen der organischen Phase wird das Lösungsmittel im Vakuum entfernt und der Rückstand durch Destillation gereinigt. Ausbeute: 4,6g (88%); Kp 155°C/15Torr.

¹H-NMR (CDCI₃): 0,81 ppm (6H, 2 t, J 6Hz, 2CH₃), 6,36ppm (1 H, t, J 7Hz, olefinisches Proton)¹³C-NMR (CDCI₃): 13,74, 22,30, 23,80,28,25, 28,50, 28,73,28,86,31,43,31,63,43,73,154,78 und 194,87ppm.

MS (e/z, e.i.): 210 (M, 92%), 169 (60%).

Beispiel 2

2-(n-Pentyl)-3-phenylprop-2-enal (1, R¹ = C₄H₆, R² = H, R³ = n-C₆H„, R⁴ = H)

Eine Lösung von Heptanal (5,7g, 50mmol) in absolutem Toluen (20ml) und eine Lösung von Tetra-isopropyltitanat (7,1 ml,

25mmol) im gleichen Lösungsmittel (20ml) werden gleichzeitig innerhalb von 2 h zu einer siedenden Lösung von Benzaldehyd(53g, 500mmol) in Toluen (100ml) getropft. Nach Abkühlen wird mit Diethylether (200ml) und Wasser (50mi) verrührt. Dieentstandene Suspension wird über Seesand nitriert. Nach Abtrennen und Trocknen der organischen Phase wird das

Lösungsmittel im Vakuum entfernt und der Rückstand durch Destillation gereinigt. Ausbeute: 5,7g (56%); Kp 174 bis 175"C/20Torr.

'H-NMrt (CDCI₃): 0,81 ppm (3' I, t, J 6Hz, CH₃), 7,20 bis 7,90ppm (5 aromatische und 1 olefinisches Proton).

MS (e/z, e.i.): 202 (M, 2,5%), 160 (3%), 130(4,5%).

Beispiel 3

i-Phenyloct-i-en-3-on (1, R¹ = C₆H₆, R² = H, R³ = H, R* = n-C₆H„)

Eine Lösung von Benzaldehyd (5,3g, 50mmol), Heptan-2-on (5,7g, 60mmol) und Tetra-tert-butyltitanat (17g, 50mmol) in

absolutem Toluen (5OmI) wird 4h unter Argon zum Sieden erhitzt. Nach Abkühlen wird mit Diethylether (100ml) und Wasser(30ml) versetzt. Die entstandene Suspension wird Ober Seesand filtriert. Nach Abtrennen und Trocknen der organischen Phasewird das Lösungsmittel im Vakuum entfernt und der Rückstand durch Destillation gereinigt.

Ausbeute: 7,0g (71%); Kp. 140 bis 150^eC/5 χ 10"³Torr (Kugelrohr).

¹H-NMR(CDCI₃): 0,92ppm(3H,t, J 6Hz, CH₃), 6,68ppm(2H,d, J 6Hz, olefinische Protonen),7,20 bis 7,60ppm(5H,m, aromatischeProtonen).

MS(o/z,e.i.): 202 (M,7%), 173 (3%), 159(4,5%), 131 (100%).

Beispiel 4

2-Cyclopentyliden-cyclopentan-1-on (1, R'-R' = (CHj)₄, R³-R⁴ = (CH₂)₃)

Ein Gemisch aus Cyclopentanon (22g), Tetra-Isopropyltitanat (5ml, 18mmol) und absolutem Toluen (50 ml) wird 2 h zum Siodon

erhitzt. Nach Abkühlen wird mit Diethylether (100ml) und Wasser (50ml) versetzt. Die entstandene Suspension wird über

Seesand filtriert. Nach Abtrennen und Trocknen der organischen Phase wird das Lösungsmittel im Vakuum entfernt und der Rückstand durch Destillation goreinigt. Ausbeute: 9a (46%); Kp. 95°C/5 χ 10"³Torr.

MS(e/z,c.i): 151 (M + 1,100%), 83 (20%).

Beispiel 5

2-(n-Pentyl)-3-phenylprop-2-enal (1, R¹ = C₆H₆, R² = H, R³ = n-C₆Hti, R⁴ = H)

Heptanal (0,69ml, 5mmol) wird Inngsamzu einer siedenden Lösung von Benzaldehyd (5,3g, 50mmol) und Tetra-tert-butyltitanat

(0,085 ml, 0,25 mmol) getropft. Das Gemisch wird weitere 4 h zum Sieden erhitzt- Nach Abkühlen wird mit Diethylether (20 ml) und

Wasser (5ml) verrührt und aufgearbeitet wie in Beispiel 2 beschrieben.

Ausbeute: 0,61 g (60%).

Beispiel β

2-(n-Pentyliden)cyclopentan-1-on (1, R¹ = n-C«H,, R¹ = H, R³-R⁴ = (CHj)₃)

Pentanal (2,6g; 25mmol) und Tetra-tert-butyltitanat (5ml, 16.8mmol) werden zu einer Lösung von Cyclopentanon (21 g,

250 mmol) in absolutem Toluen gegeben. Das Gemisch wird 2 h zum Sieden erhitzt. Nach Abkühlen wird mit Diethylether (100ml)und Wasser (30ml) versetzt. Die entstandene Suspension wird über Seesand filtriert. Nach Abtrennen und Trocknen derorganischen Phase wird das Lösungsmittel im Vakuum entfernt und der Rückstand durch Destillation gereinigt.

Ausbeute: 2,8g !74%); Kp. 130°C/20Torr (Kugelrohr).

¹H-NMR (CDCI₃): 0,33ppm (3H, m, CH₃), 2,52 (10H, m, 5CH.,), 6,60ppm (1H, t, J 7Hz, olefinisches Proton).

¹³C-NMR (CDCI₃): 13,85,25,31,26,77,29,39,30,62,38,56,135,96,137,30,206,63.

MS(m/z,e.i.): 152 (M, 32%), 123 (55%), 97 (75%), 55 (100%).

-C=C-C-R

R'

H₂C-C-

R³

Ti (ORj

Claims (10)

1. Verfahren zur Herstellung von α,β-ungesättigten Carbonylverbindungen der allgemeinen Formel 1, in der R¹, R², R³ und R⁴ Wasserstoff, unverzweigte oder verzweigte, gesättigte oder ungesättigte Alkyl- oder.Cycloalkylreste, substituierte oder unsubstituierte heterocyclische oder aromatische Reste bedeuten und wobei R¹ mit R² und R³ mit R⁴ durch Brücken verbunden sein können, durch Aldokondensation von Carbonylveroindungen der allgemeinen Formel 2, in der R¹ und R² die obengenannten Bedeutungen haben, mit Carboxylverbindungen der allgemeinen Formel 3, in der R³ und R⁴ die obengenannten Bedeutungen haben, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Carbonylverbindungen in Gegenwart von Titanaten der allgemeinen Formel 4, in der R⁵ einen unverzweigten oder verzweigten Alkylrest mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen oder einen unsubstituierten oder substituierten Phenylrest bedeutet, mit oder ohne Lösungsmittel umgesetzt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Carbonylverbindungen der allgemeinen Formel 2 und 3 identische Aldehyde einsetzt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Carbonylverbindungen der allgemeinen Formeln 2 und 3 nichtidentische Aldehyde einsetzt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Carbonylverbindung der allgemeinen Formel 2 einen Aldehyd und als Carbonylverbindung der allgemeinen Formel 3 ein Keton einsetzt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Carbonylverbindungen der allgemeinen Formeln 2 und 3 identische Ketone einsetzt.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Carbonylverbindungen der allgemeinen Formeln 2 und 3 nichtidentische Ketone einsetzt.

7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß vorzugsweise Tetra-isopropyl-, Tetra-n-propyl-, Tetra-n-butyl- oder Tetra-tert-butyltitanat für die Kondensationsreaktion verwendet werden.

8. Verfahien nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Titanate der allgemeinen Formel 4 nur in katalytischen Mengen verwendet werden.

9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß man die Reaktion in Hexan, Benzen, Toluen oder Dekalin durchführt.

10, Verfahren nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktion in einem Temperaturbereich von 0 bis 200^cC durchgeführt wird.

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