DE102009058572B4

DE102009058572B4 - Verfahren zur Isomerisierung

Info

Publication number: DE102009058572B4
Application number: DE102009058572.9A
Authority: DE
Inventors: Dr. Wächtler Andreas; Ralf Schaefer; Dr. Ambrosius Klaus; Dieter Schuchmann
Original assignee: Merck Patent GmbH
Current assignee: Merck Patent GmbH
Priority date: 2009-12-17
Filing date: 2009-12-17
Publication date: 2017-10-12
Anticipated expiration: 2029-12-18
Also published as: DE102009058572A1; CN102101815B; CN102101815A

Abstract

Verfahren zur Herstellung von 1,4-trans-substituierten Cyclohexanverbindungen der Formel I R1-[A1-(CH2)n-]m-A2-R2 Iworin R1 und R2 unabhängig voneinander einen unsubstituierten, geradkettigen Alkylrest mit bis zu 9 C-Atomen oder -CH(CH3)CH3, m 1 oder 2, n jeweils unabhägig voneinander 0, 1, 2, 3 oder 4, und A1, A2 trans-1,4-Cyclohexylen, bedeuten, das die Umsetzung von Verbindungen der Formel I entsprechenden 1,4-cis-Cyclohexanverbindungen in Gegenwart a) einer Lewis-Säure oder b) eines Lewis-sauren Anions, und in Gegenwart einer zusätzlichen Komponente, die zusammen mit der Lewis-Säure bzw. mit dem Lewis-sauren Anion ein Carbokation bilden kann, umfasst.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von alltrans-4,4'-disubstituierten Bicyclohexanderivaten und deren Analoga, das einen Isomerisierungsschritt umfasst, der einen oder mehrere cis-konfigurierte Cyclohenxanringe unter Verwendung einer Lewis-Säure oder einer Lewis-sauren ionischen Flüssigkeit in die trans-Konfiguration überführt.
Funktionale Chemikalien werden nicht nur durch ihre vorhandenen funktionellen Gruppen, sondern auch maßgeblich durch ihre Stereochemie, also ihrem räumlichen Aufbau, beeinflusst. Ein nicht unwesentlicher Teilbereich der Stereochemie ist einfachen nicht-aromatischen Ringen und der relativen Lage von Substituenten an diesen Ringen gewidmet.
Ein Grundproblem für die Stereochemie stellt die cis-trans-Isomerie von Substituenten an Cyclohexanen dar. Im Folgenden wird speziell auf die Isomerie von 1,4-substituierten Cyclohexanderivaten eingegangen. Obwohl für die Einstellung der Stereochemie von funktionalisierten Cyclohexanen (z. B. Cyclohexancarbonsäuren, Cyclohexylcarbaldehyden, Cyclohexanolen oder auch Phenylcyclohexanen) zahlreiche Methoden existieren, ist die Stereochemie von rein aliphatischen nichtfunktionalisierten Cyclohexanen relativ schwierig zu steuern. Dass hierfür noch keine allgemein anwendbare Lösung existiert, ist insofern erstaunlich, als dass Verbindungen dieses Typs für technische Anwendungen schon seit langem bekannt sind (vgl. JP 59070624 A , 1984) und diese wegen des cis/trans-Problems aufwendig über die funktionalisierten Cyclohexanverbindungen hergestellt werden.
Eine bekannte Reaktion ist die cis-trans-Isomerisierung von (4-Alkylcyclohexyl)-benzolen. Dabei lässt sich der phenylsubstituierte Cyclohexanring durch geeignete Maßnahmen dahingehend isomerisieren, dass aus einem cis-trans-Gemisch überwiegend das 1,4-trans-Isomer erhalten wird ( JP 2004-256490 A ). Im Gegensatz zum Gegenstand der vorliegenden Erfindung kann hierbei die Isomerisierung in Benzylstellung erfolgen. Die benzylische Position ist vergleichsweise leicht zur Isomerisierung zu bewegen. Daher verwenden z. B. herkömmliche Syntheserouten zur Herstellung von trans-Bicyclohexanen grundsätzlich Cyclohexylbenzol-Zwischenstufen, so dass wenigstens bereits einer der Cyclohexanringe in die trans-Konfiguration gebracht werden kann. An 4,4'-dialkylierten Bicyclohexanen wurde bisher keine cis/trans-Isomerisierungen beschrieben.
Für Isomerisierungsverfahren bei Phenylcyclohexanen werden bislang starke Basen wie Kalium-tert-butylat oder bei funktionalen Cyclohexanderivaten beispielsweise Fluoridionen ( DE 10 2005 034 067 A1 ) eingesetzt. Diese Isomerisierungsverfahren versagen jedoch bei rein aliphatischen 4,4'-Dialkylbicyclohexanen.
Es wurde nun ein allgemein anwendbares Verfahren zur Herstellung von 1,4-disubstituierten Cyclohexanverbindungen mit all-trans Konfiguration der allgemeinen Formel I gefunden, R¹-[A¹-(CH₂)_n-]_m-A²-R² I worin
R¹ und R² unabhängig voneinander einen unsubstituierten, geradkettigen Alkylrest mit bis zu 9 C-Atomen oder -CH(CH₃)₂,
m 1 oder 2,
n 0, 1, 2, 3 oder 4, bevorzugt 0, 2 oder 4 und
A¹, A² trans-1,4-Cyclohexyl,
bedeuten,
das die Umsetzung von Verbindungen der Formel I entsprechenden 1,4-cis-Cyclohexanverbindungen in Gegenwart

a) einer Lewis-Säure oder
b) eines Lewis-sauren Anions,

Als Edukte für das erfindungsgemäße Verfahren werden die entsprechenden Verbindungen der Formel I verwendet, bei denen ein Cyclohexanring oder mehrere Cyclohexanringe zumindest teilweise cis-konfiguriert vorliegen. In der Regel werden in das Verfahren cis/trans-Gemische eingesetzt, so wie sie aus den vorangehenden Synthesen entstehen. Der letzte Reaktionsschritt, der zur Ausgangsverbindung führt, ist meist eine Hydrierung, z. B. die Hydrierung von 4,4'-Dialkylbiphenyl, 1-Alkyl-4-(4-Alkyl-cyclohex-1-enyl)-benzol oder die Hydrierung von 1-Acyl-4-(4-alkylcyclohexyl)benzol zum cis/trans-Gemisch der entsprechenden 4,4'-Dialkylbicyclohexane:
Die Carbokationen bildende Verbindung (Katalysator) ist eine Verbindung, die unter den Reaktionsbedingungen geringe Mengen von carbokationischen Verbindungen erzeugt. Diese erfüllen die Rolle eines Katalysators. Die Carbokationen bildende Verbindung wird im Folgenden als Katalysator bezeichnet. Der Katalysator wird bevorzugt in substöchiometrischen Mengen eingesetzt, d. h. in der Praxis genügen wenige mol% (0,01 bis 15 mol%) bezogen auf die zu isomerisierende Verbindung, wobei diese Mengenangabe nicht einschränkend zu sehen ist.
Abhängig von der Herstellung des Ausgangsmaterials ist in manchen Fällen ist eine Zugabe des Katalysators nicht nötig, weil bereits genügend Verunreinigungen enthalten sind, die die Rolle des Katalysators übernehmen. Dies kann insbesondere dann geschehen, wenn die Herstellung des Ausgangsmaterials über die Dehydratisierung eines Alkohols und anschließende Hydrierung oder über eine dehydratisierende Hydrierung verläuft und noch Spuren von Alkohol im zu isomerisierenden Gemisch verblieben sind. Bevorzugt wird der Katalysator jedoch eigens zugegeben.
Das Verfahren wird in einer bevorzugten Ausführungsform in Gegenwart eines sekundären oder tertiären Alkylhalogenids oder -sulfonats oder eines sekundären oder tertiären Alkohols als Katalysator durchgeführt. Bevorzugt wird als Katalysator ein tertiäres Halogenid, ein Halogenid an einem Brückenkopf eines polycyclischen Sytems, wie z. B. Adamantan, oder ein Neopentylhalogenid (primäres Halogenid) eingesetzt. Als Halogenide sind in diesem Zusammenhang Chlor, Brom oder Iod, insbesondere Chlor und Brom bevorzugt. Bei den Katalysatoren kann es sich auch um geminal mehrfach halogenierte Verbindungen, wie beispielsweise Haloform oder Tetrahalomethan, handeln.
Anstelle des Halogenids ist jeweils auch eine Hydroxylgruppe möglich. Beispiele von guten Carbokationenbildnern sind brückenkopfsubstituierte Adamantanverbindungen (bevorzugt Alkohol, Halogenid oder Alkylether) wie z. B. 1-Adamantanol oder 1-Halogenadamantan, außerdem Norborneol und Norbornylchlorid. Geeignete Katalysatoren sind außerdem die entsprechenden Ether der oben genannten Chloride oder Alkohole mit anderen einfachen Alkoholen wie Methanol, z. B. Methyl-tert-butylether. Besonders wirtschaftlich aufgrund der guten Verfügbarkeit und Wirksamkeit ist die Verwendung von tert-Butylchlorid (2-Chlor-2-methylpropan) bzw. tert-Butanol 1-Methycyclohexanol als Katalysator.
Eine weitere Alternative sind tert.-Carbonsäuren/säurechloride, wie z. B. Pivaloylchlorid (2,2-Dimethylpropanoylchlorid), weil es sich nach Abspaltung eines Chlorids unter Abspaltung von CO ein tertiäres Carbokation bilden kann.
Darüber hinaus zeigen auch Acyl- oder Aroylkationen (R-CO⁺ oder Ar-CO⁺) in Kombination mit Lewis-Säuren (beispielsweise AlCl₃ oder AlBr₃) die gewünschten katalytischen Eigenschaften. Katalytisch wirksame Systeme erhält man aus geeigneten Säurederivaten (Carbonsäuren und deren Säurechloriden bzw. Anhydriden) beispielsweise in situ durch Einwirkung von Lewis-Säuren, beispielweise Aluminiumhalogeniden.
Nachfolgend wird die beteiligte Lewis-Säure bzw. die ionische Flüssigkeit mit Lewis-saurem Anion auch als Aktivator bezeichnet. Der Aktivator wird bevorzugt in substöchiometrischen Mengen eingesetzt, d. h. in der Praxis werden bevorzugt Mengen zwischen 20 mol% und 0,05 mol% bezogen auf ein Mol des zu isomerisierenden Substrats eingesetzt. Besonders bevorzugt ist eine Menge an zugesetztem Aktivator von 1–6 mol%.
Der Katalysator wird bevorzugt ebenfalls in substöchiometrischen Mengen eingesetzt, insbesondere in einer Menge, die noch geringer ist als die des eingesetzten Aktivators. Bevorzugte Mengen des Katalysators sind 0,01 bis 5 mol% bezogen auf das Produkt oder 1 bis 90 mol%, bevorzugt 5 bis 20 mol% bezogen auf den Aktivator. Diese Mengenangaben sind nicht einschränkend zu sehen. Die Zugabe von zu großen oder gar stöchiometrischen Mengen an Katalysator und/oder Aktivator kann jedoch von Nachteil für das Verfahren sein, weil sich Nebenprodukte bilden. Bei Acyl- oder Aroylhalogeniden als Katalysator ist bevorzugt AlCl₃ oder AlBr₃ der Aktivator. Das Molverhältnis von Aktivator zu Katalysator ist dann bevorzugt größer 1/1, besonders bevorzugt 2/1 und größer.
Das Verfahren wird bevorzugt in einem chlorierten oder fluorierten Lösungsmittel, wie z. B. in Dichlormethan, mehrfach fluorierten Aromaten (z. B. 1,3-Difluorbenzol, 1,2,3,4- oder 1,2,3,5-Tetrafluorbenzol, Pentafluorbenzol) oder chlorierten Fluorkohlenwasserstoffen durchgeführt.
Die Reaktionstemperatur im Verfahren beträgt bevorzugt unter 20°C, besonders bevorzugt unter 0°C. Sie beträgt bevorzugt von 20 bis –180°C, besonders bevorzugt von 0°C bis –100°C und ganz besonders bevorzugt von –30°C bis –78°C. Durch die niedrige Verfahrenstemperatur werden wenig Nebenprodukte erzeugt. Auch empfindliche Edukte können eingesetzt werden.
Das gewünschte Produkt wird in der Regel nach einer Reaktionszeit von 0,1 h bis 4 h erhalten.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich durch eine schonende Verfahrensweise aus, durch einen äußerst hohen trans-Anteil im Isomerisierungsprodukt und durch wenig Nebenprodukte. Die Abtrennung des zugesetzten Katalysators ist unproblematisch.
Das erfindungsgemäße Verfahren stellt eine effiziente Methode zur Isomerisierung des unerwünschten cis-Anteils der 1,4-Cyclohexanderivate dar. Das Verfahren kann zur direkten Erhöhung des trans-Anteils von cis/trans-Gemischen verwendet werden, selbst wenn der Anteil des trans-Isomeren bereits 85% oder mehr beträgt. Der trans-Anteil nach der Isomerisierung beträgt vorzugsweise 94% oder mehr, besonders bevorzugt 97% oder mehr und insbesondere 99% oder mehr. Der Gehalt bezieht sich auf das Rohgemisch vor der Kristallisation oder Aufreinigung. Ebenso kann das Verfahren zur Isomerisierung von Rückständen mit erhöhtem cis-Anteil aus der Anreicherung von trans-Isomeren, z. B. Mutterlaugen aus der Kristallisation, verwendet werden. So können auch nicht verwertbare Reste an cis-konfiguriertem Material durch Isomerisierung wiederverwertet werden, oder ihre Entstehung wird vermieden. Die gewonnenen trans-Cyclohexanverbindungen sind beispielsweise wertvolle Komponenten von LCD-Anzeigen.
Ein bevorzugtes Verfahren ist daher dadurch gekennzeichnet, dass die Konfiguration des Reaktionsprodukts an jedem 1,4-substituierten Cyclohexanring zu 94% oder mehr der trans-Konfiguration entspricht, wobei die Konfiguration des Edukts an mindestens einem 1,4-substituierten Cyclohexanring zu 90% oder weniger der cis-Konfiguration entspricht.
Als Aktivator sind solche Lewis-Säuren einsetzbar, die die klassischen Friedel-Crafts Alkylierungen katalysieren. An erster Stelle seien die Halogenide der dritten und fünften Hauptgruppe und der Lanthaniden zu nennen, von denen AlCl₃, AlBr₃ und BF₃ und SbCl₅ besonders bevorzugt sind. Bekannte Friedel-Crafts Katalysatoren sind auch Halogenide wie z. B. FeCl₃, SnCl₄ oder ZnBr₂. Wie die Verbindung B(OCOCF₃)₃ zeigt, sind neben den Halogeniden auch Sauerstoffkomplexe geeignete Aktivatoren.
Wegen der einfachen Handhabbarkeit sind flüssige Lewis-Säuren, wie man sie in ionischen Flüssigkeiten ('Ionic Liquids') findet, besonders bevorzugt. Solche 'Ionic Liquids' setzen sich zusammen aus einem organischen „Onium-Kation”, wie z. B. Tetraalkyammonium, Tetraalkylphosphonium oder Trialkylsulfonium und einem Lewis-sauren Anion. Darüber hinaus bilden neben alkyliertem Guanidinium auch N-alkylierte Heterocyclen, wie z. B. N-Alkyl-Pyridinium, N,N'-Dialkylimidazolium (1,3-Dialkylimidazolium) oder N,N-Dialkylpyrrolidinium geeignete Kationen für 'Ionic Liquids'. Entscheidend für die Wirkung als Lewis-saurer Aktivator ist aber das Anion. Dieses setzt sich zusammen aus dem „at”-Komplex einer Lewis-Säure, wie z. B. AlCl₄ ^– und der Lewis-Säure selbst, also AlCl₃. Daraus ergibt sich dann mit 1/1 Stöchiometrie das Lewis-saure Anion Al₂Cl₇, wobei die 1/1-Stöchiometrie nicht Voraussetzung ist. Es kann durchaus auch weniger oder mehr AlCl₃ eingesetzt werden als der Menge an AlCl₄ ^– entspricht. Bevorzugt ist aber die stöchiometrische 1/1-Menge der Lewis-Säure oder etwas weniger. Andere analoge Anionen sind beispielsweise In₂Cl₇ ^–, Fe₂Cl₇ ^– oder Sb₂F₁₁ ^–.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das erfindungsgemäße Verfahren für Verbindungen der Formel I angewendet, worin m = 1 und n = 0 ist. Für den Fall, dass die Formel I zwei Cyclohexanringe aufweist, eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren besonders. Dabei kann auch bereits einer der Cyclohexanringe die gewünschte trans-Konfiguration aufweisen, weil diese erhalten bleibt.
Genauso ist es möglich, durch die hohe trans-Selektivität des Isomerisierungsverfahrens auch mehrere Isomerisierungen an 1,4-substituierten Cyclohexanringen gleichzeitig durchzuführen. Der Anteil der resultierenden all-trans-Produkte ist in der Regel hoch genug, um eine anschließende Abtrennung von cis-Derivaten ohne großen Verlust in einem Kristallisationsschritt zu erreichen. Vergleichsweise werden ohne ein erfindungsgemäßes effektives Isomerisierungsverfahren zur Abtrennung der unerwünschten cis-Isomere in der Regel mehrere Kristallisationsschritte benötigt, und die Kristallisation des all-trans-Produkts wird durch das anwesende cis-Isomer und eventuell auftretende smektische Phasen erschwert.
Die im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten Cyclohexane mit einem zu isomerisierenden cis-Anteil werden nach üblichen Methoden hergestellt. Bewährte Ausgangsverbindungen sind 4-substituierte Cyclohexanone, beispielsweise 4-(4-Alkylcyclohexyl)cyclohexanone. Aus diesen Edukten bieten sich zweierlei Synthesewege zu den Cyclohexanen an: Durch Addition von Grignard- oder Lithium-Verbindungen an die Carbonylgruppe mit anschließender Eliminierung und Hydrierung der so erhaltenen Alkene an gängigen Katalysatoren oder durch Wittig-Reaktion mit Alkylphosphoniumsalzen und anschließender Hydrierung. Aus den jeweiligen Hydrierungen resultieren in der Regel cis/trans-Gemische mit einem trans-Gehalt kleiner 85%, meistens wesentlich darunter. Ein bevorzugtes Verfahren ist daher dadurch gekennzeichnet, dass nach der Isomerisierung die Konfiguration des Reaktionsprodukts an jedem 1,4-substituierten Cyclohexanring zu 94% oder mehr der trans-Konfiguration entspricht. Dabei entspricht vorzugsweise die Konfiguration des Edukts an mindestens einem 1,4-substituierten Cyclohexanring zu 90% oder weniger der trans-Konfiguration. Bevorzugt entspricht die Konfiguration des Reaktionsprodukts nach der Isomerisierung zu 94% und mehr, besonders bevorzugt zu 97% und mehr und ganz besonders bevorzugt 99% oder mehr der all-trans-Konfiguration.
Eine weitere Synthese der zu isomerisierenden Cyclohexanverbindungen stellt die Hydrierung von entsprechenden Benzolverbindungen dar, beispielsweise von substituierten Cyclohexylbenzolen. Diese Verbindungsklasse lässt sich leicht aus chemischen Grundverbindungen erhalten. Geeignete Hydrierkatalysatoren und die Verfahrensparameter sind dem Fachmann vertraut.
Ein bevorzugtes Verfahren gemäß der Erfindung ist daher dadurch gekennzeichnet, dass es als einen weiteren Verfahrensschritt vor der erfindungsgemäßen Isomerisierung eine Hydrierung an einem Benzolring, einem Cyclohexenring oder einem Cyclohexadienring umfasst, wobei dieser Ring in einen Cyclohexanring überführt wird. Vorzugsweise wird genau dieser Ring bei der Isomerisierung in die trans-Konfiguration überführt, soweit er in der cis-Konfiguration oder als cis/trans Gemisch aus der Hydrierung hervorgeht. Vorzugsweise erfolgt die Isomerisierung direkt nach der Hydrierung.
Für den Fall, dass die Formel I mehr als zwei Cyclohexanringe aufweist eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren ebenfalls. Dabei kann auch bereits einer oder zwei der Cyclohexanringe die gewünschte trans-Konfiguration aufweisen, weil diese erhalten bleibt. Genauso ist es möglich, durch die hohe trans-Selektivität des Isomerisierungsverfahrens auch Isomerisierungen an drei Ringen gleichzeitig durchzuführen.
Der Ausdruck ”Alkyl” umfasst vorzugsweise unverzweigte oder verzweigte Alkylgruppen mit 1 bis 15 Kohlenstoffatomen, insbesondere die unverzweigten Gruppen Methyl, Ethyl, Propyl, Butyl, Pentyl, Hexyl und Heptyl. Gruppen mit 2 bis 10 Kohlenstoffatomen sind im allgemeinen bevorzugt. Als verzweigte Alkylgruppe an Verbindungen der Formel I ist die Isopropylgruppe bevorzugt.
Der Ausdruck ”Aroyl” umfasst Verbindungen der Formel ”Aryl”-(CO)-. ”Aryl” umfasst aromatische Reste, die auch durch Alkyl substituiert sein können, insbesondere Phenyl oder p-Tolyl.
In den Diagrammen bedeuten die Ringe
(mit Punkt) einen 1,4-trans-substituierten Cyclohexanring, und
einen 1,4-substituierten Cyclohexanring mit gemischter cis- und trans-Konfiguration oder überwiegend cis-Konfiguration.
Beispiele
Allgemeines
Die Auswertung der entnommen Proben und die Bestimmung der Konfiguration des Endprodukts erfolgt mittels HPLC mit Acetonitril als Lösungsmittel an einer Purospher^® STAR RP-18 Säule (Merck KGaA, Darmstadt). Die Zwischenproben werden mit Salzsäure hydrolysiert, mit Bicarbonat neutralisiert, extrahiert eingedampft und vermessen.
Beispiel 1
In 50 ml wasserfreiem Dichlormethan (zur Analyse) wird 1,67 g (12 mmol) Aluminiumchlorid (wasserfrei, sublimiert und gepulvert) gegeben und auf –55 C abgekühlt. Zwischen –49 und –55°C wird 4-Propyl-4'-butyl-bicyclohexan (26,4 g, 100 mmol, 16,4% cis-Anteil) während 20 min zugetropft. Anschließend werden 0,2 ml (1,8 mmol) 2-Chlor-2-methylpropan zugegeben. Der Ansatz wird bei –55°C weitere 2,5 h gerührt, wobei nach jeweils 15, 30, 60, 90 und 120 min eine Probe zur HPLC-Bestimmung des Isomerisierungsgrades entnommen wird.
Zur Aufarbeitung wird der Ansatz in eine Mischung aus 100 ml Salzsäure (25%) und 50 g Eis eingerührt. Die organische Phase wird abgetrennt, mit 100 ml Wasser und dann mit Bicarbonatlösung gewaschen und am Rotationsverdampfer zum Rückstand eingeengt. Der Rückstand (22 g) enthält 1,8% Anteil an Produkt mit einem cis-konfiguriertem Ring und 96,6% an all-trans Produkt. Tabelle: Zeitlicher Verlauf des Isomerisierungsverfahrens

Reaktionszeit [min] 15 30 60 90 120 150(*)

all-trans-Anteil [%] 98,9 98,1 97,3 97,3 96,9 96,6

(*) Isoliertes Rohprodukt
Beispiel 2
In 50 ml wasserfreiem Dichlormethan (zur Analyse) wird 2,74 g (6,2 mmol) N-Butylpyridiniumheptachloroaluminat gegeben und auf –55 C abgekühlt. Zwischen –49 und –55 C wird 4-Ethyl-4'-pentyl-bicyclohexan (26,4 g, 100 mmol, 36% cis-Anteil) in 50 ml Dichlormethan während 20 min zugetropft. Anschließend werden 0,20 ml (1,8 mmol) 2-Chlor-2-methylpropan zugegeben. Der Ansatz wird bei –55 C weitere 2,5 h gerührt, wobei nach jeweils 15 min eine Probe zur HPLC-Bestimmung des Isomerisierungsgrades entnommen wird.
Zur Aufarbeitung wird der Ansatz in eine Mischung aus 100 ml Salzsäure (25%) und 50 g Eis eingerührt. Die organische Phase wird abgetrennt, mit 100 ml Wasser und dann mit Bicarbonatlösung gewaschen und am Rotationsverdampfer zum Rückstand (23,7 g) eingeengt. Tabelle: Zeitlicher Verlauf des Isomerisierungsverfahrens

Reaktionszeit [min] 15 30 60 90 120 150(*)

all-trans-Anteil [%] 99,3 98,0 98,6 98,0 97,5 98,2

(*) Isoliertes Rohprodukt
Beispiel 3
264,5 g (1 mol) Isomerengemisch (79,0% trans, 21,0% cis) 4-Propyl-4'-butyl-bicyclohexan und 2 ml (18 mmol) 2-Chlor-2-methylpropan werden in 1000 ml Dichlormethan bei –55°C vorgelegt. Dabei bildet sich eine Suspension. Unter fortgesetztem Kühlen gibt man dazu 2,5 ml (7,1 mmol) N-Butylpyridiniumheptachloroaluminat und rührt bei –55°C (+/–2°C) 150 Minuten. Dann hydrolysiert man mit einem Gemisch aus Eis (500 g) und 1000 ml 25%iger Salzsäure. Die organische Phase wird abgetrennt und mit Wasser und anschließend mit NaHCO₃ Lösung und nochmals mit Wasser neutral gewaschen. Dann wird zum Rückstand (261,8 g) eingeengt (99,2% all-trans Produkt). Tabelle: Zeitlicher Verlauf des Isomerisierungsverfahrens

Reaktionszeit [min] 15 30 60 90 120 150(*)

all-trans-Anteil [%] 97,8 98,0 98,9 99,0 99,2 99,2

(*) isoliertes Rohprodukt
Beispiel 4
Es werden bei –40°C 1,33 g Aluminiumchlorid (0,01 mol) in 70 ml Dichlormethan vorgelegt. Dazu gibt man 23,6 g (0,1 mol) 4-Ethyl-4'-propylbicyclohexan als Isomerengemisch (41,5% cis; 57,2% trans) gelöst in 20 ml Dichlormethan. Es wird mit 10 ml Dichlormethan nachgespült. Bei –40°C gibt man dazu 2 mmol (157 mg, 143 μl) Acetylchlorid. Die Suspension wird gerührt und die Isomerisierung über HPLC verfolgt (Tabelle). Nach 240 min wird aufgearbeitet. Das gereingte Produkt hat einen all-trans-Anteil von 97,3%. Tabelle: Zeitlicher Verlauf des Isomerisierungsverfahrens

Reaktionszeit [min] 30 60 120 180 240

all-trans-Anteil [%] 69,6 97,7 98,7 97,1 97,1

Claims

Verfahren zur Herstellung von 1,4-trans-substituierten Cyclohexanverbindungen der Formel I R¹-[A₁-(CH₂)_n-]_m-A²-R² I worin R¹ und R² unabhängig voneinander einen unsubstituierten, geradkettigen Alkylrest mit bis zu 9 C-Atomen oder -CH(CH₃)CH₃, m 1 oder 2, n jeweils unabhägig voneinander 0, 1, 2, 3 oder 4, und A¹, A² trans-1,4-Cyclohexylen, bedeuten, das die Umsetzung von Verbindungen der Formel I entsprechenden 1,4-cis-Cyclohexanverbindungen in Gegenwart a) einer Lewis-Säure oder b) eines Lewis-sauren Anions, und in Gegenwart einer zusätzlichen Komponente, die zusammen mit der Lewis-Säure bzw. mit dem Lewis-sauren Anion ein Carbokation bilden kann, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es in Gegenwart eines sekundären oder tertiären Alkylchlorids oder Alkylbromids oder eines Acyl-/Aroylhalogenids durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Lewis-Säure AlCl₃ oder AlBr₃ verwendet wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktion in Gegenwart eines tertiären oder sekundären Alkylhalogenids oder -sulfonats, eines tertiären oder sekundären Alkohols oder eines Alkylethers oder Alkansäureesters dieser Verbindungen, in Gegenwart eines primären Halogenids, Sufonats, Alkohols oder Ethers mit Neopentylstruktur oder in Gegenwart einer Carbonsäure, eines Carbonsäurechlorids oder eines Anhydrids davon durchgeführt wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass trans/trans-Bicyclohexan-Verbindungen der Formel IA
worin R¹ und R² wie in Anspruch 1 definiert sind, hergestellt werden.
Verfahren einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Carbokationen bildende Verbindung ein brückenkopfsubstituiertes Adamantan ist.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktion bei Temperaturen kleiner oder gleich 20°C durchgeführt wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktion in einem chlorierten und/oder fluorierten Kohlenwasserstoff als Lösungsmittel durchgeführt wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Konfiguration des Reaktionsprodukts der Formel I an jedem 1,4-substituierten Cyclohexanring zu 95% oder mehr der all-trans-Konfiguration entspricht.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass es als einen Verfahrensschritt vor der Isomerisierung hinführend zu den Verbindungen der Formel I eine Hydrierung an einem Benzolring, einem Cyclohexenring oder einem Cyclohexadienring, wobei diese Ringe in einen 1,4-substituierten Cyclohexanring überführt werden, oder einer direkt an den Cyclohexanring gebundenen Alkylidengruppe umfasst.