DE1041039B

DE1041039B - Verfahren zur Herstellung von 3-Methyl-4-(2',6',6'-trimethylcyclo-hexenyl)-buten-(3)-on-(2) bzw. 3-Methyl-4-(2',5',6',6'-tetramethylcyclohexenyl)-buten-(3)-on-(2)

Info

Publication number: DE1041039B
Application number: DEH29964A
Authority: DE
Inventors: Dr Waldemar Guex; Dr Otto Isler
Original assignee: F Hoffmann La Roche AG
Current assignee: F Hoffmann La Roche AG
Priority date: 1954-10-05
Filing date: 1955-09-23
Publication date: 1958-10-16

Description

Verfahren zur Herstellung von 3-Methyl-4- (2', 6', 6'-trimethylcyclohexenyl)-buten- (3)-on- (2) bzw. 3-Methyl-4- (2', 5', 6', 6'-tetramethylcyclohexenyl)-buten- (3)-on- (2) 3-Methyl-4- (2', 6', 6'-Trimethylcyclohexenyl)-buten-(3)-on- (2) (Isomethyl-a-jonon) und 3-Methyl-4-(2', 5', 6', 6'-Tetramethylcyclohexenyl)-buten-(3)-on-(2) (Isomethyla-iron) werden bekanntlich durch Umsetzung von Citral bzw. Methylcitral mit Methyläthylketon und anschließender Cyclisierung gewonnen. Dieses Verfahren hat den Nachteil, dal3 es zu einem Isomerengemisch führt, aus welchem die erwünschte Komponente nur durch verlustreiche und umständliche fraktionierte Kristallisation der Semicarbazone isoliert werden kann.
Es ist nun ein Verfahren gefunden worden, welches in einfacher Weise gestattet, reines Isomethyl-a-jonon bzw.
Isomethyl-a-iron in guter Ausbeute zu gewinnen. Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man in einem Acetoacetat der allgemeinen Formel in welcher R ein Wasserstoffatom oder eine Methvlgruppe darstellt, ein Wasserstoffatom der Methylengruppe des Acetacetylrestes in an sich bekannter Weise durch den Methylrest substituiert, das gewonnene substituierte Acetoacetat zwecks Umlagerun ; und Decarboxylierung in einem inerten Lösungsmittel in Gegenwart einer schwachen Carbonsäure auf 170 bis 190°C erhitzt und das erhaltene substituierte, drei Doppelbindungen enthaltende Keton in an sich bekannter Weise mit einem sauren Mittel cvclisiert.
Aus J. Chem. Soc. (London), 1954, S. 827 bis 832, ist es bereits bekannt, Acetessigsäureester in Gegenwart von starken Säuren, wie p-Toluolsulfonsäure, Schwefelsäure oder Phosphorsäure, zu pyrolysieren. Es konnte nun im Rahmen der vorliegenden Erfindung überraschend gefunden werden, daß bei Durchführung der Pyrolyse in Gegenwart schwacher Carbonsäuren die Ausbeute um etwa ein Drittel gesteigert werden kann.
In der ersten Reaktionsstufe wird die Substitutionsreaktion zweckmäßigerweise so durchgeführt, daß ein Salz des Acetoacetates, z. B. ein Alkalisalz, mit einem Methylierungsmittel, z. B. einem p-Toluolsulfonsäuremethylester, Dimethylsulfat oder einem Methylhalogenid, kondensiert wird. Die bevorzugte Arbeitsweise besteht darin, das Acetoacetat mit einem Alkalialkoholat umzusetzen und die gebildete Monoalkaliverbindung des Acetoacetates mit I Mol Methylhalogenid zu behandeln. Es ist zweckmäßig, die Kondensationsreaktion unter Kühlen durchzuführen und auch beim Aufarbeiten des Reaktionsproduktes Temperaturen über 50°C zu vermeiden. Nicht umgesetztes Ausgangsmaterial kann im Gegensatz zum Reaktionsprodukt aus Petrolätherlösung mit eiskalter, wäßriger Natronlauge extrahiert werden. Es ist somit möglich, zur Herstellung der Alkaliverbindung des Acetoacetates einen Überschuß an Acetoacetat zu verwenden und das unveränderte Ausgangsmaterial nach erfolgtei Methylierung aus den natror laugeauzügen durch Ansäuern mit Essigsäure und Extraktion mit Petroläther zurückzugewinnen. Durch Verwendung eines Überschusses an Acetoacetat kann die Entstehung von αα-dimethvliertem Acetoacetat praktisch vollständig vermieden werden. Die erhaltenen neuen a-substituierten Acetoacetate sind Öle, die bei Temperaturen über 170°C Kohlendioxyd abspalten.
Bei der nächsten Reaktionsstufe eignen sich ais inerte Lösungsmittel beispielsweise Kohlenwasserstoffe, wie Decahydronaphthalin, oder gesättigte und ungesättigte Ketone, wie Methylheptanon oder Methylheptenon. Als schwache Carbonsäuren eignen sich beispielsweise aliphatische Carbonsäuren, wie Essigsäure, Propionsäure und Acrylsäure ; aromatische Carbonsäuren, wie Benzoesäure, p-Hydroxybenzoesäure und Salicylsäure, sowie heterocyclische Carbonsäuren, wie Nicotinsäure und Isonicotinsäure. Besonders geeignet ist Nicotinsäure.
Die Reinigung der Pyrolyseprodukte erfolgt zweckmäßig durch fraktionierte Destillation, durch Verteilung in Lösungsmitteln im Gegenstromverfahren, durch Ausscllütteln von Nebenprodukten mit kalter Natronlauge sowie durch Überführung in kristallisierte, leicht wieder spaltbare Derivate.
Bei der dritten Reaktionsstufe werden die Pyrolyseprodukte in an sich bekannter Weise mit sauren cyclisierenden Mitteln behandelt. Je nach den verwendeten sauren Stoffen entstehen dabei Isomethyl-a-jonon bzw.
Isomethyl-a-iron oder Isomethyl-ß-jonon bzw. Isomethylp-iron. Produkte mit der a-Jonon-Struktur gewinnt man mit sirupöser Phosphorsäure bei Raumtemperatur oder bei wenig über Raumtemperatur erhöhter Temperatur oder wenn man Bortrifluorid bei tiefer Temperatur einwirken läßt. Verwendet man dagegen als saures cyclisierendes llittel konzentrierte Schwefelsäure, so erhält man Verbindungen mit p-Jonon-Struktur.
Beispiel 1 4--2', 6', 6'-Trimethylcyclohexenyl]-3-methylbuten- (3)-on- (2) Methylierung 260 Gewichtsteile 1-Äthinyl-1, 5-dimethylhencen- (4)-ylacetoacetat werden unter Kühlung allmählich zu einer alkoholischen Natriumäthylatlösung (hergestellt aus 23 Gewichtsteilen Natrium und 450 Raumteilen absolutem Äthanol) zugefügt. Hierauf leitet man unter Kühlung auf 15 bis 20°C Methylbromid ein, bis die Lösung lackmusneutral reagiert. Man filtriert das gebildete Natriumbromid ab, engt das Filtrat im Vakuum ein und löst den Rückstand in der 4fachen Menge Petroläther (Siedepunkt 40 bis 50°C). ZIan wäscht die Petrolätherlösung mit Wasser, eiskalter n-Natronlauge, n-Essigsäure und wieder mit Wasser, trocknet sie und verdampft das Lösungsmittel. Man gewinnt 230 Gewichtsteile 1-Athinyl-1,5-dimethylhexen-(4)-yl-α-methylacetoacetat vom nD20 = 1,4622 als gelbliches Öl. Aus den Natronlagueauszügen werden 35 Gewichtsteile unverändertes Ausgangsmaterial zurückgewonnen. Die Ausbeute der Methylierung beträgt somit 96 °lo.
Pyrolyse 230 Gewichtsteile I-Äthinyl-1, 5-dimethylhexen- (4)-yl-a-methylacetoacetat werden mit 120 Gewichtsteilen Decahydronaphthalin und 1 Gewichtsteil Essigsäure schnell auf 185 bis 190°C erhitzt und 2 bis 3 Stunden auf dieser Reaktionstemperatur gehalten, wobei etwa 0, 8 Mol Kohlensäure abgespalten werden. Man entfernt das Decahydronaphthalin und leichtflüchtige Nebenprodukte durch Destillation mittels einer kleinen Kolonne im Wasserstrahlvakuum und gewinnt anschließend das rohe 3, 6, 10-Trimethylundecatrien- (3, 5, 9)-on- (2) durch Hochvakuumdestillation ohne Kolonne im Siedebereich von Kp.0,1 = 95 bis 110°c. Man erhält 130 Gewichtsteile eines hellen Öls vom nD20 = 1,5130 mit einem UV-Absorptionsmaximum bei 293 m, u, El = 716 (in Äthanol). Das Rohprodukt ist auf Grund der UV-Absorptionsmessung 530i, ig. Die Ausbeute der Pyrolysestute beträgt 36s5°/o.
Reinigung Das Rohprodukt wird zunächst in Petroläther (750 Raumteile) gelöst und mit methanolischer Natronlauge und Wasser gewaschen. Nach Entiernung des Lösungsmittels wird der Rückstand fraktioniert destilliert. Man trennt zunächst mit Hilfe einer guten Kolonne einen Vorlauf ab, der bei 0, 05 mm Hg bei 105°C siedet und destilliert dann den Hauptlauf ohne Kolonne bei Kp. o, 05 = 105 bis 110°C. Man erhält 83 Gewichtsteile eines fast farbosen Öles vom nD20 = 1, 5255 mit einem Gehalt von etwa 80° 3, 6, 10-Trimethylundccatrien-(3,5,9)-on-(2) (Pseudoisomethyljonon). Die reine Verbindung vom Siedepunkt Kp.0.05 = 88°c und nD20 = 1,5332, UV-Absorptionsmaximum bei 293 mµ, E11 = 1350 (in Äthanol), erhält man durch Herstellung und Spaltung der Semicarbazone, die in zwei einheitlichen Raumformen vom Schmelzpunkt 157 bzw. 191°C anfallen.
Cyclisierung mit Bortrifluorid 50 g 3, 6, 10-Trimethylundecatrien- (3, 5, 9)- on- (2) werden in 150 ccm absolutem Benzol gelöst. Unter Rühren und Kühlen auf 3 bis 5°C leitet man so lange Bortrifluorid in die Lösung, bis 19, 5 bis 20 g absorbiert sind. Man rührt das Gemisch noch 15 Minuten bei 15°C und gießt es dann auf Eis. Man stellt mit 3n-NaOH den pH-Wert auf 10 ein, trennt die wäßrige Phase ab, wäscht sie noch mit konzentrierter Natronlauge und gesättigter Natriumbicarbonatlösung und trocknet sie mit wasserfreiem Kaliumcarbonat. Nach dem Abdampfen des Benzols destilliert man den Rückstand im Hochvakuum und erhält so 45g 4- [2', 6', 6'-Trimethyl-cyclohexen- (2')-yl]-3-methylbuten- (3)-on- (2) als farbloses Öl. Kp. o. i = 67°C ; 42DO = 1, 5010 ; Semicarbazon : Schmp. = 204°C.
In analoger Weise gewinnt man durch Methylierung, Pyrolyse, Reinigung und Cyclisierung mittels Bortrifluorid, ausgehendvon l-Athinyl-1, 4, 5-trimethylhexen- (4)-ylacetoacetat, das 4-[2',5',6',6'-tetramethylcyclohexen-(2')-yl]-3-methylbuten-(3)-on-(2) vom Kp.01, = 78°C, nD20 = 1,4990; Semicarbazon: Schmp. = 200 bis 201°C.
Beispiel 2 4- [2', 5', 6', 6'-Tetramethylcyclohexenyl]-3-methylbuten- (3)-on- (2) Methylierung 275 Gewichtsteile 1-Äthinyl-1, 4, 5-trimethylhexen- (4)-ylacetoacetat werden unter Kühlung allmählich zu einer alkoholischen Natriumäthylatlösung (hergestellt aus 23 Gewichtsteilen Natrium und 450 Raumteilen absolutem Äthanol) zugefügt. Hierauf leitet man unter Kühlung auf 15 bis 20° C Methylbromid ein, bis die Lösung lackmusneutral reagiert. Die Aufarbeitung erfolgt genau nach den Angaben von Beispiel 1. Man gewinnt 254 Gewichtsteile 1 - Äthinyl-1,4,5-trimethlhexen-(4)-yl-a-methylacetoacetat vom » 2D = 1, 4670. Aus den Natronlaugeauszügen werden 25 Gewichtsteile unverändertes Ausgangsmaterial zurückgewonnen. Die Ausbeute der Methylierung beträgt somit 96%.
Pyrolyse 254 Gewichtsteile l-Äthinyl-1, 4, 5-trimethylhexen- (4)-yl-a-methylacetoacetat werden mit 120 Gewichtsteilen Decahydronaphthalin und 1 Gewichtsteil Nicotinsäure schnell auf 185 bis 190° C erhitzt und 2 bis 3 Stunden auf dieser Reaktionstemperatur gehalten, wobei etwa 0, 8 Mol Kohlensäure abgespalten werden. Man entfernt das Decahydronaphthalin und leichtflüchtige Nebenprodukte durch Destillation mittels einer kleinen Kolonne im Wasserstrahlvakuum und gewinnt anschließend das rohe 3, 6, 9, 10-Tetramethylundecatrien- (3, 5, 9)-on- (2) durch Hochvakuumdestillation ohne Kolonne im Siedebereich von Kp. 0,1 = 100 bis 130°C. Man erhält 154 Gewichtsteile eines hellen Öls vom nD20 = 1, 5176 mit einem UV-Absorptionsmaximum bei 293 mJu, E1 = 660 (in Äthanol). Das Rohprodukt ist auf Grund der UV-Absorptionsmessung 57°loig. Die Ausbeute an Pyrolyseprodukt beträgt 40°Z0.
Reinigung Man verfährt genau nach den Angaben vom Beispiel 1.
Reines 3, 6, 9, 10-Tetramethylundecatrien- (3, 5, 9)-on- (2) vom Siedepunkt Kp. o, ol = 100 bis 103° C und nD20 = 1, 5300, UV-Absorptionsmaximum bei 294 m, Es---1150 (in Äthanol), erhält man durch Herstellung und Spaltung des Semicarbazons, das als Gemisch verschiedener Raumformen unscharf bei 170 bis 194°C schmilzt.
Cyclisierung Die Cyclisierung des 3, 6, 9, 10-Tetramethylundecatrien-(3, 5, 9)-ons- (2) erfolgt gleich, wie im Beispiel l angegeben.
Man erhält durch Behandeln mit Bortrifluorid bzw.
Phosphorsäure 4- [2', 5', 6', 6'-Tetramethylcyclohexen- (2')-yl]-3-methylbuten- (3)-on- (2) ; Kp. ol---78°C, n2D°= 1, 4990 ; Semicarbazon : Schmp. = 200 bis 201°C.

Claims

PATENTANSPRÜCHE : 1. Verfahren zur Herstellung von 3-Methyl-4- (2', 6', 6'-trimethylcyclohexenyl)-buten- (3)-on- (2) bzw.

3-Methyl-4- (2', 5'-6', 6'-tetramethylcyclohexenyl)-buten- (3)-on- (2), dadurch gekennzeichnet, daß man in einem Acetoacetat der allgemeinen Formel in welcher R ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe darstellt, in an sich bekannter Weise ein Wasserstoffatom der Methylengruppe des Acetacetylrestes durch den Methvlrest substituiert, das substituierte Acetoacetat zwecks Umlagerung und Decarboxylierung in einem inerten Lösungsmittel in Gegenwart einer schwachen Carbonsäure auf 170 bis 190°C erhitzt und das erhaltene substituierte drei Doppelbindungen enthaltene Keton in an sich bekannter Weise mit einem sauren Mittel cyclisiert.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das in a-Stellung methylsubstituierte Acetoacetat in Decahydronaphthalin in Gegenwart von Nicotinsäure auf 170 bis 190°C erhitzt wird.

In Betracht gezogene Druckschriften : Deutsche Patentschrift Nr. 847 592 ; schweizerische Patentschrift Nr. 284 408 ; USA.-Patentschrift Nr. 2 661 368 ; J. Chem. Soc., 1954, S. 827 bis 832 ; Helv. Chem. Acta, Bd. 31, 1948, S. 1103 bis 1111 ; Bd. 32, 1949, S. 2102 bis 2124 ; Bull. Soc. Chim. France, 1954, S. 321 bis 329 und 968 bis 977 ; 1950, S. 793 bis 800.

In Betracht gezogene ältere Patente : Deutsche Patente Nr. 1 021 355, 1 021 354.