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Verfahren zur Herstellung von alicyclischen Ketonen Gegenstand der
Erfindung ist ein neues Verfahren zur Herstellung von alicyclischen Ketonen.
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Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man einen Aldehyd der
allgemeinen Formel
in der R1, R2 und R3 Wasserstoff oder Methyl, R4 und R5 Wasserstoff oder einen Kohlenwasserstoffrest
mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen bedeuten, in an sich bekannter Weise zunächst mit
einer metallorganischen Verbindung der allgemeinen Formel R6 Me in der R6 einen
Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen und Me die Gruppe - Mg - Hai
oder Li bedeutet, umsetzt.
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Die Gruppen R1, R2, R3, R4, R5 und R6 dürfen zusammen nicht mehr
als 8 Kohlenstoffatome aufweisen, und von den Gruppen R1, R2, R8 und R4 dürfen höchstens
3 Wasserstoff bedeuten, wenn R6 eine Methylgruppe und R5 Wasserstoff ist.
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Das Kondensationsprodukt wird anschließend in üblicher Weise hydrolysiert,
der gewonnene ungesättigte Alkohol nach an sich bekannten Methoden zum entsprechenden
Keton oxydiert und dieses mit einem sauren Mittel in an sich bekannter Weise cyclisiert.
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Der als Ausgangsmaterial benötigte Aldehyd kann beispielsweise folgendermaßen
hergestellt werden: Ein Aldehyd der allgemeinen Formel
in der die Gruppen R1, R2, R3 und R4 die vorstehende
Bedeutung besitzen, wird mit
Orthoameisensäureester in Gegenwart einer Spur p-Toluolsulfonsäure acetalisiert,
das erhaltene Acetal in Gegenwart eines sauren Katalysators mit einem Enoläther
der allgemeinen Formel R5-CH = CH - O-Alkyl in der R5 die vorstehende Bedeutung
besitzt und Alkyl ein niederer aliphatischer Kohlenwasserstoffrest ist, kondensiert
und das gebildete Kondensationsprodukt mit Essigsäure erwärmt.
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In der ersten Stufe des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Ausgangsaldehyd
mit einer metallorganischen Verbindung umgesetzt und das gebildete Kondensationsprodukt
hydrolysiert, wobei ein ungesättigter Alkohol erhalten wird. Dies erfolgt in an
sich bekannter Weise, beispielsweise mittels einer Grignard-Reaktion. Der Ausgangsaldehyd
wird dabei in einem inerten Lösungsmittel mit einem Alkyl- oder Arylmagnesiumhalogenid,
das man aus einem Alkyl- oder Arylhalogenid und Magnesium herstellen kann, kondensiert.
Geeignete Halogenide sind niedere aliphatische Chloride, Bromide oder Jodide, wie
Methyl-, Äthyl-, Propyl-, Isopropyl-, Butylchlorid, -bromid oder jodid, und aromatische
Bromide, wie Brombenzol. In einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird der
Ausgangsaldehyd in Gegenwart eines inerten Lösungsmittels mit einer alkaliorganischen
Verbindung, wie Methyl- oder Phenyllithium, kondensiert. Das Kondensationsprodukt
wird am besten ohne Reinigung in üblicher Weise hydrolysiert, beispielsweise
durch
Eingießen in ein Gemisch von Eis und verdünnter Salzsäure oder in kalte, wäßrige
Ammoniumchloridlösung, wobei der ungesättigte Alkohol erhalten wird. Dieser Alkohol
stellt eine farblose oder gelbliche Flüssigkeit dar, die im Ultraviolettspektrum
ein charakteristisches Absorptionsmaximum aufweist. Die Zeretntinoffbestimmung zeigt
1 Mol aktiven Wasserstoff an.
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In der zweiten Stufe wird der gewonnene, ungesättigte Alkohol in
das entsprechende Keton umgewandelt. Dies erfolgt in an sich bekannter Weise durch
Einwirkung eines Oxydationsmittels. Es eignen sich hierzu beispielsweise Verbindungen
des 6wertigen Chroms, wie Chromsäure oder tertiäres Butylchromat, oder Metallalkoholate
bzw. -phenolate, wie Aluminiumisopropylat bzw. -phenolat, mit Carbonylverbindungen,
wie Aceton oder Cyclohexanon. Man arbeitet dabei zweckmäßig in wasserhaltigen oder
wasserfreien Lösungsmitteln, z. B. niedermolekularen, aliphatischen Säuren, wie
Eisessig, Ketonen, Kohlenwasserstoffen, halogenierten Kohlenwasserstoffen, oder
tertiären organischen Basen. Eine zweckmäßige Ausführungsform der Oxydation besteht
darin, daß man den ungesättigten Alkohol in einem inerten Lösungsmittel, wie Benzol,
mit Aluminiumisopropylat und Aceton erwärmt. In einer anderen Ausführungsform der
Erfindung kann der ungesättigte Alkohol in Gegenwart eines Verdünnungsmittels, wie
Petroläther oder Methylenchlorid, mit Mangandioxyd einige Stunden bei Raumtemperatur
oder bei einer Temperatur zwischen Raumtemperatur und der Siedetemperatur des Verdünnungsmittels
geschüttelt werden.
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Das erhaltene ungesättigte Keton ist eine gelbliche Flüssigkeit, die
im Ultraviolettspektrum ein charakteristisches Absorptionsmaximum aufweist und durch
Destillation gereinigt werden kann.
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In der dritten Stufe des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das gewonnene,
ungesättigte Keton in üblicher Weise durch Behandlung mit einem sauren Mittel cyclisiert.
Je nach den angewendeten sauren Mitteln entstehen dabei cyclische Ketone mit a-Jonon-
bzw. ß-Jononstruktur. So kann man Endketone mit a-Jononstruktur gewinnen, wenn man
das Ausgangsprodukt mit sirupöser Phosphorsäure bei Raumtemperatur oder bei wenig
über Raumtemperatur erhöhter Temperatur behandelt und wenn man Bortrifluorid bei
tiefer Temperatur einwirken läßt. Verwendet man als saures Mittel konzentrierte
Schwefdsäure, so erhält man Cyclisierungsprodukte, die vorwiegend ,B-Jononstruktur
besitzen. Die erfindungsgemäß erhältlichen Ketone weisen zum Teil bekannte und zum
Teil bisher unbekannte Geruchsnuancen auf und können zur Herstellung von Riechstoffen
und Parfüms verwendet werden.
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Beispiel 1 Zu einer aus 2,5 g Magnesium und 16 g Methyljodid in 50
ccm absolutem Äther hergestellten Methylmagnesiumjodidlösung gibt man unter Rühren.
und Kühlen bei 0 bis 5° C eine Lösung von 17 g 2,5,9-Trimethyldecatrien-(2,4,8)-al-(1)
in 50 ccm absolutem Äther allmählich zu. Man rührt das Gemisch 1 Stunde bei Raumtemperatur
und gießt die Reaktionslösung auf ein Gemisch aus 60 g Eis und 100 ccm gesättigter
Ammoniurnchloridlösung. Man trennt die Ätherschicht ab und wäscht sie mit Wasser.
Nach dem Trocknen mit Natriumsulfat wird das Lösungsmittel abgedampft, und man erhält
17 g 3,6,10-Trimethylundecatrien- (3,5,9) -ol- (2); oa2D = 1,507; Maximum im Ultraviolettabsorptionsspek
trum bei 246 mp in Petroläther. Das Produkt wird ohne Reinigung direkt weiter umgesetzt.
Zu diesem Zweck wird es in 100 ccm Benzol gelöst, mit 15 g Aluminiumisopropylat
und 30 ccm Aceton versetzt und 15 Stunden
unter Rückfluß erhitzt. Man gießt die Reaktionslösung
auf ein Gemisch aus 100 g Eis und 100 ccm 3n-Salzsäure, trennt die organische Schicht
ab und wäscht sie zweimal mit Wasser. Nach dem Trocknen über Natriumsulfat wird
das Lösungsmittel abgedampft, und man erhält 17g 3,6,10-Trimethylundecatrien-(3,5,9)-on-(2);
n2DS = 1,523; Maximum im Ultraviolettabsorptionsspektrum bei 283 mp in Petroläther.
Zur Cyclisierung wird das Produkt in 15 ccm Benzol gelöst, mit 100 ccm 860iger Phosphorsäure
versetzt und 1 Stunde in Stickstoffatmosphäre geschüttelt. Man gießt die Reaktionsmischung
auf 300 g Eiswasser, extrahiert sie mit Petroläther, wäscht die Extrakte neutral,
trocknet sie und dampft das Lösungsmittel ab. Durch Destillation erhält man 11 g
4-[2',6',6'-Trimethylcyclohexen - (2') - yl - (1')] -3- methylbuten- (3) -on-(2)
vom Kp.0,1 = 86 bis 88° C und n200 = 1,4998; Maximum im Ultraviolettspektrum bei
228 bis 232 my (in Petroläther). Semicarbazon F. = 202 bis 204° C.
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Das als Ausgangsmaterial verwendete 2,5,9-Trimethyldecatrien-(2,4,8)
-al-(1) kann folgendermaßen hergestellt werden: 120 g 3,7-Dimethyloctadien-(2,6)-al-(1)
werden in 140 ccm Orthoameisensäureäthylester gelöst, mit einer Lösung von 2 ccm
1000!0der Phosphorsäure in 20 ccm Alkohol versetzt und 20 Stunden bei Raumtemperatur
stehengelassen. Nach Zugabe von 10 ccm Pyridin wird die Reaktionslösung auf ein
Gemisch aus 100 g Eis und 200 ccm Natriumbicarbonatlösung gegossen und mit Petroläther
extrahiert. Man wäscht den Extrakt mit 30/0iger Natriumbicarbonatlösung, trocknet
ihn mit Natriumsulfat und dampft das Lösungsmittel ab. Man erhält 224 g 3,7-Dimethyl-l,l-diäthoxyoctadien-(2,6),
das durch Destillation gereinigt wird; Kp.l6 = 125° C; nDS= 1,454.
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50 g 3,7-Dimethyl-i,l-diäthoxyoctadien-(2,6) werden mit 2 ccm einer
100/0eigen Lösung von Zinkchlorid in Essigsäureäthylester versetzt. Dann gibt man
unter Rühren bei 32 bis 36° C im Verlaufe von etwa 1 Stunde gleichzeitig 20 ccm
Propenyläthyläther und 10 ccm 10 0i0ige Zinkchlorid-Essigsäureäthylester-Lösung
zu und rührt das Gemisch anschließend noch 20 Stunden bei Raumtemperatur. Man fügt
eine Lösung von 20gNatriumacetat in 10 ccm Wasser und 200 ccm Eisessig zu und erhitzt
die Mischung 4 Stunden unter Rühren auf 95" C.
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Nach dem Abkühlen verdünnt man das Gemisch mit 500 ccm Wasser, extrahiert
es mit Petroläther, wäscht die Extrakte mit Wasser und mit verdünnter Natriumbicarbonatlösung,
trocknet sie und dampft das Lösungsmittel ab. Durch Destillation erhält man 30 g
2,5,9-Trimethyldecatrien-(2,4,8) -al- (1) als gelbliche Flüssigkeit vom Kr.0,1 =900
C und n2D4 = 1,538. Maximum im Ultraviolettabsorptionsspektrum bei 284 mp (in Petroläther).
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Beispiel 2 10 g 3,6,10-Trimethylundecatrien-(3,5,9)-on-(2) werden
in 8 ccm Petroläther gelöst und unter Rühren bei -5" C zu einer Mischung von 35
g konzentrierter Schwefelsäure und 10 g Eisessig allmählich zugegeben. Man rührt
das Gemisch 5 Minuten bei 100 C, gießt es auf Eis, extrahiert es mit Petroläther,
wäscht die Petrolätherlösung neutral, trocknet sie und dampft den Petroläther ab.
Bei der Destillation erhält man 5,6 g 4-[2',6',6'-Trimethylcyclohexen-(1')-yl]-3-methylbuten-(3)-on-(2)
vom Kp.0,05 = 69 bis 72" C und n2D0 = 1,5060, das über das Semicarbazon vom F. =
182 bis 1840 C noch weitergereinigt werden kann.
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Beispiel 3 15 g 2 ,5,9-Trimethyldecatrien- (2,4,8)-al-(1) werden
wie im Beispiel 1 angegeben, mit einer aus 2,5 g Magnesium
und 15
g Äthylbromid in 60 ccm absolutem Äther hergestellten Äthylmagnesiumbromidlösung
kondensiert und aufgearbeitet. Man erhält 16,6 g 4,7,11-Trimethyldodecatrien-(4,6,10)-ol-(3),
nt = 1,5040; und Maximum im Ultraviolettabsorptionsspektrum bei 246 m (in Petroläther).
Dieses wird in 400 ccm Petroläther gelöst und nach Zugabe von 150 g Braunstein 40
Stunden bei Raumtemperatur geschüttelt. Man filtriert den Braunstein ab, wäscht
ihn mit Petroläther nach und dampft das Lösungsmittel im Filtrat ab, wobei man 10,8
g 4,7,11-Trimethyldodecatrien-(4,6,10) -on-(3) erhält; M2DS= 1,5215 und Maximum
im Ultraviolettabsorptionsspektrum bei284mp (in Petroläther). Das Produkt wird wie
im Beispiel 1 mit Phosphorsäure cyclisiert und destilliert. Man erhält 7,5 g 5-
[2',6',6'-Trimethylcyclohexen- (2') - yl - (1')] - 4- methylpenten-(4)-on-(3) vom
Kp.o 3 = 1tO bis 102"C und n2D4= 1,4965; Maximum im Ultraviolettabsorptionsspektrum
bei 232 mop (in Petroläther). Semicarbazon, F. = 174 bis 176C C. Das Produkt hat
einen feinen Methyljonongeruch mit einer angenehmen Irisnote.
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Beispiel 4 15,3 g 2,5,9-Trimethyldecatrien-(2,4,8)-al-(1) werden,
wie im Beispiel 1 angegeben, mit einer aus 2,5 g Magnesium und 18 g Isopropylbromid
in 50 ccm absolutem Äther hergestellten Isopropylmagnesiumbromidlösung kondensiert
und aufgearbeitet. Man erhält 18,2 g 2,4,7,1 1-Tetramethyldodecatrien-(4,6,10)-ol-(3),
nDS= 1,5008. Dieses wird wie im Beispiel 1 mit Aluminiumisopropylat und Aceton in
Benzollösung oxydiert, und man erhält 12,3 g 2,4,7,11 -Tetramethyldodecatrien- (4,6,10)
-on- (3); nD4= 1,5120; Maximum im Ultraviolettabsorptionsspektrum bei 284 m,a (in
Petroläther). Dieses Produkt wird wie im Beispiel 1 mit Phosphorsäure cyclisiert
und destilliert, wobei 10,5 g 5-[2',6',6'-Trimethylcyclohexen-(2')-yl-(1')]-2,4-dimethylpenten-(4)-on-(3)
vom Kp.0,08 = 91 bis 95"C und %2D4= 1,4935 erhalten werden; Maximum im Ultraviolettabsorptionsspektrum
bei 231 m,a (in Petroläther). Das Produkt hat einen feinen, etwas holzigen Fichtennadelgeruch.
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Beispiel 5 Zu einer Lösung von 19,2 g 2,5,9-Trimethyldecatrien-(2,4,8)-al-(1)
in 200 ccm absolutem Äther gibt man unter Rühren und Kühlen bei 0 bis 50 C 120 ccm
1 n-ätherische Phenyllithiumlösung allmählich zu. Man rührt das Gemisch 4 Stunden
bei Raumtemperatur, gießt es auf 200 ccm kalte, 30/0ige Ammoniumchloridlösung, trennt
dieÄtherschicht ab, wäscht sie mit Wasser, trocknet sie über Natriumsulfat und dampft
den Äther ab. Man erhält 26,6 g 2,5,9-Trimethyl-1 -phenyldecatrien- (2,4,8) -ol-
(1) mit einem Maximum im Ultraviolettabsorptionsspektrum bei 250 mp in Petroläther.
Dieses wird wie im Beispiel 3 mit der 9fachen Menge Braunstein in Petroläther oxydiert.
Die dabei nach Abfiltrieren des Braunsteins erhaltene Petrolätherlösung wird durch
eine Säule von 300 g Aluminiumoxyd (nach Brockmann), Aktivitätsstufe 2 bis 3, filtriert
und abgedampft. Man erhält 15 g 2,5,9-Trimethyl-1 -phenyldecatrien- (2,4,8) -on-
(1), MDS = 1,568; Maximum im Ultraviolettabsorptionsspektrum bei 239 und 296 m,u
(in Petroläther). Das Produkt besitzt einen kräftig und fein nach Methylacetophenon
erinnernden Geruch mit leichter Cuminaldehydnote (vgl. J. Am. Chem.
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Soc., Bd. 56, 1934, S. 1185). Es wird in 20 ccm Benzol gelöst, mit
80 ccm 860/0iger Phosphorsäure versetzt und 60 Minuten bei 35"C in Stickstoffatmosphäre
gerührt.
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Die Reaktionsmischung wird dann wie im Beispiel 1 aufgearbeitet, und
man erhält 12 g 3-[2',6',6'-Trimethylcyclohexen - (2') -yl- (1')] -2-methyl-1 -phenylpropen-
(2)-on-(1) vom Kr.0,02 = 116 bis 1200C; n2D4= 1,548, Maxi-
mum im Ultraviolettabsorptionsspektrum
bei 243 mm (in Petroläther). Das Produkt hat einen süßen und feinen Methoxyacetophenongeruch.
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Beispiel 6 14,5 g 2,5,8,9-Tetramethyldecatrien- (2,4,8) -al- (1)
werden wie im Beispiel 3 mit einer aus 2,5 g Magnesium und 14 g Äthylbromid in 50
ccm absolutem Äther hergestellten Äthyhnagnesiumbromidlösung kondensiert, und man
erhält 16,1 g 4,7,10,11-Tetramethyldodecatrien-(4,6,10)-ol-(3), nDY= 1,5050. Dieses
wird wie im Beispiel 1 mit Aluminiumisopropylat und Aceton in Benzollösung oxydiert,
wobei 16 g 4,7,10,11-Tetramethyldodecatrien-(4,6,10)-on-(3) erhalten werden, »2S=
1,517; Maximum im Ultraviolettabsorptionsspektrum bei 284 mai (in Petroläther).
Hieraus gewinnt man durch Cyclisierung mit Phosphorsäure nach Beispiel 1 15 g 5-[2',5',6',6'-Tetramethylcyclohexen-
(2') -yl- (1')] -4-methylpenten- (4)-on-(3), MD4= 1,4980, Kp.0,06 = 90 bis 93"C,
Maximum im Ultraviolettabsorptionsspektrum bei 232 mm (in Petroläther). Das Produkt
hat einen angenehmen Irisgeruch.
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Das als Ausgangsmaterial verwendete 2,5,8,9-Tetramethyldecatrien-
(2,4,8) -al- (1) kann folgendermaßen hergestellt werden: 168 g 3,6,7-Trimethyloctadien-(1,6)-ol-(3),
gelöst in 500 ccm trockenem Petroläther, werden auf -5" C abgekühlt. Man fügt dann
unter Rühren 121 g Phosphortribromid allmählich zu, so daß die Temperatur 0° C nicht
übersteigt. Die Zugabe erfordert etwa 1 Stunde. Man rührt die Reaktionsmischung
eine weitere Stunde bei -5" C und gießt sie dann auf Eiswasser. Man trennt die organische
Schicht ab, wäscht sie mit kalter, verdünnter Natriumbicarbonatlösung und dann mit
Wasser, trocknet sie mit Natriumsulfat und dampft das Lösungsmittel ab, wobei man
220 g 1 -Brom-3,6,7-trimethyloctadien-(2,6) erhält; nD2 = 1,496.
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Zu einer Lösung von 44 g Kaliumhydroxyd in 70 ccm Wasser und 450
ccm Isopropanol gibt man 64 ccm 2-Nitropropan unter Rühren und Kühlen bei 20 bis
250 C allmählich zu. Hierauf fügt man 147 g l-Brom-3,6,7-trimethyloctadien-(2,6)
auf einmal zu. Durch gelegentliches Kühlen mit Eiswasser wird die Temperatur auf
45 bis 50° C gehalten. Wenn die exotherme Reaktion nachgelassen hat, erwärmt man
das Gemisch noch 20 Minuten auf 45° C und gießt dann die Reaktionsmischung auf 3000
ccm Eiswasser. Man extrahiert sie mit Petroläther, wäscht die Extrakte mit kalter,
verdünnter Natronlauge und dann mit Wasser, trocknet sie mit Natriumsulfat und dampft
das Lösungsmittel ab. Bei der Vakuumdestillation erhält man 80 g 3,6,7-Trimethyloctadien-(2,6)-al-(1)
vom Kp.0,15 = 700 C und nDS= 1,490.
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18,1 g 3,6,7-Trimethyloctadien-(2,6)-al-(1) werden mit 23 ccm Orthoameisensäureäthylester,
4 ccm Äthanol und 0,4 ccm 950i0iger Phosphorsäure versetzt und 24 Stunden bei Zimmertemperatur
stehengelassen. Nach Zugabe von 5 ccm Pyridin wird die Reaktionsmischung auf kalte,
verdünnte Natriumbicarbonatlösung gegossen und mit Petroläther extrahiert. Man wäscht
den Extrakt mit verdünnter Natriumbicarbonatlösung, trocknet ihn mit Natriumsulfat
und dampft das Lösungsmittel ab. Durch Destillation erhält man 23,8 g 3,6,7-Trimethyl-1,1-diäthoxyoctadien-(2,6)
vom Kp.0,05 =830 C und nDS= 1,454.
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Dieses Produkt wird mit 3 ccm einer 100/0gen Lösung von Zinkchlorid
in Essigsäureäthylester versetzt. Dann tropft man 10 g Propenyläthyläther unter
Rühren bei 34 bis 38° C allmählich zu und läßt das Gemisch anschließend noch 20
Stunden stehen. Man gibt dann eine Lösung von 10 g Natriumacetat in 5 ccm Wasser
und 100 ccm Eisessig zu und erhitzt das Gemisch 5 Stunden
in Stickstoffatmosphäre
auf 95° C. Man gießt es auf Eiswasser, extrahiert es mit Petroläther, wäscht den
Extrakt mit Wasser und mit verdünnter Natriumbicarbonatlösung, trocknet ihn mit
Natriumsulfat und dampft das Lösungsmittel ab, Man destilliert den Rückstand im
Vakuum und erhält 16 g 2,5,8,9-Tetramethyldecatrien-(2'4,8)-al-(1) vom Kp.0,02 =
95 bis 970 C und Ç&D = 1,535; Maximum im Ultraviolettabsorptionsspektrum bei
286 mp Ün Vetroläther).
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Für die Herstellung der Ausgangsstoffe wird Schutz im Rahmen der
vorliegenden Erfindung nicht beansprucht.
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P4TENTANSPRSCEE: 1. Verfahren zur Herstellung von alicyclischen Ketonen,
dadurch gekennzeichnet, daß man einen Aldehyd der allgemeinen Formel
in der R,, R2 und.R, Wasserstoff oder Methyl, R4 und R5 Wasserstoff oder ein an
Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen bedeuten, in an sich bekannter
Weise mit einer metallorganisehen Verbindung der allgemeinen Formel R6 Me in der
R6 einen Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen und Me die Gruppe -
Mg - Hal oder Li bedeutet, umsetzt, wobei die Gruppen R1, R2, R3, R4, R5 und R5
zusammen nicht mehr als 8 Rohleastoffatome aufweisen und von den Gruppen R,, R2,
R3 und R4 höchstens 3 Wasserstoff bedeuten dürfen, wenn R6 eine Methylgruppe und
R5 Wasserstoff ist, das erhaltene Kondensationsprodukt in üblicher Weise hydrolysiert,
den gewonnenen ungesättigten Alkohol nach an sich bekannten Methoden, wie nach Meerwein-Ponndorf,
zum entsprechenden Keton oxydiert und dieses in an sich bekannter Weise mit einem
sauren Mittel cyclisiert.