DE1059447B - Verfahren zur Herstellung von Azulenaldehyden und -ketonen - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung von Azulenaldehyden und -ketonen Während für die Azulenkohlenwasserstoffe zahlreiche Synthesen beschrieben wurden (M. Gordon, Chemical Reviews, Bd. 52, 1952, S. 140 bis 163; W. T r e i b s und Mitarbeiter, Fortsch. chem. Forsch., Bd. 3, 1955, S. 336 bis 352; deutsche Patentschriften 942 326, 1000 378 und 1003 728), ist über die Herstellung von Azulenaldehyden und -ketonen bisher nur wenig bekanntgeworden. Acetyl- und Diacetylazulen wurden durch Acylierung von Azulen mit Essigsäureanhydrid in Gegenwart von Aluminiumchlorid erhalten (A. G. A n d e r s o n j r. und Mitarbeiter, J. Amer. chem. Soc., Bd. 72, 1950, S. 3824; Bd. 75, 1953, S. 4980). Dabei entstanden die beiden Ketone nebeneinander, und ihre Trennung bereitete Schwierigkeiten. Azulenaldehyde konnten bisher nur durch Oxydation eines Azulencarbonsäureesters mittels eines verlustreichen 6-Stufen-Verfahrens mit sehr geringer Ausbeute dargestellt werden (H. A r n o 1 d und K. P a h 1 s, Chemische Berichte, Bd. 87, 1954, S. 257).
• Azulenaldehyde und -ketone sind als Zwischenprodukte für die Herstellung neuer, bisher nicht oder nur sehr schwierig zugänglicher Verbindungen in der Klasse der Azulene wertvoll, und die Aldehyde besonders im Zusammenhang mit dem Lactaroviolin, einen aus dem echten Reizker isolierten Azulenaldehyd, der sich als bakteriostatisch wirksam erwies (H. W i 11-s t a e d t , Berichte der Deutschen chemischen Gesellschaft, Bd. 68, 1935; S.333, H. W i 11 s t a e d t und B. Zetterberg, Svensk. Kein. Tidskr., Bd. 58, 1946, S.306).
• Es wurde nun gefunden, daß Azulen-l- und -3-aldehyde und -ketone erhalten werden, wenn man ein Azulen, das in 1- und/oder 3-Stellung unsubstituiert ist, jedoch in den anderen Stellungen substituiert sein kann, mit einem Carbonsäureamid der allgemeinen Formel I in der R, R1 und R2 Wasserstoff, Alkyl-, Aralkyl- oder Arylreste bedeuten, und einem halogenhaltigen sauren Kondensationsmittel der allgemeinen Formel R3-Haln, in der R3 den Rest des Kondensationsmittels ohne das Halogen, Hal Halogen und n die Wertigkeit des Restes R3 bedeutet, umsetzt und das erhaltene Komplexsalz einer alkalischen Hydrolyse unterwirft. Man erhält auf diese Weise in der überraschend hohen Ausbeute von 90 bis 100°/o der Theorie und in sehr reiner Form Azulenaldehyde und -ketone, die bisher überhaupt nicht oder nur auf umständlichem Wege erhältlich waren.
• Als Carbonsäureamide werden gemäß der Erfindung, sofern Aldehyde hergestellt werden sollen, Formamide eingesetzt, in denen die Wasserstoffatome am Stickstoffatom durch Alkyl-, Aralkyl- oder auch Arylgruppen ersetzt sein können. Da der gegebenenfalls durch Alkyl-, Aralkyl- oder Arylgruppen substituierte Amidrest am Schluß der Synthese nur als ein gegebenenfalls wiederzugewinnendes Nebenprodukt anfällt, wird es in den meisten Fällen zweckmäßig sein, von möglichst billigen Ausgangsprodukten auszugehen, so daß das am Schluß der Synthese erhaltene sekundäre Amin verworfen werden kann. Für die Synthese von Azulenketonen werden Amide der homologen Fettsäuren oder auch von aromatischen Carbonsäuren benötigt, in denen ebenfalls die Wasserstoffatome der Amidogruppe durch Alkyl-, Aralkyl- oder Arylreste ersetzt sein können.
• Bezüglich des Amidrestes gelten die gleichen Erwägungen wie bei der Herstellung der Aldehyde. Der mit der Ketogruppe verbundene Alkyl-, Aralkyl- oder Arylrest erscheint im Endprodukt als Teil der Ketogruppe; er kann in weitem Umfang variiert werden, ohne daß die Durchführbarkeit des Verfahrens dadurch beeinträchtigt wird.
• Als halogenhaltige saure Kondensationsmittel werden gemäß der Erfindung bevorzugt die Halogenide, besonders die Chloride der Phosphorsäure verwendet. Jedoch können auch die Halogenide der Schwefelsäure oder der Kohlensäure, z. B. Thionylchlorid oder Phosgen, eingesetzt werden. Außerdem wirken im gleichen Sinne auch Verbindungen vom Typ der Friedel-Crafts-Katalysatoren, wie Alumniumchlorid oder Bortrifluorid. Da die sauren Kondensationsmittel im Verfahren gemäß der Erfindung nur die Rolle von Hilfsprolukten spielen, wird man -naturgemäß in dieser Beiehung von möglichst billigen Produkten ausgehen. )ie Reaktion verläuft vermutlich so, daß das Carbonäureamid mit dem halogenhaltigen sauren Konden-;ationsmittel, z. B, dem anorganischen Säurechlorid, #ine Komplexverbindung'der-nachstehenden Struktur )ildet: Diese Komplexverbindung -tritt mit der polaren 7 orm des Azulens zu einem wasserlöslichen Komplexsalz der folgenden Struktur zusammen: Aus diesem wasserlöslichen Komplexsalz wird dann furch alkalische Hydrolyse die Carbonylverbindung ies Azulens sowie das sekundäre Amin der allgemeinen Formel ;ebildet. Bei der praktischen Durchführung des erfindungs-'Yernäßen Verfahrens entsteht durch die Umsetzung des 4zulens mit dem Carbonsäureamid und dem halogenialtigen sauren Kondensationsmittel direkt das wasserösliche Komplexsalz der Struktur III des Azulens.
• Als Lösungsmittel für die Herstellung des Azulen-.-omplexsalzes wird zweckmäßig ein Überschuß des eingesetzten Carbonsäureamids verwendet. Jedoch können auch indifferente organische Lösungsmittel c-erwendet werden.
• Beispiel 1 8,8g Phosphoroxychlorid werden unter Kühlung in 25 ccm Dimethylformamid gelöst. In diese Lösung ,Ärird langsam eine solche von 6,4 g Azulen in 40 ccm Dimethylformamid eingetropft. Dabei scheidet sich eine hellrote Masse ab. Man rührt das Gemisch etwa 15 :Minuten kräftig und trägt es anschließend in etwa 500 ccm Eiswasser ein, in dem zuvor 30 g Natriumacetat gelöst wurden. Die erhaltene rote Lösung wird schwach alkalisch gemacht und dann mehrmals mit Äther ausgezogen. Die .vereinigten Ätherauszüge trocknet man über Calciumchlorid, destilliert dann den Äther ab und chromatographiert den Rückstand mit Benzol an Aluminiumoxyd (nach B r o c k m a n n Aktivitätsstufe I annähernd neutral). Das Eluat wird schließlich vom Benzol befreit, und man erhält 7,5 g eines violettroten Oles, den Azulenaldehyd-(1). Ausbeute: 97% der Theorie. Das Semicarbazon des Azulenaldehyds-(1) schmilzt bei 213 bis 214° C unter Zersetzung. Die Lichtabsorption des Azulenaldehyds-(1) zeigt starke Maxima bei 647, 586 und 540 m[. (in Hexan).
• Beispiel 2 Man löst 10 g 4,6,8=rrimethylazulen in 80 ccm Dimethylformamid und tropft zu dieser Lösung langsam unter Rühren und Kühlung 10,8 g Phosphoroxychlorid. Dabei soll die Temperatur nicht über 35° C ansteigen. Es bildet sich ein hellroter Kristallbrei, der in eine Natriumacetatlösung eingetragen wird. Die so erhaltene Lösung wird mit Natronlauge schwach alkalisch gemacht und dann mit Chloroform mehrmals extrahiert. Die vereinigten Chloroformauszüge wäscht man häufig mit Wasser und destilliert dann das Chloroform ab. Als Rückstand erhält man den 4,6,8-Dimethylazulenaldehyd-(1) in einer Ausbeute von 11,6 g (= 99% der Theorie) in Form dunkelroter Kristalle. Nach einmaliger Umkristallisation aus Ligroin zeigt er den Schmelzpunkt von 106 bis 107° C. Das Semicarbazon schmilzt bei 231 bis 232° C.
• Beispiel 3 7,1g 1-Methylazulen werden in 70 ccm Dimethylformamid gelöst und in diese Lösung unter Rühren und Kühlung 9 g Phosphoroxychlorid eingetropft. Das sich dabei unter schwacher Erwärmung bildende rotgefärbte Reaktionsgemisch wird in eine etwa 4%ige Natriumacetatlösung gegossen und mit verdünnter Natronlauge schwach alkalisch gemacht. Die rotviolettgefärbte wäßrige Lösung wird mit Chloroform extrahiert und anschließend die organische Phase mehrmals mit Wasser gewaschen, dann weitgehend eingeengt und schließlich an Aluminiumoxyd chromatographiert. Nach dem Abdestillieren des organischen Lösungsmittels erhält man aus dem Eluat den 1-Methylazulenaldehyd-(3) in Form dunkler, fast schwarzer Nadeln vom Schmelzpunkt 72 bis 73° C in einer Ausbeute von 8,1 g (95% der Theorie). Sein Semicarbazon schmilzt bei 209 bis 210° C. Beispiel 4 7,9g Guajazulen (1,4-Dimethyl-7-isopropylazulen) werden in 80 ccm Dimethylformamid gelöst und dazu das Gemisch von 7,3 g Phosphoroxychlorid und 12 ccm Dimethylformamid gegeben. Die sich dabei rotfärbende Reaktionsmischung gibt man nach kurzer Zeit in eine kalte etwa 4%ige Natriumacetatlösung, macht mit verdünnter Natronlauge schwach alkalisch und extrahiert mit Äther. Die ätherische Phase wird mehrmals mit Wasser gewaschen und nach dem Trocknen destilliert man den Äther ab. Es hinterbleibt als Rückstand der Guajazulenaldehyd-(3) in Form dunkelgrüner Kristalle. Nach Umkristallisation aus Ligroin erhält man 4,4g (= 95%derTheorie) des Guajazulenaldehyds-(3) in Form feiner Nadeln, die bei 85 bis 86° C schmelzen. Das Semicarbazon dieses Aldehyds schmilzt bei 194 bis 195° C.
• Beispiel 5 17g 4,6,8-Trimethylazulen werden in 100 ccm Dimethylformamid und 200 ccm Benzol gelöst. In diese Lösung werden unter guter Kühlung und Rühren 11 g Phosgen langsam eingeleitet. Dabei färbt sich die Reaktionmischung intensiv rot. Nach kurzer Zeit wird das Gemisch in natriumacetathaltiges Eiswasser gegeben, mit verdünnter Natronlauge schwach alkalisch gemacht und in der im Beispiel 2 beschriebenen Weise aufgearbeitet. Man erhält so schließlich den im Beispiel 2 beschriebenen 4,6,8-Trimethylazulenaldehyd-(1) vom Schmelzpunkt 106 bis 107° C in 87%iger Ausbeute.
• Beispiel 6 Zu einer Auflösung von 9 g wasserfreiem Aluminiumchlorid in 70 ccm Dimethylformamid gibt man eine Lösung von 8,5 g 4,6,8-Trimethylazulen in 80 ccm Dimethvlformamid. Diese Mischung wird 6 bis 7 Stunden auf etwa 150° C erhitzt. Nach dem Erkalten des rotgefärbten Reaktionsgemisches wird dieses in natriumacetathaltiges Eiswasser gegeben, mit verdünnter Natronlauge schwach alkalisch gemacht und in der im Beispiel 2 beschriebenen Weise aufgearbeitet. Man erhält den im Beispiel 2 beschriebenen 4,6,8-Trimethylazulenaldehyd-(3) in Form dunkelroter Kristalle vom Schmelzpunkt 106 bis 108° C. Ausbeute 40 bis 50% der Theorie.
• Beispiel ? Zu einer Lösung von 6,4g Azulen in 50 ccm Methylformamid wird unter Rühren und Kühlung eine Mischung von 12 g Phosphorpentachlorid und 100 ccm Methylformanilid gegeben. Unter schwacher Erwärmung färbt sich dabei das Reaktionsgemisch rot. Nach einiger Zeit wird dieses in 1000 ccm einer etwa 4%igen Natriumacetatlösung gegeben, mit verdünnter -Natronlauge schwach alkalisch gemacht und anschließend in der im Beispiel 1 beschriebenen Weise aufgearbeitet. Man erhält schließlich in sehr guter Ausbeute den im Beispiel l beschriebenenAzulenaldehyd-(1) als violettrotes Öl. Ausbeute 84% der Theorie.
• Beispiel 8 4,5 g 4-Methyl-7-isopropenylazulen, gelöst in 40 ccm Dimethylformamid, werden langsam zu einer Mischung von 4,5g Phosphoroxychlorid in 25 ccm Dimethylformamid unter Kühlen und Rühren gegeben. Das dabei sich bildende rotgefärbte Reaktionsprodukt wird nach kurzer Zeit in 500 ccm einer etwa 4%igen kalten Natriumacetatlösung gegeben und diese Lösung dann mit verdünnter Natronlauge schwach alkalisch gemacht. Die wäßrige Lösung wird mehrmals mit Äther extrahiert und diese ätherische Phase dann gut mit Wasser gewaschen. Nach dem Trocknen und Abdestillieren des Äthers erhält man den 4-Methyl-7-isopropenylazulenaldehyd-(1) (Lactaroviolin) in Form schwarzvioletter Nadeln in einer Ausbeute von 4,9 g (=92% der Theorie). Nach einmaligem Umkristallisieren aus Ligroin zeigt der Aldehyd einen Schmelzpunkt von 57 bis 58° C.
• Beispiel 9 6,4- Azulen werden in 70 ccm Dimethylacetamid gelöst. Zu dieser Lösung gibt man unter Kühlung und Rühren langsam 8,8 g Phosphoroxychlorid und erhitzt dann das Reaktionsgemisch mehrere Stunden auf etwa 100° C. Nach dem Erkalten gibt man die Mischung in 500 ccm etwa 4%iger Natriumacetatlösung, macht mit verdünnter Natronlauge schwach alkalisch und extrahiert gut mit Äther. Die violettrote ätherische Phase wird mehrmals mit Wasser gewaschen, getrocknet, und dann der Äther abdestilliert. Den Rückstand nimmt man in Petroläther auf und chromatographiert ihn an Aluminiumoxyd (nach B r o c k m a n n , Aktivitätsstufe I, annähernd neutral). Das violettrote Eluat wird dann vom Petroläther befreit und man erhält das 1-Acetylazulen in Form eines violettroten Öles in einer Ausbeute von 7,7 g (= 910/0 der Theorie). Das 1-Acetylazulen liefert ein Semicarbazon vom Schmelzpunkt 229 bis 230° C. Das 1-Acetylazulen zeigt im sichtbaren Gebiet des Spektrums unter anderem starke Maxima bei 657,598 und 554m[, (in n-Hexan).

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Herstellung von Azulenaldehyden und -ketonen, dadurch gekennzeichnet, daß ein in 1- und/oder 3-Stellung unsubstituiertes Azulen mit einem Carbonsäureamid der allgemeinen Formel in der R, R1 und R2 Wasserstoff, Alkyl-, Aralkyl-oder Arylreste bedeuten, und einem halogenhaltigen sauren Kondensationsmittel der allgemeinen Formel R3-Haln, in der R3 den Rest des Kondensationsmittels ohne das Halogen, Hal Halogen und za die Wertigkeit des Restes R3 bedeutet, umsetzt und das erhaltene Komplexsalz einer alkalischen Hydrolyse unterwirft.