DE1076133B

DE1076133B - Verfahren zur Herstellung von ª‡,ª‡'-(Diacyl)-bis-ketocarbon-saeureestern

Info

Publication number: DE1076133B
Application number: DEV13688A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Chem Dr Heinz Paul; Dr Hubertus Pietrzok; Dipl-Chem Reinhold Groeger
Original assignee: Filmfabrik Wolfen VEB
Current assignee: Filmfabrik Wolfen VEB
Priority date: 1958-01-11
Filing date: 1958-01-11
Publication date: 1960-02-25

Description

DEUTSCHES

Die Acylierung der ^-Ketocarbonsäureester mit Säurechloriden führt normalerweise zu einem Gemisch von C-Acyl- und O-Acyl-Verbindungen, in dem die C-Acyl-Verbindung überwiegt. Die Umsetzung wird üblicherweise so ausgeführt, daß ein in geeigneter Weise hergestelltes Natriumsalz des betreffenden /9-Ketocarbonsäureesters mit dem Säurechlorid zur Reaktion gebracht wird. Zu diesem Zweck wird z. B. das Natriumsaiz des /J-Ketocarbonsäureesters mit Hilfe von Natriumstaub in einem inerten Lösungsmittel, wie Äther oder Benzol, in feiner Suspension verteilt und zu dieser Suspension das Säurechlorid zugegeben, oder aber man arbeitet mit alkoholischer Natriumäthylatlösung und führt die Reaktion durch wechselweise Zugabe von Alkoholat und Säurechlorid zur Lösung des /J-Ketocarbonsäureesters aus (Houben—-Weyl, »Methoden der organischen Chemie«, Bd. VIII, S. 610, 4. Auflage [1952], Georg Thieme Stuttgart). Von Lund (Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft, Bd. 67, S. 935 [1934]) wurde ein Verfahren zur Alkylierung und Acylierung von Malonester vorgeschlagen, bei dem das ätherlösliche Äthoxymagnesiumsalz des Malonesters acyliert wird. Diese Methode wurde dann von Viscontini (Helvetica chimica Acta, Bd. 35, S. 1342 und 2281 [1952]) zur Herstellung der nach dem üblichen Verfahren mit Natrium erhältlichen a-Acyl-yS-ketocarbonsäureester angewendet.' In der deutschen Patentschrift 906 922 wird die Herstellung von a-Acyl-ct-alkyl-/?-ketocarbonsäureestern mit Hilfe von Magnesiumalkoholat und Umsetzung der erhaltenen Magnesiumalkoxy-Verbindung mit einem Säurechlorid beschrieben.

Die Acylierung der ^-Ketocarbonsäureester mit Säurehalogeniden von Dicarbonsäuren wurde bisher nur mit Hilfe der Natriumsalze der /7-Ketoester versucht (Scheiber, »Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft«, Bd. 44, S. 2422 [1911]). Die erhaltenen Ergebnisse sind meist unbefriedigend, so daß eine technische Herstellung auf "diesem Wege nicht in Frage kommt. Außerdem ist es schwierig, die jeweiligen Endprodukte aus dem Reaktionsgemisch in der notwendigen Reinheit zu gewinnen.

Es wurde nun überraschenderweise gefunden, daß man die a,a- (Diacyl) -bis-ketocarbonsäureester in guter Ausbeute und in ausgezeichneter Reinheit erhält, wenn man die Äthoxymagnesiumkomplexverbindungen der /?-Ketosäureester mit den Dihalogehiden von Dicarbonsäuren, z. B. den Dichloriden, umsetzt, und zwar vorteilhaft 2 Mol Äthoxymagnesiumkomplexverbindung mit 1 Mol Dihalogenid. Die Äthoxymagnesiumkomplexverbindungen der /?-Ketocarbonsäureester erhält man durch Umsetzung der yö-Ketoester mit Magnesiumalkoholat. Man gewinnt auf Verfahren zur Herstellung

von a,a'-(Diacyl)-bis-ketocarbon-

säureestern

Anmelder:

VEB Filmfabrik Agfa Wolfen,
Wolfen (Kr. Bitterfeld)

Dipl.-Chem. Dr. Heinz Paul, Berlin,

Dr. Hubertus Pietrzok
und DipL-Chem. Reinhold Gröger,

Wolfen (Kr. Bitterfeld),
sind als Erfinder genannt worden

diese Weise Verbindungen, die zwei ^-Ketocar.bonsäureestergruppierungen' im Molekül enthalten und der folgenden allgemeinen Formel entsprechen:

R —CO —CH-COOR'

CO

[Xl

CO

R —CO —CH-COOR'

In dieser Formel bedeutet: R Alkyl, Aryl oder substituiertes Aryl, R' Alkyl und X entweder [CH₂],, wobei η mindestens gleich 1 und die CH₂-Kette verzweigt oder unverzweigt ist, oder einen aromatischen Ring der Benzolreihe, der noch mit Nitro-, Amino·-, Alkylresten, Halogen oder einem ankondensierten Benzolring substituiert sein kann, oder einen heterocyclischen 5- oder ogliedrigen Ring. . .

Die auf diese Weise erhaltenen α,α'- (Diacyl) -bisketocarbonsäureester dienen als Zwischenprodukte, sie lassen sich nach bekannten Verfahren zu den entsprechenden Bis- [/Hcetocarbonsäureestern] spalten. Die Spaltung kann in den meisten Fällen mit den. rohen «,(/-(Diacyl^-ketoestern vorgenommen werden.

Beispiel 1

In einem Dreihalskolben mit Tropf trichter, Rückflttßkühler und Rührer werden 13,5 g Magnesiumspäne mit einem Gemisch aus 10 cm³ absolutem Alko-

909 757/515

hol und 2 bis 4 cm³ Tetrachlorkohlenstoff so lange gerührt, bis die Mischung kräftig reagiert. Dann werden nach und nach weitere 50 cm³ absoluter Alkohol zugetropft, und zwar so, daß das Gemisch in dauerndem Sieden bleibt. Sobald die Reaktion nachzulassen beginnt, werden allmählich 200 cm³ trockenes Benzol zugefügt und, falls notwendig, auf einem Dampfbad zum Sieden erhitzt. Nach Zugabe des Benzols wird noch 2 Stunden nacherhitzt. Dann muß das Magnesium bis auf geringe Spuren in Lösung gegangen sein. Zu dieser Magnesiumäthylatlösung werden nun in wenigen Minuten 65 g Acetessigsäureäthylester, in 50 cm³ Benzol gelöst, zugetropft. Die Lösung darf dabei ins Sieden geraten. Es wird eine weitere Stunde nachgerührt. An Stelle von Benzol kann auch absoluter Äther als Lösungsmittel benutzt werden.

Zu 1 Mol der Magnesiumacetessigesterkomplexverbindung in 500 cm³ absolutem Äther werden unter Rühren 70,6 g Malonylchlorid in 400 cm³ absolutem Äther innerhalb 45 Minuten zugegeben und dabei mit Eiswasser gekühlt. Das Gemisch wird 12 Stunden stehengelassen und nach dieser Zeit die ausgeschiedene Komplexverbindung mit eiskalter Schwefelsäure (100 g in etwa 750 cm³ Wasser) zersetzt. Die ätherische Lösung wird abgetrennt, mit Wasser gewaschen, mit Natriumsulfat getrocknet und dann destilliert. Nach Entfernen des Äthers wird im Vakuum der Vorlauf, der im wesentlichen aus Malonester und Acetessigester besteht, abgetrennt und anschließend der a.a'-Malonyl-bis-acetessigester überdestilliert. Er geht bei 4 Torr zwischen 115 und 118° C als fast farbloses Öl über. Ausbeute: 78%.

35

^C15^H20°8

Berechnet... C 54,87, H 6,14, OC₂H₅ 27,45%.;
gefunden ... C 54,88, H 6,77, OC₂H₅ 27,50 %.

Beispiel 2

Die Äthoxymagnesiumacetessigesterkomplexverbindung wird nach Beispiel 1 in Äther hergestellt. Innerhalb 30 Minuten werden zu dieser Magnesiumkomplexverbindung, erhalten aus 50,5 g Acetessigester, unter Rühren 30 g Bernsteinsäuredichlorid, in 100 cm³ absolutem Äther, zugetropft. Es scheidet sich ein rotbraunes Produkt ab, das nach lOstündigem Stehen kristallisiert und mit 40 g konzentrierter Schwefelsäure in Eiswasser zersetzt wird. Nach der üblichen Aufarbeitung wird das dunkelrote öl im Vakuum destilliert. Nach Abtrennung des Vorlaufes wird der Hauptlauf vom Kp.₄ = 135 bis 157° C gesammelt und über eine kurze Kolonne fraktioniert destilliert. Es werden 32 g = 48% der Theorie ct.a'-Succinyl-bis-acetessigester als helles öl erhalten.

Berechnet... C 56,14, H 6,48, OC₂H₅ 26,33%;
gefunden ... C 55,65, H 6,68, OC₂H₅ 25,83%.

Beispiel 3

Die Äthoxymagnesiumacetessigesterkomplexverbindung wird nach Beispiel 1 in Äther oder Benzol hergestellt. Zu 1 Mol dieser Verbindung werden unter Rühren aus einem Tropftrichter 91,5 g Adipinsäuredichlorid in 100 cm⁸ trockenem Äther bzw. trockenem Benzol unter Außenkühlung mit Wasser so zugesetzt, daß die Temperatur des Reaktionsgemisches etwa 40° C beträgt. Die erhaltene Lösung wird einige Zeit nachgerührt und nach Stehen über Nacht mit verdünnter Schwefelsäure, hergestellt aus 100 g konzentrierter Schwefelsäure und 500 cm³ Eiswasser, zersetzt. Die

55 ätherische oder benzolische Schicht wird abgetrennt und wie im Beispiel 1 aufgearbeitet. Lösungsmittel und nicht umgesetzter Acetessigester werden unter Vakuum im Dampfbad abdestilliert. Der α,α'-Adipinylbis-acetessigester, der als schwachbräunlichgefärbter Rückstand verbleibt, kristallisiert nach einigem Stehen. Er wird scharf abgesaugt und mit eiskaltem Methanol gewaschen. Schmelzpunkt: 49 bis 51° C. Ausbeute: 116 g=63% der Theorie.

Ί8 H₂₆ O₈
Berechnet,
gefunden .

C 58,37, H 7,07%-;
C 58,37, H 7,09%.

Beispiel 4

Gemäß Beispiel 1 wird aus 12 g Magnesiumspänen und 52 g Acetessigester in trockenem Äther oder trockenem Benzol die Magnesiumacetessigesterkomplexverbindung hergestellt. Dazu werden 96gSebacinsäuredichlorid in 150 cm³ trockenem Äther oder trockenem Benzol zugetropft, worauf nachgerührt wird. Das sich abscheidende feste Produkt wird nach Stehen über Nacht mit verdünnter Schwefelsäure zersetzt, die organische Schicht abgetrennt, gewaschen, getrocknet und das Lösungsmittel abdestilliert. Der α,α'-Sebacinyl-bis-acetessigsäureester hinterbleibt als öliger Rückstand. Durch Spalten mit Natriummethylat kann der Sebacinyl-bis-essigsäuremethylester in farblosen Kristallen vom Schmelzpunkt 57 bis 58° C direkt erhalten werden. Ausbeute: 54 g = 43% der Theorie.

Berechnet... C 61,12, H 8,34, OCH₃ 19,74%.;
gefunden ... C 61,21, H 8,19, OCH₃ 19,90%.

Beispiel 5

Zu 0,5 Mol Magnesiumacetessigesterkomplexverbindung, hergestellt nach Beispiel 1 in trockenem Benzol, werden unter Rühren 54 g Isophthalsäuredichlorid in 100 cm³ Benzol zugesetzt. Die abgeschiedene Komplexverbiridung wird nach 2 bis 3 Stunden mit verdünnter Schwefelsäure zersetzt. Die organische Schicht wird abgetrennt und wie üblich aufgearbeitet. Der α,α'-Isophthalyl-bis-acetessigester kann im Hochvakuum destilliert werden. Kp.₀₀₀₄=178 bis 183° C. Schmelzpunkt: 178 bis 179° C. Rohausbeute: 87 g = 83,6% der Theorie. Ausbeute an destillierbarem Produkt: 27 g = 26% der Theorie.

_r π _n

^ 20 ^X122 ^8

Berechnet... C 61,53, H 5,68%;
gefunden ... C 61,36, H 5,41%.

Beispiel 6

Wie im Beispiel 1 werden 0,5 Mol Magnesiumacetessigesterkomplexverbindung in trockenem Äther hergestellt. Dazu werden 54 g Terephthalsäuredichlorid, in 400 cm³ Äther gelöst, zugesetzt. Es bildet sich eine gelbe Komplexverbindung, die nach einigem Stehen mit verdünnter Schwefelsäure zersetzt wird. Die ätherische Lösung wird abgetrennt, mit Natriumsulfat getrocknet und das Lösungsmittel abdestilliert. Der α,α'-Terephthalyl-bis-acetessigester hinterbleibt als Kristallmasse. Schmelzpunkt 98 bis 98,5° C. Ausbeute: 52 g = 51%' der Theorie.

^₂Q JLi₂₂ VVg

Berechnet.
gefunden . .

C 61,53, H 5,68%;
C 61,82, H 5,77%.

Beispiel 7

Zu 1 Mol Magnesiumacetessigester in 600 cm³ Benzol tropft man unter Rühren und Kühlen eine Lösung von 235 g S-Octadecyloxy-isophthalsäuredichlorid in 700 cm³ Benzol. Man rührt einige Zeit nach und zersetzt nach 14stündigem Stehen mit konzentrierter Schwefelsäure und Eiswasser. Die benzolische Schicht wird nach dem Abtrennen wie üblich aufgearbeitet. Man erhält den c^a'-S-Octadecyloxy-isophthalyl-bisacetessigester als wachsartige Substanz. Schmelzpunkt: 24 bis 25° C.

Durch Spalten mit Natriumäthylat- oder -methylatlösung erhält man den 5-Octadecyloxyisophthalyl-bisessigsäureäthylester in einer Ausbeute von 186 g = 68% der Theorie. Schmelzpunkt: 29 bis 31° C. nicht ohne Zersetzung destilliert werden kann. Kp._{o 3} = 135 bis 150⁰C. Ausbeute 18,7 g = 38% der Theorie.

■go ΧΧπη ^* Q

Berechnet,
gefunden .

C 68,00, H 6,11%; C 68,73, H 6,36%.

Beispiel 10

Berechnet.
gefunden .

C 71,1,
C 70,84,

H 9,40%.; H 9,63%.

Beispiel 8

In einem Dreihalskolben mit Tropftrichter, Rückflußkühler und Rührer werden 54 g Magnesiumspäne mit einem Gemisch von 50 cm³ absolutem Alkohol und

10 cm³ Tetrachlorkohlenstoff so lange gerührt, bis die 25 punkt von 75 bis 76° C.

ίο Man löst 0,9 g Magnesiumspäne in 3,5 g absolutem Äthanol unter Zugabe von 50 cm³ absolutem Äther und versetzt die Lösung mit 4,9 g Acetessigsäureäthylester, gelöst in 30 cm³ Äther. Nach 30 Minuten tropft man 4,7 g 1,4-Naphthalindicarbonsäurechlorid, in 150 cm³ Äther gelöst, ein und hält das Gemisch 3 Stunden in gelindem Kochen. Nach Abkühlen wird mit wenig eiskalter, verdünnter Schwefelsäure zersetzt, die ätherische Schicht abgetrennt, mit Wasser neutral gewaschen, über Natriumsulfat getrocknet und der

ao Äther im Vakuum abgezogen. Der blaßgelbe Rückstand kristallisiert im Kühlschrank durch.

Es werden 7,5 g (92% der Theorie) 1,4-Bis-[α-carbäthoxyacetoacetyl] -naphthalin erhalten. Nach dem Waschen mit Methanol ergibt sich ein Schmelz

Mischung kräftig reagiert. Dann werden nach und nach weitere 200 cm³ Alkohol und 1200 cm³ Benzol zugetropft und zur Beendigung der Reaktion das Ganze auf dem Dampfbad erhitzt. Wenn fast alles Magnesium verbraucht ist, läßt man 384 g Benzoylessigester in 100 cm³ Benzol zulaufen und rührt 1 Stunde nach. Dann kühlt man mit kaltem Wasser und läßt 203 g Isophthalsäuredichlorid, gelöst in 100 cm³ Benzol, ziemlich schnell einlaufen. Es bildet sich bald eine hellgelbe, halbfeste Komplexverbindung. Man läßt über Nacht stehen und löst dann die Komplexverbindung mit 21 Eiswasser und 200 g konzentrierter Schwefelsäure. Die benzolische Schicht wird abgetrennt, mit Wasser neutral gewaschen, mit Natriumsulfat getrocknet und das Benzol abdestilliert. Es hinterbleibt eine sirupartige Masse. Diese wird in Alkohol gelöst, und es kristallisiert nach kurzer Zeit der α,α'-Isophthalyl-bis-benzoylessigsäureäthylester als ein weißes Produkt aus. AusPropanol umkristallisiert, •24 H₂4 O₈

Berechnet.
gefunden .

C 65,45, H 5,50, OC₂H₅ 20,44%; C 65,61, H 5,52, O C₂ H₅ 20,46%.

Beispiel 11

27 g Magnesium werden mit 110 cm³ absolutem Äthanol und 7 cm³ Tetrachlorkohlenstoff umgesetzt, wobei beim Nachlassen der Reaktion nach und nach 400 cm³ Benzol zugefügt werden. Nachdem fast alles Magnesium gelöst ist, werden 237 g p-Nitrobenzoylessigester, gelöst in 300 cm³ Benzol, zugegeben, und es wird 1 Stunde nachgerührt. Dann werden unter mäßiger Kühlung 102 g Isophthalsäuredichlorid, in 100 cm³ Benzol gelöst, zugetropft. Es scheidet sich alsbald ein viskoses Produkt ab. Man läßt das Gemisch noch einige Stunden stehen und zersetzt dann die Komplexverbindung mit Wasser und Schwefelsäure. Die benzolische Schicht wird neutral gewaschen,

schmilzt es bei 127 bis 129° C. Ausbeute 150 g = 29% 45 mit Natriumsulfat getrocknet und schließlich wird das

Benzol abgedampft. Es hinterbleiben 250 g (etwa 83 % der Theorie) eines sirupartigen Rohproduktes. Dieses wird durch Umkristallisieren aus Isopropanol gereinigt, wobei ein gelbliches Pulver vom Schmelzpunkt 60 bis 62° C anfällt.

der Theorie.

s₀H₂₆O₈
Berechnet.
gefunden .

C 70,03, H 5,05%; C 70,08, H 5,24%.

Beispiel 9

Zu 4,8 g mit einigen Tropfen Bromoform aktivierten Magnesiumspänen werden 18,4 g absolutes Äthanol getropft, so daß unter kräftiger Wärmeentwicklung die Äthylatbildung schnell erfolgt. Beim Nachlassen der Reaktion werden 200 cm³ absoluter Äther portionsweise zugefügt. Sobald das Magnesium gelöst ist, werden 38,4 g Benzoylessigsäureäthylester in 100 cm³ Äther zugetropft. Die klare Lösung wird einige Zeit nachgerührt und dann tropfenweise mit 18,2 g Adipinylchlorid, gelöst in 100 cm³ Äther, versetzt. Es scheidet sich ein zäher, gelber Niederschlag ab, der nach dem Stehen über Nacht mit einer dem Magnesium äquivalenten Menge eiskalter, 5%iger Schwefelsäure im gleichen Kolben zersetzt wird. Die ätherische Schicht wird mit Wasser neutral gewaschen und über Natriumsulfat getrocknet. Nach Abdestillieren des Äthers im Vakuum hinterbleibt Adipinyl-bis-benzoylessigsäureäthylester als ein gelbes öl, das im Vakuum Berechnet... N 4,63, C 59,61, H 4,00%; gefunden ... N 4,79, C 59,75, H 4,29%.

Beispiel 12

Man bereitet in bekannter Weise aus 4,8 g (0,2MoI) Magnesiumspänen und 18,4 g (0,4MoI) absolutem Äthanol in 200 cm³ trockenem Äther mit 26 g (0,2MoI) Acetessigsäureäthylester in 100 cm³ Äther denÄthoxymagnesiumacetessigester, zu dem man nach etwa 30 Minuten unter Rühren eine Lösung von 20,9 g (0,1 Mol)Thiophen-2,5-dicarbonsäurechlorid in 150 cm³ Äther tropft. Die Suspension wird gelb und bleibt über Nacht stehen. Danach wird sie mit 10 cm³ Schwefelsäure in 200 cm³ Wasser bei etwa 0° C zersetzt. Die ätherische Schicht wird mit Wasser neutral gewaschen und über Natriumsulfat getrocknet. Dann wird das Lösungsmittel abdestilliert. Es hinterbleiben 36,2 g gelbes Öl (91,5% der Theorie), die mit 10 g

Kaliumhydroxyd, gelöst in 400 cm³ Wasser, fast völlig gelöst werden. Diese Lösung wird zur Beseitigung von neutralen Bestandteilen zweimal ausgeäthert. Nach dem Ansäuern mit verdünnter Schwefelsäure wird erschöpfend ausgeäthert und über Natriumsulfat getrocknet. Nach dem Entfernen des Lösungsmittels hinterbleibt das 2,5-Bis-(a-carbäthoxy-acetoacetyl)-thiophen als unter Zersetzung destillierbares gelbes öl. Ausbeute: 34,2 g = 86,5% der Theorie.

Das Rohprodukt wird in 150 cm³ Methanol gelöst und mit einer Lösung von 3,5 g Natrium in 100 cm³ Methanol versetzt. Die Esterspaltung verläuft bei 16stündigem Stehen bei Zimmertemperatur unter Umesterung. Das Enolnatriumsalz des 2,5-Bis-(carbomethoxyacetyl)-thiophene kristallisiert dabei in gelborangefarbenen Nädelchen aus, die nach Einengen des Lösungsmittels im Vakuum abgesaugt werden. Ausbeute: 28 g.

Das Enolat wird in 500 cm³ mit 8 g Schwefelsäure angesäuertes Wasser gegeben und mit insgesamt 21 Äther ausgeschüttelt. Nach dem Abdestillieren des Äthers kristallisieren 18,0 g des 2,5-Bis-(carbomethoxyacetyl-thiophens, der aus Äther oder Äthanol umgelöst werden kann. Ausbeute: 63% der Theorie. Blaßgelbe Nädelchen vom Schmelzpunkt 84 bis 85° C.

Berechnet... C 50,70, H 4,25, S 11,28%;
gefunden ... C 50,57, H 4,18, S 10,94%.

50,90, . 4,11,

Wenn man 2,5-Bis-(carbomethoxyacetyl)-thiophens mit 20%iger Salzsäure 1 Stunde kocht, so erhält man das beschriebene 2,5-Diacetylthiophen. Schmelzpunkt 160° C, nach dem Umlösen aus Essigester Schmelzpunkt 170 bis 171° C.

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Herstellung von a,a- (Diacyl) bis-ketocarbonsäureestern der allgemeinen Formel

R—CO —CH-COOR'

CO

CO

R —CO —CH-COOR'

in der R Alkyl, Aryl oder substituiertes Aryl, R' Alkyl und X entweder [C H₂] _n, wobei η mindestens gleich 1 und die C H₂-Kette verzweigt oder unverzweigt ist, oder einen aromatischen Ring· der Benzolreihe, der mit Nitro-, Amino-, Alkylresten, Halogen oder einem ankondensierten Benzolring substituiert sein kann, oder einen heterocyclischen 5- oder ogliedrigen Ring bedeutet, dadurch gekennzeichnet, daß man die Äthoxymagnesiumkomplexverbindung des entsprechenden /2-Ketocarbonsäureesters mit einem Dihalogenid einer Dicarbonsäuren insbesondere dem Dichlorid, umsetzt.

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