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Verfahren zur Herstellung von endständigen a,p-ungesättigten Acetylenverbindungen
Es ist bekannt, endständige a,fl-ungesättigte Acetylenverbindungen dadurch herzustellen,
daß man Carbonylverbindungen in einer metallorganischen Reaktion mit Propargylhalogeniden
zu Hydroxyacetylenverbindungen umsetzt und diese durch Wasserabspaltung nach bekannten
Verfahren in endständige a,fl-ungesättigte Acetylenverbindungen überführt(K. E i
t e r, E. T r ii 5 c h e i t, H. O e d i g e r Angew. Chem., 72 [1960], S. 948).
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Weiterhin ist bekannt. endständige a,fl-ungesäUigte Acetylenverbindungen
aus Propargylaldehyd und Alkylhalogeniden mit Hilfe der Wittig-Reaktion herzustellen
(F. B 0 h 1 m a n n, P. H e r b 5 t, Chem.
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Ber., 91 [1958]. S. 1691).
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Nach dem erstgenannten Verfahren können bei der metallorganischen
Reaktion Allenisomerisierungen eintreten, die zu uneinheitlichen Produkten führen.
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Darüber hinaus beobachtet man bei der Wasserabspaltung aus den gebildeten
Hydroxyacetylenverbindungen Nebenreaktionen, wie Verschiebungen der durch Wasserabspaltung
neu eingeführten Doppelbindung.
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Das Verfahren nach W itt i g zur Herstellung der erfindungsgemäß
beanspruchten Acetylenverbindungen besitzt den Vorteil einer einstufigen Reaktion,
jedoch ist der als Ausgangsstoff verwendete Propargylaldehyd nur schwierig und in
schlechten Ausbeuten zugänglich, so daß das Verfahren technisch noch keine Bedeutung
erlangt hat.
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Es wurde nun gefunden, daß man endständige a,ß-ungesättigte Acetylenverbindungen
dadurch herstellen kann, daß man Propargylphosphoniumhalogenide der allgemeinen
Formel
in der R1, R2 und R3 aromatische oder alicyclische Reste, X Chlor, Brom oder Jod
bedeutet, mit Aldehyden in Gegenwart einer basischen Verbindung und gegebenenfalls
in Gegenwart eines Lösungsmittels bei tiefen Temperaturen in inerter Atmosphäre
unter Ausschluß von Feuchtigkeit umsetzt.
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Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Produkte lassen
sich in technisch einfacher Weise in guten Ausbeuten und hoher Reinheit herstellen;
der Vorteil dieses Verfahrens gegenüber dem eingangs geschilderten Wittig-Verfahren
besteht
in der guten Zugänglichkeit aller verwendeten Ausgangsstoffe.
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Propargylphosphoniumhalogenide der obigen Formel sind bisher nicht
bekanntgeworden. Sie werden hergestellt gemäß Patentanmeldung F 35311 IVb/ 1 2o
(deutsche Auslegeschrift 1116 855).
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Als Aldehyde eignen sich aliphatische, cycloaliphatische, aromatische,
heterocyclische, gesättigte bzw. ungesättigte Aldehyde. Als basische Verbindung
eignen sich für das Verfahren flüssiger Ammoniak, organische Amine, z. B. tert.
aliphatische Amine, Alkaliamide, Alkaliacetylide, Alkali-alkoholate, lithiumorganische
Verbindungen, z. B. n-Butyllithium, Phenyllithium.
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Als Lösungsmittel eignen sich vor allem polare Verbindungen, z. B.
Acetonitril, Dimethylformamid oder Tetrahydrofuran; man kafln aber auch ohne weiteres
einen Überschuß der verwendeten basischen Verbindung als Lösungsmittel einsetzen,
wenn es sich um flüssigen Ammoniak oder ein flüssiges organisches Amin handelt.
Auch entsprechende Gemische sind geeignet.
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Zweckmäßig setzt man bei dem erfindungsgemäßen Verfahren das verwendete
Phosphoniumsalz und den Aldehyd in stöchiometrischen Verhältnissen um.
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Es ist vorteilhaft, Phosphoniumsalz und Carbonylverbindung in dem
entsprechenden Lösungsmittel bei Temperaturen zwischen - 30 und -70"C vorzulegen
und die basische Verbindung dann, wenn sie nicht Lösungsmittel ist, bei dieser Temperatur
in stöchiometrischen Mengen zur Einwirkung zu bringen. Dadurch werden unerwünschte
Nebenreaktionen vermieden. Die Reaktionsdauer ist von der gewählten Temperatur abhängig
und liegt zwischen 1 und 2 Stunden.
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Die Isolierung der erfindungsgemäß hergestellten Verbindungen kann
nach bekannten Verfahren erfolgen
und geschieht vorzugsweise durch
Eingießen des Reaktionsansatzes in Eiswasser und Extraktion der organischen Bestandteile
mit Petroläther. Man erhält die Reaktionsprodukte nach dem Abdampfen des Lösungsmittels
und kann sie gegebenenfalls zur weiteren Reinigung einer Hochvakuumdestillation
unterwerfen.
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Die Erzeugnisse des erfindungsgemäßen Verfahrens stellen wertvolle
Zwischenprodukte für die Riechstoff- und Arzneimittelsynthese dar.
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Beispiel 1 Eine Suspension von 19,06 Gewichtsteilen Triphenylpropargylphosphoniumbromid,
5,0 Gewichtsteilen frisch destilliertem Benzaldehyd und 80 Volumteilen absolutem
Acetonitril werden unter Stickstoff auf -50"C gekühlt. Unter gutem Rühren wird in
diese Suspension trockenes Ammoniakgas eingeleitet, bis sich das Volumen des Kolbeninhalts
um etwa 40 bis 50 ml vermehrt hat. Nun rührt man die sich rasch verfärbende Lösung
1 Stunde bei -50"C weiter und taut allmählich auf 0°C auf, wobei der überschüssige
Ammoniak entweicht. Bei 0°C rührt man den Ansatz über Nacht und arbeitet das Reaktionsgemisch
mit Eiswasser, verdünnter Schwefelsäure und Petroläther auf. Die petrolätherische
Phase, welche das Phenylbutenin enthält, wäscht man mit Eiswasser neutral, trocknet
über Natriumsulfat und verdampft nach der Filtration das Lösungsmittel schonend
im Vakuum. Als Rückstand erhält man 4,8 Gewichtsteile 4-Phenylbuten-(3)-in-(1) (750/(
der Theorie) als rötliches Ol mit nD = 1,5952. Im UR-Spektrum besitzt diese Substanz
eine Bande bei 3260 cm-1, charakteristisch für die C ~ CH-Gruppierung im Molekül,
eine für <z,ß-ungesättigte C a CH - Gruppen charakteristische Bande bei 207Ocm-1
sowie die für symmetrisch substituierte trans-Äthylenbindungen eigentümliche Bande
bei 956 cm-l.
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Im UV-Spektrum liegt das Absorptionsmaximum bei imaz = 278 mF (E
= 18 000).
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Beispiel 2 In einer Rührapparatur werden unter Stickstoff 19,0 Gewichtsteile
Triphenylpropargylphosphoniumbromid, 6,61 Gewichtsteile frisch destillierter Zimtaldehyd
und 80 Volumteile absolutes Acetonitril vorgelegt, worauf auf -50"C abgekühlt wird.
Zu dieser tiefgekühlten Suspension läßt man etwa 40 Volumteile wasserfreien Ammoniak
zufließen, worauf sich der Kolbeninhalt verfärbt; man läßt etwa 1 Stunde bei -50"C
weiterrühren und verdampft den überschüssigen Ammoniak, wobei die Temperatur allmählich
auf 0° C gesteigert wird.
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Es wird bei 0°C 4 Stunden weitergerührt, der Kolbeninhalt mit tiefsiedendem
Petroläther versetzt und im Scheidetrichter mit Eiswasser und verdünnter Phosphorsäure
geschüttelt. Nach Abtrennung der petrolätherischen Phase wäscht man diese mit Eiswasser
neutral, trocknet über Natriumsulfat, filtriert und verjagt das Lösungsmittel bei
tiefer Temperatur im Vakuum. Es verbleiben so 4,7 Gewichtsteile eines rötlichen
Öls n20 = 1,6637, das im Kühlschrank zu orangegelben Kristallen erstarrt, die jedoch
schon unterhalb 20"C schmel zen. Das Phenylhexadienin zeigt im IR-Spektrum die für
die CCH-Gruppe charakteristische Bande bei 3250 cm 1, eine für a,jB-ungesättigte
C ~ CH-
Gruppierungen typische Bande bei 2070 cm-1 sowie die für die symmetrisch
substituierte trans-Äthylenbindungen eigentümliche Bande bei 977 cm-l.
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Im UV-Spektrum zeigt das Phenyihexadienin eine Hauptabsorption bei
Ämaz = 307 mp (e-3l000).
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Beispiel 3 Wie in den vorigen Ausführungsbeispielen bereits beschrieben,
läßt man ein Gemisch von 19,06 Gewichtsteilen Triphenylpropargylphosphoniumbromid,
4,8 Gewichtsteilen frisch destilliertem Furfurol und 80 Volumteilen absolutem Acetonitril
bei - 500C mit wasserfreiem Ammoniak reagieren. Man rührt den Ansatz bei 0°C über
Nacht und arbeitet ihn dann auf, wobei man 2,8 Gewichtsteile Furfurylbutenin (48°/o
der Theorie) als hellgelbes, im Hochvakuum bei 0,001 Torr und 40 bis 60"C (Luftbadtemperatur)
übergehendes öl erhält, nD = 1,5822.
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Das IR-Spektrum zeigt die für endständige a"B-ungesättigte Acetylengruppen
charakteristischen Banden bei 3280 und 2075 cm-l, während im UV-Spektrum die Hauptabsorption
bei Ämax = 298 mm 20000) und eine Nebenabsorption bei Ämaz = 308 m (e = 17 000)
zu beobachten ist.
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Beispiel 4 In einer Rührapparatur werden in N2-Atmosphäre 19,06 Gewichtsteile
Triphenylpropargylphosphoniumbromid, 4,6 Gewichtsteile Hexadienal (Sorbinaldehyd)
frisch destilliert und 80 Volumteile absolutes Acetonitril vorgelegt und auf 50°
C gekühlt. Unter starkem Rühren läßt man einen trockenen Ammoniakgasstrom in die
tiefgekühlte Suspension einströmen, bis im Reaktionsgefäß etwa 50 ml Ammoniak kondensiert
sind. Jetzt rührt man die orangerote Lösung weitere 4 Stunden bei -50"C steigert
die Temperatur unter Verdampfung des überschüssigen Ammoniaks langsam auf 0°C, rührt
über Nacht bei 0°C und arbeitet wie üblich auf.
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Die petrolätherische Lösung hinterläßt nach dem Vertreiben des Lösungsmittels
3,5 Gewichtsteile (64°/o der Theorie) des Nonatrienins als gelbrotes Öl, welches
im Hochvakuum bei 0,001 Torr und 65 bis 75°C Luftbadtemperatur destilliert werden
kann; nD20 = 1,6037.
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Im IR-Spektrum sind charakteristische Banden bei 3280, 2070 und 994
cm-' feststellbar, während im UV-Spektrum Absorptionsmaxima bei Ämaz 280, 292, 321
m;i (e = 32 000, 45 000, 40 000) vorhanden sind.
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Beispiel 5 19,06 Gewichtsteile Triphenylpropargylphosphoniumbromid,
5,5 g Pyridin-4-aldehyd (Isonicotinaldehyd) und 80 ml absolutes Acetonitril wurden
unter Stickstoffatmosphäre bei - 500 C gerührt und zu dieser Suspension etwa 50
ml wasserfreier Ammoniak eingebracht. Die sich dunkel verfärbende Lösung wurde 4
Stunden bei -500C, 4 Stunden nach dem langsamen Abdampfen des Ammoniaks bei 0°C
weitergerührt sowie über Nacht bei 0°C stehengelassen. Man zersetzte mit Eiswasser,
ätherte aus, wusch die ätherische Phase mit Wasser, trocknete und dampfte das Lösungsmittel
vorsichtig im Vakuum ab. Der Abdampfrückstand wurde mit Benzol aufgenommen, von
ausgeschiedenem Triphenylphosphinoxyd abfiltriert, mit Petroläther versetzt, gekühlt
zur Abscheidung letzter Reste von
Triphenylphosphinoxyd stehengelassen,
filtriert und das Filtrat im Vakuum abgedampft. Als Rückstand verblieben 4,7 g 4-(4-Pyridyl)-buten-(3)-in-(1)
als dunkelgelbes Öl, das im Hochvakuum bei Kp.o,oo1 55 bis 75° C (Luftbadtemperatur)
destilliert werden konnte. n2D = 1,6020 bis 1,6030. UV imaz 276 mµ; e = 15 200.
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Im IR-Spektrum sind folgende charakteristische Banden feststellbar:
3260 cm-1 (C = CH), 2070 cm-(a,ß-ungesättigte C # C-Bindung), 1590, 1413, 1220,
1187, 1118, 1069, 992,962,952, 840, 798, 723 cm-1.