DE1234212B - Verfahren zur Herstellung von Cyclobutanabkoemmlingen - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Cyclobutanabkoemmlingen

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DE1234212B
DE1234212B DEE21872A DEE0021872A DE1234212B DE 1234212 B DE1234212 B DE 1234212B DE E21872 A DEE21872 A DE E21872A DE E0021872 A DEE0021872 A DE E0021872A DE 1234212 B DE1234212 B DE 1234212B
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Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. CL:
Deutsche Kl.
C07C
C07d 3
12o-25
Nummer: 1 234 212
Aktenzeichen: E 21872IV h/12 ο
Anmeldetag; 28. Oktober 1961
Auslegetag: 16. Februar 1967
20
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Cyclobutanabkömmlingen, insbesondere neuen substituierten Cyclobutanonen, die als chemische Zwischenprodukte zur Herstellung von faserbildcnden Polymeren, für Pharmazeutica, als Stabilisatoren für Heizöle und für andere Verwendungszwecke wertvoll sind.
Die neuen Cyclobulanabkömmlinge besitzen die allgemeine Formel
Ri
R2-C C = O
X-CH-C-R5 Ro
worin Ri. R3, R5 und RB Wasserstoffatome, Alkylreste mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen, Jhjfin^lfggtg, Allylreste, Carbalkoxyreste, deren Alkoxyreste 1 bis 8 Kohlenstoffatome besitzen oder Kohlenstoff-, Wasserstoff- oder Sauerstoffatome bedeuten, die gemeinsam mit dem benachbarten Kohlenstoffatom des Cyclobutanringes einen heterocyclischen Ring mit 5 Kohlenstoff- und einem Sauerstoffatom bilden oder in denen sie geroeinsam mit dem benachbarten Kohlenstoffatom des Cyclobutanringes einen earbocyclischen Ring mit 5 bis 7 Kohlenstoffatomen bilden und X einen tertiären Aminrest der allgemeinen Formeln
Verfahren zur Herstellung von Cyclobutanabkömmlingen
Anmelder:
Eastman Kodak Company,
Rochester, N. Y. (V. St. A.)
Vertreter:
Dr.-lng. W. Wolff und H. Bartels, Patentanwälte, München 22, Thierschstr. 8
Als Erfinder benannt:
James Curthbert Martin,
Kingsport, Tenn. (V. St. A.)
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 25. November 1960
(71 397),
vom 26. Mai 1961 (112 789)
R3-N-
R.I
C R>
Stickstoffatom einen heterocyclischen Ring mit 4 bis Kohlenstoffatomen oder einen Morphohnring bilden und Y und Z Alkylenreste mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen sind.
Die Substituenten des Cyclobutanringes können als heterocyclischen Ring beispielsweise einen Pyranring und als carbocyclischen Ring einen Benzol-, Cyclopentane Cyclohexan-, Norbornan- oder Norbornenring bilden.
"\ R3 und Ri können mit dem Stickstoffatom, an dem
ν — 45 sie sitzen, beispielsweise einem Piperidin-, methyl-
J substituierten Piperidin-, Pyrrolidin-, 3-Azobicyclo-
r(. Z ' (3,2,2)-nonan-oder Morpholinring bilden.
Y und Z bilden zusammen mit dem Stickstoffatom Ringstrukturen, wie Piperazin- und methylsubstitu-
darstellt, worin R1, R2, R5 und R6 die vorstehende 5° ierte Piperazinringe.
Bedeutung besitzen, R3 und R4 Alkylreste mit 1 bis Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß
8 Kohlenstoffatomen sind oder gemeinsam mit dem man nach bei anderen Ausgangsstoffen bekannten
709 909/464
Methoden eine Verbindung der allgemeinen Formel
/R.
X — CH = C{
mit einer Verbindung der allgemeinen Formel
in denen X, R1, R2, Rs und Re die vorstehende Bedeutung besitzen, bei —80 bis +2000C, wenn jedoch wenigstens ein Rest Ri, Rs, Rs oder Re Wasserstoff bedeutet, unterhalb etwa +10 bis —800C in An- oder Abwesenheit eines inerten Lösungsmittels umsetzt.
Der Kelenreaktionspartner kann Keten (H2C = C = O), ein monosubstituiertes oder Aldoketen (RCH = C = O) oder ein disubstituiertes oder Ketoketcn (R2C = C = O) sein. Derartige Verbindungen können nach bekannten Verfahren, z. B. nach Verfahren hergestellt werden, wie sie in »Organic Reactions«, Bd. 3, 1946, Kapitel 3, beschrieben sind.
Bei dem crfmdungsgcmäßen Verfahren verwendbare Ketene sind: Kelen, Methylketen, Äthylkctcn, n-Propylketen, Isopropylkctcn, n-Butylketen, Isobutylketen, Phenylketen, Dimethylketen, Äthylmethylketen, Diäthylketen, n-Butyläthylketen, Di-n-propylketen, Diisobutylketcn, Di-n-butylketc^Di-n-heplylketen, Äthyldodecylketen, Distearylketen, Camphoketen, Dibenzylketen, Ditolylketen, Diallylketen, Dicarbäthoxyketen, Tetramethylenketen, Pentamethylenketen, Diphenylketcn, Methylpbenylketen, Allylmethylkctcn, Methylcarbäthoxykcten, Äthylcarbäthoxyketen und N-Propylcarbomethoxyketen.
Typische, bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendbareEnaminesind: N,N-DimethylisobutcnylaiTiin, N,N-Diäthylisobutenylamin, N,N-Dibutylisobutenylamin, N-Isobutenylpjperidin, N-Isobutenylpyrrolidin, N,N - Dimethyl · 2 - methylbutenylamin, N - (2 - Methylbutenyl) - piperidin, N,N - Dimethyl-2 - äthylbulenylamin, N - (2 - Äthylbutenyl) - piperidin, N,N - Dimethylcyclohexylidenmclhylamin, 1 -(Cyclohcxylidcnmethyl)-piperidin, N-Isobutenylmorpholin, N-(2-Äthylhexenyl)-morpholin, N-(2-Äthylhexenyl)-piperidin, N,N-Dimethyl-2-äthylhexenylamin, 3-lsobLitcnyl-3-azabicyclo[3,2,2]-nonan, N,N-Dimethyl-5 - norbornylidenmethylamin, 3,4- Dihydro - Ν,Ν -diisopropyl - 2H - pyranylidcnmcthylamin, 2 - (2 - Dimcthylamino-l-äthylvinyl)-thiophen und 2-Dimethylamino-l,l-diphenyläthylen.
Ein anderer, bei dem erfindiingsgemäßen Verfahren verwendbarer Enaminlyp besitzt am p'-KohlenstofT-atom mindestens ein Wasserstoffatom. Derartige Enamine können durch Umsetzung eines sekundären Amins mit einem Aldehyd hergestellt werden, der mindestens 2 α-Wasserstoffe tome besitzt. Beispiele derartiger sekundärer Amine sind einfache Dialkylamine, wie Dimethylamin, Diäthylamin, Dibutylamin; heterocyclische sekundäre Amine, wie Pyrrolidin, Piperidin, Morpholin, Piperazin und 1-Methylpiperazin, sowie sekundäre aromatische Amine, wie N-Methylanilin. Typische Aldehyde mit mindestens 2 a-Wasscrstoffatomen sind Propionaldehyd, Bulyraldehyd, Valeraldehyd, Heptaldehyd, Acetaldehyd und Phenylacetaldehyd. Beispiele einiger erhaltener Enamine, die mindestens 1 /9-Wasserstoffatom bcsiUcn und die durch Umsetzung solcher sekundärer Amine und Aldehyde erhalten werden, sind N-(I-Butenyl)-piperidin, Ν,Ν-Dimethylvinylamin, N,N-Dimethylpropenylamin, N-(I- Butenyl) - pyrrolidin, Ν,Ν-Dimethyl-l-butenylamin, N,N-Dibutyl-l-butenylamin und N-(l-Heptenyl)-morpholin. Verbindungen, in denen Ri, R2, R5 und Re andere Substituenten als Wasserstoffatome darstellen, zeichnen sich durch erhöhte thermische Stabilität aus.
1st mindestens einer der Substituenten Ri, R2, R5 oder Rr, ein Wasserstoffatom, so erhält man zwar wertvolle Verbindungen, sie sind jedoch nicht so thermisch stabil wie die vorstehend genannten. Um solche Verbindungen in guter Ausbeute zu erhalten, muß die Reaktion des Ketcns und des Enamins bei einer Temperatur unter etwa +10c'C durchgeführt werden, um eine Zersetzung der Verbindungen zu verhindern.
Als allgemeine Regel kann gesagt werden, daß die thermische Stabilität der cyclischen Verbindungen mit zunehmender Anzahl der Kohlenstoffatome der Alkylsubstituenten an den der Carbonylgruppc bcnachbarten Kohlenstoffatomen zunimmt. Beispielsweise ist eine Verbindung, in welcher die Substituenten Ri, R>, R5 und Re Methylgruppen sind, weniger thermisch stabil als eine Verbindung, die sonst in ihrer Struktur identisch ist, in der jedoch Ri, Ra, R5 und Re Butylgruppen sind. Diese Regel verlangt die Einhaltung einer Temperatur unterhalb etwa +1O0C bei der Herstellung einer weniger thermisch stabilen Verbindung.
Der molare Anteil des Anaminreaktionspartners zum Keten kann weitestgehend variiert werden, da das gebildete Cyclobutanprodukt leicht von überschüssigen oder nicht umgesetzten Reaktionspartnern abgetrennt werden kann. Im allgemeinen werden stöchiometrische Anteile der Reaktionspartner verwendet. Im Falle solcher Ketene oder von Dimethylketen, die leicht dimerisieren, wird jedoch vorzugsweise ein Enamin-Uberschuß angewandt, um den Anteil des dimeren Ketens als Nebenprodukt herabzusetzen. Enamine, wie Ν,Ν-Dimethylisobutylenylamin, reagieren bei dem vorliegenden Verfahren mit gleichen molaren Anteilen von Ketenen, wie Dimethylketen, nach folgendem Schema:
CH3
N — CH =
CH3
CH3
CH:i
CH.,
CH:
-C = O
CH3-C
CKj-N-CH-C-CH3
CH3
CH3
Enamine, wie 1,4-Diisobutenylpiperazin, reagieren jedoch bei dem vorliegenden Verfahren mit zwei molaren
Anteilen von Ketenen, wie Dimethylkcten, wie dies durch die folgende Gleichung veranschaulicht wird:
CH3
CH2-CH2V
CH2 —
CH3
O = C C-CH3
CH3-C-HC N<
CH3
CH3
CH3
CH3
CH2 — CH2 CH2-CH3 CH3
CH3-C C = O
)N CH — C — CH3
CH3
Die erfindungsgemäße Umsetzung kann einfach durch Vermischen der Reaktionspartner bei Raumtemperatur durchgeführt werden. Es können Reaktionstemperaturen von etwa -80 bis 20O0C, vorzugsweise von etwa O bis 10O0C, verwendet werden. Wie schon erwähnt wurde, muß die Reaktionstemperatur unter etwa 500C gehalten werden, wenn das Keten ein «-Wasserstoffatom besitzt oder wenn das Enamin ein /{-Wasserstoffatom aufweist. Die optimale Reaklionstemperatur hängt von verschiedenen Faktoren, wie der thermischen Stabilität des gewünschten Produktes und der Reaktionsfähigkeit des Enamins und des Ketens ab, wobei für höhermolekulare Reaktionspartner höhere Temperaturen vorgezogen werden.
Die Reaktionszeit kann weitgehend variiert werden. Typische Reaktionszeiten liegen zwischen einigen Minuten und 24 Stunden bis zu mehreren Tagen.
Die vorliegende Reaktion wird geeigneterweise unter Atmosphärendruck durchgeführt, obwohl höhere Drücke oder sogar Unterdrücke angewandt werden können.
Die erfindungsgemäße Reaktion kann in An- oder Abwesenheit eines inerten Lösungsmittels durchgeführt werden.
Das Lösungsmittel muß sowohl die Reaktionsteilnehmer als auch die Reaktionsprodukte lösen. Typische Lösungsmittel sind aliphatischc Ester, wie Äthylacetat, Äther, wie Diäthyläther und Diisopropyläther, chlorierte aliphatischc Kohlenwasserstoffe, wie Chloroform und Tetrachlorkohlenstoff, und aliphatischc und aromatische Kohlenwasserstoffe, wie η-Hexan, n-Octan, Benzol und Toluol.
Die Reaktion der erwähnten Enamine und der Ketene geht in hohen Ausbeuten unter Bildung der beschriebenen Cyclobutanabkömmlinge vor sich. Der gebildete Cyclobutanabkömmling kann nach üblichen Reinigungsverfahren aufgearbeitet oder gereinigt werden, wobei vorzugsweise Verfahren mit den Eigenschaften des Produktes schwanken. Besonders wirksame Reinigungsverfahren sind die fraktionierte Destillation unter vermindertem Druck und die fraktionierte Kristallisation aus Lösungsmitteln. Jedoch können auch andere Reinigungsverfahren, wie Lösungsmittelextraktion oder chromatographische Adsorption Verwendung finden.
Die erfindungsgemäß herstellbaren Cyclobutanabkömmlinge sind wertvolle Ausgangsprodukte für die Herstellung von Pharmazeutika, insbesondere Beruhigungsmitteln, und Polymeren.
Die dem Verfahren der Erfindung zugrunde liegende Reaktionsweise war nicht voraussehbar.
Aus den Berichten der deutschen chemischen Gesellschaft, Bd. 53, 1920, S. 1092 bis 1105, ist es bekannt, daß sich durch Anlagerung von 1 Mol Diphenylketen an ungesättigte Verbindungen 4-Ringe und durch Anlagerung von 2 Mol Diphenylketen an ungesättigte Verbindungen 6-Ringe herstellen lassen. Als Stickstoff enthaltende, ungesättigte Verbindungen wurden seinerzeit das Pyrrol und das N-Methylpyrrol untersucht. Die Untersuchungen ergaben damals, daß sich stets 2 Mol Keten an
1 Mol Methylpyrrol anlagerten, auch wenn nur 1 Mol Keten auf 1 Mol Methylpyrrol zur Reaktion gebracht wurde. Die Umsetzung erfolgte während 5 Tagen bei 60" C. Ferner wurde damals festgestellt, daß das Pyrrol selbst keine Cycloaddition eingeht, sondern unter Bildung von N-[Diphenylacetyl]-pyrrol reagierte.
Im Falle der Umsetzung von Diphenylketen mit Methylpyrrol wurde somit ein heterocyclisches
2 : 1-Addukt erhalten. Von dem bekannten Verfahren unterscheidet sich das Verfahren der Erfindung somit dadurch, daß 1: 1-Cycloaddukte aliphatischer Natur mit tertiären Amino- und Oxogruppen in den 1,3-Stellungen erhalten werden.
Aus einer in J. Am. Chcm. Soc, Bd. 82, 1960. S. 1373 bis 1376, veröffentlichten Arbeit ist es ferner bekannt, daß sich Keten bei 1000C an Dihydropyran unter Bildung eines Cyclobutanole anlagert.
Wird Keten unter den in dieser Arbeit angegebenen Bedingungen, d. h. bei 100 C und hohem Druck, mit einem Enamin umgesetzt, so werden keine Cyclobutanone, sondern ungesättigte Ketone erhalten.
Die Erfindung wird durch folgende Beispiele erläutert :
Beispiel 1
Ein mit einem Rührer und einem Trockeneiskühlcr ausgestattelerDreihalskolbcn wird mit 2400 g(24Mol) Ν,Ν-Dimethylisobutenylamin beschickt. Nach dem Durchspülen des Systems mit Stickstoff werden etwa
12 Mol Dimethylketen 7 Stunden durchgclcitet. Das Reaktionsgefäß wird in einem Eisbad gekühlt. Nach 24stündigem Stehenlassen bei Raumtemperatur wird die Reaktionslösung gaschromatographisch geprüft und festgestellt, daß sie hauptsächlich aus nicht umgesetztem N,N-Dimethylisobutenylamin, dimerem Dimethylketen und dem Produkt 3-Dimethylamino-2,2,4,4-tetrarnethylcyclobutanon und geringen Mengen von zwei nicht näher identifizierten Verbindungen besteht. Bei der Destillation durch eine Destillierkolonne von 121,9 cm nach Podbielniak erhält man 1850 g Ν,Ν-Dimethylisobutenylamin und 842,7 g 3 - Dimethylamine - 2,2,4,4 - tetramethylcyclobutanon. Siedepunkt Kp.27,5 91 bis 92,5°C, Reinheit 95°/o nach der Gaschromatographie. Dies ist eine Ausbeute von 86°/o, bezogen auf das verbrauchte Ν,Ν-Dimethylisobutenylamin. Um eine Analysenprobe zu erhalten, wird etwas von dem 95%igen Material in verdünnter Salzsäure gelöst, mit Äther extrahiert, mit Natriumhydroxyd neutralisiert und mit Äther extrahiert. Die organische Schicht wird mit Wasser gewaschen, dann über wasserfreiem Magnesiumsulfat getrocknet und durch eine 20,32 cm hohe Vigreux-Kolonne destilliert. Siedepunkt Kp.27 920C; w? = 1,4439.
35
45
Analyse für Cu,H
Berechnet ... C 71,1%, H 11.2%, N 8,3%,
Neutralisationsäquivalent 169;
gefunden ... C 71,3%, H 11,2%, N 8,1%;
Neutralisationsäquivalent 170.
Beispiel 2
Eine Lösung von 210 g (J,5 Mol) N-lsobutcnylpiperidin in 1000 ml Äthyläther wird bei Raumtemperatur mit annähernd 70 g (1 Mol) Dimethylketen versetzt. Der Reaktionskolben wird verschlossen und 2 Tage bei Raumtemperatur stehengelassen. Destillation der Rcakttonslösung ergibt 125,2 g wiedergewonnenes N-Isobutenylpiperidin und 94,3 g 2,2,4,4-Tetraniethyl-3-piperidinocyclobutanon, Siedepunkt Kp.4.2 95 bis 970C, Ausbeute 76%, bezogen auf verbrauchtes N-lsobutenylpiperidin.
Analyse für Q3H23NO:
Berechnet ... C 74.5%,, H Π,0%, Ν 6,7%;
gefunden ... C 74,3%, N 11,2%, N 6.5%.
Beispiel 3
Eine Lösung von 99,0 g (1,0 Mol) Ν,Ν-Dimethylisobutenylamin in 300 ml Hexan wird bei Raumtemperatur mit etwa 40 g (0,48 Mol) Äthylmethylketen versetzt. Die Reaktionslösung wird 4 Stunden gerührt, dann etwa 16 Stunden bei Raumtemperatur stehengelassen und schließlich 3 Stunden am Rückflußkühler gekocht. Die Destillation der erhaltenen Lösung ergibt 61,3 g rückgewonnenes N,N-Dimethylisobutenylamin und 58,5 g (84%, bezogen auf Verbrauch des N,N-Dimethylisobutenylamins) 3-Dimethylamino - 4 - äthyl - 2,2,4 - trimethylcyclobutanon, Siedepunkt Kp.25 96° C. Diese Probe hat nach der Gaschromatographie etwa eine 96%ige Reinheit. Nach der Behandlung gemäß dem im Beispiel 1 beschriebenen Verfahren ist das Material rein, wie durch Gaschromatographie festgestellt wurde.
Beispiel 4
.120 g (0,67 Mol) Cyclohexylidenmethyl-1-piperidin, die in einer Stickstoflatmosphäic unter einem Trockcneiskiihler gerührt werden, werden mit 0,67 Mol Dimethylketen versetzt. Es tritt eine schnelle exotherme Reaktion ein, die etwa 1 Stunde in Gang gebalten wird. Es wird 2,2-Dimethyl-3-piperidinospiro[3,5]-nonan-l-on mit einem Schmelzpunkt von
ίο 78 bis 810C und einer Ausbeute von etwa 85% isoliert. Nach Umkristallisation einer Analysenprobe aus Äthanol wird ein Schmelzpunkt von 81 bis 82,5r C erhalten.
Analyse für Ci6H
Berechnet ... C 77,1%, H 10,8%, N 5,6%;
Neutralisationsäquivalent 249;
gefunden ... C 77,1%, H 11,0%, N 5.4%;
Neutralisationsäquivalent 250.
20
Beispiel 5
Nach dem im Beispiel 4 beschriebenen Verfahren erhält man aus N-Tsobutenylmorpholin und Dimethylketen 2,2,4,4-Tetrameιhyl-3-m.OΓpholinocyclobutanon mit einem Schmelzpunkt von 58 bis 59,50C und einer Ausbeute von 78%.
Analyse für G2H21NO2:
Berechnet ... C 68.2%, H 10,0%, N 6,6%;
gefunden ... C 68,1%, H 9,9%, N 6,5%.
Beispiel 6
Nach dem im Beispiel 4 beschriebenen Verfahren kann aus N-(2-Äthyl-l-butenyl)-piperidin und Dimethylketen 2,2-Diäthyl-4,4-dimethyl-3-pipcridinocyclobutanon mit einem Siedepunkt Kp.5 110 bis 112°C und einer Ausbeute von 74% hergestellt werden.
Analyse für C15H27NO:
Berechnet ... C 76,0%, H 11,4%, N 5,9%;
gefunden ... C 75,8%, H 11,4%, N 5,8%.
Beispiel 7
Nach dem im Beispiel 4 beschriebenen Verfahren kann aus N-Isobutenyl-2,6-dimethylpiperidin und Dimethylketen 2,2,4,4-Tetramethyl-3-(2,6-dimetbylpiperidino)-cyclobutanon mit einem SicdepunktKp.2.« 97 bis 100"C in einer Ausbeute von 31% hergestellt werden.
Analyse für C15H27NO:
Berechnet ... C 76,0%, H 11,4%, N 5,9%;
gefunden ... C 75,7%, H 11,1%, N 6,1%,.
Beispiel 8
Nach dem im Beispiel 2 beschriebenen Verfahren können die in der folgenden Tabelle angegebenen Enaminc und Ketene miteinander zu den angegebenen tertiären Aminocyclobutanonen umgesetzt werden:
ίο
Kctcn Enamin Reaktionsprodukt Ausbeute
in 1Vo 		Siedepunkt
C/mm Hg
(Schmelzpunkt C)*
Dimethylketen S-lsobutenyl-S-azabicyclo-
3,2,2-nonan		 2,2,4,4-Tetramethyl-3-(3-azabi-
cyclo[3,2,2]-nonan-3-yl)-
cyclobutanon		 89 112 bis 115*
Dimethylketen 1 -Isobutenyl-4-methylpiper-
azin		 2,2,4,4-Tetramethyl-3-(4-me-
thylpiperazino)-cyclobutanon		 68 105 bis 107/3
Dimethylketen 1,4-Diisobutenylpiperazin 3,3'-( 1,4-Pipera2indiyl)-bis-
2,2,4,4-tetramethylcyclo-
butanon		 58 256*
(Zersetzung)
Dimethylketen 5-Dimethylaminomethylen-
2-norboman		 4-Dimcthylamino-3,3-dimethyl-
spiro[cyclobutan-1 (2'(5-nor-
bornen)]-2-on		 63 125 bis 127/5
Dimethylketen 2-Dimethylaminomethylen-
2-(2,3-dihydro-4H-pyran)		 4-Dimethylamino-3,3-dimethyl-
spiro[cyclobutan-1,2'(2',3'-di-
hydro-4'H-pyran)]-2-on		 81 100 bis 103/5
Dimethylketen N,N-Dibutylisobutenylamin 3-Dibutylamino-2,2,4,4-tetra-
mcthylcyclobutanon		 53 125 bis 127/1
Dimethylketen l-Isobutenyl-4-äthyl-2,5-di-
methylpiperazin		 2,2,4,4-Tetramethyl-3-(4-äthyl-
2,5-dimethylpiperazino)-
cyclobutanon		 66 140 bis 143/2,5
Dimethylketen 2-(2-Dimethylamino-
l-äthyl-vinyl)-thiophen		 3-Dimethylamino-2-äthyl-
4,4-dimethyl-2-(2-thienyl)-
cyclobutanon		 46 108/5
Dimethylketen 2-Dimethylamino-l, 1 -di-
phenyläthylen		 3-Dimethylamino-2,2-dimethyl-
4,4-diphenylcyclobutanon		 52 120 bis 121*
Äthylmethylketcn N-Isobutenylmorpholin 2-Äthyl-2,4,4-trimethyl-3-mor-
phoünocyclobutanon		 86 101 bis 103/1,3
Diäthylketen Ν,Ν-Dimethylisobutenyl-
amin		 3-Dimethylamino-2,2-diäthyl-
4,4-dimethylcyclobutanon		 88 95b)s 98/8
Diäthylketen N,N-Dimethyl-2-äthyl-
1-butenylamin		 3-Dimcthylammo-2,2,4,4-tctra-
äth ylcyclobutanon		 69 107 bis 110/5
Diäthylketen N-(2-ÄthyM-butenyl)-
piperidin		 3-Piperidino-2,2,4,4-tetraäthyl-
cyclobutanon		 58 130 bis 132/1,5
Diäthylketen N-Isobutenylmorpholin 3-Morpholino-2,2-diäthyl-
4,4-dimethylcyclobutanon		 90 118 bis 120/5
Methylpropylketcn N.N-Dimethylisobutenyl-
amin		 S-Dimethylamino^^^-trimc-
thyl-4-propylcyclobutanon		 82 94 bis 96/8
Mcthylpropylketen N,N-Dimethyl-2-äthyl-
1-butenylamin		 3-Dimethylamino-2,2-diäthyl-
4-methyl-4-propylcyclo-
butanon		 71 105/5
Butyläthylkcten Ν,Ν-Dimcthylisobutenyl-
amin		 3-Dimethylamino-2-butyl-
2-äthyl-4,4-ditnethylcyclo-
butanon		 72 103 bis 105/2
DJheptylketen Ν,Ν-Dimcthylisobutenyl-
amin		 S-Dimethylamino^^-diheptyl-
4,4-dimethylcyclobutanon		 64 158 bis .159/2
Äthyldodecylkcten N,N-Dimethylisobutenyl-
amin		 3-Dimethylamino-2-dodecyl-
2-äthyl-4,4-dimethylcyclo-
butanon		 40 153 bis 156/1,5
Pentamethylenketen N-Isobutenylpiperidin 2,2-Dimethyl-3-piperidino-
spiro[3,5]-nonanon		 88 81 bis 82*
Diphcnylketen Ν,Ν-Dimethylisobutenyl-
amin		 3-Dimethylamino-2,2-dimethyl-
4,4-diphenylcyclobutanon		 61 120 bis 122*
Fortsetzung
Keten Enamin Reaktionsprodukt Ausbeute
in "/„		 Siedepunkt
:C/mm Hg
(Schmelzpunkt 0C)*
Diphenylkelcn N,N-Dimethyl-2-älhyl-
1-butenylamin		 S-Dimethylamino^^-diäthyl-
4,4-diphenylcyclobutanon		 83 102 bis 103*
Methylpbenylketen N ,N-Dimethylisobutenyl-
amin		 3-DiraethyIamino-2,2,4-tri-
methyI-4-phenylcyclobutanon		 77 110/2
Allylm ethylketen Ν,Ν-Dimethylisobutcnyl-
amin		 2-A11yl-3-dimethylamino-
2,4,4-trimethylcyclobutanon		 53 93 bis 98/7
Äthylcatbäthoxy-
keten		 Ν,Ν-Dimethylisobutenyl-
amin		 2-Carbäll1Oxy-3-dimethylanlino-
2-äthyl-4,4-dimethylcyclo-
butanon		 41 140 bis 143/0,5
Dimethylketen N,N-Dimelhyl-2-methyl-
1-octenylamin		 3-Dimethylamino-2-hexyl-
2,4,4-trimethylcyclobutanon		 37 120 bis 122/2
Beispiel 9
Eine Lösung von 69,5 g (0,5 Mol) N-(l-Butenyl)-pipcridin in 200 ml Äther wird unter Rühren bei -2O0C mit 25,5 g (0,6 Mol) Keten versetzt. Die Reaktionslösung wird dann bei dieser Temperatur 1 Stunde gerührt. Ein infrarotspektrum der Lösung zeigt eine Bande bei 5,65 μ, die für Cyclobutanone charakteristisch ist. So ist das Reaktionsgemisch eine Lösung von 2-Äthyl-3-piperidinocyclobutanon. Diese Verbindung ist thermisch instabil. Sie kann jedoch in situ durch Reduktion mit Lithiumaluminiumhydnd in das stabile 2-Äthyl-3-piperidinocyclobutanol übergeführt werden. Die Cyclobutanolausbcute liegt über 60%.
Beispiel 10
Eine Lösung von 69,5 g (0,5 Mol) N-Butenylpiperidin in 200 ml Äther wird unter Rühren mit 35 g (0,5 Mol) Dimethylketen versetzt. Während der Zugabe wird die Reaktionstemperatur auf —20 bis O0C gehalten. Dann wird noch 1 Stunde bei dieser Temperatur belassen. Das Infrarotspektrum zeigt, daß eine Lösung von 2-Äthyl-4,4-dimethyl-3-piperidinocyclobutanon vorliegt. Das instabile Butanon kann, wie im Beispiel 9 beschrieben, in einer Ausbeute von mehr als 60% in das entsprechende stabile Butanolderivat übergeführt werden.
Beispiel 11
Eine Lösung von 49,5 g (0,5 Mol) N,N-Dimcthylisobutenylamin in 200 ml Äther wird unter Rühren bei -25 bis 15C mit 23,5 g (0,56 Mol) Keten versetzt. Die Temperatur wird eine weitere Stunde auf —20 0C gehalten. Ein Infrarotspektrum zeigt, daß eine Lösung von 2,2-DJmcthyl-3-dimethylaminocyclobutanon vorliegt. Das instabile Butanon kann jedoch, wie im Beispiel 9 beschrieben, in das entsprechende Butanol übergeführt werden. Die Butanolausbeute liegt zwischen 60 und 90%.
Beispiel 12
Eine Lösung von 60 g (0,47 Mol) N,N-Dimethyl-2-äthyl-l-butenylamin in 200 ml Benzol wird unter Rühren mit 23 g (0,55 Mol) Keten bei 0uC versetzt. Die Temperatur wird zwei weitere Stunden bei O0C gehalten. Ein Infrarotspektrum zeigt, daß das Reaktionsgemisch aus einer Lösung von 2,2-Diäthyl-3-dimethylaminocyclobutanon besteht. Wird das instabile Butanon, wie im Beispiel 9 beschrieben, in das entsprechende Butanol übergeführt, so wird eine Butanolausbeutc von mehr als 60% erhalten.
Beispiel 13
Nach dem im Beispiel 9 beschriebenen Verfahren können die im folgenden angegebenen Enamine und Ketene miteinander zu den angegebenen Verbindungen umgesetzt werden. Nach Reduktion können sie in Form ihrer Reduktionsprodukte in Ausbeuten von 60 bis 90% isoliert werden.
Keten
Keten
Keten
Keten
Keten
Dimethylketen
Dipbenylketen
Enamin
N-Isobutenyliminodipropionitril
N-Isobutenyldibenzylamin
N,N-Dimethylvinylamin
N,N-Dimethylpropenylamin
N ,N-Dimethyl vinylamin
N-( I -Butenyl)-piperidin
Produkt
3,3'-(2,2-Dimethyl-3-oxocyclobutylimono)-dipropionitril·
S-Dibenzylamino-Z^-dimclhylcyclobutanon
3-Dimethylaminocyclobutanon
3-Dimethylamino-2-methylcyclobutanon
3-Dimethylamino-2,2-dimethylcyclobutanon
3-Piperidino-4-äthyl-2,2-diphenylcyclobutanon
Beispiel 14
oder
IO
Eine Lösung von 1,81 g 2-(2-Dimethylaminol-äthylvinyl)-thiophen und 1,26 g Butyläthylketon in ml Isobutyronitril wird 6 Stunden am Rückflußkühler erhitzt. Tn einer Ausbeute von etwa 80°/o hat sich 4-Butyl-3-dimethylamino-2,4-diäthyl-2-(2-thienyO-cyclobutanon gebildet, wie sich durch eine gaschromatographische Analyse ergibt.
Beispiel 15
Nach dem im Beispiel 14 beschriebenen Verfahren werden 1,26 g Butyl ätlvylketen und 2,21g 2-(2-Piperidino-l-äthylvinyl)-thiophen in 10 ml Acetonitril umgesetzt. In einer Ausbeute von etwa 75°/o wird 4-Butyl-2,4-diäthyl-3-piperidino-2-(2-thienyl)-cyclobutanon erhalten.

Claims (2)

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Herstellen von Cyclobutanabkömmlingen der allgemeinen Formel
Ri
R2-C C = O
X —CH-C —R^
Re
worin Ri, R>, Rs und Ro Wasserstoffatome, Alkylreste mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen, Thicnylreste, Allylreste, Carbalkoxyreste, deren Alkoxyreste 1 bis 8 Kohlenstoffatome besitzen oder Kohlenstoff-, Wasserstoff- oder Sauerstoffatome bedeuten, die gemeinsam mit dem benachbarten Kohlenstoffatom des Cyclobutanringes einen heterocyclischen Ring mit 5 Kohlenstoff- und einem Sauerstoffatom bilden oder in denen sie gemeinsam mit dem benachbarten Kohlenstoffatom des Cyclobutanringes einen carbocyclischen Ring mit 5 bis 7 Kohlenstoffatomen bilden, jedoch wenigstens ein Rest Ri, Ra, Rs oder R6 Wasserstoff bedeutet und X einen tertiären Aminrest der allgemeinen Formeln
45 R3-N-
Ri
O = C-
-C-R2
R5-C-HC
R«
•N
N —
z-
darstellt, worin R1, R2, Rs und R6 die vorstehende Bedeutung besitzen, R3 und Ri Alkylrcste mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen sind oder gemeinsam mit dem Stickstoffatom einen heterocyclischen Ring mit 4 bis 8 Kohlenstoffatomen oder einen Morpholinring bilden und Y und Z Alkylenreste mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen sind, dadurch gekennzeichnet, daß man nach bei anderen Ausgangsstoffen bekannten Methoden eine Verbindung der allgemeinen Formel
X-CH =
mit einer Verbindung der allgemeinen Formel
in denen X, Ri, R2, R5 und Re die vorstehende Bedeutung besitzen, bei —80 bis -|-200oC, wenn jedoch wenigstens ein Rest Ri, R2, R5 oder R6 Wasserstoff bedeutet, unterhalb etwa +10 bis —8O0C in An- oder Abwesenheit eines inerten Lösungsmittels umsetzt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Keten Äthylmethylkcten oder Dimethylketen verwendet werden und bei einer Temperatur von —80 bis +500C mit N,N-DimethyJ-isobutenylamin, N-Isobutenylpiperidin, N-Isobutenylmorpholin, N, N - Dimethylisobutenylamin oder N,N-Dimethyl-2-äthyl-l-butenylamin umgesetzt werden.
In Betracht gezogene Druckschriften:
J. Am. Chem. Soc, Bd. 82, 1960, S: 1373 bis 1376; Ber. Dtsch. Chcm. Ges., Bd. 53, 1920, S. 1092 bis 1105.
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