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. Verfahren zur Herstellung von 2,7-Dimethyl-octatrien (2,4,6)-dial
(1, 8) und seinen. Tetraalkylacetalen Die vorliegende Erfindung betrifft ein neues
Verfahren zur Herstellung von 2, 7-Dimethyl-octatrien (2,4,6)-dial (1,8) (I)
und seinen Tetraalkylacetalen (Ia).
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Es ist bekannt, diese für zahlreiche Polyensynthesen wichtigen Verbindungen
(I) und (Ia) -durch Umsetzung von-2-Mol n-Propenyläthyläther mit 1 Mol des Tetraäthylacetals
des Buten (2)-dials (1,4) und anschließende Alkoholabspaltung (vgl. u. a. "Angewandte@
chemie", 72 [1960], Seite 912), -auf dem Wege einer Phosphor-Ylidsynthese, ausgehend
von 2 Mol des Diäthylacetals des Me. thylglyoxals. und 1 Mol eines 1, 4-Dihalogenbutens
(2) (vgl."Angewandte Chemie"loc. cit.) oder -durch partielle Hydrierung von 2, 7-Dimethyl-octadion
(2, 6)-in (4)-dial (l, 8) herzustellen.
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Da man bei diesen Verfahren aber entweder von zwei verschiedenen Verbindungen
ausgehen muB, wodurch die Möglichkeiten zu unerwünschten Nebenreaktionen zunehmens
oder da die Ausgangsverbindungen nur schwierig zugänglich sind, war es Aufgabe der
vorliegenden Erfindung, die Verbindungen (I) bzw. (Ia) nach einem neuen technisch
fortschrittlichen Verfahren herzustellen.
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Es wurde gefundeng daß man die Verbindung (I) bzw. zunächst deren
Tetraalkylacetale (Ia) auf einem bemerkenswerten Reaktionsweg erhälts wenn man a)
ein Dialkylaceta (II) des 3-Mçthyl-D-hydroxybutin (l)-al (4) einer oxydativen Kupplungsreaktion
unterwirft, b) das hierbei entstehende Tetraalkylacetal (III) des 2, 7-Dimethyl-2,7-dihydroxy-octadiin
(3,5)-dial (1, 8) unter Aufnahme von 3 Mol Wasserstoff (Hp) hydriert, c) das hieraus
sich bildende Tetraalkylacetal (IV) des 2, 7-Dimethyl-2, 7-dihydroxy-octen (4)-dial
(1, 8) zum Tetraalkylacetal. (Ia) von (I) dehydratisiert und die Verbindung (Ia)
d) gegebenenfalls in den freien Dialdehyd (I) überführt, wobei die Verfahrensschritte
in jeweils an sich bekannter Weise vorgenommen werden können.
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Den Verlauf des Verfahrens veranschaulicht das folgende Reaktionsschema
(R = Alkyl) :
Als Ausgangsverbindungen (Ii), die in bekannter Weise durch Athinylierung von Methylglyoxalacetalen
zugänglich sind, kommen vor allem diejenigen in Betracht, deren Acetalreste von
leichtflüchtigen Alkoholen wie Methanol, Athanol oder Propanol stammen.
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Der Reaktionsschritt (a), die oxydative Kupplung von Athinolen, ist
im Prinzip aus J. Org. Chem. 27 (1962), Seite 320, bekannt. Als Oxydationsmittel
empfehlen sich im vorliegenden Fall reiner Sauerstoff und vorzugsweise Luft, wobei
die Reaktion mit katalytischen
Mengen (0, 01 bis 0, 9 Mol pro Mol
II) Kupfer-I-chlorid in Verbindung mit Pyridin (etwa 0, 1 bis'Mol pro Mol II) beschleunigt
werden kann.
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Weiterhin ist es zweckmäßig, die Reaktion in einem Losungs-oder Verdünnungsmittel
wie Methanol, Äthanol oder Isobutanol auszuführen, obgleich die Mitverwendung eines
Losungs-oder Verdünnungsmittels nicht unbedingt erforderlich ist. Die Reaktion £Whrt
im Temperaturbereich von 20 bis 80 °C, vor allem von 35 bis 50 °C, zu den besten
Ausbeuten, die durchschnittlich zwischen 90 und 95 % liegen. Sie ist beendet, wenn
kein oder nur wenig Acetylen-Wasserstoff mehr vorhanden ist, wenn also z. B. mit
Silbernitrat keine Acetylidfällung mehr auftritt.
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Die so erhaltenen neuen Verbindungen (III) werden sodann im Verfahrensschritt
(b) entweder im gleichen Reaktionsmedium oder zweckmäßigerweise nach ihrer Isolierung,
z. B. durch Destillation, in an. sich bekannter Weise (deutsche Patentschrift 1
101 399) und vorzugsweise in einem Losungsmittel wie Methanol oder Athanol mit der
dreifach molaren Menge Wasserstoff (H2) hydriert.
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Als Hydrierungskatalysatoren eignen sich feinverteiltes Platin oder
Palladium auf inaktiven @rägermaverialien wie Kohle oder Kieselgel sowie beispielsweise
Raney-Nickel in Mengen von ungefähr 10 bis 500 g pro kg (III). Die Hydrierung verläuft
besonders glatt im Temperaturbereich von 10 bis 80, vorzugsweise 20 bis 30 °C, und
bei DrUcken zwischen etwa Normaldruck und 200, vorzugsweise 1 bis 10 atü.
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Man bricht die Reaktion ab, wenn 1 Mol (III) etwa 3 Mol Wasserstoff
aufgenommen hat. Die Hydrierung verläuft im allgemeinen mit nahezu quantitativer
Ausbeute.
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Die Dehydratisierung (c) der neuen Verbindung (IV) wird zweckmaBigerweise
nach Abtrennung der Katalysatoren im gleichen Reaktionsmedium oder auch z. B. in
benzolischer Lösung vorgenommen.
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Als Dehydratisierungsmittel bewähren sich die Umsetzungsprodukte aus
Halogeniden sauerstoffhaltiger anorganischer Säuren wie Thionylchlorid, Phosgen
oder Phosphoroxychlorid mit einem 1-bis lOmolaren Uberschuß einer tertiären Stickstoffverbindung
wie Pyridin, Dimethylformamid-und N-Methylpyrrolidon.
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Es empfiehlt sich, die genannten Umsetzungsprodukte vorzulegen und
hierzu die Lösung von (IV) zu geben. Zur Dehydratisierung von (IV), die im Temperaturbereich
von-15 bis 80, vorzugsweise zwischen 20 und 50 °C, vorgenommen werden kann, sind
mindestens äquimolare Mengen des Säurechlorids und damit auch die entsprechenden
Mengen der tertiären Stickstoffverbindung erforderlich ; UberschUsse an diesen Dehydratisierungsmitteln
schaden hingegen nicht. Die Ausbeuten liegen etwa bei 70 %, bezogen auf die Mengen
von (IV).
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Bei Verwendung von einigen konventionellen Dehydratisierungsmitteln,
z. B. Oxalsäure oder Kaliumhydrogensulfat, sind die Ausbeuten an (Ia) nach den bisherigen
Beobachtungen wesentlich geringer oder eine Dehydratisierung findet in nennenswertem
Umfang Uberhaupt nicht statt., Der Reaktionsschritt (d), die Hydrolyse des Tetraalkylacetals
(Ia) zum freien Dialdehyd (I) kann in an sich bekannter Weise mit verdünnten Säuren,
z. B. Schwefelsäure, zwischen etwa 10 und 70 °C und unter heftigem RUhren vorgenommen
werden.
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Das gleiche gilt für die Aufarbeitung und Reindarstellung von (Ia)
bzw. (I). Man erhält diese Verbindungen überwiegend in der alltrans-Form.
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Die nach dem neuen, technisch sehr vorteilhaften Verfahren erhältlichen
Verbindungen (I) bzw. (Ia) sind wichtige Zwischenprodukte fUr Polyensynthesen, vor
allem fUr Synthesen von Verbindungen der Carotinoidreihe.
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Beispiel Herstellung von 2, 7-Dimethyloctatrien (2, 4, 6)-dial (1,
8) a) Oxydative Kupplung In eine Lösung aus 576 g (4 Mol) 4, 4-Dimethoxy-3-methyl-3-hydroxybutin
(l), 350 ml Methanol, 80 g (rd. 1 Mol) Pyridin und 8 g Kunfer-I-chlorid leitet man
bei 40 bis 46 °C so lange (etwa 20 bis 30 Stunden) Sauerstoff ein, bis mit Silbernitrat
kein Acetylenwasserstoff mehr nachzuweisen ist.
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Man destilliert das Lösungsmittel ab, nimmt den Rückstand in 900
ml Ather auf, wäscht die ätherische Losung zweimal mit je 150 ml konzentrierter
Natriumsulfatlosung, trocknet sie und entfernt den Ather sodann im Vakuum.
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Man erhält das gewUnschte 1, 1, 8, 8-Tetramethoxy-2, 7-dimethyl-2,
7-dihydroxyoctadiin (3, 5) in Form eines bräunlichen bols, das sich beim Destillieren
zersetzt, in 94% iger Ausbeute und guter Reinheit.
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Analyse (berechnete Werte in Klammern) : 58,9 (58, 7) % C 7,9 (7,
7) % H 32,4 (33,6) % 0; 42,9 (43,3) 3) %-OCH b) Hydrierung Man löst 508 g (1, 78
Mol) des nach (a) erhaltenenVerfahrensprodukts in 900 ml Methanol, versetzt diese
Lösung mit 200 g Raney-Nickel und hydriert bei 25 °C und einem Wasserstoffdruck
von 1 bis 2 atü so lange (etwa 20 Stunden), bis 128 1 Wasserstoff (3 x 1, 78 Mol)
verbraucht sind.
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. Danach trennt man den Katalysator ab und entfernt das Methanol
im Vakuum.
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Man erhält das 1, 1, 8, 8-Tetramethoxy-2, 7-dimethyl-2s7-dShydroxyocten
(4) als schwach gelbliches 61 in piger Ausbeute, bezogen auf die nicht hydrierte
Verbindung.
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Diese Verbindung hat folgende Kenndaten (berechnete Werte jeweils
in Klammern) : Analyse : 57, 9 (57,5) % C 9, 7 (9,6) % H; 32,5 (32,9) % 0; 4o, 6
(42, 5) % -OCH3 Bromzahl : 52, 7 (54, 7) Hydrierjodzahl : 90 (87) Siedepunkt: 150-153
°C/0,18-0,06 Torr Brechungsindex nD20 : 1.4679. c) Dehydratisierung Man versetzt
eine Lösung aus 500 ml Benzol und 395 E (5 Mol) Pyridin mit 143 g (1, 2 Mol) Thionylchlorid
und danach etwa innerhalb
einer Stunde bei 60 °C mit 196 g (o,
67 Mol) des Verfahrensprodukts von Reaktionsschritt (b), gelöst in 100 ml Benzol.
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Nach weiteren zwei Stunden bei 60 °C wird die benzolische Ldsung
neutral gewaschen und im Vacuum eingeengt. Der RUckstand kann destilliert werden
(Kp 0,5 131-133 °C). d) Acetalhydrolyse Hierzu versetzt man das rohe Dehydratisierungsgemisch
des Reaktionsschritts (c) bei 60 °C unter heftigem RUhren mit etwa 400 ml 10% iger
Schwefelsäure und hält das Reaktionsgemisch noch drei Stunden bei dieser Temperatur.
Man trennt die organische Phase ab und arbeitet sie wie üblich auf. Der Rückstand
kristallisiert und kann aus Cyclohexan umkristallisiert werden. Fp : 160-162 °C.