DE1618821A1 - Verfahren zur Herstellung von Estern aliphatischer Saeuren - Google Patents

Description

Dr. F. Zumsfein - Dr. E. Aummm

Dr. RI Koenigsb*rg#r Dipl.Phys.R.Hobbouer

München 2, BrOuhauuirai· 40 R0U3SEL ÜCLAP, Paris / Frankreich Verfahren zur Herstellung von Estern aliphatischer

Säuren

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Estern aliphatisoher Säuren.

Gegenstand der Erfindung 1st insbesondere ein Verfahren zur Herstellung von listern der 4-0xo-5-alkyl-valeriansäure der allgemeinen Formel I:

R^-CH₂-CO-CH₂-Ck₂-COOR (I) worin R und R' gleiche oder verschiedene Alkylreste mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen bedeuten.

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Die Verbindungen I sind besonders nützlich, da sie die Herstellung von 2-Alkyl substituierten Derivaten des 1,3-Dioxocyolopentans erlauben, welche selbst wichtige Ausgangsstoffe zur Verwendung zur Totalsynthese zahlreicher Steroide sind.

Die Herstellung der substituierten 2-Alkylderivate des 1,3-Dioxo-cyclopentans aus den Estern der 4-Oxo-5-alkylvaleriansäure wird in der deutschen Patentschrift ο *.o ooα (deutsche Patentanmeldung R 37 765 IVb/12o) beschrieben.

Bestimmte Verfahren Eiir Herstellung der Seter der 4-Oxo-5-alkyl-valerianeäur« lind bereite bekannt.

A, MuLLER und E_n PELD ^Monatshefte , 0931), ^B₁ S.24.7 stellen die Xthyleeter der 4-Oxo-5-methyl-valeriansäure durch Kondensation des Säurechloride dee llonoäthylbern- «telne&ureeeter* alt Xthylainkjodid her« Dme rerwendete Säurechlorid wird durch Einwirkung eines Phosphorhalogenderivates auf den Bernsteinsäuremonoäthylester erhalten* dieser Monoester selbst stammt aus der Verseifung einer Estergruppierung des entsprechenden Diäthyleeters,

E. PRIEDMANN /T J. für Prakt, Chem. (1936) J^₁ Si 159_7 stellt den Äthylester der 4-0xo-5-methyl-valerian3äure

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BAD ORIGINAL

nach folgender Rsaktionsfolge her: Kondensation des Xthylmagnesiumjodids mit Cyanesaigeäureätbyleeter gefolgt von der Hydrolyse der erhaltenen Verbindung» die den Äthylester der Propioneesigeäure liefert, Umwandlung dee letzteren in das Natriumsalz, Kondensation des Natriumsalzes mit Bronessigsäure wobei PropionbernsteineäurejBthyleBter erhalten wird und Decarboxylierung desselben,,

Ausgehend von dem industriellen Ausgangenaterial benötigen diese beiden Verfahren drei Stufen; darüber hinaus sind sie ziemlich kompliziert und zur industriellen Anwendung wenig geeignete

T-Ii= PATRICK ^"J_n of Orgo Cheau Jl (1952), S. 1009-1016^7

stellen die Diäthylester der Acylbernsteinsäure durch

•ines «it

Kondensation Aldehyds Jfaleindläthyl-

ester in Gegenwart von Benzoylperoxyd her« Bs genügt anschließend den Biester Bit Chlorwasseretoffeäure reagieren zu lassen und au erwärmen, um die entsprechende 4-Oxo 5-alkyl-valeriansäure eu erhalten.Dieses Verfahren ist viel einfacher als die früheren und benötigt ausgehend von dem Industriellen Ausgangsmaterial (Maleinsäureäthylester und Aldehyd) nur twei Stufen. Eine lusätrliche Stufe ist auf alle Fälle notwendig um die Ester der ^- vqleriansäure au erhalten.

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BAD ORIGINAL

Doch bestand ein großer ISachteil dleees Verfahrene bei der J.nduotriellen Anwendung darin, daß die Kondensation des Aldehyde und des Mal ep. te unter Druck (10 kg/cm ) durchgeführt werden nußte_e

Es wurde jetzt gefunden, daß man die verschiedenen Ester der 4-Oxo-5«alkyl-valeriansäure auf einfache und wirtschaftliche V/eiee nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhält, das durch dab dem Text beiliegende Schema erläutert v/ird, worin R und R¹ die oben erwähnte Bedeutung besitzen.

Ziel der vorliegenden Erfindung iat ein Verfahren, das dadurch gekennzelehnet ist, daß man ein 1-Nitro-2-R^fftthan II in Gegenwart eines basischen Agenz in wasserfreiem Medium mit Acrylnitril III kondensiert, in Gegenwart von Wasser auf dae gebildete 4-Nitro-5-R'-valeronitril IV einen Überephuß einer starken Mineralbase einwirken läßt, das entsprechende 4-Oxo-5-R^f-valerouitril V, auf das man einer aliphatischen Alkohol mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen in Gegenwart eines sauren Agenz einwirken läßt, erhält und den gewünschten Ester I der 4~Oxo-5-

isoliert*

Ausgehend <ron dem Ausgangsmaterial (i-Kitro-2-R'-äthan und Acrylnitril) imfaßt dieses Verfahren 3 Stufen aber

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BAD ORIQfNAL

in einer bevorzugten Aueführungeform Isoliert man das 4~Nitro-.5<-R'valeronitril IV nicht, das leicht in situ in dem Reaktioiismedium durch Zugabe von Wasser und einem Überschuß einer starken Mineralbase in 4-0xo-5-R*-Taleronitril V umgewandelt wird. Vom Ausgangsmaterial ausgehend werden also zum Erhalt des gewünschten Esters nioht mehr als ewei getrennte industrielle Verfahreneschritte benötigt.

Darüber hinaus zeigen die Ausführungsarten des Verfahrens, die anschließend erläutert werden, das letzteres leicht industriell verwendbar ist, und sie zeigen dem Fachmann weitere Vorteile.

Die Ausführungsarten sind folgende:

a) Das basische Agenz in dessen ~ Gegenwart die Kondensation

des i-Nitro-a-R'-äthans II mit den Acrylnitril III duroh-

NatritüAydroxyd, Kalluatqrdroxyd geführt wird, wird ausgewählt aus , - , Trimethvlbenzylammoniumhydrozyd, Kaliumtertiärbutyl&t und Iriäthylamin.

b) Die Kondensation nach a) wird in Anwesenheit eints aliphatischen Alkohols, der 1 bis 4 Kohlenstoffatome enthält ₈ durchgeführt.

o) ^Die zvls Umwandlung des 4-Mtr©-5-R^l-vaI©2^>©sitelie iv in 4-OXO-S-R*-valeronitril V In Gegenwart

BADORlGfNAt.

verwendete starke Mineralbaae let Natrium- oder Xali»jwfe;?dF«ri»«?«-.

d) In einer bevorzugten Ausführungsform isoliert man naoh der Kondensation gemäß a) und b) das 4-Nitro-5-R'-valeronitril IV rieht und fügt dem Reaktionsraedium Wasaer und einen Überschuß einer starken Mineralbase derart zu_vdaß die Umwandlung in 4-Oxo-5-R'-valeronitril V in situ erfolg-..

e) Bei der Umwandlung ».ach d) ißt die verwendete starke Hineralbaee Natriue- oder Kaliumhydroxyd«

f) Bei der Umwandlung des 4-OxG-S-R*-^aleronitrils V in ^ster der 4-0xo~5~R'-valeriansäure wird das verwendete saure Agenz auegewählt aus einer Halogenwasserstoffsäure, wie z.B. Chlorwasserstoffsäure, die gasförmig verwendet wird, konaentrierter Schwefelsäure und p-Toluolsulfonsäurt₀

g) Bei der Umwandlung nach f) verwendet man vorzugsweise einen Überschuß eines aliphatischen Alkohole mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen,,

*%r Subs^ituent E^s wird vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Methyl, Äthyl, n-Propyl und Isopropylo Der Subetituent R wird vorsugeweis· auege» wählt aus der Gruppe bestehend auss Methyl, Xthyl,

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BAD ORIGINAL

n-Propyl mid η-Butyl.

Daa /olgende Beispiel erläutert die Erfindung ohne eie zu beschränken.

Beiepi el

Herateilung des Butyl-4-oxohexanoate X mit R* * CH, und

Stufe A

Herstellung des 4-Oxo-hexannitrile V ait R' - CH,

Zu 600 cm⁵ Äthanol gibt man unter inerter Atmosphäre 40g Natriui hydroxyd

in Pastillen« anschließend hält man die Temperatur

auf +5, +10⁰C und fügt 39 g 1-Kitropropan hinzu» Man erhitzt das Rea'itionemediun auf 50⁰C unter Rühren» fügt im Verlaufe τοη 45 Minuten etwa 53 g Acrylnitril hinzu und hält während etwa 15 Stunden auf 5O⁰C. Man kühlt auf 20⁰C ab, fügt langeaa «ine Lösung τοη 48 g pastillen- '

NatriUBhydroxyd Xörmiger ■ in 240 cnr Waeeer hinzu, wobei die Temperatur

von 20^uC gehalten wird, rührt eine Stunde/gibt im Ver-^ laufe einer Stunde bei einer Teaperatur von etwa 0 -die erhaltene Lösung in eine Mischung von 2i5om* Wasser und 215 cm⁵ konaentrierte Schwfelsfiur· (66° Be). Man rührt swei Stunden, extrahiert mit Methylenchlorid, wäscht das Methylenchlorid mit ffasser, trocknet ee mit Katriuasul-.

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BAD ORIGINAL '

fat, engt es bis zur Trockne ein und erhält ein öl, das

57,7 g 4-Oxo-hexannitril (Kp₁ ^_n « 87-91⁰C, nj*² = 1_r4336

man bei einem Druck von immRg rectiflziert und erhält 57,7 g 4-Ox bis 1,4339)

Der Stickstoffgehalt des Produkts beträgt 12,6 (Theorie 12,6),

Dieses Produkt 1st in der Literatur nicht beschrieben.

Stufe B

Herstellung von Butyl-4-oxo-hexanoat₀ Zu 74 om* n-Butanol gibt man 37 g 4-Oxo-hexannitril,

leitet kühlt auf OC und unter Kühren zwei Stunden und

dreißig Hinuten lang einen Chlorwaaserstoffgasetrom ein«

wobei die innere Temperatur zwei Stunden lang unterhalb 5⁰C gehalten wird, gießt die Reaktionsmischung unter Rühren in 150 cm⁵ Eiswaeeer, rührt und bringt dann mit Hilfe von Kaliumcarbonat den pH-Wert auf 7· Man sammelt die obere organische Phase, extrahiert die wässrige Phase mit Äthyläther_# rereinigt die ätherische lösung mit der organischen Hauptphase , trocknet die erhaltene organische Lösung mit Natriumsulfat und engt unter vermindertem Druck bis zur Trockne ein. Das zurückbleibende Ol wird im Vakuum rectiflziert und man erhält 43,5 g Butyl-

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4-oxo iiexanoat (Kp₁ ^ « 88-90⁰O, η*² = 1,4303),

Analyse:	°-	ΙΟ11	18°3	K	186	»24
ber„	C	64	,49*		9.	74*
gefo		64	,8	9«	75

Auf die gleiche V/eise stellt man her:

auGgehend von Acrylnitril und i-Nitro-n-butan das Butyl-5-äthyl-lacvulinat,

ausgehend von Acrylnitril und t-Nitro-n-pentan das Butyl-

-5-n"propyl~laevulinat_t .

ausgehend von Acrylnitril und' i-Hitro-3-methyl-Ä-butRn das Butyl-5-i8opropyl-3.aevul3.nat·

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BAD ORIGINAL¹

Claims (1)

1. Patentansprüche

   1. Verfahren zur Herstellung der Beter der 4-0xo-5-R'-valerianeäure der allgemeinen Formel: R^f

   worin R und R¹ gleiche oder unterschiedliche Alkylreste mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen darstellen, dadurch gekennzeichnet, daß man 1-Nitro~2-R'-äthan mit Acrylnitril in wasserfreiem Medium in Gegenwart eines basischen Agenz kondensiert, einen Überschuß einer starken Mineralbase auf das gebildete 4-Nitro-5-R'-v&leronitril in Gegenwart von Wasser einwirken läßt, dao entsprechend· 4-0xo-S-R'-valeronitril auf das man einen aliphatischen Alkohol mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen in Gegenwart eines sauren Agenz einwirken läßt, erhält und den gewünschten Ester der 4-0xo-5-R'-valeriansäure Isoliert.

   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das basische Agenz, in dessen Anwesenheit die Kondensation des i-Nitro-^-ft'-äthans mit Acrylnitril durch-

   Natriumhydroxyd, K*lius4iydroxyd,

   geführt wird, auegewählt wird aus TrI-

   methylbenzylam?aoniuBihydroxyd_f Kaliumtertiärbutylat und Triäthylamin.

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   BAD ORIGINAL

   3- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensation des 1-Hltro»2-R'-äthans mit Acrylnitril in Gegenwart eines aliphatischen Alkohols sit 1 bis 4 Kohlenetoffatomen durchgeführt wird*

   4_a Verfahren nach Anspruch 1, daduroh gekennzeichnet, daß man nach der Kondensation des 1-Nitro-2-R^f-äthans mit Acrylnitril das gebildete 4-Nltro-5~R^f-YÄleronitril nicht isoliert und zum Reaktionsmediua Vasser und einen Überschuß einer starken Mineralbaie derart zugibt, daß die Umwandlung in 4-0XO-5-R¹rTaleronitril in situ bewirkt wird.

   5, Verfahren nach Anspruch T und/oder A₉ dadurch gekenn· zeichnet« daß die aur Umwandlung des 4-Hitro-5-R^l-valeronitrila in 4-Oxo-5-R^t*>valeronitril in Gegenwart von Wasser verwendete starke Mineralbaee

   Natriu»- oder Kaliuataydroacyd t*t·

   6. Verfahren nach Anspruch 1> dadurch gekenntelohnet, daß das zur Umwandlung des 4-0xo-5-R'-Taleronitrile in den Ester der 4-0xo-5-H^l-Taleriatt6äure Terrrendete saure Agenz ausgewählt wird aus einer halogenieren Wasseretoffsäure, wie Chlorwasserstoffsäure, die gasförmig verwendet wird, konzentrierter Schwefelsäure und p-Toluolsulfonsäure, \ind daß man einen Überschuß an aliphatischen Alkohol verwendet,

   0098*3/21*3

   BAD ORIGINAL, ,

   (H)

   (III)

   R'-CH₂-CH₂-NO₂ + CH₂-CH-CN

   t¹-CHg-CH-CHg-CHg. NO,

   R⁽-CH^-CH-CHg-CHg-CN (IV )

   '2

   R'-CH₂-C-CHg-CHg-CN O

   (V)

   R^f-CH₂-C-CH₂-CH₂-COgR (I) O

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