DE1618831B1

DE1618831B1 - Verfahren zur Herstellung alicyclischer Verbindungen

Info

Publication number: DE1618831B1
Application number: DE1967R0046214
Authority: DE
Inventors: Marc Dr Julia
Original assignee: Rhone Poulenc SA
Current assignee: Rhone Poulenc SA
Priority date: 1966-06-08
Filing date: 1967-06-08
Publication date: 1972-01-05
Also published as: US3562316A; GB1153375A; CH520086A; NL6707851A; FR1490605A

Description

besteht, und Nebenfraktionen, die eine Fraktion von nicht umgewandeltem Dien oder Produkten von Sekundärreaktionen enthalten.

Das Cyclisierungsprodukt kann anschließend an die erfindungsgemäße Cyclisierung zur Herstellung anderer Verbindungen dienen. Dies kann nach Isolierung oder durch direkte Behandlung des Rohprodukts der Cyclisierung erfolgen.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung.

Beispiel 1

Man setzt 41 g (0,5 Mol) Diallyl zu einer Suspension von 160 g (0,5 Mol) Mercuriacetat in 1250 ecm Essigsäure zu. Nach Auflösen des Salzes setzt man 90 g (0,5 Mol) 60%ige Perchlorsäure zu und erhitzt 30 Minuten bei 70⁰C. Es bilden sich 100 g (0,5 Grammatom) Quecksilber, das man abtrennt. Man gießt den flüssigen Teil in 1 1 Wasser, extrahiert mit Benzol, wäscht nacheinander mit einer Natriumcarbonatlösung und mit Wasser, trocknet, verdampft das Lösungsmittel und destilliert dann unter vermindertem Druck. Man erhält so zwei Fraktionen mit folgenden Merkmalen:

1. Kp.₁₅ = 71,5bis72,5°C;36g;n²i⁵ = 1,4551

Cyclohexen-(3)-yl-acetat

2. Kp.₁₅ = 135bisl36°C;8,lgDiacetatvonCyclo-

hexandiol-(l,4)

Man erhält das gleiche Ergebnis, wenn man 1 ecm 60%ige Perchlorsäure an Stelle der oben verwendeten 90 g einsetzt.

Beispiel 2

In einem Kolben, der mit einem Kühler und einem mit einem Kohlensäureschnee-Aceton-Gemisch gekühlten Kondensator ausgestattet ist, bringt man 21,6g (0,1 Mol) Quecksilberoxyd, 200 ecm Wasser und eine ausreichende Menge wäßrige konzentrierte Perchlorsäure, um das ganze Quecksilberoxyd zu lösen, ein. Man setzt anschließend 8,2 g (0,1 Mol) Diallyl zu und erhitzt das Gemisch über Nacht unter Rückfluß. Im Verlaufe der Reaktion findet eine Entwicklung von Gas statt, das in dem mit dem Kohlensäureschnee-Aceton-Gemisch gekühlten Kondensator kondensiert wird. Das am Ende der Reaktion erhaltene Gemisch wird zur Abtrennung des gebildeten Quecksilbers filtriert. Das Filtrat wird mit Äther gewaschen, den man anschließend mit der wäßrigen Phase vereinigt. Die ganze flüssige Fraktion wird anschließend durch Zugabe von Natriumbicarbonat neutralisiert und dann durch Zugabe von Natriumchlorid gesättigt. Man extrahiert mit Äther, trocknet den Ätherextrakt über wasserfreiem Natriumsulfat, filtriert, entfernt den Äther und destilliert den Rückstand. Man erhält so 4 g (Ausbeute: 40%) Produkt, das als Cyclohexenol-(4) vom Kp._2O = 80⁰C identifiziert wird. Außerdem gewinnt man in dem Kondensator 4 g Flüssigkeit, die zu praktisch gleichen Teilen aus Diallyl und Benzol besteht.

Beispiel 3

Man arbeitet wie im Beispiel 2, ersetzt jedoch die 200 ecm Wasser durch ein Gemisch von 100 ecm Wasser und 200 ecm Aceton und erhält so 5,5 g (55%) Cyclohexenol-(4).

Beispiel 4

Man arbeitet wie im Beispiel 2, jedoch unter Verwendung von 11g (0,1 Mol) 2,5-Dimethyldiallyl an Stelle des Diallyls und erhält so 5 g (Ausbeute: 50%) eines Produkts, das jedoch nur als p-Xylol isoliert werden kann.

Beispiel 5

Man setzt 11g (0,1 Mol) 2-Methylheptadien-(2,6) zu einer Lösung von 32 g Mercuriacetat in 300 ecm Essigsäure zu. Nach Auflösen und Zugabe von 1,8 g 60%iger Perchlorsäure bringt man das Gemisch auf eine Temperatur von 70° C. Nach 40 Minuten gießt man den von 20 g gebildetem Quecksilber abgetrennten Teil in 300 ecm Wasser, extrahiert mit Benzol, wäscht wie oben angegeben, trocknet, verdampft das Lösungsmittel und destilliert. Man gewinnt so 3,4 g eines Produkts vom Kp._4O = 130° C, das als 3-Isopropylidencyclopentylacetat identifiziert wird.

Beispiel 6

Zu einer Suspension von 64 g (0,2 Mol) Mercuriacetat in 600 ecm Essigsäure setzt man 26,4 g (0,2 Mol) 4-Phenylbuten-(l) zu. Nach Auflösen setzt man 36 g (0,2 Mol) 60%ige Perchlorsäure zu und erhitzt 15 bis 20 Minuten bei 65° C. Es bildet sich die theoretische Menge Quecksilber (40 g = 0,2 Grammatom), das man abtrennt. Man gießt die Flüssigkeit in 600 ecm Wasser und extrahiert mit Benzol. Man wäscht die Benzollösung mit einer wäßrigen gesättigten Natriumcarbonatlösung und dann mit Wasser, trocknet über wasserfreiem Natriumsulfat und verdampft dann das Lösungsmittel. Das rohe Gemisch des so gebildeten Essigsäureesters wird dann mit 10 g Kaliumhydroxyd in 100 ecm Äthylalkohol unter Rückfluß während 1 Stunde behandelt. Man verdampft anschließend den Hauptteil des Alkohols, setzt 100 ecm Wasser zu und extrahiert mit Äther. Man wäscht die Ätherlösung mit Wasser, trocknet über Natriumsulfat, verdampft das Lösungsmittel und destilliert den Rückstand unter vermindertem Druck. Man erhält so die folgenden Fraktionen:

1. Kp.₁₀ = 85 bis 91°C; 9 g Produkt, dessen Zusammensetzung nach einer Dampfphasenchromatographie die folgende ist:

Eingesetztes Phenylbuten 22%

Tetrahydronaphthalin 1 %

l'-Dihydronaphthalin 46%

1²-Dihydronaphthalin 18%

Naphthalin 10%

2. Kp._lo = 91 bis 110°C; 2,8 g (Naphthalin).

3. Kp._lo = 136 bis 139°C; 4,8 g (nicht identifizierter Alkohol).

Beispiel 7

Zu einer Suspension von 32 g (0,1 Mol) Mercuriacetat in 60 ecm Essigsäure setzt man 14,6 g (0,1 Mol) 5-Phenylpenten-(l) zu. Nach Auflösen des Mercurisalzes setzt man 18 g (0,1 Mol) 60%ige Perchlorsäure zu und erhitzt eine Stunde bei 6O⁰C. Es bilden sich 20 g (0,1 Grammatom) Quecksilber, das man abtrennt. Man gießt den flüssigen Teil in 60 ecm Wasser, extrahiert mit Benzol und wäscht die Benzollösung mit Na₂CO₃ und mit Wasser. Nach Trocknen über wasserfreiem Natriumsulfat verdampft man das Lösungsmittel und destilliert den Rückstand im Vakuum.

Man erhält so 12 g Produkt vom Kp._0i7 = 102 bis 104° C, das hauptsächlich aus dem Produkt der Formel

OAc

besteht, das durch Verseifung identifiziert wird. Hierzu erhitzt man die 12 g Produkt mit 6 g KOH in 60 ecm Äthanol 1 Stunde unter Rückfluß, dampft dann ein, nimmt den Rückstand in 60 ecm Wasser auf, extrahiert mit Äther, trocknet, verdampft das Lösungsmittel und kristallisiert den Rückstand (9,5 g) aus einem Gemisch von Petroläther/Benzol (1:1) um. Man erhält so einen Alkohol vom F. = 66 bis 67° C, der mit dem Produkt der Formel

OH

identisch ist, das gemäß R. Huisgen,E.Ravensbuch,G. Seidl und I. W i m m e r, Liebigs Annalen d. Chem., Bd. 671,41 (1964) hergestellt worden ist. Die IR-Spektren der Alkohole stimmen in allen Punkten überein.

Beispiel 8

In einen wie in den vorhergehenden Beispielen ausgestatteten Kolben bringt man 2,5 g (0,01 Mol) 3-[2-(3,4-Dimethoxyphenyl)-äthyl]-cyclohexen, 3,2 g Mercuriacetat und 20 ecm Essigsäure ein. Wenn das gesamte Mercuriacetat gelöst ist, setzt man 1 ecm einer wäßrigen 60%igen Perchlorsäurelösung zu und bringt dann das Gemisch auf 80⁰C. Nach 3stündigem Erhitzen bei dieser Temperatur kühlt man ab, filtriert, gießt das Filtrat in 150 ecm Wasser, neutralisiert durch Zugabe von 2n-Natronlauge und extrahiert mit Chloroform. Der Chloroformextrakt wird anschließend eingedampft und der erhaltene Rückstand durch Zugabe von 250 ecm Methanol mit einem Gehalt von 4 g Kaliumhydroxyd und 3stündiges Erhitzen unter Rückfluß verseift. Das Produkt dieser Verseifung wird anschließend eingedampft, um das Methanol zu entfernen. Dann wird der Rückstand nach Zugabe von 150 ecm Wasser durch Zugabe einer wäßrigen 3n-Salzsäurelösung neutralisiert. Man extrahiert dann mit Chloroform und isoliert 0,9 g (Ausbeute: 40%) eines Produkts vom F. = 142 bis 143°C,dasals4-Hydroxy-6,7 - dimethoxy - l,2,3,4,4a,9,10,10a - oetahydrophenanthren identifiziert wird.

Beispiel 9

Man arbeitet wie im Beispiel 8, verwendet jedoch 10,6 g 3 - [2 - (3 - Methoxyphenyl) - äthyl] - cyclohexen und erhält so 3,8 g (36%) eines Produkts vom F. = 101⁰C, das als 4 - Hydroxy - 7 - methoxy-

dhh iifi

wird.

Das als Ausgangssubstanz verwendete 3-[2-(3-Methoxyphenyl)-äthyl]-cyclohexen wurde auf folgende Weise hergestellt: Man stellt das Magnesiumderivat von I-Brom-2-(3-methoxyphenyl)-äthan her, das man anschließend mit 3-Bromcyclohexen umsetzt. Nach Hydrolyse mit einer gesättigten wäßrigen Ammoniumchloridlösung erhält man 3-[2-(3-Methoxyphenyl)-äthyl]-cyclohexen, das unter einem absoluten Druck von lmm Hg bei 130 bis 133° C destilliert.

Beispiel 10

Man setzt 10,8 g (0,1 Mol) Cyclooctadien zu einer 20: Suspension von 32 g (0,1 Mol) Mercuriacetat in 300 ecm Essigsäure zu. Man erhitzt auf 85° C und setzt 18 g (0,1 Mol) konzentrierte Perchlorsäure zu. Nach etwa 1 Stunde läßt man abkühlen, dekantiert und wäscht den Niederschlag mit Benzol. Man setzt zu der Essigsäurelösung 500 ecm Wasser zu und extrahiert mit Benzol (zunächst mit dem Benzol, mit dem man den Niederschlag gewaschen hat). Der Benzolextrakt wird zuerst mit einer wäßrigen Bicarbonatlösung und dann mit Wasser gewaschen und über wasserfreiem Natriumsulfat getrocknet. Der reichlieh mit Aceton gewaschene Niederschlag ist Quecksilber (20 g = 0,1 Grammatom, theoretische Menge). Die Lösung wird im Vakuum eingedampft und der Rückstand dann destilliert. Hierbei erhält man

1. eine erste Fraktion, die aus 6 g eines Produkts vom Kp._l2 = 93 bis 96° C besteht und der folgenden Formel entspricht:

OCOCH₃

2. eine zweite Fraktion, die aus 3 g eines Produkts vom Kp.₁₂ = 145 bis 147° C besteht, das der Formel

CH₃COO

entspricht.

OCOCH₃

Die Ausbeuten betragen 38 bzw. 19% für jede dieser Fraktionen.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung alicyclischer Verbindungen mit 5, 6 oder 7 C-Atomen im neugebildeten Ring, durch saure Cyclisierung von aliphatischen Kohlenwasserstoffen mit mindestens 6 Kohlenstoffatomen, die zwei Doppelbindungen in 1,5- oder 1,6-Stellung aufweisen und bei denen eine Doppelbindung auch Bestandteil eines Phenylrestes sein kann, von Cyclooctadien-(1,5) oder 3 - [2 - (3 - Methoxy- bzw. 3,4 - Dimethoxyphenyl)-äthyl] - cyclohexen, dadurch gekennzeichnet, daß man die Cyclisierung in wasserfreiem organischem, wäßrig-organischem oder rein wäßrigem Medium in Gegenwart eines Quecksilbersalzes einer niederen Alkansäure in einer Menge, die 1 Grammatom Hg⁺⁺-Ionen je Mol Ausgangsverbindung entspricht, und von Perchlorsäure bei 60 bis 90⁰C durchführt und gewünschtenfalls vorhandene Acyloxygruppen in an sich bekannter Weise verseift.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Reaktionsmedium eine niedere Alkansäure, wie Essigsäure, verwendet.

Es ist bekannt, daß Olefine, wie Äthylen und Propylen, Additionsverbindungen mit Quecksilbersalzen von Carbonsäuren liefern und diese Verbindungen unter der Einwirkung von protonischen Säuren mit wenig nucleophilen Anionen (Perchlorsäure, Schwefelsäure, Phosphorsäure) oder unter der Einwirkung von Lewis-Säuren (wie BF₃) aromatische Ringe unter Bildung von Homobenzylderivaten substituieren können. So liefern Äthylen und Propylen durch Umsetzung mit Mercuriacetat in Essigsäure die entsprechenden Additionsderivate, die in Gegenwart von Perchlorsäure und Benzol oder Anisol nach dem folgenden Schema zu 2-Aryläthylacetaten und 1-AryI-propyl-(2)-acetaten führen:

(AcO)₂Hg + H₂C = CHR > AcO — Hg — CH₂ — CHR — OAc

AcO — Hg — CH₂ — CHR — OAc + ArH

HClO₄. ^ Ar-CH₂-CH-OAc + AcOH + Hg

Es wurde nun ein Verfahren zur Herstellung alicyclischer Verbindungen mit 5,6 oder 7 C-Atomen im neugebildeten Ring durch saure Cyclisierung von aliphatischen Kohlenwasserstoffen mit mindestens 6 Kohlenstoffatomen, die zwei Doppelbindungen in 1,5- oder 1,6-Stellung aufweisen und bei denen eine Doppelbindung auch Bestandteil eines Phenylrestes sein kann, von Cyclooctadien-(1,5) oder 3-[2-(3-Methoxy- bzw. 3,4-Dimethoxyphenyl)-äthyl]-cyclohexen gefunden, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man die Cyclisierung in wasserfreiem organischem, wäßrigorganischem Oder rein wäßrigem Medium in Gegenwart eines Quecksilbersalzes einer niederen Alkansäure in einer Menge, die 1 Grammatom Hg⁺⁺-Ionen je Mol Ausgangsverbindung entspricht, und von Perchlorsäure bei 60 bis 90⁰C durchführt und gewünschtenfalls vorhandene Acyloxygruppen in an sich bekannter Weise verseift.

Besonders geeignete rein aliphatische Produkte sind beispielsweise Diallyl, 2,5-Dimethyldiallyl, 2-Methylheptadien-(2,6).

Besonders geeignete Produkte, bei denen eine der 1,5- oder 1,6-Doppelbindungen einem Phenylrest angehört, sind beispielsweise 4-Phenylbuten-(l) und 5- Phenylpenten-( 1).

Je nachdem, ob Substituenten an den doppelt gebundenen Kohlenstoffatomen der in Betracht gezogenen Dienverbindung vorhanden sind oder nicht, und je nach der Anzahl und der Art der Substituenten, falls solche vorhanden sind, kann der Ring, der sich bildet, 5,6 oder 7 Kohlenstoffatome aufweisen. Außerdem kann der niedere Acyloxyrest nach Addition an einer der Doppelbindungen dieser Anordnung als Substituent des gebildeten Rings verbleiben. Die Cyclisierung kann jedoch auch ohne Auftreten neuer Substituenten in dem erhaltenen Ring erfolgen. Dies erfolgt immer dann, wenn die Bindung mit dem erwarteten Substituenten zu schwach ist, um den Arbeitsbedingungen standzuhalten, insbesondere, wenn ein solcher Substituent von einem tertiären Kohlenstoffatom getragen werden sollte. Der unter diesen Bedingungen erhaltene Ring ist dann notwendigerweise ein ungesättigter Ring. Wenn infolge der Konfiguration der eingesetzten Produkte und der Arbeitsbedingungen, denen sie unterzogen werden, die Cyclisierung zur Bildung einer Cyclohexadiengruppe führt, so neigt diese mehr oder weniger dazu, sich zu einer Benzolgruppe zu aromatisieren.

Als Quecksilbersalz einer niederen Alkansäure kann man ganz besonders das Mercuriacetat nennen.

Die Menge an zu verwendender Perchlorsäure kann nach Belieben einen geringen molaren Anteil des zu behandelnden Produkts ausmachen oder einem äquimolaren Anteil entsprechen. Ein Mengenanteil von Vio Mol je Mol 1,5- oder 1,6-Dienverbindung kann im allgemeinen als ausreichend angesehen werden.

Als wasserfreies organisches Medium ist insbesondere eine niedrige Alkansäure, wie Essigsäure, oder auch eine Verbindung wie Nitromethan, geeignet.

Je nach dem Medium, in welchem die Reaktion durchgeführt wird, kann die Reaktion mehr oder weniger rasch ablaufen; gegebenenfalls ist ein Autoklav erforderlich.

Eine besonders interessante Arbeitsweise besteht darin, ein Quecksilbersalz einer niederen Alkansäure und eine Dienverbindung, wie sie oben definiert wurde, in einer flüssigen organischen Carbonsäure, die ganz einfach Essigsäure sein kann, zu mischen, dann nach Auflösung des Salzes die Perchlorsäure zuzusetzen und das Gemisch auf 60 bis 90⁰C zu erhitzen. Nach beendeter Reaktion trennt man das metallische Quecksilber, das sich gebildet hat, ab und isoliert die gebildete organische Verbindung durch Anwendung üblicher Methoden: Beispielsweise setzt man zu dem von metallischem Quecksilber befreiten Produkt Wasser zu, extrahiert mit einem unter den Arbeitsbedingungen inerten organischen Lösungsmittel, wäscht die erhaltene Lösung neutral, trocknet sie, verdampft das Lösungsmittel und unterzieht den Rückstand einer Fraktionierung durch Destillation. Man erhält so eine Hauptfraktion, die aus dem, wie oben in den vorstehenden Schemen angegebenen, gebildeten Ester