DE1793801C2 - Verfahren zur Herstellung von makrocyclischen Verbindungen - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von makrocyclischen Verbindungen

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Description

CH,-CO-CH2
(CH2J8
CH-R
CH-CH-CHn
(1)
in welcher R Wasserstoff oder den Methylrest bedeutet, η 1 oder 2 ist, aber nur 2 benachbarte η gleichzeitig 1 sein dürfen, und die Doppelbindung eis- oder transKonfiguration aufweist, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man
a) eine bicyclische Pentadecen-on-Verbindung der allgemeinen Formel
CH,-C—C===O
(CH2J8
CH-R
(VIII)
CH2-C-CH2
CH2-CH -CHOH
(CH2J8
CH-R
(X)
CH2-CH-CH,
55
6o
in welcher R die obengenannte Bedeutung besitzt, überführt,
b) diese Verbindung mittels anorganischer Säuren oder saurer Salze bzw. aromatischer Sulfonsäuren durch Dehydratisierung und Isomerisierung der entstehenden Doppelbindung, in eine Bicyclopentadecen-
CH2-C-CH
(CH2J8
CH-R
CH2-C-CH2
in welcher R die obengenannte Bedeutung besitzt, umwandelt,
c) diese Verbindung durch Oxydation unter Aufspaltung der Brückendoppelbindung oder durch Epoxydierung von dieser und anschließender Hydrolyse, und Spaltung der entstandenen gesättigten bicyclischen α,/ί-Glykole mit glykolspaltenden Oxydationsmitteln in eine Diketonverbindung der allgemeinen Formel
CH2-C-CH2
(CH2J8 CH-R (IV)
CH2-C-CH2
Il ο
in welcher R die obengenannte Bedeutung besitzt, überführt,
d) diese in an sich bekannter Weise durch partielle Reduktion mit vorteilhaft Raney-Nickel bei normaler Temperatur, normalem oder erhöhtem Druck, vorteilhaft in alkalischem Medium, unter Anwendung von 1 Mol Wasserstoff je Mol Diketon oder in Gegenwart eines Edelmetallkatalysators, gegebenenfalls in saurem Medium in die entsprechende Ketoalkoholverbindung überführt,
e) aus dbser mittels Mineralsäuren, sauren Salzen oder aromatischen Sulfonsäuren in üblicher Weise Wasser abspaltet und gegebenenfalls
f) die erhaltene Verbindung der allgemeinen Formel
in welcher R die obengenannte Bedeutung besitzt, durch katalytische Hydrierung mittels Raney-Nickel bei Raumtemperatur, normalem oder erhöhtem Druck, s0 gegebenenfalls in alkalischem Medium, unter Verwendung von 2 Mol Wasserstoff je Mol ungesättigtes Keton in die entsprechende bicyclische, gesättigte Verbindung der allgemeinen Formel
CH2-CO-CH2
I I
(CH2)8 CH-R
CH^CH-CH,
in der R die obenangegebene Bedeutung besitzt, und eines der Symbole η 1 und das andere 2 ist, in an sich bekannter Weise, vorteilhaft in Gegenwart von Raney-Nickel oder Edelmetallen, bei normalem oder erhöhtem Druck bei Raumtemperatur oder erhöhter Temperatur katalytisch hydriert.
Die ungesättigten Ketone der Formel I sind neue StOiTe, die interessante Riechstoffeigenschaften besitzen. Ihr Geruch ist beträchtlich intensiver als derjenige der entsprechenden gesättigten Ketone. Während die letzteren einen charakteristischen Moschusduft entwickeln, weisen die ungesättigten Ketone, in welchen R Wasserstoff ist, einen an Zibeton erinnernden Geruch, and die ungesätigten Ketone, in welchen R Methyl ist, einen mehr edelholzartigen Geruch auf.
düngen der allgemeinen Formel
CH,- C—C=-=O
(CH,)
CH-R
(VIII)
Die Diketone IV sind gleichfalls neue Verbindungen, lie auch interessante Riechstoffeigenschaften besitzen.
Bei der partiellen Reduktion der Diketone der llgeimeinen Formel IV mittels Raney-Nickel wird orteilhaft als alkalisches Medium Na OH enthallendes Methanol verwendet. Zur Wasserabspaltung aus den iei der Hydrierung entstehende π Ketoalkoholen verwendet man als Mineralsäuren z. B. Borsäure, Phos-■horsäure oder Schwefelsäure, als saure Salze Kalium- in welcher R den Methylresi bezeichnet, sind neu. iydrogensulfat oder Kaliumhydrogenphosp'iat und ι ο Die Verbindungen der allgemeinen Formel VIII Is aromatische Sulfonsäuren Benzol- oder p-Toluol- können aus Cyclododecanon nach zwei verschiedenen ulfonsäure. Methoden (A und B), die nachstehend schemalisch
Die als Ausgangsmaterial eingesetzten Verbin- beschrieben sind, hergestellt werden:
CH1-C-CH,
CH2-C=O
(CH,)8
CH, CH,
CH2-C =
(CH2)8
CH2-C
1. NaBH4
2. H2SO4
Methode A
CH,-C =
j "
(CH2J8
I CH2-CH-COOR'
R —C-COOR"
Il
CH,
Cf OH
CH-R
CH2
OH
ROH
NaOR"
OR'
CH2-C-O-C =
(CK2I8 CH
I i I
CH2-C CH2
COOR"
CH2-CH-O-C = O (CH2I8 CH-R
CH2-CH CH,
Polyphosphorsäurc
CH,-C—C = O
(CH2)8
f'ü D
CH,-C—CH,
* = Wasserstoff oder Methyl; R' = niederes Alkyl, ζ. B. Methyl oder Äthyl; R" = niederes Alkyl, z. B. Methyl jder Äthyl.
Methode B COOR'
CH2-C=O
(CH2)8
CH2-CH2
CH-R CH,
COOR'
OH'
CH2-C-C=O
(CH2I8
OH
CH-R
21
CH,- C — CH,
CH2-C COOR'
(CH2)8
CH-R
CH2-C-CH
COOR'
Polyphosphorsäure
CH7-C-C=O
(CH2
CH-R
CH7-C-COOR'
R --- Wasserstoff oder Methyl; R' = niederes Alkyl, ζ. B. Methyl oder Äthyl.
Bei der Dehydratisierung und Isomerisierung
Verbindungen der allgemeinen Formel
von
CH,- CH -CHOH
<CH2)8
CH-R
(X)
CH7-CH-CH,
in der R die vorstehende Bedeutung besitzt, können ,o beispielsweise Schwefelsäure oder Phosphorsäure. Kaliumhydrogensulfat oder Benzol- oder p-Toluolsiilfonsäurc verwendet werden.
Die Verbindungen der allgemeinen Formel V oxydiert man unter Aufspaltung der Brüekcndoppcl- i< bindung zu den Dikelonen der allgemeinen Formel IV beispielsweise durch Ozonisierung, z. B. in alkoholischem Medium, wie Methanol, und reduktive Spaltung des Ozonisierungsproduktcs, z. B. mittels Natriumsulfil oder Triphenylphosphin oder durch Hy- ;0 drogcnolysc mittels Palladiiim-Kohlc-Katalysator. Für die Oxydation der Verbindungen der allgemeinen Formel V kann man auch Kaliumpermanganat verwenden. Eine weitere Methode zur Herstellung der Dikelonc IV aus den Verbindungen der allgemeinen Formel V besteht darin, daß man die letzteren epoxydiert. die erhaltenen Epoxyde der Formel
CH2-
(CH2J8
CH2-
3°
O CH-R
/ 1
C CH,
(Xl)
hydrolysiert und die entstandenen gesättigten bicyclischen v'-Glykolc mit glykolspaltenden Oxydationsmitteln, z. B. Kaliumpermanganat. Blcitctraacetat oder Perhalogensäuren. spaltet.
Die Epoxyde der Formel XI sind neue Verbindüngen die Riechstoffeigenschaften aufweisen und eine fixierende Wirkung ausüben.
Die als Ausgangsmaterial verwendete Verbindung der Formel VIII, in welcher R Methyl ist, d. h. 14-Methyl - bicyclo - [ 10,3,0] - ppmariecen -[Wi. 2)] - on - (! 3), kann auch dadurch erhalten werden, daß man Biciclo-f 10,3.0]-pentadecen-[l(12)]-on-( 13) zunächst mit einem Dialkylcarbonal, z. B. Diäthylcarbonat, und anschließend mit einem Alkylhalogenid, z. B. Methyljodid. umsetzt und das erhaltene Reaktionsprodukl unter decarboxylierend wirkenden Bedingungen verseift oder daß man Bicyclo-[10,3,0]-penladecen-[1(12)]-on-( 13) durch Umsetzung mit einer organischen Base in das entsprechende Enamin überfuhrt, das letztere mit einem Alkylhalogenid umsetzt und anschließend mit einem die Carbonylgruppe freisetzenden Mittel behandelt.
Als Ausgangsmaterial für die vorangehend beschriebenen Synthesen dient letztlich Cyclododecanon, das gegenüber den bisher zur Synthese von macrocyclischen Riechstoffen mit 15 Ringgliedern ver wendeten Ausgangsstoffen außergewöhnliche Vorteile bietet. Cyclododecanon ist in ausgezeichneter Reinheit und in unbeschränkten Mengen zu außerordentlich niedrigen Preisen zugänglich. Die Ringerweiterung des Cyclodeodecanons auf 15 Ringglieder läßt sich technische in einfacher und wirtschaftlicher Weise durchführen.
In den nachfolgenden Beispielen sind die Temperaturen in "C angegeben.
Beispiel I
a) Ein Gemisch aus 110,1g (0,5 Mol) Bicyclo-(10,3.0]-pentadccen-[l(l2)]-on-(13). (VIII: R =' H), I Liter Methanol, 40 g einer 30%igen alkoholischen Rancy-Nickel-Suspension und 16 ml IO%igcn Natronlauge wird in einem 2-Liter-Schüttelkolben bei Raumtemperatur hydriert. Nach 10 Stunden ist die Hydrierung unter Aufnahme der berechneten Menge von 21 Litern Wasserstoff beendet, nachdem absorbiert worden ist. Man filtriert das Hydrierungsgemisch vom Katalysator ab und dampft das Lösungsmittel im Vakuum ab. Der Rückstand wird in F.ssigsäureälhylester gelöst, mit 30 ml Eisessig angesäuert und in üblicher Weise aufgearbeilet. Man erhält so 108 g eines bei 94—1000C schmelzenden Bicyclo-[ 10,3,0]-pentadecanols-(13), (X; R = H). Nach dem Umkristallisieren aus Methanol schmilzt die Hauptmenge des gesättigten bicyclischen Alkohols bei 104—105°.
b) In einen mit Rührer, Thermometer, Rückflußkühler und Wasserabscheider ausgerüsteten Dreihalskolben von 2 Liter Inhalt gibt man 108 g des gemäß Beispiel la) erhaltenen rohen Bicyclo-[10,3,0]-pentadecanols-(13), 500 ml Toluol und 10 g 70%ige Benzolsulfonsäure. Das Reaktionsgemisch wird unter Rühren 4 Stunden unter Rückfluß gekocht. Im Wasserabscheider werden 11 ml Wasser aufgefangen. Man kühlt das Reaktionsgernisch auf Raumtemperatur ab und wäscht es mit 200 ml 10%iger wäßriger Natriumbicarbonatlösung und anschließend mit Wasser neutral. Nach dem Trocknen über Natriumsulfat und Entfernung des Lösungsmittels unter vermindertem Druck (12 mm Hg) erhält man 100 g Rohprodukt, das einer fraktionierten Destillation unterworfen wird. Man erhält 91,2g einer bei 75—80°/0,04 mm Hg destillierenden Fraktion, die aus Bicyclo-[ 10,3,0]-pentadecen-[l(12)] (V; R = H) besteht.
c) Eine Lösung von 20,6 g(0,l Mol) Bicyclo-[ 10,3,0]-pentadcccn-[l(12)] (V; R = H) und 0,2 g Rose Bengale in 50 ml Methanol und 50 ml Benzol werden in einer Belichtungsapparatur herkömmlicher Bauart (vgl. zum Beispiel G. O. Schenck in A. Schönberg: »Präparative organische Phctochcmic«, Springer Verlag, Göttingen 1958) unter Durchleiten von reinem Sauersoff bei 20° mit einem Quecksilber-Hochdruckbrenner (Type Philipps HPK 125 Watt) belichtet. Die Reaktion ist nach ca. 70 Minuten bei einer Absorption von 2300 ml Sauerstoff beendet. Nach dem Abdampfen des Lösungsmittels im Vakuum bei einer Badtemperatur von 40° erhält man 23 g (etwa 93% der theoretischen Ausbeute) eines teilweise kristallinen Gemisches von 1-Hydroperoxy-bicycIo-[10,3,0]-pentadecen-[12(13)] und 1-Hydroperoxybicyclo-[10,3,0]-pentadecen-[ll(12)]. Das Produkt zeigt KJ/Eisessig eine positive Hydroperoxydreaktion (Jodabscheidung). IR-Spektrum: 3400 cm"1 (assoz. OOH-Valenz); 815 cm"1 (trisubst. C = C-Gruppe).
20 g des rohen Hydroperoxydgemisches werden in 200 ml absol. Äther gelöst. Man gibt der Lösung unter Eiskühlung und unter Rühren tropfenweise 0,5 ml 40%iges BF3-Atherat zu. Das Reaktionsgemisch wird noch 2 Stunden bei Raumtemperatur gerührt und dann durch Zugabe von 10%iger wäßriger Natriumbicaronatlösung zersetzt. Aus der abgetrennten ätherischen Phase erhält man 20 g Rohprodukt, das destilliert wird. Man erhält 16,5 g eines bei 50—
130/0,01 mm Hg überdestilliercnden öligen Produktes, aus welchem 11 g kristallines Cyclopcntadecandion-(l,5), (IV; R = H), gewonnen werden. Smp. 60 62". Ausbeule: 55% der Theorie.
Löst man 20 g des gemäß Beispiel 1 c) hergestellten rohen Hydroperoxydgemisches in 50 ml Eisessig und gibt der Lösung 1—5 Tropfen konz. Schwefelsäure zu, so wird die augenblicklich einsetzende, exotherme Reaktion durch Eiskühlung so weit gebremst, daß die Temperatur 20' nicht übersteigt. Gibt man nach etwa 20 Minulen weitere 5 Tropfen konz. Schwefelsäure zu, rührt das Reaktionsgemisch 2 Stunden bei Raumtemperatur, destilliert nach Zugabe von 2 g Natrium acetat den Eisessig im Vakuum ab, nimmt den Rückstand in 100 ml Äther auf und schüttelt die Lösung mehrmals mit verdünnter Natriurnbicarbonatiosung aus, so erhält man durch übliche Aufarbeitung 19 g eines öligen Produktes, aus welchem durch fraktionierte Destillation bei 0,01 mm Hg 8,5 g (43% der Theorie) eines bei 60—62° schmelzenden Cyclopentadecandions-(l,5) (IV; R = H) gewonnen werden.
d) In einem für Hydrierungen ausgerüsteten Rundkolben von 4 Liter Inhalt gibt man 119 g gewonnenes Cyclopentadecandion-(1,5)(0,5 Mol), 2500 ml Methylalkohol, 50 g Raney-Nickel in Form einer 30%igen alkoholischen Suspension und 25 ml 10%ige Natronlauge. Man schüttelt das Gemisch bei Raumtemperatur und Barometerdruck in einer Wasserstoffatmosphäre etwa 45 Minuten, wobei 12,5 Liter Wasserstoff (theoretisch erforderliche Menge = 11,2 Liter H2 bei 0/760 mm) absorbiert werden.
Das Hydrierungsgemisch wird filtriert, worauf das Lösungsmittel durch Destillation unter vermindertem Druck aus dem Destillat abgedampft wird. Der Rückstand wird mit Toluol und Äther verdünnt und anschließend mit 10%igem wäßrigem Natriumbicarbonat und Wasser gewaschen. Nach dem Trocknen über Natriumsulfat wird das Lösungsmittel unter vermindertem Druck abgedampft. Man erhält auf diese Weise 120 g eines in überwiegender Menge Cyclopentadecanol-(5)-on-(l) enthaltenden Produktes.
e) in einen mit Rührwerk, Thermometer, Rückflußkühler und Wasserabscheider ausgerüsteten Kolben von 4 Liter Inhalt gibt man das rohe CyclopentadecanoI-(5)-on-(l) (120 g), 2500 ml Toluol und 5 g 70%ige Benzolsulfonsäure. Das Reaktionsgemisch wird während 1Z4. Stunde unter Rühren unter Rückfluß erhitzt, und dann dekantiert. Die organische Phase wird mit 10%igem Natriumbicarbonat gewaschen und anschließend über Natriumsulfat getrocknet. Nach dem Abdampfen des Lösungsmittels wird der Rückstand destilliert. Man erhält 92,2 g eines bei 116— 15570,03 mm Hg überdestillierenden Produktes, das in überwiegender Menge aus einem Gemisch von Cyclopentadecen-(4)-on-(l) und CycIopentadecen-(5>on-(l), in welchem der Anteil der trans-Isomeren denjenigen der cis-Isomeren übersteigt, besteht
Das erhaltene Rohprodukt kann wie folgt gereinigt werden: In einem Weithalskolben von 2 Liter Inhalt gibt man einer Lösung von 92,2 g rohem Cyclopentadecen-(4 und -5)-on-(l) in 600 ml Lösung von 40 g Semicarbazid-chlorhydrat in 200 ml 20%ige Natriumcarbonatlösungzu. Man erhitzt das Gemisch V4 Stunde bei 45° und läßt es dann über Nacht im Kühlschrak stehen. Das niedergeschlagene kristalline Produkt wird abgenutscht und dann mit gekühltem Äthanol, destilliertem Wasser und schließlich Äthanol gewaschen. Das Produkt wird dann im Trockenschrank unter vermindertem Druck bei 100" getrocknet. Man erhält aufdiese Weise 75,1 g(Ausbeute94,l%)Semicarbazon, das um 175' schmilzt.
Man rührt ein Gemisch von 300 ml 80%ige Phosphorsäure und 75,1 g des Semicarbazons von Cyclopentadecen-(4 und -5)-on-(l) während 30 Minuten bei Raumtemperatur. Man verdünnt das Reaktionsgemisch mit Wasser und extrahiert es mil Toluol. Die organische Phase wird zuerst mit Wasser, dann mit 10%iger wäßriger Nalriumcarbonatlösung gewaschen und über Natriumsulfat getrocknet. Durch Abdampfen des Lösungsmittels unter vermindertem Druck erhält man 60,1 g rohes Cyclopentadecen-(4- und -5)-on-(l), das in einer Vigreux-Kolonne von 15 cm Höhe destilliert wird. Man gewinnt auf diese Weise 55,6 g eines bei 100—10270,003 mm Hg über destillierenden Gemisches von reinem Cyclopentadecen-(4 und -5)-on-(l), in welchem der Anteil der transisomeren überwiegt. Ausbeute an reinem Produkt:
50%, bezogen auf das eingesetzte Diketon.
0 Man löst 22 g eines größtenteils aus den trans-Isomeren von Cyclopentadecen-(4)-on-(l) und Cyclopentadecen-(5)-on-(l) bestehenden Gemisches (Kp. = 10270,03 mm Hg; Smp. = 30—33°) in 250 ml Methylalkohol, gibt der Lösung 2 ml 10%iges wäßriges Natriumhydroxyd und 5 g Raney-Nickel in Form einer 30%igen Suspension in Äthanol zu und schüttelt die Mischung bei Raumtemperatur und Barometerdruck mit Wasserstoff. Die Hydrierung wird unterbrochen, nachdem die theoretisch erforderliche Menge Wasserstoff absorbiert ist, wozu etwa 30 Minuten erforderlich sind. Der durch Abfiltrieren des des Katalysators und Abdampfen des Lösungsmittels erhaltene Rückstand wird in 200 ml Toluol aufgenommen. Die Lösung wird mit Wasser neutral gewaschen und über Natriumsulfat getrocknet. Durch Abdampfen des Lösungsmittels und Destillation des Rückstandes bei 100—10270,03 mm Hg erhält man in 95 bis 98%iger Ausbeute Cyclopentadecanon mit einem Smp. von 63—65"'.
Beispiel 2
Einer Lösung von 20 g Bicyclo-[10,3,0]-pentadecen-[l(12)] (V; R = H) in einer Mischung von 40 ml
as Aceton und 40 ml Eisessie eibt man unter Kühlung (unter 15°) und unter Rühren im Verlaufe einer Stunde tropfenweise eine Lösung von 28 g Kaliumpermanganat in einer Mischung von 400 ml Aceton und 40 ml Wasser zu. Man rührt das Reaktionsgemisch 2 Stunden, nutscht den abgeschiedenen Braunstein ab und wäscht den letzteren mit Aceton. Das Filtrat wird im Vakuum eingedampft, worauf der Rückstand in Äther aufgenommen und die Lösung mit wäßrigem Natriumbicarbonat und dann mit Wasser gewaschen und schließlich erneut eingedampft wird. Man erhält 17,5 g eines teilweise kristallinen Rückstandes, aus
*"*dem man durch Destillation 11 g reines Cyclopentadecandion-(l,5) (IV; R = H) vom Smp. 60—62° gewinnt. Außerdem isoliert man 6 g reines Bicyclo-[10,3,0]-pentadecancis-diol-(l, 12) vom Smp. 87°, das mit Bleitetracetat umgesetzt, weitere 5,2 g Cyclopentadecandion-(l,5) liefern kann.
Beispiel 3
In ein mit Rührwerk, Thermometer sowie Ein- und Auslassen für Gase ausgerüstetes zylindrisches Reaktionsgefäß, dessen Auslaß in eine Kaliumjodid-Lösung eintaucht, gibt man 103,1 g (0,5 Mol) Bicyclo-[10,3,0]-
pentadecen-[l(I2)](V;R = H)und 1,5 Liter Methylenchlorid. In die Lösung leitet man unter Kühlen auf —10° ein Ozon-Sauerstoff-Gemisch mit einer Geschwindigkeit von 20 Liter pro Stunde (entsprechend 3 g Ozon pro Stunde) ein. Nach 6 Stunden unterbricht s man die Reaktion und läßt das Ozonisierungsgemisch über Nacht bei — 10° stehen.
Man setzt dem auf 15° gehaltenen Ozonisierungsgemisch eine Suspension von 10%igem Palladium-Kohle-Katalysator (enthaltend 0,8 g Palladium) in 50 ml Methylenchlorid zu und schüttelt das Gemisch in einer Wasserstoffatmosphäre in einem 3-Liter-Kolben. Die Hydrierung wird nach 18 Stunden unterbrochen, nachdem 8 Liter Wasserstoff aufgenommen worden sind. Das durch Abfiltrieren des Katalysators und Abdampfen des Lösungsmitteis erhaltene Rohprodukt wird einer fraktionierenden Destillation bei 0,04 mm Hg unterworfen. Man erhält 78,8 g einer bei 120—140° siedenden Fraktion, die beim Stehen kristallisierte. Durch Umkristallisieren dieses Produkes aus Petroläther erhält man 78,8 g reines Cyclopentadecandion (1,5) (IV; R = H) vom Smp. 60—62°. Ausbeute: 65,6% der Theorie.
Werden 10,5 g Bicyclo-[10,3,0]-pentadecen-[l(12)] in 100 ml Lösungsmittelgemisch — bestehend aus 80 Teilen wasserfreiem Methanol und 20 Teilen Methylenchlorid — unter den in diesem Beispiel weiter oben angegebenen Bedingungen 1 Stunde lang mit Ozon behandelt, läßt man die vollständig ozonisierte Lösung anschließend zu einer wäßrigen Lösung von 25 g kristallwasserhaltigem Natriumsulfit in 250 ml Wasser tropfen, wobei stark gerührt und äußerlich gekühlt wird, und trennt die organische Phase, nachdem diese nicht mehr peroxydisch reagiert, nach dem Hinzufügen von 100 m! Petroläther in einem Scheide- _1S trichter ab, so erhält man nach üblicher Aufarbeitung 10,8 g reines Cyclopentadecandion-(1,5) vom Smp. 60—62°.
B e i s ρ i e 1 4
a) Das folgende Gemisch wurde in der im Beispiel 1 a, beschriebenen Weise in einem 2-Liter-Schüttelkolben hydriert:
— 234 g (1 Mol) 14-Methyl-bicyclo-[10,3,0]-penta- 4^ decen-[l(12)]-on-(13) (VIII; R = CH3),
d? = 0,9835; η 1° = 1,5178.
— 100 g 30%ige aloholische Raney-Nickel-Suspension,
— 2000 ml Methanol, so
— 10 ml 10%ige Natronlauge.
Die Hydrierung wmde bei Raumtemperatur durchgeführt. Nachdem man das Hydrierungsgemisch vom Katalysator abfiltriert und das Lösungsmittel verdampft hat wurde der Rückstand in Essigsäureäthylester gelöst. Nach den üblichen Wasch- und Reinigungsverfahren [siehe Beispiel Ia)] sowie Destillation erhielt man 240 g des rohen 2-Methylbicyclo-[10,3,0]-pentadecanols-(l).
b) In einen mit Rührer, Thermometer, Rückflußkühler und Wasserabscheider ausgerüsteten Dreihalskolben von 4 Liter Inhalt gab man
— 240 g des rohen bicyclischen Alkohols hergestellt unter a),
— 2000 ml Toluol,
— 40 g 70%ige Benzolsulfonsäure.
Das Reaktionsgemisch wurde 4'/2 Stunden unter Rückfluß gekocht, dann auf Raumtemperatur gebracht. Nach dem im Beispiel 1 b beschriebenen Reinigungs- und Destillationsvorgang erhielt man 198 g einer bei 100—110°/0,2 mm Hg siedenden Fraktion, die aus 2-Methyl-bicyclo-[10,3,0]-pentadecen-[4 (15)] (V; R = CH3) besteht.
d'.° = 0,9141; n!i = 1,5008.
MS: M+ = 220(100);m/e = 206, 149, 135, 121, 107, 94, 81, 67, 55, 41.
c) Eine Lösung von 110 g (0,5 Mol) 2-Methylbicyclo-[10,3,0]-pentadecen-[4(15)] in 1 Liter Methylenchlorid wurde bei — 10° mit einem Ozon-Sauerstoff-Gemisch, wie im Beispiel 3 beschrieben, behandelt. Nach 7 Stunden unterbrach man die Reaktion und ließ die Temperatur des Ozonierungsgemisches langsam bis + 10° steigen. Dieses Gemisch wurde nach dem Zusetzen von 3 g einer 10%igen Palladium-Kohlen-Suspension 20 Stunden hydriert.
Nach Filtrieren des Katalysators und Destillation des Lösungsmittels erhielt man 99 g einer bei 125— 155o/0,2 mm Hg destillierenden Fraktion. Durch Umkristallisieren dieses Produktes aus Petroläther erhielt man 88 g reines S-Methyl-cyclo-pentadecandion-fUS) (IV; R = CH3) vom Smp. 48—49°. Ausbeute 70% der Theorie.
MS: M+ = 252 (34); m/e = 237, 209, 195, 153, 142, 125, 111,97,85,69,55,41.
d) und e) 63 g (0,25 Mol) 3-Methyl-cyclopentadecandion-(l,5) wurden wie im Beispiel Id) beschrieben mit Hilfe von Raney-Nickel hydriert. Das so erhaltene rohe 3-Methyl-cyclopentadecanol-(5)-on-(l) wurde dann in 500 ml Toluol gelöst und mit 1,25 g 70%iger Benzolsulfonsäure unter Rückfluß gekocht. Nach den im Beispiel 1 e) beschriebenen Trenn- und Reinigungsverfahren sowie Destillation erhielt man ca. 49 g einer bei 95—3870,1 rnrn Hg destillieren den Fraktion, welche aus einem Gemisch 3-Methyicyclopentadecen-(4)-on-(l) und 3-Methyl-cyclopentadecen-(5)-on-(l) besteht.
df = 0,9270; ηϊ° = 1,4877.
f) Man hydriert 23,5 g eines größtenteils aus den trans-Isomeren von 3-Methyl-cyclopentadicen-(4)-on-(1) und 3-Methyl-cyclopentadecen-(5)-on-(l) (I; R = CH3) bestehenden Gemisches in der im Beispiel 1 f) beschriebenen Weise und erhält nach Aufarbeitung des Hydrierungsgemisches und Destillation des Rückstandes in etwa 95 %iger Ausbeute racemisches 3-Methyl-cyclopentadecanon-(l), das die folgenden physikalischen Eigenschaften aufweist:
d'<5 = 0,924; «? = 1,481. Das Semicarbazon des Ketons schmilzt bei 134°.

Claims (6)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Herstellung von makrocyclischen Ketonen der allgemeinen Formel
CH2-CO-CH2
(CH,)8 CH-R
CH-CH-CHn
(D
in welcher R Wasserstoff oder den Methylrest bedeutet, η 1 oder 2 ist, aber nur 2 benachbarte η gleichzeitig 1 sein dürfen und die Doppelbindung eis- oder trans-Konfiguration aufweist, dadurch gekennzeichnet daß man
a) eine bicyclische Pentadecen-on-Verbindung der allgemeinen Formel
CH7-C-C=O
(CH2J8
CH-R (VIII)
CH7-C-CH2
in welcher R die obengenannte Bedeutung besitzt, durch katalytische Hydrierung mittels Raney-Nickel bei Raumtemperatur, normalem oder erhöhtem Druck, gegebenenfalls in alkalischem Medium, unter Verwendung von 2 Mol Wasserstoff je Mol ungesättigtes Keton in die entsprechende bicyclische, gesättigte Verbindung der allgemeinen Formel
CH7-CH-CHOH
(CHj)8
CH-R
CX)
CH7-CH-CH7
in welcher R die obengenannte Bedeutung besitzt, überführt,
b) diese Verbindung mittels anorganischer Säuren oder saurer Salze bzw. aromatischer Sulfonsäuren durch Dehydratisierung und Isomerisierung der entstehenden Doppelbindung, in eine Bicyclopentadecen-Verbindung der allgemeinen Formel
40
45
(CH2)8
55
CH-R
(V)
CH2-C-CH2
in welcher R die obengenannte Bedeutung besitzt, umwandelt,
c) diese Verbindung durch Oxydation unter Aufspaltung der Brückendoppelbindung oder durch Epoxydierung von dieser und anschließender Hydrolyse und Spaltung der entstandenen gesättigten bicyclischen Λ,/ί-Glykole mit glykolspaltenden Oxydationsmitteln in eine Diketonver-
('S
bindung der allgemeinen Formel
CH2-C-CH2
(CH2)8 CH-R (IV)
CH2-C-CH2
in welcher R die obengenannte Bedeutung besitzt, überführt,
d) diese in an sich bekannter Weise durch partielle Reduktion mit vorteilhaft Raney-Nickel bei normaler Temperatur, normalem oder erhöhtem Druck, vorteilhaft in alkalischem Medium, unter Anwendung von 1 Mol Wasserstoff je Mol Diketon oder in Gegenwart eines Edelmetallkatalysators, gegebenenfalls in saurem Medium in die entsprechende Ketoalkoholverbindung überführt,
e) aus dieser mittels Mineralsäuren, sauren Salzen oder aromatischen Sulfonsäuren in üblicher Weise Wasser abspaltet und gegebenenfalls
f) die erhaltene Verbindung der allgemeinen Formel
CH,-CO-CH2
CH-R
CHn-CH-CHn
in der R die obenangegebene Bedeutung besitzt und eines der Symbole η 1 und das andere 2 ist, in an sich bekannter Weise, vorteilhaft in Gegenwart von Raney-Nickel oder Edelmetallen, bei normalem oder erhöhtem Diuck bei Raumtemperatur oder erhöhter Temperatur katalytisch hydriert.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Stufe b) Schwefelsäure oder Phosphorsäure, Kaliumhydrogensulfat bzw. Benzol- oder p-Toluolsulfonsäure verwendet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oxydation der Reaktionsstufe c) durch Ozonisierung, insbesondere in alkoholischem Medium, und reduktive Spaltung des Oi'.onisierungsproduktes, insbesondere durch Natriumsulfit oder Triphenylphosphin, oder durch Hydrogenolyse, insbesondere mit einem Palladium-Kohle-Katalysator, durchgeführt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oxydation der Reaktionsstufe c) mit Kaliumpermanganat durchgeführt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oxydation der Reaktionsstufe c) zunächst mit molekularem Sauerstoff in Gegenwart von sauerstoffübertragenden Sensibilisatoren durchgerührt wird und anschließend das erhaltene Gemisch von Hydroperoxyden mit e;ner Broensted- oder Lewis-Säure oder mit einem Reagens, das von einer niedrigeren in eine höhere Oxydationsstufe überführbar ist, oder mit Wärme behandelt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1 und 5, dadurch
gekennzeichnet, daß zur Wasserabspaltung Schwe- Verbindung der allgemeinen Formel feisäure oder Benzolsulfonsäure verwendet wird.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur Herstellung von makrocyclischen Ketonen.
Cyclopentadecanon und 3-Methyl-cyclopentadecanon-{l) sind bekannte, für die Riechstoffindustrie unentbehrliche Riechstoffe mit Moschusgeruch. Es sind bereits mehrere Verfahren zur Herstellung dieser Verbindungen bekannt, die jedoch ausnahmslos unbefriedigend sind, da sie entweder zahlreiche Stufen umfassen und nur geringe Ausbeuten der gewünschten , Produkte liefern oder aber von schwer zugänglichen, teuren Ausgangsmaterialien ausgehen.
Es besteht daher ein Bedarf darau, Riechstoffe aus leichter zugänglichen und wohlfeilen Ausgangsmaterialien auf neuen, einfacheren synthetischen Wegen 2c herzustellen.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von makrocyclischen Ketonen der allgemeinen Formel
DE1793801A 1966-12-08 1967-12-07 Verfahren zur Herstellung von makrocyclischen Verbindungen Expired DE1793801C2 (de)

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CH1751966A CH503680A (de) 1966-12-08 1966-12-08 Verfahren zur Herstellung von makrocyclischen Ketonen
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