DE1801868B2

DE1801868B2 - Verfahren zur herstellung von alphasubstituierten ungesaettigten carbonsaeuren

Info

Publication number: DE1801868B2
Application number: DE19681801868
Authority: DE
Inventors: Ljudmila S.; Okunew Rostan A.; Moskau Bondar
Original assignee: Institut organitscheskoj Chimii imeni N.D. Selinskowo Akademii Nauk SSSR, Moskau
Priority date: 1968-10-08
Filing date: 1968-10-08
Publication date: 1977-06-23
Also published as: DE1801868A1

Description

Ein Verfahren zur Herstellung von «-substituierten ungesättigten Säuren durch Alkylierung des Malonsäureesters unter anschließender Verseifung des disubstituierten Malonsäureester und Decarboxylierung der disubstituierten Malonsäure ist bereits bekannt (A. C. Cope, H. L Holmes, RO. House »The alkylation of esters and nitriles« in Organic Reactions, Band IX, John Wiley and sons, Inc. New York, Chapmann and Hall, Ltd, London, 1957, S. 107).

Die Alkylierung wird in zwei Stufen durchgeführt. Die erste Stufe wird in alkoholischem Medium, z. B. in Äthylalkohol, in Gegenwart von Natriumalkoholat durchgeführt. Das sich bildende Enolderivat des Malonsäureesters bringt man mit einem Alkyl- bzw. Cycloalkylhalogenid in Reaktion und erhält den entsprechenden Alkyl- bzw. Cycloalkylmalonsäureester. Die zweite Stufe der Alkylierung besteht darin, daß man den in der ersten Stufe erhaltenen Alkyl- bzw. Cycloalkylmalonsäureester mit fein zerkleinertem metallischem Natrium in einem Kohlenwasserstofflösungsmittel unter Bildung des Enolderivats reagieren läßt das man dann mit einem ungesättigten aliphatischen Halogenderivat umsetzt, wobei man den entsprechenden disubstituierten Malonsäureester erhält. Den erhaltenen Ester verseift man zur entsprechenden disubstituierten Malonsäure, die der Decarboxylierung unterzogen wird. Ein Nachteil dieses Prozesses ist dessen Mehrstufigkeit. Außerdem erfordert der Prozeß die Verwendung von metallischem Natrium, das ein feuergefährlicher und explosionsgefährdeter Stoff ist, weshalb die Arbeit mit diesem spezielle Bedingungen erfordert. Zur Verseifung der disubstituierten Malonsäureester braucht man einen großen Überschuß an konzentrierter alkoholischer Lösung von Alkali, und bei der Decarboxylierung kommt es zu starkem Aufschäumen der sehr viskosen disubstituierten Malonsäure, was infolge des eventuellen Ausbruchs der Reaktionsmasse aus dem Reaktionsgefäß unerwünscht ist.

Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Beseitigung der genannten Nachteile.

In Übereinstimmung mit dem Ziel wurde die Aufgabe gestellt ein neues Verfahren zur Herstellung von «-substituierten ungesättigten Carbonsäuren zu entwik-

keia , , ...

Die gestellte Aufgabe wurde gelost durch ein Verfahren zur Herstellung von «-substituierten ungesättigten Carbonsäuren unter Verwendung eines monosubstituierten Malonsäureesters als Ausgangsmaterial, das dadurch gekennzeichnet ist daß man einen mit einer Cyclohexylgruppe oder einer Alkylgruppe mit höchstens 11 Kohlenstoffatomen monosubstituierten Malonsäurediäthylester mit einem a^-ungesättigten aliphatischen Terpenalkohol bei einer Temperatur oberhalb des Siedepunktes des Alkohols umsetzt und den erhaltenen Ester in an sich bekannter Weise verseift

Als Terpenalkohole seien z.B. das Linalool und Nerolidol genannt

Das Verfahren wird praktisch folgendermaßen durchgeführt Die Ausgangskomponenten, der substituierte Malonsäurediäthylester und der Terpenalkohol werden im äquimolaren Verhältnis oder mit überschüssigem substituiertem Malonsäurediäthylester in den Reaktor eingebracht und auf eine Temperatur oberhalb des Siedepunktes des eingesetzten Terpenalkohols erhitzt. Die Reaktion gilt als beendet, wenn die Geschwindigkeit der Ausscheidung des sich bildenden Kohlendioxidgases stark sinkt. Das Reaktionsgemisch wird anschließend entweder fraktioniert destilliert oder die flüchtigen Komponenten werden abdestilliert, wonach die Esterfraktion oder der nach der Entfernung der flüchtigen Komponenten anfallende Rückstand der Verseifung unterzogen werden.

Der Vorteil der vorliegenden Erfindung ist die Durchführung des Verfahrens in einer Stufe, die geringe Zahl der technologischen Hilfsoperationen, die geringe Zahl der erforderlichen Ausgangsverbindungen sowie das praktische Fehlen von Feuer- und Explosionsgefahr. Die Ausbeuten im Verfahren nach der vorliegenden Erfindung sind vergleichbar oder bedeutend höher als die nach dem bekannten Verfahren.

Die nach dem erfindungsgemaSen Verfahren herstellbaren «-Hexyl- und a-Cyclohexyl-S&U-trimethyltetradecatrien-4,8,12-carbonsäuren sind in der Literatur bislang nicht beschrieben.

Die «-substituierten ungesättigten Carbonsäuren können als Detergentien, Benetzungsmittel, Schaumbildner, Flotationsmittel, Lösungsmittel und Weichmachungsmittel für Kautschuke und Plaste als Stabilisatoren von Emulsionen und Suspensionen, als Waschmittel für spezielle Zwecke, Desinfizierungs- und Konservierungsmittel sowie als Arzneimittel verwendet werden. So wird z. B. die 5,9-Dimethyl-2-cyclohexyldecadien-4,8-säure in der Medizin bei der Behandlung lange nichtheilender Wunden und Geschwüre sowie anderer Beschädigungen der Haut verwendet.

Die erwähnten «-Hexyl- und a-Cyclohexyl-S&B-trimethyltetradecatrien-^e.^-Carbonsäuren sind gegenüber Staphylococcus aureus und B.anthracoides antibakteriell wirksam, wobei die folgenden Mindestkonzentrationen im Vergleich zu den der Literaturstelle »J. Pharm. Soc. Japan 69, 379 (1949); Chemical Abstracts, Band 44, 308Oe (1950)« entnommenen Mindestkonzentrationen der ebenfalls angeführten «-Alkyl-S^-dimethyldecadien-4,8-carbonsäuren ausreichen. Sie wurden durch Herstellung von Verdünnungsreihen des Natriumsalzes der Säuren bis zur niedrigsten Konzentration, bei der gerade noch kein Wachstum der Bakterien erfolgt, ermittelt.

18 Ol 868

Verbin- Carbonsäure dung

Bakteriostatischc Mindestkonzentration des Natriumsalzes in γ/m] MoVl y/ml Mol/l

a) gegen über	S. aureus	b) gegen über	B. anthacoides
250	7,17 · 10-"	125	3,59 10-"
2000	5,77 · 10-³	3,9	1,13 · ΙΟ-⁵
625	2,48 · 10-3	19^	7,74 · ΙΟ"⁵
78,1	2,78 · 10-*	29,4	1,05 ■ 10""
19,5	6,95 · 10-··	4,8	1,74 ■ ΙΟ-⁵
312^	1,12 · 10-³	156,2	5,64 · 10-"

1 «-Hexyl-SAia-trimeAyltetradecatrieiM&l 2

2 «-Cyclohexyl-S&B-trimetliyltetradecatrien-4,8,12

3 «-Butyl-5,9-dimethyldecadien-4,8

4 «-HexyI-5,9-dimethyldecadien-4,8

5 a-Isohexyl-5,9-dimethyIdecadien-4,8

6 «-Cydohexyl-S^-dimethyldecadien-^S

Die l%igen wäßrigen Lösungen der Natriumsalze der oben aufgeführten «-substituierten ungesättigten Säuren bilden beim Schütteln einen ausgiebigen feinzelligen Schaum, der bei mehrstündigem Stehen nicht zerstört wird. Der Zusatz verhältnismäßig geringer Mengen von Alkalien, Alkalisalzen schwacher Säuren oder deren nicht zu stark konzentrierter Lösungen übt auf die Schaumbildung wie auch auf die Schaumstabilität einen praktisch nur geringen Einfluß aus, während große Mengen neutraler Alkalisalze, konzentrierte Alkalilaugen und insbesondere von festem Alkali die Schaumbildung und Schaumstabilität stark beeinflussen und die Natriumsalze der Säuren aus den Lösungen aussalzen. Der Zusatz von Säurelösungen zerstört den Schaum zugunsten der Ausfällung der im Wasser nicht löslichen freien Säuren, während sich mit Lösungen von Salzen von Erdalkali- und Schwermetallen unlösliche Salze der «-substituierten ungesättigten Säuren bilden, die für eine Schaumbildung ungeeignet sind.

Beispiel 1

Herstellung von «-ButyI-5,9-dimi:thyldecadien-4,8-carbonsäure

Ein Gemisch aus 108,2 g Butylmakmsäurediäthylester und 77,1 g Linalool (Sdp. 196°C) wird in einem Reaktionsgefäß, das mit einem Kühler, einem Auffanggefäß und einem Gasometer (geeichter Zylinder) verbunden ist, bei 210 bis 230⁰C während 1,0 bis 1,5 Stunden erhitzt. Nach beendeter Reaktion, worauf man nach dem starken Absinken der Entwicklungsgeschwindigkeit von Kohlendioxidgas (von 4Ci bis 45 ml/min auf 7-10 ml/min) schließt, wird das Reaktionsgemisch fraktioniert destilliert und der entstandene Äthylester der «-Butyl-S^-dimethyldecadien^fl-carbonsaure isoliert. Nach der Verseifung des Esters mit alkoholischer Lösung von Ätzkali und fraktioniert«* Vakuumdestillation erhält man 50 g «-Butyl-S^-dimethyldecadien^.S-säure. Ausbeute 40% d. Th, Kp. 153i°C/2 Torr, η' 1,4710, df 0,9148, MR gef. 76,78; ber. 76,69, Analyse in % fürC„,H₂₈O₂:Gef.C76,13,Hll,24,ber.C76,13,H 11,18.

Beispiel 2

Herstellung von «-Hexyl-S^-dimethylclecadien-4,8-carbonsäure

Ein Gemisch aus 488,6 g Hexylmalonsäurediäthylester und 154,2 g Linalool wird 2,5 bis 3,0 Stunden auf 210 bis 235°C erhitzt. Auf die Beendigung der Reaktion schließt man auf Grund des Absinkens der Entwicklungsgeschwindigkeit des Kohlendioxidgases (von 35 — 75 ml/min auf 10—20 ml/min). Das Reaktionsgemisch wird zwecks Abtrennung der Ausgangs- und Nebenprodukte von dem Hauptprodukt der Reaktion, nämlich dem Äthylester der «-Hexyl-S^-dimethyidecadien-4,8-carbonsäure fraktioniert destilliert Der Ester wird mit alkoholischer 3 η-Lösung von Ätzkali, das im Überschuß verwendet wird, verseift Nach der fraktionierten Vakuumdestillation erhält man 149 g «-Hexyl-5,9-dimethyldecadien-4,8-säure. Die Ausbeute beträgt 53,2% d. Th, bezogen auf eingesetztes Linalool.

Kp. 168 -171 ° C/3,5 Torr, π ί" 1,4708, d ί 0,9149, M R gef. 86,65; ber. 85,93. Gewichtsanalyse in % für Ci₈H₃₂O₂: Gef. C 77,20, H 11,42, ber. C 77,09, H 11,50.

Beispiel 3

Herstellung von «-Isohexyl-53-dimethyldecadien-4,8-carbonsäure

Ein Gemisch aus 122,2 g Isohexylmalonsäurediäthylester und 77,1 g Linalool wird bei einer Temperatur von 215—240⁰C während 14—2,0 Stunden erhitzt. Auf die Beendigung der Reaktion schließt man aufgrund des Absinkens der Entwicklungsgeschwindigkeit des Kohlendioxidgases (von 40—60 ml/min auf 10—15 ml/min). Der Äthylester der Ä-Isohexyl-53-dimethyldecadien- 4,8-carbonsäure wird mittels fraktionierter Destillation abgetrennt und mit alkoholischer 3 η-Lösung von Ätzkali, das im Überschuß verwendet wird, verseift. Nach der fraktionierten Vakuumdestillation erhält man 73 g «-Isohexyl-S.S-dimethyldecadien^.e-carbonsäure.

Die Ausbeute beträgt 52% der Theorie.

Kp. 147- 148°C/1 Torr, n'S 1,4725, cP/0,9096, MR gef. 8636, ber. 85,93, Gewichtsanalyse in % für Ci₈H₃₂O₂: Gef. C 77,05, H 11,57, ber. C 77,09, H 11,50.

B e i s ρ i e I 4

Herstellung von a-Cyclohexyl-S^-dimethyldecadien-4,8-carbonsäure

484,6 g Cyclohexylmalonsäurediäthylester und 154,2 g

Linalool werden 2 bis 3 Stunden auf 225—245°C erhitzt. Auf die Beendigung der Reaktion schließt man gemäß Beispiel 1. Aus dem erhaltenen Reaktionsgemisch

entfernt man durch Vakuumdestillation flüchtigere

Komponenten, wie Ausgangs- und Nebenprodukte,

während der Rückstand, der den Äthylester der

*-Cyclohexyl-5,9-dimethyldecadien-4,8-carbonsäure enthält, mit alkoholischer 3 η-Lösung von Ätzkali verseift wird, das man im Überschuß verwendet. Nach der fraktionierten Vakuumdestillation erhalt man 110 g a-Cyclohexyl-S^-dimethyldecadien^.e-carbonsäure. Die Ausbeute beträgt 40% d. Th., bezogen auf eingesetztes Linalool.

Kp. 178-180°C/34 Torr, η 1,4920, dl 0.9633, MR

18 Ol

gef. 8335; ber. 83.73, Gewichtsanalyse in % für C₁₈H₃₀O₂: Gef. C 7732, H 10,96, ber. C 77,65, H 10.86.

Beispiel 5

Herstellung von a-Undecyl-S^-dimethyldecadien-4,8-carbonsäure

76,8 g Undecylmalonsäurediäthylester und 383 g ünalool werden 13 bis 2,0 Stunden auf 210 bis 250⁰C erhitzt Auf die Beendigung der Reaktion schließt man wie in Beispiel 1 beschrieben. Das Reaktionsgemisch wird zwecks Abtrennung des Äthylesters der a-Undecyl-S.'J-dimethyldecadien^.e-carbonsäure fraktioniert destilliert, den man dann mit der doppelten Menge 4n alkoholischer Lösung von Ätzkali verseift Nach der fraktionierten Vakuumdestillation erhält man 52 g «-ündecyl-S^-dimethyldecadien^-carbonsäiAre. Die Ausbeute beträgt 60% d. Th.

Kp. 216-217°C/2,5 Torr, n? 1,4722, d? 0,8985, MR gef. 10930; ber. 109,OZ Gewichtsanalyse in % für C₂₃H₄₂O₂: Gef. C 78,55, H 1137, ber. C 7830, H 12,08.

Beispiel 6

Herstellung von «-

tetradecatrien-4,8,12-carbonsäure

48,9 g Hexylmalonsäurediäthylester und 22^ g Nerolidol werden bei einer Temperatur des Reaktionsgemisches von 260 bis 320⁰C 1 bis 3 Stunden erhitzt Auf die Beendigung der Reaktion schließt man wie in Beispiel 1 beschrieben. Aus dem erhaltenen Reaktionsgemisch entfernt man durch Vakuumdestillation die Ausgangsverbindungen und die Nebenprodukte, während dei Rückstand, der den Äthylester der a-Hexyl-5,9,13-tri-

30 methyltetradecatrien-4,8,12-carbonsäure enthält, mit 4n alkoholischer Lösung von Ätzkali verseift wird. Nach der fraktionierten Destillation der Verseifungsprodukte erhält man 14 g a-Hexyl-S^-lS-trimethyltetradecatrien-4,8,12-carbonsäure vom Kp. 237 bis 241°C/7 Torr. Die Ausbeute beträgt 40% d. TK, bezogen auf eingesetztes NerolidoL nf 1,4870; df 0,9220; MR gef. 108,73, ber. 10835. Gewichtsanalyse in % für C₂₃H₄₀O₂: Gef. C 79,89, H 1138, ber. C 79,25; H 1137.

Beispiel 7

Herstellung von a-Cyclohexyl-S&lS-trimethyltetradecatrien-4,8,12-carbonsäure

253 g Cyclohexylmalonsäurediäthylester und 11,1 g Nerolidol werden auf 270 bis 330⁰C erhitzt (1 bis 3 Stunden). Auf die Beendigung der Reaktion schließt man wie in Beispiel 1 beschriebea Aus dem erhaltenen Reaktionsgemisch entlernt man durch Vakuumdestillation bis zu einer Temperatur von 170 bis 190° C/10 Torr die Ausgangs- und Nebenprodukte, während der Rückstand einer fraktionierten Vakuumdestillation zur Abtrennung des Älhylesters der «-Cyclohe;cyl-5,9,13-trimethyltetradecatrien-4,8,12-carbonsäure unterzogen wird. Der erhaltene Ester wird mit 4n alkoholischer Lösung von Ätzkali verseift Nach der fraktionierten Destillation des Verseifungsproduktes erhält man 6,6 g a-Cyclohexyl-S.y.lS-trimethyltetradecatrien^S.l 2-carbonsäure vom Kp. 205-208°C/2 Torr; nt 1.4896; d, 0,9438; MR gef. 106,09, ber. 10636. Die Ausbeute beträgt 35% d. Th, bezogen auf eingesetztes Nerolidol. Gewichtsanalyse in % für C₂₃H₃₈O₂: Gef. C 79,94, H 11,18, ber. C 79,71, H 11,05.

Claims

18 Ol Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von «-substituierten ungesättigten Carbonsäuren unter Verwendung eines monosubstituierten Malonsäureester als Ausgangsmaterial, dadurch gekennzeichnet, daß man einen mit einer Cyclohexylgruppe oder einer Alkylgruppe mit höchstens 11 Kohlenstoffatomen monosubstituierten Malonsäurediäthylester mit ι ο einem «^-ungesättigten aliphatischen Terpenalkohol bei einer Temperatur oberhalb des Siedepunktes des Alkohols umsetzt und den erhaltenen Ester in an sich bekannter Weise verseift

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als monosubstituierten Malonsäurediäthylester Hexyl- oder Cyclohexylmalonsäurediäthylester und als Terpenalkohol Nerolidol verwendet