DE2166894A1 - Verfahren zur herstellung von cyclischen ketonen - Google Patents

Verfahren zur herstellung von cyclischen ketonen

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DE2166894A1 DE19712166894 DE2166894A DE2166894A1 DE 2166894 A1 DE2166894 A1 DE 2166894A1 DE 19712166894 DE19712166894 DE 19712166894 DE 2166894 A DE2166894 A DE 2166894A DE 2166894 A1 DE2166894 A1 DE 2166894A1
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Description

F5ATENTAiVJWALTE
Dlpl.-lng. P. WIRTH · Dr. V. SCHMIED-KQWARZIK Dlpl.-lng. G. DANNENBERG · Dr. P. WEINHOLD · Dr. D. GUDEL
281134 · 6 FRANKFURT/M.
TELEFON C0811) 287()]4. GR ESCHENHEIMER STR.39
Case 910-1D1
Firmenich SA Genf/ Schweiz
Verfahren zur Herstellung von cyclischen Ketonen»
Ausscheidung aus P 21 60 646.2-42
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung der Verbindung der Formel:
* - in
R3
609823/0960
in welcher R für einen niedrigen Alkylrest mit 1-6 Kohlenstoffatomen oder einen Alkenyl- oder Alkinylrest mit 2-6 Kohlenstoffatomen steht und R einen niedrigen Alkylrest oder ein Wasserstoffatom bedeutet.
Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung der Verbindungen von Formel (III) ist dadurch gekennzeichnet, dass man eine Verbindung der Formel:
W:.
IL- IV
in welcher X für ein Halogenatom steht und R und R die für Formel (III) angegebene Bedeutung haben, mit einer Mineraloder organischen Base oder einem unter den Reaktionsbedingungen als Base wirkenden Alkalimetallsalz behandelt.
Die als Ausgangsmaterialien im obigen Verfahren verwendeten Verbindungen der Formel (IV) können wie folgt hergestellt werden:
a) 4-Alkylcyclohexan-l,3-dion wird durch Behandlung mit einem Alkyl-, Alkenyl- oder Alkinylhalogenid der Formel RX, in
welcher X für ein Halogen-atom steht und R-5 die oben angegebene Bedeutung hat, alkyliert; und
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b) das erhaltene 2-Alkyl-, 2-Alkenyl- oder 2-Alkinyleyclohexanl,3~dion wird mit einem Halogenierungsmittel behandelt.
Dieses chemische Verfahren kann durch das folgende Reaktionsschema dargestellt werden:
Reaktionsschema I
Base
Halogenierung
IV
Die im obigen Verfahren verwendbaren Halogenierungsmittel umfassen Verbindungen, die zur Bildung positiver Halogene führen, wie z.B. Bromoacetamide, N-Bromosuccinimid oder ter-Butylhypochlorit, wobei die letztgenannte Verbindung bevorzugt wird.
Die Temperatur zur Durchführung der Halogenierung kann zwischen etwa 0 C bis etwa -60 C, vorzugsweise zwischen etwa -15 bis etwa -20 C, liegen. Die Halogenierung erfolgt vorzugsweise
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durch Mischen der Reaktionsteilnehmer in einem inerten organischen Lösungsmittel, z.B. ein aliphatischer, cycloaliphatischer oder aromatischer Kohlenwasserstoff oder ein chlorierter Kohlenwasserstoff, wie Chloroform, Dichlormethan, Tetrachloräthylen, wobei Chloroform als Lösungsmittel bevorzugt wird. Erfindungsgemäss, können zur Herstellung der 2-substituierten Cyclopent-2-enonen organische oder Mineral-Basen verwendet werden.
Geeignete organische Basen umfassen tertiäre Amine, wie Trimethylamin, Triäthylamin, Ν,Ν-Diisopropyläthylamin, Pyridin, α-, β- oder γ-Collidin, Athylpyridin, Picolin oder Lutidin; geeignete Mineralbasen umfassen Alkalimetallhydroxyde oder Alkalimetallsalze, wie Natrium- oder Kaliumbicarbonat oder bicarbonat. Die Reaktion erfolgt vorzugsweise in Anwesenheit von wasserfreiem Natriumcarbonat in Suspension in einem inerten Lösungsmittel. Zweckmässig können die üblichen verwendeten Lösungsmittel, wie niedrige Alkohole,Methyl-, Äthyl- oder Isopropylalkohol, cyclische oder acyclische Kohlenwasserstoffe, aromatische oder aliphatische Kohlenwasserstoffe, Äther, wie Tetrahydrofuran oder Dioxan, Ester oder Amide, wie Dimethylformamid, verwendet werden, wobei wasserfreies Xylol oder Mesitylen als Lösungsmittel bevorzugt werden.
Die Temperatur zur Durchführung der oben genannten Reaktion kann zwischen etwa 15-2ÖO°C liegen. Aus praktischen Gründen wird
jedoch die Verwendung einer Temperatur nahe des Siedepunktes des ausgewählten Lösungsmittels bevorzugt.
Die genannten Temperaturen sind nicht entscheidend, und es können Temperaturen oberhalb des Siedepunktes des ausgewählten Lösungsmittel verwendet werden,, indem man nähmlich bei überatmosphärischen Drucken arbeitet.
Die als Ausgansmaterialien in der obigen Herstellung verwendeten Jj-Alkyl-cyclohexan-'lj^-dione können durch Hydrierung der entsprechenden aromatischen Hydroxyderivate hergestellt werden ZTvgl. J. Chem. Soc, 103, 2033 (1913X7.
4-Alkyl-cyclohexan-li.3-iäion kann auch nach dem Verfahren in Zh. Obshch,, Khim.y 3_2, 3983 (1962) gemäss Angaben in Chem. Abstr., 5.8, 13808 P. hergestellt werden. Dieses Verfahren kann wie folgt dargestellt werden:
Reaktionsschema II
h Il
r-c-(
Na + CH2=CH-CN ·
OH
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C(O)OCH.
MeONa
Die Halogen-derivate der Formel XR können nach den üblichen
Verfahren hergestellt werden C z.B. die Älkinhalogenide nach
der Methode die im Agr. Biol. Chem. (Tokio), 3£, 370 (1966) beschrieben ist7.
Besondere Verbindungen, die nach dem oben beschriebenen erfindungsgemässen Verfahren hergestellt werden können, umfassen z.B. 3-Methyl-2-pentyl-J 3-Methyl-2-(pent-2-enyl)- und 3-Methyl-2-(pent-2-inyl)-cyclopent-2-enon.
Das oben dargestellte erfindungsgemässe Verfahren ermöglicht insbesondere die Herstellung von 3-Methyl-2-(cis-pent-2-enyl)-cyclopent-2-enon /IR - cis-Pent-2-enyl in Formel (IIIX/, 3-Methyl-2-pentyl-cyclopent-2-enon /R = Pentyl in Formel (Uli/ und von deren Homologen und Isomeren. Die beiden oben angegebenen Verbindungen sind in der Parfumindustrie als cis-Jasmon bzw. Dihydrojasmon bekannt und durch ihren starken, haftenden Duft gekennzeichnet.
In der chemischen Literatur ist eine Vielzahl von Verfahren zur Herstellung von cis-Jasmon beschrieben; dennoch hat die Synthese dieser Verbindung bisher keine befriedigende industrielle Lösung gefunden. Die erste Synthese von Jasmon wurde bereits 1935 von Treff und Werner mit Hex-3-enol als Ausgansmaterial £Ber., 6J3 640 (1935)-? durchgeführt.
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Die meisten, im folgenden beschriebenen Verfahren haben als letzte Stufe die Cyclisation von Undec-8-en-2,5-dion /1 vgl. z.B. J. Or. Chem., 31,, 977 (1966); "La France et ses Parfüms" 12, 330 (1969); J. Chem. Soc. /TC/, 102 4 (1969); Tetrahedron Letters, 1569 (197Dj und Tetrahedron Letters, 2575 (197H7.
Diese Verbindung ist recht schwer zu synthetisieren, und ihre Bildung verläuft über die Hydrolyse des entsprechenden Purande- \ rivates unter stark sauren Bedingungen ( vgl. die französische Patentschrift 1 592 859). Leider beschleunigen die notwendigen sauren Bedingungen auch gleichzeitig mit der Bildung des gewünschten Diketons die Bildung von Verunreinigungen, die von der Endverbindung nur schwer zu trennen sind.
Das erfindungsgemässe Verfahren verläuft über eine neuartige Reaktion, umgeht die oben genannten Nachteile und ermöglicht die Bildung des gewünschten Jasmons in guter Ausbeute und reiner Form. I
Die Bildung der Verbindungen von Formel (III) durch das erfindungsgemässe Verfahren verläuft durch Ringkontraktion eines 4-substituierten 2-Halogen-2-alkinyl-, -2-alkenyl- oder ^-alkylcyclohexan-l^-dions in der oben beschriebenen Weise.
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Gemäss einer Modifikation des oben beschriebenen Verfahren wird cis-Jasmon hergestellt, indem man ein 4-Methyl-2-halogen-2-(pent-2-inyl)-cyclohexan-l,3-dion als Ausgangsmaterial zur Bildung von Dehydrojasmon verwendet, wobei letzteres denn partiell unter Verwendung eines teilweise vergifteten Hydrierungskatalysators vom "Lindlar"-Typ hydriert wird £Helv. Chim. Acta, 35, M6 (1952)7.
Gemäss der geometrischen Konfiguration des äthylenischen Doppelbindung der im obigen Verfahren als Alkylierungsmittel verwendeten Alkenylhalogenide besitzen die erhaltenen 2-Alkenyl-cyclopent-2-enone der Formel (IiI) die eis- oder trans-Konfiguration. Eine weitere Reinigung kann gegebenenfalls durch Anwendung der üblichen Isomerentrennungsverfahren, wie fraktionierte Destillation oder Dampfphasenchromatographie, erfolgen.
Die folgenden Beispiele veranschaulichen die vorliegende Erfindung, ohne sie zu beschränken.
Beispiel 1
Herstellung von 2-(Pent-2-inyl)-cyclopent.-2-enon 80 g (0,377 Mol) 2-Chlor-2-(pent-2-inyl)-cyclohexan-l,3-dion in 800 ecm trockenen Xylol wurde in Anwesenheit von 39,2 g (0,38 Mol) wasserfreiem Natriumcarbonat am Rückfluss erhitzt, bis die Gasentwicklung aufhörte (12 Stunden).
609823/
Die Reaktionsmischung wurde abgekühlt, drei Mal mit Wasser gewaschen, über Magnesiumsulfat getrocknet, dann wurde das Xylol unter vermindertem Druck entfernt. Der erhaltene Rückstand wurde durch eine Vigreux-Kolonne destilliert und ergab 41,3 g 2(Pent-2-inyl)-cyclopent-2-enon in 74-#iger Ausbeute; Siedepunkt 67-8°/0,01 Torr.
UV (EtOH) : 224 m ru (£= 6600);
IR : 3050, 1700, 1638> I36O, 1035, 1000, 790 cm"1 NMR (CCl11): 1,13 (3H, t); 1,8-2,7 (OH, m); 2,9 (2H,q); 7,4
(IH, m) ppm
MS : M+ - 148 (80); m/e: 133 (100); 91 (97); 148 (80); 105 (44,6); 39 (31,4); 77 (30); 51 (21,1); 65 (19,5);
119 (8)
nD° = 1,5037
Das entsprechende Semicarbazonderivat hatte einen P. von 2O4-5°C.
Das im obigen Verfahren als Ausgangsmaterial verwendete 2-Chlor- ^ 2-(pent-2-inyl)-cyclohexan-l,3-dion kann wie folgt hergestellt werden:
a) 2-(Pent-2-inyl)-Cyclohexan-l,3-dion 100 g (0,68 Mol) l-Brom-2-pentin (hergestellt gemäss Agr. Biol. Chem. (Tokio) 3,0, 37O (I966) wurde zu einer 0-5°C kalten Lösung aus 90 g (0,8 Mol) Cyclohexan-l,3-dion und 56 g (1 Mol) Kaliumhydroxyd in 200 ecm Wasser zugegeben. Die Reaktionsmischung wurde 15. Stunden bei Zimmertemperatur und dann 3 Stunden bei 50 C
609 823/0 96 0
gerührt, dann in eine 4N-Lösung aus Natriumhydroxyd (500 ecm) gegossen und zweimal zur Entfernung der neutralen Verbindungen mit Äther gewaschen. Die wässrige Lösung wurde mit kalter Salzsäurelösung (400 g konz. HCl in 400 g gestossenem Eis) angesäuert. Der erhaltene Niederschlag lieferte nach Filtrieren, Waschen mit Wasser und Trocknen unter vermindertem Druck 100 g 2-(Pent-2-inyl)-cyclohexan-l,3-dion in 82,5~%iger Ausbeute; P. 162-17O°C.
Eine kleine Probe wurde zweimal aus Methanol umkristallisiert; P. 179-l8l°C.
UV (EtOH) : 259 m M ( £ = 15'400)
IR (CHCl ) : 3330, 1620, II80, 1130 cm"1
NMR (CDCl ) : 1,15 (3Fl, t); 1,8-2,6 (8H, m); 3,2 (2H nicht aufgetrennt; q); 8,3 (IH, b) ppm b) 2-Chlor-2-(pent-2-inyl)-cyclohexan-l,3-dion 108,5 (1 Mol) ter-Butylhypochlorit wurde unter einer Stickst off atmosphäre innerhalb von 2 Stunden zu einer Suspension aus 178 g (1 Mol) 2-(Pent-2-inyl)-cyclohexan-l,3-dion in 1,5 1 trockenem Chloroform bei -15°C bis -200C zugegeben. Nach beendeter Zugabe wurde die Reaktionsmischung 2 Stunden bei -15 C gerührt. Die Lösungsmittel wurden unter vermindertem Druck entfernt und so das reine Chlorid erhalten.
Die Destillation durch eine kleine Kolonne über einige mg Natriumcarbonat lieferte 162 g reines 2-Chlor-2-(pent-2-inyl)-cyclohexan-
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1,3-dion in 76-Jiiger Ausbeute; Siedepunkt 105-7°/0,001 Torr. Das Produkt kristallisierte beim Abkühlen; F. 27~9°Ο.
IR (CHCl ) : 17*15, 1720, 1320, 1010 cm"1 NMR (CDCl ) : 1,05 (eH, t); 1,7-2,4 (4H, m); 2,H-J3H (6H,
m, komplexes Band) ppm.
Beispiel 2
Herstellung; von 3~Methyl-2-(cis-pent-2-enyl )-cyclopent-2-enon λ a) 3 g (0,015 MoI) il-Methyl-2-chlor-2-(pent-2-inyl)-cyclohexan-1,3-dion in 15 ecm trockenem Xylol wurden in Anwesenheit von ],6 g (0,015 Mol) wasserfreiem Natriumcarbonat am Rückfluss erhitzt, bis die Gasentwicklung aufhörte (3 Stunden). Dann wurde die Reaktionsmischung mit Wasser gewaschen, über Magnesiumsulfat getrocknet und das Lösungsmittel unter vermindertem Druck entfernt. Die Destillation lieferte 85Ο mg 3-Methyl-2-(pent-2-inyl)~ cyclopent-2-enon (Dehydrojasmon) in 35~%iger Ausbeute; Siedepunkt 8O-9O°C/O,OO1 Torr. i
Die Reinheit der obigen Verbindung betrug 90$, wobei die restlichen 10$ 5-Methyl-2-(pent-2-inyl)-cyclopent-2-enon waren.
Dehydrojasmon zeigte die folgenden Spektraldaten:
"1
IR (CCl11) : 2205, I7OO, 165O cm
NMR (CCl11) : 1,07 (3H, t); 1,7-2,7 (9H, m; einschliesslich
2,17: 3H, s); 2,91 (2H, s) δ ppm
609823/0960 . '
-I'd -
MS : m/e: 162 (76); 147 (100); 133 (8,5); 119 (18); 105 (60)i 91 (44).
b) 26O mg (0,016 Mol) Dehydrojasmon in 10 ecm Hexan wurden in Anwesenheit von 10 mg eines "Lindlar"-Katalysators teilweise hydriert. Nach 15 Minuten war 1 Äquivalent H absorbiert. Filtration, Entfernung des Hexans unter vermindertem Druck und Destillation des erhaltenen Rückstandes lieferten 250 mg einer 90:10-Mischung aus 3-Methyl-2-(cis-pent-2-enyl)-cyclopent-2-enon und 5-Methyl-2-(cis-pent-2-enyl)-cyclopent-2-enon in 95~$iger Ausbeute; Siedepunkt 6O-7O°/O,OO1 Torr.
Die weitere Reinigung erfolgte durch Dampfphasenchromatographie auf einer "Carbowax" 5%, 2,5 m. Kolonne bei 175°C. IR (CHCl ) : I685, 1640 cm"1
NMR (CCl11) : 1,0 (3H, t, J = 7 cps); 2,0 (3H, s); 2,1-2,6
(6H, m); 2,9 (2H, d, J=6 cps); 5,2 (2H, m) S ppm
Das im obigen Verfahren als Ausgangsmaterial verwendete 4-Methyl 2-chlor-2-(pent-2-inyl)-cyclohexan-l,3~dion wurde wie folgt hergestellt:
60982 3/Oft«
a) 4-Methylcyclohexan-1, 3-dion
Diese Verbindung wurde gemäss Zh. Obshch. Khim., 3>2_, 3983 (1962), wiedergegeben in Chem. Abstr. 5_8, I38O8 f. hergestellt. Die Cyclisation erfolgte jedoch in Benzol anstelle von Methanol.
b) 4-Methyl-2-(pent-2-inyl)-cyclohexan-l53-dion
3,7 g (0,025 Mol) l-Brompent-2-in wurden zu einer eiskalten Losung aus 3,12 g (0,025 Mol) 4-Methylcyclohexan-1,3-dion in ä 1,68 g (0,030 Mol) Kaliumhydroxyd und 6 ecm Wasser zugegeben.
Die Reaktionsmischung wurde 15 Stunden bei Zimmertemperatur und dann weitere 12 Stunden bei 50 C gerührt, in eine 4N-Lösung von Natriumhydroxyd (20 ecm) gegossen und zur Entfernung der neutralen Verbindungen zweimal mit Äther gewaschen. Die wässrige Lösung wurde mit kalter Salzsäurelösung (20 g konz. HCl in 20 g gestossenem Eis) angesäuert und mit Äther extrahiert. Nach Entfernung des Lösungsmittel und Destillation des erhaltenen Rück- (j Standes erhielt man 3 g 4-Methyl-2-(pent-2-inyl)-eyclohexan-l,3-dion in 65-^iger Ausbeute;
Siedepunkt 120-140° /0,001 Torr. . ■
MS : 193 (64); 177 (100); I63 (215);'136;(17); 122 (31).
c) 4-Methyl-2-chlor-3-(pent-2-inyl)-cyclohexan-l3 3-di 1,66 g (0,015 Mol) ter -Butylhypochlorit wurde unter einer Stickstoffatmosphäre innerhalb von 15 Minuten zu einer Lösung aus 2,88 κ (0,015 Mol) 4-Methyl-2-(pent-2-inyl)-cyclohexan-l,3
609823/09 60
dion in 15 ecm trockenem Chloroform bei -15°C bis -200C zugefügt. Nach beendeter Zugabe wurden die Lösungsmittel unter vermindertem Druck entfernt und lieferten 3 g des rohen Chlorids als gelbes 01.
609823/0960

Claims (6)

Pat e'-n tansp rüche
1./ Verfahren zur Herstellung von Verbindungen der Formel:
III
in welcher R- für einen niedrigen Alkylrest mit 1-6 Kohlenstoffatomen oder einen Alkenyl-oder Alkinylrest mit 2-6 Kohlenstoffatomen steht und R einen niedrigen Alkylrest oder ein Wasserstoff atom bedeutet, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Verbindung der'Formel:
IV
in welcher X für ein Halogenatom steht und R und R die obige Bedeutung haben, mit einer Mineral- oder organischen Base oder einem unter den Reaktionsbedingungen als Base wirkenden Alkali-' metallsalz behandelt.
609823/0960
2. Verfahren nach Anspruch I3 dadurch gekennzeichnet, dass als organische Base Collidin oder Ν,Ν-Diisopropyläthylamin verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Alkalimetallsalz Natriumcarbonat oder Natriumbicarbonat verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Ausgangsmaterial zur Bildung von 3-Methyl-2-(cis-pent-2-enyl) · cyclopent-2-enon ein *l-Methyl-2-halogen-2-(cis-pent-2-enyl)-cyclohexan-1,3-dion verwendet wird.
5.Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Ausgangsmaterial zur Bildung von 3-Methyl-2-pentyl-cyclopent-2-enon ein· il-Methyl-2-halogen-2-pentylcyclohexan-l,3-dion verwendet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Ausgangsmaterial zur Bildung von 3~Methyl-2-(pent-2-inyl)-cyclopent-2-enon ein 2-Methyl-2-halogen-2-(pent-2-inyl)-cyclohexan-1,3-dion verwendet wird.
7- Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das erhaltene 3-Methyl-2-(pent-2-inyl)-cyclopent-2-enon in Anwesenheit eines teilweise vergifteten Hydrierungskatalysators zur Bildung von 3-Methyl-2-(cis-pent-2-enyl)-*cyclopent-2-enon partiell hydriert wird.
Der Patentanwalt:
60982 3/ 0«-a-€
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