DE2261751C3

DE2261751C3 - Verfahren zur Herstellung von Cyclohexandionen-(1,3)

Info

Publication number: DE2261751C3
Application number: DE2261751A
Authority: DE
Inventors: Werner H. Dipl.-Chem. Dr. 6233 Kelkheim Mueller
Original assignee: Hoechst AG
Current assignee: Hoechst AG
Priority date: 1972-12-16
Filing date: 1972-12-16
Publication date: 1981-12-24
Also published as: DE2261751A1; IT1001411B; NL7316928A; CA1052823A; JPS4987649A; BE808733A; DE2261751B2; US3932510A; FR2210600A1; FR2210600B1; GB1458980A; CH611867A5

Description

R-C

/\ R H

bzw.

in der R die vorgenannte Bedeutung hat, in Gegenwart eines Lösungsmittels mit einer starken Base, dadurch gekennzeichnet, daß das Lösungsmittel zu mindestens 50% aus einer Verbindung b· steht, die zu einer der folgenden Stoffklassen gehört:

1) Carbonsäureamide der allgemeinen Formel

!I /

R —C—N

in der die einzelnen Reste R gleich oder verschieden sein können und jeweils ein Wasserstoffatom, eine Alkyl- oder eine Arylgruppe bedeuten, -2) Phosphorsäureamide der allgemeinen Formel

R R

O = P-N

R R

3) Sulfoxide und Sulfone der allgemeinen Formel

R—S—R

Il ο

und

R —S—R O

in der die einzelnen Reste R gleich oder verschieden sein können und eine Alkyl- oder Arylgruppe bedeuten.

Es ist bekannt, daß man Cyclohexandione-(13) durch Isomerisi;rung von (5-Enollactonen, die eine Doppelbindung im Ring oder einer semicyclischen Stellung haben, mit Natriumalkoholaten in Benzol herstellen kann.

Ein wesentlicher Nachteil dieser Methoden sind geringe Selektivität, niedere Raumzeitausbeuten und schwierige Isolierung der cyclischen Diketone aus den ölig anfallenden Reaktionsprodukten, welche noch andere, die Kristallisation verhindernde Nebenprodukte enthalten. Diese Mangel machen eine wirtschaftliche Produktion der Cyclohexandione-(13) unmöglich.

Die Cyclohexandione-(13) können durch Dehydrierung in technisch wichtige Resorcine übergeführt werden.

Es wurde nun ein Verfahren zur Herstellung von Cyclohexandionen-(13) der allgemeinen Formel

40

45

50

in der die einzelnen Reste R gleich oder verschieden sein können und jeweils ein W?sserstoffatom, eine Alkyl- oder Arylgruppe bedeuten, durch Isomerisierung eines (J-Enollactons mit cyclischer oder semicyclischer Doppelbindung der allgemeinen Formel

bzw.

in der die einzelnen Reste R gleich oder verschieden sein können und jeweils eine Alkyl- oder Arylgruppe bedeuten,

in der R die vorgenannte Bedeutung hat, in Gegenwart eines Lösungsmittels mit einer starken Base gefunden, das dadurch gekennzeichnet ist, daß das Lösungsmittel zu mindestens 50% aus einer Verbindung besteht, die zu einer der folgenden Stoffklassen gehört:

1) Carbonsäureamide der allgemeinen Formel O R

R—C—N

in der die einzelnen Reste R gleich oder verschieden sein können und jeweils ein Wasserstoffatom, eine Alkyl- oder eine Arylgruppe bedeuten, 2) Phosphorsäureamide der allgemeinen Formel

Die Isomerisierungsreaktion wird im allgemeinen bei einer Temperatur zwischen 0 und 150⁰C, vorzugsweise zwischen 15 und 70⁰C, drucklos und kontinuierlich oder diskontinuierlich durchgeführt Das Lösungsmittel wird im allgemeinen in einem 10 bis 10 OOOfachen Oberschuß, bezogen auf das Ausgangslactoii, verwendet Die Lösungsmittel können nach Recycüsierung wieder eingesetzt werden.

Die Reaktion läuft mii hoher Selektivität (> 5>5%) und hoher Raumzeitausbeute (> 300 g/l · hr) ab. Man erhält kristallisierte Produkte von hoher Reinheit Die Umsetzung läßt sich beispielsweise für den Fall der Verwendung von 6-Methyl-3,4-dihydro-2-pyranon durch die folgenden Formeln wiedergeben:

O=^P-N

R R N

in der die einzelnen Reste R gleich oder verschieden sein können und jeweils eine Alkyl- oder Arylgruppe bedeuter«, 3) Sulfoxide und Sulfone der allgemeinen Formel

Il

R—S — R und R—S—R

in der die einzelnen Reste R gleich oder verschieden sein können und eine Alkyl- oder Aryl-Gruppe bedeuten.

Für die als Isomerisieningsmittel wirkende starke Base kann man die Alkali- und Erdalkalialkoholate, -amide und -hydride verwenden. Auch die Alkali- oder Erdalkalimetalle selbst oder ihre Amalgame sind geeignet, ebenso alkoholische Lösungen der Alkoholate.

Als Lösungsmittel, die übrigens auch reaktionsbeschleunigend auf die Isomerisierung wirken, sind unter den Carbonsäureamiden besonders geeignet: Dimethylformamid (DMF), Dimethylacetamid (DMAC), N-Methylpyrrolidon (NMP).

Unter den Phosphorsäureamiden ist besonders geeignet das Hexamethylphosphorsäuretriamid.

Aus der Stoffklasse der Sulfoxide und Sulfone verwendet man bevorzugt Dimethylsulfoxid (DMSO) und Sulfolan als Lösungsmittel.

Die Carbonsäureamide, Phosphorsäureamide, Sulfoxide, Sulfone können im Gemisch mit anderen Lösungsmitteln verwendet werden.

Dabei kann der Anteil der letzteren bis zu 50% betragen, vorzugsweise bis 30%. Als Mischungskomponenten sind beispielsweise geeignet: Methanol, Diäthyläther, Acetonitril, Benzol.

+ NaOCH₃

(DMF) -HOCH₃

+ NaCl

HCl

Als Ausgangsstoffe sind besonders folgende <5-Enol-Iactone geeignet:

6-Methyl-3,4-dihydro-2-pyranon, 5,6-Dimethyl-3,4-dihydro-2-pyranon, 6-Methyl-5-phenyl-3,4-dihydro-2-pyranon, 5^-Dimethyl-6-methylentetrahydro-2-pyranon.

Die Reaktion kann beispielsweise wie folgt durchgeführt werden:

In eine vorgelegte Mischung des Isomerisierungs- und des Lösungsmittels wird unter intensivem Rühren das zu isomerisierende Lacton kontinuierlich mit solcher Geschwindigkeit zugegeben, daß die Konzentration an freiem Lacton gering ist Da die erfindungsgemäßen Lösungsmittel die Reaktionsgeschwindigkeit bedeutend erhöhen, kann die Zugabe sehr schnell erfolgen und es können ohne weiteres Raumzeitausbeuten von 300-60Og/! · hr erreicht werden. Sobald eine dem Kondensationsmittel äquimolare Menge Lacton zugegeben ist, wird das Lösungsmittel im Vakuum abgezogen. Das als Rückstand gewonnene Salz wird in e^;ner bestimmten Menge Wasser gelöst und die Lösung mit cone. Säure angesäuert Beim Abkühlen scheiden sich die cyclischen Diketone in reiner kristalliner Form ab. Ein geringer Prozentsatz kann noch durch Extraktion aus der wäßrigen Mutterlauge erhalten werden. Die Reinausbeuten nach Umkristallisation sind >95%.

Beispiele 1-10

In einem 1-l-Vierhalskolben, ausgerüstet mit mechanischem Rührer, Tropftrichter, Thermometer und Rückflußkühler, wird eine Mischung aus Isomerisierungsmittel und Lösungsmittel vorgelegt. Dazu tropft man gleichmäßig eine zum Isomerisieningsmittel äquimolare Menge des ungesättigten Lactons, gelöst in einer

bestimmten Menge Lösungsmittel. Die Temperatur wird dabei, wenn notwendig, durch Kühlen kontrolliert Der Umsatz wird mittels GC-Analyse verfolgt. Solange noch freies Isomerisierungsmittel vorhanden ist, erfolgt die Umsetzung praktisch momentan.

Nach Beendigung der Reaktion wird das Lösungsmittel im Vakuum abgezogen, der Rückstand mit Äther digeriert, in wenig Wasser gelöst und die Lösung mit cone. Salzsäure angesäuert Bei Verwendung von Benzol (Beispiel 1) als Lösungsmittel scheidet sich beim Ansäuern der wäßrigen Alkalisalz-Lösung ein gelbbraunes Ol ab, aus dem durch umständliches Kristallisieren

eine geringe Menge an Dihydroresorcin erhalten wird. Die Ausbeute beträgt 37%.

Führt man die Reaktion dagegen in DMF, DMSO oder DMAC durch, so erhält man beim Ansäuern unter Eiskühlung praktisch reines kristallines Dihydroresorcin in hohen Ausbeuten.

Dasselbe gilt für die Verwendung von Gemischen DMF/Methanol und DMF/Diäthyläther.

Eine geringe Menge kann noch durch Extraktion mit Methylenchlorid aus der wäßrigen Phase gewonnen werden. Nach Umkristallisation aus Benzol oder Äthylacetat ist die Ausbeute >95%.

Beispiele 1-7 Isomerisierung von 6-Methyl-3,4-dihydro-2-pyranon (MDP) zu Dihydroresorcin

Bei spie!	Lösungsmittel¹) Art	ml	MDP²) Lösungs mittel g/ml	Isomerisierungs mittel Art g	Reak tions zeit min	Tempe ratur C	H₂O³) ml	cone. HCI⁴) ml	Aus beute⁵) %der Theorie	RZA⁶) g/l-h	Fp C
1	Benzol	450	37.5/50	NaOCH₃ 30	480	25-80.1	50	46	37	3	103
2	DMF	250	37.5/50	NaOCH₃ 20	30	25	55	31	96.3	217	104
3	DMSO	250	37.5/100	NaOCH₃ 20	60	23	50	31	9S.6	87	104
4	DMSO	250	37.5/100	NaH 10	60	25	50	31	94.5	88	104
5	DMAC	250	37.5/100	NaOCH₃ 20	60	25	55	31	90.0	84	105
6	DMF/Me thanol 5 :1	240	37.5/80	NaOCH₃ 20	60	25	50	31	83.0	83	103
7	DMF/Di äthyläther	240	37.5/80	NaOCH₃ 20	60	25	50	31	92.0	93	104

5:1

') Vorgelegt

²) g MDP pro ml Lösungsmittel in Tropftrichter.

³) H2O zugegeben zum Lösen des Na-Dihydroresorcins.

⁴) cone. Salzsäure zum Ausfällen des cyclischen Dions.

⁵) Ausbeute nach Umkristallisation aus Benzol.

⁶) Riiumzeitausbeute.

Beispiele 8,9

Isomerisierung von <5Enol lactonen mit Doppelbindung im Ring R

Bei- R	Lö	Lacton/
spiel	sungs	DMF
	mittel')
	DMF

ml

g/ml

Isomeri- Reak- Tempe- H2O³) cone. Aussierungs- tionszeit ratur HCI⁴) beule⁵)

mittel
NaOClI,

Min.

ml

Theorie

RZA⁶) Fp. Kp.,

g/l ■ r.

8 CH₃ 250 42/100 20

9 _φ 250 63/100 20

60	35	60	31	93,5	99	—	135
							136
60	35	60	31	95.0	144	112

Heispiel Isomerisierung von (5-nnollactonen mit semicyclischcr Doppelbindung

Bei- R,

Lösungs- l.aclmi/ Isonieri- Reak- Tempe- I !>()')

mittel¹) DMI- sicrungs- tinns- ralur

DMF mittel /eil

NaOCH,

ml

g/ml

Min.

ml

cone.	Aus-	RZ	A "I	₍
HCI¹)	heutc^N)
ml	"... il.	g/l	■ h
	Theorie

10 CH, CH,

46.7/ 100

20

60

60 96.0

10 K)J —

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Herstellung von Cyclohexandionen-{ 13) der allgemeinen Formel

10

in der die einzelnen Reste R gleich oder verschieden sein können und jeweils ein Wasserstoffatom, eine Alkyl- oder Arylgruppe bedeuten, durch Isomerisierung eines i-Enollactons mit cyclischer oder semicyclischer Doppelbindung der allgemeinen Formel

20