DE2264607C3

DE2264607C3 - Verfahren zur Herstellung von Methylfumardialdehyd-monoacetalen

Info

Publication number: DE2264607C3
Application number: DE2264607A
Authority: DE
Inventors: Joachim Dr. 6701 Neuhofen Paust; Horst Dr. 6719 Bobenheim Schumacher
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1972-05-26
Filing date: 1972-05-26
Publication date: 1980-08-14
Also published as: DE2264607A1; DE2264607B2

Description

R²—O

(D

R¹ O

R- O

CH, H

Γι

CH-C C-C

(D

ίο

in der R¹ und R² gleich oder verschieden sind und jeweils einen aliphatischen Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 4 C-Atomen bedeuten.

Die Erfindung betrifft Methyl-fumardialdehyd-monoacetale der Formel I

Methyl-fumardialdehyd-monoacetale sind als Zwischenprodukte bei der Synthese von Carotinoiden von außerordentlichem Interesse. Beispielsweise kann man durch Umsetzen von 3-Methyl-fumardialdehyd-l-acetalen mit dem Ylid von /3-Jonylidenäthyltriphenylphosphoniumsalzen und anschließende Hydrolyse auf einfache Weise das begehrte und bisher nur auf aufwendige Weise herstellbare Retinal herstellen, wodurch auch eine wirtschaftliche Synthese von /J-Carotin ermöglicht wird. Weiterhin kann beispielsweise aus Retinol oder Vitamin-A-Acetat hergestelltes Retinyltriphenylphosphoniumsalz durch Wittig-OIefinierung mit den neuen 2-Methyl-fumardialdehyd-1-acctalen und anschließende Hydrolyse auf elegante Weise in der ß-Apo-Gs-Carotinal überführt werden.

Es wurde gefunden, daß man Melhyl-fumardialdehydmonoacetalc der Formel I₁ in der R¹ und R² gleich oder verschieden sind und jeweils einen aliphatischen Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 4 C-Atomen bedeuten, vorteilhaft herstellen kann, wenn man Hncn 4-AlkoxymetKyl-crotonaldehyd der Formel 111

CH, H H

Il /

R¹ O TH, C C C (111)

in der R¹ die oben angegebene Bedeutung hat, durch Erhitzen mit überscnüssigem E'ssigsäureanhydrid und einem Alkaliacetat, -carbonat oder -hydroxid oder einem nicht aromatischen bicyclischen Amin in ein Butadiendiolderivatder Formel IV

CH₁ H

I ' I

R¹ O CU C C TH OW)-CH,

(IV)

in der R¹ die oben abgegebene Bedeutung-hat, überführt, und dieses zunächst bei Temperaturen von —70 bis + 10⁰C, vorzugsweise -60 bis 0⁰C mit Chlor oder Brom in einem unter den Reaktionsbedingungen inerten Lösungsmittel und dann bei Temperaturen von —20 bis +10° C mit einer starken Base und einem Alkohol mit 1 bis 4 C-Atomen und/oder Phenolen umsetzt.

Die für dieses Verfahren als Ausgangsstoffe benötigten 4-AIkoxy-methyl-croton-aldehyde der Formel III können beispielsweise auf einfache Weise auf folgendem Weg hergestellt werden:

O = CH-C=CH-CH₂-Cl
CH₃

H—C(OAIky]₃); H'

Alkyl O

CH -C=CH -CH₁-CI

Alkyl O

CH₃

NaOCH₃, CH₃OH

\
CH C-CH CIU-OCH,

/I

Alkyl O CH₃

H₃O

O CH C CH C^-H, OCH,

I .

CH₃

Als geeignete Ausgangsstoffe seien beispielsweise genannt:

2-MelhyI-4-methoxy-bul-2-en-l-al,
2-Methyl-4-äthoxy-but-2-en-1 -al,
2-Methyl-4-isopropoxy-but-2-en-1 -al,
2-MethyI-4-phcnoxy-but-2-en-1 -al,
3-MelhyI-4-methoxy-but-2-en-1-al und
3-Methyl-4-äthoxy-but-2-en-1 -al.

Zur Überführung dieser 4-Alkoxy-melhyl-ciOton-aldehyde der Formel III in die Butadiendioldcrivate der Formel IV erhitzt man diese im allgemeinen unter Rühren und Rückflußkühlung mit einem Überschuß an Essigsäureanhydrid und einem Alkaliacetat, -carbonat oder -hydroxid oder einem bicyclischen Amin zum Sieden.

Das Essigsäureanhydrid verwendet man hierbei in Mengen von 3 bis 7 Mol, vorzugsweise 4 bis 6 Mol pro Mol Ausgangsverbindung.

Als wirksame Alkaliverbindungen kommen bevorzugt Natrium- und Kaliumacetat sowie Kaliumcarbonat und Kaliumhydroxid in Betracht. Die Alkaliacelate, -carbonate und -hydroxide verwendet man im allgemeinen in Mengen von I bis 3 Mol pro Mol Ausgangsvcrbindung.

Bei Verwendung von Natriumacetat beträgt die

-Rcaktlonsdauer für diesen Reaktionssclirilt etwa 7 bis 9 Stunden, während sie bei Verwendung von Kaliuniaeetat, Kaliumcarbonat und -hydroxid für den $?

Umsetzuiigsgrad nur etwa 1 bis 2 Stunden, vorzugsweise 40 bis 80 Minuten, beträgt

Als nichtaromatische Acyclische Amine kommen beispielsweise

l,4-D;azobicyclo[2.Z2]-octan (DABCO) oder l,5-Diaza-bicyclo-[4J.0]-nonen-(5)

in Betracht.

Die üblichen Amine wie Äthylamin, Triäthylamin, Pyridin und Chinolin dagegen können zu dieser Umsetzung nicht verwendet werden. Die nichtaromatischen Acyclischen Amine verwendet man im allgemeinen in Mengen von vorzugsweise 1 bis 2 Mol pro Mol Ausgangsverbindung.

Die Aufarbeitung des Reaktionsgemisches erfolgt auf r> übliche Weise, beispielsweise durch Verrühren mit einem mit Wascer nicht mischbaren Lösungsmiitel, vorzugsweise Diäthylälher oder Benzol, Entfernen des Alkaliacetals durch Abfiltrieren oder durch Waschen der Mischung mit Wasser und anschließende fraktio- 2» nierte Destillation der organischen Phase. Die Butadiendiolderivatc der Formel IV werden in Form von cis-trans-lsomeren erhalten und der weiteren Umsetzung zugeführt. Diese Verbindungen bzw. Isomerengemische sind bisher noch nicht beschrieben. Physikalische 2=> Daten von ihnen sind in den Beispielen 1 bis 6 angegeben.

Zur weiteren Umsetzung löst man das erhaltene Butadiendiolderivat der Formel IV zunächst in einem unter den Reaktionsbedingungen relativ inerten Lö- jo sungsmitlel, versetzt die Lösung unter Rühren, intensivem Kühlen, Sauerstoff- und Feuchtigkeitsausschluß allmählich mit Chlor oder Brom, versetzt anschließend das Reaktionsgemisch mit einem Alkohol und/oder Phenol und einer starken Base und läßt das Gan/.e 1 bis r, 2 Stunden unter Rühren bei Raumtemperatur ausreagieren. Als unter den Reaktionsbedingungen inerte Lösungsmittel kommen insbesondere gesättigte Kohlenwasserstoffe, wie n-Pentan, Cyclohexan, halogenierte Kohlenwasserstoffe, wie Methylenchlorid, Tetrachlorkohlenstoff, sowie Äther, wie Diäthyläther, Dimethyläther und Tetrahydrofuran in Betracht.

Chlor oder Brom setzt man dem Reaktionsgemisch vorteilhaft in Form konzentrierter Lösungen in Tetrachlorkohlenstoff zu. Die Zugabe der Halogene <i"> kann so schnell erfolgen wie das Abführen der Reaktionswärme gewährleistet ist. Die Halogene verwendet man in Mengen von etwa 1 Mol bis 1,1 Mol Halogen pro Mol Butadiendiolderivat.

Schließlich versetzt man das Reaktionsgemisch mit to einem Alkohol oder Phenol. Den Alkohol verwendet man in Mengen von 5 bis 20 Mol, vorzugsweise ungefähr 10 Mol pro Mol Butadiendiolderivat.

Als starke Basen kommen Alkalialkoholale. Erdalka· !!alkoholate oder Alkaliphenolate in Betracht. Mit v, besonderem Vorteil verwendet man Natrium- oder Kaliumalkoholate, insbesondere jeweils dasjenige Alkoholat von dem Alkohol, mit dem das Reaktionsgemisch vcrscl/t wird. Die starken Basen verwendet man im allgemeinen in Mengen von 2 bis 5 MoI, vorzugsweise etwa 2,5 Mol pro MoI Butadiendiolderivat der Formel IV.

Die Aufarbeitung des Reaktionsgemisches erfolgt auf übliche Weise, beispielsweise durch Versetzen des Reaktionsgemisches mit Wasser und einem mit Wasser praktisch nicht mischbaren Lösungsmittel, wie Chloroform, Benzol oder Petroläther, und Fraktionieren der abgetrennten organischen Phase.

Mit Hilfe des beschriebenen Verfahrens war es erstmalig möglich, die als Zwischenprodukte für die Synthese von Carotinoiden äußerst interessanten und teilweise neuen Methyl-fumardialdehyd-monoacetale der Formel I mit guten Ausbeuten herzustellen. Das Verfahren ist auf relativ einfache Weise zu realisieren.

Beispiel

a) Ein Gemisch aus 114 g (1 Mol) 3-Methyl-4-methoxy-but-2-en-l-aI, 500 g Essigsäureanhydrid und 207 g (1,5 MoI) wasserfreiem Kaliumcarbonat wird unter Rühren und Rückflußkühlung auf ca. 135'C erhitzt, das abgekühlte Reaktionsgemisch mit 700 ml Äther verrührt, das ausgefallene Kaliumsalz abgesaugt, das Filtrat im Rotationsverdampfer eingeengt und der Rückstand fraktioniei t. Man erhält 10*- g einer Fraktion vom Siedepunkt Kp = 48 bis 55°C bei 0.5 mbar, das aus einem Gemisch aus cis-trans-lsomeren des i-Acetoxy^-methyl^- methoxy-buta-1,3-dien besteht.

Die Ausbeute beträgt 65% der Theorie.

b) 15,6 g (0.1 Mol) des gemäß a) erhaltenen 1-Acetoxy-3-methyl 4-methoxy-l.3-butadien werden in 110 ml Methanol gelöst. Nach Zugabe von 18 g (0,22 Mol) wasserfreiem Natriumacetat kühlt man auf -40⁰C ab und versetzt das Gemisch bei dieser Temperatur unter Rühren innerhalb von 15 Minuten mit 5.+ ml (0,11 MoI) Brom. Danach läßt man ohne weitere Kühlung 45 g (0,25 Mol) einer 30%igen Lösung von Natriummethylal in Methanol zufließen und rührt ca. 5 Minuten bei 0⁰C weiter. Nach Zusatz von 500 ml Wasser wird dreimal mit je 100 ml Methylenchlorid extrahiert. Die Methylenchloridlösung wird zweimal mit je 100 ml Wasser gewaschen und dann mit Natriumsulfat getrocknet. Das Lösungsmittel wird am Rotationsverdampfer abdestilliert 'Raumtemperatur, ca. 116 mbar) und der Rückstand unter vermindertem Druck destilliert. Man erhält 11,2g (78% der Theorie) irans-2-Methyl-fumardialdehyd-l-dimethylaceial vom Siedepunkt Kp = 50 bis 53°C bei 1,3 mbar.

IR-Spektrum(Film)655cm '
lH-NMR(C_hD_h; 100 m Hz)
(5 = 9.95 (d; j = 8 Hz; CHO)

6.14 (d; c = CO -CHO)

4.38 (s; Acetalproton)

3.06 (s; Methoxygruppen)

1.83(s;Methylprolon)

Claims

Patentanspruch:

Methyl-fumardialdehyd-monoacetale
rneri 1

der For-

R¹ -O

CH₃ H

I I

CH-C^=C-C