DE2361144B2

DE2361144B2 - Sulfon-Alkohole und deren Ester und Verfahren zu ihrer Herstellung

Info

Publication number: DE2361144B2
Application number: DE2361144A
Authority: DE
Inventors: Marc Prof. Paris Julia; Albert La Mulatiere Rhone Menet
Original assignee: Rhone Poulenc SA
Current assignee: Rhone Poulenc SA
Priority date: 1972-12-07
Filing date: 1973-12-07
Publication date: 1978-08-03
Also published as: DD110861A5; DE2361144A1; HU168974B; JPS5416485B2; CA1012978A; DD117212A5; GB1421355A; DE2361144C3; CH582663A5; JPS49100036A; IT1013559B; CH582664A5; US4219667A; NL7316360A

Description

Die Erfindung betrifft die Herstellung neuer Sulfone mit einer Alkoholfunktion und deren Ester der allgemeinen Formel

RSO₂Ch₂-CX = CY-CH₂OR₁ (I)

in der einer der Reste X oder Y einen Methylrest und der andere Rest ein Wasserstoffatom bedeutet, R einen Alkylaryl- oder Arylrest bedeutet und R₁ ein Wasserstoffatom oder einen Acylrest —COR₂, worin R₂ ein Wasserstoffatom oder einen Alkyl- oder Arylrest darstellt, bedeutet, sowie die neuen Sulfone.

Die erfindungsgemäßen Verbindungen werden bei der organischen Synthese verwendet. Aufgrund der Reaktivität der Methylengruppe, die die Sulfonfunktion trägt, reagieren sie beispielsweise mit Alkylhalogeniden oder mit konjugierten Diolefinen. So führt die Umsetzung mit einem Alkylhalogenid, beispielsweise Chlorid der Formel Q₁-Cl, in der Q_r einen Kohlenwasserstoffrest bedeutet, zu einer Verbindung der Formel

Q_r — CH(SO₂R) — CX = CY — CH₂OR₁

die durch Desulfonierung mit Hilfe eines Alkalireagenz sich beispielsweise in eine Verbindung der Formel

Qr-CH₂-CX = CY-CH₂-OR₁

umwandelt. Berücksichtigt man, daß in den Sulfonen der Formel 1 die Kette

— CH₂CX = CY — CH₂ —

eine Isoprenkette darstellt, so versteht man infolgedessen das Interesse, das die erfindungsgemäßen Produkte in der Reihe der Terpen- und Carotinoidverbindungen aufweisen, da sie den übergang in einer Stufe von einer Terpen-Verbindung zu der nächst höheren isoprenanalogen Verbindung gestatten. Man kann auf diese Weise die Synthese von Alkoholen oder Terpenestern, die von großem Interesse auf dem Gebiet der Parfüme, der Lebensmittelfarbstoffe und der pharmazeutischen Produkte sind, durchführen. Unter diesen Verbindungen-kann man Geraniol, Nerol, Vitamin A und deren Ester wie das Acetat, Propionat, Palmitat, Benzoat und dergleichen nennen.
Die Sulfon-Ester

RSO₂ — CH₂ — CX = CY — CH₂OCOR₂

können durch Umsetzung eines Alkalimetalls einei Carbonsäure R₂COOH, in der R₂ der vorstehend angegebenen Bedeutung entspricht, mit einem halogenierten Sulfon der Formel

RSO₂CH₂CX = CY — CH₂Z

in der R, X und Y die vorstehend angegebenen Bedeutungen besitzen und Z ein Halogenatom, insbesondere Chlor oder Brom, darstellt, hergestellt werden. Diese Umsetzung, bei der man die beiden

Reaktanten in äquimolekularen Mengen anwenden kann, wird vorteilhafterweise so durchgeführt, daß man eine größere als die stöchiometrische Menge an Alkalicarboxylat, beispielsweise die zweifache stöchiometrische Menge, einsetzt. Man führt sie vorzugsweise in Gegenwart eines unter den Reaktionsbedingungen inerten Verdünnungsmittels, beispielsweise eines polaren Lösungsmittels wie Dimethylformamid, Dimethylsulfoxyd, Hexamethylphosphoramid oder auch der Säure R₂COOH, die dem eingesetzten Carboxylat entspricht, durch. Es genügt dann, auf Rückflußtemperatur zu erwärmen, damit die Reaktion unter Freisetzung eines Metallhalogenide, das von den in dem Reaktionsmilieu in Lösung bleibenden Sulfon-Ester leicht abtrennbar ist, abläuft. Die eingesetzten Carboxylate können Alkalimetallsalze von Fettsäuren, wie Ameisensäure, Essigsäure, Propionsäure, Laurinsäure, Palmitinsäure oder von aromatischen Säuren, wie der Benzoesäure sein. Ein anderes Herstellungsverfahren für die Sulfon-Ester besteht darin, ein AJkalimetallsulfinat der Formel RSO₂M, in der R der vorstehend angegebenen Bedeutung entspricht und M ein Alkalimetall bedeutet, mit einem halogenierten Ester der Formel

ZCH₂ — CX = CY — CH₂ — OCOR₂

in der X, Y, Z und R₂ die gleichen wie in den vorstehenden Formeln angegebenen Bedeutungen besitzen, umzusetzen. Es handelt sich in diesem Fall um eine für die Herstellung von Sulfonen, ausgehend von einem Alkalisulfinat und einem Halogenid, übliche Reaktion gemäß dem Reaktionsschema

RSO₂M + ZCH₂ — CX == CY — CH₂OCOR₂
► RSO₂Ch₂-CX = CY-CH₂OCOR₂ + MZ lung mit einer wäßrigen Lösung eines Alkalimetallhydroxyds oder eines Alkalimetallcarbonate unterwirft, herstellen.

Die für die Herstellung von Alkoholen oder deren Estern eingesetzten halogenierten Sulfone sind bekannte Produkte, die man durch Umsetzung eines Sulfonylhalogenids RSO₂Cl mit Isopren (Journal of Organic Chemistry, 1970, 35, Seite 4217) oder durch Umsetzung eines Alkalisulfinats mit 1,4-Dichlor-methylbuten-2 gemäß der DE-OS 23 05 235 erhalten kann.

Wie bereits oben ausgeführt ist, sind die erfindungsgemäßen Produkte wichtige Mittel bei der Synthese von Isopren-Verbindungen, da mit ihrer Hilfe die Isoprenkette jeweils um ein Glied erweitert werden kann, wobei gleichzeitig eine primäre Alkoholgruppe oder deren Ester eingeführt werden können. Eine Anwendung der neuen Verbindungen kann beispielsweise bei der Herstellung des Alkohols von Vitamin A und seiner Ester mit aliphatischen oder aromatischen Säuren, beispielsweise Vitamin-A-Acetat, erfolgen, wobei von Vinyl-ß-inol und 4-Phenylsulfonyl-3-methyl-l-acetoxybuten-(2) (hergestellt gemäß Beispiel 3) ausgegangen werden kann. Diese Herstellungsweise kann durch folgende Reaktionsstufen erläutert werden:

a) Vinyl-/i-ionol + Phosphorpentachlorid

Die Reaktion kann in diesem Fall in einem Lösungsmittel, wie Methanol oder Äthanol, durch Erwärmen der Reaktionsmasse auf Rückfluß durchgeführt werden. Sie ist ebenfalls von der Bildung von Metallhalogenid begleitet, das man leicht von dem gewünschten Sulfon-Ester abtrennen kann.

Die verwendeten Alkalisulfinate können das Methylsulflnat, Phenylsulfinat, Chlorphenylsulfinat oder Tolylsulfinat von Natrium oder Kalium sein.

Die Sulfon-Alkohole

RSO₂CH₂ — CX = CY — CH₂OH

in deren Formel R X und Y den vorstehend angegebenen Bedeutungen entsprechen, können ausgehend von Sulfon-Estern, aus denen man die Alkoholfunktion durch saure Alkoholyse freisetzt, hergestellt werden. Diese wird mit Hilfe einer Mineralsäure, wie beispielsweise Salzsäure, durchgeführt, wobei der gewählte Alkohol Methanol, Äthanol, ein Propanol oder ein Butanol sein kann. Sie läuft bei Raumtemperatur ab, wobei man sie jedoch durch gelindes Erwärmen beschleunigen kann. Die gewünschten Sulfonalkohole sind in bestimmten Lösungsmitteln, wie Pentan, Hexan, mit Hilfe derer man sie durch Umkristallisation reinigen kann, wenig löslich.

Man kann diese Sulfonalkohole auch, ausgehend von den vorstehend definierten halogenierten Sulfonen

RSO₂CH₂ — CX = CY — CH₂Z
die man einer alkalischen Hydrolyse durch Behand-

b) 4-Chlor-3-methyl-1 -acetoxybuten-(2)
+ Natriumphenylsulfinat

-> C₆H₅-SO₂-CH₂-C(Ch₃I=CH-CH₁OAC

(H)

c) Durch Reaktion von I mit II in Gegenwart eines Alkalialkoholats erhält man das Suifon

QH₅

OAC

so das sich durch Erhitzen auf höhere Temperatur zersetzt und das Vitamin Α-Acetat und ein Alkaliphenylsulfinat ergibt.

Ein bekanntes Verfahren zur Herstellung von Vitamin-A-Estern aus /Mnol oder [5-Trimethylcyclohexenyl-3-methyl-pentadien-l,4-ol-3] und 4-Chlor-3 - methyl-1-acetoxy buten-(2) würde folgende Stufen umfassen:

a) 4-Chlor-3-methyl-1 -acetoxybuten-(2) ergibt mit Hexamethylentetramin einen Komplex, der durch Behandeln mit siedendem Wasser zersetzt wird und wobei

j'-Acetoxycrotonaldehyd:
CHO-C(CH₃J = CH-Ch₂OAC (III)

freigesetzt wird (diese Herstellung ist in dem britischen Patent 7 36 488 beschrieben).

b) Durch Umsetzung von Vinyl-/i-indol mit Triphenylphosphinchlorhydral erhält man das Phosponium-chlorhydrat (IV) gemäß dem in Beispiel 6 der DE-AS 10 59 900 beschriebenen Verfahren.

c) Dann erfolgt gemäß dem genannten Beispiel die Reaktion von III mit IV, wodurch das Vitamin-A-Acctat entsteht und Triphenylphosphinoxyd freigesetzt wird.

Dieses bekannte Verfahren besitzt den Nachteil, daß als Nebenprodukt Triphenylphosphinoxyd gebildet wird, das von neuem in Triphenylphosphin umgewandelt werden muß, damit es wieder in Form seines Hydrochlorids in der obenerwähnten Stufe b) verwendet werden kann. Außerdem wird bei dieser bekannten Synthese y-Acetoxycrotonaldehyd benötigt, dessen Herstellung aus 4 - Chlor - 3 - methyll-acetoxybuten-(2) mit sehr geringen Ausbeuten verläuft und wobei außerdem noch Hexamethylentetramin benötigt wird.

Das Verfahren zur Herstellung von Vitamin A unter Verwendung der erfindungsgemäßen Verbindungen und Vinyl-/i-inonol ist sehr viel einfacher und vorteilhafter, denn es handelt sich hierbei um einfach durchzurührende Reaktionen, und das in der letzten Stufe freigesetzte Alkaliphenylsulfinat kann direkt für die Synthese des Sulfonesters der Stufe b) verwendet werden.

Beispiel 1

Man beschickt einen 100-cm³-Dreihalskolben, der mit einer mechanischen Rührvorrichtung und einem aufsteigenden Kühler versehen ist, unter Stickstoffatmosphäre mit 20 cm³ Essigsäure, 6,4 g 4-Phenylsulfonyl-3-methyl-l-chlorbuten-2 und 2,2 g Natriumacetat. Man erwärmt auf Rückflußtemperatur (120° C) während 2 Stunden und 45 Minuten und läßt dann auf Raumtemperatur abkühlen. Man trennt durch Filtration den während der Umsetzung gebildeten Natriumchloridr.iederschlagab und entfernt die Essigsäure des Filtrats durch Eindampfen im Vakuum. Das so erhaltene Produkt wird in 200 cm³ Benzol aufgenommen und die erhaltene Lösung bis zur Neutralität mit Wasser gewaschen. Durch Entfernen des Benzols isoliert man ein Produkt, das darauf mit destilliertem Wasser gewaschen, dann über Magnesiumsulfat getrocknet und aus absolutem Alkohol umkristallisiert wird. Man erhält so 5,6 g eines weißen festen Produktes mit einem Schmelzpunkt von 95° C. Dieses Produkt, das durch Elementaranalyse, Infrarot-Spektroskopie und magnetische Kernresonanz identifiziert wurde, ist das 4-Phenylsulfonyl-3-methyl- !-acetoxybuten-2.

Ausbeute: 80%. Umwandlungsgrad des Ausgangsmaterials: 100%.

Das 4 - Phenylsulfonyl - 3 - methyl -1 - chlorbuten - 2 wurde ausgehend von Isopren und Phenylsulfonylchlorid gemäß dem in Journal of Organic Chemistry 1970, 35, Seite 4217 beschriebenen Verfahren hergestellt.

Beispiel 2

Nach der Arbeitsweise gemäß dem vorhergehenden Beispiel setzt man 21,7 g 4-Phenylsulfonyl-2-methyl-1-chlorbuten mit 14 g Natriumacetat in 100 cm³ Essigsäure um. Während des Erwärmens wird die Reaktionsmasse hellkastanienbraun, und das gebildete Natriumchlorid fällt aus. Nach 4stündigem Erwärmen unter Rückfluß läßt man auf Raumtemperatur abkühlen. Man nimml dann mit 200 cm³ Wasser auf und extrahiert mit 200 cm³ Benzol. Die abgetrennte Benzolschicht wird mit einer 5%igen wäßrigen Natriumbicarbonatlösung bis auf einen pH-Wert von 7 gewaschen, dann über Natriumsulfat getrocknet, filtriert und durch Verdampfen des Benzols konzentriert. Durch Behandlung des Rückstandes gemäß dem vorangehenden Beispiel isoliert und identifiziert man das 4-Phenylsulfonyl-2-methyl-l-acetoxybuten-(2) mit einem Schmelzpunkt von 78° C.

Das 4-Phenylsulfonyl-2-methyl-I -chlorbuten-(2) wurde durch Umsetzung von Natriumphenylsulfinat mit l,4-Dichlor-2-methylbuten-(2) in wasserfreiem Äthanol gemäß dem in der DE-OS 23 05 235 beschriebenen Verfahren hergestellt.

Beispiel 3

Man erwärmt während 3 Stunden unter Rückfluß und Stickstoffatmosphäre eine Mischung von 50,85 g Natriumphenylsulfinat und 54,1 g 4-Chlor-3-methyl-1-acetoxybuten-(2) in 300 cm³ Äthylalkohol. Man filtriert in der Wärme. Das FiI trat wird durch ein Eisbad abgekühlt, und es bildet sich dann ein weißer Niederschlag, den man durch Filtration abtrennt und im Vakuum trocknet. Man erhält so 41,5 g eines rekristallisiertcn weißen Produktes mit einem Schmelzpunkt von 95° C, das das 4-Phenylsulfonyl-3-methyl-1 -acetoxybuten-(2) ist. Ausbeute: 60%.
jo Das 4-Chlor-3-methyl-l-acetoxybuten-(2) wurde gemäß dem in Journal of American Chemical Society, 1950, 72, Seite 4612 beschriebenen Verfahren hergestellt.

Beispiel 4

Man mischt 48,9 g 4 - Phenylsulfonyl - 3 - methyl-1 -chlorbuten-^), 25 g Natriumformiat und 200 cm³ 98%ige Ameisensäure und erwärmt dann unter Stickstoffatmosphäre während 2 Stunden auf 120° C. Während der Umsetzung bildet sich ein weißer Niederschlag. Nach dem Abkühlen gießt man die Reaktionsmasse auf einen Liter Eiswasser, saugt, um den weißen Niederschlag abzutrennen, ab und wäscht bis zur Neutralität mit Wasser.

Die Identifizierung eines aliquoten Teiles des Niederschlages durch Elementaranalyse und magnetische Kernresonanz zeigt an, daß es sich um das Formiat des 4-Phenylsulfonyl-3-methylbuten-2-ol-(l) handelt. Man löst das feuchte Formiat in 250 cm³ Methanol, das 5 cm³ konzentrierte Chlorwasserstoffsäure enthält. Man beläßt während einer Nacht unter Rühren, Raumtemperatur und Stickstoffatmosphäre. Man entfernt das Methanol durch Verdampfen im Vakuum, löst den Rückstand in 300 cm³ Methylenchlorid, wäscht diese Lösung mit Wasser bis zur Neutralität und trocknet dann über Magnesiumsulfat. Durch Vakuumverdampfen des Methylenchlorids verbleibt ein öliges Produkt, von dem man durch Umkristallisieren aus 100 cm³ Pentan bei —40° C, Filtration und Trocknen ein festes Produkt mit einem Schmelzpunkt von 55° C isoliert, das durch Elementaranalyse und magnetische Kernresonanz als das 4-Phenylsulfonyl-3-methylbuten-2-ol-(l) identifiziert wurde. Ausbeute: 85% in bezug auf das eingesetzte Chlorsulfon.

Der in dem Beispiel hergestellte Sulfonalkohol wird in Tetrahydrofuran in Lösung gebracht, anschließend auf —70° C abgekühlt und durch eine Butyllithium-Lösung in Hexan behandelt. Durch

Zugabe von Isoprenchlorhydrat, das man 2 Stunden bei Raumtemperatur reagieren läßt, erhält man ein Sulfon, das als das 4-Phenylsulfonyl-3,7-dimethyloctadien-2,6-ol-(l) identifiziert wurde. Die Reduktion dieses Sulfons durch Natriumamalgam in alkalischem Milieu ergibt eine Mischung von Ocimen und Nerol.

Beispiel 5

In einen Dreihalskolben von 100 cm¹ Inhalt, der mit einer mechanischen Rührvorrichtung und einem aufsteigenden Kühler versehen ist, gibt man unter Stickstoff ein Gemisch aus:

1,23 g 4-Phenylsulfonyl-3-methyl-l-chlor-buten-(2) 1,33 g Natriumbenzoat und
16,20 g Benzoesäure.

Man erhitzt im Ölbad (130— 140"C), wodurch das Gemisch schmilzt. Die Reaktionsmasse wird anschließend 4 Stunden bei 120—125° C gehalten. Nach dem Abkühlen wird der Inhalt des Kolbens in 250 cm³ > Diäthyläther aufgenommen. In die ätherische Suspension gibt man 11,2g Natrium-bicarbonat und 15 cm³ Wasser und rührt eine Stunde bei Zimmertemperatur. Dann gibt man 100 cm³ Wasser zu, dekantiert und wäscht die ätherische Phase bis zur

κι Neutralität. Nach dem Trocknen über wasserfreiem Natriumsulfat erhält man 1,476 g eines weißen festen Produktes vom Schmelzpunkt 52° C, das durch magnetische Kernresonanz als 4-Phenylsulfonyl-3-methyll-benzoyloxybuten-(2) identifiziert wird.

F> Ausbeute: 88%. Umwandlungsgrad: 68%.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Sulfonalkoholen und den Estern der allgemeinen Formel -,

RSO₂CH₂ — CX = CY — CH₂OR₁

in der einer der Reste X oder Y einen Methylrest und der andere Rest ein Wasserstoffatom bedeutet, R einen Alkylaryl- oder Arylrest bedeutet und R₁ ι ο ein WasserstofTatom oder einen Acylrest —COR₂, worin R₂ ein Wasserstoffatom oder einen Alkyl- oder Arylrest darstellt, bedeutet, dadurch gekennzeichnet, daß man zur Herstellung von Verbindungen, worin R₁ den Acylrest —COR₂ ι s darstellt, in an sich bekannter Weise ein Alkalimetallcarboxylat der Formel R₁ — OM, worin R₁ die Acylgruppe —COR₂ bedeutet, mit einer Verbindung der Formel

RSO₂CH₂-CX = CY-CH₂Z

umsetzt, wobei in den Formeln die Reste R, X und Y den vorstehend angegebenen Bedeutungen entsprechen, Z ein Halogenatom darstellt und M ein Alkalimetall bedeutet, oder daß man in an sich bekannter Weise ein Alkalimetallsulfinat RSO₂M mit einer Verbindung der Formel

Z-CH₂-CX = CY-CH₂OR₁

worin R₁ die Acylgruppe —COR₂ bedeutet, umsetzt, wobei die Reste R, X und Y in den Formeln den vorstehend angegebenen Definitionen entsprechen, Z ein Halogenatom darstellt, und M ein Alkalimetall bedeutet.

2. Verfahren zur Herstellung von Sulfonalkoholen und den Estern gemäß Anspruch 1, worin R₁ ein Wasserstoffatom bedeutet, dadurch gekennzeichnet, daß man in an sich bekannter Weise Verbindungen gemäß Anspruch 1, worin R₁ einen Acylrest —COR₂ bedeutet, einer sauren Hydrolysebehandlung unterzieht, oder daß man in an sich bekannter Weise eine Verbindung der Formel

RSO₂-CH₂-CX = CY-CH₂-Z

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einer alkalischen Hydrolyse durch Behandlung mit einer wäßrigen Lösung eines Alkalimetallhydroxide oder eines Alkalimetallcarbonats unterwirft.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Verbindung der Formel

RSO₂ — CH₂ — CX = CY — CH₂Cl

mit einem Alkalimet&ilformiat umsetzt und dann das erhaltene Produkt mit einer Mineralsäure in Gegenwart von Methanol behandelt.

4. Sulfonalkohole und deren Ester der allgemeinen Formel

RSO₂CH₂ — CX = CY — CH₂OR₁

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in der einer der Reste X oder Y einen Methylrest und der andere Rest ein WasserstofTatom bedeutet, R ein Phenylrest ist und R₁ ein Wasserstoffatom oder einen Acylrest —COR₂, worin R₂ ein Wasserstoffatom oder einen Alkylrest mit 1—3 Kohlenstoffatomen oder Phenyl darstellt, bedeutet.

5. Verwendung der Sulfonalkohole und deren Ester gemäß den vorhergehenden Ansprüchen zur Synthese von Alkoholen und Estern in der Reihe der Terpen- und Carotinoidverbindungen zum Aufbau einer nächst höheren isopren-analogen Verbindung.