DE2365421C3

DE2365421C3 - Verfahren zur Herstellung von Methylfumardialdehydmonoacetalen

Info

Publication number: DE2365421C3
Application number: DE19732365421
Authority: DE
Inventors: Joachim Dipl.-Chem. Dr. 6701 Neuhofen Paust; Horst Dipl.- Chem. Dr. 6719 Bobenheim Schumacher
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1973-02-28
Filing date: 1973-02-28
Publication date: 1980-11-13
Also published as: DE2365421B2; DE2365421A1

Description

R³O

CH-C = C-C

/ I I \

R⁴O R² R¹ O

(D der Formel II mit Chlor oder Brom in einem niederen Alkohol als Lösungsmittel vorgenommen wird, mit einer niederen alkoholischen oder einer wäßrigen Lösung einer starken Base versetzt.

Die als Ausgangsstoffe verwendeten 2(3)-Methy]-lacetoxy-4-alkoxy(phenoxy)-l,3-butadiene der Formet II lassen sich beispielsweise sehr vorteilhaft herstellen, indem man einen Methyl-4-alkoxy(phenoxy)-crotonaldehyd der Formel III

10

in der R¹ und R² verschieden sind und für Wasserstoff oder Methyl stehen und R³ und R⁴ gleich oder verschieden sind und jeweils einen aliphatischen Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 4 C-Atomen bedeuten und R³ zusätzlich für einen Phenylrest steht, dadurch gekennzeichnet, daß man 2(3)-Methyl-l-acetoxy-4-alkoxy{phenoxy)-l,3-butadiene der allgemeinen Formel II

R³—O—CH = C-C=CH-O-CO-CH₃

^{r2 r1} απ

15

20

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Methylfumardialdehydmonoacetalen der Formel I

in der R¹ und R² verschieden sind und für Wasserstoff oder Methyl stehen und R³ und R⁴ gleich oder verschieden sind und jeweils einen aliphatischen Kohlenwasserstoff rest mit 1 bis 4 C-Atomen bedeuten und R^J zusätzlich für einen Phenylrest steht, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man 2(3)-Methyl-l-acetoxy-4-alkoxy(phenoxy)-l,3-butadiene der allgemeinen Formel II

R³—O CH = C- C = CH - O —CO CH₃ (II) R² R¹

in der R¹, R² und R³ die oben angegebene Bedeutung haben, zunächst bei Temperaturen von Raumtemperatur bis — 70⁰C in einem Lösungsmittel mit Chlor oder Brom umsetzt und anschließend das Reaktionsgemisch mit der Lösung einer starken Base in einem niederen Alkohol oder, falls die Umsetzung der Verbindungen R³—O—CH₂—C=C-C

I I <

R² R¹

(III)

25

in der R¹, R² und R³ die oben angegebene Bedeutung haben, zunächst bei Temperaturen von Raumtemperatur bis —70° C in einem Lösungsmittel mit Chlor oder Brom umsetzt und anschließend das Reaktionsgemisch mit der Lösung einer starken Base in einem niederen Alkohol oder, falls die Umsetzung der Verbindungen der Formel II mit Chlor oder Brom in einem niederen Alkohol als Lösungsmittel vorgenommen wird, mit einer niederen alkoholischen oder einer wäßrigen Lösung einer starken Base versetzt.

in der R¹ bis R³ die oben angegebene Bedeutung haben, mit überschüssigem Essigsäureanhydrid und einem Alkaliacetat, -carbonat oder -hydroxid oder einem nichtaromatischen bicyclischen Amin erhitzt.

Die 4-Alkoxy-methyl-croton-aldehyde der Formel II wiederum können beispielsweise auf einfache Weise auf folgendem Wege hergestellt werden:

O=CH-C=CH-CH₂-Cl CH₃

H—C(O Alkyl)₃; H®

Alkyl O

CH — C=CH-CH₂-Cl

Alkyl Q CH₃

NaOCH₃ (NaOC₆H₅), CH₃OH

40 Alkyl O

45 Alkyl O

CH-C=CH-CH₂-OCH₃

CH₃
H₃O⁸⁵

50

55

60

65 O=CH-C=CH-CH₂-OCH,

CH,

Zur Herstellung der Methylfumardialdehydmonoaceta-Ie löst man ein Butadiendiolderivat der Formel II zunächst in einem Lösungsmittel, versetzt die Lösung unter Rühren, intensivem Kühlen und Feuchtigkeitsausschluß allmählich mit Chlor oder Brom, versetzt anschließend das Reaktionsgemisch mit der Lösung einer starken Base in einem niederen Alkohol und läßt das Ganze 10 Minuten bis 2 Stunden unter Rühren bei Temperaturen von -50 bis +50⁰C, vorzugsweise bei — 10 bis +25⁰C, insbesondere Raumtemperatur, ausreagieren. Als Lösungsmittel kommen für diese Umsetzung gesättigte Kohlenwasserstoffe, wie n-Pentan, Cyclohexan, halogenierte Kohlenwasserstoffe, wie Methylenchlorid, Tetrachlorkohlenstoff sowie Äther, wie Diäthyläther, Dimethyläther und Tetrahydrofuran,

vorzugsweise niedere Alkohole, d. h. Alkohole mit 1 bis 4 C-Atomen, insbesondere Methanol, in Betracht

Wild die Halogenierung in niederen Alkoholen als Lösungsmittel durchgeführt, so ist es auch möglich, das Reaktionsgemisch anschließend statt mit der Lösung einer starken Base in einem niederen Alkohol mit einer wäßrigen Lösung einer starken Base, beispielsweise einer wäßrigen Alkalihydroxidlösung, zu versetzen.

Man arbeitet mit Lösungen, die etwa 0,1- bis 3molar, vorzugsweise 0,5- bis l,4molar, an Butadiendiolderivaten sind.

Chlor oder Brom setzt man dem Reaktionsgemisch gasförmig oder vorteilhaft in Form konzentrierter Lösungen in Tetrachlorkohlenstoff zu. Die Zugabe der Halogene kann so schnell erfolgen wie das Abführen der Reaktionswärme gewährleistet ist Die Halogene verwendet man in Mengen von etv,a 1 Mo! bis 1,1 Mol Halogen pro Mol Butadiendiolderivat

Die Halogenierung erfolgt bei Temperaturen von Raumtemperatur bis -70⁰C, vorzugsweise von 0 bis -50⁰C

Wird die Halogenierung in Alkoholen als Lösungsmittel durchgeführt, so ist es insbesondere bei Temperaturen oberhalb von —30° C vorteilhaft dem Reaktionsgemisch noch geringe Mengen einer schwachen Base wie Pyridin, Natriumacetat oder Trialkylaminen, zuzusetzen, um die Ausbildung einer zweiten Acetalgruppierung zu verhindern.

Nach erfolgter Halogenierung versetzt man das Reaktionsgemisch mit der Lösung einer starken Base in einem niederen Alkohol bzw. Wasser.

Als starke Basen kommen erfindungsgemäß Alkalialkoholate, Erdalkalialkoholate oder Alkaliphenolate, bei Halogenierung in alkoholischer Lösung zusätzlich Alkalihydroxide, vorzugsweise Natriumhydroxid, in Betracht Mit besonderem Vorteil verwendet man Natrium- oder Kaliumalkoholate, insbesondere jeweils dasjenige Alkoholat von dem A'ikohol, mit dem das Reaktionsgemisch versetzt wird. Die stgrken Basen verwendet man im allgemeinen in Mengen von 2 bis 5 Mol, vorzugsweise etwa 2,5 Mol, pro Mol Butadiendiolderivat der Formel I.

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, Diäthyläther, und Fraktionieren der abgetrennten organischen Phase.

Die 2-Methyl-fumardialdehyd-l-monoacetale können mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens auf einfache und vorteilhafte Weise aus gut zugänglichen Ausgangsverbindungen hergestellt werden. Ein gutes Herstellungsverfahren für die 2-Methylfumardialdehyd-1-monoacetale ist technisch von besonderer Bedeutung, da man mit Hilfe dieser Verbindungen successive Wittig-Reaktionen zu zahllosen Verbindungen mit biologischer und pharmakologischer Bedeutung durchführen kann. Außerdem kann man beispielsweise das gut zugängliche und technisch verfügbare Retinyltriphenylphosphoniumchlorid durch Wittig-Olefinierung mit diesen 2-Methylfumardialdehyd-l-acetalen und anschließende Hydrolyse auf elegante Weise in begehrten Lebensmittelfarbstoff j3-Apo-C25-Carotinal überführen. Demgegenüber ist die Herstellung von j9-Apo-C25-Carotinal aus etwa vergleichbaren Bausteinen nach bekannten Verfahren wesentlich aufwendiger.

Die Herstellung von Methylfumardialdehydmonoacetalen wird in den folgenden Beispielen näher erläutert.

Herstellung von Methylfumardialdehydmonoacetalen (Beispiele 1 bis 9)

Beispiel 1

15,6 g (0,1 Mol) l-Acetoxy^-methyl^-methoxy-l.S-butadien werden in 110 ml Methanol gelöst Nach Zugabe von 18 g (0,22 Mol) wasserfreiem Natriumacetat kühlt man auf -30⁰C ab und leitet bei dieser Temperatur unter Rühren innerhalb von 15 Minuten 0,1 Mol Chlor gasförmig in die Lösung ein. Danach läßt man ohne weitere Kühlung 45 g (0,25 Mol) einer 30%igen Lösung von Natriummethylat in Methanol zufließen und rührt ca. 5 Minuten bei 0⁰C weiter. Nach Zusatz von 500 ml Wasser wird dreimal mit je 100 ml Methylenchloiid 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 (16,5 g) bei 0,4 mbar destilliert. Man erhält 12,2 g (85% der Theorie) trans-3-Methyl-2-buten-l,4-dial-l-dimethyIacetal vom Siedepunkt Kp=42 bis 44° C bei 0,4 mbar.

Beispiel 2

15,6 g (0,1 Mol) l-Acetoxy-2-methyl-4-methoxy-l,3-butadien und 17,4 g (0,22 Mol) Pyridin werden in 110 ml Methanol gelöst. Bei 0⁰C werden in ca. 15 Minuten 0,1 Mol Chlor eingeleitet und danach 45 g einer 30%igen Lösung von Natriummethylat (0,25 Mol) in Methanol zugetropft. Bei Zugabe des Natriummethylats färbt sich die Lösung intermediär tiefviolett.

Die Aufarbeitung erfolgt wie in Beispiel 1 beschrieben und liefert nach Destillation 12,2 g (85%) trans-2-Methyl-4,4-dimethoxy-2-butenal.

Beispiel 3

Mit 22 g (0,22 Mol) Triäthylamin anstelle von 17,4 g Pyridin werden unter den in Beispiel 2 beschriebenen Bedingungen 11,7 g (81%) trans-3-Methyl-2-buten-l,4-dial-1-dimethylacetal erhalten.

Beispiel 4

15,0 g (0,1 Mol) l-Acetoxy^-methyM-methoxy-l.S-butadien und 18 g (0,22 Mol) wasserfreies Natriumacetat werden in 100 ml Methanol gelöst. Dazu tropft man bei -30° C unter Rühren eine Lösung von 16 g (0,1 Mol) Brom in 20 ml Methanol und anschließend ohne weitere Kühlung 45 g einer 30%igen Lösung von Natriummethylat (0,25 Mol) in Methanol.

Eine Aufarbeitung analog Beispiel 1 liefert 10,8 g (75%) trans-3-Methyl-2-buten-1,4-dial-dimethylacetal.

Beispiel 5

Beispiel 4 wurde mit 17,4 g (0,22 Mol) Pyridin anstelle von Natriumacetat unter sonst gleichen Bedingungen durchgeführt. Die Ausbeute an trans-3-MethyI-2-buten-1,4-dial-dimethylacetal beträgt 11,3 g (79%).

Beispiel 6

15,6 g (0,1 Mol) 1 Acetoxy-2-methyl-4-methoxy-l,3-butadien und 17,4 g (0,22 Mol) Pyridin werden in 110 ml Äthanol gelöst. Bei -50° C leitet man innerhalb von 15 Minuten 0,1 Mol Chlor ein, gießt dann eine Lösung von 5,6 g (0,25 Mol) Natrium in 55 ml Äthanol zu und läßt die Temperatur auf 0° C ansteigen.

Die Aufarbeitung wird wie in Beispiel 1 beschrieben durchgeführt und liefert nach Destillation 12,5 g (80%) 2-Methyl-4-methoxy-4-äthoxy-2-butenal, Kp = 48 bis

50° C bei 0,1 mbar (Lösungsmittel bestimmt 4-Alkoxy-Gruppe).

Beispiel 7

Eine Lösung von 31,2 g (0,2 Mol) 1 -Acetoxy-2-methyl-4-methoxy-buta-l,3-dien in 150 ml Äther wird unter Rühren, Eiskühlung, Stickstoffoegasung und Feuchtigkeitsausschluß tropfenweise mit 10,7 ml (0,21 Mol) Brom versetzt Man achtet darauf, daß die Temperatur des Reaktionsgemisches hierbei 5°C nicht übersteigt

Anschließend versetzt man das Reaktionsgemisch mit einer Lösung aus 27 g (0,5 Mol) Natriummethylat in 400 ml Methanol und rührt das Gemisch 1 Stunde bei Raumtemperatur. Das ausreagierte Gemisch wird auf ²Ii des Volumens eingeengt, mit 500 ml Wasser versetzt und mit insgesamt 600 ml Chloroform extrahiert Aus der abgetrennten organischen Phase werden nach Abdestillieren der Lösungsmittel im Rotationsverdampfer durch Hochvakuumfraktionierung 18,4 g 3-Methylfumardialdehyd-1-dimethylacetal erhalten.

Die Ausbeute beträgt 64% der Theorie, bezogen auf l-Acetoxy-2-methyW-methoxy-buia-13-dien. Kp = Zl bis 76° C bei 13,3 mbar.

Beispiel 8

Arbeitet man wie m Beispiel 7 beschrieben, verwendet jedoch anstelle von 150 ml Äther 150 ml n-Pentan und anstelle von Eiskühiung Solekühlung, die ein maximales Ansteigen der Temperatur des Reaktionsgemisches auf -2O⁰C gewährleistet, so erhält man 20,6 g 3-Methyl-fumardialdehyd-l-dimethylacetal vom Siedepunkt Kp=40 bis 60° C bei 0,3 mbar.

Die Ausbeute beträgt 71 % der Theorie.

Beispiel 9

Arbeitet man wie in Beispiel 7 beschrieben, verwendet jedoch bei der Bromierung anstelle von Eiskühlung ein Kühlbad, das das Reaktionsgemisch während der Bromzugabe auf -6O⁰C abkühlt, so erhält man 20,2 g 3-Methyl-fumardialdehyd-l-dimethylacetal. Die Ausbeute beträgt 70% der Theorie.

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Herstellung von Methylfumardialdehydmonoacetalen Jer Formel I

R³O

CH-C=C-C

/ I I \

R⁴O R² R¹ O

O)