DE2404306B2

DE2404306B2 - Optisch aktive Pinanderivate

Info

Publication number: DE2404306B2
Application number: DE2404306A
Authority: DE
Inventors: Karl Von Dr. 6702 Bad Duerkheim Fraunberg; Walter Dr. 6909 Walldorf Himmele; Werner Dr. Hoffmann; Joachim Dr. Paust; Sigberg Dr. Pfohl; Hardo Dr. Siegel
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1974-01-30
Filing date: 1974-01-30
Publication date: 1980-02-28
Also published as: AT337671B; HU170374B; DE2404306C3; ATA67775A; SU604479A3; ZA75603B; BE824827A; JPS5951227A; JPS5918376B2; DD119573A5; DK162280C; FR2259087B1; CH617651A5; FR2259087A1; US4081477A; GB1487867A; DK665474A; DE2404306A1; CA1058183A; JPS50131958A

Description

bedeutet

2. Verfahren zur Herstellung von optisch aktivem 3-FormyIpinan der Formel

CHO

Peptidhormoiie, besonders Steroide, Antibiotika und Prostaglandine. Verbindungen, die eine wirtschaftliche Bedeatung erlangt haben und die vorwiegend in optisch aktiver Form gehandelt werden, sind beispielsweise auch Lysin, a-Methyldopa, I-Dopa, Calcium-Pantothenat, Vitamin B₂, Menthol Chloramphenicol oder Ethambutol.

Die bisher bekannteste und in der Technik am häufigsten angewandte Methode, Verbindungen in ihre optisch akiiven Formen zu überführen, ist die Racematspaltung. Leider sind die in der Natur vorhandenen chiralen Verbindungen, die hierfür verwendet werden können, nicht in ausreichenden Mengen zugänglich und oft auch physiologisch nicht unbedenk-5 Hch, z. B. Alkaloide, Chinin, Strychnin, Brucin, Cinchonin, Chinidin u. a. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die optisch aktiven Naturstoffe, wie Weinsäure, nur in einer natürlichen optisch aktiven Form vorkommen und somit bei der technisch durchgeführten Racematspaltung nur ein Enantiomeres gewonnen werden kar.n.

Es wurde daher bereits vielfach versucht, optisch aktive Naturstoffe chemisch abzuwandeln und diese Derivate für die Racematspaltung zu verwenden. Als Beispiele seien genannt: Dibenzoylweinsäure oder Diacetylweinsäure aus Weinsäure, Camphersulfonsäure oder Bromcamphersulfonsäure aus Campher, Pyroglutaminsäure aus Glutaminsäure, Menthoxyessigsäure und Menthvlamin aus Menthol, Dehydroahietyiamin aus Abietinsäure. Aber au.rh diese erweiterten Möglichkeiten reichen in vielen Fällen nicht aus, um auf wirtschaftliche Weise eine Racematspaltung durchzuführen zu können. Dies gilt umso mehr, als auch diese Verbindungen zum Teil nur in beschränktem Maße zugänglich sind und darüber hinaus ihr Anwendungsbereich beschränkt ist

Es war deshalb die technische Aufgabe gestellt, leichter zugängliche optisch aktive Verbindungen zur Verfügung zu stellen, die durch eine leichte Abwandlungsmöglichkeit der funktioneilen Gruppen einen weiten Anwendungsbereich in der Racematspaltung haDen.

Gegenstand der Erfindung sind optisch aktive Pinanderivate der Formel

45

in der die Kohlenstoffatome 1,2,3 und 5 in chiraler Form vorliegen, durch Umsetzen von «-Pinen mit Kohlenmonoxid und Wasserstoff bei erhöhter Temperatur unter erhöhtem Druck in Gegenwart von Carbonylkomplexen von Metallen der VIII. Gruppe des Periodischen Systems als Katalysatoren, dadurch gekennzeichnet, daß man als Ausgangsstoffe ( —)- oder (+)-«-Pinen und als Katalysatoren Rhodiumcarbonylkomplexe verwendet sowie Temperaturen von 65 bis 140° C einhält.

60

Es ist bekannt, daß Enantiomere von Verbindungen, die in chiraler Form vorkommen, oft eine unterschiedliche oder abgestufte biologische Wirkung zeigen. Manche unterscheiden sich auch in ihren toxikologischen Eigenschaften. Dies gilt in gleichem Maße für _b5 Naturstoffe wie auch für synthetische Verbindungen. Wirtschaftlich interessante Stoffklassen sind z. B. Aminosäuren und davon abgeleitet Oligopsptide und

in der die Kohlenstofiatome 1,23 und 5 in chiraler Form vorliegen und X

aj eine Formylgruppe oder deren Acetale oder Hemiacetale mit Alkanolen oder Alkandiolen mit bis zu 5 Kohlenstoffatomen,

M finp Parhnvylorriinnp

c) eine Gruppe der Formel -COY, in der Y ein Chloratom, eine Alkoxygruppe mit bis zu 4 Kohlenstoffatomen oder die Gruppe — NH2 bedeutet

d) eine Hydroxymethylgruppe oder

e) eine Gruppe der Formel -CH₂-NRiR₂, in der Ri und R₂ für Wasserstoffatome oder gleiche oder verschiedene Alkyleste mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen, Cycloalkylreste mit 5 bis 8 Kohlenstoffatomen, Aralkylreste mit 7 bis 10 Kohlenstoffatomen oder Phenyireste stehen und Ri und R₂ zusammen

mit dem Stickstoffatom, das sie substituieren, auch einen fünf- oder sechsgliedrigen heterocyclischen Ring bedeuten können,

bezeichnet

Aus Ind. and Eng. Product Research and Development 4 (1965), S. 283 ff. und Chemie et Industrie 63 (1950), No. specials, S. 468, ist '.war schon bekannt, daß man «-Pinen unter Verwendung von Cobaltcarbonyl bei einer Tempe-atur von 150⁰C hydroformyliert Hierbei erhält man sehr komplexe Reaktionsprodukte aus einer größeren Anzahl von gesättigten und ungesättigten Alkoholen und Aldehyden undefinierte^r Konfiguration.

Es würde nun gefunden, daß ma,, optisch aktive 3-Formylpinane der Formel

CH

CHO

(II)

in der die Kohlenstoffatome 1,2 3 und 5 in chira' :r Form vorliegen, durch Umsetzen von «· Pinen mit Kohlenmonoxid und Wasserstoff bei erhöhter Temperatur unter erhöhtem Druck in Gegenwart von Carbonylkomplexen von Metallen der VIII. Gruppe des Periodischen Systems als Katalysatoren vorteilhaft erhält, wenn man als Ausgangsstoffe (—)- oder (+)-«-Pinen und als Katalysatoren Rhodiumcarbonylkomplexe verwendet sowie Temperaturen von 65 bis 140⁰C einhält

Das neue Verfahren hat den Vorteil, daß man von leicht zugänglichen (—)- oder (+)-«-Pinen ausgeht; ferner hat das neue Verfahren den Vorteil, daß man optisch aktive 3-Formylpinane in guten Ausbeuten erhält, aus denen ohne Racemisierung weitere optisch aktive funktionelie Folgeprodukte, wie Carbonsäuren, Alkohole, oder Amine, hergestellt werden können.

Bei der herstellung von Verbindungen mit chiralen Zentren, insbesondere unter Verwendung von Katalysatoren, erhält man in der Regel Racemate, selbst wenn man ursprünglich von optisch aktiven Verbindungen ausgeht Das neue Verfahren ist deshalb insofern Ναηω^βηηιταΓ^ <ilc hoi Aas- Irotaluticrtlion l-IfaretAllt^ntv

von 3-Formylpinan optisch aktive Verbindungen in hohen Ausbauten erhalten werden, ,ibwohl aufgruna der Verwendung einer katalytischen Reaktion zu erwarten war, daß Racemate anfallen. Obwohl im 3-FonnyIpinan in «-Stellung zur Formylgruppe noch ein Wasserstoffatom vorhanden ist, tritt sowohl bei thermischer aJs auch bei saurer oder alkalischer Behandlung keine Racemisierung ein. Darüber hinaus gelingt es ohne Verlust an optischer Ausbeute die Aldehydgruppe in andere funktionelie Gruppen zu lil-VAf(i'tUfan (xttA P i Λ "2\ t-o~- ■ O* — r

Als Ausgangsstoffe verwendet man ( + )- oder (-)-<%-Pinen; vorteilhaft geilt man von optisch reinem ( + )- oder (-)-«-Pinen aus. Wie anhand der Reaktionsschemata F i g. 1 und 2 gezeigt wird, erhält man aus (-)-«-Pinen (+)-3-FormyJpinan und aus (+J-a-Pinen (—)-3-FormyIpinan.

Kohlenmonoxid und Wasserstoff werden in der Regel im Volumenvurhältnis 2 :1 bis 1 :2 angewandt Besonders bewährt hat sich ein VoJumenverhältnis von 1 :0,8 bis 0,8 :1. In der Regel wird das genannte Gasgemisch aus Kohlenmonoxid rnd Wasserstoff mindestens in stöchiometrischen Mengen bezogen auf «-Pinen, angewandt vorteilhaft jedoch im Oberschuß, z. B. bis zu 200 Molprozent

Bei der Hydroformylierung hält man vorteilhaft Drücke von 50 bis 1200 bar insbesondere 100 bis 700 bar, ein. Der Druck richtet sich nach der Menge der verwendeten Rhodiumkatalysatoren- Bei niedriger Katalysatorkonzentration ist es erforderlich, höhere Drücke anzuwenden, während bei hohen Katalysatorkonzentrationen niedrige Drücke des angegebenen Bereiches ausreichen.

Die Umsetzung wird bei Temperaturen von 65 bis 140⁰C durchgeführt Besonders gute Ergebnisse erhält man bei Temperaturen von 80 bis 120⁰C insbesondere 90 bis 110⁰C.

Für die Hydroformylierung verwendet man Rhodiumcarbonylkomplexe. Obwohl die exakte Natur der katalytisch wirksamen Komplexe nicht bekannt ist geht man davon aus, daß es sich um Rhodiumcarbonyl oder Rhodiumcarbonylhydrid handelt, in denen auch ein oder mehrere Carbonylliganden durch äquivalente Liganden ersetzt sein können. Es ist deshalb möglich, von vorgebildetem Rhodiumcarbonyl auszugehen oder den Katalysator in situ unter Reaktionsbedingungen zu erzeugen, z. B. aus Rhodiumchlorid, Rhodiumoxid, Rhodiumchelaten, Rhodiumsalzen mit Fettsäuren, dimerem Rhodiumcarbonylchlorid. Es können auch Acylkomplexe des Rhodiums angewandt werden oder Rhodiumcarbonylkomplexe, die mit Aminen oder bevorzugt tertiären organischen Phosphinen, vorteilhaft solchen, die Alkylreste mit bis zu 20 Kohlenstoffatomen oder Phenylreste, die durch Alkyl- oder Alkoxygruppen mit bis zu 4 Kohlenstoffatomen substituiert sein können, als Substituenten haben, modifiziert sind. Besonders bewährt hat es sich, wenn man von Rhodium-Olefin-Komplexen bzw. Rhodium-Diolefin-Komplexen ausgeht Besonders geeignet sind Komplexe mit Cyclooctadien-1,5 und Hexadien-1,5.
Vorteilhaft wendet man die Rhodiumoarbonylkomplexe in Mengen von 5 bis 5000 ppm, insbesondere von 15 bis 400 ppm, berechnet als Metall, bezogen auf 2-Pinen, an. Die Menge der angewandten Rhodiumkom plexe richtet sich nach der Reaktionsgeschwindigkeit, die mit der möglichst geringen Menge an wertvollem Rhodium erreicht werden kann.

D'is Umsetzung kann ohne M:tVi:rwcndung von Lösungsmitteln durchgeführt werden. In diesem Falle dienen die Erzeugnisse als Lösungsmittel. Vorteilhaft wendet man jedoch Lösungsmittel an, wie gesättigte Kohlenwasserstoffe mit einem Siedepunkt von z. B. 40 bis 160⁰C, z. B. Pentan, Isohexan, n-Heptan, Cyclohexan, Cyclooctan, Benzol, Toluol oder Xylole. Weitere Äther, wie Tetrahydrofuran, Dioxan, ferner Alkanole, wie Äthanol, Methanol oder Diole, wie Glykol oder Propylenglykol. Bevorzugt wählt man als Lösungsmittel Kohlenwasserstoffe oder Äther, insbesondere gesättig-

Optisch aktive 3-Formylpinane erhält man aus dem Reaktionsgemisch vorteilhaft, indem man den destillierbaren Anteil ü'.er eine Kurzwegdestillation vom katalysatorhaltigen Rückstand abtrennt, der seinerseits wieder für die Hydroformylierung verwendet werden kann. Das Destilllat wird vorteilhaft fraktioniert destilliert, z. B. in Kolonnen mit 10 bis 30 Pöden unter einem Rückflußverhältnis von 1 :3 bis 1 :5. Hierbei wird vorteilhaft unter /ermindertem Druck, z. B. 13 bis 130 mbar abs. gearbeitet.
Neben optisch aktiven 3-FormyIpinanen sind insbe-

sondere bevorzugte Gegenstände der Erfindung Verbindungen der Formel I, in denen X eine Carboxylgruppe, eine Hydroxymethylgruppe oder eine Gruppe der Formel -CH₂NRiRz, in der R₁ und R₂ für Wasserstoffatome oder gleiche oder verschiedene AIfcylreste mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, Cycloalkylresten mit 6 bis 8 Kohlenstoffatomen im Ring, Benzylreste oder Phenylreste stehen und Rt und R₂ zusammen mit dem Stickstoffatom, das sie substituieren, einen fünf- oder sechsgliedrigen heterocyclischen Ring bilden können, insbesondere Ri und R₂ Wasserstof/atome oder Alkyireste mit 1 bis6 Kohlenstoffatomen, Ri auch Cycloalkylreste mit 6 bis 8 Kohlenstoffatomen im Ring, einen Benzyl- oder Phenylrest bezeichnen und R, und R₂ gemeinsam mit dem Stickstoffatom, das sie substituieren, einen fünf- oder sechsgliedrigen heterocyclischen Ring bilden können, bedeuten.

Optisch aktive 3-Carboxypinane erhält man beispielsweise durch Oxidation von optisch aktiven 3 Formylpinanen mit molekularen Sauerstoff oder solchen enthaltenden Gasen, wie Luft, bei erhöhter Temperatur, vorteilhaft bei Temperaturen von 20 bis 100°C. insbesondere von 25 bis 60° C. Die Oxidation kann ohne Mitverwendung von Katalysatoren durchgeführt werden. Es ist jedoch auch möglich, katalytische Verbindungen, die die Oxidation beschleunigen, wie Schwermetallsalze, z. B. Sähe von Kupfer. Mangan oder Kobalt, mitzuverwenden.

Nach einer anderen Arbeitsweise erhält man optisch aktive 3-Carboxypinane durch Oxidation von optisch aktiven 3-FormyIpinanen mit Salpetersäure, vorteilhaft konzentrierter Salpetersäure, in Gegenwart von katalytisch wirkenden Verbindungen, wie Vanadinpentoxid und Kupferverbindungen, wie Kupfersulfat Hierbei hält man vorteilhaft Temperaturen von 10 bis 40⁰C, insbesondere 20 bis 30⁰C, ein. Daneben ist es auch möglich, optisch aktive 3-Formylpinane mit anderen Oxidationsmitteln, wie Kaliumpermanganat oder Peroxiden und Persäuren in optisch aktive 3-Carboxypinane zu überführen.

Optisch aktive 3-Hydroxymethylpinane erhält man durch Reduktion von optisch aktiven 3-FormyIpinanen, beispielsweise durch katalytische Reduktion mit Wasserstoff in Gegenwart von üblichen Hydrierkatalysatoren, insbesondere von Metallen der VIII. Gruppe des Periodischen Systems, beispielsweise Kobalt- oder Nickel-Katalysatoren, die mit aktivierenden Zusätzen, wie Kupfer, Chrom, Mangan, versehen sein können. Solche Katalysatoren können als Voll- oder als Trägerkatalysatoren auf Aluminiumoxid, Bimstein oder Kieselgel angewandt werden. Geeignete Trägerkatalysatoren haben z.B. einen Gehalt an aktiven katalytischen Metallen von 5 bis 40 Gewichtsprozent Geeignete Katalysatoren sind auch sogenannte Adkins-Katalysatoren, d.h. Kupfer-Chromoxid-Katalysatoren. Geeignete Katalysatoren sind auch Edelmetall-Katalysatoren, insbesondere auf Trägern, wie Aluminiumoxid und Kohle. Besonders bevorzugt werden Platin-, Palladium- oder Ruthenium-Katalysatoren, insbesondere Palladium-Katalysatoren. Die Hydrierung gelingt to unter schwach erhöhtem Druck, z.B. bis zu 20 bar, insbesondere bei der Verwendung von Edelmetall-Katalysatoren. Insbesondere bei der Verwendung von Kobalt- tind Nickel-Katalysatoren wendet man erhöhte Drücke von 50 bis 200 bar an. Vorteilhaft hält man be: (,5 der Hydrierung Temperaturen von 30 bis 200⁰C ein. Falls man Edelmetall-Katalysatoren verwendet reichen Temperaturen von lö bis 40⁰C aus, während bei der Verwendung von Kobalt- und Nickel-Katalysatoren höhere Temperaturen, z. B. von 90 bis 18O⁰C, vorteilhaft sind.

Neben der katalytischen Hydrierung ist es auch möglich, andere Reduktionsmittel anzuwenden, z. B. Natriumborhydrid oder Lithium-Aluminiumhydrid.

Optisch aktive 3-AminomethyIpinane erhält man aus optisch' aktiven 3-Formylpinanen vorteilhaft durch aminierende Hydrierung, wobei man 3-Formylpinart mit Ammoniak, primären oder sekundären, die als Substituenten Alkylgruppen mit 1 bis 12, insbesondere 1 bis 6, Kohlenstoffatomen. Cycloalkylgruppen mit 5 bis 8. insbesondere 6 bis 8 Kohlenstoffatomen. Aralkylgruppen mit 7 bis 10, insbesondere einen Benzylrest oder Phenylgruppen haben, umsetzt. Geeignete Amine sind auch für fünf- bis sechsgliedrige heterocyclische Amine, wie Pyrrolidine oder Piperidine. Die Umsetzung wird in der Regel in Gegenwart von Wasserstoff bei Temperaturen von JOO bis 200⁰C und unter Drücken von 50 bis 200 bar durchgeführt Als Katalysatoren verwendet man bekannte Hydrierkatalysatoren, insbesondere Metalle der VIII. Gruppe des Periodischen Systems, z. B. Kobalt- oder Nickel-Katalysatoren, die aktivierende Zusätze, wie Kupfer. Chrom, Mangan, Zink bis zu 30 Gewichtsprozent enthalten können. Solche Katalysatoren werden entweder als Vollkatalysatoren, z. B. Raney-Nickei oder Raney-Kobalt oder auf Trägern, wie Aluminiumoxid, Bimstein, Kohle oder Kieselgel niedergeschlagen verwendet Vorteilhaft enthalten solche Trägerkatalysatoren die katalytisch aktiven Metalle in Mengen von 5 bis 40 Gewichtsprozent

Optisch aktive 3-Artiinomethylpin&ne können aus den entsprechenden Formylpinanen aucii gewonnen werden durch Umsetzen der letzteren mit Aminen zu Scniffschen Basen und nachfolgende Hydrierung. Ferner sind geeignete Methoden die aminierende Hydrierung nach Leuckart-Wallach, bei der Aldehyde in Gegenwart von Ameisensäure mit Aminen umgesetzt werden. Diese Methode wird vor allem bei sekundärem Aminen angewandt

Die besonders für die Racemattrennung vorteilhaften optisch aktiven 3-Carboxypinane und 3-AminomethyI-pinane werden vor ihrer Verwendung vorzugsweise gereinigt Vorteilhaft führt man 3-Carboxypinane in ihre Salze mit Aminen über, z. B. Alkylaminen oder Aralkylamine^ wie Benzylamin, und kristallisiert um. Aus den Ammoniumsalzen können die freien 3-Carboxypinane in bekannter Weise, z. B. durch Behandeln mit Alkalilaugen, Abtrennen der Amine und nachfolgendes Ansäuern mit Mineralsäuren gewonnen werden.

3-Aminomethylpinane führt man zur Reinigung vorteilhaft in Salze mit starken Mineralsäuren, z. B. Chlorwasserstoff oder Schwefelsäure, über. Bevorzugt verwendet man zur Reinigung Salze mit Chlorwasserstoff, die umkristallisiert werden. Aus den gereinigten Salzen erhält man Aminomethylpinane mit bekannten Methoden, z. B. durch Behandeln mit Alkalilaugen und Abtrennen des so freigesetzten Amins.

Die Verbindungen der Formel I eignen sich zur Trennung von Raeematen und deren Enantiomeren. Besonders geeignet sind hierfür optisch aktive 3-Carboxy-, 3-Hydroxymethyl- und 3-Aminomethylpinane. Die optisch aktiven Pinane, die in 3-StelIung chiral sind und eine funktioneile Gruppe haben, werden mit den zu trennenden Raeematen umgesetzt und die Enantiomeren auf übliche Weise, z. B. fraktionierte Kristallisation, erhalten. Die Verbindungen der Formel I bereichern die Palette der zur Racematspaltung verfügbaren optisch

aktiven Verbindungen, da die Verbindungen der Formel I auf einfache Weise in technischem Ausmaß zur Verfügung gestellt werden können. Dies stellt eine nicht unwesentliche Bereicherung der Technik dan

Das Verfahren nzch der Erfindung sei an folgenden Beispielen veranschaulicht:

Beispiel 1

In einem Hochdruckgefäß mit einem Liter Inhalt werden 30QmI (428 g) (—)-2-Pinen mit einer Drehung io; von [«]'" = -35,8° (pur I dm) sowie 250irig dimeres Rhödtumcycfboctadienyi-t,5-cniorid vorgelebt. Nach Verdrängen der Luft mit einem Gemisch aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff in äquimolarem Verhältnis wird der Druck auf 100 bar erhöht und dann das Reaktionsgemisch auf 110⁰C erhitzt, wobei man mit dem genannten Gasgemisch einen Druck von 650 bar über 6 Stunden durch Nachpressen aufrechterhält. Nach dem Abkühlen und Entspannen erhält man ein Reaktionsgemisch, das nach gaschromatographischer Analyse aus 11 Gewichtsprozent ( —)-2-Pinen, &i Gewichtsprozent optisch aktivem 3-Formylpinan und 26 Gewichtsprozent strukturisomeren Aldehyden besteht Das Reaktionsgemisch wird vom Katalysator durch eine Kurzwegdestillation unter vermindertem Druck abdestilliert Das Destillat v/ird in einer Kolonne mit 20 praktischen Siebböden und einem Rücklaufverhältnis von 1 :5 fraktioniert destilliert. Man erhält bei 103 bis 104⁰C und 24mbar 285g ( + )-3-Formylpinan [«] " = +19,17° (pur). Die Ausbeute an ( + )-3-FormyI-pinan beträgt 52% der Theorie, bezogen auf ( —)-2-Pi-

Beispiel 2 Beispiel 4

Man verfährt wie in Beispiel 1 beschrieben und hydrofoitnyliert 500 ml {-)-2-Pinen unter Zusatz von 125 mg Cyclooctadienyl-l.S-rhodfom-chlorid mit einem äquimolekularem Gemisch aus Kohlenmnoxid und Wasserstoff Unter einem Druck von 650 bar, Unter Anwendung verschiedener Temperaturen erhält man bei jeweils 6 Stunden Reaktionsdauer die aus nachfolgender Tabelle ersichtlichen Ergebnisse:

Tabelle

Temperatur	Nichtumge	(+)-3-FormyI-	Isomere
	setztes	pinan	Aldehyde
	(-)-2-P=nen l%]	I%l	[%1
8OC	54,4	39,2	6,4
9OC	27,4	63,3	9,2
100 C	14,3	73,8	Π.9
HOC	9,7	70,9	19,4
	Beispiel	5

In einem Rollautoklaven von 3 Liter Inhalt legt man 710 g (-)-2-Pinen und 500 mg dimeres Rhodiumcyclooctadienyl 1,5-chIorid vor. Man führt die Hydroformylierung mit einem äquimolekularem Gemisch aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff durch, wobei man zunächst 90⁰C und 270 bar für 14 Stunden einhält und danach weitere sechs Stunden bei 100⁰C und 290 bar hydroformyfiert Nach dem Erkalten und Entspannen enthält das Reaktionsgemisch laut gaschromatographischer Analyse 6 Gewichtsprozent nichtumgesetztes 2-Pinen, 64 Gewichtsprozent (+)-3-Formylpinan und etwa 30 Gewichtsprozent höhersiedende strukturisomere Aldehyde. Das Reaktionsgemisch wird durch eine Kurwegdestillation vom katalysatorhaltigen Rückstand abgetrennt Man erhält 735 g Destillat das in einer 20-bödigen Kolonne wie in Beispiel 1 beschrieben fraktioniert destilliert wird. Man erhält 504 g (+) 3-Formylpinan vom Siedepunkt 110 bis 112° C bei 25 mbar.

Beispiel 3

In einem Schüttelautoklaven von 220 ml Inhalt werden 50g (-)-2-Pinen und 50 mi Toluol und 100mg dimeres Rhodiumcydooctadienyl-l,5-chlorid vorgelegt und mit einem äquimolekularen Gemisch aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff hydroformyliert Bei 70⁰C und 250 bar werden innerhalb von 10 Stunden 10 bar Gas, bei 90°C und 270 bar werden innerhalb von 20 Stunden 20 bar Gas und bei 100⁰C und 300 bar werden innerhalb von 14 Stunden 65 bar Gas aufgenommen. Nach dem Abkühlen und Entspannen erhält man 89 g Reaktionsgemisch, das nach gaschromatographischer Analyse 59 Gewichtsprozent nichtumgesetztes Pinen, 31 Gewichtsprozent (+)-3-FormyIpinan und 27 Gewichtsprozent höhersiedende Isomere enthält

100 g (- )-2-Pinen und 100 mg Bis-triphenylphosphinrhodiumcarbonylchlorid werden mit einem äquimolekularen Gemisch aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff 12 Stunden bei 8O⁰C und 250 bar 12 Stunden bei 90⁰C und 260 bar 12 Stunden bei 100⁰C und 270 bar und 12 Stunden bei 110⁰C und 280 bar hydrofromyliert. Nach Abkühlung und Entspannung erhält man 100 g Reaktbnsgemisch, welches nach gaschromatographischer Analyse zu 21,4% umgesetzt ist Das entstandene Aldehydgemisch besteht zu 70% aus (+V3-Formylpinan und zu 30% aus strukturisomeren Aldehyden.

Beispiel 6

In einem Hochdruckgefäß von 1 Liter Inhalt werden 250 ml (+)-2-Pinen und 25OmI Benzol und 125 mg dimeres Cyclooctadienyl-l,5-rhodiumchlorid vorgelegt und mit einem äquimolekularen Gemisch aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff unter einem Druck von 600 bar und bei einer Temperatur von 110⁰C 6 Stunden behandelt Hierbei hält man durch Nachpressen des genannten Gasgemisches den Druck von 600 bar aufrecht Durch analoge Aufarbeitungsweise wie in Beispiel 1 beschrieben erhält man 123 g (—)-3-Formylpinan vom Siedepunkt 111°C bei 24 mbar [α] f = 17,6° (pur).

Beispiel 7
(+)-3-AminomethyIpinan

In einem Hochdruckgefäß von 2$ Liter Inhalt legt man 300 g Äthanol und 50 g Raney-Kobalt vor und entfernt die Luft durch Spülen mit Stickstoff. Anschließend wird das Reaktionsgemisch auf 8O⁰C erhitzt und ein Druck mit Wasserstoff auf 150 bar eingestellt Im Verlauf von 6 Stunden dosiert man 200 g (+)-3-Formylpinan zu. Nach weiteren 2 Stunden wird das Reaktionsgemisch abgekühlt und entspannt Man erhält 650 g eines Gemisches, aus dem man durch fraktionierte Destillation 106 g (+)-3-Aminomethylpinan vom Siedepunkt 110 bis 111°C bei 27 mbar erhält 120 g so hergestelltes 3-Aminomethylpinan werden in 131 Pentan gelöst und bei einer Temperatur von 0 bis 5° C

030109/211

trockener Chlorwasserstoff unter Rühren eingeleitet Sobald kein freies Amin mehr feststellbar ist, werden die entstandenen Kristalle abgesaugt und getrocknet Man erhält 142 g (+ys-Aminomethylpinan-hydrochlorid mit einem Dreh wert von [«] 'J = +35,4° (c=l, Methanol).

118 g (+^S-Aminomethylpinan-hydrochlorid, das einen Drehwert von [«] 'J = +35,4° hat, werden aus Butylacetat/Äthanol umkristallisiert Man erhält 85 g (+J-B-Aminomethylpinan-hydrcchlorid vom Drehwert [«] 'J =40,5°. Aus der Mutterlauge werden weitere 29 g mir einem spezifischen Drellwert von [«]" = 17<3^σ erhalten. Das Salz mit dem Drehwert [λ] Ό' = +40,5° v/ird nochmals aus Butylacetat/Äthanol umkristallisiert Man erhält 70 g ( + )-3-Aminomethylpinan-hydrochlorid vom spezifischen Drehwert [«] ¹S = +443°.

Kristallisiert man 30 g ( + )-3-Aminomethylpinan-hydrochlorid vom Drehwert [«] 'ö = + 35,4° dreimal aus einem Gemisch von Essigester, Methanol um, so erhält man ein ( + )-3-Aminomethylpinanhydrochlorid mit einem spezifischen Drehwert von [«] j' = +44,7°.

Beispiel 8

Man verfährt wie in Beispiel 7 beschrieben, verwendet jedoch (- )-3-Formylpinan. Man erhält nach analoger Arbeitsweise (- )-3-Aminomethylpinan. Davon werden 30 g durch Umsetzen mit Chlorwasserstoff (analog Beispiel 7) in ( — )-3-Aminomethylpinanhydrochlorid übergeführt Man erhält 34 g (— )-3-Aminomethylpinan-hydrorhlorid mit einem spezifischen Drehwert von [cc] >i = 33,8° (c = 1, CH ₃OH).

Beispiel 9

Man verfährt wie in Beispiel 7 beschrieben, verwendet jedoch anstelle von Ammoniak Methylamin. Das so erhaltene (+)-3-MethyIaminomethylpinan hat einen Siedepunkt von 118 bis 120"C bei 24 mbar. Analog Beispiel 7 stellt man durch Behandeln mit Chlorwasserstoff (+J-3-Methylaminomethylpinan-hydrochlorid mit einem Drehwert von [«]? = +303° her. Nach zweimaligem Umkristallisieren aus einem Gemisch Essigester/Methanol erhält man (+)-3-MethyIaminomethylpinan-hydrochlorid vom Drehwert

[«] ²o = +44,0° und einem Schmelzpunkt von 240°C.

Beispiel 10

33 g (+J-3-FormyIpinan, 14 g Pyrrolidin und 70 g Ameisensäure werden zusammen 12 Stunden am Rückfluß erhitzt Anschließend wird überschüssige Ameisensäure abdestillieri, und der Rückstand wird mit 150 g 25%iger wäßriger Kalilauge gekocht Das Amin scheidet sich als obere Phase ab, wird abgetrennt und durch fraktionierte Destillation gereinigt Man erhält 31,8 g (+)-3-PvrrolidinomethyIpina.n vom Siedepunkt 125bisl27°Cbei7mbar.

Analog Beispiel 7 fuhrt man (+)-3-Pyrrolidinoaniinomethylpinan durch Behandeln mit Chlorwasserstoff in (+J-S-Pyrrolidinomethylpinan-hydrochlorid über, das einen Drehwert von [«] F = 413° (c = 1, Methanol) hat Nach dreimaligem Umkristallisieren aus einem Gemisch aus Essigester und Methanol erhält man C+)-3-PyrroIidinomethylpinan-hydrochlorid mit einem spezifischen Drehwert von [α] f? = +49,4°.

Beispiel 11

Man verfährt wie in Beispiel 10 beschrieben, verwendet jedoch anstelle von Pyrrolidin Piperidin. Man erhält (+)-3-Piperidinomethylpinan vom Siedepunkt 138 bis 140°C bei 7 mbar. Das analog heigestellte Hydrochlorid hat einen Drehwert von [«] % = +36,4°. Nach dreimaliger Umkristallisation aus einem Gemisch aus Essigester und Methanol erhält man (+)-3-Piperidinomethylpirianhydrochlorid mit einem spezifischen Drehwert von [«}£"= +47,8° und einem Schmelzpunkt von 256"C.

Beispiel 12

Man verfährt wie in Beispiel 7 beschrieben, to verwendet jedoch anstatt Ammoniak Dimethylamin. Das nach analoger Arbeitsweise und Aufarbeitung erhaltene 3-DimethyIaminomethylpinan hat einen Siedepunkt von 93 bis 95° C bei 7 mbar. Das in analoger Arbeitsweise mit Chlorwasserstoff erhaltene Hydrochlorid hat einen spezifischen Drehwert von [«]? = +42,6° (c = 1, Methanol). Nach dreimaliger Umkristallisation aus Essigester/Methanol erhält man ( + )-Dimethylaminopinan-hydrochIorid mit einem spezifischen Drehwert von [a] ¹J =513° und einem Schmelzpunkt von 239° C.

Beispiel !3

50 g ( + )-3-FormyIpinan v/erden in einem offenen Gefäß (Schale) mit Luft-Sauerstoff oxidiert. Nach 6 Tagen scheiden sich Kristalle ab; diese werden abgesaugt und aus Ameisensäure umkristallisiert. Man erhält 25 g 3-Carboxypinan mit einem Drehwert von [λ] , = 21,8° (c = 1, Methanol) und einem Schmelzpunkt von 50° C.

24 g des ( + )-3-Carboxypinan werden in Petroläther gelöst und die stöchiometrische Menge Benzylamin zugegeben. Das ausgefallene Benzylammoniumsalz des 3-Carboxypinan wird abgesaugt Es hat einen Schmelzpunkt von 128° C und einen Drehwert von [«]"= +13,1°. Nach zweimaliger Umkristallisation aus Essigester hat es einen spezifischen Drehwert von [«]£ = +17,4°. Das so erhaltene Salz wird anschließend mit wäßriger Salzsäure behandelt, und die salzsaure Lösung wird mit Benzol extrahiert Die benzolische Lösung wird getrocknet und anschließend das Benzol abdestilliert Der erhaltene Rückstand wird destilliert Bei 120 bis 121 °C und 0,6 Torr erhält man (+)-3-Carboxypinan mit einem Schmelzpunkt von 54° C und einem spezifischen Drehwert von [«]£' = +23,5° (c= 1,CH₃OH).

Beispiel 14

300 g 65-gewichtsprozentige Salpetersäure, 350 mg Vanadinpentoxid und 350 mg Kupfersulfat werden in einem Rührkolben vorgelegt und auf 20° C eingestellt Dann läßt man unter intensiver Kühlung im Verlauf von 7 Stunden unter Einhaltung einer Temperatur von 20 bis 24°C 140 g{—)-3-FormyIpinan zulaufen. Anschließend wird das Reaktionsgemisch mit Eis versetzt

(—)-3-Carboxypinan scheidet sich als zähflüssiges öl ab. Nach Zugabe von 200 ml Toluol wird die wäßrige Phase abgetrennt und aus der organischen Phase Toluol im Vakuum abdestilliert Der Rückstand wird mehrere Tage bei 0° aufbewahrt Man erhält 79 g Kristalle, die aus Ameisensäure umkristallisiert werden. Man erhält so (—J-3-CarboxyformyIpinan vom Schmelzpunkt 48 bis 50°C und einem spezifischen Drehwert von [«]£■ = +16,2°.

Beispiel 15

(+J-3-Hydroxymethyipinan

In einem Hochdnickgefäß von 1 Liter Inhalt legt man 158 g (+)-3-Formylpinan, 500 ml Dioxan und 10 g

Raney-iCobalt vor. Das Gemisch wird bei 40⁰C unter einem Wasserstoffdruck von 100 bar 4 Stunden und bei 60° C unter einem Druck von 120 bar 4 Stunden hydriert. Nach dem Abkühlen und Entspannen wird der katalysator abfiltriert und das Filtrat fraktioniert destilliert Man erhält 101 g (+)-3-Hydroxymethy:pinan vom Siedepunkt 125° C bei 13 mbar und vom Drehwert [Oi]O' = +29,4° (pur).

Zur Reinigung wird das erhaltene (+)-3-Hydroxymeihylpinan mit 4-Nitrobenzoesäure Verestert und umkristaliisiert. Der gereinigte Ester wird verseift. Man erhält (+)-3-Hydroxymethylpinan vom Drehwert Mff = +34,1° (pur).

Beispiel 16
(+)-Pinan-3-carbonsäurechlorid

IO

15 g (+)-3-Carboxypinan [«],: =+20,2° (c = 1, CH3OH) wird mit überschüssigem Thionylchlorid unter Feuchtigkeitrausschluß am Rückfluß gekocht, bis die Gasentwicklung beendet ist. Danach destilliert man zuerst das überschüssige Thionylchlorid ab; anschließend erhält man das Säurechlorid vom Siedepunkt 62 bis 64° C bei 0,11 mbar und vom Drehwert [α] ',' = +28,1° (pur).

Beispiel 17
(+ )-Pinan-3-carbonsäureamid

2 g (+)-Pinan-3-carbonsäurechIorid werden mit konzentrierter wäßriger Ammoniaklösung versetzt. Das entsprechende Carbonsäureamid fällt aus und wird abgesaugt. Nach dem Trocknen hat es einen Schmelzpunkt von 131°C und einen Drehwert von [«] Ό⁴ = +22,4° (c = !,Methanol).

15 Beispiel 18
(+ )-Pinan-3-carbonsäuremethylester

4 g (+)-Pinan-3-carbonsäurech!orid werden mit Methanol versetzt und in Gegenwart von Pyridin am Rückfluß gekocht. Danach wird die Lösung stark eingeengt, mit Wasser versetzt und anschließend mit Äther extrahiert Aus der getrockneten Ätheriösüng erhält man durch fraktionierte Destillation Pinan-3-carbonsäuremethytester vom Siedepunkt 55 bis 56" C bei 03 mbar und vom Dreh wert [«] i⁴ = +18,9" (pur).

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Optisch aktive Pinanderivate der Formel
CK₃

in der die Kohlenstoffatome 1,2,3 und 5 in chiraler Form vorliegen und X

a) eine Formylgnippe oder deren Acetale oder Hemiacetale mit Alkanolen oder Alkandiolen mit bis zu 5 Kohlenstoffatomen,

b) eine Carboxylgruppe,

c) eine Gruppe der Formel -COY, in der Y ein Chlcratom, eine Alkoxygruppe mit bis zu 4 Kohlen^ iffatomen oder die Gruppe —NH2 bedeutet,

d) eine Hydroxymethylgruppe oder

ε) eine Gruppe der Formel —CH2NHR1R2, in der Ri und R2 für Wasserstoffatome oder gleiche oder verschiedene Alkylreste mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen, Cycloalkylreste mit 5 bis 8 Kohlenstoffatomen, Aralkylreste mit 7 bis 10 Kohlenstoffatomen oder Phenylreste stehen und Ri und R? zusammen mit dem Stickstoffatom, das sie substituieren, auch einen fünf- oder sechsgliedrigen heterocyclischen Ring bezeichnen können,