DE2505902A1 - Verfahren zur herstellung von 2,5dimethyl-3-(2h)-furanon - Google Patents
Verfahren zur herstellung von 2,5dimethyl-3-(2h)-furanonInfo
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Description
613FRAHKFIiRrAMMAlN-HOCHSl
8
Unsere Nr. 19 651 · Ec/tk
Montedison S.p.A. Mailand / Italien
Verfahren zur Herstellung von 2,5-Dimethyl-3-(2H)-furanon
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von 2,5-Dimethyl-3-(2H)-furanon der Formel:
(1)
Die erfindungsgemäß herstellbare Verbindung stellt ein brauchbares Zwischenprodukt zur Herstellung von Azofarbstoffen
und für organische Synthesen im allgemeinen dar, Die 3-(2H)-Furanone werden auch zur Herstellung von
Parfüms verwendet.
Die Verbindung der vorstehenden Formel (I) wird bisher nach einem Verfahren hergestellt, das aus den folgenden
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Stufen besteht:
1. Umwandlung des Äthylesters von 2,5-Dimethyl-furan-3-carbonsäure
in das entsprechende Hydrazid;
2. anschließende Umwandlung in das entsprechende Furoylazid;
3. Umwandlung des Azids in das entsprechende Benzyl-oisopropyl-urethan;
4.. Hydrolyse der in Stufe 3 erhaltenen Verbindung.
Dieses bekannte Mehrstufenverfahren hat den Nachteil, daß nacheinander mehrere Umsetzungen erforderlich sind, und
ist daher vom wirtschaftlichen und technischen Standpunkt aus betrachtet sehr umständlich.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein einfaches
und wirtschaftliches" Verfahren zur Herstellung von 2,5-Dimethyl-3-(2H)-furanon bereitzustellen, das die Nachteile
des bekannten Verfahrens nicht aufweist.
Es wurde gefunden, daß man das 2,5-Dimethyl-3-(2H)-furanon auf einfache Weise herstellen kann, wenn man als Ausgangsverbindung
das Dimerisat von Diacetyl mit der Formel:
(2-Hydroxy-2,5-dimethyl-3-oxo-5-acety!-tetrahydrofuran)
(2)
verwendet, das seinerseits nach einem bekannten Verfahren
durch Aldolkondensation von Diacetyl erhalten werden kann,
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und dieses Dlmerisat einer sauren Hydrolyse unterwirft,
wobei Essigsäure freigesetzt wird.
Es hat sich gezeigt, daß die Hydrolyse des Dimerisats unter "
Bildung von 2,5-Dimethyl-3-furanon bereits durch das-einfache
ständige Vorhandensein des Dimerisats in Wasser - wenn auch sehr langsam - erfolgen kann, und daß diese Hydrolyse
durch die Temperatur und durch die Gegenwart von Säuren (Mineralsäuren oder organischen Säuren) und von kationischen
Harzen beschleunigt wird.
Weiterhin wurde gefunden, daß die Umwandlung des Dimerisats
in das 2,5-Dimethyl-3-furanon direkt in der Lösung durchgeführt
werden kann, in der die Aldolkondensation des Diacetyl durchgeführt wurde, ohne daß das Kondensationsprodukt
(das Dimerisat) vorher abgetrennt wird.
Die Geschwindigkeit und die Ausbeute der Umwandlung des
Dimerisats in das 2,5-Dimethyl-3-furanon hängen von verschiedenen Faktoren ab, die voneinander unabhängig sind,
wie beispielsweise von der Temperatur, der Konzentration der die Hydrolyse katalysierenden Säure, der Art der verwendeten
Säure und der Dauer der Umwandlung.
Dagegen hat eine Änderung der Konzentration des Dimerisats anscheinend keinen sehr bedeutenden Einfluß auf die Ausbeute
an 2,5-Dimethyl-3-furanon, jedenfalls nicht innerhalb der nachstehend angegebenen Bereiche.
Die bevorzugten Bereiche für die verschiedenen Parameter,
innerhalb derer die Hydrolyse stattfindet, können wie folgt zusammengefaßt werden:
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1. Temperatur: 20 bis 12O°C;
2. Konzentration des Dimerisats: 3 bis 11 g pro 100 cm-5
Lösung (berechnet auf der Grundlage einer 100 #igen Umwandlung des Diacetyls bei der Aldolkondensation);
3. Konzentration der Säure: 0,0*1 bis 4 g pro 100 enr5
Lösung;
4. Dauer der Umwandlung: 1 bis 8 Stunden.
Säuren, die aufgrund ihrer Wirksamkeit und leichten Erhältlichkeit
besonders geeignet sind, sind:
1. Salzsäure, vorzugsweise konzentrierte Salzsäure;
2. Schwefelsäure in einer Konzentration von 50 %\
3. Ameisensäure;
4. Essigsäure;
5. kationische Harze (in äquivalenten Mengen).
Das Reaktionsprodukt kann aus der wäßrigen Lösung, die gegebenenfalls
mit einem Mineralsalz, wie z.B. NaCl usw., gesättigt wird, leicht nach üblichen Verfahren mit Lösungsmitteln,
wie z.B. Äthyläther, Chloroform, 1,2-Dichloräthan usw., extrahiert werden.
Aus dem Extrakt kann nach Abtrennung einer aus 2,5-Dimethyl-3-(2H)-furanon
bestehenden ersten Fraktion durch Destillation unter Vakuum durch weitere Destillation .eine zweite Fraktion
erhalten werden, die teilweise das als Ausgangsmaterial verwendete, nicht umgesetzte Dimerisat und teilweise Dimerisat
enthält, das sich möglicherweise durch die Zersetzung der schwereren Kondensationsprodukte durch die Erhitzung
während der Destillation gebildet hat.
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Nach einer zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung wird die Umwandlung des Dimerisats in das 2,5-Dimethyl-3-furanon
direkt in der wäßrigen Lösung durchgeführt, in der vorher die Adolkondensation des Diacetyls durchgeführt wurde, indem
man eine Dimerisatlösung, die wie vorstehend angegeben erhalten wurde und eine Konzentration innerhalb des vorstehend
angegebenen Konzentrationsbereiches aufweist, in Gegenwart eines geringen Prozentsatzes an konzentrierter Salzsäure
( 0,30 - 0,38 g/100 cm3 Lösung) 6 Stunden lang auf etwa
95°C erhitzt.
Wenn man auf diese Weise vorgeht, erhält man Ausbeuten von
60 bis 70 %, bezogen auf das als Ausgangsmaterial verwendete
Diacetyl.
Der Umwandlungsgrad entspricht einer hohen Umwandlung in
2,5-Dimethyl-3-furanon, bezogen auf den Gehalt an vorhandenem Dimerisat. Die Ausbeute an Dimerisat bei der nach dem
bekannten Verfahren durchgeführten Aldolkondensation, die mit einem durch Destillation erhaltenen Dimerisat bestimmt
wurde, beträgt tatsächlich 50 bis 60 JS, bezogen auf das als Ausgangsmaterial verwendete Diacetyl (dieser Wert wurde
in der Literatur für die Aldolkondensation angegeben).
Wenn man die Hydrolyse andererseits unter Anwendung der
gleichen Bedingungen, wie sie vorstehend angegeben wurden, mit einem reinen Dimerisat durchführt, so erhält man eine
Umwandlung von Dimerisat in 2,5-Dimethyl-3-furanon von
etwa 90 %.
Aufgrund der milden Verfahrensbedingungen hat sich das erfindungsgemäße Verfahren als besonders zweckmäßig erwiesen.
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Ein anderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens gegenüber dem vorstehend beschriebenen bekannten Verfahren
besteht in seiner Einfachheit, da erfindungsgemäß nur zwei chemische Umwandlungen, nämlich die Aldolkondensation- von
Diacetyl und die anschließende Hydrolyse, anstelle der vier Umwandlungen im bekannten Verfahren erforderlich, sind.
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert» Beispiel 2 beschreibt einen Versuch, der direkt
mit einem getrennt hergestellten Dimerisat durchgeführt wurde, um die erfindungsgemäß erhältlichen hohen Umwandlungsgrade zu erläutern. Beispiel 4 beschreibt die Anwendung
der Erfindung auf Farbstoffe (Pigmente).
In einem 600 cnr-Becherglas-wurden 49 g Diacetyl (50 cm )
in 250 cm^ Wasser gelöst. Diese Diacetyl-Lösung wurde unter
Rühren bei einer Temperatur zwischen 2 und 5°C tropfenweise mit einer Lösung von 9,8 g KOH in 175 cm^ Wasser versetzt.
Nachdem die Zugabe beendet und das Kühlen eingestellt worden war, wurde die Lösung mit 50#iger H9SO11 neutralisiert. Diese
Lösung (442 cm-*) wurde dann mit 4 cnr konzentrierter HCl
(Dichte = 1,18) versetzt und anschließend 6 Stunden unter leichtem Rühren auf 95°C erhitzt. Nach Abschluß dieses Vorganges
wurde der pH-Wert der Lösung mit einer 30?igen NaOH auf 5 bis 6 eingestellt, und die Lösung wurde dann
mit 140 g NaCl gesättigt und anschließend 5mal mit Äther
extrahiert.
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Die ätherische Lösung wurde sodann über Natriumsulfat getrocknet. Nach Abdestillieren des Äthers wurden 34,6 g
eines Rückstandes erhalten, der nach Vakuumdestillation (bei 69 bis 7O°C/12 mm Hg) 19,47 g 2,5-Dimethyl-3-furanon
ergab. Die Ausbeute., bezogen auf das als Ausgangsmaterial
verwendete Diacetyl, betrug 6l %.
Die gaschromatographische Bestimmung des ätherischen
Extraktes (interner Standard: Naphthalin) ergab eine Ausbeute an 2,5-Dimethyl-3-furanon von 70 SS.
Die Elementaranalyse, berechnet für CgHgO , ergab die
folgenden Werte: C = 64,00 %; H = 7,18 JJ. Die theoretischen Werte betrugen: C = 64,21 %; H= 7,46 %,
Das IR-Spektrum zeigte intensive Absorptionen bei 1712 und
1616 cm"1.
Das UV-Spektrum zeigte ein λ mav bei 260 mu. Die IR-, UV-
ITIcIjC /
und NMR-Spektren standen in Übereinstimmung mit den in der
Literatur angegebenen Werten.
Eine Lösung von 14 g des Dimerisats in 220 cnr Wasser wurde
mit 2 cm·3 konzentrierter HCl versetzt, und das Gemisch
wurde anschließend 6 Stunden unter leichtem Rühren auf 95°C erhitzt. Nach Beendigung dieser Stufe erfolgte die
Aufarbeitung nach der Arbeitsweise von Beispiel 1.
Es wurden 8,40 g eines Rohproduktes mit einem Gehalt von
97 % an 2,5~Dimethyl-3-furanon (nach gaschromatographischer
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Analyse) erhalten. Die Ausbeute, bezogen auf das als Ausgangsmaterial
verwendete Dimerisat, betrug 89,3 %·
12,25 g (12,5 cm-*) Diacetyl wurden nach der Arbeitsweise
von Beispiel 1 in das Dimerisat umgewandelt. Diese Lösung (120 cm*) wurde mit 10 cra·^ einer Suspension eines kationischen
Harzes (Dowex 50 W χ 8, Teilchengröße 0,07 bis 0,15 mm) 'und anschließend 6 Stunden unter Rühren auf 95°C erhitzt.
Nach Abschluß dieses Vorganges wurde die Lösung mit einer 30#igeh NaOH neutralisiert, das Harz wurde abfiltriert und
die wäßrige Lösung wurde mit 35 g NaCl gesättigt und anschließend dreimal mit Äther extrahiert. Durch Destillation
des Äthers wurden 10,1 g eines Rückstandes erhalten, der nach Destillation 4,5 g des Produktes ergab. Die Ausbeute,
bezogen auf das als Ausgangsmaterial verwendete Diacetyl, betrug 56,1Ji.
Herstellung von
pyrazolon)
pyrazolon)
In einen mit mechanischem Rührer, Kühler und Tropftrichter
ausgestatteten 100 6nr-Kolben wurden 7 g Tetrazoniumsulfat von p-Phenylendiamin und 30 ciir Dimethoxyäthan eingebracht.
Dieses Gemisch wurde mit Eis gekühlt und gerührt und sodann unter Rühren langsam tropfenweise mit 11 g 2,5-Dimethyl-3(2H)-furanon
versetzt. Nach Abschluß des Eintropfens wurde das Kühlen mit Eis noch eine weitere 1/2 Stunde fortgesetzt.
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Anschließend, wurde das Eisbad entfernt und das Gemisch
noch weitere 1 1/2 Stunden bei Raumtemperatur gerührt. Danach wurde die Temperatur nach und nach auf 50 bis 60 C
erhöht und sodann 2 Stunden auf dieser Höhe gehalten.
Nach Abschluß dieses Versuches wurde der so erhaltene
Feststoff auf einem Filter gesammelt und mehrmals mit Aceton gewaschen, bis das Aceton farblos blieb. Der Feststoff wurde dann in einer !Oxigen Natronlauge gelöst« Die
alkalische Lösung wurde mehrmals extrahiert, und zwar zunächst mit Äther und dann mit Chloroform. Danach wurde
die alkalische Lösung bis zum Neutralisationspunkt mit einer lOJiigen Salzsäure versetzt, worauf das Bis-pyrazolon
ausfiel.
Auf diese Weise wurden 1,5 g des rohen Produktes erhalten. Dieses Produkt mußte durch Lösen in einem Gemisch aus
Essigsäureanhydrid und Essigsäure, anschli&ende Trennung
der so gebildeten, festen O-Acety!verbindung von dem Bispyrazolon
und durch weitere Reinigung der letzteren Verbindung gereinigt werden.
Durch Verseifung der O-Acetylverbindung mit einer lO^igen
Natronlauge und durch anschließende Neutralisation der alkalischen Lösung mit einer lOJiigen Salzsäure wurden 3 g
gereinigtes Bis-pyrazolon ausgefällt.
1»35 g (1/200 Mol) gereinigtes Bis-pyrazolon wurden heiß in 7 bis 8 cirr5 einer 10£igen Kalilauge gelöst.
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Die Lösung wurde abgekühlt, auf 70 bis 80 cnr5 verdünnt
und sodann mit 1 g KpCO und 10 cnr Pyridin versetzt.
Der pH-Wert der Lösung lag zwischen 11 und 13.
und sodann mit 1 g KpCO und 10 cnr Pyridin versetzt.
Der pH-Wert der Lösung lag zwischen 11 und 13.
1,62 g (1/100 Mol) 2,4-Dichloranilin wurden unter Rühren j
und Erwärmung in 5 cnr konzentrierter Salzsäure und 20 cw? j
Wasser gelöst. Diese Lösung wurde rasch unter Rühren abge- j
kühlt. Sodann wurde sie mit 10 g Eis versetzt,und an- |
schließend wurden unter Rühren 10 cnr einer In Lösung j
von NaNO2 langsam im Verlauf von 10 bis 15 Minuten züge- \
tropft. (Falls erforderlich, wurde die so erhaltene Lösung
filtriert).
filtriert).
Der mögliche Überschuß an NaN0_ wurde mit Sulfaminsäure \
ausgeschaltet. Die saure Diazoniumlösung wurde im Verlauf
von 5 bis 10 Minuten unter Rühren in die alkalische Lösung j
des Bis-pyrazolons eingetropft, die bei Raumtemperatur ge- j
halten wurde. Der pH-Wert der alkalischen Lösung, der i
während des Eintropfens der Diazoniumlösung abfiel, wurde !
durch entsprechende Zugabe einer Kalilaugelösung ständig :
erneut auf die ursprünglichen Werte von 11 bis 13 einge- j stellt.
Nach Abschluß der Kupplungsreaktion wurde die Lösung mit j
lOJiger Salzsäure neutralisiert. Der Peststoff wurde ab- j
filtriert und dann mit viel Wasser gewaschen. Darauf wurde j
der Peststoff für eine erste Reinigung in Aceton sus- \
pendiert. Die Suspension wurde filtriert, und der erhaltene |
Peststoff wurde mehrmals mit Aceton am Rückfluß erhitzt, j
bis das Aceton farblos blieb. Das Produkt wurde dann bei ;
einer geeigneten Temperatur unter Rühren in Suspension
in Cyclohexanon gehalten, bi-s es die gewünschte Pigment form
angenommen hatte. Auf diese Weise wurden 2,1 g Produkt
in Cyclohexanon gehalten, bi-s es die gewünschte Pigment form
angenommen hatte. Auf diese Weise wurden 2,1 g Produkt
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in Form eines gelb-bis orangefarbigen Pulvers erhalten.
Die Elementaranalyse, berechnet für c 26Hl8N8°2C14'
ergab die folgenden Ergebnisse:
C = 50,45 %
H = 2,77 % N = 17,90 % Cl = 11,75 %
Die theoretischen Werte lagen bei:
C = 50,65 % H = 2,92 % N = 18,18 % Cl = 23,05 Jf.
Ein Gemisch aus folgenden Bestandteilen:
100 g Polyvinylchlorid, hergestellt durch Suspensionspolymerisation;
1,5 g eines Komplexsalzes von Barium oder Cadmium mit einer höheren Fettsäure, das eine Komplexbildende und Antioxidans-Wirkung
aufweist;
3 g epoxidiertes Sojaöl; 2 g TiO2
0,1 g Pigment, erhalten durch Kupplung des Bis-pyrazolons
mit dem Diazoniumsalz von 2,4-Dichloranilin,
wurde in an sich bekannter Weise 10 Minuten bei 180°C in
einem 3 Zylinder-Feinwalzwerk behandelt.
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Der so erhaltene Gegenstand hatte eine gelb bis orange Farbe mit einer guten Intensität und mit einer guten Wärmebeständigkeit
und Unlöslichkeit in Lösungsmitteln.
Auf die gleiche Weise wurden unter Verwendung der Diazoniumsalze von p-Chloranilin und von 2,4,5-Trichloranilin andere
Kupplungsprodukte des Bis-pyrazolons hergestellt.
Diese Produkte hatten Pigmenteigenschaften. Um die beste
Pigmentform zu erhalten, ist es zweckmäßig, die so erhaltenen
Pigmente mit geeigneten Lösungsmitteln, wie z.B. Cyclohexanon, zu konditionieren. .
Diese Pigmente haben eine gelbe oder gelb bis orange Farbe mit einer guten Intensität sowie gute allgemeine Eigenschaften,
insbesondere Wärmebeständigkeit und Unlöslichkeit in Lösungsmitteln.
Sie können in an sich bekannter Weise angewendet werden:
1) für die Massefärbung von natürlichen und synthetischen Textilfasern;
2) für die Färbung von Kunststoffen (Polyäthylen, Polychloräthylen);
3) für die Herstellung von Überzugsmitteln und Lacken;
4) für die Herstellung von Druckfarben und Tinten.
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Claims (1)
- Patentansprüche:1/. Verfahren zur Herstellung von 2,5-Dimethyl-3"-(2H)-furanon der Formel:(1)dadurch gekennzeichnet, daß man das Diacetyl-Dimerisat der Formel:CHCH5-CO= 0OHCH,(2)sauer hydrolysiert.2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die saure Hydrolyse in Gegenwart einer Mineralsäure oder einer organischen Säure, insbesondere von Salzsäure, Schwefelsäure, Ameisensäure oder von Eisessig, durchführt.3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als sauren Katalysator ein Kationenaustauschharz verwendet.509834/0971.4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß man die Mineralsäure oder die organische Säure in einer Konzentration von 0,04 bis 4 g pro 100 cra^ der Lösung oder äquivalente Mengen des Kationenaustauscherharzes anwendet.5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man die Hydrolyse des Diacetyl-Dimerisats 1 bis 8 Stunden lang bei einer Temperatur von 20 bis 1200C durchführt, wobei die Konzentration des Dimerisats 3 bis 11 g pro 100 cm^ der Lösung beträgt.6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß man die Hydrolyse direkt ohne vorherige Isolierung des Dimerisats mit dem Gemisch durchführt, das bei der Aldolkondensation von Diacetyl zu seinem Dimerisat erhalten wurde.Für: Montedison/S.p.A. Mailand Im ItalienDr.H.J.Wolff Rechtsanwalt509834/0971
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DE2505902C2 DE2505902C2 (de) | 1983-11-10 |
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Family Applications (1)
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---|---|---|---|
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