DE2708282A1 - Alpha-halogenacetale von aethylenischen aldehyden und verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents

Alpha-halogenacetale von aethylenischen aldehyden und verfahren zu ihrer herstellung

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Description

Dr. F. Zumstein sen. - Dr. E. Assmann - Dr. R. Koenigsberger Dipl.-Phys. R. Holzbauer - Dipl.-Ing. F. Klingseisen - Dr. F. Zumstein jun.
PATENTANWÄLTE PA Dr. Zumstein et al, BrauhausstraBe 4, SOOO Mönchen 2
β München! 2,
BRAUHAUSSTRASSE 4
TELEFON: SAMMEL NR. 22 5341 TELEGRAMME: ZUMPAT TELEX 529979
SC 4589 12/Pi
RHONE-POULENC INDUSTRIES, Paris / Frankreich
a-Halogenacetale von äthylenischen Aldehyden
und Verfahren zu ihrer Herstellung
Die Erfindung betrifft neue a-Halogenacetale von äthylenischen Aldehyden der allgemeinen Formel
worin R-)» R2»
(D
j und R5, die gleich oder verschieden sein können, 709836/0770
ein Wasserstoffatom oder einen gerad- oder verzweigtkettigen Alkylrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, und insbesondere einen Methyl- oder Äthylrest bedeuten,
X ein Halogenatom, insbesondere Chlor oder Brom bedeutet,
Rg einen gerad- oder verzweigtkettigen Alkylrest mit 1 bis Kohlenstoffatomen, insbesondere einen Methyl- oder Äthylrest bedeutet, und
η « O oder 1,
sowie deren Herstellungsverfahren.
Es ist bekannt, ^-Halogenacetale von α,β-äthylenischen Aldehyden durch Halogenalkylierung eines 1-Alkyloxy-i,3-diens durch Einwirkung eines N-HaIogensuccinimids in Anwesenheit eines Alkohols nach der Verfahrensweise von S. M. Makin und Mitarb.-, J. Gen. Chem. UdSSR, J52, 1088 (1962) herzustellen.
Jedoch ist aus der Literatur kein Beispiel für die Herstellung eines α-Halogenacetals, ausgehend von einem äthylenischen Aldehyd bekannt.
Erfindungsgemäß können die Verbindungen der allgemeinen Formel (I) durch Einwirken eines Hypohalogenits eines gesättigten tertiären aliphatischen Alkohols auf einen Aldehyd der allgemeinen Formel
*3
•*n
(ID
709836/0770
worin R1, Rp, R5, Rj, Rc und η wie vorstehend definiert sind, in Anwesenheit eines gesättigten primären Alkohols der allgemeinen Formel RcOH, worin R,- wie vorstehend definiert ist, hergestellt werden.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren verwendet man als Hypohalogenite von gesättigten tertiären aliphatischen Alkoholen vorzugsweise die bromierten und chlorierten Derivate. Als Hypohalogenite von gesättigten tertiären aliphatischen Alkoholen verwendet man im allgemeinen wegen der leichten Zugänglichkeit die Hypohalogenitderivate des t-Butanols. Jedoch sind auch die Hypohalogenitderivate von höheren Alkoholen mit bis zu 13 Kohlenstoffatomen geeignet.
Im allgemeinen verwendet man das Hypohalogenit des gesättigten tertiären aliphatischen Alkohols in Form einer Lösung in einem unter den Reaktionsbedingungen inerten organischen Lösungsmittel, wie einem flüssigen niedrig-aliphatischen Kohlenwasserstoff, beispielsweise Pentan, einem aromatischen Kohlenwasserstoff, beispielsweise Benzol, Toluol, die Xylole oder einem halogenierten aliphatischen oder aromatischen Kohlenwasserstoff.
Die Reaktionstemperatur ist nicht kritisch und kann beispielsweise bei -40 bis + 80 C liegen. Vorzugsweise arbeitet man im allgemeinen bei einer Temperatur unter O0C, beispielsweise bei etwa -200C, um eine nennenswerte Zersetzung der Reagentien zu vermeiden.
Im allgemeinen entsprechen die jeweiligen Mengen des Hypohalogenits des gesättigten tertiären aliphatischen Alkohols und des Aldehyds der allgemeinen Formel (II) etwa der Stöchiometrie, jedoch bringt es keinerlei Nachteile mit sich, einen Überschuß des einen oder des anderen der beiden zu verwenden. Im allgemeinen reicht es aus, die stöchiometrische Menge des Alkohols der allgemeinen Formel RgOH einzusetzen; jedoch verwendet man
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vorzugsweise einen Überschuß diese Reagens, das dann auch als Reaktionsmedium dient.
Um die Reaktionsgeschwindigkeit zu beschleunigen, arbeitet man vorzugsweise in Anwesenheit einer katalytischen Menge einer als Acetalisierungskatalysator bekannten starken anorganischen Säure bzw. Mineralsäure, wie Chlorwasserstoffsäure oder Schwefelsäure. Diese Säure kann man in das Reaktionsmedium zu Beginn der Reaktion oder auch erst nach der Umsetzung des Hypohalogenits des gesättigten tertiären aliphatischen Alkohols mit dem Aldehyd der allgemeinen Formel (II) einbringen.
Die mono- und dienischen Aldehyde der allgemeinen Formel (I) sind bekannte Verbindungen oder können durch Anwendung bekannter Verfahrensweisen hergestellt werden.
Die a-Halogenacetale der äthylenischen Aldehyde der allgemeinen Formel (I) bilden in der organischen Synthese verwendbare Zwischenprodukte. Sie können insbesondere zur Einführung einer äthylenischen Aldehydgruppe in einen mono- oder polyenischen Rest dienen. Insbesondere sind die Verbindungen der allgemeinen Formel (i) nützliche Ausgangsmaterialien bei der Herstellung von Verbindungen der allgemeinen Formel
SO2R
R'
ta
(III)
worin
R1, R2, R5, R4, Rc» R5 und η wie vorstehend definiert sind, und
m und η die Bedeutung von 0 oder 1 haben, derart, daß die Summe m + η - 1 1
R einen gerad- oder verzweigtkettigen Alkylrest mit 1 bis 6
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Kohlenstoffatomen, einen Aryl-alkylrest, dessen Alkylteil gerad- oder verzweigtkettig ist und 1 bis 6 Kohlenstoffatome aufweist oder einen Arylrest (wie den Phenylrest), wobei der Arylrest und der Arylteil des Aralkylrestes gegebenenfalls substituiert ist durch einen Alkyl-, Alkyloxy-, Alkylthio- oder Alkyloxycarbonylrest, wobei der Alkylrest und die Alkylteile der anderen Reste vorzugsweise 1 bis 6 Kohlenstoffatome in gerader oder verzweigter Kette enthalten, durch eine Hydroxylgruppe oder durch ein Halogenatom, bedeutet und
R1 ein Wasserstoffatom ist oder falls m » O, einen gerad- oder verzweigtkettigen Alkylrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, insbesondere einen Methyl- oder Äthylrest darstellt.
Die Verbindungen der allgemeinen Formel (III) sind bekannte Verbindungen, die insbesondere in den belgischen Patentschriften 794 872 und 807 036 beschrieben sind und stellen selbst Ausgangsmaterialien für die Herstellung von polyenischen Verbindungen der Reihen der Terpene, der Geraniolene und der Sesquiterpene dar. Durch die Desulfonierung der Verbindungen der allgemeinen Formel (III) durch Behandeln mit einem anorganischen oder organischen basischen Mittel wird es möglich, eine weitere äthylenische Doppelbindung in die aliphatische Kette einzuführen, wie in den belgischen Patentschriften 794 872 und 807 036 angegeben.
Zur Herstellung der Verbindungen der allgemeinen Formel (III), ausgehend von den Verbindungen der allgemeinen Formel (i), kann man eine Verbindung der allgemeinen Formel (I) auf ein SuIfon der allgemeinen Formel
SO2R
(IV)
einwirken lassen, worin R und R* wie vorstehend definiert sind, und m m 0 oder 1, je nach der Bedeutung des Symbole η der ver-
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wendeten Verbindung der allgemeinen Formel (I).
Man bewirkt die Umsetzung in einem aprotischen polaren basischen Lösungsmittel und in Anwesenheit eines basichen Mittels, das eine ausreichende Wirksamkeit besitzt, um das eingesetzte SuIfon in ein Anion umzuwandeln. Als aprotisches polares basisches Lösungsmittel sind besonders geeignet das Dimethylformamid, das DimethyIacetamid, das Dimethylsulfoxid, das N-Methylpyrrolidon und das Hexamethylphosphortriamid. Geeignete basische Mittel sind anorganische oder organische Verbindungen, beispielsweise die Alkoholate von Alkalimetallen, die Hydride oder Amide von Alkalimetallen, die organometallischen Verbindungen, wie die Organozinkverbindungen, Organolithiumverbindungen und Organomagnesiumverbindungen. Sie können allein oder zusammen mit einem anderen basischen Mittel verwendet werden, das dazu bestimmt ist, die gebildete Wasserstoffsäure zu neutralisieren. Für den Fall der alleinigen Verwendung des Anionen-bildenden Mittels sollte die eingesetzte Menge ausreichen, um diese Neutralisation zu bewirken. Diese Menge hängt auch von den Modalitäten des Einsatzes und der Reaktionsfähigkeit der Reaktionsprodukte im Hinblick auf dieses basische Mittel ab. Aus diesen verschiedenen Gründen kann es vorteilhaft sein, die Reaktion mit einer geringeren Menge des Anionenbildenden Mittels zu beginnen und ein weiteres basisches Mittel zuzusetzen, demgegenüber die Reaktionsprodukte weniger empfindlich sind und das zur Neutralisation der gebildeten Wasserstoffsäure ausreicht.
Man kann die Umsetzung bei Temperaturen von -100 bis +15O0C je nach der Natur der eingesetzten und der erhaltenen Verbindungen und vorzugsweise unter einer inerten Atomosphäre, beispielsweise unter Argon durchführen.
Man kann eine Desacetalisierung der Verbindungen der allgemeinen Formel(III) zu den entsprechenden Sulfonaldehyden der allgemeinen Formel
709836/0770
worin die Symbole wie vorstehend definiert sind, durchführen; diese Aldehyde sind aus den belgischen Patentschriften 794 und 807 036 bekannt. Diese Desacetalisierung kann nach jeder an sich bekannten Weise zur Desacetalisierung analoger Verbindungen durchgeführt werden. Im allgemeinen erfolgt die Desacetalisierung durch Einwirken eines Überschusses an Wasser bei einem pH-Wert von gleich oder unter 7 und bei einer Temperatur von -40 bis +800C, vorzugsweise von -20 bis +200C. Im allgemeinen ist es nicht notwendig, das Sulfonacetal der allgemeinen Formel (I) zu isolieren, um die Desacetalisierung durchzuführen. Man kann diese auch direkt an dem Rohprodukt der Reaktion zwischen dem ct-Hulogenacetal der allgemeinen Formel (I) und einem SuIfon der allgemeinen Formel (IV) durchführen.
Die Sulfone der allgemeinen Formel (IV) sind bekannte Verbindungen, deren Herstellung insbesondere in den belgischen Patentschriften 794 872 und 807 036 beschrieben wird.
Besonders interessant sind die Verbindungen der allgemeinen Formel (I), worin X ein Chlor- oder Bromatom darstellt, η = 0, R1, R-i, R. und R,- ein Wasserstoffatom bedeuten und R^ den Methylrest darstellt, oder
1, R.J,
und
den Methylrest darstellt.
ein Wasserstoffatom bedeuten und
Durch Einwirkung auf ein SuIfon der allgemeinen Formel (IV), worin
0 3836/0770
' If
m = 1 und R1 = ein Wasserstoffatom, bzw.
m » 0 und R1 = der Methylrest,
führen diese Verbindungen zu Verbindungen der allgemeinen Formel (III), die Vorläufer für das Vitamin A darstellen.
Die folgenden Beispiele dienen zur Erläuterung der Erfindung einschließlich der Verwendung der Verbindungen der allgemeinen Formel (I), ohne eine Einschränkung darzustellen.
Beispiel 1
Zu einer Lösung von 8,40 g (0,1 Mol) 3-Methylbut-2-enal (oder Prenal) in 84 cm^ auf -200C gekühltem Methanol fügt man einen Tropfen konzentrierte Schwefelsäure und anschließend während 90 Minunten 45,5 cm einer 2,20 m t-Butylhypochloritlösung in Pentan, worauf man die Temperatur während 30 Minuten auf O0C ansteigen läßt. Anschließend gießt man die Reaktionsmischung •τ
in 150 cm Wasser, das 12,6 g (0,1 Mol) Natriumbicarbonat enthält. Die wäßrige Phase wird abgetrennt und drei mal mit insgesamt 75 cm Pentan extrahiert. Die organischen Phasen
3 3
werden vereint, mit 30 cm Wasser und anschließend mit 30 cm einer wäßrigen gesättigten Natriumbicarbonatlösung gewaschen und über wasserfreiem Natriumcarbonat getrocknet.
Nach dem Konzentrieren zur Trockne unter verringertem Druck (etwa 20 mm Hg) bei einer Temperatur unter 500C erhält man einen Rückstand von 15,42 g der aus 6,74·10 Mol 2-Chlor-1,1-dimethoxy-3-methylbut-3-en und 2,25·10~2 Mol 2-Chlor-1,1,3-Trimethoxy-3-methylbutan besteht, die durch NMR-Spektroskopie identifiziert wurden. Durch Destillieren erhält man 9,4 g 2-Chlor-1,1-dimethoxy-3-methylbut-3-en vom Kpn o «36 bis 36,50C.
Die Pentanlösung des t-Butylhypochlorits kann auf folgende
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Weise hergestellt werden:
•κ
Zu 780 cm einer wäßrigen Lösung von Natriumhypochlorit, die 0,6 Mol NaOCl enthält, fügt man während 7 Minuten bei 2 bis 40C eine Mischung von 44,7 g (0,6 Mol) t-Butanol und 40 g (0,666 Mol) Essigsäure. Nach beendeter Zugabe hält man die Reaktionsmischung 8 Minuten auf 40C und extrahiert anschliessend mit 50 cnr Pentan. Der organische Extrakt wird mit 50 cnr einer wäßrigen gesättigten Natriumbicarbonatlösung und anschließend mit 50 cm Wasser gewaschen, über Calciumchlorid getrocknet und anschließend durch Zusatz von Pentan auf 100 cm ergänzt. Man erhält so 100 cm einer 4»42 m Pentanlösung von t-Butylhypochlorit; durch Verdünnen auf 200 cnr erhält man · eine 2,20 m Lösung.
Beispiel 2
Zu einer Lösung von 5,04 g (6·10 Mol) 3-Methylbut-2-enal (oder Prenal) in 50 cm5 auf -200C gekühltem Methanol fügt man 1,6 cnr konzentrierte Schwefelsäure und anschließend während 90 Minuten 77,5 cnr einer 0,774 m t-Butylhypobromit-Löeung in Pentan und läßt die Temperatur während 30 Minuten auf O0C ansteigen. Anschließend gießt man die Reaktionsmischung in 100 cm* Wasser, das 11,16 g (0,9·10 Mol) Natriumbicarbonat enthält. Man trennt die wäßrige Phase ab, extrahiert mit 3 mal insgesamt 75 cm Pentan, vereint die organi-
t.
sehen Phasen, wäscht sie mit 30 cm Wasser und anschließend ■x
mit 30 cm einer wäßrigen gesättigten Natriumbicarbonatlösung und trocknet sie über wasserfreiem Natriumcarbonat. Nach dem Eonzentrieren zur Trockne unter verringertem Druck (etwa 20 mm Hg) bei einer Temperatur unter 500C erhält man einen Rückstand von 12,92 g, der aus einer Mischung von 2-Brom-1,1-dimethoxy-3-methylbut-3-en und 2-Brom-1,1,3-trimethoxy-3-methylbutan besteht, die durch NMR-Spektroskopie identifiziert wurden. Durch Destillieren trennt man 6,55 g 2-Brom-1,1-dimethoxy-3-methylbut-3-en vom Kpn o » 48,50C ab.
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Die Pentanlösung des t-Butylhypobromits kann man nach C. Walling, J. Org. Chem., 27, 2976 (1962) herstellen.
Beispiel 3
-2 Zu einer Mischung von 1,055 g (1,1*10 Mol) Natrium-t-butylat in 4,95 cm' N-Methylpyrrolidon fügt man bei -200C unter einer Argonatmosphäre während 5 Minuten eine lösung von 3,44 g Phenyl-5-(2,6,6-trimethylcyclohex-i-enyl)-3-methylpenta-2,4-dienylsulfon von 94 prozentiger Reinheit (1,1*10"" Mol) in 5,74 cm5 N-Methylpyrrolidon. Nach 5-minütigem Rühren bei -200C fügt man während einer Stunde eine Lösung von 2,368 g (1,135 Mol) 2-Brom-1,1-dimethoxy-3-methylbut-3-en in 4,5 cm5 N-Methylpyrrolidon zu. Die Reaktionsmischung wird anschließend 2 1/4 Stunden bei O0C gerührt, worauf man nacheinander 12 cnr peroxydfreien Isopropylather und 25 cm Wasser während 10 Minuten zufügt. Die wäßrige Phase wird 2 mal mit insgesamt 20 cm5 Isopropy lather extrahiert. Die organischen Phasen werden vereint und man erhält so eine Lösung von 1,1-Dimethoxy-3,7-dimethyl-9-(2,6,6-tΓimethylcyclohex-1-enyl)-5-phenylsulfonyl-nona-2,6,8-trien,das man direkt in folgender Weise in den entsprechenden Aldehyd umwandelt.
Die vorstehende Lösung wird 1 3/4 Stunden bei etwa 200C mit 0,247 cnr einer wäßrigen 4 η-Lösung von Schwefelsäure gerührt und anschließend nacheinander mit 5 cm einer gesättigten wäßrigen Natriumbicarbonatlösung und 2 mal mit insgesamt 5 cm Wasser gewaschen und schließlich über wasserfreiem Natriumsulfat getrocknet. Nach dem Filtrieren und Abkühlen bei O0C während 15 Minuten trennt man durch Filtrieren 0,6275 g 3,7-Dimethyl-9-(2,6,6-trimethylcyclohex-1-enyl)-1-oxo-5-phenylsulfonyl-nona-2,6,8-trien ab, das man durch NMR-Spektroskopie identifiziert.
Durch Konzentrieren der Mutterlaugen des vorstehenden Produkts erhält man einen Rückstand von 3,970 g, in dem man durch NMR-Spektroskopie 8,12*10~5 Mol 3,7-Dimethyl-9-(2,6,6-trimethyl-
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cyclohex-1-eny1)-1-oxo-5-phenylsulfonyl-nona-2,6,8-trien und Ο,53·1Ο"3 Mol Phenyl-5-(2,6,6-trimethylcyclohex-1-enyl)-3-methylpenta-2,4-dienylsulfon (Ausgangsmaterial) bestimmt. Die Ausbeute des SuIfonaldehyds beträgt 91 #, bezogen auf das verbrauchte Ausgangssulfon.
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Claims (8)

Patentansprüche
1. / α-Halogenacetal eines äthylenischen Aldehyds der allgemeinen Formel
OR,
(D
worin
R1, R2, R5, Ri und Rc, die gleich oder verschieden sein können, ein Wasserstoffatom oder einen gerad- oder verzweigtkettigen Alkylrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen bedeuten,
X ein Halogenatom darstellt,
Rg einen gerad- oder verzweigtkettigen Alkylrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen bedeutet und
η β O oder 1.
2. α-Halogenacetal eines äthylenischen Aldehyds gemäß Anspruch 1, worin X ein Chlor- oder Bromatom bedeutet, R^, R^, R. und R1- jeweils ein Wasserstoffatom darstellen, Rp den Methylrest bedeutet und η * O.
3. α-Halogenacetal eines äthylenischen Aldehyds gemäß Anspruch 1, worin X ein Chlor- oder Bromatom bedeutet, R^, R2, R5 und Rc jeweils ein Wasserstoffatom darstellen, R. den Methylrest bedeutet und η » 1.
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ORIGINAL INSPECTED
4. Verfahren zur Herstellung eines a-Halogenacetals eines äthylenischen Aldehyds gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Hypohalogenit eines gesättigten tertiären
aliphatischen Alkohols mit einem Aldehyd der allgemeinen Formel
worin R1, R2, R5, R4 und R5 wie in Anspruch 1 definiert sind, in Anwesenheit eines gesättigten primären aliphatischen Alkohols der allgemeinen Formel RgOH umsetzt, worin R^ wie in Anspruch 1 definiert ist.
5. Verfahren gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man in Anwesenheit einer katalytischen Menge einer starken
anorganischen Säure arbeitet.
6. Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß man das Hypohalogenit des gesättigten tertiären aliphatischen Alkohols aus den Hypochloriten und Hypobromiten von gesättigten tertiären aliphatischen Alkoholen mit bis zu 13 Kohlenstoffatomen auswählt.
7. Verfahren gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man das Hypochlorit oder Hypobromit, gelöst in einem inerten organischen Lösungsmittel verwendet.
8. Verfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß man das t-Butylhypochlorit oder -hypobromit verwendet.
7 r η ρ
7 0
DE2708282A 1976-02-25 1977-02-25 α-Halogenacetale von äthylenischen Aldehyden und Verfahren zu ihrer Herstellung Expired DE2708282C2 (de)

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