DE2708382A1

DE2708382A1 - Verfahren zur herstellung von 3-cyanomethylcyclopentanon-derivaten

Info

Publication number: DE2708382A1
Application number: DE19772708382
Authority: DE
Inventors: Kiyoshi Kondo; Kikuo Sugimoto; Yuriko Takahatake; Daiei Tunemoto
Original assignee: Sagami Chemical Research Institute
Current assignee: Sagami Chemical Research Institute
Priority date: 1976-02-27
Filing date: 1977-02-26
Publication date: 1977-09-01
Also published as: DE2708382B2; DE2708382C3; FR2342277A1; FR2342277B1; JPS5934707B2; GB1518637A; US4100184A; JPS52106844A

Description

^AG-14 (S-1036)
1A-1969

• 3·

(ZAIl)ANHOJIN) SAGAMI CHEMICAL RESEARCH CENTER, Tokyo , Japan

Verfahren zur Herstellung von 3-Cyanomethylcyclopentanon-Derivaten

Zusammenfassung

Es wird ein Verfahren zur Herstellung von 3-Cyanomethylcyclopentanon-Derivaten geschaffen. Diese Verbindungen sind wertvolle Vorstufen für die Herstellung von Duftkomponenten des Jasmine und von Analoga derselben, z. B. Methyljasmonoat, Methyldihydrojasmonoat oder dgl. Dei diesem Verfahren werden die Jasmonoate in einer vielstufigen Umsetzung hergestellt, wobei man von ß-Dicarbonylverbindungen und Aziden ausgeht.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur Herstellung von 3-Cyanomethylcyclopentanon-Derivaten, welche wertvolle Vorstufen von Duftkomponenten sind, z. B. von Methyljasmonoat, Methyldihydrojasmonat oder dgl.

3-Cyanomethylcyclopentanon-Derivate der allgemeinen Formel

^(VI)

/0983b/0990

in der R ein Wasserstoffatom, eine Alkylgruppe, eine

Alkenylgruppe oder eine Alkinylgruppe und R ein Wasserstoffatom, eine Alkoxycarbonylgruppe oder eine Acylgruppe bedeutet, sind wertvolle Vorstufen für die Herstellung von Jasmonoiden, nämlich von Duftstoffen des Jasmins und von Analoga derselben, z. B. Methyljasmonoat, MethyIdihydrojasmonat oder dgl. Diese Duftstoffe erteilen die charakteristische Duftnote des Jasmins (E, H. Folak, Cosmetics and Perfumery, 88, 46 (1973)). Ferner werden diese Verbindungen als wichtige duftverstärkende Substanzen angesehen.

Es wurden verschiedene Verfahren zur Herstellung von Jasmonoiden beschrieben (T.L. Ho. Syn. Commun., £, 265 (1974)), z. B. die Synthese von Methyljosmonoat aus Cyclopentanon-enamin-Derivaten (E, Demole, et al., HeIv. Chim. Acta, 45_, 692 (1962) ; Umsetzung eines nukleophilen Mittels mit einem Cyclopentenon-Derivat (G. BUchi, et al., J. Org. Chem. J56, 2021 (1971)); A. I. Meyers, et al., J. Org. Chem. 38, 175 (1973); A. E. Greene, et al., Tetrahedron Lett., 4867, (1976)); Synthesen aus Indanon-Derivaten (S. Torii et al., J. Org. Chem. 40, 462 (1975)); Verfahren unter Verwendung von Zwischenstufen, welche bei der Elektrolyse von Norbornan-Derivaten erhalten werden (S. Torii et al., J. Org. Chem., 40, 2221 (1975)).

Diese Verfahren haben den Nachteil, daß die Ausgangsmaterialien nicht leicht zugänglich sind und daß die Selektivität der Reaktion in einigen Fällen sehr gering ist. Außerdem sind die Reaktionsstufen langwierig und es werden teure Reagenzien benötigt. In vielen Fällen ist die Reaktionsführung nicht einfach.

Die Erfinder haben Möglichkeiten zur industriellen Herstellung von Jasmonoiden untersucht und festgestellt, daß 3-Cyanomethylcyclopentanon-Derivate der Formel (VI) welche als Vorstufen für Jasmonoide dienen können, leicht herstellbar sind.

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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur einfachen industriellen Herstellung von 3-Cyanomethylcyclopentanon-Derivaten zu schaffen, welche als Vorstufe für Jasmonoide dienen können.

Das erfindungsgemäOe Verfahren kann durch folgendes Reaktionsschema wiedergegeben werden:

CH₀ = CH - CH₀ - CH₀ - C - CH- - C - R³ (I)

O O

Stufe I

CH-CH₂-CH₂-C-C-C-R³ (II,

O N_ O

Stufe II ^;

ο ο

Il Il

(HI)

CC"'

Stufe ι
III i

O O

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Stufe IV

O O Il Il

R¹

Stufe V

(VI¹)

CN

In diesen Formeln bedeutet R ein Wasserstoffatom, eine Alkylgruppe, eine Alkenylgruppe oder einer Alki nylgruppe und R bedeutet eine Alkoxy gruppe oder eine Alkylgruppe.

Im folgenden soll jede Stufe des Syntheeeverfahrens näher erläutert werden. Ee muß bemerkt werden, daß die Verbindungen mit der typischen Nomenklatur bezeichnet sind, z. B. bedeutet der Ausdruck Pentansäure eine Verbindung der Formel C-HqCOOH und der Ausdruck Cyclopentancarbonsäure bedeutet eine Verbindung der Formel CcH

In der Stufe I dient als Ausgangsmaterial eine ß-Dicarbonylverbindung der Formel

CH₉ - CH - CH₉ - CH₉ - C - CH₉ - C - R³ (I)

wobei R die oben angegebene Bedeutung hat. Diese Verbindung kann leicht hergestellt werden durch Kondensations von Acetessigsäureester!! oder Acetylacetonen mit Alkylhalogeniden (siehe obige Literaturangaben).

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Λ-

Typische Verbindungen der Formel (I) umfassen ß-Ketoester, wie 3-Oxo-6-hepten8äureester und ß-Diketone, wie 7-Octen-2,4-dion und 8-Nonen-3,5-dion. Die Stufe I umfaßt die Reaktion der ß-Dicarbonylverbindung (I) mit einem Azid. Als Azide kommen Tosylazid, Benzolsulfonylazid, Phenylazid, Azidoameisensäureester und verschiedene andere Azide in Frage. Die Reaktion der Stufe I kann unter basischen Bedingungen durchgeführt werden. Basische Bedingungen können eingestellt werden durch Zugabe von Alkalimetallhydroxiden, wie Natriumhydroxid und Kaiiumhydroxid; Alkalimetallalkoxiden, wie Natriummethoxid, Natriumäthoxid, Natrium-t-butoxid, Kaiium-tbutoxid und organischen Aminen, wie Triethylamin, Tributylamin, Dimethylanilin, Pyridin und Piperidin. Vorzugsweise setzt man etwa die äquimolare Menge bezogen auf die Ausgangsmaterialien ein. Bei Durchführung der Stufe I kann die Umsetzung ohne Lösungsmittel ausgeführt werden. Zur Steigerung der Ausbeute bei milden Reaktionsbedingungen ist es jedoch bevorzugt, ein Lösungsmittel einzusetzen, z. B. Acetonitril, Dimethylformamid, Tetrahydrofuran, Alkohole, Äther, Methylenchlorid oder dgl. Wenn die Stufe I unter den angegebenen Bedingungen durchgeführt wird, so geht die Umsetzung glatt vonstatten, ohne daß das Reaktionssystem erhitzt oder gekühlt werden muß. Dabei erhält man a-Diazo-ß-dicarbonyl-Verbindungen. Typische a-Diazo-ß-dicarbonyl-Verbindungen der Formel (II)

CH₀ = CH - CH₀ - CH₀ - C - C - C - R³ (II)

^ ^ ^ 11 M W

O N₂ O

wobei R die oben angegebene Bedeutung hat und welche bei der Stufe I erhalten werden, umfassen a-Diazo-ß-ketoester, wie 3-Oxo-2-diazo-6-heptensäureester und a-Diazo-ß-diketone, wie 7-Octen-3-diazo-2,4-dion, 8-Nonen-4-diazo-3,5-dion und dgl.

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— jj —

Bei der Stufe II ist es erforderlich, die a-Diazo-$-dicarbonyl-Verbindungen der Formel (II) Bedingungen zu unterwerfen, welche zu einem Carben oder einem Carbenoid führen. Die zu einem Carben oder Carbenoid führenden Bedingungen können hergestellt werden durch (1) Behandlung mit einem Katalysator oder (2) Photobestrahlung. Bei dem katalysierten Zersetzungsverfahren wird eine geringe Menge eines Katalysators zugesetzt, z. B. eines Metalls oder eines Metallsalzes, wie Kupferpulver, Kupferbronze, Kupferhalogenide, Kupfersulfat, Kupferacetylacetonat, Kupferphosphin-Komplex, Silberoxid, Silbernitrat oder dgl. Diese führen in einer interten Atmosphäre zu einem Carbenoid. Bei der Photozersetzungsmethode wird die Verbindung (II) direkt bestrahlt oder in einer inerten Atmosphäre bestrahlt, wobei Carbene gebildet werden. Es können herkömmliche Lichtquellen verwendet werden, z. B. Niederdruckquecksilberlampen, sowie Hochdruckquecksilberlampen. Es ist nicht stets erforderlich, bei dem katalytischen Verfahren oder dem Photozersetzungsverfahren ein Lösungsmittel einzusetzen. Die Bildung von Nebenprodukten kann jedoch vermieden werden, wenn man die Umsetzung in einem inerten Medium durchführt. Hierbei kann die Ausbeute und die Selektivität gesteigert werden. Die Bedingungen eines inerten Mediums können dadurch hergestellt werden, daß man die Reaktion unter einer inerten Atmosphäre durchführt, z. B. unter Stickstoff- oder Argongas und indem man ein Lösungsmittel einsetzt, wie Benzol, Toluol, Xylol, Hexan, Petroläther oder dgl. Die unter diesem Bedingungen gebildeten Carbene und Carbenoide führen unmittelbar und selektiv zu der Cycloaddition an die ungesättigten Doppelbindungen des gleichen Moleküls, wobei das Bicyclof3,1,olhexan-2-on-Derivat in hoher Ausbeute gebildet wird.

Die in der Stufe (II) gebildeten Bicylo-Verbindungen haben in 1-Position einen elektronenziehenden Substituenten. Hierdurch wird die Spaltung des Cyclopropan-Rings durch Angriff eines nukleophilen Agens erleichtert. Diese Umsetzung findet in der nächsten Reaktionsstufe statt. Ferner steuert der Substituent auch die Richtung der Ringspaltung. Somit kann

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- sr -

-j.

aufgrund der Anwesenheit dieses Substituenten in 1-Position eine der drei Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen des Cyclopropan-Rings selektiv unter Bildung des Cyclopentanon-Derivats gespalten werden.

Typische Bicyclo{3,1,o]hexan-2-on-Derivate der Formel (III)

("Ο

wobei R die oben angegebene Bedeutung hat, und welche in Stufe II erhalten werden, umfassen 2-Oxo-bicyclo'3,1,θ] hexan-1-carbonsäureester, 1-Acetyl-bicyclo/"3,1 ,Q -hexan-2-on, 1-Propionyl-bicyclo[3,1,0] hexan-2-on und dgl.

In der Stufe III ist es erforderlich, das Bicyclo 3,1,oj-hexan-2-on-Derivat der Formel (III) unter alkalischen Bedingungen mit einem Cyanierungsmittel umzusetzen. Typische Cyanierdungsmittel umfassen Cyanwasserstoff, Aceton-Cyanhydrin und Metallcyanide, wie Kaliumcyanid, Natriumcyanid, Kupfercyanid, Quecksilbercyanid, Aluminiumcyanid oder dgl. Es ist erforderlich, die Reaktion unter basischen Bedingungen durchzuführen. Wenn man ein Alkalimetallcyanid verwendet, so können die basischen Bedingungen durch Zugabe des Alkalimetallcyanids hergestellt werden. Somit ist es nicht erforderlich, eine weitere alkalische Verbindung zuzusetzen. Wenn man Cyanwasserstoff einsetzt, so kann man die basischen Bedingungen durch Zugabe einer Base, wie Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid, Natriumcarbonat, Kaliumcarbonat, Triäthylamin, Fyridin oder dgl. herstellen. Es ist bevorzugt, die Reaktion in einem inerten Lösungsmittel durchzuführen, z. B. in einem Alkohol, in Äther, Dimethylformamid, N-Methylpyrrolidion, Acetonitril, Limethylsulfoxid, Hexamethylphosphorsäuretriamid oder dgl. Sie Umsetzung geht bei Zimmertemperatur glatt vonstatten, ohne daß man Kühlen oder Erhitzen muß. Es wird angenommen, daß die Reaktion mit einem Metallcyanin dem

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- sf-

'40-

folgenden Reaktionsmechanismus folgt;

MCN

Verbindung (III) ₎

H ⁺

-> Verbindung (IV)

Wie in dieser Reaktionsformel angedeutet, findet eine partielle Ringspaltung des Bicyclo-Rings der Verbindung (III) durch Angriff des CN-Anions des Cyanierungsmittels statt. Dabei wird die anionische aktive Verbindung gebildet, welche sodann durch Behandlung mit Säure in die Verbindung (IV) umgewandelt wird.

In der Stufe IV wird selektiv eine Alkylierung in 1-Position des S-Cyanomethyl^-oxo-cyclopentancarbonsäureesters durchgeführt. Das verwendete Alkylierungsmittel hat die Formel

R¹Z

wobei R eine Alkylgruppe, eine Alkenylgruppe oder eine Alkinylgruppe bedeutet und wobei Z ein Halogenatom, eine To^yIoxygruppe oder eine Acyloxygruppe bedeutet. Die Umsetzung wird in Gegenwart einer Base, z. B. eines Alkalimetallcarbonate, eines Alkalimetallhydroxide, eines Alkalimetallalkoxiüs oder eines Alkalimetallhydroxids oder eines organischen Amins durchgeführt. Es ist bevorzugt, ein Lösungsmittel zu verwenden, z. B. einen Alkohol, einen Äther, einen Kohlenwasserstoff, ein polares Lösungsmittel, wie Dirnethylsulfoxid, Hexamethylphosphorsäuretriamid oder dgl.

In der Reaktionsstufe V wird eine Alkoxycarbonylgruppe oder eine Acylgruppe in 1-Position des 5-Cyanomethyl-2-oxocyclopentans der Formel (IV) oder (V) eliminiert, und zwar durch Hydrolyse und nachfolgendes Erhitzen des Hydrolysen-

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Produktes oder durch Erhitzen in Gegenwart eines Alkalim&allsalzes.

Das 3-Cyanomethylcyclopentanon der Formel (VI) in der R und

2
R beide Wasserstoffatome bedeuten, wird aus der Verbindung

(IV) erhalten. Das 3-Cyanomethylcyclopentanon-Derivat der

2 1

Formel (VI), in der R ein Wasserstoffatom und R der entsprechende Substituent ist, wird aus der Verbindung (V) erhalten. Die 3-Cyanomethylcyclopentanon-Derivate der Formeln (IV),

(V) und (VI) sind Vorstufen der Jasmonoide.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von AusfUhrungsbeispielen näher erläutert.

Beispiel 1

Eine Lösung von p-Toluolsulfonylazid (592 mg, 3 mmol) in 1 ml Acetonitril wird bei Zimmertemperatur zu einer Lösung von 3-Oxo-6-heptensäuremethylester (368 mg, 3 mmol) und Triäthylamin (306 mg, 3 mmol) in 5 ml Acetonitril gegeben. Die Mischung wird während etwa 2 h gerührt und das Lösungsmittel wird unter vermindertem Druck abdestilliert, worauf das Produkt mit 50 ml Äther aufgenommen wird. Die Lösung wird mit 5%-iger wässriger Lösung von Kaliumhydroxid gewaschen, bis die wässrige Phase farblos ist. Sodann wird das Produkt noch mit einer gesättigten wässrigen Lösung von Natriumchlorid gewaschen. Die Ätherlösung wird über wasserfreiem Magnesiumsulfat getrocknet und dann filtriert und unter vermindertem Druck eingeengt, wobei man 530 mg 2-Diazo-3-oxo-6-heptensäuremethylester in Form eines gelben öligen Produkts erhält. Das Rohprodukt kann durch Destillation unter vermindertem Druck gereinigt werden.
Ausbeute: 97 #

Kochpunkt: 67 - 68 °C/0,4 mmHg
Infrarotspektrum (cm"¹): 2120, 1725, 1655 NMR-Spektrum (CCl₄) <f : 3,77 (s, 3H), 4,65 - 5,20 (m, 2H),

5,47 - 6,13 (m_f 1H).

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- Mf- ■beispiel 2 * 4%.

Unter einer Argonatmosphäre wird der ungereinigte 2-Diazo-3-oxo-6-heptensäuremethylester des Beispiels 1 (4,55 g, 25 mmol) in 100 ml Benzol aufgelöst. Wasserfreies Kupfer-II-sulfat (2,5 g) wird als Katalysator zu der Lösung gegeben. Die Mischung wird während etwa 3 h am Rückfluß erhitzt. Durch Dünnschichtchromatographie wird festgestellt, wann das Ausgangsmaterial verschwunden ist. Sodann wird das Reaktionsgemisch über eine Celit-Säule filtriert. Das Lösungsmittel wird vom Pitralt unter vermindertem Druck abdestilliert und der verbleibende ölige Rückstand wird unter vermindertem Druck destilliert, wobei man 2,92 g 2-Oxo-bicyclo [3,1,θ] hexan-1-carbonsäuremethylester als öliges Produkt erhält. Ausbeute: 69 #, bezogen auf Methyl-3-oxo-6-heptenoat Kochpunkt: 90 °C/0,7 mmHg
NMR-Spektrum (CCl₄) S : 1,33 (t, J=5Hz, 1H), 1,77 - 2,30 (m,4H),

2,30 - 2,73 (m, 2H), 3,68 (s, 3H) Massen-Spektrum (m/e ^):154 (55), 126 (87), 123 (56), 113 (94),

67 (62), 66 (54), 59 (75) Infrarot-Spektrum (cm"¹):1755, 1725.

Beispiel 3

Unter einer Argonatmosphäre wird 2-Diazo-3-oxo-6-heptensäuremethylester (34 g, 0,187 mmol) in Benzol (300 ml) aufgelöst und ein Acetylaceton-Kupfer-Komplex (1 g) wird zu der Lösung gegeben. Die Mischung wird über Nacht am Rückfluß gerührt. Nach dem Kühlen wird das Lösungsmittel unter vermindertem Druck abdestilliert. Der Rückstand wird durch Destillation gereinigt. Man erhält 17,1 g 2-0xo-bicyclo[3,1,o]hexan-1-carbonsäuremethylester.
Ausbeute: 60 %
Kochpunkt: 83 bis 85 °C/0,3 mmHg

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Beispiel 4 * 42*

Unter einer Argonatmosphäre gibt man Kaliumcyanid (290 g, 44 mmol) und 2-Oxo-bicyclo 3,1,0lhexan-1-carbonsäuremethylester (6,18 g, 40 mmol) zu Dimethylsulfoxid (15 ml). Die Mischung wird bei Zimmertemperatur während etwa 3 Tagen gerührt und dann mit verdünnter Salzsäure angesäuert. Das Reaktionsprodukt wird mit Äthylacetat extrahiert und über wasserfreiem Magnesiumsulfat getrocknet und dann eingeengt. Der Rückstand (7,24 g) wird durch Säulenchromatographie (Silikagel) (Äthylacetat:n-Hexan = 2:3) gereinigt, wobei man ein Öliges Produkt erhält. Das Produkt wird aus Äthylacetat und η-Hexan umkristallisiert und man erhält 4,7 g des S-Cyanomethyl^-oxo-cyclopentancarbonsäuremethylesters. Ausbeute: 65 i>
Schmelzpunkt: 49 bis 50 ⁰C
Infrarot-Spektrum (cm"¹): 2250, 1755, 1725 NMR-Spektrum (CDCl₃)CT : 2,10 bis 3,35 (m, 8H), 3,80 (s, 3H) Massen-Spektrum (m/e) : 181, 141, 109.

Beispiel 5

5-Cyanomethyl-2-oxo-cyclopentancarbonsäuremethylester (362 mg, 2 mmol), Lithiumiodid (350 mg, 2,6 mmol) werden in 3 ml Dimethylformamid aufgelöst.

Die Mischung wird unter Rühren auf 120 ⁰C erhitzt. Nach 5 h wird das Reaktionsgemisch abgekühlt und mit einer wässrigen Lösung von Ammoniumchlorid vermischt. Dann wird das Reaktionsprodukt mit Äthylacetat extrahiert. Der Extrakt wird mit einer gesättigten wässrigen Natriumchloridlösung gewaschen und dann über wasserfreiem Magnesiumsulfat getrocknet und filtriert. Das FiItrat wird unter vermindertem Druck eingeengt. Der Rückstand wird durch Silikagel-Säulenchromatographie gereinigt (Äthylacetat:n-Hexan = 3:7), wobei man 148 mg 3-Cyanomethylcyclopentanon als öliges Produkt erhält. Ausbeute: 60 %

Infrarot-Spektrum (cm"¹): 2240, 1740
Massen-Spektrum (m/e) : 123, 83, 55, 41.

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Beispiel 6 ' Jif.

Unter einer Argonatmosphäre gibt man Natriumcyanid (200 mg, 4 mmol) und 2-Oxo-bicyclo[~3,1,oj hexan-1-carbonsäuremethylester (462 mg, 3 mmol) zu Dimethylsulfoxid (2 ml). Die Mischung wird bei Zimmertemperatur über Nacht gerührt und dann nach dem Verfahren des Beispiels 4 aufgearbeitet, wobei man 328 mg 5-Cyanomethyl-2-oxo-cyclopentancarbonsäuΓemethylester erhält. Ausbeute: 60 Ί».

Beispiel 7

Unter einer Argonatmosphäre gibt man Kaliumcyanid (260 mg, 4 mmol) und 2-Oxo-bicyclo [3,1,0| hexan-1-carbonsäuremethylester (462 mg, 3 mmol) zu Hexamethylphosphorsäuretriamid ( 3 ml). Das Gemisch wird bei Zimmertemperatur während 24 h gerührt und dann gemäß Beispiel 4 behandelt, wobei man 300 mg 5-Cyanomethyl-2-oxo-cyclopentancarbonsäuremethylester erhält. Ausbeute: 55 i>.

• Beispiel 8

Unter einer Argonatmosphäre gibt man Kaliumcyanid (260 mg, 4 mmol) und 2-Oxo-bicyclo[3,1,Ojhexan-1-carbonsäuremethylester (462 mg, 3 mmol) zu Dimethylformamid (3 ml). Die Mischung wird bei Zimmertemperatur während 24 h gerührt und dann nach dem Verfahren des Beispiels 4 behandelt, wobei man 290 mg S-Cyanomethyl^-oxo-cyclopentancarbonsäuremethylester erhält. Ausbeute: 53 1>.

Beispiel 9

3-Cyanomethyl-2-oxo-cyclopentancarbonsäuremethylester (4,17 g, 23 mmol) und 1-Brom-2-pentin (4,06 g, 27,5 mmol) werden in 40 ml Aceton aufgelöst. Kaliumcarbonat (3,19 g, 23 mmol) werden zu der Lösung gegeben. Das Gemisch wird unter heftigem Rühren

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während einer Nacht am Rückfluß erhitzt. Nach dem Abkühlen des Reaktionsgemisches wird das Lösungsmittel unter vermindertem Druck abdestilliert. Der Rückstand wird mit Wasser vermischt und das Reaktionsprodukt wird mit Äthylacetat extrahiert und über wasserfreiem Magnesiumsulfat getrocknet. Dann wird das Lösungsmittel unter vermindertem Druck abdestilliert. Der Rückstand wird aus Äthylacetat und η-Hexan umkristallisiert. Man erhält 2,77 g 5-Cyanomethyl-2-oxo-1-(2'-pentinyl)-cyclopentancarbonsäuremethylester in Form weißer Kristalle. Ausbeute: 49 # Schmelzpunkt: 100 bis 101 ⁰C Infrarot-Spektrum (cm"¹) : 2250, 1753, 1730 NMR-Spektrum (DCCl₅) O : 1,08 (t, J=6,5Hz, 3H), 1,90 - 3,09

(m, 11H), 3,67 (s, 3H) Massen-Spektrum (m/e) : 247, 216, 188.

Beispiel 10

tan
S-Canomethyl^-oxo-cyclopencarbonsäuremethylester (543 mg, 3 mmol) und 1-Brom-2-pentin (485 mg, 3,3 mmol) werden in 15 ml Aceton aufgelöst. Kaliumcarbonat (415 mg» 3 mmol) wird zu der Lösung gegeben. Das Gemisch wird am Rückfluß unter heftigem Rühren während einer Nacht erhitzt. Nach dem Abkühlen des Reaktionsgemisches wird das Lösungsmittel unter vermindertem Druck abdestilliert. Der Rückstand wird direkt durch Silikagel-Säulenchromatographie gereinigt (Äthylacetat: n-Hexan = 1:4), wobei man 630 mg S-Cyanomethyl^-oxo-i-(2^l-pentinyl)-cyclopentancarbonsäuremethylester in Form weißer Kristalle erhält. Ausbeute:85 %.

Beispiel 11

5-Cyanomethy1-2-0xo-1-(2-pentinyl)-cyclopentancarbonsäuremethylester (4,94 g, 20 mmol) wird in Dimethylsulfoxid (10 ml) aufgelöst. Lithiumiodid (5,36 g, 40 mmol) wird unter Rühren zu der Lösung gegeben und die Mischung wird bei 130 ⁰C während

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3 h gerührt und dann auf Zimmertemperatur abgekühlt. Das Reaktionsgemisch wird durch Silikagel-Säulenchromatographie gereinigt (Äthylacetat:n-Hexan = 3:7) und man erhält 3,2 g 3-Cyanomethyl-2-(2'-pentinyl)-cyclopentanon als öliges Produkt. Ausbeute: 85 1·.

Beispiel 12

3-Cyanomethyl-2-(2'-pentinyl)-cyclopentanon (378 mg, 2 mmol) wird in wasserfreiem Methanol aufgelöst (10 ml). Zu der Lösung werden 240 mg Lindlar-Katalysator gegeben. 49 ml Wasserstoff werden in die Mischung eingeleitet. Nach der Wasserst off zugabe wird das Reaktionsgemisch eingeengt und der Rückstand wird durch Silikagel-Säulenchromatographie (Äthylacetat :n-Hexan = 1:4) gereinigt, wobei man 3-Cyanomethyl-2-(cis-2'-pentenyl)-cyclopentanon (275 mg) als öliges Produkt erhält.

Ausbeute: 72 $>

Infrarot-Spektrum (cm~¹): 2248, 1745 NMR-Spektrum (CDC1,) 6 : 0,97 (t, J=7Hz, 3H), 1,52 - 3,00 (m,

12 H), 4,95 - 5,80 (m, 2H).

Beispiel 13

3-Cyanomethyl-2-(2' -pentinyl)-cyclopentanon (2,49 g, 13,2 mmol) werden in wasserfreiem Methanol (25 ml) aufgelöst. Frisch hergestellter Lindlar-Katalysator (750 mg) wird zu der Lösung gegeben. 323 ml Wasserstoff werden in das Gemisch eingeleitet. Die Vervollständigung der äquimolaren Wasserstoffabsorption wird gaschromatographisch überprüft. Dann wird das Reaktionsgemisch über eine Celit-Schicht filtriert. Das FiItrat wird unter vermindertem Druck eingeengt und der Rückstand wird destilliert, wobei man 2,28 g 3-Cyanomethyl-2-(cis-2'-pentenyl)-cyclopentanon erhält. Ausbeute : 90 % Kochpunkt: 126 - 130 °C/1,0

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ßeispiel 14 #

5-Cyanomethyl-2-oxo-cyclopentancarbonsäuΓβmethylester (1ÜO mg, 0,58 mmol) und Allylbromid (121 mg, 1 mmol) werden in 5 ml Aceton aufgelöst. Kaliumcarbonat (138 mg, 1 mmol) wird zu der Lösung gegeben. Das Gemisch wird 5 h unter Rühren am Rückfluß erhitzt und dann abgeklihlt und filtriert. Das Filtrat wird unter vermindertem Druck eingeengt. Der Rückstand wird durch Silikagel-Säulenchromatographie gereinigt (Äthylacetat:n-Hexan = 1:4). Man erhält 89 mg i-Allyl-S-cyanomethyl^-oxo-cyclopentancarbsonäuremethylester in Form eines viskosen öligen Produktes. Ausbeute:69 i»

Infrarot-Spektrum (cm"¹): 2235, 1755, 1730, 1640, 925 NMR-Spektrum (CDCl₃) S : 1,60 - 3,05 (m, 9H), 3,73 (s, 3H),

4,88 - 6,07 (m, 3H)

Beispiel 15

i-Allyl-S-cyanomethyl^-oxo-cyclopentancarbonsäuremethylester (220 mg, 1 mmol) und Lithiumiodid (2,68 mg, 2 mmol) werden in 3 ml Dimethylformamid aufgelöst. Die Lösung wird bei 120 ⁰C während 5 h gerührt und dann gekühlt und mit einer wässrigen Lösung von Ammoniumchlorid vermischt. Das Reaktionsprodukt wird mit Äthylacetat extrahiert und der Extrakt wird mit einer gesättigten wässrigen Natriumohloridlösung gewaschen und dann über wasserfreiem Magnesiumsulfat getrocknet und filtriert. Das Filtrat wird unter vermindertem Druck eingeengt und der Rückstand wird durch Silikagel-Säulenchromatographie gereinigt (Äthylacetat:n-Hexan = 1:4). Man erhält 90 mg 2-Allyl-3-cyanomethyl-cyclopentanon als öliges Produkt.
Ausbeute: 55 i>

Infrarot-Spektrum (cm"¹): 2240, 1740, 1640, 920 NMR-Spektrum (CDCl₃) cT _: 1,60 - 3,05 (m, 10H),

4,83 - 6,07 (m, 2H).

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Beispiel 16

3-Cyanomethyl-2-(cis-2^l-pentenyl)-cyclopentanon (220 mg, 1,15 mmol) wird in einer Mischung von Äther (20 ml) und Methanol (5 ml) aufgelöst. Die Lösung wird auf 0 ⁰G abgekühlt und trockener Chlorwasserstoff wird bis zur Sättigung in die Lösung eingeleitet. Dann wird die Lösung über Nacht stehengelassen. Sodann leitet man Argongas durch die Lösung um den Überschüssigen Chlorwasserstoff zu entfernen. Das Reaktionsgemisch wird auf 50 g Eis gegossen und 30 min gerührt. Zu der wässrigen Phase gibt man sodann Natriumchlorid, worauf das Reaktionsprodukt mit Äthylacetat extrahiert wird. Der Extrakt wird mit gesättigter wässriger Natriumchloridlösung gewaschen und dann über wasserfreiem Magnesiumsulfat getrocknet und filtriert. Das Lösungsmittel wird unter vermindertem Druck abdestilliert und der Rückstand wird durch Silikagel-Säulenchromatographie gereinigt (Äthylacetat:n-Hexan = 1:9). Man erhält 188 mg 3-Methoxycarbonylmethyl-2-(cis-2'-pentenyl)-cyclopentanon (Methyl-Jasmonat).
Ausbeute: 73 #

Infrarot-Spektrum (cm"¹) : 1740, 1160 NMR-Spektrum (CDCl₃)J : 0,94 (t, J= 7Hz, 3 H),

1,40 - 2,90 (m, 12H), 3,64 (s, 3H), 5,30 (m, 2H).

Beispiel 17

3-Cyanomethyl-2-(cis-2'-pentenyl)-cyclopentanon (4,0 g, 21 mmol), wird in einem Gemisch von Äther (80 ml) und Methanol (50 ml) aufgelöst. Die Lösung wird auf 0 ⁰C abgekühlt und getrocknetes Chlorwasserstoffgas wird bis zur Sättigung in die Lösung eingeleitet. Das Reaktionsgemisch wird im Kühlschrank über Nacht stehengelassen. Sodann wird Argongas durch die Lösung geleitet, um das überschüssige Chlorwasserstoffgas zu entfernen. Sodann wird das Reaktionsgemisch unter vermindertem Druck eingeengt, um fast die gesamte eingesetzte Lösungsmittelmenge zu entfernen. Zu dem Rückstand gibt man

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- vf-

ein Gemisch von Äther, Eis und Wasser. Das Reaktionsgemisch wird danach über Nacht gerührt und Natriumchlorid wird zu der wässrigen Phase gegeben. Bas Reaktionsgemisch wird dann mit Äther und mehrmals mit Äthylacetat extrahiert. Die wässrige Schicht wird mit kalter 10^-iger wässriger Natriumhydroxidlösung neutralisiert und mit Äthylacetat extrahiert. Die vereinigten organischen Schichten werden mit Salzlösung gewaschen und dann über wasserfreiem Magnesiumsulfat getrocknet und filtriert. Das Lösungsmittel wird unter vermindertem Druck abdestilliert und der Rückstand wird durch ^ilikagel-Säulenchromatographie gereinigt (Äthylacetat:n-Hexan 1,5:8,5). Man erhält 3,96 g 3-Methoxycarbonyleethyl-2-(cis-2·- pentenyl)-cyclopentanon (Methyl-Jasmonat). Ausbeute: 84 %.

Beispiel 18

Unter einer Argonatmosphäre gibt man Natriumcyanid (2,16 g, 44 mmol) und 2-Oxo-bicyclo[3,1,o]hexan-1-carbonsäuremethylester (6,18 g, 40 mmol) zu Dirnethylsulfoxid (40 ml). Das Gemisch wird bei Zimmertemperatur während 24 h gerührt und dann mit verdünnter Salzsäure angesäuert. Das Reaktionsprodukt wird mehrmals mit Äthylacetat extrahiert und die vereinigten Äthylacetatschichten werden mit Salzlösung gewaschen und über wasserfreiem Magnesiumsulfat getrocknet und dann eingeengt, wobei man 7,79 g eines öligen Rückstands erhält, welcher in der Hauptsache aus 5-Cyanomethyl-2-oxo—eyelopentancarbonsäureme thylester besteht. Der erhaltene ölige Rückstand sowie 1-Brom-2-pentin (6,32 g, 43 mmol) werden in Aceton (70 ml) aufgelöst. Kaliumcarbonat (5,94 g, 43 mmol) wird zu der Lösung gegeben und das Gemisch wird unter heftigem Rühren über Nacht am Rückfluß erhitzt. Nach dem Abkühlen des Reaktionsgemisches wird dieses über eine Celit-Schicht abfiltriert und das FiItrat wird unter vermindertem Druck eingeengt, wobei man ein halb-festes Rückstandsprodukt erhält (10,32 g). Dieses besteht in der Hauptsache aus 5-Cyanomethyl-2-oxo-1-(2*-pentinyl)-cyclopentancarbonsäuremethylester.

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Sodann wird das halb-feste RUckstandsprodukt In Dimethylsulfoxid (20 ml) aufgelöst und Lithiumiodid (5,36 g, 40 mmol) wird unter Rühren zu der Lösung gegeben und dann wird das Gemisch bei 130 ⁰C während 3 h gerührt und auf Zimmertemperatur abgekühlt. Das Reaktionsgemisch wird mit wässriger Ammoniumchloridlösung neutralisiert und mehrmals mit Äthylacetat extrahiert. Die vereinigten organischen Schichten werden mit Salzlösung gewaschen und Über wasserfreiem Magnesiumsulfat getrocknet und dann filtriert. Das Piltrat wird unter vermindertem Druck eingeengt, wobei man einen öligen Rückstand erhält. Der Rückstand wird durch Destillation gereinigt. Man erhält 2,48 g 3-Cyanomethyl-2-(2'-pentinyl)-cyclopentanon als öliges Produkt.

Ausbeute: 33 # (Gesamtausbeute bezogen auf 2-0xo-bicyclo[3,1 ,Ojhexan-1-carbonsäuren^ thylester) Kochpunkt: 135 - 142 ⁰C/ 0,9 mmHg.

Vergleichsbeispiel 1 Man arbeitet nach dem Gefahren des Beispiels 1, wobei man

als Ausgangsmaterialien 7-0cten-2,4-dion (8,4 g; 60 mmol),

Triäthylamin (6,1 g; 60 mmol) und p-Toluolsulfonylazid

(11,8 g; 60 mmol) einsetzt. Das Endprodukt wird durch Silikagel-

Säulenchromatographie mit einem Gemisch von Athylacetat und

n-Hexan (1:9) gereinigt, wobei man 8,4 g 7-Octen-3-diazo- 2,4-dion als gelbes öliges Produkt erhält.

Ausbeute: 84 #

Infrarot-Spektrum (cm"¹): 2115, 1665 NMR-Spektrum (CCl₄) S : 2,10 - 2,50 (m, 2H), 2,30 (s, 3H),

2,50 - 2,90 (m, 2H), 4,63 - 5.20 (m 2H),

5,37 - 6,16 (m, 1H).

Vergleichsbeispiel 2

Man arbeitet nach dem Verfahren des Beispiels 2, wobei man 7-0cten-3-diazo-2,4-dion des Vergleichebeispiels 1 einsetzt (8,17 g; 49 mmol) sowie wasserfreies Kupfer-II-sulfat (5 g).

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Man erhält 2,52 g 1-Acetyl-2-oxo-bicyclo[3,1,0] hexan als öliges Produkt.
Ausbeute: 37 %

Kochpunkt: 55 - 57 °C/O,15 mmHg
Infrarot-Spektrum (cm"¹): 1725, 1690 NMR-Spektrum (CCl₄)(J : 1,37 (dd, J = 4 Hz, J = 6 Hz, 1H),

1,76 - 2,70 (m, 6H), 2,40 (s, 3H).

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Claims

2708332

- ao -

PATENTANSPRÜCHE

"Ή
1. Verfahren zur Herstellung von 3-Cyanomethylcyclopentanon-

Derivaten der Formel

wobei R ein Wasserstoffatom oder eine Alkylgruppe, eine

Alkenylgruppe oder eine Alkinylgruppe bedeutet und wobei 2
R ein Wasserstoffatom, eine Alkoxycarbonylgruppe oder

eine Acylgruppe bedeutet, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Bicyclo[3,1,OJhexan-Derivat der Formel

wobei R eine Alkoxygruppe oder eine Alkylgruppe bedeutet mit einem Cyanierungsmittel umsetzt und danach mit oder ohne vorherige Alkylierung mit RZ, wobei R eine Alkylgruppe, eine Alkenylgruppe oder eine Alkinylgruppe und Z ein Halogenatom, eine Tosyloxygruppe oder eine Acyloxygruppe bedeutet, gegebenenfalls die Alkoxycarbonylgruppe

•κ oder die Acylgruppe der Gruppe GOR eliminiert.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Bicyclo¹3,1,θ! hexan-Derivat durch Umsetzung einer ß-Dicarbonyl-Verbindung der Formel

CH₀ = CH - CH₉ - CH₉ - C - CH₀ - C - R⁵

0 0

mit einem Azid unter basischen Bedingungen und nachfolgende Behandlung der erhaltenen a-L)iazo-ß-dicarbonyl-Verbiridung

70983&/0990 ORIGINAL INSPECTED

der Formel

CH₉ = CH - CH₉ - CH₉ - C - C - C - R⁵

<- C- C. κ Ii _tt

O N₂ O

unter Carbenbildungsbedingungen oder Carbenoidbildungsbedingungen umsetzt.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als Cyanierungsreagens Cyanwasserstoff, Acetoncyanhydrin oder Metallcyanide verwendet und daß man die Cyanierung unter basischen Bedingungen durchführt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die Cyanierung in einem inerten Lösungsmittel durchführt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man die Alkylierung durch Umsetzung mit einem Alkylierungsmittel der Formel

R¹Z

durchführt, wobei R eine Alkylgruppe, eine Alkenylgruppe oder eine Alkinylgruppe bedeutet und wobei Z ein Halogenatom, eine Tosyloxygruppe oder eine Acyloxygruppe bedeutet.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man die Eliminierung der Alkoxycarbonylgruppe der Gruppe aer Formel -COR durchführt, indem man den in 1-Steilung substituierten 5-Cyanomethyl-2-oxo-cyclopentancarbonsäureester, welcher durch Cyanierung und nachfolgende Alkylierung erhalten wurde, hydrolysiert und decarboxyliert.

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