DE2753454A1

DE2753454A1 - Quadratsaeureester

Info

Publication number: DE2753454A1
Application number: DE19772753454
Authority: DE
Inventors: Daniel Dr Bellus
Original assignee: Ciba Geigy AG
Current assignee: Novartis AG
Priority date: 1976-12-03
Filing date: 1977-11-30
Publication date: 1978-06-08
Also published as: GB1551589A; CH621107A5; NL7713022A; US4159387A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft neue Quadratsäureester, insbesondere Mono-orthoester, Diorthoester, Orthoesteranhydride und Orthoester-halogenide der Quadratsäure, ein neues Verfahren zu deren Herstellung sowie deren Verwendung zur Herstellung von Quadratsäure (Diketocyclobutendiol).

Aus der Literatur sind verschiedene Verfahren zur Herstellung von Quadratsäure bekannt. Nach einem aus Angew.Chemie, 75, 982(1963) bekannten Verfahren wird zunächst Hexachlorbutadien mit Aethylat zum l-Aethoxypentachlorbutadien-1,3 umgesetzt. Dieses lässt sich thermisch-katalytisch bei ca. 200⁰C zum Pefchlorcyclobutenon cyclisieren, aus dem durch Hydrolyse bei Temperaturen zwischen 100 und 110°C, bevorzugt in Gegenwart von konzentrierter Schwefelsäure, die Quadratsäure gevionnen werden kann.

Nach einem weiteren Verfahren kann Quadratsäure dadurch hergestellt werden, dass man Hexachlorbutadien mit Überschüssigem llorpholin umsetzt, das Reaktionsgemisch mit

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verdünnter wässeriger Säure, z.B. verdünnter Salzsäure, auf einen pH-Wert von 5-9 bringt, es bei Temperaturen von 2O-1OO°C rührt, das resultierende Gemisch dann stark ansäuert und zum Sieden erhitzt. Dabei bildet sich intermediär das Trichlortrimorpholino-butadien, das in wässerigem Medium bei pH 5-9 in ß-Morpholino-trichlorcyclobutenon übergeht. Aus diesem entsteht durch saure Hydrolyse die Quadratsäure in etwa 407oiger Ausbeute, bezogen auf das Hexachlorbutadien (DT-OS 1.568.291).

Aus der US.Patentschrift 3.059.030 und J.Am.Chem.Soc. 84_, 2919 (1962) und 85_, 2584 (1963) ist bekannt, dass sich fluorierte Cyclobutene oder Cyclobutane, wie l,2-Dialkoxy-3,3,-4,4-tetrafluorcyclobuten, 1,3,3-Trialkoxy-2-chlor-4,4-difluorcyclobuten oder l,l,3,3-Tetramethoxy-2-chlor-4,4-difluorcyclobutan, durch Hydrolyse bei mindestens 1OO°C in die Quadratsäure überführen lassen. Die Hydrolyse muss teilweise im Autoklaven durchgeführt werden, und die bei der Reaktion freiwerdende Fluorwasserstoffsäure verursacht ein Verätzen der Apparaturen. Zudem ist die Herstellung der benötigten Ausgangsprodukte aufwendig.

Bei diesen vorbekannten Verfahren muss die Hydrolyse zur Quadratsäure bei Temperaturen von mindestens 100⁰C und zwecks Verbesserung der Ausbeute in stark saurem Medium, im allgemeinen in mindestens 50%iger Schwefelsäure oder unter Zusatz von konzentrierter Salzsäure vorgenommen werden, was wegen der dabei anfallenden Abwässer auch vom ökologischen Standpunkt aus unerwünscht ist. Wird die Hydrolyse in schwach saurem Medium oder in Wasser vorgenommen, so sind die Ausbeuten selbst bei langen Reaktionszeiten unbefriedigend.

Ferner ist bekannt, dass sich 4,5-Dichlor-l,3-dioxol-2-on (Dichlorvinylencarbonat) bei der Belichtung in Aceton zu zwei stereoisomeren Cyclobutan-Derivaten dimerisieren lässt, die bei der Hydrolyse in Octahydroxycyclobutan übergehen.

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Das Octahydroxycyclobutan lässt sich durch Einwirkung von SO₂ in die Quadratsäure Überfuhren [vgl. Angew.Chemie,86, 867 (1974)]. Das als Ausgangsprodukt verwendete 4,5-Dichlor-l,3-dioxol-2-on muss durch eine mehrstufige und kostspielige Synthese aus l,3-Dioxol-2-on hergestellt werden.

Schliesslich kann Quadratsäure gemäss der deutschen Offenlegungsschrift 2.235.882 und Gazzetta Chim.It.,102, 818 (1972) auch durch elektrolytische reduktive Cyclo te trainer ieation von CO in nicht wässeriger Lösung bei erhöhtem Druck, vorzugsweise bei einem Druck zwischen etwa 90 und 350 atm, erhalten werden. FUr dieses Verfahren werden aufwendige Spezialapparatüren benötigt.

Aufgabe der Erfindung war es daher, Quadratsäure unter Vermeidung der obigen Nachteile auf einfachem und wirtschaftlichem Weg zugänglich zu machen.

Es wurde gefunden, dass man unter Verwendung leicht zugänglicher Ausgangsprodukte auf wirtschaftliche Weise und mit guten bis sehr guten Ausbeuten neue Zwischenprodukte herstellen kann» die sich unter milden Reaktionsbedingungen leicht in die Quadratsäure Überfuhren lassen.

Die neuen Zwischenprodukte entsprechen der Formel 1

(Ό.

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X₁ und X₉ eine Gruppe -OR,,

Z, ein Halogenatom oder eine Gruppe -OR₉ und Z₂ eine Gruppe -OCOCH^Halogen oder -OCOCH₂OR₂ bedeuten

X und X₂ zusammen die Gruppierung =0, Z, eine Gruppe -OR, und

Z₂ ein Halogenatom oder eine Gruppe -OR₉ bedeuten, wobei R₁ eine primäre oder sekundäre Alkylgruppe mit 1-4 Kohlenstoffatomen und

R₂ eine Alkylgruppe mit 1-4 Kohlenstoffatomen oder eine Alkanoylgruppe mit 2-4 Kohlenstoffatomen darstellen.

Von der Formel I werden somit Cyclobutene der Formel Ia

R₁O

(Ia)

OR,

und Cyclobutanone der Formel Ib

/^Z3

(Ib)

OR₁

umfasst, worin

Z ein Halogenatom oder eine Gruppe -OR₂ und Z eine Gruppe -OCOCH₂-Halogen oder -OCOCH₂OR₂

darstellen und
R und R die unter Formel I angegebene Bedeutung haben.

Die Verbindungen der Formel I können nach einem neuen Verfahren dadurch hergestellt werden, dass man eine Verbindung

der Formel II

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(H)

in Gegenwart einer organischen Base mit einem Halogenid der Formel III

Y-CH₂-COX (III)

umsetzt, wobei Y ein Halogenatom oder eine Gruppe -OR₂ und

X Chlor oder Brom bedeuten und R. und R„ die unter Formel I

angegebene Bedeutung haben.

Als eigentliches 2+2-Cycloaddens wirkt dabei ein Keten der Formel

das in situ durch Dehydrohalogenierung mit der organischen Base aus dem Säurehalogenid der Formel III entsteht.Nach dem erfindungsgemässen Verfahren werden Überraschenderweise ausschliesslich Verbindungen der Formel I gebildet, obwohl gemäss Literatur [Chem.Berichte, 104, 873(1971) und DT-OS 2.616.756] die Cycloaddition von Keten bzw. Diphenylketen an Tetraalkoxyäthylene zu Oxetanen und/oder Cyclobutanonen der Formeln IV und V

(Q » H oder Phenyl)

RO-

RO

JO

(IV)

(V)

fuhrt.

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:. 2 CIBA-GEIQY - X\ -

Als Beispiele von definitionsgemässen Alkylgruppen R, seien genannt: die Methyl-, Aethyl-, n-Propyl-, Isopropyl-, n-Butyl-, sek- und Iso-butylgruppe.

Alkylgruppen R„ können primär, sekundär oder tertiär sein. Aikanoyl· gruppen R2 können primär oder sekundär sein, beispielhafte Alkylgruppen R2 sind die oben unter R, genannten Gruppen sowie die tert-Butylgruppe. Beispielhafte Alkanoylgruppen R₂ sind die Acetyl-, Propionyl-, Butyryl- oder Isobutyrylgruppe

R. und R„ stellen bevorzugt unabhängig voneinander die Methyloder Aethylgruppe dar.

Bei durch Z, , Z₂, Z₃ oder Y dargestellten"Halogenatomen oder dem Halogen in Gruppen -OCOCH₂-Halogen (Z₂ oder Z,) handelt es sich z.B. um Brom- oder Fluoratome, vor allem jedoch um Chloratome.

X stellt bevorzugt Chlor dar.

Besonders bevorzugt sind Verbindungen der Formel I, worin X₁ und X9 J^e eine Methoxy- oder Aethoxygruppe, Z. ein Chloratom, eine Methoxy-, Aethoxy- oder Acetyloxygruppe, Z₂ eine Gruppe -OCOCH₂Cl, -OCOCH₂OCH₃, -OCOCH₂OC₂H₅ oder -OCOCH₂OCOCh₃ und R₁ Metnyl oder Aethyl bedeuten, oder Verbindungen der Formel I, worin X, und X₂ zusammen die Gruppierung O, Z^ die Methoxy- oder Aethoxygruppe, Z₂ ein Cnloratom, die hetauxy- oder Aetnoxygruppe und R. die Methyl- oder Aethylgruppe bedeuten.

Die Tetraalkoxyäthylene der Formel II und die Halogenide der Formel III sind bekannt oder können nach an sich bekannten Methoden hergestellt werden. Tetraalkoxyäthylene können z.B. nach der in Recueil,^2, 11 (1973) beschriebenen Methode aus Dialkoxy-monoaryloxymethanen erhalten werden.

Die Umsetzung der Tetraalkoxyäthylene der Formel II mit der. Halogeniden der Formel III erfolgt definitionsgemnss in Gegenwart einer organischen Base und bevorzugt in Gegenwart eines

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inerten organischen Lösungsmittels. Als inerte organische Lösungsmittel können beispielsweise aromatische, aliphatische oder cycloaliphatische Kohlenwasserstoffe, wie Benzol, Toluol, Xylole, n-Pentan, η-Hexan, n-Octan, Cyclopentan oder Cyclohexanj aliphatische oder cycloaliphatische Ketone, wie Aceton» Methyläthylketon, Cyclopentanon und Cyclohexanon; aliphatische und cyclische Aether, wie Diethylether, Tetrahydrofuran, Tetrahydropyran und Dioxan, sowie Nitrile von gesättigten aliphatischen Monocarbonsäuren mit insgesamt 1-6 Kohlenstoffatomen, wie Acetonitril, Propionitril, Methoxypropionitril und Butyronitril, verwendet werden.

Bevorzugt sind aliphatische, cycloaliphatische und aromatische Kohlenwasserstoffe, insbesondere Alkane mit 5-8 Kohlenstoffatomen, Cyclopentan, Cyclohexan, Benzol und Toluol.

Die Umsetzung kann jedoch auch ohne Zusatz eines inerten organischen Lösungsmittels vorgenommen werden.

Als organische Basen können im erfindungsgemässen Verfahren zum Beispiel tertiäre Amine, vor allem Trialkylamine mit je 1-4, insbesondere 1 oder 2 Kohlenstoffatomen in den Alkylteilen, cyclische Amine, wie Pyridin, Chinolin, N-Alkyl-Pyrrolidine, N,N^LDialkyl-Piperazine und N-Alkyl-Morpholine, oder Dialkylaniline mit je 1 oder 2 Kohlenstoffatomen in den Alkylteilen, z.B. N-Methylpyrrolidin, Ν,Ν'-Dimethylpiperazin, N-Aethylmorpholin und Dimethylanilin eingesetzt werden. Bevorzugte Basen sind Triäthylamin und Pyridin. Die organische Base kann gleichzeitig auch als Lösungsmittel dienen.

Die Reaktionstemperaturen liegen im allgemeinen zwischen etwa 0 und 110°C. FUr die Umsetzung mit Halogeniden der Formel III, worin Y eine definitionsgemässe Alkoxygruppe darstellt, werden Reaktionstemperaturen zwischen etwa 50 und 85°C bevorzugt. Die Umsetzung mit Halogeniden der Formel III, worin Y ein Halogenatom darstellt, wird hingegen vorzugsweise bei Temperaturen zwischen etwa 0 und 20⁰C vorgenommen.

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Das Tetraalkoxyäthylen der Formel II und das Halogenid der Formel III werden zweckrnässig in einem Mol-Verhältnis von mindestens 1:2, d.h. in stöchiometrischer Menge, eingesetzt. Das Halogenid kann aber auch im Unter- oder Ueberschuss verwendet werden, wobei selbst im ersteren Fall ausschliesslich Verbindungen der Formel I entstehen und isoliert werden können, und keine Oxetane oder Cyclobutanone der vorerwähnten Formeln IV und V.Mit Vorteil setzt man jedoch das Halogenid der Formel III in einem etwa 10-50?_oigen molaren Ueberschuss ein.

Die organische Base wird zweckmässig in einem leichten Ueberschuss Über die stöchiometrisch benötigte Menge, vorzugsweise in einem etwa 5-30%igen molaren Ueberschuss, verwendet. Dient die organische Base gleichzeitig als Lösungsmittel, so wird sie zweckmässig in einem 10-20-fachen molaren Ueberschuss eingesetzt.

Beim deflnitionsgeruäesen Verfahren werden je nach Art des Halogenide der Formel III nur Verbindungen der Formel Ia oder aber Gemische von Verbindungen der Formel Ia und Ib gebildet. Stellt Y ,in" Formel III eine def initionsgemässe Alkoxy- oder Alkanoyloxygruppe dar, so entstehen im allgemeinen ausschliesslich Verbindungen der Formel Ia, während bei Y= Halogen Gemische von Verbindungen der Formeln Ia und Ib gebildet werden. Durch Zugabe geeigneter Katalysatoren, beispielsweise Gemischen aus Kieselgel und einer organischen Base der vorerwähnten Art, vorzugsweise Triethylamin oder Pyridin, oder neutralein oder basischem Aluminiumoxid, können die Cyclobutene der Formel Ia In die entsprechenden Cyclobutenone der Formel Ib Übergeführt werden. Die Umsetzung wird zv/eckmässig in einem inerten organischen Lösungsmittel durchgeführt. Geeignete Lösungsmittel sind die Ln Vorangehenden erwähnten Verbindungsklassen. Die Reaktionstemperaturen liegen üblicherweise zwischen etwa 0 und 30°C. Eine vorangehende Isolierung der Cyclobutene der Formel Ia ist nicht unbedingt erforderlich, im allgemeinen aber zweckmässig.

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Die erfindungsgemässen Verbindungen können auf an sich bekannte Weise isoliert und gereinigt werden, z.B. durch Filtrieren, Einengen und Destillieren.

Die vorliegende Erfindung betrifft auch die Verwendung der Verbindungen der Formel I zur Herstellung von Quadratsäure, indem man eine Verbindung der Formel I oder Gemische davon in saurem Medium hydrolysiert. Als Säure kommen insbesondere stark verdünnte HBr und HCl (etwa 5-20%ig) in Betracht, fllr Gemische von Verbindungen der Formel Ia und Ib unter Umständen auch konzentrierte Schwefelsäure. Die Hydrolyse kann gegebenenfalls in Gegenwart eines organischen Lösungsmittels vorgenommen werden. In Betracht kommen vor allem mit Wasser mischbare, unterhalb etwa 125°C siedende organische Lösungsmittel, die als Phasenvermittler dienen, wie aliphatische oder cyclische Aether oder aliphatische Alkohole mit 1-6 Kohlenstoffatomen, z.B. Tetrahydrofuran und Dioxan, Aethylenglykoldialkyläther mit je 1-4 Kohlenstoffatomen in den Alkylteilen, wie Aethylenglykoldimethyl- und -diäthyläther, sowie Methanol, Aethanol, Butyl- und Hexylalkohol. Die Hydrolyse ist im allgemeinen schon bei Temperaturen unterhalb 100⁰C und unter Verwendung von stark verdünnter HBr oder HCl innerhalb weniger Stunden beendet. Die Verbindungen der Formel I können auch ohne Zwischenisolierung direkt in die Quadratsäure Übergeführt werden. Bevorzugt liegen die Reaktionstemperaturen zwischen etwa 20 und 80°C. Als Säure verwendet man mit Vorteil 187oige Salzsäure.

Die Quadratsäure ist bekannt und kann z.B. als Sequestriermittel verwendet werden (US.Patentschrift 3.059.030). Sie stellt ferner ein wertvolles Zwischenprodukt zur Herstellung von Pharmawirkstoffen, Stabilisatoren flir Polyacetale oder photographische Emulsionen, Farbstoffen, Agrowirkstoffen, Polyamiden, etc., dar [vgl. z.B. DT-OS 2.251.679 und 2.616.756, französische Patentschriften 1.531.943 und

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2.046.068, Angew.Chem.,77.,680 (1965), Internat. Symp^cromol/ Chem. Prep. I, 31 (1969) und Polymer, }Λ (5), 230-1 (1973)J.

Beispiel 1

C₂H₅O

+ C₂H₅OCH₂COCl

C₂H₅O-

C₂H₅Or

OC H

2 5DCOCH₂OC₂H<

Zu einer unter Rückfluss gehaltenen Lösung von 20,4 g (0,1 Mol) 1,1,2,2-Tetraäthoxyäthylen und 23,1 g (0,23 Mol) Triethylamin in 50 ml absolutem η-Hexan werden unter kräftigem Rühren 27 g (0,22 Mol) Aethoxyessigsäurechlorid zugetropft. Die entstandene weisse Suspension wird weitere 7 Stunden zum Rückfluss erhitzt, dann abgekühlt und filtriert. Das eingeengte flüssige Filtrat (34,3 g eines gelben OeIs; 91,2% d.Th.) wird bei 120-125°C/O,O1 Torr destilliert. Man erhält 30,8 g (82% d.Th.) 2,3,3,4,4-Pentaäthoxy-l-äthoxyacetoxy-cyclobuten.

IR-Spektrum (flüssig) : 5,6; 5,79; 7,78 ji.

NMR-Spektrum (CDCl₃): 1,1-1,5 (m, 18H, OxCH₃); 3,45-3,95 (m, 10 H, 5X-OCH₂-); 4,12 (q, 2H, -OCH₂- in Position 2) und A,18 ppm (s, 2H, -COCH₂O- in Position 1).

Analyse fUr C

berechnet gefunden

₃₂Og(Molgewicht 376,45):

C 57,43% H 8,57% 0 34,00% C 56,88% H 8,52% 0 34,30%.

Beispiel 2

Verwendet man in Beispiel 1 bei sonst gleicher Arbeitsxjei.se nur 12,3 g (0,1 Mol) Aethoxyessigsäurechlorid, so erhält man gemäss kombinierter gaschromatographischer und NMR-Analyse 49% nicht reagiertes 1,1,2,2-Tetraäthoxyäthylen und 44% 2,3,3,4,4-Pentaäthoxy-l-äthoxyacetoxy-cyclobuten. Die Analyse der Destillate ergibt dasselbe Resultat.

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Beispiel 3

OC₉H«-

I 5_/Vov,v.»₂^₂„_{5 0} Q₀^

Kieselgel/2%
Et,N _Λ „ _Λ _J

3" . CoH_c0 \nr u + C_oH_c0CH_oC00C^H

nllrU xOC H '-'«•»t:'-"-'^lllO^v''-"-"-'O^I-^lC

OC₂H₅

Eine Lösung von 7,52 g (20 mMol) des gemäss Beispiel 1 hergestellten 2,3,3,4,4-Pentaäthoxy-l-äthoxyacetoxy-cydobutens in 100 ml η-Hexan wird mit 100 g Kieselgel und 2 g Triethylamin versetzt und dann während 2 Stunden bei 2O-25°C gerllhrt. Nach dem Abfiltrieren des Kieselgels und Einengen des Filtrats erhält man durch Chromatographie an Kieselgel (Fliessmittel = Gemisch aus Hexan und Diäthyläther im Volumenverhältnis von 3:2) 4,15 g (85% d.Th.) 2,3,4,4-Tetraäthoxycyclobutenon in Form eines farblosen OeIs.

IR-Spektrum (flüssig): 5,62; 6,09; 7,51 ji.

UV -Spektrum (Aethanol): 251 (JE - 12400), 296 (Schulter, 8 - 264)iue

NMR-Spektrum (CDCl₃): 1,27 + 1,34 + 1,45 (3xt, 6H+3H+3H, 4X-CH₃); 3,8 (q, 4H, -OCH₂- in Position 4) und 4,35 + 4,46 ppm (2xq, 2x2H, -OCH₂- in Position 2 und 3).

Analyse fur C₁₂H₂₀O₅ (Molgewicht 244,29):

berechnet C 59,007. H 8,26% 0 32,75% Pfunden C 58,64% H 8,22% 0 32,70%.

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O OH

N OH

Eine Emulsion von 18,7 g (0,05 Mol) des gemäss Beispiel 1 hergestellten 2,3,3,4,4-Pentaäthoxy-äthoxyacetoxy-cyclobutens in 190 ml 187oiger Salzsäure wird unter sehr intensivem Rühren auf 70°C erwärmt. Bereits nach 30 Minuten scheiden sich erste Kristalle der Quadratsäure aus. Nach einer Stunde wird die Heizung entfernt,und das Reaktionsgemische wird mit einem Eisbad auf 0⁰C gekühlt. Nach 2 Stunden werden 3,5 g Reaktionsprodukt (Quadratsäure) abfiltriert und mit eiskaltem Wasser gewaschen. Das FiItrat wird eingeengt, der braune, ölig-kristalline Rückstand wird mit 10 ml eines 1:1 Volumengemisches aus Benzol und Acetonitril verrührt, und die Kristalle der Quadratsäure (1,45 g) werden abfiltriert und mit Benzol gewaschen. Die Gesaintausbeute an Quadratsäure beträgt 4,95 g (87% d.Th.).

Zersetzungs- und Mischzersetzungstemperatur mit handelsüblicher Quadratsäure: 29O-295°C (ohne Schmelzen).

IR-Spektrum (KBr) : Absorptionsbanden bei 4,15 u (breit, 0H-Wasserstoffbrücken); 5,5 und 6,05 u (Carbonyl) und 6,6 u (C=C-Konjugation) .

Dieses IR-Spektrum ist deckungsgleich mit demjenigen der im Handel erhältlichen Quadratsäure.

Beispiel 5

2,45 g (10 mMol) des gemäss Beispiel 3 hergestellten 2,3,4,4-Tetraäthoxycyclobutenons, 35 ml 12%ige HBr und 30 ml Dioxan werden bei 40⁰C intensiv gerührt. Nach 8 Stunden Reaktionszeit werden flüchtige Anteile im Vakuum entfernt (65°C/1O Torr). Der kristalline Rückstand wird mit Toluol verrieben, filtriert und getrocknet. Man erhält l,Og(88% d.Th.) Quadratsäure. Das IR-Spektrum der erhaltenen Substanz stimmt mit demjenigen handelsüblicher Quadratsäura Uberein.

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Beispiel 6

OCH

OCH ^0CH

CH,0-CH₉-C0Cl

CH-O

CH₃O

3 OCOCH₂OCH₃

OCH

(DCH

In eine auf 70⁰C erwärmte Lösung von 14,8 g (0,1 Mol) 1,1,2,2-Tetramethoxyäthylen und 16,6 g (0,21 MoL)Py rid in in 80 ml absolutem Benzol werden unter kräftigem Rühren 21,7 g (0,2 Mol) Methoxyessigsäurechlorid zugetropft. Die erhaltene Suspension wird weitere 5 Stunden bei 70°C gerührt und anschliessend auf 20°C abgekühlt. Das ausgefallene Pyridiniumhydrochlorid wird abfiltriert, und das Filtrat wird bei 11 Torr eingeengt. Man erhält einen cognac-farbigen Rückstand, der gemäss NMR-Analyse 93+2% 2,3,3,4,4-Pentamethoxy-l-methoxyacetoxycyclobuten enthält. Zwecks Gevrinnurig der reinen Substanz wird ein Viertel des Rückstandes bei 110°C/0,015 Torr in einem Kugelrohr destilliert. Man erhält 3,35 g (68% d.Th., bezogen auf 1/4 des eingesetzten 1,1,2,2-Tetramethoxyäthylens) 2,3,3,4,4· Pentamethoxy-l-methoxy-acetoxy-cyclobuten.

IR-Spektrum (flüssig): 5,6; 5,78; 6,9; 7,55; 7,72; 8,34; 9,1; 10,17 p.

NMR-Spektrum (CDCl₃): 3,44+3,49+3,52 (3xs, 6H+3H+6H, 5X-OCH₃); 3,84 (s, 3H, -OCH₃ in Position 2) und 4,18 ppm (s, 2H, -COCH₂O- in Position 1).

Analyse für C

berechnet
gefunden

H^₀O₈ (Molgewicht 292,28):

C 49,31% H 6,90% 0 43,79%

C 49,00% H 6,94% 0 43,99%.

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- AS

Beispiel 7

CIBA-GEIGY

CH₀O

Ein Viertel des gemäss Beispiel 6 erhaltenen Rückstandes wird in 20 ml Diäthyläther gelöst. Diese Lösung wird in eine auf 0⁰C gekühlte Suspension von 40 g Aluminiumoxid ("Woelm neutral" für Säulenchromatographie, Aktivität 1) in 75 ml Diäthyläther zugetropft. Anschliessend wird das Eisbad entfernt, und das Reaktionsgemisch wird noch während 1 Stunde bei 2O-25°C gerührt. Dann wird das Aluminiumoxid abfiltriert und gut mit Diäthyläther gewaschen. Nach destillativer Abtrennung des Lösungsmittels und des gebildeten MethyI-methoxyessigsäureester bei 10 Torr wird der entstandene farblose Rückstand im Kugelrohr bei 55-6O°C/O,l Torr destilliert. Man erhält 1,78 g (54,5% d.Th., bezogen auf 1/4 des im Beispiel 6 eingesetzten 1,1,2,2-Tetramethoxyäthylens) 2,3,4,4-Tetra- , methoxycyclobutenon als farbloses OeI.

IR-Spektrum (flüssig): 5,6; 6,08; 6,8; 7,Al; 9,32; 9,65; 11,62 u. UV-Spektrum (Methanol): 249 (£ = 11100), 293 (Schulter, £. » 210).

NMR-Spektrum (CDCX₃): 3,51 (s, 6H, 2x-CH₃ in Position 4) und 4,0+4,11 ppm (2xs, 2x-CH₃ in Position 2 und 3).

Analyse für CgH₁₂O₅ (Molgewicht 188,18): .

berechnet C 51,06% H 6,43% 0 42,51% gefunden C 50,77% H 6,54% 0 42,87%.

Beispiel 8

Die Hälfte des gemäss Beispiel 6 erhaltenen Rohproduktes wird in 100 ml 18%iger HCl emulgiert und kräftig gerUhrt. Dann wird die Emulsion unter kräftigem Ruhren in ein 100°C warmes Bnd eingetaucht. Bereits nach 3 Minuten bilden sich die ersten Kristalle der Quadratsäure. Nach 15 Minuten wird das Reaktionsgemisch auf 0⁰C abgekühlt, und nach 30 Minuten wird die

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CIBA-GEIGY ~ ·*■* '

entstandene Quadratsäure abfiltriert und im Vakuum bei 10 Torr und 40°C getrocknet. Man erhält 3,85 g (67,5% d.Th., bezogen auf die Hälfte des in Beispiel 6 eingesetzten 1,1,2,2-Tetramethoxyäthylens) Quadratsäure. Durch Aufarbeitung des Filtrats wie in Beispiel 4 beschrieben, erhält man weitere 0,2 g Quadrat säure. Die Gesamtausbeute an Quadrat säure beträgt 4,05 g (71% d.Th.). Das IR-Spektrum der erhaltenen Substanz stimmt mit demjenigen handelsüblicher Quadratsäure Uberein.

Beispiel 9

O-n-C,H Ό

On^C₄H₉

+CH 0-CH₀-COCl ^{3 2}

^0CH3

Zu einer rUckflussierenden Lösung von 15,8 g (0,05 Mol) 1,1,2,2-Tetra-n-butoxyäthylen und 11,1 g (0,11 Mol) Triäthylamin in 40 ml Cyclohexan wird eine Lösung von 11,4 g (0,105 Mol) Methoxyessigsäurechlorid in Cyclohexan zugetropft. Das Reaktions· gemisch wird weitere 6 Stunden zum RUckfluss erhitzt, dann abgekUhlt und filtriert. Das im Vakuum (80t/0,5 Torr) eingeengete gelbe Filtrat besteht gemäss NMR-Analyse aus mehr als 95% reinem 2-Methoxy-3,3,4,4-tetra-n-butoxy-l-methoxyacetoxycyclobuten. Ausbeute: 19,8 g (86% d.Th.)·

NMR-Spektrum (CHCl₃): 0,98 (bt, 12H, 4xCH₃); 1,1-1,9 (m,16H, 8xCH₂); 3,4-3,9(m, 8H, 4x -OCH₂-); 3,48 (s, 3H, -CH₂OCH₃In Position 1); 3,83 (s, 2H, -COCH₂O- in Position 1) und 4,16 ppm (s, 3H, -OCH, in Position 2).

Analyse fur C₂₄H₄₄O₈ (Molgewicht 460,61): berechnet C 62,58% H 9,63% 0 27,79% gefunden C 63,30% H 10,09% 0 26,91%.

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CIBA-GEIGY - Ι^ Beispiel 10

0 OCH

n-C H 0-4 9

0-n-C.H

O-n-C₄H₉

Es wird wie in Beispiel 9 beschrieben vorgegangen. Vor dem Abfiltrieren des entstandenen Triäthylammoniumchlorids werden jedoch in die gut gerührte Reaktionssuspension 150 g Kieselgel (Typ 60 der Fa.Merck, für Säulenchromatographie) in kleinen Portionen eingetragen. Dann wird das Reaktionsgemisch 3 Stunden bei 2O-25°C gerührt, filtriert und im Vakuum bei 10 Torr eingeengt. Aus dem flüssigen ReaktionsrUckstand erhält man durch Vakuumdestillation bei 1O5-11O°C/O,OO5 Torr 11,3g (72% d.Th.) 2-Methoxy-3,4,4—tri-n-butoxycyclobutenon als farblose viskose Flüssigkeit.

IR-Spektrum (flüssig): 5,7; 6,08; 6,85; 7,96; 8,96; 9,3 ii.

NMR-Spektrum (CDCl₃); 0,98 (bt, 3xCH₃) ; 1,2-1,9 (m, 8H, 4xCH₂) ; 3,6 (t, 4H, 2x -OCH₂- in Position 4); 4,0 (s, -OCH₃ in Position 2) und 4,38 ppm (t, 2H, -OCH₀- in Position 3).

Analyse fUr C₁₇H₃₀O₅ (Molgewicht 314,4): berechnet C 64,94% H 9,62% 0 25,44% gefunden C 64,62% H 10,04% 0 24,67%.

Beispiel 11

9,2 g (20 mMol) des gemäss Beispiel 9 hergestellten 2-Methoxy-3,3,4-4-tetra-n-butoxy-l-methoxyacetoxycyclobutens und 60 ml 5%ige HCl werden bei 2O-25°C während 24 Stunden intensiv gerUhrt, Danach werden alle fluchtigen Anteile bei 70°C/10 Torr abdestilliert,, und der zurückbleibende ölig-kristalline Rückstand wird mit einem 1:1 Volumengemisch aus 15 ml Benzol und Acetonitril verrührt. Durch anschliessende Filtration des Reaktions-

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geraisches erhält man 1,53 g (677« d.Th.) Quadratsäure. Das IR-Spektrum der erhaltenen Substanz stimmt mit demjenigen handelsüblicher Quadratsäure überein.

Beispiel 12

C₂H₅O

CHO-2 5

C₂H₅O-

OC₂H₅

+ Cl-CH₂-COCl

-/OCOCH₀Cl 0 Cl

( ⁺ «ti

^χ Cl i. j λα*,

OCoII

₂Il₅

OC₂H₅

XX

In eine bei 0⁰C gehaltene Lösung von AO,8 g (0,2 Mol) 1,1,2,2-Tetraäthoxyäthylen und 44,3 g (0,44 Mol) Triäthylamin in 120 ml absolutem Diäthyläther wird unter intensivem Rühren eine Lösung von 46,4 g (0,41 Mol) frisch destilliertem Chloressigsäurechlorid in 80 ml absolutem Diäthyläther zugetropft. Anschliessend wird das Reaktionsgemisch noch während 2 Stunden bei .0⁰C und 2 Stunden bei 2O⁰C gerührt. Nach dem Filtrieren des Reaktionsgemisches werden die flüchtigen Anteile des FiI-trats durch Destillation bei 50°C/10 Torr entfernt. Die intensiven IR-Absorptionsbanden des flüssigen, braunen Rückstandes (62 g) bestätigen die Bildung von 2-Chlor-3,3,4,4-tetraäthoxy-1-chloracetoxycyclobuten (5,71 μ) und 2-Chlor-3,4,4-triäthoxycyclobutenon (5,59; 6,11 p). Dieses Rohproduktegemisch lässt eich wegen seiner thermischen und hydrolytischen Instabilität nicht weiter trennen.

31 g dieses Gemisches und 60 ml konzentrierte H₂SO, werden unter intensivem Rühren während 90 Minuten auf 100⁰C erwärmt. Danach wird das Reaktionsgemisch auf O⁰C gekühlt und nach 16 Stunden filtriert. Die ausgefallenen dunklen Kristalle

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werden mit Cyclohexan gewaschen und dann in 90 ml siedendem Wasser gelöst. Die erhaltene Lösung wird durch Zugabe von Aktivkohle entfärbt und filtriert. Das Filtrat wird auf 30 ml

eingeengt und auf 0⁰C gekühlt. Nach 5 Stunden werden die ausgefallenen weissen Kristalle abfiltriert. Man erhält 6,6 g (58% d.Th., bezogen auf die Hälfte des im obigen Beispiel eingesetzten 1,1,2,2-Tetraäthoxyäthylens) Quadratsäure. Das IR-Spektrura der erhaltenen Substanz stimmt mit demjenigen handelsüblicher Quadratsäure Uber-ein.

Beispiel 13

OCH.

+ Cl-CH₂-COCl

CH₃O
^CH3°

OCH

3OCOCH₂Cl

\ci

CH₃O

Cl /

OCH.

OCH₃ ^0CH3

OH

Zu einer auf 0-5⁰C gekühlten, intensiv gerührten Lösung von IA,8 g (0,1 Mol) 1,1,2,2-Tetramethoxyäthylen und 23,2 g (0,23 Mol) Triethylamin in 100 ml absolutem η-Hexan wird innerhalb von AO Minuten eine Lösung von 23,7 g (0,21 Mol) Chloracetylchlorid zugetropft. Die entstandene graubraune Suspension wird 3 Stunden bei 20⁰C gerührt, dann wird das gebildete Salz abgenutscht und mit η-Hexan gewaschen, und das gelbe Filtrat wird eingeengt. Die intensiven IR-Absorptionsbanden des Rückstandes (30,4 g) bestätigen die Bildung von 2-Chlor-3,3,4,4-tetramethoxy-l-chloracetoxycyclobuten (5,7L μ) und 2-Chlor-3,4,4-trimethoxycyclobutenon (5,58; 6,1 u). Gemäss NMR-Spektrum enthält das Reaktionsgemisch 80+5 Gew.7» 2-Chlor-3,3,4,4-tetramethoxy-l-chloracetoxybuten und 12+3 Gew.% 2-Chlor-3,4,4-trimethoxycyclobutenon, neben kleinen Mengen nicht identifizierbarer Nebenprodukte.

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-yr -2Ί

Durch schnelle säulenchromatographische Trennung von 0,5 g des rohen Rückstandes können 0,1 g reines 2-Chlor-3,4,4-trimethoxycyclobutenon (Fliessmittel: Hexan/D iä thy lather in einem Volumenverhältnis von 4:1) gewonnen werden.

IR-Spektrum (flüssig): 5,58; 6,1; 6,9,- 7,5; 8,9,- 9,2; 12,48;

12,6 μ.

NMR-Spektrum (CDCl₃): 3,52 (s, 6H, 2 χ -OCH₃ in Position 4)

und 4,27 ppm (s, -OCH₃ in Position 3).

Eine weitere Trennung des Rohproduktegeraisches ist wegen dessen thermischer und hydrolytischer Instabilität nicht möglich, jedoch lässt sich das Gemisch wie im vorangehenden Beispiel 12 beschrieben direkt in die Quadratsäure Überfuhren.

Beispiel 14

OCH-

Ch₃COOCH₂COCI

CH₃O CH₃O

OCH.

In einer unter Rückfluss gehaltenen Lösung von 20,4 g (0,138 Mol) 1,1,2,2-Tetramethoxyäthylen und 30,1 g (0,3 Mol) Triäthylamin in 100 ml η-Hexan werden unter kräftigem RUhren 40,6 g (0,3 Mol) Aethoxyessigsäurechlorid zugetropft. Nach 3 Stunden wird abgekühlt und filtriert. Die erhaltenen öligen Kristalle werden mehrmals mit Dläthyläther gewaschen. Die vereinigten η-Hexan- und Aetherlösungen werden eingeengt. Der Rückstand (38,9 g eines braunen OeIs; 81,5% d.Th.) enthält nach H-NMR-Spektrum mehr als 95% 1-Acetoxy-acetoxy-2-acetoxy-3,3,4,4-tetramethoxycyclobuten.

IR-Spektrum (flüssig): 5,6; 5,69; 5,80; 9,22 μ. NMR-Spektrum (CDCl₃): 2,18 + 2,21 (2 χ s, 6H, 2 χ -COCH₃);

3,50 (s, 12H, 4 χ OCH₃) und 4,73 ppm (s, 2H,

-COCH₃O- in Position 1). $1^823/0757

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Beispiel 15

CH₃O
CH₃O

OCH.

OCOCH,

OH OH

24 g des gemäss Beispiel 14 erhaltenen rohen Cyclobutens werden in einem Gemisch von 200 ml 187_o-iger Salzsäure und 100 ml Dioxan 30 Minuten bei 60⁰C intensiv gerührt. Danach werden alle flüchtigen Anteile im Vakuum (6O°C/12 Torr) entfernt, der Rückstand wird mit 50 ml absoluten Aceton verrührt, und die grauweissen Kristalle werden abfiltriert. Man erhält 5,5 g (74%) Quadratsäure. Das IR-Spektrum der gewonnenen Substanz stimmt mit demjenigen der handelsüblichen Quadratsäure Uberein.

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Claims

CIBA-GEIOY Patentansprüche

1. Eine Verbindung der Formel I 2753454

1 /Ί

(D.

worin

X. und X₂ eine Gruppe -₁

Z, ein Halogenatom oder eine Gruppe -OR₂ und

Z₂ eine Gruppe -OCOCH₂-Halogen oder -OCOCH₂OR₂ bedeuten

oder

X. und X₂ zusammen die Gruppierung =0, Z. eine Gruppe -OR, und

Z₂ ein Halogenatom oder eine Gruppe -OR₂ bedeuten, wobei R₁ eine primäre oder sekundäre Alkylgruppe mit 1-4 Kohlenstoffatomen und

R₂ eine Alkylgruppe mit 1-4 Kohlenstoffatomen oder eine Alkanoyl gruppe mit 2-4 Kohlenstoffatomen darstellen.

2. Eine Verbindung der Formel I nach Anspruch 1, worin X, und X₂ je eine Methoxy- oder Aethoxygruppe, Z. ein Chloratom, eine Methoxy-, Aethoxy- oder Acetyloxygruppe, Z₂ eine Gruppe -OCOCH₂Cl, -OCOCH₂OCH₃, -OCOCH₂OC₂H₅ oder -OCOCh₂OCOCH₃ und R, Methyl oder AethyI bedeuten.

3. Eine Verbindung der Formel I nach Anspruch 1, worin X, und X₂ zusammen die Gruppierung -0, Z, die Methoxy- oder At; thoxy -gruppe, Z₂ ein Chloratom, die Methoxy- oder Aethoxygruppe und R₁ die Methyl- oder Aethylgruppe darstellen.

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4. Ein Verfahren zur Herstellung einer Verbindung der Formel I nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Verbindung der Formel II

(H)

in Gegenwart einer organischen Base mit einem Halogenid der Formel III

Y-CH₂-COX (III)

umsetzt, wobei

Y ein Halogenatom oder eine Gruppe -OR₂ und X Chlor oder Brom bedeuten und R und R₂ die im Anspruch 1 angegebene Bedeutung haben.

5. Ein Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass man die Umsetzung in Gegenwart eines inerten organischen Lösungsmittels vornimmt.

6. Ein Verfahren nach Anspruch 4. dadurch gekennzeichnet, dass man als organische Base Triethylamin oder Pyrldin verwendet,

7. Ein Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Verbindung der Formel III verwendet, worin X ein Chloratora darstellt.

8. Verwendung einer Verbindung der Formel I gemäss Anspruch 1 zur Herstellung von Quadratsäure, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Verbindung der Formel I oder ein Gemisch verschiedener Verbindungen der Formel I in saurem Mecium hydrolysiert.

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