DE2836477C2

DE2836477C2 - Verfahren zur Herstellung von ungesättigten Spiro[2.4]-heptanonen und Spiro[2.5]octanonen

Info

Publication number: DE2836477C2
Application number: DE2836477A
Authority: DE
Inventors: René 1213 Onex Geneve Decorzant; Ferdinand 1206 Geneve Näf
Original assignee: Firmenich SA
Current assignee: Firmenich SA
Priority date: 1977-08-26
Filing date: 1978-08-21
Publication date: 1983-06-01
Also published as: JPS5741455B2; US4176139A; GB2004274A; NL7808791A; GR72909B; DE2836477A1; JPS5444640A; FR2401129B1; CH622764A5; FR2401129A1; GB2004274B

Description

(D

IO

in welcher π für I oder 2 steht und R einen linearen Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein

C)- bis Cj-Alkylrest bedeutet, dadurch ge- 15 Verfahren zur Herstellung von Zwischenprodukten, die

kennzeichnet, daß man in Anwesenheit eines zur Herstellung wertvoller Parfümmaterialien geeignet

Alkalimetallhydroxids, -hydrids, -alkoxids oder sind,

-amids ein Cycloalkanon der Formel II: Spiro-Derivate der Formel

20

OD

in welcher η die obige Bedeutung hat, mit einem Dihalogenaiken der Formel III:

j- . I

30

behandelt, in welcher R die obige Bedeutung hat und X für ein Chlor-, Brom- oder Jodatom steht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Cyclopentanon in Anwesenheit eines Alkalimetallhydroxids, -hydrids, -alkoxids oder -amids mit einem l,4-Dibrom-pent-2-en unter Bildung von l-(Prop-l-en-l-yl)-spiro[2.4]heptan-4-on behandelt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Alkalimetallhydrid Natrium- oder Kaliumhydrid in einem inerten organischen Lösungsmittel verwendet wird.

(CH₂),

25 in welcher η für eine Zahl von 1 oder 2 steht und R einen niedrigen Alkylrest bedeutet, sind besonders geeignete Zwischenprodukte bei der Herstellung bestimmter cyclischer, auf dem Parfümgebiet äußerst interessanter Ketone. Solche cyclischen Ketone sind z. B. cis-Jasmon, Methyljasmonat und Methyldihydrojasmonat, deren geruchtragende Eigenschaften von blumigem, jasminartigem Charakter immer stärker gefragt sind.

Daher ist die wissenschaftliche Literatur reich an Berichten über Verfahren zu ihrer Herstellung (vergleiche z. B. »Parfüms, cosmetiques et savons de France«, 2, 356 (1972); Synth. Commun., 4, 2&5 (1974); »Parfüms, cosmetiquies et arömes« 1975 [4] 33 und dto. 1976 [12] 53: Tetr. Letters. 1976. 4867 und die dort zitierten Literaturstelien).

In Synthesis 1974, 118-119, wird ein Verfahren zur Herstellung von cis-Jasmon durch Umwandlung eines spiro-cis-Vinylketons in das entsprechende cis-Dienderivat nach dem folgenden Reaktionsschema beschrieben:

SchemH I

Br

1. RMgX

2. CH₃-CHO

-H₂O

OCC

OH

DCC = Dicyclohexylcarbodiimid

l-(cis-Prop-l-en-l-yPspiro[2.4)heptan-4-on (Formel I, wobei R = CH₃)

1. LiCH₃

2. CfO₃ /Η®

cis-Jasmon

Obgleich vom wissenschaftlichen Standpunkt aus originell, bringt das oben dargestellte Verfahren ernstliche praktische und wirtschaftliche Nachteile bezüglich der Kosten bestimmter verwendeter Reaktionsteilnehmer und der Anzahl der tatsächlich notwendigen Reaktionsstufen mit sich; es ist daher für die großtechnische Herstellung von Jasmon ungeeignet.

Das erfindungsgemäße Verfahren nun ist relativ einfach und liefert in recht wirtschaftlicher Weise hohe Ausbeuten der spiro-Derivate der Formel I als Zwischenprodukte, aus denen cis-Jasmon sowie verwandte Verbindungen, wie Methyljasmonat, erhältlich sind. Die Ausgangsmaterialien sind dabei billige und handelsüblich verfügbare Verbindungen.

Die vorliegende Erfindung richtet sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines ungesättigten spiro-Derivates der Formel I, das dadurch gekennzeichnet ist. daß man in Anwesenheit eines Alkalimetallhydroxids, -hydrids. -alkoxids oder -amids ein Cycloalkanon der Formel II:

in welcher η die obige Bedeutung hat, mit einem Dihalogenalken der Formel III behandelt:

(III)

R steht für einen linearen Ci- j Alkylrest, insbesondere für Methyl. X steht für Chlor, Brom oder Jod. vorzugsweise Brom.

Es ist interessant festzustellen, daß im Gegensatz zu dem in Schema I dargestellten, bekannten Verfahren

das erfindungsgeinäüe Verfahren die Herstellung beider eis- und trans-isomeren Formen der spiro-Alkanone I erlaubt. Die jeweilige Struktur dieser beiden Isomeren kann wie folgt dargestellt werden:

eis

trans

Wie erfindungsgemäß festgestellt wurde, unterliegen die trans-isomeren leichter und bei niedrigerer Temperatur einer Umwandlung in ihre entsprechenden 2-(Alk-2-cis-en-l-yl)-ketone (vgl. Schema I) als ihre entsprechenden cis-Derivate. Dies ist ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens im Vergleich zum bekannten Verfahren gemäß S: hema I.

Erfindungsgemäß werden Alkalimetallhydroxide, -hydride, alkoxide oder -amide, vorzugsweise Natriumoder Kaliumhydrid, als Basen eingesetzt. In einer bevorzugten Ausführungsform werden diese Basen in Anwesenheit eines Phasenüberführungskatalysators verwendet (vergleiche z. B. »Aldrichimica Acta 9, [3], 35 (1976)).

Die Reaktion erfolgt in Anwesenheit eines inerten organischen Lösungsmittel, einer Mischung derselben oder eines wäßrigen organischen Lösungsmittels. Geeignete Lösungmittel umfassen Äther, aromatische Kohlenwasserstqffe oder Amide, wie Dimethylformamid. Besonders bevorzugte organische Lösungsmittel sind Tetrahydrofuran, Dioxan, Benzol und Toluol.

Die Reaktionstemperatur kann in weiten Grenzen, z. B. zwischen etwa 0 bis 120° C, variieren, spielt jedoch für den Reaktionsverlauf keine entscheidende Rolle. Aus praktischen Gründen wird es bevorzugt, bei einer Temperatur in der Nähe der Siedetemperatur des gewählten Lösungsmittels zu arbeiten. Erfolgt die Reaktion z. B. in Tetrahydrofuran, so liegt die bevorzugte Temperatur bei etwa 65° C.

Die Dihalogenverbindung III kann nach üblichen Syntheseverfahren, z. B. durch cirekte Halogenierung eines Dienkohlenwasserstoffes, hergestellt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird l,4-Dibrom-pent-2-en als Dihalogenverbindung III verwendet. Diese Verbindung kann durch Bromierung von Piperylen gemäß dem Verfahren in J. Org. Ciiem., 35, 2967 (1970) hergestellt werden, während l,4-Dichlor-pent-2-en im Gegensatz dazu nach dem Verfahren gemäß J. Org. Chem., 41, 334 (1976) hergestellt wird.

Die folgenden Beispiele veranschaulichen die vorliegende Erfindung, ohne sie zu beschränken.

Beispiel 1

Es wurden chromatographische Dampfphasenanalysen mittels 230 cm χ 0,40 cm Glaskolonnen durchgeführt. Die NMR-Spektren wurden in Deuterochloroformlösung aufgenommen. Die Massenspektren (MS) wurden bei einer Einlaßtemperatur von etwa 150⁰C und 70 eV gemessen.

I -(Prop-1 -en-1 -yl)spirof2.4]heptan-4-on

2,1 g (70 Millimol) einer 60%igen Natriumhydridsuspension wurden mit wasserfreiem Tetrahydrofuran gewaschen und dann unter Rühren bei Zimmertemperatur während 18 Stunden mit 80 ml Tetrahydrofuran gemischt. Zur so erhaltenen Suspension wurden auf einmal 6,6 g (etwa 20 Millimol) l,4-Dibrom-pent-2-en (Reinheit etwa 70%) zugefügt, worauf das Ganze zum Sieden erhitzt wurde.

Zur Reaktionsmischung wurden unter Rühren 2,1 g (25 Millimol) Cyclopentanon (mit 03% Wassergehalt) in 20 ml Tetrahydrofuran eingetropft Nach weiteren 2 Stunden unter Rückfluß und Rühren wurde die Reaktionsmischung auf Zimmertemperatur abgekühlt, auf Eis gegossen und mit Äther extrahiert Die kombinierten organischen Extrakte wurden nacheinander mit 1N HCI, einer verdünnten wäßrigen Natriumbicarbonatlösung und abschließend mit Wasser gewaschen. Nach Abdampfen der flüchtigen Komponenten erhielt man 3,7 g eines Rückstandes, der nach Blasendestillation 2,25 g (Ausbeute 67%) des gewünschten spiro-Heptanons mit einem Kp. von 110—125°C/ 133 mbar lieferte; festgestellte Reinheit etwa 90%. Das Produkt ist eine isomere Mischung aus eis- und trans-l-(Prop-l-en-1-yl)spiro[2.4]heptan-4-on in einem Gewichtsverhältnis von 2 :1.

Beispiel 2

10,2 ecm (etwa 60 Millimol) einer 23,6%igen Kaliumhydridsuspension wurden 3mal mit Pentan gewaschen, dann in 50 ml Tetrahydrofuran suspendiert, es wurden 2,1 g (25 Millimol) Cyclopentanon in 10 ml Tetrahydrofuran zur erhaltenen KH Suspension bei Zimmertemperatur zugefügt und die Reaktionsmischung 30 Minuten bei etwa 20° C gerührt und dann auf 0°C abgekühlt. Bei dieser Temperatur wurde eine Lösung aus 6,8 g (21 Millimol) l,4-Dibrompent-2-en (Reinheit etwa 70%) in 50 ml Tetrahydrofuran zugefügt; diese Zugabe war exotherm. Die Reaktionsmischung wurde dadurch progressiv auf etwa 20°C erwärmt und 30 Minuten gerührt, dann auf Eis gegossen und mit Äther extrahiert. Nach ü./ücher Behandlung durch Neutralisation, Waschen, Trocknen und Eindampfen erhielt man 3,52 g eines Rückstandes, der nach Destillation mit einer Blasenvorrichtung 1,93 g des gewünschten spiro-Heptanon mit einem Siedepunkt von 80—115°C/0,013 mbar lieferte; diese Fraktion bestand aus einer 1 :1 isomeren cis-trans-Mischung (Reinheit 81%).

Beispiel 3

5,7 g (etwa 18 Millimol) 1,4-Dib>Om-pent-2-en mit einer Reinheit von 70% wurden bei Zimmertemperatur zu einer Natriumamid-Suspension (hergestellt durch Lösen von 1,51g (70 Millimol) Natrium in 50 ml flüssigem Ammoniak, der dann abgedampft wurde) in 80 ml Tetrahydrofuran zugefügt. Die erhaltene Mischung wurde zum Rückfluß erhitzt und unter heftigem Rühren mit einer Lösung aus 2,1 g (25 Millimol) Cyclopentanon in 20 ml Tetrahydrofuran behandelt. Nach 2stündigem Rühren wurde die Reaktionsmischung auf Zimmertemperatur abgekühlt, auf Eis gegossen und mit Äther extrahiert. Durch Abtrennung der organi-

sehen Phasen und anschließendes Eindampfen erhielt man einen Rückstand, der nach Destillation mittels einer Blasenvorrichtung 1.5 g einer Fraktion (Reinheit 70%) mit einem Siedepunkt von 100—I2O°C/I3.33 mbar lieferte, die aus einer isomeren 2 : I cis-trans-Mischung von I -(Prop-1 -en-1 -yl)spiro[2.4]heptan-4-on bestand.

Beispiel 4

Eine Mischung aus 2,1 g (25 Millimol) Cyclopentanon, 6,8 g (etwa 21 Millimol) l,4-Dibrom-pent-2-en (Reinheit etwa 70%), I g Trioctylammoniumchlorid und 70 ml einer IO%igen KOH Lösung in Wasser wurde 6 Stunden unter heftigem Rühren bei 60° C gehalten.

Dann wurde die Reaktionsmischung auf Zimmertemperatur abgekühlt und mit Äther extrahiert. Nach Eindampfen wurden die kombinierten organischen Extrakte wie üblich gewaschen, getrocknet und eingedampft und lieferten bei einem Siedepunkt von 90-105³C/0,0l3 mbar eine 1:4:5 Gewichtsmischung aus eis- und trans-l(Prop-l-en-l-yl)spiro[2.4]heptan-4-on zusammen mit Λ-Cyclopentylidencyclopentanon.

Wurde in der
l,4-Dibrom-pent-2-en

Beispiel 5

Reaktion von Beispiel I das

durch l,4-Dichlor-pent-2-en (Reinheit etwa 50%; 6,95 g) ersetzt, dann erhielt man 0,59 g einer Mischung mit einem Siedepunkt von 90-120°C/13,33 mbar, die etwa 40% eis- und trans-1-(Prop-1 -en-1 -yl)spiro[2.4]heptan-4-on enthielt.

Die beiden genannten Isomeren hatten die folgenden Eigenschaften:

eis-1 -(Prop)-1 -en-1 -yl)spiro[2,4]heptan-4-on

NMR(CCI₄;90 MHz):

l,22(lH,dofd,)^l=4 Hz.J2 = 9 Hz); 1,34(1H,dofd. |'=4 Hz, P = 6.5 Hz); 1.65 (3H, d of d. | - 5 Hz, \² = 1,5 Hz);

5,2-5,7(2H.m)ö ppm; IR(CCU):

1730 cm-¹.

trans-1 -(Prop-1 -en-1 -yl)spiro[2.4]heptan-4-on

NM R(CCl₄:90 MHz):

0,85 (I H, d of d,)'= 4 Hz, )² = 6,5 Hz); 1.48(1 H, d of d, I¹ =4 Hz. P = 9 Hz); 1,71 (3H,d of d. J'=6 HZ, P= 1,5 H/):

2(lH);5,07(1H.dofd, J¹ = 16 Hz. I² = 8 Hz);

5.64(1H.dof q. J^! = 16. J^ = O Hz)rtppm; IR(CCI₄):

1730 cm-'.

Claims

Patentansprüche;

1. Verfahren zur Herstellung eines ungesättigten Spiro[2.4]-heptanons oder Spiro[2.5]octanons der Formel I:

4, Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das inerte organische Lösungsmittel Tetrahydrofuran ist und die Reaktion bei einer Temperatur von etwa 65° C durchgeführt wird.

5, Verfahren nach Anspruch I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Alkalimetallhydroxid in Anwesenheit eines Phasenübertragungskatalysators verwendet wird.