DE3126394A1

DE3126394A1 - "verfahren zur herstellung von (beta)-acetylbrenztraubensaeurealkylestern"

Info

Publication number: DE3126394A1
Application number: DE19813126394
Authority: DE
Inventors: Helmut Dipl.-Chem.Dr. Hollfelder; Karl-Heinz 8263 Burghausen Hölzl
Original assignee: Wacker Chemie AG
Current assignee: Wacker Chemie AG
Priority date: 1981-07-03
Filing date: 1981-07-03
Publication date: 1983-01-27
Also published as: GB2104064A

Description

Verfahren zur Herstellung von ß-Acetylbrenztraubensäurealkylestern.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von ß-Acetylbrenztraubensäurealkylestern durch Umsetzung von Dialkyloxalat. Aceton und Alkalialkoholat in Gegenwart von organischen Lösungsmitteln, wodurch Alkali-ß-Acetylbrenztraubensäurealkylester entstehen und nachfolgende Freisetzung in die entsprechenden ß-Acetylbrenztraubensäurealkylester.

Es ist bekannt, daß im alkoholischen Medium ungefähr äquimolare Mengen von Aceton, Dialkyloxalat und Natriumalkoholat zum betreffenden Natrium-ß-Acetylbrenztraubensäurealkylester kondensieren, der mit verdünnter Schwefelsäure (J.Amer. Chem. Soc. 67, 1508 (1945) rechte Spalte, Absatz 1, 11. bis 14. Zeile) oder mit verdünnter Salzsäure (J. Org. Chem. VoI 42 (7), 1184 (1977) rechte Spalte, 3. Absatz, vorletzter Satz bis 4. Absatz und Seite 1182, 1. Beispiel) zu ß-Acetylbrenztraubensäurealkylester umgesetzt wird. Die Verfahren liefern für die meisten Ester unbefriedigende Ausbeuten (z.B. H. Keskin und G. Erlernen, Istanbul Univ. Fen Fak. Mecm., Seri C VoI 30 (1-2), 7 (1965) 1. Beispiel; CA VoI 65, 613 g (1966) und erfordern entweder die Isolierung des rohen Natrium-ß-Acetylbrenztraubensäurealkylesters (J. Amer. Chem. Soc. 67, 1508 (1945) rechte Spalte, vorletzter Absatz) oder Bewältigung relativ grosser Alkoholmengen bei der Extraktion des ß-Acetylbrenztraubensäurealkylesters mit Benzol oder Diethylether aus dem wasserhaltigen Reaktionsgemisch. Ferner von Nachteil ist die teure Aufarbeitung und Wiedergewinnung zweier in größeren Mengen vorliegender Lösungsmittel.

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Es wurde nun ein einfaches und in hohen Ausbeuten verlaufendes Verfahren zur Herstellung von ß-Acetylbrenztraubensäurealkylestern gefunden.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von ß-Acetylbrenztraubensäurealkylestern durch Umsetzung von Dialkyloxalat, Aceton und Alkalialkoholat in Gegenwart von or-j ganischen Lösungsmitteln bei Temperaturen von -10°C bis 20°C sowie anschließender Freisetzung des ß-Äcetylbrenztraubensäurealkylesters aus dem bei der Reaktion entstandenen Alkali-B-Acetylbrenztraubensäurealkylester durch Zugabe einer anorgar nischen Säure in mindestens stöchiometrischer Menge.. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß als organisches Lösungsmittel ein inerter aromatischer Kohlenwasserstoff verwendet wird. ,

Die Umsetzung von Oxalsäure mit Ketonen wie Aceton wird als besonders leicht beschrieben (Houben Weyl, Bd. 8/ 1952, Seite 583, 1. und 2. Absatz). Das führte dazu, daß die Umsetzung mit Aceton bisher lediglich in alkoholischer Alkalialkoholatlösung durchgeführt wurde. Somit bestand ein technisches Vorurteil, die ausschließlich bei schwierigen Umsetzungen eingesetzten Lösungsmittel wie Benzol, Toluol oder Xylol für oben genannten Zweck zu verwenden (Houben Weyl, Bd. 8, 1952, Seite 563, letzter Absatz), wenngleich die Ausbeuten an ß-Acetylbrenztraubensäurealkylestern bei Einsatz von Alkoholen häufig nicht besonders hoch waren.

Nach dem Verfahren der Erfindung werden die ß-Acetylbrenztraubensäurealkylester überraschenderweise in bis zu 90 Gew.-%-igen Ausbeuten der Theorie, bezogen auf Dialkyloxalat, erhalten, setzt man erfindungsgemäß inerte aromatische Kohlenwasserstoffe als Lösungsmittel ein.

Pas Verfahren liefert direkt Lösungen der rohen ß-Acetylbrenztraubensäurealkylester in den inerten aromatischen Kohlenwasserstoffen. Der bei der Reaktion entstandene Alkohol wird zusammen mit dem restlichen entstandenen Alkalisalz entfernt

und das Produkt ohne den bei den bisherigen Verfahren erforderlichen Extraktionsschritt aus dem Lösungsmittel isoliert.

Als inerte aromatische Kohlenwasserstoffe kommen alle Lösungsmittel in Betracht, die gerad- oder verzweigtkettige Alkylreste am Aromaten enthalten. Zweckmäßigefweise soll das Lösungsmittel in den meisten Fällen nicht über 160°C sieden. Genannt seien als inerte Lösungsmittel Ethylbenzol, n-Propylbenzol, Cumol, Benzol, ortho-, para-, oder meta-Xylol, vorzugsweise Toluol.

Geeigneterweise wird das Alkalialkoholat in dem inerten aromatischen Kohlenwasserstoff suspendiert, bei -1O°C bis 20°C, vorzugsweise bei 0 C,vorgelegt, und bei dieser Temperatur unter Rühren zunächst ein Aceton-Dialkyloxalat-Gemisch zugeführt, dem, falls sich das Dialkyloxalat in Aceton nicht vollständig löst, eine entsprechende Menge an inertem Lösungsmittel zugegeben wird. Ohne den Alkali-ß-Acetylbrenztraubensäurealkylester zu isolieren, fügt man bei -10°C bis 20°C, vorzugsweise O⁰C, Schwefelsäure oder Salzsäure zu in einem Maße, daß je Mol Alkaliverbindung mindestens 1 Mol Salzsäure oder mindestens 1 Mol Schwefelsäure verwendet werden.

Die Salzsäure kann in jedem Maße hoch konzentriert oder aber verdünnt sein. Hingegen können bei der Schwefelsäure lediglich Konzentrationen von nicht mehr als 70 Gew.-% eingesetzt werden. Auch die Verwendung von verdünnter Säure ist möglich.

Erfindungsgemäß kann auch in das Reaktionsgemisch Chlorwasserstoff in mindestens einer der Stöchiometrie der Reaktion entsprechenden Menge hinzugefügt werden.

Das ausgefallene Alkalisulfat oder Alkalichlorid läßt sich gegebenenfalls nach Wasserzugabe leicht filtrieren oder zentrifugieren. Mit Wasser wird anschließend restliches organisches Sulfat oder Chlorid herausgespült.

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Das verbleibende Reaktionsgemisch wird vor der Isolierung des ß-Acetylbrenztraubensäurealkylesters im Vakuum eingedampft und aus dem aufkonzentrierten Rückstand der Ester durch Vakuumdestillation oder Kristallisation in üblicher Weise isoliert.

Zur Durchführung des Verfahrens setzt man je Mol Dialkyloxalat je 1,0 bis 1,2 Mol Aceton und Alkalioxalat ein. Bei ähnlichem Siedepunkt von Dialkyloxalat und ß-Acetylbrenztraubensäurealkylester ist es notwendig, je 1,1 bis 1,2 Mol Aceton und Alkalialkoholat zu verwenden, um das Dialkyloxalat möglichst quantitativ umzusetzen.

Das Alkalialkoholat wird vorzugsweise in fester Form eingesetzt. Verwendet man das Alkalialkoholat In alkoholischer Lösung - zweckmäßigerweise in gesättigter alkoholischer Lösung so können die ansonst hohen Ausbeuten an Endprodukt nicht mehr erzielt werden. Dies läßt sich jedoch vermeiden, wenn man aus technischen Gründen eine Lösung von Alkalialkoholat in Alkohol in einem inerten organischen Kohlenwasserstoff einsetzen muß, indem man darauf achtet, daß der Alkohol vor Beginn der Umsetzung von Aceton, Dialkyloxalat und Alkalialkoholat abdestilliert wird. Diese Methode läßt sich jedoch nur durchführen, wenn es sich um einen niedrig siedenden Alkohol handelt.

Als Alkalialkoholate kommen hauptsächlich Lithium- oder Kalium- , vorzugsweise Natriumverbindungen der Alkohole in Frage. Die Alkalialkoholate leiten sich von primären, sekundären und tertiären Alkoholen ab. Die einwertigen Alkohlatverbindungen sind geeignetermaßen Alkohole mit C₁ bis C₁₂ Kohlenstoffatomen, insbesondere seien genannt Natriummethylat, Natriumethylat, Natrium-η- und Natrium-iso-propylat, sowie Natrium-n- und Natrium-iso-butylat. Vorzugsweise kommt jeweils die gleiche Alkoholkomponente im Dialkyloxalat wie im Alkalialkoholat zur Anwendung.

Die Reaktionszeit beträgt im allgemeinen mindestens 10 Stunden.

Die Reaktion kann halbkontinuierlich oder diskontinuierlich durchgeführt werden.

Die nach dem Verfahren der Erfindung herstellbaren Verbindungen sind Fungicide, Bakterieide, Insekticide und Ausgangsstoffe für die Herstellung von Arzneimitteln.

Beispiel 1

In eine Suspension aus 108 g (2,0 Mol) Natriummethylat und 2 200 g Toluol wurden innerhalb einer Stunde bei O⁰C unter Rühren ein Gemisch aus 116g (2,0 Mol) Aceton, 236 g (2,0 Mol) Dimethyloxalat und 500 g Toluol getropft. Nach 10 weiteren Stunden Rühren bei 0⁰C wurden innerhalb einer Stunde bei 0⁰C ca. 73 g (2,0 Mol) Chlorwasserstoff eingeleitet, 50 ml Wasser hinzugefügt und die Flüssigkeit von den ausgefallenen Salzen abfiltriert. Das Filtrat wurde mit Wasser chloridfrei gewaschen und im Vakuum daraus das Solvens bis zur beginnenden Kristallisation abdestilliert. Die nach dem Abkühlen auf 0 C ausgefallenen Kristalle wurden abgesaugt, mit 50 ml Toluol gewaschen und bei 30 C/5,3 mbar getrocknet. Die Ausbeute betrug 243 g.

Aus der Mutterlauge wurden weitere 11g isoliert. Insgesamt wurden 254 g (88 Gew.-% der Theorie, bezogen auf eingesetztes Dimethyloxalat) ß-Acetylbrenztraubensäuremethylester in Form gelbstichiger Nadeln mit einem Schmelzpunkt von 61°C bis 63°C erhalten.

Beispiel 2

In eine Suspension aus 150 g (2,2 Mol) Natriumethylat und 2 000 g Toluol wurden innerhalb einer Stunde bei O⁰C unter Rühren ein Gemisch aus 128 g (2,2 Mol) Aceton und 292 g (2,0 Mol) Diethyloxalat getropft. Nach 10 weiteren Stunden Rühren bei 0 C wurden innerhalb einer Stunde bei O⁰C ca. 80 g (2,2 Mol) Chlorwasserstoff eingeleitet, dann 300 ml Wasser zugegeben, 15 Minuten weiter gerührt und die Flüssigkeit von den ausgefallenen Salzen abfiltriert. Das FiI-

trat wurde mit Wasser chloridfrei gewaschen und über eine 60 cm hohe Spiegelkolonne, gefüllt mit 6 mm Raschigringen·, aufdestilliert.

Es wurden 285 g (9Ö Gew.-% der Theorie, bezogen auf Diethyloxalät) ß-Acetylbrenztraubensäureethylester mit dem Siedepunkt von 84°C bis 85°C/5,3 mbar gewonnen.

Beispiel 3

Zu einer Lösung von 216 g (2,25 Mol) Natriumbutylat in 650 g Butanol werden 2 700 g Toluol gegeben und dazu innerhalb einer Stunde bei 0⁰C unter Rühren ein Gemisch aus 131 g (2,25 Mol) Aceton und 405 g (2,0 Mol) Dibutyloxalat getropft. Nach 10 weiteren Stunden Rühren bei 0 C wurden innerhalb einer Stunde bei O⁰C 610 g 18 %-ige Schwefelsäure (1,12 Mol) zugegeben und die Flüssigkeit von den ausgefallenen Salzen abfiltriert. Das Filtrat wurde mit Wasser sulfatfrei gewaschen und über eine 60 cm hohe Spiegelkolonne, gefüllt mit 6 mm Raschigringen, aufdestilliert. Es wurden 320 g (86 Gew.-% der Theorie, bezogen auf Dibutyloxalat) ß-Acetylbrenztraubensäurebutylester mit dem Siedepunkt von 101⁰C bis iO2°C/5,3 mbar gewonnen.

Beispiel 4

in eine Suspension aus 229 g (1,1 Mol) Natriumlaurylat und 1 500 g Toluol wurden innerhalb 90 Minuten bei O⁰C unter Rühren ein Gemisch aus 64 g (1,1 Mol) Aceton, 427 g (1,0 Mol) Dilauryloxalat und 1 000 g Toluol getropft.'Nach 15 weiteren Stunden Rühren bei O⁰C wurden innerhalb 1/2 Stunde bei O⁰C 30Ö g 18 %-ige Schwefelsäure (0,55 Mol) zugegeben. Das Filtrat Wurde bei 40 C mit Wasser sulfatfrei gewaschen und im Vakuum aufdestilliert. Es wurden 306 g 80 %-iger (¹H-NMR in CDCl₃) ß-Acetylbrenztraubensäurelaurylester (82,Gew.-% der Theorie, bezogen auf Dilauryloxalat) bei 155°C bis 160 C/0,5 mbar gewonnen.

Beispiel 5

In eine Suspension aus 216 g (2,25 Mol) Natriumbutylat und 2 200 g Toluol wurde innerhalb einer Stunde bei O⁰C unter Rühren ein Gemisch aus 131 g (2,25 Mol) Aceton und 405 g (2,0 Mol) Dibutyloxalat getropft.

Nach 10 weiteren Stunden Rühren bei O⁰C wurden innerhalb ei- ; ner Stunde bei O⁰C ca. 82 g (2,25 Mol) Chlorwasserstoff eingeleitet, 150 ml Wasser zugesetzt und die Flüssigkeit von den ausgefallenen Salzen abfiltriert. Das Filtrat wurde mit Wasser chloridfrei gewaschen und über eine 60 cm Spiegelkolonne, gefüllt mit 6 mm Raschigringen, aufdestilliert. Es wurden 331 g (89 Gew.-% der Theorie, bezogen auf Dibutyloxalat) ß-Acetylbrenztraubensäurebutylester gewonnen.

Claims

Wa 8053 C

Patentansprüche:

Verfahren zur Herstellung von ß-Acetylbrenztraubensäurealkylestern durch Umsetzung von Dialkyloxalat, Aceton und Alkalialköholat in Gegenwart von organischen Lösungsmitteln bei Temperaturen von -10°C bis 20⁰C sowie anschliessender Freisetzung des ß-Acetylbrenztraubensäurealkylesters aus dem bei der Reaktion entstandenen Alkali-ß-Acetylbrenztraubensäurealkylester durch Zugabe einer anorganischen Säure in mindestens stöchiometrischer Menge, dadurch gekennzeichnet, daß als anorganisches Lösungsmittel ein inerter aromatischer Kohlenwasserstoff verwendet wird.

Verfahren nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß je Mol Dialkyloxalat 1,0 bis 1,2 Mol Aceton und Alkalialkoholat verwendet werden.

Verfahren nach Anspruch 1 und 2,

dadurch gekennzeichnet, daß der bei der Umsetzung entstehende Alkali-ß-Acetylbrenztraubensäurealkylester mit mindestens stöchiometrischen Mengen an Chlorwasserstoff umgesetzt wird.