DE3214546C2

DE3214546C2 - 15-Sulfonyl-12-Pentadecanolide und deren Verwendung in einem Verfahren zur Herstellung von 5-Hydroxy-cyclopentadecanonen

Info

Publication number: DE3214546C2
Application number: DE3214546A
Authority: DE
Inventors: Charles Versoix Fehr
Original assignee: Firmenich SA
Current assignee: Firmenich SA
Priority date: 1981-04-21
Filing date: 1982-04-20
Publication date: 1985-01-10
Also published as: US4431827A; US4454351A; CH648281A5; DE3214546A1

Abstract

Neue Verbindungen der Formeln (Formel II u. III) in denen R ein Wasserstoffatom oder einen Methylrest und Q einen Alkyl- oder Arylrest bedeuten, werden als Zwischenprodukte zur Herstellung von Verbindungen der Formel (Formel I) verwendet, die ihrerseits Ausgansprodukte der macrocyclischen Duftstoffe EXALTONE und Muskon sind.

Description

CH₂

in welcher R ein WassersiofTatom oder einen Methylrest und Q einen Alkylrcst mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen oder einen gegebenenfalls alkylsubstltulerten Arylrcst mit 6 bis 14 KohlenstoiTatomen bedeutet. 2. Verfahren zur Herstellung von 5-Hydroxy-cycIopcnladccanonen der allgemeinen Formel

S ■c-

-CH₂

(CH₂)..

CH-R

(D

^v CH-CH₂

OH

In welcher R die In Anspruch 1 genannte Bedeutung hat. dadurch gekennzeichnet, daß man jeweils In an sich bekannter Welse eine Verbindung der Formel (II) gemäß Anspruch 1 mit einer starken Base umsetzt und anschließend das erhaltene Produkt reduziert.

Die Erfindung bctrlfTt 15-Sulfonyl-12-pcniadccanollde der allgemeinen Formel

CH₂-SO₂Q

(II)

In welcher R ein WassersiolTaiom oder einen Methylrest und Q einen AlUylrcsl mit i bis 6 KohlenstoiTatomen oder einen gegebenenfalls alkylsubstltulertcn Arylresl mit 6 bis 14 Kohlenstoffatomen bedeutet, und Ihre Ve. wendung als Ausgangsprodukte bzw. Zwischenprodukte In einem Verfahren zur Herstellung von 5-Hydroxycyclopentadccanoncn der allgemeine Formel

(CH₂),,

CH-R

(D

In welcher R die angegebene Bedeutung hat, Insbesondere den macrocycllschen geruchstragenden Ketonen Cyclopentadecanon und Muskon.

Vorzugsweise lsi Q ein niederer Alkylrcsi mil 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, wie z. B. Methyl, Aeihyl. Propyl oder Butyl, oder ein gegebenenfalls alkylsubslllulcrtcr Aryl rest mil 6 bis 10 Kohlenstoffatomen, wie z. B. Phenyl oder p-Tolyl.

Cyclopcntadecanon und Muskon sind zwei In der ParfQmerle wegen Ihres moschusartlgen Geruchs sehr geschätzte macrocyclisch^ Ketone. S.

Beide Ketone sind schon seit längerer Zelt bekannt und haben immer wieder das Interesse der Forscher auf sich gezogen, wie aus den zahlreichen Synthesen ersichtlich Ist, die In der Fachliteratur veröffentlicht wurden (siehe z.B. J. Chcm. Soc. 1964, 4154; Tetrahedron 20. 2601 (1964); HeIv. ChIm. Acia Su. 70S (1967); HrIv. Chlm.Acta 50. 708 (I967)|.

Alie diese Methoden können nur mit Schwierigkeiten In der Industrie Anwendung finden, sei es wegen ihrer ■» Kompliziertheit oder sei es wegen Ihrer schlechten Ausbeute in einigen Ihrer wichtigsten Zwischenstufen.

Eines der bisher bekannten Herstellungsverfahren (siehe HeIv. ChIm. Atta SO, 705 (1967)] führt die Verbindung der Formel

OH

(R=H in Formel I) als Zwischenprodukt In der Synthese von Cyclopenladccanon pod seines meihyllerien Homologen der Formel

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(Ib)

JS

(R=CH) In Formel I) zur Herstellung des Muskons an. Die Verbindungen können aus dem Cyclododecanon «0 nach einer Reihe von Reakilonsstufen wie Kondensation, Cyclisierung. Ozonolyse, Hydrierung, Dehydrierung erhalten werden. Daher resultiert ein gewisses Interesse von selten der Wissenschaftler, um neue Wege zu deren Herstellung zu finden, die einfacher durchzuführen und Interessanter vom wirtschaftlichen Standpunkt für Industriezwecke sind.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht es, die genannten Verbindungen der allgemeinen Formel (I) auf vorteil- <5 hafterem Wege zu erzielen.

Gemäß der Erfindung laßt man die Verbindungen (U) zuerst mit einer starken Base In Gegenwart eines Lösungsmittels oder einer Mischung von Inerten organischen Lösungsmitteln umsetzen. Als starke Base kann vorteilhaft ein Alkallmetallalkoholat wie tert.-Kallumbutyrät oder ein Natrlumamld wie Natrium In Gegenwart von flüssigem Ammoniak oder das 2-Amlno-äthylnairlumamld In Gegenwart von Aethylendlamln verwendet werden. Vorzugswelse verwendet matn NaNHj/flüsslgen NH₁ In Gegenwart von Tetrahydrofuran.

Außerdem wird Im allgemeinen die genannte Base Im Überschuß verwendet und zwar Im Verhältnis von 2 bis 3 Äquivalenten der Base für I Äquivalent der Verbindung (II). Die erwähnte Behandlung besieht aus einer Cycllsatlonsreaktlon gefolgt von einer Hydrolyse, die die Verbindung der allgemeinen Formel

ergibt (R und Q haben die angegebenen Bedeutungen), welche man. falls es wünschenswert erscheint, aus dem RcaktlOMsgcmlsch Isolieren kann.

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Jedoch geht man aus praktischen und wirtschaftlichen Gründen direkt zur nachfolgenden Reduktion Ober ohne das Zwischenprodukt (III) zu Isolieren. Die beschriebene Reaktion kann durch Zugabe eines Alkalimetall oder eines Al-Hg-Amalgams zu dem Reaktionsgemisch nach dc.i üblichen chemischen Verfahren durchgefCnrt werden. Dabei wird vorzugsweise Natrium verwendet.

Die Im erfindungsgemäßen Verfahren als Ausgangsprodukte verwendeten Verbindungen (II) sind neue Verbindungen. Man kann sie leicht aus 2-Allylcyclododecan bzw. aus 2-Methallyl-cyclododecanon nach radikalischer Addition des passenden Thiols und nachfolgender Oxydation nach „Bayer-Villlger" erhalten.

Jede dieser obigen Reaktionsstufen Ist durch bekannte technische Verfahren gekennzeichnet, weiche Im einzelne» \n den Beispielen beschrieben werden. Im nachfolgenden Reaktionsschema wird die Hcrstellungswcisc der Verbindungen (II) zusammengefaßt:

(CH₂),,

QSH

Radikal initiator

Persäure _t BF, · Et₂O

SO₂Q

Im obigen Reaktlcnsschema wurden die Symbole R und Q. wie bereits angegeben, definiert.

Beispiel 1 Herstellung des 15-PhenylsuIfonyl-!2-pentadecanollds

Eine Mischung von 22,0 g (100 m Mol) 2-Allyl-cyclododecanon - HeIv. ChIm. Acta 54, 2889 (1971) - und 13,2 g (12,2 mMol) Thlophenol und 300 mg a.ar'-Azolsobutyronltrll wurden 10 Stunden auf 100⁰C erhitzt; In diesem Zeltraum erfolgte die Zugabe von 600 mg α,α'-Azolsobutyronltrll. Der Überschuß des nicht umgesetzten Thiophenols und 2-Allylcyclododecanon;; (ZurOckgewlnnung 2.25 g) wurde durch Erhitzen des Reaktionsgemisches auf 17O⁰C bei einem Druck von 7 Pa ausgeschieden. Nach Losen des Rückstandes In 300ml Trichlorathan und Abkühlen desselben auf O⁰C versetzte man das Ganze mit 90,4 g (475 mMol) 40*lger Peressigsaure, wobei die Zugabe In einer bestimmten Geschwindigkeit erfolgte, so daß das Reaktionsgemisch bei einer Temperatur von 30 bis 40° C gehalten werden konnte. Nach Zugabe zum obigen Reaktionsgemisch von 7,5 g (53 mMol) BFi AeIjO wurde die Mischung weitere 10 Tage bei 50° C weitergeführt, wahrend dieses Zeltraumes versetzte man dieselbe mit 4 Portionen von je 11,3g (60 mMol) Peresslgsaurc. Nach Abkühlen auf 20" C wurde das Reaktlonsgemlsch auf Eis gegossen, dann mittels 10%lger wäßriger NaOH auf pH 8 eingestellt. Nach Waschen der organischen Phase mit 10%lger wäßriger NaHSOi, dann mit H₁O, trocknete man dieselbe über Na₁SOi und dampfte sie ein. Der dabei erhaltene Rückstand wurde durch Abflltrleren Ober 120 g Elllcagc·! gereinigt und mit einer Mischung, die aus Petrolather (80 bis 100) und Äthylacetal In einem Verhältnis von 50:50 bestand, gewaschen. Es wurden auf diese Welse 27,7 g (Ausbeute 81%. bezogen auf das umgesetzte 2-Allylcyclododecanon) des erwünschten Produktes mit einem Reinheitsgrad von 90% erzielt.

IR: 2920. 1720, 1450, 1300, 1240. 1140 cm'

NMR:1.10-2.00 (22H, m); 2.31 (2H. m); 3.15 (2H. m); 4.92 (IH, m); 7.50-8.02 (5H, m) δ TpM.

Beispiel 2 Herstellung des H-Melhyl-lS-phenylsulfonyl-P-pentadecanollds

15.6 g (66 mMol) 2-Methallyl-cyclododccanon - Chem. Comm. 1976, 1021 - und 8,7 g (79 mMol) Thlophenol wurden In Gegcnwa't von 600 mg cr.cc'-Azolsobutyronltrll 48 Stunden lang auf 100 bis HO⁰C erhitzt. Das dabei erhaltene Produkt wurde anschließend mit Peresslgsaurc und BFj ■ ACt₁O getiaß Beispiel 1 behandelt, wobei man 20,1 g (Ausbeute 78%) des gewünschten Produktes mit einem Reinheitsgrad von 90% erzielte.

IR: 2930, 1720. 1445. 1300. 1245. 1145, 1085 cnr¹

NMR:1.09 (3H, d, J=6 HZ); 1,05-2.00 (21H, m); 2,25 (2H. m); 4,96 (IH. m) 7.50-8.03 (5H. m) S TpM MS: M-: 394 (0.2); m/e = 376 (6), 366 (6). 253 (15). 168 (24), 143 (15), 125 (18), 111 (26), 98(55), 83(42), 69(61), 55(93), 43(100).

Beispiel 3

Herstellung des 5-l!ydruxy-cyclupcntadccanuns a) Nicht Isoliertes Zwischenprodukt

6,30 g (14,9 mV-ol) der In Beispiel I hergestellten Verbindung In einer Losung von 100 ml Tetrahydrofuran (THF) wurden tropfenweise zu 46,8 mMol Nulrlumamld In 600 ml flüssigem NIIi bei einer Temperatur von -40 bis -45° C zugegeben. Nach 20 Minuten lungern Rühren des Reaktionsgemische versetzte man das Ganze mit

I/'' i tili.X mMoll Natrium In kleinen Mengen. 30 Minuten nach erfolgter Zugabe wurden tropfenweise 200 ml S^i/'A.isscr der Rcakilonsmlschung /ugcscm und Ictilcre wurde dann mit Aihylaccut extrahiert. Nach Waschen mit Salzwasser, Trocknen über NajSO< crhlcll man 4,0 g des gewünschten Rohproduktes.

[■Ine Analyscnprobe wurde chronialographlsch über SlOj (Elullonsmlllcl: Cyclohcxan/Äihylacelat 4:1) gereinigt und ergab eine Ausbeute von 60ΐ. Diese Probe erwies sich In jeder Hinsicht mit der In der Literatur s beschriebenen Probe Identisch [HcIv. ChIm. Acta, 50, 705 (1967)).

Das oben erhaltene Rohprodukt kann direkt gemäß der vorher zitierten Literatur /ur Umwandlung In das Cyclopeniadecanon verwendet werden.

b) Isoliertes Zwischenprodukt ig

10 g der In Beispiel I hergestellten Verbindung wurden zuerst nach dem obigen unter a) beschriebenen Verfahren mit NaNHi In flüssigem NII, behandelt. Nach erfolgter Extraktion und Reinigen durch Umkristallisieren In Äther erhielt man die Verbindung der Formel

(CH₃),,

(Ausbeute 80·.»,), Schm.P. 135-1.16" C).

IR: 3630,2960. 1720, 1450. 1310. 1 ISO. 1080 cm '

NMR:I.IO-2.5O (2311. m); 2.77 (2H. t, J=6 Ui), 3,40 (IH. m); 4.22 (Ml. m) 7.45-7.94 (5H. m) <5 TpM; M MS: M': 38Q(I); m/c = 362 (16). 239 (33). 221 (30), 169 (23). 141 (41). 125 (27). 109 (20). 95 (39). 77 (100), 55(96). 41 (88).

Die so erhaltene Verbindung wurde anschllcUcnd gemäß Paragraph a) mit Natrium In flüssigem NHi behandelt. Nach erfolgter Extraktion und chromatographischer Reinigung Ober SlOj (Eluilonsmltiel: Cyclo- JJ hexan/Älhylacelat 7 : 3) erziehe man S-Hydroxy-cyclopeniadecanon mit 81%lger Ausbeute.

Beispiel 4

Herstellung des 5-llydroxy-3-mcthyl-cyclupentadccanons a) Nicht isoliertes Zwischenprodukt

13,1 g (30 mMol) der Im Beispiel 2 hergestellten Verbindung In einer Lösung von THF/NHi, wurden, wie es -»5 Im Beispiel 3 a) beschrieben Ist. behandelt um 10.2 g des gewünschten Rohproduktes zu erhalten.

Nach Reinigung durch Chromatographie über SlO, (Eiutlonsmlttcl: Cyclohexan/Äthylacetat 4:1). wurde das gewünschte Produkt mit 5l'->.lger Ausbeute isoliert.

Das so erhaltene Muster erwies sich In jeder Hinsicht mit der In der Literatur beschriebenen Probe Identisch [HcIv. ChIm. Acu 50, 705 (1967)]. Das Rohprodukt kann, wie es in der oben zitierten Literatur geschrieben Ist, » direkt In 3-Mcthyl-cyclopcniadecanon (Muskon) umgewandelt werden.

b) Isoliertes Zwischenprodukt

10 g der Im Beispiel 2 hergestellten Verbindung wurden zuerst mittels NaNH, in flüssigem NHj, gemäß der <$ oben beschriebenen Methode a), umgesetzt. Nach Extraktion und Reinigung durch Chromatographie Ober SlOj (Elutionsmiiic': Cycluhcxan/Äthylacetat 4:1) erhielt man die Verbindung der Formel

en

(CH₂),,

mit 8(Klger Ausbeute.

IR: 3580. 2950. 1715. 1450, 1310. 1150 cm '.

i Die so erhaltene Verbindung wurde gemäß Paragraph a) mittels Natrium In flüssigem Ammoniak reduziert um nach chromalographlscher Reinigung Ober SlOj (Etutlonsmlttcl : Cyclohcxan/Äthylacelal 7:3) dar, gewünschte 5-Hydroxy-3-mc;hyl<ycIopcniudccar.on mit einer 69!UgCn Ausbeute zu liefern.

Claims

Patentansprüche:

1. lS-Sulfonyl-12-penudecanollde der allgemeinen Formel O

CH₁-SO₂Q

OD

CH