DE3233175C2

DE3233175C2 - Verfahren zur Herstellung von δ- und &epsi;-Damascon

Info

Publication number: DE3233175C2
Application number: DE3233175A
Authority: DE
Inventors: Bernard Lucien Genf/Genève Muller; Karl-Heinrich Onex Schulte-Elte; Roger Leslie Grand-Lancy Snowden
Original assignee: Firmenich SA
Current assignee: Firmenich SA
Priority date: 1981-09-07
Filing date: 1982-09-07
Publication date: 1987-04-02
Also published as: DE3233175A1; US4460792A

Abstract

Die wertvollen Parfümbestandteile δ- und &epsi;-Damascon werden in einem Verfahren hergestellt, bei dem man einen Diallylalkohol der Formel (Formel) in der die gepunkteten Linien in Stellung 3 oder 4 des Rings eine Doppelbindung bedeuten, in Gegenwart einer starken Base anionisch spaltet und hierauf die terminale Doppelbindung des erhaltenen Produkts mit einem sauren Isomerisierungsmittel isomerisiert.

Description

Seit ihrer Entdeckung vor etwa 10 Jahren sind cycloaliphatische Ketone, die unter der Bezeichnung δ- und &epsi;-Damascon bekannt sind, Gegenstand zahlreicher wissenschaftlicher Veröffentlichungen; siehe z. B. J. Chem. Soc., Perkin-Trans. (1975) S. 1727-36; Tetrahedron Letters, S. 515 (1975); Chem. Comm. S. 161 (1973). Vor allem δ-Damascon hat in der Parfümerie Verwendung gefunden (CH-PS 5 66 112), wo es zur Entwicklung von Duftnoten verwendet wird, die an seine α- und β-Isomeren erinnern, jedoch nicht deren Feinheit und Eleganz haben und deshalb weniger breit anwendbar sind.
Es ist bereits ein Verfahren zur Herstellung von δ-Damascon bekannt, bei dem man 1,3-Pentadien an Mesityloxid addiert, hierauf das erhaltene Produkt mit Acetanhydrid in einem basischen Medium kondensiert und dann Wasser abspaltet: °=c:190&udf54;&udf53;vu10&udf54;&udf53;vz18&udf54; &udf53;vu10&udf54;
Dieses Verfahren ermöglicht die Herstellung von trans-δ-Damascon in seinen beiden cyclanischen isomeren Formen der Formeln °=c:80&udf54;&udf53;vu10&udf54;&udf53;vz7&udf54; &udf53;vu10&udf54;
Ihre Trennung kann durch präparative Dampfphasenchromatographie erfolgen.
Ein anderes Verfahren zur Herstellung von δ-Damascon ist in Tetrahedron Letters S. 515 (1975) beschrieben: °=c:120&udf54;&udf53;vu10&udf54;&udf53;vz11&udf54; &udf53;vu10&udf54;
Aus der DE-OS 23 05 140 ist ein Verfahren zur Herstellung von Damascon bekannt, bei dem man ein Diallylcarbinol der Formel °=c:70&udf54;&udf53;vu10&udf54;&udf53;vz6&udf54; &udf53;vu10&udf54;in der die gepunkteten Linien in Stellung 3 oder 4 des Rings eine Doppelbindung bedeuten, einer Pyrolyse unterwirft und die Pyrolyseprodukte kondensiert. Die prioritätsältere, jedoch nachveröffentlichte EP-A-70 995 betrifft ebenfalls ein Verfahren, ausgehend von einem Diallylcarbinol.
Gegenstand der Erfindung ist ein neues Verfahren zur Herstellung von δ- und &epsi;-Damascon, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man

a) ein Diallylcarbinol der Formel I in einem inerten organischen Lösungsmittel mit einer mindestens stöchiometrischen Menge einer starken Base behandelt und hierauf
b) die terminale Doppelbindung des erhaltenen Produkts mit einem sauren Isomerisierungsmittel isomerisiert.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die Herstellung von sowohl δ- als auch &epsi;-Damascon in jeder seiner isomeren cis- oder trans-Formen. So werden z. B. bei Verwendung des cis-Diallylcarbinols der Formel °=c:70&udf54;&udf53;vu10&udf54;&udf53;vz6&udf54; &udf53;vu10&udf54;als Ausgangsverbindung cis-δ und cis-&epsi;-Damascon erhalten. Andererseits werden bei Verwendung des trans-Diallylcarbinols der Formel °=c:70&udf54;&udf53;vu10&udf54;&udf53;vz6&udf54; &udf53;vu10&udf54;als Ausgangsverbindung trans-δ- und trans-&epsi;-Damascon erhalten. Die als Ausgangsmaterialien verwendeten Verbindungen (I) sind nach dem folgenden Verfahren zugänglich: °=c:300&udf54;&udf53;vu10&udf54;&udf53;vz29&udf54; &udf53;vu10&udf54;
Einzelheiten dieses Verfahrens sind in dem nachstehenden Beispiel angegeben.
Das erfindungsgemäße Verfahren besteht formal in einer durch eine starke Base geförderten anionischen Spaltung. Hierzu verwendet man organische oder anorganische Basen, wie Alkalimetallhydride, -alkoxide oder -hydroxide, vorzugsweise Natrium- oder Kaliumderivate. Spezielle Basen sind Natrium- und Kaliumhydrid, Natrium- und Kalium-tert.-butoxid, Natrium-tert.-amylat und Natriummethoxid oder -ethoxid. Diese Basen werden im Hinblick auf die Wirtschaftlichkeit, Sicherheit und gesundheitliche Unbedenklichkeit ausgewählt. Alkoxide sind deshalb gegenüber Hydriden bevorzugt und unter ihnen sind Kalium- oder Natrium-tert.-butoxid besonders bevorzugt. Die verwendete Basenmenge muß gleich oder höher sein als die stöchiometrisch erforderliche Menge. Beste Ausbeuten werden mit einem Überschuß an Base erzielt.
Die Reaktionszeiten sind relativ kurz. Hierbei ist zu beachten, daß die Umwandlung der Allylcarbinole in ihre entsprechenden Damascone oder Damascenonderivate (I) über die Bildung eines Enolats der Formel °=c:70&udf54;&udf53;vu10&udf54;&udf53;vz6&udf54; &udf53;vu10&udf54;erfolgt, das in protischen Medien instabil ist, so daß die Reaktion schnell gestoppt werden muß, wenn sie z. B. durch ein Alkoxid katalysiert wird. Bei Temperaturen von etwa 20 bis 70°C kann daher die Reaktionszeit einige Minuten betragen, wenn als Base Natrium- oder Kalium-tert.-butylat verwendet wird. Bei Verwendung von Natriumhydrid ist dagegen die Reaktionszeit länger. Mit Kaliumhydrid sind z. B. 15 Stunden erforderlich, um 2,6,6-Trimethyl-1- [4-hydroxy-hepta-1,6-dien-4-yl]-cyclohex-2-en in einem Gemisch aus Tetrahydrofuran und Phosphorhexamethyltriamid in δ-Damascon umzuwandeln. Selbstverständlich übt die Temperatur einen bestimmenden Einfluß auf die Reaktionszeit aus. Die exotherm verlaufende Reaktion kann bei Temperaturen nahe Raumtemperatur durchgeführt werden, jedoch sind Werte von etwa 20 bis 70°C bevorzugt. Bei niedrigen Temperaturen werden die Reaktionszeiten zu lange, während bei Temperaturen über der genannten Obergrenze die Bildung unerwünschter Nebenprodukte beobachtet wurde.
Die Reaktion wird in einem inerten organischen Lösungsmittel durchgeführt. Geeignete Lösungsmittel sind z. B. Ether, wie Tetrahydrofuran oder Diisopropylether, Amide, wie Dimethylformamid oder Phosphorhexamethyltriamid, aromatische Kohlenwasserstoffe, wie Benzol oder Toluol, Alkohole, wie Ethanol oder tert.-Butanol, und sogar Methylpyrrolidon oder Dimethylsulfoxid. Gemische der genannten Lösungsmittel können ebenfalls verwendet werden. In einer bevorzugten Ausführungsform werden Kalium-tert.-butoxid als Base und Dimethylformamid oder ein Gemisch aus Dimethylformamid und Tetrahydrofuran als Lösungsmittel verwendet.
Die Stufe b) des erfindungsgemäßen Verfahrens, in der die terminale Doppelbindung der durch anionische Spaltung der Allylalkohole (I) erhaltenen Verbindungen isomerisiert wird, erfolgt nach bekannten Methoden, z. B. durch Behandeln gemäß dem in der CH-PS 5 37 352 beschriebenen Verfahren.

Beispiel

Herstellung von δ- und &epsi;-Damascon

30 g (0,128 Mol) des jeweiligen Allylalkohols (I) werden auf einmal bei Raumtemperatur unter Stickstoff zu einer Suspension von 20,6 g (0,184 Mol) Kalium-tert.-butoxid in 260 ml Dimethylformamid gegeben. Bei Zusatz des Allylalkohols erhöht sich die Temperatur des Reaktionsgemisches auf etwa 40°C und es verfärbt sich schwarzbraun. Das Gemisch wird ½ Stunde bei Raumtemperatur gehalten, dann in Eis gegossen und mit Ether extrahiert. Die vereinigten organischen Extrakte werden auf übliche Weise mit 10% HCl und wäßriger Natriumbicarbonatlösung gewaschen, getrocknet und eingedampft. Man erhält ein Gemisch, das zusammen mit den gewünschten Damasconen die entsprechenden "Iso"-damascone enthält. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt. °=c:550&udf54;&udf53;vu10&udf54;&udf53;vz54&udf54; &udf53;vu10&udf54;
Das erhaltene Gemisch wird dann mit 220 ml Toluol verdünnt und 1 Stunde unter Stickstoff in Gegenwart von 0,2 g p-Toluolsulfonsäure unter Rückfluß erhitzt. Hierdurch gelingt es, die Iso-damascone vollständig zu den entsprechenden Damasconen zu isomerisieren. Das Reaktionsgemisch wird in Eis gegossen und zweimal mit Ether extrahiert, worauf man die vereinigten Extrakte mit wäßriger Natriumbicarbonatlösung bis zur Neutralität wäscht. Durch Trocknen, Eindampfen und Destillieren des erhaltenen Rückstands erhält man δ- und &epsi;-Damascone. Die erhaltenen Verbindungen werden durch präparative Dampfphasenchromatographie voneinander getrennt.
cis-&epsi;-Damascon

IR: 3060, 1670, 1640, 1620 und 970 cm^-1;
NMR (90 MHz; CDCl&sub3;): 1,04; 0,92 und 1,1; 1,85; 2,76; 5,5-6,8 δ ppm;
MS: M&spplus;=192 (10); m/e: 177 (4); 163 (1); 149 (3); 137 (4); 123 (30); 109 (9); 93 (6); 81 (22); 69 (100); 55 (7); 41 (38).

δ

IR: 3040, 1670, 1660, 1620 und 970 cm^-1;
NMR (90 MHz; CDCl&sub3;): 0,95; 0,90 und 1,0; 2,75; 5,3-6,75 δ ppm;
MS: M&spplus;=192 (51); m/e: 177 (32); 163 (7); 149 (10); 137 (10); 123 (48); 109 (14); 93 (7); 81 (23); 69 (100); 55 (8); 41 (27).

&epsi;

IR: 3040, 1695, 1680, 1625 und 980 cm^-1;
NMR (90 MHz; CDCl&sub3;): 0,86 (d; J=7 Hz); 1,0 und 1,09 (2s); 2,45 (m); 5,34-5,70 (m); 6,02-7,0 (m) δ ppm;
MS: M&spplus;=192 (10); m/e: 177 (6); 163 (3); 149 (5); 137 (5); 123 (30); 109 (10); 93 (7); 81 (22); 69 (100); 55 (6); 41 (40).

δ

IR: 3045, 1670, 1640, 1620 und 975 cm^-1;
NMR (90 MHz; CDCl&sub3;): 0,84 (d; J=7 Hz); 0,90 und 0,94 (2s); 1,90 (dxd; J=8 and 2 Hz); 2,48 (m); 5,5 (m); 6,18 and 6,82 (2m) δ ppm;
MS: M&spplus;=192 (45); m/e: 177 (24); 163 (8); 149 (10); 137 (10); 123 (50); 109 (12); 93 (10); 81 (20); 69 (100); 41 (20).

Die in dem beschriebenen Verfahren als Ausgangsmaterialien verwendeten Allylalkohole können folgendermaßen hergestellt werden:

a) 246 g (1,17 Mol) 2,6,6-Trimethyl-4-oxo-cyclohex-2-en-1- carbonsäureethylester (siehe J. Org. Chem. Bd. 27, S. 3886 (1962) und J. Org. Chem. Bd. 35, S. 1053 (1970) werden bei 18 bis 20°C in 2 Liter Cyclohexan in Gegenwart von 5 g Palladium-auf-Aktivkohle hydriert. Nach 15 Stunden hat das Gemisch 28 Liter Wasserstoff absorbiert, worauf man es filtriert und das klare Filtrat eindampft. Bei der Destillation an einer Vigreux-Kolonne erhält man 240 g (Ausbeute 97%) eines weißen Öls, Kp. 60°C/0,065 mbar, das aus 2,2,6-Trimethyl-4-oxo-cyclohexan-1-carbonsäureethylester besteht.
b) 56 g (1,47 Mol) NaBH&sub4; in 300 ml Wasser werden unter Stickstoff zu 311 g (1,47 Mol) des in Abschnitt a) erhaltenen Esters in 1,5 Liter Ethanol getropft. Während der Zugabe erhöht sich die Temperatur des Reaktionsgemisches auf 30 bis 35°C. Nach weiterem 4stündigem Stehen dampft man das Gemisch unter vermindertem Druck ein, gießt den erhaltenen Rückstand in Wasser und extrahiert mit Ether. Die vereinigten Etherextrakte werden wie üblich behandelt und eingedampft. Der erhaltene Rückstand ergibt bei der fraktionierten Destillation 307 g (Ausbeute 95%) eines weißen Öls, Kp. 79 bis 82°C/0,133 mbar, das aus 2,6,6-Trimethyl- 4-hydroxy-cyclohexan-1-carbonsäureethylester in seinen beiden isomeren Formen °=c:100&udf54;&udf53;vu10&udf54;&udf53;vz9&udf54; &udf53;vu10&udf54;besteht. Die beiden Isomeren werden durch Gaschromatographie getrennt.
cis-Isomer
- IR: 3425 und 1710 cm^-1;
  NMR (90 MHz; CDCl&sub3;): 0,90; 0,88 und 1,21; 1,25; 4,08; 4,18 δ ppm;
  MS: m/e: 196 (5); 181 (20); 169 (4); 153 (10); 140 (8); 123 (78); 107 (29); 101 (14); 82 (100), 68 (40); 55 (38); 41 (54).
trans-Isomer
- IR: 3475 und 1720 cm^-1;
  NMR (90 MHz; CDCl&sub3;): 0,95; 0,96 und 1,02; 1,28; 3,75 und 4,12 δ ppm;
  MS: M&spplus;=214 (1); m/e: 196 (26); 181 (5); 169 (16); 150 (34); 139 (11); 123 (88); 107 (68); 101 (14); 82 (100), 69 (51); 55 (52); 41 (75).
c) 169 g (1,1 Mol) Phosphoroxychlorid werden innerhalb 5 Stunden zu einem bei 0 bis 5°C gehaltenen Gemisch von 210 g (0,98 Mol) der in Abschnitt b) erhaltenen Ester in 1 Liter wasserfreiem Pyridin getropft. Nach weiterem einstündigen Stehen bei Raumtemperatur gießt man das Gemisch auf Eis, säuert mit 10% wäßriger HCl auf pH 2 an und extrahiert mit Ether. Durch übliche Weiterverarbeitung und Destillation an einer Vigreux-Kolonne erhält man 150 g (Ausbeute 78%) einer öligen Substanz, Kp. 67 bis 72°C/0,09 mbar.
IR: 1720, 1640, 720 und 690 cm^-1;
NMR (60 MHz; CDCl&sub3;): 0,90-1,15; 1,28; 4,14; 5,2-5,9 δ ppm;
MS: M&spplus;=196 (27); m/e: 150 (32); 123 (89); 107 (100); 91 (22); 82 (65); 68 (33); 53 (21); 41 (45).
d) Eine Lösung von 30,6 g (0,4 Mol) Allylchlorid und 30 g (0,153 Mol) der in Abschnitt c) erhaltenen Ester in 250 ml wasserfreiem THF werden unter Stickstoff zu einem Gemisch aus 8,4 g (0,35 Mol) Magnesiumspänen und einigen Jodkristallen in 50 ml wasserfreiem THF getropft, worauf man das Gemisch 2 Stunden unter Rückfluß erhitzt. Nach 2stündigem Stehen bei Raumtemperatur gießt man das Reaktionsgemisch auf Eis und extrahiert zweimal mit Ether. Die vereinigten organischen Extrakte werden wie üblich mit gesättigter Ammoniumchloridlösung gewaschen, getrocknet und eingeengt. Der Rückstand ergibt bei der Destillation an einer Vigreux-Kolonne 30 g (Ausbeute 84%) einer Fraktion Kp. 57 bis 61°C/0,04 mbar, die aus einem Gemisch von cis-4-[2,6,6-Trimethyl-cyclohex-3-enyl]-4-hydroxy-hepta- 1,6-dien und cis-4-[2,6,6-Trimethyl-cyclohex-4-enyl]-4- hydroxy-hepta-1,6-dien besteht, deren analytische Daten wie folgt sind:
IR: 3575 und 1640 cm^-1;
NMR (90 MHz; CDCl&sub3;): 1,15 und 1,21; 1,25; 4,95-6,2 δ ppm;
MS: m/e: 193 (8); 151 (3); 123 (18); 111 (13); 95 (4); 83 (23); 69 (100); 55 (10); 41 (64).
IR: 3575 und 1620 cm^-1;
NMR (90 MHz; CDCl&sub3;): 1,17; 1,19 und 1,29; 4,95-6,2 δ ppm;
MS: m/e: 193 (6); 151 (3); 123 (16); 111 (13); 95 (3); 83 (8); 69 (100); 55 (6); 41 (55).
d&min;) 5 g (25,5 mMol) des in Abschnitt c) erhaltenen Gemisches werden 5 Stunden unter Stickstoff zusammen mit 5,7 g (51 mMol) Kalium-tert.-butoxid und 25 ml Dimethylsulfoxid unter Rühren unter Rückfluß erhitzt. Nach Abkühlen auf Raumtemperatur gießt man das Gemisch auf Eis und extrahiert zweimal mit 30 bis 50°C-Petroläther. Die organische Phase ergibt nach der üblichen Wasch- und Neutralisierungsbehandlung 0,5 g eines Rückstands. Die gekühlten alkalischen Mutterlaugen werden mit konzentrierter HCl angesäuert und mit 2 Fraktionen Ether extrahiert. Die vereinigten Etherphasen werden mit Kochsalzlösung gewaschen, getrocknet und eingeengt, wobei 5 g eines Rohmaterials erhalten werden, das bei der Destillation aus einem Kolben 3,4 g eines Gemisches von trans-δ- und trans-&epsi;-Cyclogeraniumsäure ergibt.
e&min;) 3,5 g (20,8 mMol) des in Abschnitt d&min;) erhaltenen Gemisches werden in einem verschlossenen Rohr 17 Stunden mit 7,0 g (47,3 mMol) Triethylorthoameisensäureester auf 180°C erhitzt. Das gekühlte Gemisch wird dann mit 3,5 g SiO&sub2; und 10 ml Diethylether versetzt und 1 Stunde gerührt. Nach dem Filtrieren und Konzentrieren versetzt man das klare Filtrat mit 2 g Raney-Nickel und rührt das erhaltene Gemisch 1 Stunde. Nach dem Abfiltrieren wird die Etherphase eingedampft, wobei 4,4 g eines Produkts erhalten werden, das bei der Destillation aus dem Kolben 3,4 g eines Gemisches ergibt, das im wesentlichen aus trans-δ- und trans-&epsi;-Cyclogeraniumsäureethylester sowie geringen Mengen der entsprechenden cis-Isomeren besteht. Letztere Verbindungen können durch fraktionierte Destillation abgetrennt werden. Das erhaltene Gemisch der trans-δ- und trans-&epsi;-Cyclogeraniumsäureethylester wird direkt in der folgenden Reaktionsstufe eingesetzt.
f&min;) Eine Lösung von 3,5 ml (42,6 mMol) Allylchlorid und 3,1 g (15,8 mMol) des in Abschnitt e&min;) erhaltenen Estergemisches in 30 ml wasserfreiem THF wird unter Stickstoff zu einem Gemisch von 0,906 g Magnesiumspänen und einigen Jodkristallen in 5 ml wasserfreiem THF getropft. Während der Zugabe erwärmt sich das Gemisch bis zum Rückfluß. Es wird auf Raumtemperatur abgekühlt und dann nochmals 1 Stunde auf Rückfluß erhitzt. Nach der üblichen Weiterverarbeitung (siehe Abschnitt d) erhält man durch Destillation aus einem Kolben 3,2 g eines Gemisches, das etwa 70% der gewünschten Allylalkohole enthält. Eine gaschromatographisch gereinigte Analysenprobe des Gemisches ergibt folgende Daten:
IR: 3560, 1640, 1015, 910 und 620 cm^-1;
NMR (60 MHz; CDCl&sub3;): 1,1 und 1,12 (2d, J=6,5 Hz); 1,2-1,3 (2×2s); 2,2-2,65 (m); 4,8-6,8 (m); 5,6 (m); 5,73 (m) δ ppm;
MS: M&spplus;=234 (0); m/e: 216 (3); 193 (3); 151 (3); 123 (20); 111 (16); 91 (4); 81 (8); 69 (100); 41 (60).

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von δ- und &epsi;-Damascon aus einem Diallylcarbinol der Formel °=c:70&udf54;&udf53;vu10&udf54;&udf53;vz6&udf54; &udf53;vu10&udf54;in der die gepunkteten Linien in Stellung 3 oder 4 des Rings eine Doppelbindung bedeuten, dadurch gekennzeichnet, daß man

a) ein Diallylcarbinol der Formel I in einem inerten organischen Lösungsmittel mit einer mindestens stöchiometrischen Menge einer starken Base behandelt und hierauf

b) die terminale Doppelbindung des erhaltenen Produkts mit einem sauren Isomerisierungsmittel isomerisiert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als starke Base ein Alkalimetallhydrid, -alkoxid oder -hydroxid einsetzt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als Alkoxid Natrium- oder Kalium-tert.-butoxid einsetzt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die Umsetzung mit Kalium-tert.-butoxid in Dimethylformamid bei einer Temperatur von etwa 20 bis 70°C durchführt.