DE3720791A1

DE3720791A1 - Indanderivate, ihre herstellung und ihre verwendung als riechstoffe

Info

Publication number: DE3720791A1
Application number: DE19873720791
Authority: DE
Inventors: Ralf Dipl Chem Dr Re Sieckmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-06-24
Filing date: 1987-06-24
Publication date: 1989-01-05
Also published as: DE3720791C2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft neue Indanderivate der allgemeinen Formel I

in der
R¹ für H; primäres oder sekundäres C₁- bis C₆-Alkyl; Allyl oder Benzyl und
R² für Cyano oder -COOR³, wobei
R³ für H; C₁- bis C₁₀-Alkyl; C₃- bis C₆-Cycloalkyl, das gegebenenfalls durch mindestens eine C₁- bis C₄-Alkylgruppe substituiert ist; C₃- bis C₁₀-Alkenyl; acyclisches C₁₀-Terpenyl; C₇- bis C₁₀-Arylalkyl, das gegebenenfalls mit -OCH₃ substituiert ist; Cinnamyl; Terpinyl; Thymyl; Bornyl oder Isobornyl steht, und
X und Y eine weitere chemische Bindung bilden, wenn Z für H steht oder
Y und Z eine weitere chemische Bindung bilden, wenn X für H steht und R² dann (E)- oder (Z)-ständig zum Aromat des Indan angeordnet ist.

Weiterhin betrifft diese Erfindung Verfahren zur Herstellung dieser neuen Indanderivate und deren Verwendung als Riechstoffe in kosmetischen Zubereitungen aller Art sowie in Wasch- und Reinigungsmitteln oder als Duftverbesserer in Leimen, Anstrichmitteln, Textilien, Papier, Kunststoffen oder ähnlichen technischen Produkten.

Bekannte ähnliche Riechstoffe sind (Dihydro)zimtsäurederivate, von denen die Zimtsäureester als Bestandteil von Balsamen und ätherischen Ölen auch in der Natur vorkommen.

Die Dihydrozimtsäure und der Methyl-, Ethyl-, Butyl-, Benzyl- und Phenyl etyhlester der Zimtsäure haben eine technische Bedeutung als Fond- bzw. Fixateurkomponente in Parfümkompositionen oder sonstigen kosmetischen Zubereitungen und als Duftverbesserer in technischen Produkten erlangt. Der Benzyl-, Homomenthyl-, Menthyl- oder Octylester der Zimtsäure findet darüber hinaus Anwendung als Lichtstabilisator, insbesondere in Sonnenschutzmitteln als UV-Filter (Aebi, Baumgartner, Fiedler & Ohloff, Kosmetika, Riechstoffe und Lebensmittelzusatzstoffe, Thieme Stuttgart 1978, Kap. 2; Ullmanns Encyclopädie der technischen Chemie, Verlag Chemie Wein heim 1981, Bd. 20, S. 238 f.).

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, neue Verbindungen bereitzustellen, die ebenfalls über die technisch wertvollen Eigenschaften von (Dihydro)zimtsäurederivaten verfügen, die darüber hinaus aber einen noch niedrigeren Dampfdruck bei Raumtemperatur besitzen und somit kosmetische Zubereitungen und technische Produkte noch langandauernder und anhaftender zu parfümieren vermögen.

Diese Aufgabe wird durch die in Patentanspruch 1 genannten neuen Indan derivate der allgemeinen Formel I gelöst.

Weitere Aufgabenstellungen, deren erfindungsgemäße Lösungen und die dadurch erzielten Vorteile sind zum Teil offensichtlich und zum Teil aus der Beschreibung ableitbar.

Die neuen Indanderivate können folgende Substituenten R¹, R², R³, X, Y und Z aufweisen, die in beliebiger Weise miteinander kombiniert werden können.

R¹ kann für eine primäre oder sekundäre C₁- bis C₆-Alkylgruppe (Methyl, Ethyl, 1-Propyl, 2-Propyl. 1-Butyl, 2-Butyl, sec-Butyl, 1-Pentyl, 2- Pentyl, 1-Hexyl, 2-Hexyl), eine Allylgruppe, eine Benzylgruppe oder H stehen. Bevorzugt kann es für H oder eine primäre oder sekundäre Alkyl gruppe (Methyl, Ethyl, 1-Propyl, 2-Propyl, 1-Butyl, 2-Butyl) stehen. Besonders bevorzugt ist H oder eine Methylgruppe.

R² kann für eine Cyanogruppe oder -COOR³ stehen, wobei R³ gleich H oder ein Rest ist, wie er üblicherweise in der Riechstoffindustrie als Alkohol komponente von natürlichen oder synthetischen Esterriechstoffen zugegen ist.

R³ kann für lineares oder verzweigtes C₁- bis C₁₀-Alkyl (Methyl, Ethyl, 1- Propyl, 2-Propyl, 1-Butyl, 2-Butyl, sec-Butyl, tert-Butyl, 1-Pentyl, 2- Pentyl, 3-Pentyl, 1-Hexyl, 1-Octyl, 2-Nonyl, Tetrahydrogeranyl, Tetrahy drolinalyl); C₃- bis C₆-Cycloalkyl, das gegebenenfalls durch mindestens eine C₁- bis C₄-Alkylgruppe substituiert ist (Cyclopropyl, Cyclobutyl, Cyclopentyl, Cyclohexyl, 2-tert.-Butylcyclohexyl, 4-tert.-Butylcyclohexyl, 3,3,5-Trimethylcyclohexyl (Homomentyl), Menthyl (rac. oder enant.)); lineares oder verzweigtes C₃- bis C₁₀-Alkenyl (Allyl, cis-2-Hexen-1-yl, trans- 2-Hexen-1-yl, Citronellyl (rac. oder enant.), Myrcenyl; acyclisches C₁₀- Terpenyl (Linalyl, Geranyl, Neryl, Lavandulyl); C₇- bis C₁₀-Arylalkyl, das gegebenenfalls mit -OCH₃ substituiert ist (Benzyl, 1-Phenylethyl, 2-Phenyl ethyl, 3-Phenylpropyl, 4-Phenylbutyl, Anisyl); Cinnamyl; Terpinyl (1- Terpinyl, alpha-, beta- oder gamma-Terpinyl); Thymyl; Bornyl oder Isobornyl stehen. Bevorzugt kann R³ für verzweigtes oder lineares C₁- bis C₄-Alkyl; C₆-Cycloalkyl, das gegebenenfalls mit mindestens eine C₁- bis C₄-Alkyl gruppe substituiert ist; Citronellyl; acyclisches C₁₀-Terpenyl; C₇- bis C₁₀-Arylalkyl; Cinnamyl; Bornyl oder Isobornyl stehen, wobei die bevorzugten einzelnen Substituenten R³ den entsprechenden unter diese Gruppe fallenden bereits oben in Klammern genannten Substituenten R³ entsprechen. X und Y können eine weitere chemische Bindung bilden, wobei Z für H steht, oder Y und Z können eine weitere chemische Bindung bilden, wobei X für H steht, und in diesem Falle kann der Substituent R² an der exocyclischen Doppelbindung (E)- oder (Z)-ständig zum Aromaten des Indan angeordnet sein.

Die neuen Indanderivate der allgemeinen Formel I weisen geruchlich eine Grundnote auf, die der Geruchsnote der entsprechenden (Dihydro)zimtsäure derivate etwas ähnelt, allerdings ist der Geruch länger anhaftend und anhaltend. Die Duftrichtung der Indanderivate unterscheidet sich von denen der entsprechenden (Dihydro)zimtsäurederivaten in Nuancen.

Die erfindungsgemäßen Indanderivate besitzen weiterhin bei Raumtemperatur einen Dampfdruck, der unterhalb des Dampfdrucks der entsprechenden (Dihydro) zimtsäurederivate liegt. Dies läßt sich beispielsweise aus folgender Übersicht der Siededaten von Dihydrozimtsäuremethylester, (E)-Zimtsäure methylester, 2-Methyl carbomethoxymethyl-1-inden und (E)-2-Methyl-carbo methoxymethylen-indan entnehmen.

Dihydrozimtsäuremethylester, Kp: 239°C (1013 mbar); 109-110°C (17 mbar),
(E)-Zimtsäuremethylester, Kp: 261°C (1013 mbar); 131-137°C (19 mbar),
2-Methyl-1-carbomethoxymethyl-1-inden, Kp: 104-105°C (0,04 mbar),
(E)-2-Methyl-1carbomethoxymethylen indan, Kp: 109-110°C (0,04 mbar).

Bedingt durch diesen sehr geringen Dampfdruck bei Raumtemperatur können die erfindungsgemäßen Indanderivate als Duftstoff und zugleich als Fixateur oder Fond von Riechstoffkompositionen in kosmetischen Zubereitungen, als Duftstoff in Wasch- oder Reinigungsmitteln und als Duftverbesserer in technischen Produkten verwendet werden.

Eine dritte Verwendungsmöglichkeit neben einer Verwendung als Duftstoff oder einer Verwendung als Fixateur kann sich für diejenigen Indanderivate der allgemeinen Formel I, bei denen R¹ die oben angegebenen Bedeutungen hat, R² für -COOR³ mit oben angegebener Bedeutung steht, und Y und Z eine weitere chemische Bindung bilden, wobei X für H steht, ergeben. Wie bereits eingangs erwähnt, werden Zimtsäurederivate als Lichtstabilisatoren in Seifen und anderen kosmetischen Zubereitungen verwendet, die teils in Gefäßen aus ungefärbtem Flaschenglas oder in solche aus trans parenten Kunststoffen wie PMMA oder PET aufbewahrt werden. Glasgefäße sind für (Sonnen) UV-Licht mit Wellenlängen größer 350 nm und Kunststoff gefäße aus PMMA sogar für Wellenlängen größer 325 nm transparent. Das so absorbierte UV-Licht liefert die Aktivierungsenergie für Radikale, wodurch die kosmetischen Zubereitungen Autoxidation und Polymerisation ausgesetzt sind. Diese bewirken in alkoholischen Parfümlösungen kratzigen Geruch und Farbveränderungen, in fetthaltigen Präparaten infolge Autoxidation ein Ranzigwerden.

Zimtsäurederivate besitzen als Verbindungen, die eine α, β-ungesättigte Carbonylgruppe enthalten, die zudem die Konjugation zum Phenylring steht, in besonderer Weise die Möglichkeit, die von diesen Verbindungen durch ihre breiten und starken UV-Banden absorbierte Lichtenergie über ISC- Prozesse größtenteils in Wärme umzuwandeln.

Die oben genannten Indansäurederivate besitzen in ihrem Molekül ebenfalls diese Zimtsäureesterchromophor, wie sich aus dem Vergleich der UV-Spektren von (E)-Zimtsäureestern mit einem repräsentativen Vertreter der Indansäure derivate, dem (E)-2-Methyl 1-carbomethoxymethylen indan, ergibt.

Fig. 1 zeigt das UV-Spektrum des (E)-2-Methyl 1-carbomethoxymethylen indan, vermessen in Ethanol.

Fig. 2 zeigt das UV-Spektrum des (E)-2-Methylzimtsäureethylester und Fig. 3 zeigt das UV-Spektrum des (E)-Zimtsäurecyclohexylester, beide aufgenommen in Methanol. (Spektren 2 und 3 stammen aus Sattlers Handbook of UV- Spectra, Heyden London 1979, S. 793).

Überraschenderweise zeigt der Chromophor in den oben beschriebenen Indan säurederivaten eine in Bezug auf Lage und Intensität der UV-Banden weitgehende Übereinstimmung mit den UV-Banden von Zimtsäureestern, so daß auch die vorliegenden Indansäurederivate als Lichtschutzstoffe verwendet werden können.

Insbesondere können die vorliegenden Indansäurederivate als UV-Filter in Sonnenschutzmitteln verwendet werden, ebenso wie die entsprechenden Zimt säurederivate.

Für die akute, wahrscheinlich aber auch für die chronische Lichtschädigung der Haut ist vornehmlich das UV-Licht der Sonne verantwortlich. Der UV-Anteil des Sonnenlichts wird unterteilt in den kurzwelligen UV-B-Anteil (280-320 nm) und den langwelligen UV-A-Anteil (320-400 nm). Der UV-B- Anteil ist sowohl für die Erythembildung als auch für die Bräunung der Haut verantwortlich. Da UV-B Licht über einen Summationseffekt Hautkrebs erzeugen kann, wird von Hautärzten empfohlen, für die Gesichtshaut einen Lichtschutz in Form von Sonnen- oder Lichtschutzmitteln zu verwenden. Dies sollten Verbindungen sein, die im Bereich der höchsten Erythemempfindlichkeit, also im Bereich zwischen 295 nm bis 315 nm ein Absorptionsmaximum haben.

In den UV-Spektren der Fig. 1 bis 3 sind bei 280 nm und 320 nm durch Markierungen der UV-B Bereich angedeutet. Fig. 1 zeigt das UV-Spektrum eines typischen Vertreters der erfindungsgemäßen Indansäurederivate, wo man im markierten Bereich eine hohe UV-Absorption mit einer durchschnittlichen Absorption von ca- 16 000 findet. Die Fig. 2 und 3, also UV- Spektren von Zimtsäureestern, zeigen hingegen in diesem Bereich nur eine stark abfallende Absorption, die bei 310 nm bzw. 320 nm endet. Somit können Zimtsäureester das Licht in diesem Bereich erheblich schlechter ab sorbieren als die erfindungsgemäßen Indansäurederivate. Mithin sollten Indansäurederivate in besonderem Maße dazu geeignet sein, als Lichtschutzstoff in kosmetischen Zubereitungen verwendet zu werden.

Weiterhin betrifft diese Erfindung Verfahren zur Herstellung von Indanderivaten der allgemeinen Formel I.

Nach einer Reihe von erfolglosen Vorversuchen mittels einer Wittigreaktion die obengenannten Verbindungen zu erhalten, wurde überraschenderweise gefunden, daß über eine Horner-Emmons Reaktion je nach Reaktionstemperatur gezielt jeweils unterschiedliche Reaktionsprodukte aus der Klasse der erfindungsgemäßen Indanderivate der allgemeinen Formel I hergestellt werden können.

Gegenstand dieser Erfindung ist somit auch ein Verfahren zur Herstellung des Indanderivates der allgemeinen Formel I, in der R¹, R², R³, X, Y und Z die oben genannten Bedeutungen haben. Überraschenderweise erhält man diese, wenn man ein 2R¹-1-Indanon der allgemeinen Formel II

in dem R¹ die oben angegebenen Bedeutungen hat, mit einem Phosphonat der allgemeinen Formel II

in der R² die oben angegebene Bedeutung hat und R⁴ für C₁ bis C₄-Alkyl oder Trifluorethyl steht, in einem Lösemittel in Gegenwart einer Base umsetzt.

Die als Ausgangsstoffe verwendeten 2R¹-1-Indanone sind Stand der Technik. Sie können beispielsweise aus den entsprechenden 1-R¹-3-Phenylpropionsäuren durch intramolekulare Friedel-Crafts Acylierung hergestellt werden (L. G. Wade, K. J. Acker, R. A. Earl und R. A. Osteryoung, J. Org. Chem. 44, 3724 (1979)). Diese wiederum sind über eine Acetatessigestersynthese mit nachfolgender Säurespaltung zugänglich. Hierzu wird auf "Houben-Weyl", Methoden der organischen Chemie, Thieme Stuttgart 1952, Band VIII, S. 604f. und Organikum 16. Aufl. VEB Deutscher Verlag der Wissenschaften Berlin 1986, S. 516 ff. verwiesen. Schließlich können 2R¹-1-Indanone wie 2-Methyl-1-Indanon durch Alkylierung mit einem Alkylierungshalogenid in Gegenwart von Lithiumdiisopropylamid erhalten werden, wie bei M. Adamczyk et al. J. Org. Chem. 49, 4426 (1984) beschrieben.

Bevorzugt können 1-Indanon, 2-Methyl-1-indanon, 2-Ethyl-1-indanon, 2-n-Propyl- 1-indanon, 2-i-Propyl-1-indanon, 2-n-Butyl-1-indanon, 2-i-Butyl-1-indanon und 2-sec-Butyl-1-indanon verwendet werden. Besonders bevorzugt sind 1-Indanon und 2-Methyl-1-indanon.

Die verwendeten Phosphate sind ebenfalls aus der Literatur bekannt. Man kann sie durch Kondensation eines Trialkylphosphits der Formel (R⁴O)₃P mit einem Bromessigsäurederivat der allgemeinen Formel R²-CH₂Br über eine Michaelis-Arbusov Reaktion erhalten.

Obgleich diese Reaktion technisch unproblematisch durchgeführt werden kann, empfiehlt es sich aus Gründen der Kostenersparnis, als Phosphonat komponente die leicht zugänglichen Verbindungen Trimethylphosphonoacetat und Triethylphosphonoacetat zu verwenden. Aus dem Trimethylphosphonoacetat kann auf die bei W. C. Still und C. Gennari, Tetrah. Lett. 24, 4405 (1983) beschriebene Methode das Bis(trifluorethyl)methylphosphonoacetat erhalten werden, woraus man bei einer Umsetzung mit einem 2R¹-1-Indanon bei niedrigen Temperaturen bevorzugt (Z)-Indanderivate der allgemeinen Formel I erhalten kann.

Bei dem Phosphonat ist also R² bevorzugt -COOMe oder -COOEt, und R⁴ bevorzugt Methyl oder Ethyl.

Als Basen und Lösemittel für die Umsetzung kommen solche in Betracht, bei denen die Base die nötige Basizität besitzt, um aus dem Phosphonat ein Proton abzuspalten.

Geeignete Base/Lösemittelkombinationen sind Natriumethylat/Methanol, Natriumethylat/Ethanol. Natriumhydrid/Dimethoxyethan, Triton B/THF, Kalium-t-butylat/THF, KN(TMS)₂, 18-Krone-6/THF sowie unter den Bedingungen der Phasentransferkatalyse z. B. Kaliumhydroxid/THF.

Bevorzugte Base/Lösemittelkombinationen sind Natriummethylat/Methanol, Natriumethylat/Ethanol und Kaliumhydroxid/THF.

Die Ausgangsstoffe sollten in äquimolaren Mengen zueinander umgesetzt und dem Lösemittel vorgelegt werden und dann das 2R²-1-Indanon zugegeben werden.

Eine sehr bedeutende Rolle bei der Umsetzung der Ausgangsstoffe spielt die Reaktionstemperatur.

Führt man die Umsetzung nach der ersten Alternative bei einer Temperatur durch, die im Temperaturinvervall liegt, dessen untere Grenze bei Raumtemperatur (20°C) und dessen obere Grenze die Rückflußtemperatur der Reaktionsmischung ist, so erhält man überwiegend Indanderivate der allgemeinen Formel I, in der R¹, R² und R³ die oben angegebenen Bedeutungen haben, und X und Y eine weitere chemische Bindung bilden und Z für H steht.

Die Isolierung dieser Indanderivate und deren Abtrennung von gegebenen falls nicht umgesetzten 2R¹-1-Indanon kann beispielsweise entweder nach einer an sich bekannten Aufarbeitung über eine chromatografische Reinigung oder eine Feindestillation unter reduziertem Druck im Bereich von 0,0001 bis 1 mbar geschehen.

Führt man nach der zweiten Alternative die Umsetzung des 2-R¹-1-Indanons der allgemeinen Formel II mit dem Phosphonat der allgemeinen Formel III in einem Lösemittel in Gegenwart einer Base innerhalb eines Temperaturinter valles durch, dessen obere Grenze die Raumtemperatur (20°C) und dessen untere Grenze die Erstarrungstemperatur des Reaktionsgemisches ist, so kann man überwiegend Indanderivate der allgemeinen Formel I erhalten, in denen R¹, R² und R³ die oben genannten Bedeutungen haben, und Y und Z eine weitere chemische Bindung bilden, wobei X für H steht und R² dann in Abhängigkeit von dem verwendeten Phosphonat und/oder Base, entweder (E)- oder (Z)-ständig zum Aromat des Indan angeordnet sein kann. Bei den so erzeugten Indanderivaten der allgemeinen Formel I kann also eine exocyclische Doppelbindung hergestellt werden, so daß der Phenylring über eine Doppelbindung mit der Gruppe R² konjugiert ist. Vorzugsweise kann diese Reaktion bei einer Temperatur zwischen 5°C und 20°C durchgeführt werden.

Das Ende der Reaktion kann, ebenso wie bei der ersten Alternative, mit Hilfe von üblichen chromatographischen Methoden ermittelt werden. Die Auf arbeitung und Isolierung der Reaktionsprodukte kann beispielsweise zuerst über eine Extraktion und dann über eine chromatographische Reinigung/ Trennung (HPLC; GC; LC o. dgl.) oder eine Feindestillation unter reduziertem Druck im Bereich zwischen 0,0001 bis 1 mbar erfolgen.

Bei der Verwendung der meisten Phosphonate und/oder Basen kann man haupt sächlich Indanderivate der allgemeinen Formel I erhalten, die eine Doppel bindung mit einer (E)-Substitution aufweisen. Verwendet man allerdings als Phosphonat das Bis(trifluorethyl)methylphonphonacetat, so kann man, wie bereits oben erwähnt, (Z)-Indanderivate erhalten.

Nach einer ersten bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Herstellungs verfahrens können Indanderivate der allgemeinen Formel I, in dem R¹, X, Y und Z die oben genannten Bedeutungen haben und R² für COOR³ steht, erhalten werden, indem man zuerst ein 2R¹-1-Indanon der allgemeinen Formel II, in dem R¹ die oben genannten Bedeutungen haben kann, mit Trimethyl phosphonoacetat oder Triethylphosphonoacetat in einem Lösemittel in Gegen wart einer Base umsetzt, und nach der Aufarbeitung den erhaltenen Indan säuremethylester oder -ethylester in an sich bekannter Weise zur Indansäure verseift und diese gegebenenfalls in an sich bekannter Weise mit einer Verbindung R³-OH, in der R³ die oben angegebenen Bedeutungen hat, wobei R³ gleich H ausgenommen ist, verestert. Hierbei verwendet man als Base bevorzugt ein Alkalialkoxylat.

Die Verseifung der o.g. Indansäuremethylester oder Indansäureethylester kann üblicherweise mit Hilfe von Alkalilaugen erfolgen.Bei der nachfolgenden Veresterung der Indansäure der allgemeinen Formel I, in der R¹, X, Y und Z die oben genannten Bedeutungen haben und R² für COOH steht, mit dem Alkohol R³-OH, wobei R³ gleich H ausgenommen ist, setzt man dem Reaktionsgemisch im allgemeinen zwecks Erhöhung der Carbonylaktivität der Carbonsäure geringe Mengen einer starken Säure wie H₂SO₄, HCl,Sulfonsäure oder saure Ionenaustauscher zu. Auch das Entfernen des bei der Reaktion gebildeten Wassers z. B. durch azeotropes Abdestillieren mit Toluol oder Cyclohexan ist von Vorteil. Den Alkohol R³-OH verwendet man vorzugsweise im molaren Überschuß, insbesondere verwendet man Mengen von 1,1 bis 3 Mol Alkohol R³-OH pro Mol Indansäure. Hierbei versteht es sich, daß für die Veresterung von tert. Alkoholen und Alkenylalkoholen schonendere Reaktions bedingungen verwendet werden als bei primären Alkoholen.

Für weniger reaktive Alkohole z. B. tert. Alkohole kann man schließlich anstelle der Indansäure das entsprechende Indansäurechlorid verwenden, daß in an sich bekannter Weise aus der Indansäure und SOCl₂ o. dgl. erhalten werden kann und als reaktivere Komponente für die Veresterung eingesetzt werden kann. Hierbei wird eine Base oder Säure als Katalysator zugesetzt. Bezüglich weiterer Einzelheiten über Veresterungsverfahren wird beispielsweise auf "Houben-Weyl, Methoden der organischen Chemie", 4. Auflage, Band VIII, Seiten 359-680 (1952) sowie "Organikum", 16. Auflage, VEB Deutscher Verlag der Wissenschaften, Berlin 1986, S. 402-405 verwiesen.

Nach einer zweiten bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens kann ein Indanderivat der allgemeinen Formel I, in dem R¹, X, Y und Z die oben genannten Bedeutungen haben und R² für COOR³ steht, wobei R³ gleich H ausgenommen ist, erhalten werden, indem man zuerst ein 2-R¹-1-Indanon der allgemeinen Formel II, in dem R¹ die oben genannten Bedeutungen hat, mit Trimethylphosphonoacetat oder Triethylphosphonoacetat in einem Lösemittel in Gegenwart einer Base umsetzt, und nach der Aufarbeitung den erhaltenen Indansäuremethylester oder Indansäureethylester in an sich bekannter Weise mit einem Alkohol R³-OH, in dem R³ die oben angegebenen Bedeutungen hat, umestert. Auch hierbei verwendet man als Base bevorzugt ein Alkalialkoxylat.

Üblicherweise wird die Umesterung der Indansäuremethylester oder Indansäure ethylester so durchgeführt, daß man diese zusammen mit einer mehr als equimolaren Menge des Alkohols R³-OH in Gegenwart einer Mineralsäure, organischen Säure oder Chlorwasserstoffgas so lange erhitzt, bis der gebildete, niedrigere Alkohol, Methanol oder Ethanol, fast vollständig aus dem Reaktionsgemisch abdestilliert worden ist. Weitere Einzelheiten über das Verfahren der Umesterung findet man in den weiter oben zitierten Fund stellen in Houben-Weyl und Organikum, auf die hiermit verwiesen wird.

Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin kosmetische Zubereitungen, die die Indanderivate der allgemeinen Formel I als Duftstoffe, Fixateure oder Lichtschutzstoffe enthalten können. Ebenso können die Indanderivate der allgemeinen Formel I als Duftstoffe bzw. Duftverbesserer in chemisch- technischen Produkten, beispielsweise Wasch- oder Reinigungsmitteln, Leimen oder Anstrichmitteln, enthalten sein. Schließlich können die Indanderivate der allgemeinen Formel I als Zwischenprodukte in der Synthese verwendet werden. Beispielsweise können Indanderivate der allgemeinen Formel I, in der R¹, X, Y und Z die oben genannten Bedeutungen haben und R² = COOR³ ist, durch partielle Reduktion in Aldehyde (R³ = CHO), die ggf. zu Acetalen umgesetzt werden können, und durch vollständige Reduktion in Alkohole (R³ = CH₂OH), die ggf. verestert oder verethert werden können, umgewandelt werden.

Nachstehende Ausführungsbeispiele erläutern die Erfindung.

Beispiel 1 2-Methyl carbomethoxymethyl-1-inden

In einem Dreihalskolben mit aufgesetztem Rückflußkühler und Tropftrichter wurden 1,6 g (80 mmol) feinverteiltes Natrium in 30 ml absolutem Methanol unter Rühren gelöst und hierzu 16 g (69 mmol) Trimethylphosphonoacetat (III; R² = COOCH₃; R⁴ = CH₃) gegeben. Zu dieser Lösung wurden innerhalb von 15 Minuten 10,1 g (69 mmol) 2-Methyl-1-indanon (II; R¹ = CH₃) getropft. Nach weiteren 15 Minuten wurde die Reaktionsmischung 19 Stunden unter Rückfluß erhitzt. Die Reaktionsmischung wurde dann am Rotavapor von Löse mittel befreit, der Rückstand in eine Mischung aus 100 ml Wasser und 2 ml Eisessig gegeben und mit Ether extrahiert. Die organische Phase wurde darauf hin mit Wasser und ges. NaCl-Lösung gewaschen, die Etherphase über Na₂SO₄ getrocknet und überschüssiger Ether im Vakuum entfernt. Der rohe Inden säureester (I; R¹ = CH₃; R² = COOCH₃; X und Y bilden eine weitere chemische Bindung; Z = H) wurde über eine Vakuumdestillation weiter gereinigt.
Ausbeute: 9,3 g (46,2 mmol; 67% d. Th.) 2-Methylcarbomethoxymethyl-1-inden als farbloses Öl mit süßlichem Geruch.
Schmelzpunkt: 35-36°C (Petrolether); Siedepunkt 104-105°C (0,04 mbar).
¹H-NMR (CDCl₃; 60 MHz): δ = 2,06 (s; 3H), 3,30 (s; 2H), 3,50 (s; 2H), 3,60 (s; 3H) und 6,90-7,30 ppm (m; 4H).

Beispiel 2 2-Methyl-1-carboethoxyethyl-1-inden

5 g (24,8 mmol) 2-Methyl-1-carbomethoxymethyl-1-inden (I; R¹ = CH₃; R² = COOCH₃; X und Y bilden eine weitere chemische Bindung; Z = H) wurde in 50 ml absolutem Ethanol, der heiß mit trockenen Chlorwasserstoffgas gesättigt worden war, 10 Stunden unter Rückfluß erhitzt. Die Reaktionsmischung wurde im Wasserstrahlvakuum am Rotavapor vom Lösemittel und gebildetem Methanol befreit und der Rückstand im Vakuum destilliert.
Ausbeute: 4,5 g (21,1 mmol; 85% d. Th.) 2-Methyl-1-carboethoxymethyl-1- inden als farbloses Öl mit balsamisch anhaftendem Geruch.
Siedepunkt: 104-105°C (0,04 mbar).
¹H-NMR (CCl₄; 60 MHz): δ = 1,10 (d; 3H), 1,95 (s; 3H), 3,05 (s; 2H), 3,30 (s; 2H) 3,95 (q; 2H) und 6,70-7,23 ppm (m; 4H).

Beispiel 3 2-Methyl-1-carbohydroxymethyl-1-inden

2 g (10 mmol) 2-Methyl-1-carbomethoxymethyl-1-inden (I; R¹ = CH₃; R² = COOCH₃; X und Y bilden eine weitere chemische Bindung; Z = H) wurde zusammen mit 2,4 g (42,6 mmol) Kaliumhydroxid, das in einem Lösemittelgemisch aus 4 ml Wasser und 16 ml Methanol gelöst worden war, 2 Stunden unter Rückfluß erhitzt. Das Lösemittel wurde am Rotavapor im Vakuum entfernt und der Rückstand in 50 ml Wasser gelöst. Die wäßrige Phase wurde daraufhin mit Ether extrahiert und die Wasserphase mit verdünnter Salzsäure auf pH 6 eingestellt, wobei sich Indencarbonsäure abschied. Die hellgelben Kristall massen wurden mit Ether in die organische Phase extrahiert, die Etherphase mit Wasser gewaschen, über Magnesiumsulfat getrocknet und das Lösemittel im Vakuum entfernt.
Ausbeute: 1,4 g (7,5 mmol; 75% d. Th.) 2-Methyl-1-carbohydroxymethyl-1- inden als weiße Kristalle.
Schmelzpunkt: 149,5-150,5°C (aus Tetrachlormethan).
¹H-NMR (CDCl₃; 60 MHz): δ = 2,05 (s; 3H), 3,25 (s; 2H), 3,65 (s; 2H), 6,80-7,20 (m; 4H) und 11,00-11,30 ppm (s; 1H).

Beispiel 4 (E)-2-Methyl-carbomethoxymethylen indan

0,8 g (40 mmol) feinverteiltes Natrium wurde unter Rühren in 15 ml absolutem Methanol gelöst und hierzu 8 g (34,5 mmol) Trimethylphosphonoacetat (III; R² = COOCH₃; R⁴ = CH₃) gegeben. Die Reaktionsmischung wurde durch ein Wasserbad auf 15°C gehalten und dann innerhalb von 5 Minuten mit 5,05 g (34,5 mmol) 2-Methyl-1-indanon (II; R² = CH₃) zugetropft. Nach 24 h Rühren dieser Reaktionsmischung bei Raumtemperatur wurde die Mischung, wie in Beispiel 1 beschrieben, aufgearbeitet.

Die Isolierung des (E)-Indansäuremethylesters (I; R¹ = CH₃; R² = COOCH₃; Y und Z bilden eine weitere chemische Bindung; X = H) und seine Abtrennung von nicht umgesetztem 2-Methyl-1-indanon und Indensäuremethylester erfolgte über eine präp. Säulenchromatographie an Merck-Kieselgel 70-230 mesh, wobei man mit Hexan/Ether : 95/5 zuerst (E)-Indansäuremethylester und dann ein Gemisch aus Edukt und Indensäuremethylester isolierte. (Z)-Indan säuremethylester war, wie Roh-NMR′s der getrennten Fraktionen zeigten, bei der Reaktion nur in geringen Mengen entstanden.
Ausbeute: 3,8 g (19 mmol; 55% d. Th.) (E)-2-Methyl-carbomethoxymethylen- indan als farbloses Öl mit süßbalsamischen zimtsäureähnlichem Geruch.
Siedepunkt: 109-110°C (0,04 mbar).
¹H-NMR (CCl₄; 250 MHz): w = 1,18 (d; J = Z Hz; 3H), 2,58 (d; J = 16,5 Hz; 1H), 3,2 (dd; J = 16,5 u. 7 Hz; 1H), 3,56 (s; 3H), 3,95 (t; J = 7 Hz; 3H), 6,1 (t; J = 1,8 Hz; 1H) und 7,00-7,60 ppm (m; 4H).

Beispiel 5 (Z)-2-Methyl-carbomethoxymethylen indan

50 mg (E)-2-Methyl-carbomethoxymethylen indan wurde in 20 ml n-Pentan gelöst und nach dem Entgasen und Deoxigenieren der Lösung in einem Quartz röhrchen 65 Minuten in einem Rayonetreaktor RPR 100 (Southern New Englang UV Co. Inc USA) mit einem RPR 2537 Å Lampensatz (16 Hg-Niederdrucklampen) bestrahlt, während die Reaktionsmischung mit sauerstofffreiem Stickstoff gespühlt wurde. Das Roh-NMR der Photolysemischung zeigt neben dem Edukt 55 Gew. des gebildeten (Z)^-2-Methyl carbomethoxymethylen indan an, das mittels semipräparativer NP-HPLC (Lösungsmittel : Hexan/Ether : 99/1) getrennt werden kann.
¹H-NMR (CCl₄; 60 MHz): δ = 1,27 (d; 2H), 2,3-3,4 und 3,7-4,1 (m; 3H), 3,6 (s; 3H), 5,73 (d; 1H) und 6,83-7,6 ppm (m; 4H).

Beispiel 6 1-Carbomethoxymethyl-ind-1-en

Auf die in Beispiel 1 beschriebene Weise wurden umgesetzt: 1,6 g (80 mmol) Natrium gelöst in 30 ml absolutem Methanol, 16 g (69 mmol) Trimethylphosphonoacetat (III; R² = COOCH₃; R⁴ = CH₃) 9,1 g (69 mmol) 1-Indanon (II; R¹ = H), gelöst in 3 ml abs. Methanol. Nach dem Aufarbeiten der Reaktionsmischung erhielt man das 1-Carbomethoxy methyl-ind-1-en (I; R¹ = H; R² = COOCH₃; X und Y bilden eine weitere chemische Bindung; Z = H) in einer Ausbeute von 55%.
¹H-NMR (CCl₄; 60 MHz): δ = 3,30 (m; 2H), 3,50 (s; 2H), 3,63 (s; 3H), 6,27- 6,42 (m; 1H) und 6,90-7,30 ppm (m; 4H).

Beispiel 7 (E)-1-Carbomethoxymethylen-indan

Auf die in Beispiel 4 beschriebene Weise wurden umgesetzt: 0,8 g (40 mmol) Natrium, gelöst in 15 ml absolutem Methanol 8 g (34,5 mmol) Trimethylphosphonoacetat (III; R² = COOCH₃; R⁴ = CH₃), 4,55 g (34,5 mmol) 1-Indanon (II; R¹ = H), in 3 ml abs. Methanol. Nach dem Aufarbeiten der Reaktionsmischung erhielt man das (E)-1-Carbomethoxy methylen-indan (I; R¹ = H; R² = COOCH₃; Y und Z bilden eine weitere chemische Bindung; X = H) in einer Ausbeute von 38% als zimtesterähnlich riechendes Öl.
¹H-NMR (CCl₃; 60 MHz): δ = 3,20 (m; 2H), 3,61 (m; 2H), 3,67 (s; 3H), 6,19 (t; 1H) und 6,90-7,30 ppm (m; 4H).

Claims

1. Indanderivate der allgemeinen Formel I in der
R¹ für H; primäres oder sekundäres C₁- bis C₆-Alkyl; Allyl oder Benzyl und
R² für Cyano oder -COOR³, wobei
R³ für H; C₁- bis C₁₀-Alkyl; C₃- bis C₆-Cycloalkyl, das gegebenenfalls durch mindestens eine C₁- bis C₄-Alkylgruppe substituiert ist; C₃- bis C₁₀-Alkenyl; acyclisches C₁₀-Terpenyl; C₇- bis C₁₀-Arylalkyl, das gegebenenfalls mit -OCH₃ substituiert ist; Cinnamyl; Terpinyl; Thymyl; Bornyl oder Isobornyl steht, und
X und Y eine weitere chemische Bindung bilden, wenn Z für H steht oder
Y und Z eine weitere chemische Bindung bilden, wenn X für H steht und R² dann (E)- oder (Z)-ständig zum Aromat des Indan angeordnet ist.

2. Indanderivate nach Anspruch 1, in dem R¹ für H oder C₁- bis C₄-Alkyl und R² für -COOR³ steht und X, Y und Z die oben angegebenen Bedeutungen haben.

3. Indanderivate nach Anspruch 2, in dem R¹ für H oder Methyl und R³ für H; C₁- bis C₄-Alkyl; Cyclohexyl, das gegebenenfalls mit mindestens einer C₁- bis C₄-Alkylgruppe substituiert ist; Citronellyl; acyclisches C₁₀- Terpenyl; C₇- bis C₁₀-Arylalkyl; Cinnamyl; Bornyl oder Isobornyl steht, und X, Y und Z die oben angegebenen Bedeutungen haben.

4. Verfahren zur Herstellung des Indanderivates der allgemeinen Formel I in der
R¹ für H; primäres oder sekundäres C₁- bis C₆-Alkyl; Allyl oder Benzyl und
R² für Cyano oder -COOR³, wobei
R³ für H; C₁- bis C₁₀-Alkyl; C₃- bis C₆-Cycloalkyl, das gegebenenfalls durch mindestens eine C₁- bis C₄-Alkylgruppe substituiert ist; C₃- bis C₁₀-Alkenyl; acyclisches C₁₀-Terpenyl; C₇- bis C₁₀-Arylalkyl, das gegebenenfalls mit -OCH₃ substituiert ist; Cinnamyl; Terpinyl; Thymyl; Bornyl oder Isobornyl steht, und
X und Y eine weitere chemische Bindung bilden, wenn Z für H steht oder
Y und Z eine weitere chemische Bindung bilden, wenn X für H steht und R² dann (E)- oder (Z)-ständig zum Aromat des Indan angeordnet ist.
dadurch gekennzeichnet, daß man ein 2-R¹-1-Indanon der allgemeinen Formel II in der R¹ die oben genannte Bedeutung hat, mit einem Phosphonat der allgemeinen Formel III in der R² die oben angegebene Bedeutung hat und R⁴ für C₁- bis C₄-Alkyl oder Trifluorethyl steht, in einem Lösemittel in Gegenwart einer Base umsetzt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, in denen R¹ für H oder Methyl und R² für COOR³, und R³ für H; C₁- bis C₄-Alkyl; Cyclohexyl, das gegebenenfalls mit mindestens einer C₁- bis C₄-Alkylgruppe substituiert ist; Citronellyl; acyclisches C₁₀-Terpenyl; C₇- bis C₁₀-Arylalkyl;Cinnamyl; Bornyl oder Iso bornyl steht, und X, Y und Z die oben genannten Bedeutungen haben.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, in dem R¹, R², R³, X, Y und Z die oben genannten Bedeutungen haben, wobei R³ = H ausgenommen ist, dadurch gekennzeichnet, daß man zuerst ein 2-R¹-1-Indanon der allgemeinen Formel II, in der R¹ die oben genannten Bedeutungen hat, mit einem Phosphonat der allgemeinen Formel III, in der R² für -COOCH₃ oder -COOC₂H₅ und R⁴ für R⁴ für Methyl oder Ethyl stehen, in einem Lösemittel in Gegenwart einer Base umsetzt, und nach der Aufarbeitung den erhaltenen Indansäureester in an sich bekannter Weise mit einem Alkohol R³-OH, in dem R³ die oben angegebenen Bedeutungen hat, umestert.

7. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, in dem R¹, R², R³, X, Y und Z die oben genannten Bedeutungen haben, dadurch gekennzeichnet, daß man zuerst ein 2R¹-1-Indanon der allgemeinen Formel II, in der R¹ die oben angegebenen Bedeutungen hat, mit einem Phosphonat der allgemeinen Formel III, in der R² für COOCH₃ oder COOC₂H₅ und R⁴ für Methyl oder Ethyl stehen, in einem Lösemittel in Gegenwart einer Base umsetzt, und nach der Aufarbeitung den erhaltenen Indansäureester in sich bekannter Weise zur Indansäure verseift und diese gegebenenfalls in an sich bekannter Weise mit einer Verbindung R³-OH, in der R³ die oben angegebene Bedeutung hat, wobei R³ = H ausgenommen ist, verestert.

8. Verfahren nach Ansprüchen 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Base um ein Alkalialkoxylat, insbesondere um das Natriummethylat oder Natriumethylat handelt.

9. Verfahren nach Ansprüchen 4 bis 8, in denen R¹, R² und R³ die oben genannten Bedeutungen haben, und X und Y eine weitere chemische Bindung bilden, wobei Z für H steht, dadurch gekennzeichnet, daß man die Umsetzung des 2R¹-Indanons der allgemeinen Formel II mit dem Phosphonat der allgemeinen Formel III in einem Lösemittel in Gegenwart einer Base innerhalb eines Temperaturintervalls durchführt, dessen untere Grenze die Raumtemperatur (20°C) und dessen obere Grenze die Siedetemperatur des Reaktions gemisches ist.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß man das 2R¹-1- Indanon und das Phosphonat in einem Lösemittel in Gegenwart einer Base bei der Siedetemperatur des Reaktionsgemisches umsetzt.

11. Verfahren nach Ansprüchen 4 bis 8, in denen R¹, R² und R³ die oben genannten Bedeutungen haben, und Y und Z und weitere chemische Bindung bilden, wobei X für H steht, dadurch gekennzeichnet, daß man die Umsetzung des 2R¹-1-Indanons der allgemeinen Formel II mit dem Phosphonat der allgemeinen Formel III in einem Lösemittel in Gegenwart einer Base innerhalb eines Temperaturintervalls durchführt, dessen obere Grenze die Raumtemperatur (20°C) und dessen untere Grenze die Erstarrungstemperatur des Reaktionsgemisches ist.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß man das 2R¹-1- Indanon und das Phosphonat in einem Lösemittel in Gegenwart einer Base bei 5°C bis 20°C umsetzt.

13. Kosmetische Zubereitungen, enthaltend die Indanderivate der allgemeinen Formel I nach Ansprüchen 1 bis 3 als Duftstoffe.

14. Kosmetische Zubereitungen, enthaltend die Indanderivate der allgemeinen Formel I nach Ansprüchen 1 bis 3 als Fixateure.

15. Kosmetische Zubereitungen, enthaltend die Indanderivate der allgemeinen Formel I nach Ansprüchen 1 bis 3, mit der Maßgabe, daß diese nach den Verfahren nach Ansprüchen 11 oder 12 hergestellt worden sind, als Licht schutzstoffe (UV-Filter), insbesondere in Sonnenschutzmitteln.

16. Wasch- und Reinigungsmittel, enthaltend die Indanderivate der allgemeinen Formel I nach Ansprüchen 1 bis 3 als Duftstoffe.

17. Chemisch-technische Produkte, enthaltend die Indanderivate der allgemeinen Formel I nach Ansprüchen 1 bis 3 als Duftverbesserer.

18. Leime und Anstrichmittel, enthaltend die Indanderivate der allgemeinen Formel I nach Ansprüchen 1 bis 3 als Duftverbesserer.