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Verfahren zur Darstellung von y-Laktonen Durch Patent 575 o23 ist
ein Verfahren geschützt worden zur Darstellung von y-Laktonen des Dekahydronaphthalins.
Bei weiteren Versuchen hat sich gezeigt, daß auch einfachere Laktone, z. B. die
Laktone vom Typ
ähnlich wirksam sind wie die Laktone des Hauptpatents. Die bisher bekannten Methoden
zur Darstellung solcher y-Laktone erhalten sie bzw. - was bei dem leichten Übergang
auf das gleiche hinauskommt - die y-Oxysäuren durch Reduktion entsprechender y-Ketosäuren.
Diese y-Ketosäuren selber werden auf ziemlich umständlichem Wege aufgebaut. Man
erhält sie entweder durch Malonesterkondensatiön aus Halogenketonen und Malonestern
oder durch Kondensationen aus Ketonen und Oxalestern. Diese Methode des Aufbaues
von y-Laktonen ist dadurch besonders charakterisiert, daß in irgendeiner Stufe ein
C-Atom als Kohlensäure oder Kohlenoxyd verlorengeht oder daß das alkoholische Üydroxyl,
das schließlich den Lak= tonring schließt; aus einem Ketoncarbonyl entsteht. Auf
einem ganz anderen sehr ertragreichen. Weg kommt man in wenigen Operationen zu den
gewünschten y-Laktonen. Man behandelt ß-Oxysäureester, wie man sie nach R e f o
r m a t s ky aus a-Halogenfettsäureestern, hydroaromatischen Ringketonen und Zink
erhält, mit Schwefelsäure oder Bromwasserstofsäure. Dabei wird in einem Gang aus
den ß-Oxysäureestern, wahrscheinlich in folgender Reihenfolge: a-y-ungesättigter
Ester, ß-y-ungesättigte Säure, das y-Lakton erhalten. Zum Unterschied von den schön
beschriebenen. bekannten Methoden zur Darstellung solcher y-Laktone wird bei dieser
Reaktion das zum y-Laktonringschluß nötige alkoholische Hydroxyl erst während der
Reaktion an das vorher sauerstofffreie y-Kohlenstoffatom geführt, so daß man also,
ausgehend von einem Keton, das sich vorn _ß-Naphthol ableitet,- zu einem y-Lakton
kommt, das sich vom a-Naphthöl ableiten läßt.
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Man kann natürlich -auch, statt die ß-Oxysäureester in einem Zug ins
Lakton zu verwandeln, die Reaktion stufenweise durchführen, indem man z. B. den
ß-Oxysäureester nach üblichen Methoden in den ungesättigten Ester überführt, diesen
verseift und aus der ß-y-ungesättigten Säure das y-Lakton durch Behandlung mit verdünnter
Schwefelsäure
bzw. Bromwasserstoffsäure herstellt. Die Konzentration
-der hierzu verwendeten Schwefelsäure hängt von der Löslichkeit des,6-Oxysäureesters
und der Reaktionstemperatur ab. Z. B. wird bei geringer Konzentration, etwa 5o bis
6o % Schwefelsäure, fast siedende Lösung verwendet, während bei 8o- bis 85°joiger
Schwefelsäure aber 5o bis 6o° zur völligen Laktonisierung hinreichend sind. In analoger
Weise erniedrigt sich bei mehr als 40010 Bromwasserstoffsäure die Temperatur, die
zur Laktonisierung erforderlich ist.
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Diese y-Laktone sind in Soda und Ammoniak unlöslich, lassen sich durch
Laugen aufspalten, liefern dann durch Ansäuern die y-Oxysäure und daraus wieder
mehr oder weniger leicht die Ausgangslaktone zurück, wodurch diese Verbindungen
als Analoga der schon bekannten y-Laktone charakterisiert sind.
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Die nach dem beschriebenen Verfahren gewonnenen y-Laktone sollen als
Mittel gegen tierische Parasiten und als Schädlingsbekämpfungsmittel verwendet werden.
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Beispiele 1. 75 g a- (Cyclohexanol- i) -buttersäuremethylester (vgl.
Annalen der Chemie Band 36o, 44 bis 81) werden in 300 ccm 7o°Joiger Schwefelsäure
unter gelindem Erwärmen gelöst. Nach einiger Zeit trübt sich die Lösung unter schwacherDunkelfärbung.
Nach i Stunde wird in Eis gegossen. Das ausfallende 01 wird in Benzol aufgenommen,
die Benzollösung mit Soda gewaschen und getrocknet. Der Rückstand der Benzollösung
destilliert bei 15 mm zwischen 142 bis 145 bis i47°. Man erhält so 53 g des Laktons
der a-(Cyclohexanol-2)-buttersäure.
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Das Lakton ist unlöslich in Soda und Ammoniak, geht aber in Gegenwart
von etwas Alkohol durch Baryt leicht in das Salz der a-(Cyclohexanol-2)-buttersäure
über. Diese siedet unter o,6mm bei i08° und geht durch Mineralsäure leicht wieder
in das Lakton über.
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Unter den gleichen Bedingungen geht auch der a-(d-i-Cyclohexenyl)-buttersäuremethylester
in das Lakton über. Diesen Ester erhält man durch Eintragen des ß-Okysäureesters
in die vierfache Menge 7o°foiger Schwefelsäure, wobei ein Ansteigen der Temperatur
über 30° verhindert werden muß. Dabei entsteht zunächst eine klare Lösung, die sich
durch Abscheidung von Ö1 trübt. Der in Wasser unlösliche a-(i-Cyclohexenyl)-buttersäuremethylester
wird auf übliche Weise isoliert. Siedepunkt bei i, mm 105. .
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Die folgenden Formelbilder veranschaulichen die verschiedenen Umsetzungen.
2. 7o g a- (Cyclohexanol- i) -essigsäuremethylester (0,4M01) werden in 25o ccm 4o°1oiger,
gelinde siedender Bromwasserstoffsäure einfließen gelassen. Unter Brommethylentwicklung
erfolgt Wasserabspaltung, Verseifung des Esters und Laktonisierung, Mit konzentrierter
Bromwasserstoffsäure (5o bis 6o °1o) genügt eine Temperatur von 6o bis 70° zur Durchführung
der Reaktion. Wenn die Brommethylentwicklung nachläßt, ist die Laktonisierung beendet.
Man erhält 42 g eines sodaunlöslichen Öls vom KpIZ mm 13o°. Ausbeute 75 °/o der
Theorie. Zur Reinheitsprüfung wird mit Ätzbaryt gespalten und die y-Oxysäure durch
Erwärmen mit verdünnter Schwefelsäure wiederum in das Lakton übergeführt. Ausbeute
40 g == 95 °1o der Theorie. KP" ,nm 13o°. Das Lakton der a-(Cyclohexanol-2)-essigsäure
(- y-Lakton der o-Oxyhexahydrophenylessigsäure) ist in organischen Lösungsmitteln
sehr leicht löslich, in Wasser merklich löslich und zeigt charakteristischen Laktongeruch.
Die entsprechende y-Oxysäure ist in Benzol fast unlöslich.
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3. 939 a-(Cyclohexanol-i)-propionsäuremethylester
(1J2
Mol) werden in 300 ccm gelinde siedender 5o%iger Schwefelsäure unter Rühren
eingetragen, nach kurzem Erwärmen verdünnt und das Lakton in Benzol aufgenommen.
Die Ausbeute an sodaunlöslichem Lakton beträgt 63 g (82 % der Theorie) vom KP« mm
i30°. Nach Spaltung mit Ätzbaryt zur ;v-Oxysäure und neuerlicher Laktonisierung
werden 61 g y-Lakton der y-(Cyclohexanol-2)-propionsäure erhalten. Kp" mm 130° -
97 11, der Theorie.
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4. 93 g a-(Cyclohexanol-i)-propionsäuremethylester (1/2 Mol) werden
bei 6o bis 70° in Zoo ccm 85%iger Schwefelsäure gelöst, nach kurzer Zeit verdünnt
und wie in Beispiel 3 aufgearbeitet. Ausbeute 71 g y-Lakton der a-(Cyclohexanol-2)-propionsäure.
Kp,@ mm 130° - 92 % der Theorie.
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5. y-Lakton der a- (4-Methylcyclohexanol-2) -isovaleriansäure. 112
g p-Methylanon (i Mol) werden nach Reformatsky mit 116 g Zinkspänen und 192 g a-Bromisovaleriansäuremethylester
(z Mol) in 7oo ccm Benzol und 5o ccm Äther zum a-(4-1VFethylcyclohexanol-i)-isovaleriansäuremethylester
umgesetzt. Ausbeute 158 g ß-Oxyester vom Kp,2 mm i4o bis 142 bis 145° (0,7 M01).
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Der ß-Oxyester wird nach üblichen Methoden mit wasserabspaltenden
Mitteln, z. B. Kaliumbisulfit, in den a-(q-Methylcyclohexenyl)-isovaleriansäuremethylester
übergeführt. Ausbeute 138g Ester vom KP r2 mm 118 bis 12o bis i23° (o,66Mo1). Der
erhaltene Ester wird in verdünnter alkoholischer alkalischer Lösung verseift, und
die dabei erhaltene sodalösliche a-(4-Methylcyclohexenyl)-isovaleriansäure siedet
bei KpI2 mm 16o bis 162°. Ausbeute 122 g ungesättigte Säure (o,63. Mol). Die ungesättigte
Säure wird zwecks Laktonisierung mit 200 ccm 7001oiger Schwefelsäure bei 7o bis
8o° kurze Zeit behandelt, nach dem Verdünnen mit Benzol aufgenommen und der Benzolrückstand
(Lakton) mit verdünntem Alkali in der Wärme verseift, von Ungespaltenem befreit
und die alkalische, die y-Oxysäure enthaltende Lösung mit Mineralsäure angesäuert,
nach einiger Zeit das ausgeschiedene y-Lakton in Benzol aufgenommen, mit Sodalösung
zur Entfernung von sauren Bestandteilen behandelt und destilliert. Ausbeute io6
g vom Kpt2 mm 148 bis 15o bis 152° y-Lakton der a-(4-Methylcyclohexanol-2)-isovaleriansäure
(o,5 Mol).
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Bequemer und besser kommt man zu dem gleichen Resultat, wenn man den
ß-Oxysäureester direkt mit 700joiger Schwefelsäure bei 7o bis 8o° kurze Zeit behandelt.
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6. y-Lakton der a-(2-Isopropyl-5-methylcyclohexanol-2) -propionsäure.
Der nach R e f o r m a t s k y aus Menthon und a-Brompropionsäuremethylester erhaltene
a-(2-Isopropyl-5-methylcyclohexanol- i) -propionsätxremethytester vom Kp,2 mm 142
bis i45° (vgl. Annalen der Chemie Band 323, 151) wird mit dem dreifachen Volumen
7o01oiger Schwefelsäure bei 7o bis 8o° ins Lakton übergeführt.
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io5 g ß-Oxyester - 0,43 Mol geben 77,9 reines y-Lakton der a-(2-Isopropyl-5-methYlcyclohexanol-2)-propionsäure
vom KpIO mm 16o° (o,368 Mol) - 85 11, der Theorie.
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7. 55 g a-(i-Cyclohexenyl)-buttersäuremetliyiester Kpu mm 1o5°,(0,3
Mol)
werden in Zoo ccm gerade siedendei# 40%iger Bromwasserstoffsäure unter Rühren eingetropft.
Unter Brommethylentwicklung erfolgt Verseifung des Esters und Laktonisierung. Erhalten
werden 35 g eines sodaunlöslichen Öles vom Kp". m", 145° Lakton der a.-(Cyclohexanol-2)-buttersäure.