DE69701054T2

DE69701054T2 - Verfahren zum Herstellen von 4-substituierten-2-Butenalen

Info

Publication number: DE69701054T2
Application number: DE69701054T
Authority: DE
Inventors: Hideharu Iwasaki; Takashi Onishi
Original assignee: Kuraray Co Ltd
Current assignee: Kuraray Co Ltd
Priority date: 1996-04-24
Filing date: 1997-04-24
Publication date: 2000-08-03
Anticipated expiration: 2017-04-25
Also published as: US5770762A; DE69701054D1; EP0803493A2; EP0803493A3; EP0803493B1

Description

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von 2-Butenalen mit einem Acyloxygruppe oder einem Halogenatom in der 4-Position als dem Substituenten (nachfolgend abgekürzt als "4-substituierte 2-Butenale").
Die durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellten 4-substituierten 2- Butenale sind als Syntheseintermediate von pharmazeutischen und landwirtschaftlichen Chemikalien verwendbar. Beispielsweise ist 4-Acetoxy-2-methyl-2- butenal eine Schlüsselverbindung zur Herstellung von Vitamin A-Acetat (siehe Pure & Appl. Chem 63 45(1991); Britisches Patent Nr. 1168639. Zusätzlich kann 4-Chlor-2-methyl-2-butenal leicht in das vorgenannt beschriebene 4-Acetoxy-2-methyl-2-butenal durch Behandlung mit Kaliumacetat umgewandelt werden [siehe J. Org. Chem. 42, 1648 (1976)].
Es ist eine Vielzahl von Verfahren als Verfahren zur Herstellung von 4-substituierten 2-Butenalen bekannt. Als Verfahren zur Herstellung von 4-Acetoxy-2- methyl-2-butenal sind beispielsweise die folgenden Verfahren bekannt.
i) ein Verfahren, welches das Umwandeln von 1,4-Dihydroxy-2-buten in 3,4- Dihydroxy-1-buten durch Umlagerung, das Acetylieren des 3,4-Dihydroxy-1- butens zum Erhalten von 3,4-Diacetoxy-1-buten, das Hydroformylieren des 3,4-Diacetoxy-1-butens und das Eliminieren der Acetoxygruppe von dem Hydroformylierungsprodukt umfaßt (siehe US-Patent Nr. 3,840,589).
ii) ein Verfahren, welches das Ethynylieren von Methylglyoxaldimethylacetal, das partielle Hydrieren des resultierenden Produkts unter Erhalten von 2- Hydroxy-2-methyl-3-butenaldimethylacetal, das Acetylieren des 2-Hydroxy- 2-methyl-3-butenaldimethylacetals unter Erhalten von 2-Acetoxy-2-methyl- 3-butenaldimethylacetal und das Umwandeln des 2-Acetoxy-2-methyl-3- butenaldimethylacetals in 4-Acetoxy-2-methyl-2-butenaldimethylacetal durch Umlagerung in Gegenwart eines Kupferkatalysators, gefolgt von einer selektiven Hydrolyse umfaßt (siehe US-Patent Nr. 3,639,437).
iii) ein Verfahren, welches das Unterwerfen von Propanal einer Umsetzung mit Acetoxyacetaldehyd in Gegenwart eines sekundären Amins und einer organischen Säure umfaßt (siehe US-Patent Nr. 4,873,362).
Zusätzlich sind bezüglich des Verfahrens zur Herstellung von 4-Chlor-2-methyl-2- butenal die folgenden Verfahren bekannt.
iv) ein Verfahren, welches das Oxidieren von Isopren mit einer organischen Persäure, wie Peressigsäure, in Ethylacetat unter Erhalten von 2-Methyl-2- vinyloxiran und das Chlorieren des 2-Methyl-2-vinyloxirans in Gegenwart von Kupferchlorid und Lithiumchlorid umfaßt [siehe J. Org. Chem. 41, 1648 (1976)].
v) ein Verfahren, welches das Chlorieren des vorgenannt beschriebenen 2- Methyl-2-vinyloxirans mit Acetylchlorid und Aluminiumoxid unter Gasphasenbedingungen umfaßt (siehe US-Patent Nr. 4,054,608).
vi) ein Verfahren, welches das Oxidieren von Prenylchlorid mit Selendioxid umfaßt [siehe Nippon Kagaku Kaishi, Vol. 12, Seiten 2246 ff. (1975)].
Die Verfahren i) und ii) benötigen jedoch eine Vielzahl von Umsetzungsschritten. Ebenso erfordert das Verfahren iii) die Verwendung eines sekundären Amins und einer organischen Säure als Katalysatoren bei 20 bis 100 Mol-%, bezogen auf den Acetoxyacetaldehyd als Ausgangsmaterial, um die angestrebte Verbindung in höherer Ausbeute zu erhalten. Jedoch beträgt die Ausbeute der angestrebten Verbindung gemäß dem Verfahren iii) 42% bis 63%.
Die Verfahren iv) und v) benötigen während der Herstellung des 2-Methyl-2- vinyloxirans die Verwendung einer organischen Persäure, die explosiv ist. Zudem weisen die Verfahren das Problem der Korrosion der Reaktionsapparatur während der Halogenierung auf. Das Verfahren vi) erfordert zudem die Verwendung des hochtoxischen Selendioxids in einer zu der Menge des Ausgangsmaterials äquimolaren Menge.
Wie vorgenannt beschrieben worden ist, sind die herkömmlich bekannten Verfahren zur Herstellung von 4-substituierten 2-Butenalen zur industriellen Durchführung nachteilig.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung von 4-substituierten 2-Butenalen industriell vorteilhaft in einer einfachen Weise bereitzustellen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung kann durch das nachstehend beschriebene Verfahren gelöst werden.
Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines 4-substituierten 2-Butenals, dargestellt durch die folgende Formel (1):
(worin X eine Acyloxygruppe oder Halogenatom darstellt, R ein Wasserstoffatom, eine aliphatische Kohlenwasserstoffgruppe oder eine aromatische Kohlenwasserstoffgruppe darstellt und diese Kohlenwasserstoffgruppen mit einer Hydroxylgruppe, einer Alkoxygruppe, einer Aryloxygruppe, einer Acylgruppe oder einer Alkoxycarbonylgruppe substituiert sein können),
umfassend das Unterwerfen eines substituierten Acetaldehyds, dargestellt durch die folgende Formel (2)
X-CH&sub2;-CHO (2)
(worin X dieselbe Bedeutung, wie vorgenannt definiert, aufweist), einer Umsetzung mit einem Aldehyd, dargestellt durch die folgende Formel (3)
R-CH&sub2;-CHO (3)
(worin R dieselbe Bedeutung, wie vorgenannt definiert, aufweist) in Gegenwart einer Aminocarbonsäure.
Die vorliegende Erfindung wird im Detail beschrieben.
In der vorgenannten Formel (2), welche einen substituierten Acetaldehyd darstellt, der als ein Ausgangsmaterial verwendet wird, schließt die durch X dargestellte Acyloxygruppe beispielsweise aliphatische Acyloxygruppen, wie die Acetoxygruppe, die Propionyloxygruppe, die Butyryloxygruppe, die Isobutyryloxygruppe, die Valeryloxygruppe, die Isovaleryloxygruppe, die Pivaloyloxygruppe, die Oc-toyloxygruppe, die Lauroyloxygruppe, die Myristoyloxygruppe, die Palmitoyloxygruppe und die Steroyloxygruppe, und aromatische Acyloxygruppen, wie die Benzyloxygruppe, die p-Toluoyloxygruppe und die p-Chlorbenzoyloxygruppe ein. Unter diesen sind solche mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen bevorzugt.
In der Formel (2) schließen Beispiele des durch X dargestellten Halogenatoms das Chloratom und das Bromatom ein.
Spezifische Beispiele des durch die Formel (2) dargestellten substituierten Acetaldehyds schließen Acetoxyacetaldehyd, Propionyloxyacetaldehyd, Isovaleryloxyacetaldehyd, Octoyloxyacetaldehyd und Chloracetaldehyd ein. Unter diesen Verbindungen sind Acetoxyacetaldehyd und Chloracetaldehyd bevorzugt.
Als der durch die Formel (2) dargestellte substituierte Acetaldehyd können im Handel erhältliche verwendet werden, oder es können auch solche verwendet werden, die durch bekannte Verfahren hergestellt werden. Beispielsweise kann Acetoxyacetaldehyd, welcher der substituierte Acetaldehyd der Formel (2) ist, worin X eine Acetoxygruppe ist, leicht durch ein Verfahren hergestellt werden, welches die Ozonolyse von 1,4-Diacetoxy-2-buten (siehe US-Patent Nr. 5,543,560) oder dergleichen umfaßt.
In der Formel (3), die einen Aldehyd darstellt, der als weiteres Ausgangsmaterial verwendet wird, schließen die durch den Rest R dargestellten aliphatischen Kohlenwasserstoffgruppen beispielsweise Alkylgruppen, wie die Methylgruppe, die Ethylgruppe, die Propylgruppe, die Isopropylgruppe, die Isoamylgruppe und die n-Octylgruppe, Alkenylgruppen wie die Allylgruppe, Alkynylgruppen wie die Propargylgruppe, und Cycloalkylgruppen wie die Cyclohexylgruppe und die Cyclooctylgruppe ein. Unter diesen sind solche mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen bevorzugt. Solche mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen sind bevorzugter, und die Methylgruppe ist am meisten bevorzugt. Zusätzlich schließen die durch den Rest R dargestellten aromatischen Kohlenwasserstoffgruppen beispielweise Arylgruppen, wie die Phenylgruppe, die Tolylgruppe und die Naphthylgruppe, und Aralkylgruppen, wie die Benzylgruppe und die Phenethylgruppe, ein. Unter diesen solche mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen bevorzugt.
Diese aliphatischen Kohlenwasserstoffgruppen oder aromatischen Kohlenwasserstoffgruppen können beispielsweise mit einer Hydroxylgruppe, Alkoxygruppen wie die Methoxygruppe, die Ethoxygruppe, die Isopropoxygruppe, die Isobutoxygruppe und die Isopentyloxygruppe, Aryloxygruppen, wie die Phenoxygruppe, Acylgruppen wie die Acetylgruppe, die Propionylgruppe und die Benzylgruppe, und Alkoxycarbonylgruppen wie die Methoxycarbonylgruppe und die Ethoxycarbonylgruppe substituiert sein.
Spezifische Beispiele des durch die Formel (3) dargestellten Aldehyds schließen Acetaldehyd, Propanal, Butanal, Pentanal, 4-Pentenal, 3-Methylbutanal, 3- Phenylpropanal, 3-Anisylpropanal, 4-Hydroxybutanal, 4-Acetoxybutanal und Esterderivate der 3-Formylpropionsäure ein. Unter diesen ist Propanal bevorzugt.
Der durch die Formel (3) dargestellte Aldehyd kann ohne spezifische Beschränkung verwendet werden, aber im Hinblick auf die Ausbeute, die Reaktionseffizienz bzw. Umsetzungswirksamkeit und die Produktionskosten der 4-substituierten 2-Butenale wird der Aldehyd im allgemeinen in einer Menge von 1 bis 10 Mol, vorzugsweise in einer Menge von 1 bis 2 Mol, pro 1 Mol des durch die Formel (2) dargestellten substituierten Acetaldehyds verwendet.
In der vorliegenden Erfindung wird eine Aminocarbonsäure als Katalysator verwendet. Die in der vorliegenden Erfindung verwendete Arminocarbonsäure bedeutet eine Verbindung mit sowohl einer Aminogruppe (-NH&sub2;) als auch einer Carboxylgruppe. Beispiele der Aminocarbonsäure schließen Glycin, Alanin, β- Alanin, Valin, Leucin, Isoleucin, Serin, Cystein, Methionin, Threonin, Tyrosin, α- Aminobutansäure, β-Aminobutansäure, Phenylalanin, Asparaginsäure, Natriumaspartat, Kaliumaspartat, Glutaminsäure, Natriumglutamat und Kaliumgluatmat ein. Unter diesen sind Alanin, Glycin, Glutaminsäure und Asparaginsäure bevorzugt.
Wenn eine Verbindung mit sowohl einer mono- oder di-N-substituierten Aminogruppe als auch einer Carboxylgruppe anstelle der Aminocarbonsäure in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, sind Nebenreaktionen, wie die Dimerisierung des durch die Formel (2) dargestellten substituierten Acetaldehyds unter Verminderung der Ausbeute der durch die Formel (1) dargestellten 4-substituierten 2-Butenale aufgetreten.
In der vorliegenden Erfindung wird die Aminocarbonsäure im allgemeinen in einer Menge von 0,01 bis 50 Mol-%, bezogen auf die Menge des durch die Formel (2) dargestellten substituierten Acetaldehyds, verwendet. Im Hinblick auf die Reaktionswirksamkeit und die Herstellungskosten der 4-substituierten 2-Butenale wird die Aminocarbonsäure vorzugsweise in einer Menge von 0,1 bis 10 Mol-%, mehr bevorzugt 0,5 bis 5 Mol-%, bezogen auf die Menge des durch die Formel (2) dargestellten substituierten Acetaldehyds, verwendet.
In der vorliegenden Erfindung wird eine Carbonsäure mit einer funktionalen Gruppe, die anders als die Carboxylgruppe (nachstehend als "Carbonsäure" abgekürzt) ist, oder das Salz davon vorzugsweise in Kombination mit der Aminocarbonsäure verwendet, damit die Reaktion bzw. Umsetzung gleichmäßig fortschreitet. Beispiele einer solchen Carbonsäure schließen eine Monocarbonsäure, eine Dicarbonsäure und eine mehrwertige Carbonsäure, wie Essigsäure, Propionsäure, Butansäure, 2-Methylpropionsäure, Pentansäure, 3-Methylbutansäure, Oxalsäure, Malonsäure, Bernsteinsäure und Adipinsäure, ein.
Zusätzlich schließen Beispiele der Salze der Carbonsäure solche mit Alkalimetallen, wie Natrium und Kalium, und solche mit Erdalkalimetallen, wie Calcium, ein.
Die Carbonsäure oder das Salz davon kann im allgemeinen in einer Menge von 0,01 bis 100 Mol-%, bezogen auf den durch die Formel (2) dargestellten substituierten Acetaldehyd, verwendet werden. Im Hinblick auf die Reaktionswirksamkeit und die Herstellungskosten der 4-substituierten 2-Butenale wird die Carbonsäure oder das Salz davon vorzugsweise in einer Menge von 0,1 bis 10 Mol-%, bezogen auf den durch die Formel (2) dargestellten substituierten Acetaldehyd, verwendet.
In der vorliegenden Erfindung ist ein Lösungsmittel nicht notwendig, kann aber verwendet werden, so lange es die Umsetzung bzw. Reaktion nicht inhibiert.
Beispiele des Lösungsmittels schließen Wasser, gesättigte aliphatische Kohlenwasserstoffe, wie Pentan, Hexan, Heptan und Octan, aromatische Kohlenstoffe wie Benzol, Toluol und Xylol, halogenierte Kohlenwasserstoffe, wie Dichlormethan, Dichlorethan, Chloroform und Tetrachlorkohlenstoff, und Ether wie Diethylether und Diisopropylether ein.
Das Lösungsmittel kann im allgemeinen in einer Menge von 0,001 bis das Zweifache des Gewichts des durch die Formel (2) dargestellten substituierten Acetaldehyds verwendet werden. Im Hinblick auf die Reaktionswirksamkeit und die Herstellungskosten der 4-substituierten 2-Butenale wird das Lösungsmittel vorzugsweise in einer Menge des 0,01 bis 1-fachen des Gewichts des durch die Formel (2) dargestellten substituierten Acetaldehyds verwendet.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorzugsweise in einer Atmosphäre eines Inertgases, wie Stickstoff und Argon, durchgeführt.
In der vorliegenden Erfindung ist der Reaktionsmechanismus des durch die Formel (2) dargestellten substituierten Acetaldehyds mit dem durch die Formel (3) dargestellten Aldehyd nicht eindeutig verständlich, aber es ist festgestellt worden, daß ein Aldolkondensat, dargestellt durch die folgende Formel (4)
(worin der Rest R und X die gleichen Bedeutungen wie vorgenannt definiert aufweisen) als ein Intermediat gebildet wird, mit der Maßgabe, daß die Verbindung weder 4-Chlor-3-hydroxybutanal noch 4-Chlor-3-hydroxy-2-methylbutanal ist. Diese Verbindungen sind aus Tabelle I von J. Am. Chem. Soc., Vol. 112, Nr. 5 (28.02.1990), Seiten 2013-2014, bekannt, welche die Syntheseverwendung einer bakteriellen 2-Deoxyribose-5-phosphataldolase, überexprimiert in Escherichia coli, beschreibt. Daher werden die erfindungsgemäßen 4-substituierten 2- Butenale als aus dem vorgenannten Intermediat gebildet betrachtet.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird im allgemeinen wie folgt durchgeführt.
Das Verfahren wird durchgeführt, indem ein Reaktionsgefäß, ausgestattet mit einer Rührvorrichtung, mit dem durch die Formel (2) dargestellten substituierten Acetaldehyd, dem durch die Formel (3) dargestellten Aldehyd, einer Aminocarbonsäure, einer Carbonsäure oder dem Salz davon, wenn erwünscht, und einem Lösungsmittel, wenn notwendig, beschickt wird, gefolgt von dem Rühren bei einer gegebenen Temperatur. Das Verfahren wird ebenfalls durchgeführt, indem ein Reaktionsgefäß, ausgestattet mit einer Rührvorrichtung, mit dem durch die Formel (3) dargestellten Aldehyd, einer Aminocarbonsäure, einer Carbonsäure oder dem Salz davon, wenn erwünscht, und einem Lösungsmittel, wenn notwendig, beschickt wird und der durch die Formel (2) dargestellte substituierte Acetaldehyd in das resultierende Gemisch zugegeben wird, gefolgt von dem Rühren bei einer gegebenen Temperatur.
Das Fortschreiten der Reaktion kann durch Bestimmen der Ausgangsmaterialien und des Intermediats mit herkömmlichen Mitteln, wie Gaschromatographie, überprüft werden.
Zusätzlich kann das erfindungsgemäße Verfahren schrittweise durchgeführt werden, indem der überschüssige, durch die Formel (2) dargestellte substituierte Acetaldehyd oder der durch die Formel (3) dargestellte Aldehyd unter Atmosphärendruck oder vermindertem Druck entfernt wird, um den Rest zu erhalten, der das Intermediat enthält, und anschließend der resultierende Rest bei einer gegebenen Temperatur gerührt wird.
Die Reaktionstemperatur liegt im allgemeinen innerhalb eines Bereichs von 10 bis 200ºC, vorzugsweise innerhalb eines Bereichs von 50 bis 150ºC, während die Umsetzungsdauer im allgemeinen 4 bis 12 Stunden beträgt. Die Umsetzung kann unter Atmosphärendruck, vermindertem Druck oder erhöhtem Druck durchgeführt werden.
Nach Vervollständigung der Reaktion können die 4-substituierten 2-Butenale durch ein bekanntes Verfahren isoliert werden, welches beispielsweise das Schütten des Reaktionsgemisches in Wasser, das Extrahieren des Produktes mit einem organischen Lösungsmittel, wie Dichlormethan und Ethylacetat, und das Entfernen des organischen Lösungsmittels von dem Extrakt unter Atmosphärendruck oder vermindertem Druck umfaßt.
Die derart erhaltenen 4-substituierten 2-Butenale können weiter durch bekannte Mittel, wie Destillation unter vermindertem Druck oder Chromatographie, gereinigt werden.
Ferner kann das erfindungsgemäße Verfahren schrittweise durchgeführt werden, umfassend das Isolieren des Intermediats und das Umwandeln des Intermediats in 4-substituierte 2-Butenale.
In diesem Fall wird das erfindungsgemäße Verfahren wie nachstehend beschrieben durchgeführt.
In der gleichen Weise wie vorgenannt beschrieben wird der durch die Formel (2) dargestellte substituierte Acetaldehyd der Reaktion bzw. der Umsetzung mit dem durch die Formel (3) dargestellten Aldehyd in Gegenwart einer Aminocarbonsäure unterworfen und das Intermediat von dem Reaktionsgemisch durch bekannte Verfahren, wie Destillation oder Extraktion mit einem organischen Lösungsmittel, isoliert, nachdem die Ausgangsmaterialien verbraucht waren bzw. verschwunden waren. Zur Extraktion können organische Lösungsmittel wie Dichlormethan und Ethylacetat verwendet werden.
Anschließend wird das Intermediat auf 50 bis 160ºC erwärmt, um leicht 4- substituierte 2-Buteriale zu ergeben. Die Zeitdauer für das vorgenannte Wärmeverfahren liegt im allgemeinen innerhalb eines Bereichs von 2 bis 4 Stunden. In dem vorgenannten Wärmeverfahren kann die vorgenannt angeführte Carbonsäure oder das Salz davon vorzugsweise zu dem Intermediat zugegeben werden.
Nach Vervollständigung der Reaktion wird das Reaktionsgemisch in der gleichen Weise, wie vorbenannt beschrieben, behandelt, um die 4-substituierten 2-Butenale zu isolieren.
Gemäß der vorliegenden Erfindung können 4-substituierte 2-Butenale leicht in guter Ausbeute hergestellt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren ist als Verfahren zur Herstellung von 4-substituierten 2-Butenalen im industriellen Maßstab verwendbar.
Andere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden im Zuge der folgenden Beschreibung der beispielhaften Ausführungsformen ersichtlich, welche zur Erläuterung der vorliegenden Erfindung angeführt sind und diese nicht beschränken sollen.

Beispiel 1

Ein 300 ml Dreihalskolben wurde mit 43 g Propanal (0,74 mol), 0,2 g Alanin (2 mmol), 0,4 g Essigsäure und 1,6 g Wasser beschickt und anschließend wurde die Innentemperatur auf 60ºC unter Rühren erwärmt. Zu dem resultierenden Gemisch wurden tropfenweise über 2 Stunden 40 g Acetoxyacetaldehyd (0,39 Mol) zugegeben. Nach Vervollständigung der Zugabe wurde das Reaktionsgemisch bei der gleichen Temperatur für 4 Stunden gerührt, während das Fortschreiten der Reaktion durch die Analyse eines geringen Teils des Reaktionsgemisches mittels Gaschromatographie unter den folgenden Bedingungen überprüft wurde, um das Verschwinden des Acetoxyacetaldehyds zu bestätigen.
Überschüssiges Propanal wurde von dem resultierenden Reaktionsgemisch unter Atmosphärendruck abdestilliert. Anschließend wurde der resultierende Rest bei 80ºC für 4 Stunden gerührt, während das Fortschreiten der Umsetzung bzw. Reaktion durch die Analyse eines kleinen Teils des Reaktionsgemisches mittels Gaschromatographie unter den folgenden Bedingungen überprüft wurde, um das Verschwinden des Intermediats zu bestätigen (Retentionszeit 16 Minuten). Nach Vervollständigung der Reaktion waren 40,7 g 4-Acetoxy-2-methyl-2-butenal gebildet.
Nach Abkühlen des Reaktionsgemisches auf Raumtemperatur wurden 10 g wässeriges 5%-iges Natriumbicarbonat zu dem Gemisch zugegeben und nach heftigem Schütteln wurde die organische Schicht abgetrennt. Die resultierende organische Schicht wurde unter vermindertem Druck unter Erhalten eines Rohprodukts abdestilliert, welches weiter durch Destillation unter vermindertem Druck gereinigt wurde, wonach 39,2 g 4-Acetoxy-2-methyl-2-butenal erhalten wurden (Siedepunkt 83-85ºC/l mmHg; Ausbeute: 70,5%).
Die Bedienungen bezüglich der Gaschromatographieanalyse waren wie folgt:
Säule: OV-17, 3m·4mm (von GL Science Inc.)
Säulentemperatur: angehoben auf 240ºC von 70ºC (Temperaturanstiegsrate:
5ºC/min.)
Detektor: FID-Detektor

Beispiel 2

Die allgemeine Vorgehensweise von Beispiel 1 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, daß 0,2 g (3 mmol) Glycin anstelle von 0,2 g Alanin verwendet wurden, wonach 36,9 g 4-Acetoxy-2-methyl-2-butenal erhalten wurden (Ausbeute: 66,3%).

Beispiel 3

Die allgemeine Vorgehensweise von Beispiel 1 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, daß 0,3 g (2,5 mmol) Glutaminsäure anstelle von 0,2 g Alanin verwendet wurden, wonach 33,2 g 4-Acetoxy-2-methyl-2-butenal erhalten wurden (Ausbeute: 59,4%):

Vergleichsbeispiel 1

Die allgemeine Vorgehensweise von Beispiel 1 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, daß 0,2 g (1,4 mmol) N-Methylalanin anstelle von 0,2 g Alanin verwendet wurden. Drei Stunden nach der Vervollständigung der tropfenweisen Zugabe des Acetoxyacetaldehyds wurde das Reaktionsgemisch mittels Gaschromatographie unter den selben Bedingungen wie in Beispiel 1 analysiert. Jedoch wurde kein 4-Acetoxy-2-methyl-2-butenal gefunden.

Beispiele 4 bis 6

Die allgemeine Vorgehensweise von Beispiel 1 wurde unter Verwendung eines durch die Formel (2) dargestellten substituierten Acetaldehyds und eines durch die Formel (3) dargestellten Aldehyds, der X und R, wie in Tabelle 1 gezeigt, aufwies, in den gleichen Molmengen wie in Beispiel 1 wiederholt, wonach das entsprechende 4-substituierte 2-Butenal erhalten wurde. Die Ausbeuten der angestrebten Verbindungen (bestimmt durch das Verfahren mit internen Standard durch Gaschromatographie unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1) sind in Tabelle 1 gezeigt.
Die angestrebten Verbindungen wurden durch Säulenchromatographie an Silicagel isoliert (Elutionsmittel: Hexan/Ethylacetat = 9/1 (v/v-Verhältnis)). Tabelle 1

Beispiel 7

Ein 300 ml Dreihalskolben wurde mit 58 g Propanal (1 Mol), 0,2 g Alanin, 0,4 g Natriumacetat und 1,6 g Wasser beschickt und anschließend wurde die Innentemperatur auf 60ºC unter Rühren erwärmt. Zu dem resultierenden Gemisch wurden 98,1 g wässeriger Chloracetaldehyd [enthielt 39 g (0,5 Mol) Chloracetaldehyd] tropfenweise über 2 Stunden zugegeben. Nach der Vervollständigung der Zugabe wurde das Reaktionsgemisch bei der gleichen Temperatur für 6 Stunden gerührt, während das Fortschreiten der Reaktion durch die Analyse eines kleinen Teils des Reaktionsgemisches mittels Gaschromatographie unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 überprüft wurde, um das Verschwinden des Chloracetaldehyds zu bestätigen.
Überschüssiges Propanal wurde von dem resultierenden Reaktionsgemisch unter Atmosphärendruck abdestilliert. Anschließend wurde der resultierende Rest bei 80ºC für 8 Stunden gerührt, während das Fortschreiten der Reaktion durch die Analyse eines kleinen Teils des Reaktionsgemisches mittels Gaschromatographie unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 überprüft wurde, um das Verschwinden des Intermediats zu bestätigen (Reaktionszeit 12 Minuten). Nach der Vervollständigung der Reaktion bzw. Umsetzung waren 28,8 g 4-Chlor-2- methyl-2-butenal gebildet.
Nach dem Abkühlen des resultierenden Gemisches auf Raumtemperatur wurden 10 g wässeriges 5%-iges Natriumbicarbonat zu dem Gemisch gegeben und nach heftigem Schütteln wurde die organische Schicht getrennt. Die resultierende organische Schicht wurde unter vermindertem Druck unter Erhalten eines Rohprodukts abdestilliert, welches weiter durch Destillation unter reduziertem Druck gereinigt wurde, wonach 26,9 g 4-Chlor-2-methyl-2-butenal erhalten wurden (Siedepunkt 40-42ºC/0,5 mmHg, Ausbeute: 66,3%).

Beispiel 8

Ein 300 ml Dreihalskolben wurde mit 43 g Propanal (0,74 Mol), 0,2 g Alanin, 0,4 g Essigsäure und 1,6 g Wasser beschickt und anschließend wurde die Innentemperatur auf 60ºC unter Rühren erwärmt. Zu dem resultierenden Gemisch wurden 40 g Acetoxyacetaldehyd (0,39 Mol) tropfenweise über 2 Stunden zugegeben. Nach Vervollständigung der Zugabe wurde das Reaktionsgemisch bei der gleichen Temperatur für 4 Stunden gerührt, während das Fortschreiten der Reaktion bzw. Umsetzung durch die Analyse eines kleinen Teil des Reaktionsgemisches mittels Gaschromatographie unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 überprüft wurde, um das Verschwinden des Acetoxyacetaldehyds zu bestätigen.
Es wurden 10 g wässeriges 5%-iges Natriumbicarbonat in das Reaktionsgemisch gegeben und die organische Schicht wurde nach heftigem Schütteln abgetrennt. Die resultierende organische Schicht wurde unter reduziertem Druck unter Erhalten von 59,2 g einer Fraktion destilliert (Siedepunkt von 100 bis 10500/l mmHg). Die Gaschromatographieanalyse der Fraktion zeigte unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 einen einzelnen Peak mit einer Reaktionszeit von 16 Minuten.
Das Infrarotabsorptionspektrum und das Massenspektrum (GC-MS) der Fraktion sind nachstehend gezeigt.

Infrarotabsorptionspektrum (ν:cm&supmin;¹):

3475(O-H), 3000(C-H), 2950(C-H), 2900, 1740(C=O), 1460, 1440, 1380, 1240(C-O), 1160(C-O), 1120, 1050, 980, 930, 620.

Massenspektrum:

160(M&spplus;), 1421[M-H&sub2;O]&spplus;), 83([M-H&sub2;O-CH&sub3;COO]&spplus;).
Die vorgenannten Ergebnisse zeigen, daß die Fraktion 4-Acetoxy-3-hydroxy-2- methylbutanal enthielt.
0,1 g Essigsäure wurden zu dem Intermediat (59,2 g) zugegeben, gefolgt von einem Erwärmen bei 70ºC für 2 Stunden. Das Reaktionsgemisch wurde mittels Gaschromatographie unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 analysiert, wobei festgestellt wurde, daß das Intermediat verschwunden war und 44,0 g 4- Acetoxy-2-methyl-2-butenal gebildet waren (Ausbeute: 80,2%, bestimmt durch ein Verfahren mit internem Standard mittels Gaschromatographie unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1).
Naheliegenderweise sind mehrere Modifikationen und Variationen im Lichte der vorgenannten Lehre möglich. Es sollte daher verstanden werden, daß innerhalb des Umfangs der Ansprüche die vorliegende Erfindung in anderer Weise, als wie hier spezifisch beschrieben, ausgeführt werden kann.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines in 4-Stellung substituierten 2-Butenals, dargestellt durch die folgende Formel (1)

(worin X eine Acyloxygruppe oder Halogenatom darstellt, R ein Wasserstoffatom, eine aliphatische Kohlenwasserstoffgruppe oder eine aromatische Kohlenwasserstoffgruppe darstellt und diese Kohlenwasserstoffgruppen mit einer Hydroxylgruppe, einer Alkoxygruppe, einer Aryloxygruppe, einer Acylgruppe oder einer Alkoxycarbonylgruppe substituiert sein können),

umfassend das Unterwerfen eines substituierten Acetaldehyds, dargestellt durch die folgende Formel (2)

X-CH&sub2;-CHO (2)

(worin X dieselbe Bedeutung, wie vorgenannt definiert, aufweist), einer Umsetzung mit einem Aldehyd, dargestellt durch die folgende Formel (3)

R-CH&sub2;-CHO (3)

(worin R dieselbe Bedeutung, wie vorgenannt definiert, aufweist) in Gegenwart einer Aminocarbonsäure.

2. Verfahren zum Herstellen eines in 4-Stellung substituierten 2-Butenals nach Anspruch 1, wobei die Aminocarbonsäure mindestens eine Verbindung ist, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Glycin, Alanin, 13- Alanin, Valin, Leucin, Isoleucin, Serin, Cystein, Methionin, Threonin, Tyrosin, α-Aminobutansäure, β-Aminobutansäure, Phenylalanin, Aspara ginsäure, Natriumaspartat, Kaliumaspartat, Glutaminsäure, Natriumglutamat und Kaliumglutamat.

3. Verfahren zur Herstellung eines in 4-Stellung substituierten 2-Butenals nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Aminocarbonsäure in einer Menge von 0,01 bis 50 Mol-%, bezogen auf die Menge des durch die Formel (2) dargestellten, substituierten Acetaldehyds, verwendet wird.

4. Verfahren zur Herstellung eines in 4-Stellung substituierten 2-Butenals nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Umsetzung des durch die Formel (2) dargestellten, substituierten Acetaldehyds mit dem durch die Formel (3) dargestellten Aldehyd in Gegenwart einer Aminocarbonsäure und einer Carbonsäure, die keine andere funktionale Gruppe als eine Carboxylgruppe oder das Salz davon aufweist, durchgeführt wird.

5. Verfahren zur Herstellung eines in 4-Stellung substituierten 2-Butenals nach Anspruch 4, wobei die Carbonsäure oder das Salz davon in einer Menge von 0,01 bis 100 Mol-%, bezogen auf die Menge des durch die Formel (2) dargestellten, substituierten Acetaldehyds, verwendet wird.

6. Verfahren zur Herstellung eines in 4-Stellung substituierten 2-Butenals nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Umsetzung des durch die Formel (2) dargestellten, substituierten Acetaldehyds mit dem durch die Formel (3) dargestellten Aldehyd stufenweise durchgeführt wird, umfassend das Abtrennen oder Isolieren eines Intermediats, das die durch die folgende Formel (4) dargestellte Verbindung enthält,

(worin X eine Acyloxygruppe oder ein Halogenatom darstellt, R ein Wasserstoffatom, eine aliphatische Kohlenwasserstoffgruppe oder eine aromatische Kohlenwasserstoffgruppe darstellt und diese Kohlenwasserstoffgruppen mit einer Hydroxylgruppe, einer Alkoxygruppe, einer Aryloxygruppe, einer Acylgruppe oder einer Alkoxycarbonylgruppe substituiert sein können)

und das Umwandeln des Intermediats in ein in 4-Stellung substituiertes 2- Butenal.

7. Verbindung, dargestellt durch die folgende Formel (4)

(worin X eine Acyloxygruppe oder ein Halogenatom darstellt, R ein Wasserstoffatom, eine aliphatische Kohlenwasserstoffgruppe oder eine aromatische Kohlenwasserstoffgruppe darstellt und diese Kohlenwasserstoffgruppen mit einer Hydroxylgruppe, einer Alkoxygruppe, einer Aryloxygruppe, einer Acylgruppe oder einer Alkoxycarbonylgruppe substituiert sein können), mit der Maßgabe, daß die Verbindung weder 4-Chlor-3-hydroxybutanal noch 4-Chlor-3-hydroxy-2-methylbutanal ist.