DE915085C

DE915085C - Verfahren zur Herstellung langkettiger Carbonsaeuren

Info

Publication number: DE915085C
Application number: DEST4422A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Chem Wolfgang Dierichs; Dipl-Chem Dr Hermann Stetter
Original assignee: WOLFGANG DIERICHS DIPL CHEM
Current assignee: WOLFGANG DIERICHS DIPL CHEM
Priority date: 1952-02-05
Filing date: 1952-02-05
Publication date: 1954-07-15

Description

Verfahren zur Herstellung langkettiger Carbonsäuren Es ist bekannt, daB Dihydroresorcin, das durch katalytische Hydrierung von Resorcin in alkalischem Mittel leicht zugänglich ist, als ß-Diketon (I) am C-Atom 2 alkylierbar ist. Durch Kondensation von 2 Mol Dihydroresorcin mit r Mol.eines Aldehyds erhält man weiterhin Verbindungen vom Typ des Methylen-bis-dihydroresorcins (II). (D. Vorländer, Liebigs Annalen der Chemie, Bd. 3o9, S. 379 [18991; F. E. King und D. F e 1 t e n , Journal of the American Chemical Society, Bd. 70, S. 1372 [r948]). Die Einführung von Alkylresten in Dihydroresorcin über seine Metallverbindungen mit organischen Halogenverbindungen ist nur in wenigen Fällen bis heute bekanntgeworden. C. L. H e w e t t (Journal of the Chemical Society, London, Bd. 1936, S. 5o) erhielt bei der Umsetzung der Natriumverbindung des Dihydroresorcins mit Benzylchlorid in alkoholischer Lösung in i8°/Qiger Ausbeute a-Benzyldihydroresorcin. M. Klingenfuß (Festschrift Emil Barell, Basel 1936, S. 218 bis 228) erwähnt die Bildung von Monoallyl- und Diallyldihydroresorcin aus Dihydroresorcin und Allylbromid in Gegenwart von Kupferpulver, ohne daß die experimentellen Bedingungen und die erhaltenen Verbindungen beschrieben werden. Is 1 i n g e n f u ß erwähnt ausdrücklich, daß die C-Alkylierung nur im Falle des Allylbromids gelingt.
Untersuchungen über die AlkyIierung des Dihydroresorcins (H. Stetter und W.Dierichs, Chemische Berichte, Bd. 85, S. 61 bis 72 [i952]) haben ergeben, daß die Darstellung der C-alkylierten Dihydroresorcine fast in allen Fällen möglich ist, wenn das Halogen in den zur Alkylierung benutzten organischen Halogenverbindungen genügend reaktionsfähig ist. Besonders hohe Ausbeuten bei der Alkylierung werden erhalten, wenn man das Kaliumsalz des Dihydroresorcins in hoher Konzentration in Alkoholen oder besser in Wasser (bzw. in Alkohol-Wasser-Gemischen) mit solchen Halogenverbindungen umsetzt, die besonders reaktionsfähiges Halogen enthalten. Es lassen sich sowohl i als auch 2 Wasserstoffatome des Dihydroresorcins durch organische Reste ersetzen. Im letzteren Falle können die beiden eingeführten Reste auch verschieden sein. Die C-alkylierten Dihydroresorcine sind in den meisten Fällen wenig haltbar und müssen deshalb alsbald «eiterverarbeitet werden. Nach D. Vorländer (Liebigs Annalen der Chemie, Bd. 194, S. 153 [z897]) läßt sich Dihydroresorcin durch Säurespaltung mittels Alkali in d-Ketocapronsäure überführen. Der Versuch, auch das Methylenbis-dihydroresorcin durch Säurespaltung in 4, 8-Dioxoundekandicarbonsäure-(i, ii) überzuführen, gelang Vorländer jedoch nicht. Er erhielt bei der Säurespaltung eine Dicarbonsäure, bei der unter Wasserabspaltung Ringschluß zu einem Cyciohexenon-Derivat eingetreten war.
Nach A. Jahn (Dissertation, Göttingen 1948) können alkylierte Dihydroresorcine auch ausgehend von Resorcindimethyläther auf folgendem Wege erhalten werden: i. Umsetzung von Resorcindimethyläther mit Phenyllithium, 2. Alkylierung des metallierten Äthers mit a, w-Dibromiden, 3. Verseifung des alkylierten Äthers mit jodwasserstoffsäure, 4. Hydrierung der alkylierten Resorcine mit Natriumamalgam. Nach diesem Verfahren können die C-alkylierten Dihydroresorcine allerdings nicht in Substanz gefaßt werden. Erhalten werden statt dessen als Reaktionsprodukte der gleichzeitigen Säurespaltung Diketodicarbonsäuren in geringer Ausbeute.
Eswurde nun gefunden, daß in der nachstehenden Reaktionsfolge: i. Einführung von organischen Resten in 2-Stellung des Dihydroresorcins, 2. Säurespaltung der am C-Atom 2 substituierten Dihydroresorcine zu B-Ketocarbonsäuren, 3. Reduktion der C = O-Gruppe der d-Ketocarbonsäuren zur CH,-Gruppe eine allgemein anwendbare Methode zur Herstellung von Carbonsäuren mit mindestens 7 Ketten-C-Atomen gegeben ist. Zu i : Die Substitution kann durch Umsetzung der Salze des Dihydroresorcins mit organischen Halogenverbindungen oder durch Kondensation mit Aldehyden erfolgen.
Zu 2: Die Säurespaltung der am C-Atom 2 alkylierten Dihydroresorcine führt unter Verwendung von wäßrigem Alkali und Erdalkali zu a-Ketocarbonsäuren, die eine um 6 C-Atome längere Kohlenstoffkette besitzen als der durch Alkylierung in das Dihydroresorcin eingeführte organische Rest. Die Ausbeuten liegen fast in allen Fällen zwischen 7o bis 8o°/(, der Theorie.
Zu 3: Die Reduktion der Carbonylgruppe der 8-Ketocarbonsäuren zur CH,-Gruppe läßt sich sowohl nach Clemmensen als auch nach Wolf f-Kishner durchführen. Besonders gute Ausbeuten wurden bei der Wolff-Kishner-Reduktion in hochsiedenden Lösungsmitteln nach dem Verfahren von M. S o f f e r und K. Sherk (Journal of the American Chemical Society, Bd. 67, S. 1435 [Z945]) erreicht.

Das Verfahren läßt sich auch in einer Stufe ausführen, wenn man die C-alkylierten Dihydroresorcine selbst den Bedingungen der Wolff-Kishner-Reduktion unterwirft. In diesem Falle erfolgt die Säurespaltung in Gegenwart von Hydrazin. Die intermediär entstehenden ö-Ketocarbonsäurenwerden dabei sofort in die Hydrazone übergeführt und dadurch allen unerwünschten Nebenreaktionen entzogen. Säurespaltung und Reduktion können so in einer einzigen Operation durchgeführt werden. Die Ausbeuten bei diesem Verfahren betragen fast in allen Fällen 9o bis ioo °/o der Theorie. Mit diesem Verfahren gelingt auch die Säurespaltung und Reduktion der Aldehydkondensationsprodukte vom Typ des Methylen-bis-dihydroresorcins. So ergibt Methylen-bis-dihydroresorcin in quantitativer Ausbeute Brassylsäure. Das Verfahren eignet sich ganz allgemein zur Herstellung langkettiger Carbonsäuren und besitzt eine ungewöhnlich große Anwendungsbreite. Die universelle Anwendbarkeit dieses Verfahrens soll in der folgenden Übersicht an einigen Beispielen, die keineswegs vollständig sind, erläutert «-erden.

A. Substituierte Dihvdroresorcine mit einem

Dihydroresorcinkern

Zur Alkylierung Mittels des Verfahrens

benutztes Halogenid erhältliche Carbonsäuren

(verzweigt und uriverzweigt)

Alkylhalogenide Monocarbonsäuren

Ungesättigte Halogenide ungesättigte Monocarbon-

säuren

Halogenierte Alkohole Oxy- und Äthersäuren

und Äther

Halogenierte Mono- und Di- und Tri-carbonsäuren

Dicarbonsäuren und

ihre Ester .

Halogenderivate der acy- Aminosäuren

lierten Amine und

Sulfonamide

In der Seitenkette haloge- Arylsubstituierte Carbon-

nierte aromatische Ver- Säuren

bindungen

In der Seitenkette haloge- Säuren der heterocycli-

nierte heterocyclische schen Reihe

Verbindungen

Halogenierte alicyclische gesättigte und ungesät-

gesättigte und urigesät- tigte Carbonsäuren der

tigte Verbindungen alicyclischen Reihe

Zur Alkylierung benutzte Mittels des Verfahrens

Verbindungen erhältliche Carbonsäuren

(verzweigt und uriverzweigt)

Dihalogenverbindungen gesättigte und ungesät-

der Mono- und Dicar- tigte Tri- und Tetra-

bonsäuren und ihre carbonsäuren

Ester

Aromatische Verbindun- Dicarbonsäuren der aro-

gen mit zwei Halogenen matischen Reihe

in der Seitenkette

Heterocyclische Verbin- Dicarbonsäuren der hete-

dungen mit zwei Halo- rocyclischen Reihe

genen in der Seitenkette

B. Substituierte Dihydroresorcine mit zwei

Dihydroresorcinkernen

Zur Alkylierung benutzte Mittels des Verfahrens

Verbindungen erhältliche Carbonsäuren

(verzweigt und uriverzweigt)

Aldehyde Dicarbonsäuren

Gesättigte und urigesät- gesättigte und ungesät-

tigte Dihalogenverbin- tigte Dicarbonsäuren

dungen

Beispiel i 0,5 Mol Dihydroresorcin werden in der äquivalenten Menge einer 2o°/oigen methanolischen Kalilauge mit 0,55 Mol Methyljodid umgesetzt. Nach dem Abdestillieren des Methanols kann i-Methylcyclohexandion-(2, 6) in 55%iger Ausbeute isoliert werden. F. = 2o4°.

0,5 Mol i-Methylcyclohexandion-(2, 6) werden 30 Stunden mit 1320 ccm einer 3o°/oigen Barytlauge unter Rückfluß erhitzt. Durch Einleiten von C02 wird Barium gefällt und die entstandene 8-Ketoheptansäure durch Ansäuern in Freiheit gesetzt. F. = 5o°; Ausbeute 78 % der Theorie.
0,5 Mol NaOH werden in 750 ccm Diäthylenglykol (in der gleichen Weise eignen sich andere hochsiedende Alkohole, bei Verwendung der niederen Alkohole muß die gesamte Reaktion im Druckgefäß durchgeführt werden) gelöst und 62 ccm 85%iges Hydrazinhydrat zugegeben. Nach einer Rückflußkochung von i bis 11/2 Stunden wird Wasser und überschüssiges Hydrazinhydrat abdestilliert, bis die Innentemperatur der Lösung i95° beträgt. Nach 2ostündigem Erhitzen wird Heptansäure durch Ansäuern erhalten. KP- = 223°; F. _ - io°; Ausbeute 86 °/o der Theorie.
Beispiel 2 o,5 Mol Dihydroresorcin werden mit 0,55 Mol Cetyljodid in einer Lösung von 19,5 g Kalium in 25o ccm Methanol unter Rühren umgesetzt. Nach dem Abdampfen des Methanols kann i-Cetylcyclohexandion-(2,6) in 27%igerAusbeute erhaltenwerden. 0,i7 MOI i-Cetylcyclohexandion-(2, 6) «erden zu einem Gemisch aus 360 ccm io%iger Natronlauge und 300 ccm Methanol gegeben. Nach 30stündigem Kochen wird Methanol abgedampft und die b-Ketodokosansäure durch Ansäuern und Extraktion mit Chloroform isoliert. F. = 94'; Ausbeute 77,5 % der Theorie. Die Reduktion erfolgt in der gleichen Weise wie im Beispiel i beschrieben. Ausbeute an Dokosansäure 87,5 % der Theorie.
Beispiel 3 o,5Mol Dihydroresorcin werden in der äquivalenten Menge 2o0'oiger Kalilauge, der das gleiche Volumen Alkohol zugesetzt wurde, mit o,55Mo1 n-Butyljodid umgesetzt. Man erhält das i-Butylcyclohexandion-(2, 6) in 50%iger Ausbeute. F. = i16°.
0,5 MOI i-Butylcyclohexandion-(2, 6) werden in einer Lösung von 2,5 Mol Na O H in 75o ccm Diäthylenglykol und 62 ccm 85%igem Hydrazinhydrat nach Zugabe von wenigen ccm Methanol etwa 2o Stunden unter RückfluB erhitzt (Innentemperatur iio bis i20°). Darauf destilliert man Alkohol, Wasser und überschüssiges Hydrazinhydrat ab, bis die Innentemperatur der siedenden Lösung i95° erreicht hat. Nach weiterem iostündigem Kochen erhält man Dekansäure durch Ansäuern und Extraktion mit Äther. Kp. = 268'; F. --- 3i,5°; Ausbeute 940;o der Theorie.
Beispiel o,6 M01 Dihydroresorcin werden zu einer Lösung von o,6 Grammatomen Kalium in 300 ccm absoluten Äthanols gegeben und mit o,66 Mol Bromessigester durch 1;2stündiges Erhitzen umgesetzt. Nach dem Abdampfen des Alkohols wird der Rückstand mit 6%iger Natronlauge aufgenommen und nach dem Ausäthern angesäuert. Man erhält Cyclohexandion-(2, 6) -essigsäureäthylester- (i) vom F. = 93' in 5i°I'oiger Ausbeute.
0,5 Mo1 Cyclohexandion-(2, 6)-essigsäureäthylester-(i) werden in einer Lösung von 2,5 Mol NaOH (oder Natrium) in 750 ccm Diäthylenglykol unter Zugabe von 62 ccm 85070igem Hydrazinhydrat und etwa 120 ccm Methanol 3o Stunden unter RückfluB erhitzt. Darauf destilliert man Methanol, Wasser und Hydrazinhydrat ab, bis die Temperatur der siedenden Lösung 195' beträgt. Bei dieser Temperatur erhitzt man weitere 1.7 Stunden. Der nach dem Erkalten ausgeschiedene Kristallbrei wird abfiltriert und nach dem Lösen in Wasser nach Ansäuern Korksäure gefällt. F. = i40'; Ausbeute 94,5 % der Theorie.
Beispiel 5 o,5 Mol Dihydroresorcin w=erden in o,5 Mol 2o%iger Kalilauge mit 0,55 Mol Allylbromid umgesetzt und i-Allylcyclohexandion-(2, 6) vom F. = x26°, Ausbeute 75 0/0 der Theorie, erhalten.
o,5 Mol i :-#llylcyclohexandion-(2, 6) werden, wie im Beispiel 4 beschrieben, in einer Lösung von o,5 Mol Na0 H und 62 ccm 85%igem Hydrazinhydrat in 750 ccm Diäthylenglykol gespalten und reduziert. Oliten-(7)-carbonsäure-(i) vom KP, = T27 bis i28° wird in 67%iger Ausbeute erhalten.
Beispiel 6 o,5 Mol Dihydroresorcin werden in iio ccm 20%iger KOH mit 0,55 Mol Benzylchlorid unter Zusatz von 5 g N a J umgesetzt. Man erhält i-Benzylcyclohexandion-(2, 6) in 70%iger Ausbeute. F. = 184 bis i85°.
0,5 14I01 i-Benzylcyclohexandion-(2, 6) werden in einer Lösung von 2,5 Mol Na OH und 62 ccm 84%igem Hydrazinhydrat in der im Beispiel 4 beschriebenen Weise der Spaltung und Reduktion unterworfen. Man erhält Phenylheptansäure in 980/0iger Ausbeute. KP2s = 2I2°.
Beispiel 7 16,8 g Natriumhydroxyd werden in 127 ccm Diäthylenglykol gelöst. Nach dem Erkalten gibt man 2o g Methylen-bis-dihydroresorcin und 2i,2 ccm 85%iges Hydrazinhydrat hinzu. Nach Zugabe von etwa 16 ccm Methanol erhitzt man 3o Stunden unter Rückfluß und destilliert dann Methanol, Wasser und Hydrazinhydrat ab, bis die Temperatur der siedenden Lösung 1950 beträgt. Nach weiterem =o- bis eistündigem Erhitzen nimmt man mit 60o ccm Wasser auf und fällt durch Ansäuern Brassylsäure in quantitativer Ausbeute F. = =i2'.
Beispiel 8 o,5 Mol Dihydroresorcin werden bei Zimmertemperatur in Gegenwart der äquivalenten Menge 2o%iger K 0 H und einer kleinen Menge Kupferpulver mit 0,2,5 Mol i, 4-Dibrombuten-(2) umgesetzt und i, i'-Buten-(2)-bis-[cyclohexandion-(2, 6)) in 69%iger Ausbeute erhalten.
o,5 Mol des Kondensationsproduktes werden in der im Beispiel 7 beschriebenen Weise in einer Lösung von o,5 Mol Na OH und 125 ccm 85%igen Hydrazinhydrat in 75o ccm Diäthylenglykol gespalten und reduziert und Tetradecen- (7) - dicarbonsäure - (i, 14) vom F. = i08° in 75%iger Ausbeute erhalten. Die katalytische Hydrierung der Säure liefert in quantitativer Ausbeute ihapsiasäure vom F. = i24°.
Beispiel 9 o,5 Mol Dihydroresorcin werden in iio ccm 2o%iger Kalilauge gelöst und mit 0,55 Mol i-Bromcyclohexen-(2) unter Zusatz von etwas Kupferpulver 2 Stunden bei Zimmertemperatur gerührt. Man erhält i-(Cyclohexen-(2)-yl)-cyclohexandion-(2, 6) durch Ansäuern der alkalischen Lösung in 540%iger Ausbeute. F. = i40'.
Durch Säurespaltung und' Reduktion in der im Beispiel 4 angegebenen Weise erhält man daraus 5-(Cyclohexen-(2)-yl)-pentancarbonsäure-(i) vom KPio = i74 bis z75°. Ausbeute 73 % der Theorie.
Beispiel =o 0,5 14Z01 Dihydroresorcin werden in iio ccm 2o%iger Kalilauge gelöst und unter Rühren mit 0,55 Mol p-Chlormethylanisol 2 Stunden umgesetzt. Aufarbeitung wie im Beispiel 6 beschrieben. F. des so erhaltenen i - (p - Methoxybenzyl) - cyclobexandions - (2, 6) = i495°. Ausbeute 52 °!o der Theorie.
Das Kondensationsprodukt wird in der im Beispiel 6 beschriebenen Weise der Säurespaltung und Reduktion unterworfen. 6 - (p - Methoxyphenyl) - hexancarbonsäure-(i) vom F. = 69° wird in 65,5°/oiger Ausbeute erhalten.
Beispiel ii Durch Kondensation des Kaliumsalzes von i-Benzylcyclohexandion-(2, 6) mit überschüssigem Methyljodid erhält man i, i'-Meth#,Jlbenzylcyclohexandion- (2, 6) vom F. = 89° in 3o°;'oiger Ausbeute. Durch Säurespaltung und Reduktion in der im Beispiel 4 angegebenen Weise erhält man 5-Methyl-6-phenylhexancarbonsäure-(i) vom Kp9 = igo bis igi° in 9o°,loiger Ausbeute.
Beispiel 12 ii g Dihydroresorcin werden in 22 ccm 2o°/oiger Kalilauge unter Rühren und Erhitzen auf dem Wasserbad mit 9,6 g c), co'-Dichlor-p-xylol umgesetzt. Zur Erhöhung der Löslichkeit werden noch 5 ccm Methanol zugesetzt. lach 3 Stunden trennt man i, i'-p-Xylylen-bis- [cyclohexandion-(2, 6) ] vom F. = 300° (Zersetzung) ab. Ausbeute 52 % der Theorie. Das Kondensationsprodukt wird in der im Beispiel 8 beschriebenen Weise der Säurespaltung und Reduktion unterworfen. 6, 6' - p - Phenylen -bis - [hexancarbonsäure-(i) ] wird auf diese Weise in 78°; oiger Ausbeute erhalten. F. = 155 bis z56°.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Herstellung von langkettigen Carbonsäuren, die mindestens 7 Ketten-C-Atome enthalten und außerdem noch funktionelle Gruppen besitzen können, dadurch gekennzeichnet, daß man in die 2-Stellung von Dihydroresorcinen über deren Metall-, insbesondere Kaliumverbindungen oder durch Kondensation mit Aldehyden organische Reste einführt, die erhaltenen Substitutionsprodukte durch Einwirkung von Alkali in 8-Ketocarbonsäuren überführt und aus diesen durch Reduktion der Keto- zur CH,-Gruppe die entsprechenden Carbonsäuren erhält.
2. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Alkalibehandlung der Substitutionsprodukte und die Reduktion der dabei entstehenden b-Ketoca.rbonsäuren in einem Arbeitsgang in bekannter Weise mit Hy drazin erfolgt.