DE960278C - Verfahren zur Herstellung von Cyclocitral - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung von Cyclocitral Zur Totalsynthese von Cyclocitral ist bisher ein Weg bekannt, bei dem man 2-Methylhepten-(2)-on-(6) mit Acetylen äthinyliert, das entstandene 2, 6-Dimethylokten-(2)-in-(7)-ol-(6) partiell zum Linalool hydriert, dieses durch Allylumlagerung und Oxydation in das Citral umwandelt und letzteres mit sauren Mitteln behandelt, wobei cyclisierende Isomerisierung zum Cyclocitral erfolgt (vgl. Journ. Chem. Soc.
• [London], I952, S. II54 ff.).
• Ausgangsstoff für dieses bekannte Verfahren ist also das 2-Methylhepten-(2)-on-(6). Dieses ist bisher jedoch nur auf umständliche Weise und in schlechten Ausbeuten zugänglich. Man kann es z. B. durch Umsetzen von 2-Methyl-4-chlorbuten-(2) mit Natriumacetessigester und anschließende Ketonspaltung gewinnen, wobei das 2-Methyl-4-chlorbuten-(2) seinerseits wieder in mehrstufigen komplizierten Verfahren hergestellt werden muß. Nach einem neueren Vorschlag (s. die USA.-Patentschrift 2 638484) kann man es auch aus z-Methylbuten-(3)-ol-(2) durch Umsetzen mit Diketen und Erhitzen des entstandenen Acetessigsäure-2-methylbuten- (3) -ols- (2) unter Kohlendioxydabspaltung und Isomerisierung erhalten, wobei die Ausbeuten aber ebenfalls mäßig sind.
• Es wurde nun ein neuer Weg gefunden, der es gestattet, von technisch leicht zugänglichen Ausgangsstoffen ausgehend, in wenigen Stufen in guter Ausbeute das Cyclocitral zu gewinnen. Dieser neue Weg besteht darin, daß man 2-Methylhepten-(I)-on-(6), das durch Umsetzen von Vinyhnethylketon mit Isobutylen bei etwa I50" zugänglich ist, mit Acetylen nach an sich bekannten Methoden äthinyliert, die Dreifachbindung des entstandenen 2, 6-Dimethylokten- (I)-in- (7) -ols- (6) in an sich bekannter Weise partiell hydriert, das so erhaltene 2, 6-Dimethyloktadien-(I, 7)-ol-(6) in üblicher Weise der Allylumlagerung und Dehydrierung zum 2, 6-Dimethyloktadien-(I, 6) -al-(8) unterwirft und dieses in Form seines Anils mit sauren Mitteln behandelt.
• Die neue Synthese des Cyclocitrals läßt sich wie folgt formulieren:

  H3C-C= O H3C-C = 0

  + CH2=C-CH3

  H2C = CH I > CH2-CH2-CH2-C = CH2

  CH3 I. Stufe

  CH3

  2-Methylhepten- (1) -on- (6)

  2. Stufe +HC--CH

  H3CC(OH)CH = CH2 H3C-C(OH) -C--CH

  +H2

  CH2-CH2-CH2-C=CH2 CH2-CH2-CH2-C=CH2

  3. Stufe

  CH3 CH3

  2, 6-Dimethyloktadien-(I, 7) -ol- (6) 2, o-Dimethylokten-(I) -in- (7)-01-(6)

  + Säure

  4. Stufe (Allylumlagerung)

  H3C-C = CH-CH2OH H3C-C= CH-CH= 0

  -H2

  CH2CH2CH2C = CH2 > CH2CH2CH2C = CH2

  5. Stufe

  CH3 CH3

  2, 6-Dimethyloktadien-(I, 6) -ol- (8) 2, 6-Dimethyloktadien-(I, 6) -al- (8)

  Behandeln des

  6. Stufe Anils mit sauren

  Mitteln

  CH3

  C

  xx

  H2C C-CH=O

  H2C C-CH3

  CH2 CH3

  Cyclocitral.

• Die einzelnen Zwischenprodukte des vorliegenden Verfahrens sind bisher noch nicht bekannt; die -verschiedenen Reaktionsschritte werden nach an sich bekannten Methoden ausgeführt.
• So kann man z. B. die Äthinylierung des 2-Methylhepten-(1)-ons-(6) in der Weise ausführen, daß man es mit Acetylen in Gegenwart von Alkalialkoholat umsetzt; besonders vorteilhaft setzt man es mit Natriumacetylid um, das man durch Einwirkung von Acetylen auf eine Suspension von Natriumpulver in Tetrahydrofuran erhält. Zur partiellen Hydrierung der Dreifachbindung des Äthinylierungsprodukts verwendet man zweckmäßig inaktiviertes Palladium auf Calciumcarbonat oder Raney-Nickel als Katalysator und hydriert mit Wasserstoff bei gewöhnlicher Temperatur und gewöhnlichen, bis mäßig erhöhtem Druck. Die Allylumlagerung kann durch Erhitzen mit Essigsäureanhydrid und Trichloressigsäure und anschließende Behandlung mit starker Alkalilauge erfolgen, die Dehydrierung des Alkohols zum Aldehyd mit Chromsäure. Als saures Mittel für die cyclisierende Isomerisierung verwendet man z. B. Schwefel- oder Phosphorsäure, p-Toluolsulfonsäure, Flußsäure, Borfluorid. Aluminiumchlorid oder Eisenchlorid, wobei man den Aldehyd zweckmäßig zunächst durch Umsetzen mit 1 Mol eines primären aromatischen Amins, wie Anilin, in sein Anil verwandelt.
• Es war überrasche.nd, daß sich das 2, 6-Dimethyloktadien-(I, 6)-al-(8) mindestens ebenso leicht und glatt zum Cyclocitral isomerisieren läßt wie das isomere Citral.
• Bei dem Verfahren wird gemäß der Erfindung, ebenso wie bei dem aus Journ. Chem. Soc. [London], I952, S. In54, bekannten Verfahren, eine neue C Bindung zwischen den Kohlenstoffatomen 2 und 7 der Ausgangsstoffe geschlossen; beim bekannten Verfahren erfolgt aber gleichzeitig der Übertritt des am Kohlenstoffatom 7 stehenden, der Aldehydgruppe benachbarten Wasserstoffatoms an das Kohlenstoffatom 3, während beim vorliegenden Verfahren eine endständige CH2-Gruppe abgesättigt wird und das vorher am Kohlenstoffatom 7 stehende Wasserstoffatom an das Kohlenstoffatom 1 tritt. Daß diese Addition an eine endständige Doppelbindung tatsächlich stattfindet und sogar mit befriedigenden Ausbeuten verläuft, war nicht vorauszusehen. Es ist sehr unwahrscheinlich, daß ihr etwa eine Umlagerung des 2, 6-Dimethyloktadien-(r, 6)-als-(8) in das 2, 6-Dimethyloktadien-(2, 6)-al-(8) vorausgeht, denn das Bindungssystem CH2C (CH3) = CH2 erleidet offensichtlich nicht leicht eine Allylumlagerung; dies ergibt sich auch daraus, daß in der 4. Stufe des vorliegenden Verfahrens eine Umlagerung in der Gruppe -C(OH)-CH=CH2 zu -C=CH-CH2OH erfolgt, ohne daß die Gruppe - C H2 - C (C H3) = CH2 verändert wird. Das vorliegende Verfahren enthält also eine neue, überraschende Stufe. Überdies gestattet es eine einfache Synthese des wertvollen Cyclocitrals aus billig und großtechnisch leicht zugänglichen Ausgangsstoffen.
• Das auf dem geschilderten Wege leicht zugängliche Cyclocitral ist ein wertvoller Riechstoff und ein wichtiges Zwischenprodukt, z. B. für Vitamin- und Carotinoidsynthesen.
• Die im Beispiel genannten Teile sind Gewichtsteile.
• Beispiel Man leitet in eine Suspension von 64 Teilen Natriumpulver in I500 Teilen trockenem Tetrahydrofuran bei gewöhnlicher Temperatur bis zur vollständigen Umsetzung Acetylen ein. In die erhaltene Suspension von Natriumacetylid läßt man unter Rühren bei o° im Laufe von 3 bis 4 Stunden eine Lösung von 320 Teilen 2-Methylhepten-(I)-on-(6) in 300 Teilen Tetrahydrofuran einfließen. Nach 24stündigem Rühren bei gewöhnlicher Temperatur gießt man das Reaktionsgemisch in 65o Teile Eiswasser. Die untere, wäßrig-alkalische Schicht wird abgetrennt und mit Tetrahydrofuran ausgeschüttelt. Die vereinigten Tetrahydrofuranschichten werden mit Eisessig neutralisiert und dann fraktioniert destilliert. Man erhält 338 Teile 2, 6-Dimethylokten-(I) eine (1)-in- (7) -ol- (6) vom Kp.10 = 86 bis 870. Das Infrarotspektrum der neuen Verbindung zeigt die für die Isopropenylgruppe charakteristische Bande bei 890 cm-1 298 Teile dieses Alkohols werden in 350 Teilen Methanol gelöst und nach Zugabe von 25 Teilen eines inaktivierten Katalysators aus 501o Palladium auf Calciumcarbonat mit Wasserstoff bei gewöhnlicher Temperatur und Atmosphärendruck so lange hydriert, bis die für die partielle Absättigung der Dreifachbindung berechnete Menge Wasserstoff aufgenommen ist. Dann filtriert man den Katalysator ab, entfernt das Methanol und unterwirft den Rückstand der fraktionierten Destillation. Das 2, 6-Dimethyloktadien-(I, 7)-ol-(6) siedet bei einem Druck von 10 mm bei 76 bis 78" und zeigt im Infrarotspektrum neben der Isopropenylbande (bei 890 cm-1) die für unverzweigte Vinylgruppen charakteristischen Banden bei 9I5 und ggo cm-l.
• 96 Teile des erhaltenen 2, 6-Dimethyloktadien-(I, 7)-ols-(6) werden mit 300 Teilen Essigsäureanhydrid 1 Stunde unter Rückfluß zum Sieden erhitzt.
• Nach dem Abkühlen fügt man eine Lösung von 100 Teilen Trichloressigsäure in 200 Teilen Eisessig hinzu, erwärmt das Gemisch etwa 100 Minuten auf 55°, kühlt es wieder ab, gießt es in viel Wasser, trennt das ausgeschiedene Ö1 ab und extrahiert die wäßrige Lösung mehrfach mit Äther. Nach dem Verdampfen des Äthers verrührt man das erhaltene Öl mit 60c Teilen 2c°/Oiger methanolischer Kalilauge, verdünnt dann wieder mit Wasser und äthert erneut mehrfach aus. Die Extrakte werden mit Wasser gewaschen und über Natriumsulfat getrocknet. Nach dem Verdampfen des Äthers erhält man 30 Teile 2, 6-Dimethyloktadien-(I, 6)-ol-(8) vom Kp.10 = Io7 bis 1090.
• Sein Infrarotspektrum zeigt noch die Isopropenylbande bei 89c cm-1.
• 107 Teile dieses Alkohols werden in 500 Teilen Aceton gelöst. Zu der auf o" gekühlten Lösung läßt man bei o bis 5° unter Rühren eine Lösung von 62 g Chromsäureanhydrid und 100 Teilen konzentrierter Schwefelsäure in I80 Teilen Wasser allmählich -zufließen. Nach 1 Stunde dekantiert man die Acetonschicht ab, neutralisiert sie mit Natriumbicarbonat und destilliert das Aceton ab. Den Rückstand schüttelt man mit Natriumbisulfitlösung, wobei der entstandene Aldehyd gebunden wird. Man entfernt nicht aldehydische Anteile durch Ausschütteln mit Äther und setzt dann in der wäßrigen Schicht den Aldehyd durch starke Alkalilauge frei. Er wird mit Äther aufgenommen und in üblicher Weise gewaschen, getrocknet und durch Destillation gereinigt. Man erhält 52 Teile 2, 6-Dimethyloktadien-(I, 6)al-(8) vom Kr.13 = III°. Der neue Aldehyd zeigt ebenfalls noch die Isopropenylbande bei 890 cm-l.
• 14 Teile dieses Aldehyds werden in 15 Teilen absolutem Äther gelöst. Man fügt portionsweise unter Rühren die Lösung von 8,5 Teilen Anilin in etwa Io Teilen Äther hinzu. Nach Istündigem Stehen bei gewöhnlicher Temperatur trennt man das entstandene Wasser ab und läßt die ätherische Lösung, die das Anil des Aldehyds enthält, unter Rühren allmählich in ein auf 20° gekühltes Gemisch aus 9 Teilen Wasser und I65 Teilen konzentrierter Schwefelsäure einfließen. Man rührt noch etwa 30 Minuten bei 150 und gießt dann das Gemisch auf 500 Teile Eis.
• Das Gemisch wird mit Wasserdampf destilliert, wobei Äther und Cyclocitral übergehen. Man sättigt das Destillat mit Natriumchlorid und schüttelt es mehrmals mit Äther aus. Bei der Aufarbeitung erhält man 8 Teile Cyclocitral vom Kp.8 = 70 bis 85".

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Herstellung von Cyclocitral durch Umsetzung eines 2-Methylhepten-ons-(6) mit Acetylen nach an sich bekannten Methoden, partielle Hydrierung der Dreifachbindung des entstandenen 2, 6-Dimethylokten-in- (7) -ols- (6), Durchführung einer Allylumlagerung am erhaltenen 2, 6-Dimethyloktadien-ol-(6), Dehydrierung zum 2, 6-Dimethyloktadien-al-(8) und Behandlung seines Anils mit sauren Mitteln, dadurch gekennzeichnet, daß man als Ausgangsstoff das 2-Methylhepten-(I)-on-(6) verwendet.

   In Betracht gezogene Druckschriften: Journ. Chem. Soc., I952, S. 1154. bis In59.