DEP0025529DA - Verfahren zur Herstellung substituierter Äthinylcyclohexenderivate - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zu Herstellung neuer Cyclohexenderivate der allgemeinen Formel RC =CH, worin R eine Cyclohex-l-enylgruppe ist, welche entweder mit einer, zwei oder drei Methylgruppen substituiert ist, die sich entweder in 2- und/oder 6-Stellungen befinden. R kann eine der folgenden Gruppen sein: 2-Methyl-. 6-Methyl-, 6,6-Dimethyl-, 2,6-Dimethyl- oder 2,6,6-Trimethylcyclohex-l-enyl. Diese Verbindungen können für die Richstoffindustrie oder für die Synthese von Vitamin A und analogen Verbindungen verwendet werden.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, l-Aethinylcyclohexen durch Ueberleiten von l-Aethinylcyclohexanol in einem Stickstoffstrom über basisches Aluminiumsulfat oder über Aluminiumoxyd bei 220° herzustellen. In der Praxis hat sich gezeigt, dass diese beiden Verfahren schwierig durchzuführen sind und geringe Ausbeuten ergeben.

Es wurde nun gefunden, dass Cyclohexenderivate mit Leichtigkeit in guter Ausbeute hergestellt werden können, wenn man das entsprechende l-Aethinylcyclohexanol in der Gasphase über einen erhitzten Metallphosphatkatalysator vorzugsweise Aluminiumphosphat leitet.

Als Ausgangsmaterial für das erfindungsgemässe Verfahren wird ein entsprechendes l-Aethinylcyclohexanol verwendet, welches nicht oder durch eine, zwei oder drei Methylgruppen substituiert sein kann, in welchem sich Methylgruppen entweder in 2- und/oder 6-Stellungen befinden.

Vorzugsweise wird das 2,6,6-Trimethyl-l-aethinylcyclohex -l-en hergestellt, da diese Verbindung für für die Synthese von Vitamin A wertvoll ist.

Die l-Aethinylcyclohexanole werden entweder durch einen internen Gasstrom, wie Stickstoff, durch die Flüssigkeit geblasen, oder unter vermindertem Druck über einen auf einem gleichmässig in der ganzen Länge einer röhrenförmigen Reaktionskammer verteilten inerten Träger niedergeschlagenen Katalysator geleitet. Bei einer Temperatur von 250 - 300° vorzugsweise 270°. Die aus der Reaktionskammer austretenden Gase können durch eine zweckentsprechende Vorrichtung kondensiert werden. Das Wasser, welches sich im Kondensat abscheidet, wird ab- getrennt und die zurückbleibende Flüssigkeit im Vakuum destilliert. Der Destillationsrückstand besteht teilweise aus unverändertem Ausgangsmaterial, welches erneut verwendet werden kann.

Die für das erfindungsgemässe Verfahren benötigten l-Aethinylcyclohexanole können beispielsweise aus einer Alkalimetallverbindung des Acetylens und Cyclohexanon oder einem entsprechend substituierten Cyclohexanon nach der von Heilbon, Jones und Wedon (Journal Chemical Society/ (1945)/ Bl Seite) für die Herstellung von Propenylaethinylcarbinol beschriebenen Methode, hergestellt werden.

Das erfindungsgemässe Verfahren ist in den folgenden Beispielen, näher erläutert.

Beispiel 1.

(a) 2-Methyl-l-aethinylcyclohexanol.

1 l flüssiges Ammoniak wird ein einen 3-l-Dreihalskolben eingeführt, der mit festem Kohlendioxyd und Alkohol gekühlt wird. Man versetzt die Flüssigkeit unter Rühren mit 0,5 g fein gepulvertes Ferritinitrat und hierauf mit 23 g Natrium in kleinen Stücken. Wenn die Farbe der Lösung von tiefblau nach grau umgeschlagen ist (ca. 30 Minuten), wird mit einer Geschwindigkeit von ca. 1/2 l je Minute Acetylen eingeleitet, bis die Lösung klar geworden ist und kein Acetylen mehr absorbiert wird (ca. 1/2 Stunde). Man trägt hierauf 112 g. 2-Methylcyclohexanon, die im gleichen Volumen trockenen Äther gelöst sind, tropfenweise in die Lösung ein, während ein langsamer Strom vonAcetylen und Stickstoff eingeleitet wird. Das Gemisch wird über Nacht gerührt. Man trägt hierauf unter kräftigen Kühlen 60 g Aluminiumchlorid in kleinen Portionen ein. Nach einständigem Rühren wird das Ammoniak abgedampft und der Rückstand abfiltriert.

Man löst ihn in Wasser und extrahiert die wässrige Lösung Aether. Dieser Extrakt wird dem ersten Filtrat zugesetzt, worauf das Gemisch zuerst mit 2n-Schwefelsäure, dann mit Natriumcarbonatlösung und schliesslich mit Wasser gewaschen wird, worauf es über wasserfreiem Natriumsulfat getrocknet wird. Anschliessend entfernt man das Lösungsmittel und destilliert den Rückstand bei 13 mm Hg-, wobei 2-Methyl-l-aethinylcyclohexanol von <Nicht lesbar> 74 - 79° in einer Ausbeute von 86% erhalten wird.

( b ) 2-Methyl-l-aethinylcyclohexen.

25g 2-Methyl-l-aethinylcyclohexanol werden bei 40 mm Hg-Druck durch ein Glasrohr von 60 cm Länge und 2,5 cm innerem Durchmesser, welches mit Aluminiumphosphat überzogene Tonscherben enthält, geleitet. Das Rohr wird auf eine äussere Temperatur von 310° erhitzt. Die Destillationsgeschwindigkeit wird auf ca. 0.5 g je Minute eingestellt. Die entweichenden Gase werden mittels eines kleinen Liebigkühlers kondensiert und in einem Vakuunkolben, der in einem Eis-Kochsalz-Bad gekühlt wird, aufgefangen. Das Destillat wird zusammen mit wenig Calciumchlorid in einen Scheidetrichter eingetragen und geschüttelt, wobei man den abgeschiedenen wässrigen Teil verwirft und den Rest bei einem Druck von 44 mm Hg destilliert. Das bis zu 120° überdestillierende Produkt wird erneut bei 44 mm Hg destilliert, wobei man 2-Methyl-l-aethinylcyclohexen von <Nicht lesbar> 44° in einer Ausbeute von 49% (=10,5 g) erhält. <Formel>. Gefunden: C; 89,6; H; 10,9; berechnet für C(sub)9H(sub)12; C90,0; H 10,0%. Lichtabsorption in Alkohol: Maximum 228,5 (My), (= 11500 <Nicht lesbar> . Der Aluminiumphosphatkatalysator wird in der

Weise hergestellt, das man 100 g Tonscherben von ca. 2 mm Würfellänge mit einem Schlamm von 15g feingepulvertem Aluminiumphosphat in Wasser verrührt. Der Katalysator auf dem Trägermittel wird hierauf in das Glasrohr eingeführt und bei 300° unter einem Druck von 10 mm Hg getrocknet.

Beispiel 2

(a) 2,2 Dimethyl-l-aethinylcyclohexanol

1 l flüssiges Ammoniak wird in einen 3 l Dreihalskolben eingeführt, welcher mit festem Kohlendioxyd und Alkohol geführt wird. Die Flüssigkeit wird unter Rühren 0,5g fein gepulvertem Ferrinitrat und hierauf mit 25 g Natrium in kleinen Stücken versetzt. Nachdem die Farbe der Lösung von tiefblau nach grau umgeschlagen ist (ca. 30 Minuten), wird mit einer Geschwindigkeit von ca. 1/2 l je Minute Acetylen eingeleitet, bis die Lösung klar geworden ist und kein Acetylen mehr absorbiert wird (ca. 1 Stunde). 126 g 2,2- Dimethylcyclohexanon im gleichen Volumen trockenen Aether gelöst, wird tropfenweise in die Lösung eingetragen, während ein langsamer Strom von Acetylen und Stickstoff eingeleitet wird. Das Gemisch wird über Nacht gerührt. Man trägt hierauf 100g Ammoniumchlorid in kleinen Portionen unter Kühlung ein. Nach einstündigem Rühren wird das Ammoniak abgedampft und der Rückstand filtriert. Man löst ihn in Wasser und extrahiert die wässrige Lösung mit Aether, vereinigt den Extrakt mit dem ersten Filtrat und wäscht das Gemisch aufeinanderfoldend mit 10%iger Schwefelsäure, Natriumdicarbonatlösung und Wasser, worauf das Gemisch über wasserfreiem Natriumsulfat getrocknet wird. Nun entfernt hierauf das Lösungsmittel und destilliert den Rückstand, wobei 128 g 2,2 - Dimethyl-l-aethinylcyclohexanol vom

<NichtLesbar>
b) 2,2-Dimethyl-l-aethinylcyclohexen.

13,5 g 2,2 - Dimethyl-l-aethinylcyclohexanol werden bei einem Druck von 40 mm Hg durch ein Rohr von 60 cm Länge und 2,5 cm innerem Durchmesser, welches mit Aluminiumphosphat überzogene Tonscheiben enthält, langsam geleitet. Das Rohr wird in einen elektrisch geheizten Mantel eingeschlossen, dessen Temperatur bei 310° gehalten wird. Die entweichenden Gase werden kondensiert, und nach Abtrennung des gebildeten Wassers wird das Rohprodukt getrocknet und destilliert, wobei 77 g 2,2-Dimethyl-l-aethinylcyclohexen vom <Nicht lesbar> 79 - 81° und <Formel> = 1,4858 erhalten werden. (Gefunden: C; 89,1; H ; 10,8. Für <Formel> berechnet: C; 89,5; H; 10,5. Lichtabsorption in Alkohol: Maximum 224 (My) E = 8,000.

Beispiel 3.

2,6,6 - Trimethyl-l-aehtinylcyclohexanol.

Das Reaktionsgefäss besteht aus einem in einem Kühlbad aus Alkohol und festem Kohlendioxyd eingestellten Dreihalskolben von 5 l Inhalt. Der Kolben ist mit einem Quecksilberverschlussführer, einem bis nahe an den Boden des Kolbens führenden Gaseinleitungsrohr, einem Tropftrichter und einen Gasableitungsrohr versehen.

Man lässt ca. 2 l flüssiges Ammoniak in das Reaktionsgefäss einfliessen, welches auf -50° gekühlt ist, und trägt hierauf 1g fein verteiltes wasserhaltiges Ferrinitrat ein, worauf das Gemisch während einigen Minuten gerührt wird, damit Lösung eintritt. Hierauf versetzt man 6g Natrium und rührt das Gemisch, bis die Farbe von blau nach braunschwarz umgeschlagen ist. Hierauf versetzt man die Lösung unter Rühren mit 37,7g Natrium in kleinen Stücken und setzt das Rühren fort, bis die Farbe von tiefblau nach grau umgeschlagen ist, wodurch der Uebergang von Natrium in Natriumamid angezeigt wird (1 1/2 Stunden). Bei ca. -30° wird, mit konzentrierter Schwefelsäure gereinigtes Acetylen, in raschem Strom eingeleitet. Nach ca. 3 Stunden wird das Gemisch erneut schwarz.

Man verlangsamt hierauf den Acetylenstrom und versetzt tropfenweise im Verlaufe von 1 1/2 Stunden mit 26,6 g 2,6,6-Trimethylcyclohexanon (<Nicht lesbar> 179,5 bis 180,0°), welches in 300 ccm wasserfreiem Aether gelöst ist. Das Reaktiongsgefäss wird hierauf mit festem Kohlendioxyd umgeben und das Gemisch über Nacht in einer Stickstoffatmosphäre gerührt.

Man versetzt dann mit 114g festem Ammoniumchlorid, dampft das flüssige Ammoniak ab, filtriert die Salzsuspension, löst den Rückstand in Äther, extrahiert die wässrige Lösung mit Wasser, vereinigt die aetherischen Auszüge mit dem Filtrat und trocknet über wasserfreiem Natriumsulfat. Nach Entfernung des Lösungsmittels und Destillation erhält man 260g 2,6,6-Trimethyl-l-aethinylcyclohexanol (83%) als farblose Flüssigkeit mit <Nicht lesbar> = 100 - 101° = 1,4806. (Gefunden C; 79,0; H; 11,3; C; 79,5; H; 11,3.

Für <Formel> berechnet: C; 79,5; H; 10,9%).

2,6,6 - Trimethyl-l-aethinylcyclohexen.

150g 2,6,6 Trimethyl-l-aethinylcyclohexanol werden langsam (ca. 25g je Stunde) in Stickstoffatmosphäre bei 130 - 140° (Badtemperatur) und 13 mm Druck durch ein Glasrohr (70 cm lang Durchmesser 2 cm), welches einen, auf einem Träger niedergeschlagenen Aluminiumphosphatkatalysator enthält und bei einer Temperatur von 300 - 310° gehalten wird, geleitet.

Die entweichenden Gase werden durch einen Wasserkühler und eine Gasfalle aus festem Kohlendioxyd und Aceton kondensiert. Man versetzt die Pyrolyseprodukte mit 100 ccm Aether, trennt das entstandene Wasser ab und trocknet die Aetherlösung über Calciumchlorid.

Nach Entfernung des Lösungsmittels und fraktionierte Destillation in Stickstoffatmosphäre erhält man 34g dehydratisierte Rohprodukt von <Nicht lesbar> 66 - 70° und <Formel> = 1,491. Das Produkt wird gereinigt, indem man das Rohprodukt einer 10%igen Lösung von Silbernitrat in 750 ccm 90%igem Aethanol versetzt (Young, Viogt and Nieuwland, Journal American Chemical Society (1936,) Band 58, Seite 55). Man lässt das Gemisch über Nacht stehen, worauf das in Form feiner farbloser Nadel abgeschiedene Silbersalz abfiltriert und mit Alkohol und Wasser gewaschen wird. Die reine Verbindung wird regeneriert, indem man das Silbersalz mit einer Lösung von 70g Kaliumcyanid in 200 ccm Wasser rückfliessend erhitzt, die Lösung der Wasserdampfdestillation unterwirft, das Destillat mit Aether extrahiert und die Aetherlösung über Calciumchlorid trocknet. Nach der Entfernung des Lösungsmittels und Destillation des Rückstandes erhält man 10g reines 2,6,6 Trimethyl-l-aethinylcyclohexen (mit<Nicht lesbar> 68 - 69° und <Formel> =1,4925. (Gefunden: C; 88.9; H; 10,8. Aktiver Wasserstoff (Zerewitinoff) 1,09. Für<Formel> berechnet C; 89,2; H; 10,8%.

Aktiver Wasserstoff (Zerewitinoff) 1,0). Lichtabsorption: Maximum 22700A<Formel>.

Claims (3)

1.) Verfahren zur Herstellung substituierter Äthinylcyclohexenderivate der allgemeinen Formel RC=CH, in der R eine Cyclohex-l-enylgruppe, welche durch eine, zwei oder drei Methylgruppen substituiert ist, die sich in 2- und bzw. oder 6-Stellung befinden und vorzugsweise eine 2,6,6- Trimethyl-cyclohex-l-enylgruppe ist, dadurch gekennzeichnet, dass man das entsprechende l-Äthinylcyclohexanol in der Gasphase über einen erhitzten Metallphosphatkatalysator, vorzugsweise Aluminiumphosphat, bei einer Temperatur von 250 - 300°, vorzugsweise 270° leitet.

2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Umsetzung in inerter Atmosphäre durchgeführt wird.

3.) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Umsetzung im Vakuum durchgeführt wird.