FI72723C - Foerfarande foer framstaellning av 3-hydroxi-4-pyroner. - Google Patents

Description

72723

Menetelmä 3-hydroksi-4-pyronien valmistamiseksi Jakamalla erotettu patenttihakemuksesta 771934.

5 Keksinnön kohteena on menetelmä 3-hydroksi-4-pyronien

valmistamiseksi, joilla on kaava I

0 >γ0Η 10 (I1 R on vety tai alempi alkyyli, 6-hydroksi- tai 6-alkoksi-pyroni-välituotteista hapettamalla ja hydrolysoimalla.

Kantahakemuksena oleva patenttihakemus 771934 koskee 15 menetelmää 3-hydroksi-4-pyronien valmistamiseksi hydrolysoimalla tiettyjä välituotteita, joita välituotteita valmistetaan sopivista furfuryylialkoholeista käyttämällä halogee-nipitoisia hapettimia.

Maltoli (2-metyyli-3-hydroksi-4-pyroni) on luonnossa 20 esiintyvä aine, jota on löydetty nuorten lehtikuusien kaarnasta , männyn neulasista ja sikurista. Aikaisempi teknillinen valmistus on tapahtunut kuivatislaamalla puuta. Malto-lir. syntetisointia 3-hydroksi-2- (1-piperidyylimetyyli)-1,4-pyronista ovat selostaneet Spielman ja Freifelder artikke-25 lissa J. Am. Chem. Soc., 69 (1947) 2908. Schenck ja Spielman, J. Am. Chem. Soc., 67 (1945) 2276, saivat maltolia hydrolysoimalla alkalisessa liuoksessa streptomysiinisuolo-ja. Chawla ja McGonigal, J. Org. Chem., 39 (1974) 3281 ja Lichtenthaler ja Heidel, Angew. Chem., 81 (1969) 998, ovat 30 selostaneet maltolin syntetisointia suojatuista hiilihydraatti- johdannaista. Shono ja Matsumura, Tetrahedron Letters No. 17, (1976) 1363, ovat selostaneet viisivaiheista maltolin synteesiä lähtemällä metyylifurfuryylialkoholista.

6-metyyli-2-etyyli-3-hydroksi-4-pyronin eristämistä 35 eräänä tyypillisenä melassin jalostuksessa saatavana makean-tuoksuisena aineosana on selostanut Hiroshi Ito artikkelis- 2 72723 sa Agr. Biol.Chem., 40 (5) (1976) 827-832. Tätä yhdistettä oli syntetisoitu aikaisemmin menetelmällä, jota on selostettu US-patenttijulkaisussa 3 468 915.

3-hydroksi-4-pyronien, kuten pyromekonihapon, maltonin, etyylimaltonin ja muiden 2-substituoitu-3-hydroksi-4-pyro-5 nien synteesejä on selostettu US-patenttijulkaisuissa 3 130 204, 3 133 089, 3 140 239, 3 159 652, 3 365 469, 3 376 317, 3 468 915, 3 440 183 ja 3 446 629.

Maltoli ja etyylimaltoli lisäävät erilaisten elintarvikkeiden makua ja tuoksuja. Lisäksi näitä yhdisteitä käy-10 tetään hajusteiden ja esanssien aineosina. 2-alkenyylipyro-mekonihapot, joita on selostettu US-patenttijulkaisussa 3 644 635 ja 2-aryylimetyylipyromekonihapot, joita on selostettu US-patenttijulkaisussa 3 365 469, ehkäisevät bakteerien ja sienien lisääntymistä ja ovat käyttökelpoisia makua 15 ja tuoksua lisääviä aineita elintarvikkeissa ja virvoitusjuomissa ja tuoksun vahvistajina hajusteissa.

Patenttihakemuksessa 771934 esitetään menetelmä 3-hydroksi-4-pyroni-johdannaisen valmistamiseksi happohydro-lyysillä 3-pyronijohdannaisesta. Tällöin 3-hydroksi-4-pyro-20 ni, jolla on kaava (I')

0C

25 jossa R on vety, alkyyli, jossa on 1-4 hiiliatomia, tai bentsyyli, valmistetaan lähtemällä 4-halogeeni-2,6-dihydro- 3-pyronista tai 6,6'-oksibis£3-halogeeni-2,6-dihydro-3-py-ronistaJ/ joilla on kava (II) 30 «•Ä 35 3 72723 jossa R on vety, alkyyli, jossa on 1-4 hiiliatomia, tai bent-syyli, R' on vety, alempi alkyyli, asetyyli tai mahdollisesti 2-(alempi alkyyli) substituoitu 4-halogeenidihydropyranyy-li, ja X on kloori tai bromi.

5 Hydrolyysissä tarvittava happo voidaan lisätä reaktio- seokseen, esim. liuottamalla kaavan (II) mukainen yhdiste ennen lämmittämistä vesipitoiseen epäorgaanisen tai orgaanisen hapon liuokseen; tai vaihtoehtoisesti happoa voidaan muodostaa in situ väliyhdisteitä valmistettaessa kuten seulo raavassa selostetaan.

Edellä mainittua kaavan (II) mukaista yhdistettä voidaan valmistaa saattamalla yhdiste, jolla on kaava (IV) 15 Yf <IV’> jossa R ja R' merkitsevät samaa kuin edellä, reagoimaan liuottimessa, -50 ... +50°C:n lämpötilassa, edullisesti 20 huoneen lämpötilassa, ainakin yhden ekvivalentin kanssa halogeenipitoista hapetinta, joka on kloori, bromi, bromi-kloridi, alikloorihapoke, alibromihapoke tai näiden seos, kunnes reaktio on oleellisesti tapahtunut täydellisesti.

Esimerkkeinä tässä reaktiossa käytettäviksi soveltu-25 vista liuottimista ovat vesi, alkanoli tai dioli, jossa on 1- 4 hiiliatomia, edullisesti metanoli, eetteri, jossa on 2- 10 hiiliatomia, edullisesti tetrahydrofuraani tai iso-propyylieetteri, pienen molekyylipainon omaava ketoni, edullisesti asetoni, pienen molekyylipainon omaava nitriili, 30 esteri tai amidi.

Edellä mainittua kaavan (IV) mukaista väliyhdistettä voidaan valmistaa saattamalla furfuryylialkoholi, jolla on kaava (III) 1 // \ ™ (III) 4 72723 jossa R on edellä määritelty, reagoimaan vesiliuoksessa ainakin yhden ekvivalentin kanssa halogeenipitoista hapetinta, joka on kloori, bromi, bromikloridi, alikloorihapoke, ali-bromihapoke tai niiden seos, -50 ... +50°C:n lämpötilassa, 5 edullisesti huoneen lämpötilassa, kunnes reaktio on tapahtunut pääasiallisesti täydellisesti. Reaktio voidaan suorittaa lisäliuottimen läsnäollessa, jona voi olla sopivimmin jokin aikaisemmin mainituista liuottimista, joita käytettiin valmistettaessa kaavan (II) mukaista väliyhdistettä.

10 Haluttaessa kaavan (II) mukainen 4-halogeeni-dihydro- pyraani-väliyhdiste voidaan valmistaa suoraan sopivasta kaavan (III) mukaisesta furfuryylialkoholista antamalla viimemainitun reagoida liuottimessa -50 ... +50°C:n lämpötilassa ainakin kahden ekvivalentin kanssa jotakin edellä mainittua 15 halogeenipitoista hapetinta, kunnes reaktio on pääasiallisesti tapahtunut täydellisesti.

Jokaisessa edellä selostetussa reaktiossa ensisijainen halogeenipitoinen hapetin on kloori tai bromi.

Keksinnön mukaiselle menetelmälle kaavan (I) mukais-20 ten 3-hydroksi-4-pyronien valmistamiseksi on tunnusomaista, että 2,6-dihydro-3-pyroni, jolla on kaava (IV) 1 λ (iv)

25 R10 0 "^R

jossa R merkitsee samaa kuin edellä ja R' on vety tai alempi alkyyli, saatetaan reagoimaan happamassa vesiliuoksessa, joka on etikkahapon vesiliuos, ainakin yhden ekvivalentin 30 kanssa halogeenipitoista hapetinta, joka on kloori, ja reaktioseosta kuumennetaan syntyneen 4-halogeeni-dihydropy-raani-välituotteen hydrolysoimiseksi oleellisesti täydellisesti .

Keksinnön mukaisen menetelmän edullisessa suoritus-35 muodossa kaavan (IV) mukainen yhdiste on 6-metoksi-2-me-tyyli-3-pyroni, hapetin on kloorikasu ja syntyvä tuote on 2-metyyli-3-hydroksi-4-pyroni.

5 72723

Kaavan (IV) mukainen 6-alkoksi-3-pyroni voidaan valmistaa menetelmällä, jota on selostettu artikkelissa Tetrahedron Letters No. 17 (1976) 1363-1364. Furfuryylialkoholi alkoksyloidaan anodisesti 2-(1-hydroksialkyyli)-2,5-dialkok-5 si-dihydrofuraaniksi. Käsiteltäessä vahvalla orgaanisella hapolla saadaan valmistetuksi haluttua 6-alkoksi-yhdistettä.

6-alkoksi-3-pyroni liuotetaan liuottimeen, joka edullisesti on etikkahappo. Yksi ekvivalentti halogeenipitoista hapetinta, joka on kloori, lisätään huoneen lämpötilassa ja 10 reaktioseosta lämmitetään 70 - 160°C:ssa, yleensä 100 - 110°C:ssa kunnes muuttuminen halutuksi 3-hydroksi-4-pyronik-si on tapahtunut pääasiallisesti täydellisesti (noin 1-3 tuntia). 4-pyroni voidaan saada talteen jäähtyneestä, neutraloidusta reaktioseoksesta sen oltua paikoillaan tai uutta-15 maila reaktioseosta liuottimena, esim. kloroformilla, josta saadaan konsentroimalla 3-hydroksi-4-pyronia.

Tämä menetelmä, jossa 6-alkoksi-3-pyronin annetaan reagoida orgaanisessa liuottimessa yhden ekvivalentin kanssa halogeenipitoista hapetinta ja in situ muodostunutta 4-20 halogeeni-dihydropyraani-väliyhdistettä lämmitetään kunnes muuttuminen halutuksi 4-pyroniksi on tapahtunut oleellisesti täydellisesti, eroaa monivaiheisesta menetelmästä, jota ovat selostaneet Shono ja Matsumura artikkelissa Tetrahedron Letters 17 (1976) 1363, jossa 6-alkoksi-3-pyronia kä-25 sitellään vetyperoksidin metanoliliuoksella natriumhydrok-sidiliuoksen kera, jolloin saadaan epoksiketonia. Eristettyä epoksiketonia kuumennetaan palautusjäähdyttäen vedessä "Dowex" 50-ioninvaihtajahartsin kanssa, jolloin saadaan haluttua 3-hydroksi-4-pyronia.

30 Seuraavat eismerkit kuvaavat 3-hydroksi-4-pyronien valmistusta tämän keksinnön mukaisella menetelmällä.

Esimerkeissä, joissa on ilmoitettu spektritietoja, NMR-spektrien kemiallisten siirtymien arvot on ilmoitettu kirjallisuudessa tavallisesti käytettävin symbolisin mer-35 kein ja kaikki siirtymät on ilmaistu £-yksikköinä (tetra-metyylisilaanista): 6 72723 s = singletti d = dubletti t = tripletti q = kvartetti 5 m = multipletti br = leveä Lähtöaineiden valmistus a) 6-hydroksi-2-metyyli-3-pyroni

Liuokseen, jossa oli 25 g 1-(2-furyyli)-1-etanolia 10 125 mlrssa tetrahydrofuraania ja 125 ml vettä 5°C:n lämpö tilassa, lisättiin yksi ekvivalentti bromia. Lämpötila pidettiin koko lisäyksen ajan välillä 5 - 10°C. Liuoksen pH säädettiin arvoon 2,1 ja uutettiin etyyliasetaatilla (3 x 50 ml). Etyyliasetaattiuute kuivattiin ja haihdutet-15 tiin kuiviin, jolloin saatiin keltaista öljyä, öljy kroma-tografioitiin silikageelillä ja eluoitiin kloroformi-etyyli-asetaatti-seoksella (3:1), jolloin saatiin 4,8 g kirkasta öljyä, jonka spektriarvojen avulla osoitettiin olevan identtistä 6-hydroksi-2-metyyli-3-pyronin kanssa, jota oli val-20 mistettu 6-metoksi-2-metyyli-3-pyronista hapolla hydrolysoiden /Tetrahedron 27 (1971) 19737.

IR (CHC13) 3700, 3300, 1700 cm"1 NMR (CDC13, £) ; 6,8-7,1 (1H, d-d) ; 6,0-6,2 (1H, d) , 5,6 (1H, br. s, vaihtuu D20:n kera); 5,4-5,5 (1H, d); 4,8-5,0 25 (1H, q); 1,3-1,6 (3H, t).

b) Kohdassa a) esitetty menettely toistettiin käyttämällä furfuryylialkoholia, jonka kaava oli 1

CV0H

R

jolloin saatiin yhdistettä, jonka kaava oli 7 72723 fr H0^°Ar 5 jossa R on vety tai etyyli.

Etyyli-yhdiste: IR (CHC1-, 3600, 3340, 1706 cm ^ J -1

Vety-yhdiste: IR (CHCl^ 3565, 3300, 1703 cm

Esimerkki 1 10 2-metyyli-3-hydroksi-4-pyroni

Liuosta, jossa oli 6-metoksi-2-metyyli-3-pyranonia (0,01 moolia) 20 ml:ssa etikkahappoa käsiteltiin kloorikaasulla (0,01 moolia) huoneen lämpötilassa. Sen jälkeen reak-tioseosta lämmitettiin palautusjäähdyttäen noin tunnin 15 ajan, jäähdytettiin huoneen lämpötilaan, laimennettiin 20 ml:11a vettä, pH säädettiin 50 %:isella NaOH-liuoksella arvoon 7,0 ja reaktioseos uutettiin kloroformilla. Kloro-formiuute konsentroitiin, jolloin saatiin otsikon tuotetta, joka kiteytettiin uudelleen metanolista, jollon saatiin 20 puhdasta tuotetta (saanto 56 %), sp. 159,5 - 160,5°C.

Esimerkki 2

Esimerkin 1 mukainen menettely toistettiin, mutta käyttämällä lähtöaineena 0,01 moolia yhdistettä, jolla on kaava 25 R'0 R 1 2 3 4 5 6 jossa R on vety tai alkyyli, jossa on 2-4 hiiliatomia ja 2 R' on alkyyli, jossa on 2-4 hiiliatomia. Tätä käsiteltiin 3 0,01 moolilla kloorikaasua huoneen lämpötilassa, minkä jäl 4 keen reaktioseosta käsiteltiin esimerkissä 1 kuvatulla ta 5 valla, jolloin saatiin 3-hydroksi-4-pyronia, jolla on kaa- 6 va 72723 8

O

0H 1 Ψ

k°AR

5 jossa R on vety tai alkyyli, jossa on 2-4 hiiliatomia. Lopputuotteiden sulamispisteet: R Sp.(°C) H 117-118 10 C2H5 90 C3H? 82-83 C4H9 55-56

Claims (3)

9 72723

1. Menetelmä 3-hydroksi-4-pyronien valmistamiseksi, joilla on kaava (I)

5 O OH f Ϊ (I) V o^R {±) 10 jossa R on vety tai alempi alkyyli, tunnettu siitä, että 2,6-dihydro-3-pyroni, jolla on kaava (IV)

15 R'(Ao^r (IV) jossa R merkitsee samaa kuin edellä ja R' on vety tai alempi alkyyli, saatetaan reagoimaan happamassa vesiliuoksessa, joka on etikkahapon vesiliuos, ainakin yhden ekvivalentin 20 kanssa halogeenipitoista hapetinta, joka on kloori, ja reaktioseosta kuumennetaan syntyneen 4-halogeeni-dihydro-pyraani-välituotteen hydrolysoimiseksi oleellisesti täydellisesti .

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, t u n- 25. e t t u siitä, että hydrolysoimislämpötila on 70 - 160°C.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä 2-metyyli-3-hydroksi-4-pyronin valmistamiseksi, tunnettu siitä, että kaavan (IV) mukainen yhdiste on 6-metoksi-2-metyyli-3-pyroni ja hapetin on kloorikaasu.