NL8003128A - Werkwijze voor de bereiding van 2,2-dialkyl-4- -methyl-5,5-dialkyl-3-formyl3-pyrroline alsmede de daaruit verkregen produkten. - Google Patents

Description

803188/vdVeken «,

Korte aanduiding: Werkwijze voor de "bereiding van 2,2-dialkyl-4- methyl-5,5-dialkyl-3-formyl-3--py~2:oline al smede de daaruit verkregen produkten.

De uitvinding heeft "betrekking op een werkwijze voor de be reiding van 2,2-dialkyl-4-aiethyl-5j5“CLialkyl-3-i°^!a7l"’3“Pyrr°line I-diaikvT_ door reaktie van di- /' -propargy famine met water bij een pH van 3 of minder, eventueel in aanwezigheid van een katalysator op kwik-5 basis.

Zoals bekend reageren niet-geconjugeerde acetyleen- en di-acetyleenverbindingen met water in aanwezigheid van mercuri-oxyde in een zure omgeving onder toevoeging en vorming van de overeenkomstige carbonylverbinding, dat wil zeggen aldehyde of keton.

10 In aanwezigheid van HgO/HgSO^ wordt uit acetyleen dus aceet- aldehyde, uit propargylalcohol in aanwezigheid van een zuur en mer-curizouten l-hydroxy-aceton en uit methylbutynol met dezelfde katalysator 1,1-dimethyl-1-hydroxy-aceton gevormd (Kirk Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology, 3e editie, band 1, blz. 195» 247» 15 265), terwijl diacetyleenverbindingen bij hydrateren in aanwezig heid van mercurizouten in een zure omgeving de overeenkomstige dicar-bonylverbindingen vormen (Thomas P. Rutledge, Acetylenes and Allenes, Seinhold, blz. 128; J.C. Petitpierre,Journal of Organic Chemistry,- blz. 43, 1978, blz. 4081).

20 Zelfs zonder metaalkatalysatoren vormen zich bij de reaktie die van verbindingen/drievoudige bindingen bevatten met water in een met zwavelzuur (concentratie 6O-80/) sterk zuur gemaakte omgeving carbonylverbindingen. (T.P. Rutledge, Acetylenes and Allenes, blz.

125)· (i# l-diali<yi 25 Ken heeft nu geheel onverwacht gevonden dat di-/ -propar- gy^amine niet zoals verwacht twee moleculen water addeert onder vorming van de overeenkomstige dike tonen, maar eveneens tot ring-sluiting overgaat, waarbij slechts èèn molecuul water wordt gead-• deerd onder vorming van penta-alkylformyl-pyrroline, een hetero- 30 cyclisch produkt dat als tussenprodukt bij organische synthesen gebruikt kan worden, in het bijzonder bij de bereiding van anti-Ü.Y.-toevoegsels.

De reaktie verloopt volgens het reakiieschema 1 in plaats van het verwachte reaktieschema 2 van het formuleblad, waarin R, R^, 35 S2 en a- &an gelijk zijn en een alkylgroep voorstellen.

800 3 1 28 - 2 - τ

Zoals gezegd vindt de reaktie bij een lage pH-waarde plaats, bij voorkeur bij een pH van 3 of minder.

Daaruit voortvloeiend heeft men vastgesteld dat het voordelig is met zwavelzuur te werken dat in de juiste hoeveelheden de 5 reaktie bevordert.

Men heeft eveneens vastgesteld dat het zuur een eigen katalytische werking uitoefent die bij lage concentraties een synergetische werking ten opzichte van de eventueel gebruikte katalysator uitoefent.

10 De katalysator bestaat uit een mercuriverbinding, bij voor keur uit mercurioxyde.

Verder heeft men gevonden dat de beste omstandigheden voor de ringvormende hydrateringsreaktie in aanwezigheid van een katalysator een zwavel zuur concentratie is van 45-505¾ van de totale op-15 lossing, en een mercuri-oxydegehalte van ongeveer 5-10 gew.% van de om te zetten propargylamine, overeenkomende met ongeveer 0,5-0,7% van de totale oplossing.

Dus bij naar verhouding matige temperaturen (tussen 100 en 115°C) en een economisch aanvaardbare reaktieduur, kan een bevredi-20 gende reaktieopbrengst verkregen worden. Zonder katalysator liggen de gunstigste omstandigheden bij een zwavelzuurconcentratie van 60-65 '% van de totale oplossing en een iets hogere temperatuur, bij voorkeur 115-13SPc.

De volgende proeven geven voorbeelden voor de bereiding van 25 2,2,4»5,5-pentametyl-3-formyl-3-pyrroline waarbij vergeleken is met reakties die zonder katalysator en met een te geringe hoeveelheid zwavelzuur zijn uitgevoerd.

Om de struktuur van het verkregen produkt te bepalen en om de verdere reaktiviteit en daaruit volgende bruikbaarheid te veri-30 fiëren wordt het produkt in twee opeenvolgende trappen gehydroge-neerd onder vorming van een produkt dat een funktionele -OH-groep bevat en tot verdere reaktie in staat is en dus als uitgangsmateriaal voor nieuwe bruikbare produkten kan dienen.

Voorbeeld I.

35 / Men brengt 200 cc 96%’s HoS0., 200 cc H„0, 3 g HgO en 30 g di-/ -propargyl)-amine met de formule NH-^(CHg) bij omgevingstemperatuur in een vierhalskolf voorzien van een roerder, 800 3 1 28 V, - 5 - * thermometer, en druppeltrechter. ITa de toevoeging wordt het reaktie-mengsel op 110°C verhit en drie uren bij deze temperatuur geroerd.

Men voegt ontkleuringskoolstof aan het reaktiemengsel toe dat men door gieten op ijs koelt en vervolgens filtreert. Men maakt het 5 filtraat basisch met 40j£ natronloog en extraheert vervolgens driemaal met ether.

Men voegt de etherextraeten bij elkaar, droogt boven MgSO^ en dampt in. Het reaktieprodukt blijft achter in de vorm van een ruw vast residu, dat door herkristalliseren uit petroleumether 10 (fraktie 40-60°C) gezuiverd kan worden.

Het gezuiverde produkt is een gele vaste stof die bij 69-70°C smelt en volgens het MIR-onderzoek en IR- en massa-analyse v/ord als 2,2,4j5»5-pentamethyl-3-formyl-3-pyrroline/geidentificeerd.

Voorbeeld II.

15 Men brengt 220 cc 98^'s zwavelzuur, 140 cc water en 50 g van het di- -propargy])amine uit voorbeeld I bij omgevingstemperatuur in een vierhalskolf die op dezelfde wijze is uitgerust als in voorbeeld I (verkregen zwavelzuurconcentratie 60;ί).

Ha de toevoeging wordt het reaktiemengsel anderhalf uur bij 20 125-130°C onder terugvloeikoeling gekookt, waarbij het reaktiever- loop chromatografisch wordt gekontroleerd.

Vervolgens koelt men het reaktiemengsel af, giet uit op ijs, maakt basisch en extraheert driemaal met ether.

Men droogt de samengevoegde etherextracten boven magnesium-25 sulfaat en dampt in.

Het uit petroleumether (fraktie 40-60°) herkristalliseerde vaste residu levert een kristallijne vaste stof in een opbrengst van 4Ο-6Ο5&, die volgens HMR-onderzoek en IR- en massa-analyse 2,2,4»5,5-pentamethyl-3-formyl-3-pyrroline blijkt te zijn.

30 Voorbeeld III.

Men brengt 200 cc 96/j's HgSO^, 200 cc H^O en 30 g di-(1,1-dialkyl-propargyl)amine bij omgevingstemperatuur in een vierhalskolf die op dezelfde wijze uitgerust is als beschreven in voorbeeld I. Men verhit het reaktiemengsel drie uur op 110°C en behandelt zoals beschre-35 ven in voorbeeld I.

Het nrodukt dat na verwijdering van het extraotie-oplosmid- _ /(1»1—diolkv/l-r del overblijft bestaat voor SOp uit di-/ -propargyljamine en 10¾ 800 3 1 28 - 4 - 2,2,4,5 > 5-pehtamethyl~3-f ormyl-3-pyrroline.

. Menplaatst 125 cc 9ψ a H.SO., 5 g HgO, 275 cc Ho0 en 30 g (.1,1-dialkyl- ^ di-·' / -propargyfamine bij omgevingstemperatuur in een vierhalskolf 5 voorzien van een thermometer, druppeltrechter, koeler en roerder.

Men verhit het reaktiemengsel vier uren op een temperatuur van 110°C en behandelt vervolgens zoals beschreven in de voorgaande voorbeelden.

Het na de verwijdering van het extractie-oplosmiddel verkre-10 gen produkt bestaat gedeeltelijk uit de uitgangsstoffen en voor ongeveer 40/o uit 2,2,4,5 j5-pentamethyl-3-formyl-3-pyrroline.

Voorbeeld V.

Bereiding van 2,2,4»5»5-pentamethyl-3-formyl-pyrrolidine.

Men plaatst 20 g van de volgens voorbeeld I bereide pyrroline met 15 50 cc QH^OH en 2 g Pd/θ in een autoclaaf. Men roert het reaktiemengsel bij omgevingstemperatuur onder een druk van 5 kg/cm2 Hg.

Als het reaktiemengsel geen waterstof meer absorbeert verwijdert men de katalysator door filtreren en wint het produkt door destilleren.

20 2,2,4»5»5-pentamethyl-3-i’ormyl-pyrrolidine bezit de vorm van een kleurloze vloeistof die bij 90-91°C ( 1 mm Hg) kookt.

Voorbeeld VI.

Bereiding van 2,2,4»5»5-pentamethyl-3-methylol-pyrrolidine. Men lost 20 g 2,2,4,5>5-pöntamethyl-3-formyl-pyrroline, bereid vol-25 gens de werkwijze van voorbeeld IV, op in 40 cc CH^OH en brengt in een kolf voorzien van een roerder en een druppeltrechter.

Vervolgens voegt men aan deze oplossing een oplossing toe bestaande uit 50 cc HgO, 10 g HaQH en 2 g HaBH^ die men langzaam via de trechter toevoegt. Men houdt het reaktiemengsel drie uren op om-30 gevingstemperatuur, waarna men de overmaat HaBH^ met verdund zoutzuur ontleedt, het mengsel opnieuw met HaOH basisch maakt en vervolgens met ether extraheert.

Men droogt de organische laag en dampt in, waardoor men het produkt in een opbrengst van 90fo verkrijgt.

35 Ha herkristalliseren in petroleumether verkrijgt men een witte vaste stof met een smeltpunt van 90-91°C, waarvan de struk-tuur door MR-onderzoek en IR- en massa-analyse bevestigd wordt.

800 3 1 28 - 5 -

Yoorbeeld_TIIj.

p ^ M$n ^repgt 210 co 96^’s HgSO (d: 1,8), 140 cc HgO en 50 g di- T „-propargyfamine bi j kamertemperatuur in een kolf met een inhoud van 1 liter.

5 Ha de toevoeging verhit men het reaktiemengsel gedurende anderhalf uur op 125-130°C, waarbij men het reaktieverloop gaschro-matografisch kontroleert.

Men koelt het reaktiemengsel af, giet uit op ijs, maakt basisch en extraheert driemaal met ether, 10 Men droogt de samengevoegde etherextraoten en dampt in. Men herkristalliseert het vaste residu tweemaal uit petroleumether (fraktie 40-ö0°C) onder vorming van een witte kristallijne vaste stof met een smeltpunt van 69-71°C, waarvan uit het HMR-onderzoek en de massa-anal'yse blijkt dat het 2,2,4>5,5-pentamethyl-3-formyl-15 3-pyrroline is.

Yoorbeeld_YIII.

Bereiding van 2,2,2,4»5»5-pentamethyl-3-formyl-3-pyrroline.

/I,1-dialkyL-

Men voegt onder roeren 130 g di- / -propargyfamine toe aan een oplossing van 200 cc 97$*s HgSO^ (d : 1,84) en 60 cc HgO 20 (HgSO^-coneentratie 83p) en koelt af tot een temperatuur van -5°C. Ha de toevoeging verhoogt men de temperatuur van de reaktiemassa snel tot I3O-I350C.

Ha ongeveer een uur koelt men het reaktiemengsel af, giet op 400 g ijsblokjes uit en maakt basisch met een 40p’s iïaOE-oplossïng, 25 waarbij men er voor zorgt dat de temperatuur beneden omgevingstemperatuur blijft. Men extraheert het organische produkt driemaal met 70 cc tolueen, voegt de organische extracten bij elkaar en concentreert door onder vacuum ongeveer 100 cc oplosmiddel te verdampen.

Men koelt het residu af (0-5°C) en wint het in de vorm van 30 een kristallijne vaste stof.

Op deze wijze verkrijgt men 90 g produkt wat overeenkomt met een molaire opbrengst van ongeveer 61?ί berekend op de uitgangsver-binding.

Opmerking: Be HgSO^-concentratie kan veriëren van 75 tot 85en de 35 opbrengst van 50 tot 75£.

800 3 1 28

Claims (3)

1. Werkwijze voor de bereiding van 2,2-dialkyl-4-methyl-5,5- dialkyl-3-formyl-3-P7^roline, met het kenmerk, dat men , /(1,1-dialkyl- . , , di- v / -propargy4)anune met water . dij. een pH van 3 of minder laat reageren*

2. Werkwijze volgens conclusie l,met het kenmerk, dat de reaktie uitgevoerd wordt in aanwezigheid van een mercuri-verbinding.

3. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de reaktie uitgevoerd wordt in aanwezigheid van zwavelzuur. 10 4* Werkwijze volgens conclusie 1-3» met het kenmerk, dat de reaktie uitgevoerd wordt in een omgeving die zuur gemaakt is met zwavelzuur en in aanwezigheid van mercurioxyde bij een temperatuur tussen 100 en 115°C. 5* Werkwijze volgens conclusie 4>met het kenmerk, 15 dat de zwavelzuurconcentratie tussen 45 en 50$ van de totale oplossing bedraagt.

6. Werkwijze volgens conclusie 4»met het kenmerk, dat het mercuri-oxydegehalte 0,3 tot 0,7$ van de totale oplossing .· bedraagt. 20 7· Werkwijze volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat de reaktie uitgevoerd wordt in een omgeving die sterk zuur gemaakt is met zwavelzuur bij een temperatuur tussen 115 en 135°C.

8. Werkwijze volgens conclusie 1 en 7j b e t het kenmerk, dat de zwavelzuurconcentratie 60 tot 65$ van de totale op- 25 lossing bedraagt. 9. ' Nieuwe chemische samenstelling bestaande uit 2,2,4»5»5-penta-methyl-3-formyl-3-pyrroline en het overeenkomstige pyrrolidine. » 800 3 1 28 Reactieschema 1: c^° + H2° ¥ν HO =- C C -=· CH C O * I I / R2 I 1/ S2 V O . .0 -Λ C v C R1 | *5 R1 J R3 Hi H Reactieschema 2: β + H-0 OH- t 0 ?,

2. II . D HC

3 C C τΞΓ CH H^c - C C - CK^ *\| l/R2 -> \J l/"* Ö v 0X O O ^ / N ^ NR3 R/ N / N R? Η H # 800 3 1 28