NO174196B - Fremgangsm}te for fremstilling av omega-decenol - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse angår en fremgangsmåte for fremstilling av omega-decenol, ved å omsette et halogenid med et metallacylat, og å hydrolysere esteren til den tilsvarende alkohol, det vil si omega-decenol.

Omega-decenol (9-decen-l-ol; heretter "DOL") er en verdifull synthon. EP-A-0187702 beskriver bruken av DOL ved fremstilling av farmasøytisk film. Omega-decenylacetat (dec-9-enylacetat; heretter "DAC") er også av interesse som en byggesten for prostanoide synthoner (C.S. Subramaniam, Tetrahedron Lett., (5), 495-6). Dessuten finner DOL anvendelse som et aromakjemikalium.

Acetoksyleringen av halogen-alkyl, -alkenyl og -alkynylforbindelser er kjent. For eksempel har det vært søkt beskyttelse for acetoksyleringsreaksjonen for fremstilling av 7-acetoksyhept-2-yn-l-ol fra 7-klorhept-2-yn-l-ol og 1,4-diacetoksy-2-buten fra 1,4-dibrom-2-buten ved bruk av kaliumacetat og henholdsvis polyetylenglykol 400 (DD-A-0214374) og eddiksyre/eddiksyre-anhydrid (US-A-4297506) som oppløsningsmiddel. Tilsvarende acetoksyleringsreaksjoner ved bruk av natriumacetat er omtalt i JP 60/25954. Ved produksjon i stor skala er imidlertid håndteringsmuligheten for slike prosesser nedsatt, i det minste for acetoksyleringen av et omega-decenylbromid.

I dag fremstilles omega-decenol ved katalysert dehydrering av en 1,10-dekandiol ved høye temperaturer (300-500°C) . Dette resulterer i alminnelighet i ufullstendig omdannelse og moderat selektivitet, henholdsvis er 95% og 85% angitt. Denne og andre kjente synteser av DOL er som følger: DE-A-3510568: Dehydrering av alfa-omega dioler ved 300-500°C over jordalkalimetall-katalysatorer.

DE-A-2904518: Dehydrering av alfa-omega dioler over pyrofosfatsalter ved 410°C.

Normant, Tetrahedron Lett. (1985): Fremstilling av en beskyttet (etoksyetyleter) DOL ved bruk av organo-kobber-reagenser for å koble et acetylen til RO-(CH2) 8-Li.

DE-A-3331929: Termisk dekomponering av polykarbonater i nærvær av en Ti-katalysator: 1,10-dekandiol omsatt med dietyl- karbonat ved 14 0°C, i kontakt med Ti-acetylacetonat og oppvarmet til 225-310°C, ga 94% omdannelse og 76% selektivitet for DOL.

Tagasago: Bull. Chem. Soc. Japan (1981): Dehydrering av alfa-omega dioler ved 330-50°C under bruk av

stearin/palmitinsyre for å gi DOL med ca. 70% selektivitet.

Bhabha, Tet. Lett. (1978): Grignard-kobling av alfa-omega alkanbrom-eter med CH2=CH-(CH2)n-MgBr.

JP-A-51125204: Metatese-reaksjon av alfa-omega halogen-olefiner med olefiner for å gi f.eks. omega-decen-l-yl-klorid-fraksjon som behandles med AcOH/DMF for å gi alfa-omega olefinacetat som så hydrolyseres.

Erlangen, Chem. Ber. (1975): Wittig-reaksjon.

Det har vist seg at eddiksyre ikke er et

tilfredsstillende acetoksyleringsmiddel for fremstilling av DAC fra 10-brom-l-decen (heretter "BDE").

I henhold til foreliggende oppfinnelse tilveiebringes en fremgangsmåte for fremstilling av omega-decenol med formel

hvor R<1>er en dec-9-enylgruppe, ved at det tilsvarende halogenid med formel R^al omsettes med et alkalimetallacylat med formelMOCOR<2>i nærvær av et inert aprotisk oppløsningsmiddel og en faseoverføringskatalysator, for å danne en ester med formel

hvor R<1>er som ovenfor angitt, og R2 er en alkyl-, alkenyl-eller alkynylgruppe, hvorefter esteren hydrolyseres for å gi omega-decenol.

Acyleringen, f.eks. acetoksyleringsreaksjonen i henhold til oppfinnelsen tillater lett omdannelse av uorganiske komponenter. Vann eller et annet oppløsningsmiddel tilsettes for å oppløse metallhalogenidene MHal utfelt under omsetningen, og tjener også til å fjerne overskudd/uomsatt MOCOR<2>fra reaksjonsblandingen. De to faser som derved oppstår får adskilles, hvorpå det (lavere) Hal-lag kan tappes av eller skilles på annen måte. Alternativt kan bunnfallet fjernes ved filtrering. Det aprotiske oppløsningsmidlet kan fjernes fra esteren, f.eks. ved vakuum-rotasjonsfordampning (flash-evaporation).

Reaksjonen kan foretas i nærvær av et hvilket som helst egnet inert aprotisk oppløsningsmiddel, for eksempel alkaner og aromatiske oppløsningsmidler så som toluen og xylen. Toluen og xylen er foretrukne oppløsningsmidler.

Reaksjonen kan hensiktsmessig foretas ved en temperatur mellom romtemperatur og den temperatur hvor faseoverførings-katalysatoren dekomponeres, typisk ved en temperatur mellom romtemperatur og ca. 140°C. Trykket som omsetningen kan foretas under, er avhengig av temperaturen i réaksjonsblandingen og av kokepunktet for det anvendte oppløsningsmiddel. Bruk av toluen eller xylen som oppløsningsmiddel har den fordel at reaksjonen kan foretas ved en temperatur opp til 110°C for toluens vedkommende og opptil 140°C for xylen, begge ved normaltrykk.

Fortrinnsvis har R<2>fra 1 opp til 30 karbonatomer, helst opp til 20 karbonatomer. R<2>utgjør særlig en lavere alkylgruppe med fra 1 til 10, helst 1 til 5 karbonatomer, og helst fortrinnsvis metyl.

Hal er fortrinnsvis Cl eller Br. Alkalimetallet M er fortrinnsvis Na eller K. Faseoverførings-katalysatoren (heretter "PTC") kan være en hvilken som helst egnet PTC, for eksempel en kvartær oniumforbindelse med formel (R^RsR^X) Y, hvor X utgjør N, P eller As, RlfR2, R3og R4hver utgjør en alkyl-, aralkyl-, alkaryl- eller arylgruppe eventuelt substituert med én eller flere substituenter, og Y utgjør et monovalent ion, f.eks. et halogenid, så som et klorid, bromid eller jodid, eller en hydrogen- eller alkylsulfatgruppe, en sulfonium- eller sulfoksoniumgruppe, eller makrocykliske polyetere kjent som "krone-etere". Egnede oniumforbindelser er tetraalkylammonium-forbindelser, trialkylarylammonium-forbindelser og alkyltriarylfosfoniumforbindelser. Oniumforbindelsen kan benyttes som den funksjonelle del av en harpiks, f.eks. en anionbytter-harpiks, foretrukket er

tetrabutylammoniumbromid.

Halogenidet med formel P^Hal kan fremstilles ved å omsette det tilsvarende dialken, det vil si 1,9-dekadien (heretter "1,9-DCD"), med et hydrohalogeneringsmiddel.

Esteren hydrolyseres for å gi den tilsvarende alkohol R^-OH, etter alminnelig kjente fremgangsmåter, for eksempel ved omsetning med vandig NaOH.

Oppfinnelsen er spesielt egnet for fremstilling av DAC fra BDE, og videre omdannelse av DAC til DOL. BDE kan fremstilles fra 1,9-DCD via anti-Markownikov hydrobromering.

Som et alternativt eksempel i henhold til oppfinnelsen, kan prenylklorid omdannes til prenylacetat.

De etterfølgende eksempler illustrerer oppfinnelsen og angir også prosesser foretatt for sammenligning.

Eksempel 1

Fremstilling av BDE fra 1, 9- DCD

1,9-DCD (1 molekvivalent) overføres til en reaktor. Systemet avkjøles til 0°C i nærvær av en radikalinitiator (tertiær butylhydroperoksyd eller azo-iso-butyronitril) eller under påvirkning av UV-lys. Hydrobromeringen skjer ved innføring av HBr-gass via et neddyppet rør under omrøring.

Ca. 0,5 molekvivalenter HBr innføres med en hastighet som holder temperaturen ved 0°C. Etter tilsetning av HBr (ca. 45% omdannelse av 1,9-DCD) inndampes reaktorinnholdet med nitrogen (eller vaskes med lut, etterfulgt av faseseparasjon) og den resulterende blanding destilleres for å oppnå rent 10-brom-l-decen.

Eksempel 2

Fremstilling av DAC fra BDE

Bromdecen (som kommersielt tilgjengelig eller fra Eksempel 1; 1 molar-ekvivalent) pluss ca. l,lx av dens egen vekt xylen, kaliumacetat (1,2 molar-ekvivalenter) og TBAB (tetrabutylammoniumbromid, en katalytisk mengde, ca. 5 vekt% beregnet på BDE) overføres til en reaktor, og blandingen omrøres. Systemet lukkes og oppvarmes til 100°C. Omrøringen fortsettes i 5 timer. Blandingen avkjøles til romtemperatur, og etter tilsetning av vann (ca. 1,2 vekt/vekt på bromdekan) får fasene separeres. Det nedre vandige lag inneholdende KBr og uomsatt KOAc tappes av. Oppløsningsmidlet

rotasjonsfordampes i vakuum og resulterer i rå DAC.

Den tørre xylenfraksjon kan resirkuleres i prosessen. Det bør påsees at reaksjonen får fortsette lenge nok til å nå fullstendig omdannelse av 10-bromdecen, siden rensingen av produktet kan vanskeliggjøres gjennom nærvær av dette utgangs-materialet (GLC-analyse).

Eksempel 3

Fremstil liner av DOL fra DAC

Den omrørte blandingen avkjøles til 60°C og tilsettes 2 0% vandig NaOH (1,2 molar-ekvivalenter i forhold til bromdekan). Blandingen holdes ved 60°C under omrøring i 3 timer, avkjøles til romtemperatur, hvorpå de to faser får separeres. Den nedre vandige (NaOAc) fase tappes av og kasseres. Det organiske lag (omega-decenol) underkastes satsvis destillasjon (99°C, 4 mBar) for å oppnå rent omega-decenol.

Hydrolysen kan foretas ved bruk av KOH i stedet for NaOH; det oppnådde KOAc kan tørkes og resirkuleres.

For å unngå nitrogenholdige forurensninger (fra TBAB, f.eks. tributylamin) i sluttproduktet, kan det være nødvendig med en ekstra vannvask/faseseparasjon før

produktdestillasjonen.

Eksempel 4 til 15

Fremstilling av DAC fra BDE

Forskjellige prosesser er foretatt. Eksempel 4 til 9 er sammenligninger. Resultatene er angitt i tabellen nedenfor.

I Eksempel 4 og 5 ble BDE acetoksylert i

eddiksyreanhydrid og eddiksyre med Aliquat 336 (varemerke)

(trikaprylmetylammonium-klorid) som katalysator. Fremgangsmåten i Eksempel4og 5 ble gjentatt i Eksempel 6 til 9, med den forskjell at eddiksyreanhydrid ble utelatt fra reaksjonsblandingen. Først ble BDE omdannet til DAC ved 128°C

ved atmosfæretrykk (Eks. 4). Omdannelsen av BDE til DAC var imidlertid ufullstendig etter 22 timer. Ved 140°C var omdannelsen nesten fullstendig i løpet av 8 timer (Eks. 5).

DAC ble isolert ved å fjerne NaBr-bunnfallet og eddiksyre ved henholdsvis filtrering og trykkavlastnings-destillasjon. Det viste seg imidlertid at det meste av anvendt overskudd av NaOAc forble i oppløsning etter fjerning av NaBr ved filtrering. Etter trykkavlastnings-destillasjon av eddiksyren gikk imidlertid det DAC-holdige residuum over i fast form som følge av utfelling av NaOAc. Selv om bunnfallet lett kunne oppløses i vann, er dannelsen av faststoff i høy grad uønsket i større skala. Det kunne forhindres ved bruk av 10% i stedet for et molart overskudd av NaOAc, men omsetningen var da ufullstendig ved 140°C (Eks. 7). Utmerkede resultater ble oppnådd ved 12 0°C, men på bekostning av en lang reaksjonstid (Eks. 8). Moderate resultater ble oppnådd når NaOAc ble erstattet med KOAc (Eks. 9). Konklusjonen av disse resultater er at eddiksyre ikke er anvendelig i en storskalaprosess.

I Eksempel 10 til 12 ble reaksjonen foretatt i toluen-oppløsning med 3 mol% tetrabutylammoniumbromid (TBAB) som PTC. Svake resultater ble oppnådd med NaOAc som reagens ved 112°C (Eks. 10) , mens omsetning med KOAc ved 100°C resulterte i en uventet høy omdannelse av BDE og selektivitet til DAC (Eks. 11). Det skal bemerkes at i de sistnevnte forsøk oppsto det et geleaktig KBR-bunnfall som kan ha deaktivert KOAc og/eller PTC. Økning av reaksjonstemperaturen til 140°C ga en økning opp til 99% omdannelse og selektivitet (Eks. 12 til 14) på tross av at TBAB dekomponertes til bl.a. tributylamin ved reaksjonstemperaturen .

I Eksempel 13 til 15 ble reaksjonen foretatt i xylen-oppløsning med 3 mol% TBAB som katalysator, ved atmosfæretrykk. Gunstige resultater ble oppnådd med både NaOAc og KOAc (henholdsvis Eks. 13 og Eks. 14). TBAB ble funnet å være stabilt ved 100°C. Ved denne temperatur var reaksjonen fullført i løpet av 4,5 timer med en selektivitet til DACpå ca. 100%. Opparbeidning av réaksjonsblandingen var som følger: fast KBr og overskuddet av KOAc ble oppløst i vann, hvorpå den vandige fase ble fraskilt og xylenet fjernet ved trykkavlastnings-destillasjon, hvilket etterlot nesten rent

DAC.

Det fremstilte DAC kan omdannes til DOL slik som angitt i eksempel 3.

Claims (7)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av omega-decenol med formel R<x>OH hvor R<1>er en dec-9-enylgruppe, karakterisert vedat det tilsvarende halogenid med formel R4lal omsettes med et alkalimetallacylat med formel MOCOR<2>i nærvær av et inert aprotisk oppløsningsmiddel og en faseoverføringskatalysator, for å danne en ester med formel R<i_>0-cO-R<2>, hvor R<1>er som ovenfor angitt, og R2 er en alkyl-, alkenyl-eller alkynylgruppe, hvorefter esteren hydrolyseres for å gi omega-decenol.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert vedat det dessuten tilsettes vann eller et annet oppløsningsmiddel for MHal og den resulterende oppløsning av MHal fraskilles efter forestringen.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2,karakterisert vedat det inerte apolare opplø sningsmiddel fjernes fra esteren.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1-3,karakterisert vedat Hal er Cl eller Br og at alkalimetallet M er Na eller K.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1-4,karakterisert vedat R<2>er metyl.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1-5,karakterisert vedat katalysatoren er en tetraalkylammoniumforbindelse.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 1-6,karakterisert vedat oppløsningsmidlet er toluen eller xylen.