PL115586B1 - Process for preparing gamma-pyrones - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania ^y-pironów o ogólnym wzorze 1, w którym R ozna¬ cza atom wodoru, rodnik alkilowy o 1—4 atomach wegla albo rodnik fenyIowy, lub benzylowy, a R'" oznacza atom wodoru lub rodnik alkilowy o 1—4 atomach wegla.Maltol (2-metylo-3-hydroksy-4H-piranon-4) jest substancja, która w przyrodzie wystepuje w korze mlodych drzew modrzewiowych, w iglach sosno¬ wych i w cykorii. Poczatkowo na skale przemys¬ lowa produkowano go na drodze rozkladowej des¬ tylacji drewria: Spielman i Fredfelder opisali w J. Am. Chem. Soc, 69, 2908 (1947) synteze mal- tolu z 3-hydroksy-2-/l-piperydylometylo/-l, 4-piro- nu. Schenck i Spielman [J. Am. Chem. soc, 67, 2276 (1945)],, otrzymali maltol na drodze alkalicznej hydrolizy soli streptomycyny. Chowla i Mc Gonigal w J. Org. Chem. 39, 3281 (1974) oraz Lichtenthaler i Heidel w Angew, Chem., 81, 998 (1969), opisali synteze maltolu z zabezpieczonych pochodnych we¬ glowodorów. Shono i Matsumura opisali w Tetra- hedron Letters 17, 1363 (1976) piecioetapowa synte¬ ze maltolu z alkoholu metylofurfurylowego.Hiroshi Ito opisal w Agr. Biol. Chem., 40 (5) 827-832 (1976) sposób wyodrebniania 6-metylo-2- etylo- 3- hydroksy-4H-piranonu-4 jako jednego z charakterystycznych slodkoaromatycznych sklad¬ ników oczyszczonego koncowego melasu z trzciny -cukrowej. Zwiazek ten zostal wczesniej zsyntety- ao zowany sposobem podanym w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 3468915.Syntezy y-Pironów, takich jak kwas piromeko- nowy, maltol, etylomaltol oraz innych 3-hydroksy- -Y~pironów podstawionych w pozycji 2 sa znane z opisów patentowych Stanów Zjednoczonych Ame¬ ryki nr 3130204, 3133089, 3140239, 3159652, 3365469, 3376317 i 3468915, 3440183, 3446629.W opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 3130204 ujawniono czteroetapowy pro-_ ces konwersji kwasu kojowego do maltolu, obej- nujacy etap utleniania, etapy dekarboksylacji, etap hydrogenolizy.Z opisu patentowego Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 3133084 znany jest sposób wytwarzania maltolu przez redukcje prekursora hydroksymalto- lowego, ujawnionego w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 3130204.W opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 3140239 ujawniono sposób mikrobiolo¬ gicznego utleniania kwasu kojowego do kwasu ko- menowego, co odpowiada pierwszemu etapowi kon¬ wersji kwasu kojowego do maltolu, omówionej w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Amery¬ ki nr 3130204. / Z opisu patentowego Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 3159652 znany jest proces konwersji kwasu kojowego do maltolu, w którym koncowym etapem jest dekarboksylacja.W opisach patentowych Stanów Zjednoczonych 115 586 Ameryki nr 3376317, 3440183 i 3446629 ujawniono kwas 2-etylopiromekanowy („etylomaltol"), otrzy¬ mywany droga hydroksyetylowania kwasu pirome- kanowego i redukcji powstalego zwiazku posre¬ dniego.Z opisu patentowego Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 3468916 znane sa 6-alkilowe i 6-arylo- alkilowe analogi maltonu, otrzymywane przez hy- droksyalkilowanie lub hydroksyaralikilowanie hy- droksymaltonu i redukcje otrzymanego zwiazku posredniego.Maltol i etylomaltol wzbogacaja wlasciwosci sma¬ kowe i zapachowe róznych produktów zywnoscio¬ wych. Ponadto zwiazki te stosuje sie jako skladni¬ ki srodków zapachowych i esencji. Kwasy 2-al- kenylopiromekonowe opisane w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 3644635 oraz kwasy 2-arylometylopiromekonowe znane z opisu patentowego Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 3365469 hamuja wzrost bakterii i grzybów oraz sa uzyteczne jako srodki wzbogacajace wlasciwosci smakowe i zapachowe w zywnosci i napojach oraz polepszaja wlasciwosci srodków zapachowych.Wedlug wynalazku Y~Pi'rony i omówionym wy¬ zej wzorze 1 wytwarza sie w ten sposób, ze 4-chlo- rowcodwuwodoropiron o ogólnym wzorze 2, w któ¬ rym R i R'"maja wyzej podane znaczenie, X oz¬ nacza atom chloru lub bromu i R' oznacza atom wodoru, rodnik alkilowy o 1—4 atomach wegla albo grupe o wzorze —COR", w którym R" oznacza rodnik metylowy, etylowy, lub fenylowy, albo 6,6- -oksybis [4-chlorowco-2H-piron-/6H/-on-3] o wzo¬ rze 3, w którym R i X maja wyzej podane znacze¬ nie, poddaje sie hydrolizie przez ogrzewanie w kwasnym roztworze wodnym w temperaturze 70—160°C.Kwas potrzebny do reakcji hydrolizy mozna wprowadzac do mieszaniny reakcyjnej przed ogrze¬ waniem, na przyklap! rozpuszczajac zwiazek posred¬ ni o wzorze 2 lub wzorze 3 w wodnym roztworze kwasu nieorganicznego lub organicznego,-albo moz¬ na wytwarzac -kwas in situ, w trakcie wytwarza¬ nia zwiazków wyjsciowych.Tak wiec w sposobie wedlug wynalazku stosuje sie zwiazki wyjsciowe nigdy dotychczas nie stoso¬ wane jako substancje wyjsciowe w produkcji Y-Pi_ ronów. Zastosowanie tych zwiazków umozliwia otrzymywanie Y-pironow z *a^ wysoka wydajnos¬ cia, ze sposób wedlug wynalazku doskonale nadaje sie do realizacji w skali przemyslowej. Poniewaz w traikcie syntezy Y_1P^riQn^w prowadzonej sposobem wedlug wynalazku produkty uboczne powstaja w ilosci minimalnej, otrzymywane produkty koncowe nie wymagaja uciazliwego oczyszczania.Zwiazki o wzorze 2 wytwarza sie poddajac dzia¬ laniu utleniacza zawierajacego chlorowiec odpo¬ wiednie, pochodne piranu, np. zwiazki o ogólnym wzorze 4, w którym R i R' maja wyzej podane ^znaczenie.Zwiazki o wzorze 3 wytwarza sie droga odwodnie¬ nia zwiazków o wzorze 2, w których R i X maja wyzej podane znaczenia R' i R"' oznaczaja atomy wodoru.Przykladowo, poddajac zwiazek o wzorze 5, ogrzewaniu pod obnizonym cisnieniem, w którym X i R maja wyzej podane znaczenie, otrzymuje sie zwiazek o wzorze 3, przy czym, gdy R oznacza grupe metylowa, a X atom chloru, temperatura to¬ pnienia produktu wynosi 177—179°C, a gdy R ozna¬ cza grupe etylowa, a X atom chloru, to wówczas temperatura topnienia produktu wynosi 132—135°C.Sposób wytwarzania zwiazków o wzorze 1 bedacy przedmiotem wynalazku ilustruja ponizsze przykla¬ dy.W przykladach, w których podano wyniki ana- io liz spektrograficznych, dane dotyczace przesuniec chemicznych NMR podano stosujac symbole pow¬ szechnie przyjete w literaturze. Wszystkie przesu¬ niecia podano w jednostkach § — stosujac jako odnosnik czterometylosilan: s = singlet d = dublet t = lryplet q = kwartet m = multiplet br = pasmo rozmyte Przyklad I. Roztwór 0,0026 mola 4-bromo-6- -hydroksy-2-metylo-2H-piran/6H/-onu-3 w 20 ml % kwasu fosforowego, utrzymywano w stanie *5 wrzenia pod chlodnica zwrotna w ciagu okolo 5 godzin. Po ochlodzeniu mieszaniny reakcyjnej odsa¬ cza sie wydzielone krysztaly maltolu, po czym prze¬ sacz ekstrahuje sie chloroformem, otrzymujac dru¬ gi rzut maltolu. Polaczone osady laczy sie i rekry- stalizuje z metanolu otrzymujac czysty maltol z wydajnoscia odpowiadajaca 34% wydajnosci teore¬ tycznej.Przyklad II. Sposobem opisanym w przykla¬ dzie I, zwiazek o wzorze 3, w którym R oznacza atom wodoru, rodnik metylowy, etylowy, propylo¬ wy, butylowy, fenylowy lub benzylowy, a X ozna¬ cza atom bromu lub chloru, przeprowadza sie w zwiazek o wzorze 1, w którym R ma wyzej poda¬ ne znaczenie, a R"' oznacza atom wodoru. 40 Przyklad III. Do kolby z dnem kulistym wy¬ posazonej w mieszadlo i chlodnice zwrotna, zalado¬ wano 4-chloro-6-metoksy-2-metylo-2H-piran/6H/-on -3 oraz kwas octowy i nastepnie mieszanine reak¬ cyjna ogrzewano utrzymujac w stanie wrzenia pod 45 chlodnica zwrotna w ciagu 1 godziny. Po oziebie¬ niu wydzielono maltol z wydajnosci 65%.Przyklad IV. W sposób opisany w przykla¬ dzie III lecz stosujac zamiast kwasu octowego kwas mrówkowy, uzyskano porównywalne wyniki. 50 PrzykladV. Sposobem opisanym w przykla¬ dzie III i stosujac jako substrat zwiazek o wzorze 2, w którym R- oznacza atom wodoru, rodnik alki¬ lowy zawierajacy 1—4 atomów wegla, rodnik feny¬ lowy lub benzylowy i R' oznacza rodnik alkilowy 55 zawierajacy 1—4 atomów wegla lub grupe o wzo¬ rze —COR", w którym R" oznacza rodnik metylo¬ wy, etylowy lub fenylowy, R'" oznacza atom wodo¬ ru a X oznacza atom bromu lub chloru, wytworzo¬ no zwiazek o wzorez 1, w którym R i R'" maja 60 wyzej podane znaczenie.Przyklad VI. Otrzymywanie 6-metylo-2-etylo- -3-hydroksy-4H-piranonu-4.W trójszyjnej kolbie z dnem kulistym roztwór 28 ml metanolu w 38 ml wody oziebiono do tem- 65 peratury —15°C i nastepnie dodano równoczesnie115! 0,166 mola 5-metylo-2-/2-hydroksypropylo/furanu/ J. Org. Chem., 26, 1673 (1960) i 0,416 mola chloru, utrzymujac temperature —16°C do —8°C. Po za¬ konczeniu dodawania roztwór ogrzano do tempera¬ tury 80°C i utrzymywano w stanie wrzenia pod 5 chlodnica zwrotna w ciagu 3 godzin. Po oziebieniu do temperatury pokojowej doprowadzono wartosc pH mieszaniny do 2,1 i wyekstrahowano chlorofor¬ mem (3X100 ml). Polaczone warstwy organiczne przemyto woda i solanka, osuszono nad siarczanem w magnezowym, przesaczono i odparowano, otrzymu¬ jac ciemny gruboziarnisty osad, który przekrystali- zowano dwa razy z metanolu, otrzymujac 8,06 g osadu koloru bialego (30% wydajnosci).W wyniku przeprowadzonej sublimacji otrzymano 15 czysty produkt o temperaturze topnienia 157—159°C.Analiza: Obliczono dla C8H10O3: C 62,33%, H 6,54%.Obliczono: C 62,05%, H 6,44%. M NMR (CDCL*,) 6^CHt, 2y33/3H/s; 2—CH,, l,30/3H,t/; 2—CHj—, 2,75/2H,q/; 5H, 6,23/lH,s/; 29 Przyklad VII. Otrzymywanie 2,6-dwumetylo- -3-hydroksy-4H-piranonu-4.W trójszyjnej kolbie z dnem kulistym roztwór 28 ml wody i 32 ml metanolu oziebiono do temperatu¬ ry —15°C i nastepnie dodano równoczesnie 0,167 ^ mola 5-metylo-2-/hydroksyetylo/-furanu J. Org.Chem.,26, 1673 (1960) i 0,416 mola chloru, utrzy¬ mujac w tym czasie temperature —15°C do —10°C.Mieszanine pozostawiono na 30 minut w celu sa¬ moistnego ogrzania do temperatury pokojowej, 35 nastepnie ogrzano i utrzymywano w stanie wrzenia pod chlodnica zwrotna w ciagu 3 godzin. Wartosc pH oziebionego roztworu doprowadzono do 2,1 i roztwór wyekstrahowano chloroformem (3 X 100 ml). Ekstrakty chloroformowe polaczono, przemyto 40 woda i solanka, osuszono nad siarczanem magne¬ zowym, przesaczono i odparowano. Pozostalosc w postaci ciemnego oleju chromatografowano na zelu krzemionkowym i eluowano mieszanina chlorek metylenu — octan etylu (95 :5). Produkt, wydzielo- 45 ny poprzez odparowanie, rekrystalizowano z meta¬ nolu, otrzymujac osad barwy brazowej (wydajnosc %). W wyniku przeprowadzonej sublimacji otrzy¬ mano krystaliczny osad barwy bialej o temperatu¬ rze topnienia 161—163°C. 50 Analiza: Obliczono dla C7Ha02: C 59,99%, H 5,75% Oznaczono: C 59,83% H 5,82% 6 NMR /CDCW: 6—CH3, 2,33 3H, s; 2—CHt, 2,26[3H,s]; —H, 6,10(lH,s]; Zastrzezenia patentowe 1. Sposób wytwarzania Y"P*ronow o ogólnym wzorze 1, w którym R oznacza atom wodoru, ro¬ dnik alkilowy o 1—4 atomach wegla albo rodnik fenylowy, lub benzylowy, a R'" oznacza atom wo¬ doru, znamienny tym, ze zwiazek o ogólnym wzo¬ rze 2, w którym R i R'" maja wyzej podane zna¬ czenie, X oznacza atom chloru lub bromu i R' oz¬ nacza atom wodoru, rodnik alkilowy o 1—4 ato¬ mach wegla albo grupe o wzorze —COR", w któ¬ rym R" oznacza rodnik metylowy, etylowy lub fe¬ nylowy, ogrzewa sie w kwasnym roztworze wo¬ dnym w temperaturze 70—160 °C. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze kwas konieczny do reakcji hydrolizy wprowadza sie przed ogrzewaniem przez rozpuszczenie zwiaz¬ ku o wzorze 2 w wodnym roztworze kwasu nie¬ organicznego lub organicznego. 3. Sposób wytwarzania Y"Piron^w ° ogólnym wzorze 1, w którym R oznacza atom wodoru, ro¬ dnik alkilowy o 1—4 atomach wegla albo rodnik fenylowy, lub benzylowy, a R'" oznacza atom wo¬ doru, znamienny tym, ze zwiazek o ogólnym wzo¬ rze 3, w którym X oznacza atom bromu lub chlo¬ ru, a R ma wyzej podane znaczenie, ogrzewa sie w kwasnym roztworze wodnym w temperaturze 70—160°C. 4. Sposób wedlug zastrz. 3, znamienny tym, ze kwas konieczny do reakcji hydrolizy wprowadza sie przed ogrzewaniem przez rozpuszczenie zwiaz¬ ku o wzorze 3 w wodnym roztworze kwasu nie¬ organicznego lub organicznego.. Sposób wytwazrania Y"P^ronow ° ogólnym wzorze 1, w którym R oznacza atom wodoru, ro¬ dnik alkilowy o 1—4 atomach wegla albo rodnik fenylowy, lub benzylowy, a R"' oznacza rodnik al¬ kilowy o 1—4 atomach wegla, znamienny tym, ze zwiazek o ogólnym wzorze 2, w którym R i R"r maja wyzej podane znaczenie, X oznacza atom chloru lub bromu, a R' oznacza atom wodoru, ro¬ dnik alkilowy o 1—4 atomach wegla lub grupe o wzorze —COR", w którym R" oznacza rodnik me¬ tylowy, etylowy lub fenylowy, ogrzewa sie w kwas¬ nym roztworze wodnym w temperaturze 70—160°C. . 6. Sposób wedlug zastrz. 5, znamienny tym, ze kwas konieczny do reakcji hydrolizy wprowadza sie przed ogrzewaniem przez rozpuszczenie zwiaz¬ ku o wzorze 2 w wodnym roztworze kwasu nie¬ organicznego lub organicznego. ^115 586 JCC°H R"^C° Wzdr1 Wzcr 2 X X R^Cr^O- Wzar3 Rl0XX 0 R HCK TT^R Wzór 4 WzórS PZGraf. Koszalin D-303 85 A-4 Cena 100 zl PL PL PL PL PL PL PL PL PL PL PL PL PL

Claims (1)

1.