CH348700A

CH348700A - Verfahren zur Herstellung von Polyendicarbonsäureestern

Info

Publication number: CH348700A
Authority: CH
Inventors: Isler Otto; Ryser Gottlieb; Zeller Paul
Original assignee: Hoffmann La Roche
Priority date: 1956-08-21
Filing date: 1956-08-21
Publication date: 1960-09-15

Description

Verfahren zur Herstellung von Polyendicarbonsäureestern
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von symmetrischen Polyendicarbonsäureestern der Formel
EMI1.1
worin der Rest Ri
EMI1.2
ist, R2 Wasserstoff oder die Methylgruppe und R3 eine Alkylgruppe bedeutet, das dadurch gekennzeichnet ist, dass man einen Dialdehyd der Formel
EMI1.3
in beliebiger Reihenfolge einerseits mit einer Phosphinverbindung der Formel
EMI1.4
worin A einen gegebenenfalls Alkyl-oder Alkoxygruppen tragenden Arylrest bedeutet, in einem inerten Lösungsmittel kondensiert und, gegebenenfalls durch Erwärmen, Triarylphosphinoxyd abspaltet und anderseits die mittelständige Dreifachbindung, z. B. in an sich bekannter Weise, partiell hydriert und zur all-trans-Verbindung isomerisiert.

Die als Ausgangsmaterial benötigten Dialdehyde sind symmetrische Polyenverbindungen mit 14 oder 20 Kohlenstoffatomen und werden als C14-in bzw.

C20-in-Dialdehyde bezeichnet. Die daraus durch Partialhydrierung der zentralen Dreifachbindung und Isomerisierung erhältlichen Verbindungen werden im folgenden C14-en bzw. C20-en-Dialdehyde genannt, Die zur Kondensation benötigten Phosphinverbindungen können beispielsweise durch Kondensation eines a-Halogen-essigesters bzw. a-Halogen-propionesters mit einem Triarylphosphin in einem inerten Lösungsmittel und Behandlung des entstandenen Phosphoniumhalogenids mit einem halogenwasserstoffbindenden Mittel, wie z. B. Natriumalkoholat ; hergestellt werden.

So kann man durch Umsetzen vor a-Brom-essigsäure-äthylester mit Triphenylphosphir das Triphenyl-carbäthoxymethyl-phosphoniumbromic gewinnen und durch Versetzen dessen Methylenchloridlösung mit der äquivalenten Menge 2n Na triummethylatlösung Triphenylcarbäthoxymethylen- phosphin und Natriumbromid erhalten. Verwendel man z. B. anstelle des a-Brom-essigesters den a-Brompropionsäureäthylester, so erhält man über das Triphenyl-a-carbäthoxyäthyl-phosphoniumbromid das a-Carbäthoxy-äthylidentriphenylphosphin. Die Iso- lierung der Phosphine ist für die Weiterverarbeitung derselben nicht nötig, ja sogar unzweckmässig.

In dei Regel verwendet man direkt die nach den beschriebenen Verfahren erhältlichen Reaktionsgemische, welche die Phosphine gelöst oder in Suspension enthalten.

Gemäss der Erfindung wird, wie gesagt, in der Kondensationsstufe der Cl4-resp. der C2o-in-Dialdehyd, oder der durch Partialhydrierung und Isomerisierung daraus erhältliche C14-resp. C20-en-Dialdehyd mit der Triarylphosphinverbindung umgesetzt und das gebildete Additionsprodukt unter Abspaltung von Triarylphosphinoxyd in den Polyendicarbonsäureester übergeführt. Man verwendet zur Umsetzung am besten äquivalente Mengen der Komponenten oder einen Uberschuss der Phosphinverbindung und arbeitet z. B. in einem inerten Lösungsmittel, wie Ather, Petroläther, Benzol, Methylenchlorid, Dioxan oder Tetrahydrofuran usw.

Man vermischt die Komponenten vorteilhaft bei Raumtemperatur oder bei erhöhter Temperatur, wobei man zweckmässig die überstehende Luft durch ein inertes Gas, wie z. B. Stickstoff, ersetzt. Die Kondensation erfolgt spontan bei der Zugabe einer Lösung des in-oder en-Dialdehyds zu einer Lösung des Phosphins, z. B. a-Carbäthoxy-äthyliden-triphenylphosphin oder Carbäthoxy-methylen-triphenylphosphin. Je nach Wahl der Lösungsmittel bleiben die gebildeten Kondensationsprodukte in Lösung oder sie fallen aus.

Bei der Kondensation kann man z. B. Methylenchlorid als Lösungsmittel verwenden, worin sowohl die Ausgangsprodukte als auch die entstehenden Kondensationsprodukte löslich sind. Die Kondensationsprodukte zerfallen bei Raumtemperatur all mählich in die Polyendicarbonsäureester und das entsprechende Triarylphosphinoxyd. Durch Erwär- men kann diese Reaktion beschleunigt werden. Die Zersetzung gelingt z. B. sehr leicht durch mehrstündiges Erhitzen des Reaktionsgemisches auf etwa 40-50 , am besten in Methylenchloridlösung. Die Isolierung der erhaltenen Polyendicarbonsäureester kann z. B. in der Weise erfolgen, dass man die Nebenprodukte durch Ausschütteln mit Wasser entfernt, die organische Phase anschliessend trocknet und einengt.

Die Dicarbonsäureester können dann durch Umkristallisieren aus Alkohol vom entstandenen Triarylphosphinoxyd getrennt werden ; zu diesem Zwecke kann man auch eine Verteilung zwischen unmischbaren Lösungsmitteln oder eine chromatographische Trennung anwenden. Eine andere vorteilhafte Aufarbeitung der erhaltenen Polyendicarbonsäureester besteht darin, dass man die Reaktionslösung mit viel Athanol oder Methanol versetzt, wobei die Dicarbonsäureester in kristalliner Form ausfallen, während Nebenprodukte in Lösung bleiben.

Die Partialhydrierung und Isomerisierung, welche vor oder nach der vorstehend beschriebenen Kondensation durchgeführt wird, kann in an sich bekannter Weise erfolgen, z. B. indem eine Suspension oder eine Lösung des Ct4-resp. des C20-in-Dialdehyds oder der nach obigen Angaben erhältlichen, eine mit telständige Dreifachbindung aufweisenden Polyendicarbonsäureester in einem inerten Lösungsmittel, wie z. B. Essigester, Toluol, Petroläther usw. mit einem bleivergifteten Palladiumkatalysator in Gegenwart von Chinolin hydriert wird. Die primär anfallenden cis-Verbindungen werden vorzugsweise durch Erwär- men zu den entsprechenden all-trans-Verbindungen isomerisiert.

Die Erzeugnisse des Verfahrens der Erfindung stellen gelbe bis rote Farbstoffe dar und sollen zum Färben von Lebensmitteln verwendet werden. Es sind zum Teil bekannte natürliche Polyenfarbstoffe, so z. B. Crocetindimethylester, den man aus dem C4-Dialdehyd und a-Carbäthoxy-äthyliden-triaryl- phosphin erhält und Methylbixin, das durch Kondensation des C20-Dialdehyds mit Carbäthoxy- methylen-triarylphosphin nach dem erfindungs- gemässen Verfahren erhalten wird.

Beispiel 1 a) Kondensation
Zu einer Lösung von 17 Gewichtsteilen Triphenylphosphin in 100 Volumteilen Benzol gibt man 11 Gewichtsteile a-Brom-propionsäuremeíhylester und erwärmt das Gemisch während zwei Stunden auf 70 . Nach dem Verdampfen des Benzols wird der Rückstand in 150 Volumteilen trockenem Methylenchlorid gelöst und unter Rühren und Durchleiten von Stickstoff mit 26 Volumteilen 2n Natriummethylatlösung versetzt. Nach 30 Minuten fügt man eine Lösung von 5 Gewichtsteilen 4,9-Dimethyl-dodecatetraen- (2, 4,8,10)-in- (6)-dial- (1,12) (Ct4-in-Di- aldehyd) in 100 Volumteilen Methylenchlorid zu und kocht das Reaktionsgemisch während fünf Stunden. Dann kühlt man auf 25 ab, giesst vom Ungelösten ab und wäscht die Lösung mit 200 Volumteilen Wasser.

Die mit Natriumsulfat getrocknete Methylenchloridlösung wird durch 300 Gewichts- teile Aluminiumoxyd filtriert und mit Methylenchlorid nachgewaschen, bis das Filtrat nur noch schwach gelb durchläuft. Das Filtrat wird auf etwa 100 Volumteile eingeengt und mit dem gleichen Volumen absoluten Alkohols versetzt. Beim Kühlen über Nacht kristallisiert 8,8'-Dehydro-crocetindimethylester aus.

Das filtrierte, mit Alkohol und Petroläther gewaschene Produkt wird bei 50 im Vakuum getrocknet und schmilzt nach Umkristallisieren aus Benzol-Methanol bei 167 . Absorptionsmaxima bei 401 und 427 m, u, El% 2320,2315 (in Petroläther). Die Ausbeute beträgt 4 Gewichtsteile. b) Partialhydlierung und Isomerisie) ung
1,1 Gewichtsteile 8,8'-Dehydro-crocetindimethylester werden in 30 Volumteilen synthetischem Toluol suspendiert und bei Gegenwart von 0,1 Volumteilen Chinolin und 1,5 Gewichtsteilen eines mit Blei vergifteten Palladium-Katalysators (Lindlar-Katalysa- tor) hydriert, bis die Wasserstoffaufnahme zum Stillstand kommt. Der Niederschlag wird abfiltriert und durch Auflösen in Methylenchlorid vom Katalysator befreit.

Beim Einengen der Methylenchloridlösung erhält man 8,8'-cis-Crocetindimethylester, welcher im UV.-Spektrum bei 314 m, ein Absorptionsmaximum den sogenannten cis-peak, zeigt. Durch lOstündiges Erwärmen der cis-Verbindung in Petrol äthersuspension unter Stickstoff erhält man den alltrans-Crocetindimethylester, der nach Umkristallisieren aus Methylenchlorid-Methanol bei 225-227 schmilzt. Absorptionsmaxima bei 399,422,488 m, u, Elcx 2340,3875,3980 (in Perolather). Die Ausbeute beträgt 0,8 Gewichtsteile.

Beispiel 2 a) Partialhydrierung
5 Gewichtsteile 4,9-Dimethyl-dodecatetraen (2, 4,8,10)-in- (6)-dial- (1,12) (C14-in-Dialdehyd) werden in 100 Volumteilen synthetischem Toluol sus pendiert und in Gegenwart von 0,5 Volumteilen Chinolin und 1 Gewichtsteil Lindlar-Katalysator in einer Wasserstoffatmosphäre geschüttelt, bis die Wasserstoffaufnahme zum Stillstand kommt. Nach dem Filtrieren wird der Filterkuchen mehrmals mit Chloroform ausgekocht und der Katalysator abgetrennt. Die Chloroformlösung wird eingeengt und der Rückstand durch Umkristallisieren aus einem Gemisch von Methylenchlorid und Essigester oder durch Sublimation bei 130 im Hochvakuum gereinigt.

Man erhält 4,9-Dimethyl-dodecapentaen (2,4,6,8,10)-dial- (1,12) (Cl4-en-Dialdehyd) vom Smp.

175-177 ; Absorptionsmaxima bei 358,378 und 400 my, El C/m 2605,4530 und 4785 (in Petrol äther). b) Kondensation
Diese wird in gleicher Weise durchgeführt wie in Beispiel 1, wobei an Stelle des 4,9-Dimethyl-dodecatetraen- (2,4,8,10)-in- (6)-dial- (1, 12) (Ct4-in-Di- aldehyd) dieselbe Menge 4,9-Dimethyl-dodecapentaen- (2,4,6,8,10)-dial- (1,12) (C14-en-Dialdehyd) eingesetzt wird.

Man erhält all-trans-Crocetindime- thylester, Smp. 225-227 . Absorptionsmaxima bei 399,422,448 m, ce, ElC/m 2340,3875,3980 (in Petroläther). Wird anstelle von a-Brom-propion- säuremethylester der entsprechende Athylester verwendet, erhält man all-trans-Crocetindiäthylester, Smp. 216-218 . Absorptionsmaxima bei 400,422, 449 mit, Ic/m 2340, 3820,3850 (in Petroläther).

Wird anstelle von a-Brom-propionsäuremethylester der entsprechende Cetylester verwendet, erhält man all-trans-Crocetindicetylester, Smp. 90 , Absorptionsmaxima bei 400,422 450 m, u, ElC/m 1080, 1755, 1790 (in Petroläther).

Beispiel 3 a) Partialhydrierung des Cza-in-Dialdehyds
20 Gewichtsteile 2, 6,11,15-Tetramethyl-hexa decahexaen- (2, 4,6,10,12,14)-in- (8)-dial- (1,16) (C20- in-Dialdehyd) werden in 400 Volumteilen synthetischem Toluol suspendiert und in Gegenwart von 2 Volumteilen Chinolin und 4 Gewichtsteilen Lindlar Katalysator in einer Wasserstoffatmosphäre geschüt- telt, bis die Hydrierung zum Stillstand kommt. Man filtriert nun ab und kocht den Filterkuchen mehrmals mit Chloroform aus.

Die Chloroformlösung wird auf ein kleines Volumen eingeengt ; beim Versetzen mit Essigester kristallisiert 2, 6,11,15-Tetramethyl-hexa decaheptaen- (2, 4,6,8,10,12,14)-dial- (l, 16) (C20-en- Dialdehyd) in Form violetter Blättchen aus. Ausbeute 15 Gewichtsteile. Smp. 190-191 . Hauptabsorptionsmaxima 408,430 und 458 m, s, ElC/m 2930, 5240 und 5820 (in Petroläther). b) Kondensation
262 Gewichtsteile Triphenylphosphin werden in 1200 Volumteilen Benzol gelöst und innert 30 Minuten mit 144 Gewichtsteilen Bromessigsäure- methylester versetzt.

Die Temperatur des Reaktionsgemisches steigt bis etwa 40 . Nach mehrstündigem Stehen bei Raumtemperatur filtriert man den ausgefallenen Niederschlag ab, wässht ihn zuerst mit Benzol, dann mit Petroläther und trocknet ihn bei 50 im Vakuum. Man erhält etwa 345 Gewichtsteile Triphenylcarbomethoxymethylphosphoniumbro- mid, Smp. 160 . Ohne weitere Reinigung werden 65, 6 Gewichtsteile Triphenylcarbomethoxymethylphosphoniumbromid in 300 Volumteilen trockenem Methylenchlorid gelöst und unter Rühren und in einer Stickstoffatmosphäre mit 75 Volumteilen 2n Natriummethylatlösung versetzt.

Nach 30 Minuten gibt man eine Lösung von 19 Gewichtsteilen 2, 6,11,15-Tetramethyl-hexadecaheptaen (2,4,6,8,10, 12,14)-dial- (1,16) (C2o-en-Dialdehyd) in 300 Volum- teilen Methylenchlorid zu und kocht das Gemisch während 5 Stunden unter Rückfluss. Dann kühlt man das Reaktionsgemisch auf 25 ab, giesst von ausgefallenem Niederschlag ab und wäscht diesen mit Methylenchlorid nach. Die Methylenchloridlösung wird mit Wasser gewaschen und anschliessend mit Natriumsulfat getrocknet und durch etwa 1 kg Aluminiumoxyd filtriert. Die Methylenchloridlösung wird dann auf etwa 200 Volumteile eingeengt und mit 200 Volumteilen absoluten Alkohols versetzt und über Nacht gekühlt.

Nun wird der Niederschlag abfiltriert, mit Alkohol, dann mit Petroläther gewaschen und im Vakuum bei 50 getrocknet. Man erhält 20,5 Gewichtsteile Bixinmethylester, Smp.

203 , UV. Max. 432,456 und 490 m, u, ElC/m 2650, 4050 (in Petroläther). Aus der Mutterlauge kann noch eine kleine Menge gewonnen werden, so dass die Ausbeute etwa 80 /o erreicht. Verwendet man anstelle von a-Brom-essigsäuremethylester den entsprechenden Athylester, so erhält man den Di äthylester des Nor-bixins, Smp. 189-190 W. Max.

432, 454 und 489 m, Ei m 2430,3620,3290 (in Petroläther).

Beispiel 4 a) Kondensation
Verwendet man anstelle von 19 Gewichtsteilen C20-en-19 Gewichtsteile C20-in-Dialdehyd und ver fährt sonst gleich wie in Beispiel 3, so erhält man 20 Gewichtsteile 10,10'-Dehydro-bixinmethylester, der nach Umkristallisieren aus Essigester bei 186 bis 187 schmilzt. Absorptionsmaxima bei 434 und 463 m, t4, ElC/= 2805 und 2785 (in Petroläther). b) Hydrierung und Isomerisierung
10 Gewichtsteile 10,10'-Dehydro-bixinmethylester werden in 250 Volumteilen synthetischem Toluol suspendiert und bei Gegenwart von 1 Volumteil Chinolin und 10 Gewichtsteilen Lindlar-Katalysator hydriert, bis die Wasserstoffaufnahme zum Stillstand kommt.

Der Niederschlag wird abfiltriert und durch Auflösen in Methylenchlorid vom Katalysator befreit. Beim Einengen der Methylenchloridlösung erhält man 10,10'-cis-Bixinmethylester mit dem für diese Stereoform typischen Maximum bei 350 m, e.

Durch 10stündiges Erwärmen in Petroläthersuspension unter Stickstoff wird die cis-Verbindung in all trans-Bixinmethylester umgelagert, der in allen Daten mit dem nach Beispiel 3 erhaltenen Produkt über- einstimmt.

Claims

PATENTANSPRUCH Verfahren zur Herstellung von symmetrischen Polyendicarbonsäureestern der Formel EMI4.1 worin der Rest Ri EMI4.2 ist, R2 Wasserstoff oder die Methylgruppe und R3 eine Alkylgruppe bedeutet, dadurch gekennzeichnet, dass man einen Dialdehyd der Formel EMI4.3 in beliebiger Reihenfolge einerseits mit einer Phosphinverbindung der Formel EMI4.4 worin A einen gegebenenfalls Alkyl-oder Alkoxygruppen tragenden Arylrest bedeutet, in einem inerten Lösungsmittel kondensiert und Triarylphosphinoxyd abspaltet und anderseits die mittelständige Dreifachbindung partiell hydriert und zur all-trans Verbindung isomerisiert.

UNTERANSPRtJCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass man 4,9-Dimethyl-dodecatetraen (2,4,8,10)-in- (6)-dial- (1,12) mit a-Carbalkoxy äthyliden-triphenylphosphin in einem inerten Lösungsmittel kondensiert und erwärmt und den entstandenen 8,8'-Dehydro-crocetindialkylester an der mittelständigen Dreifachbindung partiell hydriert und zur all-trans-Verbindung isomerisiert.

2. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dal3 man 2,6,11,15-Tetramethyl-hexa decahexaen- (2, 4,6,10,12,14)-in- (8)-dial- (1,16) an der mittelständigen Dreifachbindung partiell hydriert und zur all-trans-Verbindung isomerisiert und die erhaltene Verbindung mit Carbalkoxymethylen-triphenylphosphin kondensiert und erwärmt.

3. Verfahren nach Patentanspruch und den Unteransprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kondensation in Gegenwart von Methylenchlorid durchgeführt wird.

4. Verfahren nach Patentanspruch und den Unteransprüchen 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass die Abspaltung des Triarylphosphinoxyds durch Erwärmen erfolgt.