Verfahren zur Herstellung von Moschusriechstoffen Nach dem schweiz. Patent Nr.311193 werden Moschusriechstoffe dadurch hergestellt, das p-Cymol mit einem Alkylierungsmittel mit einer Alkylgruppe von 4-6 Kohlenstoffatomen behandelt und in das erhaltene Produkt eine Acetylgruppe eingeführt wird. Es wird in der Beschreibung angegeben, dass die Struktur der dabei erhaltenen Verbindungen nicht sicher ist.
Es wurde nun festgestellt, dass die bei dem betref fenden Verfahren erhaltenen Verbindungen in Wirk lichkeit Polyalkylindanderivate sind und dass sie und ähnliche Moschusriechstoffe gemäss der vorliegenden Erfindung auch dadurch hergestellt werden können, dass man ein Styrol mit einem Alken in Gegenwart eines Katalysators kondensiert zu Polyalkylindanen, in welchen wenigstens vier Wasserstoffatome des Cyclopentanringes des Indans durch Alkylgruppen mit 1-3 Kohlenstoffatomen substituiert sind, in den Benzolring des in dieser Weise erhaltenen Polyalkylin- dans eine Acylgruppe mit 1-3 Kohlenstoffatomen einführt.
Einige gemäss der Erfindung erhaltene Moschus-
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Ähnliche Reaktionsgleichungen gelten für die Herstellung von Indanderivaten, die vier oder sechs Alkylgruppen im Fünfring enthalten. Es soll dabei riechstoffe lassen sich durch folgende Formel wieder geben:
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Darin stellen die Reste R Wasserstoffatome oder dieselben oder verschiedene Alkylgruppen mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen dar, wobei wenigstens vier- der Substituenten R im Cyclopentanring Alkylgruppen mit 1-3 Kohlenstoffatomen sind, während R' ent weder Wasserstoff oder eine Alkylgruppe mit 1 oder 2 Kohlenstoffatomen ist.
Der erste Schritt des erfindungsgemässen Verfah rens, die Kondensation, kann durch das folgende Bei spiel erläutert werden, wonach ein Hexamethylindan erhalten wird: aber bemerkt werden, dass die Konstitution dieser Verbindungen nicht ganz feststeht, und dass es mög lich ist, dass auch Isomere bzw. Gemische von Iso- meren entstehen. Einfachheitshalber wird in der Be schreibung und in den Ansprüchen stets von Poly- alkylindanen gesprochen.
Bei der weiteren Beschreibung der nach der Erfindung erhaltenen Verbindungen wird die nach stehende Numerierung der Kohlenstoffatome des Indanskeletts benutzt:
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Die Art und Stärke des Moschusgeruchs sind u. a. von der Stelle der Substituenten abhängig. Im allgemeinen lässt sich sagen, dass diese sich - wenn das dem Moschusriechstoff zugrunde liegende Poly- alkylindan vier Alkylgruppen im Fünfring enthält vorzugsweise an den beiden 1- und den beiden 3-Stellen befinden sollen, während die Gesamtzahl der Kohlenstoffatome dieser vier Substituenten 4-6 ist.
Sind fünf Alkylgruppen in dem Fünfring vorhan den, so stehen diese zweckmässig in 1,1,2,3,3-Stel- lung, während die Gesamtzahl der Kohlenstoffatome in diesen Gruppen, die gegebenenfalls vorhandene Gruppe R in dem Benzolkern mitgerechnet, 5-8 ist.
Sind alle Wasserstoffatome in dem Fünfring durch Alkylgruppen ersetzt, so ist nur eine einzige Konfi guration möglich, und zwar 1,1,2,2,3,3. Die Gesamt zahl der Kohlenstoffatome dieser Gruppen einschliess lich einer gegebenenfalls vorhandenen Gruppe R in dem Benzolkern ist dann vorteilhaft 6-9.
Die Substituenten R und R'CO in dem Benzol kern können sich an verschiedenen Stellen desselben befinden. Die Gruppe R ist zweckmässig an dem Kohlenstoffatom 5 gebunden.
Die Gruppe R'CO kann eine Formyl-, Acetyl- oder Propionylgruppe sein.
Wenn der Fünfring des Indans vier Alkylgruppen enthält, weist die Acetylverbindung den günstigsten Moschusgeruch auf. Mit fünf Alkylgruppen in dem Fünfring gibt auch die Formylgruppe einen guten Moschusgeruch, während, wenn im Fünfring sechs Alkylgruppen vorhanden sind, sowohl die Verbin dungen mit einer Acetylgruppe, wie auch die mit einer Formylgruppe oder Propionylgruppe wertvolle Moschusriechstoffe sind.
Zur Herstellung der obenbesprochenen Verbin dungen geeignete Styrole sind Styrol, a-Methyl-styrol, p-Methyl-styrol, p,a-Dimethyl-styrol, p-Äthyl-a- methyl-styrol, p-n-Propyl-a-methyl-styrol und p-Iso- propyl-a-methyl-styrol. Diese Styrole entsprechen der Formel
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in der R1 und R2 Wasserstoffatome oder Alkylgrup pen mit 1-3 Kohlenstoffatome darstellen.
Als Alkene kommen solche der folgenden Formel in Frage:
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in der R3 und R4 Alkylgruppen mit 1-3 Kohlen stoffatome und R5 und R, Wasserstoff oder Alkyl gruppen mit 1-3 Kohlenstoffatom sind, wie z. B. Isobutylen, 2-Methylbutylen-(1), Trimethyläthylen, 2,3-Dimethyl-butylen-(1), Trimethyläthyläthylen und Tetramethyläthylen, oder aber Askene, die unter den Reaktionsbedingungen durch Isomerisation in ein Alken obiger Formel überzugehen vermögen, wie z. B. tert. Butyläthylen.
Die Kondensation erfolgt unter Einfluss von Kata lysatoren. Sehr gute Resultate werden mit einem Gemisch aus Eisessig und konzentrierter Schwefel säure, vorzugsweise in einem Gewichtsverhältnis von 1 : 1, mit Bortrifluoridätherat und mit 70-85%iger Schwefelsäure, erzielt. Man kann aber auch andere Katalysatoren benutzen.
Die Kondensation wird vorzugsweise bei Tempe raturen zwischen -10 und +900C ausgeführt. Arbeitet man bei höheren Temperaturen, so wird es in den meisten Fällen mit Rücksicht auf den Siede punkt der Alkene erforderlich sein, die Reaktion in einem Autoklaven auszuführen.
Der zweite Schritt des erfindungsgemässen Ver fahrens, die Einführung der Acylgruppe in den Benzolkern, kann auf verschiedene Weise erfolgen: Zur Herstellung der Aldehyde (Formylverbindun- gen) kann man das Polyalkylindan zunächst in die Chlormethylverbindung überführen, beispielsweise durch Reaktion mit Paraformaldehyd und Salzsäure gas in Gegenwart von wasserfreiem Zinkchlorid als Katalysator. Die Chlormethylverbindung kann an schliessend mit Hexamethylentetramin in wässriger 50%iger Essigsäure behandelt werden. Auch kann man die Chlormethylverbindung mit einer Suspension des Natriumsalzes von 2-Nitro-propan in 96%igem Äthanol reagieren lassen.
Ein anderes Verfahren zur Einführung der Aldehydgruppe besteht darin, dass man das Poly- alkylindan mit Kohlenoxyd, gasförmiger Salzsäure und Aluminiumchlorid in einem Autoklav nach der Methode von Gattermann-Koch umsetzt.
Die Acetylgruppe kann durch Behandlung des Polyalkylindans mit einem Acetylhalogenid oder mit Essigsäureanhydrid in Gegenwart von Aluminium chlorid oder eines anderen zu diesem Zweck bekann ten Friedel-Crafftskatalysators eingeführt werden.
Ein Propionylgruppe kann in ähnlicher Weise in den Benzolkern eingeführt werden, indem an Stelle des Acetylhalogenids oder Essigsäureanhydrids ein Propionylhalogenid oder Propionsäureanhydrid be nutzt wird. Insoweit man eine Acetylgruppe einführt, sind die erhaltenen Verbindungen teilweise dieselben wie die, welche nach dem schweiz. Patent Nr. 311193 durch Umsetzung des p-Cymols mit Alkenen oder Alko holen mit 4-6 Kohlenstoffatomen erhalten werden.
Die nach der Erfindung hergestellten Moschus riechstoffe haben den bereits bekannten Nitro- moschusriechstoffen gegenüber mehrere Vorteile. Sie unterscheiden sich insbesondere durch ihre grosse Licht- und Alkalifestigkeit, welche letztere Eigen schaft zumal für die Anwendung in Seifeparfümen von Bedeutung ist.
Sie lösen sich ausserdem leicht in
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<I>Tabelle <SEP> 1</I>
<tb> Empirische <SEP> Siedepunkt <SEP> Schmelzpunkt <SEP> Refration <SEP> Spez. <SEP> Gewicht
<tb> Acylpolyalkyl-indan <SEP> (Riechstoff) <SEP> Formel <SEP> in <SEP> C <SEP> in <SEP> C <SEP> n <SEP> D <SEP> d20
<tb> 4
<tb> 1,2,3,3,5-Pentamethyl-indan- <SEP> C16H220 <SEP> 67,5-69
<tb> methylketon
<tb> 1,1,3,3,5-Pentamethyl-indan- <SEP> C16H220 <SEP> 114/1 <SEP> mm <SEP> 60-61
<tb> methylketon
<tb> 1,1,3,5-Tetramethyl-3-äthyl-indan- <SEP> C17H240 <SEP> 114/0,7 <SEP> mm <SEP> 31,5-33
<tb> methylketon
<tb> 1,1,5-Trimethyl-3,3-diäthyl-indan- <SEP> C18H260 <SEP> l18/0,1 <SEP> mm <SEP> 66,5-67,5
<tb> methylketon
<tb> 1,1,3,5-Tetramethyl-3-(isopropyl)- <SEP> C18H26O <SEP> 100/0,1 <SEP> mm <SEP> 1,5251 <SEP> 0,9708
<tb> indan-methylketon
<tb> 1,1,3,
3-Tetramethyl-5-äthyl-indan- <SEP> C17H240 <SEP> 140/2 <SEP> mm <SEP> 50,5-52
<tb> methylketon
<tb> 1,1,2,3,3,5-Hexamethyl-indan- <SEP> C17H240 <SEP> 59-59,8
<tb> methylketon
<tb> 1,1,2,3,3,5-Hexamethyl-indan- <SEP> 016H220 <SEP> 135/0,7 <SEP> mm <SEP> 66,5-67,5
<tb> carboxaldehyd
<tb> 1,1,2,3,5-Pentamethyl-3-äthyl- <SEP> 018H260 <SEP> 116/0,2 <SEP> mm <SEP> 1,5300 <SEP> 0,9767
<tb> indan-methylketon
<tb> 1,1,2,3,3-Pentamethyl-5-äthyl- <SEP> 018H260 <SEP> 141/2 <SEP> mm <SEP> 74-75
<tb> indan-methylketon
<tb> 1,1,3,3,5-Pentamethyl-2-äthyl- <SEP> 018H260 <SEP> 138/1 <SEP> mm <SEP> 1,5339 <SEP> 0,9881
<tb> indan-methylketon
<tb> 1,1,2,2,3,3,5-Heptamethyl-indan- <SEP> 017H240 <SEP> 130/1 <SEP> mm <SEP> 91,5-93
<tb> carboxaldehyd
<tb> Mischung <SEP> von <SEP> 1,1,2,2,3,5-Hexa methyl-3-äthyl-indan-methylketon
<tb> und <SEP> 1,1,2,3,3,
5-Hexamethyl-2- <SEP> 019H280 <SEP> 131/0,3 <SEP> mm <SEP> 1,5281 <SEP> 0,9709
<tb> äthyl-indan-methylketon
<tb> 1,1,2,2,3,3-Hexamethyl-5-äthyl- <SEP> 019H280 <SEP> 130/0,5 <SEP> mm <SEP> 60-61
<tb> indan-methylketon
<tb> 1,1,2,2,3,3,5-Heptamethyl-indan- <SEP> 018H260 <SEP> 119/0,2 <SEP> mm <SEP> 55,5-56
<tb> methylketon
<tb> 1,1,2,2,3,3,5-Heptamethyl-indan- <SEP> 019H280 <SEP> 126/0,1 <SEP> mm <SEP> , <SEP> 40-41
<tb> äthylketon den in der Parfümerie und Kosmetik üblichen Lö sungsmitteln, wie Diäthylphthalat, Äthanol, Mineral ölen und fetten Ölen, Carbitol (eingetragene Marke) und dergleichen.
Die nach der Erfindung erhaltenen Stoffe riechen alle nach Moschus, weisen jedoch in Hinsicht auf die Stärke und die Abstufung des Moschusgeruchs erheb liche Unterschiede auf, was eine äusserst variierte Anwendung ermöglicht.
In der folgenden Tabelle I sind die Konstanten einer Reihe von nach der Erfindung erhaltenen Acyl- polyalkylindanen aufgenommen.
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<I>Tabelle <SEP> I</I> <SEP> (Fortsetzung)
<tb> Acylpolyalkyl-indan <SEP> (Riechstoff) <SEP> Empirische <SEP> Siedepunkt <SEP> Schmelzpunkt <SEP> Refraktion <SEP> Spez.
<SEP> Gewicht
<tb> Formel <SEP> in <SEP> 0 <SEP> C <SEP> in <SEP> 0 <SEP> C <SEP> n <SEP> D <SEP> d <SEP> 40
<tb> 1,1,3,3-Tetramethyl-indan- <SEP> C15H260 <SEP> 49-50,5
<tb> methylketon
<tb> 1,1,2,3,3-Pentamethyl-indan- <SEP> C16H220 <SEP> 127/2 <SEP> mm <SEP> 47-48 <SEP> 1,5332 <SEP> 1,0023
<tb> methylketon
<tb> 1,1,2,3,3-Pentamethyl-indan- <SEP> C15H26O <SEP> 119-120/2 <SEP> mm <SEP> 48,5-50
<tb> carboxaldehyd
<tb> 1,1,2,2,3,3-Hexamethyl-indan- <SEP> C17H240 <SEP> 140/2 <SEP> mm <SEP> 76-77
<tb> methylketon <I>Beispiel 1</I> In einem mit Rührer, Thermometer, Luftkühler und Tropftrichter versehenen Rundkolben werden 375g Eisessig und 375 g konzentrierte Schwefelsäure vermischt.
Unter Rühren und während die Tem peratur zwischen 10 und 40 gehalten wird, wird innerhalb 11/2 Stunden ein Gemisch aus 495 g p-a- Dimethylstyrol und 315g Tetramethyläthylen, das heisst 2,3-Dimethyl-butylen-2, oder 2,3-Dimethyl- butylen-1 zugetropft. Nachdem alles zugegeben ist, wird noch weitere 21/ Stunden gerührt und darauf die Masse in Wasser ausgegossen. Die obere Schicht wird in einem Scheidetrichter abgetrennt und mit verdünnter Natronlauge und Wasser neutral ge waschen.
Darauf wird unter vermindertem Druck destilliert, wobei zunächst ein Vorlauf und darauf 1,1,2,2,3,3,5-Heptamethyl-indan vom Siedepunkt 82-86 C/0,7 mm übergeht. Die betreffende Ver bindung ist eine farblose Flüssigkeit, die nach einiger Zeit fest wird. Sie hat nach Umkristallisieren aus Äthanol einen Schmelzpunkt von 65-66 C.
In einem mit Rührer, Tropftrichter und Gas ableitungsrohr versehenen Kolben werden 400 g reines Nitrobenzol mit 140 g wasserfreiem Alumi niumchlorid verrührt, bis dieses sich völlig gelöst hat. Dabei wird durch äussere Kühlung mit Wasser dafür gesorgt, dass die Temperatur des Gemisches 30 nicht wesentlich übersteigt. Durch den Tropftrichter wird in einem Zeitverlauf von 3 Stunden 216 g 1,1,2,2, 3,3,5-Heptamethyl-indan, 85 g Acetylchlorid und 200g Nitrobenzol zufliessen gelassen. Während der Umsetzung wird die Temperatur durch Kühlen mit Wasser auf etwa 20 gehalten. Nachdem die Gasent wicklung aufgehört hat, rührt man eine weitere halbe Stunde.
Die zähflüssige Masse lässt man nunmehr unter kräftigem Rühren in ein Gemisch aus Eis. und konzentrierter Salzsäure fliessen, bis die komplexe Verbindung des Aluminiumchlorids völlig zersetzt ist. Das schwere Öl wird mit Wasser und Natriumacetat lösung neutral gewaschen. Nach Abdestillieren des Nitrobenzols, von dem 590 g zurückgewonnen wer den, erhält man etwa 210 g destilliertes Acetyl- 1,1,2,2,3,3,5-heptamethyl-indan, das bald fest wird. Nach Umkristallisieren aus Methanol schmilzt die Verbindung bei 55,5-56 .
<I>Beispiel 2</I> In ähnlicher Weise wie in Beispiel 1 beschrieben, wird Propionyl-1,1,2,2,3,3,5-heptamethyl-indan her gestellt, indem anstatt 85 g Acetylchlorid 95 g Pro- pionylchlorid genommen wird. Auch dieses Keton ist ein kristallisierter Stoff. Es siedet bei 126 /0,1 mm und schmilzt bei 43-44 .
<I>Beispiel 3</I> In der im Beispiel 1 beschriebenen Weise wird 1,1,2,2,3,3 -Hexamethyl - 5 - äthyl - indan hergestellt, wobei man anstatt von 495 g p-a-Dimethylstyrol von 557 g p-Äthyl-a-methyl-styrol ausgeht. Das derart hergestellte Polyalkylindan siedet bei 108 C/2 mm. nD = 1,515 und d24 = 0,918.
230 g dieser Verbindung werden in der dort be schriebenen Weise in Acetyl-1,1,2,2,3,3-hexamethyl- 5-äthyl-indan übergeführt. Die Acetylverbindung ist eine kristallinische Substanz mit einem Siedepunkt von 130 C/0,5 mm und einem Schmelzpunkt von 60-6l C.
<I>Beispiel 4</I> 1,1,2,3,3,5-Hexamethyl-indan wird nach der im Beispiel 1 beschriebenen Weise hergestellt unter Anwendung von 262 g Trimethyläthylen anstelle von 315g Tetramethyläthylen. Das in dieser Weise erhal tene Polyalkyl-indan hat einen Siedepunkt von 84 bis 87 C/2 mm. Beim Fraktionieren wurde eine farblose Flüssigkeit erhalten, Siedepunkt 85 C/2 mm, nD = 1,5119, d24 = 0,9119.
In einem mit Rührer, Gaseinleitungsrohr, Thermo meter und Liebigschem Kühler versehenen Kolben suspendiert man 93g wasserfreies Zinkchlorid und 112 g Paraformaldehyd in 1370 g 1,1,2,3,3,5- Hexamethyl-indan. Nach Erhitzung der Masse auf 55 leitet man unter Rühren einen kräftigen Strom trockenes Salzsäuregas ein, wobei man dafür besorgt ist, dass die Temperatur zwischen 58 und 62 gehal ten wird.
Während der ersten Stunde wird das Salzsäuregas rasch absorbiert. Damit die Reaktion völlig beendet wird, ist die Gaseinleitung weitere 2 Stunden fortzu setzen; die Einleitungsgeschwindigkeit kann dabei bedeutend verringert werden. Nach Kühlen werden die Schichten in einem Scheidetrichter voneinander getrennt. Nachdem die obere Schicht mit Wasser und verdünnter Natronlauge neutral gewaschen ist, destil liert man unter vermindertem Druck. Dabei geht zu nächst ein Vorlauf aus unverändertem Hexamethyl- indan über, von dem 648 g zurückgewonnen werden.
Anschliessend geht das Chlormethyl-1,1,2,3,3,5-hexa- methyl-indan als farblose Flüssigkeit vom Siedepunkt 124-150 /2 mm über. Die Ausbeute beträgt 656 g. Diese Flüssigkeit wird fest und kann durch Um kristallisieren aus Äthanol weiter gereinigt werden, wobei farblose Kristalle vom Schmelzpunkt 64-66 anfallen.
Das in dieser Weise erhaltene Chlormethylhexa- methyl-indan wird in folgender Weise in das Formyl- 1,1,2,3,3,5-hexamethyl-indan übergeführt.
In einem mit Rührer und Kühler ausgestatteten Rundkolben wird 452 g Chlormethylhexamethyl- indan in Portionen einem warmen Gemisch aus 74,8g Natriumhydroxyd, 173 g 2-Nitropropan und 1110 g 96%igem Äthanol zugegeben. Das dauert 10-15 Minuten und nach jeder Zugabe siedet die Flüssigkeit. Nach beendeter Reaktion wird weitere 15 Minuten gekocht. Die Flüssigkeit muss nunmehr neutral sein. Das Kochsalz wird nach Abkühlen abge saugt, worauf man den Alkohol abdestilliert. Die verbleibende Flüssigkeit wird mit Wasser verdünnt und in einem Scheidetrichter mit Benzol ausgezogen. Man wäscht dreimal mit jeweils 150 cm 10 %iger Natronlauge und dann mit Wasser bis zur neutralen Reaktion.
Nach Abdestillieren des Lösungsmittels kann der Rohaldehyd durch Destillation in Vakuum gereinigt werden. Man erhält 350 g Formyl-1,1,2,3,3,5-hexa- methyl-indan vom Siedepunkt 133-138 /3,5 mm. Es ist ein fester Stoff, der nach Umkristallisieren aus 50 % Äthanol bei 66,5-67,5 schmilzt.
<I>Beispiel 5</I> Aus 65 g des nach Beispiel 1 hergestellten 1,1,2,2,3,3,5-Heptamethyl-indan, 13,5g wasserfreiem Zinkchlorid und 16,5 g Paraformaldehyd stellt man die Chlormethylverbindung in gleicher Weise wie im Beispiel 4 her, aber unter Anwendung einer Reak tionstemperatur von 90 . Das Chlormethyl-1,1,2,2, 3,3,5-heptamethyl-indan siedet bei 121-130 /0,5 mm und schmilzt nach Umkristallisieren aus Äthanol bei 91-93 .
42 g der in dieser Weise hergestellten Verbin dung werden 2 Stunden unter Rückfluss mit 44 g Hexamethylentetramin, 65 cm Eisessig und 65 cm Wasser gekocht. Man kühlt darauf etwas ab, setzt 25 cm 36%ige Salzsäure zu und kocht nochmals, und zwar während 20 Minuten. Nach Kühlen und Verdünnen mit Wasser extrahiert man mit Benzol. Die Benzollösung wird darauf mit Wasser und Bicar- bonatlösung neutral gewaschen. Nach Abdestillieren des Benzols fraktioniert man im Vakuum, wobei 29 g Aldehyd vom Siedepunkt 125-140 /1 mm erhalten werden. Durch Umkristallisieren aus einem Methanol- Äthanolgemisch wird das Formyl-1,1,2,2,3,3,5-hepta- methyl-indan weiter gereinigt.
Es fällt in Form farb loser Kristalle vom Schmelzpunkt 91,5-93 an.
Process for the production of musk fragrances According to Switzerland. In U.S. Patent No. 311,193, musk fragrances are produced by treating p-cymene with an alkylating agent having an alkyl group of 4-6 carbon atoms and introducing an acetyl group into the product obtained. It is stated in the description that the structure of the compounds obtained is not certain.
It has now been found that the compounds obtained in the process in question are in fact polyalkylindane derivatives and that they and similar musk fragrances can also be produced according to the present invention by condensing a styrene with an alkene in the presence of a catalyst to give polyalkylindanes, in which at least four hydrogen atoms of the cyclopentane ring of the indane are substituted by alkyl groups with 1-3 carbon atoms, an acyl group with 1-3 carbon atoms is introduced into the benzene ring of the polyalkylindane obtained in this way.
Some musk obtained according to the invention
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Similar reaction equations apply to the production of indane derivatives that contain four or six alkyl groups in the five-membered ring. Fragrances can be given by the following formula:
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The radicals R therein represent hydrogen atoms or the same or different alkyl groups with 1 to 3 carbon atoms, at least four of the substituents R in the cyclopentane ring being alkyl groups with 1-3 carbon atoms, while R 'is either hydrogen or an alkyl group with 1 or 2 carbon atoms .
The first step of the process according to the invention, the condensation, can be explained by the following example, according to which a hexamethylindane is obtained: but it should be noted that the constitution of these compounds is not entirely certain, and that it is possible that isomers or Mixtures of isomers are formed. For the sake of simplicity, polyalkylindanes are always used in the description and in the claims.
In the further description of the compounds obtained according to the invention, the following numbering of the carbon atoms of the indane skeleton is used:
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The type and strength of the musk odor include: a. depends on the position of the substituents. In general, it can be said that if the polyalkylindane on which the musk fragrance is based contains four alkyl groups in the five-membered ring, these should preferably be located at the two 1- and the two 3-positions, while the total number of carbon atoms of these four substituents is 4-6 is.
If there are five alkyl groups in the five-membered ring, these are expediently in the 1,1,2,3,3-position, while the total number of carbon atoms in these groups, including any group R present in the benzene nucleus, is 5-8 is.
If all the hydrogen atoms in the five-membered ring have been replaced by alkyl groups, only one configuration is possible, namely 1,1,2,2,3,3. The total number of carbon atoms in these groups, including any group R present in the benzene nucleus, is then advantageously 6-9.
The substituents R and R'CO in the benzene nucleus can be located in different places of the same. The group R is suitably bonded to carbon atom 5.
The group R'CO can be a formyl, acetyl or propionyl group.
When the five-membered ring of indane contains four alkyl groups, the acetyl compound has the most favorable musky odor. With five alkyl groups in the five-membered ring, the formyl group also gives a good musk odor, while when there are six alkyl groups in the five-membered ring, both the compounds with an acetyl group and those with a formyl group or propionyl group are valuable musk fragrances.
Styrenes suitable for preparing the abovementioned compounds are styrene, a-methyl-styrene, p-methyl-styrene, p, a-dimethyl-styrene, p-ethyl-a-methyl-styrene, pn-propyl-a-methyl-styrene and p-isopropyl-a-methyl-styrene. These styrenes conform to the formula
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in which R1 and R2 represent hydrogen atoms or alkyl groups having 1-3 carbon atoms.
Suitable alkenes are those of the following formula:
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in which R3 and R4 are alkyl groups with 1-3 carbon atoms and R5 and R, hydrogen or alkyl groups with 1-3 carbon atoms, such as. B. isobutylene, 2-methylbutylene (1), trimethylethylene, 2,3-dimethyl-butylene- (1), trimethylethylethylene and tetramethylethylene, or ascenes, which are able to convert under the reaction conditions by isomerization into an alkene of the above formula, such as . B. tert. Butyl ethylene.
The condensation takes place under the influence of catalysts. Very good results are obtained with a mixture of glacial acetic acid and concentrated sulfuric acid, preferably in a weight ratio of 1: 1, with boron trifluoride etherate and with 70-85% strength sulfuric acid. But you can also use other catalysts.
The condensation is preferably carried out at temperatures between -10 and + 900C. If you work at higher temperatures, it will be necessary in most cases, taking into account the boiling point of the alkenes, to carry out the reaction in an autoclave.
The second step of the process according to the invention, the introduction of the acyl group into the benzene nucleus, can be carried out in various ways: To produce the aldehydes (formyl compounds), the polyalkylindane can first be converted into the chloromethyl compound, for example by reaction with paraformaldehyde and hydrochloric acid gas Presence of anhydrous zinc chloride as a catalyst. The chloromethyl compound can then be treated with hexamethylenetetramine in aqueous 50% acetic acid. The chloromethyl compound can also be allowed to react with a suspension of the sodium salt of 2-nitro-propane in 96% ethanol.
Another method for introducing the aldehyde group is that the polyalkylindane is reacted with carbon oxide, gaseous hydrochloric acid and aluminum chloride in an autoclave according to the Gattermann-Koch method.
The acetyl group can be introduced by treating the polyalkylindane with an acetyl halide or with acetic anhydride in the presence of aluminum chloride or another Friedel-Crafft catalyst known for this purpose.
A propionyl group can be introduced into the benzene nucleus in a similar manner by using a propionyl halide or propionic anhydride in place of the acetyl halide or acetic anhydride. Insofar as one introduces an acetyl group, the compounds obtained are partly the same as those after Switzerland. Patent No. 311193 can be obtained by reacting p-cymene with alkenes or alcohols having 4-6 carbon atoms.
The musk fragrances produced according to the invention have several advantages over the already known nitro musk fragrances. They differ in particular in their high light and alkali resistance, which latter property is particularly important for use in soap perfumes.
They also easily dissolve in
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<I> Table <SEP> 1 </I>
<tb> Empirical <SEP> Boiling Point <SEP> Melting Point <SEP> Refration <SEP> Spec. <SEP> Weight
<tb> Acylpolyalkyl-indane <SEP> (fragrance) <SEP> Formula <SEP> in <SEP> C <SEP> in <SEP> C <SEP> n <SEP> D <SEP> d20
<tb> 4
<tb> 1,2,3,3,5-Pentamethyl-indan-<SEP> C16H220 <SEP> 67,5-69
<tb> methyl ketone
<tb> 1,1,3,3,5-pentamethyl-indan-<SEP> C16H220 <SEP> 114/1 <SEP> mm <SEP> 60-61
<tb> methyl ketone
<tb> 1,1,3,5-tetramethyl-3-ethyl-indan-<SEP> C17H240 <SEP> 114 / 0.7 <SEP> mm <SEP> 31.5-33
<tb> methyl ketone
<tb> 1,1,5-trimethyl-3,3-diethyl-indan-<SEP> C18H260 <SEP> l18 / 0.1 <SEP> mm <SEP> 66.5-67.5
<tb> methyl ketone
<tb> 1,1,3,5-tetramethyl-3- (isopropyl) - <SEP> C18H26O <SEP> 100 / 0.1 <SEP> mm <SEP> 1.5251 <SEP> 0.9708
<tb> indan methyl ketone
<tb> 1,1,3,
3-tetramethyl-5-ethyl-indan-<SEP> C17H240 <SEP> 140/2 <SEP> mm <SEP> 50.5-52
<tb> methyl ketone
<tb> 1,1,2,3,3,5-hexamethyl-indan-<SEP> C17H240 <SEP> 59-59.8
<tb> methyl ketone
<tb> 1,1,2,3,3,5-hexamethyl-indan-<SEP> 016H220 <SEP> 135 / 0.7 <SEP> mm <SEP> 66.5-67.5
<tb> carboxaldehyde
<tb> 1,1,2,3,5-Pentamethyl-3-ethyl- <SEP> 018H260 <SEP> 116 / 0.2 <SEP> mm <SEP> 1.5300 <SEP> 0.9767
<tb> indan methyl ketone
<tb> 1,1,2,3,3-Pentamethyl-5-ethyl- <SEP> 018H260 <SEP> 141/2 <SEP> mm <SEP> 74-75
<tb> indan methyl ketone
<tb> 1,1,3,3,5-Pentamethyl-2-ethyl- <SEP> 018H260 <SEP> 138/1 <SEP> mm <SEP> 1.5339 <SEP> 0.9881
<tb> indan methyl ketone
<tb> 1,1,2,2,3,3,5-heptamethyl-indan-<SEP> 017H240 <SEP> 130/1 <SEP> mm <SEP> 91.5-93
<tb> carboxaldehyde
<tb> Mixture <SEP> of <SEP> 1,1,2,2,3,5-hexa methyl-3-ethyl-indane-methyl ketone
<tb> and <SEP> 1,1,2,3,3,
5-hexamethyl-2- <SEP> 019H280 <SEP> 131 / 0.3 <SEP> mm <SEP> 1.5281 <SEP> 0.9709
<tb> ethyl indane methyl ketone
<tb> 1,1,2,2,3,3-hexamethyl-5-ethyl- <SEP> 019H280 <SEP> 130 / 0.5 <SEP> mm <SEP> 60-61
<tb> indan methyl ketone
<tb> 1,1,2,2,3,3,5-heptamethyl-indan-<SEP> 018H260 <SEP> 119 / 0,2 <SEP> mm <SEP> 55,5-56
<tb> methyl ketone
<tb> 1,1,2,2,3,3,5-heptamethyl-indan- <SEP> 019H280 <SEP> 126 / 0.1 <SEP> mm <SEP>, <SEP> 40-41
<tb> Ethyl ketone the solvents commonly used in perfumery and cosmetics, such as diethyl phthalate, ethanol, mineral oils and fatty oils, Carbitol (registered trademark) and the like.
The substances obtained according to the invention all smell of musk, but have considerable differences in terms of strength and the gradation of the musk odor, which allows extremely varied use.
In the following table I the constants of a number of acyl polyalkylindanes obtained according to the invention are included.
EMI0004.0000
<I> Table <SEP> I </I> <SEP> (continued)
<tb> Acylpolyalkyl-indane <SEP> (fragrance) <SEP> Empirical <SEP> boiling point <SEP> melting point <SEP> refraction <SEP> spec.
<SEP> weight
<tb> Formula <SEP> in <SEP> 0 <SEP> C <SEP> in <SEP> 0 <SEP> C <SEP> n <SEP> D <SEP> d <SEP> 40
<tb> 1,1,3,3-tetramethyl-indan-<SEP> C15H260 <SEP> 49-50.5
<tb> methyl ketone
<tb> 1,1,2,3,3-pentamethyl-indan- <SEP> C16H220 <SEP> 127/2 <SEP> mm <SEP> 47-48 <SEP> 1.5332 <SEP> 1.0023
<tb> methyl ketone
<tb> 1,1,2,3,3-pentamethyl-indan- <SEP> C15H26O <SEP> 119-120 / 2 <SEP> mm <SEP> 48.5-50
<tb> carboxaldehyde
<tb> 1,1,2,2,3,3-hexamethyl-indan-<SEP> C17H240 <SEP> 140/2 <SEP> mm <SEP> 76-77
<tb> methyl ketone <I> Example 1 </I> 375 g of glacial acetic acid and 375 g of concentrated sulfuric acid are mixed in a round bottom flask equipped with a stirrer, thermometer, air cooler and dropping funnel.
While stirring and while the tem perature is kept between 10 and 40, a mixture of 495 g of pa-dimethylstyrene and 315g of tetramethylethylene, that is 2,3-dimethyl-butylene-2, or 2,3-dimethyl, is added within 11/2 hours - 1-butylene was added dropwise. After everything has been added, stirring is continued for a further 21 / hours and then the mass is poured into water. The upper layer is separated off in a separating funnel and washed neutral with dilute sodium hydroxide solution and water.
This is followed by distillation under reduced pressure, first of all a forerun followed by 1,1,2,2,3,3,5-heptamethylindane with a boiling point of 82-86 ° C. / 0.7 mm. The compound in question is a colorless liquid that solidifies after a while. After recrystallization from ethanol, it has a melting point of 65-66 C.
In a flask equipped with a stirrer, dropping funnel and gas discharge tube, 400 g of pure nitrobenzene are stirred with 140 g of anhydrous aluminum chloride until it has completely dissolved. External cooling with water ensures that the temperature of the mixture does not significantly exceed 30. 216 g of 1,1,2,2, 3,3,5-heptamethylindane, 85 g of acetyl chloride and 200 g of nitrobenzene are allowed to flow in through the dropping funnel over a period of 3 hours. During the reaction, the temperature is kept at about 20 by cooling with water. After the gas development has stopped, stir for another half an hour.
The viscous mass is now left in a mixture of ice with vigorous stirring. and concentrated hydrochloric acid flow until the complex compound of aluminum chloride is completely decomposed. The heavy oil is washed neutral with water and sodium acetate solution. After distilling off the nitrobenzene, of which 590 g were recovered, about 210 g of distilled acetyl-1,1,2,2,3,3,5-heptamethyl-indane are obtained, which soon solidifies. After recrystallization from methanol, the compound melts at 55.5-56.
<I> Example 2 </I> In a manner similar to that described in Example 1, propionyl-1,1,2,2,3,3,5-heptamethyl-indane is prepared by using 95 g of propionyl chloride instead of 85 g of acetyl chloride pionyl chloride is taken. This ketone is also a crystallized substance. It boils at 126 / 0.1 mm and melts at 43-44.
<I> Example 3 </I> In the manner described in Example 1, 1,1,2,2,3,3-hexamethyl-5-ethyl-indane is prepared, with 557 g of pa-dimethylstyrene being used instead of 495 g p-ethyl-a-methyl-styrene goes out. The polyalkylindane produced in this way boils at 108 C / 2 mm. nD = 1.515 and d24 = 0.918.
230 g of this compound are converted into acetyl-1,1,2,2,3,3-hexamethyl-5-ethyl-indane in the manner described there. The acetyl compound is a crystalline substance with a boiling point of 130 C / 0.5 mm and a melting point of 60-6l C.
<I> Example 4 </I> 1,1,2,3,3,5-hexamethylindane is prepared in the manner described in Example 1 using 262 g of trimethylethylene instead of 315 g of tetramethylethylene. The polyalkylindane obtained in this way has a boiling point of 84 to 87 C / 2 mm. A colorless liquid was obtained on fractionation, boiling point 85 ° C./2 mm, nD = 1.5119, d24 = 0.9119.
93 g of anhydrous zinc chloride and 112 g of paraformaldehyde are suspended in 1370 g of 1,1,2,3,3,5-hexamethylindane in a flask equipped with a stirrer, gas inlet tube, thermometer and Liebig's condenser. After the mass has been heated to 55, a vigorous stream of dry hydrochloric acid gas is passed in while stirring, ensuring that the temperature is kept between 58 and 62 th.
During the first hour, the hydrochloric acid gas is rapidly absorbed. In order for the reaction to come to an end completely, the introduction of gas must continue for a further 2 hours; the rate of introduction can be significantly reduced. After cooling, the layers are separated from one another in a separating funnel. After the upper layer has been washed neutral with water and dilute sodium hydroxide solution, it is distilled under reduced pressure. A first run of unchanged hexamethylindane goes over, of which 648 g are recovered.
The chloromethyl-1,1,2,3,3,5-hexamethylindane then passes over as a colorless liquid with a boiling point of 124-150 / 2 mm. The yield is 656 g. This liquid becomes solid and can be further purified by recrystallizing from ethanol, resulting in colorless crystals with a melting point of 64-66.
The chloromethylhexamethylindane obtained in this way is converted into the formyl 1,1,2,3,3,5-hexamethylindane in the following manner.
In a round bottom flask equipped with a stirrer and condenser, 452 g of chloromethylhexamethylindane are added in portions to a warm mixture of 74.8 g of sodium hydroxide, 173 g of 2-nitropropane and 1110 g of 96% strength ethanol. This takes 10-15 minutes and after each addition the liquid boils. After the reaction has ended, the mixture is boiled for a further 15 minutes. The liquid must now be neutral. The table salt is filtered off with suction after cooling, whereupon the alcohol is distilled off. The remaining liquid is diluted with water and extracted with benzene in a separating funnel. It is washed three times with 150 cm each of 10% sodium hydroxide solution and then with water until a neutral reaction is obtained.
After the solvent has been distilled off, the crude aldehyde can be purified by distillation in vacuo. 350 g of formyl-1,1,2,3,3,5-hexamethylindane with a boiling point of 133-138 / 3.5 mm are obtained. It is a solid that, after recrystallization from 50% ethanol, melts at 66.5-67.5.
<I> Example 5 </I> The chloromethyl compound is prepared from 65 g of the 1,1,2,2,3,3,5-heptamethylindane prepared according to Example 1, 13.5 g of anhydrous zinc chloride and 16.5 g of paraformaldehyde in the same way as in Example 4, but using a reaction temperature of 90. The chloromethyl-1,1,2,2, 3,3,5-heptamethyl-indane boils at 121-130 / 0.5 mm and melts after recrystallization from ethanol at 91-93.
42 g of the compound prepared in this way are boiled for 2 hours under reflux with 44 g of hexamethylenetetramine, 65 cm of glacial acetic acid and 65 cm of water. It is then cooled somewhat, 25 cm of 36% strength hydrochloric acid are added and the mixture is boiled again for 20 minutes. After cooling and diluting with water, it is extracted with benzene. The benzene solution is then washed neutral with water and bicarbonate solution. After distilling off the benzene, fractionation is carried out in vacuo, 29 g of aldehyde having a boiling point of 125-140 / 1 mm being obtained. The formyl-1,1,2,2,3,3,5-heptamethyl-indane is further purified by recrystallization from a methanol-ethanol mixture.
It is obtained in the form of colorless crystals with a melting point of 91.5-93.