Verfahren zur Herstellung von ungesättigten cyclischen Ketonen
Die vorliegende Erfindung hat ein Verfahren zur Herstellung von ungesättigten cyclischen Ketonen der Formel
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<tb> R-CH2 <SEP> CH3 <SEP> 0 <SEP> R-CH2 <SEP> CH3 <SEP> 0
<tb> <SEP> Os, <SEP> s"\/ <SEP> J
<tb> <SEP> Ib
<tb> <SEP> R-CH.-Rla <SEP> oder <SEP> der <SEP> Formel <SEP> R <SEP> i <SEP> C <SEP> H2 <SEP> R
<tb> <SEP> R
<tb> <SEP> CH3 <SEP> CH3
<tb> <SEP> CHa <SEP> CHa
<tb> worin die R Wasserstoff oder niedere Alkylreste bedeuten, zum Gegenstand, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass man Atherketale der Formel
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worin R'niedere Alkylreste darstellen, nach vorangehender oder unter gleichzeitiger Alkoholabspaltung durch Behandlung mit sauren Mitteln cyclisiert.
Als Ausgangsmaterialien können z. B. 6,10-Dimethyl-2,2,4-triäthoxy-undecadien- (5,9), 6,9,10-Trimethyl-2,2,4-triäthoxy-undecadien- (5,9), 6,10-Dimethyl-2,2,4-trimethoxy-dodecadien- (5,9), 6,10,12-Trimethyl-2,2,4-triäthoxy-tridecadien- (5,9), 3,6,10-Trimethyl-2,2,4-triäthoxy-tridecadien- (5,9), 3,6,9,10 Tetramethyl-2,2,4-triäthoxy-tridecadien- (5,9) verwendet werden. Die Ausgangsstoffe der Formel II können z. B. durch Umsetzung eines Acetals der Formel
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mit einem Enoläther der Formel
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in Gegenwart eines sauren Katalysators gewonnen werden.
Die Atherketale werden vorzugsweise vor der Cyclisierung in einer ersten Reaktionsstufe einer Alkoholabspaltung unterworfen, wobei Verbindungen der nachstehenden Formeln V und VI gebildet werden.
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Die Alkoholabspaltung wird zweckmässig in Gegenwart eines Lösungsmittels und eines sauren Mittels bei erhöhter Temperatur durchgeführt. Als saure Mittel können beispielsweise p-Toluolsulfosäure, m-Phosphorsäure und o-Phosphorsäure verwendet werden.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, dem Reaktionsgemisch eine organische Base, z. B. Chinolin oder Pyridin, zuzusetzen. Gemäss einer besonders vorteilhaften Ausführungsform wird die Alkoholabspaltung bei Siedetemperatur des Reaktionsgemisches unter ständigem Abdestillieren des gebildeten Alkohols durchgeführt.
Je nach den verwendeten sauren Cyclisierungsmitteln entstehen cyclische Ketone, die neben a-Jononauch ss-Jononstruktur aufweisen. So kann man praktisch Ketone mit ausschliesslich a-Jononstruktur gewinnen, wenn man als saures Cyclisierungsmittel siru pöse Phosphorsäure bei Raumtemperatur oder bei wenig über Raumtemperatur erhöhter Temperatur verwendet. Wenn man dagegen die zu cyclisierenden Verbindungen mit konzentrierter Schwefelsäure in der Kälte behandelt, ist der Gehalt an cyclischen Ketonen des ss-Jonon-Typus im Endprodukt erhöht.
Die nach dem erfindungsgemässen Verfahren erhaltenen Ketone der Formeln la bzw. Ib gehören einer Gruppe von bekannten Riechstoffen mit wertvollen Geruchsnüancen an.
Beispiel 1
32 g 6,10-Dimethyl-2,2,4-triäthoxy-undecadien (5,9) werden-in 300 ml absolutem Benzol gelöst und unter Zusatz von 0,3 g p-Toluolsulfosäure, I, 5 ml Chinolin und 0,05 g Hydrochinon unter fortwähren- dem Abdestillieren des sich abspaltenden Athanols erhitzt, bis nach etwa 30 Minuten die Siedetemperatur des Reaktionsgemisches auf 80 angestiegen ist. Das Reaktionsgemisch giesst man auf Eis und Natriumbicarbonatlösung und wäscht die sich abscheidende organische Phase mehrmals mit kaltem Wasser aus.
Nach dem Trocknen und Eindampfen im Vakuum erhält man ein Gemisch, das zur Hauptsache aus 6, 10-Dimethyl-2-äthoxy-undecatetraen-(2, 4,6,9) besteht (n2r, = 1,5360 ; U. V.-Max. in Feinspritlösung bei 284 me, E l = 800).
Das erhaltene Substanzgemisch wird in 25 ml Benzol gelöst und unter kräftigem Rühren zu 80 ml 84prozentiger Phosphorsäure gegeben. Die Temperatur steigt rasch auf 35-40"an. Man lässt noch wah- rend 30 Minuten ausreagieren, giesst die Reaktionsmischung auf Eis und Wasser und nimmt die organische Phase in Petroläther auf. Die Petrolätherlösung wird mit Wasser, Natriumbicarbonatlösung und schliesslich wieder mit Wasser bis zur Neutralität gewaschen. Nach dem Trocknen und Eindampfen erhält man durch fraktionierte Destillation des Rückstandes nahezu reines a-Jonon (Siedepunkt 60-65 /0, 02 mm ; nD = 1,4995 ; U.
V.-Max. in Feinspritlösung bei 226 m, re, E1= 700).
Bei 290 m, e ist eine geringe Absorption festzustellen, die auf einen unbedeutenden Gehalt an p-Jonon hindeutet.
Das als Ausgangsmaterial benötigte 6,10-Dimethyl-2,2,4-triäthoxy-undecadien- (5,9) kann wie folgt hergestellt werden :
235 g trockenes Lemongrasöl werden mit 160 g o-Ameisensäureäthylester vermischt und hierauf mit einer Lösung von 3 g kristallisierter Phosphorsäure in 40 g absolutem Alkohol versetzt. Durch Kühlen mit Eiswasser hält man die Temperatur auf 20-25" und lässt das Gemisch dann im verschlossenen Kolben über Nacht bei Zimmertemperatur stehen. Am folgenden Tag versetzt man die dunkelbraune Lösung mit 1000 ml Petroläther (vom Siedeintervall 30-45 ) und wäscht zuerst mit 1000 ml Eiswasser und anschlie ssend mit 1000 ml gesättigter Natriumbicarbonatlösung.
Nun wird über Natriumsulfat getrocknet und durch Eindampfen im Wasserstrahlvakuum bei 40 vom Lösungsmittel befreit. Das rohe Citralacetal bleibt als braunes 01 zurück und kann durch Destillation gereinigt werden. Man erhält 200 g reines Acetal als schwach gelbes Öl, das bei 76-78 /0, 2 mm siedet (n2D = 1,4528). 22,6 g des Acetals werden mit 10 g 2-Athoxy-propen- (1), und hierauf portionenweise mit einer Lösung von 1 g Zinkchlorid in 10 ml Essigester versetzt.
Durch Kühlen mit Eiswasser sorgt man dafür, dass die Temperatur 40r nicht übersteigt. Sobald die Reaktion abgeklungen ist, lässt man noch eine Stunde bei Zimmertemperatur stehen und versetzt die Lösung mit 1000 ml Petroläther. Nach dem Waschen mit Eiswasser und Natriumbicarbonatlösung wird die Petrolätherlösung getrocknet und im Wasserstrahlvakuum vom Lösungsmittel befreit. Man erhält 28 g 6,10-Dimethyl-2,2,4-triäthoxy-undecadien- (5,9) als gelbes 01 (n2D= 1,4566).
Beispiel 2
33,4 g 6,9,10-Trimethyl-2,2,4-triäthoxy-undeca dien- (5, 9) werden wie in Beispiel 1 mit 300 ml Benzol, 0,2 g p-Toluolsulfosäure, 1,5 ml Chinolin und 0,05 g Hydrochinon behandelt. Die Aufarbeitung liefert 28 g eines Rohproduktes, das durch Destillation im Hochvakuum gereinigt wird (Siedepunkt 100 bis 110 /0, 05 mm ; n D = 1, 5200 ; U. V.-Max. in Fein spritlösung bei 284,5 m, tz ; E 1 = 1000).
Die Cyclisierung dieses Produktes in 84prozentiger Phosphorsäure gemäss den Angaben in Beispiel 1 liefert sehr reines a-Iron (Siedepunkt 68-70 / 0,05 mm ; n2D= 1, 4975 ; U. V.-Max. in Feinspritlösung bei 226 m, u, E1= 670).
Das als Ausgangsmaterial benötigte 6,9,10-Trimethyl-2,2,4-triäthoxy-undecadien- (5,9) kann wie folgt hergestellt werden :
600 g E-Methyl-citral werden mit 600 g o-Ameisensäureäthylester in Gegenwart von 10 g 85prozentiger Phosphorsäure und 100 ml absolutem Athanol gemma3 den Angaben in Beispiel 1 acetalisiert.
Nach der Aufarbeitung erhält man 850 g e-Methyl-citral- acetal als angenehm riechendes bl I (n'O= 1,4721 ; d = 0,882). 30 g dieses Acetals werden wie in Beispiel 1 mit 13,5 g 2-Athoxy-propen- (1) in Anwesenheit von 1,35 g Zinkchlorid und 13,5 ml Essigester umgesetzt, wobei man 40 g 6,9,10-Trimethyl-2,2,4triäthoxy-undecadien- (5, 9) als gelbes O1 erhält (n2X) = 1,4733 ; d = 0,893).
Beispiel 3
33,4 g 3,6,10-Trimethyl-2,2,4-triäthoxy-undeca dien- (5, 9), 300 ml Benzol, 0,3 g p-Toluolsulfosäure, 1,5 ml Chinolin und 0,05 g Hydrochinon werden wie in Beispiel 1 umgesetzt, wobei man 26,4 g eines Produktes erhält, das zur Hauptsache aus 3,6,10-Trime thyl-2-äthoxy-undecatetraen-(2, 4,6,9) besteht und ohne weitere Reinigung wie in Beispiel 1 mit Phosphorsäure cyclisiert wird. Durch fraktionierte Destillation des Cyclisierungsproduktes erhält man Isomethyl a-jonon (Siedepunkt 66-68 /0, 02 mm ; n 2rS = 1,4960 ; U. V.-Max. bei 230 m, u ; E 1 = 600, schwache Schulter bei 290 mali.).
Das als Ausgangsmaterial benötigte 3,6,10-Trimethyl-2,2,4-triäthoxy-undecadien- (5,9) kann wie folgt hergestellt werden :
140 g Citralacetal werden mit 70 g 2-Athoxy- buten- (2) versetzt und hierauf wird portionenweise eine Lösung von 7 g Zinkchlorid in 70 ml Essigester dazugegeben. Durch Kühlen mit Eis sorgt man dafür, dass die Temperatur 40 nicht übersteigt. Sobald die Reaktion abgeklungen ist, lässt man eine Stunde bei Zimmertemperatur stehen und isoliert 3,6,10-Trimethyl-2,2,4-triäthoxy-undecadien- (5,9) wie in Beispiel 1 beschrieben.
Durch Chromatographierung an Aluminiumoxyd (Aktivitätsstufe II, mit 4 Prozent Wasser und 1 Prozent Pyridin desaktiviert) erhält man ein analysenreines Präparat als farbloses Öl (nr = 1,4550).
Beispiel 4
16,7 g 3,6,10-Trimethyl-2,2,4-triäthoxy-undeca dien- (5, 9) werden in 180 ml Benzol gelöst und unter Zusatz von 0,25 g o-Phosphorsäure und 0,05 g Hydrochinon unter Rühren und Abdestillieren des sich abspaltenden Alkohols auf 85 erhitzt. Die Aufarbeitung gemäss den Angaben in Beispiel 1 ergibt ein zur Hauptsache aus 3,6,10-Trimethyl-2-äthoxy-undeca tetraen- (2, 4,6,9) bestehendes gelbliches Öl vom Siedepunkt 90-100 /0, 02 mm ; (n2r, 2=1, 5100 ; U. V.-Max.
282 mu, E 1 = 950), das wie im vorhergehenden Beispiel cyclisiert werden kann.
Process for the preparation of unsaturated cyclic ketones
The present invention has a process for making unsaturated cyclic ketones of the formula
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<tb> R-CH2 <SEP> CH3 <SEP> 0 <SEP> R-CH2 <SEP> CH3 <SEP> 0
<tb> <SEP> Os, <SEP> s "\ / <SEP> J
<tb> <SEP> Ib
<tb> <SEP> R-CH.-Rla <SEP> or <SEP> of the <SEP> formula <SEP> R <SEP> i <SEP> C <SEP> H2 <SEP> R
<tb> <SEP> R
<tb> <SEP> CH3 <SEP> CH3
<tb> <SEP> CHa <SEP> CHa
<tb> in which the R denotes hydrogen or lower alkyl radicals, to the subject, which is characterized in that there are ether ketals of the formula
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in which R 'represent lower alkyl radicals, cyclized after previous or with simultaneous elimination of alcohol by treatment with acidic agents.
As starting materials, for. B. 6,10-dimethyl-2,2,4-triethoxy-undecadiene (5.9), 6,9,10-trimethyl-2,2,4-triethoxy-undecadiene (5.9), 6, 10-dimethyl-2,2,4-trimethoxy-dodecadiene (5.9), 6,10,12-trimethyl-2,2,4-triethoxy-tridecadiene (5.9), 3,6,10- Trimethyl-2,2,4-triethoxy-tridecadiene- (5.9), 3,6,9,10 tetramethyl-2,2,4-triethoxy-tridecadiene- (5.9) can be used. The starting materials of formula II can, for. B. by implementing an acetal of the formula
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with an enol ether of the formula
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can be obtained in the presence of an acidic catalyst.
The ether ketals are preferably subjected to elimination of alcohol in a first reaction stage before the cyclization, compounds of the formulas V and VI below being formed.
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The elimination of alcohol is expediently carried out in the presence of a solvent and an acidic agent at elevated temperature. As acidic agents, for example, p-toluenesulfonic acid, m-phosphoric acid and o-phosphoric acid can be used.
It has been found to be advantageous to add an organic base, e.g. B. quinoline or pyridine to add. According to a particularly advantageous embodiment, the elimination of alcohol is carried out at the boiling point of the reaction mixture, with the alcohol formed being distilled off continuously.
Depending on the acidic cyclizing agents used, cyclic ketones are formed which, in addition to a-ionic structure, also have an ε-ionic structure. So you can practically win ketones with exclusively a-ionic structure if the acidic cyclizing agent used is syrupy phosphoric acid at room temperature or at a temperature slightly above room temperature. If, on the other hand, the compounds to be cyclized are treated with concentrated sulfuric acid in the cold, the content of cyclic ketones of the ss-ionone type in the end product is increased.
The ketones of the formulas Ia and Ib obtained by the process according to the invention belong to a group of known odoriferous substances with valuable odor nuances.
example 1
32 g of 6,10-dimethyl-2,2,4-triethoxy-undecadiene (5.9) are dissolved in 300 ml of absolute benzene and, with the addition of 0.3 g of p-toluenesulfonic acid, 1.5 ml of quinoline and 0, 05 g of hydroquinone are heated with continual distilling off of the ethanol which is split off until the boiling temperature of the reaction mixture has risen to 80 after about 30 minutes. The reaction mixture is poured onto ice and sodium bicarbonate solution and the organic phase which separates out is washed several times with cold water.
After drying and evaporation in vacuo, a mixture is obtained which mainly consists of 6, 10-dimethyl-2-ethoxy-undecatetraene (2, 4,6,9) (n2r, = 1.5360; UV max. in fine alcohol solution at 284 me, E l = 800).
The mixture of substances obtained is dissolved in 25 ml of benzene and added to 80 ml of 84% phosphoric acid with vigorous stirring. The temperature rises rapidly to 35-40 ". The reaction mixture is left to react for a further 30 minutes, the reaction mixture is poured onto ice and water and the organic phase is taken up in petroleum ether. The petroleum ether solution is mixed with water, sodium bicarbonate solution and finally again with water After drying and evaporation, fractional distillation of the residue gives almost pure α-ionone (boiling point 60-65 / 0.02 mm; nD = 1.4995; U.
V.-Max. in fine fuel solution at 226 m, right, E1 = 700).
At 290 m, e there is a slight absorption, which indicates an insignificant content of p-ionone.
The 6,10-dimethyl-2,2,4-triethoxy-undecadiene (5,9) required as starting material can be prepared as follows:
235 g of dry lemongrass oil are mixed with 160 g of ethyl o-formate, and a solution of 3 g of crystallized phosphoric acid in 40 g of absolute alcohol is then added. The temperature is kept at 20-25 "by cooling with ice-water and the mixture is then left to stand overnight at room temperature in the closed flask. On the following day, 1000 ml of petroleum ether (boiling range 30-45) are added to the dark brown solution and first washed with 1000 ml of ice water and then with 1000 ml of saturated sodium bicarbonate solution.
It is then dried over sodium sulphate and freed from the solvent by evaporation in a water jet vacuum at 40 °. The crude citral acetal remains as brown oil and can be purified by distillation. 200 g of pure acetal are obtained as a pale yellow oil which boils at 76-78 / 0.2 mm (n2D = 1.4528). 22.6 g of the acetal are mixed with 10 g of 2-ethoxy-propene (1), and then in portions with a solution of 1 g of zinc chloride in 10 ml of ethyl acetate.
Cooling with ice water ensures that the temperature does not exceed 40r. As soon as the reaction has subsided, the mixture is left to stand at room temperature for another hour and 1000 ml of petroleum ether are added to the solution. After washing with ice water and sodium bicarbonate solution, the petroleum ether solution is dried and freed from the solvent in a water jet vacuum. 28 g of 6,10-dimethyl-2,2,4-triethoxy-undecadiene (5.9) are obtained as yellow 01 (n2D = 1.4566).
Example 2
33.4 g of 6,9,10-trimethyl-2,2,4-triethoxy-undeca diene (5, 9) are as in Example 1 with 300 ml of benzene, 0.2 g of p-toluenesulfonic acid, 1.5 ml Quinoline and 0.05 g hydroquinone treated. Work-up yields 28 g of a crude product which is purified by distillation in a high vacuum (boiling point 100 to 110/0, 05 mm; n D = 1.5,200; UV max. In fine fuel solution at 284.5 m, tz; E 1 = 1000).
The cyclization of this product in 84 percent phosphoric acid according to the information in Example 1 gives very pure a-iron (boiling point 68-70 / 0.05 mm; n2D = 1.4975; UV max. In fine spirits solution at 226 m, u, E1 = 670).
The 6,9,10-trimethyl-2,2,4-triethoxy-undecadiene (5,9) required as starting material can be prepared as follows:
600 g of E-methyl-citral are acetalized with 600 g of ethyl o-formate in the presence of 10 g of 85 percent phosphoric acid and 100 ml of absolute ethanol in accordance with the instructions in Example 1.
After work-up, 850 g of e-methyl-citral acetal are obtained as a pleasant smelling pI (n'O = 1.4721; d = 0.882). 30 g of this acetal are reacted as in Example 1 with 13.5 g of 2-ethoxy-propene (1) in the presence of 1.35 g of zinc chloride and 13.5 ml of ethyl acetate, 40 g of 6,9,10-trimethyl being reacted -2,2,4-triethoxy-undecadiene- (5, 9) obtained as yellow O1 (n2X) = 1.4733; d = 0.893).
Example 3
33.4 g of 3,6,10-trimethyl-2,2,4-triethoxy-undeca diene (5, 9), 300 ml of benzene, 0.3 g of p-toluenesulfonic acid, 1.5 ml of quinoline and 0.05 g of hydroquinone are reacted as in Example 1, giving 26.4 g of a product which consists mainly of 3,6,10-trimethyl-2-ethoxy-undecatetraen- (2, 4,6,9) and without further purification is cyclized as in Example 1 with phosphoric acid. Fractional distillation of the cyclization product gives isomethyl a-ionone (boiling point 66-68 / 0.02 mm; n 2rS = 1.4960; UV max. At 230 m, u; E 1 = 600, weak shoulder at 290 times. ).
The 3,6,10-trimethyl-2,2,4-triethoxy-undecadiene (5,9) required as starting material can be prepared as follows:
140 g of citral acetal are mixed with 70 g of 2-ethoxybutene (2) and a solution of 7 g of zinc chloride in 70 ml of ethyl acetate is then added in portions. Cooling with ice ensures that the temperature does not exceed 40. As soon as the reaction has subsided, the mixture is left to stand for one hour at room temperature and 3,6,10-trimethyl-2,2,4-triethoxy-undecadiene (5,9) is isolated as described in Example 1.
Chromatography on aluminum oxide (activity level II, deactivated with 4 percent water and 1 percent pyridine) gives an analytically pure preparation as a colorless oil (nr = 1.4550).
Example 4
16.7 g of 3,6,10-trimethyl-2,2,4-triethoxy-undeca diene (5, 9) are dissolved in 180 ml of benzene and, with the addition of 0.25 g of o-phosphoric acid and 0.05 g Hydroquinone heated to 85 while stirring and distilling off the alcohol which is split off. Working up as described in Example 1 gives a yellowish oil with a boiling point of 90-100 / 0.02 mm, consisting mainly of 3,6,10-trimethyl-2-ethoxy-undeca tetraene (2,4,6,9) ; (n2r, 2 = 1, 5100; U.V.-Max.
282 mu, E 1 = 950), which can be cyclized as in the previous example.