Verfahren zur Herstellung von ungesättigten Verbindungen Die vorliqgendc Erfin, dung betri±ft ein verfahren zur Herstellung von ungesattvgten Verbindungen unter Ab- spaltung von chlor-, Brom- oder Jodwassertoff aus Halogenv. erbindungen mit Hilfe von heterocyclischen Basez, die da. s bicyclische Amidin-System besitzen.
Es ist bereits bekannt, ungesättigte Verbindungen dadruch herzustellen, dass man Halogenverbidnung, deren halogenatom sich in α- oder ss-Stellung zu einer Carbonylgruppe, wie Aldehyd-, Keto-, Carbonseter- und Carbonsamidgruppe, Äthelen, Acetylen- oder Cyano grappierung befindet, unter Einfiihrung einer Doppel- bindung in Sonjssgation zu, diesen Gruppen dehydro halageniert, wenn man solche halogenwverbindungen mit organischen ertiären Basen wie Diäthylanilin, Chinolin, Le, pidin, Kollidin oder mit anorganischen Basen wie Alkali-o. der Erdalkalihydroxyden oder-carbonaten um- setzt.
Erfahrun, gsgemass sind die Ausbeuten an unge sättigten Verbindungen Jbei diesen Methoden oft sehr schlecht, weil idie Reaktion manchmal nur bei hohen Temperaturen zum Ziele führt; emfindliche Verbindungen werden dabei teilweise zersetzt. Ausserdem treten im Falle der Alkaliverbidnungen als Dehydrohalogenierucnmittel bei erhöhter Temperatur zusätzlich Umlagerungen ein (J. Chem. Soc. [London] 62, 1470 [18961 ; Chem. Ber. 88, 1432 [1995] ; J. Amer. Chem.
Soc. 73, 1673 [1951).
Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung von unlgesättigten Verbindungen un. ter Abspaltung von Chlor-, Brom-oder Jodlw. asserstoff zeichnet sich dadurch aus, dass man aus entsprechenden Halogenv.
erbindun- gen, deren Halogenatom sich in a-oder ss-Stellung zu einer Carbonylgruppe, Sithylen-, Acetylen-oder Cyanogruppierung befindet, oder deren halogenatome in aund ss-Stellung zu den genannten Gruppierun, gen stehen, mit heterocyclischen Basçn der allgemçinçn Formel
EMI1.1
in der R1, R2, R3, R4 Wasserstoff oder niedere Alkyl grappen mit 1 bils 5 Kohlenstoffato. men darstellen, n die Werte von 2 bis 7 und m die Werte von 2 bis 4 bedeau ten, Halogerxwasserstoff. abspaltet.
Die Umsetzung kann gegebenenfalls in Gegenwart eines Lösungsmittels und beispielsweise bei erhöhter Temperatur erfolgen. die in α- oder ss-Stellung zu den Halogenatomen stehende Carbonylgruppe kann z. B. eine Aldehyd-, Keto-, Carbonester oder Carbonamid- gruppe sein.
tfberraschenderweise tritt ; sehr haufig schon bei Zirnmertemperatur beim Vereingen der Komponenten eine mehr oder weinger heftige Reaktion ein ; das zeigt, dass, die T. endenz zur Dehy, drohalogenierung mit den erfindungsgemäss verweneten heterocyclischen Basen wesentlich grösser iSt, als bei allen bisher zur Halogen wasserstoff-Abspaltunig verwendeten Verbindungen.
Als Halogenverbidnungen können sowohl- α- oder ss-Halogencarbonsären bzw. deren Ester, a-oder ssHalogencarbonsäureamide, die ihrerseits am Stickstoff substituiert sein können, α- oder ssHaloenketon oder -aldéhyde, a-oder ss-Halogencaronsäurenitrile, als auch Acetylenverbindungen mit endständiger oder mittelständiger Acetylengruppierung und einem Halogenatom, das sich in α -oder ss-Stellung zu diesen Gruppen befin det und Äthylenverbindungen, die in, a-, oder fl-Stellung zur Athylengruppierung ein Halogenatom besitzen, verwendet werdne.
Die genannten Verbidungstypen können darüber hinaus der gesättigten wie ungesättigten aliphatischen, cycloalipathischen, araliphatischen, hetero cyclischen sotwie der aro, matischen Reihe angehören.
Geht man von α,ss-Dihalogenvebindungen mit den oben aagefiihrten funhioneren Gruppen aus, so entstehen bei der Dehydrohalogeni. erung Acetylenverbindungen.
Die Halqgene in den oben angeführten Halagenver- bindun, gen können Chlor und Brom, aber. auoh Jod sein.
Als Dehydrohalogenierungsmittel werden, wie er wahnt, hetero, cyclische Verbindungen der al1gemeinen Formel
EMI2.1
verwendet, in der R3, R2, R3, R4 Wasserstoff oder niedere Alkyl . gruppen mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen, darstellen, n die Werte 2 bis 7 und m die Werte von 2 bis 4 bedeuten.
Solche Verbindungen sind z. B. 1, 5-Diazabicyclo- [4. 3. 0]nonen (5), 1, 4tDiazabicyclo [3. 3. 0]-octen- (4), 1, 5-Diazabicyclo, [4. 5. 0]-undecen-(5), 1, 5-Diaza-8-metylbicyclo [4. 4. 0]-decen-(5) usw.
Zweckmässig setzt man pro Grammatom Halogen der halogenverbindung 1 bis 3, vorzugsweise 1 bis 1, 5 Mole Dehydrohalogenierungsmittel ein.
Ein grössrer Überschuss an Base schadet nicht ; man kann sie sogar als Lösunlgsmittel benutzen. Bei heftig ablaufenden Reaktionen ist es zweckmässig, in einem Verdünnungsmittel gegebenenfllas unter ausserer Kiuh- lung zu arbeiten. Als Verdünnungsmittel eingnen sich merte Lösungsmittel, z. B. Kohlenwasserstoffe wie Pertroläther, Cyclohexan, Benzol, Toluol, Ather wie Di äthyläther oder Tetrahydrofuran, polare Lösungsmittel wie Acetonitril oder Dimethylformamid. Man kann auch Gemische dieser Lösungsmittel verwenden.
Die bei-der UmsetzuAg anzuwendende Temperatur ist von der ReaktionsfähXgkeit der Halogenverbindung abhäng4g ; sie li. egt zweckmässig zwischen 0 uns 2001, vorzugsweise zwischen 20 und 100 . die Reaktionszeit kann je nach den vervendeten Reaktionskomponenten 5 Minuten bis 1 Stunde betragen.
Nach dem erfindunlgsgemässen Verfahren können sowoh bekannte als auch neue Verbindungen hergestellt werden und es eignet sich vor allem zur Darstellung von Naturstoffen wie Vitamin A und Crotinodien.
Beispiel I
Vitamin A-acetat Man, lest 21, 2 Gewichtsteile 9 ; (2', 6', 6'-Trimethyl- cyc1Ohexen- (l')-yl). 3, 7-dimethy-6-brom-1-acetoxynonatrien-(2, 4, 8) in 40 Volumenteilen wasserfreiem Benzol., lässt ein Gemisch von 13, 4 Gewichtsteilen 1, 5 Diaza-bicyclo- (4, 3, 0)-nonenJ (5) und 40 Volumenteilen wasserfreiem Benzol. einfliessen, erwärmt den Ansatz in einer Inertgasatmosphäre auf Siedetemperatur und hält diese Temperatur 15 Minuten bei.
Man lasst das Freak tionsgemlsch abkühlen, gieslst es in ein gemisch von 50 Gewichtsteilen Eis und 100 Volumenteilen ln Schwafel- säure, extraiert die organischen Bestandteile mit Petrol äther, wäscht den Petrolätherextrakt neukal und trocknet ihn liber Natriumsulfat. Das Vitamin A-acetat erhält man als goldgebes Öl nach Abdampfen des Lösungsmittels im Vakuum in einer Ausbeute von 14,2 Ge wichtsteilen.
Zur Reinigun ; g last man das Rohprodukt in 15 Volumenteilen niedrXgsiedendem Petroläther und filtriert dur-ch ein-e Sliule von schwach desaktiviertem Aluminium-oxyd. Man erh, alt 10, 0 Gewichtsteile Ides Vitamin Amacetats als gelbes Öl.
#max}=328m (#=36.000); [Nebenabsorption : :258 m ]
Analyse : C22H32O2 (Molgwicht = 328, 5)
Berechnet : C = 80, 43 /o H = 9,82 %
Gefunden : C = 80,36% H = 9, 82%
Beispiel 2
2, 7-Decadienin- (9)-sduremethylester- (l)
Man lest 5, 6 Gewichtsteile 2-Diecnin-(9)-ol-(7) säuremethyleslter-(l) in 20 Volumenteilen absolutem Äther, kühlt auf -20 und lässt unter R2hren eine Lo. sung von 7, 7 Gewichtsteilen Phosphortribromid in 25 Volum, teilen absolutem Äther langsam. einfliessen.
Der ansatz wird auf Raumtemperatur erwärmt und bei dieser Temperatur 1 Stunde, gerührt. Man giesst das Raktionsgemisch auf Eis, extr. ahiert, die organischen Bestandteile mit Ather, wäscht die organische Phase neutral und trocknet uber Natriumsulfat. Nach dem Abdampfen des Lösungsmittels verbleiben 4, 6 Gewichtsteile der Halogenverbindung, Idie in 10 Volumenteilen absolutem Benzol aufgenom, men und mit 5 Gewichts- teilen 1, 5-Diaza-bicyclo- (4, 3, 0)-nonen-(5) versetzt werden.
Man erwärmt das Gemisch tl2 Stunde lang auf 50 , kühlt anschliessend auf Raumtemperatur ab, verdünnt es mit Äther, extrahiert mit verdünnte H2SO4 und wäscht anschliessend die ätherische lösng netral.
Nach. de, m Abdampfen des Lösungsmittels verbleib. en 2, 1 Gewichtsteile 2,7-Decadienin-(9)-säruemethylester-(1), der druch Hochvakuumdestillation gereinigt werden kann:
Kp0,001 = 70-905C (Lufbadetemperatur¯ ; angenehm ichendes, farbloses beweglcihes Öf; nD20 = 1, 4910.
Das IR-Spektrum zeigt die fur eine a,, #-ungesdttigte endständige Acetylengruppe (3280, 2100 cm-1), für eine a, ss-ungesättigte Estercarbonylgruppierung (1730, 1660 cm-1) sowie für eine beidseititg substigutiert trans Äthylenverbindug (976 cm-1) charaktreristchen Ab sonptionen. beispiel 3 trans, trans-1-Phenylhexadien- (1, 3)-in- (5)
In ine Lösung von 10, 3 Gewichtsteilen trans-l- Phenylhexen-(1)-in-(5)-ol-(3), in 30 Volumbeilen absolutem Äth.
er, lässt man Ibei ¯40 C eine Lösung von 16 Gewichsteilen BPr3 in 40 Volumenteilen petroläther einiEliessen, erwärmt auf 0 , rührt noch ¸ Stunde bie dieser Temperatur und giesst den Kolbeninhalt auf Eis.
Die onganische Phase wird abgetrennt, mit Eiswasser neutral gawaschen, getrooknet und, das Losungsmittel- gemisch im Vakuum abgedampft. Man erhält 11, 8 Gewichtsteile Halogenverbindung, die in 15 Volumetilen absolutem Benzol aufgenommen und unter Kiih- lung mit 10, 8 Gewichsteilen 1,5-Diaza-bicyclo-(4, 3, 0)nonen-(5) versetzt werden. Nach dem Abklingen der exothermen Reaktion erwärmt °man den Ansatz noch t/2 Stunde auf 40-50', fkU-Wt ihn ab, verdünnt ihn mit Äther, extrahiert die or, ganische Phase mit verdünnter H2SO4 und wäscht sie neutral.
Nach dem Trocknen und Abdampfen verbleiben 5,9 Gewichstteile trans, trans
1-Phenylexadien-(1,3)-in-(5): Kp0,001 = 55 bis 80 C (Luftb. adtemperatur) ; nD20 = 1, 67051, 6710. Das IR Spektrum besitzt die für ein. trans, tr. ansmkonjugiertes Dien (980 cl-1) sowie die für eine a, ss-ungesättigte endstän- dige-CCH-Gruppierung (3290, 2080 cm-1) charakteristischen Absorptionen.
#max # 308 m (# = 36. 500); Schultern bei imax = 321 m, u (s = 29. 000) und Xmax = 298 m, u (e = 30. 000).
Beispiel 4 trans-l-Phenylbuten-(l)-in-(3)
14, 5 Gewichtsteile 1-Phenylbutin-(3)-ol-(1) werden in 40 Volumenteilen absolutem ther gelöst, auf-40 gekuhlt und mit einer Lösung von 27 Gewichtsteilen PBrs in 50 Volumenteilen absolutem Ather versetzt.
Man erwärmt auf Raumtemperatur und erhitzt anschliessend 1¸ Studen zum Sieden. Nach der in Beispeil 3 beschriebenen Aufarbeitung erhält man 8, 4 Geichtsteil der halogeverbindung, die sofort in 20 Volumenteilen absolutem Benzol gelöst, unter Rühren auf +5 gekühlt und mit 8 Gewichtsteilen 1, 5-Diaza bicyclo-1 (4, 3, 0)-nonen- (5) versetzt wird, wobei eine stark exotherme Reaktion eintritt. Man erwärmt den Ansatz '/2 Stunde, auf 50 , verdünnt ihn nach dem Abkühlen mit Äther, extrahiert mit verdünnter Schwefelsäure, wäscht dann mit Wasser neutral, trockn. et über Natrumsulfat und dampft das Lösumgsmittel im Vakuum ab.
Ausboute = 4, 8 Gewichtsteile.
Kp0,001 = 55,75 C (Luftbadtemperatur) ; nD20 =
1, 6153.
Das IR-Spektrum zeigt Idie für die a, ss-ungesättigte endstänmdige -C#C-Gruppierung (3280, 2080 cm-1) und die für die beidseitig substituierte trans-Athylengruppie rung (956 cm-l) charakteristischen Absorptionen.
288 mu (c = 20. 800).
Beispiel 5 Tridecen- (10)-in- (12)-sauremethylester- (1)
30, 7 Gewichtsteile kristalliertes. 10-Hydroxy-tridecanin-(12)-säuremethylester-(1)- werden in 150 Volumem- teilen absolutem Benzol gelöst, mit 30, 3 Gewichtsteilen absolutem Pyridin versetzt. Unter Rühren lässt man bei 0 eine Lösung von 19, 6 Gewichtsteilen Phosphoroxy- chlorid in 40 volumenteilen absolutem Benzol einfliessen, erwärmt anschliessend 2 Stunden zum Sieden, kuhlt ab, giesst auf Eis und nimmt die organischen Bestand- teile mit viel Ather auf. Die flr, ganische Phase wird mit
10%iger H2SO4 extrhiert und anschliessend mit Wasser neutr. alrgewaschen.
Nach dem Trocknen und Abdampfen. des Lösungsmittels im Vakuum verbleiben 29, 6 Gewichtsteile 10-Chloritridecanin-(12)-säuremethylester (1) :
Kp0,001 = 110-135 C (Luftbadtemperatur) ; nid20
1, 4710.
Zu 44, 4 Gewichtsteilen 10-Chlortidecanin-(12) säuremethylester-, (l) lässt man unter Rühren 47, 8 Gewichtsteile 1, 5-Diaza-bicyclo-(4, 3, 0)-nonen-(5) ohne äussere Kühlung schnell zufliessen, erwärmt anschliessend 15 Minuten auf 90-100 , lässt abkühlen, giesst den Ansatz auf verdünnte HqSO4, extrahiert die organischen Bestandteile mit Ather und wäscht die ätherische Phase mit Wasser neural. Nach dem Trocknen und Abdampfen des Lösur4gsmittels venbleiben 29, 8 Gewichtsteile Tridencen-(10)-in-(12)-säuremethylester-(1), die durch Destillation gereinigt werden.
Kp0,005: 98-104 C; nD20 = 1,4670.
Das IR-Spektrum zeigt charakteristische Absorptionen bei 1744 cm-t (Estercarbonyl) 3800, 2100 cm-t (a, ssungesättigten endständige -C#-C=Gruppierung) 962cm-1 (beidseitig substituierte wCH= CH-trans- äthylenschwingung).
Beispiel 6
6- (2', 6', 6', Trimethylcyclohexen-(1')-yl)-4-methyl hexadien- (3, 5)-in- (1)
46, 4 Gewichtsteile 6- (2', 6', 6-Trimethylcyclohexen (1')yl)-3-hydroxy-4-methylhexen-(4)-in-(1) werden in 200 Volumteilen Äther bei- 20 mit 19 Gewichtstilen Phosphortribromid in 200 Volumteilen Ather versefizt.
Die Losun, g wird auf 25 erwärmt, eine Stunde bei dieser Temperatur gerrührt und dann auf ein wenig Eis gegossen. Die wässrige Phase wir, d dreimal mit Petroläther ausgeschüttelt, die vereinigte organische Phase dann nacheinander mit Natriumchloridlösuag und kurz mit Natriumhydrogencarbonstlösung. Nach dem Trocknen mit Nariumsulfat wird die Lösung eingeenlgt, wobei 47 Gewichtsteile 6-(2', 6', 6'-Trimetylcyclohexen-(1')yl)-5-brom-4-methyl-hexen-(3)-in-(1) als helbranes Öl zuruckbleiben. Das IR-Spektrum zeigt folgende charakteristis chen Absorptionen : 3270 cm-1 (-C#CH) und 2080 cm1(a,-unges,attgteA.cetylengru,ppe).
Dieses Bromi. d wird in 80 Volumenteilen Benzol gelöst und bei + 10'mit 40 Volumenteilen 1, 5-Diaza Bicyclo-(4, 3, 0)-none- (5) versetzt. Durch Eiskühlung hält man die Temperatur bei 10 bis 15 . Sabald sich das gemisch nicht mehr von selbst erwärmt, wird es 30 Minuten bei 25 und 15 Minuten bei 50 nachgeriihrt.
Mach dem Akühlen wird die lösung auf ein Gemisch von Eis und 2n-h2SO4 gegeben und zweimal mit Petrol äther ausgeschüttelt. Die organische Phase wird dreimal mit lnH. SO, und zweimal mit nariumchloridlösung gewaschen. Nach. dem Trocknen mit Natriumsulfat und Entfernen des Lösungsmittels unter vermindertem Druck verbleiben 38 Gewcihtsteile eines hellbraunen bls, das druch Chromatographie an 400 Gewichtsteilen Aluminiumoxyd (Aktivitatsstufe II) gereinigt wird.
Die Ausbeute an hellgelbem Kohlenwasserstoff beträgt 30 Ge wichts, teile (= 70 /o der Theorie, bezogen auf das eingesetzte Acetylencarbinol). nD20 = 1, 5672 ; Kp0,01 = 70-80 . die Infrarot-und Ultraviolettalesor, ptionsspoktren sind identisch mit denen der früher hergestellten Produkte. charakteristische Absorptionen : 3280 cm-1 (-C#CH), 2080 cm-t (a, ss-un- geisdttig, te Acetylengruppe) = 286 m, u (E = 22. 500).
Beispiel 7 a, ss-Dimethylacrylsuementylester
19, 5 Gewichtsteile a-Bromisovaleriansliuremethyl- ester werden unter, gutem Rühren mit 12, 5 Gewichtsteilen 1, 5-Diaza-bicyclo-(4,3,0)-nonen-(5) versetzt, und die rasch ansteigende Ternperatur wird durch äussere Kühlung auf ca. 60 C gehalten ; man rührt noch 15' nach, versetzt mit gesätigter Kochsalzlösung und ver dünnter Schwefelsäure bis zu einem pH#3 und ex trahiert mit Ather.
Die ätherische Lösung hinterlässt nach dem Trocknen, Filtrieren und Abdampfen des Lösungsmittels 13, 0 Gewichtsteile Substanz. Daraus erhält man bei der Destil : lation unter Normaldruck bei 133-136 C 8 Gewichtsteile reinen Dimethylacrylsäure methylester (¯ 70 /o der Theorie). nD20 : 1, 4350.