Verfahren zur Herstellung von bicyclischen Dicarbonsäuren und deren Derivaten
Gegenstand der Erfindung ist ein neues Verfahren zur Herstellung von bekannten und neuen bicyclischen Dicarbonsäuren und deren Derivaten der allgemeinen For mel:
EMI1.1
worin A1 und A9 einen bivalenten gegebenenfalls durch Alkyl-, Alkoxy-, Acyloxy-, Arylgruppen oder Halogen substituierten, aliphatischen Kohlenwasserstoffrest, einen entsprechenden Rest, welcher anstelle einer Methylengruppe ein Sauerstoffatom aufweist, oder -0- bedeutet, wobei mindestens ein Ar bzw.
A2 eine gegebenenfalls durch Alkyl-, Alkoxy-, Acyloxy-, Arylgruppen oder Halogen substituierte Äthenylengruppe darstellt, R1 und R. für Wasserstoff, Halogen, Alkyl-, Alkoxyalkyl oder Acyloxyalkylgruppen stehen und X1 und X2, welche gleich oder verschieden sein können, OH, Halogen, Alkoxy oder Aryloxy oder eine Gruppe der nachstehenden Strukturen II bis V bedeuten -O-B-Y (11) -NH-B-Y (III)
EMI1.2
wobei in den Formeln II bis VI B für einen bivalenten, geradkettigen oder verzweigten Kohlenwasserstoffrest und Y für Halogen, CN, OR, SR,
N1R2, N'R2 HCl, N1R? + Säurerest, COOR, CONR2, wobei R Kohlenwasserstoffreste sind oder je zwei Reste R zusammen mit dem Nt-Atom einen heterocyclischen, gegebenenfalls weitere Heteroatome enthaltenden Ring bilden, steht und in Formel V Z1 und Z2 gleich oder verschieden sein können und Wasserstoff, geradkettige oder verzweigte Kohlenwasserstoffreste, oder Z1 Wasserstoff und Z2 Acylreste, OH, Alkoxy-, Aryloxy- oder Acyloxygruppen, NIls oder gegebenenfalls substituierte Aminogruppen bedeuten oder beide Reste Zt und Z5 zusammen mit dem N-Atom einen heterocyclischen Ring bilden.
Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass man Fumarsäure oder entsprechende funktionelle Derivate der Fumarsäure mit entsprechenden cyclischen Verbindungen, welche zwei konjugierte endocyclische Doppelbindungen enthalten, umsetzt.
Das neue Verfahren ist somit praktisch allgemein auf Fumarsäure(derivate) und cyclische Diene anwendbar. Die im Anschluss aufgeführten Beispiele sollen lediglich die Vielfalt der nach dem neuen Verfahren herstellbaren Produkte illustrieren, sie können jedoch keinesfalls alle bestehenden Möglichkeiten erschöpfend beschreiben und haben daher keinerlei einschränkende Bedeutung.
Nach ALDER & STEIN (Ann. Chem. 514, 197, 1934) kann Fumarsäure mit Cyclopentadien nicht umgesetzt werden. Zur Darstellung einiger der erfindungsgemässen Verbindungen beschritt man daher bisweilen einen Umweg: man addierte Fumarsäuredichlorid an die betreffende Diene und stellte aus den dabei erhaltenen bicyclischen Dicarbonsäuredichloriden die gewünschten anderen funktionellen Derivate her. Dieser Umweg ist aber nicht nur langwierig und kostspielig, sondern auch infolge der auftretenden technischen Schwierigkeiten unrationell, die Anwendung von Säurechloriden bei Diensynthesen hat stets hohe Anteile an Nebenprodukten und Substanzverluste, z. B. durch Polymerisation der Dienkomponente, zur Folge und erfordert besondere Vorsichtsmassnahmen bei der Durchführung der Reaktion (vgl. ALDER & STEIN, Ann.
Chem. 514, 203, 1934); (KUHN & WAGNER-JAUREGG, Ber. 632664, 1930). Diese Schwierigkeiten treten zwar bei der Anwendung von Fumarsäuredialkylestern nicht auf (vgl.
österr. Patent Nr. 224 101), die Umsetzung der dabei erhaltenen bicyclischen Addukte zu den erfindungsgemässen Verbindungen erfordert aber nicht nur eine weitere Reaktionsstufe, ihre Reaktionsfähigkeit ist auch gegenüber bestimmten Agenzien vermindert; so liefert ihre Umsetzung mit Aminen, insbesondere mit Dialkylaminen, nur vergleichsweise niedere Ausbeuten an den gewünschten Produkten.
Es wurde nun gefunden, dass man Fumarsäure auch mit Cyclopentadien im Sinne einer Diensynthese zur Reaktion bringen kann, sofern man die Umsetzung in einem geeigneten Lösungsmittel, insbesondere in polaren Lö sungsmitteln wie Wasser, Alkoholen, niederen Fettsäuren, Dimethylformamid usw., vornimmt. Weiter wurde gefunden, dass man im gleichen Sinne verschiedenartige funktionelle Derivate der Fumarsäure mit Cyclopentadien zu den entsprechenden Diels-Alder-Addukten umsetzen kann. Die Reaktion hat allgemeine Gültigkeit für mono- und bifunktionelle Derivate der Fumarsäure, und es wird angenommen, dass bei Verwendung von monofunktionellen und unsymmetrischen bifunktionellen Fumarsäurederivaten Gemische der theoretisch möglichen isomeren Addukte entstehen.
Im weiteren wurde gefunden, dass man an Stelle von monomeren Cyclopentadien auch von dessen Dimerem ausgehen kann. Als besonderes Merkmal der Erfindung ist festzuhalten, dass bei Verwendung von Dicyclopentadien die Depolymerisation desselben auch ad hoc im Reaktionsgemisch durchgeführt werden kann, wodurch die Monomerisierung als getrennter Arbeitsvorgang entfällt.
Bei Verwendung geeigneter Lösungsmittel, beispielsweise von Dimethylformamid, kann die Reaktion so geleitet werden, dass die Umsetzung sowohl im Hinblick auf die eingesetzte(n) Fumarsäure(derivate) als auch auf das (Di)-cyclopentadien quantitativ und damit verlustlos verläuft. Vorteilhafterweise bringt man die Fumarsäure(derivate) in Dimethylformamid mit einem geringen Über- schuss an Dicyclopentadien zur Reaktion; bei der anschliessenden Aufarbeitung durch Vakuumdestillation geht das überschüssige Dicyclopentadien mit dem Lösungsmittel quantitativ ab und hinterlässt das Addukt in sehr reiner Form; das abdestillierte Lösungsmittel mit dem restlichen Dicyclopentadien kann sofort wieder eingesetzt werden. Bei diesem Verfahren bilden sich keine Nebenprodukte, insbesondere keine höherpolymeren Cyclopentadiene.
In gleicher Weise kann man substituierte, insbesondere halogenierte, Cyclopentadiene und homologe Cyclo alkadiene, die ihrerseits substituiert oder mit weiteren Ringen kondensiert sein können, als Dienkomponenten einsetzen; ebenso sind einfache und substituierte Cyclodiene, die an Stelle eines Ringkohlenstoffes ein Heteroatom enthalten, wie etwa Furan und a-Pyran bzw. deren Substitutionsprodukte, als Dienkomponenten verwendbar.
Die Umsetzungen können je nach der Natur des eingesetzten Fumarsäurederivates und des verwendeten Cyclodiens bei Abwesenheit dritter Substanzen oder vorteilhafterweise in Gegenwart eines geeigneten indifferenten Lösungsmittels oder in Gemischen solcher ausgeführt werden, wobei nötigenfalls und speziell bei inhomogenen Reaktionsgemischen für ausreichende Durchmischung der Reaktanten zu sorgen ist. Der Gegenwart eines oder mehrerer Lösungsmittel kann gegebenenfalls eine für den Ablauf der Reaktion entscheidende Bedeutung zukommen. Dies wurde in einem Fall oben bereits dargelegt.
Es wurde nun weiters gefunden, dass beispielsweise die Diensynthese von Fumarsäure und Cyclopentadien in polaren Lösungsmitteln, insbesondere sogar in wässriger Lösung glatt durchgeführt werden kann, während dies in minder polaren oder unpolaren Lösungsmitteln, wie eingangs zitiert, gänzlich unmöglich ist. Es ist ferner möglich, die Reaktionsgeschwindigkeit und damit die Ausbeute durch Zusatz von Stoffen, welche die Löslichkeit eines oder beider Reaktanten begünstigten, oder durch Katalysatoren oder beider zu erhöhen.
Es muss ferner festgehalten werden, dass im Sinne einer optimalen Lenkung der Reaktionen die äusseren Bedingungen, wie Temperatur und Druck, den gegebenen Erfordernissen anzupassen sind, insbesondere ist die Reaktionstemperatur durch Wärmezufuhr oder -ableitung unter Kontrolle zu halten, und, falls erforderlich, auch der Druck durch Arbeiten in einem geschlossenen Gefäss bei erhöhter Temperatur zu erhöhen.
Alle erfindungsgemäss herstellbaren Verbindungen, die nichtaromatische Doppelbindungen enthalten und halogenfrei sind, können zu den entsprechenden gesättigten Verbindungen katalytisch hydriert werden.
Die erfindungsgemäss herstellbaren Verbindungen können für sich oder als Zwischenprodukte zur Herstellung von Arzneimitteln, Kosmetika, Schädlings- und Unkrautbekämpfungsmitteln, Lösungs- und Schmiermittelzusätzen, Emulgatoren, Lösungsvermittlern oder Hilfsstoffen für die Kunststoff-, Papier- und Textilindustrie Verwendung finden.
Beispiel 1
100 g Fumarsäure wurden in 600 ml Dimethylformamid suspendiert und portionsweise mit insgesamt 65 g frisch monomerisiertem Cyclopentadien versetzt. Die Reaktion setzte spontan unter Erwärmung ein; die Zugabe des Diens wurde so geleitet, dass eine zusätzliche Kühlung nicht erforderlich wurde. Nach dem Abklingen der Reaktion wurde das Lösungsmittel im Vak. weitgehend abdestilliert, der Rückstand mit Wasser aufgeschlämmt, abgesaugt und getrocknet.
Ausbeute: 154 g 1,4 Endomethylen-X5-cyclohexen-2,3- trans-dicarbonsäure, Schmp. 188-1890.
Analyse: Äquivalentgewicht: Ber. 91,0 Gef. 91,0.
Beispiel 2
11 g Fumarsäurediamid wurden mit 50 ml Dimethylformamid und 7,5 g frisch monomerisiertem Cyclopentadien 3 Stunden unter Rückfluss gekocht. Hierauf wurden zwei Drittel des Lösungsmittels ab destilliert, der ausgeschiedene Niederschlag abgetrennt, gewaschen und getrocknet. Ausbeute: 16,9 gl ,4-Endmethylen-d6-cyclo- hexen-2,3-trans-dicarbonsäurediamid, Schmp. 2370; Analyse: Ber. 15,55 % N Gef. 15,65 % N.
Beispiel 3
4,5 g Fumarsäurebisdiäthylamid wurden in 25 ml Benzol gelöst, mit 2,5 g frisch monomerisiertem Cyclopentadien versetzt und 1 Stunde unter Rückfluss erhitzt.
Anschliessend wurde eingedampft und der Rückstand einmal aus Petroläther umkristallisiert. Ausbeute: 5,5 g
1 ,4-Endomethylen-A5-cyclohexen-2,3-trans - dicarbonsäu re-bis-diäthylamid, Schmp. 840 C, Analyse: Ber.
9,58 % N, Gef. 9,48 % N.
In ähnlicher Weise wurden folgende Verbindungen hergestellt: 1 ,4-Endomethylen-A5-cyclohexen-2,3-trans-dicarbon- säure-bis-dimethylamid, Schmp. 65-680.
1 ,4-Endomethylen-A5-cyclohexen-2, 3 -trans-dicarbon säure-bis-diallylamid, ölig, nD 1,5272, d20 1,041,
Siedep. 165-1750 (0,5 Torr).
1 ,Endomethylen-A 5-cyclohexen-2,3 -trans-dicarbon- säure-bis-di-n-propylamid, Schmp. 380.
1 ,4-Endomethylen-zf 5-cyclohexen-2,3 -trans-dicarbon- säure-bis-di-isopropylamid, Schmp. 1130.
1 ,4-Endomethylen-A5-cyclohexen-2,3 -trans-dicarbon- säure-bis-piperidid, Schmp. 1600.
1 ,4-Endomethyien-A5-cyclohexen-2,3-trans-dicarbonyl- aziridin, Schmp. 640.
1 ,4-Endomethylen-A5-cyclohexen-2,3 -trans-dicarbon- säure-bis-morpholid, Schmp. 1720.
Beispiel 4
6 g Fumarsäure-bis-n-butylamid wurden mit 50 ml Dimethylformamid und 7 g frisch monomerisiertem
Cyclopentadien 2 Stunden unter Rückfluss gekocht. An schliessend wurde das Lösungsmittel im Vakuum abdestil liert und der Rückstand einmal aus wässrigem Alkohol umkristallisiert.
Ausbeute: 7,4 g 1,4-Endomethyl-A5-cyclohexen-2,3- trans-dicarbonsäure-bis-n-butylamid, Schmp. 1910, Analyse: Ber. 9,58 % N, Gef. 9,59 % N.
In ähnlicher Weise wurden folgende Verbindungen dargestellt: l ,4-Endomethylen-A5-cyclohexen-2,3-trans-dicarbon- säure-bis-methylamid, Schmp. 2010.
1 ,4-Endomethylen-ds-cyclohexen-2, 3 -trans-dicarbon- säure-bis-äthylamid, Schmp. 1990.
1 ,4-Endomethylen-35-cyclohexen-2,3-transtdicarbon- säure-bis-n-propylamid, Schmp. 2000.
1 ,4-Endomethylen-A5-cyclohexen-2,3 -trans-dicarbon- säure-bis-isopropylamid, Schmp. 2470.
1 ,4-Endomethylen-A5-cyclohexen-2,3 -trans-dicarbon säure-bis-sek.-butylamid, Schmp. 2770 (Zers.) l ,4-Endomethylen-Z15-cyclohexen-2,3-trans-dicarben- säure-bis-tert.-butylamid, Schmp. 2450.
1 ,4-Endomethylen-á5-cyclohexen-2,3 -trans-dicarbon- säure-bis-benzylamid, Schmp. 1900.
1,4-Endomethylen-Z15-cyclohexen-2,3 -trans-dicarbon- säure-bis-anilid, Schmp. 2400.
1 ,4-Endomethyien-A 5-cyclohexen-2,3 -trans-dicarbon- säure-bis-p-toluidid, Schmp. über 3000 unter Zers.
1 ,4-Endomethylen-d 5-cyclohexen-2,3 -trans-dicarbon säure-bis-anisidid, Schmp. 2120.
1 ,4-Endomethylen-25-cyclohexen-2,3-trans-dicarbon- säure-bis-n-butylamid, Schmp. 1900.
1 ,4-Endomethylen-ds-cyclohexen-2, 3 -trans-dicarbon- säure-bis-n-butylamid, Schmp. 1900.
1 ,4-Endomethylen-AS-cyclohexen-2,3 -trans-dicarbon säure-bis-allylamid, Schmp. 1730.
Beispiel 5
7 g Fumarsäuredihydrazid wurden mit 5 g Cyclo pentadien und 70 ml Dimethylformamid 2 Stunden unter Rückfluss gekocht. Nach dem Erkalten wurde filtriert und das Filtrat im Vakuum eingedampft. Der ölige Rück stand kristallisierte beim Anreihen mit Äthanol. Aus beute: 8,5 g. Umkristallisation aus Äthanol. 1,4-Endo methylen-S5-cyclohexen - 2,3-trans-dicarbonsäure-dihydr- azid, Schmp. 1710, Analyse: Ber. 26,65% N. Gef.
26,60% N.
In ähnlicher Weise wird 1,4-Endomethylen-a5-cy- clohexen-2,3-trans-dicarbonsäure -bis - phenyl - hydrazid, Schmp. 2820 erhalten.
Beispiel 6
10 g Fumarsäure-bis-(ss-chloräthylester) wurden in 50 ml Benzol gelöst und mit 4 g Cyclopentadien versetzt, wobei sich das Gemisch spontan erwärmte. Nach dem Abklingen der Reaktion wurde das Lösungsmittel abdestilliert und der Rückstand im Vakuum destilliert. 1,4 Endomethylen-A5-cyclohexen - 2,3 -trans dicarbonsäurebis-(ss-chloräthylester), Siedepunkt 140-1500 (0,5 Torr), n2,01,4979, d40 1,291. Analyse: Ber. 23,08% Cl, Gef.
22,92/0 Cl.
Beispiel 7
13 g Fumarsäure-bis(ss-äthoxyäthylester) wurden wie unter Beispiel 6 mit Cyclopentadien zur Reaktion gebracht und aufgearbeitet. Ausbeute: 15,5 g. 1,4-Endo methylen-A5-cyclohexen-2, 3-trans - dicarbonsäure - dicar bonsäure-di(ss-äthoxyäthylester), Siedepunkt 190-1910 (2 Torr), n2D0 1,4653, d40 1,092.
In gleicher Weise wurde dargestellt: 1 ,4-Endomethylen-Zl5-cyclohexen-2,3-trans-dicarbon- säure-di-(ss-methoxy-äthylester), Siedep. 176-1790 (1 Torr), und1,4727, d4 1,137.
Beispiel 8 Fumarsäure-bis(ss-dimethylamino äthylester) wurde wie unter Beispiel 6 mit Cyclopentadien zur Reaktion gebracht. Nach beendeter Umsetzung wurde das Lösungsmittel im Vak. abdestilliert, der Rückstand in Isopropanol aufgenommen und Chlorwasserstoff bis zur Sättigung eingeleitet. Das ausgefallene Kristallisat wurde abgetrennt, getrocknet und aus Isopropanol umkristallisiert.
Die freie Base kann aus dem Dihydrochlorid mit Alkalihydroxyd freigesetzt werden. Siedep. 180-1850 (1 Torr).
1 ,4-Endomethylen-A5-cyclohexen-2,3-trans-dicarbon- säure-bis-(ss-dimethylaminoäthylester)-dihydrochlorid, Schmp. 2050.
Dimethojodid, Schmp. 2300. Diäthobromid, Schmp.
1990. Auf ähnliche Weise wurden die folgenden Verbindungen dargestellt: 1 ,4-Endomethylen-A5-cyclohexen-2, 3 -trans-dicarbon- säure-bis-(ss-diäthylaminoäthylester)-dihydrochlon.d, Schmp. 1550.
1 ,4-Endomethylen-A5-cyclohexen-2,3 -trans-dicarbon- säure-bis-(a-methyl-ss-dimethylamino äthylester) dihydrochlorid, Schmp. 2300.
1 ,4-Endomethylen-A 5-cyclohexen-2, 3 -trans-dicarbon- säure-bis-(ss-piperidinoäthylester) -dihydrochlorid, Schmp. 2350.
Beispiel 9
12 g Fumarsäuremonoäthylester wurden in 50 ml Dimethylformamid gelöst und mit 7 g Cyclopentadien versetzt. Die Reaktion tritt unter Selbsterwärmung ein.
Nach dem Abklingen der Reaktion wurde das Lösung, mittel im Vak. abdestilliert und der Rückstand fraktioniert. Ausbeute: 13,9 g 1 ,4-Endomethylen-dj-cyclohexen-2, 3 -trans-dicarbon- säure-monoäthylester, viskoses Ö1, Siedep. 165-1720 (1 Torr), n20 1,4856, d40 1,183.
D 4
Beispiel 10
30 g Fumarsäure-n-propylester-chlorid wurden in 30 ml Benzol gelöst und unter Rühren und Kühlung mit
10 g Cyclopentadien, gelöst in 20 ml Benzol, versetzt.
Nach beendeter Umsetzung wurde noch 1 Stunde auf 500 erwärmt, anschliessend das Lösungsmittel im Vak.
abdestilliert und der Rückstand fraktioniert: Ausbeute: 29,2 g.
1 ,4-Endomethylen-d5-cyclohexen-2,3-trans-dicarbon- säure-n-propylester-chlorid, Siedep. 125-1300 (10 Torr), Nu1,4848.
Analyse: Ber. 14,68 % C1 Gef. 14,78 % C1.
Beispiel 11
21 g Fumarsäure-diäthylamid wurden wie unter Beispiel 6 mit Cyclopentadien zur Reaktion gebracht und aufgearbeitet. Ausbeute: 24,2 g.
1 ,4-Endomethylen-A5-cyclohexen-2,3-trans-dicarbon- säuren-propyl-ester-diäthylamid, Siedep. 167-1690 (2 Torr), n 2D 1,4822, d4 1,051.
Analyse: Ber. 5,02%N Gef. 4,85 % N.
Beispiel 12
10 g Fumarsäure-N-propylester-n-butylamid wurden wie unter Beispiel 4 mit Cyclopentadien zur Reaktion gebracht und aufgearbeitet. Ausbeute 13,0 g.
1 ,4-Endomethylen-A5-cyclohexen-2, 3 -trans-dicarbon- säure-n-propylester-n-butylamid, Siedep. 180-1950 (1-2 Torr), n2r, 1,4847, d4201,047.
Analyse: Ber. 5,02 % N Gef. 4,93 % N.
In gleicher Weise wurde dargestellt: 1 ,4-Endomethylen-ds-cyclohexen-2, 3 -trans-dicarbon- säure-n-propyl-ester-anilid, Schmp. 92-980.
Beispiel 13
5 g Fumarsäure-mono-(diäthylamid wurden mit 4 g Cyclopentadien und 30 ml Dimethylformamid 3 Stunden unter Rückfluss gekocht. Anschliessend wurde im Vak.
eingedampft und der Rückstand aus einem Kugelrohr destilliert (Badtemp. 180-1950, 1 Torr); Ausbeute: etwa 6 g. Die halbfeste Masse gab beim Anreiben mit Äther ein farbloses Kristallisat, Schmp. 102-1080.
1,4-Endomethylen-A 5-cyclohexen-2, 3 -frandicarbon- saure-mono-(diäthylamid).
Analyse: Ber. 5,90 % N Gef. 5,86 % N.
Beispiel 14
6 g Fumarsäure-bis-diäthylamid wurden mit 5 g Dicyclopentadien und 15 ml Toluol im Rohr 2 Stunden auf 1800 erhitzt. Nach dem Erkalten wurde der Rohrinhalt im Vak. eingedampft. Der Rückstand kristallisierte aus Cyclohexan in farblosen Kristallen, Schp. 840, Ausbeute: 7,4 g.
1 ,4-Endomethylen-d5-cyclohexen-2,3 -trans-dicarbon- säure-bis-diäthylamid.
Mischschmp. mit dem nach Beispiel 3 dargestellten Präparat: 840.
Beispiel 15
6 g Fumarsäure-bis-diäthylamid wurden mit 30 ml Cyclohexadien im Rohr 10 Stunden auf 1500 C erhitzt.
Nach dem Erkalten wurde der leichtflüchtige Anteil abdestilliert und der halbfeste Rückstand aus Cyclohexan umkristallisiert. Ausbeute: 5,2 g.
1 ,4-Endoäthylen-d5-cyclohexen-2,3-trans-dicarbon- säure-bis-diäthyl-amid, Schmp. 1200.
Analyse: Ber. 9,14%N Gef. 9,30%N.
Beispiel 16
10 g Fumarsäure-bis-(ss-äthoxyäthylester) wurden mit 30 ml Cyclohexadien 20 Stunden unter Rückfluss gekocht. Anschliessend wurde das überschüssige Cyclohexadien entfernt und der Rückstand im Vak. destilliert.
Ausbeute: 12,0 g.
1 ,4-Endoäthylen-35-cyclohexen-2,3 -trans-dicarbon säure-bis-(ss-äthoxyäthylester),
Siedep. 182-1840 (0,5 Torr), n2Dl,4728 d4 1,093.
In gleicher Weise wurde dargestellt:
1 ,4-Endoäthylen-d5-cyclohexen-2,3-trans-dicarbon- säure-di-(p-methoxy-äthylester), Siedep. 188-1890 (2 Torr), n2D1,4800, d4 1,138.
Beispiel 17
10 g Fumarsäure-n-propylester-diäthylamid wurden mit 20 ml Cyclohexadien wie unter Beispiel 16 zur Reaktion gebracht und aufgearbeitet. Ausbeute: 16,1 g.
1 ,4-Endoäthylen-d5-cyclohexen-2,3 -trans-dicarbon- säure-n-propylester-diäthylamid, Siedep. 155-1620 (1 Torr), n2D0 1,4851 d 201,051.
Analyse: Ber. 4,77 N, Gef. 4,85 % N.
Beispiel 18
12,5 g Fumarsäure-bis-(ss-chloräthylester) und 9 g Anthracen wurden in 100 ml Methylenchlorid suspendiert und portionsweise mit 14 g AlCl3 versetzt. Die Reaktion setzte sofort unter starker Wärmeentwicklung ein und das Anthracen löste sich auf. Nach beendeter Umsetzung wurde das Gemisch auf Eis gegossen, die organische Phase abgetrennt, mit Wasser, verd. H2SO4 und wieder mit Wasser gewaschen, über Na2SO4 getrocknet, filtriert und im Vakuum eingedampft. Ausbeute: 17,7 g viskoses Ö1, nicht destillierbar.
5,6; 7, 8-Dibenzo-bicyclo(2,2,2)octan-2,3-trans-dicarbon- säure-bis-(ss-chloräthylester), Analyse: Ber. 16,91 %Cl Gef. 15,52%Cl.
Beispiel 19
Hydrierungen: Jeweils 1 Teil der ungesättigten Substanzen wurde in 5 bis 10 Teilen Alkohol gelöst, mit 0,5 bis 2% ihrer Gewichtsmenge Pd-Kohle versetzt und in einer Wasserstoffatmosphäre turbiniert. Nach beendeter Wasserstoffaufnahme wurde vom Katalysator filtriert, die Lösung im Vakuum eingedampft und der Rückstand umkristallisiert oder destilliert. Auf diese Weise wurden folgende neue Verbindungen dargestellt:
1 ,4-Endomethylen-cyclohexan-2, 3 -trans-dicarbonsäure- bis-diisopropylamid, Schmp. 1220.
1 ,4-Endomethylen-cyclohexan-2,3 -trans-dicarbonsäure- bis-n-propylamid, Schmp. 2070.
1 ,4-Endomethylen-cyclohexan-2, 3 -trans-dicarbonsäure- bis-isopropylamid, Schmp. 2660.
1 ,4-Endomethylen-cyclohexan-2,3 -trans-dicarbonsäure- bis-n-butylamid, Schmp. 1810.
1 ,4-Endomethylen-cyclohexan-2,3 -trans-dicarbonsäure- bis-tert.-butylamid, Schmp. 2520.
1 ,4-Endomethylen-cyclohexan-2,3 -trans-dicarbonsäure bis-anilid, Schmp. 2670.
1 ,4-Endomethylen-cyclohexan-2,3 -trans-dicarbonsäure- bis-(ss-äthoxyäthylester), Siedep. 188-1900 (1 Torr), n2,01,4692, d40 1,084.
1 ,4-Endomethylen-cyclohexan-2,3 -trans-dicarbonsäure- di-(ss-methoxy-äthylester), Siedep. 178-1800 (1 Torr), n2D 1,4660, d420 1,125.
1 ,4-Endoäthylen-A5-cyclohexan-2,3 -trans-dicarbon- säure-bis-(ss-methoxyäthylester), Siedep. 185-1900 (1 Torr) n2D 1,4743, d20 1,127.
1 ,4-Endomethylen-35-cyclohexen-2,3-trans-dicarbon- säure-bis-sek.-butylamid, Schmp. 2480.
Beispiel 20
5 g Fumarsäure-bis-(ss-äthoxyäthylester) und 10 g Hexachlorcyclopentadien wurden 20 Stunden auf 1700 erhitzt. Anschliessend wurde im Vak. destilliert und die Fraktion vom Siedep. 190-2050 (0,5 Torr) abgetrennt.
Ausbeute: 9,5 g 1,4,5,6,7,7-Hexachlor-1,4-endome- thylen-X5-cyclohexen-2,3-trans-dicarbonsäureFbis - (}9-äth- oxyäthylester), gelbes Öl. n2,01,5091, d240 1,405.
Beispiel 21
10 g Fumarsäure, 10 g Dicyclopentadien und 50 ml
Dimethylformamid wurden 3 Stunden unter Rückfluss gekocht. Nach dem Abkühlen wurde das Lösungsmittel und das überschüssige Dicyclopentadien im Vakuum abdestilliert und der Rückstand aus wenig Wasser kristallisiert, abgesaugt und getrocknet. Ausbeute 15,4 g
1 ,4-Endomethylen-d5-cyclohexen-2,3 -trans-dicarbon säure, Schmp. 187-1880; Analyse: Äquivalentge wicht: Ber. 91,0% Gef. 91,2%.
Beispiel 22
6 g Fumarsäurediamid, 6 g Dicyclopentadien und
100 ml Dimethylformamid wurden 3 Stunden unter Rückfluss gekocht, wobei sich das Fumarsäurediamid vollständig auflöste. Nach dem Abkühlen wurden drei Viertel des Lösungsmittels im Vakuum abdestilliert und das ausgeschiedene Kristallisat abgesaugt, gewaschen und getrocknet. Ausbeute: 8,8 g.
1 ,4-Endomethylen-J5-cydohexen-2,3-trans-dicarbon- säurediamid, Schmp. 2570; Analyse: Ber. 15,55%N Gef. 16,0%N.
Beispiel 23
10 g Fumarsäure wurden in 150 ml Wasser suspendiert, mit 20 g frisch monomerisiertem Cyclopentadien versetzt und das Ganze 3 Stunden kräftig turbiniert. Anschliessend wurde alkalisch gemacht, das überschüssige Cyclopentadien mit Äther extrahiert und die wässrige Lösung angesäuert. Der ausgefallene Niederschlag wurde abgetrennt, gewaschen und getrocknet; durch Einengen der Mutterlauge wurden weitere kristalline Anteile gewonnen. Ausbeute: 14,3 g.
1 ,4-Endomethylen-X5-cyclohexen-2,3 -trans-dicarbon säure, Schmp. 188-1890, Analyse: Äquivalentgewicht: Ber. 91,0 % Gef. 90,8 %.
Das überschüssige Cyclopentadien kann in Form seines Dimeren zurückgewonnen und wieder eingesetzt werden.
Beispiel 24
10 g Fumarsäure wurden in 100 ml Wasser suspendiert und zur Erhöhung der Löslichkeit der Fumarsäure mit einem halben Äquivalent NaOH, gelöst in 50 ml Wasser, versetzt. Hierauf wurden 20 g frisch monomerisiertes Cyclopentadien zugefügt und das Ganze 3 Stunden kräftig turbiniert. Anschliessend wurde wie unter Beispiel 23 aufgearbeitet.
In analogen Versuchen wurde anstelle von NaOH andere Basen, u. zw. KOH, Ammoniak, Triäthylamin, Triäthanolamin, verwendet.
In allen Fällen bildete sich quantitativ die 1 ,4-Endomethylen-A5-cyclohexen-2, 3-trans- dicarbonsäure, welche in kristalliner Form in Ausbeuten zwischen 94,5 bis 98,5 % isoliert wurde.
Beispiel 25
10 g Fumarsäure wurden in 100 ml 0,1n H2SO4 suspendiert und wie unter Beispiel 23 mit 20 g Cyclo pentadien umgesetzt. Das Produkt wurde in gleicher
Weise aufgearbeitet. Ausbeute: 16,2 g
1 ,4-Endomethylen-A5-cyclohexen-2, 3 -trans-dicarbon- säure, Schmp. 189-1900,
Analyse: Äquivalentgewicht: Ber. 91,0 % Gef. 90,7 X.
Beispiel 26
10 g Fumarsäure und 10 g Cyclopentadien in 50 ml
Eisessig wurden unter Rühren 15 Min. unter Rückfluss gekocht und dann noch 2 Stunden bis zum Erkalten gerührt. Hierauf wurde im Vakuum eingedampft und der Rückstand wie unter Beispiel 23 aufgearbeitet. Ausbeute:
15,0 g
1 ,4-Endomethylen-A5-cyclohexen-2,3 -trans-dicarbon- säure, Schmp. 1890, Analyse: Aquivalentgewicht: Ber. 91,0% Gef. 90,4%.
Das gleiche Resultat erhalten bei Verwendung von Äthylacetat, Aceton und Diisopropyläther als Lösungsmittel.
Beispiel 27
10 g Fumarsäure wurden in 50 ml Methanol suspendiert und mit 7 g Cyclopentadien versetzt. Das Gemisch erwärmte sich spontan und die Fumarsäure ging in Lösung. Nach dem Abklingen der Reaktion wurde das Lösungsmittel abdestilliert und der Rückstand getrocknet.
Ausbeute: 15,6 g.
1 ,4-Endometliylen-Ä1-cyclohexen-2,3-trans-dicarbon säure, Schmp. 188-1890.
Das gleiche Ergebnis wurde erhalten bei Verwendung von Äthanol, n-Propanol und Isopropanol als Lösungsmittel.
Beispiel 28
1 kg Fumarsäure wurde in 3,5 Liter wässrigem Aceton suspendiert und zum leichten Sieden erhitzt.
Dann wurden 625 g Cyclopentadien unter Rühren zufliessen gelassen. Nach dem Erkalten und Einengen kristallisierte die
1 ,4-Endomethylen-A5-cyclohexen-2,3-trans- dicarbonsäure in analysenreiner Form aus. Ausbeute: 1,52 kg, Schmp.
189-1900.
Beispiel 29
10 g Fumarsäurç-diureid wurden wie unter Beispiel 2 mit 7 g Cyclopentadien umgesetzt. Ausbeute: 19,9 g 1 ,4-Endomethylen-35-cyclohexen-2,3-trans-dicarbon- säure-diureid, Schmp. 3050.
Analyse: Ber. 21,05%N Gef. 20,79%N.
Beispiel 30
10 g Fumarsäure-bis-(azoarbäthoxy-äthylester) wurden wie unter Beispiel 6 mit 5 g Cyclopentadien zur Reaktion gebracht.
Ausbeute: 12,2 g 1 ,4-Endomçthylen-A5-cyclohexen-2,3-trans-dicarbon- säurç-bis¯(aWcarbäthoxy-äthylester), ölige Flüssigkeit, n2D0 1,4609; d401,130.
Beispiel 31
10 g Fumarsäure-bis (cc-cyano-isopropylester) wurden wie unter Beispiel 6 mit 4,5 g Cyclopentadien umgesetzt.
Ausbeute: etwa 12 g 1 ,4-Endomethylen-A5-cyclohexen-2, 3 -trans-dicarbon- säure-bis (a-cyano-isopropylester), sehr viskoses Öl, zersetzt sich beim Erhitzen.
Beispiel 32
10 g Fumarsäure-bis-(ss-äthylthio-äthylester) wurden wie unter Beispiel 6 mit 5 g Cyclopentadien umgesetzt. Ausbeute: 11,8 g l ,4-Endomethylen-á5-cyclohexen-2,3-trans-dicarbon- säure-bis-(ss-äthylthio-äthylester), 0l,Sl72 d'4201,142.
PATENTANSPRÜCHE
I. Verfahren zur Herstellung von bicyclischen Dicarbonsäuren und deren Derivaten der Formel
EMI6.1
worin A1 und A2 einen bivalenten, gegebenenfalls durch Alkyl-, Alkoxy-, Acyloxy-, Arylgruppen oder Halogen substituierten, aliphatischen Kohlenwasserstoffrest, einen entsprechenden Rest, welcher anstelle einer Methylengruppe ein Sauerstoffatom aufweist, oder -O- bedeutet, wobei mindestens ein A1 bzw.
A2 eine gegebenenfalls durch Alkyl-, Alkoxy-, Acyloxy-, Arylgruppen oder Halogen substituierte Athenylengruppe darstellt, R, undR für Wasserstoff, Halogen, Alkyl-, Alkoxyalkyl- oder Acyloxyalkylgruppen stehen und X1 und X2, welche gleich oder verschieden sein können, OH, Halogen, Alkoxy oder Aryloxy oder eine Gruppe der nachstehenden Strukturen II bis V bedeuten -O-B-Y (11) -NH-B-Y (III)
EMI6.2
wobei in den Formeln II bis W B für einen bivalenten, geradkettigen oder verzweigten Kohlenwasserstoffrest und Y für Halogen, CN, OR, SR, NtR2, N1R HCl, N'R + Säurerest, COOR, CONlR2, wobei R Kohlenwasserstoffreste sind oder je zwei Reste R zusammen mit dem N1-Atom einen heterocyclischen,
gegebenenfalls weitere Heteroatome enthaltenden Ring bilden, steht und in Formel V Z1 und Z2 gleich oder verschieden sein können und Wasserstoff, geradkettige oder verzweigte Kohlenwasserstoffreste, oder Z1 Wasserstoff und Z2 Acylreste, OH, Alkoxy-, Aryloxy- oder Acyloxygruppen, NH2 oder gegebenenfalls substituierte Aminogruppen bedeuten oder beide Reste Z1 und Z2 zusammen mit dem N-Atom einen heterocyclischen Ring bilden, dadurch gekennzeichnet, dass man Fumarsäure oder entsprechende funktionelle Derivate der Fumarsäure mit entsprechenden cyclischen Verbindungen, welche zwei konjugierte endocyclische Doppelbindungen enthalten, umsetzt.
II. Anwendung des Verfahrens nach Patentanspruch I, zur Herstellung von Verbindungen der Formel (I) ausgehend von den Dimeren oder Polymeren der cyclischen Verbindungen mit zwei konjugierten endocyclischen Doppelbindungen, wobei durch Depolymerisation derselben im Reaktionsgemisch als Zwischenprodukte die entsprechenden Monomere entstehen.
UNTERANSPRÜCHE
1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass man die Umsetzung in Gegenwart eines Lösungsmittels, insbesondere in wässriger Lösung oder in Dimethylformamid, durchführt.
2. Verfahren nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man dem Reaktionsgemisch zur Erhöhung der Löslichkeit der Reaktanten Basen, Säuren, Emulgatoren oder andere Lösungsvermittler zufügt.
3. Verfahren nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass man dem Reaktionsgemisch zur Beschleunigung der Reaktion Katalysatoren zusetzt.
4. Verfahren nach Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass man dem Reaktionsgemisch Antioxydantien und/oder Polymerisationsverzögerer zusetzt.
5. Verfahren nach Patentanspruch I zur Herstellung von Verbindungen der Formel (I), worin A1 und A2 einen bivalenten, gesättigten, gegebenenfalls durch Alkyl-, Alkoxy-, Acyloxy- oder Arylgruppen substituierten aliphatischen Kohlenwasserstoffrest bedeutet und ein A1 bzw.
A2 auch ein entsprechender Rest, welcher anstelle einer Methylengruppe ein Sauerstoffatom aufweist, oder -0sein kann, dadurch gekennzeichnet, dass man erhaltene Verbindungen der Formel (I), welche nicht-aromatische Doppelbindungen enthalten und halogenfrei sind, zu den entsprechenden gesättigten Verbindungen katalytisch hydriert.
6. Anwendung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass als Dimeres für die Depolymerisation Dicyclopentadien verwendet wird.
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