CH522576A

CH522576A - Verfahren zur Herstellung von Acetylenverbindungen

Info

Publication number: CH522576A
Application number: CH1718169A
Authority: CH
Inventors: Eschenmoser Albert Dr Prof
Original assignee: Eschenmoser Albert Dr Prof
Priority date: 1967-02-10
Filing date: 1967-02-10
Publication date: 1972-06-30

Description

Verfahren zur Herstellung von Acetylenverbindungen
Die Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur Herstellung von Acetylenverbindungen der allgemeinen Formel
EMI1.1
worin jedes der Symbole R1, R2, R3 und R4 Wasserstoff oder einen organischen Rest bedeutet und mindestens 2 der genannten Reste miteinander verbunden sind, das dadurch gekennzeichnet ist, dass man Verbindungen der allgemeinen Formel
EMI1.2
worin die Symbole Rt, R2, R3 und R4 die obgenannte Bedeutung besitzen, R5 eine freie, veresterte oder verätherte Hydroxylgruppe darstellt, R' eine reaktionsfähig veresterte Hydroxygruppe und R" eine freie Hydroxygruppe oder R' und R" zusammen die Epoxygruppe darstellen, unter Stickstoffentwicklung fragmentiert.

Jedes der Symbole Rl, R2, R3 und R4 in der Formel I kann einen der nachfolgend aufgezählten organischen Reste be zeichnen: a) einen gesättigten oder ungesättigten acyclischen Koh lenwasserstoffrest (z.B. einen Alkyl- oder Alkenylrest), der eine gerade oder verzweigte, gegebenenfalls durch Hetero atome (z.B. O, S oder N) unterbrochene Kohlenstoffkette und gegebenenfalls mindestens eine funktionelle Gruppe aufweist, oder b) einen gesättigten oder ungesättigten, ein- oder mehr kernigen, gegebenenfalls kernsubstituierten, alicyclischen
Kohlenwasserstoffrest, (z.B.

Cyclopentyl, Cyclopentenyl, Cy clohexyl, Cyclohexenyl, Decahydronaphthyl, Octahydronaph thyl, Cyclopentylmethyl, Cyclopentenylmethyl, Cyclohexyl äthyl, Cyclohexenyläthyl, usw.). oder c) einen ein- oder mehrkernigen, gegebenenfalls kern substituierten aromatischen Kohlenwasserstoffrest, oder d) einen ein- oder mehrkernigen, gegebenenfalls kern substituierten Arylalkyl- oder Arylalkenylrest, oder e) einen gesättigten oder ungesättigten, ein- oder mehr kernigen, gegebenenfalls kernsubstituierten heterocyclischen Rest, wobei gegebenenfalls mindestens zwei der Symbole R1, R2, R3 und R4 zusammen Atomgruppen darstellen, die zusammen mit den Kohlenstoffatomen a und/oder ss und/oder y der ,B-R'-a-Hydroxy-y-oximino-gruppe in der Formel II gesättigte oder ungesättigte ein- oder mehrkernige, gegebenenfalls kernsubstituierte,

carbocyclische oder heterocyclische Ringsysteme bilden.

Die vorangehend aufgezählten organischen Reste können zusätzlich funktionelle Gruppen tragen und gegebenenfalls halogeniert sein.

Bei dieser Reaktion tritt eine Fragmentierung des Oxims ein, wobei die Bindung zwischen den Kohlenstoffatomen a und ss aufgehoben und eine Dreifachbindung zwischen den Kohlenstoffatomen ss und y und eine Oxogruppe am Kohlenstoffatom a gebildet wird, gemäss den allgemeinen Formeln
EMI2.1

Die als Ausgangsstoffe zu verwendenden Oxime können in an sich bekannter Weise aus den o,ss-OMdo- bzw. a-Oxy ss-R'-y-carbonylverbindungen gewonnen werden.

Sie werden leicht erhalten, wenn man die genannten Carbonylverbindungen mit Hydroxylamin oder einem Salz davon mit einer schwachen organischen Säure, z.B. dem Hydroxylaminacetat umsetzt.

Eine andere Herstellungsart der Ausgangsstoffe besteht darin, dass man die Oxime der entsprechenden a,ss-ungesät- tigten Ketone oder Aldehyde in an sich bekannter Weise an der Doppelbindung epoxydiert oder an die Doppelbindung, die R'-Hydroxylgruppe anlagert.

In obigen Partialformeln ist der Rest R" eine freie Hydroxylgruppe und der Rest R' eine reaktionsfähig veresterte Hydroxylgruppe, insbesondere eine Hydroxylgruppe, die mit einer starken anorganischen Säure, z.B. Chlor- oder Bromwasserstoffsäure, mit einer organischen Sulfonsäure, wie niedere Alkan-, z.B. Methan- oder Äthansulfonsäure, oder aromatischen Sulfonsäuren, z.B. Benzol-, p-Toluol- oder p Chlorbenzolsulfonsäure, oder mit einer organischen Carbonsäure, insbesondere aromatischen Carbonsäure, wie Benzoesäure. p-Nitro-, p-Chlor- oder 2.4-Dinitrobenzosäure oder mit Monoestern der Kohlensäure z.B. Äthoxyameisensäure verestert ist. Besonders geeignet sind die Ester mit Methan- oder p-Toluolsulfonsäure oder mit Chlorwasserstoff. Die Reste R' und R" können zusammen auch eine Epoxygruppe darstellen.

Zur Fragmentierung der Oxime, ihrer Ester oder Äther setzt man diese in basischem Milieu mit einem reaktionsfähigen Ester des Hydroxylamins um. Als solche verwendet man insbesondere Ester mit starken anorganischen Säuren, wie Schwefelsäure, Halogenwasserstoffsäure z.B. Chlor- oder Bromwasserstoffsäure, mit organischen Sulfonsäuren, wie niederen Alkan-, z.B. Methan- oder Äthansulfonsäuren, oder aromatischen Säuren, z.B. Benzol-, Toluol- oder p-Chlorbenzolsulfonsäure, oder mit organischen Carbonsäuren, insbesondere aromatischen Carbonsäuren, wie Benzoesäure, p Nitro-, p-Chlor- oder 2,4-Dinitrobenzoesäure. oder mit Monoestern der Kohlensäure. z.B. Äthoxyameisensäure. Besonders geeignet sind die Ester von Hydroxylamin mit Methan- oder p-Toluolsulfonsäure oder das Chloramin, in erster Linie der Schwefelsäureester des Hydroxylamins.

Die erfindungsgemässe Umsetzung führt man, wie oben bereits betont, in basischem Milieu durch, beispielsweise in einer Alkalimetallhydroxydlösung, z.B. in wässriger Natronoder Kalilauge, wenn erwünscht. unter Zugabe von Ammoniak. Sie wird vorzugsweise in einem mit Wasser mindestens teilweise mischbaren Lösungsmittel vorgenommen, wie in einem niederen aliphatischen Alkohol, z.B. Methanol, Äthanol oder einem cyclischen Äther, wie Tetrahydrofuran oder Dioxan. Sollten sich dabei im Reaktionsgemisch zwei Phasen bilden, ist durch Rühren für gute Mischung zu sorgen. Die Reaktion erfolgt bei höherer Temperatur, vorzugsweise jedoch beim Stehenlassen bei Raumtemperatur oder tieferer Temperatur. Sie ist meist nach 2-24 Stunden beendet. Die Reaktionsprodukte lassen sich in üblicher Weise isolieren.

Die Erfindung betrifft auch diejenigen Ausführungsformen dieser Verfahren, nach denen man die Ausgangsstoffe unter den Reaktionsbedingungen bildet. So kann man z.B.

das als Reagens zu verwendende Chloramin, das aus wässrigem Natriumhypochlorid und konzentriertem wässrigem Ammoniak bei niederen Temperaturen, z.B. 0" erhältlich ist, in Gegenwart des Oxims und des basischen Mittels intermediär bilden und die Fragmentierung durch 54stündiges Stehenlassen oder leichtem Erwärmen durchführen.

Man kann aber auch das Oxim oder seine Ester oder Äther ausgehend von den entsprechenden y-Carbonylverbindungen unter den Reaktionsbedingungen bilden, beispielsweise durch Umsetzen in basischem Milieu mit einem Überschuss an reaktionsfähigem Ester oder Äther des Hydroxylamins. Die gewünschte Fragmentierung kann dabei direkt erreicht werden. Die intermediäre Bildung des Oxims, seiner Ester oder Äther und deren Spaltung lässt sich auch durch Umsetzen mit einer Mischung von Hydroxylamin und den genannten Estern oder Äthern des Hydroxylamins in basischem Milieu erreichen.

Die nach dem erfindungsgemässen Verfahren erhältlichen Produkte sind zum grossen Teil neue Verbindungen, die als solche interessante technische oder physiologische Eigenschaften besitzen und deshalb direkt für verschiedene Zwecke brauchbar sind odcr die als Ausgangsstoffe oder Zwischenprodukte für die Herstellung von bekannten oder neuen industriell wertvollen organischen Verbindungen verwendbar sind.

Das Verfahren gemäss der Erfindung kann auf den verschiedensten Gebieten der organischchemischen Industrie eingesetzt werden. Mit Hilfe dieses neuen Verfahrens gelingt es beispielsweise, disubstituierte Acetylenverbindungen herzustellen, die bisher nur schwer oder überhaupt nicht zugänglich waren.

Das Verfahren gemäss der Erfindung eignet sich beispielsweise sowohl zur Herstellung von bekannten Riech- und Geschmacksstoffen, die bisher nur nach umständlichen und unwirtschaftlichen Verfahren erhältlich waren, als auch zur Erschliessung von zahlreichen neuen Riech- und Geschmacksstoffen. Aus geeignet substituierten Penten-(2)-on- und Hexen-(2)-on-Verbindungen kann man mittels des neuen Verfahrens zahlreiche, teils bekannte teils neue ungesättigte aliphatische Aldehyde und Ketone mit cis-Doppelbindungen herstellen. Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Verfahrensendprodukte Dreifachbindungen aufweisen, die sich durch partielle katalytische Hydrierung leicht in cis-Doppelbindungen überführen lassen. Mit dem neuen Verfahren gelingt es ferner, makrocyclische Riechstoffe, z.B.

Cyclopentadecanon (EXALTON) und 3 -Methyl-cyclopentade- canon (MUSKON), die für die Riechstoffindustrie wichtig sind und die bisher wegen Fehlens wirtschaftlicher Herstellungsverfahren sehr teuer waren, auf einfachere und viel wirtschaftlichere Weise zu fabrizieren.

Die Erfindung wird in den nachfolgenden Beispielen näher beschrieben. Die Temperaturen sind in Celsiusgraden angegeben.

Beispiel 1
1,0 g rohes Oxim von 14,15-Oxido-bicyclo[10.3.0]pentadecanon-(1), das seinerseits durch Epoxydierung mittels Wasserstoffperoxid-Natronlauge aus Bicyclo[10.3.0]pentade- cen-(14)-on-(1) erhältlich ist, wird in 60 ml Methanol gelöst, auf 0 abgekühlt und unter Rühren mit 20 ml 1 n.Natronlauge und 1,0 g Hydroxylamin-O-sulfonsäure versetzt. Nach 15 Stunden bei Raumtemperatur wird das Reaktionsgemisch mit Wasser verdünnt und mit Äther extrahiert. Die neutral gewaschene und getrocknete ätherische Lösung liefert nach Abdampfen des Lösungsmittels 800 mg eines Öls, das nach nochmaligem Destillieren im Kugelrohr 420 mg reines Cyclopentadecin-(5)-on-(1) vom F. 40420 liefert.

Die Verbin dung wird leicht durch katalytische Hydrierung in das bei 58-63" schmelzende Cyclopentadecanon übergeführt.

Beispiel 2
Eine Lösung von 5.0 g 1-Oximino-2,3-oxido-2-äthyl-cy- clopentan (hergestellt aus 2-Äthyl- A2-cyclopentenon-( 1) durch Epoxydierung mittels Wasserstoffperoxyd-Natronlauge und anschliessende Oximierung) in 150 ml Äthanol wird unter starkem Rühren bei 0-5" mit 100 ml 1 n.Natronlauge und 5 g Hydroxylamin-O-sulfonsäure versetzt und 10 Stunden bei Raumtemperatur weiter gerührt. Die Aufarbeitung und anschliessende Destillation des anfallenden öligen Rohproduktes im Vakuum liefert 2,6 g reines Heptin-(4)-al-(1) Kp. 20 50-520 nD20 = 1,447.

Beispiel 3
10,0 g cis-Jasmon wird durch Umsetzen mit 30einer Wasserstoffperoxydlösung und Natronlauge in das entsprechende a,/(-Epoxy-Keton übergeführt und anschliessend in an sich bekannter Weise oximiert. Das rohe Oxim (10,2 g) wird in 500 ml Äthanol und 150 ml 2 n.Natronlauge gelöst. auf 0 abgekühlt, mit 15 g Hydroxylamin-O-sulfonsäure versetzt und 10 Stunden bei Raumtemperatur gerührt. Die Aufarbeitung und anschliessende Destillation liefert das cis-Undecen-(8)in-(5)-on-(1) F. 96-98 /1 mm Hg.

In analoger Weise wird aus trans-Jasmin das bei 86 bis 89 /0,3 mm Hg siedende trans-Undecen-(8)-in-(5)-on-(1) erhalten.

Beispiel 4
5,0 g Oxim von Epoxy-isophoron werden unter der im Beispiel 1 angegebenen Bedingung mit 15 g Hydroxylamin O-sulfonsäure umgesetzt, wobei das bei 700 (11 mm/Hg) siedende 4,4-Dimethyl-heptin-(6)-on-(2). (nu20= 1,4423) erhalten werden.

Beispiel 5
5 g Hydroxylamin-hydrochlorid und 15 g kristallisiertes Natriumacetat wurden bis zur Bildung einer Paste verrieben und dann mit 100 ml Alkohol versetzt. Zur filtrierten Lösung gibt man 5 g des 2-Mesyloxy-3-hydroxy-3.5.5-trimethylcydo- hexanon-(1) und lässt während einer Stunde im Stickstoffstrom kochen. Dann wird mit Wasser verdünnt, mit Methylenchlorid extrahiert, mit Wasser gewaschen, getrocknet und im Vakuum eingedampft.

Zu einer Lösung von 1 g des erhaltenen Produktes in 60 ml Äthanol gibt man unter Rühren und Eiskühlung 15 ml n-Natronlauge und 700 mg Hydroxylamin-O-sulfonsäure. Nach 41/2stündigem Rühren bei Zimmertemperatur wird mit Wasser verdünnt und mit Methylenchlorid extrahiert. Der Rückstand, der mit Wasser gewaschenen, getrockneten und im Vakuum eingedampften organischen Lösungen ergibt nach dem Destillieren das bei 70" (11 mm/Hg) siedende 4,4 Dimethyl-heptin-(6)-on-(2), (und20 = 1,4423).

Claims

PATENTANSPRUCH

Verfahren zur Herstellung von Acetylenverbindungen der allgemeinen Formel EMI3.1 worin jedes der Symbole R1, R2, R3 und R4 Wasserstoff oder einen organischen Rest bedeutet und mindestens zwei der genannten Reste miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet. dass eine Verbindung der allgemeinen Formel EMI3.2 worin die Symbole R1, R2. R3 und R4 die obgenannte Bedeutung besitzen. R5 eine freie. veresterte oder verätherte Hydroxylgruppe darstellt. R' eine reaktionsfähig veresterte Hydroxylgruppe und R" eine freie Hydroxygruppe oder R' und R" zusammen die Epoxygruppe darstellen, unter Stickstoffentwicklung fragmentiert.

UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren gemäss Patentanspruch. dadurch gekennzeichnet, dass man Ausgangsstoffe der Formel II verwendet, worin R' eine mit einer starken anorganischen Säure, mit einer organischen Sulfonsäure oder organischen Carbonsäure veresterte Hydroxylgruppe darstellt.

2. Verfahren gemäss Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet. dass man Ausgangsstoffe verwendet. worin R' eine mit Methan- oder p-Toluolsulfonsäuren veresterte Hydroxylgruppe darstellt.

3. Verfahren gemäss Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet. dass man Ausgangsstoffe verwendet. worin R' ein Chloratom darstellt.

4. Verfahren gemäss Patentanspruch. dadurch gekennzeichnet. dass man die Fragmentierung durch Umsetzung mit einem reaktionsfähigen Ester oder Äther des Hydroxylamins in basischem Milieu bewirkt.

5. Verfahren gemäss Unteranspruch 4. dadurch gekennzeichnet. dass man als reaktionsfähigen Ester des Hydroxylamins einen Ester mit einer starken anorganischen Säure, mit einer organischen Sulfonsäure oder organischen Carbonsäure verwendet.

6. Verfahren gemäss Unteranspruch 5. dadurch gekennzeichnet. dass man einen Ester von Hydroxylamin mit Methan- oder p-Toluolsulfonsäure verwendet.

7. Verfahren gemäss Unteranspruch 5. dadurch gekennzeichnet, dass man Chloramin verwendet.

8. Verfahren gemäss Unteranspruch 5, dadurch gekennzeichnet. dass man den Schwefelsäureester des Hydroxylamins verwendet.

9. Verfahren gemäss Patentanspruch oder einem der Unteransprüche 18, dadurch gekennzeichnet, dass man Ausgangsstoffe der Formel II verwendet, worin jedes der Symbole R1, R2, R3 und R4 Wasserstoff oder einen der folgenden Reste bezeichnet: a) einen gesättigten oder ungesättigten acyclischen Kohlenwasserstoffrest, der eine gerade oder verzweigte, gegebenenfalls durch Heteroatome unterbrochene Kohlenstoffkette und gegebenenfalls mindestens eine funktionelle Gruppe aufweist, oder b) einen gesättigten oder ungesätfigten, ein- oder mehrkernigen gegebenenfalls kernsubstituierten, alicyclischen Kohlenwasserstoffrest, oder c) einen ein- oder mehrkernigen aromatischen Kohlenwasserstoffrest, der gegebenenfalls Kernsubstituenten trägt, oder d) einen ein- oder mehrkernigen Aralkyl- oder Aralkenylrest, der gegebenenfalls Kernsubstituenten trägt,

oder e) einen gesättigten oder ungesättigten, ein- oder mehrkernigen heterocyclischen Rest, der gegebenenfalls kernsubstituiert ist, wobei gegebenenfalls mindestens zwei der Symbole R1, R2, R3 und R4 zusammen Atomgruppen darstellen, die zusammen mit den Kohlenstoffatomen a und/oder ss und/ oder y gesättigte oder ungesättigte, ein- oder mehrkernige, gegebenenfalls kernsubstituierte, carbocyclische oder heterocyclische Ringsysteme bilden.

10. Verfahren gemäss Patentanspruch oder einem der Unteransprüche 18, dadurch gekennzeichnet, dass man Ausgangsstoffe der Formel II verwendet, worin R1 und R2 zusammen den 1,2-Äthylenrest, R3 Wasserstoff und R4 den Äthylrest darstellt.

11. Verfahren gemäss Patentanspruch oder einem der Unteransprüche 18, dadurch gekennzeichnet, dass man Ausgangsstoffe der Formel II verwendet, worin R1 und R2 zusammen den 2,2-Dimethyl-1,3-propylenrest, R3 den Methylrest und R4 Wasserstoff darstellt.

12. Verfahren gemäss Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass man die Verbindungen der Formel II in Form eines unter der Reaktionsbedingungen gebildeten rohen Re aktionsprodukts einsetzt.