CH590817A5 - - Google Patents

Description

  
 



   Die vorliegende Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur Herstellung von Ketoestern der Formel
EMI1.1     
 in der R und R' jeweils   C1-C8-Alkyl    darstellen.



   Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass man eine Verbindung der Formel
EMI1.2     
 in der R und R' die obige Bedeutung haben, mit Borsäure bei erhöhter Temperatur umsetzt und das Reaktionsprodukt sodann mit Wasser behandelt.



   Es wurde überraschenderweise gefunden, dass Borsäure eine direkte einstufige Umwandlung von Alkanoylsuccinaten der Formel II in Alkanoylpropionaten der Formel I ohne Hydrolyse der Estergruppe bewirkt.



   Alkanoylpropionate können zu 2-Alkyl-cyclopentan-1,3dionen cyclisiert werden, welche wichtige Ausgangsverbindungen zur Synthese komplexer Moleküle, insbesondere von Naturstoffen wie Steroiden dienen können. Es ist bekannt, Alkanoylpropionate aus entsprechenden Alkanoylsuccinaten in einem dreistufigen Verfahren durch basische oder saure Hydrolyse, Decarboxylierung und Wiederveresterung der als Zwischenprodukt gebildeten y-Keto-säure herzustellen   [J.    Prakt. Chemie, 146, 159 (1936) und Monatshefte 69, 167 (1936)].



   Das erfindungsgemässe Verfahren der direkten Umwandlung von Alkanoylsuccinaten in Alkanoylpropionate macht die letztgenannten Verbindungen leichter zugänglich, indem die Hydrolyse der Estergruppe und die erneute Veresterung vermieden wird.



   Der hier verwendete Ausdruck    C1-C8-ALkyl     bezieht sich auf einen einwertigen, gesättigten, geradkettigen oder verzweigten Kohlenwasserstoffrest mit 18 C-Atomen. Beispiele für   C-C8-Alkylgruppen    sind Methyl, Äthyl, n Propyl, Butyl, Hexyl, Octyl, Isopropyl, tert.-Butyl. In einer bevorzugten Ausführungsform ist R Methyl oder Äthyl.



   Während der erfindungsgemässen Reaktion entsteht ein niederes Alkanol der Formel R'OH und CO2. Andere flüchtige Stoffe werden kaum oder gar nicht entwickelt. Die Reaktion verläuft bei erhöhter Temperatur, vorzugsweise zwischen 120 und   250     C, glatt. Ein besonders bevorzugter Temperaturbereich ist   160-200     C. Normalerweise wird das im Verlauf der Reaktion gebildete Alkanol R'OH aus dem Reaktionsgemisch abdestilliert. Der Verlauf dieser Destillation bzw. der Entfernung des Alkanols R'OH aus dem Reaktionsgemisch hängt von der Reaktionstemperatur, dem Druck und dem Siedepunkt des Alkohols ab. Bei niedermolekularen Alkoholen wie Methanol und Äthanol destilliert der Alkohol bei den normalerweise abgewandten erhöhten Temperaturen unter Atmosphärendruck.

  Bei höher siedenden Alkoholen wird die Reaktion vorzugsweise bei einem leicht reduzierten Druck durchgeführt, um die Entfernung des Alkohols aus dem
Reaktionsgemisch zu erleichtern.



   Während der Reaktion wird Kohlendioxyd entwickelt. Die Reaktion kann durch Beobachtung der Entwicklung des Kohlendioxyds bequem verfolgt werden und sie wird vorzugsweise so lange weitergeführt, bis die Entwicklung von Kohlen dioxyd im wesentlichen aufgehört hat.



   Die erfindungsgemässe Reaktion kann in Gegenwart oder in Abwesenheit eines inerten organischen Lösungsmit tels durchgeführt werden. Als inerte organische Lösungsmit tel kommen solche mit einem Siedepunkt innerhalb oder oberhalb der vorgenannten erhöhten Temperaturbereiche in Betracht. Als Beispiele können Polyäther wie Diglym oder Trig lym und Amide wie Hexamethylphosphoramid und N-Methyl
2-pyrrolidon erwähnt werden.



   Normalerweise führt man die Reaktion in Abwesenheit eines Lösungsmittels durch, weil die Ausgangsverbindungen der Formel II bei den angewandten Temperaturen überwie gend flüssig sind und somit die Reaktion mit einer Verbindung der Formel II als Reaktionsmedium durchgeführt werden kann.



   Wenn die Überwachung der Kohlendioxydentwicklung gezeigt hat, dass die Reaktion im wesentlichen vollständig ist, wird das Reaktionsgemisch mit Wasser behandelt, um die
Verbindung der Formel I freizusetzen. Diese wird dann in der gewöhnlichen Weise mit Techniken wie Extraktion oder
Destillation isoliert. Fraktionierte Destillation ist im allge meinen das bevorzugte Reinigungsverfahren für eine Ver bindung der Formel I.



   Da die Anwesenheit von Wasser mit der Reaktion einer
Verbindung der Formel II mit Borsäure, beispielsweise durch
Hydrolyse der Estergruppe, interferieren kann, verwendet man vorzugsweise wasserfreie Borsäure. Die Menge Bor säure, die bei der erfindungsgemässen Reaktion eingesetzt wird, ist nicht besonders kritisch und kann von etwa 0,1 Mol bis mehr als 1 Mol, bezogen auf das Ausgangsmaterial der Formel II, variieren. Optimale Resultate werden bei der An wendung von etwa 1/3 bis 1 Mol Borsäure, bezogen auf eine
Verbindung der Formel II, erhalten. Besonders bevorzugt ist die Verwendung von etwa 1 Mol Borsäure auf 1 Mol Ver bindung der Formel II.



   Die   Alkanoylsuccinate    der Formel II sind bekannte Ver bindungen und können nach einer Vielzahl von Methoden hergestellt werden. Eine besonders bevorzugte Methode ist die in J. Org. Chem. 17, 1009 (1952) beschriebene.



   Beispiel 1
Eine Lösung von 1,032 kg Diäthylmaleat, 696 g frisch destilliertem Propionaldehyd und 3 g Dibenzoylperoxyd wur den unter UV-Licht (Hanau Typ 30620, 140 Watt) zum
Rückfluss sieden   (62     C) erhitzt. Nach 18 Stunden wurden weitere 3 g Dibenzoylperoxyd zugesetzt. Nach insgesamt
25 Stunden Reaktionszeit erreichte der Kolbeninhalt eine
Temperatur von 65        C. Man setzte dann weitere 3 g Di benzoylperoxyd zu und erhitzte weiter zum   Rückfluss,    bis die gesamte Reaktionszeit 41,5 Stunden (Temperatur des Reak tionsgemisches   71,5     C) betrug. Die gaschromatographische
Analyse zeigte, dass alles Maleat umgesetzt worden war. Der  überschüssige Propionaldehyd wurde bei Atmosphärendruck abdestilliert und das Diäthylpropionylsuccinat unter vermin dertem Druck fraktioniert.

  Man erhielt 967,7 g Produkt,
Siedepunkt   147-152     C/15-16 mm.



   Beispiel 2
Zu 92 g Diäthylpropionylsuccinat wurden 24,7 g Borsäure gegeben. Das Reaktionsgemisch wurde innerhalb einer Stunde  auf etwa   1500    C erhitzt, wobei 11,7 g Äthanol abdestillierte und 0,75 Liter Gas gesammelt wurden. Die Temperatur wurde dann auf   1700    C gesteigert, und in weiteren 1,5 Stunden wurden insgesamt 8,3 Liter Gas gesammelt. Zum Schluss hörte die CO2-Entwicklung praktisch auf und das Reaktionsgemisch war klar und leicht gelblich. Das Reaktionsgemisch wurde auf Zimmertemperatur gekühlt, auf 550 ml Eiswasser gegossen und dreimal mit 180 ml Toluol extrahiert. Die vereinigten Extrakte wurden über Magnesiumsulfat getrocknet, das Lösungsmittel unter vermindertem Druck entfernt und der Rückstand über eine 10-cm-Vigreux-Kolonne destilliert.



  Als Hauptfraktion wurden 48,6 g Äthylpropionylpropionat,
Siedepunkt   109-112     C/18 mm, erhalten.



   Beispiel 3
Ein Gemisch von 77,4 g Diäthylmaleat, 3,6 g Dibenzoylperoxyd und 129,6 g frisch destillierter Butyraldehyd wurde 24 Stunden zum Rückfluss erhitzt. Die Temperatur des Reaktionsgemisches stieg von anfangs 77 auf   84"    C. Die gaschromatographische Analyse zeigte, dass danach alles Diäthylmaleat umgesetzt worden war. Die hellgelbe Lösung wurde auf Zimmertemperatur gekühlt, mit 150 ml gesättigter Natriumbicarbonatlösung und zweimal mit 100 ml Wasser gewaschen. Die organische Phase wurde über wasserfreiem Natriumsulfat getrocknet und unter vermindertem Druck destilliert. Als Hauptfraktion wurden 96,3 g Diäthylbutyrylsuccinat, Siedepunkt   100-130     C/0,05 mm, erhalten.



   Beispiel 4
Zu 85,4 g Diäthylbutyrylsuccinat, das in einem Ölbad auf   135     C vorgeheizt war, wurde in 4 Portionen 21,6 g Borsäure gegeben. Danach wurde die Temperatur des Bades auf   200"    C erhöht, wobei Äthanol abdestilliert und CO2 entwickelt wurde. Nach 6 Stunden wurden insgesamt 8 Liter CO2 gesammelt. Die Innentemperatur blieb konstant bei    185     C. Die gaschromatographische Analyse einer Probe zeigte, dass das Ausgangsmaterial verschwunden war. Das hellgelbe Reaktionsgemisch wurde auf Zimmertemperatur gekühlt, in 340 ml Eiswasser gegossen und dreimal mit 150   ml    Äther extrahiert. Die organischen Phasen wurden über wasserfreiem Magnesiumsulfat getrocknet und destilliert.

  Man erhielt eine Hauptfraktion von 48,1 g Äthylbutyrylpropionat, Siedepunkt   115-115,5"    C/17 mm.



   Beispiel 5
Ein Gemisch von 64,5 g Diäthylmaleat und 171 g frisch destilliertes N-Heptanal wurde mit 3 g Dibenzoylperoxyd versetzt. Das Reaktionsgemisch wurde auf   79"    C (Innentemperatur) während 6 Stunden erhitzt. Danach wurde das Reaktionsgemisch durch Waschen mit 175 ml gesättigter Natrium   'bicarbonatlösung    und dreimal 100 ml Wasser aufgearbeitet.



  Die organische Phase wurde über wasserfreiem Natriumsulfat getrocknet und unter vermindertem Druck destilliert.



  Man erhielt eine Hauptfraktion von 80 g Diäthylheptanoylsuccinat, Siedepunkt   127-134"    C/0,035 mm.



   Beispiel 6
Ein Gemisch von 48,6 g   Diäthylheptanoylsuccinat    und
10,5 g Borsäure (analysenrein) wurde unter dauerndem Rühren in einem Ölbad erhitzt. Nach 1,75 Stunden bei 195 bis   210     C (Badtemperatur) stieg die Innentemperatur nach und nach auf   200     C. Im Verlauf dieser Zeit kondensierten 4,2 g niedrig siedendes Material und 3600 ml CO2 wurden gesammelt. Die gaschromatographische Analyse einer Probe aus dem Reaktionsgemisch zeigte, dass nur noch Spuren von Ausgangsmaterial anwesend waren. Das Reaktionsgemisch wurde auf Zimmertemperatur gekühlt und in 180 ml Eiswasser gegossen. Man extrahierte mit dreimal 90 ml Äther und trocknete die organischen Phasen über Magnesiumsulfat.

 

   Nach Entfernen des Lösungsmittels und Destillation des Rückstandes über eine 10-cm-Vigreux-Kolonne erhielt man eine
Hauptfraktion von 29,04 g Äthylheptanoylpropionat vom
Siedepunkt   152,5-153,5"    C/16 mm. 

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH

   Verfahren zur Herstellung von Verbindungen der Formel EMI2.1 in der R und R' jeweils C1-C8-Alkyl darstellen, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Verbindung der Formel EMI2.2 mit Borsäure bei erhöhter Temperatur umsetzt und das Reaktionsprodukt mit Wasser behandelt.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktionstemperatur zwischen 120 und 2500 C liegt.

   2. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktionstemperatur zwischen 160 und 2000 C liegt.

   3. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass man von Verbindungen der Formel II ausgeht, in denen R Methyl oder Äthyl darstellt.

   4. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass man zwischen 1/, und 1 Mol Borsäure pro Mol Ausgangsverbindung der Formel II einsetzt.

   5. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass man 1 Mol Borsäure pro Mol Ausgangsverbindung der Formel II einsetzt.