PL196388B1 - Nowy nienasycony g-lakton zapachowy i sposób jego wytwarzania - Google Patents

Abstract

Nowy nienasycony g-lakton zapachowy o wzorze 1 przedstawionym na rysunku.

Description

(²¹) Numer zgłoszeni: ^{360890 (1))} int.CI.

C07D 307/58 (2006.01) (22) Data zgłoszenia: 26.06.2003

Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej

(54)	Nowy nienasycony γ-lakton zapachowy i sposób jegowytwaraania
		(73) Uprawniony z patentu:
		Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu, Wrocław,PL
(43) Zgłoszenie ogłoszono:
	15.12.2003 BUP 25/03	(72) Twórca(y) wynalazku: Robert Obara,Kielce,PL Anna Nagielska,Warszawa,PL Czesław Wawrzeńczyk,Wrocław,PL
(45) O udzieleniu patentu ogłoszono:
	31.12.2007 WUP 12/07	(74) Pełnomocnik:
		Stanisław Mączka, Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu

(57) 1. Nowy nienasycony g-lakton zapachowy .

o wzorze 1 przedstawionym na rysunku.

PL 196 388 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest nowy nienasycony γ-lakton zapachowy i sposób jego wytwarzania.

Lakton ten charakteryzuje się zapachem ziołowym ze słabą nutą owocowo-śmietankową i może znaleźć zastosowanie do sporządzania esencji smakowo-zapachowych w przemyśle spożywczym.

Z opisu zgłoszenia patentowego PL P-342503 znany jest lakton 4,4,-dimetylo-5-(3-metylobutylideno)tetrahydrofuran-2-on), który posiada podobną strukturę, ale charakteryzuje się interesującym lecz zupełnie innym zapachem - zapachem ziela kolendry.

Istotą wynalazku jest nowy nienasycony g-lakton zapachowy o wzorze 1 przedstawionym na rysunku.

Sposób według wynalazku polega na tym, że alkohol allilowy, otrzymany w reakcji Grignarda aldehydu 3,3-dimetyloakrylowego z bromkiem neopentylomagnezowym, poddaje się reakcji przegrupowania Claisena, a otrzymany ester poddaje się hydrolizie do kwasu (E)-3,3,7,7-tetrametylo-4-oktenowego. W wyniku jodolaktonizacji tego kwasu otrzymuje się mieszaninę d-jodo-g-laktonu i g-jodo-d-laktonu, o zawartości - odpowiednio: 20% i 80%. Mieszaninę tę rozdziela się na czyste związki i następnie g-jodo-d-lakton poddaje się dehydrohalogenacji w rozpuszczalniku organicznym za pomocą 1,8-diazabicyklo[5.4.0]-undec-7-enu (DBU). W tej ostatniej reakcji otrzymuje się trans 4,4-dimetylo-5-(3,3-dimetylobutylideno)tetrahydrofuran-2-on.

Korzystnie jest, gdy przegrupowanie Claisena wykonuje się według modyfikacji ortooctanowej, korzystnie z ortooctanem trietylowym.

Korzystnie też jest, gdy reakcję dehydrohalogenacji prowadzi się w mieszaninie benzenu z ksylenem.

Sposób według wynalazku jest bliżej objaśniony w przykładzie wykonania.

P r z y k ł a d.

W 250 ml kolbie trójszyjnej wyposażonej w chłodnicę zwrotną i wkraplacz, zabezpieczonej przed dostępem wilgoci, umieszcza się 1,2 g (0,05 mola) magnezu. Do kolby wkrapla się roztwór 6,3 cm³ (7,5 g, 0,05 mola) bromku neopentylu w 30 cm³ bezwodnego eteru dietylowego w takim tempie, aby mieszanina reakcyjna łagodnie wrzała. Po zakończeniu wkraplania mieszaninę ogrzewa się jeszcze przez pół godziny w celu całkowitego przereagowania magnezu. Do tak przygotowanego bromku neopentylomagnezowego dodaje się następnie, przy intensywnym mieszaniu i chłodzeniu w wodzie z lodem, roztwór 4,3 cm (3,8 g, 0,045 mola) aldehydu 3,3-dimetyloakrylowego w 30 cm bezwodnego eteru dietylowego. Wkraplanie prowadzi się w ciągu pół godziny, a mieszaninę reakcyjną miesza się jeszcze przez 3 godziny w temperaturze pokojowej. Po tym czasie zawartość kolby wlewa się do 150 g pokruszonego lodu w celu zhydrolizowania powstającej soli magnezowej. Po godzinnej hydrolizie produkt ekstrahuje się eterem dietylowym (porcjami 4 x po 50 cm), a połączone roztwory eterowe przemywa się solanką i suszy bezwodnym MGSO4. Po odparowaniu rozpuszczalnika produkt destyluje się pod zmniejszonym ciśnieniem. Otrzymuje się (6,2 g, 0,04 mola) czystego 2,6,6-trimetylo-2-hpeten-4-olu, w postaci bezbarwnej, oleistej cieczy o temperaturze wrzenia 48-52°C/1,5 mm Hg.

Wydajność syntezy wynosi 88%.

Stałe spektroskopowe otrzymanego związku są następujące:

nD²⁰ = 1^,4387^; IR cm^-1): 3424(s, b), 2952(s), 1680⁽m) 1376⁽m) 1060⁽my 972⁽m^{); 1}H NMR (CDCl3)ó: 0^,92 (s, 9H, -C(CH3)₃), 1^,35 (dd, J =14^,1 i 5^,4 Hz, 1H, ^jeden ^z -CHr), 1^,52 (dd, J = 14,1 i 6,8 Hz, 1H, jeden z -CH2-), 1,68 (s, 6H, =C(CH3)2), 4,47 (m, 1H, -CH(OH)-), 5,18 (m, 1H, =CH-).

Tak otrzymany alkohol umieszcza się w 100 ml kolbie dwuszyjnej, wyposażonej w termometr sięgający do dna kolby oraz chłodnicę destylacyjną, i dodaje się 45 cm (0,24 mola) ortooctanu trietylowego. Następnie, po dodaniu jednej kropli kwasu propionowego mieszaninę ogrzewa się do wrzenia (temperatura mieszaniny reakcyjnej 138°C) i dodaje w odstępach półgodzinnych kolejne krople kwasu propionowego, oddestylowując tworzący się etanol oraz octan etylu. Po 3 godzinach oddestylowuje się nadmiar ortooctanu trietylowego. Pozostałość poddaje się preparatywnej chromatografii kolumnowej na żelu krzemionkowym stosując jako eluent mieszaninę eteru naftowego i octanu etylu, w stosunku objętościowym 50:1. Otrzymuje się 7,0 g (wydajność 77%, 0,031 mola) czystego estru etylowego kwasu (E)-3,3,7,7-tetranetylo-4-oktenowego w postaci bezbarwnej, oleistej cieczy, o temperaturze wrzenia =72-75°C/1,5 mm Hg.

Stałe spektroskopowe otrzymanego związku są następujące:

IR cm'¹): 2960⁽s) 1736⁽s) 1690(w), 1368⁽m) 1172⁽m\ 1080⁽m^);

PL 196 388 B1 ¹H NMR (CDCl₃)d: 0,83 (s, 9H, (CH₃)₃C-), 1,11 (s, 6H, -C(CH₃)2-), 1,22 (t, J = 7,1 Hz, 3H, -O-CH2-CH3), 1,83 (d, J - 6,3 Hz, 2H, -CH2-CH=), 2,25 (s, 2H, -CH2-CO2-), 4,07 (kw, J = 7,1 Hz, 2H, -O-CH2-CH3), 5,34 (dt, J = 15,5 Hz, J = 6,3 Hz, 1H, -CH2CH=CH-), 5,44 (d, J = 15,5 Hz, 1H, -CH2CH=CH-).

Tak otrzymany ester ogrzewa się przez 1 godzinę razem ze 100 cm³ 5% etanolowego roztworu wodorotlenku potasu. Następnie z mieszaniny odparowuje się na wyparce obrotowej nadmiar etanolu. Pozostałość rozpuszcza się w 50 cm3 wody i dodaje do 200 cm3 10% kwasu solnego z dodatkiem o

niewielkiej ilości lodu. Produkt ekstrahuje się czterokrotnie 50 cm eteru dietylowego, roztwory eterowe przemywa solanką i suszy bezwodnym MgSO4. Surowy produkt poddaje się preparatywnej chromatografii kolumnowej na żelu krzemionkowym z użyciem mieszaniny eter naftowy-octan etylu jako eluentu, w stosunku 8:1. Otrzymuje się 5,8 g (0,029 mola) kwasu (E)-3,3,7,7-tetra-metylo-4-okteno-wego, w postaci bezbarwnej oleistej cieczy, z wydajnością 95%. Jego stale spektroskopowe są następujące:

IR cm'¹): 2952⁽s) 1712(s), 1690(w), 1240⁽s) 976⁽s^{); 1}H NMR (CDCl₃)d: 0^,88 (s, 9H, ⁽CH³)³C^-)^, 1,16 (s, 6H, ^-C⁽CH³)2^-)^, 1^,87 (d, J = 5^,9 Hz, ^-2H CH2-CH=), 2,32 (s, 2H, -CH2-CO2H), 5,42 (dt, J = 15,4 Hz, J = 5,9 Hz, 1H, -CH2-CH=CH-), 5,48 (d, J = 15,4 Hz, 1H, -CH2-CH=CH-), 10,50 (sb, 1H, -COOH).

Następnie, do 500 ml kolby okrągłodennej, w której znajduje się 115 cm3 (0,058 mola) wodnego roztworu wodorowęglanu sodu dodaje się 5,8 g (0,029 mola) otrzymanego kwasu rozpuszczonego w 150 cm3 eteru dietylowego. Zawartość kolby miesza się intensywnie przez pół godziny a następnie dodaje do 115 cm3 (0,058 mola) roztworu jodu w jodku potasu. Roztwory miesza się intensywnie o

w temperaturze pokojowej przez 18 godzin. Po tym czasie dodaje się 50 cm nasyconego roztworu tiosiarczanu sodu i miesza kilka minut w celu całkowitego odbarwienia. Roztwór eterowy oddziela się a warstwę wodną ekstrahuje eterem dietylowym (3 x 40 cm³). Połączone frakcje organiczne przemywa się kilkakrotnie solanką a następnie suszy bezwodnym MgSO4. Po odparowaniu rozpuszczalnika stałą pozostałość krystalizuje się z eteru naftowego (ok. 200 cm³) a z otrzymanego przesącza, po krystalizacji, odparowuje się eter naftowy. Otrzymany w ten sposób osad poddaje się preparatywnej chromatografii kolumnowej na żelu krzemionkowym, stosując jako eluent mieszaninę eteru naftowego i octanu etylu, w stosunku objętościowym 25:1. W trakcie krystalizacji otrzymuje się 4,3 g 4,4-dimetylo-5-jodo-6-(2,2-dimetylopropylo)tetrahydropiran-2-onu, a w toku chromatografii, kolejne 2,2 g wspomnianego γ-jodo-d-laktonu. Łącznie otrzymuje się 6,5 g γ-jodo-d-laktonu, w postaci białych nitkowatych kryształów o konsystencji ligniny i temperaturze topnienia: 132-133°C. Drugi produkt, 4,4-dimetylo-5-(1-jodo-3,3-dimetylobutylo)tetrahydrofuran-2-on, otrzymuje się, w trakcie chromatografii kolumnowej, jako mniej polarną frakcję. Uzyskuje się go w ilości 1,6 g, w postaci miękkich, białych kryształów przypominających parafinę, o temperaturze topnienia 75-76°C. Łączna wydajność procesu jodolaktonizacji wynosi 86%.

Stałe spektroskopowe otrzymanych laktonów są następujące:

4.4- dimetylo-5-(1-jodo-3,3-dimetylobutylo)tetrahydrofuran-2-on (d-jodo-g-lakton):

IR ⁽ΚΒη cm^1): 2960⁽s) 1776⁽s) 1224⁽s) 1192⁽s), 960⁽s) 616⁽m^{); 1}H NMR ⁽CDCl3)d^: 0^,98 (s, 9H, ⁽CH³⁾³C^-), 1,19 i 1^,46 ⁽d^wa s^, 6H, ^-C⁽CH³⁾2^-), 2^,12 (dd, J ^- 15^,8 i 6,7 Hz,. 1H, jeden z CH2-CHI-), 2,35 (d, J = 15,8 Hz, 1H, jeden z -CH2-CHI-), 2,45 (s, 2H, -CH2-CO2-), 3,92 (dd, J = 9,4 i 7,6 Hz, 1H,-CHI-), 4,28 (d, J = 9,4 Hz, 1H, >CH-O-);

4.4- dimetylo-5-jodo-6-(2,2-dimetylopropylo)tetrahydropiran-2-on (g-jodo-d-lakton):

IR ⁽ΚΒη cm^1): 2952⁽s) 1724(s), 1384⁽s) 1248⁽s) 1208⁽s) 1144⁽s), 1048⁽s) 1008⁽s) 608⁽s).

¹H NMR ⁽CDCl3)d^: 0^,99 (s, 9H, ⁽CH³⁾³C^-), 1,10 i 1,16 ⁽d^wa s^, 6H, ^-C⁽CH³⁾2^-), 1^,59 (dd, J =14^,8 i 9,0 Hz, 1H, jeden z-CH2-), 2,17 (d, J = 14,8 Hz, 1H, jeden z -CH2,-), 2,37 i 2,69 (dwa d, J= 17,OHz, 2H, -CH2-CO2), 3,91 (d, J = 10,8 Hz, 1H, -CHI-), 4,75 (dd, J = 10,8 Hz, J = 9,0Hz, 1H, >CHO-).

Następnie, w 250 ml kolbie okrągłodennej umieszcza się, uzyskany w poprzednim etapie, roztwór 1,6 g (0,0049 mola) d-jodo-g-laktonu, w 50 cm suchego benzenu i 25 cm osuszonego ksylenu, po czym dodaje się 1,5 cm3 (0,01 mola) 1,8-diazabicyklo[5.4.0]undec-7-enu (DBU) i ogrzewa się do wrzenia przez 1 godzinę. Po ochłodzeniu, mieszaninę rozcieńcza się 100 cm3 eteru dietylowego i przemywa wodą (osad soli rozpuszcza się) oraz kilkakrotnie solanką. Surowy produkt oczyszczano chromatograficznie na żelu krzemionkowym, stosując jako eluent mieszaninę: eter naftowy - octan etylu, w stosunku 25:1.

Otrzymuje się 0,9 g czystego (E)-3-(3,3-dimetylo-1-butylideno)-4,4-dimetylotetrahydrofuran-2-onu, w postaci miękkich białych kryształów, przypominających parafinę, o temperaturze topnienia = 57-58°C.

PL 196 388 B1

Wydajność reakcji wynosi 93%.

Stałe spektroskopowe uzyskanego związku są następujące:

IR (KBr, cm¹)^: 2952(s), 1780(s), 1688(s), 1240(s), 1080(s);

¹H NMR ⁽CDCl³⁾d^: 0,92 ⁽s, 9H, (CH^C-), 1,41 i 1,56 ⁽d^wa s, 6H, -(CH^C-), 2,01 ⁽d, J = 8,0H^z, 2H, -CH^-CH=), 2,54 (s, 2H, -CH2-CO2-), 5,20 (t, J = 8,0Hz, 1H, -CH2-CH=).

Claims (4)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Nowy nienasycony g-lakton zapachowy, o wzorze 1 przedstawionym na rysunku.
2. 2. Sposób otrzymywania nowego nienasyconego g-laktonu zapachowego, o wzorze 1 przedstawionym na rysunku, znamienny tym, że alkohol allilowy, otrzymany w reakcji Grignarda aldehydu 3,3-dimetyloakrylowego z bromkiem neopentylo-magnezowym, poddaje się przegrupowaniu Claisena, a otrzymany ester hydrolizuje się do kwasu (4E)-3,3,7,7-tetrametylo-oktenowego, który z kolei poddaje się jodolaktonizacji do mieszaniny d-jodo-g-laktonu i g-jodo-d-laktonu, przy czym ten ostatni, po wydzieleniu z mieszaniny, poddaje się dehydrohalogenacji w rozpuszczalniku organicznym z 1,8-diazabicyklo[5.4.0]undec-7-enem(DBU).
3. 3. Sposóó wedługzastrz.2 , zznmieenytym, żż przeggupowameClaisenawykonnje s ięwedług modyfikacji ortooctanowej, korzystnie z ortooctanem trietylowym.
4. 4. έρ^ί^ według z^^sr^. 2, znnmiennn tym, że reakcję dehhdroSalosγnaajj prowaddi się w mieszaninie benzenu z ksylenem.