Verfahren zur Darstellung von Polyenaldehyden
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Polyenaldehyden, nämlich 8-[2', 6', 6'- Trimethyl-cyclohexen-(2')-yliden]-2, 6-dimethyl-octa dien- (2, 6)-in- (4)-al- (1) und gewünschtenfalls 8- [2', 6',
6'-Trimethyl-cyclohexen-(2')-yliden]-2, 6-dimethyloctatrien- (2, 4, 6)-al- (l)-im folgenden Retro-de hydro-Cl9-acetylenaldehyd bzw. Retro-dehydro-Clg- aldehyd genannt.
Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass man 5- [2', 6', 6'-Trimethyl-cyclohexen (1')-yl]-3-methyl-3-oxy-penten- (4)-in- (l)-im folgenden 8-Cl-Acetylencarbinol genanntmit einer metallorganischen Verbindung umsetzt, an das gewonnene Produkt ein verÏthertes 2-Methyl-3-oxy propen- (2)-al- (1) anlagert, das erhaltene in 1-Stellung verätherte 8-[2', 6', 6'-Trimethyl-cyclohexen-(l')- yl]-2, 6-dimethyl-1, 3, 6-trioxy-octadien- (1, 7)-in- (4)- im folgenden Cl9-Dioxyenoläther genannt-mit einem sauren Mittel behandelt, wobei unter Allylumlagerung, Wasserabspaltung und Hydrolyse der Retro dehydro-Ctg-acetylenaldehyd gebildet wird, und letzteren gewünschtenfalls an der Dreifachbindung selektiv hydriert.
Die Ausgangsmaterialien des neuen Verfahrens werden wie folgt hergestellt : '-Ci5-Acetylencarbinol vom Smp. 20, 5¯C, Kp0.5 840C, n2D = 1, 5024 entsteht aus çS-Jonon durch Kondensation mit Lithiumacetylid in flüssigem Ammoniak.
2-Methyl-3-alkyloxy-propen- (2)-al- (l) entsteht durch Umsatz von Methylmalondialdehyd mit einem Alkohol bei erhöhter Temperatur in Gegenwart eines sauren Katalysators. So gewinnt man zum Beispiel 2-Methyl-3-isopropoxy-propen- (2)-al- (1) durch Erhitzen einer Mischung von Methylmalondialdehyd, Isopropanol, Benzol und einer Spur p-Toluol-sulfosÏure, wobei das entstehende Wasser azeotrop abdestilliert und in einem Wasserabscheider abgetrennt wird. Wenn die Reaktion beendet ist, neutralisiert man den Katalysator und reinigt das Reaktionsprodukt durch Destillation ; Kochpunkt 83 /13 mm n2t = 1, 4745. 2-Methyl-3-äthoxy- propen- (2)-al- (l) entsteht in analoger Weise. Kochpunkt 78 bis 80¯/13 mm n24¯D = 1, 4755.
Den benötigten Methylmalondialdehyd erhält man zweckmässig durch Kondensation von Propenyläther mit Orthoameisensäureäthylester mittels Bortrifluoridätherat zum Tetraäthylacetal des Methylmalondialdehyds und nachfolgende Verseifung.
In der ersten Stufe des Verfahrens wird'Cl5- Acetylencarbinol mit einer metallorganischen Verbindung umgesetzt, an das gewonnene Produkt ein veräthertes 2-Methyl-3-oxy-propen- (2)-al- (l) ange- lagert, wobei Cl9-Dioxyenoläther entsteht. In der bevorzugten Ausführungsform wird -Cg-Acetylen- carbinol mit zwei Aquivalenten Alkylmagnesiumhalogenid (zum Beispiel Athylmagnesiumbromid) umgesetzt ; an die entstandene Magnesiumverbindung wird nun 2-Methyl-3-äthoxy-propen- (2) al- (l) in an sich bekannter Weise angelagert. Die Umsetzung gelingt in den üblichen Lösungsmitteln, wie beispielsweise Äthyläther. Zur völligen Umsetzung der Reaktionspartner wird vorzugsweise während einiger Zeit erwärmt. Anschliessend hydrolysiert man das Reaktionsgemisch.
Hierzu eignet sich das Behandeln mit wässeriger Ammoniumacetatlösung bei 0 bis 10 C. Man erhält auf diese Weise C19 Dioxyenoläther als zähes 01, das durch die Zerewitinoff-Bestimmung (2 aktive Wasserstoffatome) und das U. V.-Absorptionsmaximum bei 236 m, (Feinsprit) charakterisiert wird.
Die zweite Stufe des erfindungsgemässen Verfahrens besteht darin, dass man den CJg-Dioxyenol- äther mit einem sauren Mittel behandelt. Dabei Sieden bleibt. Nachdem alles zugetropft ist, kocht man noch während zwei Stunden weiter und kühlt dann ab. Dann lässt man eine Lösung von 24, 5 Gewichtsteilen 2-Methyl-3-äthoxy-propen- (2)-al- (l) in
100 Raumteilen Ather innert 10 Minuten zulaufen, dann kocht man noch eine Stunde lang unter R ckfluss. Nachdem das Reaktionsgemisch mit Eiswasser gekühlt worden ist, lässt man eine Lösung von 60 Gewichtsteilen Ammoniumacetat in 350 Raumteilen Wasser langsam zutropfen. Nach Beendigung der Zugabe trennt man die hellgelbe Atherschicht vom Wasser ab, wäscht einmal mit Bicarbonatlösung und trocknet mit Natriumsulfat.
Nach Filtration des Trocknungsmittels und Verdampfen des Sithers im Vakuum verbleiben etwa 65 Gewichtsteile des 8- [2', 6', 6'-Trimethyl-cyclo hexen- (1')-yl]-2, 6-dimethyl-3, 6-dioxy-1-äthoxy-oc- tadien- (1, 7)-in- (4) als zähes, honiggelbes 01, das bei der Zerewitinoff-Bestimmung zwei aktive Wasserstoffatome zeigt und im U. V. bei 236 m, ze E = 20 000 (Feinsprit) ein Maximum aufweist.
Retro-dehydro-Cl9-acetylenaldehyd
80, 5 Gewichtsteile 8-[2', 6', 6'-Trimethyl-cyclohexen-(1')-yl]-2, 6-dimethyl-3, 6-dioxy-1-Ïthoxy-octa dien- (1, 7)-in- (4) werden in einer Mischung von 300 Raumteilen Aceton und 10 Raumteilen 20prozentiger Schwefelsäure gelöst, mit einer Spur Hydrochinon versetzt und unter Stickstoff während zwei Stunden auf dem Dampfbad gekocht. Das dunkel gewordene Reaktionsprodukt wird auf Eiswasser gegossen, in Äther aufgenommen und durch Schütteln mit Bicar bonatlösung entsäuert. Die getrocknete und filtrierte Atherlösung hinterlässt beim Einengen 50 bis 55 Gewichtsteile eines zähen Íls, das in etwa 100 Raumteilen tiefsiedendem Petroläther aufgenommen wird.
Durch äusseres Kühlen mit fester Kohlensäure in Aceton wird ein Teil des 8-[2',6', 6'-Trimethyl-cyclo hexen-(20-yliden]-2,6-dimethyl-octadien-(2,6)-ini-(4)- al kristallin ausgeschieden. Man saugt dieses Produkt ab, wäscht mit kaltem Petroläther und trocknet im Vakuum bei 30 bis 40 C ; es sind etwa 22 Gewichtsteile, Schmelzpunkt 55 bis 58 C. Durch Umkristallisieren aus Petroläther oder Methanol steigt der Schmelzpunkt auf 60 bis 62 C. U. V. (PetrolÏther) Maxima bei 270 m, lt, e = 13 540, 374 m, u, e = 30 000. Der Aldehyd kann im Hochvakuum destilliert werden. KPoB02 155 C. In der Kristallisationsmutterlauge ist noch eine beträchtliche Menge des Aldehyds vorhanden.
Retro-dehydro-Clg-aldehyd
24 Gewichtsteile 8- [2', 6', 6'-Trimethyl-cyclohexen- (2')-yliden]-2, 6-dimethyl-octadienF (2, 6)-in- (4)-al-(1) werden in 150 Raumteilen tiefsiedendem Petroläther gelöst und nach Zugabe von 0, 5 Raumteilen Chinolin und 5 Gewichtsteilen 5prozentigem Palladiumkatalysator unter Normalbedingungen hydriert. Nachdem die berechnete Menge Wasserstoff aufgenommen ist, unterbricht man die Hydrierung, filtriert vom Katalywird die tertiäre Hydroxylgruppe unter Allylumlagerung in den Jononring abgespalten, wobei sich die Retro-Konfiguration ausbildet. Ausserdem wird der Enoläther hydrolysiert, wodurch der Retro-dehydro Cl9-acetylenaldehyd gebildet wird.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform des Verfahrens besteht darin, dass man den rohen Cjg-Dioxyenoläther in wässerigem Aceton mit Schwefelsäure einige Zeit unter Rückfluss kocht. Es ist vorteilhaft, diese Reaktion in homogener Lösung und unter Luftausschluss durchzuführen, um den entstehenden, empfindlichen Retro-dehydro-Cl9-acetylenaldehyd nicht zu zerstören. Der in üblicher Weise isolierte rohe Aldehyd wird zweckmässigerweise bei tiefer Temperatur durch Kristallisation aus Petroläther oder Methanol gereinigt. Der reine Aldehyd bildet gelbe Kristalle vom Schmelzpunkt 60 bis 62 C mit U. V. Maxima in Petroläther bei 270 und 374 mec e = 13 540 und 30 000.
Dinitrophenylhydrazon, Schmelzpunkt 219 bis 220"C (aus Aceton) ; Phenylhydrazon, Schmelzpunkt 105 bis 106 C (aus Alkohol) ; Phenylsemi- carbazon, Schmelpzunkt 173 bis 174 C (aus Methanol) ; Azin, Schmelzpunkt 142 bis 144 C (aus Methanol).
Gewünschtenfalls wird in einer dritten Stufe Retro-dehydro-Cl9-acetylenaldehyd an der Dreifachbindung selektiv zum Retro-dehydro-Cl9-aldehyd reduziert. Eine vorteilhafte Ausführungsform dieser Reaktion besteht darin, dass man den kristallinen Retro-dehydro-Cl9-acetylenaldehyd in Petroläther, nach Zugabe einer Spur Chinolin und eines mit Blei vergifteten Palladiumkatalysators, unter Normalbedingungen hydriert. Das in schonender Weise isolierte Hydrierungsprodukt ist eine cis-Form des Retro-dehydro-C39-aldehyds ; sie zeigt im Ultravio- lettspektrum den für solche Polyenverbindungen typischen cis-peak bei 270 m, u.
Durch Erhitzen sowie durch Behandeln mit einer Spur Jod wird das Hydrierungsprodukt in ein Gemisch einer ¯ligen mit einer festen Raumform umgelagert ; letztere schmilzt bei 105 bis 107 C, U. V.-Maxima bei 303, 383 und 403 mtt ; e = 30 000, 28 800 bzw. 23 500 (in Petroläther).
Phenylsemicarbazon, Schmelzpunkt 187 bis 189 C.
Die verfahrensgemäss erhaltenen Polyenaldehyde sind wertvolle Zwischenprodukte für die Synthese von Carotinoiden, wie beispielsweise Bis-dehydro ss-carotin und 4, 4'-Dioxy-4-carotin.
Beispiel
C19-DioxyenolÏther
Zu einer Grignard-L¯sung - hergestellt durch Umsetzen von 11 Gewichtsteilen Magnesium mit 39 Raumteilen Äthylbromid in 200 Raumteilen Ather-lässt man eine Lösung von 43 Gewichtsteilen 5- [2', 6', 6'-Trimethyl-cyclohexen- (l')-yl]-3- methyl-3-oxy-penten-(4)-in-(1) in 100 Raumteilen Ather so rasch zutropfen, dass die Mischung im sator ab und engt im Vakuum bei tiefer Temperatur ein. Der R ckstand 8-[2', 6', 6'-Trimethyl-cyclohexen (2')-yliden]-2, 6-dimethyl-octatrien- (2, 4, 6)-al-(1) hat im U. V. folgende Maxima : 270, 381 und 402 m, cc, @ = 18 600, 34 750 und 28400 (Petroläther).
Durch Destillation im Hochvakuum erhält man eine tiefsiedende Fraktion (Kp 120 bis 130¯C/ 0, 015 mm), die aus Petroläther kristallisiert, Schmelzpunkt 105 bis 107 C, und eine höhersiedende Fraktion (Kp 150 bis 1550C/0, 01 mm), die im U. V.
Maxima bei 273, 381 und 401 m, besitzt.
Process for the preparation of polyene aldehydes
The invention relates to a process for the preparation of polyenaldehydes, namely 8- [2 ', 6', 6'-trimethyl-cyclohexen- (2 ') -ylidene] -2, 6-dimethyl-octadiene- (2, 6) -in- (4) -al- (1) and if desired 8- [2 ', 6',
6'-trimethyl-cyclohexen- (2 ') - ylidene] -2, 6-dimethyloctatriene- (2, 4, 6) -al- (l) -in the following retro-de hydro-Cl9-acetylenaldehyde or retro-dehydro -Clg- called aldehyde.
The process is characterized in that 5- [2 ', 6', 6'-trimethyl-cyclohexen (1 ') - yl] -3-methyl-3-oxy-penten- (4) -in- (l) -in the following called 8-Cl-acetylenecarbinol reacts with an organometallic compound, an etherified 2-methyl-3-oxy propen- (2) -al- (1) is added to the product obtained, the obtained 8- [ 2 ', 6', 6'-trimethyl-cyclohexen- (l ') - yl] -2, 6-dimethyl-1, 3, 6-trioxy-octadiene- (1, 7) -in- (4) - im the following called Cl9-dioxyenolether-treated with an acidic agent, the retro-dehydro-Ctg-acetylenic aldehyde being formed with allyl rearrangement, elimination of water and hydrolysis, and the latter is selectively hydrogenated at the triple bond if desired.
The starting materials for the new process are produced as follows: '-Ci5-acetylenecarbinol with a melting point of 20.5¯C, boiling point 0.5840C, n2D = 1.5024 is formed from çS-ionone by condensation with lithium acetylide in liquid ammonia.
2-Methyl-3-alkyloxy-propen- (2) -al- (l) is produced by reacting methylmalondialdehyde with an alcohol at an elevated temperature in the presence of an acidic catalyst. For example, 2-methyl-3-isopropoxy-propen- (2) -al- (1) is obtained by heating a mixture of methylmalondialdehyde, isopropanol, benzene and a trace of p-toluene-sulfosÏure, the water formed being distilled off azeotropically and is separated in a water separator. When the reaction has ended, the catalyst is neutralized and the reaction product is purified by distillation; Boiling point 83/13 mm n2t = 1.4745. 2-Methyl-3-ethoxy-propen- (2) -al- (1) is produced in an analogous manner. Boiling point 78 to 80¯ / 13 mm n24¯D = 1, 4755.
The methylmalondialdehyde required is conveniently obtained by condensation of propenyl ether with ethyl orthoformate by means of boron trifluoride etherate to give the tetraethyl acetal of methylmalondialdehyde and subsequent saponification.
In the first stage of the process, Cl5-acetylenecarbinol is reacted with an organometallic compound, and an etherified 2-methyl-3-oxy-propen- (2) -al- (l) is added to the product obtained, with Cl9-dioxyenol ether arises. In the preferred embodiment, -Cg-acetylenecarbinol is reacted with two equivalents of alkyl magnesium halide (for example ethyl magnesium bromide); 2-methyl-3-ethoxy-propen- (2) al- (1) is now added to the resulting magnesium compound in a manner known per se. The reaction works in the usual solvents, such as ethyl ether. For complete conversion of the reactants, heating is preferably carried out for some time. The reaction mixture is then hydrolyzed.
Treatment with aqueous ammonium acetate solution at 0 to 10 ° C. is suitable for this purpose. In this way, C19 dioxyenol ether is obtained as viscous 01, which is characterized by the Zerewitinoff determination (2 active hydrogen atoms) and the UV absorption maximum at 236 m (fine spirit) .
The second stage of the process according to the invention consists in treating the CJg-dioxyenol ether with an acidic agent. It remains boiling. After everything has dripped in, cook for another two hours and then cool. Then a solution of 24.5 parts by weight of 2-methyl-3-ethoxy-propen- (2) -al- (l) in
Add 100 parts of ether within 10 minutes, then reflux for another hour. After the reaction mixture has been cooled with ice water, a solution of 60 parts by weight of ammonium acetate in 350 parts by volume of water is slowly added dropwise. After the addition is complete, the pale yellow ether layer is separated from the water, washed once with bicarbonate solution and dried with sodium sulfate.
After filtration of the drying agent and evaporation of the sithers in vacuo, about 65 parts by weight of the 8- [2 ', 6', 6'-trimethyl-cyclohexen- (1 ') - yl] -2, 6-dimethyl-3, 6- dioxy-1-ethoxy-octadiene- (1, 7) -in- (4) as a tough, honey-yellow 01, which shows two active hydrogen atoms in the Zerewitinoff determination and in the UV at 236 m, ze E = 20,000 ( Fine spirit) has a maximum.
Retro-dehydro-Cl9-acetylenaldehyde
80.5 parts by weight of 8- [2 ', 6', 6'-trimethyl-cyclohexen- (1 ') - yl] -2, 6-dimethyl-3, 6-dioxy-1-Ïthoxy-octadiene- (1, 7) -in- (4) are dissolved in a mixture of 300 parts by volume of acetone and 10 parts by volume of 20 percent sulfuric acid, a trace of hydroquinone is added and the mixture is boiled on the steam bath under nitrogen for two hours. The reaction product, which has become dark, is poured onto ice water, taken up in ether and deacidified with bicarbonate solution by shaking. When concentrated, the dried and filtered ether solution leaves 50 to 55 parts by weight of a viscous oil which is absorbed in about 100 parts by volume of low-boiling petroleum ether.
By external cooling with solid carbonic acid in acetone, part of the 8- [2 ', 6', 6'-trimethyl-cyclohexen- (20-ylidene] -2,6-dimethyl-octadiene- (2,6) -ini This product is filtered off with suction, washed with cold petroleum ether and dried in vacuo at 30 to 40 ° C. It is about 22 parts by weight, melting point 55 to 58 C. The melting point rises through recrystallization from petroleum ether or methanol to 60 to 62 CUV (petroleum ether) maxima at 270 m, lt, e = 13 540, 374 m, u, e = 30 000. The aldehyde can be distilled in a high vacuum. KPoB02 155 C. There is still a considerable amount in the crystallization mother liquor of the aldehyde is present.
Retro-dehydro-Clg-aldehyde
24 parts by weight of 8- [2 ', 6', 6'-trimethyl-cyclohexen- (2 ') - ylidene] -2, 6-dimethyl-octadiene-F (2, 6) -in- (4) -al- (1) are dissolved in 150 parts by volume of low-boiling petroleum ether and, after the addition of 0.5 parts by volume of quinoline and 5 parts by weight of 5 percent palladium catalyst, hydrogenated under normal conditions. After the calculated amount of hydrogen has been absorbed, the hydrogenation is interrupted, and the tertiary hydroxyl group is filtered off from the catalyst, with allyl rearrangement in the ionone ring, the retro-configuration being formed. In addition, the enol ether is hydrolyzed, whereby the retro-dehydro Cl9-acetylenic aldehyde is formed.
A particularly advantageous embodiment of the process consists in refluxing the crude Cjg-dioxyenolether in aqueous acetone with sulfuric acid for some time. It is advantageous to carry out this reaction in a homogeneous solution and with the exclusion of air in order not to destroy the sensitive retro-dehydro-Cl9-acetylenic aldehyde that is formed. The crude aldehyde isolated in the customary manner is expediently purified at low temperature by crystallization from petroleum ether or methanol. The pure aldehyde forms yellow crystals with a melting point of 60 to 62 C with U.V. maxima in petroleum ether at 270 and 374 mec e = 13 540 and 30,000.
Dinitrophenylhydrazone, melting point 219 to 220 "C (from acetone); phenylhydrazone, melting point 105 to 106 C (from alcohol); phenylsemicarbazone, melting point 173 to 174 C (from methanol); azine, melting point 142 to 144 C (from methanol) .
If desired, retro-dehydro-Cl9-acetylenic aldehyde is selectively reduced at the triple bond to retro-dehydro-Cl9-aldehyde in a third stage. An advantageous embodiment of this reaction consists in hydrogenating the crystalline retro-dehydro-Cl9-acetylenic aldehyde in petroleum ether, after adding a trace of quinoline and a lead-poisoned palladium catalyst, under normal conditions. The carefully isolated hydrogenation product is a cis form of retro-dehydro-C39-aldehyde; in the ultraviolet spectrum it shows the typical cis-peak for such polyene compounds at 270 m, u.
By heating and treating with a trace of iodine, the hydrogenation product is rearranged into a mixture of ¯ligen with a solid spatial shape; the latter melts at 105 to 107 C, U.V. maxima at 303, 383 and 403 mtt; e = 30,000, 28,800 or 23,500 (in petroleum ether).
Phenylsemicarbazone, melting point 187 to 189 C.
The polyenaldehydes obtained according to the process are valuable intermediates for the synthesis of carotenoids, such as bis-dehydro ss-carotene and 4,4'-dioxy-4-carotene.
example
C19 dioxyenol ether
To a Grignard solution - prepared by reacting 11 parts by weight of magnesium with 39 parts by volume of ethyl bromide in 200 parts by volume of ether - a solution of 43 parts by weight of 5- [2 ', 6', 6'-trimethyl-cyclohexene (l ' ) -yl] -3-methyl-3-oxy-pentene- (4) -in- (1) in 100 parts by volume of ether is added dropwise so rapidly that the mixture in the sator and concentrated in vacuo at low temperature. The residue 8- [2 ', 6', 6'-trimethyl-cyclohexen (2 ') - ylidene] -2, 6-dimethyl-octatrien- (2, 4, 6) -al- (1) has in the UV the following maxima: 270, 381 and 402 m, cc, @ = 18 600, 34 750 and 28 400 (petroleum ether).
Distillation in a high vacuum gives a low-boiling fraction (boiling point 120 to 130¯C / 0.015 mm), which crystallizes from petroleum ether, melting point 105 to 107 ° C., and a higher-boiling fraction (boiling point 150 to 1550 ° C./0.01 mm), those in the UV
Maxima at 273, 381 and 401 m.