DE1096349B

DE1096349B - Process for the preparation of polyenocarboxylic acid esters and their saponification products

Info

Publication number: DE1096349B
Application number: DEH36932A
Authority: DE
Inventors: Dr Waldemar Guex; Dr Otto Isler; Dr Rudolf Rueegg; Hr Gottlieb Ryser
Original assignee: F Hoffmann La Roche AG
Current assignee: F Hoffmann La Roche AG
Priority date: 1958-08-28
Filing date: 1959-07-16
Publication date: 1961-01-05

Description

Verfahren zur Herstellung von Polyencarbonsäureestern und deren Verseifungsprodukten Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Polyencarbonsäureestern und deren Verseifungsprodukten.Process for the preparation of polyenecarboxylic acid esters and their saponification products The present invention relates to a process for the preparation of polyenecarboxylic acid esters and their saponification products.

Das erfindungsgemäße Verfahren besteht darin, daß man das durch Behandeln eines Phosphoniumsalzes der allgemeinen Formel worin n die Zahl 0, 1, 2 oder 3 und R beginnend mit der Methylgruppe abwechslungsweise die Methylgruppe und Wasserstoff bedeutet, mit einer metallorganischen Verbindung oder Alkalialkoholat erhaltene Phosphoran in an sich bekannter Weise mit 9-[2,6,6-Trimethylcyclohexen- (1) -yl] -3,7-dimethylnonatetraen- (2,4,6,8) -a1- (1) kondensiert, aus dem gebildeten Addukt in üblicher Weise Triarylphosphinoxyd, zweckmäßig durch Erwärmen, abspaltet und den erhaltenen Ester gewünschtenfalls nach an sich bekannten Methoden verseift.The inventive method consists in that one by treating a phosphonium salt of the general formula where n is the number 0, 1, 2 or 3 and R, beginning with the methyl group, is alternately the methyl group and hydrogen, phosphorane obtained with an organometallic compound or alkali metal alcoholate in a manner known per se with 9- [2,6,6-trimethylcyclohexene ( 1) -yl] -3,7-dimethylnonatetraen- (2,4,6,8) -a1- (1) condensed, triarylphosphine oxide is cleaved from the adduct formed in the usual way, advantageously by heating, and the ester obtained, if desired, is split off known methods saponified.

Die Phosphoniumhalogenide der allgemeinen Formel I umfassen z. B. folgende Verbindungen: Carbalkoxymethyltriarylphosphoniumhalogenide, 3-Carbalkoxybuten-(2)-yl-(1)-triarylphosphoniumhalogenide, 5-Carbalkoxy-3-methylpentadien-(2,4)-yl-(1) -triarylphosphoniumhalogenide, 7-Carbalkoxy-3-methyloctatrien-(2,4,6)-yl-(1)-triarylphosphoniumhalogenide. Die Triarylphosphoniumhalogenide erhält man durch Kondensation der betreffenden Halogencarbonsäureester, z. B. a-Halogenessigsäureester oder y-Halogentiglinsäureester, mit einem Triarylphosphin, wie Triphenylphosphin, in einem inerten Lösungsmittel, z. B. Benzol. Die hierzu benötigten Halogenide sind zum Teil neue Verbindungen, die wie folgt hergestellt werden können Zu einer Lösung von Lithiumacetylid in flüssigem Ammoniak gibt man eine Lösung von ß-Acetylacrylsäureäthylester in Äther und hält das Reaktionsgemisch eine Stunde unter Rückfluß. Man zersetzt die Lithiumkomplexverbindung durch Zugabe von festem Ammoniumchlorid, verdünnt das Gemisch mit Äther, läßt überschüssiges Ammoniak unter Durchleiten von Stickstoff verdampfen und filtriert die festen Rückstände ab. Man wäscht die Ätherlösung mit gesättigter Ammoniumchloridlösung, trocknet und dampft die Lösung im Vakuum ein. Die gewonnene sirupöse Substanz wird in Essigsäureäthylester gelöst und in Gegenwart eines Lindlar-Katalysators unter Normalbedingungen zum 1-Carbomethoxy-3-methyl-3-hydroxypentadien-(1,4) hydriert. Siedepunkt 70 bis 75'C/0,03 mm Hg; n1 = 1,4672. Durch Behandeln des Esters mit Phosphortribromid in absolutem Äther erhält man das 1-Carbomethoxy-3-methyl-5-brompentadien-(1,3) ; u2,'= 1,5385.The phosphonium halides of the general formula I include, for. B. the following compounds: Carbalkoxymethyltriarylphosphonium halides, 3-carbalkoxybutene- (2) -yl- (1) -triarylphosphonium halides, 5-carbalkoxy-3-methylpentadiene- (2,4) -yl- (1) -triarylphosphonium halides, 7-carbalkoxy-3-methyloctatriene- (2,4,6) -yl- (1) -triarylphosphonium halides. The triarylphosphonium halides are obtained by condensation of the relevant Halocarboxylic acid esters, e.g. B. a-haloacetic acid ester or y-halo-tiglic acid ester, with a triarylphosphine, such as triphenylphosphine, in an inert solvent, z. B. benzene. The halides required for this are partly new compounds, which can be prepared as follows To a solution of lithium acetylide in liquid Ammonia is given to a solution of ß-acetylacrylic acid ethyl ester in ether and held the reaction mixture under reflux for one hour. The lithium complex compound is decomposed by adding solid ammonium chloride, dilute the mixture with ether, leaving excess Evaporate ammonia while passing nitrogen through and filter the solid residues away. The ether solution is washed with saturated ammonium chloride solution, dried and the solution evaporates in vacuo. The syrupy substance obtained is dissolved in ethyl acetate dissolved and in the presence of a Lindlar catalyst under normal conditions to 1-carbomethoxy-3-methyl-3-hydroxypentadiene (1,4) hydrogenated. Boiling point 70 to 75 ° C / 0.03 mm Hg; n1 = 1.4672. By treating the ester with phosphorus tribromide in absolute ether, 1-carbomethoxy-3-methyl-5-bromopentadiene (1,3) is obtained ; u2, '= 1.5385.

Wenn man andererseits das vorstehend beschriebene 1-Carbalkoxy-3-methyl-3-hydroxypentadien-(1,4) mit der gleichen Menge Dihydropyran und 10/0 Mineralsäure versetzt, erhält man den ß-Tetrahydropyranyläther, der nach dem Auswaschen der Mineralsäure mit Natriumbicarbonatlösung und Abdestillieren des überschüssigen Dihydropyrans im Vakuum destilliert wird. Siedepunkt 85 bis 90°C/0,05 mm Hg; n, @ 1,4640. Hydriert man diesen in der vierfachen Menge Petroläther (Siedebereich 60 bis 80°C) in Gegenwart von etwas Chinolin mit einem Lindlar-Katalysator bis zur Aufnahme der äquimolaren Menge Wasserstoff, löst den erhaltenen Ester in der achtfachen Menge Äther, behandelt ihn mit Lithiümaluminiumhydrid bei -30 bis -20°C, arbeitet das Reaktionsgemisch in üblicher Weise auf, so erhält man den entsprechenden primären Alkohol, der durch 2stündiges Schütteln mit der fünffachen Menge Braunstein in Petroläther zum entsprechenden Aldehyd oxydiert wird. Das Rohprodukt kann über die Bisulfitadditionsverbindung gereinigt werdeü. - Man erhält 4-Methyl-4-tetrahydropyranyloxyhexadien-(2,5)-al-(1):n2=1,4825; UV-Maxima bei 220 m#t; Ei*- = 670 (in Äthanol).On the other hand, if the 1-carbalkoxy-3-methyl-3-hydroxypentadiene- (1,4) described above is mixed with the same amount of dihydropyran and 10/0 mineral acid, the ß-tetrahydropyranyl ether is obtained, which after washing out the mineral acid with sodium bicarbonate solution and distilling off the excess dihydropyran is distilled in vacuo. Boiling point 85 to 90 ° C / 0.05 mm Hg; n, @ 1.4640. If this is hydrogenated in four times the amount of petroleum ether (boiling range 60 to 80 ° C) in the presence of a little quinoline with a Lindlar catalyst until the equimolar amount of hydrogen is absorbed, the ester obtained is dissolved in eight times the amount of ether, treated with lithium aluminum hydride at - 30 to -20 ° C, if the reaction mixture works up in the usual way, the corresponding primary alcohol is obtained, which is oxidized to the corresponding aldehyde by shaking for 2 hours with five times the amount of manganese dioxide in petroleum ether. The crude product can be purified via the bisulfite addition compound. 4-Methyl-4-tetrahydropyranyloxyhexadiene- (2,5) -al- (1) is obtained: n2 = 1.4825; UV maxima at 220 m # t; Egg * - = 670 (in ethanol).

Den erhaltenen Aldehyd gibt man zu einer Lösung von (a-Carbalkoxyäthyliden) -friphenylphosphoran in Methylenchlorid und erwärmt -die Mischung 5 Stunden unter Rückfluß. Man reinigt den erhaltenen Ester mittels Filtration durch die fünffache Menge von schwach aktivemAluminiumoxyd und"erhältnachdem Eindampfen des Lösungsmittels im Vakuum den Ester als helles Öl; stö = 1,5110; UV-Maximum bei 260 m#t; Ei m = 870. Man löst ihn in der doppelten Menge Alkohol, läßt unter Kühlung auf 5°C 20 ml 63°/aige Bromwasserstoffsäure zufließen, rührt das Gemisch 2 Stunden, gießt es auf Eis, nimmt es in Petroläther auf, wäscht es neutral und engt e5 bei 20°C im Vakuum ein. Man erhält den 2,6-Dimethyl-8-bromoctatrien-(2,4,6)-säure-(1)-methylester als gelben Rückstand; no = 1,5430; UV-Maximum bei 300 m#t; E'1'-' = 950 (in Petroläther): Das Phosphoniumhalogenid der allgemeinen Formel I wird in folgender Weise in das entsprechende Phosphoran übergeführt: Zur Abspaltung von Halogenwasserstoff aus der Verbindung der allgemeinen Formel I setzt man die Phosphoniumsalze mit metallorganischen Verbindungen, wie Phenyllithium, oder Alkalialkoholat, z. B. Natriummethylat, um. Die Reaktion wird in. einem inerten Lösungsmittel, wie Äther oder Alkohol, besonders vorteilhaft aber in Methylenchlorid, unter Ausschluß von Sauerstoff durchgeführt. -Die a-Carbalkoxymethyltriarylphosphoniumhalogenide kann man nach einer anderen Ausführungsform auch mit wäßrigen Alkalien, z. B. mit verdünnter Natronlauge, behandeln. Dabei erhält man die entsprechenden Carbalkoxymethylentriarylphosphorane als reine kristalline Verbindungen, die ohne Zersetzung gelagert werden können.The aldehyde obtained is added to a solution of (a-carbalkoxyethylidene) -friphenylphosphorane in methylene chloride and heated -the mixture for 5 hours Reflux. The ester obtained is purified by five-fold filtration Amount of weakly active alumina and "obtained after evaporation of the solvent in a vacuum the ester as a light oil; stö = 1.5110; UV maximum at 260 m # t; Ei m = 870. It is dissolved in twice the amount of alcohol and allowed to cool to 5 ° C for 20 ml of 63% hydrobromic acid flow in, the mixture is stirred for 2 hours and poured on ice, take it up in petroleum ether, wash it neutral and concentrate at 20 ° C in the Vacuum a. The 2,6-dimethyl-8-bromooctatriene (2,4,6) acid (1) methyl ester is obtained as a yellow residue; no = 1.5430; UV maximum at 300 m # t; E'1'- '= 950 (in petroleum ether): The phosphonium halide of the general formula I is in the following way in the Corresponding phosphorane converted: For splitting off hydrogen halide the compound of the general formula I is set to the phosphonium salts with organometallic salts Compounds such as phenyllithium, or alkali metal alcoholate, e.g. B. sodium methylate to. The reaction is carried out in an inert solvent such as ether or alcohol, especially but advantageously carried out in methylene chloride, with exclusion of oxygen. -The a-Carbalkoxymethyltriarylphosphoniumhalogenide can one after another Embodiment also with aqueous alkalis, e.g. B. with dilute sodium hydroxide solution. The corresponding carbalkoxymethylene triarylphosphoranes are obtained as pure crystalline compounds that can be stored without decomposition.

In der ersten Stufe des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Phosphoran mit 9-[2,6,6-Trimethylcyclohexen-(1) yl]-3,7-dimethylnonateträen-(2,4,6;8)-al-(1) kondensiert. Man verwendet zweckmäßig die äquivalente Menge der Komponenten oder einen Überschuß der Phosphinverbindung und arbeitet in einem inerten Lösungsmittel, wie Äther, Petroläther, Benzol, Methylenchlorid, Dioxan oder Tetrahydrofuran. Vorteilhaft vermischt man die Komponenten bei Raumtemperatur, wobei man zweckmäßig die überstehende Luft durch ein inertes Gas, wie Stickstoff, ersetzt. Die Verwendung von Methylenchlorid als Lösungsmittel ist besonders zweckmäßig.In the first stage of the process according to the invention, the phosphorane is used with 9- [2,6,6-trimethylcyclohexen- (1) yl] -3,7-dimethylnonateträen- (2,4,6; 8) -al- (1) condensed. It is expedient to use the equivalent amount of the components or an excess of the phosphine compound and works in an inert solvent, such as ether, petroleum ether, benzene, methylene chloride, dioxane or tetrahydrofuran. Advantageous the components are mixed at room temperature, advantageously the supernatant Air is replaced with an inert gas such as nitrogen. The use of methylene chloride as a solvent is particularly useful.

Die Kondensationsprodukte zerfallen bei Raumtemperatur allmählich in die Polyencarbonsäureester und das entsprechende Triarylphosphinoxyd. Durch Erwärmen wird diese Reaktion beschleunigt. Die Zersetzung gelingt z. B. leicht durch mehrstündiges Kochen der Methylenchloridlösung unter Rückfluß.The condensation products gradually disintegrate at room temperature into the polyenecarboxylic acid ester and the corresponding triarylphosphine oxide. By heating this reaction is accelerated. The decomposition succeeds z. B. easily by several hours Reflux the methylene chloride solution.

Die Ester können in an sich bekannter Weise zu den entsprechenden Säuren verseift werden. Hierzu wird der Ester zweckmäßig in einem inerten Lösungsmittel, wie Äther, gelöst und mit alkoholischem Alkalihydroxyd, vorzugsweise mit methanolischer Natronlauge, bei Zimmertemperatur unter Stickstöffatmosphäre behandelt.The esters can be converted into the corresponding in a manner known per se Acids are saponified. For this purpose, the ester is expediently in an inert solvent, like ether, dissolved and with alcoholic alkali hydroxide, preferably with methanolic Sodium hydroxide solution, treated at room temperature under a nitrogen atmosphere.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhältlichen Säuren und Ester sind kristalline, gelb- oder rotgefärbte Verbindungen, die als Lebensmittelfarbstoffe sowie als Geflügelfutterzusatz für die Eidotterfärbung oder Läufe-, Schnäbel-, Haut-, Fett- und Fleischpigmentierung verwendet werden können. Die Verbindungen sind zudem Vitamin A wirksam.The acids and esters obtainable by the process according to the invention are crystalline, yellow or red colored compounds that are used as food colors and as a poultry feed additive for egg yolk coloring or runs, beaks, skin, Fat and meat pigmentation can be used. The connections are also Vitamin A effective.

Die erfindungsgemäß erhältlichen Verbindungen weisen gegenüber den bisher zur Lebensmittelfärbung verwendeten Carotinoiden verschiedene überraschende Vorteile .auf. So :ruft z. B. ß-C3o Apocarotinsäuremethylester in gleicher Konzentration eine intensivere färberische Wirkung hervor als ß-Carotin. Auch die Stabilität ist .-wesentlich größer. Lagert man z. B. die ß-C" Apocarotinsäure bzw. deren Methylester offen bei 45°C, so beobachtet man nach 600stündiger Lagerung noch einen Gehalt von 62,7 bzw. 52 °/o. Trans-ß-Carotin zeigt unter denselben Lagerungsbedingungen einen Gehalt von 0 °/o, Lycopin bereits nach 240 Stunden einen solchen von 0 °/o. Ein weiterer Vorteil besteht in der wesentlich besseren Löslichkeit der erfindungsgemäß erhältlichen Verbindungen, welche z. B. für den ß-C" Apocarotinsäuremethylester bzw. den ß-C"ö Apocarotinsäuremethylester in Arachisöl 345 bzw. 110 mg/ml beträgt, während die Löslichkeit von Lycopin und trans-ß-Carotin in Arachisöl lediglich 45 bzw. 25 mg/ml ausmacht. _ _ Beispiel 1 2,6,11,15-Tetramethyl-17-[2,6,6-trimethylcyclohexen-(1)-yl]-heptadecaoctaen-(2,4,6,8,10,12,14,16)-in-(8)-säure-(1) 10g Phosphoniumbromid aus 8-Brom-2,6-dimethyloctatrien-(2,4,6)-säure-(1)-methylester in 100m1 trockenem Methylenchlorid werden in einer Stickstoffatmosphäre unter Rühren mit 9 ml 2normaler methylalkoholischer Natriummethylatlösung und allmählich mit 6 g Vitamin-A-Aldehyd in 50 ml Methylenchlorid versetzt. Man kocht die Mischung 5 Stunden unter Rückfluß. Darauf wird sie filtriert, mit Wasser gewaschen und nach dem Trocknen über Natriumsulfat durch eine Säule aus 50 g Aluminiumoxyd (Aktivitätsstufe I, mit 4 °/o Wasser inaktiviert) filtriert. Die Lösung wird eingeengt und bis zum Beginn der Kristallisation langsam mit Methanol versetzt. Man erhält orangerote Kristalle von 2,6,11,15-Tetramethyl-17-[2,6,6-trimethylcyclohexen-(1) -y1] -heptadecaoctaen- (2,4,6,8,10,12,14,16) -säure- (1) -methylester; Schmelzpunkt 136 bis 137°C; Absorptionsmaxima bei 445 und 471 m#t; Eil = 2575 und 2160 (in Petroläther).The compounds obtainable according to the invention have compared to the Carotenoids previously used for food coloring are surprising Advantages. So: calls z. B. ß-C3o apocarotinic acid methyl ester in the same concentration a more intense coloring effect than ß-carotene. Also the stability is .-Much larger. If you store z. B. the ß-C "apocarotinic acid or its methyl ester open at 45 ° C, a content of 600 hours is still observed after storage 62.7 and 52%, respectively. Trans-ß-carotene shows one under the same storage conditions Content of 0 ° / o, lycopene already after 240 hours such of 0 ° / o. A Another advantage is the significantly better solubility of the invention available compounds, which z. B. for the ß-C "apocarotenoic acid methyl ester or the ß-C "ö apocarotinic acid methyl ester in arachis oil is 345 or 110 mg / ml, while the solubility of lycopene and trans-ß-carotene in arachis oil is only 45 or 25 mg / ml. Example 1 2,6,11,15-tetramethyl-17- [2,6,6-trimethylcyclohexen (1) -yl] -heptadecaoctaene (2,4,6,8,10,12,14,16 ) -in- (8) -acid- (1) 10g phosphonium bromide from 8-bromo-2,6-dimethyloctatrien- (2,4,6)-acid- (1) -methylester in 100m1 dry methylene chloride in a nitrogen atmosphere with stirring with 9 ml of 2 normal methyl alcoholic sodium methylate solution and gradually with 6 g of vitamin A aldehyde are added to 50 ml of methylene chloride. You boil the mixture 5 hours under reflux. Then it is filtered, washed with water and after drying over sodium sulfate through a column of 50 g of aluminum oxide (activity level I, inactivated with 4% water) filtered. The solution is concentrated and until The beginning of crystallization is slowly mixed with methanol. Orange-red is obtained Crystals of 2,6,11,15-tetramethyl-17- [2,6,6-trimethylcyclohexen- (1) -y1] -heptadecaoctaen- (2,4,6,8,10,12,14,16) acid (1) methyl ester; Melting point 136-137 ° C; Absorption maxima at 445 and 471 m # t; Eil = 2575 and 2160 (in petroleum ether).

1 g des erhaltenen Esters wird in 300 ml Äther und 300 ml 10°/oiger methanolischer Kalilauge bei 20°C in einer Stickstoffatmosphäre 2 Tage gerührt. Darauf wird das Reaktionsgemisch mit Wasser verdünnt und mit Äther extrahiert. Die Ätherlösung wird filtriert und der gewonnene Niederschlag zu der wäßrigen Phase gegeben, worauf diese mit Salzsäure angesäuert und filtriert wird. Man erhält auf diese Weise 2,6,11,15-Tetramethyl-17- [2,6,6-trimethylcyclohexen- (1) -yl] -heptadecaoctaen-(2,4,6,8,10,12,14,16)-säure-(1), welche nach dem Umkristallisieren aus Benzol bei 189 bis 190°C schmilzt; Absorptionsmaximum bei 448 m#L, Ei%- = 2515 (Nebenmaximum bei 472 m#t).1 g of the ester obtained is dissolved in 300 ml of ether and 300 ml of 10% methanolic potassium hydroxide solution at 20 ° C in a nitrogen atmosphere for 2 days. The reaction mixture is then diluted with water and extracted with ether. the Ether solution is filtered and the precipitate obtained is added to the aqueous phase given, whereupon this is acidified with hydrochloric acid and filtered. One receives on in this way 2,6,11,15-tetramethyl-17- [2,6,6-trimethylcyclohexen- (1) -yl] -heptadecaoctaen- (2,4,6,8,10,12,14,16) - acidic (1), which, after recrystallization from benzene, melts at 189 to 190 ° C; Absorption maximum at 448 m # L, Ei% - = 2515 (secondary maximum at 472 m # t).

Beispiel 2 5,9-Dimethyl-11-[2,6,6-trimethylcyclohexen-(1)-yl]-undecapentaen-(2,4,6,8,10)-säure-(1)-methylester 16,7 g Triphenylcarbomethoxymethylphosphoniumbromid in. 90 ml trockenem Methylenchlorid werden, wie im Beispiel 1 beschrieben, mit 20,6 ml. 2normaler methylalkoholischer Natriummethylatlösung und 10 g Vitamin-A-Aldehyd in 90 ml Methylenchlorid behandelt und aufgearbeitet. Man erhält 7,8 g all-trans-5,9-Dimethyl-11- [2,6,6 -trimethylcyclohexen - (1) - y1] - undecapentaen-(2,4,6,8,10)-säure-(1)-rnethylester als gelbe Kristalle; Schmelzpunkt 85 bis 86°C; Absorptionsmaximum bei 374 bis 378 m#t; E','. = 1795.Example 2 5,9-Dimethyl-11- [2,6,6-trimethylcyclohexen (1) -yl] -undecapentaen (2,4,6,8,10) -acid (1) -methyl ester 16.7 g triphenylcarbomethoxymethylphosphonium bromide in 90 ml dry methylene chloride are, as described in Example 1, with 20.6 ml. 2 normal methyl alcohol Sodium methylate solution and 10 g of vitamin A aldehyde in 90 ml of methylene chloride and worked up. 7.8 g of all-trans-5,9-dimethyl-11- [2,6,6-trimethylcyclohexene are obtained - (1) - y1] - undecapentaen (2,4,6,8,10) acid (1) methyl ester as yellow crystals; Melting point 85 to 86 ° C; Absorption maximum at 374 to 378 m # t; E ','. = 1795.

Claims

PATENT CLAIM: Process for the preparation of polyenecarboxylic acid esters and their saponification products, characterized in that this is achieved by treating a phosphonium salt of the general formula where n is the number 0, 1, 2, or 3 and R, beginning with the methyl group, is alternately the methyl group and hydrogen, with an organometallic compound such as phenyllithium, or an alkali metal alcoholate, phosphorane obtained in a manner known per se with 9- [2.6 , 6-Trimethylcyclohexen- (1) -yl] -3,7-dimethylnonatetraen- (2,4,6,8) -a1- (1) condensed, cleaved from the adduct formed in the usual way, expediently by heating, triarylphosphine oxide and if desired, the ester obtained is saponified by methods known per se. Considered publications: German Patent Specifications Nos. 951212, 950 552, 943 648; German Auslegeschriften Nos. 1035 647, 1026 745, 1025 869, 1001256; Fette, Seifen, Anstrichmittel, Vol. 56, 1954, pp. 986 to 989; Angew. Chem., Vol. 68, 1956, pp. 547 to 553; Chimia, Vol. 12, 1958, pp. 1 to 17.