DE1007320B - Verfahren zur Herstellung von ungesaettigten ª†- und ª€-Laktonen - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung von ungesättigten y- und d-Laktonen Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von ungesättigten y- und 8-Laktonen.
• Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von ungesättigten Laktonen ist dadurch gekennzeichnet, daß man eine Oxycarbonylverbindung mit einem Ketocarbonsäureester der allgemeinen Formel R-CO-CHZ-COORl in der R eine Alkyl-, Aralkyl- oder Arylgruppe und R1 eine niedermolekulare Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen bedeutet, bei erhöhter Temperatur in Gegenwart eines basisch wirkenden Katalysators und vorzugsweise eines inerten Verdünnungsmittels oder Lösungsmittels umsetzt.
• Die umzusetzenden Oxycarbonylverbindungen entsprechen den allgemeinen Formeln in welchen R2 eine Alkyl- oder Arylgruppe, R3 eine Alkyl- oder Arylgruppe oder ein Wasserstoffatom, R4 und R, Alkylgruppen oder Wasserstoffatome und R, und RB Alkylgruppen bedeuten.
• Diese Oxycarbonylverbindungen setzen sich mit den Ketocarbonsäureestern zu ungesättigten Laktonen der allgemeinen nachstehenden Formeln um. Alle diese Verbindungen sind 43-Laktone.
• Als Alkylgruppen seien Methyl, Äthyl, Propyl, Butyl, Amyl, Hexyl, Heptyl, Octyl, Nonyl, Decyl, Undecyl, Lauryl und Stearyl genannt, als Arylgruppen Phenyl, Toluyl, Nitrophenyl, Chlorphenyl, Xylyl, Äthylphenyl und Nitrotoluyl. Unter Aralkylgruppen werden Alkylgruppen verstanden, in welchen ein Wasserstoffatom durch eine Arylgruppe substituiert ist.
• Als Oxycarbonylverbindungen können erfindungsgemäß umgesetzt werden: Acetoin, Butyroin, Benzoin, Phenylacetylcarbinol, Benzoylmethylcarbinol, p-Anisoylphenylcarbinol und Benzoyl-p-anisylcarbinol oder IsobutyraIdol, a, a-Dimethyl-ß-oxy-n-butyraldehyd und a, a-Dimethyl-ß-oxyisovalerianaldehyd. Bei der Umsetzung des Ketocarbonsäureesters mit der Oxycarbonylverbindung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren werden je l Molekül Wasser und Alkohol R, - O H abgespalten. Die Umsetzung erfolgt durch Erhitzen der beiden Ausgangsstoffe miteinander in Gegenwart eines basisch wirkenden Katalysators. Geeignete Katalysatoren sind tertiäre und sekundäre Amine, z. B. Triäthylamin und Dibutylamin, und cyclische Amine wie Piperidin, Pyridin und deren Salze mit schwachen Säuren, z. B. Essigsäure oder Propionsäure. Ebenfalls als Katalysatoren geeignet sind Alkalisalze von schwachen Säuren, z. B. essigsaures Natrium oder Kalium.
• Das bei der Umsetzung der beiden Ausgangsstoffe frei werdende Wasser und der frei werdende Alkohol werden zweckmäßig aus dem Umsetzungsgemisch entfernt, um eine Umkehrung der Reaktion auszuschalten, welche eine Rückbildung des bereits entstandenen ungesättigten Laktons in die Ausgangsstoffe zur Folge haben würde, und um eine Hydrolyse des Ketocarbonsäureesters zu vermeiden. Dies kann am besten dadurch erreicht werden, daß man die Umsetzung bei einer Temperatur durchführt, bei welcher das Wasser und der Alkohol aus dem Umsetzungsgemisch abdestillieren.
• Die Umsetzung wird vorteilhaft in einem inerten Verdünnungsmittel, welches zweckmäßig zugleich ein Lösungsmittel für die Ausgangsstoffe ist, durchgeführt. Nach einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens der Erfindung wird die Umsetzung des Ketocarbonsäureesters mit der Oxycarbonylverbindung in Gegenwart eines solchen inerten Verdünnungsmittels durchgeführt, welches mit dem gebildeten Wasser und bzw. oder Alkohol eine azeotrope Mischung bildet. Die Umsetzung kann dann derart vorgenommen werden, daß man die Mischung am Rückflußkühler erhitzt, der derart eingerichtet ist, daß das Wasser und der Alkohol, welche während der Umsetzung frei gemacht werden, entfernt werden, während das Verdünnungsmittel selbst in das Umsetzungsgefäß zurückfließt. Bei einer solchen Ausgestaltung des Verfahrens hat das inerte, zur Bildung eines azeotropen Gemisches mit Wasser bzw. Alkohol befähigte Verdünnungsmittel vorteilhaft einen Siedepunkt innerhalb einer Temperatur von 70 bis 150°; es sollte mit Wasser nicht mischbar sein. Geeignete inerte Lösungsmittel dieser Art sind beispielsweise Benzol, Toluol und Xylol.
• Das Verfahren der Erfindung, das durch die Umsetzung einer bestimmten Carbonylverbindung mit einem bestimmten Carbonylester unter Abspaltung- von 1 Mol Wasser und 1 Mol Alkohol gekennzeichnet ist, ist noch nicht vorbeschrieben worden. Die bekannten Verfahren, bei denen z. B. Salicylaldehyd mit Essigsäureanhydrid oder ein Aldehyd mit einem Bernsteinsäureester umgesetzt wird bzw. bei denen eine Umlagerung von Brenzterebinsäure in Isocaprolacton stattfindet, unterscheiden sich jeweils in mehreren Maßnahmen grundlegend vom vorliegenden Verfahren. Der Reaktionsverlauf des vorliegenden Verfahrens konnte daher auf Grund der vorhandenen Unterschiede gegenüber den bekannten Verfahren auch nicht vorhergesehen werden.
• Die folgenden Beispiele dienen zur Erläuterung des Verfahrens der Erfindung. Die angegebenen Gewichtsteile stehen zu den Raumteilen im gleichen Verhältnis wie g zu ccm.
• Beispiel 1 Ein Gemisch aus 14,4 Gewichtsteilen Butyroin, 11,6 Gewichtsteilen Acetessigsäuremethylester, 3 Raumteilen Pyridin, 2,4 Raumteilen Essigsäure und 100 Raumteilen Xylol wurde 3 Stunden am Rückflußkühler erhitzt. Während dieser Zeit wurden 5 Raumteile wasserhaltiger Methylalkohol aus dem Umsetzungsgemisch entfernt. Das Umsetzungsprodukt wurde destilliert und ergab 10,8 Gewichtsteile 4-Propyloct-en-(3)-5-ol-2-on-3-carbonsäurelakton. Das 2, 4-Dinitrophenylhydrazon dieses Laktons hatte nach dem Umkristallisieren aus Isopropylalkohol den Schmelzpunkt 127°.
• Das gleiche Lakton wurde erhalten, wenn man den Acetessigsäuremethylester durch die gleichwertige Menge n-Acetessigsäurebutylester ersetzte.
• Beispiel 2 Ein Gemisch aus 53 Gewichtsteilen Benzoin, 29 Gewichtsteilen Acetessigsäuremethylester, 2 Raumteilen Piperidin und 80 Raumteilen Toluol wurde 11/2 Stunden am Rückflußkühler erhitzt, wobei das Wasser und der Alkohol im gleichen Maße ihrer Bildung entfernt wurden. Die Lösungsmittel wurden entfernt und das Reaktionsprodukt aus Isopropylalkohol umkristallisiert, wobei 39 Gewichtsteile 4, 5-Diphenylpenten-(3)-5-ol-2-on-3-carbonsäurelakton erhalten wurden, es bildet hellgrüne Nadeln vom Schmelzpunkt 109 bis 110°.
• Beispiel 3 Eine Mischung aus 21,2 Gewichtsteilen Benzoin, 27 Gewichtsteilen Benzoylessigsäuremethylester, 1 Raumteil Piperidin, 0,8 Raumteile Essigsäure und 100 Raumteilen Xylol wurden 5 Stunden am Rückflußkühler erhitzt, wobei 5,1 Raumteile wasserhaltiger Methylalkohol abgespalten wurden. Beim Abkühlen fielen 9,4 Gewichtsteile unverändertes Benzoin aus. Nach dem Filtrieren, Abdampfen des Lösungsmittels und Umkristallisieren des Rückstandes aus Äthylalkohol wurden 10,8 Gewichtsteile rohes 1-Benzoyl-2, 3-diphenylpropen-(1)-3-ol-l-carbonsäurelakton gewonnen, das nach dem Umkristallisieren aus einem Gemisch von Äthylacetat und Petroläther das reine Lakton in grüngelben Nadeln vom Schmelzpunkt 137 bis 138° gibt.
• Beispiel 4 Ein Gemisch aus 36 Gewichtsteilen Isobutyraldol, 35 Gewichtsteilen Acetessigsäuremethylester, 1 Raumteil Piperidin, 0,8 Raumteilen Essigsäure und 100 Raumteilen Toluol wurde 5 Stunden am Rückflußkühler erhitzt, wobei 8,5 Raumteile wäßriger Methylalkohol durch den Überlaufaufsatz im Laufe der Umsetzung entfernt wurden. Die Destillation des Umsetzungsgemisches lieferte 29,8 Gewichtsteile 5, 5, 7-Trimethyloct-en-(3)-6-ol-2-on-3-carbonsäurelakton, das bei 119 bis 122° und 0,5 mm Quecksilberdruck siedet, izD = 1,4870.
• Wird das verwendete Isobutyraldol durch eine äquivalente Menge a, a-Dimethyl-ß-oxy-n-butyraldehyd ersetzt, so entsteht das 5, 5-Dimethylhept-en-(3)-6-ol-2-on-3-carbonsäurelakton; Kp." = 144 bis 146.
• Die erfindungsgemäß hergestellten Laktone sind wichtige chemische Zwischenprodukte. Sie können beispielsweise unter milden Bedingungen zu gesättigten Laktonen und unter Anwendung von schärferen Bedingungen zu den entsprechenden Tetrahydrofuranen und Pyranen hydriert werden. Die Laktonringe lassen sich zu den entsprechenden Oxysäuren und deren Derivaten aufspalten. Einige ungesättigte y-Laktone lassen sich durch Erhitzen mit einem starken sauren Katalysator in ß-Furancarbonsäuren der Formel in der R' ein Alkyl-, Aryl- oder Aralkylrest ist, überführen.
• Urigesättigte Laktone besitzen häufig physiologisch wirksame Eigenschaften; sie zeigen z. B. eine antibiotische Wirkung, selektive Hemmung des Wachstums von tierischen Geweben, Hemmung von Saatkeimung und Pflanzenwachstum und töten Insekten. Manche dieser nach dem Verfahren der Erfindung herstellbaren ungesättigten Laktone sind in dieser Richtung wirksam, oder sie können als Zwischenprodukte zur Herstellung derartiger Laktone benutzt werden.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Herstellung von ungesättigten y- und 8-Laktonen, dadurch gekennzeichnet, daß man Oxycarbonylverbindungen der allgemeinen Formeln in denen R2 einen Alkyl- oder Arylrest, R3 einen Alkyl- oder Arylrest oder ein Wasserstoffatom, R4 und R, Alkylreste oder Wasserstoffatome und RS und RB Alkylreste bedeuten, mit Ketocarbonsäureestern der allgemeinen Formel R-CO-CH,-COORl in der R einen Alkyl-, Aryl- oder Aralkylrest und R1 einen niedermolekularen Alkylrest bedeutet, bei erhöhter Temperatur in Gegenwart eines basisch wirkenden Katalysators und vorzugsweise eines inerten Verdünnungsmittels oder Lösungsmittels umsetzt.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daB man als basisch wirkenden Katalysator ein tertiäres oder sekundäres Amin, ein cyclisches Amin oder deren Salze mit einer schwachen Säure, oder das Alkalisalz einer schwachen Säure verwendet.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daB man ein inertes Verdünnungsmittel verwendet, das mit Wasser und bzw. oder Alkohol ein azeotropes Gemisch bildet und das vorzugsweise einen Siedepunkt zwischen 70 und 150° besitzt und mit Wasser nicht mischbar ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Houben-Weyl, Methoden der organischen Chemie, Bd. 2, 3. Auflage, 1925, S. 750 und 751, S. 894 bis 896; Bd. 3, 1930, S. 651 und 652 und S. 894 bis 896; C. Weygand, Organisch-chemische Experimentierkunst, 2. Auflage, 1948, S. 546 bis 547.