DE1160861B

DE1160861B - Verfahren zur Herstellung von 5, 6-Dihydropyran- und 5, 6-Dihydrothiapyran-3-carbonsaeuren

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Publication number: DE1160861B
Application number: DED29532A
Authority: DE
Original assignee: SHELL INT RESEARCH; Shell Internationale Research Maatschappij BV
Current assignee: SHELL INT RESEARCH; Shell Internationale Research Maatschappij BV
Priority date: 1958-12-05
Filing date: 1958-12-05
Publication date: 1964-01-09

Description

Verfahren zur Herstellung von 5,6-Dihydropyran-und 5,6-Dihydrothiapyran-3 -carbonsäuren Es ist bekannt, daß sich Esterkondensationsprodukte von 5- und 6-Ringlactonen, nämlich von a-Acyl-y-lactonen und a-Acyl-6-lactonen, bei der säurekatalysierten Alkoholyse leicht zu den entsprechenden 4,5-Dihydrofuran-3-carbonsäureestern bZw.5,6-Dihydropyran-3-carbonsäureesternumlagern (F. Korte und H. Machleidt, Chemische Berichte, Bd. 88 [1955], S. 136 bis 143 und 1676 bis 1689).
Gegenstand des Patentes 1107 241 ist ein Verfahren zur Herstellung von bestimmten Dihydrothiophen-undDihydrothiapyran-3-carbonsäureestern, bei dem entsprechende y- oder ò-Thialactone mit bestimmten Carbonsäureestern kondensiert und die erhaltenen a-Acyl-y- oder -8-thialactone der säurekatalysierten Alkoholyse unterworfen werden.
Bei den genannten Umlagerungen werden immer die entsprechenden Carbonsäureester erhalten. Um aus diesen Estern die entsprechenden freien Carbonsäuren zu gewinnen, ist eine hydrolytische Spaltung erforderlich.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von 5,6-Dihydropyran- und 5,6-Dihydrothiapyran-3-carbonsäuren der allgemeinen Formel in der R1 ein Wasserstoffatom, eine Alkyl-, Aryl-, Alkaryl-, Carboxyl- oder Carbalkoxygruppe, X ein Sauerstoff- oder Schwefelatom und Y eine gegebenenfalls durch Alkyl-, Aryl-, Alkaryl-, Carboxyl-oder Carbalkoxygruppen substituierte Methylenbrücke bedeutet, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man a-Acyl-o-lactone oder a-Acyl-ò-thialactone der allgemeinen Formel der säurekatalysierten Hydrolyse bei einer Temperatur zwischen -15 und t 500 C unterwirft.
Im Gegensatz zu der säurekatalysierten Alkoholyse von a-Acyl-ò-lactonen und a-Acyl-o-thialactonen werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die entsprechenden 5,6-Dihydropyran- bzw. 5,6-Dihydrothiapyran-3-carbonsäuren in einer einzigen Stufe erhalten.
Als Ausgangsverbindungen eignen sich z. B. a-Formyl-, a-Propionyl-, a-Butyryl-, a-Valeryl-, a-Alkoxalyl-, a-Benzoyl-o-lacton und -thialacton, ferner a-Acylderivate von ,8- und bzw. oder y- und bzw. oder bMethyl-, -Äthyl-, -Carbäthoxy-, -Phenyl-, -Benzyl-o-valerolacton und den entsprechenden Thialactonen. Die Ausgangsstoffe können in bekannter Weise aus den entsprechenden Lactonen oder Thialactonen durch Kondensation mit entsprechenden Carbonsäureestern hergestellt werden. Die Herstellung von entsprechenden a-Acyl-thialactonen ist ferner beschrieben in den Chemischen Berichten, Bd. 91 [1958], S. 1397 bis 1403.
Als katalytisch wirkende Säuren eignen sich Mineralsäuren, beispielsweise Schwefelsäure, Perchlorsäure und insbesondere Salzsäure, sowie organische Säuren, wie Essigsäure und Trifluoressigsäure, und ferner Säuregruppen enthaltende Ionenaustauscher.
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Verbindungen werden als Zwischenprodukte, z. B. für die Herstellung von pharmazeutischen Stoffen, Desinfektionsmitteln und Pflanzenschutzmitteln, verwendet.
Die nachstehenden Beispiele erläutern das erfindungsgemäße Verfahren.
Beispiel 1 6-Methyl-5,6-dihydropyran-3-carbonsäure 100 g α-Hydroxymethylen-#-captrolacton werden in 300 ccm konzentrierter Salzsäure suspendiert, und das Gemisch wird 3 Stunden bei 15°C gerührt. Die gebildete 6-Methyl-5,6-dihydropyran-3-carbonsäure wird abgesaugt, die Mutterlauge mit dem gleichen Volumen Wasser verdünnt und das Gemisch 24 Stunden bei 0° C aufbewahrt. Hierbei kristallisiert ein weiterer Teil der Säure aus. Die erhaltene Säure wird mit Eiswasser gewaschen und im Exsikkator getrocknet. Man erhält 91 g (91% der Theorie) 6-Methyl-5,6-dihydropyran-3-carbonsäure in Form farbloser Kristalle vom F. 114 bis 116 C. UV-Absorption: A,a, = 236 mµ; lg E = 4,06.
Aus der Mutterlauge kann durch Ausäthern noch ein weiterer Anteil der Säure erhalten werden.
Beispiel 2 4,6-Dimethyl-5,6-dinydropyran-3-carbonsäure 2 g α-Hydroxymethylen-ß-methyl-#-caprolacton werden in 10 ccm konzentrierter Salzsäure gelöst, und das Gemisch wird 60 Stunden bei 0°C stehengelassen. Die hierbei gebildete 4,6-Dimethyl-5,6-dihydropyran-3-carbonsäure wird abfiltriert, die Mutterlauge mit dem gleichen Volumen Wasser verdünnt und das Gemisch bei 0°C C stehengelassen. Dabei fällt ein weiterer Teil der Säure aus. Die erhaltene Säure wird mit Eiswasser gewaschen und über Schwefelsäure getrocknet. Man erhält 1,9 g (95% der Theorie) 4,6-Dimethyl-5,6-dihydropyran-3-carbonsäure in Form farbloser Kristalle vom F. 85-C.
Nach der Umkristallisation aus Wasser erhält man die Verbindung in Form von Nadeln vom F. 92 bis 93°C. UV-Absorption: #max = 236 mµ; lg # = 4,10.
Beispiel 3 4-Methyl-5,6-dihydropyran-3-carbonsäure Nach der im Beispiel 2 beschriebenen Methode erhält man aus 3,5 g a-Hydroxymethylen-ß-methyl-#-valerolacton und 20 ccm konzentrierter Salzsäure 3,2 g (92% der Theorie) 4-Methyl-5,6-dihydropyran-3-carbonsäure als farblose Kristalle vom F. 134 C (subl.). UV-Absorption: imax = 236 mp; lg E = 4,01.
Beispiel 4 6-Isopropyl-5,6-dihydropyran-3-carbonsäure 2 g α-Hydroxymethylen-#-isopropyl-#-valerolacton werden gemäß Beispiel 2 unter Verwendung von 10 ccm konzentrierter Salzsäure umgesetzt, und das erhaltene Reaktionsgemisch wird in der angegebenen Weise aufgearbeitet. Man erhält 1,88 g (94% der Theorie) kristalline 6-Isopropyl-5,6-dihydropyran-3-carbonsäure vom F. 70 bis 72 C; UV-Absorption: #max = 238 mµ; lg # = 4,0.
Beispiel 5 4,6,6-Trimethyl-5,6-dihydropyran-3-carbonsäure Man erhält aus 3,4 g a-Hydroxymethylen- -dimethyl-,5-caprolacton und 20 ccm konzentrierte Salzsäure nach der im Beispiel 2 beschriebenen Methode 3,05 g (90% der Theorie) 4,6,6-Trimethyl-5,6-dihydropyran-3-carbonsäure vom F. 95 bis 97"C.
Beispiel 6 5-Carboäthoxy-6-methyl-5,6-dihydropyran-3-carbonsäure 3 g α-Hydroxymethylen-γ-carboäthoxy-#-caprolacton werden in 12 ccm konzentrierter Salzsäure gelöst, und das Gemisch wird 3 Tage bei 0~ C stehengelassen. Die hierbei auskristallisierte 5-Carbäthoxy - 6 - methyl -5,6 - dihydropyran - 3 - carbonsäure wird abgesaugt, die Mutterlauge mit 6 ccm Wasser verdünnt und das Gemisch bei 0°C aufbewahrt, wobei weitere Säure ausfällt. Die erhaltene Säure wird mit Eiswasser gewaschen und über Schwefelsäure getrocknet. Man erhält 2.5 g (80% der Theorie) 5-Carbäthoxy-6-methyl-5,6-dihydropyran-3-carbonsäure, die nach der Umkristallisation aus Benzol-Petroläther (1:1) bei 112 bis 113°C schmilzt.
UV-Absorption: #max = 236 mµ; lg E = 3.98.
Beispiel 7 5-Carboäthoxy-4,6-dimethyl-5,6-dihydropyran-3-carbonsäure Nach der im Beispiel 6 beschriebenen Methode werden aus 3,4 g α-Hydroxymethylen-ß-methyl-γ-carboäthoxy-#-caprolacton 2,02 g (60°lo der Theorie) 3-Carbäthoxy-4,6-dimethyl-5,6-dihydropyran-3-carbonsäure erhalten. Nach der Umkristallisation aus Benzol Petroläther (1:1) erhält man die Verbindung in Form farbloser Nadeln vom F. 99 bis 102°C. UV-Absorption: Ämax = 235 mµ; lg E = 4,02.
Beispiel 8 6-Methyl-5,6-dihydropyran-2,3-dicarbonsäure 10 g a-Äthoxalyl-8-caprolacton werden in 40 ccm konzentrierter Salzsäure gelöst, und das Gemisch wird 24 Stunden bei etwa 25°C stehengelassen.
Dann saugt man die ausgefallene 6-Methyl-5,6-dihydropyran-2,3-dicarbonsäure ab, verdünnt die Mutterlauge mit 60 ccm Wasser und läßt das Gemisch bei 0°C stehen, wobei erneut Säure auskristallisiert.
Durch Ausäthern der Mutterlauge werden noch weitere Anteile der Säure erhalten. Die Gesamtausbeute an 6-Methyl-5,6-dihydropyran-2,3-dicarbonsäure beträgt 7,6 g (870/0 der Theorie). Nach der Umkristallisation aus Wasser erhält man die Verbindung in Form farbloser Kristalle vom F. 172 bis 176°C (subl.). UV-Absorption: iimaZ = 244 m; lg e = 3,86.
Wird das Reaktionsgemisch nicht bei 25° C, sondern sofort nach dem Auflösen des Acyllactons unterhalb 0° C aufbewahrt, so kristallisiert der Halbester der 6-Methyl-5,6-dihydropyran-2,3-dicar bonsäure folgender Konstitution aus: Man erhält 6,7 g der Verbindung vom F. 127°C.
UV-Absorption: iLmaX = 246 mµ; Ig E = 3,90.
Beispiel 9 2,6-Dimethyl-5,6-dihydropyran-3 -carbonsäure 4 g α-Acetyl-#-caprolacton werden in 16 ccm 2 n-Salzsäure suspendiert, und das Gemisch wird 5 Stunden unter Eiskühlung gerührt, wobei die entstehende Carbonsäure teilweise decarboxyliert. Die ausgefallenen Kristalle werden abfiltriert und mit Eiswasser gewaschen. Man erhält 1 g (25% der Theorie) 2,6-Dimethyl-5,6-dihydropyran-3-carbonsäure vom F. 132°C. UV-Absorption: #max=244 mµ; lg E = 4,08 (#max in 1110 NaOH = 236 mµ).
Beispiel 10 2,4,6-Tri-methyl-5,6-dihydropyran-3-carbonsäure Gemäß Beispiel 9 werden aus 3,4 g a-Acetylß,#-dimethyl-#-caprolacton und 15 ccm 2 n-Salzsäure 1 g (29% der Theorie) 2,4,6-Trimethyl-5,6-dihydropyran-3-carbonsäure vom F: 109°C erhalten.
Beispiel 11 5,6-Dihydrothiapyran-3-carbonsäure 5 g a-Hydroxymethylen-6-thialacton werden in 20 ccm 10 n-Salzsäure gelöst, und das Gemisch wird 60 Stunden bei 0°C aufbewahrt. Das hierbei ausgefallene Produkt wird mit Eiswasser gewaschen und über Schwefelsäure getrocknet. Man erhält 4 g (80% der Theorie) 5,6-Dihydrothiapyran-3-carbonsäure vom F. 90 bis 93°C (subl.). UV-Absorption: Ämaz = 279 mp; lg @ = 4,06 (in Methanol).
Beispiel 12 6-Methyl-5,6-dihydropyran-3 -carbonsäure 14,2 g a-Hydroxymethylen-8-caprolacton werden in 40 ccm 2 n-Schwefelsäure suspendiert, und das Gemisch wird 5 Stunden bei Raumtemperatur gerührt.
Anschließend wird, wie unter Beispiel 1 beschrieben, aufgearbeitet. Man erhält 12,5 g (880/0 der Theorie) 6-Methyl-5,6-dihydropyran-3-carbonsäure vom F.
116"C.
Beispiel 13 6-Methyl-5,6-dihydropyran-3-carbonsäure 14,2 g a-Hydroxymethylen-a-caprolacton werden in 40 ccm 300loiger Perchlorsäure suspendiert und das Gemisch wird 4 Stunden unter Eiskühlung gerührt.
Anschließend wird, wie unter Beispiel 1 beschrieben, aufgearbeitet. Man erhält 12,0 g (840/o der Theorie) 6-Methyl-5,6-Dihydropyran-3-carbonsäure vom F.
116°C.
Beispiel 14 2,6-Dimethyl-5,6-dihydrothiapyran-3-carbonsäure 17,2 g a-Acetyl-d-thiacaprolacton werden in 100 ccm konzentrierter Salzsäure suspendiert, und das Gemisch wird 12 Stunden bei Raumtemperatur aufbewahrt. Es bilden sich farblose Nadeln, welche durch Absaugen isoliert und aus Wasser umkristallisiert werden. Man erhält 14g (810/0 der Theorie) 2,6-Dimethyl-5,6-dihydrothiapyran-3-carbonsäure vom F. 65 bis 660 C. UV-Absorption: #max = 280 my; Ig # = 4,10 (in Methanol).

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zur Herstellung von 5,6-Dihydropyran- und 5,6-Dihydrothiapyran-3-carbonsäuren der allgemeinen Formel in der R1 ein Wasserstoffatom, eine Alkyl-, Aryl-, Alkaryl-, Carboxyl- oder Carbalkoxygruppe, X ein Sauerstoff- oder Schwefelatom und Y eine gegebenenfalls durch Alkyl-, Aryl-, Alkaryl-, Carboxyl- oder Carbalkoxygruppen substituierte Methylenbrücke bedeutet, d a durch gekennzeichnet, daß man a-Acyl-,5-lactone oder α-Acyl-#-thialactone der allgemeinen Formel der säurekatalysierten Hydrolyse bei einer Temperatur zwischen - 15 und @ 50 @ C unterwirft.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Hydrolyse mit Salzsäure vornimmt.