DE1275045B - Verfahren zur Herstellung von disubstituierten ª‡-Oxycarbonsaeuren, deren Estern oder Amiden - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

Deutsche Kl.:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

C07c

12O-11

12O-16

P 12 75 045.7-42 (L 50972)

24. Juni 1965

14. August 1968

Gegenstand der Erfindung ist die Herstellung von disubstituierten α-Oxycarbonsäuren, deren Estern oder Amiden aus 2,2,5,5-tetrasubstituierten 3-Oxotetrahydrofuranen.

Es ist aus »Annales de Chimie et de Physique«, 8. Serie, Bd. 30 [1913], S. 566, bekannt, 2,2,5,5-tetrasubstituierte 3-Oxotetrahydrofurane durch Oxydation mit Kaliumpermanganat oder Salpetersäure mit etwa 30%iger Ausbeute in die entsprechenden Ätherdicarbonsäuren und diese durch Spaltung der Ätherbindung in disubstituierte α-Oxycarbonsäuren überzuführen. Durch die geringe Ausbeute der ersten Stufe ist das Verfahren technisch wenig befriedigend.

Es wurde nun gefunden, daß Ausbeuten von über 80% an disubstituierten α-Oxycarbonsäuren und deren obengenannten Derivaten erhalten werden können, wenn 2,2,5,5-tetrasubstituierte 3-Oxotetrahydrofurane zunächst in ihre a-Oximierungsprodukte übergeführt und diese mit konzentrierter Schwefelsäure behandelt werden.

Je nach den Reaktionsbedingungen fallen hierbei α-Oxycarbonsäuren, deren Amide oder Ester an. Wird mit konzentrierter Schwefelsäure allein gearbeitet oder werden, was manchmal aus arbeitstechnischen Gründen zweckmäßig ist, kleine Mengen gegen Carboxylgruppen inerter organischer Lösungsmittel als Verdünnungsmittel verwendet, entsteht ein Gemisch aus Oxycarbonsäureamid und a-Oxycarbonsäure. Beim Arbeiten in Gegenwart von Alkoholen werden die entsprechenden Ester erhalten.

Das Verfahren zur Herstellung von disubstituierten a-Oxycarbonsäureverbindungen der allgemeinen Formel R!R2C(OH) — COR, in der R eine Hydroxyl- oder Aminogruppe oder einen O-Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, R¹ und R² Alkyl- oder Arylreste bedeuten, ist dadurch gekennzeichnet, daß man aus einem 2,2,5,5-tetrasubstituierten 3-Oxotetrahydrofuran ein a-Oximierungsprodukt der allgemeinen Formel

HON;

R¹R²C

CO
CR¹R²

in üblicher Weise herstellt und dieses mit Schwefelsäure von mindestens 85 Gewichtsprozent bei einer Temperatur von -5 bis 70⁰C behandelt.

Der Wassergehalt der Schwefelsäure darf 15 Gewichtsprozent nicht überschreiten, da durch. Schwefelsäure, die mehr als 15 Gewichtsprozent Wasser enthält, die a-Oximierungsprodukte rasch und irre-Verfahren zur Herstellung von disubstituierten
α-Oxycarbonsäuren, deren Estern oder Amiden

Anmelder:

LONZA A.G., Basel (Schweiz)

Vertreter:

Dr. G. W. Lotterhos

und Dr.-Ing. H. W. Lotterhos, Patentanwälte,

6000 Frankfurt, Annastr. 19

Als Erfinder benannt:

Dr. Theodor Völker,

Klaus Hering, Freiburg (Schweiz)

Beanspruchte Priorität:
Schweiz vom 9. Juli 1964 (9039)

versibel in die entsprechenden α,α'-Diketotetrahydrofurane übergeführt werden.

Als Schwefelsäure kann auch »Oleum«, ζ. Β. mit einem SOe-Gehalt von 7%, verwendet werden.

Die jeweils einzustellende Reaktionstemperatur richtet sich nach der Konzentration der Schwefelsäure. Bei Verwendung von »Oleum« ist es z. B. zweckmäßig, sich an der unteren Temperaturgrenze zu bewegen.

Die a-Oximierungsprodukte erhält man bei der bekannten Umsetzung von tetrasubstituierten 3-Oxotetrahydrofuranen mit salpetriger Säure oder deren Derivaten.

Die Menge an Schwefelsäure oder »Oleum« ist nicht entscheidend, jedoch wird ein Molverhältnis von Schwefelsäure bzw. »Oleum«, berechnet als H2SO4, zum a-Oximierungsprodukt von 1:1 bis 10 bevorzugt.

Aus arbeitstechnischen Gründen (Rühren u.dgl.) ist es manchmal zweckmäßig, die Schwefelsäure durch organische Lösungsmittel, z. B. aliphatische Kohlenwasserstoffe, wie η-Hexan, Petroläther, aromatische Kohlenwasserstoffe, wie Benzol, Toluol, Xylol; Alkohole, wie Methanol, Äthanol, Butanol; Ketone, wie Dimethylketon, Äthylmethylketon, zu verdünnen. Dabei ist es vorteilhaft, die Menge der Lösungsmittel so zu wählen, daß sie 60 Gewichtsprozent, bezogen auf Schwefelsäure, nicht überschreitet. Besonders, wenn es sich um mit Wasser

SM 590/463

nicht mischbare Lösungsmittel handelt, ist deren Menge sehr klein zu wählen. Bei stärkerer Verdünnung ist mit einem Rückgang der Ausbeute an a-Oxycarbonsäuren bzw., wenn Alkohole als Lösungsmittel verwendet werden, an deren Estern zu rechnen, da dann als Nebenprodukte Dimere der a-Oxycarbonsäure, z. B. 2,2,5,5-tetrasubstituierte α,α'-Dicarbonsäureimiddimethyläther, gebildet werden.

Um eine Zersetzung der wertvollen Reaktionsprodukte zu vermeiden, muß bei möglichst tiefer Temperatur gearbeitet und nach Beendigung der Reaktion, was am Verschwinden der schwachen Gelbfärbung des Reaktionsgemisches und dem Abklingen der exothermen Reaktion erkennbar ist, die Schwefelsäure schonend neutralisiert werden.

Beispiel 1

In 50 g einer 96%igen Schwefelsäure von etwa —2°C werden unter intensiver äußerer Kühlung und unter Rühren portionsweise insgesamt 10 g = 0,0585 Mol des α - Oximierungsproduktes des 2,2,5,5 - Tetramethyl - 3 - oxc tetrahydrofurans eingebracht. Es setzt sofort eine exotherme Reaktion ein. Infolge einer schwachen Nebenreaktion wird etwas Cyanwasserstoff gebildet. Nach wenigen Minuten ist die Reaktion beendet, was an einer Aufhellung der Gelbfärbung nach farblos hin erkennbar ist. Die vorgelegte Menge Schwefelsäure wird nur mit der berechneten, genau äquimolaren Menge Alkalilauge (z. B. 35%iger NaOH) unter Kühlen neutralisiert.

Aus dem Reaktionsgemisch können unmittelbar α-Oxyisobuttersäure und a-Oxyisobuttersäureamid mit einer Gesamtausbeute von 83% der Theorie isoliert werden. Dabei wird das Reaktionsgemisch mit wäßriger Ammoniaklösung gegen Methylorange (pH 3 bis 4) neutralisiert, im Vakuum (10 bis 12 mm) eingeengt und das Amid mit Benzol extrahiert. Ausbeute 40,8% der Theorie. Aus der wäßrigen Phase wird nach Ansäuern mit wäßriger Salzsäure (22%ig) die α-Oxyisobuttersäure in Freiheit gesetzt, anschließend im Vakuum (10 bis 12 mm) bei 20 bis 30⁰C eingeengt und die a-Oxyisobuttersäure mit Benzol oder Dichlorethylen von den anorganischen Salzen getrennt und umkristallisiert.

Will man ausschließlich die a-Oxyisobuttersäure erhalten, wird das gesamte Reaktionsgemisch mit 200 ml 22%iger Salzsäure behandelt und die a-Oxyisobuttersäure wie oben isoliert. Bei einem solchen Vorgehen wird α-Oxyisobuttersäure in einer Ausbeute von 81,8% der Theorie als 98% Rohprodukt erhalten.

Beispiel 2

55

Das u-Oximierungsprodukt des 2,5-Dimethyl-2,5-diäthyl-3-oxotetrahydrofurans wird, wie im Beispiel 1 beschrieben, behandelt. Es resultieren 80⁰O eines Gemisches aus 2-Hydroxy-2-methylbuttersäure und deren Amid. Letzteres wurde durch Hydrolyse mit 200 ml 25%iger Salzsäure in die 2-Hydroxy-2-methylbuttersäure übergeführt. Nach Umkristallisieren aus Benzin wurde deren Schmelzpunkt mit 72° C bestimmt.

Beispiel 3

In 63 g einer 98%igen Schwefelsäure von etwa — 2°C wurden unter intensiver äußerer Kühlung und unter Rühren portionsweise 9,2 g (0,2MoI) Äthylalkohol und anschließend ebenfalls portionsweise 10 g (0,0585 Mol) des a-Oximierungsproduktes des 2,2,5,5-Tetramethyl-3-oxotetrahydrofurans eingebracht. Nach wenigen Minuten war die Reaktion beendet, was an einer Aufhellung der Gelbfärbung nach farblos erkennbar war. Die vorgelegte Schwefelsäure würde mit der berechneten Menge Alkalilauge unter Kühlen neutralisiert.

Aus dem Reaktionsgemisch wurden a-Oxyisobuttersäureäthylester, α-Oxyisobuttersäure und wenig a-Oxyisobuttersäureamid in einer Gesamtausbeute von 75% der Theorie isoliert. Der Anteil an a-Oxyisobuttersäureäthylester betrug 80% der Gesamtausbeute. Der Ester hatte einen Siedepunkt von 148°C.

Beispiel 4

Wie im Beispiel 1 beschrieben, wurde das a-Oximierungsprodukt des l,5-Dimethyl-2,5-diphenyl-3-oxotetrahydrofurans behandelt. Es resultierten 36% der Theorie (bezogen auf das Oximierungsprodukt) Atrolactinsäure (= Phenylmethylglykolsäure)in Form ihres Halbhydrates mit 0,5 Mol Wasser. Aus Wasser umkristallisiert wurde dessen Schmelzpunkt zu 66,5⁰C bestimmt.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von disubstituierten a-Oxycarbonsäuren, deren Estern oder Amiden der allgemeinen Formel R¹R²C(OH)-COR, in der R eine Hydroxyl- oder Aminogruppe oder einen O-Alkylrest mit^ 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, R¹ und R- Alkyl- oder Arylreste bedeuten, dadurch gekennzeichnet, daß man aus einem 2,2,5,5-tetrasubstituierten 3-Oxotetrahydrofuran ein a-Oximierungsprodukt der allgemeinen Formel

HON = C-

R¹R²C

CO
CR¹R²

"O'

in üblicher Weise herstellt und dieses mit Schwefelsäure von mindestens 85 Gewichtsprozent bei einer Temperatur von —5 bis 70^: C behandelt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Molverhältnis von Schwefelsäure bzw. »Oleum«, berechnet als H2SO4, zum a-Oximierungsprodukt von 1:1 bis 10 verwendet wird.