DE2225612A1

DE2225612A1 - Methyl-fumardialdehyd-monoacetale und verfahren zu ihrer herstellung

Info

Publication number: DE2225612A1
Application number: DE19722225612
Authority: DE
Inventors: Joachim Dr Paust; Horst Dr Schumacher
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1972-05-26
Filing date: 1972-05-26
Publication date: 1973-12-20
Also published as: DE2225612C2; FR2189359B1; CH579068A5; FR2189359A1; JPS4954383A; JPS5523829B2; GB1422684A

Description

Badische Anilin·· & Soda -Fabrik AO

Unsere Zeichen: O„Ζ. 29 178 Rr/Fe 6700 Ludwigshafen, den 24.5^1972

Methyl-fumardialdehyd-monoacetale und Verfahren zu ihrer Herstellung

Die Erfindung betrifft Methyl-fumardialdehyd-monoacetale der Formel I

R^-O_x -^s
u /CH - C = C - C^ (I)

R-O '12 Il ^O

rl H

1 2
in der R und R verschieden sind und entweder ein Wasserstoff-

■ά h. atom oder eine Methylgruppe bedeuten, Br und R gleich oder verschieden sind und jeweils einen aliphatischen Kohlenwasser-

3 4 Stoffrest mit 1 bis 4 C-Atomen bedeuten oder Br und R zusammen einen Äthylenrest oder einen Propylenrest bedeuten, die mit Alkylgruppen mit 1 bis 4 C-Atomen, vorzugsweise Methylgruppen, substituiert sein können.

Die neuen Verbindungen sind als Zwischenprodukte bei der Synthese von Carotinoiden von außerordentlichem Interesse. Beispielsweise kann man durch Umsetzen von 3-Methyl-fumardialdehyd-1-acetalen mit dem Ylid von ß-Jonylidenäthyltriphenylphosphoniumsalzen und anschließende Hydrolyse auf einfache Weise das begehrte und bisher nur auf aufwendige Weise herstellbare Retinal herstellen, wodurch auch eine wirtschaftliche Synthese von ß-Carotin ermöglicht wird» Weiterhin kann beispielsweise aus Retinol oder Vitamin A-Acetat hergestelltes Retinyltriphenylphosphoniumsalz durch WITTIG-Olefinierung mit 2-Methyl-fumardialdehyd-l-acetalen und anschließende Hydrolyse auf elegante Weise in das ß-Apo-Cgc-Carotinal überführt werden.

Die neuen Methyl-fumardialdehyd-monoacetale lassen sich beispielsweise herstellen, indem man die Methylderivate des entsprechenden But-2-en-4-ol-l-al-acetals der Formel II

R^ - 0
u ^CH - C = C - CH₉ - OH (II)

^R - ° I2 I'1

675/71 + R R _

^l65/72 309861/1117 ~²'

-2- Ο.Ζ. 29 178

in der R bis R die oben angegebene Bedeutung haben, mit einem Pyridin-Schwefeltrioxid-Komplex in Dimethylsulfoxid und in Gegenwart von Triäthylamin oder einem Pyridin-Chromtrioxid-Komplex in Pyridin oder mit Mangandioxid oder Nickeldioxid in einem inerten Lösungsmittel oxydiert.

Die als Ausgangsstoffe benötigten Methylderivate der But-2-en-4-ol-l-al-acetale der Formel II können beispielsweise auf einfache Weise durch Acetalisieren von ß-Formyl-crotylacetat bzw. 3-Methyl-4-acetoxy-crotonaldehyd nach üblichen Methoden und anschließendes Umsetzen der erhaltenen Acetale mit einer methanolischen Lösung von Natriummethylat hergestellt werden.

Als bevorzugt verwendete Verbindungen der Formel II seien genannt:

""^>^k/^{0H und} "" ^X CH₃O

2 ^w" '2

Zur Oxidation der Verbindungen der Formel II mit einem Pyridin-Schwefeltrioxid-Komplex in Dimethylsulfoxid als Lösungsmittel und in Gegenwart von Triäthylamin wird im allgemeinen die Lösung des Pyridin-Schwefeltrioxid-Komplexes in Dimethylsulfoxid bei etwa 25 C langsam zu einer Mischung aus der zu oxidierenden Verbindung der Formel II, Dimethylsulfoxid und Triäthylamin hinzugefügt, das Ende der Reaktion gaschromatographisch ermittelt und das Reaktionsgemisch auf übliche Weise, z„ B. durch Versetzen mit etwa der gleichen Menge Wasser und anschließende Benzolextraktion aufgearbeitet.

Den Pyridin-Schwefeltrioxid-Komplex erhält man beispielsweise durch langsames Zutropfen von Pyridin zu einer gekühlten und gerührten Mischung von Schwefeltrioxid und Tetrachlorkohlenstoff und Entfernen von Pyridiniumsulfatspuren aus dem gesammelten Produkt durch Waschen mit Eis.wasser» Pyridin und Schwefeltrioxid werden hierbei in etwa äquimolaren Mengen verwendet, Tetrachlorkohlenstoff in etwa der 4-fachen Gewichtsmenge von dem Schwefeltrioxid.

3 0 9 8 5 1/1117 "³"

-3- ■ O.Z. 29 178

Man kann diesen Komplex aber auch durch Umsetzen von Chlorsulfonsäure mit der zweifach molaren Menge Pyridin und Auswaschen von gebildetem Pyridin-hydrochlorid mit Eiswasser herstellen.

Den Pyridin-Schwefeltrioxid-Komplex verwendet man bei dieser Oxidation im allgemeinen etwa in der J- bis 4-fach molaren, das Triäthylamin in der 5- bis 28-fach molaren Menge, bezogen auf den zu oxidierenden Alkohol. Das Dimethylsulfoxid wendet man in der Regel im mehrfachen Überschuß an; es dient dabei gleichzeitig als Lösungsmittel»

Nach diesem Oxidationsverfahren können die Methylfumardialdehydmonoacetale der Formel I in Ausbeuten bis zu 70 % der Theorie erhalten werden. Man muß allerdings den Pyridin-Schwefeltrioxid-Komplex vor der Reaktion gesondert herstellen.

Zur Oxidation von Verbindungen der Formel II mit einem Chromtrioxid-Pyridin-Komplex arbeitet man im allgemeinen wie folgt:

Durch allmähliche Zugabe von Chromtrioxid zu intensiv gerührtem, durch ein Eisbad gekühltem, wasserfreiem Pyridin wird eine Suspension des Pyridin-Chromtrioxid-Komplexes in Pyridin hergestellt. Zu dieser Suspension addiert man eine Lösung des zu oxidierenden Alkohols in Pyridin, rührt die erhaltene Mischung noch etwa 30 Minuten intensiv und läßt sie dann für etwa 15 bis 22 Stunden bei Raumtemperatur stehen. Zur Aufarbeitung gießt man das Reaktionsgemisch in Wasser und extrahiert mehrmals mit Äther. Bei diesem Verfahren verwendet man etwa 3 Mol des Pyridin-Chromtrioxid-Komplexes pro Mol zu oxidierenden Alkohol. Die Reaktion wird im allgemeinen bei Raumtemperatur durchgeführt.

Man kann aber auch den Chromtrioxid-Pyridin-Komplex als Methylenchloridlösung herstellen und verwenden. Zu diesem Zwecke gibt man trockenes Chromtrioxid portionsweise zu einer gekühlten Lösung von wasserfreiem Pyridin in Methylenchlorid, rührt das Ganze noch 10 bis 20 Minuten nach und tropft dann allmählich den zu oxidierenden Alkohol zu dieser Lösung. Die Aufarbeitung des Reaktionsgemisches erfolgt durch-Abdekantieren der Methylenchloridlösung von dem bei der Reaktion gebildeten

3 0 9851/1117 _₄_

JLL. L. ν»υ P £.

-*- O.Z. 29 178

schwarzen Rückstand, Extrahieren des Rückstandes mit Äther, Waschen der vereinigten organischen Phasen mit verdünnter wässriger Natronlauge, verdünnter Salzsäure, Natriumbicarbonatlösung und schließlich gesättigter Kochsalzlösung.

Bei dieser Verfahrensvariante verwendet man im allgemeinen eine etwa 0,8 bis 1,4 molare Lösung von Pyridin in Methylenchlorid und 1/2 Mol Chromtrioxid pro Mol Pyridin.

Nachteilig an diesem Verfahren ist, daß bei der erstbeschriebenen Variante die Herstellung des Oxidationsreagens' nicht ganz ungefährlich ist, da das Chromtrioxid-Pyridin-Gemisch leicht brennt - und daß bei der letztgenannten Variante pro Mol zu oxidierendem Alkohol bis zu 6 Mol Chromtrioxid angewendet werden müseen.

Zur Oxidation von Verbindungen der Formel II mit aktiviertem Mangandioxid oder Nickelperoxid in einem inerten Lösungsmittel wird zweckmäßig der zu oxidierende Alkohol langsam bei Temperaturen von ca. 20 bis 100 ⁰C zu einer gerührten Mischung von aktiviertem Mangandioxid oder Nickeldioxid in dem gewünschten Lösungsmittel gegeben und das Reaktionsgemisch unter Rühren ausreagieren gelassen. Die Aufarbeitung des Reaktionsgemisches erfolgt durch Filtration und Einengen. Man verwendet im allgemeinen etwa 1,5 bis IO Mol des Oxidationsmittels pro Mol zu oxidierendem Alkohol. Die Mengen des zu verwendenden Nickelperoxids hängt jedoch von dessen Oxidationsaktivität ab, d. h. von dem Gehalt an Nickelperoxid neben Nickeloxid.

Als inerte Lösungsmittel kommen insbesondere gesättigte aliphatische Kohlenwasserstoffe, wie Petroläther und Cyclohexan sowie aromatische Kohlenwasserstoffe^ wie Benzol oder Toluol oder im Falle des Mangandioxids auch halogenierte Kohlenwasserstoffe, vie Tetrachlorkohlenstoff. Chloroform und Dichloräthylen In Betracht.

Auch die Ausbeuten an Methylfumardialdehyd-monoacetalen hängen stark von der Aktivität des verwendeten Mangandioxids und Nickeldioxids ab. Ferner bereitet die Filtration der Metall-

30S851 /1117

-5- , Ο.ζ. 29 178

oxide aus dem Reaktionsgemisch gewisse Schwierigkeiten.

Als weitere Verbesserung wurde nun gefunden, daß man Methyl-

1 2 fumardialdehyd-monoacetale der Formel I, in der R und R verschieden sind und entweder ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe bedeuten und Yr und R zusammen einen Propylenrest bedeuten, der mit Alkylgruppen mit 1 bis 4 C-Atomen, vorzugsweise Methylgruppen substituiert sein kann, auf schnelle und einfache Weise und mit sehr guten Ausbeuten herstellen kann, wenn man die Methylderivate des entsprechenden But-2-en-4-ol-l-al-acetals der Formel II mit Chromsäure in schwefelsaurer Lösung oxidiert.

Diese Tatsache ist außerordentlich überraschend, da a,ß-ungesättigte Acetale im allgemeinen in saurer Lösung sehr schnell hydrolysieren. Dementsprechend gelingt eine analoge Oxidation mit Chromsäure in schwefelsaurer Lösung bei Einsatz von Dimethyl- oder Ä'thylenglykolacetalen der entsprechenden But-2-en-4-ol-l-ale als Ausgangsstoffe nicht. Als Verbindungen der Formel II, die sich auf diese elegante Weise zu Methyl-fumardialdehyd-monoacetalen oxidieren lassen, seien beispielsweise genannt:

2-Methyl-but-2-en-4-ol-l-al(l' .J'-propylen)acetal, 2-Methyl-but-2-en-4-ol-l-al(2^f .4"-pentylen)-acetal, 2-Methyl-but-2-en-4-ol-l-al-(2'.2'-dimethyl-propylen)-acetal, 3-Methyl-but-2-en-4-ol-l-al-(l' .J5'-propylen)-acetal und 5-Methyl-but-2-en-4-ol-l-al-(2'.2'-dimethyl-propylen)-acetal.

Die Oxidation der Methylderivate von But-2Ten-4-ol-l-al-monoacetalen mit 1,2-Dlolen durch Chromsäure in schwefelsaurer Lösung wird im allgemeinen folgendermaßen durchgeführt:

Der zu oxidierende Alkohol wird in Aceton gelöst und zu dieser Lösung bei Temperaturen von -15 bis +JO ⁰C, vorzugsweise -5 bis +20 ⁰C, die schwefelsaure Chromsäurelösung hinzugefügt.

Man verwendet das Aceton im allgemeinen in solchen Mengen, daß der zu oxidierende Alkohol in etwa 0,1 bis 0,8, vorzugsweise 0,2 bis 0,4 molarer Lösung vorliegt. Man kann auch andere unter den Reaktionsbedingungen inerte Lösungsmittel verwenden, jedoch verläuft die Reaktion dann im allgemeinen

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langsamer und nicht vollständig. Verwendet man beispielsweise Benzol als Lösungsmittel, so erhält man selbst bei einer Reaktionsdauer von 2 bis J3 Stunden und Anwendung eines 50 #igen Überschusses an dem Oxidationsmittel noch etwa 10 % des Ausgangsmaterials unverändert zurück.,,

Als schwefelsaure Chromsäurelösung verwendet man beispielsweise ein Reagenz nach Jones, das etwa 8 normal an Chromsäure und Schwefelsäure ist und in äquivalenten Mengen eingesetzt wird. Man kann aber auch mit einem Überschuß, beispielsweise bis zu 50 % an Chrom- und Schwefelsäure arbeiten. Vorteilhaft verwendet man einen Überschuß von 10 bis 20 % einer 4 bis 8 normalen Lösung von Chromsäure und Schwefelsäure.

Die Aufarbeitung des Reaktionsgemisches erfolgt auf übliche Weise durch Eingießen des Reaktionsgemisches in etwa die gleiche Menge Wasser, Extraktion mit einem mit Wasser praktisch nicht mischbaren Lösungsmittel und Destillation.

Weiterhin wurde gefunden, daß man Methyl-fumar-dialdehyd-

1 2 monoacetale der Formel I, in der R und R verschieden sind und entweder ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe be-

"5 4
deuten und Br und R gleich oder verschieden sind und jeweils einen aliphatischen Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 4 C-Atomen oder einen Phenylrest bedeuten, vorteilhaft herstellen kann, wenn man einen 4-Alkoxy-(phenoxy)-methyl-crotonaldehyd der Formel III

, /Η

R-^-O- CH₀ -C = C-C (IH) ,

'2 ' 1 '^O R^ R^{x υ}

in der R bis Er die oben angegebene Bedeutung haben, durch Erhitzen mit überschüssigem Essigsäureanhydrid und einem Alkali-acetat, -carbonat oder -hydroxid oder einem nicht-aromatischen bicyclischen Amin in ein Butadiendiolderlvat der Formel IV

R^ - 0 - CH = C - C = CH - 0 - CO - CH, (IV) '2 ¹I ^

in der R bis Rr die oben angegebene Bedeutung haben, über-

führt, und dieses zunächst bei Temperaturen von -70 bis +10 ⁰C,

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-7- - O.Z. 29 178

vorzugsweise -60 bis 0 ⁰C mit Chlor oder Brom in einem unter den Reaktionsbedingungen inerten Lösungsmittel und dann bei Temperaturen von -20 ⁰C bis +10 ⁰C mit einer starken Base und einem■Alkohol mit 1 bis 4 C-Atomen und/oder Phenolen umsetzt.

Die für dieses Verfahren als Ausgangsstoffe benötigten 4-Alkoxy-methyl-croton-aldehyde der Formel III können beispielsweise auf einfache Weise auf folgendem Wege hergestellt werden:

0 = CH - C = CH - CHo - Cl

ι ei

H-C(O Alkyl ,)· H^fl

Alkyl CL

j,CH-C = CH - CH₀ - Cl
Alkyl O^ ' ^Λ

Alkyl
Alkyl

NaOCH,, CH,0H
j 3

CH - C = GH - CH₀ - OCH₁.

yJOJO +

0 = CH - C = CH - CH₀ - OCH^

ι e- J

Als geeignete Ausgangsstoffe selen beispielBweiße

1-al, 2-Methyl-4-isopropoX3r-bmt-2-en-l-al_s a-M oxy-but-2-en-l-al, ^-Methyl-^-methoxy-but-S-en-l-al und · 5-Methyl-4-äthoxy-but-2-ea-l-al.

Zur überführung dieser 4-Alkoxy-methyl-eroton-aldehyde der Formel III in die Butadiendiolderivate der Forßiel ΤΨ erhitzt" man diese im allgemeinen unter Rühren und Rückflußkühlung 'mit einem Überschuß an Essigsäureanhydrid und einem Alkaliacetat, -carbonat oder -hydroxid oder einQßä foicyeiisehen AmIa zum Sieden.

Öas Essigsäureanhydrid verwendet man hierbei in Mengen von

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3 bis 7 Mol, vorzugsweise 4 bis 6 Mol pro Mol Ausgangsverbindung.

Als wirksame Alkaliverbindungen kommen bevorzugt Natrium- und Kaliumacetat sowie Kaliumcarbonat und Kaiiumhydroxid in Betracht. Die Alkali-acetate, -carbonate und -hydroxide verwendet man im allgemeinen in Mengen von 1 bis 3 Mol pro Mol Ausgang sverbindung.

Bei Verwendung von Natriumacetat beträgt die Reaktionsdauer für diesen Reaktionsschritt etwa 7 bis 9 Stunden, während sie bei Verwendung von Kaliumacetat, Kaliumcarbonat und -hydroxid für den gleichen Umsetzungsgrad nur etwa 1 bis 2 Stunden, vorzugsweise 40 bis 80 Minuten beträgt.

Als nichtaromatische bicyclische Amine kommen beispielsweise l,4-Diazobicyclo/~2.2.2_J7-octan (DABCO) oder 1,5-Diaza-bicyclo/~4.5.0_7-nonen-(5) in Betracht.

Die üblichen Amine wie Äthylamin, Triäthylamin, Pyridin und Chinolin dagegen können zu dieser Umsetzung nicht verwendet werden. Die nicht-aromatischen bicyclischen Amine verwendet man im allgemeinen in Mengen von vorzugsweise 1 bis 2 Mol pro Mol Ausgangsverbindung.

Die Aufarbeitung des Reaktionsgemisches erfolgt auf übliche Weise, beispielsweise durch Verrühren mit einem mit Wasser nicht mischbaren Lösungsmittel, vorzugsweise Diäthyläther oder Benzol, Entfernen des Alkaliacetats durch Abfiltrieren oder durch Waschen der Mischung mit Wasser und anschließende fraktionierte Destillation der organischen Phase. Die Butadiendiolderivate der Formel IV werden in Form von cis-trans Isomeren erhalten und der weiteren Umsetzung zugeführt. Diese Verbindungen bzw. Isomerengemische sind bisher noch nicht beschrieben. Physikalische Daten von ihnen sind in den Beispielen 6 bis 11 angegeben.

Zur weiteren Umsetzung löst man das erhaltene Butadiendiolderivat der Formel IV zunächst in einem unter den Reaktionsbedingungen relativ inerten Lösungsmittel, versetzt die Lösung

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unter Rühren, intensivem Kühlen, Sauerstoff- und Feuchtigkeitsausschluß allmählich mit Chlor oder Brom, versetzt anschließend das Reaktionsgemisch mit einem Alkohol und/oder Phenol und einer starken Base und läßt das Ganze 1 bis 2 Stunden unter Rühren bei Raumtemperatur ausreagieren. Als·unter den Reaktionsbedingungen inerte Lösungsmittel kommen insbesondere gesättigte Kohlenwasserstoffe, wie n-Pentan, Cyclohexan, halogenierte Kohlenwasserstoffe, wie Methylenchlorid, Tetrachlorkohlenstoff, sowie Äther, wie Diäthyläther, Dimethyläther und Tetrahydrofuran in Betracht.

Chlor oder Brom setzt man dem Reaktionsgemisch vorteilhaft in Form konzentrierter Lösungen in Tetrachlorkohlenstoff zu. Die Zugabe der Halogene kann so schnell erfolgen wie das Abführen der Reaktionswärme gewährleistet ist. Die Halogene verwendet man in Mengen von etwa 1 Mol bis 1,1 Mol Halogen pro Mol Butadiendiolderivat .

Schließlich versetzt man das Reaktionsgemisch mit einem Alkohol oder Phenol. Den Alkohol verwendet man in Mengen von 5 bis 20 Mol, vorzugsweise-tfrgpföhp 10 Mol pro Mol Butadiendiolderivat.

Als starke Basen kommen Alkalialkoholate, Erdalkalialkoholate oder Alkaliphenolate in Betracht. Mit besonderem Vorteil verwendet man Natrium- oder Kaliumalkoholate, insbesondere jeweils dasjenige Alkoholat von dem Alkohol, mit dem das Reaktionsgemisch versetzt wird. Die starken Basen verwendet man im allgemeinen in Mengen von 2 bis 5 Mol, vorzugsweise etwa 2,5 Mol pro Mol Butadiendiolderivat derFormel IV.

Die Aufarbeitung des Reaktionsgemisches erfolgt auf übliche Weise, beispielsweise durch Versetzen des Reaktionsgemisches mit Wasser und einem mit Wasser praktisch nicht mischbaren Lösungsmittel, wie Chloroform, Benzol oder Petroläther, und Fraktionieren der abgetrennten organischen Phase.

Mit Hilfe der beschriebenen Verfahren war es erstmalig möglich, die als Zwischenprodukte für die Synthese von Carotinoiden äußerst interessanten neuen Methyl-fumardialdehyd-monoacetale

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der Formel I herzustellen. Die Verfahren sind auf relativ einfache Weise zu realisieren und verlaufen im allgemeinen mit recht guten Ausbeuten.

Beispiel 1

(Herstellung der Ausgangsverbindungen)

a) Acetalisierung von ß-Formyl-crotyl-acetat.

Eine Mischung von 142 g ß-Formyl-crotylacetat, 107 g Neopentylglykol, 0,2 g p-Toluolsulfonsäure und 500 ml Benzol läßt man 3 Stunden unter Rückfluß und Wasserauskreisen sieden. Das abgekühlte Reaktionsgemisch wird mit NaHCO^- Lösung gewaschen und über Na₂SO₂, getrocknet. Es werden 216 g 2-Methyl-4-acetoxy-but-2-en-l-al-l-(2' .2'-dimethylpropylen)acetal vom Siedepunkt Kp_n , = 95 ⁰C erhalten.

b) Umsetzung mit methanolischem Natriummethylat-

Eine Mischung aus 228 g 2-Methyl-4-acetoxy-but-2-en-l-all-(2'^'-dimethyl-propylenj-acetal, 5 ml einer 30 gew.-^igen methanolischen Natriummethylatlösung und 250 ml Methanol wird bei 450 Torr und einer Badtemperatur von 60 ⁰C erhitzt, wobei das Methanol abdestilliert. Anschließend wird erneut mit 150 ml Methanol versetzt und dieses abdestilliert. Der Rückstand wird in Methylenchlorid aufgenommen, mit Wasser gewaschen und eingeengt. Man erhält 172 g 2-Methylbut-2-en-4-ol-l-al-(2'.2'-dimethyl-propylen)-acetal vom Siedepunkt Kp₀ ^ = 106 bis 110 ⁰C,

Beispiel 2

(Oxidation von Methyl-but-2-en-4-ol-l-al-acetalen mit Chromsäure in schwefelsaurer Lösung)

Zu einer Lösung von 37,2 g (0,2 Mol) 2-Methyl-but-2-en-4-oll-al-(2'.2'-dimethyl-propylen)-acetal in 1 Liter Aceton wird bei +5 ⁰C auf einmal eine Mischung von 15*2 g Chromtrioxid und 23 g konzentrierter Schwefelsäure, die mit Wasser auf 100 ml aufgefüllt wurde, zugegeben. Anschließend gießt man das Reaktionsgemisch in 1 Liter (kaltes) Wasser und extrahiert 3 mal mit 150 ml Benzol und wäscht die Benzolphasen mit 5 %-iger Natriumbicarbonat-Lösung. Bei der destillativen Aufarbeitung der vereinigten benzolischen Extrakte erhält man 31*8 g 2-Methyl-fumardialdehyd-l~(2'.2'-dimethyl-propylen)-acetal.

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-H- ' ο.ζ. 29 178

Die Ausbeute beträgt demnach 85 % der Theorie.

Kp₀ _± = 82 bis 85 ⁰C. .

NMR ((T /~PPm_7 CDCl₃, TMS):

10,10 (d, IH)- 6,10 (m, IH); 4,80 (S, IH); 3/58 (m, ■ 4h); 2,18 (S, 3H); 1,21 (S, 5H)- 0,75 (S,

Auf gleiche Weise werden durch Umsetzen von 0,2 Mol der ent sprechenden Methyl-butr-2-en-4-ol-l-al-acetale die im folgenden genannten und charakterisierten Methyl-fumardialdehydmonoacetale in der angegebenen Ausbeute erhalten: 2-Methyl-fumardialdehyd-l-(l'.3'-propylen)-acetal Kp_{0 χ} = 80 ⁰Cj Ausbeute 78 % der Theorie. NMR (cf /~ppm_7, CDCl₅, TMS):

10,08 (d, IH); 6,12 (d, IH); 4,93 (S, IH); 4,00 (m, 4H); 2,18 (S, 3H)j 2,0-1,2-(m, 2H).

2-Methyl-fumardialdehyd-l-(2^T.4'-pentylen)-acetal: Kp_{0 2} = 70 bis 72 ⁰C; Ausbeute 75 % der Theorie.

NMR ((T /""ppm_7, CDCl₃, TMS):

ΐσ;Ό8 (d, IH); 6,17 (m, IH); 4,95 (S, IH); 4,1-3,6 (m, 2H); 2,18 (m, 3H); 1,6-1,2 (m, 2H); 1,24 (d, 6h).

3-Methyl-fumardialdehyd-l-(2',2'-dimethyl-propylen)-acetal Kp_{0 2} = 85 bis 87 °C; 78 % der Theorie ^ NMR ((T /~ppm_7, CDCl₃; TMS):

9,47 (S, IH); 6,35 (m, IH); 5,30 (d, IH); 3,60 (m, 4H); 1,82 (d, 3H); 1,24 (S, 3H); 0,77 (S,

Beispiel 3

(Oxidation mit einem Pyridin-Chromtrioxid-Komplex). Zu 285 g Pyridin in 2,5 Litern Methylenchlorid werden bei bis 20 C portionsweise 18Ο g CrO-, zugegeben und die Mischung 15 Minuten gerührt. Zu dieser Reaktionsmischung werden im Verlauf von 30 Minuten 69 g 2-Methyl-but-2-en-4-ol-l-al-(2'.2'-dimethyl-propylen)-acetal zugetropft. Anschließend wird die Methylenchloridlösung.abdekantiert, der während der Reaktion gebildete schwarze Rückstand 2 mal mit Methylendichlorid gewaschen und die vereinigten organischen Phasen nacheinander mit je 1 1 5 #iger NaOH, 5 #iger HCl, 5 #iger NaHCO₃-LOSmIg und gesättigter NaCl-Lösung gewaschen.

. -12-

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Die destlllative Aufarbeitung der organischen Phase ergeben 36,5 g 2-Methyl-fumardialdehyd-l-(2'.2'-dimethyl-propylen)-acetal. Die Ausbeute beträgt 53 % der Theorie.

Beispiel 4

(Oxidation mit einem Pyridin-Schwefeltrioxid-Komplex in Dimethylsulfoxid (DMSO) und in Gegenwart von Triäthylamin) Zu einer Mischung aus 18,6 g 2-Methyl-but-2-en-4~ol-l-al-(2^f.2^!-dimethyl-propylen)-acetal, 50 g Triäthylamin und 150 ml DMSO (über einem Molekularsieb von 4 Ä getrocknet) werden innerhalb von 1,5 Stunden 48 g Pyridin-Schwefeltrioxid-Komplex in 200 ml DMSO zugetropft und das Reaktionsgemisch 30 Minuten nachgerührt. Anschließend wird mit 10 #iger H₂SO^ auf pH 6 angesäuert. Nach \ersetzen des Reaktionsgemisches mit etwa der gleichen Menge Wasser wird mit Benzol extrahiert. Bei destillativer Aufarbeitung der organischen Phase werden 13*8 g 2-Methyl-fumardialdehyd-l-(2'.2^}-dimethyl-propylen)-acetal erhalten. Die Ausbeute beträgt 75 % der Theorie.

Der Pyridin-Schwefeltrioxid-Komplex wird durch Vereinigen von Chlorsulfonsäure mit der zweifachen molaren Menge Pyridin bei 5 ⁰C Temperatur und Waschen mit Eiswasser zum Abtrennen des Pyridinhydrochlorids hergestellt.

Beispiel 5

18,6 g 2-Methyl-but-2-en-4-ol-l-al (2.2*-dimethylpropylen)-acetal, 50 g Mangandioxid (nach Attenburrow hergestellt) und 400 ml Benzol werden 3 Stunden zum Sieden erhitzt. Nach dem Abfiltrieren und Einengen werden 14,5 g (79 % d. Th.) 2-Methylfumardialdehyd-l-(2'.2'-dimethylpropylen)-acetal erhalten.

Beispiel 6

a) Ein Gemisch aus 114 g (1 Mol) 2-^Methyl-4-methoxy-but-2-en-1-al (4-Methoxy-tiglinaldehyd), 500 g Essigsäureanhydrid und 196 g (2 Mol) wasserfreiem Kaliumacetat wird unter Rühren und RückflußkUhlung in einem 2 L-Kolben 50 Minuten auf ca. 135 ⁰C erhitzt. Nach dem Abkühlen des Reaktionsge* misches auf Raumtemperatur wird dieses mit 700 ml Diäthyläther verrührt und das ausgefallene Kaliumacetat abgesaugt.

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Das Piltrat wird an einer 20 cm langen Vigreux-Kolonne fraktioniert. Die Fraktion vom Siedepunkt Kp_{n K} = 50 bis 65 C besteht aus einem Gemisch der cis-trans-Isomeren von l-Acetoxy-2-methyl-4-methoxy-buta-l,3-dien« Die Ausbeute beträgt 70 % der Theorie.

NMR ( <T Z~PP^m_7' CDCl,, TMS)

	C = C	3 H	- OCH,	Hz)
AdO -	7,07	-C = C		Hz)
C₁-H	6,55	(S, IH)
C₄-H	5,48	(d, IH,	J'Pi'Q 13
C-H	3,58	(d, IH,
	H ί¹	^q, ,pn.)
	C = C	3 H	- OCH,
Ä.<S0 -		-C = C
	6,81	H
C₁-H	(S, IH)

5,92 (d, IH, J_m: 13 Hz)
6,60 (d, IH, J^ 13'Hz)
3,63 (S,

b) Arbeitet man wie in Beispiel 6a beschrieben, verwendet jedoch anstelle von 196 g Kaliumacetat l64 g (2 Mol) wasserfreies Natriumacetat und erhitzt das Reaktionsgemisch anstelle von 50 Minuten 8 Stunden auf ca. 135 ⁰C, so erhält man 107 g eines cis-trans-Isomerengemisches von 1-Acetoxy-2-me.thyl-4-methoxy-buta-l,3-dien₀ Die Ausbeute beträgt 68 % der Theorie.

Beispiel 7

Arbeitet man wie in Beispiel 6a beschrieben, verwendet jedoch anstelle von 114 g 2-Methyl-4-methoxy-but-2-en-l-al 128 g (1 Mol) 2-Methyl-4-äthoxy-but-2-en-lral (4-Äthoxy-tiglinaldehyd), so erhält man 126 g eines Destillats vom Siedepunkt Kp₀ g = 53 bis 69 ⁰C, das nach gaschromatographischer und NMR-spektroskopischer Untersuchung aus 2 cis-trans-Isomeren von l-Acetoxy-2-methyl-4-äthoxy-buta-l,3-dien besteht. Die Ausbeute beträgt 74 % der Theorie.

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-1Λ- O.Z. 29 178

Beispiel 8

Ein Gemisch aus 114 g 2-Methyl-4-methoxy-but-2-en-l-al, 500 g Essigsäureanhydrid und 112 g (1 Mol) l,4-Diaza-bicyclo/~2.2.2_7-octan (DABGO) wird unter Rühren und RUckflußkühlung in einem 2 L-Kölben 1 Stunde auf ca. 135 ⁰C erhitzt. Nach dem Abkühlen des Reaktionsgemisches auf Raumtemperatur wird dieses mit 600 ml Benzol versetzt und das ganze 3 mal mit je 500 ml Wasser gewaschen. Bei der Fraktionierung der organischen Phase erhält man 101 g einer Fraktion mit dem Siedepunkt Kp_{n κ} =

O ^ui 0

bis 65 C, die nach gaschromatographischer und NMR-spektroskopischer Untersuchung aus einem Gemisch von 3 cis-trans-Isomeren von l-Acetoxy-2-methyl-4-methoxy-buta-l,3-dien besteht. Die Ausbeute beträgt 62 %.

Beispiel 9

Ein Gemisch aus 71 g (0,5 Mol) 2-Methyl~4-isopropoxy-but-2-en-l-al, 250 g Essigsäureanyhdrid und 98 g (1 Mol) wasserfreiem Kaliumacefcat wird unter Rühren und RUckflußkühlung 45 Minuten auf ca. 135 ⁰C erhitzt. Nach Abkühlen des Reaktionsgemisches, Verrühren mit 350 ml Diäthyläther, Absaugen des Kaliumacetats und Fraktionieren des Filtrats werden 136 g einer Fraktion mit einem Siedepunkt Kp_Q u = 55 bis 56 ⁰C erhalten, die aus l-Acetoxy~2-methyl-4-isopropoxy-buta-l,3-dlen besteht.
Die Ausbeute beträgt 74 % der Theorie.

Beispiel 10

Ein Gemisch aus 176 g (1 Mol) 2-Methyl-4-phenoxy-but-2-en-lal, 500 g Essigsäureanhydrid und 196 g (2 Mol) wasserfreiem Kaliumacetat wird unter Rühren und Kühlen in einem 2 !-Kolben auf ca. 135 ⁰C erhitzt. Nach Abkühlen des Reaktionsgemisches wird dieses mit 600 ml Benzol versetzt, das ausgeschiedene Kaliumacetat abfiltriert und das Filtrat fraktioniert. Man erhält I86 g einer Fraktion mit dem Siedepunkt Kp_n -, = IO8 bis 112 ⁰C, die aus l-Acetoxy-2-methyl-4-phenoxy-buta-l,3-dien besteht.
Die Ausbeute beträgt 85 % der Theorie.

-15-309851/1117

-15- ' O.Z. 29 178

Ein Gemisch aus Il4 g (1 Mol) 3-Methyl-4-methox3r-but-2-en-l-al, g Essigsäureanhydrid und 207 g (Ij5 Mol) wasserfreiem Kaliumcarbonat wird unter Rühren und Rückflußkühlung auf ca. °C erhitzt, das abgekühlte Reaktionsgemison mit 700 ml Äther verrührt, das ausgefallene Xaliumsalsa abgesaugt* das Piltrat im Rotationsverdampfer eingeengt und der Rückstand fraktioniert. Man erhält 106 g einer Fraktion vom Siedepunkt Kp₀ ^ = 48 bis 55 ⁰C, das aus einem Gemisch aus ois-trans-Isomeren des l~Acetoxy-3-methyl~4.~fflethoxy-buta--l.₁3"^odien. be-¹ steht.
Die Ausbeute beträgt 65 % der Theorie.

Beispiel 12

a) Eine Lösung von 31,2 g (0,2 Mol) l-Aceto3ty~2-!nethyl-4-methoxy-buta-l,3-dien in 15O ml Äther wird unter Rühren, Eiskühlung, Stickstoffbegasung und Feuohtigkeitsauaschluß tropfenweise mit 10,7 ml (0,21 Mol) Brom versetzt. Man

-.achtet darauf, daß die Temperatur des Reaktionsgemisches hierbei 5 ⁰C nicht übersteigt»

Anschließend versetzt man des Reaktionsg@snl®eh ßiit einer Lösung von 27 g (0,5 Mol) Mrtriuntaefchylafc in 40Ö BiI Methanol und rührt das. Gemisch 1 Spunds bei R&imtemperature Das aus-. reagierte Gemisch wird auf 2/3 des Volumens eingeengt, mit 500 ml Wasser versetzt-und mit insgesamt 600 ml Chloroform extrahiert. Aus der abgetrennten organischen ~Phfe.se werden nach Abdestillieren der Lösungsmittel im Rotationsverdampfer durch Hochvakuumfraktionierung 18,4 g 5-MethYl-fumardialdehyd-1-dimethylacetal erhalten.

Die Ausbeute beträgt 64 % der Theorie, bezogen auf 1-Acetoxy-2-methyl-4-me.thoxy-buta-l,3-dien. Kp₁₀ = 71 bis 76 ⁰C.

b) Arbeitet man wie unter a) beschrieben, verwendet jedoch anstelle von 150 ml Äther I50 ml n-Pentan und anstelle von Eiskühlung Solekühlung* die ein maximales Ansteigen der Temperatur des Reaktionsgemisches auf -20 ⁰C gewährleistet, so erhält man 20,6 g 3-Methyl-fumardialdehyd-l-dimethyl-

309851/1117 ,-16-

-16- O.Z. 29 178

acetal vom Siedepunkt Kp_{Q 2} = 40 bis 60°C. Die Ausbeute beträgt 71 % der Theorie.

c) Arbeitet man wie unter a) beschrieben, verwendet jedoch be.1 der Bromierung anstelle von Eiskühlung ein Kühlbad, das das Reaktionsgemisch während der Bromzugabe auf -60 ⁰C abkühlt, so erhält man 20,2 g 3-Methyl-fumardialdehyd-ldimethylacetal.
Die Ausbeute beträgt 70 % der Theorie.

Beispiel 13

Eine Lösung von 17 g (0,1 Mol) l-Acetoxy-^-methyl-^-äthoxybuta-l,3-dien in 80 ml n-Pentan wird unter Rühren, Stickstoff begasung und Peuchtigkeitsausschluß bei -60 ⁰C tropfenweise mit 5*1 ml Brom (0,1 Mol) in 5,1 ml Tetrachlorkohlenstoff versetzt. Anschließend wird das Kältebad entfernt und wenn die Temperatur des"Reaktionsgemisches auf -20 ⁰C angestiegen ist, wird dieses mit einer Lösung von 17 g (0,25 Mol) Natriumäthylat in 200 ml Äthanol versetzt und das Ganze 1 Stunde bei Raumtemperatur gerührt. Das ausreagierte Gemisch versetzt man mit 300 ml Wasser und extrahiert 3 mal mit insgesamt 300 ml Äther. Aus der abgetrennten organischen Phase werden 9*8 g 3-Methyl-fumardialdehyd-l-diäthylacetal vom Siedepunkt Kp_{n o} = 40 bis 63 ⁰C isoliert.
Die Ausbeute beträgt 59 % der Theorie.

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Claims

-if- ^ O.Z. 29 I78

Methyl-fumardialdehyd-monoacetale der Formel I

R^ C\ TT

- υ ^^Ά

u CH -C = C- Cj. (I) , ■

R^ - O^ '2 '1 ^O

1 2
in der R und R verschieden sind und entweder ein Wasser-

■5 h stoffatom oder eine Methylgruppe bedeuten, R und R gleich oder verschieden sind und jeweils einen aliphatischen Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 4 C-Atomen bedeuten oder Br und R zusammen einen Äthylenrest, oder einen Propylenrest bedeuten, die mit Alkylgruppen mit 1 bis 4 C-Atomen, vorzugsweise Methylgruppen, substituiert sein können. '
2. 2-Methyl-fumardialdehyd-l-(l'.3'-propylen)-acetal.
3. 2-Methyl-fumardialdehyd-l-(2'.4'-pentylen)-acetal.
4. 2-Methyl-fumardialdehyd-l-(2'.2'-dimethylpropylen)-acetal.
5. j5-Methyl-fumardialdehyd-l-(2' .2*-dimethylpropylen)-acetal.
6. 2-Methyl-fumardialdehyd-l-dimethylacetal.
7· 3-Methyl-fumardialdehyd-l-dirnethylacetal.
8. Verfahren zur Herstellung von Methyl-fumardialdehyd-mono-. acetalen der Formel I

R⁵ - O_x .H

u ,.CH - C = C - C (I)

R^ - 0' '2 '1 "^O

χι Γι

1 2

in der R und R verschieden sind und entweder ein Nasser's 4 stoffatom oder eine Methylgruppe bedeuten, Br und R gleich oder verschieden sind und jeweils einen aliphatischen Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 4 C-Atomen bedeuten oder Br und

R zusammen einen Äthylenrest oder einen Propylenrest bedeuten, die mit Alkylgruppen mit 1 bis 4 C-Atomen substituiert sein können, dadurch gekennzeichnet, daß man die Methylderivate des entsprechenden But-2-en-4-ol-l-al-acetals der Formel II ,

■ Bp - 0.

■ι ^CH - C = C - CH₀ - OH (II) , R-O _R2 _Rl

1 4
in der R bis R die oben angegebene Bedeutung haben, mit einem Pyridin-Schwefeltrioxid-Komplex in Dimethylsulfoxid

3 0 9851/1117 -18-

und in Gegenwart von Triäthylamin oder mit einem Pyridin-Chromtrioxid-Komplex, oder mit Mangandioxid oder Nickelper oxid in einem inerten Lösungsmittel oxidiert.
9· Verfahren zur Herstellung von Methyl-fumar-dialdehyd-monoacetalen der Formel I

u CH -C=C-C (I)

R⁴ - O^ 12 Il ^O
η η

1 2
in der R und R verschieden sind und entweder ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe bedeuten und Yr und R zusammen einen Propylenrest bedeutet, der mit Alkylgruppen mit 1 bis 4 C-Atomen substituiert sein kann, dadurch gekennzeichnet, daß man die Methylderivate des entsprechenden But-2-en-4-ol-l-al-acetals der Formel II

Y? - 0<^
u ^CH -C=C- CH₀ - OH (II)

^E - ° R² k¹

1 4
in der R bis R die oben angegebene Bedeutung haben, mit schwefelsaurer Chromsäurelösung in Aceton oxidiert.
10. Verfahren zur Herstellung von Methyl-fumardialdehydmonoacetalen der Formel I

Έ? - 0\ JA

i, CH - C = C - C^; (I)

R-o '2 ;i. ^^o

π ti

1 2
in der R und R verschieden sind und entweder ein Wasser-

-5 4 stoffatom oder eine Methylgruppe bedeuten und Br und R gleich oder verschieden sind und jeweils einen aliphatischen Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 4 C-Atomen oder einen Phenylrest bedeuten, dadurch gekennzeichnet, daß man einen 4-Alkoxy-methyl-crotonaldehyd der Formel III

R^ - 0 - CH - C = C - (Τ (III) , 0 _R2 _Rl 0

in der R bis Br die oben angegebene Bedeutung haben, durch Erhitzen mit überschüssigem Essigsäureanhydri'd und einem Alkali-acetat, -carbonat oder -hydroxid oder einem nichtaromatischen bicyclischen Amin in ein Butadiendiolderivat der

309851/1117 -19-

-19- . ' ο.ζ. 29 178

R⁵ - O - CH = C-- C = CH - 0 - CO - CH^. (IV) ,

IpI-] P-

^{R R} ' ■ ■

1 "5

In der R bis R^ die oben angegebene Bedeutung haben, überführt, und dieses zunächst bei Temperaturen von -70 bis +10 ⁰C mit Chlor oder Brom in einem unter den Reaktionsbedingungen inerten Lösungsmittel und dann bei Temperaturen von -20 ⁰C bis +10 °c mit einer starken Base und einem Alkohol mit 1 bis 4 C-Atomen oder Phenol umsetzt.

Badische Anilin- & Soda-Pabrik AG

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