DE1272922B - Verfahren zur Herstellung von 2-Alkylcyclopentan-1, 3-dionen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES WTWQSl· PATENTAMT Int. Cl.:

C07c

AUSLEGESCHRIFT

AOIn
BOIj

Deutsche Kl.: 12 ο - 25, 25/07, 25/01;

451-5/00,9/00,9/24;

12 g-11/08

Nummer: 1272922

Aktenzeichen: P 12 72 922.5-42 (S 94689)
Anmeldetag: 18. Dezember 1964
Auslegetag: 18. Juli 1968

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von 2-Alkylcyclopentan-l,3-dionen, in denen der Alkylrest weniger als 7 Kohlenstoffatome enthält, und ist dadurch gekennzeichnet, daß man einen Alkansäureester von 2-Alkylcyclopentan-l,3- S dion-4-ol, in dem der Alkylrest weniger als 7 und der Alkansäurerest weniger als 8 Kohlenstoffatome enthält, oder das bei der Hydrierung von 2-Alkylcyclopentan-l,3,4-trion in Gegenwart von Palla- , dium-Katalysatoren und der anschließenden Acy- ίο lierung des erhaltenen 2-Alkylcyclopentan-l.,3-dion-4-ols erhaltene Rohprodukt unmittelbar in Gegenwart von Palladium-Katalysatoren in Wasser oder einem wäßrigen Alkanol hydriert.

Beispiele für die Alkylreste, auch der Alkansäurereste, sind Methyl-, Äthyl-, Propyl-, Butyl-, Pentyl- und Hexylreste und deren verzweigtkettige Isomere.

Die erfindungsgemäß gebildeten 2-Alkylcyclopentan-l,3-dione sind von großer Bedeutung hinsichtlich ihrer Verwendung als Zwischenprodukte bei Synthesen von wertvollen Steroiden. Nach der Beschreibung von Hughes u.a. in Chemistry and Industry, 1960, S. 1022, wird 2-Methylcyclopentan-1,3-dion durch eine Reihe von Verfahrensstufen in Östron umgewandelt. Dieses ist als Zwischenprodukt zur Herstellung anderer Steroide, ζ. Β. 19-Norsteroide, geeignet.

Die praktisch durchführbare Umwandlung von · 2-Methylcyclopentan-l,3,4-trion in das entsprechende 1,3-Dion wurde von mehreren Forschern untersucht. Or chin und Butz untersuchten zuerst die katalytische Hydrierung dieses Trions unter Verwendung eines Platinoxyd-Katalysators, wie in .-, Journal of the American Chemical Society, Bd. 65, 1943, S. 2296, berichtet wird. Wurde als Lösungsmittel Äthylacetat verwendet, so erhielt man als einziges Produkt 2-Methyl-l,3-dioxocyclopentanol-(4) in relativ geringer Ausbeute. Die Verwendung von _;..-, Äthanol als Lösungsmittel führte zur Bildung von geringen Mengen an 2-Methylcyclopentan-l,3-dion. Nazarov u. a. bestätigten in Zhur. Obschei.Khim., Bd. 26, 1956, S. 1482, die Arbeit von Or chin und Butz und erhielten fast identische Ausbeuten. Die Reduktion des Trions mit Kaliumborhydrid wurde von Panouse u. a. in Bull. Soc. China., France, 1955, S. 1036, beschrieben. Das einzige, in nicht spezifizierter Ausbeute erhaltene Produkt war 2-Methyl-l,3-dioxocyclopentanol-(4).

Das im »Bulletin de la Societe Chimique de France«, M6m. (5), 1955, S. 1036 bis 1039, beschriebene Verfahren zur Überführung von 3-Methylcyclo-Verf ahren zur Herstellung

von 2-Alkylcyclopentan-l,3-dionen

Anmelder:

G. D. Searle & Co., Chicago, JIl. (V. St. A.)
Vertreter:

. Dr. W. Beil, A. Hoeppener, Dr. H. J. Wolff
und Dr. H. Chr. Beil, Rechtsanwälte,
6230 Frankfurt-Höchst, Adelonstr. 58

Als Erfinder benannt:

Raphael Pappo, Skokie, JIl. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 26. Dezember 1963

(333 657),

vom 25. Mai 1964 (370 101)

pentantrionen-(l,2,4) in 2-Methylcyclopeütandione durch Wolff-Kishner-Reduktion erfordert hohe Temperaturen. Außerdem bereitet es Schwierigkeiten bei der Entfernung des als Lösungsmittels verwendeten Äthylenglykols, da dieses einen sehr hohen Siedepunkt besitzt und wasserlöslich ist.
; Auch das aus der französischen Patentschrift 1363 281 bekannte Verfahren zur Herstellung von 2-Methylcyclopentandion-(l,3) durch Cyclisierung von 5-Methyllaevulinsäurealkylestern ist in seiner Verfahrensführung wesentlich komplizierter als das erfindungsgemäße Verfahren, das bei niedrigen Temperaturen unter Verwendung leicht zugänglicher und leicht entfernbarer Lösungsmittel arbeitet und zur Erzielung gleichbleibend hoher Ausbeuten weder Destillationen unter besonderen Vorsichtsmaßnahmen noch wiederholte Extraktionen erfordert.

Das vorliegende Verfahren zeigt unerwarteterweise, daß 2-Alkylcyclopentan-l,3-dione in einfacher Weise und mit guten Ausbeuten hergestellt werden können, wenn man einen niederen Alkansäureester eines 2-A1-kylcyclopentan-l,3-dion-4-ols, in dem der Alkylrest weniger als 7 und der Alkansäurerest weniger als 8 Kohlenstoffatome enthält, selektiv in Gegenwart von Palladium-Katalysatoren in Wasser oder einem wäßrigen Alkanol hydriert.

Erfindungsgemäß erhält man nicht nur Ausbeuten, sondern das Verfahren gestattet auch die Verwen-

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dung preiswerter oder leicht erhältlicher Reagentien und kann bei niedrigen Temperaturen durchgeführt werden. Außerdem können niedrigsiedende Lösungsmittel angewandt werden.

Die Hydrierung wird in Wasser oder einem wäßrigen Alkanol in Gegenwart eines beliebigen Palladium-Katalysators durchgeführt. Der Druck ist nicht kritisch. Atmosphärendruck oder erhöhter Druck werden zur leichteren Durchführung des Verfahrens bevorzugt. Um Nebenreaktionen bei der Hydrierung auf ein Minimum herabzusetzen, ist es nützlich, die erforderliche Menge an Wasserstoff auf etwa 1 MoI Wasserstoff pro Mol Ausgangsverbindung zu beschränken. Es istTiichtnotwendig, das Ausgangsmaterial zu reinigen. Es kann auch das bei der Herstellung des Ausgangsmaterials erhaltene verwendet werden.

Die erfindungsgemäß erhaltenen Produkte beeinflussen verschiedene einfache und komplexe Pflanzenorganismen. So sind sie besonders wirksam als Wachstumshemmstoffe für Algen, wie Chlorella vulgaris, Fungi, wie Candida albicans, sowie von zwei- ■'· blättrigen Pflanzen. -" .'■'-:"

In den nachfolgenden Beispielen, in denen die einzelnen Verbindungen jeweils in einer Ausbeute zwischen 70 und 8O*/o erhalten .wurden, sind die Tempe- as raturen in Grad Celsius und'die Mengen in Gewichts- '■' teilen angegeben,· sofern nicht anderes vermerkt.

Beispiel 1

Eine Mischung von 2 Teilen des Essigsäureesters von 2-Μβίην1-1,3-αϊοχό'^ο1ορβήΐ£ΐηο1···(4), 0,4Teilen '"· eines 10%igen Palladium-Kohle-Katalysators und 200 Volumteilen 7O^fl/oigem wäßrigem Isopropylalkohol wird in einer Wasserstoffatmosphäre bei Raumtemperatur und Atmosphärendruck so lange gerührt, bis die Wasserstoffaufnahme im wesentlichen abge- " schlossen ist. Der Katalysator wird aus der Mischung abfiltriert, und man erhält eine Lösung, aus der bei verringertem Druck das Lösungsmittel abgedampft wird. Man erhält einen Rückstand, der aus Wasser umkristallisiert wird. Man erhält reines 2-Methyl·- ·'■" cyclopentan-lj-j-dion. mit einem Schmelzpunkt etwa 215 bis 216,5°.

Verwendet man eine äquivalente Menge 2-Buryll,3-dioxocyclopentanol-(4) an Stelle des 2-Methyll,3-dioxocyclopentanols-(4), so erhält man reines 2"Butylcyclopentan~l,3-dion, das einen Schmelzpunkt Von etwa 156 bis 157,5° hat.

Beispiel 2

Eine Mischung von 1 Teil des Essigsäureesters von 2-ÄthyM,3-dioxocyclopentanol-(4), 0,2 Teilen eines lO°/oigen Palladium-Kohle-Katalysators und 30 Volumteilen 70%igem wäßrigem Isopropylalkohol wird mit Wasserstoff bei Atmosphärendruck und Raumtemperatur so länge geschüttelt, bis die Wasserstoffaufnahme beendet ist. Hierfür sind etwa 6V2 Stünden erforderlich. Der Katalysator wird dann abfiltriert und das Filtrat bei verringertem Druck zur Trockne eingedampft. Man erhält rohes Dion als Rückstand. Nach Umkristallisation aus Wasser erhält man reinfis 2-Äthylcyclopentan-l,3-dion mit einem Schmelzpunkt von etwa 175 bis 177°.

Beispiel 3

Zu einer Lösung von 3 Teilen des Ameisensäureesters von 2-Methyl-l,3-dioxocyclopentanol-(4) in 50 Volumteilen 7O°/oigem wäßrigem Isopropylalkohol werden 0,6 Teile eines 10%igen Palladium-Kohle-Katalysators gegeben und die erhaltene Mischung in einer Wasserstoffatmosphäre bei Atmosphärendruck und Raumtemperatur so lange geschüttelt, bis kein Wasserstoff mehr absorbiert wird. Der Katalysator wird dann abfiltriert und das Lösungsmittel bei verringertem Druck abdestilliert. Man erhält rohes Dion, das durch Umkristallisation aus heißem Wasser gereinigt wird; man erhält 2-Methyleyclopentan-l,3-dion, das mit dem im Beispiel l· erhaltenen Produkt identisch ist.

Das Ausgangsmaterial erhält man durch selektive Hydrierung von 2-Alkylcyclopentan-l,3,4-trionen in Gegenwart eines Palladium-Katalysators und Überführen der erhaltenen 2-Alkylcyclopentan-l,3-dion-4-olen in die entsprechenden Alkansäureester.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von 2-Alkylcyclopentan-l,3-dionen, in denen der Alkylrest weniger als 7Kohlenstoffatome enthält, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Alkansäureester von 2-Alkylcyclopentan-l,3-dion-4-ol, in dem der Alkylrest weniger als 7 und der Alkansäurerest weniger als 8 Kohlenstoffatome enthält, oder das bei der Hydrierung von 2-Alkylcyclopentan-l,3,4-trion in Gegenwart von Palladium-Katalysatoren und der anschließenden Acylierung des erhaltenen 2-Alkylcyclopentan-l,3-dion-4-ols erhaltene Rohprodukt unmittelbar in Gegenwart von Palladium-Katalysatoren in Wasser oder einem wäßrigen Alkanol hydriert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den Wasserstoff in im wesentlichen äquimolekularer Menge je Mol Ausgangsmaterial verwendet.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Lösungsmittel wäßriger Isopropylalkohol verwendet wird.

In Betracht gezogene Druckschriften: Französische Patentschrift Nr. 1363 281; Bull. Soch. Chim. France, 5, 1955, S. 1036 1039.

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