DE964594C - Verfahren zur Herstellung von y-Dihydrojonon - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

AUSGEGEBEN AM 23. MAI 1957

DEUTSCHES PATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 12o GRUPPE 25 INTERNAT, KLASSE C 07c

F 17288 IVb112 ο

Max Stoll, Petit-Lancy, Genf (Schweiz)

ist als Erfinder genannt worden

Firmenich & Co. successeurs de la societe anonyme M. Naef & Cie._r

Genf (Schweiz)

Verfahren zur Herstellung von y-Dihydrojonon

Patentiert im Gebiet der Bundesrepublik Deutschlanid vom 10. April 1955 an Patentanmeldung bekanntgemacht am 13. Dezember 1956

Patenterteilung bekanntgemacht am 9.Mai,1957 Die Priorität der Anmeldung in den V. St. v. Amerika vom 12. April 1954 ist in Anspruch genommen

Das optisch aktive y-Dihiydrojonon ist ein Bestandteil des natürliiidhen- grauen Ambras. Einerseits haben L. Ruzicka und Mitarbeiter (Helvetica Chimica Acta, Bd. XXXI, 1948, S. 829, 830) und andererseits E. Lederer und Mitarbeiter (Helvetica Chimica Acta, Bd. XXIX, 1946, S. 1365) diese Verbindung entweder aus dem natürlichen, grauen Ambra oder aus den Oxydationsprodukten des Ambreins mit Hilfe von Trimetihylaminoessigsäurehydrazidchlorid isoliert. Das nach jenen Methoden hergestellte y-Dühydrojonon wies folgende physikalische Konstanten auf:

Ruzicka Lederer

D.f = 0,9373 D.f = 0,9495

ny = 1,4730 ng = 1,4860

Beide Autoren haben aus dieser Verbindung ein Semicarbazone hergestellt, welches bei 188 bis 189⁰ (Lederer) bzw. bei 189 bis 190⁰ (Ruzicka) schmilzt. Durch Hydrolyse dieses Semicarbazons

/US 522/357

haben Ru ζ ick a und seine Mitarbeiter ein Keton mit folgenden physikalischen Konstanten erhalten können:

D.f = 0,9347; nf = 1,4789,

weldhe nur wenig von den oben angegebenen Konstanten abweichen. Von. diesem Keton wurde erwähnt, daß es den typischen Geruch des grauen

ίο Ambras besitzt. Ruzicka und seine Mitarbeiter haben aus dem zurückgewonnenen· y-Dihydrojonon ein bei 120 bis 121° schmelzendes Phenylsemicarbazon und ein bei 98 bis 99⁰ schmelzendes·, 2, 4-Dini'trophenylhydrazoni hergestellt (Helvetica Chimica Acta, Bd. XXXI, 1948, S. 830).

Das racemisch« y-Dihydrojonon ist zum ersten Male von L. Ruzicka, G. Büchi und O. Jeger (Helvetica Chimica Acta, Bd. XXXI, 1948, S. 293) synthetisiert worden. Ausgehend von einer Lösung von a-Dihydrojonon in Äther haben diese Autoren Salzsäure an dieses Molekül angelagert und das erhaltene Hydrochlorid mit Silberstearat in einer Xylollösung behandelt; auf diese Weise haben sie, ausgehend von 19,4 g a-Dihydrojonon, 350 mg

(i,8°/o) eines unreinen Semicarbazone des y-Dihydrojonons erhalten, welches bei 176 bis i8o° schmilzt. Ruzicka und seine Mitarbeiter geben

CH₃

CH₂

CH,

CH₃

CH₂
/ \
CH CH₂

• weiter an, daß ungefähr die Hälfte des Ausgangsdihydrojonons zurückgewonnen werden konnte.

Eine sehr sorgfältige Überprüfung dieser Synthese lieferte den Beweis, daß diese Vermutung nicht richtig war. Die Salzsäure wirkt stark zersetzend auf das a-Dihydrojonon ein und zerstört einen großen Teil des Ausgangsmaterials, welches auf diese Weise verlorengeht. Man erhält deshalb nur sehr kleine Ausbeuten an y-Dihydrojonon.

Es wurde nun gefunden, daß man die Ausbeuten mindestens um das Sechzehnfache erhöhen kann, wenn man vom a-Dihydrojonol statt vom ct-Dihydrojonon ausgeht und wenn man diesen Alkohol in sein Acetat überführt, und zwar entweder vor oder während der Zugabe der Salzsäure. Das Hydrochlorid des a-Dihydrojonolacetats (I) wird in einer Lösung von Essigsäure hergestellt. Aus dem Hydrochlorid des a-Dihydrojonolacetat spaltet man dann Salzsäure ab, verseift die erhaltenen isomeren Dihydrojonolacetate und oxydiert das gebildete Gemisch von isomeren Dihydrojonolen mit Hilfe von Chromsäure, wobei ein Gemisch von γ-D'ihydiojonon und mindestens einem seiner a-und ^-Isomeren entsteht. Aus diesem Gemisch wird das y-Isomere abgetrennt.

Das Verfahren gemäß vorliegender Erfindung verläuft nadh folgendem Formelschema:

CH₃ CH₃

^XC' CH₂

CH₂ CH CH₂

+ KOR CH- OOCCH, ' >-

CH,

Cl

CH₃ CH₃

(I)

CH₂ C CH-OOCCH₃ + KCl+HOR

CH

CH₂ CH₃ (II) (R = -CH₃ oder CH₃(CH₂)^CO- oder (CH₃)₃C—; χ = η bis 10)

CH₃ CH₃

CH₂

CH₂

CH CH₂
Il I

CH₂ C CHOH

HC,

• C CH₂

CH,

CrO,

CH2	C	■/
\		CH2
\

CH,

C = O

CH,

CH,

CH,

(III)

(VI)

Bei der Durchführung des Verfahrene wird das Hydrochlorid des a-Dihydrojonolacetats (I) mit einer neutralen Lösung oder Suspension eines Alkalisalzes anstatt eines Silbersalzes, einer oder mehrerer schwacher organischer Carbonsäuren oder mit einem Alkalialkoholat in einem inerten Lösungsmittel erhitzt. Diese Methode führt zur Bildung eines Gemisches der Acetate der a-, ß- und y-Dihydrojonole (II). Eine Verseifung dieser Acetate in der Kälte und eine Oxydation der erhaltenen Alkohole der Formel (III) mit Hilfe von Chromsäure führt zu einem rohen Gemisch der a-, ß- und y-Dihydrojonone (IV). Dieses Gemisch kann· entweder dazu verwendet werden, um daraus

das reine y-D-ihydrojonom mit Hilfe eines Ketonreagenses zu isolieren, oder dieses Gemisch kann direkt als Ausgangsmaterial für die Herstellung von ι, 1,6- Trimet'hy 1 - 6-oxyoctahy dronaphthalin verwendet werden.

Die Abspaltung¹ der Salzsäure geschieht vorteilhaft mit Hilfe einer wasserfreien neutralen oder schwach sauren Suspension eines Salzes, wie Kaliumlaurat, in siedendem Xylol. Eine andere

ίο Methode besteht darin, das Hydrochlorid mit einer Mischung von wasserfreiem Natriummethylat und Xylol zu erhitzen, gegebenenfalls nach Zugabe von Laurinsäure.

Zur Verseifung darf man keine sehr starken Säuren wie H Cl, H₂ S O₄ oder starke, konzentrierte Basen verwenden. Die Verseifung des Gemisches der Acetate der α-, γ- und /?-Dihydrojonole muß bei tiefer Temperatur durchgeführt'werden. Die gleiche Vorsicht ist auch bei der Oxydation mit Hilfe von Chromsäure erforderlich. Das erhaltene Gemisch der α- und y-Dihydrojonone, welches eventuell auch /J-Di'hydrojonon enthält, hat einen Gehalt von bis zu 6o°/o und mehr an y-Isomerem. Der Rest besteht aus dem α-Isomeren, aus den isomeren Dihydrojonolen (10 bis 20%) und aus einigen nicht identifizierten Nebenprodukten: Die Alkohole werden erneut der Oxydation zugeführt, und das zurückgewonnene ct-Dihydrojonon wird erneut zur Herstellung des Hydrochloride verwendet. Infolge des hohen Gehaltes des Endproduktes an. y-Isomerem ist es möglieh, dieses Isomere von den anderen· Verbindungen einfach über sein Semicarbazoni zu isolieren, ohne eine chroma tagraphische Trennung vornehmen zu müssen, was eine große Vereinfachung gegenüber der Methode von Ruzicka und seiner Mitarbeiter darstellt. Das y-Dihydrojonon! ist ein Ausgangsmaterial für die Herstellung tob Riechstoffen sowie ein· Ausgangsstoff für die Herstellung neuer chemischer Verbindungen'. Das rohe Gemisch der isomeren α-, β- und y-Di'hydrojonone kann auch direkt für die Ringschlußreaktion, die zum r, i, ö-Trimethyl-o-oxy-i, 2, 3, 5, 6, 7, 8, 9- bzw. i, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8-octahydronnaphthalin führt, verwendet werden.

Der zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens benötigte Ausgangsstoff wird wie folgt hergestellt:

a) a-Dihydrojonodacetat

5c 600 g a-Dihydrojonol werden in 900 g Essigsäureanhydrid gelöst, und dieser Lösung werden 150 g wasserfreies Kaliumacetat zugemischt. Diese Mischung wird 3 Stunden unter kräftigem mechanischem Rühren unter Rückfluß erhitzt. Nachi dem Abkühlen wird sie in 1,5 1 Wasser gegossen und 30 Minuten auf dem Dampfbad erhitzt; ein zeitweiliges Rühren begünstigt die Beendigung der Reaktion. Das Reaktionsgemisdi wird dann mit Äther extrahiert, die ätherische Lösiung mit Natriumcarbonat und Wasser gewaschen und hierauf über wasserfreiem Natriumsulfat getrocknet. Nach dem Abdestillieren des Äthers verbleibt ein Rückstand von 725 g, welcher aus a-Dihydrojonolacetat besteht; die Ausbeute beträgt 99% der Theorie.

Zur Verseifung von 1 g dieses Rückstandes benötigt man 233 bis· 237 mg KOH; die berechnete Menge ist 235 mg KOH.

b) 3-Chlortetrahydrojonolacetat (I)

750 g a-Dihydrojonolacetat werden in 2900 g Essigsäure gelöst und auf 14⁰ abgekühlt. Innerhalb von. 2 Stunden wird dann ein starker Salzsäuregasstrom in die Lösung eingeleitet, worauf die Lösung an HCl übersättigt ist. Diese Übersättigung wird durch kontinuierliches 2ostündiges Einleiten von HCl aufrechterhalten-. Das Reaktionsgemisch wird dann auf Eis gegossen, und, mit Äther extrahiert. Die ätherische Lösung wird zuerst mit Wasser, dann mit Natriumcarbonat und hierauf erneut mit Wasser gewaschen. Hierauf wird sie einer Destillation unterworfen, um den Äther abzutrennen, wobei die Abtrennung des Lösungsmittels insbesondere gegen das Ende der Destillation- mit Sorgfalt durchgeführt werden muß. Die Ausbeute an rohem 3-Ohlortetrahydrojonolacetat (I) der Summenformel C₁₅ H₂₇ O₂ Cl beträgt 97,5% der Theorie. Der berechnete Chlorgehalt ist 12,9 %>; gefunden wurde 12,4%.

Es ist audh möglich, die Acetylierung und die go Zugabe der Salzsäure in einem einzigen Arbeitsgang durchzuführen·, unter Verwendung von Essigsäure als Lösungsmittel.

Für die Herstellung der Ausgangsstoffe wird Schutz im Rahmen der vorliegenden Erfindung nicht beansprucht.

Beispiel
a) y-Dihydrojonol (III)

830 g 3-Chlortetraihydrojonolacetat (Hydrodhlorid des a-Dihydrojonolacetats) werden in ein schwach gerührtes Gemisch von 1500 g wasserfreiem Kaliumlaurat und 2100 cm³ wasserfreiem Xylol gelöst. An Stelle des Kaliumlaurats können auch Alkalisalze anderer organischer Säuren verwendet werden, z. B. die Salze der Undecylensäure, Abietinsäure, Stearinsäure, Benzoesäure, Phthalsäure, und des Phenols. Man kann auch wasserfreies Natriummethylat oder tertiäres Butylat verwenden, gegebenenfalls in Mischung mit einer höheren aliphatischen Carbonsäure. An Stelle von Xylol kann auch tertiärer Butylalkobol verwendet werden.

Es ist wichtig, daß die Kaliumsalzsuspension nicht alkalisch ist, sondern· vorteilhaft leicht sauer. Die Reaktion wird in einem Gefäß, das in einem ölbad von ungefähr 148 bis 155⁰ erhitzt wird, innerhalb von 2 Stunden durchgeführt. Hierauf wird die Temperatur auf 170 bis 175⁰ erhöht und ein Teil des Lösungsmittels durch Destillation) entfernt. Das Reaktionsgemisch wird hierauf filtriert. Man wäscht dann die auf dem Filter zurückbleibenden Salze vollständig mit Äther oder Xylol aus. Die ätherische oder die Xylollösung wird hierauf mit Natriumcarbonat und Wasser gewaschen, dann über wasserfreiem Natriumsulfat getrocknet.

Nach Abtrennung des Lösungsmittels wird das zurückbleibende Öl in einem Claisenkolben unter einem Druck von 0,15 mm Hg destilliert. Man erhält eine zwischen· 96 und ioo° siedende und 645 g wiegende Hauptfraktion von Dihydrojonolacetat (II) sowie 6 g einer zwischen-108 und 120⁰ siedenden Fraktion. Die Hauptfraktion, welche praktisch frei von Chlor ist. wird bei gewöhnlicher Temperatur in 6500 cm³Äthanol gelöst, welches 235 g KOH enthält. Nachdem man das alkalische Gemisch xS Stunden bei gewöhnlicher Temperatur stehengelassen 'hat, wird es genau mit normaler Salzsäure neutralisiert (die Menge der verwendeten Salzsäure liegt zwischen 600 und 800 cm³). Man entlernt das Äthanol durch Destillation und löst das zurückbleibende Öl in Äther. Die erhaltene Lösung wird hierauf mit Wasser gewaschen·. Man muß darauf achten, daß das Produkt, ein Gemisch der «- und j-Dihydrojonole (III), welches eventuell eine kleine Menge des /Msomeren enthalten kann, nach dem Trockne» und nach dem Abdestillieren des Äthers genau neutral ist. Es wird bei einem Druck von 0,2 mm Hg rektifiziert.

SiedepunktΚρ._Ο2 = 89bis 95° Siedepunkt Kp._0i35 = 100 bis 102⁰

D.f-" = 0,9143; »f =

1,481.

Wenn die Abspaltang der Salzsäure in alkoholischer Lösung vorgenommen wird, verläuft die Verseifung zusammen mit einer Isomerisierung, und die Ausbeute an y-Isomerem wird geringer. Das erhaltene Produkt enthält bis zu 50% und mehr an y-Dihydrojonol.

b) r-Dihydrojonon (IV)

Man löst 150 g des y-dihydrojonolhaltigen Gemisches (III) in einem Gemisch von. 1500 g Essigsäure, 1000 cm³ Benzol und 225 cm³ Wasser, welches 36 g Kaliumbisulfat enthält. Man rührt das Gemisch und kühlt es, bis seine Innentemperatur auf + 6° abgesunken ist. Die Außentemperatur wird auf + i° gehalten.. Dem abgekühlten. Reaktionsgemisch fügt man· eine Lösung von 135 g Chromsäure (Cr O₃) in 75 cm³ Wasser und noch weiter 1500 g Essigsäure zu. Die Geschwindigkeit der Zugabe ward so geregelt, daß die Temperatur im Inneren des Reaktionsgefäßes niedriger als + 7⁰ bleibt; man benötigt dazu ungefähr 1 Stunde und 20 Minuten. Das Rühren· wird noch 25 Minuten fortgesetzt. Das Reaktionsgemisch wird hierauf in Eiswasser gegossen und das Öl zweimal mit Benzol extrahiert. Der Auszug wird mit Wasser, dann mit Natriumcarbonat u.nd erneut mit Wasser gewasche». Man entfernt das Benzol durch Destillation und rektifiziert das zurückbleibende öl in einer Vigreuxkolonne bei einem Druck von 0,12 mm Hg. Es destilliert dabei eine Fraktion von 118,6 g zwischen· 77 und 85°; Ausbeute: 79%.

Df = 0,926; nS* = 1,479.

Der durch Oximbildung bestimmte Ketongehalt beträgt 80,5% mit einem Gehalt an j'-Tsomerem von ungefähr 67 ± 5 %>. Bei der Behandlung mit einer alkoholischen Lösung von Semicarbazidacetat ergeben 114g dieser Fraktion nog Semicarbazon; der nicht reagierende Anteil (29 g) wird wieder einer Oxydation unterworfen. Das rohe Semicarbazon schmilzt bei ungefähr 177 bis i8o°. Nach mehreren Kristallisationen, zuerst in Methanol, dann in Chloroform, kann man das y-Isomere von den anderen Isomeren abtrennen. Das Semicarbazon des j'-Dihydrojonons ist in Methanol nur wenig löslich. (2,4g in 100 cm³). Sein Schmelzpunkt beträgt 195° und ändert sich etwas je nach der für seine Bestimmung gebrauchten- Erhitzungszeit. Die Gesamtausbeute beträgt etwa 80 g Semicarbazon oder 62 g Keton, Man kann etwa 40 g reines Semicarbazon durch fraktionierte Kristallisation isolieren, was 31g Keton der Formel (IV) entspricht; Ausbeute: 36,6%. Das übrigbleibende Gemisch (23 g) des nicht getrennten Semicarbazons der α- und -/-Dihydrojonone wird hydrolysiert und dann erneut der Behandlung mit Salzsäure unterworfen. Diese Maßnahme erhöht die Ausbeute auf 50%. Die Gesamtausbeute an y-Dihydrojononsemicarbazon, berechnet auf das angewandte n-Dihydrojonon, beträgt 30% der Theorie.

Die Spaltung des Semicarbazons wird in üblicher Weise durch Wasserdampfdestillation mit einer 9< > Weinsäurelösung durchgeführt; hierauf behandelt man das Reaktionsprodukt in üblicher Weise mit Trimethylaminoessigsäure'hydrazidchlorid, um die kleinen Mengen der während der Hydrolyse gebildeten Nebenprodukte abzutrennen. Das reine j'-Dihydrpjonon weist folgende physikalische Korpstanten auf

Siedepunkt Kp._0O2 = 70⁰.

D.f = 0,918; < = 1,476.

Sein Geruch entspricht nicht dem typischen Geruch des grauen Ambras. Dieses Jonon ist also verschieden von demjenigen des von Lederer und Ruzielea beschriebenen natürlichen Produktes, welches wahrscheinlich noch andere ketonartige Nebenprodukte mit einem dem Ambra ähnelnden Geruch enthält.

Anstatt das y-Keton mit Hilfe eines Ketonreagenses zu isolieren·, ist es auch möglich, die nicht oxydierten Jonole abzutrennen, und zwar durch Erhitzen des Gemisches mit einem Borsäureester und durch Abdestillieren der nicht in· Reaktion getretenen Ketonfraktion, die anschließend in einer Podbielniakkolonne einer fraktionierten Destination unterworfen wird. Wenn man dagegen das y-Keton cyclisieren will, so kann man auch das rohe Gemisch der nicht fraktionierten Ketone verwenden. Dieses rohe Gemisch besitzt folgende durchschniittliche physikalische Konstanten:

Siedepunkt Kp._0-1 = 85°. ^lao

D.f = 0,920; < = 1,475 ·

Das Gemisch enthält etwa 95% Ketone (Be-. Stimmung durch Oximbildung).

Anstatt die hydrolytische Spaltung des Semicarbazone (2 g) durch Wasserdampfdestillation

durchzuführen, kann diese Spaltung auch bewirkt werden, indem man das Semicarbazon 2 Stunden mit einem Gemisch von 50 cm³ Chloroform, 20 cm³ Wasser und 3 g Phthalsäureanhydrid zum Sieden erhitzt. Nach· dem Filtriere», Neutralwaschen und Destillieren erhält man 1,45 g y-Kieton. mit folgenden physikalischen Konstanten:

Siedepunkt Kp._g = 110 bis 112⁰.

D.f = 0,916; ng = 1,475 .

Claims (2)

1. Patentansprüche:·

   i. Verfahren zur Herstellung von y-Dihydrojonon, dadurch gekennzeichnet, daß man aus dem Hydrochlorid des a-Dihydrojonolacetats Salzsäure in Gegenwart einer neutralen oder schwach sauren. Suspension· eines wasserfreien Alkalisalzes einer schwachen organischen Carbonsäure, insbesondere eines Alkalisalzes einer höheren cyclischen Carbonsäure, oder eines schwachsaurenKa/Iiumsalzeseiner höheren aliphatischen Carbonsäure, oder in Gegenwart eines wasserfreiem Alkalimetallallcoholates eines primären, oder tertiären niederen aliphatischen Alkohols in einem inerten Lösungsmittel, ab- as spaltet, die erhaltenen isomeren Dihydrojonolacetate bei tiefer Temperatur milde verseift, das gebildete Gemisch von isomeren Dihydrojonolen mit Chromsäure oxydiert und aus dem erhaltenen Gemisch von y-Dihydrojonon und mindestens einem seiner α- und ^-Isomeren, das y-Isomere in üblicher Weise als Semicarbazon, oder durch fraktionierte Destillation abtrennt und mit Hilfe des Trimethylaminoesisigsäurehydrazidchlorids (Girardreagen®) weiterreinigt.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das aus dem nach der Oxydation erhaltenen Reaktionsgemisch als bei 195⁰ schmelzendes Semicarbazon abgetrennte y-Dihydrojonon in siedendem Chloroform und einer wäßrigen Lösung einer schwachen organischen Carbonsäure hydrolysiert.

   © 609 736/366 12.56 (709 522/357 5.57)