Verfahren zur Herstellung von bicyclischen Dicarbonsäuren und deren Derivaten
Gegenstand der Erfindung ist ein neues Verfahren zur Herstellung von bekannten und neuen bicyclischen Dicarbonsäuren und deren Derivaten der allgemeinen For mel:
EMI1.1
worin A1 und A9 einen bivalenten gegebenenfalls durch Alkyl-, Alkoxy-, Acyloxy-, Arylgruppen oder Halogen substituierten, aliphatischen Kohlenwasserstoffrest, einen entsprechenden Rest, welcher anstelle einer Methylengruppe ein Sauerstoffatom aufweist, oder -0- bedeutet, wobei mindestens ein Ar bzw.
A2 eine gegebenenfalls durch Alkyl-, Alkoxy-, Acyloxy-, Arylgruppen oder Halogen substituierte Äthenylengruppe darstellt, R1 und R. für Wasserstoff, Halogen, Alkyl-, Alkoxyalkyl oder Acyloxyalkylgruppen stehen und X1 und X2, welche gleich oder verschieden sein können, OH, Halogen, Alkoxy oder Aryloxy oder eine Gruppe der nachstehenden Strukturen II bis V bedeuten -O-B-Y (11) -NH-B-Y (III)
EMI1.2
wobei in den Formeln II bis VI B für einen bivalenten, geradkettigen oder verzweigten Kohlenwasserstoffrest und Y für Halogen, CN, OR, SR,
N1R2, N'R2 HCl, N1R? + Säurerest, COOR, CONR2, wobei R Kohlenwasserstoffreste sind oder je zwei Reste R zusammen mit dem Nt-Atom einen heterocyclischen, gegebenenfalls weitere Heteroatome enthaltenden Ring bilden, steht und in Formel V Z1 und Z2 gleich oder verschieden sein können und Wasserstoff, geradkettige oder verzweigte Kohlenwasserstoffreste, oder Z1 Wasserstoff und Z2 Acylreste, OH, Alkoxy-, Aryloxy- oder Acyloxygruppen, NIls oder gegebenenfalls substituierte Aminogruppen bedeuten oder beide Reste Zt und Z5 zusammen mit dem N-Atom einen heterocyclischen Ring bilden.
Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass man Fumarsäure oder entsprechende funktionelle Derivate der Fumarsäure mit entsprechenden cyclischen Verbindungen, welche zwei konjugierte endocyclische Doppelbindungen enthalten, umsetzt.
Das neue Verfahren ist somit praktisch allgemein auf Fumarsäure(derivate) und cyclische Diene anwendbar. Die im Anschluss aufgeführten Beispiele sollen lediglich die Vielfalt der nach dem neuen Verfahren herstellbaren Produkte illustrieren, sie können jedoch keinesfalls alle bestehenden Möglichkeiten erschöpfend beschreiben und haben daher keinerlei einschränkende Bedeutung.
Nach ALDER & STEIN (Ann. Chem. 514, 197, 1934) kann Fumarsäure mit Cyclopentadien nicht umgesetzt werden. Zur Darstellung einiger der erfindungsgemässen Verbindungen beschritt man daher bisweilen einen Umweg: man addierte Fumarsäuredichlorid an die betreffende Diene und stellte aus den dabei erhaltenen bicyclischen Dicarbonsäuredichloriden die gewünschten anderen funktionellen Derivate her. Dieser Umweg ist aber nicht nur langwierig und kostspielig, sondern auch infolge der auftretenden technischen Schwierigkeiten unrationell, die Anwendung von Säurechloriden bei Diensynthesen hat stets hohe Anteile an Nebenprodukten und Substanzverluste, z. B. durch Polymerisation der Dienkomponente, zur Folge und erfordert besondere Vorsichtsmassnahmen bei der Durchführung der Reaktion (vgl. ALDER & STEIN, Ann.
Chem. 514, 203, 1934); (KUHN & WAGNER-JAUREGG, Ber. 632664, 1930). Diese Schwierigkeiten treten zwar bei der Anwendung von Fumarsäuredialkylestern nicht auf (vgl.
österr. Patent Nr. 224 101), die Umsetzung der dabei erhaltenen bicyclischen Addukte zu den erfindungsgemässen Verbindungen erfordert aber nicht nur eine weitere Reaktionsstufe, ihre Reaktionsfähigkeit ist auch gegenüber bestimmten Agenzien vermindert; so liefert ihre Umsetzung mit Aminen, insbesondere mit Dialkylaminen, nur vergleichsweise niedere Ausbeuten an den gewünschten Produkten.
Es wurde nun gefunden, dass man Fumarsäure auch mit Cyclopentadien im Sinne einer Diensynthese zur Reaktion bringen kann, sofern man die Umsetzung in einem geeigneten Lösungsmittel, insbesondere in polaren Lö sungsmitteln wie Wasser, Alkoholen, niederen Fettsäuren, Dimethylformamid usw., vornimmt. Weiter wurde gefunden, dass man im gleichen Sinne verschiedenartige funktionelle Derivate der Fumarsäure mit Cyclopentadien zu den entsprechenden Diels-Alder-Addukten umsetzen kann. Die Reaktion hat allgemeine Gültigkeit für mono- und bifunktionelle Derivate der Fumarsäure, und es wird angenommen, dass bei Verwendung von monofunktionellen und unsymmetrischen bifunktionellen Fumarsäurederivaten Gemische der theoretisch möglichen isomeren Addukte entstehen.
Im weiteren wurde gefunden, dass man an Stelle von monomeren Cyclopentadien auch von dessen Dimerem ausgehen kann. Als besonderes Merkmal der Erfindung ist festzuhalten, dass bei Verwendung von Dicyclopentadien die Depolymerisation desselben auch ad hoc im Reaktionsgemisch durchgeführt werden kann, wodurch die Monomerisierung als getrennter Arbeitsvorgang entfällt.
Bei Verwendung geeigneter Lösungsmittel, beispielsweise von Dimethylformamid, kann die Reaktion so geleitet werden, dass die Umsetzung sowohl im Hinblick auf die eingesetzte(n) Fumarsäure(derivate) als auch auf das (Di)-cyclopentadien quantitativ und damit verlustlos verläuft. Vorteilhafterweise bringt man die Fumarsäure(derivate) in Dimethylformamid mit einem geringen Über- schuss an Dicyclopentadien zur Reaktion; bei der anschliessenden Aufarbeitung durch Vakuumdestillation geht das überschüssige Dicyclopentadien mit dem Lösungsmittel quantitativ ab und hinterlässt das Addukt in sehr reiner Form; das abdestillierte Lösungsmittel mit dem restlichen Dicyclopentadien kann sofort wieder eingesetzt werden. Bei diesem Verfahren bilden sich keine Nebenprodukte, insbesondere keine höherpolymeren Cyclopentadiene.
In gleicher Weise kann man substituierte, insbesondere halogenierte, Cyclopentadiene und homologe Cyclo alkadiene, die ihrerseits substituiert oder mit weiteren Ringen kondensiert sein können, als Dienkomponenten einsetzen; ebenso sind einfache und substituierte Cyclodiene, die an Stelle eines Ringkohlenstoffes ein Heteroatom enthalten, wie etwa Furan und a-Pyran bzw. deren Substitutionsprodukte, als Dienkomponenten verwendbar.
Die Umsetzungen können je nach der Natur des eingesetzten Fumarsäurederivates und des verwendeten Cyclodiens bei Abwesenheit dritter Substanzen oder vorteilhafterweise in Gegenwart eines geeigneten indifferenten Lösungsmittels oder in Gemischen solcher ausgeführt werden, wobei nötigenfalls und speziell bei inhomogenen Reaktionsgemischen für ausreichende Durchmischung der Reaktanten zu sorgen ist. Der Gegenwart eines oder mehrerer Lösungsmittel kann gegebenenfalls eine für den Ablauf der Reaktion entscheidende Bedeutung zukommen. Dies wurde in einem Fall oben bereits dargelegt.
Es wurde nun weiters gefunden, dass beispielsweise die Diensynthese von Fumarsäure und Cyclopentadien in polaren Lösungsmitteln, insbesondere sogar in wässriger Lösung glatt durchgeführt werden kann, während dies in minder polaren oder unpolaren Lösungsmitteln, wie eingangs zitiert, gänzlich unmöglich ist. Es ist ferner möglich, die Reaktionsgeschwindigkeit und damit die Ausbeute durch Zusatz von Stoffen, welche die Löslichkeit eines oder beider Reaktanten begünstigten, oder durch Katalysatoren oder beider zu erhöhen.
Es muss ferner festgehalten werden, dass im Sinne einer optimalen Lenkung der Reaktionen die äusseren Bedingungen, wie Temperatur und Druck, den gegebenen Erfordernissen anzupassen sind, insbesondere ist die Reaktionstemperatur durch Wärmezufuhr oder -ableitung unter Kontrolle zu halten, und, falls erforderlich, auch der Druck durch Arbeiten in einem geschlossenen Gefäss bei erhöhter Temperatur zu erhöhen.
Alle erfindungsgemäss herstellbaren Verbindungen, die nichtaromatische Doppelbindungen enthalten und halogenfrei sind, können zu den entsprechenden gesättigten Verbindungen katalytisch hydriert werden.
Die erfindungsgemäss herstellbaren Verbindungen können für sich oder als Zwischenprodukte zur Herstellung von Arzneimitteln, Kosmetika, Schädlings- und Unkrautbekämpfungsmitteln, Lösungs- und Schmiermittelzusätzen, Emulgatoren, Lösungsvermittlern oder Hilfsstoffen für die Kunststoff-, Papier- und Textilindustrie Verwendung finden.
Beispiel 1
100 g Fumarsäure wurden in 600 ml Dimethylformamid suspendiert und portionsweise mit insgesamt 65 g frisch monomerisiertem Cyclopentadien versetzt. Die Reaktion setzte spontan unter Erwärmung ein; die Zugabe des Diens wurde so geleitet, dass eine zusätzliche Kühlung nicht erforderlich wurde. Nach dem Abklingen der Reaktion wurde das Lösungsmittel im Vak. weitgehend abdestilliert, der Rückstand mit Wasser aufgeschlämmt, abgesaugt und getrocknet.
Ausbeute: 154 g 1,4 Endomethylen-X5-cyclohexen-2,3- trans-dicarbonsäure, Schmp. 188-1890.
Analyse: Äquivalentgewicht: Ber. 91,0 Gef. 91,0.
Beispiel 2
11 g Fumarsäurediamid wurden mit 50 ml Dimethylformamid und 7,5 g frisch monomerisiertem Cyclopentadien 3 Stunden unter Rückfluss gekocht. Hierauf wurden zwei Drittel des Lösungsmittels ab destilliert, der ausgeschiedene Niederschlag abgetrennt, gewaschen und getrocknet. Ausbeute: 16,9 gl ,4-Endmethylen-d6-cyclo- hexen-2,3-trans-dicarbonsäurediamid, Schmp. 2370; Analyse: Ber. 15,55 % N Gef. 15,65 % N.
Beispiel 3
4,5 g Fumarsäurebisdiäthylamid wurden in 25 ml Benzol gelöst, mit 2,5 g frisch monomerisiertem Cyclopentadien versetzt und 1 Stunde unter Rückfluss erhitzt.
Anschliessend wurde eingedampft und der Rückstand einmal aus Petroläther umkristallisiert. Ausbeute: 5,5 g
1 ,4-Endomethylen-A5-cyclohexen-2,3-trans - dicarbonsäu re-bis-diäthylamid, Schmp. 840 C, Analyse: Ber.
9,58 % N, Gef. 9,48 % N.
In ähnlicher Weise wurden folgende Verbindungen hergestellt: 1 ,4-Endomethylen-A5-cyclohexen-2,3-trans-dicarbon- säure-bis-dimethylamid, Schmp. 65-680.
1 ,4-Endomethylen-A5-cyclohexen-2, 3 -trans-dicarbon säure-bis-diallylamid, ölig, nD 1,5272, d20 1,041,
Siedep. 165-1750 (0,5 Torr).
1 ,Endomethylen-A 5-cyclohexen-2,3 -trans-dicarbon- säure-bis-di-n-propylamid, Schmp. 380.
1 ,4-Endomethylen-zf 5-cyclohexen-2,3 -trans-dicarbon- säure-bis-di-isopropylamid, Schmp. 1130.
1 ,4-Endomethylen-A5-cyclohexen-2,3 -trans-dicarbon- säure-bis-piperidid, Schmp. 1600.
1 ,4-Endomethyien-A5-cyclohexen-2,3-trans-dicarbonyl- aziridin, Schmp. 640.
1 ,4-Endomethylen-A5-cyclohexen-2,3 -trans-dicarbon- säure-bis-morpholid, Schmp. 1720.
Beispiel 4
6 g Fumarsäure-bis-n-butylamid wurden mit 50 ml Dimethylformamid und 7 g frisch monomerisiertem
Cyclopentadien 2 Stunden unter Rückfluss gekocht. An schliessend wurde das Lösungsmittel im Vakuum abdestil liert und der Rückstand einmal aus wässrigem Alkohol umkristallisiert.
Ausbeute: 7,4 g 1,4-Endomethyl-A5-cyclohexen-2,3- trans-dicarbonsäure-bis-n-butylamid, Schmp. 1910, Analyse: Ber. 9,58 % N, Gef. 9,59 % N.
In ähnlicher Weise wurden folgende Verbindungen dargestellt: l ,4-Endomethylen-A5-cyclohexen-2,3-trans-dicarbon- säure-bis-methylamid, Schmp. 2010.
1 ,4-Endomethylen-ds-cyclohexen-2, 3 -trans-dicarbon- säure-bis-äthylamid, Schmp. 1990.
1 ,4-Endomethylen-35-cyclohexen-2,3-transtdicarbon- säure-bis-n-propylamid, Schmp. 2000.
1 ,4-Endomethylen-A5-cyclohexen-2,3 -trans-dicarbon- säure-bis-isopropylamid, Schmp. 2470.
1 ,4-Endomethylen-A5-cyclohexen-2,3 -trans-dicarbon säure-bis-sek.-butylamid, Schmp. 2770 (Zers.) l ,4-Endomethylen-Z15-cyclohexen-2,3-trans-dicarben- säure-bis-tert.-butylamid, Schmp. 2450.
1 ,4-Endomethylen-á5-cyclohexen-2,3 -trans-dicarbon- säure-bis-benzylamid, Schmp. 1900.
1,4-Endomethylen-Z15-cyclohexen-2,3 -trans-dicarbon- säure-bis-anilid, Schmp. 2400.
1 ,4-Endomethyien-A 5-cyclohexen-2,3 -trans-dicarbon- säure-bis-p-toluidid, Schmp. über 3000 unter Zers.
1 ,4-Endomethylen-d 5-cyclohexen-2,3 -trans-dicarbon säure-bis-anisidid, Schmp. 2120.
1 ,4-Endomethylen-25-cyclohexen-2,3-trans-dicarbon- säure-bis-n-butylamid, Schmp. 1900.
1 ,4-Endomethylen-ds-cyclohexen-2, 3 -trans-dicarbon- säure-bis-n-butylamid, Schmp. 1900.
1 ,4-Endomethylen-AS-cyclohexen-2,3 -trans-dicarbon säure-bis-allylamid, Schmp. 1730.
Beispiel 5
7 g Fumarsäuredihydrazid wurden mit 5 g Cyclo pentadien und 70 ml Dimethylformamid 2 Stunden unter Rückfluss gekocht. Nach dem Erkalten wurde filtriert und das Filtrat im Vakuum eingedampft. Der ölige Rück stand kristallisierte beim Anreihen mit Äthanol. Aus beute: 8,5 g. Umkristallisation aus Äthanol. 1,4-Endo methylen-S5-cyclohexen - 2,3-trans-dicarbonsäure-dihydr- azid, Schmp. 1710, Analyse: Ber. 26,65% N. Gef.
26,60% N.
In ähnlicher Weise wird 1,4-Endomethylen-a5-cy- clohexen-2,3-trans-dicarbonsäure -bis - phenyl - hydrazid, Schmp. 2820 erhalten.
Beispiel 6
10 g Fumarsäure-bis-(ss-chloräthylester) wurden in 50 ml Benzol gelöst und mit 4 g Cyclopentadien versetzt, wobei sich das Gemisch spontan erwärmte. Nach dem Abklingen der Reaktion wurde das Lösungsmittel abdestilliert und der Rückstand im Vakuum destilliert. 1,4 Endomethylen-A5-cyclohexen - 2,3 -trans dicarbonsäurebis-(ss-chloräthylester), Siedepunkt 140-1500 (0,5 Torr), n2,01,4979, d40 1,291. Analyse: Ber. 23,08% Cl, Gef.
22,92/0 Cl.
Beispiel 7
13 g Fumarsäure-bis(ss-äthoxyäthylester) wurden wie unter Beispiel 6 mit Cyclopentadien zur Reaktion gebracht und aufgearbeitet. Ausbeute: 15,5 g. 1,4-Endo methylen-A5-cyclohexen-2, 3-trans - dicarbonsäure - dicar bonsäure-di(ss-äthoxyäthylester), Siedepunkt 190-1910 (2 Torr), n2D0 1,4653, d40 1,092.
In gleicher Weise wurde dargestellt: 1 ,4-Endomethylen-Zl5-cyclohexen-2,3-trans-dicarbon- säure-di-(ss-methoxy-äthylester), Siedep. 176-1790 (1 Torr), und1,4727, d4 1,137.
Beispiel 8 Fumarsäure-bis(ss-dimethylamino äthylester) wurde wie unter Beispiel 6 mit Cyclopentadien zur Reaktion gebracht. Nach beendeter Umsetzung wurde das Lösungsmittel im Vak. abdestilliert, der Rückstand in Isopropanol aufgenommen und Chlorwasserstoff bis zur Sättigung eingeleitet. Das ausgefallene Kristallisat wurde abgetrennt, getrocknet und aus Isopropanol umkristallisiert.
Die freie Base kann aus dem Dihydrochlorid mit Alkalihydroxyd freigesetzt werden. Siedep. 180-1850 (1 Torr).
1 ,4-Endomethylen-A5-cyclohexen-2,3-trans-dicarbon- säure-bis-(ss-dimethylaminoäthylester)-dihydrochlorid, Schmp. 2050.
Dimethojodid, Schmp. 2300. Diäthobromid, Schmp.
1990. Auf ähnliche Weise wurden die folgenden Verbindungen dargestellt: 1 ,4-Endomethylen-A5-cyclohexen-2, 3 -trans-dicarbon- säure-bis-(ss-diäthylaminoäthylester)-dihydrochlon.d, Schmp. 1550.
1 ,4-Endomethylen-A5-cyclohexen-2,3 -trans-dicarbon- säure-bis-(a-methyl-ss-dimethylamino äthylester) dihydrochlorid, Schmp. 2300.
1 ,4-Endomethylen-A 5-cyclohexen-2, 3 -trans-dicarbon- säure-bis-(ss-piperidinoäthylester) -dihydrochlorid, Schmp. 2350.
Beispiel 9
12 g Fumarsäuremonoäthylester wurden in 50 ml Dimethylformamid gelöst und mit 7 g Cyclopentadien versetzt. Die Reaktion tritt unter Selbsterwärmung ein.
Nach dem Abklingen der Reaktion wurde das Lösung, mittel im Vak. abdestilliert und der Rückstand fraktioniert. Ausbeute: 13,9 g 1 ,4-Endomethylen-dj-cyclohexen-2, 3 -trans-dicarbon- säure-monoäthylester, viskoses Ö1, Siedep. 165-1720 (1 Torr), n20 1,4856, d40 1,183.
D 4
Beispiel 10
30 g Fumarsäure-n-propylester-chlorid wurden in 30 ml Benzol gelöst und unter Rühren und Kühlung mit
10 g Cyclopentadien, gelöst in 20 ml Benzol, versetzt.
Nach beendeter Umsetzung wurde noch 1 Stunde auf 500 erwärmt, anschliessend das Lösungsmittel im Vak.
abdestilliert und der Rückstand fraktioniert: Ausbeute: 29,2 g.
1 ,4-Endomethylen-d5-cyclohexen-2,3-trans-dicarbon- säure-n-propylester-chlorid, Siedep. 125-1300 (10 Torr), Nu1,4848.
Analyse: Ber. 14,68 % C1 Gef. 14,78 % C1.
Beispiel 11
21 g Fumarsäure-diäthylamid wurden wie unter Beispiel 6 mit Cyclopentadien zur Reaktion gebracht und aufgearbeitet. Ausbeute: 24,2 g.
1 ,4-Endomethylen-A5-cyclohexen-2,3-trans-dicarbon- säuren-propyl-ester-diäthylamid, Siedep. 167-1690 (2 Torr), n 2D 1,4822, d4 1,051.
Analyse: Ber. 5,02%N Gef. 4,85 % N.
Beispiel 12
10 g Fumarsäure-N-propylester-n-butylamid wurden wie unter Beispiel 4 mit Cyclopentadien zur Reaktion gebracht und aufgearbeitet. Ausbeute 13,0 g.
1 ,4-Endomethylen-A5-cyclohexen-2, 3 -trans-dicarbon- säure-n-propylester-n-butylamid, Siedep. 180-1950 (1-2 Torr), n2r, 1,4847, d4201,047.
Analyse: Ber. 5,02 % N Gef. 4,93 % N.
In gleicher Weise wurde dargestellt: 1 ,4-Endomethylen-ds-cyclohexen-2, 3 -trans-dicarbon- säure-n-propyl-ester-anilid, Schmp. 92-980.
Beispiel 13
5 g Fumarsäure-mono-(diäthylamid wurden mit 4 g Cyclopentadien und 30 ml Dimethylformamid 3 Stunden unter Rückfluss gekocht. Anschliessend wurde im Vak.
eingedampft und der Rückstand aus einem Kugelrohr destilliert (Badtemp. 180-1950, 1 Torr); Ausbeute: etwa 6 g. Die halbfeste Masse gab beim Anreiben mit Äther ein farbloses Kristallisat, Schmp. 102-1080.
1,4-Endomethylen-A 5-cyclohexen-2, 3 -frandicarbon- saure-mono-(diäthylamid).
Analyse: Ber. 5,90 % N Gef. 5,86 % N.
Beispiel 14
6 g Fumarsäure-bis-diäthylamid wurden mit 5 g Dicyclopentadien und 15 ml Toluol im Rohr 2 Stunden auf 1800 erhitzt. Nach dem Erkalten wurde der Rohrinhalt im Vak. eingedampft. Der Rückstand kristallisierte aus Cyclohexan in farblosen Kristallen, Schp. 840, Ausbeute: 7,4 g.
1 ,4-Endomethylen-d5-cyclohexen-2,3 -trans-dicarbon- säure-bis-diäthylamid.
Mischschmp. mit dem nach Beispiel 3 dargestellten Präparat: 840.
Beispiel 15
6 g Fumarsäure-bis-diäthylamid wurden mit 30 ml Cyclohexadien im Rohr 10 Stunden auf 1500 C erhitzt.
Nach dem Erkalten wurde der leichtflüchtige Anteil abdestilliert und der halbfeste Rückstand aus Cyclohexan umkristallisiert. Ausbeute: 5,2 g.
1 ,4-Endoäthylen-d5-cyclohexen-2,3-trans-dicarbon- säure-bis-diäthyl-amid, Schmp. 1200.
Analyse: Ber. 9,14%N Gef. 9,30%N.
Beispiel 16
10 g Fumarsäure-bis-(ss-äthoxyäthylester) wurden mit 30 ml Cyclohexadien 20 Stunden unter Rückfluss gekocht. Anschliessend wurde das überschüssige Cyclohexadien entfernt und der Rückstand im Vak. destilliert.
Ausbeute: 12,0 g.
1 ,4-Endoäthylen-35-cyclohexen-2,3 -trans-dicarbon säure-bis-(ss-äthoxyäthylester),
Siedep. 182-1840 (0,5 Torr), n2Dl,4728 d4 1,093.
In gleicher Weise wurde dargestellt:
1 ,4-Endoäthylen-d5-cyclohexen-2,3-trans-dicarbon- säure-di-(p-methoxy-äthylester), Siedep. 188-1890 (2 Torr), n2D1,4800, d4 1,138.
Beispiel 17
10 g Fumarsäure-n-propylester-diäthylamid wurden mit 20 ml Cyclohexadien wie unter Beispiel 16 zur Reaktion gebracht und aufgearbeitet. Ausbeute: 16,1 g.
1 ,4-Endoäthylen-d5-cyclohexen-2,3 -trans-dicarbon- säure-n-propylester-diäthylamid, Siedep. 155-1620 (1 Torr), n2D0 1,4851 d 201,051.
Analyse: Ber. 4,77 N, Gef. 4,85 % N.
Beispiel 18
12,5 g Fumarsäure-bis-(ss-chloräthylester) und 9 g Anthracen wurden in 100 ml Methylenchlorid suspendiert und portionsweise mit 14 g AlCl3 versetzt. Die Reaktion setzte sofort unter starker Wärmeentwicklung ein und das Anthracen löste sich auf. Nach beendeter Umsetzung wurde das Gemisch auf Eis gegossen, die organische Phase abgetrennt, mit Wasser, verd. H2SO4 und wieder mit Wasser gewaschen, über Na2SO4 getrocknet, filtriert und im Vakuum eingedampft. Ausbeute: 17,7 g viskoses Ö1, nicht destillierbar.
5,6; 7, 8-Dibenzo-bicyclo(2,2,2)octan-2,3-trans-dicarbon- säure-bis-(ss-chloräthylester), Analyse: Ber. 16,91 %Cl Gef. 15,52%Cl.
Beispiel 19
Hydrierungen: Jeweils 1 Teil der ungesättigten Substanzen wurde in 5 bis 10 Teilen Alkohol gelöst, mit 0,5 bis 2% ihrer Gewichtsmenge Pd-Kohle versetzt und in einer Wasserstoffatmosphäre turbiniert. Nach beendeter Wasserstoffaufnahme wurde vom Katalysator filtriert, die Lösung im Vakuum eingedampft und der Rückstand umkristallisiert oder destilliert. Auf diese Weise wurden folgende neue Verbindungen dargestellt:
1 ,4-Endomethylen-cyclohexan-2, 3 -trans-dicarbonsäure- bis-diisopropylamid, Schmp. 1220.
1 ,4-Endomethylen-cyclohexan-2,3 -trans-dicarbonsäure- bis-n-propylamid, Schmp. 2070.
1 ,4-Endomethylen-cyclohexan-2, 3 -trans-dicarbonsäure- bis-isopropylamid, Schmp. 2660.
1 ,4-Endomethylen-cyclohexan-2,3 -trans-dicarbonsäure- bis-n-butylamid, Schmp. 1810.
1 ,4-Endomethylen-cyclohexan-2,3 -trans-dicarbonsäure- bis-tert.-butylamid, Schmp. 2520.
1 ,4-Endomethylen-cyclohexan-2,3 -trans-dicarbonsäure bis-anilid, Schmp. 2670.
1 ,4-Endomethylen-cyclohexan-2,3 -trans-dicarbonsäure- bis-(ss-äthoxyäthylester), Siedep. 188-1900 (1 Torr), n2,01,4692, d40 1,084.
1 ,4-Endomethylen-cyclohexan-2,3 -trans-dicarbonsäure- di-(ss-methoxy-äthylester), Siedep. 178-1800 (1 Torr), n2D 1,4660, d420 1,125.
1 ,4-Endoäthylen-A5-cyclohexan-2,3 -trans-dicarbon- säure-bis-(ss-methoxyäthylester), Siedep. 185-1900 (1 Torr) n2D 1,4743, d20 1,127.
1 ,4-Endomethylen-35-cyclohexen-2,3-trans-dicarbon- säure-bis-sek.-butylamid, Schmp. 2480.
Beispiel 20
5 g Fumarsäure-bis-(ss-äthoxyäthylester) und 10 g Hexachlorcyclopentadien wurden 20 Stunden auf 1700 erhitzt. Anschliessend wurde im Vak. destilliert und die Fraktion vom Siedep. 190-2050 (0,5 Torr) abgetrennt.
Ausbeute: 9,5 g 1,4,5,6,7,7-Hexachlor-1,4-endome- thylen-X5-cyclohexen-2,3-trans-dicarbonsäureFbis - (}9-äth- oxyäthylester), gelbes Öl. n2,01,5091, d240 1,405.
Beispiel 21
10 g Fumarsäure, 10 g Dicyclopentadien und 50 ml
Dimethylformamid wurden 3 Stunden unter Rückfluss gekocht. Nach dem Abkühlen wurde das Lösungsmittel und das überschüssige Dicyclopentadien im Vakuum abdestilliert und der Rückstand aus wenig Wasser kristallisiert, abgesaugt und getrocknet. Ausbeute 15,4 g
1 ,4-Endomethylen-d5-cyclohexen-2,3 -trans-dicarbon säure, Schmp. 187-1880; Analyse: Äquivalentge wicht: Ber. 91,0% Gef. 91,2%.
Beispiel 22
6 g Fumarsäurediamid, 6 g Dicyclopentadien und
100 ml Dimethylformamid wurden 3 Stunden unter Rückfluss gekocht, wobei sich das Fumarsäurediamid vollständig auflöste. Nach dem Abkühlen wurden drei Viertel des Lösungsmittels im Vakuum abdestilliert und das ausgeschiedene Kristallisat abgesaugt, gewaschen und getrocknet. Ausbeute: 8,8 g.
1 ,4-Endomethylen-J5-cydohexen-2,3-trans-dicarbon- säurediamid, Schmp. 2570; Analyse: Ber. 15,55%N Gef. 16,0%N.
Beispiel 23
10 g Fumarsäure wurden in 150 ml Wasser suspendiert, mit 20 g frisch monomerisiertem Cyclopentadien versetzt und das Ganze 3 Stunden kräftig turbiniert. Anschliessend wurde alkalisch gemacht, das überschüssige Cyclopentadien mit Äther extrahiert und die wässrige Lösung angesäuert. Der ausgefallene Niederschlag wurde abgetrennt, gewaschen und getrocknet; durch Einengen der Mutterlauge wurden weitere kristalline Anteile gewonnen. Ausbeute: 14,3 g.
1 ,4-Endomethylen-X5-cyclohexen-2,3 -trans-dicarbon säure, Schmp. 188-1890, Analyse: Äquivalentgewicht: Ber. 91,0 % Gef. 90,8 %.
Das überschüssige Cyclopentadien kann in Form seines Dimeren zurückgewonnen und wieder eingesetzt werden.
Beispiel 24
10 g Fumarsäure wurden in 100 ml Wasser suspendiert und zur Erhöhung der Löslichkeit der Fumarsäure mit einem halben Äquivalent NaOH, gelöst in 50 ml Wasser, versetzt. Hierauf wurden 20 g frisch monomerisiertes Cyclopentadien zugefügt und das Ganze 3 Stunden kräftig turbiniert. Anschliessend wurde wie unter Beispiel 23 aufgearbeitet.
In analogen Versuchen wurde anstelle von NaOH andere Basen, u. zw. KOH, Ammoniak, Triäthylamin, Triäthanolamin, verwendet.
In allen Fällen bildete sich quantitativ die 1 ,4-Endomethylen-A5-cyclohexen-2, 3-trans- dicarbonsäure, welche in kristalliner Form in Ausbeuten zwischen 94,5 bis 98,5 % isoliert wurde.
Beispiel 25
10 g Fumarsäure wurden in 100 ml 0,1n H2SO4 suspendiert und wie unter Beispiel 23 mit 20 g Cyclo pentadien umgesetzt. Das Produkt wurde in gleicher
Weise aufgearbeitet. Ausbeute: 16,2 g
1 ,4-Endomethylen-A5-cyclohexen-2, 3 -trans-dicarbon- säure, Schmp. 189-1900,
Analyse: Äquivalentgewicht: Ber. 91,0 % Gef. 90,7 X.
Beispiel 26
10 g Fumarsäure und 10 g Cyclopentadien in 50 ml
Eisessig wurden unter Rühren 15 Min. unter Rückfluss gekocht und dann noch 2 Stunden bis zum Erkalten gerührt. Hierauf wurde im Vakuum eingedampft und der Rückstand wie unter Beispiel 23 aufgearbeitet. Ausbeute:
15,0 g
1 ,4-Endomethylen-A5-cyclohexen-2,3 -trans-dicarbon- säure, Schmp. 1890, Analyse: Aquivalentgewicht: Ber. 91,0% Gef. 90,4%.
Das gleiche Resultat erhalten bei Verwendung von Äthylacetat, Aceton und Diisopropyläther als Lösungsmittel.
Beispiel 27
10 g Fumarsäure wurden in 50 ml Methanol suspendiert und mit 7 g Cyclopentadien versetzt. Das Gemisch erwärmte sich spontan und die Fumarsäure ging in Lösung. Nach dem Abklingen der Reaktion wurde das Lösungsmittel abdestilliert und der Rückstand getrocknet.
Ausbeute: 15,6 g.
1 ,4-Endometliylen-Ä1-cyclohexen-2,3-trans-dicarbon säure, Schmp. 188-1890.
Das gleiche Ergebnis wurde erhalten bei Verwendung von Äthanol, n-Propanol und Isopropanol als Lösungsmittel.
Beispiel 28
1 kg Fumarsäure wurde in 3,5 Liter wässrigem Aceton suspendiert und zum leichten Sieden erhitzt.
Dann wurden 625 g Cyclopentadien unter Rühren zufliessen gelassen. Nach dem Erkalten und Einengen kristallisierte die
1 ,4-Endomethylen-A5-cyclohexen-2,3-trans- dicarbonsäure in analysenreiner Form aus. Ausbeute: 1,52 kg, Schmp.
189-1900.
Beispiel 29
10 g Fumarsäurç-diureid wurden wie unter Beispiel 2 mit 7 g Cyclopentadien umgesetzt. Ausbeute: 19,9 g 1 ,4-Endomethylen-35-cyclohexen-2,3-trans-dicarbon- säure-diureid, Schmp. 3050.
Analyse: Ber. 21,05%N Gef. 20,79%N.
Beispiel 30
10 g Fumarsäure-bis-(azoarbäthoxy-äthylester) wurden wie unter Beispiel 6 mit 5 g Cyclopentadien zur Reaktion gebracht.
Ausbeute: 12,2 g 1 ,4-Endomçthylen-A5-cyclohexen-2,3-trans-dicarbon- säurç-bis¯(aWcarbäthoxy-äthylester), ölige Flüssigkeit, n2D0 1,4609; d401,130.
Beispiel 31
10 g Fumarsäure-bis (cc-cyano-isopropylester) wurden wie unter Beispiel 6 mit 4,5 g Cyclopentadien umgesetzt.
Ausbeute: etwa 12 g 1 ,4-Endomethylen-A5-cyclohexen-2, 3 -trans-dicarbon- säure-bis (a-cyano-isopropylester), sehr viskoses Öl, zersetzt sich beim Erhitzen.
Beispiel 32
10 g Fumarsäure-bis-(ss-äthylthio-äthylester) wurden wie unter Beispiel 6 mit 5 g Cyclopentadien umgesetzt. Ausbeute: 11,8 g l ,4-Endomethylen-á5-cyclohexen-2,3-trans-dicarbon- säure-bis-(ss-äthylthio-äthylester), 0l,Sl72 d'4201,142.
PATENTANSPRÜCHE
I. Verfahren zur Herstellung von bicyclischen Dicarbonsäuren und deren Derivaten der Formel
EMI6.1
worin A1 und A2 einen bivalenten, gegebenenfalls durch Alkyl-, Alkoxy-, Acyloxy-, Arylgruppen oder Halogen substituierten, aliphatischen Kohlenwasserstoffrest, einen entsprechenden Rest, welcher anstelle einer Methylengruppe ein Sauerstoffatom aufweist, oder -O- bedeutet, wobei mindestens ein A1 bzw.
A2 eine gegebenenfalls durch Alkyl-, Alkoxy-, Acyloxy-, Arylgruppen oder Halogen substituierte Athenylengruppe darstellt, R, undR für Wasserstoff, Halogen, Alkyl-, Alkoxyalkyl- oder Acyloxyalkylgruppen stehen und X1 und X2, welche gleich oder verschieden sein können, OH, Halogen, Alkoxy oder Aryloxy oder eine Gruppe der nachstehenden Strukturen II bis V bedeuten -O-B-Y (11) -NH-B-Y (III)
EMI6.2
wobei in den Formeln II bis W B für einen bivalenten, geradkettigen oder verzweigten Kohlenwasserstoffrest und Y für Halogen, CN, OR, SR, NtR2, N1R HCl, N'R + Säurerest, COOR, CONlR2, wobei R Kohlenwasserstoffreste sind oder je zwei Reste R zusammen mit dem N1-Atom einen heterocyclischen,
gegebenenfalls weitere Heteroatome enthaltenden Ring bilden, steht und in Formel V Z1 und Z2 gleich oder verschieden sein können und Wasserstoff, geradkettige oder verzweigte Kohlenwasserstoffreste, oder Z1 Wasserstoff und Z2 Acylreste, OH, Alkoxy-, Aryloxy- oder Acyloxygruppen, NH2 oder gegebenenfalls substituierte Aminogruppen bedeuten oder beide Reste Z1 und Z2 zusammen mit dem N-Atom einen heterocyclischen Ring bilden, dadurch gekennzeichnet, dass man Fumarsäure oder entsprechende funktionelle Derivate der Fumarsäure mit entsprechenden cyclischen Verbindungen, welche zwei konjugierte endocyclische Doppelbindungen enthalten, umsetzt.
II. Anwendung des Verfahrens nach Patentanspruch I, zur Herstellung von Verbindungen der Formel (I) ausgehend von den Dimeren oder Polymeren der cyclischen Verbindungen mit zwei konjugierten endocyclischen Doppelbindungen, wobei durch Depolymerisation derselben im Reaktionsgemisch als Zwischenprodukte die entsprechenden Monomere entstehen.
UNTERANSPRÜCHE
1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass man die Umsetzung in Gegenwart eines Lösungsmittels, insbesondere in wässriger Lösung oder in Dimethylformamid, durchführt.
2. Verfahren nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man dem Reaktionsgemisch zur Erhöhung der Löslichkeit der Reaktanten Basen, Säuren, Emulgatoren oder andere Lösungsvermittler zufügt.
3. Verfahren nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass man dem Reaktionsgemisch zur Beschleunigung der Reaktion Katalysatoren zusetzt.
4. Verfahren nach Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass man dem Reaktionsgemisch Antioxydantien und/oder Polymerisationsverzögerer zusetzt.
5. Verfahren nach Patentanspruch I zur Herstellung von Verbindungen der Formel (I), worin A1 und A2 einen bivalenten, gesättigten, gegebenenfalls durch Alkyl-, Alkoxy-, Acyloxy- oder Arylgruppen substituierten aliphatischen Kohlenwasserstoffrest bedeutet und ein A1 bzw.
A2 auch ein entsprechender Rest, welcher anstelle einer Methylengruppe ein Sauerstoffatom aufweist, oder -0sein kann, dadurch gekennzeichnet, dass man erhaltene Verbindungen der Formel (I), welche nicht-aromatische Doppelbindungen enthalten und halogenfrei sind, zu den entsprechenden gesättigten Verbindungen katalytisch hydriert.
6. Anwendung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass als Dimeres für die Depolymerisation Dicyclopentadien verwendet wird.
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Process for the preparation of bicyclic dicarboxylic acids and their derivatives
The invention relates to a new process for the preparation of known and new bicyclic dicarboxylic acids and their derivatives of the general formula:
EMI1.1
wherein A1 and A9 denote a bivalent aliphatic hydrocarbon radical optionally substituted by alkyl, alkoxy, acyloxy, aryl groups or halogen, a corresponding radical which has an oxygen atom instead of a methylene group, or -0-, where at least one Ar or
A2 represents an ethenylene group optionally substituted by alkyl, alkoxy, acyloxy, aryl groups or halogen, R1 and R. represent hydrogen, halogen, alkyl, alkoxyalkyl or acyloxyalkyl groups and X1 and X2, which can be identical or different, OH, Halogen, alkoxy or aryloxy or a group of the structures II to V below mean -OBY (11) -NH-BY (III)
EMI1.2
where in the formulas II to VI B for a divalent, straight-chain or branched hydrocarbon radical and Y for halogen, CN, OR, SR,
N1R2, N'R2 HCl, N1R? + Acid radical, COOR, CONR2, where R is hydrocarbon radicals or two radicals R together with the Nt atom form a heterocyclic ring, optionally containing further heteroatoms, and in formula V Z1 and Z2 can be identical or different and are hydrogen, straight-chain or branched hydrocarbon radicals, or Z1 is hydrogen and Z2 is acyl radicals, OH, alkoxy, aryloxy or acyloxy groups, NIls or optionally substituted amino groups, or both radicals Zt and Z5 together with the N atom form a heterocyclic ring.
The process is characterized in that fumaric acid or corresponding functional derivatives of fumaric acid are reacted with corresponding cyclic compounds which contain two conjugated endocyclic double bonds.
The new process is thus practically generally applicable to fumaric acid (derivatives) and cyclic dienes. The examples listed below are only intended to illustrate the variety of products that can be manufactured using the new process; however, they cannot exhaustively describe all the existing options and therefore do not have any restrictive meaning.
According to ALDER & STEIN (Ann. Chem. 514, 197, 1934), fumaric acid cannot be reacted with cyclopentadiene. In order to prepare some of the compounds according to the invention, a detour was therefore sometimes taken: fumaric acid dichloride was added to the dienes in question and the desired other functional derivatives were prepared from the bicyclic dicarboxylic acid dichlorides obtained. This detour is not only lengthy and expensive, but also inefficient due to the technical difficulties that arise. The use of acid chlorides in diene syntheses always has high proportions of by-products and substance losses, e.g. B. by polymerization of the diene component, and requires special precautionary measures when carrying out the reaction (cf. ALDER & STEIN, Ann.
Chem. 514, 203, 1934); (KUHN & WAGNER-JAUREGG, Ber. 632664, 1930). These difficulties do not arise when using dialkyl fumarates (cf.
Austrian Patent No. 224 101), but the conversion of the bicyclic adducts obtained in this way to the compounds according to the invention not only requires a further reaction stage, its reactivity is also reduced towards certain agents; for example, their reaction with amines, in particular with dialkylamines, only gives comparatively low yields of the desired products.
It has now been found that fumaric acid can also be reacted with cyclopentadiene in the sense of a diene synthesis, provided that the reaction is carried out in a suitable solvent, especially in polar solvents such as water, alcohols, lower fatty acids, dimethylformamide, etc. It has also been found that, in the same way, various functional derivatives of fumaric acid can be reacted with cyclopentadiene to give the corresponding Diels-Alder adducts. The reaction has general validity for monofunctional and bifunctional derivatives of fumaric acid, and it is assumed that the use of monofunctional and asymmetrical bifunctional fumaric acid derivatives results in mixtures of the theoretically possible isomeric adducts.
It was also found that, instead of monomeric cyclopentadiene, one can also start from its dimeric. It should be noted as a special feature of the invention that when using dicyclopentadiene, the depolymerization of the same can also be carried out ad hoc in the reaction mixture, as a result of which the monomerization is omitted as a separate operation.
When using suitable solvents, for example dimethylformamide, the reaction can be conducted in such a way that the reaction proceeds quantitatively and therefore without loss, both with regard to the fumaric acid (derivatives) used and to the (di) -cyclopentadiene. The fumaric acid (derivatives) in dimethylformamide are advantageously reacted with a slight excess of dicyclopentadiene; During the subsequent work-up by vacuum distillation, the excess dicyclopentadiene is quantitatively removed with the solvent and leaves the adduct in a very pure form; the distilled solvent with the remaining dicyclopentadiene can be used again immediately. In this process, no by-products are formed, in particular no high-polymer cyclopentadienes.
In the same way, substituted, in particular halogenated, cyclopentadienes and homologous cycloalkadienes, which in turn may be substituted or fused with further rings, can be used as diene components; Simple and substituted cyclodienes which contain a heteroatom instead of a ring carbon, such as furan and α-pyran or their substitution products, can also be used as diene components.
Depending on the nature of the fumaric acid derivative used and the cyclodiene used, the reactions can be carried out in the absence of third substances or, advantageously, in the presence of a suitable inert solvent or in mixtures thereof, with sufficient mixing of the reactants being ensured if necessary and especially in the case of inhomogeneous reaction mixtures. The presence of one or more solvents can optionally be of decisive importance for the course of the reaction. This has already been set out in one case above.
It has now also been found that, for example, the diene synthesis of fumaric acid and cyclopentadiene can be carried out smoothly in polar solvents, in particular even in aqueous solution, while this is completely impossible in less polar or non-polar solvents, as cited at the beginning. It is also possible to increase the reaction rate and thus the yield by adding substances which promote the solubility of one or both reactants, or by using catalysts or both.
It must also be noted that, in the interests of optimal control of the reactions, the external conditions, such as temperature and pressure, must be adapted to the given requirements; in particular, the reaction temperature must be kept under control by supplying or dissipating heat, and, if necessary, also the Increase pressure by working in a closed vessel at an elevated temperature.
All compounds which can be prepared according to the invention and which contain non-aromatic double bonds and are halogen-free can be catalytically hydrogenated to the corresponding saturated compounds.
The compounds which can be prepared according to the invention can be used on their own or as intermediates for the preparation of medicaments, cosmetics, pesticides and weed control agents, additives and lubricants, emulsifiers, solubilizers or auxiliaries for the plastics, paper and textile industries.
example 1
100 g of fumaric acid were suspended in 600 ml of dimethylformamide and a total of 65 g of freshly monomerized cyclopentadiene were added in portions. The reaction started spontaneously with warming; the addition of the diene was directed so that additional cooling was not required. After the reaction had subsided, the solvent was in vacuo. largely distilled off, the residue slurried with water, filtered off with suction and dried.
Yield: 154 g of 1,4-endomethylene-X5-cyclohexene-2,3-trans-dicarboxylic acid, melting point 188-1890.
Analysis: Equivalent weight: calc. 91.0 found 91.0.
Example 2
11 g of fumaric acid diamide were refluxed for 3 hours with 50 ml of dimethylformamide and 7.5 g of freshly monomerized cyclopentadiene. Two thirds of the solvent were then distilled off, and the precipitate which separated out was separated off, washed and dried. Yield: 16.9 g of 4-terminal methylene-d6-cyclohexene-2,3-trans-dicarboxylic acid diamide, melting point 2370; Analysis: Ber. 15.55% N found 15.65% N.
Example 3
4.5 g of fumaric acid bisdiethylamide were dissolved in 25 ml of benzene, treated with 2.5 g of freshly monomerized cyclopentadiene and refluxed for 1 hour.
It was then evaporated and the residue was recrystallized once from petroleum ether. Yield: 5.5 g
1,4-Endomethylene-A5-cyclohexene-2,3-trans-dicarbonsäu re-bis-diethylamide, melting point 840 C, analysis: Ber.
9.58% N, found 9.48% N.
The following compounds were prepared in a similar manner: 1,4-Endomethylene-A5-cyclohexene-2,3-trans-dicarboxylic acid-bis-dimethylamide, melting point 65-680.
1, 4-endomethylene-A5-cyclohexene-2, 3 -trans-dicarboxylic acid-bis-diallylamide, oily, nD 1.5272, d20 1.041,
Siedep. 165-1750 (0.5 torr).
1, Endomethylene-A 5-cyclohexene-2,3-trans-dicarboxylic acid-bis-di-n-propylamide, melting point 380.
1,4-Endomethylene-zf 5-cyclohexene-2,3-trans-dicarboxylic acid-bis-di-isopropylamide, melting point 1130.
1,4-Endomethylene-A5-cyclohexene-2,3-trans-dicarboxylic acid-bis-piperidide, melting point 1600.
1,4-Endomethyien-A5-cyclohexene-2,3-trans-dicarbonylaziridine, m.p. 640.
1, 4-endomethylene-A5-cyclohexene-2,3-trans-dicarboxylic acid-bis-morpholide, melting point 1720.
Example 4
6 g of fumaric acid-bis-n-butylamide were mixed with 50 ml of dimethylformamide and 7 g of freshly monomerized
Cyclopentadiene refluxed for 2 hours. The solvent was then distilled off in vacuo and the residue was recrystallized once from aqueous alcohol.
Yield: 7.4 g of 1,4-endomethyl-A5-cyclohexene-2,3-trans-dicarboxylic acid-bis-n-butylamide, melting point 1910, analysis: Ber. 9.58% N, found 9.59% N.
The following compounds were prepared in a similar way: 1,4-Endomethylene-A5-cyclohexene-2,3-trans-dicarboxylic acid-bis-methylamide, melting point 2010.
1, 4-endomethylene-ds-cyclohexene-2, 3-trans-dicarboxylic acid-bis-ethylamide, melting point 1990.
1,4-Endomethylene-35-cyclohexene-2,3-transtdicarboxylic acid-bis-n-propylamide, melting point 2000.
1,4-endomethylene-A5-cyclohexene-2,3-trans-dicarboxylic acid-bis-isopropylamide, melting point 2470.
1,4-Endomethylene-A5-cyclohexene-2,3-trans-dicarboxylic acid-bis-sec-butylamide, melting point 2770 (decomp.) 1,4-Endomethylene-Z15-cyclohexene-2,3-trans-dicarbene - acid-bis-tert-butylamide, m.p. 2450.
1,4-Endomethylene-á5-cyclohexene-2,3-trans-dicarboxylic acid bis-benzylamide, melting point 1900.
1,4-endomethylene-Z15-cyclohexene-2,3-trans-dicarboxylic acid-bis-anilide, melting point 2400.
1,4-Endomethyien-A 5-cyclohexene-2,3-trans-dicarboxylic acid-bis-p-toluidide, mp. Over 3000 under decomp.
1,4-Endomethylene-d 5-cyclohexene-2,3-trans-dicarboxylic acid-bis-anisidide, mp. 2120.
1,4-Endomethylene-25-cyclohexene-2,3-trans-dicarboxylic acid-bis-n-butylamide, melting point 1900.
1,4-Endomethylene-ds-cyclohexene-2,3-trans-dicarboxylic acid-bis-n-butylamide, mp. 1900.
1,4-Endomethylene-AS-cyclohexene-2,3-trans-dicarboxylic acid-bis-allylamide, melting point 1730.
Example 5
7 g of fumaric acid dihydrazide were refluxed with 5 g of cyclopentadiene and 70 ml of dimethylformamide for 2 hours. After cooling, it was filtered and the filtrate was evaporated in vacuo. The oily residue crystallized in the series with ethanol. From booty: 8.5 g. Recrystallization from ethanol. 1,4-endomethylene-S5-cyclohexene-2,3-trans-dicarboxylic acid dihydric azide, melting point 1710, analysis: Ber. 26.65% N. Found.
26.60% N.
1,4-Endomethylene-a5-cyclohexene-2,3-trans-dicarboxylic acid bis-phenyl hydrazide, melting point 2820, is obtained in a similar manner.
Example 6
10 g of fumaric acid bis (ß-chloroethyl ester) were dissolved in 50 ml of benzene and treated with 4 g of cyclopentadiene, the mixture heating up spontaneously. After the reaction had subsided, the solvent was distilled off and the residue was distilled in vacuo. 1,4 endomethylene-A5-cyclohexene-2,3-trans dicarboxylic acid bis- (ss-chloroethyl ester), boiling point 140-1500 (0.5 Torr), n2.01.4979, d40 1.291. Analysis: Ber. 23.08% Cl, found.
22.92 / 0 cl.
Example 7
13 g of fumaric acid bis (β-ethoxyethyl ester) were reacted with cyclopentadiene as in Example 6 and worked up. Yield: 15.5 g. 1,4-endomethylene-A5-cyclohexene-2, 3-trans - dicarboxylic acid - dicar bonsäure-di (ß-ethoxyethyl ester), boiling point 190-1910 (2 Torr), n2D0 1.4653, d40 1.092.
The following was shown in the same way: 1,4-Endomethylene-Z15-cyclohexene-2,3-trans-dicarboxylic acid di- (β-methoxy-ethyl ester), boiling point. 176-1790 (1 torr), and 1.4727, d4 1.137.
Example 8 Fumaric acid bis (β-dimethylamino ethyl ester) was reacted with cyclopentadiene as in Example 6. After completion of the reaction, the solvent was in vacuo. distilled off, the residue taken up in isopropanol and hydrogen chloride passed in until saturation. The precipitated crystals were separated off, dried and recrystallized from isopropanol.
The free base can be liberated from the dihydrochloride with alkali hydroxide. Siedep. 180-1850 (1 torr).
1,4-Endomethylene-A5-cyclohexene-2,3-trans-dicarboxylic acid bis (β-dimethylaminoethyl ester) dihydrochloride, m.p. 2050.
Dimethoiodide, m.p. 2300. Diethobromide, m.p.
1990. The following compounds were prepared in a similar way: 1,4-Endomethylene-A5-cyclohexene-2, 3 -trans-dicarboxylic acid-bis- (ß-diethylaminoethylester) -dihydrochloride.d, mp. 1550.
1,4-Endomethylene-A5-cyclohexene-2,3-trans-dicarboxylic acid-bis- (a-methyl-ss-dimethylamino ethyl ester) dihydrochloride, m.p. 2300.
1,4-Endomethylene-A 5-cyclohexene-2,3-trans-dicarboxylic acid-bis- (β-piperidinoethyl ester) -dihydrochloride, melting point 2350.
Example 9
12 g of monoethyl fumarate were dissolved in 50 ml of dimethylformamide, and 7 g of cyclopentadiene were added. The reaction occurs with self-heating.
After the reaction had subsided, the solution was medium in vacuo. distilled off and the residue fractionated. Yield: 13.9 g of 1,4-endomethylene-dj-cyclohexene-2, 3 -trans-dicarboxylic acid monoethyl ester, viscous oil, boiling point. 165-1720 (1 torr), n20 1.4856, d40 1.183.
D 4
Example 10
30 g of fumaric acid n-propyl ester chloride were dissolved in 30 ml of benzene and with stirring and cooling with
10 g of cyclopentadiene dissolved in 20 ml of benzene are added.
After the reaction had ended, the mixture was heated to 500 for 1 hour, then the solvent in vacuo.
distilled off and the residue fractionated: Yield: 29.2 g.
1,4-Endomethylene-d5-cyclohexene-2,3-trans-dicarboxylic acid n-propyl ester chloride, boiling point. 125-1300 (10 torr), Nu1.4848.
Analysis: Ber. 14.68% C1 found 14.78% C1.
Example 11
21 g of fumaric acid diethylamide were reacted with cyclopentadiene as in Example 6 and worked up. Yield: 24.2 g.
1, 4-endomethylene-A5-cyclohexene-2,3-trans-dicarboxylic acids-propyl-ester-diethylamide, Siedep. 167-1690 (2 torr), n 2D 1.4822, d4 1.051.
Analysis: Ber. 5.02% N found 4.85% N.
Example 12
10 g of fumaric acid-N-propylester-n-butylamide were reacted with cyclopentadiene as in Example 4 and worked up. Yield 13.0g.
1,4-Endomethylene-A5-cyclohexene-2, 3-trans-dicarboxylic acid n-propyl ester-n-butylamide, boiling point. 180-1950 (1-2 torr), n2r, 1.4847, d4201.047.
Analysis: Ber. 5.02% N found 4.93% N.
The following was shown in the same way: 1,4-Endomethylene-ds-cyclohexene-2,3-trans-dicarboxylic acid-n-propyl-ester-anilide, melting point 92-980.
Example 13
5 g of fumaric acid mono- (diethylamide were refluxed with 4 g of cyclopentadiene and 30 ml of dimethylformamide for 3 hours.
evaporated and the residue was distilled from a bulb tube (bath temp. 180-1950, 1 Torr); Yield: about 6 g. When rubbed with ether, the semi-solid mass gave colorless crystals, melting point 102-1080.
1,4-endomethylene-A 5-cyclohexene-2,3-frandicarboxylic acid mono- (diethylamide).
Analysis: Ber. 5.90% N found 5.86% N.
Example 14
6 g of fumaric acid-bis-diethylamide were heated to 1800 in a tube with 5 g of dicyclopentadiene and 15 ml of toluene for 2 hours. After cooling, the tube contents were in vac. evaporated. The residue crystallized from cyclohexane in colorless crystals, bp. 840, yield: 7.4 g.
1,4-Endomethylene-d5-cyclohexene-2,3-trans-dicarboxylic acid-bis-diethylamide.
Mixed flow with the preparation shown in Example 3: 840.
Example 15
6 g of fumaric acid-bis-diethylamide were heated to 1500 ° C. with 30 ml of cyclohexadiene in a tube for 10 hours.
After cooling, the volatile fraction was distilled off and the semi-solid residue was recrystallized from cyclohexane. Yield: 5.2 g.
1,4-Endoethylene-d5-cyclohexene-2,3-trans-dicarboxylic acid bis-diethyl amide, melting point 1200.
Analysis: Ber. 9.14% N found 9.30% N.
Example 16
10 g of fumaric acid bis (β-ethoxyethyl ester) were refluxed with 30 ml of cyclohexadiene for 20 hours. The excess cyclohexadiene was then removed and the residue in vacuo. distilled.
Yield: 12.0 g.
1, 4-endoethylene-35-cyclohexene-2,3-trans-dicarboxylic acid-bis- (ss-ethoxyethyl ester),
Siedep. 182-1840 (0.5 torr), n2Dl, 4728 d4 1.093.
The following was shown in the same way:
1, 4-endoethylene-d5-cyclohexene-2,3-trans-dicarboxylic acid di- (p-methoxy-ethyl ester), boiling point 188-1890 (2 torr), n2D1.4800, d4 1.138.
Example 17
10 g of fumaric acid n-propyl ester diethylamide were reacted with 20 ml of cyclohexadiene as in Example 16 and worked up. Yield: 16.1 g.
1, 4-endoethylene-d5-cyclohexene-2,3-trans-dicarboxylic acid n-propyl ester diethylamide, boiling point. 155-1620 (1 torr), n2D0 1.4851 d 201.051.
Analysis: Ber. 4.77 N, found 4.85% N.
Example 18
12.5 g of bis (β-chloroethyl ester) fumarate and 9 g of anthracene were suspended in 100 ml of methylene chloride and 14 g of AlCl3 were added in portions. The reaction started immediately with a strong evolution of heat and the anthracene dissolved. After the reaction had ended, the mixture was poured onto ice, the organic phase was separated off, washed with water, dil. H2SO4 and again with water, dried over Na2SO4, filtered and evaporated in vacuo. Yield: 17.7 g of viscous oil, not distillable.
5.6; 7, 8-dibenzo-bicyclo (2.2.2) octane-2,3-trans-dicarboxylic acid bis (ß-chloroethyl ester), analysis: Ber. 16.91% Cl found 15.52% Cl.
Example 19
Hydrogenations: In each case 1 part of the unsaturated substances was dissolved in 5 to 10 parts of alcohol, 0.5 to 2% of their amount by weight of Pd-carbon was added and the mixture was turbine in a hydrogen atmosphere. After the uptake of hydrogen was complete, the catalyst was filtered off, the solution was evaporated in vacuo and the residue was recrystallized or distilled. In this way the following new connections were represented:
1, 4-endomethylene-cyclohexane-2, 3-trans-dicarboxylic acid bis-diisopropylamide, melting point 1220.
1,4-Endomethylene-cyclohexane-2,3-trans-dicarboxylic acid bis-n-propylamide, melting point 2070.
1, 4-Endomethylene-cyclohexane-2, 3-trans-dicarboxylic acid bis-isopropylamide, melting point 2660.
1,4-Endomethylene-cyclohexane-2,3-trans-dicarboxylic acid bis-n-butylamide, melting point 1810.
1,4-Endomethylene-cyclohexane-2,3-trans-dicarboxylic acid bis-tert-butylamide, melting point 2520.
1,4-Endomethylene-cyclohexane-2,3-trans-dicarboxylic acid bis-anilide, melting point 2670.
1, 4-endomethylene-cyclohexane-2,3-trans-dicarboxylic acid bis (ss-ethoxyethyl ester), boiling point. 188-1900 (1 torr), n2.01.4692, d40 1.084.
1, 4-endomethylene-cyclohexane-2,3-trans-dicarboxylic acid di- (ss-methoxy-ethyl ester), boiling point. 178-1800 (1 torr), n2D 1.4660, d420 1.125.
1, 4-endoethylene-A5-cyclohexane-2,3-trans-dicarboxylic acid-bis- (ß-methoxyethyl ester), boiling point. 185-1900 (1 torr) n2D 1.4743, d20 1.127.
1,4-Endomethylene-35-cyclohexene-2,3-trans-dicarboxylic acid-bis-sec-butylamide, melting point 2480.
Example 20
5 g of fumaric acid bis (β-ethoxyethyl ester) and 10 g of hexachlorocyclopentadiene were heated to 1700 for 20 hours. Then was in the vac. distilled and the fraction from Siedep. 190-2050 (0.5 torr) separated.
Yield: 9.5 g of 1,4,5,6,7,7-hexachloro-1,4-endomethylene-X5-cyclohexene-2,3-trans-dicarboxylic acid Fbis- (} 9-ethoxyethyl ester), yellow Oil. n2,01,5091, d240 1.405.
Example 21
10 g fumaric acid, 10 g dicyclopentadiene and 50 ml
Dimethylformamide was refluxed for 3 hours. After cooling, the solvent and the excess dicyclopentadiene were distilled off in vacuo and the residue was crystallized from a little water, filtered off with suction and dried. Yield 15.4g
1,4-endomethylene-d5-cyclohexene-2,3-trans-dicarboxylic acid, m.p. 187-1880; Analysis: equivalent weight: calc. 91.0% found 91.2%.
Example 22
6 g fumaric acid diamide, 6 g dicyclopentadiene and
100 ml of dimethylformamide were refluxed for 3 hours, the fumaric acid diamide completely dissolving. After cooling, three quarters of the solvent were distilled off in vacuo and the precipitated crystals were filtered off with suction, washed and dried. Yield: 8.8 g.
1,4-endomethylene-J5-cydohexene-2,3-trans-dicarboxylic acid diamide, m.p. 2570; Analysis: Ber. 15.55% N found 16.0% N.
Example 23
10 g of fumaric acid were suspended in 150 ml of water, mixed with 20 g of freshly monomerized cyclopentadiene and the whole thing was vigorously turbined for 3 hours. It was then made alkaline, the excess cyclopentadiene extracted with ether and the aqueous solution acidified. The deposited precipitate was separated off, washed and dried; further crystalline fractions were obtained by concentrating the mother liquor. Yield: 14.3 g.
1, 4-endomethylene-X5-cyclohexene-2,3-trans-dicarboxylic acid, melting point 188-1890, analysis: equivalent weight: calc. 91.0% found 90.8%.
The excess cyclopentadiene can be recovered in the form of its dimer and used again.
Example 24
10 g of fumaric acid were suspended in 100 ml of water and, in order to increase the solubility of the fumaric acid, half an equivalent of NaOH, dissolved in 50 ml of water, was added. Then 20 g of freshly monomerized cyclopentadiene were added and the whole thing was vigorously turbined for 3 hours. It was then worked up as in Example 23.
In analogous experiments, instead of NaOH, other bases, u. between KOH, ammonia, triethylamine, triethanolamine, used.
In all cases, 1,4-endomethylene-A5-cyclohexene-2,3-trans-dicarboxylic acid was formed quantitatively and was isolated in crystalline form in yields between 94.5 to 98.5%.
Example 25
10 g of fumaric acid were suspended in 100 ml of 0.1N H2SO4 and reacted with 20 g of cyclopentadiene as in Example 23. The product was in the same
Way worked up. Yield: 16.2 g
1,4-Endomethylene-A5-cyclohexene-2, 3-trans-dicarboxylic acid, melting point 189-1900,
Analysis: Equivalent weight: calc. 91.0% found 90.7%.
Example 26
10 g of fumaric acid and 10 g of cyclopentadiene in 50 ml
Glacial acetic acid was refluxed for 15 min. While stirring and then stirred for a further 2 hours until cooled. It was then evaporated in vacuo and the residue was worked up as in Example 23. Yield:
15.0 g
1, 4-endomethylene-A5-cyclohexene-2,3-trans-dicarboxylic acid, melting point 1890, analysis: equivalent weight: calc. 91.0% found 90.4%.
The same result is obtained when using ethyl acetate, acetone and diisopropyl ether as solvents.
Example 27
10 g of fumaric acid were suspended in 50 ml of methanol, and 7 g of cyclopentadiene were added. The mixture warmed up spontaneously and the fumaric acid went into solution. After the reaction had subsided, the solvent was distilled off and the residue was dried.
Yield: 15.6 g.
1,4-Endometliylen-Ä1-cyclohexene-2,3-trans-dicarboxylic acid, m.p. 188-1890.
The same result was obtained when ethanol, n-propanol and isopropanol were used as solvents.
Example 28
1 kg of fumaric acid was suspended in 3.5 liters of aqueous acetone and heated to a gentle boil.
Then 625 g of cyclopentadiene were allowed to flow in with stirring. After cooling and concentration, the crystallized
1,4-endomethylene-A5-cyclohexene-2,3-trans-dicarboxylic acid in analytically pure form. Yield: 1.52 kg, m.p.
189-1900.
Example 29
10 g of fumaric acid diureide were reacted with 7 g of cyclopentadiene as in Example 2. Yield: 19.9 g of 1,4-endomethylene-35-cyclohexene-2,3-trans-dicarboxylic acid diureide, melting point 3050.
Analysis: Ber. 21.05% N found 20.79% N.
Example 30
10 g of fumaric acid bis (azoarbethoxyethyl ester) were reacted with 5 g of cyclopentadiene as in Example 6.
Yield: 12.2 g of 1,4-endomethyl-A5-cyclohexene-2,3-trans-dicarboxylic acid bis (aWcarbethoxy-ethyl ester), oily liquid, n2D0 1.4609; d401,130.
Example 31
10 g of fumaric acid bis (cc-cyano-isopropyl ester) were reacted with 4.5 g of cyclopentadiene as in Example 6.
Yield: about 12 g of 1,4-endomethylene-A5-cyclohexene-2,3-trans-dicarboxylic acid bis (a-cyano-isopropyl ester), very viscous oil, decomposes on heating.
Example 32
10 g of fumaric acid bis (ß-ethylthio-ethyl ester) were reacted as in Example 6 with 5 g of cyclopentadiene. Yield: 11.8 g of 1,4-endomethylene-á5-cyclohexene-2,3-trans-dicarboxylic acid bis (β-ethylthio-ethyl ester), 0.1, Sl72 d'4201,142.
PATENT CLAIMS
I. Process for the preparation of bicyclic dicarboxylic acids and their derivatives of the formula
EMI6.1
where A1 and A2 are a divalent aliphatic hydrocarbon radical, optionally substituted by alkyl, alkoxy, acyloxy, aryl groups or halogen, a corresponding radical which has an oxygen atom instead of a methylene group, or -O-, where at least one A1 or
A2 represents an athenylene group optionally substituted by alkyl, alkoxy, acyloxy, aryl groups or halogen, R, andR represent hydrogen, halogen, alkyl, alkoxyalkyl or acyloxyalkyl groups and X1 and X2, which can be identical or different, OH, Halogen, alkoxy or aryloxy or a group of the structures II to V below mean -OBY (11) -NH-BY (III)
EMI6.2
where in the formulas II to WB for a divalent, straight-chain or branched hydrocarbon radical and Y for halogen, CN, OR, SR, NtR2, N1R HCl, N'R + acid radical, COOR, CONlR2, where R are hydrocarbon radicals or two radicals R each together with the N1 atom a heterocyclic,
optionally form further ring containing heteroatoms, and in formula V Z1 and Z2 can be identical or different and are hydrogen, straight-chain or branched hydrocarbon radicals, or Z1 is hydrogen and Z2 is acyl radicals, OH, alkoxy, aryloxy or acyloxy groups, NH2 or optionally substituted amino groups mean or both radicals Z1 and Z2 form a heterocyclic ring together with the N atom, characterized in that fumaric acid or corresponding functional derivatives of fumaric acid are reacted with corresponding cyclic compounds which contain two conjugated endocyclic double bonds.
II. Use of the process according to claim I for the preparation of compounds of the formula (I) starting from the dimers or polymers of the cyclic compounds with two conjugated endocyclic double bonds, the corresponding monomers being formed as intermediates by depolymerization of the same in the reaction mixture.
SUBCLAIMS
1. The method according to claim I, characterized in that the reaction is carried out in the presence of a solvent, in particular in aqueous solution or in dimethylformamide.
2. The method according to dependent claim 1, characterized in that bases, acids, emulsifiers or other solubilizers are added to the reaction mixture to increase the solubility of the reactants.
3. The method according to dependent claim 2, characterized in that catalysts are added to the reaction mixture to accelerate the reaction.
4. The method according to dependent claim 3, characterized in that antioxidants and / or polymerization retarders are added to the reaction mixture.
5. The method according to claim I for the preparation of compounds of the formula (I), in which A1 and A2 are a divalent, saturated aliphatic hydrocarbon radical optionally substituted by alkyl, alkoxy, acyloxy or aryl groups and an A1 or
A2 also a corresponding radical which has an oxygen atom instead of a methylene group, or can be -0, characterized in that compounds of the formula (I) obtained, which contain non-aromatic double bonds and are halogen-free, are catalytically hydrogenated to give the corresponding saturated compounds.
6. Use according to claim II, characterized in that dicyclopentadiene is used as the dimer for the depolymerization.
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