CH628315A5 - Verfahren zur herstellung von arylsubstituierten alkoholen. - Google Patents

Description

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2

PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zur Herstellung von arylsubstituierten Alkoholen der Formel r.

r-

r.

■-$

r> rp \ ,6 | ^ | \ |

L c \c oh r,

r5

worin Ri, R2, R3, R4 und Rs Wasserstoff, Alkyl, Cycloalkyl, Aryl, Nitro, Nitrii, Formyl, Carboxy, Amido, Hydroxy, Hydroxyalkyl, Alkoxy, Carboalkyloxy, Carboxyalkyl, Alka-noyl oder Alkanoyloxy bedeuten, oder zwei Glieder der Reste Ri, R2, R3, R4und Rs zusammen -CH=CH-CH=CH-. -CH2-CH2-CH2-CH2- oder -O-CH2-O- bedeuten und Rö, Rs, R9, Rio, Ri und Rk Wasserstoff, Alkylreste mit 1-10 Kohlenstoffatomen, Cycloalkylreste mit 1-10 Kohlenstoffatomen, Arylreste oder zwei Glieder zusammen Teile eines carbocyclischen Ringsystems darstellen, und worin n eine ganze Zahl von 0 bis 10 darstellt; und mindestens eines der Kohlenstoffatome der Kette

Aryljodid als Ausgangsmaterial Verwendung findet, ist,

3. eines nicht-sauren polaren Lösungsmittels in den Fällen, wo ein anorganisches Carbonat oder Bicarbonat als Base verwendet wird;

5 bei einer Temperatur im Bereich von 8° bis 160° umsetzt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man unter Inertgasatmosphäre arbeitet.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass X Brom ist und dass zum Reaktionsgemisch

10 eine solche Menge tertiären, aromatischen oder aliphatischen Phosphins oder Phosphits zugesetzt wird, dass das Verhältnis von Phosphor zu Palladium zwischen 1 und 10 beträgt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Reste Ri, R2, R3, R4 und Rs in der

15 Formel II H, CHs-, C2H5-, C3H7-, C4H9-, CsHu-, CeHs-, -OCH3, -OC2H5-, -OC3H7, -OC4H9, -CHO, -COCH3, -C=N, -OH, -NO2, CH3CONH-, -COOH, -COOCH3, -CH2OH, -CH2COOH, -CH2CH2OH oder CH3COO- darstellen, oder zwei benachbarte Glieder Ri, R2, R3, R4 und Rs

20 zusammen-CH=CH-CH=CH-, -CH2-CH2-CH2-CH2-oder -O-CH2-O- sind, Rö, Rs, R9, Rio, Ri und Rk in der Formel III Wasserstoff, Alkylreste mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, Cycloalkylreste mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen oder zwei Glieder zusammen Teile von 6gliedrigen carbocy-

25 clischen Ringen darstellen,

und Natriumcarbonat oder Natriumbicarbonat als Base verwendet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass man als Alkohol 2-Methyl-3-buten-2-ol

30 oder 2-Äthyl-3-buten-2-ol verwendet und das Reaktionsprodukt eine Verbindung der Formel vollständig substituiert ist,

dadurch gekennzeichnet, dass man eine Arylverbindung der Formel

R2

35 ^

R

ii

/\ oh

R4 5

worin X Brom oder Jod darstellt, mit einem Alkohol der Formel

45 worin Ri bis Rs obige Bedeutung besitzen und R9 Methyl oder Äthyl ist,

darstellt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass Ri=R2=R3=R4=R5= Wasserstoffbedeuten, so 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass man unter Inertgasatmosphäre arbeitet, dass X = Br ist, und dass man iii'

c—oh

60

in Anwesenheit von

1. Palladiummetall, einem Palladiumsalz oder einem Palladiumkomplex;

2. einer Base, die a) ein anorganisches Carbonat oder Bicarbonat, oder auch b) ein aliphatisches tertiäres Amin in den Fällen, wo ein a) 0,5 bis 2,0 Mole des Alkohols pro Mol pro Benzol;

b) PdCk, PdCl2(C6HsCN)2 oder (CHsCOO^Pd in Mengen von 0,01 bis 1,0% bezogen auf Brombenzol;

c) 2 bis 4 Mole Triphenylphosphin pro Mol Palladium;

d) 1 bis 2 Mole Natriumcarbonat pro Mol Brombenzol und e) 0,01 bis 5,0 Mol aliphatisches tertiäres Amin pro Mol Brombenzol;

f) in Hexamethylphosphoramid, Dimethylacetamid, Dimethylformamid, N-Methylpyrrolidinon oder Tetramethylharnstoff zur Umsetzung bringt.

65

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass man als Ausgangsmaterial 2-Äthyl-3-buten-2-ol einsetzt und als Reaktionsprodukt die Verbindung der Formel

3

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oh erhält

9. Verfahren zur Herstellung der Verbindungen der Formel

OH

worin Ri3 Wasserstoff oder Methyl darstellt,

dadurch gekennzeichnet, dass man eine Verbindung der

Formel worin X Brom oder Jod darstellt, mit einem Alkohol der Formel

OH

worin Ri3 obige Bedeutung besitzt, in Anwesenheit von

1. Palladiummetall, einem Palladiumsalz oder einem Palladiumkomplex;

2. einer Base, die a) ein anorganisches Carbonat oder Bicarbonat, oder auch b) ein aliphatisches tertiäres Amin in den Fällen, wo ein Aryljodid als Ausgangsmaterial Verwendung findet, ist,

3. eines nicht-sauren polaren Lösungsmittels in den Fällen, wo ein anorganisches Carbonat oder Bicarbonat als Base verwendet wird;

bei einer Temperatur im Bereich von 80° bis 160° umsetzt, und das erhaltene Reaktionsprodukt der Formel

OH

OH

hydriert.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass man das erhaltene Produkt zu 3-Methyl-5-phenyl-3-pen-tanol hydriert.

11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass X = Brom ist.

12. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass man unter Inertgasatmosphäre arbeitet.

13. Verfahren nach Anspruch 9 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass X Brom ist und dass zum Reaktionsgemisch eine solche Menge tertiären, aromatischen oder aliphatischen Phosphins oder Phosphits zugesetzt wird, dass das Verhältnis von Phosphor zu Palladium zwischen 1 und 10 beträgt.

14. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass man unter Inertgasatmosphäre arbeitet, dass X = Br ist und dass man a) 0,5 bis 2,0 Mole des Alkohols pro Mol pro Benzol;

b) PdCk, PdCk(C6H5CN)2 oder (CH3COO)2Pd in Mengen von 0,01 bis 1,0% bezogen auf Brombenzol;

c) 2 bis 4 Mole Triphenylphosphin pro Mol Palladium;

d) 1 bis 2 Mole Natriumbicarbonat pro Mol Brombenzol und e) 0,01 bis 5,0 Mol aliphatisches tertiäres Amin pro Mol Brombenzol;

f) in Hexamethylphosphoramid, Dimethylacetamid, Dimethylformamid, N-Methylpyrrolidinon oder Tetramethylharnstoff zur Umsetzung bringt.

Mittels Reaktion eines Alkohols mit olefinischer Doppelbindung mit einem Arylbromid oder -Jodid in Anwesenheit eines Palladiumkatalysators werden arylsubstituierte olefi-nische Alkohole gewonnen. Die Erfindung betrifft demge-mäss die Arylierung olefinischer Alkohole.

Aromatische Reste wurden bislang durch Reaktion eines Olefins mit einem Arylquecksilberhalogenid in Anwesenheit eines Palladiumkatalysators an olefinische Doppelbindungen addiert (R.F. Heck, J. Am. Chem. Soc., 90,5518-5538 (1968); U.S.P. 3 767 710). Auf dieser Weise entstehen normalerweise Styrolderivate. Falls die als Ausgangsmaterial eingesetzte olefinische Verbindung einen Allylalkohol, der noch Wasserstoff am a-Kohlenstoffatom enthält, darstellte, entstanden die entsprechenden arylsubstituierten Aldehyde und Ketone in niedriger Ausbeute - im allgemeinen weniger als 50%. Neulich sind Methoden bekannt geworden, bei denen Arylreste an Olefine addiert werden, und ein Palladiumkatalysator direkt mit dem Aryljodid oder Arylbromid in Anwesenheit von Reagenzien und/oder Co-Katalysatoren wie Kaliumacetat, tertiären Aminen und/oder Triphenylphosphin Verwendung fanden, (R.F. Heck et al., J. Am.

Chem. Soc., 96,1133 (1974); R.F. Heck et al., J. Org. Chem. 37,2320, (1972); K. Mori et al., Bull. Chem. Soc. Japan, 46, 1505(1973).

Die palladiumkatalysierte Umsetzung von Aryljodiden und Bromiden mit olefinischen Alkoholen mit dem Ziel, Aryl-olefinalkohole zu erhalten, ist bis jetzt nicht bekannt. Die vorliegende Erfindung betrifft die Herstellung dieser Produkte auf die angegebene Weise.

Wie oben angeführt, betrifft das Verfahren der vorliegenden Erfindung die Reaktion eines Arylbromides oder Aryljodides mit einem olefinischen Alkohol in Anwesenheit einer Base (wie unten definiert) und eines Palladiumkatalysators (wie weiter unten detailliert ausgeführt), wobei arylsubstituierte olefinische Alkohole erhalten werden.

Die Reaktion verläuft wahrscheinlich nach folgendem Schema:

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

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1. ArX + Pd

[ArPdX]

2. [ArPdX] +

OH

-> (ar

E\

OH ]

PdX

Produkte + [HPdX]

worin ArX für ein Aryljodid oder -bromid steht;

^e^0H

einen olefinischen Alkohol darstellt worin der olefinische Rest, der substituiert oder unsubstituiert sein kann, über eine Kohlenwasserstoffkette E an die alkoholische Gruppe gebunden ist und E diese Kohlenwasserstoffkette darstellt.

Es wird beim Abgang von [HPdX] Bildung eines olefinischen Reaktionsproduktes erwartet, siehe z.B. Heck et al., J. Am. Chem. Soc. 96,1133 (1974). Die Doppelbindung - sofern nicht blockiert - wird zur alkoholischen Gruppe wandern und eine Carbonylverbindung wird entstehen - wenn von 2o einem primären Alkohol ausgegangen wird, wird ein Aldehyd entstehen, und wenn von einem sekundären Aldehyd ausgegangen wird, wird ein Keton entstehen.

Falls nun aber die Kohlenwasserstoffkette ein tetrasubstituiertes C enthält, d.h. ein C, an das kein Wasserstoff 2s gebunden ist, wird das Wandern der Doppelbindung verun-möglicht, und als Reaktionsprodukt wird ein olefinischer Alkohol entstehen. Diese Reaktion kann wie folgt dargestellt werden:

1. ArX +

-ch2oii

Pd

CKO

oh

2. ArX +

Pd

->

A

3. ArX +

-OH

Ar-

oh

4. ArX +

(CH2)7~CH20K

-> Ar-

'(CH2) 7-CHO

Das erfindungsgemässe Verfahren ist generell und breit anwendbar.

worin Ri bis Rs im Prinzip einen geeigneten reaktionsinerten 55 Substituenten darstellen können - siehe die untenstehenden

Dies ist aus den zahlreichen folgenden Beispielen deutlich Definitionen - und X entweder Jod oder Brom bedeutet,

ersichtlich.

in Anwesenheit eines Palladiumkatalysators wie unten defi-

Erfindungsgemäss wird ein Aryljodid oder -bromid der all- niert und einer Base wie unten definiert mit einem olefini-gemeinen Formel sehen Alkohol der allgemeinen Formel an

R„ R

III

5 628315

worin Re bis Rio, Ri und Rk geeignete Substituenten - wie darstellen, beispielsweise entlang der Kohlenwasserstoffkette unten definiert - und n eine gerade Zahl, einschliessend 0, im selben Molekül, umgesetzt, wobei eine Verbindung der darstellt wobei die obere Grenze aus praktischen Gründen 10 Formel ist, und Ri und Rk (voneinander verschiedene) Substituenten k4 "5

falls ein Kohlenstoffatom entlang der Kette k n 10

vollständig substituiert ist, entsteht.

25 Die Verbindung I kann von einem geringen Anteil des 5 entsprechenden Doppelbindungsisomeren der Formel

1_

I*

worin Ri bis R6, Ri und Rk obige Bedeutung besitzen, R7 die Zahl von 1 bis 10, m eine ganze Zahl von 0 bis 9 und m+1 = n Bedeutung von R6, Rs, R9 oder Rio hat die Bedeutung von Ri 1 darstellen und und R12 derjenigen von Ri und Rk entspricht, 1 eine ganze 40 wobei in der Kette

J. V

1%-

(F

mindestens ein Kohlenstoffatom vollständig substituiert ist, wodurch die Wanderung der Doppelbindung zur alkoholischen Gruppe verhindert wird,

begleitet sein. Diese Verbindung I' stört nicht und muss demnach auch nicht abgetrennt werden. Die Abtrennung kann aber nach an sich bekannten Methoden erfolgen, so Die als Ausgangsmaterialien verwendeten Arylverbin-dungen können durch die Formel ii dargestellt werden, worin X Brom oder Jod ist. Die Substituenten Ri bis Rs stellen dar: Wasserstoff, Alkyl (z.B. CH3-, C2H5, C3H7-, C4H9-, C5H11-. etc.), Cycloalkyl, Aryl (z.B. CeHs-, etc.), Nitro, Nitrii, Formyl, Carboxy, Amido (z.B. CH3CONH-, etc.), Hydroxy, Hydroxyalkyl (z.B. HOCH2-, HOCH2CH2-, etc.), Alkoxy (z.B. CH3O-, C2H5O-, C3H7O-,

C4H9O-, etc.), Carboalkyloxy (z.B. CH3OOC-, etc.), Carb-oxyalkyl (z.B. HOOCH2-, etc.), Alkanoyl (z.B. CH3CO-, 65 etc.), Alkanoyloxy (z.B. CH3COO-, etc.). Zwei Reste können zum Ring gebunden sein (Naphthyl-, Tetralin- oder O-CH2-O- Typ).

Aus den obigen Definitionen ist ersichtlich, dass eine sehr

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6

grosse Menge Ausgangsmaterialien in Frage kommen, bevor- hang für Ri bis Rs verwendet, aus praktischen Gründen 1-6

zugt sind jedoch solche Bromide und Jodide, die leicht C-Atome enthalten.

erhältlich sind, oder auf einfache Weise hergestellt werden Im folgenden sind einige bevorzugte aromatische Jodide können. Aus diesem Grunde werden denn auch die Reste und Bromide aufgeführt:

Alkyl, Alkoxy und Alkanoyloxy wie im obigen Zusammen- s

Br

Tabelle I

o

O)—Br

(ch3)3c-

o

Br c2h:

<ö>-

nhc

<°>-

Br

CH3°

<sh

HO (O) HO—i > 1

0>—Br

°2n ch.

0 II

i3G \ O ) Br 02N—( Q )—I

h°—(5^—31

CH.

(ch3)2C*—(OV— Br

CH.

OH

r^2Hr (ch3)3C-<o)-I

(CH^CH-^Ô}-1 CII3C0"H—^Ô) Br OHC— (0^>— I

COQCH.

:2HS—'(o}~ Br CH3OOC_(5>- I (P)~3r

\

CH2OH

Br—<0

H

CH.

OH

CH

CH

3 Br

H

AcO ^

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Obschon aus dem Vorangegangenen ersichtlich ist, dass Jodide und Bromide in Frage kommen, sind Bromide doch in vielen Fällen bevorzugt, da sie leichter zugänglich und billiger sind.

Auf der anderen Seite sind die Jodide oft reaktionsfähiger als die Bromide, so dass bei Verwendung der Jodide in gewissen Fällen eine wesentlich höhere Ausbeute resultieren kann, in diesen Fällen also die Jodide bevorzugt sind.

Die als Ausgangsmaterialien eingesetzten olefinischen Alkohole können, wie vorne gesagt, durch die Formel

III

dargestellt werden, wiederum ist eine Limitierung der Substi-

tuentendefinitionen nur durch die Zugänglichkeit solcher Alkohole gegeben.

Aus diesem Grunde stellen die R-Gruppen - Rö, Rs, Ri, Rk, R9, Rio, Rh, R12 - Wasserstoff, Ci-io-5 Alkyl, Ci-io-Cycloalkyl, Aryl oder Teile von carboxycycli-schen, beispielsweise Ce-Ringen dar, mit anderen Worten, zwei der R-Gruppen, beispielsweise R9 und R7, R9 und Rs, R9 und Rk, Rk und Rs, Rk und R7, etc., stehen für Teile von car-bocyclischen Ringen, wobei dann also die Formel III auch 10 cyclische Verbindungen umfasst.

Falls also arylsubstituierte olefinische Alkohole hergestellt werden sollen, muss mindestens eines der Kohlenstoffatome, das Ri und Rk trägt, oder das Kohlenstoffatom das R9 und Rio trägt, vollständigt substituiert sein. Das Verfahren ist für die is Herstellung von olefinischen Alkoholen breit und generell anwendbar, vorzugsweise wird es jedoch für die Herstellung von Alkoholen mit einem niedrigen Molekulargewicht, d.h. Alkohole, die weniger als 20 C-Kohlenstoffatome aufweisen, angewandt. Solche Alkohole verfügen über die nötige Flüch-20 tigkeit, um als Riechstoffe in Frage zu kommen.

Im folgenden sind Beispiele für die Frage kommende Alkohole (Ausgangsmaterialien) und Produkte aufgeführt.

Tabelle II

Alkohole

Ausgangsmaterial: Alkohol

Produkte

OH

-OH

Ar

OH

Ar

\

OH

y

/ Ar-^^ /

« \)H OH

9

628315

628315 10

HO'^^j r

Ar*

O H

OH

Wie bereits vorne ausgeführt, ist die Reaktion generell 30 Umsetzung von 2-Buten-l ,4-diol mit Jod oder Brombenzol anwendbar und kann sogar auf polyfunktionelle Moleküle folgendes:

angewandt werden. So entstand beispielsweise durch o

O"

->

Clio

->

->

Es wurde gefunden, dass der Arylsubstituent sich an beide Enden der Doppelbindung anlagern kann, üblicherweise aber die Additon an das weniger substituierte Kohlenstoffatom überwiegt. Unter «üblicherweise» wird verstanden, dass in jedem Fall das Produkt stark überwiegt, dass durch Anlagerung des Arylsubstituenten an das weniger substituierte Kohlenstoffatom entsteht.

Die oben aufgezählten Reaktanden werden erfindungsge-mäss in Anwesenheit eines geeigneten Palladiumkatalysators, eines geeigneten Lösungsmittels und einer geeigneten Base umgesetzt.

Eine grosse Menge Palladiumsalze, Palladiumkomplexe, oder auch elementares Palladium, können als Katalysatoren Verwendung finden. Beispiele sind PdCte, (CH3COO)2Pd, PdChCCeHsCN), Pdh, Pd(CN)2, PdBn, PdS04, Pd(N03)2, Pd[P(C6Hs)3]4, PdCl2[P(C6H5)3]2, PdCk[P(C2H5)3]2, (C3H5PdCl)2, Pd(CsH702)2, PdCk[P(C4H9)3]2 etc.

Die obige Liste der Katalysatoren soll nicht limitierend so verstanden werden, es handelt sich dabei vielmehr um bevorzugte Aspekte.

Wie ausgeführt, kann auch elementares Palladium, beispielsweise Palladium aufgebracht auf einem Träger wie Aktivkohle, Aluminiumoxyd, Calciumcarbonat etc. Verwen-55 dung finden. Bei Verwendung von metallischem Palladium ist dieses zu Beginn der Umsetzung weniger effizient, die katalytische Aktivität steigt jedoch an, in dem Mass, wie das Metall in Lösung setzt. Zugabe von Komplexbildnen, beispielsweise tertiären Phosphinen, kann diesen Löseprozess 60 fördern.

Solche Komplexbildner können auch die Ausfällung von Palladium verhindern, in den Fällen, wo ein lösliches Palladiumsalz oder ein Palladiumkomplex als Katalysator zum Einsatz gelangen.

65 Die jeweils bevorzugte Base hängt von einer Zahl von Faktoren ab. Anorganische Carbonate wie NaHC03, Na2CÖ3, KHCO3, K2CO3, ZnC03, MgCOs, und CaC03 haben sich beispielsweise als vorteilhaft erwiesen. Besonders bevorzugt

11

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sind Natriumbicarbonat und Natriumcarbonat. Ganz speziell bevorzugt ist Natriumbicarbonat, da unter Verwendung dieser Base die höchsten Ausbeuten an Produkt der Formel I erhalten werden. Falls Aryljodide verwendet werden, können auch Amine zum Einsatz gelangen. Geeignete Amine sind insbesondere tertiäre aliphatische Amine wie Triäthylamin, Tripropylamin, Tributylamin, Diisopropyläthylamin, Dicy-clohexylmethylamin, Tridodecylamin, Triäthylendiamin, Tetramethyläthylendiamin, N-Äthylmorpholin, Triäthanol-amin etc. Im folgenden soll der Begriff «tertiäres Amin» für «tertiäres aliphatisches Amin» stehen.

Falls Arylbromide als Ausgangsmaterialien zum Einsatz gelangen, entstehen bei der blossen Verwendung von tertiären Aminen niedrige Ausbeuten, es sei denn, dieses Amin werde in katalytischen Mengen eingesetzt, und ein Über-schuss einer anorganischen Base wie beispielsweise Natriumcarbonat, werde des weiteren zugesetzt.

Amine als Basen zeigten einen weiteren Nachteil: Solche Alkohole dehydratisieren unter den Reaktionsbedingungen oft. Die Dehydratation kann aber weitgehend verhindert werden, wenn Carbonate und/oder Bicarbonate als Basen zum Einsatz gelangen.

Auch Amine + Überschuss an Bicarbonat verhindern besagte Dehydratation der tertiären Alkohole. Es wird vermutet, dass die Dehydratation durch das Aminhydrochlorid katalysiert wird, und dass ein Überschuss einer anorganischen Base dieses Aminhydrochlorid wieder in das freie Amin zurückführt.

Ein weiterer Vorteil bei der Verwendung von Natriumbicarbonat als Base wurde festgestellt: In den Fällen, wo gewisse Elektronendonatorengruppen wie OH, OCH3, etc. im Molekül vorhanden sind, konnte bei Verwendung von tertiärem Amin eine nachweisbare Hydrogenolyse des Arylha-logenids festgestellt werden. Diese Reaktion kann wie folgt dargestellt werden:

ArX > ArH (X = Br, I)

Die Nebenreaktion kann weitgehend verhindert werden, wenn, wie oben gesagt, Natriumbicarbonat verwendet wird.

Es wird als höchst überraschend angesehen, dass Natriumbicarbonat allen andern Basen überlegen ist. So ist beispielsweise nicht erklärlich warum Amine, die so gut bei Verwendung von Jodiden arbeiten, bei Bromiden versagen, dass aber Bicarbonate und - und in kleinerem Ausmass auch Carbonate - für Jodide und Bromide in Frage kommen. Es ist ferner überraschend, dass andere schwache Basen, wie beispielsweise Natriumacetat, schlechte Ausbeuten zeitigen.

Die Verwendung eines nicht-sauren, aprotischen polaren Lösungsmittels in den Fällen in denen ein anorganisches Carbonat als Base verwendet wird, ist erforderlich. Solche Lösungsmittel sind insbesondere Hexamethylphosphoramid (HMP), N-Methylpyrrolidon (NMP), Dimethylformamid (DMF), Dimethylacetamid (DMAC), Tetramethylharnstoff (TMU) etc. Während, wie gesagt, solche aprotische polare Lösungsmittel bevorzugt sind, kommen auch nicht-saure polare aprotische Lösungsmittel wie Äthylenglykol (EG), Propylenglykol (PG) etc. in Frage. Im folgenden soll unter einem nicht-sauren polaren Lösungsmittel ein solches verstanden werden, das eine Dielektrizitätskonstante aufweist, die grösser als 20 ist und gegenüber Litmuspapier nicht sauer reagiert.

Bei Verwendung von tertiären Aminen als Basen ist üblicherweise ein Lösungsmittel nicht erforderlich. Wahrscheinlich beruht dies darauf, dass das Lösungsmittel im Falle des anorganischen Carbonates dieses letztere in Lösung bringt. Es wurd auch festgestellt, dass Rühren der Lösung während der Reaktion zweckmässig ist.

Im Falle der Verwendung von Arylbromiden und anorganischen Carbonaten als Basen ist die Zugabe eines aromatischen oder aliphatischen tertiären Phosphins oder Phosphites angezeigt. Als solche Verbindungen kommen beispielsweise in Frage: Triphenylphosphin [P(Ce,H5)3], bis -1,2-Diphenyl-phosphinoäthan [(C6H5)2PCH2CH2P(C6Hs)2], Tributylphos-phin [P(C4H9>], Tricyclohexylphosphin [P(C6Hu)3], Tri-äthylphosphit P(OC2H5)3, Tributylphosphit P(OC4H9)3, Triphenylphosphit P(0C6Hs)3, etc. Wiederum soll diese Aufzählung beispielhaft, nicht limitierend, verstanden werden.

Wahrscheinlich beruht dieser nützliche Effekt der Zugabe eines tertiären Phosphins oder Phosphits darauf, dass das Palladium im nullwertigen Zustand (komplexartig) stabilisiert wird. So ist ja beispielsweise der Komplex Pd P(CóH5)3 4 ein äusserst potenter Katalysator für die erfindungsgemässe Reaktion. Andere Reagenzien, die komplexierend und stabilisierend auf das Palladium im nullwertigen Zustand wirken, zeigen diesen nützlichen Effekt auch, beispielsweise tertiäre Arsine und tertiäre Antimonverbindungen, etc.

Da die als Ausgangsmaterialien verwendeten Jodide reaktiver sind als die Bromide und stabilere katalytische Zwischenprodukte ergeben, erweist sich die Zugabe von kleinen Mengen Aryljodid nützlich, wenn an und für sich von einem Arylbromid ausgegangen wird. Es kann beispielsweise auch Natriumjodid zu diesem Zweck eingesetzt werden. Es wird vermutet, dass der Palladiumkatalysator durch das Natriumjodid komplexiert wird, da bei Zugabe eben dieses Natrium-jodids die Bildung von metallischem Palladium stark abnimmt.

Das Verhältnis der Reaktanden zueinander ist nicht-kri-tisch, das molare Verhältnis von Olefin zu Arylhalogenid kann beispielsweise zwischen 0,1 und 10 liegen, wobei das jeweilige Verhältnis von der in Frage kommenden Reaktion und der Kosten der Reaktanden abhängig sein wird. Ein bevorzugter Bereich ist derjenige zwischen 0,5 und 2.

Das Verhältnis von Lösungsmittel zu Reaktanden liegt vorzugsweise zwischen 0 bis 4 (V/V), es kann aber auch 10 betragen und in gewissen Fällen höher liegen; die obere Grenze ist nicht-kritisch. Die Menge Lösungsmittel wird üblicherweise von der verwendeten Base abhängen. Wie schon gesagt, ist kein Lösungsmittel erforderlich, falls tertiäre Amine als Basen zum Einsatz gelangen. Bei anorganischen Carbonaten und Bicarbonaten ist das Verhältnis von Lösungsmittel zu Reaktanden vorzugsweise nicht wesentlich unter 1 (V/V).

Der Palladiumkatalysator wird vorzugsweise in einer Menge von ungefähr 0,01 bis 1%, bezogen auf das Gewicht der Reaktanden verwendet.

Die bevorzugte Menge Base (Amin, anorganisches Carbonat oder Bicarbonat) entspricht zweckmässigerweise ungefähr dem molaren Äquivalent des Arylhalogenides oder etwas mehr als dieser Menge.

In den Fällen, in denen ein tertiäres Phosphin verwendet wird, beträgt das Verhältnis von Phosphor zu Palladium vorzugsweise 1 bis 10, ganz besonders bevorzugt ist ein Verhältnis von 2 bis 4.

Wiederum sind die Angaben bezüglich Reagenzien, Reaktanden und deren Verhältnisse illustrierend und nichtlimitie-rend zu verstehen.

Die Effizienz des Palladiumkatalysators ist durch die Zahl der Mole Produkt, die pro Mol Palladium erzeugt werden können, bestimmt. Die Zahl kann erhöht werden, indem der Katalysator nach Abtrennung von den Reaktionsprodukten recyclisiert wird. Die Separation des Katalysators kann durch. Lösungsmittelextraktion, Fällung und Filtration oder noch besser durch Abdestillation der Produkte vom Katalysator bewerkstelligt werden. Da ja die Form des Katalysators

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

628315

12

nicht-kritisch ist, kann er als Metall oder als Komplex, wie beispielsweise als Triphenylphosphinkomplex zurückgewonnen werden. Allerdings muss bei der Verwendung von Triphenylphosphin in Kombination mit dem Palladiumkatalysator darauf geachtet werden, dass beim Aufarbeiten keine Oxidation des Phosphins stattfindet. Falls Oxidation stattfand, wobei Phosphinoxyd entsteht, wird vorzugsweise vor der Wiederverwendung des Katalysators die entsprechende Menge Triphenylphosphin wieder zugegeben.

Natrimbromid und Natriumjodid können ebenfalls aus dem Reaktionsgemisch, beispielsweise durch wässrige Extraktion, abgetrennt werden. Auf diese Weise können diese Salze wiederverwendet werden.

Die geeignete Reaktionstemperatur beträgt 80 bis 160°. Vorzugsweise wird aber zwischen 100 und 150°C gearbeitet.

Man wird üblicherweise bei Atmosphärendruck arbeiten, obschon Unter- oder Überdruck ebenfalls in Frage kommen. Weiter wird vorzugsweise in inerter Atmosphäre, beispielsweise unter einer Stickstoffdecke, Kohlendioxyd, Argon, Helium etc. gearbeitet. Obschon auch Luft verwendet werden kann, ergeben sich üblicherweise hier doch schlechtere Ausbeuten an gewünschtem Produkt.

Die vorne beschriebene Reaktion ist generell anwendbar auf die Addition von Arylsubstituenten an eine Doppelbindung eines olefinischen Alkohols. Es resultieren Vorteile, wenn in gewissen Fällen die Reaktionsbedingungen den Ausgangsmaterialien oder Produkten angepasst werden.

Beispielsweise ergibt sich, dass bei der Umsetzung von alkylsubstituierten Brombenzolen der Katalysator desakti-viert wird, indem metallisches Palladium ausfällt. Dem kann dadurch entgegengewirkt werden, dass ein Stabilisator für die Organo-palladiumzwischenprodukte zugegeben wird, beispielsweise ein tertiäres Phosphin oder Natriumjodid.

Bei der Synthese von tertiären Alkoholen, wie beispielsweise der Reaktion zwischen Brombenzol und 3-Methyl-l-buten-3-ol, zeitigt die Verwendung von Natriumbicarbonat als Base in Anwesenheit einer katalytischen Menge eines tertiären Amins sehr rasche Umsetzung und keinerlei Dehydratation des produzierten Alkohols. Eine solche Dehydration kann dann allerdings während der Destillation auftreten, es sei denn, das Produkt werden in Anwesenheit einer Base, wie eines tertiären Amins, destilliert. In diesem Fall ist ein solches tertiäres Amin, das einen höheren Siedepunkt als das gewünschte Produkt hat, bevorzugt. Beispiele sind Trilauryl-amin oder Triäthanolamin.

In vielen Fällen hat es sich auch als zweckmässig erwiesen, die Reaktion abzubrechen, sobald 100% Konversion des Halogenids stattgefunden hat; in gewissen Fällen ist ein Abbruch auch schon vorher angezeigt, dadurch wird vermieden, dass durch längere Reaktionszeiten Zerfall des Reaktionsproduktes eintritt. Dies ist insbesondere bei der Reaktion von Allylalkohol und Brombenzol zur Herstellung von Hydratropaldehyd und Phenylpropionaldehyd der Fall, s In vielen anderen Fällen ist es weiterhin zweckmässig, die Reaktion bei der niedrigst möglichen Reaktionstemperatur durchzuführen, um einer Zersetzung des Katalysators und der gewünschten Produkte vorzubeugen.

Die beschriebene erfindungsgemässe Reaktion wird vor-lo zugsweise bei der Herstellung von kommerziell wichtigen Produkten angewandt. So ist sie insbesondere bei der Synthese von Riech- und/oder Aromastoffen angezeigt. Solche Riechstoffe sind beispielsweise in «Perfumery and Flavoring Synthetics», P.Z. Bedoukian, zweite Auflage, Elsevier N. Y., ls 1967, und «Perfume and Flavor Chemicals», S. Arctander, Montclair, N.J. 1969 zusammengestellt. Ganz besonders geeignet ist die erfindungsgemässe Reaktion für die Herstellung von folgenden Riech- und Aromastoffen: .

Dimethylphenäthylcarbinol, durch Hydrierung des Pro-20 duktes[l-Phenyl-3-methyl-l-buten-3-ol]aus Brom(oder Jod)benzol und 3-Methyl-l-buten-3-ol in an sich bekannter Weise; l-Pheyl-3-methyI-3-pentan-ol, durch Hydrieren des Produktes [l-Phenyl-3-methyl-l-penten-3-ol] aus Brom(oder Jod)benzol und 3-Methyl-l-penten-3-ol in an sich bekannter 25 Weise;

Diese Herstellung von Dimethylphenäthylcarbinol und von l-Phenyl-3-methyl-3-pentan-ol bildet ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung.

30 Beispiele

Die Umsetzungen und Ausbeuten wurden jeweils aus gaschromatographischen (GC) Daten unter Verwendung eines internen Standards errechnet. Alle Produkte wurden mittels NMR-, IR- und MS-Daten identifiziert.

Beispiel 1

1. Reaktion von Jodbenzol (50 m Mole) mit einem ungesättigten Alkohola (75 m Mole)

35

40

45

Beispiel Alkohol Zeit (h)

Konversion

Produkte, Ausbeuten (%)

%

_ ! oh

12

53

a) 60 m Mole NaHCÜ3 und 80 mg PdCk in 20 ml N-Methyl-pyrrolidinon bei 130°C

b) Ausbeute gemäss internem Standard (GC)

c) Ausbeute durch Isolierung.

Beispiel 2

Reaktion von Brombenzol (50 m Mole) mit Allylalkohol (75 m Mole)a

Beispiel Alkohol Zeit(h) Konversion Produkte, Ausbeuten (%)

(%)

.OH

65

0^ i^DH (38«)

a) 60 m Mole NaHC03,80 mg PdCk, und 350 mg P03, (P/Pd=3) in 20 ml Hexamethylphosphoramid bei 140°

b) Ausbeute gemäss internem Standard (GC)

c) Enthält 180 mg [(c6hs)2pch2]2

d) In N-Methylpyrrolidinon e) Ausbeute durch Isolierung.

13

628315

Beispiel 3

0,2 g Palladiumacetat wurden in 12,8 g 2-Methyl-3-buten-2-ol, 20,8 g Jodbenzol, 13 g Diisopropyläthylamin und 5,0 g Pentadecan (interner Standard) gelöst und das ganze unter Stickstoff bei Rückflusstemperatur gehalten. Nach 1 Stunde Reaktionszeit bei 110° wurden zwei Produkte beobachtet (Konversion 80%); es handelte sich um l-Phenyl-3-methyl-l-buten-3-ol (A) und l-Phenyl-3-methylbutadien (B), was durch Isolierung und Analyse mittels NMR, IR und MS nachgewiesen wurde. Das Verhältnis von B/A betrug anfänglich 0,2 und erhöhte sich auf 1,0 nach 5 Vi Stunden; schliesslich wurde nur noch B erhalten.

Beispiel 4

Beispiel 3 wurde wiederholt unter Verwendung der Hälfte der Ausgangsmaterialien, 0,5 g Amin und 5 g Natriumbicarbonat in 20 ml Dimethylacetamid. Nach Vi Stunde bei 120° (Rühren) wurde (A) bei einer Konversion von 90% in einer Ausbeute von 92% erhalten. Nach 5Vz Stunden Reaktionszeit bei 120° waren die Verhältnisse unverändert.

Beispiel 5

Das Beispiel 4 wurde wiederholt, aber 0,08 g PdCli und 0,24 g Triphenylphosphin als Katalysatoren eingesetzt und 7,9 g Brombenzol an Stelle des Jodbenzoles verwendet. Nach 3 Stunden Reaktionszeit bei 120° wurde (A) in einer Ausbeute von 83% (Konversion 97%) erhalten.

Beispiel 6

illustriert die Verwendung von metallischem Palladium als Katalysator: 1,0 g 5%iges Palladium auf Aktivkohle, 0,24 g Triphenylphospin, 20 ml Dimethylformamid, 7,9 g Brombenzol, 4,5 g 3-Methyl-buten-3-ol und 0,5 g Diisopropyläthylamin und 5,0 g Natriumcarbonat wurden 2 Stunden auf 130° erhitzt. Es wurden bei einer Konversion von 92% 3-Methyl-l-phenyl-buten-3-ol erhalten (Analyse mittels GC).

Beispiel 7

0,24 g Palladiumchlorid wurden in 80 ml Hexamethylphos-phoramid gelöst und 23,1 g cis-ß-Terpineol, 31,2 g Jodbenzol und 12,5 g Natriumbicarbonat zugegeben. Nach 30 Stunden Reaktionszeit bei 130° wurde das Reaktionsgemisch aufgearbeitet, indem mit Wasser verdünnt und mittels Toluol extrahiert wurde; das Toluol wurde abgedampft und das Reaktionsprodukt destilliert; bei 104°/0,05 mm Hg wurde eine Fraktion isoliert, deren NMR-, IR- und MS-Daten in Übereinstimmung mit dem Gemisch von Alkoholen, hauptsächlich der Formeln

Ph"MIX & sB"de°-

Oli OH

Beispiel 8

0,08 g Palladiumacetat wurden in 20 ml Hexamethylphos-phoramid gelöst und 5 g l-Methyl-3-cyclohexen-l-methanol, 8,2 g Jodbenzol, 4 g Natriumbicarbonat und 0,5 g Diisopropyläthylamin zugegeben. Nach 18 Stunden Reaktionszeit bei 130° wurde das Reaktionsgemisch gemäss Beispiel 7 aufgearbeitet und das Produkt mit einem Siedepunkt von 90°/1 mm Hg isoliert. Seine NMR-, IR- und MS-Daten waren in Übereinstimmung mit dem Alkohol (zur Hauptsache) der Formel

Ph\

00OH •

Beispiel 9

0,1 g Palladiumacetat und 0,24 g Triphenylphosphin wurden in 20 ml HMP gelöst. Es wurden 5,0 g Natriumbicarbonat, 9,35 g 4-Bromanisol, 6,45 g 2-Methyl-3-buten-2-ol und 1,0 g Diisopropyläthylamin zugegeben, und die Temperatur des Reaktionsgemisches wurde auf 130° erhöht. Nach 2 Stunden Rühren des Reaktionsgemisches war gemäss gaschromatographischer Analyse die Konversion des 4-Bromnisols in das 2-Methyl-4-(p-methoxyphenyl)-3-buten-3-ol 100%.

Beispiel 10

0,2 g Palladiumacetat und 0,48 g Triphenylphosphin wurden in 40 ml Dimethylacetamid gelöst. 10 g Natriumbicarbonat, 19,9 g 4-Bromacetophenon, 10,8 g Methallylal-kohol und 1,0 g Diisopropyläthylamin wurden zugegeben, und unter Rühren wurde das Reaktionsgemisch auf 130° erhöht. Nach 2 Stunden Reaktionszeit betrug die Konversion des 4-Bromacetophenons in das (p-Acetylphenyl)-2-methyl-propanol gemäss gaschromatographischer Analyse 100%.

Beispiel 11

0,1 g Palladiumacetat und 0,24 g Triphenylphosphin wurden in 20 ml N-Methylpyrrolidinon gelöst. 5,0 g Natriumbicarbonat, 10,0 g 4-Bromacetophenon, 1,3 gTrilauryl-amin und 6,3 g 2-Methyl-3-buten-2-ol wurden zugegeben und das Gemisch 2Vi Stunden bei 110° unter Stickstoffatmosphäre gehalten. 100%ige Konversion von 4-Bromacetophenon in 4-(p-Acetylphenyl)-2-methyl-3-buten-2-ol wurde festgestellt.

Beispiel 12

0,1 g Palladiumacetat und 0,24 g Triphenylphosphin wurden in 20 ml N-Methylpyrrolidinon gelöst. 5,0 g Natriumbicarbonat, 8,5 g 4-Bromtoluol, 1,3 gTrilaurylamin und 6,3 g2-Methyl-3-buten-2-ol wurden zugegeben und das Gemisch 4 Stunden unter Stickstoffatmosphäre bei 130° gehalten. Die Konversion des 4-Bromtoluols in 2-Methyl-4-(p-tolyl)-3-buten-2-ol betrug 10%.

Beispiel 13

0,1 g Palladiumacetat, 0,24 g Triphenylphosphin, 7,9 g Brombenzol, 7,0 g 3-Methyl-l-penten-3-ol, 1,3 gTrilaurylamin und 5 g Natriumbicarbonat wurden 4 Stunden bei 130° in 20 ml Dimethylformamid unter heftigem Rühren unter Stickstoffatmosphäre gehalten. Als Reaktionsprodukt wurde l-Phenyl-3-methyl-l-penten-3-ol erhalten.

s

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

B