CN1170708A - 多烯(二)醛的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种制备多烯醛和多烯二醛的方法包括使多烯O,O-二烷基缩醛或多烯二(O,O-二烷基缩醛)在一种路易斯酸或一种布朗斯台德酸存在下和一种1-烷氧基-1,3-二烯反应,水解反应混合物并在碱性条件下由这一步生成的多烯衍生物中裂解出醇。从这个方法中裂解脱醇的中间产物组成了本发明的另一个方面。最终产物主要是类胡萝卜素,适用于作为食品和动物产品等的染料和颜料。
Description
本发明涉及一种由缩醛化的短链多烯(二)醛和烷氧基二烯经酸-催化缩合反应生产多烯(二)醛的新方法。
路易斯酸催化加成α,β不饱和醚(烯醇醚)生成缩醛可追溯至Müller-Cunradi和Pieroh的工作(见美国专利2,165,962)并久已为人所知。Hoaglin和Hirsch[J.A.C.S.71 3468(1949)]进一步研究并拓宽了其可能的应用领域,Isler等人在五十年代也做了这类工作,即关于β-胡萝卜素,藏花酸,二醛,番茄红素以及β-阿朴类胡萝卜素的合成[见Helv.Chim.Acta 39 249-及463-(1956),出处同上42,854-(1959)以及美国专利2,827,481和2,827,482]。以后Mukaiyama[Angew.Chem.89 858-(1977)以及Org.Rea-ctions 28,203-(1982)]用更有利和易获得的三甲基甲硅烷基烯醇醚扩展了这个反应。
首先发表进行1-烷氧基-1,3二烯(二烯醇醚)和α,β-不饱和缩醛的路易斯酸-催化缩合的是Nazarov和Krasnaya[J.Gen.Chem.USSR 282477-(1958)]以及Makin[Pure & Appl.Chem.47,173-(1976),J.Gen.Chem.USSR 31,3096-(1961)以及32,3112-(1962)]。就这里能看到的而言,缩醛和二烯醇醚的偶合仅发生在γ-位置,生成链加长的α,β-不饱和缩醛,而此生成的α,β-不饱和缩醛就在和第一个缩醛竞争中与二烯醇醚反应进一步生成链加长的α-β-不饱和缩醛等等[生成调聚物;也见Chemla等人,Bull.Soe.Chim.Fr. 130 200-(1993)]。由于这种原因,这种缩合反应不适合于用做合成的目的,特别不适用于合成阿朴类胡萝卜素[Isler等人,Adv.Org.Chem.4 115-(1963)]。
Mukaiyama等人在Chem.Lett.1975,319-中揭示出不只是1-烷氧基-1,3-二烯,三甲基甲硅烷基氧基二烯[CH2=CH-CH=CH-OSi(CH3)3的类型]也可以在路易斯酸催化剂存在下和α,β-不饱和缩醛进行缩合反应。在这种偶合中起化学反应似乎只在二烯***的终端(γ-)碳原子上发生,生成“γ-产物”[见Mukaiyama等人Bull.Chem.Soc.Jap 50,1161-(1977)和日本专利公开(Kokai)36,64511977]。和与1-烷氧基-1.3-二烯的反应得到α,β-不饱和缩醛产品不同,三甲基甲硅烷基氧基二烯与缩醛反应得到的是一种不再和二烯反应的醛(不生成调聚物)。由于采用了这种方法,Mu-kaiyama等人能够合成维生素A[见Kokai 36,645/1997.Chem.Lett.1975,1201-及Bull.Chem.Soc.Japan 51,2077-(1978)]而Rhone-Poulenc的工作人员开发了合成类胡萝卜素和维生素A的新路线(见DOS 2,701,489和A.E.C.Soeiete de Chimie Organiqueer Biologique NO.7824350)。
以上读到根据Nazarov和Krasnaya,Makin和Chemla等人工作的二烯醇醚在路易斯酸催化下与α,β-不饱和缩醛的缩合反应,如果能提高所要求的...CH=CH-CH(O烷基1)-CH2-CH=CH-CH(O烷基1)(O烷基2)这类主产品的收率并抑制调聚物的生成,则是一种很有价值的合成阿朴胡萝卜醛和双-阿朴胡萝卜醛的方法。这样,所要求的类型为...CH=CH-CH=CH-CH=CH-CHO的多烯醛可以由初产物水解其缩醛基并除去烷基1OH而获得。在这个反应中,除了双键是在催化条件下生成的以外,还不需要含磷、硅或硫的反应物。
本发明的目的是由多烯缩醛或二缩醛生产链加长的多烯醛或二醛,同时尽可能避免现有技术中上述的缺点并代替至今用于此目的的Wittig,Horner或Julia反应。
这个目的是达到了,按照本发明在一种合适的催化剂即一种Lewisacid(路易斯酸)或Bronsted acid(布朗斯台德酸)存在下,把一种多烯O,O-二烷基缩醛或二(O,O-二烷基缩醛与一种1-烷氧基-1,3-二烯反应,生成相应的链加长的δ-烷氧基-α,β不饱和多烯醛或二(δ-烷氧基-α,β不饱和)多烯二醛,其形式是它的缩醛或二缩醛,此二(缩醛)水解成相应的二(醛)并最终在碱性或酸性条件下从生成的二醛中除去δ-位的烷醇因而得到所要求的(共轭的)多烯(二)醛。不只是1-烷氧基-1,3二烯和多烯O,O-二烷基缩醛或二(O,O-二烷基缩醛)的反应是新的,使人惊奇的是它只在(至今能看到的)烷氧基二烯的γ-位置上发生反应。用碱或酸引发脱烷醇,继之水解,便生成了一个(共轭的)C-C双键而不需要含磷-,硅-或硫的反应物,因而这与在这个领域中常用的方法是不同的。
因此,本发明涉及制备以下通式的多烯醛或多烯二醛的方法。其中A 表示一个单价的、甲基取代或不取代的共轭多烯基,B 表示一个二价的、甲基取代或不取代的共轭多烯基和R1及R2每一个代表氢或甲基,
每种情况下-CH=CH-C(R1)=C(R2)-CHO基位于A或B
基的共轭链的末端位置,
该方法包括把下式的多烯O,O-二烷基缩醛或二(O,O-二烷基缩醛)
A-CH(OR3)2 II′
或
(R3O)2HC-B-CH(OR3)2 II″其中A和B 有以上给出的含义,在这种情况下-CH(OR3)2基位于A或B基
的共轭链的末端位置
和R4 表示C1-6烷基与下式的1-烷氧基-1,3二烯反应其中R1和R2有以上给出的含义和R4 表示C1-6-烷基,该反应是在一种路易斯酸或一种布朗斯台德酸存在下进行的,水解此反应混合物,并在碱性或酸性条件下从下式的生成物中分解除去R3OH。其中A,B,R1,R2,和R3有以上给出的含义,在这种情况下-CH(OR3)-CH2-C(R1)=C(R2)-CHO基位于A或B基的共轭链的末端位置。
本发明的方法一般可用于所有以前所述的在多烯链的一端或两端有缩醛基-CH(OR3)2的通式II′的多烯O,O-二烷基缩醛或通式II″的多烯二(O,O-二烷基缩醛)的情况。在这些提出物中特别发现了以下的细类[表达简式常用于类胡萝卜素化学中(用简单的线条)来表示结构式]:
主要属于类胡萝卜素领域的脂环族-脂肪族多烯O,O-二烷基缩醛[有一个六元(环己烯)环的不对称类胡萝卜醛的缩醛],其化学通式为其中R3的含义同上,R5和R6每个独立地表示氢,一个保护或不保护的羟基或一个保护或不保
同样主要属于类胡萝卜素领域(开环的不对称类胡萝卜醛)的脂肪族多烯O,O-二烷基缩醛,其通式为其中R3的含义同上,p 表示0、1或2,q 表示0、1、2或3,n 表示0或1,按本发明的多步骤方法进行反应后,它们转化成相应的脂肪族多烯醛,其通式为
同样主要属于类胡萝卜素领域(对称类胡萝卜二醛的脂肪族多烯二(O,O-二烷基缩醛)的通式为其中R3的含义如上,r 表示0、 1或2n 表示0或1,按本发明的多步骤方法进行反应后,它们转化成相应的脂肪族多烯二醛,其通式为
式IIa,IIb和IIc的提出物可包括在通式II中
按本发明的多步骤方法进行反应后,通式II的提出物转化成相应的通式I产物:其中R1表示(a)或(b)基或(c′)基
通式I包括通式Ia,Ib和Ic。
通式I的产物,特别是通式Ia的产物,在环己烯环上有一个或两个保护基(R5,R6)时,如果需要,该保护基可被除掉,这代表了本发明的另一方面。
在本发明的范围内,“C1-6-烷基”一词包括直链和支链基,例如甲基,乙基和异丁基。
“保护的羟基”一词包括通常的被保护的羟基(特别是那些在类胡萝卜素领域中已熟知的),特别是醚化的羟基和酰氧基。“醚化的羟基”是,例如,C1-5烷氧基,优选甲氧基和乙氧基;C2-16烷氧基烷氧基,优选1-甲氧基-1-甲氧基乙氧基;芳基烷氧基,优选苄氧基;四氢吡喃氧基;和三(C1-5-烷基)甲硅烷基氧基,优选三甲基甲硅烷基氧基。该酰氧基特别包括多至8个碳原子的烷酰氧基和芳酰氧基,例如,甲酰氧基,乙酰氧基,丙酰氧基和苯甲酰氧基。
“保护的桥氧基”一词也包括通常的被保护的氧基(特别是那些在类胡萝卜素领域中已熟知的)。优选缩醛化桥氧基,特别优选的是被保护桥氧基代表两个C1-5烷氧基基团(如两个甲氧基基团)或一个C2-6亚烷基二氧基基团(例如亚乙二氧基或2,3-亚丁二氧基)。此外,一个桥氧基也能以烯醇醚的形式而保护起来,主要在α-羟基酮中(如R5和R6表示羟基或桥氧基或相反),在此,烯二醇的醚化可以优选地生成环状缩醛或酮缩醇(如用丙酮生成的该丙酮化物)。桥氧基也可以保护起来,例如做为亚胺。
本发明范围中的多烯结构式,除非说明相反时在每一种情况中都包括异构体形式,例如旋光活性的和顺式/反式或E/Z的异构体,以及其混合物。连接R5和R6的碳原子,其中R5和R6表示一个保护或不保护的羟基(见式Ia和IIa)可以称之为一个手性(旋光活性)中心的实例。关于A/Z异构化,则本发明方法的提出物和产品中通常优选(全部E)的异构体。
本发明方法的第一步通常是在路易斯酸或布朗斯台德酸存在下,在有机溶剂中,在温度范围约-60℃至约+60℃,优选地在约-20℃至室温的范围内,使化学式II′或II″的多烯(二)O,O-二烷基缩醛与化学式III的1-烷氧基-1,3-二烯进行反应。适用的有机溶剂一般有所有对质子惰性的极性和非极性溶剂。其中优选的溶剂是低级脂肪和环烃,例如正戊烷、正己烷和环己烷;低级卤代脂肪烃,例如二氯甲烷和氯仿;低级脂肪和环醚,例如***、甲基叔丁基醚和四氢呋喃;低级脂肪腈,例如乙腈;以及芳烃,例如甲苯。正己烷和甲苯是特别优选的溶剂。能够采用的路易斯酸的例子有氯化锌、溴化锌、四氯化钛、高氯酸锂、三氟化硼合***以及氯化铁(III);能够采用的布朗斯台德酸的例子有对-甲苯磺酸、甲磺酸、三氟甲磺酸、硫酸以及三氟乙酸。它们通常用的是催化量,合适的量为多烯(二)O,O-二烷基缩醛用量的约0.5至5摩尔%,优选地其摩尔百分数为1%至2%。此外,每当量多烯O,O-二烷基缩醛常用约1.05至约1.6当量的1-烷氧基1,3-二烯,或每当量多烯二(O,O-二烷基缩醛)用约2.1至约3.2当量的1-烷氧基-1,3-二烯,优选的是相应地为约1.2至约1.4当量和约2.4至约2.8当量。此外,此反应可以方便地在常压下进行,但通常对压力要求不严格。
如果需要,中间产物(IV′或IV″的化合物,形式为其二烷基缩醛)可以从反应混合物中分离出来,然后水解成化学式IV′或IV″相应的化合物。但是,已发现在这种情况下,不进行这样的分离后再水解,而是在反应II′/II″+III结束后,为了使反应进行至化学式IV′或IV″(在下文简写成IV′/IV″)的化合物,可以立即水解在反应混合物中的中间产物,这是比较方便的。向反应混合物加入弱酸水溶液(优选稀醋酸水溶液)进行该水解反应是适宜的,并搅拌此混合物一定时间,例如约30分钟至约2小时,温度范围约0℃至室温。
如果需要,可以把化学式IV′或IV″的有关产品从反应混合物中分离出来,按已知方法纯化。典型地,混合物加入水,并用和水不互混的有机溶剂萃取,该溶剂例如低级烷烃、二烷基醚或脂肪族酯,如正己烷、甲基叔丁基醚或乙酸乙酯,并将该有机相用水和/或饱和氯化钠水溶液和/或碳酸氢钠溶液洗涤,干燥并浓缩。另一种方法是向反应混合物加水,过滤掉由此沉淀出的产品,按萃取物水洗的方法水洗,然后干燥。这样分离出并至少洗至一定程度的粗产品,如果需要,可以进一步提纯,例如用柱色谱法,用洗脱液如正己烷,乙酸乙酯,甲苯或其混合物,或(再)结晶,例如从醇类,如甲醇或乙醇中再结晶。另一种方法并且经常优选的是,例如粗产品可以溶解在低级链烷醇中,并直接在本发明方法的最后一步中产生,即“通过步骤” II′/II″+III→IV′/IV″→I′/I″的意思。
关于方法的最后一步,即由化学式IV′或IV″的化合物中裂解出醇R3OH,由β-烷氧基醛或δ-烷氧基-α,β-不饱和醛中消去醇而生成相应的α,β或α,β,γ,δ-不饱和醛,这在科学文献中是已知的,并可在各种条件下进行。例如,在已知的碱-引发的消去反应中,1,8-二氮杂二环[5.4.0]11-7-烯常用做碱,用量为所用醛数量的约2至4当量。这种条件是已知用于制备类胡萝卜素的[见,尤其是Bull.Chem.Soc.Japan50,1161-(1977),出处同上51,2077-(1978),Chem.Lett.1975,1201-以及German Offenlegungsschrift 2,701,489]和维生素A(见,尤其是Chem.Lett.1975,1201-)。氧化铝也用于醇的裂解制备维生素A[J.Gen.Chem.USSR 32,63-(1962)]。酸诱导裂解醇的参考文献有Bull.Chem.Soc.Japan 50,1161-(1977),和J.Gen.Chem.USSR 30,3875-(1960),在上述文献中对-甲苯磺酸和相应的85%磷酸用做酸催化剂。缓冲***乙酸钠/乙酸[Helv.Chem.Acta.39,249-及463-(1956)以及美国专利2,827,481及2,827,482]或甲酸钠/甲酸[Synthesis 1981,137-]曾用于这种裂解反应,特别是用于制备类胡萝卜素。本领域技术人员从这些文献及其它有关文献就能找到满意地完成本发明最后一步的合适的反应条件。
此外,也可以只用催化量的碱使R3OH裂解,即每当量化学式IV′或IV″的化合物用少于1当量的碱。在这种情况下,方法的最后一步可以把化学式IV′或IV″的化合物溶解在一种合适的有机溶剂中,在催化量碱的存在下,裂解出醇R3OH,从而容易地转化成相应的化学式I′或I″的多烯(二)醛。合适的有机溶剂通常是对质子活性的、对质子惰性的、或其混合物,例如醇类和醇类的混合物;或芳烃,例如甲苯;和低级的脂肪酯,例如乙酸乙酯。碱可以是无机的或有机的,强碱例如有碱金属醇化物,如甲醇钠、乙醇钠、甲醇钾、乙醇钾和叔丁醇钾;胺类,如三乙胺、1,5-二氮杂二环[4.3.0]壬-5-烯和1,8-二氮杂二环[5.4.0]11-7-烯;以及碱金属氢氧化物和碳酸盐,通常是适用的,特别是氢氧化钠和钾或碳酸钠和钾。前面已提到,每当量化学式IV′或IV″的化合物,碱的最大用量通常为1当量,优选地约0.05至约0.3当量。该反应适宜的温度范围约-20℃至约100℃,优选温度范围约0℃至约50℃。此外,反应适宜地在常压下进行,但压力通常不严格。
已发现用醇钠作为碱,相应的醇做溶剂,在温度约-20℃至反应混合物回流温度下,优选地在温度范围约0℃至约40℃下进行该方法的最后阶段是特别有利的。或是预先制备醇钠在醇中的溶液,或是由金属钠和链烷醇新鲜制备这种溶液都很方便。把醇钠的醇溶液和化学式IV′/IV″的化合物在(同样的)链烷醇中的溶液,优选预先同样配好,优选地在室温下可以按任意次序混在一起。然后将该反应混合物继续搅拌数小时,该反应通常在1至3小时之后完成。
方法最后步骤选择的程序不管怎样,也能将该产物从反应混合物中分离并用已知方法纯化。当用碱性催化剂时,相应的后处理工作包括加入有机或无机酸,例如,羧酸如醋酸,或无机酸例如稀硫酸,将剩余的碱中和。
在上述用醇钠作为碱的具体实施方案中,反应完成后,混合物冷却至室温或甚至约0℃,然后优选地用醋酸水溶液中和。可以进一步冷却加速化学式I′或I″的产物的结晶。将其分离后(用过滤法合适),将产品洗涤,如用水和/或醇的水溶液,最后干燥(可以在减压下)。如果需要,进一步的方法,例如可以采用柱色谱和再结晶,以得到更高纯度的产品。
如果需要,可能在化学式I′或I″所得产品中存在的保护基(R5和/或R6为羟基或桥氧基的保护基)可以按照已知的方法用酸或碱水解而除去。
在以上说明的本发明的方法中,R优选表示或是(a)基,其中R5和R6都表示氢而n表示O;或是(c)基,其中n都表示O。并在两种情况下R1和R2优选地分别表示氢和甲基。
上面已提到,本发明的方法和现有技术(特别是前面所述的Nazarov和Krasnaya,Makin以及Chemla等人的工作)相比的优点在于,特别是大大地抑制了调聚物的生成。虽然,在本明的方法中,化学式IV′或IV″的化合物以缩醛的形式和化学式III的1-烷氧基-1,3-二烯进一步反应时调聚物的产生还不能完全抑制,但最终比预料的严重程度要低多了。由化合物IV′或IV″中醇R3OH的裂解在中间水解步骤之后进行,该裂解容易在调聚物存在下发生,该调聚物是该步骤中同时生成的相当少量的副产品,例如化学式A-CH(OR3)-CH2-C(R1)=C(R2)-CH(OR3)-CH2-C(R1)=C(R2)-CHO或OHC-(R2)C=(R1)C-H2C-(R3O)HC-(R2)C=(R1)C-H2C-(R3O)HC-B-CH(OR3)-CH2-C(R1)=C(R2)-CH(OR3)-CH2-C(R1)=C(R2)CHO(每种情况都是单一的加成反应),在所用的特定条件下,调聚物也发生类似的脱醇反应。但是,第二个脱醇反应进行得不完全,原因在于实际上只是位于终端醛基旁边的醇R3OH(δ-烷氧基)才脱去。从调聚物中不完全脱醇的结果是,所需要的化学式I′或II″的产品可以比所有的烷氧基OR3如果都从调聚物中脱去时能更容易地从该步骤中的副产物中除去。这样,仍有一个或更多的取代基OR3的副产物仍留在反应混合物的母液中,而所需要的产品则结晶出来,因而容易分开,例如用过滤。令人完全惊讶的是在本发明方法的该裂解步骤中调聚物只失去(相应的)δ-位的醇R3OH。
本发明方法的某些提出物是已知的,其它前体(部分是已知的)也可按已知的方法制备。
因此,例如化学式II′的多烯O,O-二烷基缩醛和化学式II″的多烯二(O,O-二烷基缩醛)可以按已知的方法很容易制备出来,即用化学式A-CHO的多烯单醛或化学式OHC-B-CHO的多烯二醛与相应的三烷基原甲酸酯反应,该反应特别是在合适的C1-6链烷醇(如甲醇用于O,O-二甲烷基缩醛),并在催化量的一种有机酸或一种路易斯酸如对-甲苯磺酸或氯化锌的存在下进行[见,例如,Organikum,Organisch-Chemisches Grundprakfikum,第6版,377页-(1963)]。该反应在悬浮液中进行,即有关的多烯单醛或双醛悬浮在链烷醇中。然后向此悬浮液中加入约二或四摩尔当量的三烷基原甲酸酯,再加入微量酸性催化剂,如对甲苯磺酸。从而,单醛或双醛缓慢地溶解,生成的化学式为II′/II″的多烯O,O-二烷基缩醛或二(O,O-二烷基缩醛)同时缓慢地结晶出来。该反应一般在约0℃至约40℃的温度范围内进行,一般约需2至4小时。进一步说明已知的缩醛化方法的文献可参阅欧洲专利公开252389和3910233以及J.Mol.Cat.79,117-(1993)。
多烯单醛A-CHO的双醛OHC-B-CHO都是已知的,可以从有关类胡萝卜素的技术文献得知,或可按已知方法制备这类新的化合物。例如,各种C15-Wittig盐与2.7-二甲基-2,4,6-八三烯二醛(通常称为“C10~二醛”)的反应生成相应的单醛,各种C5-Wittig醛和长链多烯醛反应同样给出那种单醛,以及C10-双醛与C5或C10-Wittig醛的双重反应给出的各种双醛在这篇文献也是已知的。教科书“类胡萝卜素”(O.Isler,Birkhauser出版,巴塞尔和斯图加特;1971)特别是其第VI和XII章和该书所列举的文献提供了很多有关已知单醛和双醛的制备和存在的有用信息。如果应用已保护的羟基桥氧基或甲酰基的提出物,则这类“已保护”的提出物可以按已知方法直接从相应的未保护的提出物制出。
化学式III的1-烷氧基-1,3-二烯化合物中部分是已知的;剩下的(新的)化合物可按已知方法由已知原料制得。
例如,1-乙氧基-2-甲基-1,3-丁二烯(化学式III,其中R1表示氢,R2表示甲基,R4表示乙基)已早就从文献中得知[见,特别是J.A.C.S.91,3281-(1969),Bull.Soc.Chim.Fr.1963,1646-以及J.Gen.Chem.USSR 29,3649-(1959)]并在以上每种情况中已从1,1,3-三乙氧基-2-甲基丁烷中双重裂解乙醇的方法制出。此丁烷又可经很久前已知的(见美国专利2,165,962)用烯醇醚缩合的方法而制得,其原料是两种易得的乙醛二乙基础乙缩醛和乙基(1-丙烯基)醚[又见J.A.C.S.71,3468-(1949)以及J.Gen.Chem.USSR 29,3641-(1959)]。因而,将每当量的乙基丙烯基醚约2至3当量的缩醛,用约0.2摩尔%的三氟化硼醚合物作为催化剂,在无熔剂和约35℃下轻度加热约2小时,所需要的丁烷收率约为66%。从1,1,3三乙氧基-2-甲基-丁烷中相继双重脱去乙醇可按两种不同的办法进行:(i)液相裂解法:在约220℃下,把1,1,3-三乙氧基-2-甲基-丁烷滴加至含催化量的对甲苯磺酸的异喹啉中,蒸出迅速生成的1-乙氧基-2-甲基1,3-丁二烯。但这个方法的收率中等(约40-50%),见Bull.Soc.Chim.Fr.1963 1646-;或者(ii)气相裂解法:300-350℃和真空下用酸性催化剂,如,磷酸二氢钠,磷酸二氢镁或磷酸二氢胺[J.Gen.Chem.USSR 29,3469-(1959)]或一种碱性催化剂,如氧化铝(美国专利2,573,678),收率约在50至80%范围内。
在固定床固体催化剂上,气相和高温下脱去乙醇比在液相中裂解对工业方法更有吸引力,因为第一种方法不使用溶剂,反应和后处理简单。因此优选在气相中进行裂解。
1-甲氧基-2甲基-1,3丁二烯(化学式III,其中R1表示氢,R2和R4都表示甲基)也可以在文献中看到[日本专利公开(Kokai)50891/1989]。它可以和上述制备1-乙氧基-2-甲基-1,3-丁二烯相同的办法制备出来。原料是乙醛二甲基缩醛和甲基(1-丙烯基)醚,经过1,1,3-三甲氧基-2-甲基-丁烷。
制备1-烷氧基-1,3-二烯的综述性文章有Russian Chem.Rev.38,237-(1969)和Pure and Appl.Chem.47,173-(1976)。其它有关制备它们的气相催化的文献有Lieb.Ann.Chem.568 1-(1950),Can.J.Res B 28,689-(1950),出处相同,B 25,118-(1947)以及Chem.Ber.77,108-(1944)。
化学式III其余的1-烷氧基-1,3-二烯也是部分已知的化合物,并可按照和上述化合物相同的办法制备出来。以下的反应流程图是以上已详细叙述的多步骤过程的一个汇总。按照该流程,化学式III所有的1-烷氧基-1,3-二烯都可以制备出来:
反应流程
在此反应流程中,R1、R2和R4和以上表示的相同;R4′表示C1-6烷基,为了避免混合的产品,用与R4相同的烷基是有利的。如果R4′和R4不相同,就会得到III和III′两种化合物的混合产物。
在上述制备1-烷氧基-1,3-二烯的过程中,有关的产品和中间体能按已知的方法分离和纯化。
按照本发明方法的中间体,即通式IV′和IV″的化合物是新化合物,也是本发明的另一个方面。
在通式IV′和IV″的新化合物中,已出现的有:
15-甲氧基-15,15′-二氢-12′-阿朴-β-胡萝卜醛,
12′-甲氧基-11′,12′-二氢-8′-阿朴-β-胡萝卜醛,
8′-甲氧基-7′,8′-二氢-4′-阿朴-β-胡萝卜醛,
4′-甲氧基-β,4-胡萝卜-16′-醛,
11,12,11′,12′-四氢-12,12′-二甲氧基-8,8′-二阿朴胡萝卜-8,8′-二醛以及
7,8,7′,8′-四氢-8,8′-二甲氧基-4,4′-二阿朴胡萝卜-4,4′-二醛。
按照本发明方法的产品,即通式I′和I″的多烯醛和二醛,大多数属于类胡萝卜素领域,并能合适地加以应用,例如作为食品、蛋黄、家禽的外皮(特别是皮肤,腿和嘴)和/或皮下脂肪、鱼及甲壳类动物等的肌肉和/或外皮(特别是皮肤,麟片和贝壳)的染料和颜料。这种用途可按照已知的方法,例如在欧洲专利公开630,578中所述的那样做。
这些新产品的用途代表了本发明的另一个方面。
本发明用以下实施例来说明。A多烯(二)O,O-二烷基缩醛(化学式II′和II″的化合物)的制备
实施例115-阿朴-β-胡萝卜醛二甲基缩醛(维生素A醛二甲基缩醛)
把2.84g(10mmol)的维生素A醛(>99%纯度)放置在盛有30ml甲醇和11ml(100mmol,10当量)三甲基原甲酸酯的一个100ml装有磁搅拌器,氩气化器和温度计的四颈磺化烧瓶中。在0℃加入40mg(0.3mmol,3mol%)无水氯化锌,混合物在0℃下搅拌3.5小时。然后反应混合物在1小时内冷却至-40℃,过滤,用少量冷(约-10℃)甲醇洗涤固体,最后干燥。得到2.5g(75%收率)的(全-E)维生素A醛二甲基缩醛,其熔点53-56℃;含量:98.4%(高压液相色谱法)。
为了分析,样品在甲醇中重结晶。此样品具有以下的物理和分析数据:熔点53-55℃;根据高液液相色谱的含量:99.7%;紫外(正己烷):324nm(logε=4.70;E1% 1cm=1.520)。微量分析:
计算:C79.95% H10.37%
实测:C79.66% H10.50%实施例212′-阿朴-β-胡萝卜醛二甲基缩醛
把在500ml甲醇中的50g(0.14mol)12′-阿朴-β-胡萝卜醛和31ml(=30.1g,0.28mol)新蒸出的三甲基原甲酸酯加入到一个1.5立升装有机械搅拌器,氩气化器和温度计的四颈磺化烧瓶中。把4ml甲醇和16mg对甲苯磺酸单水合物的溶液在室温下加入生成的悬浮液中。由此,红色的晶体大部分在20分钟内溶解了;然后开始生成橙色的沉淀。在室温下搅拌2小时后,混合物冷却至约+5℃,加入0.5ml三乙基胺,混合物在0℃下搅拌15分钟,抽吸过滤(加压吸滤器,氩气保护),固体用少量冷(-10℃)甲醇洗涤,并在室温和减压下(喷水抽真空)干燥约16小时。得到52.3g橙色粉末的(90.5%)12′-阿朴-β-胡萝卜醛二甲基缩醛,其熔点77-78℃;含量:97.5%(高压液相色谱法)(对酸很不稳定);紫外(正己烷):393nm(logε=4.91;E1% 1cm=204.5),376nm(logε=4.91;E1% 1cm=2045)。微量分析:
计算:C81.77% H10.17%
实测:C81.50% H9.84%实施例38′-阿朴-β-胡萝卜醛二甲基缩醛
把6.25g(15mmol)8′-阿朴-β-胡萝卜醛和6.6ml(=6.4g,60mmol,4当量)三甲基原甲酸酯和200ml甲醇的溶液加入到一个350ml装有机械搅拌器,氩气化器和温度计的四颈磺化烧瓶中。一种在10ml甲醇中含20mg对甲苯磺酸单水合物的溶液在室温下加入烧瓶中,混合物搅拌2.5小时。由此,红色晶体慢慢溶解,橙色晶体开始生成。然后加入2ml三乙基胺,混合物在约30分钟内冷却至0℃,抽吸过滤,固体用少量冷(-10℃)甲醇洗涤并简单地在减压下干燥(喷水真空)。30分钟后,得到11.6g甲醇-润湿的缩醛,根据高压液相色谱法含量为94.8%。为了再结晶,将晶体溶于200ml***中,然后在1.5小时内向其加入600ml甲醇,混合物冷至0℃,晶体过滤出来并在室温和减压(喷水抽真空)下并进一步在高真空下干燥。得到5.9g(84%收率)8′-阿朴-β-胡萝卜醛二甲基缩醛。产品为锈红色晶体,熔点131-132℃;含量98.4%(高压液相色谱法);紫外(正己烷):450nm(logε=5.06;E1% 1cm=2476),424nm(1ogε=5.07;E1% 1cm=2543)。微量分析:
理论:C83.06% H10.02%
实测:C82.91% H10.13%
实施例44′-阿朴-β-胡萝卜醛二甲基缩醛
10g(20.7mmol)4′-阿朴-β-胡萝卜醛,35ml(0.31mmol,约15当量)三甲基原甲酸酯和250ml甲醇加入到装有机械搅拌器,氩气化器和温度计的500ml四颈磺化烧瓶中。向得到的暗红色悬浮液中,在室温下,加入15毫升的25mg对苯二甲酸单水合物的溶液,混合物在室温下搅拌45分钟然后在30-35℃搅拌1.5小时;暗红色悬浮液变成棕色悬浮液。接着,加入2ml三乙基胺,混合物冷却至0℃。沉淀出来的粗产品抽吸过滤,用少量冷甲醇洗涤,并在室温和减压下干燥。得到的甲醇润湿的产品(约17.8g;含量按高压液相色谱法为91%)在轻微加热下溶于600ml***中,在室温下和1小时内用1立升甲醇(含2‰三乙基胺)处理。混合物抽吸过滤,残余物用少量冷(0℃)甲醇洗涤。在室温和减压下干燥2小时后,得到9.3g(80.5%收率)4′-阿朴-β-胡萝卜醛二甲基缩醛。产品为紫色晶体,按高压液相色谱法其含量为94.7%。
为了得到分析数据,将一个样品在***中重结晶(加热时溶解再冷却至0℃):按高压液相色谱法其含量为95.7%;熔点186-188℃;紫外(二噁烷):500nm(logε=4.93;E1% 1cm=1623),468nm(logε=4.99;E1% 1cm=1837),283nm(logε=4.37;E1% 1cm=444)。实施例512,12′-二阿朴胡萝卜醛二基甲缩醛(C10-二醛二甲基缩醛)
将32.8g(0.2mol)C10-二醛和65g三甲基原甲酸酯的250ml甲醇溶液加入到装有磁搅拌器和氩气化器的500ml圆底烧瓶中。在20℃下向混合物加入100mg对甲苯磺酸单水合物,发生了轻度的放热反应。反应混合物用冷水浴保持在20-25℃。悬浮液约在5分钟内溶解。混合物在室温下搅拌1小时然后加入0.5ml三乙基胺。混合物在减压下浓缩,分离出的晶体淤浆溶于200ml的热的正己烷中,在热时用棉绒过滤并放置一旁。溶液在深冷器中在-20℃下放置16小时,将生成的晶体滤出,在-20℃下用正己烷洗涤,在喷水抽真空下干燥至恒重。得到42.7g(80%收率)C10-二醛二甲基缩醛。产品为浅黄色晶体,熔点68-69℃,含量按气相色谱(GC)约为96%;UV(乙醇):292nm(logε=4.61;E1% 1cm=1602),280nm(logε=4.72;E1% 1cm=2046),260nm(logε=4.59;E1% 1cm=1508)。微量分析:
计算:C65.60% H9.44%
实测:C65.43% H9.14%
实施例68,8′-二阿朴胡萝卜醛二甲基缩醛(藏花酸二醛二甲基缩醛)
将20.0g(67.5mmol)藏花酸二醛(熔点196-197℃)和40g(0.37mol)三甲基原甲酸酯的350ml甲醇溶液加入到装有磁搅拌器和氩气化器的500ml圆底烧瓶中。在搅拌和室温下向烧瓶中加入200mg对甲苯磺酸单水合物。混合物在室温下搅拌约45分钟,在35-40℃下约1.5小时,生成了橙黄色悬浮液。混合物冷却至0℃,过滤,残余物用冷甲醇(-10℃)洗涤。得到24.7g(92%收率)藏花酸二醛二甲缩醛。产品为橙色粉末,熔点136℃,高压液相色谱法含量为97.4%。在150ml热乙酸乙酯和150ml甲醇在冷却至-20℃时重结晶后,经过滤和干燥(喷水抽真空,继之高真空)给出23,3g(86%收率)藏花酸二醛二甲基缩醛。产品为锈红色晶体,熔点138-139℃,按高压液相色谱法含量为97.3%;紫外(乙醇):422nm(logε=5.12;E1% 1cm=3416),397nm(logε=5.11;E1% 1cm=3305),377nm(logε=4.89;E1% 1cm=1985),232nm(logε=4.20;E1% 1cm=405)。微量分析:
计算:C74.19% H9.34%
实测:C74.10% H9.47%B. 分别由化学式II′和II″的多烯(二)O,O-二烷基缩醛和化学式III的1-
烷氧基-1,3-二烯制备化学式IV′和IV″的化合物
实施例715-甲氧基-15,15′-二氢(-12′-阿朴-β-胡萝卜醛)
在50ml甲苯中的2.38g(7mmol)维生素A醛二甲基缩醛(高压液相色谱法:97.8%)和1.13g(11.2mmol)1-甲氧基-2-甲基-1,3-丁二烯(气相色谱:98%)在氩气保护下加入到装有磁搅拌器和温度计的二颈圆底烧瓶中。混合物冷却至-20℃,加入15mg(1mol%)对甲苯磺酸单水合物,在-20℃下搅拌2小时。为了建立反应的进程,取出一个样品,用1至2滴90%含水醋酸水解;混合物用大量水稀释,水溶液用少量甲苯萃取,萃取液用薄层色谱法研究[薄层色谱;在硅胶(SiO2)上],结果如下:薄层色谱(SiO2):Rf=约0.3;甲苯/乙酸乙酯(19∶1)。
为了水解,10ml的乙酸乙酯/水(9∶1)加到圆底***混合物中,在0℃下搅拌1小时。为了后处理,混合物倒入35ml水中,每次用35ml乙酸乙酯萃取两次,总量为70ml。合并的有机相分三次,每次35ml共105ml的水洗涤,一次用饱和碳酸氢钠溶液,一次用饱和氯化钠水溶液洗涤,用无水硫酸钠干燥,过滤并在减压下浓缩。给出3.0g黄色油状粗产品,此产品在300g硅胶(0.04-0.063mm)、甲苯/乙酸乙酯(19∶1至9∶1)上进行色层分离。得到1.2g(40%收率)的(全部E)-15甲氧基-15,15′-二氢-12′-阿朴-β胡萝卜醛。按高压液相色谱法,含量90.5%;紫外(环己烷,2%氯仿):328nm(logε=4.59;E1% 1cm=1007)。用色谱进一步精制的产物,按高压液相色谱法含量为94.8%,用光谱表征:红外(膜)1690cm-1(CHO);质谱:382nm(M+,55),299(100)。
约13%的油状(13Z)-15-甲氧基-15,15′-二氢-12′-阿朴-β胡萝卜醛做为副产物被分离出来。按高压液相色谱法含量为95.4%的样品用于表征此副产物:1H-NMR(CDd3,250MHz):9.46ppm(CHO);IR(膜):1689cm-1(CHO);质谱:382nm(M+,50),299(100)。
实施例812′-甲氧基-11′,12′-二氢-8′-阿朴-β-胡萝卜醛
1.98g(5mmol)12′-阿朴-β-胡萝卜醛二甲基缩醛(高压液相色谱法:约98%)和0.78g(8mmol)1-甲氧基-2-甲基-1,3-丁二烯(气体色谱法:96%)的40ml正己烷溶液加入到一个装有磁搅拌器和温度计的100ml二颈圆底烧瓶中。在-25℃下加入34mg(3.5mol%)对-甲苯磺酸单水合物,将该混合物在-25℃下搅拌2小时[薄层色谱SiO2,预先水解后:Rf=约0.3;甲苯/乙酸乙醋(19∶1)]。
为了水解,然后将10ml醋酸/水(9∶1)加入到圆底***混合物中,在0℃下搅拌30分钟。为了后处理,将混合物倾入25ml水中并用25ml乙酸乙酯萃取两次,共50ml。把有机相合并,用25ml水洗涤三次共75ml,用饱和碳酸氢钠溶液和饱和氯化钠溶液各洗涤一次,用无水硫酸钠干燥,干燥并在减压下浓缩。得到2.9g油状红色粗产品,此产品在70g硅胶(0.04-0.063mm)上用甲苯/乙酸乙酯(19∶1)进行色层法分离。获得2.01g(86%收率)12′-甲氧基-11′,12′-二氢-8′-阿朴-β-胡萝卜醛。产品是一种橙色油状物,按高压液相色谱法含量为96.2%。光谱数据取自另一批产品(按高压液相色谱法含量为96%):UV(正己烷):395nm(logε=4.89;E1% 1cm=1752),377nm(logε=4.91;E1% 1cm=1794);1H-NMR(400MHz,CDCl3):9.40ppm(CHO),3.22ppm(OCH3);红外(膜):1688cm-1(CHO);质谱:448(M+75),365(100)。
实施例98′-甲氧基-7′,8′-二氢-4′-阿朴-β-胡萝卜醛
将2.36g(5mmol)8′-阿朴-β-胡萝卜醛二甲基缩醛(按高压液相色谱法含量为98%)和0.82g(8mmol,1.6当量)1-甲氧基-2-甲基-1,3-丁二烯(气相色谱:96%)的50ml甲苯溶液在氩气保护下放入一装有磁搅拌器和温度计的100ml二颈圆底烧瓶中。在-15℃加入30mg(0.16mmol,3mol%)对甲苯磺酸单水合物,混合物在-15℃下搅拌1小时[薄层色谱(SiO2),预先水解后:Rf=约0.3;甲苯/乙酸乙酯(19∶1)]。
为了水解,在-15℃下加入10ml乙酸/水(9∶1),混合物在0℃搅拌1.5小时并按照实例7或8同样的方法后处理。给出3.2g粗8′-甲氧基-7′,8′-二氢-4′-阿朴-β-胡萝卜醛[高压液相色谱法比值,产品:副产品(调聚物)=98.5∶1.5]红色粘稠状剩余物。此物在45℃下和50ml甲醇中煮解45分钟,抽吸过滤,用冷(0℃)甲醇洗涤,在高真空下干燥,得到1.96g(73%收率)8′-甲氧基-7′,8′-二氢-4′-阿朴-β-胡萝卜醛。产品是橙-红色晶体,其熔点为152-153℃[高压液相色谱法比值,产品:副产品=95.8∶1.4]。
为了分析,将一个样品(300mg)从热乙醇中重结晶。给出155mg纯8′-甲氧基-7′,8′-二氢-4′-阿朴-β-胡萝卜醛,熔点158-159℃;按照高压液相色谱法含量为100%;紫外(环己烷,3%氯仿):456nm(logε=5.03;E1% 1cm=2105),430nm(logε=5.08;E1% 1cm=2335);1H-NMR(400MHz,CDCl3):9.40ppm(CHO),3.22ppm(OCH3);红外(KBr):1680cm-1(CHO);质谱:514(M+100),431(25);微量分析:
计算:C 83.99% H 9.79%
实测:C 83.69% H 10.03%
实施例104′-甲氧基-β-胡萝卜-16′-醛
将2.32g(4.25mmol)4′-阿朴-β-胡萝卜醛二甲基缩醛(高压液相色谱法含量:97%)和0.682g(6.8mmol,1.6当量)1-甲氧基-2-甲基-1,3-丁二烯(气相色谱:98%)的40ml甲苯溶液在氩气保护下放入25ml双颈圆底烧瓶中。在-25℃下加入25mg(0.13mmol,3mol%)对甲苯磺酸单水合物,混合物在此温度下搅拌3.5小时[薄层色谱(SiO2)在预先水解后:Rf=约0.3;甲苯/乙酸二酯(19∶1)]。
为了水解,向混合物中加入20ml醋酸/水(9∶1),在0℃下搅拌1小时。按实例7或8叙述的办法萃取后处理。给出4.2g粗产品。此粗产品在400g硅胶(0.04-0.063mm)上用甲苯/乙酸乙酯(19∶1)进行色谱分离。得到了2.43g红色固体,其熔点为148-154℃。此物在25ml乙醇和50℃下煮解1小时。然后将混合物冷却至0℃,过滤并用少量乙醇洗涤。在高真空下干燥后得到1.36g(54%收率)4′-甲氧基-β,ψ-胡萝卜-16′-醛。产品为红-褐色晶体,熔点为158-160℃;按高压液相色谱法含量:97.1%。
一熔点为161-163℃的分析样品用于分析:紫外(环己烷/3%氯仿):497nm(logε=5.13;E1% 1cm=1986),465nm(logε=5.19;E1% 1cm=2258),440 nm(logε=5.02;E1% 1cm=1550),283 nm(logε=4.48;E1% 1cm=443);1H-NMR(250MHz,CDCl3):9.40ppm(CHO);红外(KBr):1688cm-1(CHO);微量分析:
计算:C84.77% H9.72%
实测:C84.55% H9.42%
实施例1111.12.11′.12′-四氢-12.12′-二甲氧基-8.8′-二阿朴胡萝卜-8.8′-二醛
10.30g(40mmol)C10-二醛二甲基缩醛(高压液相色谱法:99.6%)在200ml甲苯中,在氩气保护下,放入350ml装有磁搅拌器、滴液漏斗和温度计四颈磺化烧瓶中。溶液冷至-25℃,在搅拌下加入76mg(0.4mmol,1mol%)对甲苯磺酸,再加入溶于16ml甲苯的9.1g(90mmol,2.25当量)1-甲氧基-2-甲基-1,3-丁二烯。此溶液在10分钟内加完,温度保持在-20℃至-25℃范围内。混合物在-20℃下再搅拌1小时[薄层色谱(SiO2)预先水解后:Rf=约0.3(产品)和约0.5(缩醛);甲苯/乙酸乙酯(4∶1)]。
然后为了水解,将20ml醋酸/水(9∶1)加至该***物料中,混合物在室温下搅拌1小时。按实例7或8叙述的办法萃取后处理。两次在500g硅胶(0.04-0.063mm)上用甲苯/乙酸乙酯色谱分离,一次用700g硅胶(0.04-0.063mm)及环己烷/乙酸乙酯(3∶1)色谱分离后给出10.0g(按高压液相色谱法收率67%)黄色部分固体的11,12,11′,12′-四氢-12,12′-二甲氧基-8,8′-二阿朴胡萝卜-8.8-二醛,按液相高压色谱目的产品的含量为97.1%。粗产品在乙醇中结晶可以得到更纯的产品,熔点105-107℃,其分析结果如下:紫外(环己烷/5%氯仿):300nm(logε=4.57),287nm(logε=4.69);红外(KBr):1679cm-1(CHO);质谱:360(M+,1),194(100)。
实施例127.8.7′.8′-四氢-8.8′-二甲氧基-4.4′-二阿朴胡萝卜-4.4′-二醛
在50ml乙酸乙酯中的4.04g(10mmol)藏花酸二醛二甲基缩醛(高压液相色谱法:96.2%)在氩气保护下加入到200ml四颈瓶中。在-15℃和搅拌下加入38mg(2mol%)对甲苯磺酸,再加入溶于4ml乙酸乙酯的2.82g(28mmol2.8当量)1-甲氧基-2-甲基-1,3-丁二烯。混合物在-15℃下搅拌3小时[薄层色谱(SiO2)预先水解后:Rf=约0.3(产品)和约0.5(缩醛);甲苯/乙酸乙酯(9∶1)]。
然后为了水解,将10ml醋酸/水(9∶1)加入上述烧瓶中,混合物在室温下搅拌2小时。按实例7或8叙述的办法萃取后处理。在500g硅胶(0.04-0.063mm)及二氯甲烷/乙酸乙酯(19∶1)中色谱分离后得到2.4g(按高压液相色谱法收率43%)7,8,7′,8′-四氢-8,8′-二甲氧基-4,4-二阿朴胡萝卜-4,4′-二醛。产品是橙色粉末(按高压液相色谱法目的产物含量为89%)。
将一个根据高压液相色谱纯度为91.7%,熔点179-187℃(异构体混合物)的样品,再次进行色谱分离并在二氯甲烷/乙醇中重结晶用于分析:紫外(环己烷/2%氯仿):428nm(logε=5.14),4.02nm(logε=5.12),381nm(logε=4.90);红外(KBr):1679cm-1(CHO);质谱:492(M+,100)。C.由式IV′和IV″的化合物分别制备式I′和II″的多烯(二)醛
实施例1312′-阿朴-β-胡萝卜醛
在7ml乙醇中的1.20g(2.82mmol)(全-E)-15-甲氧基-15,15′-二氢-12′-阿朴-β-胡萝卜醛(按高压液相色谱法含量为90%)加入一个10ml圆底烧瓶中,用0.11ml(0.6mmol,20mol%)的5.4M在甲醇溶液中的甲醇钠处理。混合物在室温下搅拌1小时[薄层色谱(SiO2):Rf=约0.5;甲苯/乙酸乙酯(19∶1)]。
然后为了中和,向得到的暗红色悬浮液中加入5滴乙酸,混合物冷却至0℃1小时。过滤,用少量水冷的甲醇和水洗涤得到的晶体,在高真空和室温下干燥至恒重。得到0.76g(75%收率)12′-阿朴-β-胡萝卜醛。产品是暗红色晶体,熔点107-109℃;按高压液相色谱法含量为98.1。紫外(环己烷,2%氯仿):4.17nm(logε=4.87;E1% 1cm=2114);1H-NMR(250MHz,CDCl3):9.45ppm(CHO);质谱:350(M+,100)。微量分析:
计算:C85.66% H9.78%
实测:C85.45% H9.49%
实施例148′-阿朴-β-胡萝卜醛(采用由12′-阿朴-β-胡萝卜醛二甲基缩醛和1-甲氧基-2-甲基-1,3-丁二烯经过12′-甲氢基-11′,12′-二氢-8′-阿朴-β-胡萝卜醛的过程)
将8.02g(20mmol)12′-阿朴-β-胡萝卜醛二甲基缩醛(按高压液相色谱法含量约为99%)和2.96g(29mmol)1-甲氧基-2甲基-1,3-丁二烯在150ml正己烷中的溶液在氩气保护下加入到装有磁搅拌器和温度计的200ml磺化烧瓶中。40mg(0.21mmol,1mol%)对甲苯磺酸单水合物在-25℃下加至反应混合物中,并在-22至-25℃下继续搅拌2.5小时。(12′-阿朴-β-胡萝卜醛二甲基缩醛在室温下溶解,但在-25℃下又沉淀出来)。在反应过程中,产生的暗黄色悬浮液慢慢溶解生成暗绿色溶液,在反应终了时又变成棕色[薄层色谱(SiO2)预先水解后:产品的Rf=约0.4;原料(缩醛)的Rf=约0.5;甲苯/乙酸乙酯(19∶1)]。
然后为了水解,在-25℃下加入20ml乙酸/水(9∶1),反应溶液在0℃下搅拌1小时。
后处理是将混合物倾入100ml水中,并每次用100ml正己烷,共200ml萃取。然后,有机相依次用水、100ml饱和碳酸氢钠水溶液和100ml饱和氯化钠水溶液洗涤。有机相用无水硫酸钠干燥,过滤并在减压下浓缩。约80ml乙醇加至残余物,溶液再次浓缩以除去残余的己烷。得到10.6粗的,仍然是乙醇润湿的12′-甲氧基-11′,12′-二氢-8′-阿朴-β-胡萝卜醛。此产品是红-橙色,粘稠油状物[高压液相色谱法:86.4%产品,5%副产品(调聚物);比值产品∶副产品=94.5∶5.5]。此油状物溶解在170ml乙醇中,在氩气保护下倾入一装有磁搅拌器的250ml圆底烧瓶中。在室温和搅拌下,向红-橙色溶液中加入0.4ml(约2mmol,10mol%)在甲醇中的5.4M甲醇钠溶液。在这样做时,反应溶液迅速变成深暗红色,5-10分钟后开始结晶。混合物在室温下搅拌约1小时[薄层色谱(SiO2):Rf(中间产物)=约0.4;Rf(产品)=约0.7;甲苯/乙酸乙酯(19∶1)]。
反应混合物然后用水浴在0℃冷却(约0.5小时),用溶于2-3ml乙醇的0.5g(约8mmol)醋酸中和。滴加3.5ml水,混合物在+5℃(水箱)下放置约16小时。然后用玻璃抽吸滤器过滤出沉淀物,在0℃下用每次20ml乙醇/水(19∶1)洗涤两次,共用乙醇/水40ml,在室温下用70ml水洗涤,再在0℃下用10ml乙醇/水(19∶1)洗涤两次,共用乙醇/水20ml。在45℃下喷水抽真空并在室温下高真空干燥,得到7.53g(83%收率)8′-阿朴-β-胡萝卜醛。产品是蓝色晶体粉末,熔点137-138℃,按高压液相色谱法含量为92%。
为了进一步精制,7.48g上述的粉末在回流下约10分钟内溶解在110ml丙酮中。在剧烈搅拌下用8ml水经冷凝器滴加处理此溶液引起结晶,然后溶液缓慢冷至0℃。在冰浴中搅拌约2小时以后,过滤出沉淀,在0℃用乙醇/水(9∶1)洗涤二次,每次30ml,共60ml,用水洗涤两次,每次30ml,共60ml,最后在0℃用乙醇/水(9∶1)洗涤三次,每次5ml,共15ml。在45℃下喷水抽真空,在室温下高真空干燥,得到6.79g(81%收率)纯8′-阿朴-β-胡萝卜醛。产品是紫色晶体,熔点141-142℃,按照高压液相色谱法含量为99.5%。
用一批相似的样品取得了分析数据:熔点141-143℃;按照高压液相色谱含量为95.4%;紫外(环己烷及3%氯仿):460nm(logε=5.03,E1% 1cm=2562);1H-NMR(400MHz,CDCl3):9.45ppm(CHO);红外(KBr):1669,1609cm-1;质谱:416(M+,100);微量分析:
计算:C86.48% H9.68%
实测:C86.23% H9.54%
实施例154′-阿朴-β-胡萝卜醛
将1.96g(3.65mmol)8′-甲氧基-7′,8′-二氢-4′-阿朴胡萝卜醛(按照高压液相色谱法含量为95.7%)和50ml乙酸乙酯/甲醇(1∶1)在氩气保护下加入到装有磁搅拌器的100ml圆底烧瓶中。向烧瓶中加入0.1ml(0.5mmol,约15mol%)5.4M甲醇钠在甲醇中的溶液,混合物在50℃下搅拌1小时[薄层色谱(SiO2):Rf(原料)=约0.4;Rf(产品)=0.5;甲苯/乙酸乙酯(9∶1)]。
然后,混合物用0.1ml醋酸中和,在0℃下搅拌2小时,用少量甲醇/水(9∶1)吸滤,再用冰冷的甲醇洗涤滤出物。在室温下喷水抽空,继之高真空下干燥,得到1.62g(90%收率)4′-阿朴-β-胡萝卜醛。产品是暗色晶体,熔点161-162℃;按照高压液相色谱法含量为97.7%;紫外(环己烷及3%氯仿):520nm(肩,logε=5.01;E1% 1cm=2100),492nm(logε=5.12;E1 % 1cm=2709),296nm(logε=4.44;E1% 1cm=566);1H-NMR(400MHz,CDCl3):9.35ppm(CHO);红外(KBr):1670,1611cm-1;质谱:482(M+,30),119(100);微量分析:
计算:C87.08% H9.60%
实测:C86.60% H9.56%
实施例164′-阿朴-β-胡萝卜醛(采用由8′-阿朴-β-胡萝卜醛二甲基缩醛和1-甲氧基-2-甲基-1,3-丁二烯经过8′-甲氧基-7′,8′-二氢-4′-阿朴-β-胡萝卜醛的方法)
6.4g(13.6mmol)8′-阿朴-β-胡萝卜醛二甲基缩醛(按照高压液相色谱法含量约98%)和2.22g(21.7mmol,1.6当量)1-甲氧基-2-甲基-1,3-丁二烯(气相色谱法约96%)在氩气保护下加入装有磁搅拌器的250ml双颈圆底烧瓶中。在-15℃下向混合物加入80mg(0.4mmol,3mol%)对甲苯磺酸单水合物,并在此温度下搅拌1.5小时[薄层色谱(SiO2)预水解后:Rf(缩醛)=约0.4;Rf(产品)=约0.3;甲苯/乙酸乙酯(19∶1)]。然后,水解是在-15℃下加入20ml醋酸/水(9∶1),混合物在0℃下搅拌2小时。然后把它倾入水中,用乙酸乙酯萃取两次,每次100ml,共200ml。最后浓缩。得到8.7g粗8′-甲氧基-7′,8′-二氢-4′-阿朴-β胡萝卜醛产物。它是一种红色树脂状物,按照高压液相色谱法含量为91.6%。
此粗产物未再精制便溶解在160ml甲醇/乙酸乙酯(3∶1)中,但只有部分溶解了。溶液及残余物用1.4ml(7.5mmol,约0.4当量)甲醇钠在甲醇中的5.4M溶液处理,在50℃下搅拌5小时[薄层色谱(SiO2):Rf(8′-甲氧基-7′,8′-二氢-4′-阿朴-β胡萝卜醛)=约0.3;Rf(产品)=约0.5-0.6;甲苯/乙酸乙酯(19∶1)]。
混合物用1.5ml醋酸中和,冷却至0℃,抽吸过滤,滤出物用冷(0℃)甲醇/水(9∶1)和冷甲醇洗涤,并在室温下喷水抽空和高真空下干燥至恒重。得到4.78g(70%收率,以8′-阿朴-β-胡萝卜醛二甲基缩醛为基础)4′-阿朴-β-胡萝卜醛。产物是暗紫色粉末,溶点142-145℃,按照高压液相色谱法含量为96%。
进一步的分析数据和实例15最后显示的相一致。
实施例173′-4′-二氢-β,ψ,-胡萝卜-16′-醛
把14ml甲苯/乙醇(1∶1)中加入了1.00g(1.64mmol)4′-甲氧基-β,ψ,-胡萝卜-16′醛(按照高压液相色谱法含量为95.4%)的溶液在氩气保护下加至一25ml的圆底烧瓶中。加入0.1ml(0.5mmol,30mol%)5.4M的甲醇钠在甲醇中的溶液,混合物在35℃下搅拌3小时[薄层色谱(SiO2):Rf=约0.6;甲苯/乙酸乙酯(19∶1)]。
为了中和,加入0.1ml醋酸,混合物冷至0℃,过滤、产生的晶体用冷甲醇和水洗涤在室温下高真空干燥后,得到880mg(97%收率)3′-4′-二氢-β,ψ-胡萝卜-16′醛(园红酵母素醛)。产品为暗红色晶体,熔点176-177℃,按照高压液相色谱法含量为99.2%。紫外(环己烷/3%氯仿):514nm(logε=5.19;E1% 1cm=2820),326nm(logε=4.55;E1% 1cm=644);1H-NMR(250MHz,CDCl3):9.45ppm(CHO);红外(KBr):1660cm-1(CHO);质谱:548(M+,100)。微量分析:
计算:C87.53% H9.55%
实测:C87.41% H9.35%
实施例18藏花酸二醛
在100ml甲醇中含9.6g(25.8mmol)的11,12,11′,12′-四氢-12,12′-二甲氧基-8,8′-二阿朴胡萝卜-8,8′-二醛(按照高压液相谱法含量为97.1%)的溶液在氩气保护下加入250ml圆底烧瓶中。在室温下加入0.75ml(3.9mmol,15mol%)5.4M甲醇钠在甲醇中的溶液,混合物在室温下搅拌1小时,在35℃下搅拌2小时[薄层色谱(SiO2):Rf=约0.6(产品),约0.5(原料);甲苯/乙酸乙酯(19∶1)]。
为了中和,向混合物加入5ml醋酸,混合物冷却至0℃,过滤、得到的红色晶体按顺序在0℃用40ml甲醇/水(9∶1),100ml水,再用40ml甲醇/水(9∶1)洗涤。在35℃下喷水抽空和室温下高真空干燥后,得到6.99g(91%收率)藏花酸二醛。产品是暗红色闪烁的晶体,熔点195-196℃,按照高压液相色谱法含量为99.7%。紫外(环己烷/5%氯仿):464nm(logε=5.14),436nm(logε=5.13),413nm(logε=4.19);红外(KBr):1668cm-1(CHO);质谱:296(M+,100)。微量分析:
计算:C81.04% H8.16%
实测:C80.92% H8.19%
实施例19藏花酸二醛(采用由C10-二醛二甲基缩醛和1-甲氧基-2-甲基-1,3-丁二烯经过11,12,11′,12′-四氢-12,12′-二甲氧基-8,8′-二阿朴胡萝卜-8,8′-二醛的方法)
在250ml甲苯中的25.74g(100mmol)C10-二醛二甲基缩醛(按照高压液相色谱法含量为99.5%)在氩气保持下加入装有磁搅拌器,滴液漏斗和温度计的500ml四颈磺化烧瓶中。在-25℃下加入190mg(1mol%)对甲苯磺酸单水合物,然后在-25℃下加入在40ml甲苯中的23.65g(235mmol,2.35当量)1-甲氧基-2-甲基-1,3-丁二烯溶液。混合物在-25℃下再搅拌45分钟[薄层色谱(SiO2)预先水解后:Rf=约0.5(产品),约0.3(乙缩醛);甲苯/乙酸乙酯(4∶1)]。
然后为了水解,在-25℃下加入75ml醋酸/水(9∶1),反应混合物在室温下搅拌2小时。以下的后处理与实例7或8相同。得到42g粗11,12,11′,12′-四氢-12,12′-二甲氧基-8,8′-二阿朴胡萝卜-8,8′-二醛。黄色油状物的产品溶于250ml甲醇中,此溶液在搅拌下用2.75ml(15mol%)5.4M甲醇钠在甲醇中的溶液处理。混合物在35℃下搅拌1.5小时[薄层色谱(SiO2):Rf=约0.6(产品),约0.4(中间产物);甲苯/乙酸乙酯(4∶1)]。
向生成的红色悬浮液中加入10ml醋酸。混合物冷却至-10℃,在此温度下搅拌2小时,过滤出生成的红色晶体。晶体按顺序用以下溶液洗涤:在0℃下50ml甲醇/水(9∶1),在室温下100ml水,在0℃下50ml甲醇/水,然后在35℃下喷水抽空和室温下高真空干燥,得到21.8g(73%收率)藏花酸二醛。产品是暗红色闪烁的晶体,熔点193-194℃,按照高压液相色谱法含量为99.3%。
实施例204,4′-二阿朴胡萝卜醛
把18ml乙醇中加入了350mg(0.75mmol)7,8,7′,8′-四氢-8,8′-二甲氧基-4,4′-二阿朴胡萝卜-4,4′-二醛(按照高压液相色谱法含量为91.7%)的溶液在氩气保护下加到25ml圆底烧瓶中。加入0.28ml(1.5mmol,2当量)5.4M的甲醇钠在甲醇中的溶液,混合物在50℃下搅拌3小时。得到了暗色的悬浮液[薄层色谱(SiO2):Rf=约0.5(产品),约0.3(原料);甲苯/乙酸乙酯(9∶1)]。
把悬浮液冷至0℃后,滤出晶体,按顺序用5ml甲醇、5ml水和5ml甲醇洗涤,在室温下高真空干燥后得到295mg(88%收率)4,4′-二阿朴胡萝卜醛。产品是暗蓝色晶体,熔点226℃,按照高压液相色谱法含量为96.3%。紫外(环己烷/2%氯仿):537nm(logε=5.14;E1% 1cm=3190),501nm(logε=5.20;E1% 1cm=3700),471nm(logε=5.04;E1% 1cm=2565);红外(KBr):1680cm-1(CHO);质谱:428(M+,100)。
Claims (12)
每种情况下-CH=CH-C(R1)=C(R2)-CHO基位于A或B基的共轭键的末端位置,
该方法包括把以下通式的多烯O,O-二烷基缩醛或二(O,O-二烷基缩醛)
A-CH(OR3)2 II′
或
(R3O)2HC-B-CH(OR3)2 II″其中A和B 有以上给出的含义,在这种情况下-CH(OR3)2基位于A或B基的
共轭链的末端位置
3.按照权利要求2的方法,其中R表示(a)基,此(a)基中的R5和R6都表示氢而n表示0或R表示(c)基而此(c)基中的两个n都表示0,在上述两种情况下R1和R2分别表示氢和甲基。
4.按照权利要求1至3中任何一项的方法,其中用氯化锌、溴化锌、四氯化钛、高氯酸锂、醚合三氟化硼或氯化铁(III)作为路易斯酸,用对甲苯磺酸、甲磺酸、三氟甲磺酸、硫酸或三氟乙酸作为布朗斯台德酸。
5.按照权利要求1至4中任何一项的方法,其中路易斯酸或布朗斯台德酸是以催化量使用,该量按所用的式II′,II″或II相关的多烯O,O-二烷基缩醛或二(O,O-二烷基缩醛)的数量为基础为约0.5至5mol%之间。
6.按照权利要求1至5中任何一项的方法,其中每当量的多烯O,O-二烷基缩醛和约1.05至约1.6当量的1-烷氧基-1,3-二烯反应,或每当量的多烯二(O,O-二烷基缩醛)与约2.1至约3.2当量的1-烷氧基-1,3-二烯反应。
7.按照权利要求1至6中任何一项的方法,其中式II′,II″或II相关的多烯O,O-二烷基缩醛或二(O,O-二烷基缩醛)与式III的1-烷氧基-1,3-二烯的反应是在有机溶剂中,温度范围为约-60℃至约+60℃下进行的,所用的有机溶剂是低级脂族或环烃、低级卤代脂族烃、低级脂族或环醚低级脂族腈或芳烃。
8.按照权利要求7的方法,其中用正戊烷、正己烷、环己烷、二氯甲烷、氯仿、二***、甲基叔丁基醚、四氢呋喃、乙腈或甲苯作为有机溶剂时,反应在约-20℃至室温的温度范围下进行。
9.按照权利要求1-8中任一项的方法,其中在式II′,II″或II中相关的多烯O,O-二烷基缩醛或二(O,O-二烷基缩醛)与式III的1-烷氧基-1,3-二烯反应完成后,生成的中间产物立即在反应混合物中水解,该水解是向反应混合物加入弱酸的水溶液,优选轻度稀释的醋酸,接着在约0℃至室温的温度范围内搅拌此混合物。
10.按照权利要求1至9中任何一项的方法,其中从式IV′,IV″的化合物中分解脱去醇R3OH的方法是使溶解在有机溶剂中式IV′或IV″的化合物在催化量的碱存在下进行反应,该碱例如一种碱金属的醇盐,优选甲醇钠、乙醇钠、甲醇钾、乙醇钾或叔丁醇钾;一种胺,优选三乙基胺、1,5-二氮杂二环[4.3.0]壬-5-烯或1,8-二氮杂二环[5.4.0]11-7-烯;一种碱金属氢氧化物,优选氢氧化钠或钾;或一种碱金属碳酸盐,优选碳酸钠或钾。
12.按权利要求11的化合物,选自
5-甲氧基-15,15′-二氢-12′-阿朴-β-胡萝卜醛,
12′-甲氧基-11′,12′-二氢-8′-阿朴-β-胡萝卜醛,
8′-甲氧基-7′,8′-二氢-4′-阿朴-β-胡萝卜醛,
4′-甲氧基-β,ψ-胡萝卜-16′-醛,
11,12,11′,12′-四氢-12,12′-二甲氧基-8,8′-二阿朴胡萝卜二醛,和
7,8,7′,8′-四氢-8,8′-二甲氧基-4,4′-二阿朴胡萝卜-4,4′-二醛。
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