DE1593570A1 - Verfahren zur Herstellung von 2-Alkyl-cyclopentan-1,3-dionen - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von 2-Alkyl-cyclopentan-1,3-dionenInfo
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- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
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Description
KÖLN 1, DEICHMANNHAUS
Köln, den 4.11.1969
Fu/ak.
Takeda Chemical Industries, Ltd.
27, Doshomachi 2-ohome, Higashi-ku, Osaka (Japan).
Verfahren zur Herstellung von 2-Alkyl-cyclopentan-1,3-di
onen.
Die Erfindung bezieht sioh auf ein Verfahren zur Herstellung
von 2-substituierten Cyclopentan-l^-dionen
durch Umsetzung von Cyclopent-4-en-l,3-dionen mit niederen Alkylestern von Ortho-Säuren der Formel
OR1
R-G-OR'
t
t
OR1
worin R Wasserstoff und Alkyl mit 1-3 C-Atomen ist und R' für Alkyl mit 1-4 C-Atomen (z.B. Methyl, Äthyl,
n-Propyl, Isopropyl und η-Butyl) steht, und anschliessende katalytische Reduktion der erhaltenen 2-Alkoxyalkyliden-cyclopent-4-en-l,3-dione.
2-Substituierte Cyolopentan-l,3-dione sind wertvolle
Produkte. Sie sind beispielsweise wichtig für die Synthese von Steroiden (siehe Chemistry and Industry
I960, Seite IO22-IO23, Proceedings of Chemical Society
1963, Seite 139). Bisher wurden sie aus den entspreohen den 1,3*4-Trionen durch eine Reihe von Reaktionen unter
Anwendung der sog. Wolff-Kishner-Reduktion oder Clemensen-Reduktlon hergestellt.
009832/1944
Bei diesen bekannten Verfahren müssen jedoch 2-substituierte
Cyclopentan-l,5i^-trione als Ausgangsmaterial
verwendet werden. Hierdurch ist es schwierig, die bekannten Verfahren zur technischen Herstellung
der 2-substituierten Cyelopentan-l,>-dione anzuwenden.
Eine der HauptSchwierigkeiten ergibt sich daraus, daß
die !,jJ^-Trione leicht wasserlöslich und in hydrophoben
Lösungsmitteln schwer löslich sind. Auf Grund dieser Eigenschaften sind ein sehr hoher Zeitaufwand und umständliche
Methoden erforderlich, um die 1,3*^-Trione
soweit zu reinigen, daß sie als Ausgangsmaterial bei den bekannten Verfahren verwendet werden können. Eine weitere
Schwierigkeit ergibt siehais der umständlichen
Durchführung der Synthese der 1,3*4-Trione bei den bekannten
Verfahren. Im Falle der Wolff-Kishner-Reduktion
muß ein Semicarbazid verwendet werden, das für die technische Herstellung der gewünschten Verbindungen
ziemlich teuer ist.
Trotz des herausragenden Erfolges der entwickelten Gesamtsynthese von Steroiden wurde diese noch nicht in
den technischen Maßstab überführt, und einer der Gründe hierfür sind die vorstehend genannten Nachteile der
bekannten Verfahren zur Herstellung von 2-substituierten Cyclopentan-1,3-dionexx.
Es wurde nun überraschenderweise gefunden, daß niedere
Alkylester von Ortho-Säuren mit Cyclopent-4-en-l,j5-dlonen
unter Einführung einer 2-Alkoxyalkylidengruppe
in die 2-Stellung der letzteren zu reagieren vermögen,
und daß die Alkoxyalkylidengruppe in 2-Stellung und die
J50 5,4-Doppelbindung in einer Stufe ohne Beeinträchtigung
der beiden Oxogruppen in der 1- und 3-Stellung unter
Bildung der entsprechenden 2-Alkyloyolopentan-l,3-dione
009832/1944
BAD ORIGINAL.
in guter Ausbeute selektiv reduziert werden, wenn die erhaltenen 2-substituierten Cyclopent-4-en-li3-dione
mit etwa j5 Mol oder etwas mehr Wasserstoff pro Mol in Gegenwart eines bekannten Katalysators für die katalytisehe
Reduktion umgesetzt werden.
Auf diesem technischen Gebiet sind diese Erscheinungen . . in gewisser Hinsicht als sehr ungewöhnlich anzusehen.
Das Verfahren gemäß Erfindung beruht auf diesen Erscheinungen und ist überaus wirksam für die Herstellung von
Steroiden im technischen Maßstab.
Die erste Stufe des Verfahrens zur Herstellung von neuen 2-Alkoxyalkylidencyclopent-4-en-l,3-dionen besteht
darin, daß man Cyclopent-4-en-l,3-dione (Verbindung I)
mit niederen Alkylestern von Ortho-Säuren (Verbindungll)
zu 2-Alkoxyalkylideneyclopent-4-en-l,3-dionen (Verbindung III) umsetzt. Die Cyclopent-4-en-l,3-dione können
durch die allgemeine Formel
\a/
I)
1 ?
5 4
5 4
dargestellt und in bekannter Weise beispielsweise nach , dem Verfahren hergestellt werden, das in "Organic Syntheses"
42, 36 (1962) beschrieben ist.
Die Umsetzung zwischen Cyclopent-4-en-l,J-dionen und
niederen Alkylestern von Ortho-Säuren wird mit oder ohne Verwendung eines organischen Lösungsmittels durchge-.
führt. Beliebige organische Lösungsmittel, z.B. Essigsäureanhydrid, Propionsäureanhydrid, Toluol, Xylol und
Benzol, können verwendet werden, so lange sie sich nicht nachteilig auf die Reaktion auswirken.
009832/ 19U
BAD ORIGINAL
BAD ORIGINAL
Die Reaktion wird durch Erhitzen sowie auch durch Verwendung eines sauren Katalysators beschleunigt.
Als Katalysatoren eignen sich anorganische Säuren, z.B. Schwefelsäure und Phosphorsäure, Sulfonsäuren,
z.B. Methansulfonsäure Äthansulfonsäure und Toluolsulfonsäure
sowie Lewis-Säuren, z.B. Bortrifluorid und Zinkchlorid. Die Reaktion wird gewöhnlich vorzugsweise
bei einer Temperatur von etwa 50 bis 1500C für eine Dauer von 10 Stunden durchgeführt.
Bei Verwendung von Essigsäureanhydrid oder Propionsäureanhydrid als organische Lösungsmittel wird der
entsprechende Ester als eines der Nebenprodukte gebildet. Dieser Ester kann durch Erhitzen aus dem Reaktionsgemisch entfernt werden, wodurch sich das Gleichgewicht
verschiebt und die Reaktion beschleunigt wird. Zu dem gleichen Zweck können verwendete organische Lösungsmittel
aus dem Reaktionssystem als azeotrope Gemische entfernt werden.
Die erhaltenen ^-Alkoxyalkylidencyclopent-^-en-l^-dione
(III) sind neue Verbindungen, deren Struktur durch die Pormal
worin R und R' die gleiche Bedeutung wie in Formel (II)
haben, dargestellt werden kann.
Beim Verfahren gemäß der Erfindung braucht die gebildete Verbindung (III) im Reaktionsgemisch nicht abgetrennt
zu werden, vielmehr kann das Reaktionsgemisch direkt reduziert werden.
009832/19AA
" BAD ORIGINAL
" BAD ORIGINAL
Die zweite Stufe des Verfahrens gemäß der Erfindung ist eine katalytische Reduktion der Verbindung- (III),
wobei die 2-substituierten Cyclopentan-l,3-dione (Verbindung IV) einstufig erhalten werden.
Die 2-substituierten 1,3-Dione haben die nachstehende
Struktur:
IV)
Hierin hat R die gleiche Bedeutung wie in der Formel Als Katalysatoren eigenen sich für die Reduktion der
Verbindung (III) zu der entsprechenden Verbindung (IV) beispielsweise Palladium-, Nickel-, Ruthenium- oder
Platinkatalysatoren. Die Reaktion'wird gewöhnlich in einem Lösungsmittel durchgeführt. Geeignet sind alle
gebräuchlichen organischen Lösungsmittel, solange sie die Reaktion nicht hemmen. Beispiele geeigneter Lösungsmittel
sind die niederen Alkohole (z.B. Methanol und Äthanol), Ketone (z.B. Aceton, Methyläthylketon, Cyclohexanon),
Äther (z.B. Tetrahydrofuran, Dioxan) und dergleichen.
Wie bereits erwähnt, ermöglicht die Erfindung die leichte Herstellung von 2-substituierten Cyclopentan-1,3-dionen
aus Cyclopent-4-en-l,j5-dionen. Das Verfahren ist
besonders vorteilhaft für die technische Herstellung von Steroiden.
Zu einer Lösung von 3 g Cyclopent-4-en-l,3~dlonen in
7,2 g Essigsäureanhydrid werden 5Λ g Äthyl-orthoformiat
und o,5 g wasserfreies Zinkohlorid gegeben. Das Gemisch wird 6 Stunden bei 7O-8o°O gerührt, wäh»nd
009832/19U
BAD ORIGINAL
r
, ex
Äthylacetat vom Reaktionssystem abgedampft wird. Das Gemisch wird dann zur Entfernung von Zinkchlorid
filtriert. Das Piltrat wird eingeengt und gekühlt, wobei Kristalle gebildet werden, die aus Äther umkristallisiert
werden, wobei 2-Äthoxymethylidencyclopent-4-en-l,5-dione
in Form von gelblichen Nadeln vom Schmelzpunkt 80-8l,5°C in einer Ausbeute von 2,5 S erhalten
werden.
Elementaranalyse: 10 Berechnet für CgHgO5:
Gefunden:
Ultraviolettabsorption:X EtOH 263 mu (£= 17OOO)
221,5 ψ (£= 15700)
C | 5, | H | |
65, | 15 | 5, | 30 |
63, | 77 | 21 | |
max '
Kernmagnetische Resonanz (in Tetrachlormethan):
15 r
8,50 (CH, - CH2-)
5,61 (CH, - CHo
Zu einer Lösung von 0,4 g der so erhaltenen 2-Xthoxymethylidenoyolopent-4-en-l,3-dione
in 50 ml Äthylalkohol werden 0Og 5#ige Palladiumkohle als Katalysator
gegeben. Das Gemisoh wird in strömendem Wasserstoff
gesohüttelt. Nachdem 190 ml Wasaers^.off (150C, 1 Atm.)
009832/1944
BAD ORiGiNAL
vom Gemisch aufgenommen worden sind, wird das Gemisch
zur Abtrennung des Katalysators filtriert. Das Piltrat wird eingeengt, wobei 0,28 g Kristalle zurückbleiben,
die aus Wasser umkristallisiert werden, wobei 2-Methylcyelopentan-l,5-dione
als leicht gelbliche Nadeln vom Schmelzpunkt 205-2100C erhalten werden.
Bei Verwendung von 0,5 S 5$igem Raney-Nickel als Katalysator
an Stelle von 0,3 g 5$iger Palladiumkohle wird
ein. ähnliches Ergebnis erhalten.
Zu einer Lösung von 2 g Cyclopent-4-en-l,J-dionen in
9*5 S- Essigsäureanhydrid werden 7*^ S Äthyl-orthopropionat
und 0,8 g wasserfreies Zinkchlorid gegeben. Das Gemisch wird ^ Stunden bei 8O-9O°C gerührt, während
Äthylacetat vom Reaktionsgemisch abgedampft wird. Zur Entfernung des Zinkchlorids wird das Gemisch filtriert.
Das Filtrat wird eingeengt, wobei ein schwarzer öliger Rückstand erhalten wird, der unter Verwendung einer mit
Silicagel gefüllten Säule chromatographiert wird. Die Säule wird mit Benzol eluiert, wobei 1,5 g 2-Äthoxypropylidencyclopent-4-en-l,5-dione
als gelbliche Substanz erhalten werden.
Ultraviolettabsorption:^ ma? 2?2 "7 ( C = l6'
222 mu (£= 13.720)
Infrarotabsorption: ^iNuzol 1720, 1670, 1590 cm"1
max 1570 (Peak)
009832/1944
Kernmagnetische Resonanz (In Tetrachiormethan):
8,33 (3H, t, -C-CH2
8,57 DH, t, -0-CH2
8,57 DH, t, -0-CH2
7,60 (2H, q, -C-CH0-CH,)
5,60 (2H, q, -0-CH0-CH,)
3,20 (2H, S, -CH » CH)
3,20 (2H, S, -CH » CH)
Zu einer Lösung von 1 g der so erhaltenen 2-Äthoxypropyliden-cyclopent-4-en-l,3-dione
in 70 ml Äthylalkohol wird 0,1 g 5#ige Palladiumkohle als Katalysator
gegeben. Das Gemisch wird in strömenden Wasserstoff geschüttelt. Nachdem 390 ml Wasserstoff (200C, 1 Atm)
vom Gemisch aufgenommen worden sind, wird das Gemisch zur Entfernung des Katalysators filtriert. Das Piltrat
wird eingeengt, wobei Kristalle zurückbleiben, die aus einem Gemisch von Wasser und Äthylalkohol (8:2) umkristallisiert
werden, wobei 0,7 g 2-PropyIcyclopentan-1,3-dione
als farblose plättchenförmige Kristalle erhalten werden.
Elementaranalyse: £ H
Berechnet für CgH12O2: 68,54 8,63
Gefunden: 68,89 8,53
Ultraviolettabsorption: J1EtOH ^5 ψ {6=s ^^
Infrarotabsorption: ^-j Nuzol 2.700 - 2.000 om"1 ('breit)
max I.550 cm"1
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* t
BAD ORIGINAL
Bei Verwendung von 0,1 g 5#igem Raney-Nickel als
Katalysator an Stelle von 0,1 g 5#iger Palladiumkohle
wird ein ähnliches Ergebnis erhalten.
009832/1944
Claims (2)
1. Verfahren zur Herstellung von 2-Alkyl-cyclopentan-1-,3-dionen
der allgemeinen Formel
(1)
in der R Wasserstoff oder einen Alkylrest mit 1-J5
C-Atomen bedeutet, dadurch gekennzeichnet, daß man 2-Alkyoxyalkyliden-cyclopent-<li-en-l,;5-dlone der allgemeinen
Formel
(2)
in der R1 einen Alkylrest mit 1-4 Kohlenstoffatomen
bedeutet"und R die angegebene Bedeutung hat, mit Wasserstoff selektiv in Gegenwart von Hydrierkatalysatoren
hydriert,
2. Verfahren zur Herstellung von 2-Alkyl-cyclopentan-1,5-dionen
der allgemeinen Formel
(1)
in der R Wasserstoff oder einen Alkylrest alt 1-3 C-Atomen bedeutet, dadurch gekennzeichnet, dafi man
Umm Unterlagen
- li -
a) Cyclopent-4-en-l,j5-d:Lone mit einem niederen
Alkylester von Ortho-Säuren der allgemeinen For mel
OR1
R - C-OR1
ι
ι
OR1
umsetzt, in der R1 Alkylreste mit 1-4 C-Atomen
bedeutet und R die angegebene Bedeutung hat und anschließend
b) die gebildete Verbindung der allgemeinen Formel
(2)
selektiv mit Wasserstoff in Gegenwart von Hydrier katalysatoren zu den S-nen
hydriert.
Verbindung der allgemeinen Formel
R OR'
VV0
in der R Wasserstoff oder einen Alkylrest mit 1-5
C-Atomen und R1 einen Alkylrest mit 1-4 C-Atomen bedeuten.
009832/194A
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP950065 | 1965-02-18 | ||
JP950065 | 1965-02-18 | ||
DET0030460 | 1966-02-16 |
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ID=11721941
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---|---|---|---|
DE19661593570 Granted DE1593570A1 (de) | 1965-02-18 | 1966-02-16 | Verfahren zur Herstellung von 2-Alkyl-cyclopentan-1,3-dionen |
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---|---|
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DE (1) | DE1593570A1 (de) |
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Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4371711A (en) * | 1979-05-30 | 1983-02-01 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Process for producing 4-hydroxycyclopentenones |
US5407910A (en) * | 1993-10-12 | 1995-04-18 | Union Camp Corporation | Cyclopent-1-en-3,5-dione compounds and compositions |
-
1966
- 1966-02-16 DE DE19661593570 patent/DE1593570A1/de active Granted
- 1966-02-17 GB GB7059/66A patent/GB1142331A/en not_active Expired
- 1966-02-18 US US528610A patent/US3381035A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
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GB1142331A (en) | 1969-02-05 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) |