DE2202689C3 - Sulfone und Verfahren zu deren Herstellung - Google Patents

Sulfone und Verfahren zu deren Herstellung

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Description

der Formel
XCH2
C=CH-COOQ
(ΠΙ)
Me
erhalten, in der X ein Chlor-, Brom- oder Jodatom bedeutet Die angegebenen Formeln bedeuten im folgenden selbstverständlich nicht notwendigerweise die sterisch reinen Produkte^ sondern können auch Mischungen derris- und trans-isomeren bedeuten.
Die Umsetzung des Halogenide der Formel III mit dem Sulfon der Formel II wird bei einer Temperatur, die im allgemeinen unterhalb von 00C liegt durchgeführt, z. B. bei Temperaturen zwischen —25 und —65°C oder sogar bei wesentlich niedrigeren Temperaturen. Es empfiehlt sich, in Gegenwart von Lösungsmitteln zu arbeiten, die unter Berücksichtigung der verwendeten Temperatur ausgewählt sind. Dies sind Äther, wie Diäthyläther, Dioxan oder Tetrahydrofuran, Kohlenwasserstoffe, wie Benzol, Toluol oder die Xylole, polare aprotische Lösungsmittel, wie Dimethylformamid, Dimethylacetamid, Dimethykulfoxyd, Hexamethylphos- phorsäuretrisamid, N-Methypyrrolidön. Diese Umsetzung wird in Gegenwart eines anorganischen oder organischen basischen Reagenz durchgeführt dessen Reaktivität ausreicht, um die Funktion -O2SR des Sulfons der Formel II tragende Methylengruppe in das Anion überzuführen. Solche basischen Reagenzien sind beispielsweise ABcafiinetaMfcoholaie, Alkalihydride, Atkaliamide, organometaDische Verbindungen wie Organolithiumverbindungen, Organozinkverbindungen, Organomagneshnnverbindungen. Das basische Reagenz wird in einer Menge von mindestens etwa 1 MoI je Mol Sulfon verwendet Im allgemeinen fügt man eine Lösung des Bromids der Formel III langsam zu einer Mischung der anderen Bestandteile der Reaktionsmasse.
Y den Rest
Me Nach Umsetzung und den üblichen Behandlungen isoliert man z. B, durch Chromatographie das Sulfon der Formel I
Y = -CH2-C=CH-COOQ CH3
Die Ausgangssubstanzen können wie folgt erhalten werden:
Die y-Halogen-ß-methylcrotonate können durch Halogeniserung mit N-Halogensuccinimid des entsprechenden 0-Methylcrotonats erhalten werden, z. B. durch Bromierung mit N-Bromsuccinimid.
Die Sulfone der angegebenen allgemeinen Formel I, worin Y ein Wasserstoffatom bedeutet, können durch an sich bekannte Umsetzung eines Alkalisulfinats der allgemeinen Formel RSO2M, in der M ein Alkalimetallatom bedeutet, mit einem Halogenid der Formel
Me Me C / \ C
π
/ CH \ Me
\ / CH2 Il
C
CH2 / K / Me I
CH2 CH C
\ ' V
CH2X
/ CH
erhalten werden, in der X ein Chlor-, Brom- oder Jodatom bedeutet, wobei dieses Halogenid seinerseits durch Halogenierung des Vinyl-ß-ionols mit Phosphortrihalogenid erhalten worden ist In gleicher Weise kann man die Sulfone der allgemeinen Formel I (Y = H) direkt durch Umsetzung eines Alkalisulfinats der Formel RSO2M mit Vinyl-/?-ionol erhalten. Die Umsetzung läuft vorzugsweise in Gegenwärtiger Säure, wie Essigsäure, und schon bei einer Temperatur um 20° C ab. Die Sulfone der allgemeinen Formel I, worin
C CO2Q
CH2 CH
bedeutet, können leicht in Vitamin Α-Säure der Formel Me Me Me
C CH C CH CH2 C CH CH CH
CH2 C
< / \
CH2 Me
Me
/ CH
COOH
durch Behandlung mit einem Alkalireagenz übergeführt werden.
Im allgemeinen genügt es, die Mischung des Sulfons der Formel I
Y = -CH2-C=CH-COOQ
CH3 und des Alkalireagenz auf eine Temperatur zwischen O und 100° C zu erwärmen. Es ist vorteilhaft das Reaktionsgemisch mit einem Alkohol von niedrigem Molekulargewicht wie Äthanol oder Methanol, zu homogenisieren. Das alkalische Reagenz ist vorzugsweise ein Alkalihydroxyd, wie Kalium- oder Natriumhy- droxyd. Am Ende der Umsetzung isoliert man durch übliche Behandlung die rohe Säure, die man dann durch Umkristallisation. um die sterisch reine Vitamin A-Säure zu erhalten, reinigt.
Die erfindungsgemäßen Sulfone dienen zur Herstellung von Vitamin Α-Säure, wie nachstehend gezeigt wird. Diese Verfahrensweise über die erfindungsgemäßen Sulfone ist vorteilhafter als die über die bekannten Ylide, die z, B, in der DE-AS 10 68 702 beschrieben ist. Es ist nicht nur die Ausbeute etwas günstiger, sondern das als Nebenprodukt anfallende Alkalisulfat kann wieder in den Kreislauf zurückgeführt werden, während das beim bekannten Verfahren gebildete Phosphinoxyd ausfällt, abgetrennt werden muß und nicht mehr zurückgeführt werden kann. Das ej^indungsgemäße Verfahren ist also einfacher durchführbar. Auch entfällt eine Verunreinigung des Endproduktes durch P, was für seine Anwendung in Vitaminpräparaten von Bedeutung ist Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung.
Beispiel
In einem 10-ml-KoIben mit einem Gummi Verschluß führt man unter Stickstoff 224 mg Kalium-t-butylat (0,002 Mol) ein. Man fügt mit Hilfe einer Spritze eine Lösung von 688 mg Sulfon der Formel
Me C \ Me CH \ Me Me
\ / \ / I
CH C
/ / ' \ /
CH2 CH2 C
H
CH
I
CH2
Il
C
CH2 SO2Ph
(IV)
in 2 mi wasserfreiem Tetrahydrofuran hinzu. Diese Lösung verfärbt sich in Kontakt mit dem Kalium-t-butylat blutrot Das Kalium-t-butylat löst sich in dem Reaktionsmilieu vollkommen auf. Man kühlt dann unter Rühren (magnetisches Rühren) auf —30° C ab.
Man führt dann mit einer Spritze 414 mg (0,002 Mol) y-Brom-0-methylcrotonsäureäthyIester ein. Nach Beendigung der Zugabe läßt man das gesamte Reaktionsgemisch sich auf etwa 20° C erwärmen, wobei man das Rühren fortsetzt Das Reaktionsmilieu hellt sich zunehmend auf. Man rührt noch zwei Stunden und läßt 15 Stunden stehen. Gegen Ende dieser Zeit hat sich ein umfangreicher Niederschlag gebildet über dem sich eine klare organefarbene Lösung befindet
Man behandelt mit Wasser und extrahiert mit Äther. Nach den üblichen Behandlungen der ätherischen Schicht (Waschen mit Wasser, Trocknen über Magnesi-
umsulfat Verdampfen des Äthers) erhält mit 832 mg eines orangefarbenen Öles, das man durch Dünnschichtchromatographie (Siliciumdioxyd; Methylenchlorid/Cydohexan/Äthylacetat im Volume:werhältnis 45/50/5) bestimmt Man findet:
40 45% Sulfonsäureester der Formel
Me Me Me SO2Ph Me
\ / III
C CH C CH C COOEt CH2 C CH CH CH2 CH
CH2 C
< / \ CH2 Me
13% Ausgangssulfon der Formel IV 42% andere nicht identifizierte Produkte.
Die Ausbeute an bestimmtem Sulfonester der Formel V beträgt somit 40% in bezug auf das eingesetzte Ausgangssulfon der Formel IV. Durch Reinigung auf einer Platte Für Dünnschichtchromatographie isoliert man 375 mg reinen Sulfonester der allgemeinen Formel V. Durch Umkristallisation in Methanol erhält man 218 mg blaßgelbe Kristalle mit einem Schmelzpunkt von 106—1070C (Knpillarrohr), welche bei der Dünnschichtchromatographie einen einzigen Fleck geben (Siliciumdioxyd; Methylenchlorid/Cyclohexan/Äthylacetat im Volumenverhältnis 45/50/5).
Das Ausgar.jjsmaterial wurde folgendermaßen hergestellt:
Der y-Brom-/f-methylcrotonsäureäth,ylester (Gemisch der eis- und trans-isomereii) wurde durch Bromierung mit N-Bromsuccinimid des /7-Methylcrotonsäureäthylesters mit einer Ausbeute von 67% in bezug auf N-Brofiisucchiimid nach dem von I. Ahmad u. a. in J. Chem. Soc. 1958 C, S. 185 bis 187 beschriebenen Verfahren hergestellt.
Beispiel 2
Das Sulfon der Formel IV [allgemeine Formel I (Y = H; R= Phenyl)] wird durch Umsetzung des Natriumphenylsulfinats PhSOjNa mit dem Bromid mit 15 Kohlenstoffatomen der Formel
Me Me Me
C CH C
CH2 C CH CH
CH2 C
\ / \
CH2 Mc
CH2Br
(VI)
wie folgt erhalten:
Man beschickt einen Dreihalskolben mit einem mechanischen Rührer und einem Thermometer, der unter Stickstoffatmosphäre gehalten wird, mit
1.64 g Natriumphenylsulfinat(0,01 Mol) und
10 ml wasserfreiem Methanol.
Man fügt zu dieser auf etwa 100C abgekühlten Lösung eine ätherische Lösung des Bromids der Formel Vl entsprechend der Bromierung von 0,01 Mol Vinyl-ß-ionol. gleichbedeutend mit 60% der theoretischen Ausbeute des Bromids der Formel VI hinzu. Am Ende der Zugabe beobachtet man einen weißen Niederschlag, über dem sich eine gelbe Lösung befindet. Man rührt noch eine Stunde bei etwa 200C. Man verdünnt mit Wasser, extrahiert mit Äther; die übliche Behandlung der ätherischen Schicht (Waschen mit Wasser. Trocknen über Magnesiumsulfat und Abdampfen des Äthers) führt zu 2,84 g eines orangefarbenen Öles.
Durch präparative Dünnschichtchromatographie von
717 mir rohem PrnHiiW fQilirinm/Hi/wvH- MAtHvJAnchlorid/Cyclohexan/Äthylacetat im Volumenverhältnis 45/50/5) können 102 mg (entsprechend 47% der rohen Mischung) Sulfon der Formel IV bestimmt werden. Die Ausbeute an Sulfon der Formel IV betrug, bezogen auf das Ausgangsbromid mit 15 Kohlenstoffatomen der Formel VI, 62% (oder 37% in bezug auf Ausgangs-Vinyl-j3-ionol).
Dieses Sulfon mit 15 Kohlenstoffatomen besteht aus einem Gemisch vc;> zwei Isomeren.
Das Ausgangsmaterial Bromid mit 15 Kohlenstoffatomen mit 80% Reinheit wurde durch Bromierung von Vinyl-/?-ionol mit Phosphortribromid erhalten.
In einem Kolben mit einem Rührer brachte man ein:
2,5 ecm wasserfreien Äthyläther
0,05 ecm Pyridin und
2,2 g (0,01 MoI) Vinyl-0-ionoI der Formel
Man kühlte das gesamte Reaktionsgemisch auf -35°C unter Rühren ab und fügte Tropfen für Tropfen eine Mischung von
I ecm wasserfreiem Äthyläther und
0,9 g Phosphortribromid hinzu.
Nach Beendigung der Zugabe setzte man das Rühren noch 30 Minuten bei -35°C fort, ließ dann die Temperatur auf 00C absinken und beließ das Gemisch
in noch eine Stunde unter Rühren bei 00C.
Man dekantierte die ätherische Phase, wusch den Rückstand mit Diäthyläther, vereinigte die ätherischen Schichten und wusch diese mit einer eisgekühlten Natriumbicarbonatlösung. Man extrahierte die wäßrige
η Schicht mit Äther und wusch die ätherische Schicht rasch mit Eiswasser. Die vereinigten ätherischen Schichten wurden über Magnesiumsulfat getrocknet. Nach dem Verdampfen des Äthers bei 0"C erhielt man 2,17 g eines rohen Bromids mit 80% Bromid mit 15 Kohlenstoffatomen der allgemeinen Formel Vl. Die Ausbeute an Bromid der Formel Vl betrug demnach 60% in bezug auf das Ausgangs-Vinyl-/?-ionol. Dieses Bromid war in reiner Form und bei Raumtemperatur nicht stabil. Man bewahrte es besser in ätherischer
2> Lösung unter Stickstoff und bei einer Temperatur unterhalb von 00C auf.
Weiterverarbeitung
Man bringt in ein Reaktionsgefäß ein:
J" 106 mg reinen, nicht umkristp.llisierten Sulfonester
der Formel V, wie vorstehend gemäß Beispiel 1 hergestellt
38 mg Kaliumhydroxyd und
0,315 ml Äthanol von 95° Gay-Lussac.
Durch Erwärmen homogenisiert sich das Gemisch zu
einer orangefarbenen Lösung; man erwärmt zwei
Stunden auf Rückflußtemperatur von Äthanol. Nach Aufnahme in Wasser, Ansäuern mit einigen Tropfen
2n-Schwefelsäure und Extraktion mit Äther ergibt die
RphanHIuna Ar*r ätVipricrhpn Phncp 70 ma hiaftaplhp
Kristalle, in denen man keine PhSCh-Reste, jedoch durch Titration 80% Vitamin Α-Säure nachweist. Durch Umkristallisation in Methanol erhält man 42 mg gelbe Kristalle mit einem Schmelzpunkt von 176—179°C (Literatur-Schmelzpunkt= 179—1800C; Kontrolle durch Infrarotspektrum und kernmagnetische Resonanz).
CH
V
Me Me
/ \ /
CH2 C
i ii
CH2 Me
Me
C
/
CH
CH2
CH
OH
Beispiel 3
Man löst in einem Erlenmeyer-Kolben 5,33 g Natriumphenylsulfinat (molarer Überschuß von 30% in bezug auf Vinyl-ß-ionol) in 150 ml Essigsäure, die vorher über Kaliumpermanganat destilliert worden war. Zu dieser klaren und farblosen Lösung fügt man 5,5 g Vinyl-/?-ionol (0,025 g Mol) und rührt einige Augenblikke, um die Reaktionsmasse zu homogenisieren. Es findet keine Erwärmung statt. Man läßt die Masse bei etwa 200C 15 Stunden stehen.
Man behandelt die Reaktionsmasse mit 300 ml Wasser und extrahiert mit Diäthyläther, trennt die ätherische Phase ab, wäscht sie mit Wasser, dann mit einer gesättigten wäßrigen Lösung von Natriumbicarbonat bis zur neutralen Reaktion und dann mit Wa*er.
Man trocknet die ätherische Phase über Magnesiumsulfat und vertreibt dann den Äther. Man erhält so 8,43 g eines öligen Rückstandes, der keine Spuren von Hydroxylgruppen bei der Infrarotanalyse mehr aufweist
und dessen IR-Spektrum sehr ähnlich dem des reinen Sulfons der Formel IV ist.
Durch Dünnschichtchromatographie (Siliciumdioxydträger; Laufmittel Methylenchlorid/Äthylacetal/Cyclohexan im Volumenverhältnis 45/5/50) bestimmt man ausgehend von 208 mg rohem Sulfon als Ausgangsmaterial h?% sauberes und sterisch reines Sulfon der Formel IV (ein einziger Fleck bei der Dünnschichtchromatographie). Die berechnete Ausbeute an Sulfon der Formel IV
[(allgemeine Formel I (Y = H; R = Phenyl)]
beträgt somit 85% in bezug auf eingesetztes Vinyl-0-ionol. Das eingesetzte rohe Vinyl-^-ionol zeigte seinerseits bei der Dampfphasenchromatographie eine Reinheit in der Größenordnung von 85%. Die Umsetzung ist somit praktisch quantitativ in bezug auf reines Vinyl-0-ionol.
Beispiel 4
Eine Lösung von 1,03 g Sulfon der Formel IV von Beispiel 1, das zu 82% aus reinem Produkt (0,0025 Mol) besteht, in 3 ecm Tetrahydrofuran, läßt man in eine Suspension von 296 mg Kalium-t-butylat (0,0026 Mol) in 6 ecm Tetrahydrofuran, dessen Temperatur zwischen -60° bis -65°C gehalten wird, einfließen. Man fügt darauf eine Lösung von 540 mg y-Bronv/J-methyl-crotonsäuremethylester (0,0028 Mol) in 3 ecm Tetrahydrofuran hinzu. Nach Beendigung der Zugabe hydrolysiert man mit einem Gemisch von Wasser und Tetrahydrofuran im Verhältnis 50 :50. Man läßt die Temperatur auf 25°C ansteigen, extrahiert dann mit Äther, trocknet über Magnesiumsulfat und dampft die Lösungsmittel ab. Man erhält so 139 g eines Öles, in dem man die Reaktionsprodukte durch präparative Chromatographie bestimmt (Siliciumdioxyd; Methylenchlorid/Cyclohexan/Äthylacetat im Volumenverhältnis 45/50/5). Entsprechend dieser quantitativen Bestimmung wurden 72% Sulfon-Ausgangsmaterial in das gewünschte Produkt umgewandelt und 11,5% zurückgewonnen. Ausbeute 81%.
Sulfons der Formel 1
Y = -CH2-C=CH-COOQ
CH,
(Q = CHj, R = Phenyl)
bestimmt. Auch aus dieser quantitativen Bestimmung entnimmt man, daß das Ausgangssulfon vollkommen verschwunden ist.
Weiterverarbeitung
Man fügt zu einer Lösung von 120 mg metallischem Natrium (2,2 χ 10-' Mol) in 5 ecm wasserfreiem Methanol unter Rühren 1 g des in zuvor hergestellten Sulfons der Formel
COOQ
CH.,
(Q = CH,. R = Phenyl)
>j hinzu. Nach Ablauf von etwa 15 Stunden hydrolysiert man und extrahiert mit Äther. Nach dem Verdampfen der Lösungsmittel erhält man 685 mg eines öligen Produktes, von dem man durch präparative Dünnschichtchromatographie (Siliciumdioxyd; Methylen-
JO chlorid/Cyclohexan/Äthylacetat im Volumenverhältnis 45/50/5) eine Methylester-Fraktion der Vitamin A-Säure, die 75,5 Gew.-% des öligen Produktes darstellt, isoliert. Man isoliert ebenso eine Sulfonester-Fraktion, die aus 7% des nicht umgewandelten Sulfons besteht.
J3 Berechnete Ausbeute für das umgewandelte Produkt: 82%. Der so isolierte Ester wird aus Isopropanol umkristallisiert. Sein Schmelzpunkt beträgt 48—50°C.
Beispiel 6
Einen 1-Liter-Dreihalskolben mit einem Kühler,
Sulfon der Formel I
Y = -CH2-C=CH-COOQ
CH,
(Q = CH,, R = Phenyl)
mit einem Schmelzpunkt von 113—114°C.
Beispiel 5
Gemäß der Arbeitsweise des vorangegangenen Beispiels setzt man 1,03 g desselben Sulfons der Formel IV mit einer Reinheit von 82% mit 592 mg Kalium-t-butylat und 1,08 g Brom-jJ-methyl-crotonsäuremethylester, die beide in Tetrahydrofuran gelöst sind, um. Die Reaktionsmasse wird darauf nach derselben Verfahrensweise behandelt und man erhält so 1,720 g eines öligen Produktes, in dem man 89,5% des gewünschten
mit 560 ecm Essigsäure, 85,28 g Natriumphenylsulfinat und 88 g Vinyl-j3-ionol. Man beläßt das Gemisch 72 Stunden unter Rühren und bei Raumtemperatur und entfernt dann die Essigsäure im Vakuum einer Flügelpumpe (lO-'mmHg). Die Reaktionsmasse wird dann mit 4 1 Wasser aufgenommen, und dann viermal mit 500 ecm Äther extrahiert. Die vereinigten ätherischen Schichten werden mit Wasser gewaschen, mit Soda neutralisiert und dann über Natriumsulfat getrocknet. Man vertreibt den Äther und erhält so 127 g einer viskosen Masse, in der man durch magnetische Kernresonanz 90% des gewünschten Sulfons der Formel I (Y = H; R= Phenyl) bestimmt. Durch Umkristallisation in einer ihrem Gewicht entsprechenden Gewichtsmenge Isopropyläther erhält man 84 g eines weißen Produktes, vom Schmelzpunkt 56° C, das das der Formel IV von Beispiel 3 entsprechende Sulfon ist. Ausbeute 61%.

Claims (1)

  1. 22 02
    1
    / 5 689
    2
    Me
    I
    I Me Halogenid der Formel I
    C COiQ
    Patentansprüche: \ / \ / in der X ein Chlor-, Brom- oder Jodatom bedeutet. Me Me Me CH2 CH 1, Sulfone der allgemeinen Formel umsetzt. \ / I 3. Verfahren zur Herstellung von Sulfonen gemäß IO C CH C CH2X bedeutet, werden durch an sich bekannte Umsetzung Me Me Me SO2R Anspruch I, in denen Y ein Wasserstoffatom / \ / \ / \ / eines Sulfone der Formel \ / Il bedeutet, dadurch gekennzeichnet, daß man ein CH, C CH CH Me Me Me C CH C CHY Alkalisulfat der allgemeinen Formel RSO2M, in I " Il \ / I / \ / V / V / der M ein Alkalimetallatom bedeutet, in an sich ε CH2 C C CH C CH2SO2R CH2 C CH CH bekannter Weise mit Vinyl-0-ionol oder einem I J \ / \ / \ / \ / V / I Il CH, Me CH1 C CH CH i CH2 C I Il (in I \ / \ umsetzt, in der X die vorstehende Bedeutung besitzt CH, C I CH2 Me 20 \ / \ in der R einen Arylrest wie einen Naphthyl-, CH2 Me f Phenyl- oder Alkylphenylrest bedeutet und Y ein Die vorliegende Erfindung betrifft neue Sulfone und Wasserstoffatom oder den Rest Verfahren zu deren Herstellung. in der R die vorstehende Bedeutung besitzt, mit einem ff 25 Die erfindungsgemäßen Sulfone entsprechen der Me allgemeinen Forme! C CO2Q Me Me Me SO2R \ / N / \ / Il CH2 CH C CH C CHY 30 / \ / \ / \ / in dem Q ein Wasserstoffatom oder einen einwerti CH2 C CH CH (I) gen Kohlenwasserstoffrest wie einen Alkylrest mit I Π 1 —4 Kohlenstoffatomen oder einen Cycloalkylrest CH2 C darstellt, bedeutet \ / \ 2. Verfahren zur Herstellung von Sulfonen gemäß 35 CH2 Me Anspruch 1 in denen Y den Rest in der R einen Arylrest wie einen Naphthyl-, Phenyl- Me oder Alkylphenylrest bedeutet und Y ein Wasser I st oflatom oder den Rest C CO2Q 40 \ / \ / Me CH2 CH I C CO2Q bedeutet, dadurch gekennzeichnet, daß man Sul 45 \ / \ / fone der allgemeinen Formel CH2 CH Me Me Me in dem Q ein Wasserstoffatom oder einen einwertigen \ / I Kohlenwasserstoffrest wie einen Alkylrest mit 1—4 C CH C CH2SO2R Kohlenstoffatomen oder einen Cycloalkylrest darstellt, / \ / \ / V / 50 bedeutet CH2 C CH CH R kann beispielsweise den p-Tolylrest bedeuten und I Il Q kann den Methyl- oder Äthylrest darstellen. CH2 C Die neuen Sulfone der angegebenen Formel I, in \ / \ 55 denen Y den Rest CH2 Me ia an sich bekannter Weise mit einem y-Halogen- /tanethylcrotonat der allgemeinen Formel XCH2 60 \ C=CH-COOQ b5
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