DE2358690B2

DE2358690B2 - Substituierte Succindialdehydmonoacetale und ein Verfahren zu ihrer Herstellung

Info

Publication number: DE2358690B2
Application number: DE2358690A
Authority: DE
Inventors: Joachim Dr. 6701 Neuhofen Paust
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1973-11-24
Filing date: 1973-11-24
Publication date: 1980-09-18
Also published as: FR2252321B1; US4044026A; JPS5083307A; JPS5829772B2; FR2252321A1; GB1480946A; DE2358690C3; DE2358690A1

Description

in der

15

H R¹ Ο —R³

C-CH-CH₂-CH

(D

in der

für Wasserstoff, Alkyl mit 1 bis 10 C-Atomen, Cycloalkyl mit 5 bis 7 C-Atomen oder gegebenenfalls durch Alkyl substituiertes Phenyl steht,

R³ für Alkyl mit 1 bis 4 C-Atomen steht, R² für Alkyl mit 1 bis 4 C-Atomen oder

Phenyl steht und R² und R³ zusammen zusätzlich eine gegebenenfalls

durch Alkyl substituierte Athylengruppe bedeuten,

dadurch gekennzeichnet, daß man einen «, ^-ungesättigten Aldehyd der allgemeinen Formel Il

R¹

\ I

C-C = CH-CH₂-X

(Π)

in der R¹ die oben angegebene Bedeutung hat und)( für Chlor, Brom oder eine Methylsulfonyloxygrupps ho steht, so in die Lösung eines Alkalialkoholat·, Alkaliglyliolats bzw. Äfkaliphenolats in einen Alkohol mit I bis 4 C-Atomen einträgt, daß die Temperatur des Reaktionsgemisches 50⁰C nicht übersteigt und das Reaktionsgemisch ausreagierco *> läßt.

Die Erfindung betrifft substituierte Succindiaidehydmonoacetale der allgemeinen Formel I

R¹

I C-CH—CH₂-CH

O —

O —R²

ίο in der

R¹ und R² jeweils für Alkyl mit 1 bis 4 C-Atomen

oder Phenyl steht,

R³ für Alkyl mit 1 bis 4 C-Atomen steht und R² und R³ zusammen zusätzlich eine gegebenenfalls

durch Alkyl substituierte Athylengruppe bedeuten.

Z Verfahren zur Herstellung von Succindialdehydmonoacetalen der allgemeinen Formel I

R¹ und R² jeweils für Alkyl mit 1 bis 4 C-Atomen oder Phenyl stehen, R³ für Alkyl mit 1 bis 4 C-Atomen steht und R² und R³ zusammen zusätzlich eine gegebenenfalls

durch Alkyl substituierte Athylengruppe bedeuten.

Die neuen Verbindungen sind als Zwischenprodukte für die Herstellung von Riechstoffen sowie von Terpenderivaten vom Juvenilhonnontyp von großem Interesse. Beispielsweise kann man die Aldehyde der Forme! I auf einfache Weise mit den bekannten Phosphoryliden der Formeln III und IV

R⁵

35

	I	T	R^s	ι	\	Ο —R⁶
		R⁴	I
(C₄H₅)J-P
		Ο —R*
	<
	\	O

	Ο —R⁶

(ΠΙ)

(IV)

in denen R⁴ und R⁵ - H, CH₃ oder C₂H₅ bedeuten und R⁶ für Alkyl mit 1 bis 4 C-Atomen steht, umsetzen. Die bei dieser Umsetzung erhaltenen substituierten Octadienbisacetale bzw. Octadienesteracetale eignen sich zur Bekämpfung von Insekten. Ihre gute insektizide Wirkung ist offenbar auf eine Juvenilhormonwirksamkeit zurückzuführen, denn sie werden vornehmlich während des Larven- oder Puppenstadiums auf das unreife Insekt angewendet, wobei sie die Metamorphose beeinflussen und eine abnormale Entwicklung verursachen, die zur" Reproduktionsunfähigkeit oder zum Tode führt

Acetale der Verbindungen I mit 1,3-Diolen besitzen besondere Riechstoffeigenschaften. Ihr Geruch hat zimt- oder heuartigen Charakter. Diese Verbindungen harmonieren in Kompositionen besonders gut mit Cumarinen und Jononen und sie weisen ferner fixierende Eigenschaften auf. Unter diesen Bisacetalen sind Acetale der Verbindungen der Formel I mit 3*Methyl-butan-1,3-diol und 2,2-DimethyI-propan-1,3-diol hervorzuheben. Sie werden auf einfache Weise durch Mischen der Verbindungen der Formel I mit 13-Diolen in einem Lösungsmittel wie Benzol in Gegenwart von Molekularsieb A4 erhalten.

Succindiaidehydmonoacetale der Formel I

R¹

C-( Il

CHj-CH

(I)

n υ ²

in der

R' für Wasserstoff, Alkyl mit 1 bis 10 C-Atomen,

vorzugsweise 1 bis 4 C-Atomen, Cycloalkyl mit 5 bis 7 C-Atomen oder gegebenenfalls durch Alkyl substituiertes Phenyl steht,

R³ für Alkyl mit 1 bis 4 C-Atomen steht, R² für Alkyl mit 1 bis 4 C-Atomen oder Phenyl

steht und

R² und R³ zusammen zusätzlich eine gegebenenfalls durch Alkyl substituierte Athylengruppe bedeuten,

lassen sich in einer bemerkenswerten Reaktion herstellen, indem man einen ac, ^-ungesättigten Aldehyd der allgemeinen Formel II

R¹

\ I

C-C = CH—CH₂-X

(JD

10

in der R< die oben angegebene Bedeutung hat und X für Halogen oder eine Aryl- oder Alkylsulfonyloxygruppe, vorzugsweise Chlor, Brom oder eine Methylsulfonyloxygruppe steht, so in die Lösung eines Alkalialkoholats, Alkaliglykolats bzw. Alkalipfienolats in einem Alkohol mit 1 bis 4 C-Atomen einträgt, daß die Temperatur des Reaktionsgemisches möglichst 50⁰C nicht übersteigt und das Reaktionsgemisch ausreagieren läßt

Die als Ausgangsverbindungen benötigten α, /!-ungesättigten Aldehyde der Formel II können auf einfache Weise in guten Ausbeuten hergestellt werden. Beispielsweise erhält man das 2-Methyl-4-chlo, 2-butenal durch Umsetzen von 2-FormyI-2-hydroxy-3-buten mit Thionylchlorid oder Phosgen in Gegenwart von tertiären Ammen gemäß der deutschen Patentschrift 11 88 577. 2-Äthyl-4-chlor-2-butenal erhält man beispielsweise durch Umsetzen von Acetalen des 2-Oxo-butanals mit Vinylmagnesiumchlorid, Umlagerung des erhaltenen 2-Hydroxy-2-viny|-butanals mit Thionylchlorid in Dimethylformamid und anschließende Verseifung des erhaltenen 2-ÄthyI-4-chlor-2-buten-lais. Die hierfür benötigten Acetale des 2-Oxo-butanals erhält man beispielsweise gemäß der deutschen Patentschrift 8 35 594 aus Butindiol.

2-Methyl-4-methylsulfonyloxy-2-buienal erhält man aus 2-Methyl-4-acetoxy-2-butenal (herstellbar gemäß DE-AS 12 27 000) durch Acetalisieren, basenkatalysierte Umesterung des Acetalacetats in Methanol zu dem Acetal des 2-Methyl-4-hydroxy-2-butenals, hydrolytische Spaltung der Acetalfunktion unter milden Bedingungen und Mesylieren des erhaltenen 2-Methyl-4-hydroxy-trans-2-butenals nach bekannten Methoden.

.Ms «^-ungesättigte Aldehyde der Formel II kommen insbesondere in Betracht:

2-MethyI-4-chlor-2-butenal,

2-Methyl-4-brom-2-butenal,

2-Methyl-4-methylsulfonyloxy-2-butenal,

2-Äthyl-4-chlor-2-butenal

2-Phenyl-4-chlor-2-butenal und

2-Phenyl-4-brom-2-butenaL

Als Alkalialkoholate bzw. Alkaliglykolate kommen insbesondere die Alkoholate von Natrium, Kalium oder Lithium mit Alkoholen mit 1 bis 4, vorzugsweise 1 bis 2 C-Atomen in Betracht Genannt seien beispielsweise

NaOCH₃, KOCH₃, LiOCH₃, NaOC₂H₅, KOC₂H₅, NaO- i-C₃H₇, NaO - n-QH», NaO - 1-C₄H₉, KO - 1-C₄H₉, KO - 1-C3H7 und NaO - CH₂ - CH₂ - ONa.

Mit KO-tert-QHg in tert-Butanol gelingt die Umsetzung nicht

Als Alkaliphenolate kommen bevorzugt Kalium- und Natriumphenolat in Betracht

Als Alkohole mit 1 bis 4 C-Atomen kommen Methanol, Äthanol, n- und i-Propanol, Äthylenglykol sowie n- und i-Butanol in Betracht

Die Umsetzung erfolgt nach folgender Reaktionsgleichung:

R¹

\ I

/-*U Γ^Λ\Λ V

C Ii L* H j Λ

(Π)

MeOR² und R³OH

H R' Ο —R³

C-CH-CH₂-CH

Z \

O Ο —R²

(D

in der R¹ bis R³ die oben angegebene Bedeutung haben und Me für ein Alkalimetall steht

Zur Durchführung der Reaktion geht man zweckmäßig so vor, daß man zu einer etwa 1- bis 2molaren alkoholischen Lösung des Alkalialkoholats, -glykolats bzw. -phenolate langsam den «^-ungesättigten Aldehyd der Formel II zufügt, wobei eine schwache Erwärmung auftritt Die besten Ausbeuten werden erzielt, wenn sich das Reaktionsgemisch nur etwa auf 40⁰C erwärmt Anschließend IaBt man das Reaktionsgemisch gegebenenfalls bei Temperaturen bis zu 50⁰C und unter intensivem Vermischen, wie beispielsweise Rühren, stehen. Nach etwa 30 bis 60· Minuten hat das Reaktionsgemisch ausreagiert

Das Alkalialkoholat, -glykolat bzw. -phenolat verwendet man im allgemeiner! in Mengen von I VaI bis

55

60 1,4 VaI, vorzugsweise 1,1 bis 1,2 Vai pro Mol Aldehyd der Formel II in Form einer 1- bis 2molaren alkoholischen Lösung. Die Zugabe inerter Lösungsmittel zu der alkalischen Alkoholat- bzw. Phenolatlösung ist möglich, so lange dies nicht zu einer wesentlichen Verminderung der Löslichkeit des Alkalialkoholats führt, ist jedoch in den meisten Fällen nicht notwendig und kann sogar zu einer Ausbeuteverminderung führen.

Als mögliche inerte Lösungsmittel seien genannt: Dimethylformamid, Tetrahydrofuran, Dioxan und Dichloräthylen.

Die Aufarbeitung des Reaktionsgemisches erfolgt auf bekannte Weise, beispielsweise durch Mischen mit Wasser und einem mit Wasser nicht oder nur schlecht mischbaren Lösungsmittel wie Methylenchlorid, Benzol, Toluol, Chlorbenzol oder Diethylether und anschließen-

de Phasentrennung. Das erhaltene Rohprodukt kann durch Fraktionieren unter vermindertem Druck in reiner Form erhalten werden.

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens erhält man auf einfache Weise und mit sehr guten Ausbeuten s aus relativ einfach zugänglichen Verbindungen neue Stoffe, die als direkte Vorstufen für Verbindungen mit Juvenilhormonaktivität von Interesse sind. Die neuen Verbindungen haben ferner in Form ihrer Acetale mit 13-Diolen interessante Riechstoffeigenschaften. ι ο

Beispiel 1

Zu einer Lösung von 6,5 g (0,12 MoI) Natriummethylat in 60 ml Methanol gibt man bei Raumtemperatur tropfenweise innerhalb von 10 Minuten 163 g (0,1 Mol) 2-MethyI-4-brom-2-butenal. Die Temperatur steigt langsam auf ca. 40° C an. Man rührt eine Stunde nach, fügt dann 200 ml Wasser und 100 ml Methylenchlorid zum Reaktionsgemisch und trennt die Methylenchloridphase ab.

Nach Abdestillieren des Lösungsmittels erhält man 14,0 g 2-Methyl-4,4-dimethoxy-butanal, das nach gaschromatographischer Analyse eine Reinheit von ca. 95% aufweist Das Rohprodukt kann bequem durch Destillation unter vermindertem Druck gereinigt werden.

Man erhält 12,9 g eines Produktes vom Siedepunkt Kp=38 bis 40⁰C bei 0,27 mbar. Das entspricht einer Ausbeute von 88% der Theorie. Beweisend für die Struktur sind vor allem die NMR-spektroskopischen Daten:

.1

CH₂

OCH₃

C¹H

C²H

C³H₂

C⁴H

C⁵H₃

C⁶Hj

CH

I^s

CH₃

CH

O
CH₃

d 9,65 ppm, J 2 Hz
m 2-2,5 ppm
m U-2,0 ppm
t 4,28 ppm, J 5 Hz
d 0,89 ppm, J 7 Hz
s 3,12 ppm.

Beispiel 2

35

40

45

Zu 60 ml einer ca. 2molaren Lösung von Natriummethylat in Methanol tropft man bei Raumtemperatur während ca. 10 Minuten 11,9 g (0,1 Mol) 2-Methyl-4-chlor-2-butenal.

Die Lösung erwärmt sich langsam auf ca. 40⁰C. Nach einer Stunde werden 200 ml Wasser und 100 ml Methylenchlorid zugesetzt. Nach Abtrennen und Einengen der Methylenchloridphase hinterbleiben 14,4 g 2-Methyl-4,4-dimethoxy-butanal, dessen Reinheit gaschromatographisch zu ca. 96% bestimmt wurde. Destillation unter vermindertem Druck lieferte 13,3 g eines analysenreinen Produktes mit dem Siedepunkt Kp = 38 bis 4TC bei 0,27 mbar. Das entspricht einer Ausbeute von 91 % der Theorie.

Beispiel3

Zu einer Lösung von 2,8 g Natrium (0,12 Grammatom) in 60 ml Äthanol gibt man bei Raumtemperatur tropfenweise 16.3 ρ (0.1 Mol) 2-Methyl-4-brom-2-butenal. Die Umsetzung läuft unter schwachem Temperaturanstieg ab; dabei fällt ein weißer Niederschlag von Natriumbromid aus. Nach ca. einer Stunde wird analog Beispiel 1 durch Trennen zwischen Methylenchlorid und Wasser aufgearbeitet. Nach Einengen der Methylenchloridphase erhält man 17,7 g 2-Methyl-4,4-diälhoxy-butanal als hellgelbes öl; gaschromatographisehe Reinheit 91%. Destillation unter stark vermindertem Druck liefert 15,0 g der Substanz in analysenreiner Form; mit einem Siedepunkt Kp=41 bis 45°C bei 0,27 mbar. Das entspricht einer Ausbeute von 86% der Theorie.

Beispiel 4

Arbeitet man wie in Beispiel 3 beschrieben, verwendet jedoch an Stelle von 163 g 2-MethyI-4-brom-2-butenal 11,9g 2-Methyl-4-chlor-2-butenal, so erhält man reines 2-Methyl-4,4-diäthoxybutanal in einer Ausbeute von 89% der Theorie.

Beispie! 5

23 g (0,12 MoI) Natrium werien in der nötigen Menge i-Propanol gelöst Diese Lösung versetzt man unter Rühren bei Raumtemperatur tropfenweise mit 113 g (0,1 Mol) 2-Methyl-4-chlor-2-butenal. Die Umsetzung vollzieht sich unter leichtem Temperaturanstieg und Ausfällung von Natriumchlorid. Man hält den Ansatz eine Stunde lang bei 40⁰C, fügt 200 ml Wasser und 100 ml Benzol zu, mischt und trennt die benzoüsche Phase ab. Nach Abziehen des Benzols im Rotationsverdampfer erhält man als Rückstand 22,2 g rohes 2-Methyl-4,4-di-i-propoxy-butanal, das nach gaschromatographischer Untersuchung eine Reinheit von ca. 88% aufweist Fraktionierte Destillation liefert 16,4 g eines analysenreinen Produktes vom Siedepunkt Kp =44 bis 47°C bei 0,27 mbar. Das entspricht einer Ausbeute von 81 % der Theorie.

Beispiel 6

Arbeitet man wie in Beispiel 2 beschrieben, verwendet jedoch an Stelle von 0,1 Mol 2-Methyl-4-chlor-2-butena! 0,1 Mol (133 g) 2-Äthyl-4-chlor-2-butenal, so erhält man rohes 2-Äthyl-4,4-dimethoxy-butanal mit einer Reinheit von 92% (gaschromatographisch bestimmt). Destillation unter vermindertem Druck ergibt 14,4 g einer Reinsubstanz vom Siedepunkt Kp=40 bis 43"C bei 0,27 mbar. Das entspricht einer Ausbeute von 90% der Theorie.

Beispiel 7

18 g (0,1 Mo!) 2-Phenyi-4-chlor-2-butenal werden bei 40° C unter Rühren zu einer Lösung von 2,8 ε (0,12 Grammatom) Natrium in 80 ml Methanol getropft Man rührt eine Stunde bei 40⁰C weiter und arbeitet dann in der in Beispiel 5 beschriebenen Weise durch Trennen zwischen Benzol und Wasser auf. Nach Einengen der Benzolphase hinterbleiben 23,1 g 2-Phenyl-4,4-dimethoxy-butanal von ca. 87% Reinheit (gaschromatographisch bestimmt). Fraktionierte Destillation unter stark vermindertem Druck liefert 17,1 g eines analysenreinen Präparates vom Siedepunkt Kp = 78 bis 83⁰C bei 0,27 mbar. Das entspricht einer Ausbeute von 82% der Theorie.

Beispiel 8

Zu einer Lösung von 8,4 g Lithium in 600 ml Methanol werden unter Rühren 118 g (1 Mol) 2-Methyl-4-chlor-2-butenal getropft. Die Umsetzung vollzieht sich unter

gelindem Er.'.armen (45"C) innerhalb von 90 Minuten. Danach wird die Lösung durch Trennen zwischen Methylenchlorid und Wasser in der üblichen Weise aufgearbeitet. Nach Abziehen des Methylenchlorids im Rotationsverdampfer erhält man als Rückstand 156 g eines hellgelben Öls, das nach gaschromatographischer und NMR-spektroskopischer Analyse zu 92% aus 2-Methyl-4,4-dimethoxy-butanal besteht. Fraktionierte Destillation unter vermindertem Druck liefert 138.7 g des Produktes in analysenreiner Form vom Siedepunkt Kp = 44 bis 48⁰C bei 0,4 mbar. Das entsprich! einer Ausbeute von 95% der Theorie.

Beispiel 9

Zu einer Lösung von 10,4 g (0.12 Mol) Kaliummethylat in 60 ml Methanol tropft man bei Raumtemperatur unter Rühren 11.8 g (0,1 Mol) 2-Methyl-4-chlor-2-butenal und rührt eine Stunde nach. Bei der Aufarbeitung wurde verfahren wie in Beispiel I beschrieben. Durch Destillation unter vermindertem Druck erhält man 10,5 g 2-Methyl-4,4-dimethoxy-butanal, das nach gaschromatographischer und NMR-Analyse eine Reinheit von mehr als 98% aufweist. Ausbeute 72% der Theorie.

Beispiel 10

Zu 120 ml einer 2molaren Lösung von Natriumphenolat in Methanol gibt man tropfenweise 11,8 g (0,1 Mol) 2-Methyl-4-chlor-2-butenal. Die Umsetzung vollzieht sich unter schwacher Erwärmung. Man rührt eine Stunde bei 40⁰C weiter und arbeitet dann durch Trennen zwischen Benzol und Wasser auf. Beim Einengen der Benzolphase erhält man als Rückstand 16,4 g rohes 2-Methyl-4-methoxy-4-phenoxy-butenal von ca. 80%iger Reinheit. Durch Destillation unter stark vermindertem Druck erhalt man 12,1 g eines reiner, Produktes vom Siedepunkt Kp = 84 bis 88''C bei 0,67 mbar. Ausbeute 58% der Theorie.

Beispiel 11

17,8 g 2-Methyl-4-methylsulfonyloxy-2-butenal (0,1 Mol) werden bei Raumtemperatur unter Rühren zu einer Lösung von 6.5 g (0.12 Mol) Natnummethylat in 60 ml Methanol getropft. Die Umsetzung vollzieht sich unter schwacher Wiiimetönung und ist nach ca. einer Stunde beendet. Der Ansät/ wird durch Zusatz von Wasser und Methylenchlnrid in üblicher Weise aufgearbeitet. Aus der Methylenchlorid-Phase erhält man nach Abziehen des Lösungsmittels 13,8 g 2-Methyl-4,4-dimethoxv-butanal mit einer Reinheit von ca. 91 %. Destillation unter vermindertem Druck liefert I 2 g des analysenreinen Produktes mit einem Siedepunkt von Kp = 4l bis 44~C bei 0,5 mbar. Das entspricht einer Ausbeute von ca. 82% der Theorie.

Beispiel 12

10,4g (0,1 Mol) 4-Chlor-2-buten-l-al werden unter Rühren zu 120 ml einer I molaren methanolischen Lösung von Natriummethanolat getropft. Die Temperatur steigt vorübergehend auf 44°C an. Nach 45 Minuten Reaktionszeit wird das Reaktionsgemisch mit 200 ml Wasser versetzt und dreimal mit 100 ml Methylenchlorid extrahiert. Beim Einengen der Methylenchloridphase erhält man 16,2 g eines gelben Öls, das nach gaschromatographischer Analyse einen Gehalt von 78% an Butan-M-dial-l-dimethylacetal aufweist. Fraktionierte Destillation führt zu 9,5 g eines reinen Produktes mit dem Siedepunkt Kp = 46 bis 49'C bei 3.3 mbar. Die Ausbeute beträgt somit 72% der Theorie.

Beispiel 13

Zu eine·· Lösung von 2,8 g (0,12 Grammatom) Natrium in 100 ml trockenem Äthylenglykol gibt man tropfenweise unter Rühren bei Raumtemperatur 11.9g (0.1 Mol) 2-Methyl-4-chlor-2-butenal. Die Temperatur der Lösung steigt zeitweise auf 4"? C an. Nach 45 Minuten wird das Reaktionsgemisch mit 200 ml Wasser versetzt und dreimal mit 100 ml Methylenchlorid extrahiert. Beim Eindampfen der Methylenchloridphase erhält man 18 g eines gelben Öls, das neben hochsiedenden Anteilen unbekannter Struktur das gewünschte 2-Methyl-butan-1.4-dial-4-äthylenacetal enthält. Durch fraktionierte Destillation erhält man 7,9 g eines reinen Produktes vom Siedepunkt Kp = 44 bis 46^C bei 0.67 mbar. Das entspricht einer Ausbeute von 55% der Theorie.

Claims

Patentansprüche:

1, Substituierte Succindiaidehydmonoacetale der allgemeinen Formel I

H R' Ο — R³

C-CH-CH₂-CH ff

O Ο —R²