DE2319783C3 - Eine Methylpentenylkette enthaltende Sulfone - Google Patents

Description

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in der einer der Reste Y und Yi ein Wasserstoff a torn und der andere einen Methylrest bedeutet, R und Ri, die gleich oder voneinander verschieden sein können, jeweils -COCHs, -COOCH3, -COOC2H5 oder —CN bedeuten, Q einen Phenyl- oder einen Terpenrest mit einer Anzahl von Kohlenstoffatomen von 5 n, wobei π von 1 bis 9 betragen kann, bedeutet, wobei deser Rest gesättigt oder ungesättigt, konjugiert oder nichtkonjugiert polyenisch, oder durch Alkylgruppen substituiert sein kann und wobei, falls π 2 oder mehr beträgt, Q einen Ring umfassen kann, an den gegebenenfalls Alkylgruppen und/oder =O oder -OH, die ihrerseits frei oder geschützt sein können, gebunden sein können.

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2. Verfahren zur Herstellung von Verbindungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man in Anwesenheit eines basischen Mittels ein Diensulfon der Formel

Q- SO2- CH = CY- CYi = CH?

mit einer Methylenverbindung der Formel R—CH2— Ri umsetzt, wobei die Symbole Q, Y, Yi, R und Ri die oben angegebenen Bedeutungen besitzen.

3. Verfahren zur Herstellung von Verbindungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man in Anwesenheit eines basischen Mittels ein halogeniertes Sulfon der Formel

Q-SOz-CH₂-CY=CYi-CH₂X

mit einer Methylenverbindung der Formel R—CH2— Ri umsetzt, wobei die Symbole Q, Y, Yi, R, Ri und X die oben angegebenen Bedeutungen besitzen.

4. Verwendung der Verbindungen gemäß Anspruch 1 zur Synthese von Polyisoprenverbindungen.

Die Erfindung betrifft eine Methylenpentenylkette enthaltende Sulfone, die der allgemeinen Formel

Q-SO₂-CH₂-Cy = CY₁-CH₂-CH

(D

R₁

entsprechen, in der einer der Reste Y und Yi ein Wasserstoffatom und der andere einen Methylrest bedeutet.

R und Ri, die gleich oder voneinander verschieden sein können, bedeuten jeweils —COCH3, —COOCH3, -COOC2Hsoder-CN.

Q bedeutet einen Phenyl- oder einen Terpenrest mit einer Anzahl von Kohlenstoffatomen von 5 n, wobei η von 1 bis 9 betragen kann; dieser Rest kann gesättigt oder ungesättigt, konjugiert oder nichtkonjugiert polyenisch, oder durch Alkylgruppen substituiert sein; wenn π 2 oder mehr beträgt, kann Q einen Ring umfassen, an den gegebenenfalls Alkylgruppen und/oder =0 oder -OH, die ihrerseits frei oder geschützt sein können, gebunden sein können.

Die Herstellung der Verbindungen der Formel I kann auf verschiedenen Wegen, insbesondere aus Verbindungen der Formel R-CH₂-Ri und Verbindungen, die eine Sulfonfunktion aufweisen, vorgenommen werden.
Einer dieser Wege besteht darin, die Verbindung R—CH2— Ri mit einem Halogensulfon der Formel

Q-SO2-CH2-CY = CYi-CH2X

in Anwesenheit eines basischen Mittels, das anorganisch oder organisch sein kann, umzusetzen. Die Reaktion kann durch das folgende Schema dargestellt werden:

/ Q-SO₂-CH₂-CY=CY₁-CH₂X + R-CH₂-R₁ -» Q-SO₂- -CH₂-CY=CY₁-CH₂-CH + HX

R,

Die verwendeten Halogensulfone sind insbesondere die Chlorsulfone und die Bromsulfone, wie l-Chlor-2-methyl-4-phenylsulfonylbuten-(2) oder l-Chlor-3-methyI-4-phenylsulfonylbuten-(2).

Die Verbindungen R—CH2—Ri, die eine aktivierte Methylengruppe aufweisen, können Malonsäurederivate, wie Malonsäureester, Malonitril, Acetylaceton, Acetylessigsäureester oder Alkylcyanoacetate sein.

Unter den basischen Mitteln, die sich eignen können, kann man die Alkalihydroxyde und -carbonate, die Alkalialkoholate und organischen Basen, wie die Amine, nennen.

Die Reaktion wird vorzugsweise in einem Lösungsmittel, wie einem aliphatischen Alkohol, einem Äther

oder einem aliphatischen oder aromatischen Kohlenwasserstoff, durchgeführt Ein vorteilhaftes Mittel zur Durchführung der Reaktion besteht darin, als basisches Mittel eine alkoholische Lösung eines Alkalialkoholats zu verwenden.

verbindung R—CH2—Ri mit einem Diensulfon der Formel

Q-SCh-CH = CY-CYi=CH₂

in Abwesenheit eines basischen Katalysators gemäß

Ein anderer dieser Wege besteht darin, die Methylen- dem folgenden Schema umzusetzen:

Q-SO₂-CH = CY-CY₁=CH^r-CH₂-R₁-Q-SO₂ /
CH₂- CY = CY,- CH₂- CH

Unter den für diese Reaktion geeigneten Diensulfonen kann man die 4-Alkyl(oder Aryl)-sulfonyl-2-methylbutadiene, die 4-Alkyl(oder Aryl)-sulfonyl-3-methylbutadiene, die 4-Isoprenylsulfonyl-methylbutadiene, die 4-Geranylsulfonyl-methylbutadiene, und die 4-Retinylsulfonyl-methylbutadiene nennen. Diese Diensulfone können durch Umsetzung eines Alkylhalogenids Q-X mit einem Alkaliisoprenylsulfinat nach einer der üblichen Methoden zur Herstellung von Sulfonen hergestellt werden.

Die Reaktion zwischen dem Diensulfon und der Methylenverbindung wird in Anwesenheit von anorganischen oder organischen alkalischen Mitteln, wie Alkalyhydroxyden oder -alkoholaten, Aminen, z. B. Diäthylamin, Diisopropylamin, Pyridin, Triäthylamin und Tributylamin oder quaternären Ammoniumhydroxyden, durchgeführt Die Reaktion kann mit oder ohne Lösungsmittel vorgenommen werden. Es ist jedoch bevorzugt, ein Lösungsmittel zu wählen, derart, daß die Reaktion in homogener Phase abläuft. Dieses Lösungsmittel kann ein Alkohol, wie Methanol, Äthanol oder tert-Butylalkohol, oder auch ein Äther, wie Äthyläther, Dioxan oder Tetrahydrofuran, oder jedes andere inerte Lösungsmittel, wie Benzol, Toluol, Dimethylformamid oder Acetonitril sein.

Die Reaktion erfolgt bei Zimmertemperatur. Falls das oder die Reaktionsprodukte durch Erhitzen nicht verändert werden, kann man die Reaktion durch höhere Temperaturen beschleunigen. Wenn die Reaktionsprodukte wärmeempfindlich sind, kann man bei Temperaturen unterhalb von Zimmertemperatur arbeiten. In »Organic Reactions, Bd. 10, S. 264 bis 266, The Michael Reaction«, findet sich eine Zusammenstellung der Arbeitsbedingungen, die die Michael-Reaktion betreffen, von der das vorliegende Verfahren eine Anwendung darstellt.

Die erfindungsgemäßen Verbindungen enthalten außer ihren Sulfonfunktionen eine der zuvor für R und Ri aufgeführten Funktionen und sind hierdurch für die Synthese von Polyisoprenverbindungen verschiedener Sättigungsgrade geeignet, die zu Geraniol, Jononen und Pseudojononen, Retinen oder Apocarotinen gehören. Durch die erfindungsgem£ßen Verbindungen werden neue Wege zur Herstellung von d(n+;;-Verbindungen, ausgehend von Cs_n-Verbindungen geschaffen, wobei die Reaktionen im Vergleich mit bisherigen Methoden wesentlich einfacher sind.

So ist es beispielsweise mit der gemäß dem Beispiel 9 erhaltenen Verbindung möglich, das Phyton, das seinerseits in Phytol umgewandelt werden kann, welches eines der Ausgangsprodukte für die Synthese von Vitamin E darstellt, durch einfache Desulfonierung und Decarboxylierung herzustellen. Im folgenden ist das Reaktionsschema für die Herstellung von Phyton,

'5 ausgehend von Dehydrolinalool angegeben, und zwar einerseits über die erfindungsgemäß erhaltenen Verbindungen und andererseits auf bekanntem Wege. Es ist ersichtlich, daß der Zugang über die erfindungsgemäßen Verbindungen wesentlich einfacher erfolgt, als dies bisher möglich war:

a) Verfahren unter Anwendung
eines erfindungsgemäßen Sulfons

1. Einwirkung von Phosphortribromid auf Dehydroli nalool-» Geranylbromid,

2. Kondensation des Geranylbromias mit einem Alkalimetall-2-methylbutadienyl-sulfinat -► Sulfon der Formel

so,

3. Reaktion dieser Verbindung mit Acetessigsäureäthylester gemäß Beispiel 9,

4. Decarboxylierung und Desulfonierung des erhaltenen Produkts zu Phyton.

So wird über die erfindungsgemäßen Produkte ausgehend von Dehydrolinalool eine Kondensation· Cio + C5 = Ci5 und anschließend über das Acetylacetonat, gefo'igt von Decarboxylierung eine Kondensation = Ci8 möglich.

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b) Bekanntes Verfahren

1. Dehydrolinalool+ Diketen, durch CAROLL-Reaktion -» Pseudoionon (Kondensation C10+C3),
2. Äthinylierung dieses Ketons über Magnesiumverbindungen -■► acetylenisches Cis-Carbinol (Cn +C₂),

3. selektive Reduktion zum Cis-Vinylcarbinol,
4. erneute CAROLL-Reaktionen am Carbinol

-► Ct8-Keton(Ci5 + C3).

Auf diese Weise wird das Cis-Keton, ausgehend von Dehydrolinalool in vier Stufen nach Reaktionen hergestellt, die sich von den vorstehenden unterscheiden und schwieriger durchzuführen sind als diese.

Beispiel 1

In einen bei 25⁰C gehaltenen Kolben bringt man i,08 g l-Phenylsulfonyl-2-methylbutadien, 1,5 g redestilliertes Äthylacetylacetat (Kpi,5 = 70^cC), 0,4 cm³ einer methanolischen Lösung mit 40% Trimethylbenzylammoniumhydroxyd und 40 cm³ Acetonitril ein. Man hält über Nacht unter Rühren unter Stickstoffatmosphäre. Man verdünnt dann mit 200 cm³ Wasser, neutralisiert mit Essigsäure, extrahiert dann dreimal mit Äthyläther und wäscht dreimal mit einer gesättigten Natriumchloridlösung. Anschließend trocknet man die Reaktions-

masse Ober Magnesiumsulfat und entfernt das Lösungsmittel im Vakuum. Man erhält so 3,56 g eines rohen Rückstands, aus dem man durch Dünnschichtchromatographie (Träger: Kieselsäure; Elutionsmittel: Methylenchlorid/Cydohexan in einem Volumenverhältnis von 50 :50) 132 mg eines Produkts der Formel

C„H₅—SO,—CH₂-C(CH,)=CH — CHy-CH(COCH.,)-COOC₂H₅

isoliert Die Ausbeute beträgt 27%.

Das l-Phenylsulfonyl-2-methylbutadien wurde nach dem in Journal of Organic Chemistry, 35, S. 4219 (1970), beschriebenen Verfahren hergestellt

Beispiel 2

Zu einer Lösung von 1,13 g Äthylcyanacetat in 10 cm³ Acetonitril setzt man 0,2 g einer methanolischen Lösung mit 40% Trimethylbenzylammoniumhydroxyd zu. Man kühlt auf 10⁰C ab und bringt innerhalb von 10 Minuten

"5 eine Lösung von 2,08 g l-Phenylsulfonyl-2-methyIbutadien in 7 cm³ Acetonitril eia

Man läßt die Temperatur auf 23° C ansteigen und beläßt die Reaktionsmasse mehrere Stunden unter Rühren. Dann gießt man sie in ein Gemisch von 70 cm³ Wasser und 30 cm³ Äthyläther. Die vereinigten Ätherschichten werden mit Wasser gewaschen. Über Magnesiumsulfat getrocknet filtriert und eingeengt Man erhält so ein viskoses ungefärbtes Produkt, das 2,6 g eines Sulfons oder Formel

C„H₅—SO₂-CH₂—C(CH,)=CH—CH₂—CH(COOC₂H₅) —

enthält. Der Umwandlungsgrad beträgt 100% und die Ausbeute, bezogen auf das Ausgangssulfon, 81%.

Beispiel 3

In einen 50-cm³-Dreihalskolben, der mit einem Rührer, einem Kühler, einem Tropftrichter und einer Stickstoffzirkulation ausgestattet ist, bringt man 0,650 g (5 · 10-³ Mol) Äthylacetylacetat und 10 cm³ Acetonitril ein. Man setzt bei +20°C 0,250 g einer methanolischen Lösung mit 40% Trimethylbenzylammoniumhydroxyd in Lösung in 3 cm³ Acetonitril zu.

Man kühlt auf + 10°C ab und bringt innerhalb von 10 Minuten eine Lösung von Ig (5 · 10"³ Mol) Sulfon der Formel

CH₂=CH -C(CHI CH—SO₂—CH, — -CH,

in 5 cm³-Acetonitril ein. Man hält 50 Minuten bei + 10⁰C und dann 3 Stunden bei 23° C.

Man gießt die Reaktionsmasse in ein Gemisch von 25 cm³ Wasser und 25 cm³ Äther. Man dekantiert und extrahiert zweimal mit je 20 cm³ Äther. Die Ätherschichten werden dreimal mit je 20 cm³ Wasser gewaschen, über Magnesiumsulfat getrocknet filtriert und eingeengt.

Man erhält eine weißliche Flüssigkeit, die 0,460 g nichtumgewandeltes Sulfon und 0,800 g Produkt der Formel

SO,

COOC₂H₅

CH

COCHj

der gleichen Weise und isoliert so 1,04 g eines weißlichen flüssigen Produkts der Formel

35 SO₁-'

CH(COOC₂H₅),

enthält. Der Umwandlungsgrad des Ausgangssulfons beträgt 54% und die Ausbeute, bezogen auf das umgewandelte Sulfon, 90%.

Das Ausgangssulfon wurde durch Zugabe von 2,98 g l-Brom-3-methylbuten-(2) zu 2,64 g l,l-Dioxy-2,5-dihydro-3-methylthiophen (oder cyclisches Isoprensulfon) in Anwenseheit von 2,24 g Kalium-tert.-butylat in 20 cm³ Tetrahydrofuran und anschließendes 4stündiges Erhitzen bei 70° C hergestellt.

Beispiel 4

Man arbeitet nach dem vorhergehenden Beispiel und setzt so 0,80 g Äthylmalonat mit 1 g des gleichen Sulfons in 10 cm³ Acetonitril und der gleichen Menge Trimethylbenzylammoniumhydroxyd in methanolischer Lösung um. Man behandelt anschließend die Reaktionsmasse in Der Umwandlungsgrad des Ausgangssulfons beträgt 100% und die Ausbeute 57%.

Beispiel 5

Man setzt 26 g Äthylacetylacetat zu 200 cm³ mit 4,6 g

metallischem Natrium behandeltem Äthanol zu. Man hält 30 Minuten unter Rühren und setzt dann 24,5 g Phenyl-4-chlor-2-methylbuten-(2)-ylsulfon in Lösung in 200 cm³ Äthanol zu. Man beläßt 1 Stunde bei 25° C unter Rühren und erhitzt dann 2 Stunden unter Rückfluß. Das Äthanol wird im Vakuum verdampft und der Rückstand in Wasser aufgenommen und dann mit Äther extrahiert. Man wäscht mit einer gesättigten Natriumchloridlösung bis zur Neutralität, trocknet über Magnesiumsulfat und dampft dann ein. Man erhält 32,6 g eines festen Produkts, in dem man durch Dünnschichtchromatographie 84% der gleichen Verbindung, wie sie in Beispiel 1 erhalten wurde, bestimmt.

Das Phenyl-4-chlor-2-methylbuten-(2)-yl-sulfon wurde nach dem in Journal of Organic Chemistry, 35, 4218 (1970), beschriebenen Verfahren hergestellt.

Beispiel 6

Man erhitzt unter Rühren bei 60°C eine Stunde ein Gemisch von 1,32 g Methylmalonat, 10 cm³ Methanol und 0,23 g Natrium. Nach Abkühlen setzt man 2,44 g Phenyl-4-chlor-2-methylbuten-(2)-yl-sulfon, verdünnt in 10 cm³ Methanol, zu und hält mehrere Stunden unter Rühren bei Zimmertemneratur Man pntfprnt Has

Methanoi, nimmt in Wasser auf und extrahiert dreimal mit je 50 cm³ Äthyläther. Aus den vereinigten, wie in den vorhergehenden Beispielen behandelten Ätherschich ten isoliert man ein kristallisiertes Produkt vom F.-58°C, das durch IR- und NMR-Spektrographie identifiziert wird und der Formel

C₁₁H₅-SO,—CH₂-C(CH₁I=CH-CH₂-CH-(COOCH₃I₂

entspricht

Beispiel 7

Unter Bedingungen,die mit denjenigen von Beispiel 1 identisch sind, setzt man 03 g Methylmalonat und 1 g l-Phenylsulfonyl-2-methylbutadien in 10 cm³ Acetonitril in Anwesenheit von 0,1 g Trimethylbenzylammoniumhydroxydum. Man gießt anschließend die Reaktionsmasse in Eiswasser und extrahiert dreimal mit je 50 cm¹ Äther. Durch Behandlung der vereinigten Ätherschichten isoliert man ein Produkt vom F. = 58°C, das der folgenden Formel entspricht:

Beispiel 8

Man bringt 5 g Acetylaceton in eine Natriumäthylatlösung aus 50 cm³ absolutem Äthanol und 1,15 g metallischem Natrium ein. Man kühlt ab und beläßt 30 Minuten unter Rühren bei Zimmertemperatur. Man bringt anschließend eine Lösung von 12^2 g Phenyl-4-chior-2-methyfl>uten-(2)-yl-sulfon in 50 cm³ absolutem Äthanol ein und erhitzt 3 Stunden unter Rückfluß (78"C). Man entfernt den Alkohol im Vakuum, nimmt den Rückstand in 100 cm³ Wasser auf, extrahiert mit Äther und behandelt die Ätherschichten wie zuvor. Man erhält 10,8 g eines viskosen Produkte, in welchem man durch NMR-Spektrographie 40% eines Produkts der Formel

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Beispiel 9

Zu 0315 g Kalium-tert-butylat in 5 cm³ Tetrahydrofuran setzt man innerhalb von 2 Minuten eine Lösung von 0,65 g Äthylacetylacetat in 5 cm³ Tetrahydrofuran. Anschließend bringt man innerhalb von 3 Minuten eine Lösung von 1,34 g l-(2-Methylbutadienyl-sulfonyl)-3,7-dimethyloctadien-(2,6) in 10 cm³ Tetrahydrofuran ein und beläßt anschließend 1 Stunde und 40 Minuten bei 25° C unter Rühren.

Die Reaktionsmasse wird in ein Gemisch von 25 cm³ Wasser und 25 cm³ Äthyläther gegossen. Man dekantiert und extrahiert die wäßrige Schicht zweimal mit je 20 cm³ Äthyläther. Aus den vereinigten, wie zuvor behandelten Ätherschichten isoliert man ein rotes öl, das 1,6 g eines Produkts der Formel

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C₆H₅-SO₂-CH₂-C(CH₃I=CH-CH₂-CH(COCH₃J₂ identifiziert und bestimmt so,

COCH₃ COOC₂H₅

enthält Der Umwandlungsgrad beträgt 100% und die Ausbeute 80%.

Das Ausgangssulfcn wurde hergestellt, indem eine Lösung von 44 g Geranylbromid in 30 cm³ Methanol und eine Lösung von 34,7 g Kalium-2-methylbutadienylsulfinat in 100 cm³ Dimethylsulfoxyd bei Zimmertemperatur unter Rühren in Kontakt gehalten wurden.

Das Kalium-2-methylbutadienylsulfinat wurde durch Umsetzung von Kalium-tert-butylat mit cyclischem Isoprensulfon hergestellt

t0964S/308

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Eine Methylpentenylkette enthaltende Sulfone der allgemeinen Form jl

/
0—SO,—CH₁-CY=CY₁ -CH,-CH

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