Verfahren zur Herstellung von Polyenaldehyden Es wurde gefunden, dass man Polyenaldehyde der Formel
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erhält, wenn man eine Phosphoniumverbindung d & Formel
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in Gegenwart eines Protonenakzeptors, der die Phosphoniumverbindung in das entsprechende Phosphorylid der Formel
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umwandelt und in organischem Medium mit mindestens der äquimolaren Menge von Dialdehyd der Formel
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umsetzt.
In den Formeln bedeuten m und n die Zahlen 0, 1,
2 oder 3, wobei die Summe von n und einem m jedoch mindestens 1 ist, und R', bei der vollständig ausgezeichneten Formel vom Ring ausgehend, falls n grösser als O ist, abwechselnd H und CH3 und R", bei der vollständig ausgezeichneten Formel nach beiden Seiten von der Bindung -C-rn-C- ausgehend, falls m grösser als 1 ist, abwechselnd CH3 und H; R' ist bei n gleich 0 ein H und R" bei m gleich 1 ein CH; -C=--C- entspricht entweder -CH=CH- oder -C=-C-.
Verbindungen der Formel I sind:
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Verbindungen der Formel II sind:
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Aus der Verbindung der Formel II mit n 1 und der Verbindung der Formel III mit m = 1 entsteht bei dem Verfahren dieser Erfindung die Verbindung I, bei der die Summe von n und einem m = 2
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aus II (n = 2) und IV (m = 1) entsteht
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aus II (n = 1) und IV (m = 2) entsteht
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Unter Protonenakzeptoren im Sinne dieser Erfindung sind basische Mittel zu verstehen, die die Phos phoniumsalze der Formel II in die entsprechenden Phosphorylide umzuwandeln vermögen. Als solche eignen sich vorwiegend Alkali- oder Erdalkalihydroxyde, Alkali- oder Erdalkalialkoholate, Alkali- oder Erdalkaliamide, Ammoniak, Amine oder metallorganische Verbindungen, wie Phenyllithium.
Das Phosphoniumsalz (II) und der Dialdehyd (IV) werden zweckmässigerweise im Molverhältnis 1 : 1 umgesetzt. Ein Überschuss des Dialdehyds (IV) ist nicht schädlich und führt häufig zu einer Verbesserung der Ausbeuten. Vom Protonenakzeptor benutzt man zweckmässigerweise ungefähr äquivalente Mengen, bezogen auf Phosphoniumverbindungen, doch ist ein - zweckmässigerweise zu begrenzender - Überschuss nicht schädlich. Aus Gründen der Wirtschaftlichkeit sollen die Überschüsse nicht mehr als 10 bis 20 sO betragen.
Das erfindungsgemässe Verfahren wird in organischem Medium, also in Verdünnungs- oder Lösungsmitteln, durchgeführt. Es eignen sich hierzu Kohlenwasserstoffe, wie Benzol, Toluol, Xylol, Cyclohexan, Heptan, Oktan, Äther, wie Diäthyläther oder Tetrahydrofuran, Alkohole, wie Methanol, Äthanol, Isopropanol oder Carbonsäureester, wie Äthylacetat. Auch Gemische dieser Flüssigkeiten können verwendet werden. Besonders vorteilhaft sind Carbonsäureamide, wie Dimethylformamid oder N-Methylpyrrolidon, oder Carbonsäurenitrile, wie Acetonitril, Propionitril oder Benzonitril. Die Reaktionstemperatur kann in weiten Grenzen, etwa von - 50 bis +1500 C geändert werden.
Die günstigste Temperatur, die meist zwischen + 50 und + 1000 C liegt, hängt im allgemeinen von dem verwendeten Verdünnungs- oder Lösungsmittel ab und kann durch Vorversuche leicht ermittelt werden. Wenn man als Protonenakzeptoren solche Mittel verwendet, die sich nicht in dem Reaktionsmedium lösen, dann empfiehlt es sich, die Phosphoniumverbindung (II) und den Dialdehyd (IV) vorzulegen und den Protonenakzeptor oder beispielsweise seine methanolische Lösung in dem Reaktionsmedium gründlich zu verteilen, z.B. durch kräftiges Rühren, Schütteln, Zugeben der Protonenakzeptorlösung durch eine Fritte oder Vermischen der Flüssigkeiten unter turbulenter Strömung. Meist ist es am günstigsten, Phosphoniumverbindung und Dialdehyd vorzulegen und den Protonenakzeptor nachzugeben, doch kann man auch z. B. den Dialdehyd zuletzt folgen lassen.
Für die Konzentration der Reaktionsteilnehmer in dem flüssigen Re aktionsmedium brauchen keine bestimmten Werte angegeben zu werden, da sie innerhalb weiter Grenzen gewählt werden können und die günstigsten Werte in erster Linie von der Art des Lösungsmittels, der Reaktionstemperatur, den Ausgangsverbindungen und der Apparatur abhängen. Als Beispiel sei daher nur erwähnt, dass man für 50 bis 200 g der Verbindung I mit n =2 zweckmässigerweise ungefähr 1000 cm3 Acetonitril oder 1000 cm8 Dimethylformamid anwendet.
Für die Isolierung der Verfahrensprodukte aus dem Reaktionsmedium und gegebenenfalls ihre weitere Reinigung bieten sich die herkömmlichen Methoden an, z. B. Extraktion, gegebenenfalls Chromatographie und Kristallisation.
In einer Reihe von Druckschriften (vgl. H. Pommer, Zeitschrift für angewandte Chemie, 72 (1960), Seiten 911 ff., ferner Patentschriften Nrn. 342 946, 364 569, 375 708 und 388 300 wird die Umsetzung von Phosphoniumverbindungen (II) mit Dialdehyden (IV) im Molverhältnis 2: 1 zu p-Carotin-Derivaten beschrieben. Dabei reagieren beide Aldehydgruppen von IV glatt mit II unter Ausbildung neuer C=C-Doppelbindungen zu symmetrischen Verbindungen.
Es war daher nicht vorauszusehen, dass durch Veränderung der Mengenverhältnisse eine einseitige Umsetzung zu unsymmetrischen Reaktionsprodukten, die noch eine freie Aldehydgruppe tragen, zu erreichen ist; vielmehr war zu erwarten, dass ein Gemisch von einseitig und doppelseitig umgesetztem Dialdehyd neben unverändertem Ausgangsmaterial entstehen würde, in Mengenverhältnissen, die von der Statistik bestimmt werden. Überraschenderweise entstehen aber bei dem erfindungsgemässen Verfahren fast ausschliesslich die Polyenaldehyde. Ungesättigte Kohlenwasserstoffe, die durch weitere Umsetzung der gebildeten Polyenaldehyde mit noch nicht umgesetzten Phosphoniumverbindungen (II) entstehen könnten, entstehen so gut wie gar nicht. Sie bilden sich in einigen Fällen höchstens in Spuren.
Die erfindungsgemäss hergestellten Polyenaldehyde, von denen solche Verfahrensprodukte besonders hervorzuheben sind, in denen die Summe von n und einem m gleich 3 ist, sind, gewünschtenfalls nach partieller Hydrierung der Dreifachbindung, Zwischenprodukte für weitere Polyensynthesen. Darüber hinaus eignen sie sich zum Anfärben von Nahrungsmitteln oder Kosmetika.
Das neue Verfahren wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert.
Beispiel 1
Eine Lösung von 56 g ss-Jonylidenäthyl-triphenylphosphoniumhydrogensulfat und 16,4 g 2,7-Dimethyloktatrien-(2,4,6)-dial-(1,8) in 300 ml Dimethylformamid wird unter Luft- und Feuchtigkeitsausschluss mit 27 g einer 20 % igen Lösung von Natriummethylat in Methanol versetzt und 3 Stunden auf 1000 C erhitzt. Nach dem Abkühlen wird das Reaktionsgemisch auf ein Gemisch aus Eis und überschüssiger Phosphorsäure gegossen und das Reaktionsprodukt mit Petroläther extrahiert. Der Extrakt wird mit Wasser neutral gewaschen und über Natriumsulfat getrocknet. Nach dem Abdampfen des Lösungsmittels bleiben 28,3 g rohes ss-Apo-12'-carotinal zurück, das, nach vorhergehender Isomerisierung durch Kochen in Ligroin in einer Stickstoffatmosphäre, durch Chromatographie oder Kristallisation gereinigt werden kann.
Fp. =87 bis 880 C (aus Petroläther) orangegelbe Kristalle; 2 max. = 415 m,u; E11 = 2140 (Cyclohexan).
Beispiel 2
Eine Lösung von 50 g ss-Jonylidenäthyl-triphenyl- phosphoniumchlorid, 16,2 g 2,7-Dimethyloktadien-(2,6)in-(4)-dial-(1,8) und 5,4 g Natriummethylat in 300 ml Dimethylformamid wird unter Luft- und Feuchtigkeitsausschluss 3 Stunden auf 1000 C erhitzt. Das Reaktionsgemisch wird auf ein Gemisch aus Eis und überschüssiger Phosphorsäure gegossen und das Reaktionsprodukt mit Ather extrahiert. Nach dem Waschen des Extraktes mit Wasser und Trocknen über Natriumsulfat wird der Äther verdampft. Man erhält 26,5 g rohes 15,15'-Dehydro-p-apo-12'-carotinal, das man durch Kristallisation oder Chromatographie reinigt. Gelbe Kristalle vom Fp.=820C (Alkohol); A max. = 400 m,u; Ej=1730 (Hexan).
Beispiel 3
Einer Lösung von 47,5 g ss-Jonyl-triphenylphosphoniumchlorid und 21,6 g 4,9-Dimethyldodekatetraen-(2,4, 8,10)-in-(6)-dial-(1,12) in 300 ml Acetonitril werden unter Luft- und Feuchtigkeitsausschluss 5,4 g Natriummethylat zugefügt. Man erhitzt das Gemisch 5 Stunden lang zum Sieden, kühlt ab und giesst es auf eine Mischung aus Eis und überschüssiger Phosphorsäure.
Das Reaktionsprodukt wird mit Äther extrahiert, der Extrakt mit Wasser gewaschen und über Natriumsulfat getrocknet. Nach Verdampfen des Äthers bleiben 18 g rohes 15,15'-Dehydro-ss-apo-10'-carotinal zurück, die durch Chromatographie oder durch Kristallisation gereinigt werden können. Orangerote Blättchen vom Fp. = 120 bis 121 C (aus Ligroin); Amax. = 417 m,u; E 1 %, = 1730 (Hexan).
Beispiel 4
47 g Cyclogeranyl - triphenylphosphoniumbromid, 29 g Crocetindialdehyd und 5,4 g Natriummethylat werden in 300 ml Acetonitril unter Luft- und Feuchtigkeitsausschluss 8 Stunden zum Sieden erhitzt. Nach dem Erkalten giesst man das Reaktionsgemisch auf eine Mischung aus Eis und überschüssiger Phosphorsäure, extrahiert mit Äther, wäscht den Ätherextrakt mit Wasser und trocknet über Natriumsulfat. Nach dem Abdestillieren des Lösungsmittels bleiben 22,3 g eines tief roten Öles zurück, aus dem das entstandene ss-Apo-8'- carotinal durch Kristallisation aus Benzol-Methanol (gegebenenfalls nach vorangegangener chromatographischer Reinigung) erhalten werden kann.
Violette, metallisch glänzende Blättchen vom Fp. 1370 C; R max. = 458 m,; E l %m = 2590 (Cyclohexan).
Process for the preparation of polyene aldehydes It has been found that polyene aldehydes of the formula
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obtained when using a phosphonium compound d & formula
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in the presence of a proton acceptor, which converts the phosphonium compound into the corresponding phosphorylide of the formula
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converts and in an organic medium with at least the equimolar amount of dialdehyde of the formula
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implements.
In the formulas, m and n mean the numbers 0, 1,
2 or 3, the sum of n and one m being at least 1, however, and R ', starting from the ring in the fully highlighted formula, if n is greater than O, alternating H and CH3 and R ″, in the fully highlighted formula starting on both sides from the bond -C-rn-C-, if m is greater than 1, alternating CH3 and H; R 'is an H if n is 0 and R "is CH if m is 1; -C = - C- corresponds to either -CH = CH- or -C = -C-.
Compounds of formula I are:
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Compounds of formula II are:
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In the process of this invention, the compound of the formula II with n 1 and the compound of the formula III with m = 1 results in the compound I in which the sum of n and an m = 2
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from II (n = 2) and IV (m = 1)
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from II (n = 1) and IV (m = 2)
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For the purposes of this invention, proton acceptors are to be understood as basic agents which are able to convert the phosphonium salts of the formula II into the corresponding phosphorylides. Suitable as such are mainly alkali or alkaline earth hydroxides, alkali or alkaline earth alcoholates, alkali or alkaline earth amides, ammonia, amines or organometallic compounds such as phenyllithium.
The phosphonium salt (II) and the dialdehyde (IV) are expediently reacted in a molar ratio of 1: 1. An excess of the dialdehyde (IV) is not harmful and often leads to an improvement in the yields. Approximately equivalent amounts of the proton acceptor, based on phosphonium compounds, are expediently used, but an excess, which may expediently be limited, is not harmful. For reasons of economy, the excess should not be more than 10 to 20%.
The process according to the invention is carried out in an organic medium, that is to say in diluents or solvents. Hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene, cyclohexane, heptane, octane, ethers such as diethyl ether or tetrahydrofuran, alcohols such as methanol, ethanol, isopropanol or carboxylic acid esters such as ethyl acetate are suitable for this purpose. Mixtures of these liquids can also be used. Carboxamides, such as dimethylformamide or N-methylpyrrolidone, or carboxonitriles, such as acetonitrile, propionitrile or benzonitrile, are particularly advantageous. The reaction temperature can be changed within wide limits, for example from -50 to +1500 C.
The most favorable temperature, which is usually between + 50 and + 1000 C, generally depends on the diluent or solvent used and can easily be determined by preliminary tests. If the proton acceptors used are agents which do not dissolve in the reaction medium, then it is advisable to initially charge the phosphonium compound (II) and the dialdehyde (IV) and to thoroughly distribute the proton acceptor or, for example, its methanolic solution in the reaction medium, e.g. by vigorous stirring, shaking, adding the proton acceptor solution through a frit or mixing the liquids under a turbulent flow. It is usually best to submit the phosphonium compound and dialdehyde and give in to the proton acceptor, but you can also z. B. let the dialdehyde follow last.
No specific values need to be given for the concentration of the reactants in the liquid reaction medium, since they can be chosen within wide limits and the most favorable values depend primarily on the type of solvent, the reaction temperature, the starting compounds and the apparatus. As an example, it should therefore only be mentioned that for 50 to 200 g of compound I with n = 2, approximately 1000 cm3 of acetonitrile or 1000 cm8 of dimethylformamide is expediently used.
For the isolation of the process products from the reaction medium and, if necessary, their further purification, the conventional methods are available, e.g. B. Extraction, optionally chromatography and crystallization.
In a number of publications (cf. H. Pommer, Zeitschrift für angewandte Chemie, 72 (1960), pages 911 ff., Also patent specifications 342 946, 364 569, 375 708 and 388 300 the conversion of phosphonium compounds (II) with dialdehydes (IV) in a molar ratio of 2: 1 to p-carotene derivatives, whereby both aldehyde groups of IV react smoothly with II with the formation of new C = C double bonds to form symmetrical compounds.
It was therefore not to be foreseen that a one-sided conversion to unsymmetrical reaction products which still carry a free aldehyde group could be achieved by changing the proportions; Rather, it was to be expected that a mixture of dialdehyde reacted on one side and on both sides would result in addition to unchanged starting material, in quantitative proportions that are determined by statistics. Surprisingly, however, polyene aldehydes are formed almost exclusively in the process according to the invention. Unsaturated hydrocarbons, which could result from further reaction of the polyene aldehydes formed with unreacted phosphonium compounds (II), are hardly formed at all. In some cases they form at most in traces.
The polyene aldehydes prepared according to the invention, of which those process products are particularly noteworthy in which the sum of n and one m is equal to 3, are, if desired after partial hydrogenation of the triple bond, intermediates for further polyene syntheses. They are also suitable for coloring foods or cosmetics.
The following examples illustrate the new process in more detail.
example 1
A solution of 56 g of ss-Jonylidenäthyl-triphenylphosphoniumhydrogensulfat and 16.4 g of 2,7-dimethyloctatriene- (2,4,6) -dial- (1,8) in 300 ml of dimethylformamide is with exclusion of air and moisture with 27 g of a A 20% solution of sodium methylate in methanol was added and the mixture was heated to 1000 ° C. for 3 hours. After cooling, the reaction mixture is poured onto a mixture of ice and excess phosphoric acid and the reaction product is extracted with petroleum ether. The extract is washed neutral with water and dried over sodium sulfate. After evaporation of the solvent, 28.3 g of crude ss-apo-12'-carotinal remain, which, after prior isomerization by boiling in ligroin in a nitrogen atmosphere, can be purified by chromatography or crystallization.
Mp = 87 to 880 ° C. (from petroleum ether) orange-yellow crystals; 2 max. = 415 m, u; E11 = 2140 (cyclohexane).
Example 2
A solution of 50 g of ss-Jonylidenäthyl-triphenylphosphoniumchlorid, 16.2 g of 2,7-dimethyloctadiene- (2,6) in (4) -dial- (1,8) and 5.4 g of sodium methylate in 300 ml Dimethylformamide is heated to 1000 ° C. for 3 hours with the exclusion of air and moisture. The reaction mixture is poured onto a mixture of ice and excess phosphoric acid and the reaction product is extracted with ether. After washing the extract with water and drying it over sodium sulfate, the ether is evaporated. 26.5 g of crude 15,15'-dehydro-p-apo-12'-carotenal are obtained, which are purified by crystallization or chromatography. Yellow crystals of m.p. = 820C (alcohol); A max. = 400 m, u; Ej = 1730 (hexane).
Example 3
A solution of 47.5 g of ss-ionyl-triphenylphosphonium chloride and 21.6 g of 4,9-dimethyldodekatetraen- (2,4, 8,10) -in- (6) -dial- (1.12) in 300 ml of acetonitrile 5.4 g of sodium methylate are added with the exclusion of air and moisture. The mixture is heated to the boil for 5 hours, cooled and poured onto a mixture of ice and excess phosphoric acid.
The reaction product is extracted with ether, the extract is washed with water and dried over sodium sulfate. After evaporation of the ether, 18 g of crude 15,15'-dehydro-ss-apo-10'-carotenal remain, which can be purified by chromatography or by crystallization. Orange-red leaflets with a melting point of 120 to 121 ° C. (from ligroin); Amax. = 417 m, u; E 1%, = 1730 (hexane).
Example 4
47 g of cyclogeranyl triphenylphosphonium bromide, 29 g of crocetinedialdehyde and 5.4 g of sodium methylate are heated to boiling for 8 hours in 300 ml of acetonitrile with the exclusion of air and moisture. After cooling, the reaction mixture is poured onto a mixture of ice and excess phosphoric acid, extracted with ether, the ether extract is washed with water and dried over sodium sulfate. After the solvent has been distilled off, 22.3 g of a deep red oil remain, from which the ss-apo-8'-carotenal that has formed can be obtained by crystallization from benzene-methanol (if necessary after previous chromatographic purification).
Violet, shiny metallic leaflets with a melting point of 1370 C; R max. = 458 m; E 1% m = 2590 (cyclohexane).
