Способ получения (s)-7-метокси-3, 7-диметилоктаналя

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 754703 А 1 с) .лЖ. С 47/198, 45/00 5 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКПРИ ГКНТ СССР ЫТИЯ РЕТЕНИ ОПИСАНИЕ ИЗО КОМУ СВИДЕТЕЛ К А Изобретение относится к области альде- реакционную массу нейтрализуют 2 н, гидов, конкретно к усовершенствованному ной щелочью, экстрагируют толуолом и способу получения 7-метокси,7-диметилок- экстракта перегонкой выделяют целево таналя (метоксицитронеллаля) (О, который яв- альдегид (1) (схема 1): . ляется ценным душистым веществом иполупродуктом в производстве экологичеъ нсснн,во ских инсектицидов - аналогов ювенильного 2.ЮаОНонгормона насекомых.сИзвестен способ получения альдегида нес снс снйею/ (О из 3,7-диметил-б-октеналя (цитронеллаля)или эвкалиптового масла с высоким содержанием ( 750) этого альдегид, заключаю-Недостатками щийся в том, что цитронеллаль при высокая цена и огр действии диэтаноламина в толуоле превра- исходного соедине щают в соответствующее оксазолиновое объем сточных вод; производное (при кипячении с азеотропной дения процесса в у отгонкой воды), которое обрабатывают жиме.смесью метанола и концентрированной сер- Изв д ной кислоты строго при 30 С. после чего (1) из ци о вод н,с этого способа являются аниченная доступность ния, а также большой необходимость провезком температурном реестен способ получения альдеги тронеллола, заключающийся в т 1(71) Институт органической химии им,Н,Д,Зелинского и Институт химии Башкирского научного центра Уральского отделения АН СССР(57) Использование: в качестве душистоговещества и полупродукта в синтезе инсектицидов. Сущность изобретения; продукт-(Я)- 7-метокси-диметилоксаналь, т,кип.- 150-160 С, и о = 1,4388. Реагент 1: технический дигидромирцен. Реагент 2: метанол.Условия реакции: конц. серная кислота, 45- 55 С, малярное соотношение дигидромирцен : серная кислота . метанол = (1 - 3): 1: (3-8).Образовавшийся при этом метоксиолефин отделяют от непрореагировавших углеводородов фракционированной перегонкой и вводят в реакцию с диизобугилалюминийгидридом в присутствии тетрахлорида циркония как катализатора, образовавшееся алюминийорганическое соединение непосредственноокисляют молекулярным кислородом до (Я)-7- метокси,7-диметил-октанола, а последний Я окисляют пиридинийхлорохроматом вдихлорметане, 1 табл./СН 1 С 11 еч 20 С ОО/о со Бендом (Недостатками этого способа, делающими сомнительной его промышленную реализацию, являются дороговизна и ограниченная доступность исходного цитронеллола, представляющего собой ценное душистое вещество, применение больших 30 количеств дорогого, высокотоксичного и коррозионно-активного ацетата ртути, образование соответствующих количества металлической ртути, необходимость ,адсорбционной техники отделения продук тов от мелкодисперсной ртути и связанные с этим проблемы санитарии, экологии и утилизации ртутных отходов.Известен способ получения альдегида (1) из 3,7-диметил,6-октадиена (дигидромир . цена, 1), по которомудиолефин(1 Щ контактируют с равным количеством метанола (молярное соотношение:4,3) при 20 - 30 С в течение 6 сут в присутствии 0,5 мол.ОО концентрированной серной кислоты, реакцион ную смесь нейтрализуют твердым КаОН, отгоняют метанол и фракционированной перегонкой остатка при пониженном давлении получают 7-метокси;7-диметил-октен ( Ч) с выходом 11,2 т, после чего метоксиолефин 5 (Ч) обрабатывают при 0-5 С водным раствором гипохлорита кальция в токе С 02 (генерируя 1 и зто хлорноватистую кислоту), выпавшт."е масло, содержащее смесь 1,2-дих.лор-метокси,7-диметилоктана и 1-хлор- 5 метокси,7-диметилоктан-ола (Ч) в соотношении 55:43, отделяют и перемешивают при 20-50 С с 10 ф 6-ным водным раствором йаОН и получают с выходом 40-45 оь смесь 1,2-эпокси-метокси,7-диметилок,МЕОН/Н 260/т ео(ее клчиеи о Отделяется, Меректификлттией (Х=Н,ОН 1 : Сте/ю что цитронеллол превращают в соответствующий ацетат, обрабатывают его эквимолярным коЛичеством ацетата ртути в среде сухого метанола и образовавшееся ртутно- органическое соединение, не выделяя, обрабатывают водными растворами едкого натра и боргидрида натрия (все операции - при комнатной температуре). Выделившуюся ртуть удаляют фильтрованием через целит, фильтрат упаривают и перегонкой выделяют 7-метокси,7-диметилоктан-ол (11), который при окислении реактивом Коллинса в СН 2 С 12 превращают в целевой альдео-ид (1) (схема 2): Ас,О(РОМеОНе,ооон ЕООе/, ЗОА НО 1 ОАС 1 Е ОАС Е НООН 5 ОАсОНе тана (Ч 1) с вышеуказанным дихлоридом, от которого его отделяют фракционированной перегонкой в вакууме, при гидрировании эпоксида (Ч) над скелетной медью в изопро паноле (140 О, 10 ати, 12 ч) с выходом 78;4получают метоксиспиртв смеси с 2-метокси,6-диметилоктаном (выход 22 О(т) и изомерным 7-метокси,7-диметилоктан- одом (выход 10), из которой метоксиспирт 10 (1) выделяют фракционированной перегонкой и подвергают его окислению реактивом Коллинса до целевого альдегида(схема 3).Недостатком указанного способа является: низкий общий выход: уже на первой 15 стадии синтеза выход метоксиолефина (1 Ч)составляет только 11,2%, а выход из него очищенного перегонкой эпоксида (Ч 1) составляет 18 - 20,5; стадия гидрирования дает 78 О-ный выход метоксиспирта (11). Да же при 100 О-ном выходе на стадии окисления спирта (11) в целевой альдегид(не уточняется; по аналогии со схемой 2 - около 90 О) общий выход конечного продукта не превышает 1,8 Д на пять стадий синтеза из 25 диолефина (111): При этом необходимо ректификационное отделение эпоксида (Ч) от балластного дихлорида и ректификационное отделение ме токсицитронеллолаот продукта егогидрогенолиза и от изомерного вторичного спирта. Низкая хемо- и региоселективность на стадияХ получения хлоргидрина (Ч) и метоксиспирта (11) вызывают указанное выше 0 осложнение. Кроме того, промышленноеполучение исходного диолефина (1) в чистом виде достигается трудо- и энергоемким процессом ректификации смеси изомерных углеводородов С 10 Н 1 в, содержащихся в про дукте пиролиза цис-пинана,Известно, что из двух энантиоме ров альдегида (1) наибольшую практическую ценность имеет (Я)-энантиомер Я)-Ц.Получаемый из него (Я)-энантиомер изопропилового эфира 11-метокси,7,11-триметил,4-додекадиеновой кислоты (метопрена) обладает вдвое более высокой инсектицидной активностьючем рацемический (+)-метопрен. Кроме того, парфюмерные качества душистых веществ в ряду произвОдных цитронеллаля и цитронеллола выше у (Я)-энантиомеров, а их местнораздражающая и аллергенная способность ниже, чем у(В)-энантиомеров.Целью изобретения является повышение выхода целевого продукта, упрощвние и удешевление процесса.Поставленная цель достигается теМ; что согласно способу получения (Я)-7-метокси,7-диметилоктаналя, включающему взаимодействие (Я)-3,7-диметил;6-октадиена с метанолом в присутствии серной кислоты с получением (Я)-7-метокси,7-диметил-октена, который превращают в (Я)-7-метокси,7-диметил-.1-октанол, а последнйй окйсляют пиридинсодержащим комплексом триоксида хрома (Ч 1), технический дигидромирцен - смесь изомерных углеводородов, образующуюся при термолизе (+)-цис-пинана, подвергают взаймодействию с метанолом в присутствии концентрированной серной кислоты при 45 - 55 С и молярном соотношении дигидромирцен:серная кислота:метанол, равном (1- 3):1:(3-8), образовавшийся при этом метоксиолефин отделяют от непрореагировавших углеводородов фракционировайной перегонкой и подвергают взаимодействию с диизобутилалюминийгидридом в присутствии тетрахлорида циркония как катализатора, образовавшееся алюминийорганическое соединение непосредственно окисляют молекулярным кислородом до (Я)-7-метокси,7- диметил-октанола, а последний окисляют пиридинийхлорхроматом в дихлорметане.Способ осуществляют по следующей/ ",7, ь, "тсхиииссиий диуи сроиирцси Н ИНУН/ЯяНХх 55 Л/ ра:26 нСН 5 Ои в. П-с//нр 1 сл 1 н ИгсМхи 1а О,(Ос- ЕофС Н,С СН,НО НаС СНрОнс бихар 72%1 Онс 5)-1 У /Р/Н//сОСО/сН/./ мео Ъ н 2 сС, 10 Ни И НСС Оаюса ОфЯ се.Схема 4Технический дигидромирцен имеет следующий состав, ф:АВ найденных условйях максимальнаяселективность превращения дйолефина (Я)- И в нужный метоксиолефин (Я)-Ч достигает92 мас, 6. Все остальные продукты со Сход 25 ной температурой кипения составляют всумме 8 мас.оД,Выделять оттуда чистый метдксиолефин(Я)-Ч нецелесообразно, так как исходныхуглеводородов в ней практически уже нет, а30 ректификационное разделение близких потемпературе кипенИМ йзомеров (Я)- Ч, А и Бпредставляет собой трудно- иэнергоемкийпроцесс, удорожающий себестоимость конечного продукта, В то же времяследующая35 стадия - гидроалюминирование - обладаетполной хемоселектйвностью относительнокомпонента (Я)-1 Ч, поскольку насыщенныеэфиры А и Б в указанных условиях вступатьв реакцию не м/огут/ Поэтому вместо того,40 чтобы отделять (Я)-1 Ч от А "и Б ректификацией, рациональнее сначала провести гидроалюминирование смеси и окислитьалюминийорганику до спирта (Я)-И, послечего непрореагировавшие и более летучие45 эфиры А и Б легко отделяют от выше кипя. щего спирта (Я)-11.П р и м е р 1, Получение (ЯК+)-7-меток си,7-диметил-октена ЦЯ)-Ч) из технического дигидромирцена,50 А, Смесь 1400 г технического дигидромирцена - бесцветного масла, содержащего, по данным ГЖХ-анализа, около 55 мас.%(5,6 моль) (Я)-3,7-диметил,6-октадиена Я)- И Ц, 480 г (15 моль) сухого метанола и 100 мл55 концентрированной Н 2 Я 04 с б=1,83 (1,87моль) (молярное соотношение (Я)-И 1:МеОН:Н 2 Я 04 - 3:8:1, перемешивают при501 С в течение 32-34 ч до установленияравновесия между исходным диолефином(Я) - И и образующимся метоксиолефином 20 Смесь стереоизомерных моноолефинов (Я-Ч И) 9-11Смесь стереоиэомерныхпинанов (1 Х +транс - Х) 28-32 5 В кислой среде всеолефиновые компоненты техническбг/одигидромирце/на способны к-взаимодвйствйю/ сметанолом, но с разной легкостью. Наиболее реакционноспособны диолефины (Я) - 1 И и (Я)-ЧИ, но 10 вследствие низкого содержания последнего в смеси соответств/убщйе ему продукты практичеСки йе наблюдаются. С другой стороны, из одного только (Я)-1 И на основании литерагурной аналогии можно ожидать об разования трех проДуктов: Иес в и ОМЕОМ(Я)-Ч, которое определяется путем периодического отбора проб реакционной смесии их анализа методом ГЖХ (капиллярнаяколонка с ОЧ, =52 м, бвн 0,3 мм, спламенно-ионизационным детектором,прибор "Биохром") и при указанных условиях достигает =70:30, Органический верхний слой отделяют в делительной воронке,-триждыпромывают 3-ным водным раствором йаНСОз, затем водой и насыщенным воднОМ раствором ЙаС донейт 1 зальной реакции и высуйивают надМцЯО 4, Разгонка полученного продукта наднебольшим количеством (1-2 г) безводногоКгСОз с дефлегматором высотой 40 см (5-5т.т,) при остаточном давлении от 60 до 12 ммрт.ст. дает 410 г фракции с т.кип. 74-76 С(12 мм), по 1,4315 иа о + 4,5 (чистаяжидкость)содержащей по данным ГЖХ неменее 92 метоксиолефина (Я)-Ч, Выход45 ф; с учетом содержания (Я)-Ч во фракциях предгона"55.ИК-спектр, м(СС 4) см : 3080, 1640,1080, 905.Спектр ПМР, д(СС 4) м.д.: 0,90 д(ЗН, =7Гц,3-СНз); 1,05 с (6 Н, 7-Сйз и 8-,Нз); 1,21 м(4 Н, СН 2-звенья); 1,34 м (ОН, 6-Н 2); 2,03 гептет (1 Н, =7 Гц, 3-Н); 3,08 с (ЗН, ОМе); 4,81дд (1 Н, =9 и ОГц); 4,87 дд (1 Н, Л:2, и 16 Гц);5,99 дд (1 Н, 1=9 и 16 Гц, О-Н).Аналогичный опыт с техЖйе кймдигидрбмирценом, содержащйм 70 мас,% ( 5,8моль) диолефина (Я)-И, при соблюденииописанной выше процедуры дает 442 г метоксиолефина (Я)-Ч с теми же свойствами,что и выше, Выходф., Фракции, кипящие ниже 650 С(12 мм), поданным ГЖХ-анализа представляют собойсмесь минорных углеводородов, входящих всостав технического дигидромирцена. Смесьобладает приятным запахом с характернойхвойной нотой и пригодна для использованияв качестве парфюмерной отдушки.В таблице приведена завиСимость результатов обработки технического дигидромирцена метанолом и серной кислотой приразличных условиях. Соотношение исходного и конечного продукта в достигаемомсостоянии равновесия определено сопоставлением результатов ее анализа методом спектроскопии ПМР,П р и м е р 2. Получение (Я)-7-метокси 3,7-диметилоктан-ола(Я)-,В колбу, содержащую 4,95 г (29 ммоль)метоксиолефина (Я)-Ч, 29 мл абсолютногогексана и 0,2 г (0,85 ммоль)тетрахлоридациркония в атмосфере аргона добавляют7,25 мл 73-ного раствора диизобутилалюминийгидрида (ДИБАГ, 29 ммоль) в абс, толуоле, Смесь энергично перемешивают при20 С под аргоном в течение 7 ч. Затем черезреакционную массу барботируют сухой воздух (объемная скорость"50 мл/мин) сначала5 при 0 С (30 мин), далее при нагревании от0 до 25 С и еще 30 мин при 25 С. Затем стой же скоростью пропускают кислород(сначала ЗО мин при 20-30 С, затем 5 ч при60 С). Реакционную массу охлаждают до10 0 С и при интенсивном перемешивании добавляют по каплям воду, После того, какреакционная масса загустеет, к ней прибавляют 10-ный раствор соляной кислоты дополного растворения обРазовавшейся плот 15 ной суспензии, Органический (верхний)слой отделяют, а водный слой экстрагируютэфиром(Зх 100 мл). Эфирные вытяжки объединяют с органическим слоем, объединенный экстракт промывают насыщеннымОО раствором чаС до рН 7 и высушивают надйа 2 ЯО 4. После упаривания растворителя перегонкой получают 4,1 г бесцветного масла ст.кип, 116-117 С (10 мм), и о 1,4462 и( а о - 2,2 (С,0, хлор.), По данным ГЖХ 25 анализа продукт содержит 96 мас.% метоксиспирта (Я)-; выход 72,ИК-спектр, ю(СС 4), см: 3320(ОН),1080(ОМе).Спектр ПМР, д (СОСз), м.д,: 0,73 д(ЗН,30= 7 Гц, 3-СНз); 0,97 с (6 Н, 7-СНз и 8 - Нз);1,06-1,32 м (6 Н, СН 2-звенья); 1,35-1,52 м(ЗН, СН 2 и З-Н); 3,01 с (ЗН, ОМе); 3,38+ 3,52м (ЗН, 1-Н 2 и ОН).П р и м е р 3, Получение (Я)-7-метокси 35 3,7-диметилоктаналя(Я)-1. К перемешиваемой при 14 - 16 С суспензии 6,46 г(30 ммоль)пиридинийхлорохромата в 30 мл сухогоСН 2 С 2 прибавляют одной порцией 3,76 г(20ммоль) метоксиспирта (Я)- в 4 мл СН 2 С 240 Перемешивают 2,5 ч и дают смеси отстояться. Органическйй слой декантируют, а осадок экстрагируют СН 2 С 2 (3 х 25 мл) иэфиром (30 мл). Объединенные экстрактыобъединяют с декантированным надосадоч 45 ным раствором, фильтруют через пористуюворонку с небольшим (3-4 г) слоем силикагеля и фильтрат упаривают в роторном испарителе, Перегонкой остатка в вакуумеполучают 3,4 г (выход 90 ф) чистого метокси 50 альдегида (Я)- с т.кип. 150-160 С (темпе 2 оатура бани) (1,5 мм), и о 1,4388 и а оТаким образом, предлагаемый способ по сравнению с прототипом позволяет достичь следующих преимуществ: общий выход целевого альдегида (Я)-1 из диолефина (Я)-1 1 поднимается с 1,8 до 29%; число раз дельных синтетических операций в схеме синтеза сокращается с пяти до трех, а вместо двух операций ректификации остается . одна, притом менее сложная; исключается энергоемкая стадия гидрирования эйоксида 10 И при 140 С и 10 ати водорода, используемая в прототипе для получения метоксиспирта 11; все операции в предлагаемой схеме синтеза идут при температурах не. выше 60 С; вместо индивидуальногодиоле фина И 1, выделяемого из смеси изомерных углеводородов С 1 оН 1 а тонкой ректификацией пиролизата цис-пинана, в качестве исходного соединения для синтеза целевого альдегида используется сам пиролиэат (так 20 наэываемйй "технический дигидромирцен" - полупродукт химико-парфюмерной про-мышленности), основной компонент которого, диолефин (Я)-111, избирательно вовлекается в реакцию с метанолом на фоне 25 других реакционноспособных иэомеров. Благодаря этому приему тонкое ректификационное разделение близко кипящих изомерных углеводородов заменяется на отгонку непрореагировавших иэомеров 30 С 1 оНе от менее летучего метоксиолефина (5)-1 Ч (С 11 Н 220), причем отгон сохраняет потребительскую ценность как отдушка.Совокупность указанных отличий дела-: ет процесс значительно более эффективным 35 (общий выход целевого продукта возрастает на порядок и более), упрощает его и значи. тельно удешевляет,Получаемый таким путем (Я)-7-метокси,7-диметилоктаналь может быть использован 40 для синтеза (3)-энантиомера ювеноида метопрена, проявляющего вдвое более высокую инсектицидную активность, чем рацемический(+)-метопрен, Исходя из альдегйда(Я, был получен (Я)-(+)-метопрен и испытана ето морфогенетическая активность на куколках большого мучного хрущака, Испытания показали, что полученный из (5)-1 образец (Я)- метопрена имеет значение ИДм при дозе 0,0001 мкг, тогда как для (А)-метопрена величина ИД 5 о равна 0,0002 мкг, гем самым применение (3)-1 для синтеза (Я)-метопрена позволяет прим 61 но вдвое сократить нормы расхода этого инсектицида по сравнению с рацематом; что дает дополнительный экономический и экологический эффект.формула изобретения Способ получения (3)-7-метокси,7-диметилоктаналя, включающий взаимодействие (Я)-3,7-диметил,6-октадиена . с метанолом в присутствйи серной кислоты, приводящее к(Я)-7-метокси,7-диметил-октену, с последующим его превращением в (Я)7-метокси,7-диметил-октанол иокислением последнего пи 1 идинсодержащими комплексами триоксйда хрома (Ч 1), о тл и ч аю. щ и й с я тем, что; с целью повышения выхода, упрощения и удешевления процесса, в качестве исходного соединения используют технический дигидромирцен - смесь изомерных углеводородов, образующуюся при термолизе (+) - цис-пинана, подвергают эту смесь взаимодействию с метанолом в присутствии концентрированной серной кислоты при 45-55 С и молярном соотношении (субстрат): Н 2304: СНзОН = (1-3); 1: (3-8), образовавшийся метоксиолефин отделяют от непрореагировавшихуглеводородов фракционированной перегонкой и вводят в реакцию с диизобутилалюминийгидридом в присутствии тетрахлорида циркония как катализатора, образовавшееся алюминийорганическое соединение непосредственно окисляют молекулярным кислородом до Д-метокси,7-диметил-октанола,а последний окисляют пиридинийхлорохроматом в дихлорметане.1754703 12 ных компонентов,Составитель Э.СеребяковРедактор Т.Лазоренко Техред М.Моргентал Корректор И.Шмако аказ 2865 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГК 113035, Москва, Ж, Раушская. нэб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Чене, т,е, наНа вы +По Г содержащих 5,1 г технического дигидромирце еленный продукт. Х и спектрам ПМР наблюдаетсяруппу СНаО,а.бразование других мин