Синтез и превращения функциональных производных циклогексенового ряда тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.03 ВАК РФ

Б ОА

АИР «55

I

; На прабах рукописи

РАТНИКОВА ЕЛЕНА ВЛАДИМИРОВНА

СИНТЕЗ И ПРЕВРАЩЕНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ Г1РОИЗВОДНЫХ ЦИКЛОГЕКСЕНОВОГО РЯДА

Специальность 02.00.03 - Органическая химия

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

Г.!оскпа 1995

-СП'!'1

V

Работа выполнена в лаборатории алициклических соединений Научно-исследовательского института синтетических и натуральных душистых веществ и на кафедре

органической химии Московской государственной академии тонкой химической технологии

«

им. М. В. Ломоносова. • . ' ■

Научный руководитель: доктор химических наук, профессор МОЧАЛИН В.Б.

Официальные оппоненты: доктор химических наук,

ведущий научный сотрудник КРАСНАЯ Ж. А.

кандидат химических наук,

доцонт

КОНСКИЙ Д. Ю.

! • ■

Ведущая организация: Российский университет дружбы народов

Защита состоится 15 мая 1335 г. о 15 часоа на заседании диссертационного Совета Д 053.41.01 Московской государственной схедс&ци* тонкой химической технологии им. М.В.Ломоносоз?, 117571, Москоа, пр-т Вернадского, д. СЗ.

С диссартсцигй момчо огкгкоммться с библиотек МИТХТ им. М. В. Лсхюкосога

: 1

(Москва, М.Пироговская, 1).

Автореферат разослан апреля 1С35 г.

Ученый секретарь диссертационного Сосгта, кандидат химических нзух

ЛЮТИК А. И.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Многие альдегиды и кетоны, имеющие и своем строении циклический скелет, находят широкое применение в современной промышленности душистых веществ. Поэтому разработка методов получения.

I

циклических карбонильных соединений, содержащих такие группировки, представляет собой актуальную задг»чу. Изучение эффективных способов получения и исследование взаимосвязи строения и парфюмерных свойств синтезированных соединений является важной проблемой. Расширение ассортимента душистых веществ требует разработки новых технологичных методов синтеза этих соединений на основе промышленно доступных исходных продуктов.

Диссертационная работа выполнена во Всесоюзном научно-исследовательском институте синтетических и натуральных душистых веществ 'в соответствии с плановыми исследовании ВНИИСНДВ ( 1989-1993 гг) и координационным планом АН СССР по направлению 2.11 "Синтетическая химия (Тонкий органический синтез)".

Цель и задачи исследования. Основной целью диссертационной работы является разработка методов синтеза душистых веществ на основе продуктов реакции Дильса-Альдера (диеновой конденсации). С отой целью были изучены закономерности направленной каталитической и термической диеновой конденсации некоторых - ненасыщенных алифатических кетонов и альдегидов (диенофилов) с рядом замещенных 1,3- диенов, а также иссло-дованы возможности получения душистых веществ химической модификацией полученных аддуктов.

Научная новизна работы. В результате проведенных исследований разработаны регионаправленный метод синтеза несимметричных о!.,р - ненасыщенных кетонов (диенофипов- необходимых компонентов реакции Диль-са-Апьдера ) и эффективный способ получения 2-мвтилпонта-1 ,з-дис>на

(диена для реакции Дильса-Альдера) из диацотонового спирта.

Исследована регио- и стереоселективность этих реакций диеновой конденсации.

Изучены методы селективного!каталитического гидрирования карбо-нипсодержащих аддуктов как по карбонильной группе, та)с и по кратным связям.

Исследована реакция альдольно-кротоновой конденсации карбонильных аддуктов диенового синтеза с некоторыми альдегидами и кетонами.

I

Изучены реакция взаимодействия замещенных циклогексеновых кар-бальдегидов с галоидными аллилами в водной среде в присутствии цинковой пыли и получение циклических ацеталей отих альдегидов с 1,3-диола-ми.

Проведено исследование строения полученных соединений методами ЯМР ^ Н и^С -спектроскопии.

Прозедено широкое исследование синтезированных соединений в ка-

1 I

честие парфюмерных продуктов.

Практическая ценность. Предложенные селоктивныэ методы могут быть использованы в синтетической органической химии для получения «<-,^3 -не-мась.и.знных кетонов и карбонильных аддуктов диеновой конденсации. Исследованием парфюмерных характеристик большого количества синтезированных соединений показана взаимосвязь строонии полученных продуктов и их пврфлнзрьих свойств. Нокоторыа из синтезированных соединений получили высокую оценку парфюмеров в качестве душистых всщостс. Производство одног о у.э полученных препаратов ( 2-ацетил-1 , 2 ,3, 4 , 5 , 7 ,Б-о^тагидро-2,3,8, З-тетраметилнафталииа -"амбралюкса") внедрено ¡¡а Экспериментальном гасоде по выпуску душистых вещесто (по акту).

Защищаемые положения. - Кисг.огно-катализируеиый региоселоктиан.ый иотод синтеза «.З-йт тпл-з-пснтон-2-онг и его аналогов.

- Катализируемая дегидратация 2-метилпентан-2,4-диола, приводящая к получению смеси 2-метил- и 4-метилпента-1,3-диенов с предпочтительным содержанием первого.

- Закономерности термической и каталитической региоиаправленной диеновой конденсации.

- Получение кетонов, альдегидов, спиртов I и ацеталей с парфюмерными свойствами на основе аддуктов диеновой конденсации.

- Промышленный метод получения 2-ацетил-1,2,3,4,5,б,7,8-октагидро-

I

2,3,8,б-тетрамотилнафталина (амбралюкса).

Апробация работы. Результаты исследования были доложены и обсуждены на XII Всесоюзной конференции молодых ученых и специалистов парфюмерно-косметической промышленности ( г.Москва, 1989г) .

• Публикации. Материалы диссертационной работы отражены в 6 научных статьях, по работе получены 2 авторских свидетельства, имеется утвержденный опытно-промышленный регламент получения амбралюкса.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения и трех глав. Первая глава представляет обзор литературы. Вторая глава содержит изложение основных результатов собственных исследований. В третьей главе дано описание проведенных экспериментов. Диссертация изложена на 121 странице.содержит 5 таблиц и приложение. Список использованной литературы включ&ет 118 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

1. Региоселективный метод синтеза -непредельных кетонов.

Разработан эффективный селективный одностадийный метод получения ct.pt -непредельных кетонов- конденсацией алифатических и ароматических альдегидов с несимметричными кетонами в присутствии концентрированной

серной кислоты. Выяснено, что конденсация протекает региоселективно по метиленовой группе кетона.

Такой способ получения З-иетил-З-пентен-2-она (£) (полупродукта синтеза душистых веществ) конденсацией метилэтилкетона и ацеталь-дегида (¿) позволяет за 4-5 часов достигать 79%-ного выхода целевого продукта высокой чистоты (99-99,554) при возможности использования ацетальдегида (3^) в виде паральдегида. В данных условиях присоединение ацетальдегида идет только по метиленовой группе кетона _2 с преимущественным образованием Е-З-метил-З-пентен-2-она Ц) ( содержание г-изоме-ра не превышает 1%).

Разработанный метод синтеза кётона £ был успешно распространен для получения некоторых других -непредельных кетонов. При этом хо-

рошие результаты получены при реакции метилэтилкетона ,(£) с рядом алифатических и ароматичэских альдегидов (£-£): ■

Л. + ясно

я

2 з-а 1,10-15'

fu.cn* (3,1); сгН5-(4,40); С3Н7 Ц); 1-С3Н?- Д);

П-СН3ОС6Н4 СбЙ5СН = СН(Ц,Ц)-гСе^(91,Ш)-

Продукты взаимодействия альдегидов 4_~9 по метиленовой группе кетона 2 получены с выходами 40-70%.

Кроме серной кислоты в данной конденсации быт троверои<| использование катионобменной смолы КУ-23. За 3-4 часа при тaмпepaтy¿a,70-75°С из метилэтилкетона (2) и ацетальдегида (3) (в виде паральдогч о выходом ББ-70Х получают -З-мотил-З-пентен-2-он (1).

Взаимодействие ацетальдегида (3) с другими кет .ич, содержащими

СН£ -группу, протекало значительно хуже, чем с метилэтилкетоном (2).

2. Разработка метода получения 2-метилпента-1,3-диена.

Ассортимент промъталеино доступных диенов, использующихся для по-.

!

лучения душистых веществ весьма ограничен ( мирцен, изопрен, пипори-пен). За рубежом ряд соодинений с интенсионым запахом зелени получают диеновой конденсацией с участием 2-метилпента-1 ,3-диена (1_В) . О нашей стране "он не производится , поэтому разработка удобного метода его получения продстапляется актуальной задачей.

Разработанный нами способ получения смеси 2-иетил- (^8) и 4-метнл-пента-1 ,3-диенов (1_9) с .преимущественным содержанием реакционноспособ-ного'диена _10 осноппн на дегидратации 2-метилпентан-2 ,4-диола (12). которой, в спою очеродь, получают каталитическим гидрированием днаце-тонового спирта - :

>СГ. -Я&г >гг ^ X +Х

ОН о ОН ОН ] Ч]|

16 Ц 18 Ш

Гидрирование 1_6 протекает легко, с хорошими выходами (до 90!; ), однако, наличие двух гидроксилов в 1_7 обусловливает неоднозначность дегидратации, поэтому на данной стадии стапилась задача получить смеиь диенов'18 и 19, наиболее обогащенную роакционноспособным диено;;

С этой целью мы изучили реакцию дегидратации в присутствии рллли^--ных катализатороз. Название катализатора, пыход и соотношение диоиоо 13 и 13 приведены в таблице 1.

Таблица 1. Влияние используемого катализатора на выход диеновой смеси и соотношение диенов 1_8 и 19.

NN пп Катализатор депидратаци^ Выход Соотношение диенов [ .

смеси,/» | 18 : 19

па данным ПЫР

1 . 5%-ная серная кислота 53 1 1,5:1

2 Креинийвольфрамовая кислота 52 3 : 1

3. 48%-ная бромистоводородная кислота 42 2 : 1

Бисульфат калия прокаленный 40 3 : 1

5 . 50л-ный водный бисульфат калия 64, 5 3,5: 1

G. Бисульфат натрия ( in s1tu ) 64 3 : 1

7 . Бисульфат лития ( in situ ) 61 2,5 : 1

8. V Бисульфат калия ( in situ ) 72 4 : 1

Как видно из данных таблицы 1, среди известных катализаторов наилучшие результаты ( выход смеси диенов с преимущественным содержанием 1 о) получены с бисульфатом калия. Предполагая получить мелкодисперсный бисульфат капия в момент реакции ( In situ ) и " тем самым исключить стадию предварительной подготовки катализатора, мы смешали эквивалентные количества гидрсксида калия, растворенного в отилонгликоле, и концентрированной сорной кислоты. Активность полученной системы ¡оказалась

нише, чем у прокаленного и тщательно измельченного бисульфаУа калия:

о о i

температура реакции снизилась со 125-145 С до 100-110 С, вых^од диеновой фракции возрос с 48 до 72%, а содержание изомара 1_0 осталось таким же высоким, как и с бисульфатом калия. По-видимому, активность г1олучен-ной таким образом каталитической системы связана с высокой дисперснос-

тыэ твердой фазы в начало реакция и со способностью осадка солей посте-панно растворяться о реакционной емоси по мара ее обводнения а ходе дегидратации, то-есть ,с переходом реакции с поверхности твердой фазы о гомогенные условия. Это предположение подтверждается сравнением результатов реакций с использованием в качестве катализаторов 50%-ного водного раствора бисульфата калия ( выход смеси диенов 64,554) и прокаленного бисульфата калия ( выход смеси диенов 48Х ).

По данным ПМР-спвктроскопии содержание изомера JJ3 в смеси диенов 1j3,H3 составляет BOX, т.о. выход диена 1_в - 57, В% от теоротического.

3. Закономерности диеновой конденсации. Термическая и катализируемая реакции Дильса-Альдера..

3.1. Душистые вещества, получаемые на основе диеновой конденсации иирцена с различными диенофилами.

Нами изучена реакция мирцена (20) с З-метил-З-пентен-2-оном (1) с последующей кислотной циклизацией образующегося аддукта с целью отработки метода получения Ценного душистого вещества с древесно-амбровым запахом (22). широко используемого в изделиях высшей категории.

О .0 0

22

На Экспериментальном заводе при институте синтетических и натуральных душистых веществ' внедрено производство этого соединения под торговым названием "амбралюкс".

ZQ

21

а -

Промышленный метод получения ¿2 основан на диеновой конденсации 20 с в присутствии катализатора - безводного хлористого алюминия. В таких условиях реакция протекает практически региоселективно, с образованием соединения (2_1) с примись» изомера (23.) не более 0.5Х. Однако, оказывается, что запах соединения 22 , обогащенного продуктом циклизации изомера 23, представляет для парфюмерии даже больший интерес по сравнению с чистым изомером 22, полученным катализируемой диеновой конденсацией.

20

21

23

Поэтому нами дополнительно проводились опыты по подбору условий бескатализаторного метода диеновой конденсации (температура, растворитель, давление) для получения с хорошим выходом смеси соединений 21^ и 23 с содержанием изомера .23 порядка 10-15%.

При проведении реакции в присутствии катионобменной смолы КУ-23 за 53 часа при температуре 58-62°С получают ожидаемый продукт с выходом 22,5%.

Результаты термической конденсации в различных растворителях представлены в таблице 2.

Увеличение времени реакции приводит к образованию продун

ризации (24,25) и полимеризации мирцена (20); пики с таким же временем удерживания наблюдаются на хроматограммах (ГЖХ) 20 при длительном его хранении.

тов диме-

+

20 20 - 2М 2£

Большое количество в реакционной смеси ^римосей усложняет

выделение продукта диеновой конденсации, что снижает выход целевого продукта и ухудшает его парфюмерные свойства1. Поэтому диен 20 необходимо . добавлять к реакционной массе в несколько приемов ( в таблицах 2 и 3 "дз" - дробная загрузка).

Таблица 2. Результаты термической конденсации мирцена (20) и З-метил-З-пентен-2-она (1) в различных растворителях.

NN ПП Растворитель - Температура Время Выход смеси соеди-

реакции,0 С ' реакции, ч нений 21 и 23, X *

1. Толуол

2. Ксилол

3. , ПЭГ-400

130 1"40 .1В0

28 ДЗ 58 ДЭ 38

35 22 55

* Выход рассчитан 1 аналитически, на основание данных ГЖХ по контрольным смесям с внутренним стандартом.

С цель» увеличения давления в процессе синтеза мы исследовали .влияние различных растворителей. Условия проведения диеновой конденсации в автоклаве и выход синтезированных продуктов (¿1 и 23.) приведены в таблице 3. .

Таблица 3. Условия проведения бескатализаторной конденсации под давлением и выход смеси соединений 21 и 23.

NN Растворитель Температуре, Давление, Время реакции. Выход .54

пп i реакции ,°С атм ч ■

I.. Боз растворителя 200 ? Этиловый спирт 210

3. Изолропиловый спирт:

вода= 5:1 190

4. Этиленгликоль 195

5. Толуол 200

6. ПЭГ-400 160

7. Хлористый метилен 190

8. Вода:изолропиловый

>

спирт:толуол=0,в:

4,2:5,3 180

9. Изолропиловый спирт 200

10.Вода 190

II.Вода:диоксан=1:1 190 12. Вода¡хлористый ме-

тилен=1:1 190

2 12

9 в 3-4 1-2 10-12

' в 10 в в

5 5,5

10

ДЗ 2-2-3 ДЗ Zj-2-A дЗ f-2-2-3

ДЗ 2-2-4 ДЗ 3-3-3 ДЗ 2-2-2 дз 2-2-2

ДЗ 2-2-2

24

25

21 19 40 28 52

43

Зв 21 23

'21

Как можно видеть из данных таблиц 2 и 3, результаты гроведения термической конденсации без давления р присутствии ПЭГ-400 (Таблица 2) и в автоклаве в растворе хлористого метилена I таблица 3) сравнимы между собой (выход целевого продукта 55 и 62% соответственно)"и, иес-иотря на то, что реакция в присутствии кислоты Львиса протекает с нес-

колько большим выходом (60%), термическая конденсация предпочтительное из-за образования большего количества изомера 23 ( до 15%).

Для получения ценного душистого вещества с древесно-амбровым запахом - амбралюкса синтезированный аддукт циклизовали в присутствии

ортофосфорной кислоты. При высокой температуре (70-100°С) проведения

I

кислотмо-катализируомсй циклизации образуется побочное соединение,

значительно ухудшающее запах продукта (его содержание в 22 не должно

превышать 0,1%). Эта примесь, была выделена на препаративном хроматог-

л лх

рафо. На основании данных спектроскопии ЯМР 'Н и установлено, что это.соединение - 1,2,4,9", 11-пентаметил-3-оксатетроцикло[в.2.2.О^3.о^] додекан (26). Возможно, что образование этого тетрациклического эфира

26

В связи с вышесказанным циклизацию аддуктов 21 ,23, проводили при более низких температурах (50-55°С), что значительно снижало образование примеси 26.

С целью поиска новых душистых веществ нам представлялось интересным получить некоторые гомологи амбралюкса (22) и проследить изменение запаха в зависимости от природы заместителя "И".

+

К

А<-сь

^ Н5РО4

22-ЪО

Ш 10,12,21 Л = СгН5С40,2г); КъН? 0£,29)) Н (2?, ЗС).

Соединения 28-30 получены аналогично 22 катализируемой диеновой

конденсацией .мирцона (20) и соответствующих котонов (1Ь,12_,27) с пос-.

Г

лодующей кислотной циклизацией полученных аддуктов. Однако, ати реакции протекают с более низкими выходами, поэтому, несмотря на интересные запахи высших гомологов амбралюкса (2В,29). они вряд ли представляют больший практический интерес по сравнению с самим амбралкжсом.

3.2. Закономерности диеновой кондонсации с(.-метш1акролеина с 2-метилпента-1,3-диеном и изопреном.

За рубежом в парфюмерной промышленности применяется вещество с

интенсивным запахом зелени - 2,4-диметил-З-циклогоксенкарбальдогид

I

(32). получаемый диеновой конденсацией акролеина (31_) и 2-мстилпен-та-1,3-диена (18).

+

/СНО

Г —

сно

Ь{

зг

Мы получили ближ.чйшие аналоги этого альдегида (32) реакциейсС-ме-тилакролеина (33) с 2-метилпента-1.3-диеном(18) и изопреном (.34) 1,2,4-триметил-З-циклогексенкарбальдегид (35) и 1,4- диметил{-3-цикло-

гексенкарбальдегид (36):

В _

-СНО

+ Т

к--СИ5(. 18 ,!>£)•, н .

35,56

Ы-

Конденсацию альдогида Д2 11 диона 12. проводили э присутствии кислот Льюиса - безводного хлористого алюминия и лентэгидратя хлорного олова. Реакции протекали регионаправленно, но с небольшими выходами целевого продукта 3_5 ( 38-42%) . Погтому мы попробовали получить альдегид 35. термической конденсацией ¿8. и 33. □ автоклаве под давлением. При этом оказалось, что реакция под давлением так же, как и каталитическая, протекает региоселоктивно, с образованием лишь одного структурного изомера - аддукта ¿5 в виде смеси цис(35а)-транс(356) - изомеров по одноименным заместителям.На основании данных ГЖХ и ПМР-спектроскопии установлено их пространственное строение. Ссо сношение изомеров меняется в зависимости от температуры реакции.

CHi, СНО

Ъ5а Ъ5£

Проведение реакции при температуре 200-220°С присолит к образованию изоиероо цис(35а):транс(356) в соотношении 1:2,5. Снижение температуры диеновой конденсации диеновой конденсации до 100-110°С позволяет получать практически индивидуальный транс-изомер (356) с примесью второго менее 5%. Таким образом, термическая конденсация диена 1В_ с оС-метилакролеином (33.) является оптимальным способом получения 1,2,4-трииетил-З-циклоГексенкарбальдегида (35), так как протекает ра-гионаправленно, с хорошими выходами (85-90%) и высокой стереосалектив-ностыо при проведении реакции при температуре 100-110°С.

Напротив, реакция изопрена (34.) с <К-метильлролеином {22.) в условиях термической конденсации (100°С) приводит к образованию с выходом 50% смеси региоизомеров ( 15 и .22), причем, содержание изомера 37 достигает 35%. Поэтому индивидуальный изомер Э^ - 1,4-диметил-З-циклогек-

сенкарбальдегид мы получали каталитической диеновой конденсаци&й в

присутствии пентагидрата хлорного олова с общим выходом 52%.

в

3.3. Синтез транс-1-(2,в,6-триметилциклогекс-3-енил)бут-2-ен-1-она ( £-дамаскона) и его аналогов.

Для синтеза £-дамаскона (£5) и ряда новых его аналогов (46-49) исходили из аддуктов, полученных диеновой конденсацией 1,3-дионов (пи-перилена(^2), изопрена(ДД) и 2-метилпента-1,3-диена(1Д)) с экисью ме-зитила(.39) и 3-метил-3-пентен-2-оном(1_). Далее проводили альдольную конденсацию полученных аддуктов (40-44) с ацетальдегидом(^) и последув-

щей дегидратацией образующихся ^-кетолов

Я3 ^о

СгН5МуВг

Й.2Ш

1? Я4» ?Н

Яь №

Г ~

к= н, и<=снз (58); й=сн3, н

йз=сн3 н С1); й=н, р:р.*=сн3(зд); -к= К2: и, л<= Я^СНз (ад,Ш)}

Яг^кз-^гснг, яг=н ц= (<з.гсн3/ я*-н СЦ, 4Я)

Синтез исходных циклогексеновых соединений (40-4^) осуществляется диеновой конденсацией соответствующих компонентов (18,34,38.30, 1), взятых при молекулярных соотношениях диен:диенофил=5:1 в присутствии

ПТСК -Н20

К

I? Я1

45- 49

безводного хлористого алюминия (5 мол %) в толуоле при температуре 35-40°С в точении 10 часоь. Индивидуальные соединения (Ц,4£) образовывались лишь при реакции с изопреном (21). продукты конденсации (£0,43,44) пиперилана (38) и 2-метилпента-1 ,3-диена(1Л) получались в виде смесей цис-транс изомеров. Высокая региоселективность реакций обусловлена применением катализатора - кислоты Льюиса.

Аддукт 40, служащий исходным соединением для синтеза ^-дамаскона (£5)» дополнительно подвергался изомеризации в индивидуальный (до 97%) транс-изомер (50) кипячением (30 ч) с 5%-ным раствором едкого калия в этиловом спирте.

О

«ч

"ОМ

Аддукты 13.£1 использовались далее о виде смесей цис-транс изомеров.

Для проведения альдольной конденсации аддукты 50.41-44 обрабатывали эфирным раствором этилмагнийбромида, к растворам образующихся

о

броммагний-онолятов при О С прибавляли раствор ацетальдегида(Л) в бензоле и после отгонки растворителей получали ожидаемые ^-кетолы, которые без дополнительной очистки превращались в £-дамаскон (45) и его аналоги (46-49). Лучшим методом дегидратации р-кетолов оказалось их кипячение (10-12 ч) в присутствии каталитического количества п-толуол-сульфокислоты в бензоле с азеотропной отгонкой воды. При этом наблюдалась миграция образующейся двойной связи в полог~чие, сопряженное с ке-то-группой. Дегидратация нагреванием с безводным ацетатом натрия в уксусном ангидриде давала худшие результаты: она протекала не полностью и приводила к смесям ожидаемых - непредельных кетонов и Л 0 ~

изомеров.

Таким образом, нам удалось синтезировать (Г-Дамаскон (45) и получить четыре новых его аналога (46-4£). Однако, по качеству запаха эти вещества оказались менее инте&есными, чем сам §-дамаскон.

4. Синтезы кетонов, спиртов различной степени насыщенности и 1,3-диоксанов на основе аддуктов диеновой конденсации и некоторых сС .^-ненасыщенных кетонов.

4.1. Получение спиртов из кетонов, синтезированных альдольно-

кратоновой конденсацией.

Никоторые а,^-непредельные кетоны, полученные нами ранее .восстанавливали до соответствующих спиртов (81-63) в присутствии эквивалентного количества боргидрида калия.

О

КВНч

51-55

Кроме того, кетон 15 гидрировали частично (£4) и нацело . (55)

0 : ОН ■•■'/. ."■•.

присутствии катализаторов

ОН

На

НТК-А *

55-

* НТК-4: состав по основным компонентам - СиО (54.0±3,0Х), 2по (11,0£ 1,5%), Сг2Оз <14,0±1,бХ), А12О3 (19,в±2,0%).

К сожалению, запахи полученных аллильных спиртов не представляют особого интереса для парфюмеров.

4.2. Конденсация циклогексеновых альдегидов с алифатическими ко-

тонами.

Мы изучили альдольно-кроточовую конденсацию альдегидов .35,35,56 с алифатическими кетонами - ацетоном (57) . мотилэтилкетоном (2_) и 3-ме-

тил-З-пентен-2-оном (X) •

А .

Я'

О

+

■11

сн3с яг 1,2.11

Я1

58-65

Я2 г СНзСВ); С2Н? (2);С(СНз)-СЛСН3 СО;

Я^Н^ггСНзСБЙ); Н,Я2=С2Н5 (Д£)Я'-Н, Я2=С(СН3>СНСН^(£о)-^ Г Я2=СН3Ш) } Я<=СНЬ, (62); ^=сн3, С(сНз>СНСНзС£5).

и +

56

сн5с!снз

64

Реакция с метилэтилкетоном(^) и 3-метил-3-пентен-2--оном (_1_) в кислых условиях согласно мотодико, разработанной нами ранее для получения об .^-непредельных кетонов, должна была бы привести к получению продуктов конденсации селективно по метиленовой групп*» кетона, однако, оказалось, что эти соединения присутствуют в реакционной смеси ( установлено на основании анализа данных ГЖХ и ПНР-спектроскопии) только в следовых количествах, основными компонентами являются продукты конденсации по метальной группе кетона, причем, эти реакции вообще протекают

с небольшими выходами, т.к. сопровождаются сильным осмоленном. Поэтому в дальнейшем синтезы проводились в присутствии сильно разбавленных ще-

лочиых растворов при молярном соотношении реагентов альдегид: кетон :

едкий натр : изопропиловый спирт = 1 : 8-13 : 0.15-0.5 : 2-8 . Реакция

протекала при комнатной температуре или небольшом нагревании. Выходы целевых продуктов 30-70%.

4.3'. Получение спиртов различной степени насыщенности из цикло-гексеновых альдегидов .35,36 и некоторых кетонов на их основе.

С целью поиска новых душистых веществ на основе аддуктов диеновой конденсации альдегид .35 и некоторые сЬ^ -ненасыщенные кетоны (58,59,^1,62) переводили в спирты различной степени насыщенности.

53, 53, £1,62

НТК-Ч

Нг

Ы.ЧКе)

6§

66

ОН

.ОН

к1 он

КВНч

Нг НТК-Ч

6?, £8 К1 ОН

£>9,10

О

о

Восстановление кстоноо Sl.iI2.iIl Л о ненасыщенных спиртов A7.fiil.Z5 осуществляли в присутствии эквимолярных количеств боргидрида иалил. Реакции протекали с выходами 50-60%. Гидрирование кетонов ,£2 и альдегида J35 в автоклаве с HTK-4 (20% от веса кетона или альдегида ) п качество катализатора при температуре до 160°С приводило к спиртам с двойной связью в кольцо (65,69,20) с выходами около 70%. Если же кето-ны J>8,jj9 ,.61.,62^ и альдегид ^5 подвергали гидрированию во вращающемся автоклаве в присутствии в качестве катализатора скелетного никеля (20%

V О

от веса кетона или альдегида) при температуре до 130 С,то получали полностью -насыщенные спирты 86,21~74. с выходами 60-80%.

4.4. Синтез гокоаллильных спиртов из циклогексеновых альдегидов.

Для синтеза гомоаллильмых спиртов 25.12 нами был использован метод' основанный на взаимодействии альдегидов 35,¿6 с галоидными алли-ламн в водной средс в присутствии цинковой пудры.

l2.il"

R<

Xl/CHO AJ + НаГ^ —

. 35; зб Hat = Ct,ßr # = СН3 (5S, 16) ; H В)

Аллилнрование .35 осуществляли двумя вариантами метода:

1) Хлористым аллилом в присутствии актиеирс->нного цинка п водном растворе хлористого аммония с добавкой тетрагидрофурана.

2) Бромистым аллилом в присутствии активированного цинка я водном растворе хлористого аммония с добе.вкой тетрагидрофурана.

В первом случае эыход спирта 76 в расчете на взятый в реакцию

альдегид 35 не превышает 16%, причем, пррдукт получается в виде смеси стереоизомеров. Во втором случае выход спирта Т& существенно возрастает (до 58%), кроме того, рЬакция с использованием бромистого аллила протекает стерооселективно (по-видимому, затруднен подход более объемного атома брома к реакционному центру альдегида). Поэтрму аллилирова-ние альдегида 36 проводили по второму варианту метода с выходом 36%.

Попытка распространить этот метод на такие альдегиды, как коричный (¿) и анисовый (2), окончилась неудачей, реакционная масса содержала только исходные соединения.

4.5. Синтцз 1,3-диоксанов из циклогоксеновых альдегидов.

Также нами изучена реакция альдегидов 35,36 с 1,3-диолами. Соответствующие 1,3-диоксаны 81 - 06 получали кипячением альдегидов 35,30 с 1,3-диолами, такими, как 2-мотилпропан-1,3-диол (7й). 2,2-диметилпро-пан-1,3-диол (¿9) и 2-метилпентан-2,4-диол (80), в циклогоксане в присутствии в качестве катализатора п-толуолсульфокислоты.

К1 рЗ

Гчхи д , ¡Гт^-Ч* е--] т птск ^х^

он он

Кг= и3= = й^снзсн); кг=к3=яе>=н> сн); = я5 = н, кг= я3 = - сн3 (яо);

ц5: ^6=Н> = кв= н,кк^с^зс§2),

Р^кЬ^снзЧ^); = (М).

Я1

Ди110

•■О

1,3-Диоксаны получаются с достаточно хорошими выходами - 40-70/i. Вещества Q2.J33 с интенсивной нотой зелени представляют интерес для парфюмеров и могут быть использованы для составления парфюмерных композиций.

5. Результаты парфюмерных испытаний синтезированных соединений.

Для большинства новых соединений; синтезированных в данной работе, получены характеристики запаха. Исследование запаха проводилось в лаборатории химии и технологии парфюмерных композиций ВНИИСНДВ. В результате анализа нескольких серий полученных веществ можно высказать определенные соображения о взаимосвязи строения синтезированных продуктов и их парфюмерных свойств, что имеет важное теоретическое и практическое значение. Анализ отроения получинных продуктов и их парфюмерной оценки позволяет прогнозировать дальнейшее направление целевых синтетический исследований в этой области.

6. Разработка промышленного метода синтеза 2-ацетил-1,2,3,4,5, б,7,а-октагидро-2,3,8,3-тетраметилнафталина 22 (амбралюкса).

На основании лабораторных исследований нами был разработан промышленный метод получения амбралюкса ( схема реакции представлена на странице В). Метод состоит из трех химических стадий: получения З-мотил-З-пентен-2-она (метилпэнтенона), конденсации метилпентенона с иирценом в присутствии хлористого алюминия (пол; -ние форамбралюкса), циклизации Сэрамбралюкса в присутствии ортофосфорной кислоты. Все три стадии проводили в аппарате из нержапекхцэй стали емкостью 250 л. снабженном быстроходной пропеллерной мешалкой (п=270 об/мин), водоотделителем, пробоотборником, погонной линией с холодильником типа "труба о

трубе".

Вакуумную перегонку метилпентенона и форамбралхжеа проводил'и в аппарате из нержавеющей стали емкостью 100 л, снабженном электромасля-

л

ным обогревом с подводкой грубого и тонкого вакуума. Аппарат снабжен колонной (Ь=1000 мм, <1 = 133 мм), которая на 2/3 высоты заполнена кольцами Рашига 25x25.

С целью очистки технический гмбралюкс подвергали ректификации в аппарате емкостью 50 л, снабженном колонной эффективностью 10 теоретических тарелок и головным резервуаром переменной емкости.

Предложенный метод производства амбралюкса принят к производству.

^

ВЫВОДЫ

1 . На основании детального исследования закономерностей термической и каталитической диеновой конденсации сопряженных диенов с еЦр -непредельными карбонильными соединениями разработаны пути получения цикло-гексеновых альдегидов и кетонов, которые являются удобными синтонами для получения разнообразных парфюмерных соединений иЛи самостоятельными душистыми веществами.

2. Изучена зависимость регио- и стереонаправленности реакции диеновой конденсации несимметрично замещенных диенов и диенофилов в зависимости от температуры диеновой конденсации, применяемого катализатора и строения диена и диенофила. Найдены оптимальные условия проведения регио-направленной диеновой конденсации.

3. Разработан метод направленной адьдольно-кротоновой конденсации алифатических и ароматических альдегидов с несимметричными алифатическими кетонами в условиях кислотного катализа-. 1 . '. . , -

4. Разработан удобный метод синтеза смеси 2-метил- и 4-метилпента-1,3-

диенов, содержащей до С0% реакционноспособного 2-мнтилпента-1,3-диена.

5. Исследована реакционная способность замещенных циклогексенозыл альдегидов в реакциях с 1,3-диолами, о результате чего был получен ряд замещенных 1,3-диоксанов (два из них с ценными парфюмерными свойстьа-ми) .

6. Предложен метод получения циклогексенилсодержащих гомоаллильных спиртов взаимодействием циклогексенилкарбальдегидов о бромистым алли-лом в водной среде.

7. На основании исследования реакции альдольно-кротоновой конденсации замещенных циклогексенилкарбальдегидов с алифатическими кетонами предложен метод получения ei,JJ-непредельных кетонов.

8. Изучена возможность получения ценного душистого вещества - транс-1--(2 , 3 , В-триметилци!.'логекс-3-енил)бут-2-ен-1-она ( f-дамаскона) и его аналогов на основе аддуктов диеновой конденсации.

9. Отработан и внедрен в промышленность метод получения 2-ацотил-1,2,3,4,5,8,7,8-октагндро-2,3,3,8-тетраметилнафталина (амбра-люкса) - ценного душистого вещества.

Основное содержание диссертации опубликовано о слсдующи;;

работах:

1. Андреева Л.К., Ратннкова 5.3., Андреев П.И.,'Хейфиц П.А. Способ получения С-!.'ОТИЛ-3-пентан-2-Онг?. // A.c.N 15041 37 (СССР); Б . И .-1 030 .-N35

2. Андреева П.":, Ратнмкоег Е.З., Хс-гфиц Л.А. Препаративный катод получения З-мотплпонт-С-ек-2-она и ого аналогов // Пищезая промышленность.-! 930. -N 10.-С.<4-4 5.

3. Андреева Л.К., Ратииксва Ё.О., Черкаев Г.П., Хейфиц Л.А. Способ получения смеси 2-катил- и 4-иатилпента-1 ,3-диеног> // A.c. tl 175QS25 (СССР); Г.."/I.-1992.-М 33.

4. Андреев D.M. , Черкаэз Г.В., Р=1тникооа Е.В., Андреева Л.К., Фомченко

З.В. Кислотно-катализируемое превращение З-ацетил-З,4,10,1О-тетраМе-тилбицикло[4.4.0]дец-1(5)-ена // ЖОрХ.-1991.-Т.27.-Вып.2.-С.413-414.

5. г>атникова Е.В., Андреева'Л. К. , Фонченко З.В., Григорьева Л.Т., Миндлин Л.О., Андреев В.М. Синтез гомологов амбралюкса // Масло-жировая промышленноегь.-1992.-Ы 2.-С.41-42.

6. Андреев В.М., Андреева Л.К., Ратникова Е.В., Фомченко З.В., Григорьева Л.Т. Получение £-дамаскона, его аналогов и их запах // Гидролизная и лесохимическая промышленность.-1993.-И 1.-С.23-24.

7. Ратникова Е.В., Григорьева Л.Т., Фомченко З.В., Андреев В.М., Мочалим В.Б. Синтез аналогов 2,4-дииетил-З-циклогексенкарбальдегида, их превращения и запах // Масло-жировая промышленность.-1994. Ь-6.-С.29-30.

О. Ратникова Е.В., Григорьева Л.Т., Фомченко З.В., Андреева Л.К., Мочалим В.Б. Синтез, превращения некоторых производных 1,4-диметил- и 1,2,4-тримвтил-З-циклогексенкарбальдегидов и их запах // Масло-жировая промышленность.-1995.-М 1-2.-С.30-31