165917. lajstromszámú szabadalom • Eljárás 5-alkil-5-aralkoxi-1,3-dioxánszármazékok előállítására
3 165917 4 oxilcsoport egymáshoz képest cisz-helyzetű. Az így előállított vegyület 5-hidroxilcsoportját ezután átalakítjuk, a vegyület erős bázis jelenlétében a megfelelő aralkilhalogeniddel reagáltatva, 2-szubsztituált-5-aralkoxi-5-alM-l,3-dioxánná alakítjuk. 5 A cisz-módösulat alatt a leírás során olyan epoxi-l,3-dioxánszármazékokat értünk, amelyekben az 5-Kelyzetű oxigénatom és az R szubsztituens között cisz-helyzet áll fent. Ebben az esetben az 5-oxigénatom axiális, míg a 2-szubsztituens 10 ekvatoriális helyzetű. A III és IV vázlaton a cisz- és a transz-módosulat atomjainak térhelyzetét ábrázoljuk. Az előzőekben ismertetett cisz-epoxiszármazé- 15 kokra vonatkozóan irodalmi utalást nem találunk. A cisz-módosulat a transz-módosulattól megkülönböztethető, mégpedig azon az alapon, hogy ha a 10. példában ismertetett eljárással lítiumalumíniumhidriddel hidrogénezzük, a tiszta cisz-epoxi- 20 származék a megfelelő 2-szubsztituált-5-hidroxi-5--alkil-1.3-dioxánná alakul, amelyben a cisz-módosulat (ahol a 2-szubsztituens és az 5-hidroxicsoport egymáshoz képest cisz-helyzetű) legalább háromszoros mennyiségben szerepel mint a transz- 25 módosulat (ahol a 2-szubsztituens és az 5-hidroxicsoport egymáshoz képest transz-helyzetű). A cisz-epoxiszármazék hidrogénezésével előállított cisz-hidroxiszármazék még többszörös hígításban is az 5-hidroxilcsoport és a dioxán-gyűrű oxigén- 30 atomjai között kialakuló intramolekuláris hidrogénhíd kötésre jellemző. infravörös abszorpciós képet ad, és spektrumában a szabad hidroxilcsoportra jellemző csúcs nem fedezhető fel. Ugyanakkor a hidroxiszármazék transz-módosulata a 35 szabad hidroxilcsoportra jellemző abszorpciós képet mutat. Az epoxiszármazékok cisz-módosulatát más analitikai eljárással, például mágneses magrezonancia spektrumának vizsgálatával is azonosíthatjuk. 40 Az 1-6. ábrán az egyes vegyületek mágneses magrezonancia spektrumát adjuk meg. Az ábrák szövegeiben megadjuk a spektrum jellemzőit: mindegyik spektrum ábrázolásakor ugyanazt a jelet használjuk a megfelelő protonok jelölésére, 45 így az egyes ábrák összehasonlíthatók. A spektrum maximumait a hagyományosoknak megfelelően jelöltük. Az 1000 cps-nek megfelelő helyen végződik mindegyik spektrogram bal oldali része, majd ez folytatódik, így a spektrum teljes 50 hosszában áttekinthető: ettől a ponttól kezdődően jellemző maximumokat nem találunk. A maximumok alatti területeket külön jelöljük. így az 1. ábra A maximumának megfelelő terület lényegében azonos (összefüggésben a spektrum további 55 részével) a 2. ábra A maximumának megfelelő területtel, ugyanakkor ezek a területek x két proton jelenlétét jelzik. Izomerek elegyéből a cisz- és a transz-módosulat viszonylagos arányát a megfelelő maximumok alatti területek összehasonlításával 60 határozhatjuk meg. A 4. ábrán például látható, hogy az „A cisz" és az „A transz" maximumoknak megfelelő területek azonosak, ugyanis azonos mennyiség van jelen mindkét izomer módosulatból. 65 AzJ_-6. ábrákon megadott spektrumokat Varian A-60A NMR típusú készülékkel 60 Mc, CDC13 oldószerben és 37 C° hőmérsékleten határoztuk meg. A gyakorlatnak megfelelően, méréskor belső kontrollként tetrametilszilánt használunk. A megfelelő 2-szubsztituált-2-alkilidén-l,3-dioxánszármazékokból különösen előnyösen állíthatunk elő cisz-epoxiszármazékokat, ha a hidrogénperoxid és egy nitril, például benzonitril reakciójakor in situ keletkező vegyületet (lásd Payne és munkatársai, J. Org. Chem., 26, 659 0961) és Payne, Tetrahedron, 18, 763 (1962)] használjuk epoxidálóként. Más epoxidáló vegyületként m-klórperbenzoesavat [lásd Schwartz és Blumbergs, J. Org. Chem., 29, 1976 (1964)] vagy perbenzoesavat [lásd Farre és Gravel, Can. J. Chem., 41, 1452 (1963)] is használhatunk. A találmány szerinti eljárással igen magas kitermeléssel transz-izomert csak nyomokban tartalmazó cisz-epoxiszármazékok állíthatók elő. A hidrogénezés után a megfelelő 5-hidroxi-5-metilszármazék keletkezik, ez izomermódosulatok elegye, azonban az előnyös módosulat (a 2-szubsztituens és az 5-hidroxilcsoport cisz-helyzetű) kétszeresnél nagyobb mennyiségben van jelen, mint a transz-módosulat. A cisz- és a transz-módosulat közötti arány 4:1, 8:1, még 15:1 vagy 701, vagy még több lehet. Megjegyezzük, hogy ha az l-metilén-4-szubsztituált-ciklohexánt Carlson és Behn szerint [J. Org. Chem., 32, 1363 (1967)] a benzonitril-hidrogénperoxid eleggyel epoxidáljuk, úgy elsősorban a transz-módosulat keletkezik, míg a találmány szerinti eljárás során csaknem kizárólag a ciszmódosulat jön létre. A cisz-epoxiszármazék hidrogénezését különböző módszerekkel végezhetjük, például lítiumalurriíniumhidriddel vagy nátriumbórhidriddel kezelve, vagy katalitikus hidrogénezéssel. Különösen jó eredményeket érünk el, ha a hidrogénezést (a légkörinél nagyobb nyomáson) szilárd halmazállapotú katalizátor, előnyösen egy aktív fémes katalizátor, például palládium jelenlétében végezzük. Ha ilyen típusú katalizátort használunk, meglepő módon, az epoxiszármazék ciszmódosulata reagál, míg a transz-módosulat kismértékben vagy egyáltalán nem lép reakcióba, így a keletkező 5-hidroxiszármazék a kiindulási epoxiszármazéknál nagyobb arányban tartalmazza a cisz-módosulatot. A palládium helyett más, a légköri nyomásnál nagyobb nyomáson végzett hidrogénezéskor katalitikus tulajdonságú fémeket is használhatunk, előnyösen például platinát vagy Raney-nikkelt. A hidrogénezést úgy végezzük, hogy az epoxid-gyűrűben (az oxigénatom egyrészt egy tercier, másrészt egy primer vagy szekunder szénatomhoz kapcsolódik) az oxigénatom és a tercier szénatom közötti kötés fölszakadjon, A hidrogenolízist előnyösen az epoxidot oldó, nem savas reakcióelegyben, például semleges oldószerekben, alkoholban vagy éterben (etanol, metanol, etilcelloszolv, metilkarbitol vagy dioxán) végezzük, a szilárd halmazállapotú katalizátor jelenlétében. 2
