198034. lajstromszámú szabadalom • Eljárás 2-(3-bróm-propil)- 5,5-dimetil- 1,3-dioxán és 2-(4-bróm-butil)- 5,5-dimetil- 1,3-dioxán előállítására
1 2 A találmány tárgya eljárás a 4-bróm-butanol és 5-bróm-pentanal (1) általános képletű ketáljainak (a képletben n = 3 vagy 4) az előállítására. Ezek az (1) általános képletű vegyületek olyan ketálozott to-halogén-alkanálok (e vegyületeket a továbbiakban röviden halogén-ketálok elnevezéssel is említjük), amelyek alapszerkezetét a (lí) általános képlettel - ahol X jelentése kiőr-, bróm- vagy jódatom, R alkilcsoportot képvisel, n = 3 vagy 4 - jellemezhetjük. A (II) általános képletnek megfelelő szerkezetű halogén-ketálok az irodalomból már ismertek. Ezek a vegyületek értékes difunkcionális köztitermékek, amelyek egyrészt az alkil-halogenidek szokásos reakcióival, másrészt a ketál-funkció hasítása után az aldehidek sokféle reagáltatási lehetőségei útján reagáltathatók tovább. Az ilyen vegyületek például az alkaloid-szintézisekben — vö.: C. P. Fobes etc., J. Chem. Soc. Perkin I (1977), 2353, M. E. Kuehne etc., J. Org. Chem. 46, 2002 (1981) — és indolszármazékok szintézise terén használhatók fel. Az X helyén brómatomot tartalmazó (II) általános képletű (n = 3 vagy 4) bróm-ketálokat eddig a (III) általános képletű 4-bróm-butanal, illetőleg 5-bróm-pentanal megfelelő alkoholokkal vagy dióinkkal való reagáltatása útján állították elő. Az e reakcióhoz szükséges 4-bróm-butanal ill. 5- -bróm-pentanal azonban ipari méretekben nem áll rendelkezésre. Ennek a két vegyületnek az előállítására eddig a következő eljárások ismeretesek: 1. A 4-bróm-butironitril ill, 5-bróm-valeronitril részleges redukciója diizobutil-alumínium-hidriddel 4- -bróm-butanallá illetőleg 5-bróm-pentanallá, cö.: R. D. Little, J. Org. Chem. 46, 362-364 (1982). 2. A megfelelő halogén-alkoholok oxidációja piridinium-klór-kromáttal, vö.: S. U. Kulkami, Heterocycles 18,163-67(1982). A fenti eljárások szükséges reagensek azonban nagyüzemi eljárásokhoz nem alkalmasak. Ezért az (I) általános képletnek megfelelő bróm-ketálok nagyüzemi méretben eddig nem voltak előállíthatok. Ezeket a bróm-ketálokat egyszerű módon állíthatjuk elő ciklikus vegyíiletekből, mégpedig a (IV) képletű 2,3HJihidrofuránból illetőleg az (V) képletű 3,4-dihidro-2H-piránból. Az említett bróm-ketálok előállítása céljából ezeket a vegyületeket először neopentil-glikollal reagáltatjuk az (A) reakcióvázlat szerint, amikoris a 4-hidroxi-butanal (VI) ill. 5-hidroxi-pentanal (VII) köztitermékeket (ezeket röviden hidroxi-ketáloknak is nevezzük) kapjuk. Az eljárás második lépésében azután az így kapott hidroxi-ketálokat a megfelelő bróm-ketálokká alakítjuk át. Az (V) képletű dihidropiránnak a megfelelő hidroxi-ketállá fent leírt módon történő átlakítása az irodalomból már ismert, vö.: Synth. Communications 5, 177-180 (1975). A kapott hidroxi-ketálnak a megfelelő bróm-ketállá való átalakítása céljából azonban az idézett közlemény szerint a hidroxi-ketált először p-toluolszulfonsav-kloriddal és trietil-aminnal való reagáltatás útján a megfelelő toziláttá alakítják át, amely 10 nap alatt csupán 50%-os hozammal képződik. A kapott tozilátot azután lítium-bromiddal reagáltatják, amikoris 44%-os hozammal kapják az (I) általános képletnek (ahol n = 4) megfelelő bróm-kettált. így az (1) általános képletnek megfelelő bróm-ketálnak a kiindulási (V) képletű dihidropiránra számított hozama csupán 22%. Ezzel szemben az alább ismertetendő találmány szerinti eljárással ezt a vegyületet 60%-os meghaladó hozammal állíthatjuk elő. A 4-bróm-butanal és 5-bróm-pentanal (I) általános képletű (ahol n = 3 vagy 4) ketáljainak előállítása a találmány értelmében oly módon történik, hogy 2,3-dihidrofuránt illetőleg 3,4-dihidro-2H-piránt oldószerben, katalizátor jelenlétében neopentil-glikollal reagáltatunk és a kapott reakcióterméket brómozzuk. A fenti eljárásban a neopentil-glikolt a reagáltatandó ciklikus vegyülettel körülbelül ekvimoláris menynyiségben alkalmazzuk. Katalizátorként mindazon vegyületek alkalmazhatók, amelyeket szokásos módon alkalmaznak az aldehidek ketálokká történő átalakítására, vö.: Houben-Weyl, Methoden der Organischen Chemie, VI/3. kötet, 204. sk. old. (1965),különösen az idézett mű 215. oldala. Ezek szerint katalizátorként például sósav, kénsav, szulfonsavak, nátrium-hidrogén-szulfát, foszforsav, foszfor-pentoxid, vas(HI)-klorid, cink-klorid, jód vagy vízmentes réz(II)-szulfát alkalmazható. Különösen előnyös katalizátorok erre a célra a szulfonsavak, elsősorban a p-toluolszulfonsav. Oldószerként bármely nem-protikus, reakciópartnereket kielégítő mértékben oldani képes oldószer alkalmazható. Előnyös oldószerekként a klórozott szénhidrogének és az aromás szénhidrogének, valamint ilyenek egyei, különösen azonban az 1,2-diklór-etán, diklór-metán és toluol említhetők. A találmány szerinti eljárás egy különösen előnyös kiviteli alakja esetében a neopentil-glikolt katalitikus mennyiségű p-toluolszulfonsawal együtt 1,2- -diklór-etánba adagoljuk, majd a (IV) képletű dihidrofuránt illetőleg (V) képletű dihidropiránt az elegy 0 és 20 °C közötti hőmérsékletre történő hűtése közben csepegtetjük hozzá. Ezután az elegyet 20 °C és az oldószer forráspontja közötti hőmérsékleten tartjuk a reakció befejeződéséig. A köztitermékként képződött hidroxi-ketál a reakcióelegy semlegesítése után desztilláció útján különíthető el a reakcióelegyből. Előnyösen azonban elkülönítés nélkül, tehát közvetlenül a kapott reakcióelegyben reagáltatjuk tovább a hidroxi-ketált valamely brómozó reagenssel. Brómozóreagensként bármely olyan vegyület alkalmazható, amelyet szokás szerint alkalmaznak alkoholok alkil-bromidokká történő átalakítására és amelyek a ketál-funkció megtartását biztosítják, vö.: Houben-Weyl, V/4. kötet, 361 sk. old. (1960). Ilyen brómozószerként például a foszfor-bromidok és a szulfinil-bromid (SOBr2)jönnek tekintetbe. Foszfor-tribromid alkalmazása esetén az ismert eljárási mód - vö.: Houben-Weyl, V/4. kötet, 379-380 old. (I960) - szerint először hűtés közben, 0 és 10 °C közötti hőmérsékleten hozzácsepegtetjük a foszfor-tribrimidot, majd az elegyet a reakció befejeződéséig az oldószer forráspontján tartjuk. A szokásos módon történő feldolgozás (Houben-Weyl, V/4. kötet, 379-380 old. /1960/) a kapott nyers terméket vákuumban történő desztilláció útján tisztítjuk. A kívánt bróm-ketálokat ily módon 60-70%-os hozammal kapjuk. A találmány szerinti eljárás gyakorlati kiviteli módjait közelebbről az alábbi példák szemléltetik. 1 .példa 2-(4-Bróm-butil)-5,5 -dimetil-1,3-dioxán 198.034 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
