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Verfahren zur Herstellung von Vitarnin-A2-säurenitril bzw. -estern
Es ist bekannt, Vitamin-A2-säureester dadurch darzustellen, daß man mit Hilfe von
N-Bromsuccinimid Brom in den Cyclohexenring des Vitamin-Al-säuremethylesters a-ständig
zur Doppelbindung einführt und anschließend mit Hilfe einer Base Bromwasserstoff
unter Ausbildung des Cyclohexadienringes abspaltet (K. R. Farrar und Mitarbeiter,
J. Chem. Soc.
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[London], 1952, S. 2657). Das Verfahren setzt jedoch die über mehrere
Stufen verlaufende Synthese des Vitamin-Al-säureesters voraus und verliert dadurch
an technischem Interesse.
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Es wurde nun gefunden, daß sich Vitamin-A2-säurenitril bzw. -ester
in einfacher Weise und guten Ausbeuten herstellen lassen, wenn ,B-Dehydrojonylidenacetaldehyd
mit isolierten, resonanzstabilisierten Triphenylphosphinmethylenen, d. h. Phosphorylenen
mit stark elektronen anziehenden Gruppen der allgemeinden Formel
worin R einen Cyan-, Carbalkoxy-, Carbocycloalkoxy- oder Carbaryloxyrest bedeutet,
in einem stark polaren Lösungsmittel bei erhöhter Temperatur, ge-
gebenenfalls in
Gegenwart von Antioxydationsmitteln und unter Ausschluß von Sauerstoff, umgesetzt
wird. Die Reaktion kann durch folgende Gleichung veranschaulicht werden:
Es ist zwar aus der deutschen Auslegeschrift 1026 745 bekannt, den ß-Jonylidenacetaldehyd
mit einem Phosphorylen der allgemeinen Formel, worin R den Carbomethoxyrest bedeutet,
zum Vitamin-A-säuremethylester in der Weise zu kondensieren, daß man zuerst das
Phosphorylen aus dem entsprechenden Phosphoniumsalz mit Hilfe starker Protonenakzeptoren,
wie etwa Natriumacetylid oder Natriumamid, herstellt und ohne Isolierung anschließend
die
Aldehydkomponente zufügt. Diese Arbeitsweise hat - auf die Herstellung von Vitamin-A2-Derivaten
übertragen - jedoch den Nachteil, daß sich der Protonenakzeptor, selbst wenn er
im Unterschuß eingesetzt wird, auf Grund seiner schlechten Löslichkeit im verwendeten
Lösungsmittel nicht vollständig mit dem Phosphoniumsalz umsetzt und bei der Zugabe
des ß-Dehydrojonylidenacetaldehyds der Formel II zu Selbstkondensationen des Aldehyds
Anlaß gibt, die
bei der Erwärmung des Ansatzes selbst in Gegenwart
eines Antioxydationsmittels und Polymerisationsverzögerers, wie etwa Phenothiazin
oder Hydrochinon, zur Hauptreaktion werden. Man ist dadurch gezwungen, einen Überschuß
an Aldehyd einzusetzen. Das ist jedoch unwirtschaftlich, da der Aldehyd die wertvollste
Komponente der Reaktion darstellt. Darüber hinaus muß man bei Raumtemperatur arbeiten
und dadurch lange Reaktionszeiten in Kauf nehmen.
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Andererseits reagieren unter diesen Bedingungen stark resonanzstabilisierte
Phosphinmethylene vom Typ der Verbindung I, in der der Rest R etwa eine Cyangruppe
bedeutet, nur noch in sehr schlechter Ausbeute mit dem ß-Dçhydrojonylidenacetaldehyd.
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Das erfindungsgemäße Verfahren vermeidet diese Nachteile, indem man
zuerst die gegen Wasser und Luftsauerstoff bei Raumtemperatur stabilen Phosphorylene
isoliert und sie dann anschließend mit dem Aldehyd in einem stark polaren Lösungsmittel
umsetzt. Man erhält durch diese Arbeitsweise die Erzeugnisse des erfindungsgemäßen
Verfahrens in hoher Ausbeute.
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Für das erfindungsgemäße Verfahren eignen sich cis- und trans-13-Dehydrojonylidenacetaldehyde
und Gemische derselben. Man erhält sie aus den entsprechenden ,B-Dehydro3Onylidenessigsäurealkylestern,
indem man in der ersten Stufe des Verfahrens die genannten Ester in an sich bekannter
Weise mit komplexen Metallhydridkomplexverbindungen, wie Lithiumaluminiumhydrid,
reduziert und in der zweiten Stufe des Verfahrens die erhaltenen ß-Dehydrojonylidenäthanole
in an sich bekannter Weise mit Mangandioxyd zum entsprechenden Aldehyd dehydriert.
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Die für die vorliegende Erfindung geeigneten Phosphorylene der allgemeinen
FormelI stellt man her aus den entsprechenden Phosphoniumsalzen durch Behandeln
ihrer z. B. wäßrigen Lösungen mit überschüssiger verdünnter wäßriger Lauge, z. B.
Natron-oder Kalilauge bei 5 bis 100 C.
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Als Lösungsmittel eignen sich vor allem stark polare Lösungsmittel,
die auch in der Wärme nicht mit den Ausgangsstoffen reagieren, z. B. Acetonitril,
Dimethylsulfon, Tetramethylensulfon oder Tetrafethylharnstoff. Man kann auch ohne
weiteres Gemische dieser Lösungsmittel untereinander oder mit unpolaren bzw. schwach
polaren Lösungsmitteln, wie etwa Petroläther, Benzol, Xylol oder Äther, mit Vorteil
verwenden. Das Mischungsverhältnis kann innerhalb weiter Grenzen schwanken und wird
durch die für den jeweiligen Ansatz notwendige Reaktionstemperatur bestimmt.
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Zweckmäßig setzt man unter Feuchtigkeitsausschluß 1 Mol des Aldehyds
mit 1 bis 1,5 Mol des Phosphorylens, vorzugsweise mit 1,1 Mol zwischen 50 und 2000
C, vorzugsweise zwischen 60 und 1000 C, um. Die Reaktionsdauer hängt von der Struktur
des eingesetzten Phosphorylens und von der Reaktionstemperatur ab und liegt zwischen
30 Minuten und 4 Stunden. Es empfiehlt sich, ein Antioxydationsmittel, z. B. Phenothiazin,
zuzusetzen und unter Ausschluß von Wasser und Sauerstoff zu arbeiten.
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Die Aufarbeitung kann nach bekannten Methoden durchgeführt werden
und wird vorzugsweise durch Eingießen des Ansatzes in 100/oige Phosphorsäure und
Eis und anschließende Aufnahme des Reaktionsproduktes in Petroläther vorgenommen,
um das gebildete Triphenylphosphinoxyd möglichst quantitativ abzuscheiden. Nach
Reinigung der petrolätherischen
Phase erhält man das Reaktionsprodukt als Rückstand
nach Abdampfen des Petroläthers. Es kann gegebenenfalls einer Hochvakuumdestillation
unterworfen werden.
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Die erfindungsgemäß hergestellten Erzeugnisse des Verfahrens,sind
teilweise wertvolle Stoffe mit Vitamin-A-Aktivität, oder sie eignen sich auch als
Lebensmittelfarbstoffe und Futtermittelzusätze.
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Beispiel 1 10,3 Gewichtsteile Triphenylphosphin-2-methyl-3-carbomethoxypropen-(2)-ylen-(1)
werden fein gepulvert und zusammen mit 0,05 Gewichtsteilen Phenothiazin in 20 Volumteilen
wasserfreiem Acetonitril suspendiert. Dazu gibt man unter Rühren in einer Stickstoffatmosphäre
bei Raumtemperatur eine Lösung von 5,41 Gewlchtsteilen ß-Dehydrojonylidenacetaldehyd
und 0,03 Gewichtsteilen Phenothiazin in 10 Volumteilen wasserfreiem Acetonitril,
rührt das Gemisch bei dieser Temperatur noch 1 Stunde und erwärmt dann den Ansatz
auf 85° C. Nach 3 Stunden wird das Reaktionsgemisch abgekühlt und zu einem Gemisch
von 50 Gewichtsteilen Eis und 20 Volumteilen 100/obiger Phosphorsäure gegossen.
Man nimmt das Reaktionsprodukt in Petroläther auf, wäscht die petrolätherische Phase
neutral und trocknet sie bei 0° C über wasserfreiem Natriumsulfat. Nach dem Abdampfen
des Lösungsmittels erhält man 7,5 Gewichtsteile VitaminA2-säuremethylester als orangefarhenes
Ol, das durch Hochvakuumdestillation gereinigt werden kann. Kp.0001 =155 bis 1650
c (Luftbadtemperatur), Ausbeute 6,8 Gewichtsteile (87 lo der Theorie).
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C21 H28 Q2 (Molekulargewicht 312,4): Berechnet . C 80,74°/o, H 9,040/o;
gefunden . . C 80,54 °/o, H 8,850/0. i=/lx=377 mll (e=35 000); Nebenmaximum bei
307 mm (e=l3000).
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Beispiel 2 Zu einer Suspension von 13,1 Gewichtsteilen Triphenylphosphin-2-methyl-3-carbomethoxypropen-(2)-ylen-(l)
und 0,06 Gewichtsteilen Phenothiazin in 23 Volumteilen Tetramethylensulfon und 3
Volumteilen absolutem Benzol läßt man unter Stickstoff und unter Rühren bei 200
C eine Lösung von 6,9 Gewichtsteilenfl-Dehydrojonylidenacetaldehyd und 0,04 Gewichtsteilen
Phenothiazin in 11 Volumteilen Tetramethylensulfon und 2 Volumteilen absolutem Benzol
einfließen. Danach rührt man das Gemisch noch 1 Stunde bei 200 C, erwärmt es auf
800 C und hält diese Temperatur 2 Stunden. Das Reaktionsgemisch wird dann abgekühlt
und, wie im Beispiel 1 beschrieben, aufgearbeitet. Man erhält 9 Gewichtsteile Vitamin-A2-säuremethylester
als orangefarbenes Öl. Das entspricht einer Ausbeute von 906/o der Theorie. Der
Ester zeigt alle chemischen und physikalischen Eigenschaften der im vorigen Beispiel
erhaltenen Substanz.
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Beispiel 3 Eine Suspension von 9,6 Gewichtsteilen Triphenylphosphin-
2 -methyl- 3 - cyanpropen (2) -ylen-(1) und 10,05 Gewichtsteilen Phenothiazin in
20 Volumteilen
wasserfreiem Acetonitril wird unter Rühren in einer
Stickstoffatmosphäre bei 200 C innerhalb von 10 Minuten mit einer Lösung von 5,4
Gewichtsteilen ,B-Dehydrojonylidenacetaldehyd und 0,03 Gewichtsteilen Phenothiazin
in 10 Volumteilen wasserfreiem Acetonitril versetzt. Man rührt das Gemisch anschließend
noch 1 Stunde bei 200 C, erwärmt es dann auf 800 C und hält diese Temperatur 2,5
Stunden. Das abgekühlte Reaktionsgemisch wird, wie im Beispiel 1 beschrieben, aufgearbeitet
und bei - 200 C über Natriumsulfat getrocknet. Man erhält nach dem Abdampfen des
Lösungsmittels 6,5 Gewichtsteile Vitamin-A2-säurenitril, das durch Hochvakuumdestillation
gereinigt werden kann. Es fallen 6,0 Gewichtsteile (860/o der Theorie) als rotorangefarbenes
zähes Ö1 an. Kp.0 OOt = 155 bis 1650 C (Luftbadtemperatur). x"zlx = 373 mF (e =
32000); Nebenmaximum bei 304 m p (E = 13 000). Das Infrarotabsorptionsspektrum zeigt
eine scharfe Absorption bei 2210 cm-1, die für eine α,ß-ungesättigte Nitrilgruppe
charakteristisch ist.
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C20H25N (Molekulargewicht 279,4): Berechnet . C 85,97°/o, H 9,02°/o;
gefunden . . C 85,430/o, H 9,07%.