DIHYDROBISABOLENES AND DIHYDROBISABOLOL, THEIR PREPARATION AND USE AS ODOROUS SUBSTANCES

Abstract: 1. Dihydrobisabolenes and dihydrobisabolol of the general formula I see diagramm : EP0007076,P7,F1 where R is see diagramm : EP0007076,P7,F2

Description: Dihydrobisabolene und Dihydrobisabolol, deren Herstellung und Verwendung als Duftstoffe Die Erfindung betrifft Dihydrobisabolene (1) und Dihydro- bisabolol (2) EMI1.1 d.h. Verbindungen der allgemeinen Formel I EMI1.2 in der R für EMI1.3 steht, deren Herstellung und Verwendung als DuStstoffkompo-n nente in Duftstoffkompositionen, die in kosmetischen Zubereitungen aller Art sowie in Wasch- und Reinigungsmitteln oder als Duftverbesserer in Leimen, Anstrichnitteln und ähnlichen Erzeugnissen. Bisabolen (3) und Bisabolol (4) EMI2.1 sind bekannte Riechstoffe mit Blumen- bzw. Holzduftnoten, die sich steigender Beliebtheit erfreuen. Es wurde nun gefunden, dass die Dihydrobisabolene (l) und Dihydrobisablol (2) ebenfalls sehr gute Riechstoffe sind, die sich durch angenehme Blumen- und Grünnoten auszeichnen, sich aber durch interessante Duftnuancen von diesen unterscheiden und ausserdem eine wesentlich höhere Stabilität und auch höhere thermische Stabilität gegenüber Luftsauerstoff aufweisen. Einen Vergleich der thermischen Stabilität von Dihydrobisabolol mit der von Bisabolol zeigt Beispiel 2. Während die Peroxidzahl bei der Behandlung von Bisabolol (4) mit Luft ständig ansteigt und dabei eine Gelbfärbung eintritt, bleibt sie beim Dihydrobisabolol (2) unter gleichen Bedingungen praktisch konstant und das Produkt farblos, d.h. Dihydrobisabolol erleidet bei seiner Anwendung keine Veränderung in Geruch und Farbe. Es wurde ferner gefunden, dass man die neuen Dihydrobisabolene und das Dihydrobisabolol der Formel I sehr vorteilhaft verstellen kann, indem man das technisch gut zugängliche Dihydronerolidol durch Einwirken einer starken organischen Säure oder einer schwachen organischen Saure in Gegenwart von 0,001 bis 0,1 Mol Schwefelsäure oder einer Lewis-Säure pro Mol organische Säure cyclisiert, ggf. das dabei gebildete, im wesentlichen aus Dihydrofarnesen, Dihydrobisabolen, einem Dihydrobisabololester und einem Dihydrofarnesolester bestehende Gemisch alkalisch hydrolysiert oder basenkatalysiert umestert und dann wie üblich aufarbeitet. Das Dihydronerolidol (3,7,11-Trimethyl-dodeca-1,6-dien-3-ol) lässt sich nach bekannten Methoden beispielsweise aus ethyl- heptanon durch Athinylierung mit anschliessender Partialhydrierung, Carroll-Reaktion mittels Acetessigester und erneute Athinylierung mit anschliessender Partialhydrierung relativ gut herstellen. Als organische Säure für die Cyclisierung eignen sich besonders Ameisensäure, Essigsäure und Propionsäure, sowie Toluolsulfonsäure in Toluol. Die Ameisensäure verwendet man im allgemeinen in Form einer konzentrierten wässrigen Säure, d.h. einer etwa 50- bis 99,9 -igen wässrigen HCOOH-Lösung, vorzugsweise einer 80- bis 99 S-igen HCOOH-Lösung oder wasserfreie HCOOH. Bei Verwendung von Essigsäure oder Pro pionsäure empfiehlt sich der Zusatz einer stärkeren Säure wie Schwefelsäure oder einer Lewis-Säure wie Bortrifluor idätherat, Zinkchlorid, Aluminiunchloria, Eisen(III)-chloria und Zinn(IV)-chlorid. Der Zusatz der Schwefelsäure bzw. der Lewissäure in der Essigsäure oder Propionsäure beträgt im allgemeinen etwa 0,001 bis 0,1 Mol pro Mol Essigsäure oder Propionsäure. Die organische Säure verwendet man zur Cyclisierung im allgemeinen in Mengen von 1 bis 20 Mol, vorzugsweise 3 bis 15 Mol pro Mol Dihydronerolidol. tie Cyclisierung führt man im allgemeinen bei Temperaturen 1 von -20 bis 100 C, vorzugsweise 0 bis 60 C, insbesondere 10 bis 40 C durch. Die Reaktionsdauer beträgt ja nach der zur Cyclisierung verwendeten Säure und je nach der Reaktionstemperatur 1 bis 300 Minuten, vorzugsweise zwischen 10 und 120 Minuten. Zur Durchführung der Cyclisierung erwärmt man im allgemeinen die Säure bzw. das Säuregemisch auf die Reaktionstemperatur und trägt anschliessend unter Rühren und schwachem Kühlen das Dihydronerolidol ein. Bei der beschriebenen Cyclierungsreaktion bilden sich neben dem Gemisch der isomeren Dihydrobisabolene das Dihydrofarnesen sowie die Ester aus der zur Cyclisierung verwendeten organischen Säure und Dihydrobisabolol sowie die entsprechenden Ester von Dihydrofarnesol. Das Verhältnis der sich bildenden Produkte ist stark von der Art der zur Cyclisierung verwendeten Säure, von der Temperatur sowie von der Verweilzeit abhängig. Höhere Temperaturen und längere Verweilzeiten begünstigen die Olefinbildung. Aus dem bei der Cyclisierung gebildeten Produktgemisch kann man die einzelnen Verfahrensprodukte durch fraktionierte Destillation isolieren. Mit besonderem Vorteil aber unterwirft man das anfallende Reaktionsgemisch in an sich bekannter Weise einer alkalischen Hydrolyse oder einer basenkatalysierten Umesterung, wodurch aus den Estern die Alkohole als solche freigesetzt werden und arbeitet die hierbei anfallende abtrennbare organische Phase destillativ auf. Zur alkalischen Hydrolyse verwendet man im allgemeinen etwa 1,1 bis 2 Mol einer etwa 10- bis 20 %-igen wässrigen NaOH -Lösung, berechnet auf vorhandene Ester. Das anfallende Reaktionsgemisch wird zu einer NaOH-Lösung zugegeben und bei 30 bis 600C so lange gerührt bis mit Hilfe der Gaschromato- ' graphie oder Dünnschichtchromatographie keine Ester mehr nachweisbar sind. Zur basenkatalysierten Umesterung verwendet man im allgemeinen pro Mol Ester 2 bis 5 Mol Methanol sowie katalytische Mengen an NaOCH3 (0,001 bis 0,01 Mol pro Mol Ester). Man erhitzt das Reaktionsgemisch mit der CH3OH-NaOCH3-Lösung auf 50 bis 1000 C, wobei man den gebildeten Ameisensäuremethyl- ester oder Essigsäuremethylester über eine Kolonne abdestillieren lässt. Das Ende der Umesterung ist hierbei an dem Aufhören der Methylesterbildung zu erkennen. Die neuen Dihydrobisabolene und das Dihydrobisabolol sind wertvolle Duftstoffe für kosmetische Zubereitungen aller Art sowie für Wasch- und Reinigungsmittel bzw. wertvolle Duftverbesserer für technische Produkte wie Leime, Anstrichmittel und ähnliche Erzeugnisse. Sie können entweder in reiner Form oder in Mischung mit anderen Duftstoffen verwendet werden. Die Mengen dieser Duftstoffe entsprechen denen von bekannten Geruchsträgern. Sie können technisch auf relativ einfache Weise vollsynthetisch hergestellt werden. Beispiel 1 Herstellung von Dihydrobisabolen und Dihydrobisabolol EMI6.1 A. Cyclisierung 2 530 g (50 Mol) 90 %-ige Ameisensäure wurde auf 40 C erwärmt und unter Rühren und schwacher Kühlung mit einem Wasserbad mit 1 120 g (5 Mol) 3,7,l1-Trimethyl-doceca-1,6-dien-3-cl (Dihydronerolidol) versetzt. Zulauf und Kühlung wurden so abgestimmt, dass die Reaktionstemperatur 400C betrug. Der Reaktionsverlauf wurde durch gaschromatographische Analyse verfolgt. Nachdem eine Stunde nach Zulaufende kein Ausgangs- material mehr nachweisbar war, wurde aufgearbeitet. Dazu wurde die organische Phase abgetrennt und in der Säurephase unter titrimetrischer Kontrolle die verbrauchte Ameisensäure ergänzt. Mit der ergänzten Säurephase wurden erneut 1 120 g Dihydronerolidol auf die oben beschriebene Weise umgesetzt. Insgesamt wurde die Ameisensäure dreimal auf diese Weise verwendet, wobei insgesamt 3 503 g organische Phase anfielen. Nach gaschromatographischer Analyse bestand das erhaltene Produkt zu ca. 20 i, aus den Kohlenwasserstoffen 1 und 5 und zu ca. 80 ,. aus den Formiaten 6 und 7. B. Hydrolytische Aufarbeitung des Cyclisierungsansatzes In 2 550 ml Wasser wurden 645 g Natriumhydroxid gelöst und unter Rühren bei 50 0C mit 3 500 g der gemäss 1A erhaltenen organischen Phase versetzt. Nach Zulaufende wurden stündlich Proben entnommen und der Reaktionsverlauf gaschromatographisch verfolgt. Nach 5 Stunden waren keine Formiate mehr nachweisbar. Die organische Phase wurde abgetrennt, mit Wasser neutral gewaschen und das restliche Wasser durch Trocknen bei 500C und 20 Torr entfernt. Es verblieben 2 975 g eines Produktgemisches, das nach gaschromatographischer Analyse folgende Zusammensetzung hatte: ca. 38 Dihydrobisabolol (2), 17 AV Dihydrobisabolen (1), 38 % Dihydro tarnesol (8) und 6 Dihydrofarnesen (5). Durch fraktionier-' te Destillation über eine 1,5 m-Kolonne wurden daraus isoliert: Dihydrofarnesen (5) = E,Z-3,7,11-Trimethyl-dodeca-1,3,5 -trien und E, Z-7,11-Dimethyl-3-methylen-dodeca-1,5-dien 169 g (Ausbeute 5,5 %) Kp. 69 bis 71 C/0,1 mbar; ND25 = 1,4610 Dihydrobisabolen (1) = Gemisch aus 1-Methyl-4-(1,5-dimethyl-1-hexenyl)-1-cyclohexen (3a), 1-Methyl-4-(5-methyl-1 -methylen-hexanyl)-1-cyclohexan (3b) und 1-Methyl-4-(1,5- -dimethyl-hexyliden)-1-cyclohexen (3c) 478 g (Ausbeute 15,5 %) Kp. 76 bis 77 C/0,1 mbar; nD25 = 1,4740 Geruch: grün, heuartig, pilzig Nach C13-NMR-Spektrum sind die Isomeren 3 wie folgt verteilt: EMI8.1 Dihydrobisabolol (2) 1-Methyl-4-(1,5-dimethyl-1-hydroxy -hexanyl)-1-cyclohexen 1 090 g (Ausbeute 32,5 ) Kp. 89 bis 930 C/0,01 mbar; nD25 = 1,4766 Geruch: mild, blunig, orchideenartig Dihydrofarnesol (8) E,Z-3,7,11-Trimethyl-dodeca-2,5-dien-1-ol 1 090 g (Ausbeute 32,5 %) Kp. 95 bis 980C/0,005 mbar; nD25 = 1,4738 Beispiel 2 (Vergleichsbeispiel) Vergleich der Luftempfindlichkeit von Dihydrobisabolol (2) mit derjenigen von Bisabolol 100 g Dihydrobisabolol und 100 g Bisabolol wurden jeweils in einen 250 ml-Rührkolben gegeben und durch die Flüssigkeit unter Rühren bei 50 C ein Luftstrom (ca. 10 l/h) hindurchgeleitet. Nach den in der Tabelle angegebenen Zeiten wurden Proben entnonmen und der Peroxid-Sauerstoff nach der Eisessig-KJ-Methode bestimmt. Zeit Dihydrobisabolol Bisabolol (h) Peroxid-Sauerstoff Peroxid-Sauerstoff (%) (%) 0 0.064 0.039 1 0,021 0,063 2 0,021 0,066 3 0,023 0,075 4 0,019 0,092 5 0,025 0,12 12 0,035 0 > 33 Beispiel 3 Cyclisierung mit Essigsäure/konz. Schwefelsäure A. Cyclisierung Zu einem Gemisch von 600 g (10 Mol) Essigsäure und 19,6 g (0,2 Mol) konz. Schwefelsäure tropfte man bei 200C in 15 Minuten 224 g (1 Mol) Dihydronerolidol. bas Reaktionsgemisch wurde bei 200C gerührt und der Reak- tionsverlauf durch dünnschichtchromatographische Analyse (Fertigplatten Kieselgel, Merok; Laufmittel Cyclohexen/Ess;g- säure-Alkylester 3:1; Sprühmittel gesättigte wässrige Kaliumpermanganatlösung, mit etwas Schwefelsäure versetzt) verfolgt. Nach 90 Minuten hatte sich das Dihydronerolidol vollständig umgesetzt. Die organische Phase wurde von der Säurephase abgetrennt und mit Wasser gewaschen. Den Cyclisierungsansatz arbeitete man wie folgt direkt hydrolytisch auf: B. Aufarbeitung In 510 g Wasser wurden 130 g Natriumhydroxid gelöst und unter Rühren bei 50 0C mit 209 g der organischen Phase versetzt. Man liess 1 Stunde bei 50 0C nachriGhren, trennte die organische Phase ab und wusch sie neutral, trocknete mit wasserfreiem Natriumsulfat und destillierte an einer Destillationsbrücke: Kp 89 bis 1600C/0,1 mbar; Ausbeute 179 g, Destillationsrückstand 16 g. Das Destillationsprodukt enthielt laut gaschromatographischer Analyse 89 Dihydrobisabolen (1), 8 % Dihydrobisabolol (2) und 3 % unbekannte Produkte. Beispiel 4 600 g (10 Mol) Essigsäure, 2 g (0,02 Mol) konz. Schwefelsäure und 224 g (1 Mol) Dihydronerolidol wurden analog Beispiel 3A bei 20 C umgesetzt. Nach 12 Stunden liess sich dünnschichtchromatographisch kein Ausgangsmaterial mehr nachweisen. Die Aufarbeitung des Reaktionsproduktes erfolgte durch Zusatz von 500 g Wasser, Abtrennen der organischen Phase und Neutralwaschen mit Wasser. Die organische Phase enthielt 48,8 ss Dihydrobisabolylacetat fm Gemisch mit Dihydrofarnesylacetat, der Rest bestand aus unbekannten Produkten. Die Hydrolyse der organischen Phase (226 g) wurde analog Bei spiel 33 durchgeführt. Dazu wurden 130 g Natriumhydroxid in' 510 g Wasser gelöst, mit den 226 g der organischen Phase bei 50 C versetzt. Reaktionszeit 1 Stunde. Das organische Produkt wurde abgetrennt und über eine Destillationsbrücke de stilliert; Kp 78 bis 147 C(0,1 mbar, Ausbeute 180 g, De stillationsrückstand 20 g. Das Destillationsprodukt enthielt laut gaschromatographischer Analyse 45,2 % Dihydrobisabolen (1), 40,2 % Dihydrobisabolol (2), 8,8 % Dihydrofarnesol (8) und 5,o unbekannte Produkte. Beispiel 5 Cyclisierung in Toluol mit p-Toluol-sulfonsäure Eine Lösung von 34,4 g (0,2 Mol) p-Toluolsulfonsäure in 600 g Toluol wurde auf 400C erwärmt und innerhalb von 15 Minuten mit- 224 g (1 Mol) Dihydronerolidot versetzt. Der Reaktionsverlauf wurde durch dünnschichtchromatographische Analyse (vgl. Beispiel 3) verfolgt. Nach 1 Stunde hatte sich alles Ausgangsmaterial umgesetzt. Das ReaRtionspro- dukt wurde mit Wasser neutral gewaschen und das Toluol unter vermindertem Druck abdestilliert. Der Rückstand (210 g) wurde analog Beispiel 13 hydrolysiert. Dazu wurden 130 g Natriumhydroxid in 510 g Wasser gelöst und bei 50 0C mit dem erhaltenen Rückstand versetzt. Reaktionszeit 2 Stunden. Die organische Phase wurde abgetrennt und über eine Destillationsbrücke abdestilliert: Kp 67 bis 105 C/O,1 mbar, Ausbeute 155 g, Destillationsrückstand 36 g. Das Destillationsprodukt enthielt laut gaschromatographischer Analyse 91,2 ss Dihydrobisabolen (1), 8 Z Dihydrobisabolol (2) und 0,8 % unbekannte Produkte.

Claims: Patentansprüche 1. Dihydrobisabolene und Dihydrobisabolol der allgemeinen Formel I EMI12.1 in der R für EMI12.2 steht. 2. Dihydrobisabolol (1-Methyl-4-(1,5-dimethyl-1-hydroxy -hexenyl)-1-cyclohexen). 3. Dihydrobisabolene (Gemisch aus 1-Methyl-4-E1,5-dire- thyl-1-hexenyl]-1-cyclohexen; 1-Methyl-4-[5-methyl-1 -methylen-hexanyl]-1-cyclohexen und 1-Methyl-4-[1,5-di methyl-hexyliden]-1-cyclohexen). 4. Verfahren zur Herstellung von Dihydrobisabolenen und Dihydrobisabolol der allgemeinen Formel I gemäss An spruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man Dihydro nerolidol durch Einwirken einer starken organischen Säure oder einer schwachen organischen Säure in Gegenwart von 0,001 bis 0,1 Mol ' Schwefelsäure oder einer Lewissäure pro Mol organischer Säure cyclisiert, das dabei gebildete, im wesentlichen aus Dihydrofarnesen, Dihydrobisabolen, einem Dihydro bisabololester und einem Dihydrofarnesolester bestehen de Gemisch alkalisch hydrolysiert oder basenkatalysiert umestert und dann wie üblich aufarbeitet. 5. Verwendung der Dihydrobisabolene und des Dihydrobisabo lols der allgemeinen Formel I gemäss Anspruch 1 als Duft stoffkomponente für Duftstoffkompositionen, die in kosmetischen Zubereitungen sowie in Wasch- und Relnf- gungsmitteln oder als Duftverbesserer in Leimen und An strichmitteln Verwendung finden.

Inventors: HOFFMANN, WERNER, DR. CHEM., THOEMEL, FRANK, DR. CHEM.
Applicants: BASF AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1979
Main classification: C07C13
IPC codes: C09D7, C11D3, C11B9, C07C33, C07C13, C07C29