PROCESS FOR THE PREPARATION OF CYCLOALKENON DERIVATIVES

Abstract: 1. A process for the manufacture of 3-hydroxy-2-cycloalken-1-one derivatives, characterized by cathodically reducing a compound of the general formula see diagramm : EP0085158,P9,F1 wherein n signifies the numbers 0 or 1, to a compound of the general formula see diagramm : EP0085158,P9,F2 wherein n has the above significance, and, if desired, further cathodically reducing the resulting compound in an acidic or neutral medium to a compound of the general formula see diagramm : EP0085158,P9,F3 wherein n has the above significance.

Description: Verfahren zur Herstellung von Cycloalkenonderivaten Die vorliegende Erfindung betrifft die Herstellung von Zwischenprodukten in Carotinoidsynthesen, nämlich die Herstellung von 3-Hydroxy-2-cycloalken-1-on-Derivaten. Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass man eine Verbindung der allgemeinen Formel EMI1.1 worin n die Zahlen 0 oder 1 bedeutet, zu einer Verbindung der allgemeinen Formel EMI1.2 worin n die obige Bedeutung hat, kathodisch reduziert und, gewünschtenfalls, die erhaltene Verbindung in saurem oder neutralem Medium zu einer Verbindung der allgemeinen Formel EMI2.1 worin n die obige Bedeutung hat, kathodisch weiterreduziert. Aus der Europäischen Patentpublikation Nr. 0031875 ist die Reduktion der Verbindung der obigen Formel I, worin n 1 ist, zur entsprechenden Verbindung der Formel III mittels Zink und einer Carbonsäure bekannt. Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, dass mit einem Ueberschuss an Zink gearbeitet werden muss und daher grosse Mengen an Zinksalzen anfallen. Es wurde nun gefunden, dass das erfindungsgemässe Verfahren nicht mit den Nachteilen des vorbekannten Verfahrens verbunden ist und dennoch ermöglicht, die gewünschten Produkte in guter Ausbeute zu erhalten. Da die zur Reduktion der Verbindungen der Formeln I und II erforderlichen Potentiale genügend verschieden sind, können nach diesem Verfahren selektiv entweder Verbindungen der Formel II oder Verbindungen der Formel III erhalten werden. Das erfindungsgemässe Verfahren ist zudem leicht als kon tinuierliches Verfahren durchführbar. Die Verbindung der obigen Formel II, worin n Null ist, d.h. die Verbindung der Formel EMI3.1 ist neu und bildet ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung. Die Verbindungen der obigen Formeln II und III können in tautomeren Formen vorliegen und werden deshalb nach dem erfindungsgemässen Verfahren als entsprechendes Tautomerengemisch erhalten: EMI3.2 In der Literatur wird für solch Verbindungen gelegentlich auch das tautomere 1,3-Diketon angegeben. Es hat sich jedoch gezeigt, dass die Verbindungen der Formeln II und III praktisch ausschliesslich in den obigen Ketoenol-Formen vorliegen. Das erfindungsgemässe Verfahren kann in ungeteilten oder unterteilten Zellen durchgeführt werden. Vorzugsweise wird jedoch eine unterteilte Zelle verwendet, wobei die Unterteilung mit Membranen oder Diaphragmen aus üblichen Membran- bzw. Diaphragma-Materialien, beispielsweise Ton, Keramik, Glas (z.B. Glassinterdiaphragma) oder polymeren Verbindungen (z.B. NAFION [Dupont]) erfolgen kann. Die Elektroden können übliche Formen aufweisen. Beispielsweise können die Elektroden in Form von Platten oder Gittern oder als Streckmetall ausgebildet sein. Bevorzugte Kathodenmaterialien sind Quecksilber (beispielsweise als Quecksilbersumpfelektrode), Blei und Gra phit. Je nach Reaktionsbedingungen kommen jedoch auch weitere Kathodenmaterialien in Frage, beispielsweise in stark sauren Lösungen Cadmium, Zinn, Aluminium oder mit Blei beschichtete Stahl- oder Kupfernetze, in schwach sauren oder neutralen Lösungen Cadmium, Zink oder Zinn und in basischen Lösungen Nickel. Ferner können für die Reduktion einer Verbindung der Formel I zur entsprechenden Verbindung der Formel II in saurer Lösung auch Nickel, Kupfer, Stahl, Vanadium, Silber, Kobalt, Messing und dergleichen verwendet werden. Die beim erfindungsgemässen Verfahren verwendeten Anodenmaterialien sind nicht kritisch. Geeignete Anodenmaterialien sind beispielsweise Platin, Palladium, Silber, Gold, Graphit oder Blei. Ferner können auch dimensionsstabile Anoden [wie z.B. in A. Schmidt, Angewandte Elektrochemie, S. 70, Verlag Chemie (1976) erwähnt], auch Metalloxid-Verbundanoden genannt, verwendet werden. Solche Anoden bestehen aus einem Träger aus Titan, Eisen, Nickel und dergleichen, welcher mit einer Metalloxidauflage (z.B. Bleidioxid, Mangandioxid, Rutheniumdioxid oder Titansuboxid) versehen ist, wobei auf der Metalloberfläche vor der Aufbringung des Metalloxidüberzuges eine Zwischenschicht aus einem Carbid oder Borid der Elemente der IV. und V. Nebengruppe aufgebracht wird. Die erfindungsgemässe Elektrolyse wird bei Verwendung eines sauren oder neutralen Reaktionsmediums zweckmässig mit einem Gemisch eines Elektrolyten, eines inerten organischen Lösungsmittels (Kolösungsmittel) und der als Aus gangsmaterial verwendeten Verbindung der Formel I durchgeführt. Als Elektrolyten können beispielsweise wässrige Säuren, wie Schwefelsäure, Flussäure, Salzsäure, Phosphorsäure, Perchlorsäure, wässrige Trifluoressigsäure und dergleichen verwendet werden. Als besonders geeignet haben sich hierbei Mineralsäuren, insbesondere die Schwefelsäure erwiesen. Zweckmässigerweise arbeitet man mit etwa 0,1N bis etwa 18N, vorzugsweise etwa 1N bis etwa 10N wässrigen Säuren. Als Kolösungsmittel kommen wassermischbare oder nicht wassermischbare inerte organische Lösungsmittel in Frage. Bei Verwendung eines nicht wassermischbaren Kolösungsmittels, wie beispielsweise 1,2-Dichloräthan oder Tetrachlorkohlenstoff, wird zweckmässig ein Phasentransferkatalysator (vorzugsweise ein Tetraalkylammoniumsalz z.B. Tetrabutylammonium-hydrogensulfat) zugesetzt. Vorzugsweise wird jedoch ein wassermischbares Kolösungsmittel verwendet, beispielsweise ein Alkohol, wie Methanol, Aethanol oder t-Butanol, ein cyclischer Aether, wie Tetrahydrofuran oder 1,4-Dioxan, ein Nitril, wie Acetonitril, ein Amid, wie N,N-Dimethylformamid oder Hexamethylphosphorsäuretriamid, eine Carbonsäure, wie Ameisensäure oder Essigsäure, oder Propylencarbonat, Dimethylsulfoxid oder Aceton. Bevorzugte derartige Kolösungsmittel sind Methanol, Aethanol, t-Butanol, Tetrahydrofuran und 1,4 Dioxan. Bei Verwendung einer Carbonsäure als Kolösungsmittel kann als Elektrolyt beispielsweise auch eine wässrige Lösung eines Carboxylates (z.B. Natriumformiat, Natriumacetat) eingesetzt werden. Anderseits ist es auch möglich, eine wässrige Lösung einer Carbonsäure, wie Ameisensäure, als Elektrolyt zu verwenden. Hierbei wird zur Verbesserung der Leitfähigkeit zweckmässig ein Leitsalz (z.B. Natriumformiat) zugesetzt und als Kolösungsmittel beispielsweise ein Alkohol, wie Methanol, verwendet. Das Volumenverhältnis Elektrolyt/Kolösungsmittel beträgt bei Verwendung eines wassermischbaren Kolösungsmittels zweckmässig etwa 5:1 bis etwa 1:5 und vorzugsweise etwa 1:1. Bei Verwendung eines nicht wassermischbaren Kolösungsmittels wird hingegen im allgemeinen nur soviel Kolösungsmittel zugesetzt, wie notwendig ist, um eine ausreichende Löslichkeit des Edukts und des Produkts zu gewährleisten. Weiterhin kann als Elektrolyt auch eine wässrige Lösung einer Base, beispielsweise etwa O,1M-SN Natronlauge oder Kalilauge, verwendet werden. Da Edukt und Produkt in solchen Elektrolyten ausreichend löslich sind, erübrigt sich die Verwendung eines Kolösungsmittels. Die zur Reduktion erforderlichen Potentiale sind jedoch in basischen Reaktionsmedien negativer als in sauren oder neutralen Medien. Während die Reduktion der Verbindungen der Formel I zu Verbindungen der Formel II in basischen Lösungen noch problemlos möglich ist, gelingt es im allgemeinen nicht mehr, die Verbindungen der Formel II zu Verbindungen der Formel III weiter zu reduzieren, da bei den hierzu erforderlichen negativen Potentialen bereits Zersetzung des Lösungsmittels eintritt. Die Reduktion der Verbindungen der Formel II wird daher zweckmässig in einem sauren oder neutralen Reak tionsmedium durchgeführt. Solche Reaktionsmedien sind jedoch auch für die erfindungsgemässe Reduktion der Verbindungen der Formel I zu Verbindungen der Formel II bevorzugt. Besonders bevorzugt sind saure Reaktionsmedien. Im nalie der Reduktion der Verbindung der Formel II, worin n Null is hat es sich als zweckmässig erwiesen, einen Phasentrans -rkatalysator, beispielsweise ein Tetra alkylammonXumsalz, w,e Tetramethylammonlum-tetrafluoroborat, Tetraäthylammoniumtosylat, Tetraäthylammoniumperchlorat, Tetrabutylammoniumperchlorat, Tetrabutylammonium-tetrafluoroborat, Tetrabutylammoniumbromid, Tetrakis-decylammoniumperchlorat, Hexadecyl-trimethylammoniumbromid oder vorzugsweise Tetrabutylammoniumbromid, dem Reaktionsgemisch zuzusetzen. Die Konzentration des Phasentransferkatalysators beträgt bezogen auf das Gesamtgemisch vorzugsweise etwa 0,05 Mol/l bis etwa 0,8 Mol/l. Die Konzentration (Gew./Vol.) des Ausgangsmaterials im verwendeten Reaktionsgemisch kann im Falle der Verbindungen der Formeln I und II, worin n = 0 ist, im allgemeinen zwischen etwa 0,3% und 15%, vorzugsweise etwa 5% und 15% schwanken. Für die Verbindungen der Formeln I und II, worin n = 1 ist, beträgt sie zweckmässigerweise etwa 0,36 bis etwa 10% und vorzugsweise etwa 5%. Die bei der Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens angewandte Temperatur ist nicht kritisch. Sie wird jedoch nach oben hin durch den Siedepunkt des Reaktionsgemisches begrenzt. Vorzugsweise arbeitet man zwischen Raumtemperatur und etwa 65"C. Das erfindunqsgemässe Verfahren kann mit oder ohne Schutzgas durchgeführt werden. Vorzugsweise wird jedoch unter einem Inertgas, beispielsweise Stickstoff oder Argon, gearbeitet. Das erfindungsgemässe Verfahren kann galvanostatisch oder potentiostatisch durchgeführt werden. Das potentiostatische Verfahren ist bevorzugt. Das erforderliche Potential ist abhängig vom verwendeten Reaktionsgemisch und Kathodenmaterial und kann durch Messung der Strom-Potential-Kurven (z.B. durch cyclische Voltammetrie) ermittelt werden. Zur Herstellung einer Verbindung der Formel III aus der entsprechenden Verbindung der Formel I muss das Zwischenprodukt der Formel II nicht aus dem Reaktionsgemisch isoliert werden, sondern es kann auch die Verbindung der Formel I durch Anleqen eines entsprechenden negativeren Potentials direkt zur Verbindung der Formel III reduziert werden. Die folgenden Beispiele sollen einen Hinweis auf die Grössenordnung der anzuwendenden Potentiale geben: a) Für die Reduktion der Verbindung der Formel I, worin n = 1 ist, zur entsprechenden Verbindung der Formel II wird bei Verwendung einer Bleikathode in 10 Schwefelsäure/Dioxan 1:1 zweckmässig ein Potential von etwa -750 mV (gegen qe- sättigte Kalomelelektrode SCE) und bei Verwendung einer Nickelkathode in 2N Natronlauge ein Potential von etwa -1300 mV (gegen SCE) angewendet. b) Für die Reduktion der Verbindung der Formel I bzw. II, worin n = 1 ist, zur entsprechenden Verbindung der Formel III wird bei Verwendung einer Bleikathode in 1N Schwefelsäure/Aethanol 1:1 zweckmässig ein Potential von etwa -1200 mV (gegen SCE) angewendet. c) Für die Reduktion der Verbindung der Formel I,'worin n = 0 ist, zur entsprechenden Verbindung der Formel II wird bei Verwendung einer Quecksilbersumpfkathode in 3N Schwefelsäure/Dioxan 1:1 zweckmässig ein Potential von etwa -650 mV (gegen gesättigte Silber/Silberchlorid-Elektrode SSE) und in 3N Natronlauge ein Potential von etwa -1500 mV (gegen SCE) angewendet. d) Für die Reduktion der Verbindung der Formel I bzw. II, worin n = 0 ist, zur entsprechenden Verbindung der Formel III wird bei Verwendung einer Quecksilbersumpfkathode in 3N Schwefelsäure/Dioxan 1:1 und Zusatz von Tetrabutylammoniumhydrogensulfat zweckmässig ein Potential von etwa -1200 mV (gegen SSE) angewendet. Die bei der Ausführung des erfindungsqemässen Verfahrens angewandte Stromdichte ist nicht kritisch. Im allgereinen kann sie fr die 5-Rinq-Verbindungen (n =0) zwischen etwa 4 und 70 mA/cmê und für die 6-Ring-Verblndunqen (n = 1) zwischen etwa 4 und 40 mA/cm2 schwanken. Revorzugter Bereich ist etwa 5-15 mA/cm . Spannung und Stromstärke sind vom verwendeten Reaktionsmedium, der Grösse der Zelle, der angewandten Stromdichte und dergleichen abhängiq. Die Umsetzung der erfindungsgemäss erhaltenen Verbindungen zu Carotinoiden ist dem Fachmann bekannt. Beispielsweise ist die Umsetzung der Verbindungen der Formel III zu Canthaxanthin bzw. Dinorcanthaxanthin in Pure and Appl. Chem. 51, 871-886 beschrieben. Die Erfindung betrifft ferner alle neuen Verbindungen, Mischungen, Verfahren und Verwendungen wie hierin beschrieben. Das erfindungsgemässe Verfahren wird durch die folgenden Beispiele weiter veranschaulicht. Beispiel 1 Als Reaktionsgefäss dient ein zweiteiliges Glasgefäss (H-Zelle). Der Anodenraum ist vom Kathodenraum durch ein rundes Glassinterdiaphragma (Durchmesser: 3,5 cm) getrennt. Im Kathodenraum befindet sich ein quadratisches Blei-Blech (5 cm x 5 cm) und eine gesättigte Kalomelreferenzelektrode (SCE). Als Anode wird ein Platindraht verwendet. Beide Elektrodenräume sind je mit einem Gaseinleitungsrohr und der Kathodenraum mit einem Magnetrührer versehen. Unter Rühren und Argongaseinleitung werden je 140 ml Dioxan und 10 wässrige Schwefelsäure in den Kathodenraum sowie je 80 ml Dioxan und TON wässrige Schwefelsäure in den Anodenraum gegeben. Nachdem 16,8 g des anfangs nicht vollständig gelösten 2-Hydroxy-3, 5,5-trimethyl-2-cyclohexen-1,4-dions in den Kathodenraum gegeben worden sind, wird bei einem konstanten Kathodenpotential von -1150 mV (gegen SCE) unter Rühren und Arqongaseinleitung bei Raumtemperatur elektrolysiert, worauf sich eine Stromstärke von ca. 750 mA und eine Zellspannung von ca. 13 V einstellt. Nachdem 41500 Coulomb, was 108% der theoretisch benötigten Strommenge entspricht, durch die Zelle geflossen sind, wird die Elektrolyse abgebrochen. Die Katholytlösung wird in einen 2-Liter-Scheidetrichter S1 mit 1000 ml Wasser (entionisiert) gegeben. Zwei weitere 2-Liter-Scheidetrichter S2 und S3 werden mit je 500 ml 15-proz. Kochsalzlösung beschickt. Durch die drei Scheidetrichter S1-S3 werden der Reihe nach drei Portionen zu je 500 ml Methylenchlorid geschickt. Die organischen Phasen werden über 50 g Natriumsulfat getrocknet und filtriert. Die vereinigten Filtrate werden im Rotationsverdampfer am Wasserstrahlvakuum bei 40 C Badtemperatur bis zur Gewichtskonstanz eingeengt. Man erhält 16,0 g eines weissgelben kristallinen Rückstandes, welcher nach gaschromatographischer Analyse 12,9 a (84%) eines Produkts enthält, welches ein Tautomerengemisch von 3-Hydroxy-2,6,6 trlmethyl-2-cyclohexen-l-on und 3-Hydroxy-2,4,4-trimethyl- 2 eyt-lohexen-1-Gn darstllt. Anschliessend wird das Rohprodukt In 45 m sopropb thtr heiss gelöst. Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur fallen die ersten weissen Kristalle aus. Danach wird über Nacht bei -20 C stehengelassen, abgenutscht und zweimal mit je 20 ml Diisopropyl äther (gekühlt auf -20 C) gewaschen und bei 40"C am Wasserstrahlvakuum bis zur Gewichtskonstanz getrocknet. Man erhält 12,0 g (78%) reines Produkt mit einem Schmelzpunkt von 114-116"C. Beispiel 2 a) Als Reaktionsgefäss dient ein zweiteiliges Glasgefäss (H-Zelle). Der Anodenraum ist vom Kathodenraum durch ein rundes Glassinterdiaphragma (Durchmesser: 3,5 cm) getrennt. Im Kathodenraum befindet sich ein quadratisches Blei-Blech (5 cm x 5 cm) und eine gesättigte Kalomelreferenzelektrode (SCE). Als Anode wird ebenfalls ein quadratisches Blei Blech (3,5 cm x 3,5 cm) verwendet. Beide Elektrodenräume sind je mit einem Gaseinleitungsrohr und der Kathodenraum mit einem Magnetrührer versehen. Unter Rühren und Stickstoffeinleitung werden je 160 ml Dioxan und 10N wässrige Schwefelsäure in den Kathodenraum sowie je 90 ml Dioxan und 10N wässrige Schwefelsäure in den Anodenraum gegeben. Nachdem 16,8 g des anfangs nicht vollständig gelösten 2-Hydroxy-3,5,5-trimethyl-2-cyclohexen-i,4-dions in den Kathodenraum gegeben worden sind, wird bei einem konstanten Kathodenpotential von -750 mV (gegen SCE) unter Rühren und Stickstoffeinleitung bei Raumtemperatur elektrolysiert, worauf sich eine Stromstärke von ca. 500 mA einstellt. Nachdem die Stromstärke auf 3 mA abgesunken ist und 19500 Coulomb, was iOlQo der theoretisch benötigten Strommenge entspricht, durch die Zelle geflossen sind, wird die Elektrolyse abgebrochen. Die Katholytlösung wird in einen 2-Liter-Scheidetrichter S1 mit 500 ml Wasser (entionisiert) gegeben. Zwei weitere 1-Liter-Scheidetrichter S2 und 53 werden mit je 500 ml 15-proz. Kochsalzlösung beschickt. Durch die drei Scheidetrichter S1-S3 werden der Reihe nach neun Portionen zu ze 300 ml Methylenchlorid geschickt. Die organischen Phasen werden über 50 a Natriumsulfat ge trocknet und filtriert. Die vereinigten Filtrate werden im Rotationsverdampfer am Wasserstrahlvakuum bei 40 C Badtemperatur bis zur Gewichtskonstanz eingeengt. Man erhält 19,1 g eines gelben Harzes, welches nach gaschromatographischer Analyse 15,8 g (93) eines Produkts enthält, welches ein Tautomerengemisch von 3,4-Dihydroxy-2,6,6- trimethyl-2-cyclohexen-l-on und 3,6-Dihydroxy-2,4,4-trimethyl-2-cyclohexen-1-on darstellt. Das Rohprodukt wird in 40 ml Diisopropyläther heiss gelöst. Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur fallen die ersten Kristalle aus. Danach wird über Nacht bei -20 C stehen-gelassen, abgenutscht und zweimal mit je 20 ml Hexan (gekühlt auf -20 C) gewaschen und bei 50 C am Wasserstrahlvakuum bis zur Gewichtskonstanz getrocknet. Man erhält 15,2 g (89%) reines Produkt mit einem Schmelzpunkt von 107 C. b) 17,0 g des in Absatz a) erhaltenen Produkts werden für die Weiterreduktion bei einem konstanten Kathodenpotential von -1150 mv (gegen SCE) neu eingesetzt. Die übrigen Versuchsbedingungen erfahren keine Aenderung. Nachdem die Stromstärke von anfangs 500 mA auf 30 mA abgesunken ist und 24300 Coulomb, was 126% der theoretisch benötigten Strommenge entspricht, durch die Zelle geflossen sind, wird die Elektrolyse abgebrochen. Die Katholytlösung wird in einen 2-Liter-Scheidetrichter S mit 500 ml Wasser (entionisiert) gegeben. Zwei weitere 1-Liter-Scheidetrichter 2 und S3 werden mit je 500 ml 15-proz. Kochsalzlösung beschickt. Durch die drei Scheidetrichter S1-S3 werden der Reihe nach fünf Portionen zu je 300 ml Methylenchlorld Qfoschlckt. Die organischen Phasen werden über 50 g Natriumsulfat getrocknet und filtriert. Die vereinigten Filtrate werden im Rotationsverdampfer am Wasserstrahlvakuum bei 40 C Badtemperatur eingeengt. Man erhalt i9, q eines gelben kristallinen Rückstandes, welcher nach gaschromatographlscher Analyse 13,3 g (866) eines Produktes enthält, welches ein Tautomerengemisch von 3-Hydroxy-2,6,6-trimtethyl-2-cyclohexen-1-on und 3 -Hydroxy- 2,4,4-tri met hyl -2-cycl ohexen-1-on darstellt. Anschliessend wird das Rohprodukt in 35 ml Diisopropyläther heiss gelöst. Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur fallen die ersten weissen Kristalle aus. Danach wird über Nacht bei -20 C stehengelassen, abgenutscht und zweimal mit je 20 ml Hexan (gekühlt auf -20 C) gewaschen und bei 50 C am Wasserstrahlvakuum bis zur Gewichtskonstanz getrocknet. Man erhält 12,8 g (83) reines Produkt mit einem Schmelzpunkt von 116-117"C. Beispiel 3 Als Reaktionsgefäss dient ein zweiteiliges Glasgefäss (H-Zelle). Der Anodenraum ist vom Kathodenraum durch ein rundes Glassinterdiaphragma (Durchmesser: 3,5 cm) getrennt. Im Kathodenraum befindet sich ein quadratisches Nickel-Blech (5 cm x 5 cm) und eine gesättigte Kalomelreferenzelektrode (SCE). Als Anode wird ein quadratisches Bleiblech (3,5 cm x 3,5 cm) verwendet. Beide Elektrodenräume sind je mit einem Gaseinleitungsrohr und der Kathodenraum mit einem Magnetrührer versehen. Unter Rühren und Stickstoffeinleitung werden 320 ml 2N wässrige Natronlauge und 16,8 g 2-Hydroxy-3,5,5-trimethyl-2-cyclohexen-1'4-dion in den Kathodenraum sowie 180 ml 2N wässrige Natronlauge in den Anodenraum gegeben und anschliessend bei einem konstanten Kathodenpotential von -1300 mV (gegen SCE) bei Raumtemperatur elektrolysiert. Nachdem die Stromstärke von 300 mA auf 10 mA abgesunken ist und 21200 Coulomb, was 110% der theoretisch benötigten Strommenge entspricht, durch die Zelle geflossen sind, wird die Elektrolyse abgebrochen. Die Katholytlösung wird in einem 2-Liter Scheidetrichter S1 mit 500 ml 3N wässriger Schwefelsäure sauer gestellt. Zwei weitere Scheidetrichter S2 und S3 werden mit je 400 ml 15-proz. Kochsalzlösung beschickt. Durch die drei Scheidetrichter S1 S1-S3 werden der Reihe nach neun Portionen zu je 200 ml Methylenchlorid geschickt. Die organischen Phasen werden über 50 g Natriumsulfat getrocknet und filtriert. Die vereinigten Filtrate werden im Rotationsverdampfer am Wasserstrahlvakuum bei 40"C Bad temperatur bis zur Gewichtskonstanz eingeengt. Man erhält 17,0 g eines rosÅaroten kristallinen Rückstandes, welcher nach gaschromatographischer Analyse 13,1 g (77) eines Produktes enthält, welches ein Tautomerengemisch von 3,4-Dihydroxy-2,6,6-trimethyl-2-cyclohexen-l-on und 3,6 Dihydroxy-2,4,4-trimethyl-2-cyclohexen-l-on darstellt. Das Rohprodukt wird in 40 ml Diisopropyläther heiss gelöst. Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur fallen die ersten Kristalle aus. Danach wird über Nacht bei -20 C stehen gelassen, abgenutscht und zweimal mit je 20 ml Hexan (gekühlt auf -20 C) gewaschen und bei 40"C am Wasserstrahlvakuum bis zur Gewichtskonstanz getrocknet. Man erhält 12,7 g (75%) reines Produkt mit einem Schmelzpunkt von 104-105"C. Beispiel 4 Als Reaktionsgefäss dient ein zweiteiliges, thermostatisierbares Glasgefäss (H-Zelle). Der Anodenraum ist vom Kathodenraum durch eine auswechselbare NAFION -Membran (Dupont) mit 4 cm Durchmesser getrennt. Im Kathodenraum befindet sich eine Quecksilbersumpfelektrode (Oberfläche: ca. 12,5 cm ). Als Anode wird ein Platinblech (2,5 cm x 2,5 cm) verwendet. Beide Elektrodenräume sind je mit einem Gaseinleitungsrohr und der Kathodenraum mit einem Magnetrührer und Thermometer versehen. Unter Rühren und Argongaseinleitung werden je 50 ml Dioxan und 3N wässrige Schwefelsäure sowie 3,4 g Tetrabutylammoniumhydrogensulfat und 15,0 g 4-Hydroxy-2,2,5-trimethyl-4-cyclopenten-l,3- dion in den Kathodenraum und je 50 ml Dioxan und 3N wässrige Schwefelsäure in den Anodenraum gegeben. Sobald die Reaktionslösung auf eine konstante Temperatur von 65"C gebracht worden ist, wird bei einer konstanten Stromstärke von 100 mA unter Rühren und Argonbegasung elektrolysiert, wobei sich eine Zellspannung von ca. 3,5 V einstellt. Nachdem 44'600 Coulomb, was 119% der theoretisch benötigten Strommenge entspricht, durch die Zelle geflossen sind, wird die Elektrolyse abc-brochen. Die Katholytlösung wird in einen 500 ml-Scheidetrichter S1 mit 200 ml 15-proz. Kochsalzlösung gegeben. Zwei weitere 500 ml-Scheidetrichter S2 und S3 werden mit je 400 ml 15-proz. Kochsalzlösung beschickt. Durch die drei Scheidetrichter S1-S3 werden der Reihe nach neun Portionen zu je 150 ml Methylenchlorid geschickt. Die organischen Phasen werden über 20 g Natriumsulfat getrocknet und filtriert. Die vereinigten Filtrate werden im Rotationsverdampfer am Wasserstrahlvakuum bei 40"C Badtemperatur bis zur Gewichtskonstanz eingeengt. Man erhält 21,3 g eines gelblichen, kristallinen Rückstandes, welcher auf einer mit 100 g Kieselgel beschickten Chromatographiersäule gereinigt wird. Als Laufmittel werden 5 1 Diäthyläther verwendet. Nach Vereinigung der reinen Fraktionen wird am Wasserstrahlvakuum bei 40"C Badtemperatur bis zur Gewichtskonstanz eingeengt. Man erhält 11,0 g eines gelblichen, kristallinen Rückstandes, welcher in einem Gemisch bestehend aus je 50 ml Diisopropyläther und Aceton heiss gelöst wird. Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur fallen die ersten weissen Kristalle aus. Danach wird über Nacht bei -20 C stehengelassen, abgenutscht und zweimal mit je 20 ml Diisopropyläther (gekühlt auf -20 C) gewaschen und bei 50"C am Wasserstrahlvakuum bis zur Gewichtskonstanz getrocknet. Man erhält 9,6 g (70%) eines Produkts mit einem Schmelzpunkt von 1700C, welches ein Tautomerengemisch von 3-Hydroxy-2,5,5-trimethyl-2-cyclopenten-1-on und 3-Hydroxy-2,4,4-trimethyl-2-cyclopenten1-on darstellt. Beispiel 5 a) Als Reaktionsgefäss dient ein zweiteiliges Glasgefäss (H-Zelle). Der Anodenraum ist vom Kathodenraum durch ein rundes Glassinterdiaphragma (Durchmesser: 3,5 cm) getrennt. Im Kathodenraum befindet sich eine Quecksilbersumpfelektrode (Oberfläche: ca. 28 cm ) und eine gesättigte Silber/Silberchlorid-Referenzelektrode (SSE). Als Anode wird ein Blei-Blech (3,5 cm x 3,5 cm) verwendet. Beide Elektrodenräume sind mit je einem Gaseinleitungsrohr und der Kathoden raum mit einem Magnetrührer versehen. Unter Rühren und Stickstoffgaseinleitung werden je 160 ml Dioxan und 3N wässrige Schwefel säure in den Kathodenraum sowie je 90 ml Dioxan und 3N wässrige Schwefelsäure in den Anodenraum gegeben. Nachdem 15,4 g des anfangs nicht vollständig gelösten 4-Hydroxy-212, 5-trimethyl-4-cyclopenten-i,3-dion in den Kathodenraum gegeben worden sind, wird bei einem Kathodenpotential von -650 mV (gegen SSE) unter Rühren und Stickstoffeinleitung bei Raumtemperatur elektrolysiert, worauf sich eine Stromstärke von ca. 200 mA einstellt. Nachdem die Stromstärke auf 5 mA abgesunken ist und 19300 Coulomb, was 100 der theoretisch benötigten Strommenge entspricht, durch die Zelle geflossen sind, wird die Elektrolyse abgebrochen. Die vereinigten Katholyt- und Anolytlösungen werden in einen 2-Liter-Scheidetrichter S1 mit 500 ml gesättigter Kochsalzlösung gegeben. Zwei weitere 1-Liter-Scheidetrichter S2 und S3 werden mit je 200 ml Kochsalzlösung beschickt. Durch die drei Scheidetrichter S1 S3 werden der Reihe nach eine Portion zu 300 ml und neun Portionen zu 100 ml Methylenchlorid geschickt. Die organischen Phasen werden über 50 g Natriumsulfat getrocknet und filtriert. Die vereinigten Filtrate werden im Rotationsverdampfer am Wasserstrahlvakuum bei 40"C Badtemperatur bis zur Gewichtskonstanz eingeengt. Man erhält 17,6 g weisse Kristalle. Das Rohprodukt wird in einem Gemisch, bestehend aus je 50 ml Diisopropyläther und Aceton, heiss gelöst. Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur fallen die ersten weissen Kristalle aus. Danach wird über Nacht bei -20 C stehengelassen, abgenutscht und zweimal mit je 20 ml Diisopropyläther (gekühlt auf -20 C) gewaschen und bei 50"C am Wasserstrahlvakuum bis zur Gewichtskonstanz getrocknet. Man erhält 9,5 g (61%) eines Produkts mit einem Schmelzpunkt von 147-148"C, welches ein Tautomerengemisch von 3, 4-Dihydroxy-2, 5, 5-trimethyl-2-cyclopenten-i on und 3,5-Dihydroxy-2,4,4-trimethyl-2-cyclopenten-i-on darstellt. b) Neben je 45 ml Dioxan und 3N wässriger Schwefelsäure sowie 3,05 g Tetrabutylammoniumhydrogensulfat werden 15,6 g des in Absatz a) erhaltenen Produkts für die Weiterreduktion bei einem Kathodenpotential von -1200 mV (gegen SSE) in den Kathodenraum gegeben. Der Anodenraum, versehen mit je 50 ml Dioxan und 3N wässriger Schwefelsäure sowie einer Platindraht-Anode, ist vom Kathodenraum durch eine runde Polymermembran (Durchmesser: 4 cm) getrennt. Die übrigen Versuchsbedingungen erfahren keine Aenderung. Nachdem die Stromstärke von anfangs 150 mA auf 70 mA abgesunken ist und 27'100 Coulomb, was 140% der theoretisch benötigten Strommenge entspricht, durch die Zelle geflossen sind, wird die Elektrolyse abgebrochen. Die Katholytlösung wird in einem 500 ml-Scheidetrichter S1 mit 150 ml gesättiqter Kochsalzlösung gegeben. Zwei weitere 500 ml-Scheidetrichter und S3 werden mit je 150 ml gesättigter Kochsalzlösung beschickt. Durch die drei Scheidetrichter S1-S3 werden der Reihe nach neun Portionen zu je 150 ml Methylenchlorid geschickt. Die organischen Phasen werden über 50 g Natriumsulfat getrocknet und filtriert. Die vereinigten Filtrate werden im Rotationsverdampfer am Wasserstrahlvakuum bei 40"C Badtemperatur bis zur Gewichtskonstanz eingeengt. Man erhält 14,9 g eines gelben kristallinen Rückstandes, welcher nach Reinigung (Abtrennen des polaren Tetrabutylammonium-hydrogensulfats) auf einer Chromatographiersäule (Kieselgel/Diäthyläther) 11,9 g weiss-gelbe Kristalle ergab. Nach der Umkristallisation aus einem Gemisch, bestehend aus je 50 ml Diisopropyläther und Aceton, werden 9,9 g (71X) eines Produkts mit einem Schmelzpunkt von 169-179"C erhalten, welches ein Tautomerengemisch von 3 Hydroxy-2,5,5-trimethyl-2-cyclopenten-i-on und 3-Hydroxy 2,4,4-trimethyl-2-cyclopenten-l-on darstellt. Als Reaktionsgefäss dient ein zweiteiliges Glasgefäss (H-Zelle). Der Anodenraum ist vom Kathodenraum durch ein rundes Glassinterdiaphragma (Durchmesser: 2,5 cm) getrennt, Im Kathodenraum befindet sich eine Graphitelektrode (3,5 cm x 3,5 cm) und eine gesättigte Silber/Silberchlorid-Referenzelektrode (SSE). Als Anode wird eine mit Bleidioxid beschichtete Titananode verwendet. Beide Elektrodenräume sind je mit einem Gaseinleitungsrohr und der Kathodenraum zudem mit einem Magnetrührer versehen. Unter Rühren und Argongaseinleitung werden je 35 ml Aethanol und 1N wässrige Schwefelsäure in den Kathodenraum sowie je 35 ml Aethanol und 1N wässrige Schwefelsäure in den Anodenraum gegeben. Nachdem 0,7 g 2-Hydroxy-3,5,5-trimethyl-2-cyclohexen-1,4-dion in den Kathodenraum gegeben worden sind, wird bei einem konstanten Kathodenpotential von -1250 mV (gegenSSE) unter Rühren und Argongaseinleitung bei Raumtemperatur elektrolysiert, worauf sich eine Stromstärke von ca. 306 mA einstellt. Nachdem 2600 Coulomb, was 162% der theoretisch benötigten Strommenge entspricht, durch die Zelle geflossen sind, wird die Elektrolyse abgebrochen. Die Katholytlösung wird fünfmal mit je 50 ml Chloroform extrahiert. Die vereinigten Extrakte werden über Natriumsulfat getrocknet, filtriert und eingeengt. Die eingeengt Lösung enthält gemäss gaschromatographischer Analyse 0,45 g (70%) des Tautomerengemisches von 3-Hydroxy-2, 6, 6-trimethyl-2-cyclohexen-l-on und 3-Hydroxy-2, 4, 4-trimethyl-2-cyclohexen-l-on und 0,022 g (3%) des Tautomerengemisches von 3,4-Dihydroxy 2,6,6-trimethyl-2-cyclohexen-l-on und 3,6-Dihydroxy-2,4,4trimethyl-2-cyclohexen-l-on.

Claims: Patentansprüche 1. Verfahren zur Herstellung von 3-Hydroxy-2-cycloalken-l-on-Derivaten, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Verbindung der allgemeinen Formel EMI19.1 worin n die Zahlen 0 oder 1 bedeutet, zu einer Verbindung der allgemeinen Formel EMI19.2 worin n die obige Bedeutung hat, kathodisch reduziert und, gewünschtenfalls, die erhaltene Verbindung in saurem oder neutralem Medium zu einer Verbindung der allgemeinen Formel EMI19.3 worin n die obige Bedeutung hat, kathodisch weiterreduziert. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die Reduktion der Verbindung der Formel II, worin n die Zahl 0 ist, unter Zusatz eines Phasentransferkata lysators durchführt. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch qekennzeichnet, dass man die Reduktion in einer unterteilten Zelle durchführt. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass man die Reduktion in einem sauren Reaktionsmedium durchführt. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass man die Reduktion in einem Gemisch einer wässrigen Mineralsäure und eines inerten organischen Lösunqsmittels durchführt. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass man als Mineralsäure Schwefelsäure verwendet. 7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass man als inertes organisches Lösungsmittel Methanol, Aethanol, t-Butanol, Tetrahydrofuran oder 1,4 Dioxan verwendet. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass man als Kathodenmaterial Blei, Graphit oder Quecksilber verwendet. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass man die Reduktion bei einer Temperatur zwischen Raumtemperatur und der Siedetemperatur des Reaktionsgemisches durchführt. 10. Verbindung der Formel EMI20.1

Inventors: GRASS, HANSJORG, DR., WIDMER, ERICH, DR., Grass, Hansjörg, Dr.
Applicants: F. HOFFMANN-LA ROCHE & CO. AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1982
Main classification: C07C49
IPC codes: C07C49, C25B3, C07C45, C07C67