PROCESS FOR THE PREPARATION OF DERIVATIVES OF CYCLOHEXANE DIONE

Abstract: 1. A process for the preparation of cyclohexanedione derivatives of the general formula see diagramm : EP0124041,P7,F1 where R**1 means one of the following substituents : C2 -C8 -alkyl, C2 -C8 -alkenyl, C3 -C12 -cycloalkyl, C5 -C12 -cycloalkyl with 0-4 olefinically unsaturated bonds, C2 -C8 -alkylthioalkyl, C6 -C12 -bicycloalkyl with 0-3 olefinically unsaturated bonds, unsubstituted or substituted aryl or hetaryl, or a heterocyclic radical of 4 to 7 atoms of which not more than 3 may be hetero-atoms selected from the group consisting of O, S and N, the radical being saturated or olefinically unsaturated, by reaction of an alpha,beta-unsaturated ketone of the formula II see diagramm : EP0124041,P7,F2 with a dialkyl malonate in the presence of a base to give the alkoxycarbonylcyclohexenolone or its salt (III) see diagramm : EP0124041,P7,F3 and acylation, hydrolysis and decarboxylation of (III), R being the alcohol radical of the malonate and R**1 having the above meanings, wherein 1. the alpha,beta-unsaturated ketone (II) is reacted, in the presence of a base, with the dialkyl malonate in a solvent from which the alcohol liberated from the malonate can be distilled off, 2. the alcohol is distilled off, where appropriate as an azeotrope, 3. the salt of the alkoxycarbonylcyclohexenolone is reacted with a carboxylic acid halide R**2 COHal, where R**2 is alkyl of up to 6 carbon atoms, 4. the product, where appropriate after removal of excess acyl halide, is treated with an acylation catalyst, and 5. this product is hydrolyzed and decarboxylated.

Description: Verfahren zur Herstellung von Cyclohexandionderivaten Die Erfindung betrifft ein Verfa'nren zur Herstellung von Cyclohexandionderivaten (I) EMI1.1 die als unmittelbare Vorprodukte zur Herstellung von Mitteln zur Beeinflussung des Pflanzenwachstums geeignet sind. Solche Mittel sind beispielsweise in der DE-OS 28 22 304 und in den US-PSen 3 950 420 und 4 011 256 beschrieben. Dabei ist angegeben, dass die Mittel aus Vorprodukten des Typs (I) erhältlich sind. Nach Tetrahedron Lett. 29, 249 (1975) und Synthesis 1978, 925 können Verbindungen (I) aus entsprechend substituierten Cyclohexandionen durch Cbzw. O-Acylierung erhalten werden, wobei die O-Acylierung einen anschlie Benden Isomerisierungsschritt erfordert. Soweit man den angegebenen Stellen entnehmen kann, ist die jeweils erzielbare Einheitlichkeit der Umsetzung und demnach die Ausbeute der einzelnen Schritte nicht besonders hoch. Die Eigenart der jeweils beteiligten Reaktionen erfordert ausserdem jeweils die Reingewinnung der Zwischenprodukte, was erfahrungsgemäss die Gesamtausbeute weiter verringert. Es besteht daher Bedarf an einem einfachen, in möglichst einfachen Reaktionsgefässen ausführbaren Verfahren zur Gewinnung von Cyclohexandionderi- vaten (I) EMI1.2 wobei R1 einen der in Anspruch 1 angegebenen Reste bedeutet und R2 einen Alkylrest mit bis zu 6 C-Atomen bedeutet. Es wurde gefunden, dass man Verbindungen (I) ausgehend von einfachen, wohlfeilen Verbindungen, nämlich ,ss-ungesättigten Ketonen (lot) EMI2.1 und Malonsäuredialkylestern in einem einzigen Reaktionsgefäa und einem gleichbleibenden Lösungsmittel erhalten kann. Erfindungsgemäss setzt man 1. ein entsprechendes &alpha;,ss-ungesättigtes Keton der Formel II in Gegenwart einer Base EMI2.2 mit einem Malonsäuredialkylester in einem Losungsmittel2 aus dem der freiwerdende Alkohol des Malonesters abdestilliert werden kann, zu einem Alkoxycarbonylcyclohexenolon (III), ,bzw. bzw. dessen Salz EMI2.3 um, 2. destilliert den Alkohol ggf. als Azeotrop mit einem Teil des Lösungs mittels ab, 3. versetzt das Salz des Cyclohexenoloas III mit einem Carbonsäurehalo genid (IV) EMI2.4 wobei R2 vorzugsweise Methyl Ethyl oder Propyl, allgemein einen Alkylrest mit z.B. bis zu 6 C-Atomen bedeutet, wobei ein Gemisch von Cyclohexenoncarbonsäureestern (Va) bzw. (Vb) gebildet wird EMI3.1 4. lagert das Gemisch der Ester (Va) und (Vb) mittels eines Acylierungs katalysators zum 2-Acylcyclohexandion (VI) EMI3.2 um, 5. verseift und decarboxyliert. Das Verfahren ist anwendbar auf die Herstellung von Cyclohexandionderivaten der Formel I mit den oben angegebenen Substituenten R1 und R2. Der Substituent R in dem vorstehenden Reaktionsschema entspricht dem Alkylrest des im Malonester eingebauten Alkohols und bedeutet aus wirtschaftlichen Gründen vorzugsweise Methyl oder Ethyl. Als Lösungsmittel verwendet man zweckmässig einen alkylierten oder halogenierten aromatischen Kohlenwasserstoff wie Toluol, Ethylbenzol, ein Xylol, Isopropylbenzol, Chlorbenzol; einen aliphatischen oder cycloaliphatischen Kohlenwasserstoff oder einen Ether. Es muss die Destillation von z.B. Methanol - bei Anwendung von Dimethylmalonat - erlauben und darf die nachfolgende Umsetzung mit dem Acylhalogenid nicht stören. Für das gebildete Salz III muss es kein Lösungsmittel sein; vielmehr fällt z.B. in Toluol das Salz i.a. als fester Stoff, d.h. als Suspension aus. Dies ist für die Umsetzung ohne Nachteil. Toluol wird als Lösungsmittel bevorzugt, wenn Dimethylmalonat als Reaktionsteilnehmer verwendet wird, da Methanol mit Toluol ein Azeotrop bildet. Das Verhältnis von ungesättigtem Keton und Malonester ist bevorzugt stöchiometrisch; ein geringfügiger Überschuss des einen oder anderen ist nicht besonders störend; grösserer Überschuss soll aber vermieden werden, weil es zu einem zusätzlichen Trennungsschritt fuhren, bzw, zusätzlichen Destillationsaufwand bedeuten würde. Die Umsetzung verläuft schon bei Raumtemperatur in Gegenwart von Alkalialkoholat, z.B. Natriummethylat, und vervollständigt sich in dem Masse, wie der freigesetzte Alkohol durch allinähliches Erwärmen abdestilliert wird. Sie kann auch bei höherer Temperatur, z.B. bis zu 1000C vorgenommen werden. Die Entfernung des Methanols bzw. Alkohols muss so vollständig wie möglich geschehen, da das zuzusetzende Acylhalogenid sonst bevorzugt mit dem Alkohol reagiert. Die im wesentlichen alkoholfreie Suspension des gebildeten Salzes versetzt man nun mit dem Säurehalogenid und hält auf 40 bis 200, bevorzugt 80 bis 160eG, wobei das Salz in Lösung geht und das entsprechende Alkali- halogenid ausfällt. Auch das Säurehalogenid wird in etwa st5chiometri- scher Menge, zweckmässig nicht im Überschuss verwendet. Man setzt anschliessend eine katalytische Menge eines Emlagerungskataly- sators zu. Geeignete Katalysatoren sind z.B. tertiäre Amine und besonders Pyridinbasen wie 4-Disethylaminopyridin, 4-Piperidi nop yridin, 4-Morpho- linopyridin oder N-alkylierte Imidazole bzw. Benzimidazole. Die Umlagerung verläuft im gleichen Temperaturbereich wie die vorhergehende, manchmal schon bei Raumtemperatur mit ausreichender Geschwindigkeit. Die Vollständigkeit der Umlagerung kann z.B. durch Diinnschichtchromato- graphie geprüft werden. Man setzt nunmehr wässrige Alkalilauge zu und gewinnt das zu verseifende Produkt als Lösung in wässriger Phase. Es versteht sich, dass man das Lösungsmittel auch vorher abziehen und den Rtickstand in wässriger Lauge aufnehmen kann. Die Verseifung benötigt i.a. eine geringere Temperatur als die vorausgehenden Ussetzungen, z.B. 20 bis 100, bevorzugt 40 bis 80"C. Die Menge an Alkalilauge muss naturgemäss wenigstens 2 Moläquivalente, bezogen auf das zu Beginn eingesetzte Keton betragen, da sowohl die Alkoxycarbonylgruppe wie der bewegliche Wasserstoff des Diketon je 1 Moläquivalent Base binden. Ein gewisser Überschuss an Lauge beschleunigt die Verseifung, jedoch sollte ein zu groBer Überschuss vermieden werden, da noch decarboxyliert werden muss. Die Decarboxylierung verläuft in mineralsaurer Lösung oder in Gegenwart einer stärkeren Carbonsäure wie Ameisen- oder Essigsäure zwischen Raumtemperatur und etwa 100"C. Das gesuchte Cyclohexandionderivat fällt i.a. aus der wägrigen, sauren Lösung aus und kann durch Filtration gesammelt, evtl. auch extrahiert und ggf. durch Umkristallisieren gereinigt werden. Die Erfindung erlaubt die Herstellung der Verbindungen vom Typ I, die bislang nur in mehrstufigen Synthesen mit zum Teil schlechten Ausbeuten und aufwendigen Reinigungsoperationen zugänglich waren, auf einfachem und wirtschaftlichem Wege in guter Ausbeute, hoher Raum-Zeit-Ausbeute, sowie ausgezeichneter Reinheit. Gerade der Herstellung sehr reiner Produkte kommt in diesem Falle besondere Bedeutung zu, da die nach dem Verfahren der Erfindung hergestellten 2-Acyl-cyclohexan-l,3-dion-Derivate wertvolle Zwischenprodukte für hoch wirksame herbizide Wirkstoffe darstellen (DE-OS 28 22 304, 24 39 104, 30 32 973, 30 47 924, 31 21 355, EP 66 195). Beispiel 1 Herstellung von 2-Butyryl-5-(p-toluyl)-cyclohexan-1,3-dion In 1 1 Toluol werden 132 g Dimethylmalonat vorgelegt und bei Raumtemperatur mit 180 g 30 %iger Natriummethylat-Lösung versetzt. Es entsteht ein Kristallbrei, zu dem unter kräftigem Rühren 160 g p-Hethylbenzalaceton getropft werden. Das Reaktionsgemisch wird innerhalb von 3 Stunden auge¯ heizt, wobei gleichzeitig Methanol azeotrop abdestilliert wird, bis die Ubergangstemperatur llO"C erreicht hat. Anschliessend werden bei 80 bis 90"C 106 g Buttersäurechlorid zugegeben und kurz nachgerührt. Nach der Zugabe von 5 g 4-N Dimethylamino-pyridin wird 3 bis 4 Stunden bei 100"C gerührt und danach das Lösungsmittel verdampft. Der Rückstand wird mit einer Lösung von 120 g Natriumhydroxid in 1,5 1 Wasser versetzt und 2 Stunden bei 80"C gerührt. Anschliessend wird bei 60"C mit 270 ml konz. Salzsäure angesäuert, der Niederschlag nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur abgesaugt und mit Wasser neutral gewaschen. Nach dem Trocknen erhält man 239 g (88 %) 2-Butyryl-5-(p-toluyl)-cyclohexan-1,3-dion vom Schmelzpunkt 76 bis 78"C. Beispiel 2 Herstellung von 2-Propionyl-5- (pyrid-3 yl )-cyclo-hexan-1 , 3-dion In 1 1 Toluol werden 132 g Dimethylmalonat vorgelegt und mit 180 g 30 zeiger Natriummethylat-Lösung versetzt. Unter kräftigem Rühren werden anschliessend 147 g 1-(Pyrid-3'l-but-1-en-3-on zugetropft. Das Reaktionsgemisch wird innerhalb von 3 Stunden aufgeheizt, wobei gleichzeitig Metha- nol abdestilliert wird, bis die Übergangstemperatur llOeC erreicht hat. Anschliessend werden bei 80 C 92,5 g Propionsäurechlorid zugegeben und 1 h bei 80 C nachgerührt. Nach Zugabe von 5 g 4-K,µ-Dimethylamino-pyridin wird 4 h bei 10000 gerührt. Nach Abkühlen auf Raumtemperatur extrahiert man das Reaktionsgemisch zweimal mit insgesamt 1,2 kg 10 Ziger Natronlauge und rührt dann den alkalischen Extrakt 3 Stunden bei 6000. Nun versetzt man das Reaktionsgemisch mit 365 g 30prozentiger Salzsäure und rührt 2 Stunden bei 50 C nach. Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur wird der ausgefallene Feststoff abgesaugt, mit Wasser gewaschen und getrocknet. Man erhält 189 g (77 %) 2-Propionyl-5-(pyrid-3'-yl)-cyclohexan-I,3- -dion vom Schmelzpunkt 80 bis 81 C. Beispiel 3 Herstellung von 2-Butyryl-5-cyclohexyl-cyclohexan-1,3-dion In 1 1 Toluol werden 132 g Dimethylmalonat, 180 g 30 Ziege Natriummethy- lat, 152 g 1-Cyclohesyl-but-l-en-3-on und 106,5 g Buttersäurechlorid in analoger Weise wie in Beispiel 1 beschrieben umgesetzt. Zum so erhält- lichen Reaktionsgemisch gibt man 5 g 4-N,N-Dimethylaminopyridin und rührt 4 Stunden bei lOQ4C nach und kühlt dann auf Raumtemperatur. Nun wird in zwei Portionen mit insgesamt 3,5 Mol Natriumhydroxid in 1,5 I Wasser extrahiert und die vereinigten alkalischen Auszüge 2 Stunden bei 80 C gerührt. Anschliessend wird bei 5000 mit ca. 270 ml conz. Salzsäure angesäuert, das anfallende öl mit Methylenchlorid extrahiert, die Extrakte mit Wasser gewaschen und im Vakuum eingeengt. Min erhält 222 g (84 Z) 2-Butyryl-5-cyclohexyl-cyclohexan-1,3-dion als hellbraunes öl. Unter entsprechender Abwandlung der Angaben in den vorstehenden Beispielen konnten z.B. die in der nachstehenden Tabelle auEgefuhrten Verbindungen (I) erhalten werden: EMI7.1 EMI7.2 <tb> R1 <SEP> R2 <SEP> Schmp. <SEP> Ausbeute <tb> CH3-CH=CH- <SEP> 03H7 <SEP> ö1 <SEP> 72 <SEP> % <tb> <SEP> OH <SEP> CH3 <tb> <SEP> - <SEP> 03H7 <SEP> öl <SEP> 80 <SEP> % <tb> <SEP> 3 <tb> <SEP> CH <SEP> < <SEP> H <SEP> ) <tb> <SEP> ( <SEP> C3H7 <SEP> ö1 <SEP> 84 <SEP> % <tb> <SEP> 3 <tb> <SEP> H30 <SEP> < <SEP> C2R5 <SEP> öl <SEP> 77 <SEP> % <tb> <SEP> 03H7 <SEP> 64 <SEP> - <SEP> 65"C <SEP> 86 <SEP> % <tb> <SEP> C3H7 <SEP> 72 <SEP> - <SEP> 73"C <SEP> 92 <SEP> % <tb> <SEP> 03H7 <SEP> 78 <SEP> % <tb> <SEP> p+ <SEP> C3H7 <SEP> 76 <SEP> - <SEP> 78"C <SEP> 82 <SEP> % <tb> <SEP> 03H7 <SEP> 74 <SEP> - <SEP> 75"C <SEP> 80 <SEP> % <tb> <SEP> 03H7 <SEP> C3H7 <SEP> 94 <SEP> - <SEP> 96"C <SEP> 76 <SEP> % <tb> <SEP> n <SEP> r <SEP> C3H7 <SEP> 48 <SEP> - <SEP> 49"C <SEP> 78 <SEP> % <tb> EMI8.1 <tb> <SEP> R1 <SEP> R2 <SEP> Schmp. <SEP> Ausbeute <tb> <SEP> 03H7 <SEP> C3H7 <SEP> 44 <SEP> - <SEP> 46"C <SEP> 69 <SEP> % <tb> 05 <SEP> CH3 <SEP> 49 <SEP> - <SEP> 5100 <SEP> 72 <SEP> % <tb> <SEP> CH7 <SEP> 49 <SEP> - <SEP> 51"C <SEP> 72 <SEP> % <tb> <SEP> 3 <SEP> < <SEP> 3 <tb> 10 <SEP> tH <SEP> 03H7 <SEP> 63 <SEP> - <SEP> 65"C <SEP> 76 <SEP> X <tb> 10 <tb> 15 <SEP> C2E5 <SEP> 54 <SEP> - <SEP> 72 C <SEP> 83 <SEP> % <tb> <SEP> 02H5 <SEP> 70 <SEP> - <SEP> 7200 <SEP> 83 <SEP> % <tb> <SEP> 03H7 <SEP> C3E7 <SEP> 70 <SEP> - <SEP> 72"C <SEP> 81 <SEP> % <tb> 20 <tb> CI',- <SEP> C3H7 <SEP> C3H7 <SEP> öl <SEP> 86 <SEP> X <tb> <SEP> C <SEP> 2H5-S-OH-0t2 <SEP> = <tb> <SEP> 03H7 <SEP> öl <SEP> 89 <SEP> % <tb> <SEP> vn3 <tb>

Claims: 1. A process for the preparation of cyclohexanedione derivatives of the general formula I where R¹ is C₂-C₈-alkyl, C₂-C₈-alkenyl, C₃-C₁₂-cycloalkyl or C₅-C₁₂-cycloalkyl with 0-4 olefinically unsaturated bonds, C₂-C₈-alkylthioalkyl, C₆-C₁₂-bicycloalkyl with 0-3 olefinically unsaturated bonds, unsubstituted or substituted aryl or hetaryl, or a heterocyclic radical of 4 to 7 atoms of which not more than 3 may be hetero atoms chosen from O, S and N, the radical being saturated or olefinically unsaturated, by reaction of an α, β-unsaturated ketone of the formula II with a dialkyl malonate in the presence of a base to give the alkoxycarbonylcyclohexenolone or its salt (III) and acylation, hydrolysis and decarboxylation of (III), R being the alcohol radical of the malonate and R¹ having the above meaning, wherein 1. the α,β-unsaturated ketone (II) is reacted, in the presence of a base, with the dialkyl malonate in a solvent from which the alcohol liberated from the malonate can be distilled off, 2. the alcohol is distilled off, where appropriate as an azeotrope, 3. the salt of the alkoxycarbonylcyclohexenolone is reacted with a carboxylic acid halide R² COHal, where R² is alkyl of not more than 6 carbon atoms, 4. the product, where appropriate after removal of excess acyl halide, is treated with a tertiary amine as a catalyst for a rearrangement reaction and 5. this product is hydrolyzed and decarboxylated.

Inventors: REISSENWEBER, GERNOT, DR., RICHARZ, WINFRIED, DR.
Applicants: BASF AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1984
Main classification: C07C45
IPC codes: C07C45, C07C67, C07B41, C07C403, C07C49, C07D309, C07C69, C07C401, C07D213, C07D335, C07C323, C07B37, C07C313