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DE3715029A1 - CRYSTALLINE-LIQUID CONNECTIONS FOR MIXTURES WITH NEGATIVE DIELECTRIC ANISOTROPY AND METHOD FOR PRODUCING THE CONNECTIONS USED - Google Patents

CRYSTALLINE-LIQUID CONNECTIONS FOR MIXTURES WITH NEGATIVE DIELECTRIC ANISOTROPY AND METHOD FOR PRODUCING THE CONNECTIONS USED

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Publication number
DE3715029A1
DE3715029A1 DE19873715029 DE3715029A DE3715029A1 DE 3715029 A1 DE3715029 A1 DE 3715029A1 DE 19873715029 DE19873715029 DE 19873715029 DE 3715029 A DE3715029 A DE 3715029A DE 3715029 A1 DE3715029 A1 DE 3715029A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
crystalline
liquid
subst
general formula
mol
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19873715029
Other languages
German (de)
Inventor
Dietrich Prof Dipl Chem Demus
Horst Prof Dipl Chem D Zaschke
Horst Dipl Chem Dr Kresse
Carsten Dipl Chem D Tschierske
Hans-Matthias Dipl Ch Verbrodt
Marion Lunow
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Werk fuer Fernsehelektronik im VEB Kombinat Mikroelektronik VEB
Werk fuer Fernsehelektronik GmbH
Original Assignee
Werk fuer Fernsehelektronik im VEB Kombinat Mikroelektronik VEB
Werk fuer Fernsehelektronik GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DD29036486A external-priority patent/DD249277A1/en
Priority claimed from DD29036386A external-priority patent/DD249279A1/en
Priority claimed from DD29036586A external-priority patent/DD249278A1/en
Application filed by Werk fuer Fernsehelektronik im VEB Kombinat Mikroelektronik VEB, Werk fuer Fernsehelektronik GmbH filed Critical Werk fuer Fernsehelektronik im VEB Kombinat Mikroelektronik VEB
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • C07D405/00Heterocyclic compounds containing both one or more hetero rings having oxygen atoms as the only ring hetero atoms, and one or more rings having nitrogen as the only ring hetero atom
    • C07D405/02Heterocyclic compounds containing both one or more hetero rings having oxygen atoms as the only ring hetero atoms, and one or more rings having nitrogen as the only ring hetero atom containing two hetero rings
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Abstract

The invention relates to crystalline-liquid compounds for mixtures in opto-electronic components for modulating transient or rejected light as well as for coloured or black-and-white reproduction of figures, symbols and images which occurs by virtue of their dielectric and optical anisotropy. The aim is to produce new substances which can offer high negative dielectric anisotropy for wide temperature ranges, ready miscibility with other liquid crystals and ease of production and which can be used in liquid crystal mixtures for electro-optical arrangements. According to the invention, r-2-substituted-t-5-substituted-c-5-cyano-1,3-dioxanes are used as crystalline liquid compounds Cholesterinic crystalline liquid compounds or chiral smectic liquid crystals or also non-crystalline-liquid substances, particularly dyestuffs, may be added to the substances according to the invention.

Description

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung neuer kristallin-flüssiger r-2-Subst.-t-5-subst.-5-cyan-1,3- dioxane der allgemeinen FormelThe invention relates to a method for producing new crystalline liquid r-2-sub-t-5-sub-5-cyan-1,3- dioxanes of the general formula

wobei die Substituenten folgende Bedeutung haben:where the substituents have the following meaning:

sowie
R2 = R3, -OR3, -OCOOR3, -COR3, Halogen,
such as
R 2 = R 3 , -OR 3 , -OCOOR 3 , -COR 3 , halogen,

-COO Cholesteryl, -CN, -COOR3, -OOCR3,-COO cholesteryl, -CN, -COOR 3 , -OOCR 3 ,

R3 = -C n H2n+1 R 3 = -C n H 2 n +1

mit
X = -COO-,  -OOC-,  Einfachbindung
Y = -O-,  -S-
Z = -O-,  -S-
R5, R6 = H, CH3/CH3, H/CN, H/H, CN/H, H/CN, CN
wenn R2 ≠ CN
With
X = -COO-, -OOC-, single bond
Y = -O-, -S-
Z = -O-, -S-
R 5 , R 6 = H, CH 3 / CH 3 , H / CN, H / H, CN / H, H / CN, CN
if R 2 ≠ CN

R8 = -C m H2m+1
R9 = -OR3,  -CH2OR3,  -Cl,  -Br, -COOR3,  -OOCR3,  --CN
mit n = 1-16, m = 1-16, p = 0,2; q = 2-8
wobei die Anzahl der Ringe 2 bis 4 beträgt, die in elektrooptischen Bauelementen zur Darstellung von Ziffern, Zeichen und Bildern sowie zur Informationsspeicherung genutzt werden können.
R 8 = -C m H 2 m +1
R 9 = -OR 3 , -CH 2 OR 3 , -Cl, -Br, -COOR 3 , -OOCR 3 , --CN
with n = 1-16, m = 1-16, p = 0.2; q = 2-8
the number of rings being 2 to 4, which can be used in electro-optical components for the representation of numbers, characters and images and for information storage.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren synthetisierten Substanzen sind neu. Es wurde noch kein Verfahren zu deren Herstellung beschrieben.Those synthesized by the process according to the invention Substances are new. No procedure has yet been developed for them Manufacturing described.

Die von EIDENSCHINK (OS 33 25 727) erwähnten Substanzen weisen ausschließlich ungeradzahlige Mittelgruppen auf und wurden nicht näher charakterisiert. Auch sind Möglichkeiten zu deren Synthese nicht angegeben.By EIDENSCHINK (OS 33 25 727) substances mentioned have only odd numbers Middle groups and were not characterized in detail. Possibilities for their synthesis are also not specified.

Ziel der ErfindungAim of the invention

Das Ziel der Erfindung besteht in der Herstellung neuer kristallin- flüssiger Derivate des r-2-Subst.-t-5-subst.-c-5- cyan-1,3-dioxans, die in elektrooptischen Bauelementen eingesetzt werden können.The aim of the invention is to produce new crystalline liquid derivatives of r-2-Subst.-t-5-subst.-c-5- cyan-1,3-dioxans used in electro-optical devices can be.

Darlegung des Wesens der ErfindungState the nature of the invention

Aufgabe der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung kristallin- flüssiger- r-2-Subst.-t-5-subst.-c-5-cyan-1,3-dioxane. Erfindungsgemäß werden kristallin-flüssige r-2-Subst.-t- 5-subst.-c-5-cyan-1,3-dioxane hergestellt durch Umsetzung von 2-Subst.-2-cyanpropan-1,3-diolen mit Aldehyden in Gegenwart saurer Katalysatoren wie z. B. HCl, H2SO4, p-Toluensulfonsäure, BF3, AlCl3, sauren Ionenaustauschern in organischen Lösungsmitteln wie z. B. Benzen, Toluen, CCl4, CHCl3, CH2Cl2, 1,2-Dichlorethan, Benzin in Gegenwart wasserbindender Mittel wie Molsiebe, Na2SO4, CuSO4 oder in Abwesenheit dieser vorzugsweise unter azeotroper Entfernung des Reaktionswassers, wobei überraschenderweise bevorzugt das Isomere mit axialer Lage der Nitrilfunktion, welches als einziges zur Ausbildung kristallin-flüssiger Phasen befähigt ist, entsteht. Die Reinigung dieses Isomeren gelingt durch einfaches Umkristallisieren aus Methanol.The object of the invention is a process for the preparation of crystalline-liquid r-2-Subst.-t-5-subst.-c-5-cyan-1,3-dioxanes. According to the invention, crystalline liquid r-2-sub-t-5-sub-c-5-cyan-1,3-dioxanes are prepared by reacting 2-sub-2-cyanopropane-1,3-diols with aldehydes in the presence of acidic catalysts such. B. HCl, H 2 SO 4 , p-toluenesulfonic acid, BF 3 , AlCl 3 , acidic ion exchangers in organic solvents such as. B. benzene, toluene, CCl 4 , CHCl 3 , CH 2 Cl 2 , 1,2-dichloroethane, gasoline in the presence of water-binding agents such as molecular sieves, Na 2 SO 4 , CuSO 4 or in the absence of these, preferably with azeotropic removal of the water of reaction, where Surprisingly, preference is given to the isomer with the axial position of the nitrile function, which is the only one capable of forming crystalline-liquid phases. This isomer can be purified by simple recrystallization from methanol.

Gleichung 1:Equation 1:

Die 2-Subst.-2-cyanpropan-1,3-diole werden erfindungsgemäß hergestellt durch Umsetzung von 2-Subst.-cyanessigsäureestern bzw. -thiolestern mit Formaldehyd als reine Verbindung, als wässrige Lösung (Formalin), Paraformaldehyd oder Polyoxymethylen in Gegenwart basischer Katalysatoren wie z. B. Alkalimetallcarbonaten, -hydrogencarbonaten, -hydroxiden, -alkoholaten oder sonstiger Salze schwacher Säuren oder Amine in Gegenwart oder Abwesenheit von Lösungsmitteln, bei Temperaturen zwischen -78°C und +100°C, vorzugsweise zwischen -20°C und +35°C.The 2-Subst.-2-cyanpropan-1,3-diols are according to the invention prepared by reacting 2-Subst.-cyanoacetic acid esters or thiolesters with formaldehyde as a pure compound, as an aqueous solution (formalin), paraformaldehyde or Polyoxymethylene in the presence of basic catalysts such as e.g. B. alkali metal carbonates, hydrogen carbonates, hydroxides, -alcoholates or other salts of weak acids or amines in the presence or absence of solvents, at temperatures between -78 ° C and + 100 ° C, preferably between -20 ° C and + 35 ° C.

Gleichung 2:Equation 2:

X = O-alkyl, S-alkylX = O-alkyl, S-alkyl

Die so erhaltenen 2-Subst.-2-hydroxymethyl-cyanessigsäurederivate können durch selektive Reduktion der Ester- bzw. Thiolesterfunktion mit komplexen Hydriden in die 2-Subst.-2- cyanpropan-1,3-diole übergeführt werden.The 2-sub-2-hydroxymethyl-cyanoacetic acid derivatives thus obtained by selective reduction of the ester or Thiolester function with complex hydrides in the 2-Subst.-2- cyanopropane-1,3-diols are converted.

Gleichung 3:Equation 3:

X = O-alkyl, S-alkylX = O-alkyl, S-alkyl

Dabei gelingt die selektive Reduktion der Thiolalkylesterfunktion mit NaBH4 in alkoholischen Lösungsmitteln. The selective reduction of the thiol alkyl ester function with NaBH 4 in alcoholic solvents is successful.

Gleichung 4:Equation 4:

Die selektive Reduktion der Carbonsäureesterfunktion neben der Nitrilfunktion kann durch zwei Methoden erfolgen:The selective reduction of the carboxylic ester function besides The nitrile function can be done by two methods:

  • A) Durch Reduktion der Carbonsäureesterfunktion mit LiBH4 oder Ca(BH4)2 in etherischen Lösungsmitteln wie THF oder Diglyme (M. M. Steward, J. Org. Chem. 26, 3360 (1961)). Anstelle von LiBH4 bzw. Ca(BH4)2 können auch Gemische aus NaBH4 und einem Li⁺- bzw. Ca2+-Salz (z. B. LiBr, CaCl2) verwendet werden (H. C. Brown, S. Narasimhan, Y. M. Choi, J. Org. Chem. 47, 4702-08).A) By reducing the carboxylic acid ester function with LiBH 4 or Ca (BH 4 ) 2 in ethereal solvents such as THF or Diglyme (MM Steward, J. Org. Chem. 26, 3360 (1961)). Instead of LiBH 4 or Ca (BH 4 ) 2 , mixtures of NaBH 4 and a Li⁺ or Ca 2+ salt (e.g. LiBr, CaCl 2 ) can also be used (HC Brown, S. Narasimhan, YM Choi, J. Org. Chem. 47, 4702-08).
  • B) Durch Reduktion der Carbonsäureesterfunktion mit Na(OCH3)3BH, wobei die Reduktion mit NaBH4 in Methanol vorzugsweise bei 0°C bis 20°C durchgeführt wird oder mit NaBH4 in t-Butanol oder etherischen Lösungsmitteln wie THF oder Diglyme bei erhöhter Temperatur (vorzugsweise 50 . . . 100°C) unter langsamer Zugabe von Methanol (Bull. Chem. Soc. Jpn. 57, 1948 (1984)).B) By reducing the carboxylic acid ester function with Na (OCH 3 ) 3 BH, the reduction being carried out with NaBH 4 in methanol preferably at 0 ° C. to 20 ° C. or with NaBH 4 in t-butanol or ethereal solvents such as THF or diglyme elevated temperature (preferably 50 ... 100 ° C) with the slow addition of methanol (Bull. Chem. Soc. Jpn. 57, 1948 (1984)).

Die Hydroxymethylfunktion kann dabei zwecks Steigerung der Ausbeute während des Reduktionsschrittes als Silylether, Acetat oder Acetal (z. B. THP-Ether) geschützt werden. Durch Acetalisierung der so erhaltenen 2-Subst.-2-cyanpropan- 1,3-diole mit geeigneten Aldehyden wurden die 2,5-disubstituieren 5-Cyan-1,3-dioxanderivate wie oben beschrieben in der richtigen Konfiguration erhalten.The hydroxymethyl function can be used to increase the Yield during the reduction step as silyl ether, Acetate or acetal (e.g. THP ether) are protected. By acetalizing the 2-sub-2-cyanopropane 1,3-diols with suitable aldehydes were the 2,5-disubstitute 5-cyan-1,3-dioxane derivatives as above described in the correct configuration.

Die Umwandlungstermperaturen erfindungsgemäßer Substanzen befinden sich in den Tabellen 1 und 2.The conversion temperatures of substances according to the invention are in Tables 1 and 2.

Dabei bedeuten
K = kristallin- festN = nematisch S = smektischI = isotrop - flüssig
Mean
K = crystalline solid N = nematic S = smectic I = isotropic - liquid

Tabelle 1 Table 1

r-2-Subst.-t-2-n-alkyl-c-5-cyan-1,3-dioxane r-2-Subst.-t-2-n-alkyl-c-5-cyan-1,3-dioxanes

Tabelle 2 Table 2

r-2-Subst.-t-5-subst.-c-5-cyan-1,3-dioxane r-2-Subst.-t-5-subst.-c-5-cyan-1,3-dioxanes

Beispiel 1example 1 Synthese der 2-Alkylcyanessigsäureethylester (Variante A)Synthesis of the 2-alkylcyanoacetic acid ethyl ester (variant A)

Zu einer Natriumethanolatlösung, welche durch Auflösen von 1 Grammatom (23 g) Na in 500 ml abs. Ethanol hergestellt wurde, wird 1 mol (113 g) Cyanessigsäureethylester gegeben. Nach Zugabe von 1 g KJ und 1 mol Alkylbromid wird 2 h unter Rückfluß zum Sieden erhitzt. Nach dem Abkühlen der Reaktionsmischung wird vom ausgeschiedenen NaBr abgesaugt, das Lösungsmittel am Rotationsverdampfer im Vakuum abdestilliert und der Rückstand in Ether aufgenommen und zweimal mit H2O gewaschen. Nach dem Abdestillieren des Lösungsmittels wird im Vakuum fraktioniert.
Ausbeute: 30-40% d. Th.
To a sodium ethanolate solution, which by dissolving 1 gram atom (23 g) Na in 500 ml abs. Ethanol was prepared, 1 mol (113 g) of ethyl cyanoacetate was added. After adding 1 g of KJ and 1 mol of alkyl bromide, the mixture is heated to boiling under reflux for 2 h. After the reaction mixture has cooled, the NaBr which has separated out is filtered off with suction, the solvent is distilled off in vacuo on a rotary evaporator and the residue is taken up in ether and washed twice with H 2 O. After the solvent has been distilled off, it is fractionated in vacuo.
Yield: 30-40% of theory Th.

Beispiel 2Example 2 Synthese der 2-Alkylcyanessigsäureethylester (Variante B)Synthesis of the 2-alkylcyanoacetic acid ethyl ester (variant B)

Eine Mischung aus 1 mol frisch destilliertem Aldehyd, 1 mol (113 g) Cyanessigsäureethylester, 500 ml Benzen oder Toluen und 0,1 mol (7,7 g) Ammoniumacetat sowie 0,2 mol (12 g) Essigsäure wird 6 h am Wasserabscheider erhitzt. Nach dem Abkühlen der Reaktionsmischung auf Raumtemperatur wird viermal mit Wasser gewaschen, über Na2SO4 getrocknet und das Lösungsmittel am Rotationsverdampfer im Vakuum destilliert. Der Rückstand wird in 500 ml Methanol oder Ethanol gelöst und über 2 g Pd auf Kohle (5 oder 10%ig) bei Raumtemperatur hydriert. Nach beendeter Wasserstoffaufnahme wird vom Katalysator abfiltiert und das Lösungsmittel abdestilliert. Der Rückstand wird im Vakuum fraktioniert.
Ausbeute: 70-95% d. Th.
A mixture of 1 mol of freshly distilled aldehyde, 1 mol (113 g) of cyanoacetate, 500 ml of benzene or toluene and 0.1 mol (7.7 g) of ammonium acetate and 0.2 mol (12 g) of acetic acid is heated for 6 hours on a water separator . After the reaction mixture has cooled to room temperature, it is washed four times with water, dried over Na 2 SO 4 and the solvent is distilled in vacuo on a rotary evaporator. The residue is dissolved in 500 ml of methanol or ethanol and hydrogenated over 2 g of Pd on carbon (5 or 10%) at room temperature. When the uptake of hydrogen has ended, the catalyst is filtered off and the solvent is distilled off. The residue is fractionated in vacuo.
Yield: 70-95% of theory Th.

Beispiel 3Example 3 Synthese des 2-(4-Ehtylcyclohexyl)-cyanessigsäureethylesters (Variante C)Synthesis of ethyl 2- (4-ethylcyclohexyl) cyanoacetate (Variant C)

Zu einer Lösung von 0,2 Grammatom (1,4 g) Lithium in 1000 ml flüssigem Ammoniak wird innerhalb von 10 min eine Lösung von 0,092 mol (20 g) e-Ethylcyclohexylidencyanessigsäureethylester und 0,4 mol (34,4 ml) t-Butanol in 50 ml absolutem THF zugetropft. Nach 0,5 h Reaktionszeit wird das überschüssige Lithium durch Zugabe von NH4Cl zerstört und der NH3 abdestilliert. Der Rückstand wird mit 100 ml Ether versetzt und mit 5%iger Salzsäure angesäuert. Die organische Phase wird abgetrennt, mit Wasser, NaHCO3-Lösung und nochmals mit Wasser gewaschen. Nach dem Abdestillieren des Lösungsmittels wird im Vakuum fraktioniert.To a solution of 0.2 gram atom (1.4 g) of lithium in 1000 ml of liquid ammonia, a solution of 0.092 mol (20 g) of e-ethylcyclohexylidene-acetic acid ethyl ester and 0.4 mol (34.4 ml) of t- Butanol added dropwise in 50 ml of absolute THF. After a reaction time of 0.5 h, the excess lithium is destroyed by adding NH 4 Cl and the NH 3 is distilled off. The residue is mixed with 100 ml of ether and acidified with 5% hydrochloric acid. The organic phase is separated off, washed with water, NaHCO 3 solution and again with water. After the solvent has been distilled off, it is fractionated in vacuo.

Tabelle 3 Table 3

2-Subst.-cyanessigsäureethylester 2-Subst. Ethyl cyanoacetate

R-CH(CN)-COOC2H5 R-CH (CN) -COOC 2 H 5

Beispiel 4Example 4 Synthese der 2-Subst.-2-hydroxymethylcyanessigsäureethylesterSynthesis of the 2-Subst.-2-hydroxymethylcyanessigsäureethylester

1 mol 2-Subst.-cyanessigsäureethylester wird mit 120 ml Formalin, 2 g K2CO3 und 700 ml Methanol versetzt und 2 h bei Raumtemperatur gerührt. Die Reaktionsmischung wird mit 2 l Wasser verdünnt und mit insgesamt 500 ml Ether dreimal extrahiert. Nach sorgfältigem Trocknen über Na2SO3 wird das Lösungsmittel am Rotationsverdampfer abdestilliert. Die Ausbeute ist quantitativ.1 mol of ethyl 2-sub-cyanoacetate is mixed with 120 ml of formalin, 2 g of K 2 CO 3 and 700 ml of methanol and stirred for 2 hours at room temperature. The reaction mixture is diluted with 2 l of water and extracted three times with a total of 500 ml of ether. After careful drying over Na 2 SO 3 , the solvent is distilled off on a rotary evaporator. The yield is quantitative.

Beispiel 5Example 5 Synthese der 2-Subst.-2-cyanpropan-1,3-diole (Variante A)Synthesis of the 2-Subst.-2-cyanpropan-1,3-diols (variant A)

Eine Lösung von 0,1 mol 2-Subst.-2-hydroxymethylcyanessigsäureethylester in 50 ml abs. THF wird unter Rühren zu einer Lösung von 2,5 g LiBH4 in 200 ml abs. THF getropft. Die resultierende Lösung wird 3 h unter Rückfluß zum Sieden erhitzt. Nach dem Abkühlen werden vorsichtig 100 ml Methanol zugetropft und 0,5 h bei Raumtemperatur gerührt. Die Lösungsmittel werden im Vakuum am Rotationsverdampfer abdestilliert. Der Rückstand wird mit 250 ml Wasser versetzt, vorsichtig mit konzentrierter Salzsäure angesäuert und mit Ether dreimal extrahiert. Die vereinigten organischen Phasen werden mit 200 ml 10%iger KOH, einmal mit Wasser und einmal mit gesättigter NaCl-Lösung gewaschen. Nach dem Trocknen über Na2SO4 wird das Lösungsmittel am Rotationsverdampfer abdestilliert und der Rückstand aus n- Hexan, evtl. unter Zusatz von wenig Essigester umkristallisiert. A solution of 0.1 mol of 2-subst. 2-hydroxymethylcyanoacetate in 50 ml abs. THF is stirred with a solution of 2.5 g of LiBH 4 in 200 ml of abs. THF dropped. The resulting solution is refluxed for 3 hours. After cooling, 100 ml of methanol are carefully added dropwise and the mixture is stirred at room temperature for 0.5 h. The solvents are distilled off in vacuo on a rotary evaporator. The residue is mixed with 250 ml of water, carefully acidified with concentrated hydrochloric acid and extracted three times with ether. The combined organic phases are washed with 200 ml of 10% KOH, once with water and once with saturated NaCl solution. After drying over Na 2 SO 4 , the solvent is distilled off on a rotary evaporator and the residue is recrystallized from n-hexane, possibly with the addition of a little ethyl acetate.

Beispiel 6Example 6 Synthese der 2-Subst.-2-cyanpropan-2,3-diole (Variante B)Synthesis of the 2-Subst.-2-cyanpropan-2,3-diols (variant B)

Eine Lösung von 0,1 mol 2-Subst.-2-hydroxymethylcyanessigsäureethylester in 50 ml THF wird unter Rühren zu einer Lösung von 3,8 g NaBH4 und 9,0 g LiBr in 400 ml abs. THF getropft und 3 h unter Rückfluß zum Sieden erhitzt. Die Aufarbeitung erfolgt analog Variante A.A solution of 0.1 mol of 2-sub-2-hydroxymethylcyanoacetate in 50 ml of THF is stirred with a solution of 3.8 g of NaBH 4 and 9.0 g of LiBr in 400 ml of abs. THF added dropwise and heated to boiling under reflux for 3 h. The processing takes place analogously to variant A.

Beispiel 7Example 7 Synthese der 2-Subst.-2-cyanpropan-1,3-diole (Variante C)Synthesis of the 2-Subst.-2-cyanpropan-1,3-diols (variant C)

Zu einer Lösung von 0,1 mol 2-Subst.-2-hydroxymethylcyanessigsäureethylester in 150 ml abs. THF werden 0,11 mol (11,9 g) Trimethylchlorsilan und 0,11 mol (11,1 g) Triethylamin gegeben und 0,5 h bei Raumtemperatur gerührt. Der entstandene Niederschlag von Triethylammoniumchlorid wird abgesaugt und zweimal mit je 30 ml abs. THF gewaschen. Die erhaltene Lösung wird mit 11 g NaBH4 versetzt und zum Sieden erhitzt. Zur siedenden Lösung werden im Laufe von 2 h 100 ml abs. Methanol langsam unter Rühren zugetropft. Man läßt auf ca. 40°C abkühlen und gibt 150 ml 15%ige Salzsäure zu und rührt ca. 0,5 h. THF und Methanol werden am Rotationsverdampfer zum großen Teil abdestilliert, der Rückstand mit Wasser verdünnt und viermal mit Ether extrahiert. Die weitere Aufarbeitung erfolgt analog Variante A.To a solution of 0.1 mol of 2-subst. 2-hydroxymethylcyanoacetate in 150 ml abs. THF are added 0.11 mol (11.9 g) trimethylchlorosilane and 0.11 mol (11.1 g) triethylamine and stirred for 0.5 h at room temperature. The resulting precipitate of triethylammonium chloride is filtered off and twice with 30 ml of abs. THF washed. The solution obtained is mixed with 11 g NaBH 4 and heated to boiling. To the boiling solution, 100 ml of abs. Methanol was slowly added dropwise with stirring. The mixture is allowed to cool to about 40 ° C. and 150 ml of 15% hydrochloric acid are added and the mixture is stirred for about 0.5 h. Most of the THF and methanol are distilled off on a rotary evaporator, the residue is diluted with water and extracted four times with ether. Further processing is carried out analogously to variant A.

Beispiel 8Example 8 Synthese der 2-Subst.-2-cyanpropan-1,3-diole (Variante D)Synthesis of the 2-Subst.-2-cyanpropan-1,3-diols (variant D)

0,1 mol 2-Subst.-2-hydroxymethylcyanessigsäureethylester wird entsprechend der unter Variante C angegebenen Vorschrift silyliert. Die Lösung des 2-Subst.-2-trimethylsilyloxymethylcyanessigsäureesters in THF wird zu einer Lösung von 2,5 g LiBH4 in 100 ml abs. THF getropft und 3 h zum Sieden erhitzt. Nach dem Abkühlen werden 100 ml Methanol zugegeben und die resultierende Lösung wie unter C angegeben, weiteraufgearbeitet. 0.1 mol of 2-sub-2-hydroxymethylcyanoacetate is silylated in accordance with the instructions given under variant C. The solution of the 2-Subst.-2-trimethylsilyloxymethylcyanacetic acid ester in THF becomes a solution of 2.5 g LiBH 4 in 100 ml abs. THF dropped and heated to boiling for 3 h. After cooling, 100 ml of methanol are added and the resulting solution is worked up further as indicated under C.

Tabelle 4 Table 4

2-Subst.-2-cyanpropan-1,3-diole 2-Subst. 2-cyanopropane-1,3-diols

R-C(CN)(CH2OH)2 RC (CN) (CH 2 OH) 2

Beispiel 9Example 9 Synthese der r-2-Subst.-t-5-subst.-c-5-cyan-1,3-dioxaneSynthesis of r-2-Subst.-t-5-subst.-c-5-cyan-1,3-dioxanes

Eine Mischung aus 0,01 mol 2-Subst.-2-cyanpropan-1,3-diol, 0,01 mol Aldehyd und 100 mg p-Toluensulfonsäure sowie 150 ml Benzen wird ca. 20 min am Wasserabscheider zum Sieden erhitzt. Die erkaltete Reaktionsmischung wird einmal mit NaHCO3-Lösung und zweimal mit Wasser gewaschen, über Na2SO4 getrocknet und das Lösungsmittel am Rotationsverdampfer abdestilliert. Der Rückstand wird aus Methanol bis zur Konstanz der Umwandlungstemperaturen umkristallisiert.
Ausbeute: 50 bis 65% d. Th.
A mixture of 0.01 mol of 2-sub-2-cyanopropane-1,3-diol, 0.01 mol of aldehyde and 100 mg of p-toluenesulfonic acid and 150 ml of benzene is heated to boiling in a water separator for about 20 minutes. The cooled reaction mixture is washed once with NaHCO 3 solution and twice with water, dried over Na 2 SO 4 and the solvent is distilled off on a rotary evaporator. The residue is recrystallized from methanol until the transition temperatures are constant.
Yield: 50 to 65% of theory. Th.

Die so hergestellten Verbindungen sind in den Tabellen 1 und 2 zusammengefaßt.The compounds thus prepared are in Tables 1 and 2 summarized.

Beispiel 10Example 10 Synthese der trans-4-(t-4-Alkyl-c-4-cyan-1,3-dioxan-2-r-yl)- cyclohexancarbonsäurenSynthesis of trans-4- (t-4-alkyl-c-4-cyan-1,3-dioxan-2-r-yl) - cyclohexane carboxylic acids

0,2 mol trans-4-(t-4-Alkyl-c-4-cyan-1,3-dioxan-2-r-yl)-cyclo hexancarbonsäuremethylester wird in 2 l Methanol gelöst und nach Zugabe einer Lösung von 100 g KOH in 100 ml Wasser 20 min unter Rückfluß erhitzt. Das Lösungsmittel wird am Rotationsverdampfer abdestilliert und der Rückstand mit ca. 2 l Wasser versetzt.0.2 mol of trans-4- (t-4-alkyl-c-4-cyan-1,3-dioxan-2-r-yl) cyclo hexane carboxylic acid methyl ester is dissolved in 2 l of methanol and after adding a solution of 100 g KOH in 100 ml water Heated under reflux for 20 min. The solvent is on Rotary evaporator distilled off and the residue with approx. 2 l of water added.

Die Lösung wird mit 25%iger Schwefelsäure gegen Kongorot angesäuert und dreimal mit Essigester extrahiert. Die organischen Phasen werden mit gesättigter NaCl-Lösung gewaschen und über Na2SO4 getrocknet. Nach dem Abdestillieren des Lösungsmittels am Rotationsverdampfer wird mit n- Hexan versetzt und das Produkt abgesaugt.The solution is acidified against Congo red with 25% sulfuric acid and extracted three times with ethyl acetate. The organic phases are washed with saturated NaCl solution and dried over Na 2 SO 4 . After the solvent has been distilled off on a rotary evaporator, n-hexane is added and the product is suctioned off.

Beispiel 11Example 11 Veresterung der trans-4-(t-4-Alkyl-c-4-cyan-1,3-dioxan-2-r-yl)- cyclohexancarbonsäuren (Variante A)Esterification of trans-4- (t-4-alkyl-c-4-cyan-1,3-dioxan-2-r-yl) - cyclohexane carboxylic acids (variant A)

0,01 mol trans-4-(t-4-Alkyl-c-4-cyan-1,3-dioxan-3-r-yl)- cyclohexancarbonsäure und 0,01 mol 4-subst.-Phenol oder 0,015 mol 4-Alkylcyclohexanol und 100 mg DMAP werden in 200 ml abs. Methylenchlorid suspendiert und bei Raumtemperatur mit einer Lösung von 0,011 mol (2,27 g) Dicyclohexylcarbodiimid in 30 ml Methylenchlorid versetzt. Es wird 24 h bei Raumtemperatur gerührt, der abgeschiedene Dicyclohexylharnstoff abfiltriert, das Lösungsmittel am Rotationsverdampfer abdestilliert und der Rückstand aus Methanol umkristallisiert.
Ausbeute: 40 bis 70% d. Th.
0.01 mol of trans-4- (t-4-alkyl-c-4-cyano-1,3-dioxan-3-r-yl) cyclohexane carboxylic acid and 0.01 mol of 4-substituted phenol or 0.015 mol of 4 -Alkylcyclohexanol and 100 mg DMAP in 200 ml abs. Suspended methylene chloride and mixed at room temperature with a solution of 0.011 mol (2.27 g) dicyclohexylcarbodiimide in 30 ml methylene chloride. The mixture is stirred at room temperature for 24 h, the separated dicyclohexylurea is filtered off, the solvent is distilled off on a rotary evaporator and the residue is recrystallized from methanol.
Yield: 40 to 70% of theory. Th.

Beispiel 12Example 12 Veresterung der trans-4-(t-4-Alkyl-c-4-cyan-1,3-dioxan-2-r-yl)- cyclohexancarbonsäure (Variante B)Esterification of trans-4- (t-4-alkyl-c-4-cyan-1,3-dioxan-2-r-yl) - cyclohexane carboxylic acid (variant B)

0,002 mol trans-4-(t-4-Alkyl-c-4-cyan-1,3-dioxan-2-r-yl)- cyclohexancarbonsäure, 0,002 mol 4-subst. Phenol oder 0,003 mol trans-4-Alkylcyclohexanol und 20 mg DMAP werden in 20 ml Methylenchlorid suspendiert und nach Zugabe von 0,0025 mol 1-(3-Dimethylaminopropyl)1-ethylcarbodiimid-methiodid 24 h bei Raumtemperatur gerührt. Das Reaktionsgemisch wird mit Methylenchlorid verdünnt und dreimal mit Wasser, einmal mit NaHCO3-Lösung und nochmals mit Wasser gewaschen. Das Lösungsmittel wird am Rotationsverdampfer abdestilliert und der Rückstand aus Methanol umkristallisiert.
Ausbeute: 60 bis 80% d. Th.
0.002 mol of trans-4- (t-4-alkyl-c-4-cyan-1,3-dioxan-2-r-yl) cyclohexane carboxylic acid, 0.002 mol of 4-subst. Phenol or 0.003 mol of trans-4-alkylcyclohexanol and 20 mg of DMAP are suspended in 20 ml of methylene chloride and, after the addition of 0.0025 mol of 1- (3-dimethylaminopropyl) 1-ethylcarbodiimide methiodide, stirred for 24 hours at room temperature. The reaction mixture is diluted with methylene chloride and washed three times with water, once with NaHCO 3 solution and again with water. The solvent is distilled off on a rotary evaporator and the residue is recrystallized from methanol.
Yield: 60 to 80% of theory. Th.

Claims (1)

Verfahren zur Herstellung von kristallin-flüssigen r-2- Subst.-t-5-subst.-c-5-cyan-1,3-dioxanen der allgemeinen Formel I wobei die Substituenten folgende Bedeutung haben: sowie
R2 = R3, -OR3, -OCOOR3, -COR3, Halogen, -COO Cholesteryl, -CN, -COOR3, -OOCR3, R3 = -C n H2n+1 mit
X = -COO-, -OOC-, Einfachbindung
Y = -O-, -S-
Z = -O-, -S-
R5, R6 = H, CH3/CH3, H/CN, H/H, CN/H, H/CN, CN,
wenn R2 ≠ CN R8 = -C m H2m+1
R9 = -OR3, -CH3OR3, -Cl, -Br, -COOR3, -OOCR3, -CN
mit n = 1-16, m = 1-16 p = 0,2, q = 2-8
wobei die Anzahl der Ringe 2 bis 4 beträgt, dadurch gekennzeichnet, daß 2-Subst.-2-cyanpropan-1,3-diole der allgemeinen Formel II aus 2-Subst.-cyanessigsäureestern bzw. -thiolestern der allgemeinen Formel III und Formaldehyd entweder als reiner Verbindung oder als wäßrige Lösung Paraformaldehyd oder Polyoxymethylen in Gegenwart basischer Katalysatoren, wie z. B. Alkalimetallcarbonaten, -hydrogencarbonaten, -hydroxiden, -alkoholaten oder sonstiger Salze schwacher Säuren oder Amine, bei Temperaturen zwischen -78°C und +100°C, vorzugsweise zwischen -20°C und +35°C, und anschließende Reduktion der Thio- bzw. Carbonsäureestergruppe in bekannter Weise erhalten werden, mit Aldehyden der allgemeinen Formel IV in Gegenwart saurer Katalysatoren, wie z. B. HCl, H2SO4, p-Toluensulfonsäure, BF3, AlCl3 oder saurer Ionenaustauscher in organischen Lösungsmitteln, wie z. B. Benzen, Toluen, CCl4, CHCl3, Cl-CH3-CH3-Cl, in Gegenwart wasserbindender Mittel oder bei Abwesenheit dieser vorzugsweise unter azeotroper Entfernung des Reaktionswassers umgesetzt werden und die stereoisomerenreine Form durch Umkristallisieren aus Methanol isoliert wird.
Process for the preparation of crystalline liquid r-2-Subst.-t-5-Subst.-c-5-cyan-1,3-dioxanes of the general formula I. where the substituents have the following meaning: such as
R 2 = R 3 , -OR 3 , -OCOOR 3 , -COR 3 , halogen, -COO cholesteryl, -CN, -COOR 3 , -OOCR 3 , R 3 = -C n H 2 n +1 With
X = -COO-, -OOC-, single bond
Y = -O-, -S-
Z = -O-, -S-
R 5 , R 6 = H, CH 3 / CH 3 , H / CN, H / H, CN / H, H / CN, CN,
if R 2 ≠ CN R 8 = -C m H 2 m +1
R 9 = -OR 3 , -CH 3 OR 3 , -Cl, -Br, -COOR 3 , -OOCR 3 , -CN
with n = 1-16, m = 1-16 p = 0.2, q = 2-8
the number of rings being 2 to 4, characterized in that 2-sub-2-cyanopropane-1,3-diols of the general formula II from 2-sub-cyanoacetic acid esters or thiolesters of the general formula III and formaldehyde either as a pure compound or as an aqueous solution of paraformaldehyde or polyoxymethylene in the presence of basic catalysts, such as. B. alkali metal carbonates, hydrogen carbonates, hydroxides, alcoholates or other salts of weak acids or amines, at temperatures between -78 ° C and + 100 ° C, preferably between -20 ° C and + 35 ° C, and subsequent reduction of the thio - Or carboxylic acid ester group can be obtained in a known manner, with aldehydes of the general formula IV in the presence of acidic catalysts, such as. B. HCl, H 2 SO 4 , p-toluenesulfonic acid, BF 3 , AlCl 3 or acidic ion exchanger in organic solvents, such as. B. benzene, toluene, CCl 4 , CHCl 3 , Cl-CH 3 -CH 3 -Cl, in the presence of water-binding agents or in the absence of these, preferably with azeotropic removal of the water of reaction and the stereoisomerically pure form is isolated by recrystallization from methanol.
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