CH621764A5

CH621764A5 -

Info

Publication number: CH621764A5
Application number: CH791077A
Authority: CH
Inventors: Nobuo Ohno; Masakazu Miyakado; Hajime Hirai
Original assignee: Sumitomo Chemical Co
Priority date: 1976-06-30
Filing date: 1977-06-28
Publication date: 1981-02-27
Also published as: JPS5549059B2; JPS535134A; DE2729104A1; NL7706896A; DK290877A; NL187742B; GB1546015A; NL187742C; FR2356625B1; DK157748B; DK157748C; FR2356625A1; IT1079724B; US4245116A; BE856195A

Description

La présente invention se rapporte à un procédé pour la racémisation de l'acide 2-(4-chlorophényl)-3-méthylbutyrique optiquement actif, qui est un important intermédiaire pour la synthèse d'un groupe d'esters phénylacétique a-substitués ayant une activité insecticide. Ce procédé se caractérise en ce qu'on fait réagir l'acide 2-(4-chlorophényl)-3-méthylbutyrique optiquement actif avec un hydroxyde ou un carbonate d'un métal alcalin ou alcalino-terreux à une température supérieure à 110°C afin d'obtenir un racémate du sel de métal alcalin ou alcalino-terreux de cet acide, et en ce qu'on transforme le racémate du sel obtenu en l'acide correspondant.

Les inventeurs ont antérieurement trouvé un groupe d'esters phénylacétique a-substitués, qui sont très différents en ce qui concerne leur structure chimique des insecticides traditionnels, mais qui présentent des activités insecticides et miticides puissantes sur différentes sortes d'insectes nuisibles, comme divulgué dans les brevets USA Nos 3996244 et 4016179 et dans les demandes de brevet USA Nos 557694 (du 12 mars 1975), 596332, 596333, 596334, 596335 et 596336 (tous du 16 juillet 1975).

Les inventeurs ont résolu l'acide phénylacétique a-substitué, qui est le noyau acide de ces esters, en ses isomères optiquement actifs, respectivement l'isomère acide carboxylique ( + ) et l'isomère acide carboxylique (—), et ont examiné les activités insecticides et miticides des esters de chaque isomère. Comme résultat, ils ont trouvé que les esters de l'isomère acide carboxylique (—) ont une activité faible ou pratiquement nulle, alors que ceux de l'isomère acide carboxylique ( + ) présentent une activité environ 2 fois supérieure à celle du racémate. Le procédé développé par les inventeurs pour la résolution optique de cette série d'acides phénylacétique a-substitués est décrit dans les demandes de brevet japonais (OPI) Nœ 25544/75 et 106935/75.

Les inventeurs ont donc également étudié une méthode pour la racémisation de l'isomère acide carboxylique (—) obtenu par la 5 résolution optique décrite ci-dessus, dans le but de trouver une utilisation efficace pour cet isomère (—).

La racémisation des dérivés de l'acide phénylacétique a-substi-tués optiquement actifs n'a jusqu'à présent pas été étudiée de façon approfondie. On peut toutefois citer les rapports suivants au sujet io de cette racémisation.

A. Horeau et al. ont rapporté que le chlorure d'acide a-éthyl-phénylacétiqué optiquement actif était facilement racémisé dans la Pyridine (solution 0,4M) à température ambiante, et que le taux de racémisation était tel que la rotation optique diminuait jusqu'à

15 1/7 de sa valeur initiale en environ 3 h («Bulletin de la Société chimique de France», 1967, 117). Dans la même publication, Horeau et al. décrivent que l'anhydride a-éthylphénylacétique optiquement actif a été racémisé dans la pyridine à température ambiante. Le taux de racémisation était tel que la rotation optique 20 a diminué jusqu'à la moitié de la valeur initiale en une durée de 20 h, lorsque la concentration de la solution de pyridine était de 0,1 M, alors que la racémisation était complètement amenée à sa fin en environ 8 h avec une concentration de 0,6M.

B. Ph. Gold-Aubert a rapporté que la N-a-(a-éthylphényl-

25 acétyl)urée optiquement active a été racémisée d'environ 73% par chauffage au reflux pendant 90 mn dans du NaOH 0,5N en solution dans de l'éthanol aqueux 50% [«Helv. Chem. Acta», 168, 1513 (1958)].

C. R. S. Stuart et al. ont examiné le taux selon lequel l'atome 30 d'hydrogène en position a des acides phénylacétiques était échangé

lorsque le sel de sodium de ces acides étaient chauffé dans l'oxyde de deutérium contenant un alcali. Ils ont rapporté que le taux d'échange relatif par rapport au taux pour le phénylacétate de sodium était d'environ 1/270 en ce qui concerne l'a-méthylphényl-35 acétate de sodium et seulement d'environ 1/42000 en ce qui concerne l'a-isopropylphénylacétate de sodium («J. Chem. Soc.», Chem. Commun., 1969,1068).

L'acide 2-(4-chlorophényl)-3-méthylbutyrique optiquement actif (c'est-à-dire l'acide a-isopropyl-4-chlorophénylacétique) qui 40 est concerné par le procédé selon l'invention, est un composé non encore divulgué, et par conséquent aucune information sur sa racémisation n'apparaît dans la littérature.

Le dessin annexé illustre graphiquement le taux de conversion (ordonnée) de l'acide optiquement actif dans de l'hydroxyde de 45 sodium aqueux 2,5% en racémate, en fonction de la température (abscisse). Le graphique représenté sur ce dessin correspondant au résultat de l'exemple 4.

Comme résultat de tests préliminaires, les inventeurs ont trouvé que la racémisation de l'acide 2-(4-chlorophényl)-3-méthylbutyri-5o que optiquement actif ne se produisait pas de façon substantielle par simple chauffage d'une solution aqueuse du sel de sodium du composé à environ 100° C de la manière habituelle. Comme mentionné dans l'exemple de référence 1, la racémisation dans ces conditions a été tentée pendant 6 h, mais n'a pas été observée. Une 55 autre méthode essayée impliquait la transformation du composé en un sel d'amine tertiaire organique et la racémisation dans une amine tertiaire organique à haute température. Comme montré dans l'exemple de référence 2, la racémisation n'a pas été observée non plus par cette technique. Par conséquent, il a résulté de ces 60 tests que la racémisation de l'acide 2-(4-chlorophényl)-3-méthyl-butyrique est très difficile à obtenir au moyen des techniques suggérées par la technique antérieure. On peut considérer la possibilité d'augmenter la racémisation des acides carboxyliques optiquement actifs en transformant d'abord ces acides en dérivés 65 facilement racémisables, tels que les chlorures d'acide ou les anhydrides d'acide. Toutefois, afin d'utiliser à nouveau les racé-mates obtenus dans une résolution optique, il est de beaucoup préférable de racémiser l'acide lui-même ou les sels métalliques de

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celui-ci. Pour cette raison, les inventeurs ont étudié de façon approfondie la racémisation de l'acide a-isopropyl-4-chloro-phénylacétique optiquement actif sous la forme de ses sels de métaux alcalins ou de ses sels de métaux alcalino-terreux. Par exemple, les inventeurs ont tenté la racémisation dans une solution d'hydroxyde de sodium aqueuse 2,5% ; la racémisation ne se produisait alors pas du tout, comme montré dans le dessin annexé, jusqu'à ce que la température atteigne environ 130°C. Toutefois, lorsque la température atteignait environ 130°C, la racémisation était observée de façon inattendue, et le taux de racémisation augmentait ensuite rapidement avec l'augmentation de la température de la réaction, le taux de conversion dépassant 10% après 5 h à 140° C. Ainsi, les inventeurs ont trouvé que, en utilisant une température élevée, supérieure à environ 130° C, la racémisation de l'acide 2-isopropyl-4-chlorophénylacétique pouvait être réalisée dans une solution alcaline aqueuse diluée. Cela était tout à fait inattendu au vu des données traditionnelles.

Puis les inventeurs ont étudié de façon approfondie la diminution de la température réactionnelle. Ils ont trouvé que la température pouvait être diminuée jusqu'à environ 110°C en augmentant la concentration de la solution alcaline aqueuse. Par exemple, le taux de conversion était d'environ 7% après 5 h à 110° C, lorsqu'une solution d'hydroxyde de potassium aqueuse 50% était utilisée. En conséquence, la racémisation par le procédé selon l'invention peut être réalisée à n'importe quelle température supérieureà 110° C, généralement entre 110 et 300° C, le domaine compris entre 120 et 200° C étant préférable d'un point de vue industriel. Lorsque la concentration de la solution alcaline aqueuse est faible, l'utilisation de réacteurs sous pression, tels qu'un autoclave, est nécessaire pour atteindre les températures requises. Lorsque la concentration en alcali est élevée, la température requise peut aisément être atteinte par simple chauffage à pression atmosphérique. L'utilisation de solvants n'est pas nécessairement essentielle en ce qui concerne la racémisation, mais elle peut être désirable afin de permettre que la réaction se produise plus facilement. Des exemples de solvants utilisables comprennent l'eau, des alcools (par exemple méthanol, éthanol, butanol, octanol), des glycols (par exemple éthylèneglycol, diéthylèneglycol, propylène-glycol), des éthers de mono- ou dialkyle inférieur de glycol (par exemple monométhyléther d'éthylèneglycol, monobutyléther d'éthylèneglycol, diéthyléther d'éthylèneglycol), la glycérine et les similaires. Comme hydroxydes de métaux alcalins ou de métaux alcalino-terreux, ou comme carbonates de métaux alcalins ou de métaux alcalino-terreux, utilisables dans la mise en œuvre du procédé selon l'invention, on peut citer à titre d'exemple l'hydroxyde de sodium, l'hydroxyde de potassium, l'hydroxyde de lithium, l'hydroxyde de baryum, l'hydroxyde de calcium, le carbonate de sodium, le carbonate de potassium et les similaires. Il est nécessaire que l'hydroxyde ou le carbonate soit utilisé en une quantité supérieure à la quantité équimolaire par rapport à l'acide carboxylique; d'un point de vue industriel, il est préférable d'utiliser environ 1,1 à 30 fois la quantité molaire de l'acide.

Le procédé selon l'invention sera maintenant illustré plus en détail en référence aux exemples et exemples de référence suivants.

Exemple 1 :

Un mélange de 2,13 g d'acide a-isopropyl-4-chlorophényl-acétique riche en isomère (—) ([a]o22,5 — 44,5°) et de 15 g d'une solution aqueuse d'hydroxyde de potassium 50% a été chauffé au reflux pendant 5 h, la température de la solution réactionnelle étant de 136°C. Après refroidissement du mélange jusqu'à la température ambiante, les cristaux déposés ont été dissous dans 20 ml d'eau froide et la solution obtenue a été acidifiée jusqu'à un pH de 1 au moyen d'acide chlorhydrique concentré. L'acide carboxylique déposé a été extrait avec du benzène, et le benzène a été ensuite éliminé par évaporation de la phase organique séparée. Après séchage, 2,11 g de l'acide cc-isopropyl-4-chlorophénylacétique racémisé ont été obtenus. Le taux de conversion était d'environ 98%; [<x]d23'0—0,72°.

Le taux de conversion a été calculé selon l'équation suivante :

[a]o après réaction

(1 ) x loo (%)

[oc]d avant réaction

Exemple 2:

La procédure de l'exemple 1 a été répétée à des températures réactionnelles de 100,110,120 et 150°C. Les taux de conversion à ces températures après 5 h étaient respectivement de 0, 10,5, 21,4 et 98,4%.

Exemple 3 :

4,80 g d'acide oe-isopropyl-4-chlorophénylacétique riche en isomère (—) ([cx]d23—42,20°) ont été dissous dans 54 g d'une solution aqueuse d'hydroxyde de sodium 2,5%. La solution ainsi obtenue a été introduite dans un autoclave et maintenue à 150°C pendant 5 h sous agitation.

Après refroidissement jusqu'à la température ambiante, la solution réactionnelle a été acififiée jusqu'à un pH de 1 au moyen d'acide chlorhydrique concentré. L'acide carboxylique déposé a été extrait avec du benzène, et le benzène a été éliminé par évaporation de la phase séparée. Après séchage, 4,74 g de l'acide carboxylique racémisé ont été obtenus, avec un taux de conversion d'environ 94%. [a]D24,0—2,41°.

Exemple 4:

La procédure de l'exemple 3 a été répétée à des températures réactionnelles de 120,130,140 et 150°C. Les résultats obtenus en ce qui concerne le taux de conversion sont présentés sur le graphique du dessin annexé.

Exemple 5:

5,30 g d'acide a-isopropyl-4-chlorophénylacétique riche en isomère (—) ([<x]d24—46,56°) ont été mélangés avec 2,10 g d'hydroxyde de potassium et 50 ml d'éthylèneglycol, et le mélange obtenu a été maintenu à 170° C pendant 15 h. La solution réactionnelle a été refroidie jusqu'à la température ambiante, diluée avec 250 ml d'eau et acidifiée jusqu'à un pH de 1 au moyen d'acide chlorhydrique concentré. Ensuite, la même procédure que dans l'exemple 1 a été effectuée afin d'obtenir 5,19 g de l'acide a-iso-propyl-4-chlorophénylacétique racémisé, avec un taux de conversion d'environ 95%. [a]D22'0—2,07°.

Exemple 6:

9,60 g d'acide oc-isopropyl-4-chlorophénylacétique riche en isomère (—) ([a]o22,5—49,00°) ont été mélangés avec 20,8 g d'hydroxyde de sodium, 29,2 g d'hydroxyde de potassium et 50 ml d'eau. Le mélange obtenu a été maintenu à 138° C pendant 5 h sous agitation. Après refroidissement jusqu'à la température ambiante, la même procédure que dans l'exemple 1 a été réalisée afin d'obtenir 9,25 g de l'acide carboxylique racémisé, avec un taux de conversion d'environ 73%. [ajo23,0—13,48°.

Exemple 7: .

Un mélange de 5,30 g d'acide a-isopropyl-4-chlorophényl-acétique riche en isomère (—) ([oc]d22—27,40°) et de 103,6 g d'une solution aqueuse de carbonate de potassium 10% a été introduit dans un autoclave et maintenu à 200° C pendant 5 h sous agitation. Après refroidissement jusqu'à la température ambiante, la même procédure que dans l'exemple 1 a été effectuée afin d'obtenir 4,95 g de l'acide carboxylique racémisé, avec un taux de conversion d'environ 63%. [ajo23'0—10,06°.

Exemple de référence 1 :

5,30 g de l'acide oc-isopropyl-4-chlorophénylacétique riche en isomère (—) ([<x]d24,0—46,56°) ont été mélangés avec 1,15 g

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15

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30

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40

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50

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d'hydroxyde de sodium et 50 ml d'eau. Le mélange obtenu a été chauffé à 100°C pendant 6 h sous agitation. Après refroidissement jusqu'à la température ambiante, la même procédure que dans l'exemple 1 a été effectuée afin d'obtenir 5,22 g d'acide carboxylique. Pratiquement aucune transformation n'a été observée. Md22'0-46,17°.

Exemple de référence 2:

4,00 g de l'acide a-isopropyl-4-chlorophénylacétique riche en isomère (-) ([ajo22'5—40,09°) ont été dissous dans 50 g de quino-

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line, et la solution obtenue a été maintenue à 135-138° C pendant 4 h. Après refroidissement jusqu'à la température ambiante, la solution réactionnelle a été diluée avec 200 g d'eau glacée et extraite avec deux fois 50 ml de benzène. La phase aqueuse a été acidifiée

5 jusqu'à un pH de 1 au moyen d'acide chlorhydrique concentré, et les cristaux déposés ont été extraits avec du benzène. Le benzène a été ensuite éliminé par évaporation de la phase organique séparée, et le résidu a été séché afin d'obtenir 3,75 g de l'acide carboxylique. Pratiquement aucune transformation n'a été obtenue.

io Md23'0—40,79°.

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1 feuille dessins

Claims

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1. Procédé pour la racémisation de l'acide 2-(4-chlorophényl)-3-méthylbutyrique optiquement actif, caractérisé en ce que:

a) on fait réagir l'acide avec un hydroxyde ou un carbonate d'un métal alcalin ou d'un métal alcalino-terreux à une température supérieure à 110°C afin d'obtenir un racémate du sel de métal alcalin ou dè métal alcalino-terreux dudit acide, et b) on transforme ce racémate du sel de l'acide en l'acide correspondant.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le métal alcalin est le sodium ou le potassium.

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REVENDICATIONS

3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la quantité molaire de l'hydroxyde ou du carbonate est supérieure à celle dudit acide.

4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la quantité molaire de l'hydroxyde ou du carbonate est comprise entre 1,1 et 30 moles par mole dudit acide.

5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape a) est effectuée dans un solvant.

6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape a) est effectuée à une température comprise entre 110 et 300° C.

7. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le solvant est de l'eau.

8. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'étape a) est effectuée à une température comprise entre 120 et 200° C.

9. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape a) est effectuée par réaction dudit acide avec un hydroxyde ou un carbonate de métal alcalin.

10. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit acide optiquement actif est l'acide 2-(4-chlorophényl)-3-méthylbutyrique riche en isomère (—).