CH641139A5 - Process for the preparation of 1-(2-hydroxy-3-oxobutyl)-3,3-dimethylcyclopropane-2-carbaldehyde - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Verbindungen, die als Zwischenprodukte zur Herstellung von Cyclopropancarboxylatestern geeignet sind. The invention relates to a process for the preparation of compounds which are suitable as intermediates for the preparation of cyclopropanecarboxylate esters.
Die Cyclopropancarboxylatester sind insektizid wirksame Verbindungen, die als «Pyrethroide» bekannt sind und bei denen aussergewähnlich gute insektizide Eigenschaften mit einer geringen Säugetiertoxizität verbunden sind. Sie sind von beachtlichem Interesse für Agrochemikalien und es sind grosse Anstrengungen unternommen worden, wirtschaftliche Verfahren zur Herstellung ihrer Zwischenprodukte zu entwickeln. The cyclopropanecarboxylate esters are insecticidally active compounds known as “pyrethroids”, in which exceptionally good insecticidal properties are associated with low mammalian toxicity. They are of considerable interest for agrochemicals and great efforts have been made to develop economical processes for the production of their intermediates.
Eine Gruppe dieser Pyrethroidverbindungen besitzt die folgende allgemeine Formel One group of these pyrethroid compounds has the following general formula
CH=CX. CH = CX.
COOR COOR
beiden Wasserstoffatome an den Kohlenstoffatomen 1 und 2 35 befinden sich in cis-Stellung zueinander. Diese Nomenklatur ist als Elliott-Nomenklatur bekannt (M. Elliott, A.W. Farn-ham, N.F. James, P.H. Needham und D.A. Pullman, Nature, 1974,248,710). Both hydrogen atoms on carbon atoms 1 and 2 35 are in the cis position to one another. This nomenclature is known as the Elliott nomenclature (M. Elliott, A.W. Farn-ham, N.F. James, P.H. Needham and D.A. Pullman, Nature, 1974, 248, 710).
Daraus folgt, dass, wenn diese stereoisomeren Ester der 40 Formel I hergestellt werden sollen, entweder ein stereospezifisches chemisches Verfahren angewandt werden muss, oder das gewünschte Stereoisomer aus einem racemischen Gemisch durch physikalische Trennverfahren gewonnen werden muss. Die zuletzt genannten Verfahren sind aufwendig 45 und mühsam und können nicht leicht im industriellen Massstab angewandt werden. It follows that if these stereoisomeric esters of formula I are to be prepared, either a stereospecific chemical process must be used or the desired stereoisomer must be obtained from a racemic mixture by physical separation processes. The last-mentioned methods are complex and laborious and cannot be easily applied on an industrial scale.
Es wurde ein stereospezifisches Verfahren entwickelt, bei dem als Ausgangssubstanz das natürlich vorkommende (+)-3-Caren angewandt wird, der Formel A stereospecific procedure was developed, in which the naturally occurring (+) - 3-carene, the formula, is used as the starting substance
50 50
(I) (I)
in der die Sternchen jeweils ein asymmetrisches Kohlenstoffatom angeben, X ein Halogenatom ist und R ausgewählt ist aus der Gruppe von Resten, von denen bekannt ist, dass sie dem Molekül insektizide Wirksamkeit verleihen, z.B. eine 3-Phenoxybenzyl- oder a-Cyano-3-phenoxybenzylgruppe. Es ist bekannt, dass der Säureteil des Esters der Formel I in (1R, cis)-Form vorliegen sollte, um der Verbindung eine maximale insektizide Wirksamkeit zu verleihen, d.h. die absolute Konfiguration an dem Kohlenstoffatom 1 ist R und die in which the asterisks each indicate an asymmetric carbon atom, X is a halogen atom and R is selected from the group of residues which are known to confer insecticidal activity on the molecule, e.g. a 3-phenoxybenzyl or a-cyano-3-phenoxybenzyl group. It is known that the acid portion of the ester of formula I should be in (1R, cis) form in order to give the compound maximum insecticidal activity, i.e. the absolute configuration at carbon atom 1 is R and
60 60
(II) (II)
-H -H
Diese Verbindung ist ein billiges, leicht zugängliches na-65 türlich vorkommendes Terpen, und die Erfindung bezieht sich auf Zwischenprodukte bei einem Verfahren zur Herstellung des (1R, cis)-Säureteils des Pyrethroidesters der Formel I, ausgehend von (+)-3-Caren. This compound is an inexpensive, readily available, naturally occurring terpene, and the invention relates to intermediates in a process for the preparation of the (1R, cis) acid portion of the pyrethroid ester of Formula I starting from (+) - 3-carene .
3 3rd
641 139 641 139
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Cyclopropan-Verbindung der Formel The invention relates to a process for the preparation of a cyclopropane compound of the formula
CH CH
3-7 3-7
OH OH
CHo-CH-C0-CH- CHo-CH-C0-CH-
Die Verbidnung kann als l-(2-Hydroxy-3-oxobutyl)-3,3-dimethylcyclopropan-2-carbaldehyd bezeichnet werden. Vorzugsweise liegt die Verbindung der Formel III in der gleichen stereoisomeren Form vor, wie der Cyclopropanriiig des natürlich vorkommenden (+)-3-Carens. The compound can be referred to as l- (2-hydroxy-3-oxobutyl) -3,3-dimethylcyclopropane-2-carbaldehyde. The compound of the formula III is preferably in the same stereoisomeric form as the cyclopropane ring of the naturally occurring (+) - 3-carene.
Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass man ein 4-Acetyl-2-alkoxy-7,7-dimethyl-3-oxabicyclo[4.1.0]-heptan der Formel This process is characterized in that a 4-acetyl-2-alkoxy-7,7-dimethyl-3-oxabicyclo [4.1.0] heptane of the formula
CO-CKL CO-CKL
(IV) (IV)
in der R1 eine Alkylgruppe ist, hydrolisiert. Die Alkylgruppe enthält vorzugsweise 1 bis 6 Kohlenstoffatome und ist z.B. eine Methyl-, Äthyl- oder Propylgruppe. Die bevorzugte Ausgangssubstanz ist 4-AcetyI-3-methoxy-7,7-dimethyl-3-oxabicyclo[4.1.01heptan. Die Hydrolyse wird vorzugsweise in Gegenwart eines wässrigen sauren Mediums, z.B. einer organischen oder anorgansichen Säure wie Essigsäure oder Schwefelsäure, durchgeführt. Andere Beispiele für geeignete Hydrolyse-Medien sind angegeben in «Methoden der organischen Chemie» (Houben-Weyl), Bd. VII, Teil 1 (1954) 423-428. in which R1 is an alkyl group, hydrolyzed. The alkyl group preferably contains 1 to 6 carbon atoms and is e.g. a methyl, ethyl or propyl group. The preferred starting substance is 4-acetyI-3-methoxy-7,7-dimethyl-3-oxabicyclo [4.1.01heptan. The hydrolysis is preferably carried out in the presence of an aqueous acidic medium, e.g. an organic or inorganic acid such as acetic acid or sulfuric acid. Other examples of suitable hydrolysis media are given in “Methods of Organic Chemistry” (Houben-Weyl), Vol. VII, Part 1 (1954) 423-428.
Die Ausgangssubstanz, die Verbindung IV, ist eine neue Verbindung, die in dem britischen Patent Nr. 2 205 966 angegeben ist. Ein Verfahren zur Herstellung der Verbindung IV ist ebenfalls dort angegeben. Es umfasst die Ozonolyse von 4-Hydroxy-3-caren in Gegenwart eines Alkanols, vorzugsweise Methanols und Reduktion des entstehenden Ozo-nids. The starting material, Compound IV, is a new compound which is given in British Patent No. 2 205 966. A process for the preparation of compound IV is also given there. It includes the ozonolysis of 4-hydroxy-3-carene in the presence of an alkanol, preferably methanol, and reduction of the ozonide formed.
Die Ausgangsverbindung ist vorzugsweise abgeleitet von natürlich vorkommenden (+)-3-Caren und dadurch wird es möglich, das neue Zwischenprodukt der Formel III in einer stereoisomeren Form zu erhalten, die nach Umwandlung in ein Pyrethroid-Insektizid die höchste insektizide Wirksamkeit ergibt. The starting compound is preferably derived from naturally occurring (+) - 3-carene and this makes it possible to obtain the new intermediate of formula III in a stereoisomeric form which, after conversion into a pyrethroid insecticide, gives the highest insecticidal activity.
Die Verbindung und das Verfahren nach der Erfindung sind von besonderem Interesse als Teil eines mehrstufigen Verfahrens zur Herstellung von Pyrethroid-Insektiziden, z.B. Estern auf der Grundlage von (1R, cis)-2-(2,2-DichIor-5 vinyl)-3,3-dimethylcyclopropancarbonsäure. The compound and method of the invention are of particular interest as part of a multi-step process for the preparation of pyrethroid insecticides, e.g. Esters based on (1R, cis) -2- (2,2-dichloro-5 vinyl) -3,3-dimethylcyclopropanecarboxylic acid.
Die Erfindung wurde durch die folgenden Beispiele näher erläutert: The invention was illustrated by the following examples:
Beispiel 1 example 1
I-(2-Hydroxy-3-oxobutyl)-3,3-dimethylcyclo-lo propan-2-carbaldehyd (Verbindung III) I- (2-hydroxy-3-oxobutyl) -3,3-dimethylcyclo-lo propane-2-carbaldehyde (compound III)
In einen 50-ml-Kolben wurden 21,7 mMol 4-Acetyl-2-methoxy-7,7-dimethyl-3-oxabicyclo[4.1 .OJheptan (V erbin-dung IV) abgeleitet von (+)-3-Caren (100% IR, eis) und 10 ml eines 1 : 1 (vol) Gemisches von Essigsäure und Wasser i5 gegeben. Nach 5 h langem Rühren des Kolbeninhalts bei 20 °C wurden 30 ml Wasser zügegeben und das entstehende Gemisch mit 2 x 25 ml Dichlormethan extrahiert. Die vereinigten Auszüge wurden mit 2 x 25 ml einer gesättigten wässrigen Natriumbicarbonat-Lösung und dann mit 25 ml 20 einer 10%igen Natriumchlorid-Lösung gewaschen. Die organische Phase wurde über wasserfreiem Magnesiumsulfat getrocknet und das Lösungsmittel bei 1,3 kPa abgedampft. Man erhielt 3,5 g eines Rückstandes, enthaltend die Verbindung III (100% 1R, eis, Ausbeute 88%). Das kernmagneti-25 sehe Resonanzspektrum der Verbindung III zeigte die folgenden Absorptionen (Lösung der Verbindung III in Deuterochloroform, bezogen auf Tetramethylsilan als Standard): 8 = 1,24 ppm Singulett H3C-C-CH3 8 = 1,33 ppm Singulett HjC-C-CH, In a 50 ml flask, 21.7 mmol of 4-acetyl-2-methoxy-7,7-dimethyl-3-oxabicyclo [4.1. OJheptan (compound IV) derived from (+) - 3-carene ( 100% IR, ice) and 10 ml of a 1: 1 (vol) mixture of acetic acid and water i5. After the contents of the flask had been stirred for 5 hours at 20 ° C., 30 ml of water were added and the resulting mixture was extracted with 2 × 25 ml of dichloromethane. The combined extracts were washed with 2 x 25 ml of a saturated aqueous sodium bicarbonate solution and then with 25 ml 20 of a 10% sodium chloride solution. The organic phase was dried over anhydrous magnesium sulfate and the solvent was evaporated at 1.3 kPa. 3.5 g of a residue were obtained, containing the compound III (100% 1R, ice, yield 88%). The nuclear magnetic resonance spectrum of compound III showed the following absorptions (solution of compound III in deuterochloroform, based on tetramethylsilane as standard): 8 = 1.24 ppm singlet H3C-C-CH3 8 = 1.33 ppm singlet HjC-C -CH,
30 — 30 -
8 = 2,22 ppm Singulett H3C-C=0 8 = 3,5 ppm (variabel) breit OH 8 = 4,23 ppm Dublett von Dubletts HC-OH 8 = 9,69 ppm Dublett H-C=0 — 8 = 2.22 ppm singlet H3C-C = 0 8 = 3.5 ppm (variable) wide OH 8 = 4.23 ppm doublet of doublets HC-OH 8 = 9.69 ppm doublet H-C = 0 -
35 Multipletts für alle H-Atome am Ring. 35 multiplets for all H atoms on the ring.
Beispiel 2 Example 2
l-(2-Hydroxy-3-oxobutyl)-3,3-dimethylcyclopropan-2-carbaldehyd (Verbindung III) l- (2-Hydroxy-3-oxobutyl) -3,3-dimethylcyclopropane-2-carbaldehyde (Compound III)
40 In einen 50-ml-Kolben wurden 10,1 mMol der Verbindung IV (100% 1R, eis), 20 ml eines 1: 1 (vol) Gemisches von Wasser und Aceton und 1,5 mMol konz. Schwefelsäure (spez. Gew. 1,84) gegeben. Die Verbindung IV war hergestellt worden als Derivat von (+)-3-Caren und besass die 45 gleiche stereochemische Konfiguration. Nach einstündigem Rühren des Kolbeninhalts bei 20 °C wurde der Hauptteil des Acetons bei 1,3 kPa abdestilliert. Der Rückstand wurde mit 2 x 10 ml Dichlormethan extrahiert. Die vereinigten Auszüge wurden mit 2 x 20 ml gesättigter wässriger Natriumbi-50 carbonat-Lösung und dann mit 20 ml 10%iger wässriger Natriumchloridlösung gewaschen. Die organische Phase wurde über wasserfreiem Magnesiumsulfat getrocknet und das Lösungsmittel bei 1,3 kPa von der organischen Phase abgedampft. Man erhielt 1,6 g eines Rückstandes, enthal-55 tend die Verbindung III (100% 1R eis), Ausbeute 86%). 40 In a 50 ml flask, 10.1 mmol of compound IV (100% 1R, ice), 20 ml of a 1: 1 (vol) mixture of water and acetone and 1.5 mmol of conc. Sulfuric acid (spec. Weight 1.84). Compound IV had been prepared as a derivative of (+) - 3-carene and had the same stereochemical configuration. After stirring the contents of the flask at 20 ° C for 1 hour, the majority of the acetone was distilled off at 1.3 kPa. The residue was extracted with 2 x 10 ml dichloromethane. The combined extracts were washed with 2 x 20 ml of saturated aqueous sodium bicarbonate solution and then with 20 ml of 10% aqueous sodium chloride solution. The organic phase was dried over anhydrous magnesium sulfate and the solvent was evaporated from the organic phase at 1.3 kPa. 1.6 g of a residue were obtained, containing the compound III (100% 1R ice), yield 86%).
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