CS211391B2 - Způsob přípravy (S)-a-kyano-3-řenoxybenzyl-(S)-2-( 4-chlorfenyl )- isovalerátu - Google Patents

Description

(54) Způsob přípravy (S)-a-kyano-3-řenoxybenzyl-(S )-2-( 4-chlorfenyl )isovalerátu

Vynález se týká způsobu přípravy (S)-a-kyano-3-f enoxybenzyl- (S) -2- (4-chlorfenyl )-isovalerátu.

,ar-kyano-3-fenoxybe.nzyl-2- (4-chlorfenyl) isovalerát vzorce I ₀CH

CH 'ω vykazuje nízkou toxicitu vůči savcům a lnsekticidní účinnost vůči značnému množství hmyzu (což je popsáno například v USA-pafontovéin spise 3 S96 244) a obsahuje dva asymetrické uhlíky v molekule, v důsledku čehož je znám ve formě čtyř optických isomerů.

a-kyano-3-feuoxybenzyl-2- (4-chlorfenyl )isovalerát vzorce I bude v následujícím textu označován pouze jako „fenvalerát“.

(R,S) -a-kyano-3-f enoxybenzyl- (S)-2-(4-chlorfenyljisovalerát bude v následujícím textu označován pouze jako „fenvalerát A“.

(S) -a-kyano-3-fenoxybenzyl- (S)-2-(4-chloirfeny],.(isovalerát bude v následujícím textu označován pouze jako „fenvalerát A«“.

(R) -a-kyano-3-f enoxybenzyl (S) -2- (4 -chlorfemyljisovalerát bude v následujícím textu označován pouze jako „fenvalerát A/‘.

(S) -a-kyano-3-fenoxybenzyl- (R)-2-(4-člilciWenylJlsovalerét bude v následujícím textu označován pouze jako „fenvalerát B«“.

(R) -«-ky.ano-3-f enoxybenzyl- (R)-2-(4-chlorfenyljisovalerát bude v následujícím textu označován pouze jako „fenvalerát B/‘.

Vztah absolutní konfigurace asymetrického uhlíkového atomu na kyselinovém zbytku k insektieidní účinnosti výše uvedeného esteru byl již objasněn, přičemž je irovtněž znám '(Miyakado et al., Agr. Bia Chem., 39, 267 [1975]) způsob přípravy kyseliny (S)-2-(4-chlorfenyl jisovalerové, od které se odvozuje ester s výraznou insektieidní účinností. Miyakado et al. popisují způsob štěpení kyselin a-isopropylfenyloetových na jejich optické antipody a insektieidní účinnost esterů kyseliny fenyloetové majících opticky aktivní kyselinový zbytek.

Vztah absolutní konfigurace asymetrického uhlíkového· atomu alkoholového zbytku k ipsektlcidní účinnosti výše uvedeného esteru je popsán v japonské zveřejněné patem211391 tové přihlášce OPI 59646/78, ve které je rovněž popsán způsoh přípravy esterů majících opticky aktivní alkoholový zbytek'

V japonské zveřejněné patentové přihlášce OPI 24019/78 je popsán způsoh přípravy fenvalerátového isomeru, majícího opticky aktivní zbytek, chromatografií fenvalerátu A na sloupci silikagelu za účelem rozdělení feinvalerátu A na fenvalerát A_a a fenvalerát. A_s.

Metoda popsané v japonské zveřejněné přihlášce OPI 59646/78 se týká opticky aktivní kyseliny 3-fenoxymandlové, získané rozštěpením kyseliny 3-fenoxymandlové na její optické antipody.

I když jsou výše popsané metody vhodné pro získání uvedených sloučenin v laboratorním měřítku, pro: provozní účely jsou zcela nevhodné.

Fenvalerát A_K je znamenitým insekticidním produktem, jehož insekticidní účinnost je asi čtyřikrát vyšší než insekticidní účinnost raicemického fenvalerátu (jak je to· uvedeno například v japonské zveřejněné patentové přihlášce OPI 24019/78 J.

Předmětem vynálezu je způsoh přípravy . (S j -a-kyano-3-f emlOixybenzyl- (S j -2- (4-chlorfenyl) isovalerátu, jehož podstata spočívá v tom, že se k rozteku (R,SJ-a-kyano-3-f enoxybenzyl- (S )-2- (4-chlorf enyl) isovalerátu v alkoholu s 1 až 6 uhlíkovými atomy nebo, ve směsném rozpouštědle obsahujícím tento alkohol nebo v alifatickém uhlovodíku s 5 až 10 atomy uhlíku nebo. v alicyklickém uhlovodíku s 5 až 10 atomy uhlíku nebo ve směsném rozpouštědle obsahujícím tento alifatický uhlovodík nebo alicyklícký uhlovodík přidá zárodečný krystal (Sj-a-kya.no-3-f enoxybenzyl- (S)-2-. (4-chlorfenyl) iso*· valerátu, (R) -a-kyano-3-f enoxybenzyl- (RJ-2-(4-ehlorfe,nylj isovalerátu nebo jejich směsi, načež se (S j -a-kyano-3-fenoxybemzyl-(S)-2-(4-ch.lorf enyl Jisovalerát .nechá vykrystalizovat z roztoku a krystaly tohoto (S) -a-kyano-3-f enoxybenzyl- (S) -2- (4-chlorfemylj isovalerátu se oddělí od matečného louhu.

Při výzkumu způsobu produkce fenvalerátového isomeru, majícího, opticky aktivní alkoholový zbytek bylo zjištěno, že přidáním zárodečného krystalu fenvalerátu A, fenvalerátu B nebo jejich směsi k roztoku fenvalerátu A vykrystaluje selektivně pouze fenvalerát A„.

Jelikož jde o estery pyrethroidníbo typu, nemůže být na krystalickou formu výše uvedených sloučenin usuzováno na základě vlastností racemického. fenvalerátu, který je viskózní olejovitou látkou.

Fenvalerát A_(ř: teplota tání ~ 57,9 °C, [a]»²¹ = —11,2° (v CHCb, koncentrace = 6,5, %).

Fenvalerát B^:

. teplota tání = 59,6 °C, [_a]_D24 ₌ +12,5° (v CHCb, koncentrace = 3,8 %).

Tak například u a-kyano.-3-fenoxybenizyl-2,2-dimethyl-3-(2,2-dichl:orvinyl)cyklopropankarboxylátu, který je esterem pyrethroidního typu a má stejný alkoholový zbytek jako výše uvedená sloučenina, není o žádném z jehlo, esterů, majících d-trans- (1R,3S)-kyselinový zbytek a (S(Rj- nebo racelmický alkoholový zbytek, známo, že by tvořil krystalický produkt.

Nicméně, jak směs stejných hmotnostních dílů (teplota tání 75 až 76,8 °CJ esteru, majícího d-itraus-kyselinový zbytek a (Rj-a.lk.oholový zbytek, a esteru majícího. 1-trans-(1S,3R]-kyselinový zbytek a (S)-alkoholový zbytek, tak i směs stejných hmotnostních dílů (teplota tání 78,5 až 80 °C] esteru, majícího d-trans-kyselinový zbytek a (S)-alkoholový zbytek, a esteru, majícího l-trans-kyselinový zbytek a (Rj-alkoholový zbytek, byly získány v krystalické formě.

Rovněž bylo. zjištěno., že u a-ethinyl-3-fenoxybenzyl-2- (4-chlorf enyl) isovalerátu, který je esterem pyrethroidníbo typu a ,má velmi podobnou strukturu s výše uvedenou sloučeninou, jsou směs (teplota tání 46 až 47 °C) esterů, majících racemický kyselinový zbytek a racemický alkoholový zbytek, směs dvou jejich diastereoisomerů (každý je racemický) a ester uvedené sloučeniny, mající opticky aktivní kyselinový zbytek, krystalické při teplotě místnosti. Když se esterová směs s racemlekým kyselinovým zbytkem a racemickým alkoholovým zbytkem rekrystalizuje z hexanu, krystaluje převáž•ně diaistereoiscimer, mající teplotu tání 87 až 88 °C a vykazující velmi slabou insekticidní účinnost. Ester izolovaný z matečného louhu je di.asitere.oisom.erem (teplota tání 51 až 52 °C), majícím vyšší insekticidní účinnost.

Na druhé straně v případě, že se .ester mající opticky aktivní kyselinový zbytek (teplota tání 61 až 62 °C) podrobí uvedenému postupu, nedochází k selektivní krystallzaci diaistereoisomeru.

U alletrinu (což je allethronylchrysarnthemát), který je již dlouho: znám jako: syntetický ester pyrethroidníbo typu a který má čtyři diastereoisomery, je znám pouze jeden diastereoisomer (krystalický allethrin), který je krystalický; jde o diastereoisomer, tvořený esterem majícím d-trans-kyseltoio.vý zbytek a 1-alkcholový zbytek a esterem majícím l-t|rans-kyselí,nový zbytek a d-alkoholový zbytek [M. Matsui a I. Yamamoto, Naturel Occuring Insecticides, M. Jacobson a D. G. Grosby Eds., str. 38—42, Marcel Dekker, inc., New York (1971)]. 0 žádném z enautiomiorfních ísomerú není známo, že by byl sám o sobě krystalický.

Z výše uvedených skutečností vyplývá, že je zcela nemožné předvídat, který z optických isomeru nebo která z jejich směsí se získá v krystalické formě a zda optický iso211391 mer může selektivně vykrystalizovat ze směsi s dalšími optickými isomery v případě, že je O' něm známo·, že je krystalický.

Rov.něž bylo studováno účinné využití matečného louhu, který se získá jako vedlejší produkt pří přípravě fenvalerátu majícího opticky aktivní alkoholový zbytek, přičemž bylo zjištěno, že rozpuštěním opticky aktivního fenvalerátu majícího alkoholový zbytek v nerovnovážném poměru (R)/(S), v protionickém rozpouštědle nebo ve směsném rozpouštědle, obsahujícím protonické rozpouštědlo, za výhodného přidání bazického katalyzátoru nebo rozpuštěním uvedeného· fenvalerátu v aprotickém rozpouštědle a následným přidáním uvedeného· bazického katalyzátoru, se dosáhne rychlé isomerace asymetrického uhlíkového atomu v alkoholovém zbytku.

Až dosud převládal obecný názor, že ester nitrilu kyseliny mandlové je. v protomickém rozpouštědle nebo: v přítomnosti bazického katalyzátoru nestálý, přičemž má docházet k rozštěpení esterové vazby nebo k rozkladu nitrilové skupiny. Nyní bylo však zjištěno, že u výše popsaného: esteru probíhá převážnou měrou za daných podmínek isomeraco.

Isomerace opticky aktivního alifatického . nitrilu v přítomnosti bazického katalyzátoru je již známá .{například bylá tato isomerace popsána v J. Am. Chem. Soc., 86, str. 5457 (1964)]. Avšak isomerace esteru výše popsaného typu v rozpouštědle dosud popsána nebyla.

Rovněž bylo zjištěno, že přidáním bazického katalyzátoru k roztoku fenvalerátu A může být dosaženo toho, že krystalizace fenvalerátu A_c a isomerace fenvalerátu Α_β v matečném louhu probíhají současně, v důsledku čehož se získá fenvalerát A« vě vysokém výtěžku.

V následující části popisu bude výše uvedený způsob podle vynálezu popsán detailněji.

Při způsobu podle vynálezu může být použito libovolného rozpouštědla, ve kterém je fenvalerát A dobře rozpustný a které rozpouští fenvalerát A pouze ve velmi omezené míře. Jakožto příklady rozpouštědel, která mohou být v daném případě použita: jsou: nižší alkoholy s 1 až 6 uhlíkovými atomy, jako methanol nebo ethanol, a alifatické nebo alicyklické uhlovodíky, jako pentaim hexan, heptan, cyklohexán a methyle yklohexan, bud samotné, nebo· jejich směsi, a směsi těchto rozpouštědel s aromatickými uhlovodíky, jako jsou benzen, toluen a xylen, a s nižšími alkoholy, jako· jsou methanol nebo- ethanol, přičemž směsná rozpouštědla obsahující nižší alkoholy jsou v daném případě výhodně použitelnými rozpouštědy.

Nejvýhodnějším rozpouštědlem je methane!.

Za účelem bližšího objasnění podstaty vynálezu jsou v následující části popisu uvedeny příklady provedení, které mají pouze ilustrativní charakter a vlastní rozsah vynálezu nikterak neomezují, v těchto· příkladech jsou všechny díly, procentní obsahy a poměry míněny hmotnostně, pokud není jinak uvedeno.

V těchto příkladech byly (RJ-isomer (fenvalerát Αβ) a (SJ-isomer (fenvalerát A₍₍) alkoholového zbytku analyzovány plynovou •chromatografií za následujících podmínek analýzy:

kolona:

10% silikon, průměr = 3 mm, výška = 3 m, teplota kolony = 245 °C;

teplota v odpařovací komoře = 250 ^CC; tlak dusíku = 0,2 MPa.

Za těchto podmínek byla doba zdržení (SJ-isomeru (fenvalerát A_a) rovna· 43 minutám a doba zdržení (R)-isomeru (fenvalerát Αβ] byla rovna! 38 minutám.

Při této: metodě mají estery mající (RJ-kyselinový zbytek reverzní čas zdržení, tj. čas zdržení esteru majícího: (SJ-alkohoílový zbytek (fenvalerát B_a) je stejný jako u fenvalerátu Αβ a čas zdržení esteru majícího (RJ-alkoholový zbytek (fenvalerát Ββ) je stejný jako: u. fenvalerátu A„. To· znamená, že v případě, že ve fenvalerátu A je přítomen v určitém poměru ester mající ,(RJ-kyselinový zbytek, potom pik každého: z výše uvedených isomerů přesahuje pik jeho· eiruantiomer.u v přlibližně tomto poměru.

Optická čistota kyselinového· zbytku fenvalerátu A byla stanovena následujícím způsobem:

Fenvalerát A se hydrogenuje v ethanolu za použití kysličníku platičitého jiakožto katalyzátoru k získání kyseliny (S]-2-(4-chlorfenyljisovaleroivé, která se potom konvertuje na chlorid kyseliny za použití thionylchloridu. Tento chlorid kyseliny se potom konverzuje na 1-metholester pomocí 1-metholu. Poměr mezi oběma rezultujícími diastereoisomery se stanoví plynovou chromatografií a optická čistota kyselinového zbytku se vypečte ze získaných výsledků.

Příklad 1

Jakožto výchozí látky se použije fenvalerátu A, u jehož alkoholového zbytku připadá 50,5 % piku na (RJ-isomer a 49,5 % piku připadá na (SJ-isomer, přičemž kyselinový zbytek má optickou čistotu 92,8 %. Pokud to nebude výslovně uvedeno, bude i v dalších příkladech použito fenvalerátu A stejného složení a se stejnou čistotou jako v tomto příkladu.

g této· výchozí látky se rozpustí v 5 g ethylalkoholu, načež se k získanému roztoku přidá 1 mg zárodečného krystalu (S)-a-kyano-3-fenoixybenzyl- (S J-2-(4-chlorf enyl) isovalerátu. Takto získaná směs se nechá stát poí dobu 4 dní při teplotě —6 ^CC.

Vyloučené krystaly se potom oddělí filtrací. Tyto krystaly se na filtru prolmyjí 2 ml Chladného ethanolu (0 až 5°C). Výtěžek krystalického produktu, majícího teplotu tání 57,9 °C, je 1,27 g.

Plynovou chromatografií byloi stanoveno, že pokud jde o alkoholový zbytek uvedeného esteru, je přítomno 4 °/o (Rj-isomeru a 96 % (Sj-isomeru. Pokud jde o alkoholový zbytek esteru ve filtrátu, je přítomno 65,5 % (Rj-isomeru a 34,5 °/o (Sj-isomeru. Příklad 2

Jakožto výchozí látky se použije fenvaleráítu A stejného složení jako v předcházejícím příkladu 1.

g této výchozí látky se rozpustí v 5 g ethylalkoholu, načež se k získanému roztoku přidá 1 mg zárodečného krystalu fenvalerátu Β_β. Takto· získaná směs se nechá stát po dobu 4 dní při teplotě —6 ^QC.

Vyloučené krystaly se potom oddělí filtrací. Tyto krystaly se na filtru .třikrál promyjí 2 .ml chladného ethanolu (0 až 5 ^QC). Výtěžek krystalického produktu je 1,32 g. Analýzou krystalů bylo stanoveno, Že pokud jde o alkoholový zbytek esteru, je přítomno 3 % (Rj-isomeru a 97 % (Sj-isomeru. Příklad 3

Jakožto výchozí látky se použije íenvalerátu A stejného· složení jako· v předcházejících příkladech provedení.

g této výchozí látky se rozpustí v 5,5 g směsi benzenu a n-hexanu (hmotnostní poměr 1:5], načež se k získanému roztoku přidá 1 mg zárodečného krystalu (Sj-a-kyano-3-fenoxybenzyl- (S) -2- (4-chlorf enyljisovalerátu. Takto, získaná směs se nechá stát po dobu 4 dní při teplotě —6°C.

Vyloučené krystaly se potbm¹ oddělí filtrací, Tyto krystaly se na filtru třikrát promyjí 2 ml chladného ethanolu (0 až 5°C). Výtěžek krystalů je 0,62 g. Analýzou .krystalů bylo stanoveno, že pokud jde· o alkoholový zbytek esteru, je přítomno 2,7 1% (Rj-isomeru a 97,3 % (Sj-isomeru.

Příklad 4

Jakožto, výchozí látky se použije fenvalerátu A stejného složení jako v předcházejících příkladech.

g této výchozí látky se rozpustí v 6 g methylalkoholu, načež se k získanému roztoku přidá 1 mg zárodečného· krystalu (Sj-a-ky ano-3-f enoxybenzyl- (S) -2- (4-chlorfenyl) isovalerátu. Takto· získaná směs se nechá stát po· dobu 4 dní při teplotě —6 °C.

Vyloučené krystaly se potom oddělí filtrací. Tyto krystaly se na filtru třikrát promyjí 2 ml chladného ethanolu (0 až 5°C). Výtěžek krystalického produktu je 1,78 g. Analýzou krystalů bylo stanoveno, že pokud jde. o alkoholový zbytek esteru, je přítomno

4,5 % (R)-isomeru a 95,5 o/₀ (S)-isomeru.

P r í k 1 a d 5

5,18 g tenvalerátu A téhož složení jako v předcházejících příkladech provedení se rozpustí v 5,2 g methanolu a k takto získanému roztoku se přidá 1 mg zárodečného· krystalu fenvalerátu A_a. Rezultujicí směs se potom míchá při teplotě 2 až 4 °C po dobu jednoho dne.

Vyloučené krystaly se pOtdm izolují filtrací; tyto krystaly se na filtru promyjí dvakrát 3 m,l chladného hexanu '{0 až 5 °C). Výtěžek krystalů je 1,48 g (což představuje

28.6 % hmotnostního, vztaženo na použité množství fenvalerátu A).

Analýzou získaných krystalů bylo stanoveno, ž^!e pokud jde o· alkoholový zbytek esteru, je přítomno 3,4 % (Rj-isomeru a 96,6 procenta (Sj-isomeru. Pokud jde o alkoholový zbytek fenvalerátu A, izolovaného z filtrátu, je přítomno 68,5 % (Rj-isomeru a 31,5 procenta (Sj-isomeru.

Příklad 6

O,pakuje se poetup podle příkladu 1, s výjimkou, že se namísto ethylalkoholu použije 10 g n-butanolu ve směsi s 5 g hexanu. Po 8 dnech se filtrací izoluje 0,91 g vyloučených krystalů. Bylo zjištěno, že tyto krystaly obsahují (Rj-isomer a (Sj-isoamer v poměru

4.6 : 95,4.

Příklad 7

Opakuje se postup podle příkladu 1, s výjimkou, že se namísto ethylalkoholu použije směsi 5 g ethylalkoholu a 5 g diethyletheru. Po 8 dnech se filtrací izoluje 0,39 g vyloučených krystalů.

Příklad 8

Opakuje se poetup podle příkladu 1, s výjimkou, že se namísto ethylalkoholu použije směsi 40 g hexanu a 10 g octanu ethyloatého. Po 8 dnech se filtrací izoluje 0,26 g krystalů.

Příklad 9

Opakuje se postup z příkladu .4 s výjimkou, že se jako teploty, při které se nechá směs stát, použije namísto teploty —6 °C teploty — 25 °C. Izoluje se 1,84 g krystalů.

P ř i k 1 a d 10

Opakuje se postup podle příkladu 5, s výjimkou, že se použije 3,6 g fenvalerátu A,

1,8 g methanolu a teploty 20 °C. Tímto způsobem se získá 0,43 g krystalů.

OPRAVA k PVP č. 211 391 (51) Int Cl.³ A 01 N 37/02, A 01 N 31/12

Záhlaví — autor vynálezu místo: AKETA KOCHICHI,... správně: AKETA KOHICHI,...

úRad pro vynálezy a objeyy

Claims (1)

1. PRKDMlT

   Způsob přípravy (Sj-a-kyano-3-fenioxybenzyl- (S) -2- (4-chlorf enyl) isovaler átu, vyznačený tím, že se k roztoku (R,S)-a-kyano-3-fenoxybenzy 1- (S) -2 - (4-chlorf eny 1) isovalerátu v alkoholu s 1 až 6 uhlíkovými atomy nebo ve směsném rozpouštědle obsahujícím tento alkohol, nebo v alifatickém uhlovodíku s 5 až 10 atomy uhlíku nebo v adicyklickém uhlovodíku s 5 až 10 atomy uhlíku nebo ve směsném rozpouštědle obsahujíVYNÁLKZU cím tento alifatický nebo alicyklický uhlovodík přidá zárodečný krystal (Sj-a-kyano-3-f enoxybenzyl- (S) -2- (4-chlorf enyl j isovalerátu, (R) -a-kyano-3-fenoxybenzyl- (R ] -2-(4-chlorfeinyljisovalerátu nebo· jejich směsi, niačež se (S)-a-kyano-3-fe.nnxybenzyl-(Sj-2-(4-chlorf enyl) isovaler át nechá vykrystalizovat z roztoku a krystaly tohoto (S)-a-kyano-3-f enoxybenzyl- (S) -2- (4-chlorf enyl j isovalerátu se oddělí od matečného- louhu.