CS272527B1

CS272527B1 - Způsob přípravy opticky aktivních cis-cyklobutanonů

Info

Publication number: CS272527B1
Application number: CS857388A
Authority: CS
Inventors: Milos Ing Csc Tichy; Jiri Rndr Csc Zavada; Dalimil Ing Csc Dvorak; Petr Ing Csc Holy; Jiri Akademik Mostecky; Vladimir Ing Votava; Vladimir Ing Csc Dolansky; Ivan Ing Csc Vesely; Zdenek Ing Prosek
Original assignee: Tichy Milos; Zavada Jiri; Dvorak Dalimil; Petr Ing Csc Holy; Mostecky Jiri; Votava Vladimir; Dolansky Vladimir; Vesely Ivan; Prosek Zdenek
Priority date: 1988-12-22
Filing date: 1988-12-22
Publication date: 1991-02-12
Also published as: CS857388A1

Abstract

Způsob přípravy opticky aktivního cyklobutanonu obecného vzorce I, kde X znamená atom halogenu a Y atom halogenu nebo trifluormetylovou skupinu, kdy se k roztoku racemické soli cyklobutansulfonové kyseliny obecného vzorce III, v němž X a Y mají stejný význam jako u vzorce I a M+ znamená alkalický kation, v inertním rozpouštědle postupně přidá 0,3 až 0,7 molarního ekvivalentu soli opticky aktivní báze obecného vzorce IV, a-,h+b (IV). v němž A“ znamená anion opticky inaktivní anorganické nebo organické kyseliny a H+B znamená protonizovanou formu organické opticky aktivní báze, jež přednostně reaguje s jedním enantiomerem racemické soli obecného vzoree III za tvorby jednoho diastereoisomeru soli cyklobutansulfonové kyseliny obecného vzorce II, v němž X a Y maj,í dříve uvedený význam a H+B má význam dříve uvedený u obecného vzorce IV, jenž se z roztoku vyloučí ve formě krystalů a filtrací, dekantací nebo odstředěním se oddělí od druhého enanxiomeru látky obecného vzorce III, jenž zůstal rozpuštěný v roztoku, chemicky nezměněn, načež se rozdělené soli obecného vzorce II a III případně přečistí o sobě známými postupy a hydrolýzou rozloží na opticky aktivní antipody cis-cyklobutanonu obecného vzorce I, s významem X a Y dříve vyznačeným.

Description

Vynález se týká způsobu přípravy opticky aktivních cis-cyklobutanonů. obecného vzorce I, ve kterém X znamená atom halogenu a Y znamená atom halogenu nebo trifluormethylovou skupinu. Uvedené ketony jsou užitečné pro přípravu derivátů cyklopropankarboxylových kyselin s význačnou insekticidní účinností.

Z dosavadního stavu techniky je znáno, že opticky aktivní cyklobutanony tohoto typu lze připravit z odpovídajících racemických cyklobutanonů reakcí Se siřičitanem opticky aktivní báze za vzniku diastereolsomerní směsi solí cyklobutansulfonové kyseliny obecného vzorce II, ve kterém X a Y mají význam dříve uvedený a H⁺B znamená organickou opticky aktivní bázi v protonizované formě, následované frakční krystalizací diastereoisomerní směsi solí vzorce II a potom rozkladem rozdělených diastereoisomerů obecného vzorce II na opticky aktivní cyklobutanony obecného vzorce I viz například Greuter H., Dingwall J., Martin P. a Belus D,, Helv. Ghlm. Acta 64, 2812, 1981. Dosavadní způsob přípravy opticky aktivních cyklobutanonů je pracný a zdlouhavý.

Uvedené nedostatky podstatné snižuje způsob přípravy opticky aktivních cyklobutanonů obecného vzorce I, kde X znamená atom halogenu a Y atom halogenu nebo trifluormetylovou skupinu, podle vynálezu. Jeho podstata spočívá v stereoselektivní srážecí reakci vyvolané v roztoku racemické alkalické soli sulfonové kyseliny obecného vzorce III, ve kterém X a Y mají význam dříve uvedený a znamená alkalický kation, přidáním soli opticky aktivní organické báze obecného vzorce IV ' A,BH⁺ (IV), ve kterém A^“^ znamená anion opticky inaktivní anorganické nebo organické kyseliny s výhodou vybrané ze skupiny zahrnující halogenvodíkovou, sírovou nebo nižší mastnou kyselinu a BH^⁺^ má význam dříve uvedený u obecného vzorce II, v celkovém množství nepřesahujícím 0,7 molárního ekvivalentu výchozí racemické soli obecného vzorce III, kde X a Y mají dříve uvedený význam.

Podstatou objevené reakce je přednostní transformace jednoho enantiomeru racemické soli obecného vzorce III na jeden diastereoisomer soli obecného vzorce II, který se vysráží z roztoku ve formě krystalů, zatímco druhý enantiomer soli obecného vzorce III zůstane převážně v roztoku, chemicky nezměněn a oddělí se filtrací, dekantací nebo odstředěním. Získaný krystalický diastereoisomer solí obecného vzorce III se potom popřípadě dočistí běžnými, o sobě známými postupy, například krystalizací nebo chromatografií. Hydrolýzou takto získaných opticky aktivních sulfonových solí obecného vzorce II a III se připraví oba opticky aktivní cis-cyklobutanony obecného vzorce I, s opačnou absolutní konfigurací.

Reakce racemické alkalické soli obecného vzorce III s opticky aktivní solí obecného vzorce IV se provádí v inertním polárním rozpustidle, účelně vybraném ze skupiny hydroxylických rozpustidel, etherů, amidů, nitrilů, sulfoxidů a vody, v rozmezí teplot -10 °C až +70 °C. .

Jako opticky aktivní sole Obecného vzorce IV se v reakci používají sole opticky inaktivní anorganické nebo organické kyseliny s opticky aktivní organickou bází, vybranou ze skupiny substituovaných aminů. Jako příklady vhodných opticky aktivních bází lze uvést některé alkaloidy s opticky aktivními centry, například /-/-efedrin, /+/-e- . fedrin, /+/pseudoefedrin, /-/-N-methylefedrin, brucin, některé estery opticky aktivních aminokyselin, například t-butylester I-fenylalaninu, benzylester 1-valinu, dále některé syntetické aminy, například S-/-/-l-fenylethylamin, R-/+/-l-fenylethylamin, /+/-l-naftylethylamin, /+/-threo-/p-nitrofenyl/-2-N,N-dimethylaminopropan-l,3-diol a R-/-/-2-amino-l-butanol.

CS 272527 Bl 2

Stereoselektivitu srážecí reakce podle vynálezu lze ovládat mimo jiné volbou soli opticky aktivní báze obecného vzorce IV, volbou rozpustidla, reakční teplotou. S výhodou se používá očkování roztoku přídavkem krystalů požadovaného diastereoisomeru vzorce II.

Dělení reakční směsi se provádí o sobě známými postupy. Vyloučený pevný diastereoisomer solí obecného vzorce II, popřípadě s koprecipitovanými solemi, se oddělí od rozpuštěné soli obecného vzorce III například filtrací, dekantací nebo odstředěním a popřípadě se dále čistí krystalizací, chromátografií a podobně. Rozpuštěná sůl obecného vzorce III se může isolovat kupříkladu zahuštěním roztoku a popřípadě dále čistit krystalizací nebo srážecí reakcí s vhodnou solí opticky aktivní báze obecného vzorce IV.

Rozklad opticky aktivních solí do vzorce II se provádí o sobě známými postupy, popsanými kupříkladu dříve v uvedené práci švýcarských autorů. Rozklad opticky aktivních solí obecného vzorce III se provádí analogicky. Nežádoucí enantiomer cis-cyklqbutanonu obecného vzorce I, který se přitom získá, lze snadnou převést zpět na výchozí racemickou sůl obecného vzorce III o sobě známými postupy.

Výhodou nového postupu je snadná dostupnost výchozí racemické alkalické soli obecného vzorce III. Další výhoda spočívá v tom, že pracnou a zdlouhavou frakční krystalizaci diastereoisomerní směsi solí obecného vzorce II nahrazuje rychlejším a účinnějším srážecím postupem. Okolnost, že v novém postupu se opticky aktivní báze používá v množství nepřesahujícím 0,7 molárního ekvivalentu štěpené soli obecného vzorce III představuje v porovnání s dosavadním postupem také výhodu.

Způsob přípravy opticky aktivních cis-cyklobutanonů obecného vzorce I je blíže 0světlen v následujících příkladech, které však rozsah vynálezu nikterak neomezují. Příklad 1

Sodná sůl racemické 2-chlor-4-(2 ,2 ,2 -trichloretbyl)-l-hydroxy-3,3-dimethylcyklobutan-l-sulfonové kyseliny (14,4 g; 39,3 mmol) a hydrochlorid /-/-1-fenylethylaminu (3,08 g; 19,6 mmol) byly rozpuštěny v horkém 50% nedenaturovaném ethanolu (100 ml). -Po zchladnutí byly krystaly odsáty, promyty studeným 50% ethanolem (4 ml), etherem a sušeny. Získaná sůl (6,05 g) odpovídala ketonu o optické rotaci +75,0° (c 0,8;

001^), Dvě krystalizace z 25 ml 50% ethanolu poskytly 4,5 g (49 % teorie) čisté soli, z níž uvolněný keton měl [0^65 +112,9° (c 0,8; CCl^). Literatura (Helv, Chim. Acta 64, 2819, 1981) uvádí W₃₆₅ +105,5°.

Příklad 2

Sodná sůl racemické 2-chlor-4-(2' ,2 'jp'-trichlorethylJ-l-hydroxy-B.B-dimethylcyklobutan-l-sulfonové kyseliny (6,7 g; 18,3 mmol) a hydrochlorid /-/-efedrinu (1,82 g; 9,0 mmol) byly rozpuštěny v 25 mol horkého 50% nedenaturovaného ethanolu. Vypadlé krystaly (4,15 g) odpovídající ketonu o C^^gg -59,6° byly dvakrát překrystalovány z 15 ml 50% ethanolu, výtěžek 1,9 g (41 % teorie) soli, z níž uvolněný keton měl C^J^gj -106,3° (c 0,8; CC1₄).

Příklad 3 , '

Draselná sůl racemické 2-chlor-4-(3',3',3'-trifluor-2 '-chlorpropyl)-l-hydroxy-3,3dimethyl-cyklobutan-l-sulfonové kyseliny (4,2 g; 10 mmol) ve 25 ml 60% ethanolu byla za tepla smíchána s 1,2 g (5,9 mmol) hydrochloridu /-/-efedrinu v 5 ml 60% ethanolu. Po naočkování a pomalém ochlazení na 20 °C byla vyloučená sůl odsáta, promyta 1 ml 60% ethanolu a vysušena, váha 1,6 g (58 % teorie).

CS 272527 Bl

Příklad. 4- ·

Vyloučená opticky aktivní sůl z příkladu 3 byla za míchání zahřívána 1 h v 10 ml ethanolu a 2 ml konc. kyseliny solné (1 : 1). Po částečném odpaření byla reakční směs roztřepána mezi pentan a vodu, organická fáze pronyta vodou, vysušena a odpařena. Výtěžek krystalického ketonu byl 0,74 g (86 %); (50 % počítáno na výchozí draselnou sůl z příkladu 3)? “5°.9° (c 0,5? CCl^).

Příklad 5

Roztok 26,2 g (0,1 mol) 2-/2',2',2^,-trichlorethyl/-3,3-dimethyl-4-chlor-l-cyklobutanonu ve 35 ml ethanolu byl přidán k intensivně míchanému roztoku 13,0 g (0,068 mol) pyrosiřičitanu sodného ve 35 ml vody. Po 4 h míchání při 45 °C byla směs ochlazena na 15 °C» vyloučený produkt byl ostře odsát, vysušen a překrystálován z 50% ethanolu při 60 °C. Výtěžek 36,6 g (99 % teorie)? taje za postupného rozkladu bez ostrého bodu tání. Pro CgE^Cl^NaO^S (368,0) vypočteno 26,11 % C? 3,01 % H? 38,53 % Cl? 8,71 % S; nalezeno 26,97 % C? 3,39 % H? 38,35 % Cl; 8.,49 % S.

Příklad 6

5,3 g (50 mmol) /-f-/-2-chlor-3,3-dimethyl-4-/2^,,2 \2^,-trichlorethyl/-cyklobutan~l-onu s otáčivostí = +59° (CCl^) bylo za míchání magnetickým míchadlem zahříváno v tavenině se 1,5 g (5 mmol) tetrabutylammonium chloridu 4 h při teplotě 120 °C. Po 0chlazení byla reakční směs roztřepána mezi diethylether a vodu. Organická vrstva byla promyta vodou, vysušena síranem sodným a odpařena k suchu. Bylo získáno '5,2 g racemického cyklobutanonu, který podle vpc představuje směs cis a trans-isomerů v poměru 92 : 8.

Příklad 7

Bylo postupováno podle příkladu 3 s tím rozdílem, že namísto hydrochloridu/-/-efedrinu bylo použito 5,9 mmol acetátu. /-/-efedrinu. Výtěžek opticky aktivní soli byl 1,6 g (58 % teorie).

Příklad 8 „

Bylo postupováno podle.příkladu 1 s použitím síranu /-/~l-fenylethylaminu namísto odpovídajícího hydrochloridu. Bylo získáno 6,0 g požadované opticky aktivní soli.

Příklad 9

Bylo postupováno podle příkladu 3 s tím rozdílem, že v reakci bylo namísto vodného ethanolu použito vodného acetonitrilu, ’

Claims

PŘEDMĚT VYNALEZU

1.

Způsob přípravy opticky aktivních cis-cyklobutanonů obecného vzorce I, ve kterém X znamená atom chloru a Y znamená atom chloru nebo trifluormethylovou skupinu, vyznačující se tím, že se k roztoku racemické soli cyklobutansulfonové kyseliny obecného vzorce III, ve kterém X a Y mají stejný význam jako u vzorce I a M* znamená alkalický kation, v inertním rozpouštědle postupně přidá 0,3 až 0,7 molárního ekvivalentu soli opticky aktivní báze obecného vzorce IV

A,H⁺B (IV), ve kterém A znamená anion opticky inaktivní anorganické nebo organické kyseliny s výhodou vybrané ze skupiny zahrnující halogenvodíkovou, sírovou nebo nižší mastnou kyselinu

CS 272527 Bl 4 a H⁺B znamená protonizovanou formu organické optické aktivní báze a výhodou vybrané ze skupiny aminů, která přednostně reaguje s jedním enantiomerem racemické soli obecného vzorce III za tvorby jednoho diastereoisomeru soli cyklobutansulfonové kyseliny obecného vzorce II, ve kterém X a Y mají dříve uvedený význam a H⁺B má význam dříve uvedený u obecného vzorce IV, který se z roztoku vyloučí ve formě krystalů a filtrací, dekantací nebo odstředěním se oddělí od druhého enantiomeru látky obecného vzorce III, který zůstal rozpuštěný v roztoku, chemicky nezměněn, potom se rozdělené soli obecného vzorce II a III popřípadě přečistí o sobě známými postupy a hydrolýzou rozloží na opticky aktivní antipody cis-cyklobutanonu obecného vzorce I, s významem X a Y dříve vyznačeným,
2,

Způsob přípravy podle bodu 1, vyznačující se tím, že se jako sůl opticky aktivní báze obecného vzorce IV použije hydrochlorid S-/-/-l-fenylethylaminu, R-/+/-l-fenylethylaminu, /-/-efedrinu nebo /+/-efedrinu.
3. '

Způsob podle bodů 1 a 2, vyznačující se tím, že se jako rozpouštědlo použije vodný ethanol nebo vodný acetonitril.
4.

Způsob podle bodů 1 až 3, vyznačující se tím, že se reakční směs očkuje krystaly žádaného diastereoisomeru soli cyklobutensulfonové kyseliny obecného vzorce II,