DE1280871B - Verfahren zur Herstellung von Cyclopropancarbonsaeureestern - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von CyclopropancarbonsaeureesternInfo
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Description
BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. Cl.:
C07d
AOIn
Deutsche Kl.: 12p-2
451-9/00
Nummer: 1280871
Aktenzeichen: P 12 80 871.8-44 (S 92432)
Anmeldetag: 1. August 1964
Auslegetag: 24. Oktober 1968
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung neuer Cyclopropancarbonsäureester der allgemeinen
Formel
(CH3).-
N-CH2-O-C-
CH — CH — CH = C
in der R eine Methyl- oder Methoxycarbonylgruppe
ist und η den Wert 0, 1 oder 2 hat. Das Verfahren ist
dadurch gekennzeichnet, daß man in an sich bekannter Weise entweder eine Dihydrophthalim id verbindung
der allgemeinen Formel (I) Verfahren zur Herstellung von Cyclopropancarbonsäureestern
Anmelder:
Sumitomo Chemical Company, Ltd., Osaka (Japan)
Vertreter:
Dr. V. Vossius. Patentanwalt, 8000 München 23, Siegesstr.
Als Erfinder benannt:
Takeaki Kato,
Kenzo Ueda. Nishinomiya-shi; Sadao Horie, Fuse-shi.
Toshio Mizutani, Amagasaki-shi; Keimei Fujimoto. Minoo-shi;
Yositosi Okuno. Nishinomiya-shi (Japan)
(CH3),
Il
Cn
O
O
Beanspruchte Priorität:
Japan vom 15. August 1963 (43 227), vom 30. August 1963 (46 168).
vom 17. Dezember 1963 (68 215), vom 1<
>. Dezember 1963 (68 673)
N-CH2- OH
(D
Dihydrophthalimidverbindung der allgemeinen Formel (III)
in der η die vorstehende Bedeutung hat. mit einer
Cyclopropancarbonsäure der allgemeinen Formel (II) /C,
HOOC — CH — CH
/CH3 CH = C (II)
N-CH1-A
(III)
C in der A ein Halogenatom ist, mit einem Alkalisalz
' \ der Cyclopropancarbonsäure der allgemeinen For-
CH3 CH3 mel (II) umsetzt.
Die verfahrensgemäß hergestellten Cyclopropan-
in der R die vorstehende Bedeutung hat, oder deren 50 carbonsäureester, insbesondere Chrysanthemumcar-
niedrigmolekularen Alkylestern. Säurehalogeniden bonsäureester. weisen eine hohe insektizide Aktivität
oder dem Säureanhvdrid verestert oder daß man eine ececn Hausinsekten und landwirtschaftliche Insekten
auf und haben eine niedrige Toxizität gegenüber Warmblütern und Pflanzen. Sie können technisch
billig hergestellt werden.
Die in der verfahrensgemäßen Umsetzung eingesetzten Dihydrophthalimidverbindungen, mit anderen
Worten die N-(Hydroxymethyl )-3,6-dihydrophthaI-imidverbindungen,
können aus Dihydrophthalsäure, ihrem Anhydrid, ihrem Imid oder ihren kernsubstituierten
Verbindungen nach herkömmlichen Verfahren hergestellt werden. Beispielsweise kann man
N - (Hydroxymethyl) - 3,6 - dihydrophthalimid durch Umsetzung von 3,6-Dihydrophthalimid mit Formaldehyd
oder seinem niedrigmolekularen Polymeren nach herkömmlichen Verfahren, gegebenenfalls in
Gegenwart eines basischen Katalysators, wie Natriumhydroxyd oder Kaliumcarbonat, in einem Lösungsmittel,
wie Wasser, Benzol oder Toluol, herstellen. In ähnlicher Weise können die verschiedenen
N - (Hydroxymethyl) - 3,6 - dihydrophthalimide, wie
N - (Hydroxymethyl) - 3 - methyl - 3,6 - dihydrophthalimid, N - (Hydroxymethyl) - 4 - methyl - 3,6 - dihydrophthalimid,
N-( Hydroxymethyl)-3,6-dimethyl-3,6-dihydrophthalimid. N-(Hydroxymethyl)-3,5-dimethyl-3,6-dihydrophthalimid,
hergestellt werden.
Als Cyclopropancarbonsäure kann in der verfahrensgemäßen
Umsetzung entweder Chrysanthemummonocarbonsäure (R = CH:i) oder Pyrethrinsäure
(Chrysanthemumdicarbonsäuremonomethylester, R = COOCHa) verwendet werden. Diese Verbindungen
sind die Säurekomponente des Pyrethrins, Cinerins und AHethrins. und sie können nach bekannten Methoden
hergestellt werden.
Die verfahrensgemäße Veresterung kann auf verschiedene Weise erfolgen. Die Dihydrophthalimidverbindung
kann mit der Cyclopropancarbonsäure in Gegenwart einer starken Säure, z. B. einer aromatischen
Sulfonsäure oder Schwefelsäure, in einem organischen Lösungsmittel erhitzt werden, wobei das
bei der Veresterung gebildete Wasser aus dem Reaktionssystem azeotrop abdestilliert wird. Die Dihydrophthalimidverbindung
kann auch mit einem niedrigmolekularen Alkylester der Cyclopropancarbonsäure in Gegenwart eines basischen Katalysators, wie Natrium,
Kalium, Natrium- oder Kaliumalkoholat, erhitzt werden, wobei der während der Umesterung gebildete
niedrigmolekulare Alkohol fortwährend aus dem Reaktionssystem entfernt wird. Für diese Umsetzung
eignet sich der Methyl-, Äthyl-, n-Propyl- oder Isopropylester. Bei der besonders bevorzugten
Veresterungsreaktion kann die Dihydrophthalimidverbindung mit dem Cyclopropancarbonsäurehalogenid
in einem indifferenten organischen Lösungsmittel, vorzugsweise in Gegenwart eines Halogenwasserstoffakzeptors,
wie Pyridin, Triäthyiamin oder einem anderen tertiären Amin, behandelt werden.
Die Veresterung ist begleitet von der Bildung des halogenwasserstoffsauren Salzes. Für diese Umsetzung
wird das Säurechlorid besonders bevorzugt, jedoch kann auch das Bromid oder das Jodid verwendet
werden. Die Dihydrophthalimidverbindung kann auch mit dem Cyclopropancarbonsäureanhydrid
in einem indifferenten Lösungsmittel mehrere Stunden unter Rückfluß zum Sieden erhitzt werden,
wobei der gewünschte Ester und die freie Cyclopropancarbonsäure erhalten werden. Die Cyclopropancarbonsäure
wird abgetrennt und durch Behandlung z. B. mit Essigsäureanhydrid wieder in das Anhydrid übergeführt. Andererseits kann die Dihydrophthalimidverbindung
auch zur Veresterung verwendet werden, wenn sie in Form des Halogenids der allgemeinen Formel
N-CH7-A
eingesetzt wird, in der η die vorgenannte Bedeutung
hat und A ein Halogenatom ist. Diese Verbindung wird aus der entsprechenden N-( Hydroxymethyl )-dihydrophthalimidverbindung
durch Umsetzen mit einem Halogenierungsmittel, wie Thionylchlorid oder Phosphortrichlorid, hergestellt. In diesem Fall kann
das Halogenid mit einem Alkali- oder Ammoniumsalz der Cyclopropancarbonsäure in einem indifferenten
Lösungsmittel erhitzt werden. Man erhält den gewünschten Ester und das entsprechende Alkalioder
Ammoniumhalogenid. Andererseits kann das Halogenid auch mit der freien Säure in einem indifferenten
Lösungsmittel in Gegenwart eines HaIogenwasserstoflakzeptors, z. B. einem tertiären Amin,
erhitzt werden. In der vorstehenden allgemeinen Formel kann A ein Chlor-, Brom- oder Jodatom sein.
Das Chlorid oder Bromid ist aus praktischen Gründen bevorzugt. Als Alkalisalze der Cyclopropancarbonsäuren
werden die Natrium- und Kaliumsalze bevorzugt.
Bekanntlich kommen die vorstehend erwähnten Cyclopropancarbonsäuren in verschiedenen Stereoisomeren und optischen Isomeren vor. Selbstverständlich
umfassen die verfahrensgemäß eingesetzten Cyclopropancarbonsäuren sämtliche derartigen Formen.
Die Beispiele erläutern die verfahrensgemäße Umsetzung.
Beispiele 1 bis 7
Vorschrift für das Verfahren A
Vorschrift für das Verfahren A
Ein Gemisch von 0,1 Mol eines N-(Hydroxymethyl)-3,6-dihydrophthalimids
und 12 g wasserfreiem Pyridin wird zu 70 ml wasserfreiem Toluol gegeben und mit Eis gekühlt. Eine Lösung von 19,1 g
(0,102 Mol) eis- oder trans-Chrysanthemummonocarbonsäurechlorid oder 23,5 g (0,102 Mol) Pyrethrinsäurechlorid
in 70 ml wasserfreiem Toluol wird unterhalb 40 C unter Rühren in das Gemisch eingetropft.
Die Reaktion verläuft exotherm, das Pyridinhydrochlorid kristallisiert aus der Lösung aus und wird abfiltriert.
Das Reaktionsgefäß wird dicht verschlossen und über Nacht stehengelassen, überschüssiges
Pyridin wird mit 5%iger Salzsäure neutralisiert, und die erhaltenen beiden Schichten werden voneinander
getrennt. Die organische Schicht wird mit gesättigter Natriumbicarbonatlösung und danach mit gesättigter
Natriumchloridlösung gewaschen und über Natriumsulfat getrocknet. Die Lösung wird an einer mit
Aluminiumoxyd gefüllten Säule chromatographisch gereinigt. Nach dem Eindampfen des Lösungsmittels
unter vermindertem Druck hinterbleibt der entsprechende Cyclopropancarbonsäureester als hellgelbe Flüssigkeit.
Vorschrift für das Verfahren B
Ein Gemisch von 0,1 Mol eines N-(HydroxymethyI)-3,6-dihydrophthalimids.
32 g Chrysanthemumcarbonsäureanhydrid und 60 g wasserfreiem Toluol wird 3 Stunden unter Rückfluß gekocht. Danach
wird das Reaktionsgemisch zur Abtrennung der freien Chrysanthemumcarbonsäure mit 3%iger Natronlauge
unterhalb 10 C gewaschen. Hierauf wird das Reaktionsgemisch mit gesättigter Natriumchloridlösung
gewaschen, über Natriumsulfat getrocknet und anschließend nach der Methode A aufgearbeitet.
Vorschrift für das Verfahren C
Ein Gemisch von 0,1 Mol eines N-(Chlormethyl)-3,6-dihydrophthalimids
und 21,2 g (0,1 Mol) Pyrethrinsäure wird in 200 ml Aceton gelöst und bei
Raumtemperatur unter Rühren mit 11,1 g (0,11 Mol)
Triäthylamin tropfenweise versetzt. Danach wird das Gemisch 2 Stunden unter Rückfluß gekocht. Nach
dem Abkühlen wird das Reaktionsgemisch vom
ίο Aminhydrochlorid abfiltriert. Das Filtrat wird unter
vermindertem Druck eingedampft und der Rückstand in wasserfreiem Toluol aufgenommen. Die
Toluollösung wird mit Wasser gewaschen und über Natriumsulfat getrocknet und anschließend nach der
Methode A aufgearbeitet.
Die nach den vorstehend beschriebenen Arbeitsweisen hergestellten Verbindungen sind in den
Tabellen I und II angegeben.
Beispiel
Eingesetzt es
N-I Flydroxy methyl |-3,6-dihydrophthalimid
NCH7OH
CH1
K /C(X
NCH, OH
\y\co/
NCH1OH
NCH7OH
NCH2OH
CH,
Herstellungsmethode
A*)
Summenformel
C19H23NO4
C20H25NO4
Q1H27NO4
C20H25NO4
C21H27NO4
Erhaltener Cyclopropancarbonsäureester
Eigen schaften |
Aus beute 0, |
ber C |
E rennet,' H |
ementa N |
!analyse gefu C |
iden,"„ H , |
Fp. 101 bis 105 C |
97 | 69.28 | 7,(H | 4.25 | 69,19 | I I 7,03 |
ηϊ; 1,5190 |
94 | 69,95 | 7,33 | 4,08 | 69,99 | 7,32 |
ηί: 1,5250 |
96 | 70,56 | 7,61 | 3,92 | 70,48 | 7,71 |
ηί5 1,5200 |
94 | 69,95 | 7,33 | 4,08 | 70,01 | 7,21 |
ηί5 1,5285 |
92 | 70,56 | 7,61 | 3,92 | 70,66 | 7,83 |
*) Mit trans-Chrysanthemummonaearbonsäurechlorid.
**) Mit einem Gemisch von eis- und trans-Chrysanthemumcarbonsäureanhydriden.
***) Mit einem Gemisch von eis- und trans Chrysanthemummonocarbonsäurechloriden.
Bei spiel |
Eingesetztes N-(Hydroxymethyl)- 3,6-dihydrophthalimid |
Herstel lungs- methode |
E Summenformel |
rhaltener Aus beute Oi .'O |
Pyrethri ber C |
nsäuree E echnet, H |
ster ement 0I '0 N |
iranalys gef C |
> unden," H |
N |
O Μ |
||||||||||
Il
/\/C\ |
||||||||||
6 | H Ϊ NCH2OH | A*) | C20H23NO6 | 90,9 | 64,33 | 6,21 | 3,75 | 64,28 | 6,22 | 3,83 |
V\c/ Ν |
||||||||||
Il
O |
||||||||||
O Il |
||||||||||
Il
/\/c\ |
||||||||||
7 | ί ί NCH2OH | C*) | QiH25NOe, | 83,6 | 65,10 | 6,50 | 3,62 | 64,98 | 6,48 | 3,66 |
y\c/
I ρ |
||||||||||
verwendet nach Chlorierung |
*) Mit Pyrethrinsäure bzw. Pyrethroylchlorid.
Ein Gemisch aus 0,01 Mol N-(Chlormethyl)-3,6-dihydrophthalimid,
0,01 Mol Natriumsalz der Chrysanthemummonocarbonsäure und 30 ml Aceton wird 2 Stunden unter Rückfluß erhitzt. Nach dem Abkühlen wird das ausgeschiedene Natriumchlorid abflltriert
und das Filtrat unter vermindertem Druck eingedampft. Der Rückstand wird in Toluol gelöst,
mit 5%iger wäßriger Natriumcarbonatlösung und mit gesättigter Natriumchloridlösung gewaschen und
über Natriumsulfat getrocknet. Danach wird das Produkt gemäß Verfahrensweise A aufgearbeitet.
Es werden 3 g N-(Chrysanthemoxvmethyl)-3,6-dihydrophthalimid
vom Fp. 102 bis 106 "C erhalten.
Ein Gemisch aus 0,01 Mol N-(Hydroxymethyl)-3,6-dihydrophthalimid,
0,01 Mol Chrysanthemummonocarbonsäureäthylester und 40 ml Toluol wird
hn Stickstoffstrom mit 0.1 g Natrium versetzt. Nach 40minutigem Rückflußkochen wird das Gemisch abkühlen
gelassen und mit Äther versetzt. Die Lösung wird mit Wasser gewaschen und über Natriumsulfat
getrocknet. Danach wird das Produkt gemäß Verfahrensweise A aufgearbeitet. Es werden 1,8 g
N - (Chrysanthemoxymethyl) - 3,6 - dihydrophthalimid vom Fp. 98 bis 106 C erhalten.
Pyrethrumextrakte werden seit langem als Insektizide verwendet, da sie gegenüber Warmblütern
harmlos sind. In neuerer Zeit wurde ein Analoges der Wirkstoffe von Pyrethrumextrakten, d. h. Pyrethrin
und Cinerin, synthetisch hergestellt und als Insektizid in den Handel gebracht. Dieser Stoff wird als
»Allethrin« bezeichnet (vgl. USA. - Patentschrift 2 603 652). Die Wirkstoffe sind wertvoll wegen ihrer
hohen Insektiziden Aktivität, insbesondere ihrer raschen Wirkung bei Insekten, und sie sind dadurch
gekennzeichnet, daß die Insekten gegenüber diesen Verbindungen keine oder nur geringe Resistenz entwickeln.
Ihre Verwendung ist jedoch in gewissem Ausmaß beschränkt wegen der schwierigen Stufen der
Herstellung und der hohen Produktionskosten.
Bei der toxikologischen Prüfung einiger erfindungsgemäß hergestellter Verbindungen und von
bekannten strukturähnlichen Verbindungen an Mäusen (oral) wurden folgende Ergebnisse erhalten.
Testverbindung
Allethrin*)
Pyrethrin I*)
N-(Chrysanthemoxymethyl)-3,6-dihydrophthalimid
N-(Chrysanthemoxymethyl)-3-methyl-3,6-dihydrophthalimid
N-(Chrysanthemoxymethyl)-4-methyl-3,6-dihydrophthalimid
LD50. mg kg.
Maus, oral
Maus, oral
400
720
720
>800
1100
930
*) Vgl. W. Perkow. Die Insckli/ide. Dr. Alfred Hüthig Verlag.
Heidelberg. 1956. S. 77 bis 84 und 345 bis 348.
Die Insektizide Aktivität einiger erfindungsgemäß hergestellter Verbindungen und von Allethrin ergibt
sich aus den nachstehenden Versuchen.
Eine Lösung von 0,3 g N-(Chrysanthemoxymethyl)-3.6-dihydrophthalimid
(Verbindung A) in 1 g Xylol wird mit raffiniertem Kerosin auf 100 ml aufgefüllt.
Man erhält ein 0.3" oiges ölpräparat.
Etwa 100 erwachsene Stubenfliegen wurden 10 Sekunden nach der Drehtischmethode (vgl. F. L.
Campbell, W. N. Sullivan, Zeitschrift Soap and Sanitary Chemicals, Bd. 14, [1938] Nr. 6,
S. 119), mit jeweils 5 ml des 0,3%igen ölpräparats oder des mit raffiniertem Kerosin verdünnten Präparats
besprüht. Nach 20 Sekunden wurde die Schließvorrichtung geöffnet, und die Stubenfliegen wurden
dem versprühten Nebel 10 Minuten ausgesetzt. Dann wurden die Stubenfliegen in einen Käfig verbracht,
10
und es wurde die Knock-down-Zahl bestimmt. Nach Stunden wurde die Mortalität an Hand der Anzahl
der getöteten Fliegen berechnet.
Zum Vergleich wurde ein 0,3%iges ölpräparat hergestellt,
das Allethrin enthielt. Weiterhin wurde dieses Präparat mit raffiniertem Kerosin verdünnt
und geprüft. Nachstehend sind die erhaltenen Ergebnisse angegeben.
Konzentration | Knock-down- | Mortalität | |
des Wirkstoffes | Verhältnis, % | % | |
% | nach 10 Minuten | 94,9 | |
Verbindung A | 0,3 | 100 | 78,6 |
0,15 | 100 | 40,3 | |
0,075 | 100 | 98,5 | |
Allethrin | 0,3 | 100 | 74,1 |
0,15 | 100 | 39,3 | |
0,075 | 100 | ||
0,3 g N-(Chrysanthemoxymethyl)-3-methyl-3,6-dihydrophthalimid (Verbindung B) wurden in 100 ml
raffiniertem Kerosin gelöst.
In einen würfelförmigen Glaskasten mit einer Kantenlänge von 70 cm wurden etwa 30 erwachsene
Stubenfliegen gegeben, und 0,3 ml 0,3°/oiges ölpräparat wurden mit einem Sprühgerät in den Glaskasten
gleichmäßig versprüht. Die Knock-down-Zahl der Stubenfliegen wurde in Zeitabständen beobachtet.
Zum Vergleich wurde auch ein 0,3%iges ölpräparat
von Allethrin hergestellt und getestet.
42 Sek. | Knock-down-Verhältnis von | I5A2 Min. | 2 Min. | Stubenfliegen, % | 4 Min. | S1I3 Min. | |
30 Sek. | 5,8 | 1 Min. | 19,6 | 37,6 | 25/6 Min. | 61,3 | 68,2 |
2,4 | 6,9 | 10,4 | 26,4 | 43,3 | 54,4 | 62,9 | 73,8 |
4,3 | 11,9 | 55,7 | |||||
8 Min.
Verbindung B
Allethrin
Allethrin
79,5
80,2
80,2
Aus den Versuchen ergibt sich, daß die erfindungsgemäß hergestellten Verbindungen praktisch die
gleiche insektizide Aktivität aufweisen wie Allethrin, jedoch erheblich weniger giftig gegenüber Warmblütern
sind. Die Verbindungen eignen sich deshalb besonders zur Verwendung im Haushalt und in der
Landwirtschaft.
Claims (1)
- Patentanspruch:Verfahren zur Herstellung von Cyclopropancarbonsäureestern der allgemeinen Formel(CHj),N — CH2 — O — C -ι
OIlCH — CH — CH = C/ \
CH3 CH,/CH3SR6065in der R eine Methyl- oder Methoxycarbonylgruppe ist und /; den Wert 0, 1 oder 2 hat, d a durch gekennzeichnet, daß man in an sich bekannter Weise entweder eine Dihydrophthalimidverbindung der allgemeinen Formel (I)N — CH2 — OH (I)(CH3),in der η die vorstehende Bedeutung hat, mit einer Cyclopropancarbonsäure der allgemeinen Formel (II)/CH3HOOC-CH-CH-CH = C (II)C R/\
CH3 CH3in der R die vorstehende Bedeutung hat, oder deren niedrigmolekularen Alkylestern, Säurehalogeniden oder dem Säureanhydrid verestert oder daß man eine Dihydrophthalimidverbindung809 628/167311der allgemeinen Formel (III) O(CH,)I N-^CH2-Ain der A ein Halogenatom ist, mit einem Alkalisalz der Cyclopropancarbonsäure der allgemeinen Formel (II) umsetzt.in Betracht gezogene Druckschriften:
Houben — Weyl, Die Methoden der Organischen Chemie, Bd. VIII (1952), 4. Auflage, S. 516 bis 522.
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