DE1593373B

DE1593373B - Verfahren zur Herstellung von optisch aktivem Dihydrochrysanthemolacton

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Publication number: DE1593373B
Authority: DE
Inventors: Masano Tokio Yoshioka Hirosuke Nishinomiya Matsui, (Japan)
Original assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd

Description

Die Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur Herstellung von optisch aktivem Dihydrochrysanthemolacton der Formel

CH₃

O-

-C-C = O

(I)

CH₃

Bekanntlich ist Chrysanthemummonocarbonsäure ein wesentlicher Bestandteil natürlicher und synthetischer Insektizide, wie Pyrethrin, Cinerin, »Allethrin« oder »Cyclethrin«. Chrysanthemummonocarbonsäure kommt in zwei Isomeren vor, nämlich eis- und transisomeren, die jeweils wiederum in (+)— und (—^Antipoden vorkommen. Es ist auch bekannt, daß diese vier Arten von Isomeren eine unterschiedliche insektizide Aktivität in den jeweiligen Verbindungen ausüben, bei denen sie die saure Komponente bilden.

Bei den herkömmlichen Verfahren zur Herstellung von Chrysanthemummonocarbonsäure erhält man ein Gemisch von optisch inaktiven eis- und trans-Formen. Dementsprechend muß eine Auftrennung der Stereoisomeren und der gewünschten optisch aktiven Antipoden und anschließende Racemisierung des unerwünschten Antipoden erfolgen, um eine optisch aktive Chrysanthemummonocarbonsäure hoher Wirksamkeit zu erhalten.

Das erfindungsgemäße Verfahren liefert, ausgehend von optisch aktiven Verbindungen, selektiv optisch aktives Dihydrochrysanthemolacton. Diese Verbindung kann dann leicht in die entsprechende optisch aktive cis-Chrysanthemummonocarbonsäure umgewandelt werden (vgl. Journal of Science and Food Agriculture, Bd. 3 [1952], S. 233). Außerdem kann die erhaltene optisch aktive cis-Chrysanthemummonocarbonsäure leicht in die trans-Form umgewandelt werden, die zur Herstellung der Insektiziden Chrysanthemummonocarbonsäureester besonders wertvoll ist.

Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zur Herstellung von optisch aktivem Dihydrochrysanthemolacton der Formel

in an sich bekannter Weise in seiner Enolform mit einem niederen aliphatischen Monocarbonsäureanhydrid bei 50 bis 200⁰C in Gegenwart von Natrium- oder Kaliumacetat bzw. mit einem niederen aliphatischen Monocarbonsäurehalogenid bei —20 bis +100⁰C in Gegenwart einer organischen tertiären Base bzw. mit einem niederen aliphatischen Monocarbonsäureester eines enolisierten niederen aliphatischen Monoketons in Gegenwart eines sauren Esteraustauschkatalysators, wie p-Toluolsulfonsäure, verestert,
b) das erhaltene optisch aktive l-(2'-Acyloxy)-vinyl-2,2-dimethyl-3-(2"-oxo)-propyl-l,3-cis-cyclopro- pan der allgemeinen Formel

CH₃COCH, — C

C-CH = CHOCOR

(III)

CH₃ CH₃

in der R einen niederen Alkylrest bedeutet, in üblicher Weise mit Ozon in einem inerten Lösungsmittel bei —80 bis +30⁰C ozonisiert, das erhaltene Ozonid

C₁) entweder durch übliches Erhitzen mit Wasserstoffperoxid, gegebenenfalls in Gegenwart einer Mineral- oder Essigsäure, direkt in die optisch aktive Carbonsäure der Formel

CH,COCH₂ — C

H
j

C-COOH

CH₃ CH₃

(IV)

CH₃

o-

H
C-CH₂-C-

H
-C-C = O

überführt bzw. das Ozonid zunächst
C₂) mit Zinkstaub, katalytisch oder mit Natriumhydrogensulfit in üblicher Weise reduktiv zersetzt, den erhaltenen optisch aktiven 2,2-Dimethyl-3-cis-(2'-oxo)-propyl-cyclopropan-l-aldehyd der Formel

H H

I I

CH₃COCH₂ — C C — CHO

(V)

(I)

CH₃ CH₃

55

CH₃ CH₃
welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man

a) optisch aktiven 2,2-Dimethyl-3-cis-(2'-oxo)-propyl-cyclopropyl-1-acetaldehyd der Formel nach dafür bekannten Methoden mit Kaliumpermanganat, Chromsäure, Wasserstoffperoxyd, Silberperoxyd, Sauerstoff oder Luft oxydiert, hierauf die erhaltene Carbonsäure der Formel IV d) in an sich bekannter Weise in einen optisch aktiven niederen Alkylester der Formel

CH₃COCH₂ — C C — CH₂CHO

CH₃ CH₃

(Π)

CH₃COCH₂-C-

C —COOR'

CH₃ CH₃

(VI)

3 4

in der R' einen niederen Alkylrest bedeutet, über- aliphatischen Carbonsäure, wie Eisessig, einem niede-

führt, diesen ren aliphatischen Carbonsäureester, wie Äthylacetat

e) nach an sich bekannten Methoden mit einer oder Butylacetat, einem niederen aliphatischen Keton, Grignard-Verbindung der allgemeinen Formel wie Aceton und Methyläthylketon.

CH₃ — Mg — X, in der X ein Halogenatom be- 5 Anschließend wird Ozon, gegebenenfalls verdünnt

deutet, bei — 10⁰C bis Raumtemperatur bzw. bis mit Sauerstoff, Stickstoff oder Luft, in diese Lösung

zur Siedetemperatur des verwendeten Lösungs- bei einer Temperatur von —80 bis 30⁰C eingeleitet,

mittels in einem wasserfreien Lösungsmittel in ei- Das erhaltene Ozonid kann dann auf zwei an sich

nen optisch aktiven 2,2-Dimethyl-3-cis-(2'-hy- bekannten Wegen weiterverarbeitet werden. Entweder

droxy-2'-methyl)-propylcyclopropan-l-carbon- io wird zur erhaltenen Ozonidlösung eine Lösung von

säureester der allgemeinen Formel Wasserstoffperoxyd, gegebenenfalls zusammen mit

einer Mineralsäure oder Essigsäure, zugegeben, und

H H das Gemisch wird erhitzt, um das Ozonid oxydativ zu

CH₃ j I zersetzen. Anschließend wird das Reaktionsgemisch

^x C CH,— C C — COOR' 15 extrahiert und hierauf destilliert, um die Carbonsäure

/ " \ / der Formel IV in hoher Ausbeute abzutrennen.

-C (VII) Andererseits kann man die Ozonidlösung mit Eis-

/ \ essig versetzen und das zur Ozonisation verwendete

CH₃ CH₃ * Lösungsmittel abtrennen und gegebenenfalls die Eis-

20 essiglösung mit einem gegenüber einem Reduktions-

in der R' einen niederen Alkylrest bedeutet, um- mittel inerten organischen Lösungsmittel verdünnen,

wandelt, z. B. Diäthyläther, Diisopropyläther, Benzol oder

f) diesen in üblicher Weise mit einer Base bei 0 bis Toluol. Hierauf wird Zinkstaub eingetragen, um das 100°Cbzw. mit einer verdünnten Mineralsäure bei Ozonid zu reduzieren. Anschließend wird das Reak-20 bis 200⁰C verseift und die dabei erhaltene ²5 tionsgemisch filtriert, extrahiert und destilliert, wobei optisch aktive Hydroxycarbonsäure in üblicher man den reinen Aldehyd der Formel V in hoher Aus-Weise bei 20 bis 200° C mit einer katalytischen beute erhält.

Menge p-Toluolsulfonsäure, verdünnter Mineral- Das Ozonid kann natürlich auch katalytisch redu-

säure oder eines organischen Säureanhydrids lak- ziert oder mit Natriumhydrogensulfit behandelt wer-

tonisiert. " -* 30 den, wobei man gleichfalls den Aldehyd der Formel V

Die Ausgangsverbindung der Formel II kann aus erhält.

zJ₃-Caren durch Ozonisation und anschließende reduk- Der erhaltene Aldehyd wird hierauf in die Carbon-

tive Zersetzung nach dem Verfahren von F. W. säure der Formel IV durch Behandlung mit Kalium-

S e m m 1 e r und H. von Schüler, »Berichte der permanganat, Chromsäure, Wasserstoffperoxyd, SiI-

deutschen chemischen Gesellschaft«, B. 60, 1927, 35 berperoxyd, Sauerstoff oder Luft umgewandelt.

S. 1591, hergestellt werden. Wenn ein optisch aktives Die Carbonsäure der Formel IV kann leicht in einen

(+)- oder (—)-zJ₃-Caren verwendet wird, kann der niederen Alkylester nach herkömmlichen Methoden

entsprechende optisch aktive Aldehyd der Formel II umgewandelt werden,

erhalten werden. Zu diesem Zweck kann die Carbonsäure z. B. mit

In der ersten Stufe wird der Aldehyd der Formel II 40 Diazomethan in einem geeigneten Lösungsmittel, wie

in an sich bekannter Weise in seiner Enolform ver- Diäthyläther, Benzol oder Methylalkohol, verestert

estert. werden, oder eine wäßrige Lösung eines Alkalisalzes

Dazu wird der Aldehyd in einem niederen aliphati- der Carbonsäure wird mit einem Dialkylsulfat, wie sehen Monocarbonsäureanhydrid in Gegenwart von Dimethylsulfat oder Diäthylsulfat, bei einer Tempera-Natriumacetat oder Kaliumacetat auf 50 bis 200⁰C 45 tür von 20 bis 200⁰C und gegebenenfalls in einem erhitzt oder bei einer Temperatur von —20 bis 100⁰C organischen Lösungsmittel, das gegenüber der Verin einem niederen aliphatischen Monocarbonsäure- esterungsreaktion inert ist,wiePetrolätherodern-Hexan, halogenid in Gegenwart einer organischen tertiären oder einem aromatischen Kohlenwasserstoff, wie Base, wie Pyridin, Diäthylanilin oder Triäthylamin, Benzol oder Toluol, behandelt,
erwärmt oder mit einem niederen aliphatischen Mono- 50 Die Carbonsäure kann auch in einem niederen alicarbonsäureester eines enolisierten niederen alipha- phatischen Alkohol, wie Äthylalkohol, Propylalkohol tischen Monoketons, wie Isopropenylacetat, in Gegen- oder Butylalkohol, mit einem sauren Veresterungswart eines sauren Esteraustauschkatalysators, wie katalysator, wie Chlorwasserstoff, Schwefelsäure oder p-Toluolsulfonsäure, behandelt. Anschließend wird p-Toluolsulfonsäure, bei einer Temperatur von 0 bis das Reaktionsgemisch mit kaltem Wasser oder ver- 55 120⁰C einige Stunden bis mehrere Tage behandelt dünntem wäßrigem Alkali gewaschen und unter ver- werden, wobei die entsprechenden Carbonsäureester mindertem Druck destilliert. Man erhält den neuen der allgemeinen Formel VI erhalten werden. In diesem Enolester der allgemeinen Formel III. Falle ist es zweckmäßig, ein wasserunlösliches orga-

In der zweiten Stufe wird der Enolester der allge- nisches Lösungsmittel, wie Benzol oder Toluol, zuzumeinen Formel III in üblicher Weise in den Ketobon- 60 geben, das mit Wasser ein azeotrop siedendes Gemisch säureester der allgemeinen Formel VI umgewandelt. bildet, um das bei der Veresterung gebildete Wasser Der Enolester wird in einem gegenüber Ozon inerten aus dem Reaktionssystem abtrennen zu können.
Lösungsmittel gelöst, z. B. in Petroläther, η-Hexan, Die Ester können gewöhnlich als farblose, durchBenzin, Ligroin, einem aromatischen Kohlenwasser- sichtige Öle erhalten werden, die von Nebenprodukten stoff, wie Benzol oder Toluol, einem halogenierten 65 durch Destillation unter vermindertem Druck gereinigt Kohlenwasserstoff, wie Methylchlorid, Methylendi- werden.

chlorid, Chloroform, Tetrachlorkohlenstoff, 1,2-Di- In der dritten Stufe des erfindungsgemäßen Ver-

chloräthan und 1,1,2,2-Tetrachloräthan, einer niederen fahrens wird der Ester der allgemeinen Formel VI mit

I 593 373

5 6

Hilfe einer Grignard-Verbindung der allgemeinen Die Hydrolyse wird befriedigend bei einer Tempera-Formel CH₃MgX, in der X ein Halogenatom bedeutet, tür von 0 bis 100⁰C durchgeführt. Wenn die Hydroxynach an sich bekannten Methoden in den Hydroxy- carbonsäure nach beendeter Umsetzung aus dem ercarbonsäureester der allgemeinen Formel VII umge- lialtenen Alkalisalz in Freiheit gesetzt werden soll, wird wandelt. In diesem Falle löst man den Ester zweck- 5 das Lösungsmittel mit Ausnahme von Wasser aus dem mäßig in einem wasserfreien Lösungsmittel, das gegen- Reaktionsgemisch abgetrennt. Danach wird das Reaküber der Grignard-Verbindung inert ist, wie alipha- tionsgemisch durch Zugabe von verdünnter Salzsäure, tischen Äthern, wie Diäthyläther und Dibutyläther, Schwefelsäure oder einer anderen Mineralsäure angealicyclischen Äthern, wie Tetrahydrofuran und Dioxan, säuert. Hierbei scheidet sich ein öliges Produkt ab. aromatischen Kohlenwasserstoffen, wie Benzol und io das anschließend mit Hilfe eines wasserunlöslichen Toluol, sowie Erdölkohlenwasserstoffen, wie η-Hexan, inerten Lösungsmittels, wie Diäthyläther, Benzol oder Cyclohexan und Benzin. Petroläther, extrahiert wird. Nach dem Abtrennen des

Ferner können cyclische Ketale, wie 4-Methyl- Lösungsmittels wird die Carbonsäure in Form eines

1,3-dioxan und Dimethylsulfoxyd, verwendet werden. viskosen öligen Produktes erhalten. Die auf diese

Als nach herkömmlichen Methoden hergestellte 15 Weise erhaltene Carbonsäure kann dann leicht in

Grignardverbindungen sind mit gutem Erfolg, bei- üblicher Weise lactonisiert werden,

spielsweise eine Methyl-Grignard-Verbindung, wie Zur Lactonisierung kann man die Carbonsäure bei

Methylmagnesiumjodid, Methylmagnesiumbromid einer Temperatur von 20 bis 200^cC zusammen mit

oder Methylmagnesiumchlorid, gewöhnlich in Di- einer katalytischen Menge p-Toluolsulfonsäure, ver-

äthyläther als Lösungsmittel, verwendbar. Zur Durch- 20 dünnter Mineralsäure oder in einem organischen

führung der Grignard-Reaktion löst man vorzugsweise Säureanhydrid, wie Essigsäureanhydrid, stehenlassen,

den Ester in einem der genannten Lösungsmittel und Nach einer Abänderung des erfindungsgemäßen

gibt dann tropfenweise die theoretische Menge der Verfahrens kann man den Hydroxycarbonsäureester

Grignard-Lösung zu, um die Carbonylgruppe selektiv der allgemeinen Formel VII auch mit verdünnter

zu reduzieren, ohne die Carbonsäureestergruppe anzu- 25 Mineralsäure, wie Schwefelsäure, bei einer Temperatur

greifen. von 20 bis 200° C verseifen und anschließend die erhal-

Diese Umsetzung wird vorzugsweise bei einer Tem- tene Carbonsäure, wie vorstehend beschrieben, lactoni-

peratur von etwa —10⁰C bis zu Raumtemperatur sieren. Das Reaktionsgemisch wird dann mit einem

(+25 bis +30⁰C) durchgeführt, wenn die Reaktion wasserunlöslichen organischen Lösungsmittel, wie

verhältnismäßig rasch abläuft, oder von Raumtempe- 30 Diäthyläther oder Benzol, extrahiert, und die orga-

ratur bis zu einer Temperatur, bei der das' verwendete nische Lösung wird mit verdünntem wäßrigem Alkali

Lösungsmittel siedet, wenn die Reaktion verhältnis- gewaschen, um saure Verunreinigungen abzutrennen,

mäßig langsam abläuft. Nach Abtrennung des organischen Lösungsmittels

Zur Abtrennung des erhaltenen Hydroxycarbon- hinterbleibt optisch aktives Dihydrochrysanthemosäureesters aus dem Reaktionsgemisch wird dieses 35 lacton in Form farbloser Kristalle,
gewöhnlich mit verdünnter Salzsäure oder verdünnter Es wurde festgestellt, daß die Verbindungen der Schwefelsäure oder einer wäßrigen Lösung von Ammo- Formeln I und III bis VIII die absolute sterische Konniumchlorid versetzt, um den Grignard-Komplex zu figuration der beiden asymmetrischen Kohlenstoffzersetzen. Anschließend wird das erhaltene Gemisch atome, nämlich C₁ und C₈ im Cyclopropanring wähin herkömmlicher Weise aufgearbeitet, z. B. dekantiert, 40 rend des erfindungsgemäßen Verfahrens, ausgehend eingedampft, destilliert oder chromatographiert. vom Aldehyd der Formel II, beibehalten.

In der letzten Stufe des erfindungsgemäßen Verfah- Mit anderen Worten, der linksdrehende optisch

rens wird der Hydroxycarbonsäureester der allgemei- aktive Ketoaldehyd der Formel II, deraus(+)-z!₃-Caren

nen Formel VII in das Dihydrochrysanthemolacton erhalten wird, liefert z. B. den optisch aktiven links-

der Formel I umgewandelt. 45 drehenden Carbonsäureester der allgemeinen Formel VI

Zu diesem Zweck wird zunächst der Hydroxycar- . nach der Enolveresterung und der Spaltung mit Ozon,

bonsäureester mit Hilfe einer Base zur freien Carbon- Der Ester der allgemeinen Formel VI wird in den

säure verseift. ' optisch aktiven linksdrehenden Hydroxycarbonsäure-

Zur Hydrolyse kann als Base ein Alkalihydroxyd, ester der allgemeinen Formel VII und dieser in das

wie Natriumhydroxyd oder Kaliumhydroxyd, ein 50 optisch aktive rechtsdrehende Lacton der Formel I

Erdalkalihydroxyd, wie Bariumhydroxyd, ein Alkali- umgewandelt, das, wie oben erwähnt, in die rechts-

carbonat, wie Natriumcarbonat oder Kaliumcarbonat, drehende cis-Chrysanthemumcarbonsäure und dann

oder wäßriges Ammoniak verwendet werden. Außer- . in die linksdrehende trans-Chrysanthemumcarbonsäure

dem können wasserlösliche organische Basen, die in überführtwerdenkann.Umgekehrtkannrechtsdrehende

wäßriger Lösung stark alkalisch reagieren, verwendet 55 trans-Chrysanthemumcarbonsäure aus (—)-^d₃-Caren

werden.BeispielsweisekönnenMethylamin,Pyridinund nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt

Tetramethylammoniumhydroxyd verwendet werden. werden.

Für die Hydrolysereaktion werden als Lösungsmittel Die Erfindung wird durch die Beispiele weiter

vorzugsweise solche Verbindungen verwendet, die erläutert.

sowohl den Hydroxycarbonsäureester als auch die 60 B e i s ρ i e 1 1
Base lösen. Es kann auch ein Gemisch von Lösungsmitteln verwendet werden, beispielsweise ein in Wasser a) 10 g (—)-2,2-Dimethyl-3-cis-(2'-oxo)-propylcyclolöslicher niedriger aliphatischer Alkohol, wie Methanol . propyl-acetaldehyd, hergestellt aus (+)-Zl₃-Carendurch oder Äthanol mit Wasser. Ozonolyse, werden mit 30 ml Essigsäureanhydrid und

Gegebenenfalls kann die Hydrolysereaktion auch 65 5 g wasserfreiem Natriumacetat versetzt, und das

mit anderen organischen Lösungsmitteln, die bei dieser Gemisch wird 2 Stunden unter Rühren auf 110 bis

Reaktion inert sind, zusammen mit den genannten 115 ⁰C erhitzt. Nach dem Abkühlen wird das Reak-

Lösungsmitteln verwendet werden. - tionsgemisch filtriert, um das Natriumacetat-Essig-

säureaddukt abzutrennen, das mit 50 ml Benzol gründlich ausgewaschen wird.

Die Waschlösungen werden mit dem Filtrat vereinigt, und das Gemisch wird auf 10 g zerstoßenes Eis gegossen, gründlich geschüttelt und anschließend die wäßrige Lösung abgetrennt.

Die Benzollösung wird bei einem Druck von 15 mm Hg und bei einer Temperatur von 100" C eingedampft. Es werden 10 g eines öligen Produktes erhalten. Dieses Öl wird unter vermindertem Druck destilliert. Hierbei werden 5 g eines hellgelben Öls vom Kp. 87 bis 93°C/0,3mm Hg erhalten. <= 1,478. Im Ultrarotspektrum treten Banden bei 1765, 1720, 1670, 1220, 1095, 1055 und 930 cm-¹ auf.

WaH₁₈O₃;

Berechnet ...C = 68,58, H = 8,57%;
gefunden ...C = 68,49, H = 8,64%.

Auf Grund der Analyse ist das Produkt (—)-l-(2'-Acetoxy)-vinyl-2,2-dimethyl-3-(2"-oxo)-propyl-1.3-cis-cyclopropan der allgemeinen Formel IH(R=C (R = CH₃).

Beispiel 2

b) 10 g der im Beispiel 1 a) erhaltenen Verbindung werden in 30 ml Chloroform gelöst, und das Gemisch wird auf -6O⁰C abgekühlt und bei dieser Temperatur gehalten. 6001 Luft mit einem Ozongehalt von

2 · 10~⁴ Mol/l werden in die Lösung innerhalb von

3 Stunden eingeleitet. Danach wird das Chloroform unter vermindertem Druck bei einer Temperatur unterhalb 25^CC abdestilliert und der ölige Rückstand mit einer Lösung von 30 ml Eisessig in

c.,) 100 ml Diäthyläther versetzt. Hierauf werden 16 g Zinkstaub portionsweise bei einer Temperatur unterhalb 20⁰C unter Rühren und Kühlen eingetragen. Das Reaktionsgemisch wird bei der gleichen Temperatur 30 Minuten gehalten, dann wird das Reaktionsgemisch auf einem Büchner-Trichter abfiltriert und der Filterrückstand mit Diäthyläther gründlich ausgewaschen. Die Waschlösungen werden mit dem Filtrat vereinigt, und das Gemisch wird mit kaltem Wasser, gesättigter wäßriger Natriumbicarbonatlösung und nochmals mit kaltem Wasser gewaschen und hierauf über wasserfreiem Natriumsulfat getrocknet.

Anschließend wird der Diäthyläther abdestilliert, und es hi nterbleiben 8 g(—)-2,2-Dimethyl-3-cis-(2'-oxo)-propyl-cyclopropan-1-aldehyd als nahezu farbloses öliges Produkt. Kp. 52 bis 55°C/0,3 mm Hg; n« = 1,46 1.4660. Im Ultrarotabsorptionsspektrum finden sich Banden bei 2770, 1720, 1695 und 1120 cm"¹.

6,3 g des Aldehyds werden in einem Gemisch aus 70 ml Aceton und 14 ml Wasser gelöst und unter Rühren auf 5°C abgekühlt. 4,5 g Kaliumpermanganatpulver werden portionsweise eingetragen, und das Gemisch wird weitere 3 Stunden bei Raumtemperatur gerührt.

Danach wird das Gemisch mit einer geringen Menge Natronlauge versetzt und alkalisch gemacht. Anschließend wird in das Gemisch Dampf eingeleitet, um das Aceton abzutrennen. Hierauf wird die wäßrige Lösung vom Mangandioxyd abfiltriert und das Mangandioxyd mit 100 ml heißem Wasser gründlich ausgewaschen. Die Waschlösungen werden mit dem Filtrat vereinigt, und das Gemisch wird unter vermindertem Druck auf etwa 50 ml eingedampft.

Danach wird das Gemisch mit wäßriger 10%iger Schwefelsäure stark angesäuert und mit Ammoniumsulfat gesättigt. Hierbei trennt sich ein öliges Produkt ab, das mit Diäthyläther erschöpfend extrahiert wird. Die Ätherlösung wird eingedampft, und es hinterbleiben 6 g (—)-2,2-Dimethyl-3-cis-(2'-oxo)-propylcyclopropan-l-carbonsäure der Formel IV als braunes Öl.

d) Die erhaltene Carbonsäure wird mit einer Diäthylätherlösung von Diazomethan in geringem Überschuß versetzt, einige Zeit stehengelassen und anschließend eingedampft. Es hinterbleibt der linksdrehende Methylester der allgemeinen Formel VI (R' = CH₃) vom Siedepunkt 55 ± 2°C/0,4 mm Hg.

Im Ultrarotabsorptionsspektrum der Carbonsäure finden sich Banden bei 1720 bis 1700, 1170, 1120 und 1095 cm"¹. Im Ultrarotabsorptionsspektrum des Methylesters finden sich Banden bei 1725, 1175, 1137, 1090 und 860 cm"¹. Der spezifische Drehwert in Chloroform des Methylesters ist [x]% —23,7°C.

e) 4 g des im Beispiel 1 d) erhaltenen Methyleslers werden bei 7 bis 10⁰C unter Rühren innerhalb von 20 Minuten mit 50 ml einer Diäthylätherlösung von Methylmagnesiumjodid versetzt, die aus 4,8 g Methyljodid, 0,64 g Magnesium und 15 ml gereinigtem Diäthyläther hergestellt worden war. Das Reaktionsgemisch wird anschließend bei der gleichen Temperatur 30 Minuten gerührt und hierauf mit 30 ml gesättigter wäßriger Ammoniumchloridlösung unter Kühlen versetzt. Nach Beendigung der exothermen Reaktion und vollständiger Lösung des Grignard-Komplexes wird

die Ätherschicht abgetrennt und die wäßrige Lösung einmal mit Diäthyläther extrahiert. Die vereinigten Ätherextrakte werden mit kaltem Wasser gewaschen und über wasserfreiem Natriumsulfat getrocknet. Nach dem Abdestillieren des Äthers bei einer Wasserbadtemperatur von höchstens 8O⁰C hinterbleiben 4,3 g (—)-2,2-Dimethyl-3-cis-(2'-hydroxy-2'-methyl)-propylcyclopropan-l-carbonsäuremethylester der allgemeinen

Formel VII (R = CH₃) als farbloses Öl.

Durch Chromatographie an Kieselsäuregel in einer Mischung von Benzol und Chloroform 1: 2 kann eine sehr geringe Menge nicht umgesetztes Produkt wiedergewonnen werden. Der reine Hydroxycarbonsäureester wird als farbloses Öl erhalten. Im Ultrarotabsorptionsspektrum finden sich Banden bei 3460, 1730, 1175 und 1090 cm-¹. Der spezifische Drehwert in Chloroform beträgt [x] £' -16,1°.

f) 4 g des im Beispiel 1 e) erhaltenen Hydroxycarbonsäuremethylesters werden zu einer Lösung aus 2 g Kaliumhydroxyd in 20 ml Methanol gegeben, und das Gemisch wird 3 Stunden auf einem Wasserbad unter Rückfluß gekocht. Nach dem Abtrennen des Methanols wird der Rückstand mit Wasser versetzt und die Lösung mit 10%iger Schwefelsäure stark angesäuert. Hierbei wird ein öliges Produkt erhalten,

das mit Diäthyläther extrahiert wird. Der Ätherextrakt wird über wasserfreiem Natriumsulfat getrocknet. Nach dem Abdestillieren des Äthers hinterbleiben 3,5 g der entsprechenden Carbonsäure als sehr viskoses Öl. Das Produkt wird in 10 ml Toluol aufgenommen und danach mit 50 mg p-Toluolsulfonsäure versetzt. Hierauf wird das Gemisch 30 Minuten unter Rückfluß zum Sieden erhitzt. Nach dem Abkühlen wird die Toluollösung mit 5%iger wäßriger Natriumcarbonatlösung, danach mit kaltem Wasser gewaschen und hierauf über wasserfreiem Natriumsulfat getrocknet. Nach dem Abdestillieren des Toluols hinterbleiben 3,0 g (-r)-Dihydrochrysanthemolacton der Formel I als hellgelbes Öl.

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20

Das Dihydrochrysanthemolacton verfestigt sich beim Stehen und wird mit η-Hexan umkristallisiert. Das erhaltene feste Dihydrochrysanthemolacton zeigt die gleichen Analysenwerte λνίβ eine authentische Probe. Es schmilzt bei 82 bis 83 ⁰C. Der spezifische Drehwert in Chloroform beträgt [cc] J," +77°.

Beispiel 2

C₂) 7 g (—)-2,2-Dimethyl-3-cis-(2'-oxo)-propyl-cycIopropan-1-aldehyd, hergestellt auf die im Beispiel 1 beschriebene Weise, werden in 20 ml Essigsäure gelöst.

In die Lösung wird Sauerstoffgas bei 20° C eingeleitet, bis keine Gasaufnahme mehr erfolgt. Nach dem Abdestillieren der Essigsäure unter vermindertem Druck hinterbleiben 7,5 g (—)-2,2-Dimethyl-3-cis-(2'-oxo)-propyl-cyclopropan-l-carbonsäure der Formel IV als nahezu farbloses Öl.

d) Das erhaltene Öl wird in 100 ml Methanol auf; genommen, das 2 Gewichtsprozent Chlorwasserstoff enthält. Das Gemisch wird bei 20°C eine Woche stehengelassen. Anschließend wird es zur Neutralisation mit Natriumdicarbonatpulver versetzt. Das Methanol wird unter vermindertem Druck abdestilliert. Der Rückstand wird mit 20 ml Benzol versetzt, einmal mit kaltem Wasser gewaschen und über wasserfreiem Natriumsulfat getrocknet. Nach dem Abdestillieren des Benzols unter vermindertem Druck hinterbleiben 8 g des neuen linksdrehenden Methylesters der allgemeinen Formel VI (R = CH₃) als nahezu farbloses öliges Produkt.

Beispiel 3

C₁) Die im Beispiel 1 beschriebene Ozonidlösung wird in 50 ml mit Schwefelsäure angesäuerte, 10%ige wäßrige Wasserstoffperoxydlösung bei Raumtemperatur unter Rühren eingetropft, und das Gemisch wird danach 30 Minuten auf 50° C erhitzt. Anschließend wird das Reaktionsgemisch durch Zusatz von Natronlauge alkalisch gemacht, und hierauf wird zur Abtrennung des Chloroforms Dampf eingeleitet. Die wäßrige Lösung des Reaktionsgemisches wird einmal mit Diäthyläther gewaschen, dann mit 10°/_oiger Schwefelsäure stark angesäuert, mit Ammoniumsulfat gesättigt und hierauf mit Diäthyläther extrahiert. Die Ätherlösung wird über wasserfreiem Natriumsulfat getrocknet. Nach dem Abdestillieren des Äthers hinterbleibt die neue (—)-2,2-Dimethyl-3-cis-(2'-oxo)-propyl-cyclopropan-1-carbonsäure der Formel IV als öliges Produkt. Das Öl wird durch Zugabe von -10%iger Natronlauge neutralisiert, und

d) das Gemisch wird mit 30 ml Petroläther versetzt. Anschließend werden 30 g Dimethylsulfat bei 40° C eingetragen, und das Gemisch wird bei der gleichen Temperatur 4 Stunden gerührt. Die Petrolätherschicht wird abgetrennt, mit wäßriger Natriumbicarbonatlösung gewaschen und über wasserfreiem Natriumsulfat getrocknet. Nach dem Abdestillieren des Pelroläthers wird der Rückstand unter vermindertem Druck destilliert. Es wird der neue (—)-2,2-Dimethyl-3-cis-(2'-oxo)-propyl-cyclopropan-l-carbonsäuremethylester der allgemeinen Formel VI (R = CH₃) vom Siedepunkt 52 bis 55°C/0,3 mm Hg erhalten.

B e i s ρ i e 1 4 ^6s

f) 3,5 g der im Beispiel 1 f), Teill erhaltenen (—)-2,2-Dimethyl-3-cis-(2'-hydroxy-2'-methyl)-propylcyclopropan-1-carbonsäure werden in 10 ml Essigsäureanhydrid gelöst, und das Gemisch wird 3 Stunden unter Rückfluß zum Sieden erhitzt. Danach wird das Essigsäureanhydrid und Essigsäure unter vermindertem Druck abdestilliert und der Rückstand in Benzol aufgenommen. Die Benzollösung wird mit 5°/_oiger wäßriger Natriumcarbonatlösung und danach mit Wasser gewaschen und hierauf über wasserfreiem Natriumsulfat getrocknet. Nach dem Abdestillieren des Benzols hinterbleiben 3,0 g (+^Dihydrochrysanthemolacton.

Beispiel 5

0 4 g(+(-2,2-Dimethyl-3-cis-(2'-hydroxy-2'-methyl)-propyl-cyclo-propan-l-carbonsäuremethylester werden mit 50 ml 5°/_oiger wäßriger Schwefelsäure versetzt, und das Gemisch wird 5 Stunden bei 100°C gerührt. Danach wird das Reaktionsgemisch mit 20 ml Benzol versetzt und die Benzolschicht abgetrennt, mit 5°/_oiger Natriumcarbonatlösung und anschließend mit Wasser gewaschen und über wasserfreiem Natriumsulfat getrocknet. Nach dem Abdestillieren des Benzols hinterbleiben 3 g (—^Dihydrochrysanthemolacton.

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Herstellung eines optisch aktiven Dihydrochrysanthemolactons der Formel

N-. CH₃ VJ
H \ H . /
c CH₃. I / I " \ ^ PH P CH ₃ CH₃ C P Π

dadurch gekennzeichnet, daß man

a) optisch aktiven 2,2-Dimethyl-3-cis-(2'-oxo)-propyl-cyclopropyl-1-acetaldehyd der Formel

CH,COCHo — C C — CH₉CHO

/
CH₃

CH₃

in an sich bekannter Weise in seiner Enolform mit einem niederen aliphatischen Monocarbonsäureanhydrid bei 50 bis 200° C in Gegenwart von Natrium- oder Kaliumacetat bzw. miteinem niederen aliphatischen Monocarbonsäurehalogenid bei —20 bis +100° C in Gegenwart einer organischen tertiären Base bzw. mit einem niederen aliphatischen Monocarbonsäureester eines enolisierten niederen aliphatischen Monoketons in Gegenwart eines sauren Esteraustauschkatalysators, wie p-Toluolsulfonsäure, verestert,

b) das erhaltene optisch aktive l-(2'-Acyloxy)-vinyl-2,2-dimethyl-3-(2"-oxo)-propyl-l,3-cis-

cyclopropan der allgemeinen Formel

H H

CH₃COCH₂ — C

C-CH = CHOCOR

(III)

CH₃ CH₃

in der R einen niederen Alkylrest bedeutet, in üblicher Weise mit Ozon in einem inerten Lösungsmittel bei —80 bis +30⁰C ozonisiert, das erhaltene Ozonid

C₁) entweder durch übliches Erhitzen mit Wasser-Stoffperoxid, gegebenenfalls in Gegenwart einer Mineral- oder Essigsäure, direkt in die optisch aktive Carbonsäure der Formel

CH₃COCH₂-C

C — COOH

(IV)

CH₃

CH₃

überführt bzw. das Ozonid zunächst C₂) mit Zinkstaub, katalytisch oder mit Natriumhydrogensulfit in üblicher Weise reduktiv zersetzt, den erhaltenen optisch aktiven 2,2-Dimethyl - 3 - eis - (2' - oxo) - propyl - cyclopropan 1-aldehyd der Formel

CH₃COCH₂-C

C —CHO

(V)

CH₃

35

40

nach dafür bekannten Methoden mit Kaliumpermanganat, Chromsäure, Wasserstoffper-

oxyd, Silberperoxyd, Sauerstoff oder Luft oxydiert, hierauf die erhaltene Carbonsäure der Formel IV

d) in an sich bekannter Weise in einen optisch aktiven niederen Alkylester der Formel

CH₃COCH₂-C

C-COOR'

(VI)

CH₃ CH₃

in der R' einen niederen Alkylrest bedeutet, überführt, diesen

nach an sich bekannten Methoden mit einer Gridnard-Verbindung der allgemeinen Formel CH₃ — Mg — X, in der X ein Halogenatom bedeutet, bei —10⁰C bis Raumtemperatur bzw. bis zur Siedetemperatur des verwendeten Lösungsmittels in einem wasserfreien Lösungsmittel in einen optisch aktiven 2,2-Dimethyl-3-cis-(2'-hydroxy-2'-methyl)-propyl-cyclopropan-1-carbonsäureester der Formel

CH₃

CH₃

;C — CH₂-C-

•C —COOR'

OH

(VII)

CH₃ CH₃

in der R' einen niederen Alkylrest bedeutet, umwandelt,

f) diesen in üblicher Weise mit einer Base bei O bis 100° C bzw. mit einer verdünnten Mineralsäure bei 20 bis 200° C verseift und die dabei erhaltene optisch aktive Hydroxycarbonsäure in üblicher Weise bei 20 bis 200⁰C mit einer katalytischen Menge p-Toluolsulfonsäure, verdünnter Mineralsäure oder eines organischen Säureanhydrids laktonisiert.