DE1593380C3 - Verfahren zur Herstellung von 2-Acetyl-6,6-dimethyl-bicyclo eckige Klammer auf 3,1,0 eckige Klammer zu -2-hexen - Google Patents

Description

O=C

CH₃COCH₂-C C-CH₂-CHO

H₃C

C
\

mit

CH₃

20

25-

a) p-Toluolsulfonsäure, wasserfreiem Natriumoder Kaliumacetat, wäßriger NaOH-Lösung oder Triäthylamin, vorzugsweise in einem Lösungsmittel, bei einer Temperatur von 20 bis 200⁰C, vorzugsweise von 10Ö bis 150⁰C, oder

b) mit Essigsäureanhydrid mit oder ohne Lösungsmittel bei 100 bis 150⁰C

behandelt wird. ·

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Lösungsmittel Essigsäureanhydrid, Benzol, Toluol, Benzin oder η-Hexan verwendet wird.

40

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von 2-Acetyl-6,6-dimethyl-bicyclo[3,l,0]-2-hexen der Formel

I/

(I)

50

Die Verbindung der Formel I ist ein wertvolles Zwischenprodukt zur Herstellung der Chrysanthemumcarbonsäure.

Bekanntlich ist Chrysanthemumcarbonsäure ein wesentlicher Bestandteil natürlicher und synthetischer Insektizide auf der Grundlage z. B. von Pyrethrin, Cinerin, Allethrin, Cyclethrin. Chrysanthemumcarbonsäure kommt in zwei Isomeren vor, nämlich cis- und trans-Isomeren, die jeweils wiederum in (+)- und (—)-Antipoden vorkommen. Es ist auch bekannt, daß diese vier Arten von Isomeren eine unterschiedliche insektizide Aktivität in den jeweiligen Verbindüngen ausüben, bei denen sie die saure Komponente bilden.

Bei den herkömmlichen Verfahren zur Herstellung und dieses leicht in Chrysanthemumcarbonsäure umgewandelt werden kann. Die optisch aktive Verbindung der Formel I ergibt ein optisch aktives Dihydrochrysanthemolacton, das sich auf die in Journal of the Science of Food and Agriculture, Bd. 3 (1952), S. 233, beschriebene Weise in die entsprechende optisch aktive cis-Chrysanthemumcarbonsäure umwandeln läßt.

Außerdem kann die so erhaltene optisch aktive cis-Chrysanthemumcarbonsäure leicht nach dem in der britischen Patentschrift 1 005 722 beschriebenen Verfahren in die trans-Säure umgewandelt werden, die zur Herstellung der Insektiziden Pyrethroide besonders wertvoll ist.

Bei dem Verfahren zur Herstellung von Dihydrochrysanthemolacton wird die Verbindung der Formel I zu cis-Homocaronsäure oxydiert, deren Anhydrid durch Umsetzung mit einer Grignardverbindung der Formel CH₃MgX, in der X ein Halogenatom bedeutet, das Dehydrochrysanthemolacton ergibt.

Aus der Veröffentlichung Ber. 60 (1927), S. 1591 bis 1607, insbesondere S. 1598, ist bekannt, daß 2,2-Dimethyl - 3 - eis - (2' - oxo) - propylcyclopropyl - 1 - acetaldehyd, der bei der Ozonolyse aus d-r-Caren entsteht, auch bei Anwendung schwächster Säuren aus seinem Semicarbazon nicht regenerierbar ist, da sich der Aldehyd sofort beim Erwärmen verändert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von 2-Acetyl-6,6-dimethylbicyclo[3,l,0]-2-hexen zu schaffen.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß 2,2-Dimethyl - 3 - eis - (2' - oxo) - propylcyclopropyl - 1 - acetaldehyd der Formel

CH,COCH,—C-

H H

I I

-C-CH₂-CHO (II)

H,C

CH,

a) p-Toluolsulfonsäure, wasserfreiem Natrium- oder Kaliumacetat, wäßriger NaOH-Lösung oder Triäthylamin, vorzugsweise in einem Lösungsmittel, bei einer Temperatur von 20 bis 200⁰C, vorzugsweise von 100 bis 150⁰C, oder

b) mit Essigsäureanhydrid mit oder ohne Lösungsmittel bei 100 bis 150⁰C

behandelt wird.

Vorzugsweise werden als Lösungsmittel Essigsäureanhydrid, Benzol, Toluol, Benzin oder η-Hexan verwendet.

Die bekannte intramolekulare Aldolkondensation des symmetrischen Dialdehyds Adipinaldehyd oder Pimelindialdehyd (vgl. auch »Methoden d. org. Chemie«, 4. Aufl., Bd. VII/1, S. 87 bis 89) kann das erfindungsgemäße Verfahren nicht nahelegen, denn bei diesem Verfahren wird eine Verbindung eingesetzt, die unter anderem folgendermaßen reagieren kann:

Il

CH₇-C-CH,

CO — CH₃

(A)

Es ist ersichtlich, daß zur Bildung von (A) die Aldehydgruppe mit der Methylengruppe der anderen Seitekette reagiert, während zur Bildung von (B) die so Carbonylgruppe mit der Methylengruppe der Acetaldehydseitenkette reagiert. Schließlich ist auch eine Kondensation der Methylgruppe der Acetonseitenkette mit der Aldehydgruppe nicht auszuschließen. In diesem Falle würde ein 7gliedriger Ring entstehen.

Im übrigen ist bekannt, daß der Cyclopropan-Ring durch Basen oder Säuren leicht geöffnet werden kann; vgl. Agr. Biol. Chem., Bd. 27 (1963), S. 549 bis 553, insbes. S. 551, und Bd. 28 (1964), S. 456 bis 466, insbes. S. 460.

Der erfindungsgemäß als.Ausgangsverbindung eingesetzte Aldehyd der Formel II kann aus /I₃-Caren durch Ozonisation und nachfolgende reduktive Zersetzung nach dem von F. W. S e m m 1 e r und H. von Schiller, Berichte der Deutschen Chemisehen Gesellschaft, Bd. 60 (1927), S. 1591 bis 1607, beschriebenen Verfahren hergestellt werden. Bei Verwendung einer optisch aktiven Verbindung, nämlich (+)- oder (—)-Caren, wird der entsprechende optisch aktive Aldehyd erhalten.

Gewünschtenfalls kann die Umsetzung in einem organischen Lösungsmittel durchgeführt werden, das unter den Reaktionsbedingungen inert ist, wie Petroläther, Diäthyläther, Benzol, Essigsäure, Essigsäureanhydrid und Äthanol. Bei Verwendung von Essigsäureanhydrid gelingt der intramolekulare Ringschluß auch ohne einen Katalysator.

Die Reaktionstemperatur und -zeit hängt von dem verwendeten Kondensationsmittel ab.

Vorzugsweise wird der Aldehyd der Formel II in überschüssigem Essigsäureanhydrid gelöst. Es ist dann nicht notwendig, ein weiteres Lösungsmittel für die Umsetzung zu verwenden, da das Essigsäureanhydrid selbst als Lösungsmittel wirkt. «

Anschließend wird die Lösung mit wasserfreiem Natriumacetat oder Kaliumacetat als Kondensationsmittel versetzt und das Gemisch unter Rühren erhitzt

Nach beendeter Umsetzung wird das Reaktionsgemisch extrahiert oder destilliert, um das gewünschte Produkt rein abzutrennen. Es wurde festgestellt, daß die Verbindung der Formel I die absolute sterische Konfiguration der beiden asymmetrischen Kohlenstoffatome, nämlich Cj und C₅ im Cyclopropanring, beibehält, wie die Bestimmung des spezifischen Drehwertes zeigt.

Es ist überraschend, daß man nach dem erfindungsgemäßen Verfahren die Verbindung der Formel I

CH₂ — CHO

erhält. Wenn man nämlich die Umsetzung in Gegenwart von Piperidin und Essigsäure durchführt (vgl. Agr. Biol. Chem., Bd. 31 [1967], S. 33 bis 39, insbes. S. 34, Formeln II, III und IV, sowie S. 35, linke Spalte, letzter Absatz), erhält man als Produkt der intramolekularen Kondensation in 70%iger Ausbeute das 3-Methyl-4-formyl-6,6-dimethylbicyclo[3,l,0]-hexen-3 der Formel

(B)

OHC CH₃

Die Erfindung wird durch die Beispiele erläutert.
Beispiel 1

20 g des optisch aktiven (—)-2,2-Dimethyl-3-cis-(2'-oxo)-propylcyclopropyl-l-acetaldehyds, der aus (+), I₃-Caren erhalten wurde, werden mit 60 ml Essigsäureanhydrid und 10 g wasserfreiem Natriumacetat vermischt. Das Gemisch wird unter Rühren 3 Stunden auf 130⁰C erhitzt. Nach dem Abkühlen des Reaktionsgemisches setzt man 100 ml Benzol zu und gießt das Gemisch auf zerkleinertes Eis.

Dann wird die Benzolschicht abgetrennt und über wasserfreiem Natriumsulfat getrocknet. Benzol und Essigsäureanhydrid werden abdestiffiert. Das zurückbleibende ölige Produkt ergibt bei der Destillation unter vermindertem Druck 12 g (+) 2-Acetal-6,6-dimethyl-bicyclo[3,l,0]-2-hexen vom Sdp. 40°C/0,5 mm Hg; η ? 1,4865, [α] ? + 252° (CHCl₃), X_max 262 ηΐμ (C₂H₅OH), γ SS 1675, 1603, 810 cm"¹, N.M.R. Chemische Verschiebung τ 9,15, 8,80, 8,55, 7,8—7,9, 7,65, 7,4, 3,3 ppm (CCl₄). Schmp. des Semicarbazone 214°C(Zers.).

C_nH₁₇N₃O:

Berechnet ... C 63,74, H 8,27, N 20,27%;
gefunden .... C 63,59, H 7,92, N 20,01%.

Beispiel 2

10 g des optisch aktiven (—)-2,2-DimethyI-3-cis-(2'-oxo)-propylcyclopropyl-l-acetaldehyds, der aus (+)- I₃-Caren hergestellt wurde, werden mit 100 ml 10%iger Natronlauge vermischt. Das Gemisch wird 30 Minuten bei Raumtemperatur kräftig gerührt. Dann extrahiert man das Reaktionsgemisch mit Benzol, wäscht die Benzolschicht mit Wasser und trocknet sie über wasserfreiem Natriumsulfat.

Nach dem Abdestillieren des Benzols wird der Rückstand destilliert und ergibt 6,3 g (+) 2-Acetyl-

IO

6,6-dimethyl-bicyclo[3,l,0]-2-hexen vom Sdp. 65 bis 75°C/0,8mmHg. η if 1,4845 und ySS 1675,-1600, 800 cm"¹.

C₁₀H₁₄O:

Berechnet ... C 80,0, H9,34%;
gefunden .... C 77,8, H 8,96%.

Schmp. des 2,4-Dinitrophenylhydrazons 162 bis 163° C.

Q₆H₁₈O₄N₄:

Berechnet ... C 58,2, H 5,99, N 17,0%;
gefunden .... C 58,3, H 5,48, N 16,6%.

Beispiel 3

10 g des optisch aktiven (—)-2,2-Dimethyl-3-cis-(2'-oxo)-propylcyclopropyl-l-acetaldehyds löst man in 80 ml Benzol und 20 ml Äthylalkohol und gibt dann 0,5 g p-Toluolsulfonsäure als Katalysator dazu. Das Gemisch wird 8 Stunden unter Rückfluß gekocht. Nach beendeter Reaktion gibt man weitere 100 ml Benzol dazu und wäscht das Reaktionsgemisch mit Wasser. Die abgetrennte Benzolschicht wird über wasserfreiem Natriumsulfat getrocknet, und das Benzol wird abdestilliert. Der Rückstand ergibt bei der Destillation 8,3 g (+.) 2-Acetyl-6,6-dimethyl-bicyclo[3,l,0]-2-hexen vom Sdp. 110 bis 112°C/33 mm Hg. " -^T

QoH₁₄O:

Berechnet ... C 80,0, H 9,34%;
gefunden .... C 80,3, H 9,03%.

Der Mischschmelzpunkt des 2,4-Dinitrophenylhydrazons mit dem gemäß Beispiel 2 erhaltenen 2,4-Dinitrophenylhydrazon zeigt keine Erniedrigung.

Beispiel 4

10 g des optisch aktiven (—)-2,2-Dimethyl-3-cis-(2'-oxo)-propylcyclopropyl-l-acetäldehyds werden mit 200 ml Essigsäureänhydrid '6 Stunden auf 140⁰C erhitzt. Anschließend· werden "das Essigsäureänhydrid und die gebildete" Essigsäure unter vermindertem Druck abdestilliert. Der Rückstand ergibt bei der Destillation unter vermindertem Druck 3,3 g (+) 2-Acetyl-6,6-dimethyl-bicyclo[3,l,0]-2-hexen vom Sdp. 40 bis 45°C/0,2 mm Hg.

C₁₀H₁₄O:
Berechnet
gefunden .

C 80,0, H 9,34%;
C 79,0, H 8,89%.

Der Mischschmelzpunkt der 2,4-Dinitrophenyl hydrazone von Beispiel 2 und Beispiel 4 zeigt keine Erniedrigung. Beispiel 5

10 g des optisch aktiven (—)-2,2-Dimethyl-3-cis (2'-oxo)-propylcyclopropyl-l-acetaldehyds löst man in 100 ml Benzol und gibt anschließend 3 ml Tri äthylamin als Katalysator dazu. Das Gemisch wird 2 Stunden unter Rückfluß erhitzt. Nach beendeter Reaktion wird die Benzolschicht abgetrennt, mi Wasser gewaschen und über wasserfreiem Natriumsulfat getrocknet. Nach der Abdestillation des Benzols wird der Rückstand unter vermindertem Druck destilliert. Man erhält 5,7 g(+) 2-Acetyl-6,6-dimethylbicyclo[3,l,0]-2-hexen vom Sdp. 50 bis 52°C/0,3 mm Hg.

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von 2-Acetyl-6,6-dimethylbicyclo[3,l,0]-2-hexen der Formel

C-CH,

ro

dadurch gekennzeichnet, daß 2,2-Dimethyl-3-cis-(2'-oxb)-propylcyclopropyl-1 -acetaldehyd der Formel

von Chrysanthemumcarbonsäure erhält man ein Gemisch von optisch inaktiven eis- und trans-Formen. Dementsprechend muß eine Trennung der Steroisomeren und eine Spaltung der optisch aktiven Antipoden und anschließende Racemisierung des Antipodenisomeren erfolgen, um eine optisch aktive Chrysanthemumcarbonsäure hoher Wirksamkeit zu erhalten. Die Verbindung der Formel I kann dagegen über einige Stufen in das Dihydrochrysanthemolacton der Formel

O CH₃