DE2213730B2 - Verfahren zur Gewinnung von optisch aktivem Dihydrochrysanthemolacton - Google Patents

Description

C c COOH

CH—CH CH CH

i ί (II) I (ΠΙ)

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung CH COOH CH

von optisch aktivem Dihydrochrysanthemolacton der 30 ' £

Formel I C C

CH₃ CH₃ /\ /\

\ / CH₃ CH₃ CH₃ CH₃

XN 35 In dieser Gruppe von verwandten Verbindungen

nimmt also das razemische Dihydrochrysanthemo-

CH CH lacton eine Sonderstellung ein.

! ■ . Zur Auftrennung von eis- und trans-Chrysanthemum-

CH₂ CO "> monocarbonsäuren in optische Antipoden sind bisher

' 40 nur Verfahren bekannt, die zum sogenannten zweiten

O Parsteurschen Verfahren gehören, bei dem die

einzelnen Säuren unter Verwendung von optisch

C aktiven Aminen in Diastereomere verwandelt und die

Unterschiede der physikalischen Eigenschaften der

cw ru 45 beiden Diastereomeren zur Trennung ausgenutzt

werden.

Das (+^Dihydrochrysanthemolacton und seine Das Eindampfen der f+)-Dihydrcjhrysanthemo-

optischen Antipoden sind bekannt und wurden lactonlösungen in den vorgenannten Lösungsmitteln

erstmals von S. H. Harper u. a., J. Sei. Food ist besonders wichtig. Es ist notwendig, daß die Lösung

and Agric. Bd. 3 (1952), S. 233, erhalten, jedoch sind 50 bei der Temperatur, bei der das Animpfen vorge-

von diesen Verbindungen keine genauen physikalischen nommen wird, mit dem razemischen Lacton gesättigt

Eigenschaften außer den grundlegenden Angaben, wie oder übersättigt ist. Das erfindungsgemäße Verfahren

Schmelzpunkte oder optische Drehung, bekannt. wird bei Temperaturen von —30 bis +6O⁰C durch-

Kristallisiert man (±)-Dihydrochrysanthemolacton geführt.

nach einem üblichen Verfahren um, so erhält man 55 Vorzugsweise wird es aber bei Raumtemperatur

wieder das razemische Ausgangsmaterial. Auch wenn durchgeführt. Nach dem Auflösen von razemischem

eine Lösung von (+J-Dihydrochrysanthemolacton mit Dihydfochrysanthemolaeton in den vorgenannten

Impfkristallen von einem der beiden optischen Anti- Lösungsmitteln oder Lösungsmittelgemischen in der

poden angeimpft wird, erhält man nur razemisches erwähnten Konzentration wird die Lösung auf die

Lacton, auch wenn die Lösung stark übersättigt ist. 60 gewünschte Temperatur gebracht. Anschließend wird

Es wurde nun erfindungsgemäß festgestellt, daß sich sie mit Impfkristallen des (+)- oder (—)-optischen

die optisch aktiven Antipoden von Dihydrochrysan- Antipoden versetzt, wobei darauf geachtet wird, daß

themolacton aus Lösungen des razemischen Lactons die Lösung nicht stark bewegt wird. Bei sehr vorsichti-

durch Versetzen mit Impfkristallen unter geeigneten gern Animpfen können auch (+)- und (—)-Antipoden

Bedingungen gewinnen lassen. 65 gleichzeitig zu einer Lösung an zwei verschiedenen,

Gegenstand der Erfindung ist dementsprechend ein voneinander weit genug entfernten Punkten als

Verfahren zur Gewinnung von optisch aktivem Impfkristalle zugesetzt werden. Die Menge der

Dihydrochrysanthemolacton, das dadurch gekenn- verwendeten Impfkristalle ist nicht kritisch und hängt

vom impfverfahren ab. Es ist wünschenswert, möglichst optisch reine Impfkristalle zu verwenden. Zur DureMührung des erfindungsgemäßen Verfahrens reicht eine katalytische Menge der Impfkristalle aus, aber iiuch größere Mengen können verwendet werden. Da» erfindungsgemäße Verfahren wird vorzugsweise in einem »quasi stabilen Zustand« durchgeführt. Der Ausdruck »quasi stabiler Zustand« wird im folgenden an Hand eines Beispiels, in dem η-Hexan als Lösungsmittel verwendet wird, erläutert. Das razemische Lacton wird in η-Hexan bei einer Temperatur von mehr als 25⁰C in einer Menge von mindestens 7 Gewichts-Prozent, was der Sättigungskonzentration des razemischen Lactons in η-Hexan bei 25 ⁰C entspricht, gelöst, und die Lösung wird anschließend auf 25⁰C gekühlt und bei dieser Temperatur stehengelassen. Anschließend werden die Impfkristalle unter unregelmäßigem Rühren zugesetzt, wobei sich so lange Kristalle abscheiden, bis die Konzentration der Lösung 7 Gewichtsprozent an Lacton beträgt. Werden Impfkristalle von razemischem oder optisch aktivem Lacton zu einer Lösung von 25⁰C, die mehr als 10 Gewichtsprozent Lacton enthält, gegeben, so scheiden sich unabhängig vom Bewegungszustand der Lösung so lange razemische Kristalle ab bis die Konzentration 7 Gewichtsprozent entspricht. Andererseits tritt beim Animpfen von Lösungen mit einer Konzentration zwischen 7 und 10 Gewichtsprozent mit razemischen Kristallen trotz der Übersättigung keine Kristallisation <*in, wenn die Lösung unbewegt ist oder nur leicht gerührt wird, während der Zusatz von optisch aktiven Impfkristallen ^ie Kristallisation der entsprechenden optisch aktiven Kristalle induziert. Dieser Zustand wird durch <..<.*n Unterschied der Sättigungskonzentrationen des razemischen Lactons und der optisch aktiven Lactone verursacht und wird als »quasi stabiler Zustand« bezeichnet. Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist: es vorteilhaft, die (+')- und (—)-Antipoden gleichzeitig an weit genug voneinander entfernten Stellen der gleichen Lösung bzw. des anderen Systems ^zusetzen, da das Impfen mit nur einem Antipoden eine höhere Konzentration des anderen Antipoden relativ zur Konzentration des ersten Antipoden verursacht unddeshalbderandereAntipodeplötzlichkristallisieren kann, wenn die Störung des Gleichgewichts der Konzentrationen ein bestimmtes Maß überschreitet. Es kristallisieren also die (+)- und (—)-Antipoden unter Verminderung der Konzentration des razemischen Lactons in der Mutterlauge, wobei schließlich etwa die Sättigungskonzentration erreicht wird. Anschließend können die (-(-)- bzw. (—)-Antipoden dem System entnommen werden, und die verbliebene Mutterlauge kann wieder bei erhöhten Temperaturen mit razemischem Lacton versetzt werden. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die verbliebene Mutterlauge wieder in den vorgenannten quasi stabilen Zustand zu bringen, indem die Temperatur der Lösung gesenkt wird, um das Verfahren zur Gewinnung der optischen Antipoden fortzusetzen.

Die Zeit, die benötigt wird, um das erfindungsgemäße Verfahren zur Gewinnung der optischen Antipoden von razemischem Dihydrochrysanthemolacton durchzuführen, hängt von den praktischen Bedingungen ab. wie Sättigungsgrad, Temperatur und verwendetes Lösungsmittel. Üblicherweise liegt sie bei den Temperaturen von —30 bis +60°C bei 5 bis 50 Stunden.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gewonnenes (+J-Dihydrochrysanthemolacton kann nach einem bekannten Verfahren über einen niederen Alkylester der (+hds-Chrysanthemummonocarbonsäure in (+Vcis-Chrysenthemummonocarbonsäure verwandelt werden; vgl. S. H, Harper und R. A. T h ο m pson, J. Sei. Food. Agric, Bd. 3 (1952), S. 323. Es ist bekannt, daß Ester der (-r-)-cis-Chrysanthemummonocarbonsäure mit bestimmten Alkoholen einen breiten Anwendungsbereich als stark wirkende Insektizide finden; vgl. F. B. LaForge, N. Green und M.S. Schechter, J. Organic Chemistry, Bd. 19 (1954), S. 457, und Bd. 21 (1956), S. 455. Andererseits kann das nach dem erfindungsgemäßen

'5 Verfahren erhaltene (—)-Dihydrochrysanthemolacton nach dem vorgenannten Verfahren in einen niederen Alkylester der (—)-cis-Chrysaiithemummonocarbonsäure verwandelt werden, der dann nach einem bekannten Verfahren stereospezifisch zu einem (-j-J-trans-Chrysanthemummonocarbonsäureester isomerisiert wird; vgl. M. Matsui, H. Yoshioka, H. Sakamoto, Y. Yam ad a und T. K i t ah a ra, Agricultural and Biological Chemistry, Bd. 31 (1967), S. 33 und 39.

Es ist bekannt, daß (+)-trans-Chrysanthemummonocarbonsäure ein wertvolles Zwischenprodukt zur Herstellung von Insektiziden vom Pyrethroid-Typ ist. Diese Insektizide sind für Säugetiere nur wenig toxisch und haben eine ausgezeichnete Wirkung gegen schädliche Insekten.

Bei den bekannten Verfahren zur Herstellung optisch aktiver Chrysanthemummonocarbonsäuren ist

1) die Verwendung von optisch aktiven Aminen urd

2) die Razemisierung von Antipoden, die keinen oder geringen Nutzen haben, nötig. Dies bedeutet einen großen Nachteil bei der Durchführung dieser Verfahren auf kommerzieller Basis.

Die Beispiele erläutern die Erfindung.

B e i s ρ i e 1 1

10 g (±)-Dihydrochrysanthemolacton von F. 51^CC werden bei etwa 40° C in einer zehnfachen Volumenmenge η-Hexan gelöst, und die entstandene Lösung wird auf Raumtemperatur gekühlt. Anschließend wird die klare Lösung so vorsichtig mit einer kleinen Menge gereinigter Impfkristalle von (-i-)-Dihydrochrysanthemolacton versetzt, daß keine starke Besvegung eintritt. Nach 4tägigem Stehen scheidet sich ein einzelner Kristall ab, der mehrere lOOmal größer als die Impfkristalle ist. Nach dem Abdekantieren der Lösung erhält man einen 0,5 g schweren optisch aktiven Kristall vom F. 80 bis 82° C. Auf Grund der Messung der optischen Drehung läßt sich feststellen, daß der Kristall aus optisch reinem (+)-Dihydrochrysanthemolacton besteht.

Beispiel 2

In einem 3 Liter fassenden Kolben werden 216 g

Go (±)-Dihydrochrysanthemolacton bei erhöhter Temperatur in 1800 g η-Hexan gelöst, und die entstandene Lösung wird unter leichtem Rühren auf Raumtemperatur gekühlt. Andererseits werden gerinigte lmpfkristalle von (+)- bzw. (—)-Dihydrochrysanthemolacton in zwei getrennte Abscheidungsbehälter gegeben, die mit fließendem Wasser gekühlt werden können.

Anschließend werden diese Behälter in die Lösung des razemischen Lactons eingetaucht. Das Kühlwasser

der Abscheidungsbehälter wird auf 23" C und die Lösungste/nperatur auf 26⁰C gehalten. Die Lösung wird 24 Stunden leicht gerührt. Anschließend werden die Abseheidungsbehälter aus der Lösung genommen und an der Luft getrocknet, Die entstandenen Kristalle der beiden Arten von optisch aktiven Verbindungen werden abgeschabt. Man erhält jeweils 7 g Kristalle vom F. 80 bis 82° C. Aus der Messung der optischen Drehungen geht hervor, daß die erhaltenen Verbindungen optisch reines (+)- bzw. (-)-Dihydrochrysanthemolacton sind.

Beispiel 3

Man verfährt wie in Beispiel 2, mit der Ausnahme, daß die Raumtemperatur auf 26 bis 27°C gehalten wird und die Lösung 41 Stunden leicht gerührt wird. Durch die Abscheidungsbehälter läßt man 19 Stunden Wasser mit einer Temperatur von 23° C und anschließend 8 Stunden mit einer Temperatur von 2O⁰C fließen. Man erhält jeweils 23 g (-{■)· bzw. (—>Dihydrochrysanthemolacton. Das (+)-Dibydrochrysanthemolacton zeigt eine spezifische optische Drehung

von i·70,34° (in Chloroform; c = 4,2) bei 25"C, was einer optischen Reinheit von 92,6% entspricht, während das (—)-Dihydrochrysanthemolacton eine spezifische optische Drehung von —73,37" (in Chloroform, c = 5,2) bei 25⁰C zeigt, was einer optischen

ίο Reinheit von 96,5% entspricht.

Die Werte für die optische Drehung von reinem (+)- bzw. (—)-Dihydrochrysant;hemolacion betragen -f bzw. -76,6° (in Chloroform, c = 5,0) bei 25° C.

Beispiele 4 bis 11

In den Beispielen 4 bis 11 wird gemäß Beispiel 2 verfahren. In der folgenden Tabelle sind die eingesetzten Lösungsmittel und die Ausbeuten an optisch reinem Lacton zusammengestellt.

	Menge des	Lösungsmittel	n-Hexan	Menge des Lösungsmittels	Ausbeute an
Beispiel	eingesetzten (i)-Dihydro-		Ligroin vom Siedebereich 120 bis 150° C		optisch reinem Lacton
	chrysanthemo-		Gemisch aus Petroläther vom Siedebereich 90 bis	g
	lactons, g	120° C und Aceton (20:1)	1800	g
4	432	Gemisch aus η-Hexan und Methanol (25:1)	1500	je 12
5	216	Gemisch aus Petroläther vom Siedebereich 40 bis 90c C	ISOO	je 8
6	400	und Aceton (30: 1)		je 7
		Gemisch aus η-Hexan und Tetrachlorkohlenstoff	1700
7	410	(10:1)	1800	je 10
8	250	Gemisch aus Methanol und Wasser (3: 7)		je 9
		Gemisch aus Aceton und Wasser (4: 6)	1700
9	300			je 8
		440
10	58	1000	je 1,7
11	200	je 4

Claims (2)

zeichnet ist, daß nwn eine gesättigte oder übersättigte Patentansprüche: Lösung von razemischem Dihydrochrysanthemolacton in η-Hexan, Ligroin oder Petroläther, gegebenenfalls

1. Verfahren zur Gewinnung von optisch in Mischung mit Benzol, Aceton, Methanol, Äthanol aktivem Dihydrochrysanthemolacton, dadurch 5 oder Tetrachlorkohlenstoff oder in einem Gemisch gekennzeichnet, daß man eine gesättigte aus Methanol, Äthanol oder Aceton mit Wasser oder übersättigte Lösung von razemischem Di- vorsichtig mit Impfkristallen von optisch aktivem hydrochrysanthemolacton in η-Hexan, Ligroin Dihydrochrysanthemolacton bei Temperaturen von oder Petroläther, gegebenenfalls in Mischung mit —30 bis +60⁰C versetzt und das entstandene Gemisch Benzol, Aceton, Methanol, Äthanol oder Tetra- io im quasi stabilen Zustand bis zur Abscheidung von chlorkohlenstoff oder in einem Gemisch aus optisch aktivem Dihydrochrysanthemolacton bei —30 Methanol, Äthanol oder Aceton mit Wasser bis +60⁰C stehenläßt.

vorsichtig mit Impfkristallen von optisch aktivem Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich mit dem

Dihydrochrysanthemolacton bei Temperaturen von ersten Pasteurschen Verfahren zur Auftrennung in

—30 bis +60⁰G versetzt und das entstandene 15 optische Antipoden vergleichen, das jedoch im

Gemisch im quasi stabilen Zustand bis zur Ab- allgemeinen kaum zum Erfolg führt. Das erfindungs-

scheidung von optisch aktivem Dihydrochrysanthe- gemäße Verfahren läßt sich nicht auf /azemische

molacton bei —30 bis +6O⁰C stehenläßt. Chrysanthemummonocarbonsäurederivate, wie raze-

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- mische cis-Chrysanthemummonocarbonsäure der Forzeichnet, daß man die Razematlösung an zwei 20 mel II und razemische trans-Chrysanthemummonoverschiedenen, voneinander genügend weit ent- carbonsäure der Formel III, anwenden.

lernten Stellen gleichzeitig mit (+)- und (-)-Di- __{o rH ΓΤ4}

hydrochrysanthemolacton impft. ^CH3 ⁵^³ "³ , ³