DE2240257B2 - Verfahren zur Herstellung eines optisch aktiven Alkylchrysi nthemats - Google Patents

Description

Cu(A*)2

verwendet, worin A* eine anionische konjugierte Base darstellt, die von einer optisch aktiven Schiffschen Base abgeleitet ist, die durch Umsetzung von «J?-Diphenyläthylamin, a-Phenyl-/?-(p-tolyl)-äthylamin, «-(p-Tolyl)-/f-phenyläthylamin oder a-Phenyl-0-(p-chlorphenyl)-äthylamin als chiraiem primärem Amin mit einem Salicylaldehydderivat hergestellt worden ist

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als

Salicylaldehydderivat Salicylaldehyd,
3,5-Dibromsalicylaldehyd, o-Vanillin,
2-HydΓOxy-3-isopΓopyl-6-methylbenzaldehyd oder 2-Hydroxy-l -naphthaldehyd
verwendet worden ist.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines optisch aktiven Alkylchrysanthemats durch Umsetzung von Diazoessigsäurealkylestern mit 2,5-Dimethyl-2,4-hexadien mit Hilfe von optisch aktiven Kupferkatalysatoren.

Chrysanthemummonocarbonsäure ist ein wichtiges Ausgangsmaterial für synthetische Pyrethroide, die wirksame Insektizide sind. Von den vier Stereoisomeren der Chrysanthemummonocarbonsäure, nämlich den zwei geometrischen eis- und trans-lsomeren, von denen jedes ein optisches d- und 1-lsomeres einschließt, sind die von der d-trans und d-cis Chrysanthemummonocarbonsäure abgeleiteten Pyrethroide als besonders wirksame Insektizide bekannt. Auch die natürlich vorkommende Chrysanthemummonocarbonsäure besitzt bekanntlich d-trans-Struktur.

Es sind zwei industrielle Methoden zur Gewinnung einer optisch aktiven Chrysanthemummonocarbonsäuro möglich, von denen die eine darin besteht, zuerst ein racemisches Gemisch zu synthetisieren und dieses dann einer optischen Aufspaltung zu unterwerfen, während die andere Methode in der direkten asymmetrischen Synthese besteht. Dem Fachmann sind zahlreiche Verfahren des zuerst genannten Typs der optischen Aufspaltung bekannt, wobei die d- und die 1-Verbindung zu gleichen Teilen anfallen, so daß die Ausbeute an d-Verbindung naturgemäß niemals 50% übersteigt und in der Praxis natürlich wesentlich niedriger liegt. Als nachteilig erweist sich dabei auch der durch zahlreiche Verfahrensstufen und kostspielige Reagenzien bedingte hohe Zeit- und Kostenaufwand.

Auch Methoden des zweiten Typs, nämlich asymmetrische Syntheseverfahren, sind bereits bekannt, mit deren Hilfe Cyclopropanvcrbindungen aus Diazoverbindungen, z. B. Diazoessigsäurealkylestern, und 2,5-Dimethyl-2,4-hexadien unter Verwendung von Kupferkatalysatoren herstellbar sind. Auch die Verwendung von Kupferkomplexen, die einen oder mehrere Chiralliganden enthalten, ist bereits bekannt, allerdings nicht zur Synthese von Chrysanthemummonocarbonsäurealkylestern. Diese bekannten Verfahren erweisen sich jedoch für eine Durchführung in technischem Maßstab als völlig ungeeignet, da die erzielbaren Ausbeuten an optisch aktiver Verbindung äußerst gering sind. So werden z.B. gemäß J. Am. Chem. Soo, Bd.91 (1969), S. 1135-1140, Tetrahedron, Bd. 24 (1968),

in S. 3655 -3669, und J. D. M ο r r i s ο η u. a^ Asymmetrie Organic Reactions (1971, S. 241-251 optisch aktive Cyclopropanderivate in optischen Ausbeuten von weit unter 10%, z.B. gemäß dem aus der angegebenen Druckschrift Tetrahedron bekannten Verfahren von

r> etwa 5% und gemäß dem aus der angegebenen Druckschrift J. Am. Chem. Soc. bekannten Verfahren von 2,6 bis 6% erhalten.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein einfaches Verfahren zur Herstellung von optisch aktiven Alkylchrysan-

2» thematen anzugeben, das so hohe optische Ausbeuten liefert, daß es auch in technischem Maßstab in besonders vorteilhafter und wirtschaftlicher Weise durchführbar ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch ge-

r> kennzeichnet, daß man als Kupferkatalysator eine Verbindung von zweiwertigem Kupfer der allgemeinen Formel

Cu(A*)₂

in verwendet, worin A* eine anionische konjugierte Base darstellt, die von einer optisch aktiven Schiffschen Base abgeleitet ist, die durch Umsetzung von aj3-Diphenyläthylamin, a-Phenyl-j9-(p-tolyl)-äthylamin, «-(p-Tolyl)-/? phenyläthylamin oder a-Phenyl-/J-(p-chlorphe-

r> nyl)-äthylamin als chiraiem primären Amin mit einem Salicylaldehjdderivat hergestellt worden ist.

Als Salicylaldehydderivate dienen in vorteilhafter Weise Salicylaldehyd, 3,5-Dibromsalicylaldehyd. o-Vanillin, 2-Hydroxy-3-isopropyl-6-methylbenzaldehyd

w oder 2-Hydroxy-1 -naphthaldehyd.

Durch die Erfindung wird erreicht, daß optisch aktive Alkylchrysanthemate in einem Schritt in ausgezeichneten Ausbeuten herstellbar sind ohne Beteiligung von lebenden Organismen. Die freie Chrysanthemummono-

■r> carbonsäure kann aus den erhaltenen Alkylchrysanthematen durch Hydrolyse leicht gewonnen werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist ohne Rücksicht darauf, ob der Kupferkomplex im reagierenden System löslich oder unlöslich ist, durchführbar. Der Katalysator

« kann durch ein geeignetes Verfahren zur wiederholten Verwendung wiedergewonnen und gereinigt werden.

Es gibt keine besondere Beschränkung bezüglich der Alkanolkomponenten des Diazoessigsäureesters, doch werden in der Regel niedere aliphatische Alkohole

T> verwendet.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann in Gegenwart oder in Abwesenheit eines Lösungsmittels durchgeführt werden.

Die Reaktionstemperatur ist zwar nicht besonders

wi begrenzt, doch erweist sich eine Temperatur zwischen -50 und 150° C normalerweise als günstig. In besonderen Fällen, wenn die Reaktion bei einer Temperatur unter dem Schmelzpunkt von 2,5-Dimethyl-2,4-hexadien (15° C) durchgeführt wird, kann dem

μ Reaktionssystem ein geeignetes Lösungsmittel zugefügt werden. Alkylsubstituierte Benzolderivate wie Toluol sind in solchen Fällen als Lösungsmittel geeignet.
Die folgende Beispiele erläutern die Erfindung.

Allgemein besteht eine unzweideutige Beziehung zwischen der absoluten Konfiguration der Substanz, die Asymmetrie hervorruft und der absoluten Konfiguration der Substanz, in der Asymmetrie hervorgerufen wird. Deshalb hat selbstverständlich bei Verwendung eines Kupferkomplexes mit einer der im folgenden angegebenen entgegengesetzten enantiomeren Struktur als Katalysator das resultierende Alkylchrysanthemat ebenfalls die entgegengesetzte enantiomere Struktur.

Von den folgenden Beispielen sind die Beispiele 1, 4, 12,13 und 14 zu Vergleichszwecken aufgenommen, um zu zeigen, daß dem erfindungsgemäß verwendbaren Katalysator chemisch sehr nahe verwandte Katalysatoren überraschenderweise zu weitaus schlechteren optischen Ausbeuten führen. So entspricht z. B. der im Vergleichsbeispiel 1 eingesetzte Katalysator dem aus Tetrahedron, Bd. 24 (1968), S. 3655-3669 bekannten Katalysator, der eine optische Ausbeute von nur 6% ergibt, wohingegen die vergleichbaren erfindungsgemäß einsetzbaren Katalysatoren der Beispiele 15 bis 18 zu optischen Ausbeuten von etwa 22 bis 36% führen. Vergleichsbeispiel 4 ergibt ebenfalls eine optische Ausbeute von nur 5,7% und in den Vergleichsbeispielen 12 bis 14, zu deren Durchführung ähnliche Katalysatoren verwendet wurden, wie sie aus J. Am. Chem. Soc. 91 (1969), S. 1135-1140 bekannt sind, werden optische Ausbeuten von sogar nur 0,1 bis 0,4% erhalten.

Beispiel 1
(Vergleichsbeispiel)

0,40 g Bis-(N-<x-phenäthylsalicylaldiminato)-Kupfer mit R-Konfiguration wurde in 22 g 2,5-Dimethyl-2,4-hexadien gelöst. Zu dieser Lösung wurde über einen Zeitraum von 5 Stunden eine Mischung von 21 g des obenerwähnten Diens und 10 g Diazoessigsäureäthylester tropfenweise bei 38—40⁰C zugegeben. Während dieser Zeit wurde die Reaktion unter gründlichem Rühren in Stickstoffatmosphäre durchgeführt Am Ende der Zugabe wurde die Entwicklung einer nahezu quantitativen Menge von Stickstoff beobachtet Aus dem Reaktionsgemisch wurde das nicht umgesetzte Dien abdestilliert und dann wurden 11,6g

(Ausbeute 67%) Äthylchrysanthemat durch Destillation unter vermindertem Druck isoliert Die gaschromatographische Analyse zeigte, daß das so erhaltene Äthylchrysanthemat eine Mischung von 58% trans und 42% eis-Verbindungen war. Das Gemisch zeigte eine

ίο optische Drehung von oc_D= +1,05° (1 dm). Das durch Hydrolyse dieses Estergemisches gewonnene Chrysanthemummonocarbonsäuregemisch zeigte eine spezifische optische Drehung von [λ]ο= +3,16° (c= 10,8 g/ 100 ml Chloroform). Die optische Ausbeute betrug

r. 6,0%.

Beispiele 2 bis 11

In 11g 2,5-Dimethyl-2,4-hexadien wurde die in Tabelle 1 angegebene Menge des chiralen Kupferkomplexes gelöst Zu der erhaltenen Lösung wurde über einen Zeitraum von 3 bis 5 Stunden ein Gemisch von 11 g des obengenannten Diens und 5,7 g Diazoessigsäureäthylester tropfenweise unter Rühren zugegeben. Bei Beginn der Zugabe wurde das Reaktionsgemisch

2") einmal auf 60°C erhitzt, aber bei Einsetzen der Stickstoffgasentwicklung wurde das Gemisch auf die in Tabelle 1 gezeigte Reaktionstemperatur abgekühlt, bei welcher die Zugabe fortgesetzt wurde. Bei Ende der Zugabe wurde die Entwicklung einer annähernd

jo quantitativen Menge Stickstoff beobachtet. Das Reaktionsgemisch wurde wie in Beispiel 1 weiterbehandelt, um ein Äthylchrysanthematgemisch und dann ein Gemisch von freier Chrysanthemummonocarbonsäure zu erhalten. Die Ausbeute an Ester mit Berücksichti-

Γ) gung von Diazoessigsäureäthylester, das Verhältnis von trans/cis- Ester, die optische Drehung der Ester und die spezifische optische Drehung der freien Chrysanthemummonocarbonsäure sowie deren Kennzahlen sind zusammen mit der optischen Ausbeute in Tabelle 1

4(i aufgeführt.

Tabelle I

Beispiel

Chiralligund

(Λ*ΙΙ)

Chiraler Rcak- Gemisch von Äthylchrysan- Gemisch von freier Chrysanthcm-

Kupfcr- tions- Ihemat

Komplex temn. . . ,

' ' Ausbeute Irans/ an

(B)

(I dm)

monociirbon saure	(g/100 ml)	Optische
kl/) <		Ausbeule
Chloro
form

7	Salicyhdcn-( + )-	0,35	30	66
	ff-phenyl:/Mp-tolyl)-
	üthylamin
3	wie oben	1,75	20	64
4	Salicyliden-i + )-	0,30	20	46
(Vergl.)	ff-(l-naphthyl)-ütiiyl-
	amin
5·'	Salicyliden-(+)-	0,37	30	49
	ff-phenyl-./Mp-chloro-
	phcnyl)-äthylamin
6	(3,5-Dibrom-sa-	0,62	30	59
	licylidenM+)-
	ff-phenyl-Ji-(p-tolyl)-
	iithylamin

57/43 -3,00" - 8,64' 10,0 16,3

55/45 -4,00° -11,51° 9,13 21,2

65/35 +0,71° + 2,75° 9,30 5,7

60/40 -1,91° - 7,17° 9,76 14,0

58/42 -2,50° - 8,11° 5,39 15,5

Fortsetzung

Beispiel

Chiralligand

(A*H)

Chiraler Reak- Gemisch von Äthylchrysan-

Kupfsr- tions- themat

Komplex temp. _{Ausbeule trans/ a/j}

eis

(gJ

(1 dm)

Gemisch von freier Chrysanthemmonocarbonsäure

[a]i) c Optische

Chloro- Ausbeule form

te'lOO ml) %

(3-Methoxysalicyliden)-(+)-ff-phenyl-
>(p-tolyl)-äthylamin

P-Isopropyl-o-methylsalicylidenH+)-ir-phenyl-jS-(p-tolyl)-äthylamin

(2-Hydroxynaphthyl-(l)-methylen)-(-f-)-a-phenyl-jß-(p-tolyl)-äthylamin

diphenyl-äthylamin

Salicyliden(-)-ff-(p-

tolyl)-_/?-phenyl-

äthylamin

0,75 20 55 55/45 -3,13° - 9,35° 5,10 !7,2

0,75 20 58 58/42 -3,22° - 9,92° 5,27 18,9

1,00 20 50 58/42 -3,15° - 9,57° 5,12 18,2

0,83 24 67 57/43 +3,36° + 9,64° 5.30 18,2

0,89 24 67 55/45 +3,54° + 9,94° 4,88 18,3

Beispiele 12 bis 14 (Vergleichsbeispiele)

Zu einem Gemisch von 5,5 g 2,5-Dimethyl-2,4-hexadien und der in Tabelle 2 gezeigten Menge an chiralem Kupferkomplex wurde über einen Zeitraum von 3 bis 4 Stunden ein Gemisch von 5,5 g des obengenannten Diens und 2,85 g Diazoessigsäureäthylester tropfen-

Tabelle 2

weise zugefügt. Das Reaktionsgemisch wurde zuerst bis zu der in Tabelle 2 gezeigten Ausgangstemperatur erhitzt, aber dann nach Einsetzen der Stickstoffgasentwicklung auf die in Tabelle 2 gezeigte Reaktionstempe-Jj ratur abgekühlt. Die Zugabe wurde bei dieser Temperatur fortgesetzt. Danach wurde das Reaktionsgemisch wie in Beispiel 1 behandelt, wobei die in Tabelle 2 aufgeführten Ergebnisse erhalten wurden.

Bei	Chiraler	Ausgangs-	Reak-	Gemisch	von Äthylenchrysan-	(1 dm)	Gemisch von freier	(g/100	Chrysanthem-
spiel	Kupfer-Komplex	temp.	tions-	themat		monocarbonsäure
			temp.	Chem.	trans/ a/>	Mo <	Optische
				Ausbeute	eis	Chloro	Ausbeute
						form
		( C)	( U	(%)	ml) (%)

Tri-(-)-Menthyl- 38 20 36 phosphit-Kupfer-

monochlorid
(0,166 g)

Bis-/Tri-(-)-Men- 60 20 30 thylphosphit/

Kupfermonochlorid
(0,455 g)

Tri-(-)-Isobornyl- 50 20 34 phosphit-Kupfer-

monochlorid
(0,30 g)

Beispiele 15 bis 18

Zu einer Lösung von Bis-(R)-N-(«-Phenyl-/?-(p-tolyl)-äthyl)-salicylaldiminatokupfer, gelöst in einer Mischung von 2,5-Dimethyl-2,4-hexadien und Toluol, wurde über einen in der Tabelle 3 gezeigten Zeitraum

65/35 -0,08° -0,04° 4,72 0,1

65/35 -0,64° -0,10° 4,84 0,2

66/34 -0,54° -0,19^C 4,31 0,4

ein Gemisch des obenerwähnten Diens, sowie von Diazoessigsäureäthylester und Toluol tropfenweise zugefügt. Beim Beginn der Zugabe wurde das Reaktionssystem einmal auf 60⁰C erhitzt, aber nach Einsetzen der Stickstoffgasentwicklung wurde das Erhitzen beendet und das Reaktionssystem auf die in

Tabelle 3 gezeigte Reaktionstemperatur abgekühlt, bei der die Zugabe fortgesetzt wurde. Nach dem Ende der Zugabe wurde das Reaktionssystem bis zum Ende der Gasentwicklung bei dieser Temperatur gehalten. Die Reaktion wurde unter gründlichem Rühren in Stickstoffatmosphäre durchgeführt. In jedem Beispiel wurden gleiche Mengen des Diens sowohl in der Katalysatorlösung als auch in der Diazoacetatlösung verwendet. Das molare Verhältnis von Diazoessigsäureäthylester zu dem Dien der Diazoacetatlösung wurde durchweg auf 1:2 festgelegt. Das Gewichtsverhältnis von Toluol zu dem Dien in der Katalysatorlösung wurde in den Beispielen 15 bis 18 auf 0; 1; 1 und 4 festgesetzt. Die Menge von Toluol in der Diazoacetatlösung war 0; 0; 0 und 4 im Gewichtsverhältnis zu dem Dien. Die Gcsamivcrfahrenswcisc der Reaktion in jedem Beispie! ist in Tabelle 3 durch die Menge des verwendeten

Tabelle 3

Diazoacetats gezeigt. Das molare Verhältnis des Kupferkomplexes zum Diazoacetat war 0,05.

Nach dem Ende der Reaktion wurden nicht umgesetztes Dien und Toluol unter vermindertem Druck aus dem Reaktionsgemisch abdestilliert, worauf das erhaltene Äthylchrysanthemat unter weiter vermindertem Druck abdestilliert wurde.

Der so gewonnene Ester war ein Gemisch von cis- und trans-Verbindungen, deren durch gaschromatographische Analyse bestimmtes Mischungsverhältnis in Tabelle 3 gezeigt ist. Der Ester wurde nach Hydrolyse durch Destillation gereinigt, um ein Gemisch von freier Chrysanthemummonocarbonsäiire /u erhalten. Die optische Drehung von Kster und freier Säure und die Kennzahlen sind in Tabelle 3 gezeigt, ebenso die optische Ausbeute.

Hei- Äthyl- Reak- Zeitraum Cieniiseh von Athylchrysjnthemat Ciemisch von freier

spiel dia/o- tions- der Chrysanthem-

aeetat temp. Zugabe monocarbonsaure

	2,85	( <■ )	(Sid.)	Ausbeule	trans/	"I)	Ι"Ιίΐ	ι	Optische
	2,85	10	4,5		eis		Chloroform		Ausbeute
	5,70	-10	4,5	(%)		(I dm)		(g/100 ml)	(%)
15	5,70	-10	18	63	52/48	+4,37°	+ 12,52°	5,03	22,3
16		-30	13	49	51/49	+6,23°	+ 16,53°	4,70	29,1
17			59	52/48	+6,37°	+ 17,31°	4,61	31,4
18		34	50/50	+8,39°	+20,55°	3,26	35,8

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines optisch aktiven Alkylchrysanthemats turch Umsetzung von Diazoessigsäurealkylestern mit 2^>-Dimethyl-2,4-hexadien mit Hilfe von optisch aktiven Kupferkatalysatoren, dadurch gekennzeichnet, daß man als Kupferkatalysator eine Verbindung von zweiwertigem Kupfer der allgemeinen Formel