DE2721766C2

DE2721766C2 -

Info

Publication number: DE2721766C2
Application number: DE2721766A
Authority: DE
Inventors: Charles Nogent-Sur-Marne Fr Pavan; Jacques Paris Fr Bulidon
Original assignee: Roussel Uclaf SA
Current assignee: Sanofi Aventis France
Priority date: 1976-05-14
Filing date: 1977-05-13
Publication date: 1987-09-10
Also published as: DE2721766A1; JPS52139045A; CH602539A5; JPS61814B2; FR2351079B1; FR2351079A1; NL188035B; GB1528115A; BE854596A; NL188035C; IT1078138B; NL7705293A; US4111993A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von racemischem Allethrolon mit (R,S)-Konfiguration, ausgehend von optisch aktivem Allethrolon mit (R)-Konfiguration oder (S)-Konfiguration, oder von einem Gemisch von optisch aktivem Allethrolon mit (R)-Konfiguration und optisch aktivem Allethrolon mit (S)-Konfiguration in nicht äquimolaren Anteilen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man das optisch aktive Allethrolon oder das Gemisch von optisch aktiven Allethrolonen in nicht äquimolaren Anteilen in Ameisensäure erwärmt und anschließend das erhaltene racemische Allethrolonformiat mit (R,S)-Konfiguration in Anwesenheit einer starken Säure in verdünnter Lösung oder in Anwesenheit von Natriumhydroxid oder Kaliumhydroxid in stöchiometrischen Mengen unter Bildung von racemischem Allethrolon mit (R,S)-Konfiguration hydrolysiert.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erwärmt man das optisch aktive Allethrolon oder das Gemisch der optisch aktiven Allethrolone in nicht äquimolaren Anteilen in Ameisensäure auf die Siedetemperatur des Reaktionsgemischs.

Man kann auch bei einer Temperatur arbeiten, die in der Nähe der Siedetemperatur liegt.

Das saure Mittel, in dessen Anwesenheit man das racemische Allethrolon hydrolysiert, ist eine starke Säure, die in verdünnter Lösung eingesetzt wird, wie Chlorwasserstoffsäure oder vorteilhafter Schwefelsäure.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hydrolysiert man das racemische Allethrolonformiat durch Erwärmen in einer etwa 1-normalen wäßrigen Schwefelsäurelösung.

Man kann die Hydrolyse des racemischen Allethrolonformiats auch in Anwesenheit von Natriumhydroxid oder Kaliumhydroxid durchführen. Die Base muß in stöchiometrischer Menge eingesetzt werden, um eine Veränderung des freigesetzten Allethrolons zu vermeiden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erwärmt man das optisch aktive Allethrolon oder das Gemisch der optisch aktiven Allethrolone in nicht äquimolaren Anteilen in Ameisensäure auf die Siedetemperatur der Reaktionsmischung, isoliert das resultierende racemische Allethrolonformiat mit (R,S)-Konfiguration und hydrolysiert es durch Erwärmen in einer etwa 1-normalen wäßrigen Lösung von Schwefelsäure, wobei man das racemische Allethrolon mit (R,S)-Konfiguration erhält.

Es ist bekannt, daß optisch aktives Allethrolon mit (S)-Konfiguration im allgemeinen durch Veresterung mit Cyclopropancarbonsäuren zu Estern führt, deren insektizide Wirksamkeit weit über der von racemischen Allethrolonestern oder von Estern von optisch aktivem Allethrolon mit (R)-Konfiguration liegt (M. Elliot, J. Sci. Food. Agr. 5, 505 (1954) ).

Zur Herstellung von optisch aktivem Allethrolon mit (S)-Konfiguration kann man sich eines Aufspaltungsverfahrens (wie beispielsweise in der französischen Patentschrift 21 66 503 beschrieben) bedienen, das neben dem gewünschten optisch aktiven Allethrolon mit (S)-Konfiguration optisch aktives Allethrolon mit (R)-Konfiguration oder ein Gemisch von optisch aktivem Allethrolon mit (R)-Konfiguration und optisch aktivem Allethrolon mit (S)-Konfiguration in nicht äquimolaren Anteilen liefert, das mit Allethrolon der (R)-Konfiguration angereichert ist.

Es versteht sich, daß es wünschenswert ist, dieses optisch aktive Allethrolon mit (R)-Konfiguration oder diese Gemische von optisch aktiven Allethrolonen, die mit Allethrolon der (R)-Konfiguration angereichert sind, in Allethrolon der (S)- Konfiguration umzuwandeln, dessen Ester mit Cyclopropancarbonsäuren eine stark verbesserte insektizide Wirksamkeit aufweisen.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird es möglich, optisch aktives Allethrolon mit (R)-Konfiguration oder Gemische von optisch aktiven Allethrolonen, die mit Allethrolon der (R)- Konfiguration angereichert sind, in racemisches Allethrolon unter Bedingungen umzuwandeln, die sich für eine bequeme industrielle Verwertung anbieten.

Man kann anschließend mittels eines Aufspaltungsverfahrens für das racemische Allethrolon erneut aus dem racemischen Allethrolon optisch aktives Allethrolon der (S)-Konfiguration isolieren, das auf Kosten des Allethrolons mit (R)-Konfiguration gebildet wurde und so dieses Enantiomere, das weniger rentabel als das der (S)-Konfiguration ist, aufwerten.

Insbesondere betrifft die Erfindung daher ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man als Ausgangsallethrolon optisch aktives Allethrolon mit (R)-Konfiguration verwendet, sowie ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, daß das als Ausgangsmaterial eingesetzte Gemisch einen höheren Anteil an Allethrolon mit (R)-Konfiguration als mit (S)-Konfiguration enthält.

Die Racemisierung von Allethrolon, für die ein großes industrielles Interesse besteht, wurde bisher nicht erfolgreich durchgeführt.

In der DE-OS 25 35 766 wird ein Verfahren beschrieben, in dem optisch aktives Allethrolon mit (R)-Konfiguration mit Hydroxylamin zum racemischen Allethrolon-Oxim umgesetzt wird, das dann in einer zweiten Reaktionsstufe zum racemischen Allethrolon mit (R,S)-Konfiguration hydrolysiert wird. Das in diesem Verfahren verwendete Hydroxylamin ist ein umweltbelastender Stoff. Das zu seiner Freisetzung aus dem Hydrochlorid erforderliche Pyridin ist hinsichtlich der Arbeitshygiene wenig erwünscht und sollte in moderenen Arbeitstechniken vermieden werden.

In der DE-OS 25 02 895 wird Allethrolon mit (R)-Konfiguration in racemisiertes 4-Chlor-Allethrolon durch Umsetzung mit chlorierten Phosphorverbindungen in Gegenwart einer Lewis-Säure, wie Zinkchlorid, umgewandelt. Dieses Reagens sollte jedoch wegen seiner Toxizität im Verlauf der biologischen Klär- bzw. Aufbereitungsstufen vermieden werden, da beim Ersatz dieses Reagens biologisch arbeitende Klärstationen inoperabel werden.

In Chemical Abstracts 84, 1976, Referat 58773y ist ein dem obigen Verfahren analoges Verfahren erwähnt, das anstelle von chlorierten Phosphorverbindungen bromierte Phosphorverbindungen verwendet und sollte deshalb aus den oben genannten Gründen ebenfalls nicht vorteilhaft sein.

Das Allethrolon ist ein sehr spezieller cyclischer Allylalkohol aufgrund der Anwesenheit der 2,3-Doppelbindung des Ringes, die mit der Ketofunktion konjugiert ist sowie aufgrund der Anwesenheit der Ketofunktion, die den Wasserstoff in α-Stellung zur Alkoholfunktion aktiviert.

Diese spezielle Struktur des Allethrolons macht die Verbindung in saurem Milieu instabil, so daß zu befürchten war, daß Racemisierungsversuche durch Erwärmen von Allethrolon in einem sauren Milieu zu unerwünschten Nebenreaktionen führen würden.

Beim Erwärmen von Allethrolon in saurem Milieu konnte man erwarten, daß das Zwischenprodukt zur Racemisierung notwendige symmetrische Kohlenstoffkation

durch die durch die Ketofunktion bedingte Aktivierung des Wasserstoffs in α-Stellung zum die -Ladung tragenden Kohlenstoffatom zur Bildung einer Dienverbindung

führen würde, die selbst sehr reaktiv ist und eher zur Umwandlung in eine Verbindung vom "Dimer"-Typ als zur gewünschten Racemisierung geeignet ist. Überraschenderweise hat sich jedoch herausgestellt, daß es durch den erfindungsgemäßen Einsatz von Ameisensäure in großem Ausmaß möglich wurde, diese störenden Nebenreaktionen zu vermeiden.

Die anschließende Hydrolyse des Allethrolonformiats in saurem Milieu hätte zu analogen Gefahren Anlaß geben können.

Durch die erfindungsgemäße Verwendung von verdünnten wäßrigen Lösungen von starken Säuren konnten diese Nachteile jedoch vermieden werden.

Die Hydrolyse des Allethrolonformiats in stark basischem Milieu hätte ebenfalls zur Bildung von unerwünschten Reaktionen Anlaß geben können (vergl. La Forge, J. Am. Chem. Soc. 74 1952, Seite 5392), insbesondere zur Bildung von Verbindungen des Typs

Die gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendete stöchiometrische Menge von Natriumhydroxid oder Kaliumhydroxid, ließ jedoch eine Vermeidung derartiger unerwünschter Reaktionen zu.

Zusammenfassend kann gesagt werden, daß es trotz der Empfindlichkeit des Allethrolonmoleküls sowohl in saurem als auch in basischem Milieu, die zunächst sehr störende Nebenreaktionen befürchten ließ, durch das erfindungsgemäße Verfahren in überraschender Weise möglich wurde, die gewünschte Racemisierung in zufriedenstellender Ausbeute zu bewirken.

Die folgenden Beispiele dienen zur Erläuterung der Erfindung.

Beispiel 1 Racemisierung von (R)-Allethrolon A) Racemisches Allethrolonformiat

In 250 ml Ameisensäure mit einem Titer von 98% und einem Gehalt von 0,75% Wasser bringt man unter inerter Atmosphäre 50 g (R)-Allethrolon ein, bringt das Reaktionsgemisch während etwa 50 Minuten zum Rückfluß, hält 48 Stunden unter diesen Bedingungen, kühlt auf 20°C ab, gießt in Wasser, extrahiert mit Methylenchlorid, neutralisiert die Methylenchloridphase durch Zusatz einer wäßrigen Lösung von Natriumbicarbonat und sättigt die wäßrige Phase mit Natriumchlorid, wäscht die Methylenchloridphase mit einer ungesättigten wäßrigen Lösung von Natriumchlorid, trocknet, konzentriert sie durch Destillation und verringertem Druck zur Trockne und erhält 64 g rohes racemisches Allethrolonformiat; [α] = 0° (c = 10%, in Chloroform).

Verseifungszahl:370 mg KOH/g (Theorie: 311) Säurezahl:2,5 mg KOH/g (Theorie: 0)

B) Hydrolyse des Formiats und Isolieren von Allethrolon

In 256 ml wäßrige 1 n-Schwefelsäurelösung bringt man unter Stickstoffatmosphäre bei 85°C 64 g des in der Stufe A) dieses Beispiels erhaltenen racemischen Allethrolonformiats ein, bringt während 30 Minuten zum Rückfluß, hält 3 Stunden unter Rückfluß, kühlt auf +5° ab, bringt den pH-Wert durch Zusatz von Natronlauge auf 7, sättigt die resultierende Lösung durch Zusatz mit Natriumchlorid, extrahiert die wäßrige Phase mit Methylenchlorid, trocknet die organische Phase, entfärbt sie durch Zusatz von Aktivkohle, konzentriert sie durch Destillation unter verringertem Druck zur Trockne, rektifiziert den Rückstand unter verringertem Druck und erhält 23,1 g racemisches Allethrolon; = 0° (c = 10%, Chloroform).

Säurezahl:1 mg Kaliumhydroxid/g Hydroxylzahl96%

Beispiel 2 Racemisierung eines 60% optisch aktives Allethrolon mit (R)-Konfiguration und 40% optisch aktives Allethrolon mit (S)-Konfiguration enthaltenden Gemischs

Man verwendet eine industrielle Mischung (Mischung M) von optisch aktivem Allethrolon mit (R)-Konfiguration und optisch aktivem Allethrolon mit (S)-Konfiguration aus einem Aufspaltungsarbeitsgang. Die Mischung enthält etwa 60% Allethrolon mit (R)-Konfiguration, ein Anteil, der insbesondere durch ihr Drehvermögen [α] = 7,5° (c = 10%, Chloroform) und durch ihren zirkulären Dichroismus bestätigt wird.

a) Racemisches Allethrolonformiat

In 190 l Ameisensäure bringt man 38 kg des Gemischs M ein, bringt unter inerter Atmosphäre und Rühren zum Rückfluß, wobei die Rückflußtemperatur etwa 102°C beträgt, hält den Rückfluß während 26 Stunden aufrecht, kühlt ab, entfernt die restliche Ameisensäure durch Destillation unter verringertem Druck und erhält rohes racemisiertes Allethrolonformiat, das als solches in der folgenden Stufe eingesetzt wird.

b) Hydrolyse des Formiats und Isolieren des racemischen Allethrolons

Zu dem unter a) von Beispiel 2 erhaltenen Allethrolonformiat fügt man ein Gemisch von 1,24 l Schwefelsäure (D = 1,838) und 89 l Wasser, bringt die Temperatur auf 50°C, rührt zwei Stunden bei 50°C, kühlt ab, bringt den pH-Wert der Reaktionsmischung durch Zusatz einer wäßrigen 10 n-Natriumhydroxidlösung (etwa 36 l) auf den Wert von 7, rührt, fügt 42 kg Natriumchlorid zu, rührt, extrahiert die wäßrige Phase mit Methylenchlorid, vereint die organischen Extrakte, trocknet sie, fügt Aktivkohle zu, rührt, filtriert, konzentriert das Filtrat bei Normaldruck und anschließend unter verringertem Druck zur Trockne und rektifiziert die 35,5 kg des so erhaltenen rohen racemischen Allethrolons unter verringertem Druck und erhält 29,15 kg racemisches Allethrolon, Kp. = 125°C/ 1,33 mbar,[α] = -1° (c = 10%, Chloroform), UV-Absorption: E = 780 bei 230 nm.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von racemischem Allethrolon mit (R,S)-Konfiguration, ausgehend von optisch aktivem Allethrolon mit (R)-Konfiguration oder (S)-Konfiguration oder von einem Gemisch von optisch aktivem Allethrolon mit (R)-Konfiguration und optisch aktivem Allethrolon mit (S)-Konfiguration in nicht äquimolaren Anteilen, dadurch gekennzeichnet, daß man das optisch aktive Allethrolon oder das Gemisch von optisch aktiven Allethrolonen in nicht äquimolaren Anteilen in Ameisensäure erwärmt und anschließend das erhaltene racemische Allethrolonformiat mit (R,S)-Konfiguration in Anwesenheit einer starken Säure in verdünnter Lösung oder in Anwesenheit von Natriumhydroxid oder Kaliumhydroxid in stöchiometrischen Mengen unter Bildung von racemischem Allethrolon mit (R,S)-Konfiguration hydrolysiert.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man in Ameisensäure auf Siedetemperatur des Reaktionsgemisches erwärmt.

3. Verfahren gemäß der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man das racemische Allethrolonformiat in Schwefelsäure hydrolysiert.

4. Verfahren gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man in einer etwa 1-normalen wäßrigen Lösung von Schwefelsäure hydrolysiert.

5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das als Ausgangsmaterial eingesetzte Gemisch einen höheren Anteil an Allethrolon mit (R)-Konfiguration als mit (S)-Konfiguration enthält.