DE2727323C2

DE2727323C2 -

Info

Publication number: DE2727323C2
Application number: DE2727323A
Authority: DE
Inventors: Thomas Oakfield Cheshire Gb Leigh
Original assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Current assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Priority date: 1976-06-16
Filing date: 1977-06-16
Publication date: 1987-06-19
Also published as: AU2574577A; JPS6054949B2; FR2354994A1; NZ184242A; AU506766B2; NL7706581A; US4391983A; DE2727323A1; JPS52153931A; FR2354994B1

Description

Der Gegenstand der Erfindung ergibt sich aus den vorstehenden Patentansprüchen.

Elliot et al (Nature (1974), 248, 710) berichteten über die Isolierung des Insektizids (1R,cis) -3-(2,2-Dibromvinyl)-2,2- dimethylcyclopropan-carbonsäure-(S)-α-cyano-3-phenoxybenzylester durch Kristallisation aus dem Gemisch der beiden Diastereomeren, das durch Veresterung von (1R, cis) -3-(2,2-Dibromvinyl)-2,2-dimethylcyclopropan-carbonsäure -mit racemischem α-Cyano-3-phenoxybenzyl-alkohol erhalten wurde. Das entsprechende Gemisch der Dichlorvinylverbindungen wurde ebenfalls hergestellt (Elliot et al, Pesticide Sci (1975), 6, 537), jedoch wurde der Bestandteil, der der obigen Dibromovinylverbindung entspricht, nicht isoliert. Es konnte angenommen werden, daß dieses Dichlorvinylderivat ebenfalls ein sehr kräftiges Insektizid ist. Es war deshalb erwünscht, die isolierten einzelnen Dichlorvinyldiastereoisomeren, nämlich (S)-α-Cyano- und (R)-α-Cyano-3-phenoxybenzyl- (1R,cis)-3-(2,2-dichlorvinyl)-2,2-dimethylcyclopropan- carboxylat zur Prüfung als Insektizide herzustellen.

Eine Vorprüfung des Gemischs der Diastereoisomeren, nämlich ein Öl, ergab, daß die Trennung durch physikalische Methoden schwierig sein würde. Natürlich wäre das direkteste Verfahren zur Herstellung der beiden Isomeren die Veresterung der Cyclopropancarbonsäure mit den beiden Enantiomeren von α-Cyano-3- phenoxybenzyl-alkohol. Von der letzteren Verbindung wurde die (R)-Form durch Elliot et al (Nature (1974), 248, 710) durch asymmetrische Addition von Cyanwasserstoff an 3-Phenoxybenzaldehyd in Gegenwart des Enzyms D-Oxynitrilase hergestellt. Trennung eines Cyanhydrins durch die üblichen Trennungstechniken, beispielsweise über einen diastereomeren Vorläufer, wurde nicht erreicht. Es ist wahrscheinlich, daß die für die Freisetzung des Cyanhydrins aus dem diastereomeren Vorläufer nötigen Bedingungen auch das Cyanhydrin racemisieren. Beispielsweise ist bekannt, daß optisch aktives Benzaldehydcyanhydrin unter extrem milden Bedingungen bereits racemisiert.

Für Fachleute ist ersichtlich, daß in den erfindungsgemäßen Verbindungen das Kohlenstoffatom, welches die Carboxamidogruppe trägt, durch vier verschiedene Atome oder Gruppen substituiert ist und somit ein optisch asymmetrisches Zentrum darstellt, d. h. also, daß die Verbindungen in zwei isomeren Formen existieren können, welche an diesem Kohlenstoffatom die (R)- bzw. (S)-Konfiguration aufweisen. Außerdem sind im Cyclopropanring zwei weitere optisch aktive Zentren vorhanden, was zu isomeren Formen Anlaß gibt. Es sind also insgesamt acht einzelne stereoisomere Formen möglich. Es wird darauf hingewiesen, daß sich der Bereich der Erfindung auf alle einzelnen Isomeren der erfindungsgemäßen Verbindungen wie auch auf Gemische, einschließlich Racemate, erstreckt.

Spezielle Beispiele, die typisch für erfindungsgemäße Verbindungen sind, sind die folgenden:
(1R,3R)-3-(2,2-Dichlorvinyl)-2,2-dimethylcyclopropan-carbonsäure- (S)-α-carboxamido-3-phenoxybenzylester,
(1R,3R)-3-(2,2-Dibromvinyl)-2,2-dimethylcyclopropan-carbonsäure- (S)-α-carboxamido-3-phenoxybenzylester
und die entsprechenden (R)-α-Carboxamidoverbindungen.

Zweckmäßigerweise wird das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Cyclopropancarbonsäureester dadurch ausgeführt, daß man die Mandelsäureamide der Formel III in einem geeigneten Lösungsmittel in Gegenwart einer Base auflöst, wobei das Lösungsmittel selbst die Base sein kann (wie z. B. Pyridin), und daß man hierauf zu der Lösung eine Lösung des Carbonsäurehalogenids der Formel II in einem geeigneten Lösungsmittel, wie z. B. einem Kohlenwasserstofflösungsmittel, beispielsweise Benzol oder Toluol, bei einer Temperatur im Bereich von -5 bis +30°C, vorzugsweise bei Raumtemperatur, zugibt. Zwar kann die Reaktion durch die Anwendung von Wärme beschleunigt werden, aber es reicht oftmals aus, lediglich die Reaktion bei Raumtemperatur ablaufen zu lassen. Das Produkt kann durch herkömmliche Techniken isoliert und gereinigt werden.

Optisch aktive erfindungsgemäße Cyclopropancarbonsäureester können hergestellt werden durch gemeinsame Umsetzung eines optisch aktiven Carbonsäurehalogenids der allgemeinen Formel II mit einem optisch aktiven Mandelsäureamid der allgemeinen Formel III oder durch Umsetzung einer dieser optisch aktiven Verbindung mit einem Racemat des anderen Reaktanten und anschließende Trennung der diastereoisomeren Isomere durch Ausnutzung des Löslichkeitsunterschieds, beispielsweise durch fraktionierte Kristallisation.

So könnte das (S)-Isomere eines Mandelsäureamids der Formel III mit der racemischen Form eines Carbonsäurehalogenids der allgemeinen Formel II (beispielsweise die (±)-cis-Form einer Verbindung der Formel II) umgesetzt werden, so daß ein Paar von Diastereomeren entsteht, die der Zweckmäßigkeit halber als (+) (S) und (-) (S) bezeichnet werden könnten, und diese könnten dann durch die Verwendung einer fraktionierten Kristallisationstechnik getrennt werden.

Wie bereits festgestellt, eignen sich die erfindungsgemäßen Cyclopropancarbonsäureester als Zwischenprodukte bei der Herstellung von Insektiziden. Sie sind besonders geeignet für die Herstellung von teilweise oder vollständig getrennten optischen isomeren Formen dieser Insektizide. Diese insektiziden Produkte besitzen die Formel

Sie können durch Dehydratisierung der neuen erfindungsgemäßen Cyclopropancarbonsäureesters erhalten werden.

Ein brauchbares Dehydratisierungsmittel ist ein Phosphoroxyhalogenid, wie z. B. Phosphoroxychlorid. Diese Verfahrensstufe wird zweckmäßig dadurch ausgeführt, daß man eine Lösung des Oxyhalogenids in einem geeigneten Lösungsmittel, wie z. B. einem chlorierten Kohlenwasserstofflösungsmittel, beispielsweise Methylendichlorid, während eines Zeitraums von ungefähr 30 min bis ungefähr 30 h mit einer Lösung des Cyclopropancarbonsäureesters der allgemeinen Formel I in einem geeigneten Lösungsmittel, wie z. B. Pyridin, bei einer Temperatur im Bereich von -20 bis +50°C, vorzugsweise im Bereich von -10 bis ungefähr +20°C, in Berührung bringt.

Das Dehydratisierungsverfahren kann dazu verwendet werden, Racemate der nach Formel I in Racemate der Nitrile nach Formel IV zu überführen, oder es kann ebenso dazu verwendet werden, Cyclopropancarbonsäureester der Formel I in der (R)- oder (S)-Konfiguration in die entsprechenden Isomeren der Nitrile der Formel IV zu überführen, wobei die stereochemische Konfiguration der optisch aktiven Zentren erhalten bleibt. Das heißt also, die Umwandlung von Carboxamido in Cyano verläuft ohne Racemisierung oder Inversion oder Verlust der optischen Reinheit. Deshalb eignet sich das Verfahren sehr gut für die Herstellung individueller stereochemischer Isomerer der Verbindungen der Formel IV.

So kann beispielsweise (1R,3R)-3-(2,2-Dichlorvinyl)-2,2- dimethylcyclopropan-carbonsäure-(S)-α-cyano-3-phenoxybenzylester aus (1R,3R)-3-(2,2-Dichlorvinyl)-2,2-dimethylcyclopropan- carbonsäure-(S)-α-carboxamido-3-phenoxybenzylester hergestellt werden.

Andere Verbindungen, die durch das Dehydratisierungsverfahren aus dem entsprechenden Carboxamidoester hergestellt werden können, sind die folgenden:
(1R,3R)-3-(2,2-Dibromvinyl)-2,2-dimethylcyclopropan- carbonsäure-(S)-α-cyano-3-phenoxybenzylester
sowie die entsprechenden (R)-α-Cyanoverbindungen.

In der Folge ist die Herstellung von Ausgangsmaterialien beschrieben.

Herstellung von racemischer 3-Phenoxymandelsäure.

Ein Gemisch aus 208 g 3-Phenoxybenzaldehyd-cyanhydrin, 600 ml Äthanol und 400 ml konzentrierter Salzsäure wurde 24 h auf Raumtemperatur gehalten, worauf es durch Eindampfen unter vermindertem Druck konzentriert wurde. 500 ml 2 n Natriumhydroxidlösung wurden zum Rückstand zugegeben, und das Gemisch wurde 1 h auf 80°C erhitzt, abgekühlt und mit 250 ml konzentrierter Salzsäure versetzt, worauf das erhaltene Gemisch eine weitere Stunde auf 80°C erhitzt wurde. Der flüchtige Teil wurde durch Abdampfen unter vermindertem Druck entfernt, und der Rückstand wurde mit einer Lösung von 60 g Natriumbicarbonat in 60 g Wasser gerührt. Die wäßrige Lösung wurde vom ungelösten Öl abdekantiert, mit Aktivkohle gerührt und filtriert, und das Filtrat wurde mit Salzsäure angesäuert. Der ausgefallene Feststoff wurde durch Filtration gesammelt und getrocknet. Es wurde racemische 3-Phenoxymandelsäure, Fp 131°C, erhalten.

Trennung von racemischer 3-Phenoxymandelsäure.

21,0 g (1-(-)-α-Methylbenzylamin wurden zu einer Lösung von 67,0 g racemischer 3-Phenoxymandelsäure in 700 ml Isopropylalkohol zugegeben, und das Gemisch wurde 24 h auf Raumtemperatur gehalten. Der ausgefallene Feststoff wurde durch Filtration gesammelt (das Filtrat wurde aufbewahrt - siehe unten) und 2mal aus 200 ml Isopropylalkohol umkristallisiert. Dabei wurde das 1-(-)-α-Methylbenzylammoniumsalz von (S)-3-Phenoxymandelsäure, Fp 153°C, erhalten. Dieses wurde dann mit einem Gemisch aus 150 ml Diäthyläther und 25 ml 5 n Salzsäure geschüttelt, die Ätherschicht wurde abgetrennt, mit Wasser gewaschen, über wasserfreiem Magnesiumsulfat getrocknet und durch Abdampfen des Äthers unter vermindertem Druck konzentriert. Es wurde ein Rückstand von fester (S)-3-Phenoxymandelsäure, Fp 110-112°C, [ α ] + 85° (C,1,5, Methanol), erhalten.

Die als Filtrat im obigen Verfahren erhaltene Isopropylalkohol lösung wurde durch Eindampfen unter vermindertem Druck bis zu einem Volumen von 50 ml konzentriert. Dieses Konzentrat wurde dann mit 150 ml 2 n Salzsäure geschüttelt, und die resultierende feste Ausfällung wurde durch Filtration gesammelt. Dieser Feststoff (unreine [R]-3-Phenoxymandelsäure) wurde in 400 ml Isopropylalkohol aufgelöst, und dann wurden 170 g d-(+)-α-Methylbenzylamin zu der Lösung zugegeben. Nachdem das Gemisch 24 h bei Raumtemperatur gehalten worden war, wurde der ausgefallene Feststoff durch Filtration gesammelt und 2mal aus 200 ml Isopropylalkohol umkristallisiert, wobei das d-(+)-α- Methylbenzylammoniumsalz von (R)-3-Phenoxymandelsäure, Fp 154°C, erhalten wurde. Freie (R)-3-Phenoxymandelsäure wurde aus diesem Salz durch Behandlung in der oben für die Isolierung des (S)-Isomers beschriebenen Weise erhalten. Das (R)-Isomer besaß Fp 112°C, [ α ] -84° (C,1,0 Methanol).

Herstellung von (S)-3-Phenoxymandelsäureamid

13,0 g (S)-3-Phenoxymandelsäure wurden zu einer Lösung von 15,0 g trockenem Chlorwasserstoff in 100 ml Methanol zugegeben, und die so erhaltene Lösung wurde 24 h auf Raumtemperatur gehalten, worauf der flüchtige Teil abgedampft wurde. Es wurde (S)-3-Phenoxymandelsäure-methylester als zurückbleibendes Öl erhalten. Dieses wurde dann zu 20 ml flüssigem Ammoniak in einem Druckbehälter zugegeben, der dann verschlossen wurde. Man läßt dann die Temperatur des Gemischs während 24 h auf Raumtemperatur ansteigen. Der Behälter wurde dann geöffnet, um überschüssiges Ammoniak abzudampfen. Das zurückbleibende Material wurde mit Wasser gerührt, und der Feststoff wurde durch Filtration gesammelt und aus 70 ml Benzol umkristallisert. Es wurde unreines (S)-3- Phenoxymandelsäureamid, Fp 93°C, [ α ] + 25,4° (C,2,0, Me thanol) (annähernd 80% optisch rein), erhalten.

Das optisch reine Material wurde durch das folgende Verfahren erhalten:

Eine Suspension von 7,5 g des unreinen (S)-3-Phenoxymandelsäureamids in einem Gemisch aus 150 ml Benzol und 6 ml n-Butanol wurde 30 min bei 25°C gerührt. Der ungelöste Feststoff wurde durch Filtration abgetrennt, und das Filtrat wurde eingedampft. Der Rückstand wurde aus Benzol umkristallisiert. Dabei wurde optisch reines (S)-3-Phenoxymandelsäureamid, Fp 94°C, [α] + 30° (C,2,0, Methanol), erhalten.

Weiteres optisch reines (S)-3-Phenoxymandelsäureamid wurde durch Wie derholung des obigen Reinigungsverfahrens erhalten, wobei der ungelöste Feststoff verwendet wurde, der sich aus dem Benzol/ n-Butanol-Gemisch abschied.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert.

Beispiel 1

Dieses Beispiel erläutert die Herstellung von (1R,3R)-3-(2,2- Dichlorvinyl)-2,2-dimethylcyclopropan-carbonsäure-(S)-α- carboxamido-3-phenoxybenzylester.

Eine Lösung von 0,45 g (1R,3R)-3-(2,2-Dichlorvinyl)-2,2- dimethylcyclopropan-carbonsäurechlorid in 2,0 ml Benzol wurde bei 5°C zu einer Lösung von 0,5 g (S)-3-Phenoxymandelsäureamid in 1,0 ml Pyridin zugegeben, und das Gemisch wurde 24 h auf Raumtemperatur gehalten. Nach dieser Zeit wurde das Gemisch mit verdünnter Salzsäure angesäuert, die Benzolschicht abgetrennt, mit Wasser und mit wäßriger Natriumbicarbonatlösung gewaschen, getrocknet und durch Abdampfen des Benzols unter vermindertem Druck konzentriert. Das zurückbleibende Öl wurde mit 10 ml Cyclohexan behandelt, und der ausgefallene Feststoff wurde durch Filtration gesammelt und getrocknet. Es wurde (1R,3R)-3-(2,2-Dichlorvinyl)-2,2-dimethylcyclopropan- carbonsäure-(S)-α-carboxamido-3-phenoxybenzylester, Fp 131°C, erhalten.

Beispiel 2

Dieses Beispiel erläutert ebenfalls die Herstellung von (1R,3R)-3-(2,2-Dichlorvinyl)-2,2-dimethylcyclopropan- carbonsäure-(S)-α-carboxamido-3-phenoxybenylester.

Eine Lösung von 0,44 g (1R,3R)-3-(2,2-Dichlorvinyl)-2,2- dimethylcylopropan-carbonsäurechlorid in 2,0 ml Benzol wurde zu einer Lösung von 0,5 g racemischem 3-Phenoxymandelsäureamid in 1,0 ml Pyridin bei 5°C zugegeben. Das Gemisch wurde 24 h bei Raumtemperatur gehalten und dann mit verdünnter Salzsäure angesäuert. Die Benzolschicht wurde abgetrennt und mit wäßriger Natriumbicarbonatlösung gewaschen. Nach Konzentrierung der Benzollösung durch Abdampfen unter vermindertem Druck auf ein Volumen von 1,0 ml wurden 3,0 ml Cyclohexan zugegeben, worauf man das Gemisch bei Raumtemperatur stehen ließ. Dabei fiel ein Feststoff (Fp 124°C) aus. Dieser wurde durch Filtration gesammelt und aus einem Gemisch aus Benzol und Cyclohexan umkristallisiert. Dabei wurde (1R,3R)- 3-(2,2-Dichlorvinyl)-2,2-dimethylcyclopropan-carbonsäure- (S)-α-carboxamido-3-phenoxybenzylester, Fp 131°C, erhalten, der mit dem Produkt des vorhergehenden Beispiels identisch war.

Die Benzol/Cyclohexan-Mutterlaugen enthielten unreinen (1R,3R)-3-(2,2-Dichlorvinyl)-2,2-dimethylcyclopropan-carbonsäure- (R)-α-carboxamido-3-phenoxybenzylester.

Beispiel 3

Das Verfahren des vorhergehenden Beispiels wurde dazu verwendet, (1R,3R)-3-(2,2-Dichlorvinyl)-2,2-dimethylcyclopropan- carbonsäure-(S)-α-carboxamido-3-phenoxybenzylester, Fp 131°C, der mit dem Produkt des vorhergehenden Beispiels identisch war, aus 0,65 g racemischem cis-3-(2,2-Dichlorovinyl)-2,2- dimethylcyclopropan-carbonsäurechlorid und 0,5 g (S)-3- Phenoxymandelsäureamid herzustellen. Die Benzol/Cyclohexan-Mutterlaugen enthielten unreinen (1S,3R)-3-(2,2-Dichlorvinyl)- 2,2-dimethylcyclopropan-carbonsäure-(S)-a-carboxamidoester.

Nachstehend ist die Herstellung von (1R,3R)-3-(2,2-Dichlorvinyl)- 2,2-dimethylcyclopropan-carbonsäure-(S)-α-cyano-3- phenoxybenzylester beschrieben.

Eine Lösung von 0,33 g Phosphoroxychlorid in 1,0 ml Methylendichlorid wurde tropfenweise während eines Zeitraums von 5 min zu einer Lösung von 0,5 g (1R,3R)-3-(2,2-Dichlorvinyl)-2,2- dimethylcyclopropan-carbonsäure-(S)-α-carboxamido-3- phenoxybenzylester in 1,5 ml Pyridin zugegeben, währenddessen die Temperatur auf -5°C gehalten wurde. Das Gemisch wurde dann 1 h bei 0°C gerührt, worauf es mit Benzol verdünnt und in verdünnte Salzsäure geschüttet wurde. Die Benzolschicht wurde abgetrennt, mit Wasser und mit wäßriger Natriumbicarbonatlösung gewaschen und getrocknet und durch Abdampfen des Benzols konzentriert, wobei ein Rückstand von (1R,3R)-3-(2,2-Dichlorvinyl)- 2,2-dimethylcyclopropan-carbonsäure-(S)-α-cyano-3- phenoxybenzylester, Fp 54°C, erhalten wurde, der bei Umkristallisation aus Petroläther ein reines Produkt, Fp 57°C, ergab.

Claims

1. Cyclopropancarbonsäureester der allgemeinen Formel worin X für Chlor oder Brom steht.

2. Verfahren zur Herstellung der Cyclopropancarbonsäureester nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Cyclopropancarbonsäurehalogenid der allgemeinen Formel worin Q für Halogen steht, mit 3-Phenoxymandelsäureamid der Formel gegebenenfalls in Anwesenheit einer Base umsetzt.

3. (1R,3R)-3-(2,2-Dichlorvinyl)-2,2-dimethylcyclopropan-carbonsäure-(S)--α-carboxamido-3-phenoxybenzylester

4. (1R,3R)-3-(2,2-Dibromvinyl)-2,2-dimethylcyclopropan-carbonsäure-(S)--α-carboxamido-3-phenoxybenzylester

5. Weitere Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 2 zur Herstellung der Verbindungen nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß man entweder
(a) die racemische (±)-cis-Säure (in Form des Säurehalogenids) mit (S)-3-Phenyoxymandelsäureamid umsetzt oder
(b) (1R,3R)-Säure (in Form des Säurehalogenids) mit racemischem 3-Phenoxymandelsäureamid umsetzt,
worauf man eine Trennung der Diastereoisomeren durch fraktionierte Kristallisation anschließt.