DE2922961A1

DE2922961A1 - Verfahren zur herstellung von racemischen estern der cyclopropancarbonsaeuren mit trans-struktur und eine erhaltene neue verbindung

Info

Publication number: DE2922961A1
Application number: DE19792922961
Authority: DE
Inventors: Alain Prof Krief
Original assignee: Roussel Uclaf SA
Current assignee: Sanofi Aventis France
Priority date: 1978-06-06
Filing date: 1979-06-06
Publication date: 1979-12-20
Also published as: JPS54163555A; BE876756A; GB2022585B; GB2022585A; FR2428023A1; NL7904407A; FR2428023B1; CH640505A5

Description

ROUSSEL-UCLÄF, Pari s/Frankreich

Verfahren zur Herstellung von racemischen Estern

der Cyclopropancarbonsäuren mit trans-Struktur

und eine erhaltene neue Verbindung

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Alkylestern von Cyclopropancarbonsäuren in racemischer Form mit trans-Struktur.

Die Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren zur Herstellung von Alkylestern von Cyclopropancarbonsäuren der Formel I:

COOR

in racemischer Form mit trans-Struktur, worin

R. und Rp einen Alkylrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen bedeuten oder R. und R₂ zusammen mit dem Kohlenstoffatom, an das sie gebunden sind, einen Kohlenstoff-Homocyclus mit 3 bis 6 Kohlenstoffatomen bilden,

R-3 und R- einen Alkylrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen bedeuten oder R₃ und R. zusammen mit dem Kohlenstoffatom, an das sie gebunden sind, einen Kohlenstoff-Homocyclus mit 3 bis 6 Kohlenstoffatomen bilden,

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wobei jedoch die Substituenten R^, Rp, R3 und R₄ nicht miteinander identisch sein können und auch nicht mit dem Kohlenstoffatom, an das sie gebunden sind, den gleichen Homocyclus bilden können, und

R einen Alkylrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen bedeutet,

das dadurch gekennzeichnet ist, daß man ein Phosphoniumsalz der Formel II»:

worin . φ Phenyl

und Hal ein Chlor-, Brom- oder Jodatom bedeuten, in einer Menge entsprechend etwa einem Äquivalent, bezogen auf den später eingesetzten Aldehydester, mit einer starken Base umsetzt, um das Ylid der Formel H₀:

zu erhalten, dieses Ylid mit dem Aldehydester der Formel III:

J.

H-

III

H^

worin die Doppelbindung die Konfiguration (Z) oder (E) besitzt, umsetzt, um ein Kondensationszwischenprodukt (X) zu erhalten, ein Phosphoniumsalz der Formel IV.:

Hal ^ ^J ^CH-P= (φ) IV_A

worin Hai ein Chlor-, Brom- oder Jodatom bedeutet, in einer Menge entsprechend etwa einem Äquivalent, bezogen auf den Aldehyd-

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ester (III), der Einwirkung einer starken Base unterzieht, um das Ylid IV_n:

zu erhalten, das man mit dem vorstehend erhaltenen Kondensationszwischenprodukt (X) umsetzt.

In der Formel I können einesteils R^ und Rp und anderenteils R₃ und R₄ einen Methyl-, Äthyl-, linearen oder verzweigten Propyl-, linearen oder verzweigten Butyl—, linearen oder verzweigten Pentyl- oder linearen oder verzweigten Hexylrest bedeuten, oder es können einesteils die Reste R- und R~ und anderenteils die Reste R₃ und R. mit den Kohlenstoffatomen, an die sie gebunden sind, einen Cyclopropyl-, Cyclobutyl-, Cyclopentyl- oder Cyclohexylrest bilden, und R kann einen Methyl-, Äthyl-, linearen oder verzweigten Propyl-, linearen oder verzweigten Butyl-, linearen oder verzweigten Pentyl- oder linearen oder verzweigten Hexylrest bedeuten.

Unter den Verbindungen der Formel I, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt werden können, ist insbesondere zu nennen:

der Methylester der Spiro[2.4]heptan—2-(2-methyl-l—propenyl )-1—carbonsäure, der eine neue Verbindung darstellt und als solche Bestandteil der Erfindung ist.

Die starke Base, die man zur Bildung des Ylids mit dem Phosphoniumhalogenid umsetzt, wird vorzugsweise ausgewählt unter den Alkalialkoholaten, den Alkalihydriden, den Alkaliamiden und den Alkyllithiumverbindungen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die starke Base Butyllithium.

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Man bewirkt die Kondensation des Aldehydesters und des Ylidsin einem organischen Lösungsmittel oder einem Gemisch von organischen Lösungsmitteln. Diese Lösungsmittel werden vorteil— hafterweise ausgewählt unter Dimethylsulfoxid, Dimethoxyäthan, Dimethylformamid, Hexamethylphosphortrisamid, den aliphatischen Kohlenwasserstoffen, den monoeyeIischen aromatischen Kohlenwasserstoffen und den Cycloalkanen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist das verwendete organische Lösungsmittel Tetrahydrofuran.

Zur Herstellung in situ der gewünschten Ylide verwendet man vorzugsweise einen geringen Unterschuß an starker Base, bezogen auf das verwendete Phosphonxumhalogenid, und man bewirkt die Kondensation des Aldehydesters und der Ylide vorzugsweise bei -80 ± 10°C.

Man kann bei sämtlichen Reaktionen des erfindungsgemäßen Verfahrens in gleicher Weise entweder einen Aldehydester, abgeleitet von Maleinsäure, (Doppelbindung mit der Konfiguration Z) oder einen Aldehydester, abgeleitet ,von der Fumarsäure, (Doppelbindung mit der Konfiguration E) verwenden.

Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet es, durch Totalsynthese in einer Reaktionsstufe, die die aufeinanderfolgende Einführung von zwei verschiedenen Phosphoryliden umfaßt, racemische Ester von Cyclopropancarbonsäuren mit trans-Struktur (I) mit verschiedenen Substituenten R^, R₂ und R-, R, an der ungesättigten Seitenkette und an dem Cyclopropanring zu erhalten; zahlreiche dieser Ester (I) sind auf anderem Weg nicht zugänglich.

Man kannte bereits ein Verfahren zur Totalsynthese des racemischen Esters der trans-Chrysanthemumsäure (ein Fall, bei dem R^ = Rp = R₃ = R- = Methyl), wobei jedoch dieses Verfahren einen einzigen Phosphorylid-Typ der Formel

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H-c e © „

³ Nj-p ($)₃ ^H3^C

einsetzt, dessen Addition, die an der Aldehydcarbonylgruppe oder an der Alkyl~4-oxo-2-butenoat-Doppelbindung erfolgt, zwangsweise zu dem gewünschten Molekül führte (vergl. BE-PS 827 651).

Bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung handelt es sich

R^ Θ ®
darum, selektiv ein Ylid ^C-P (φ) ^{an der} Aldehydcar-

bonylgruppe und danach ein andersartiges Ylid

an der äthylenischen Doppelbindung des Aldehydesters (III) zu fixieren.

Der Erfolg einer derartigen Verfahrensweise war a priori sehr problematisch.

Wenn in der Tat die Phosphorylide II_ß und IV_ß mit analogen Geschwindigkeiten an der Aldehydcarbonylgruppe und an der Doppelbindung des Aldehydesters (III) reagieren, gelangt man nicht zu der gewünschten Verbindung (I), sondern zu komplexen Gemischen von Verbindungen, die an dem gleichen Kohlenstoffatom Substitutionen einesteils durch die Reste R^ und R- und anderenteils durch die Reste R₃ und R₄ beinhalten.

Wenn im Gegensatz hierzu, wie es bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung der Fall ist, die Aldehydcarbonylgruppe der Ausgangsverbindung (III) gegenüber den Phosphoryliden reaktiver ist als die äthylenische Doppelbindung, erhält man ein Zwischenprodukt der Formel X:

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β CH

H C-OR

dessen Doppelbindungen nach den Literaturangaben vonseiten des YIi ds

.C - P (J)₃
^R4

Gegenstand eines gleichzeitigen 1,2- und 1,4- oder selektiven 1,2- und 1,4-Angriffs sein können.

Aus diesem Grund erfolgt häufig der Angriff eines Carbanions eines Systems von konjugierten äthylenischen Doppelbindungen analog demjenigen, das das Zwischenprodukt (X) trägt, in gleicher Weise in 1,2- oder in 1,4-Stellung (s. z.B. Cyril S.F.Tang und Henry Rapoport, J.Org.Chem., Band 38, Nr. 16, 1973 oder William G. Dauben und Alan P. Kozikowski, Tetrahedron Letters, Nr. 38, Seite 3711-3714, 1973). Dieser Angriff kann auch entweder selektiv in 1,2-Stellung [s. z.B. E.J. Corey und Manfred Jautelat, J.Am.Chem.Soc., 89_, Seite 3912, 3914 (1967)] oder selektiv in 1,4-Stellung [s. z.B. D.E. Ames und R.E. Bowman, J.Chem.Soc., Seite 329 (195O)] erfolgen.

Es war daher unter Berücksichtigung der Angaben des Stands der Technik unmöglich, vorherzusehen, ob die erwartete Reaktion, die zu den gewünschten Verbindungen I führt, stattfinden würde oder ob andere lieaktionen des gleichen Typs gleichzeitig oder bevorzugt stattfinden würden. Das erfindungsgemäße Verfahren besitzt somit einen ausgeprägten originellen Charakter.

Die Ester der Formel I können als Zwischenprodukte bei der Synthese von Verbindungen, die im allgemeinen gut bekannt sind und insbesondere bemerkenswerte insektizide Eigenschaften besitzen, verwendet werden.

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- IC -

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung, ohne sie zu beschränken.

Beispiel 1

trans-Spiro[2.4]heptan-2-(2-nethyl-l-propenyl)-l-carbonsäuremethylester in racemischer Form

Man bringt in 120 cm Tetrahydrofuran 14 g Triphenylisopropylphosphoniumjodid ein, fügt langsam unter Stickstoffatmosphäre 1,98 g Butyllithium in Lösung in Hexan ein und beobachtet die charakteristische Färbung des Ylids (Lösung A).

b ) LSsun2_des_CvcloDentylidenmethYltriphenylphosphoniumylids

Man bringt in 120 cm Tetrahydrofuran 13,8 g Pentylidenmethyltriphenylphosphoniumbromid ein, fügt langsam unter Stickstoffatmosphäre 1,98 g Butyllithium in Lösung in Hexan zu und beobachtet die charakteristische Färbung des Ylids (Lösung B).

c) Reaktion

Man bringt in die unter Absatz a) erhaltene Ylidlösung (Lösung A) tropfenweise unter Aufrechterhaltung einer Temperatur von -78°C 3,42 g Methyl-l-formyl-but-2-enoat ein, beobachtet eine vollständige und augenblickliche Entfärbung der Ylidlösung, fügt tropfenweise bei -78 C die unter Absatz b) erhaltene Ylidlösung (Lösung B) zu, läßt die Temperatur des Reaktionsgemischs wieder ansteigen, beobachtet bei -30 C eine plötzliche Entfärbung, rührt 2 Stunden bei 20 C, fügt

3
10 cm Wasser zu, rührt, extrahiert die wäßrige Phase mit Äther, wäscht die wäßrige organische Phase mit einer gesättigten wäßrigen Natriumchloridlösung, trocknet, engt durch Destillation unter verminderten Druck zur Trockne ein, chromatographiert den Rückstand an Siliciumdioxidgel unter EIuierung mit einem Gemisch von Äther und Pentan (5/95) und erhält 3,3 g Spiro[2.4]2-(2-methyl-l-propenyl)-l-carbonsäuremethylester.

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Beispiel 2

trans-2 , 2-Dimethyl-3-cyclopentyliden-methylcyclo'propan-l-carbonsäuremethylester in racemischer Form

Man stellt die Ylidlösungen (Lösung A und Lösung B) wie in den Absätzen a) und b) von Beispiel 1 her.

In die in Absatz b) erhaltene Ylidlösung von Beispiel 1 (Lösung B) bringt man tropfenweise unter Aufrechterhaltung einer Temperatur von -78°C 3,42 g Methyl-l-formyl-but-2-enoat ein, beobachtet eine vollständige und augenblickliche Entfärbung der Ylidlösung, fügt tropfenweise bei -78°C die in Absatz a) von Beispiel 1 erhaltene Ylidlösung (Lösung A) zu, läßt die Temperatur des Reaktionsgemischs v/ieder ansteigen, beobachtet bei -30°C eine plötzliche Entfärbung, rührt 2 Stunden bei 20⁰C, fügt 10 cm Wasser zu, rührt, extrahiert die wäßrige Phase mit Äther, wäscht die wäßrige organische Phase mit einer gesättigten wäßrigen Natriumcnloridlösung, trocknet, engt durch Destillation unter vermindertem Druck zur Trockne ein, chromatographiert den Rückstand an Siliciuradioxidgel unter Eluierung mit einem Gemisch von Äther und Pentan (5/95) und erhält 2,8 g 2,2-Dimethyl-3-cyclopentyliden-methylcyclopropan-1-carbonsäuremethylester.

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ORIGINAL INSPECTED

Claims

Dr. F. Zumstein sen. - Or »?. Assrr-?<nn - Dr. R. Xoenigsberger Dipl.-Phys. R. Holzbauer - Dip!.-ir.g. F. !liingseiser. - Dr. F. Zumstein jun.

80OO München 2 · Bräuhausstraße 4 Telefon Sammel-Nr. 22S341 -Telegramme Zumpat -Telex 529979

14/90/n

Cas 1850 D - '

Patentansprüche

( 1.1 Verfahren zur Herstellung von Alkylestern von Cyclopro- ^— pancarbonsäuren der Formel I

= cn η

/y\

COOR

in racemischer Form mit trans-Struktur, worin

R. und Rp einen Alkylrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen darstellen oder R. und Rp zusammen mit dem Kohlenstoffatom, an das sie gebunden sind, einen Kohlenstoff-Horaocyclus mit 3 bis 6 Kohlenstoffatomen bilden,

R₃ und R. einen Alkylrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen bedeuten oder R^ und R₄ zusammen mit dem Kohlenstoffatom, an das sie gebunden sind, einen Kohlenstoff-HomoeyeIus mit 3 bis 6 Kohlenstoffatomen bilden,

wobei jedoch die Substituenten R^, Rp, R^ und R₄ nicht identisch sein können und auch nicht mit dem Kohlenstoff atom, an das sie gebunden sind, den gleichen Homocyclus bilden können, und

R einen Alkylrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen bedeutet,

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dadurch gekennzeichnet, daß man ein Phosphoniumsalz der Formel II.

Hai ^ö Rj (+) ·

J>CH - P = ($) II,

R^ ^{r 3 A}

worin <j> Phenyl

und . Hai ein Chlor-, Brom- oder Jodatom bedeuten, in einer Menge entsprechend ca. einem Äquivalent im Bezug auf den später eingesetzten Aldehydester mit einer starken Base umsetzt, um das Ylid der Formel II_ß

zu erhalten, dieses Ylid mit dem Aldehydester der Formel III

^c = C_x

"N-OR

worin die Doppelbindung die Konfiguration (Z) oder (E) besitzt, umsetzt, um ein Kondensationszwischenprodukt (X) zu erhalten, ein Phosphoniumsalz der Formel IV_A

worin Hai ein Chlor-, Brom- oder Jodatom bedeutet, in einer Menge entsprechend etwa einem Äquivalent, bezogen auf den Aldehydester (III), der Einwirkung einer starken Base unterzieht, um das Ylid (IV_ß)

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zu erhalten, welches man mit dem vorstehend erhaltenen Kondensationszwischenprodukt (X) umsetzt.
2. Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verwendete starke Base ausgewählt wird unter den Alkalialkoholaten, den Alkalihydriden, den Alkaliamiden und den Alkyllithiumverbindungen.
3. Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensation des Aldehydesters und der Ylide in dem Medium eines Lösungsmittels oder eines Gemisches von Lösungsmitteln durchgeführt wird, ausgewählt unter Dimethylsulfoxid, Dimethoxyäthan, Dimethylformamid, Hexamethylphosphortrisamid, den aliphatischen Kohlenwasserstoffen, den monocyclisehen aromatischen Kohlenwasserstoffen und den Cycloalkanen.
4. Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die starke Base Butyllithium ist und daß man die Kondensation des Aldehydesters und des Ylids bei -80 ± 10°C in Tetrahydrofuran durchführt.
5. Als neues industrielles Produkt:

der Methylester der Spiro[2.4]heptan-2-(2-methyl-l-propenyl)-1-carbonsäur e.

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