DE3115881C2

DE3115881C2 -

Info

Publication number: DE3115881C2
Application number: DE3115881A
Authority: DE
Inventors: Ronald Frank Ashford Kent Gb Mason; Derek Alexander Sittingbourne Kent Gb Wood
Original assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Current assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Priority date: 1980-04-23
Filing date: 1981-04-21
Publication date: 1989-03-16
Also published as: PL129835B1; YU42395B; SE8102525L; DK178281A; FR2481274A1; RO83587B; SU1349697A3; FI71728B; JPH0215531B2; EG14923A; HU186407B; CS248016B2; FR2481274B1; IT8121308A0; PT72894A; DK157677B; PT72894B; US4427598A; IL62685A0; CH646419A5

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung eines 1 : 1-Gemisches aus 1R cis S- und 1S cis R-Isomeren von Cyclopropancarbonsäureester- Derivaten, die als Schädlingsbekämpfungsmittel nützlich sind.

Cyclopropancarbonsäureester-Derivate der allgemeinen Formel I

in der R¹ und R² unabhängig voneinander für Chlor, Brom oder eine Methylgruppe stehen, sind bekannte Verbindungen mit schädlingsbekämpfender Wirkung (siehe z. B. GB-PS 14 13 491 oder US-PS 40 24 163). Diese Derivate gehören zu einer Klasse von Schädlingsbekämpfungsmitteln, die allgemein als "Pyrethroid- Insektizide" bekannt sind. Verbindungen der allgemeinen Formel I enthalten zwei Asymmetriezentren im Cyclopropanring des Säureteils und ein drittes Asymmetriezentrum im Alkoholteil des Moleküls; infolgedessen können insgesamt 8 mögliche Isomeren existieren. Allgemein findet sich erhöhte schädlingsbekämpfende Wirksamkeit bei den Verbindungen mit cis-Konfiguration am Propanring, wie Itaya et al in "Synthetic Pyrethorids", ACS Symposium Reihe 42, Seiten 45-54, zeigt. Das Isomer, welches die stärkste schädlingsbekämpfende Aktivität aufweist, ist allgemein das mit 1R cis S- bezeichnete Isomer, wobei 1R cis die Konfiguration im Säureteil und S die Konfiguration im Alkoholteil bezeichnet, wie von Elliott et al in Nature, Bd. 248, Seiten 710 und 711 (1974), beschrieben.

Versuche, 1R cis S-Einzelisomeren herzustellen, beruhen entweder auf Synthesewegen, bei denen zwangsläufig Zwischenprodukte erzeugt werden, welche den Cyclopropancarbonsäureteil ausschließlich in 1R cis-Konfiguration enthalten oder auf einem Weg, der in einer Stufe die Auftrennungen optischer Isomeren vorsieht, um 1R cis-Verbindungen von 1S cis-Verbindungen zu trennen. Die Veresterung einer 1R cis-Zwischenverbindung, bei dem Versuch ein Derivat der obigen Formel I herzustellen, führt zu einem Gemisch aus 1R cis R- und 1R cis S-Endprodukten. Die Trennung dieser Endprodukte ist, zumindest theoretisch, mit Hilfe physikalischer Methoden möglich, weil die 1R cis R- und die 1R cis S-Verbindungen keine Enantiomeren sind. Jedoch hat sich gezeigt, daß zwar die Trennung von 1R cis R- und 1R cis S-Verbindungen relativ leicht erreicht wird, wenn R¹ und R² beide für Bromatome stehen, daß die Trennung aber in anderen Fällen schwieriger und kostspieliger ist, beispielsweise wenn R¹ und R² beide Chloratome bedeuten.

In der gleichrangigen GB-Anmeldung 80 37 693 wird eine Verbindung der allgemeinen Formel I beschrieben und beansprucht, in Form eines 1 : 1-Gemisches aus den 1R cis S- und 1S cis R- Isomeren, das im wesentlichen frei ist von 1S cis S- und 1R cis R-Isomeren. Solch eine Verbindung enthält, Gewicht je Gewicht, bis zu viermal mehr des am stärksten gegen Schädlinge wirksamen (1R cs S) Isomeren einer Verbindung der allgemeinen Formel I, als eine Verbindung, welche gleiche Gewichtsanteile aller 8 Isomeren der allgemeinen Formel I enthält.

Erfindungsgemäß wird nun ein Verfahren bereitgestellt zur Herstellung eines 1 : 1-Gemisches aus 1R cis S- und 1S cis R-Isomeren, das im wesentlichen frei ist von 1S cis S- und 1R cis R-Isomeren, einer Verbindung der allgemeinen Formel I

in der R¹ und R² unabhängig voneinander für Chlor, Brom oder eine Methylgruppe stehen; das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man ein Gemisch aus 1S cis S- und 1R cis R-Isomeren der Verbindung der allgemeinen Formel I, allein oder in Gegenwart von 1R cis kS- und 1S cis R-Isomeren, in einer organischen Aminbase löst, welche 5 bis 7 Kohlenstoffatome enthält und ein sekundäres Amin mit 2 verzweigten Alkylgruppen oder ein tertiäres Amin ist und weniger als 2 Gew.-% Wasser, bezogen auf die Base, enthalten kann, und aus der erhaltenen Lösung bei 0 bis 20°C ein 1 : 1- Gemisch der 1R cis S- und 1S cis R-Isomeren auskristallisiert, das praktisch frei ist von 1S cis S- und 1R cis R-Isomeren.

Vorzugsweise sind sowohl R¹ als auch R² beide Chlor- oder Bromatome und insbesondere sind sie beide Chloratome.

Die organische Aminbase verursacht, daß am α-Kohlenstoffatom des Alkoholteils der Verbindung der allgemeinen Formel I Racemisierung stattfindet, so daß das Gemisch von cis-Isomeren der Formel I in Lösung in der organischen Aminbase dazu neigt, eine racemische Lösung aller 4 cis-Isomeren zu werden, d. h. eine Lösung, welche gleiche Mengen von 1R cis S-, 1S cis S-, 1R cis R- und 1S cis R-Isomeren enthält, unter der Voraussetzung, daß das ursprüngliche Gemisch optisch inaktiv war.

Überraschenderweise wurde festgestellt, daß die organischen Aminbasen, welche für das erfindungsgemäße Verfahren eingesetzt werden können, nicht nur die Eigenschaft aufweisen, daß sie Racemisierung am a-Kohlenstoffatom des Alkoholteils der Verbindung der allgemeinen Formel I verursachen, sondern sie sind auch Lösungsmittel, in denen das 1R cis S-/1S cis R-Enantiomerenpaar der Isomeren der Formel I wesentlich weniger löslich ist als das 1S cis S-/1R cis R-Enantiomerenpaar.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren neigt die Lösung der cis- Isomeren in dem Maße, in dem das 1 : 1-Gemisch aus 1R cis S- und 1S cis R-Isomeren auskristallisiert, dazu, an 1R cis S- und 1S cis R-Isomeren zu verarmen. Dieser Neigung wirkt die organische Aminbase entgegen, welche bewirkt, daß das Gemisch der cis-Isomeren als Gemisch aus allen 4 cis-Isomeren vorliegt. Daher werden in dem Maße, in dem das 1 : 1-Gemisch aus 1R cis S- und 1S cis R-Isomeren aus der Lösung auskristallisiert, weitere Mengen an 1R cis S- und 1S cis R-Isomeren durch Racemisierung gebildet. Dieser Prozeß setzt sich fort, bis eine weitere Einwirkung erfolgt, d. h. Entfernung des kristallisierten 1 : 1-Gemisches aus 1R cis S- und 1S cis R-Isomeren, beispielsweise mittels Filtration oder bis ein abschließender Gleichgewichtszustand erreicht ist.

Die bevorzugten organischen Aminbasen enthalten 6 Kohlenstoffatome. Triäthylamin und Diisopropylamin haben sich als sehr wirksame organische Aminbasen erwiesen. Insbesondere wird unter diesen Triäthylamin bevorzugt.

Es kann zwar die Anwesenheit einer geringen Menge Wasser in der organischen Aminbase toleriert werden, der Wasseranteil muß aber weniger als 2 Gew.-%, bezogen auf die Base, betragen und vorteilhafterweise weniger als 1%, insbesondere weniger als 0,5%. Weiterhin erfolgt die Auflösung in der organischen Aminbase und die Kristallisation aus der erhaltenen Lösung vorteilhafterweise unter im wesentlichen wasserfreien Bedingungen.

Ist das Ausgangsmaterial teilweise oder vollständig kristallin, wird, um eine vollständige Auflösung der 1S cis S- und 1R cis R- Isomeren der Verbindung der allgemeinen Formel I sicherzustellen, bevorzugt das Isomerengemisch der Formel I in der organischen Aminbase bei erhöhter Temperatur gelöst, beispielsweise bei einer Temperatur im Bereich von 50-80°C, zweckmäßigerweise bei 60-70°C. Wenn erwünscht, kann die erhaltene Lösung filtriert werden, um sicherzustellen, daß keine festen Teilchen in der Lösung vor der Kristallisation vorhanden sind. Liegt das Ausgangsmaterial jedoch als Öl vor, beispielsweise bei der Herstellung eines frisch hergestellten racemischen Gemisches aus cis-Isomeren, so wird das Gemisch der Isomeren der Formel I vorteilhafterweise in der organischen Aminbase bei Raumtemperatur gelöst.

Die Kristallisation wird bei 0 bis 20°C ausgeführt, und wenn erhöhte Temperaturen angewandt worden sind, um das Gemisch der cis-Isomeren in der organischen Aminbase zu lösen, erfolgt die Kristallisation durch Kühlen der Lösung auf diese Temperaturen. Zweckmäßigerweise wird die Kristallisation mit einigen Keimkristallen eines 1 : 1-Gemisches der 1R cis S- und 1S cis R-Isomeren der Verbindung der allgemeinen Formel I angeregt.

Die Isolierung bzw. Abtrennung des kristallinen 1 : 1-Gemisches aus den 1R cis S- und 1S cis R-Isomeren von der überstehenden Lösung kann durch Filtration, durch Zentrifugieren oder Absetzenlassen erfolgen.

Die verbliebene Lösung kann dann eingeengt und einer weiteren Kristallisation unterworfen werden oder es können zusätzliche Mengen der cis-Isomeren der Verbindung der allgemeinen Formel I darin aufgelöst und die dabei erhaltene Lösung zum Auskristallisieren gebracht werden.

Am leichtesten verfügbares Ausgangsmaterial für das erfindungsgemäße Verfahren ist ein racemisches Gemisch aller 4 cis-Isomeren der Verbindung der allgemeinen Formel I; das Verfahren ist aber in gleicher Weise anwendbar auf Ausgangsmaterial, das ein ungleiches Gemisch der cis-Isomeren enthält bzw. darstellt. Vorteilhaft an dem Verfahren nach der Erfindung ist, daß es ein Produkt liefert, welches einen hohen Anteil an dem am stärksten gegen Schädlinge wirksamen Isomeren der betreffenden Verbindung der allgemeinen Formel I enthält und daß keine asymmetrische Synthese oder Auftrennung in optische Isomeren durchgeführt werden muß.

Die Erfindung wird in den folgenden Beispielen näher erläutert. Die Beispiele 1 bis 3 sowie 5 wurden unter im wesentlichen wasserfreien Bedingungen ausgeführt; der Wassergehalt des Triäthylamins betrug 0,1% Gew./Gew.

Beispiel 1

5,8 g eines kristallisierten racemischen Gemisches aus cis- Isomeren aus α-Cyano-3-phenoxybenzyl 3-(2,2-dichlorvinyl)- 2,2-dimethyl-cyclopropancarbonsäure-ester (Fp 58-77°C) wurden in 10 ml Triäthylamin unter Erhitzen auf 70°C gelöst. Die Lösung wurde unter Rühren auf Raumtemperatur abgekühlt und mit einigen Kristallen eines 1 : 1-Gemisches aus 1R cis S- und 1S cis R-Isomeren von α-Cyano-3-phenoxybenzyl 3-(2,2-dichlorvinyl)- 2,2-dimethyl-cyclopropancarbonsäure-ester (Fp 58-77°C) versetzt. der auskristallisierte Niederschlag wurde abgetrennt und getrocknet; man erhielt 3,4 g farblose Kristalle mit Fp 80-83°C. Die Untersuchung mittels Hochdruck-Flüssigkeitschromatografie (Flüssigkeitschromatografie mit hohem Auflösungsvermögen, HPLC) ergab, daß sie 94 Gew.-% eines 1 : 1-Gemisches der 1R cis S- und 1S cis R-Isomeren des Ausgangsmaterials enthielten.

Durch Einengen des Filtrats auf die Hälfte seines Volumens und anschließende Kristallisation erhielt man weitere 1,3 g farblose Kristalle vom Fp 82 bis 84°C; die HPLC-Analyse ergab, daß sie mehr als 94 Gew.-% eines 1 : 1-Gemisches, der 1R cis S- und 1S cis R-Isomeren enthielten.

Gleichartige Analysen der Triäthylaminlösung, die nach der zweiten Kristallisation übrigblieb, zeigten, daß das Konzentrationsverhältnis der 1S cis S- und 1R cis R-Isomeren zu den 1R cis S- und 1S cis R-Isomeren etwa 16 : 9 betrug.

Auf diese Weise war in zwei Behandlungsstufen ein 94% reines 1 : 1-Gemisch aus 1R cis S- und 1S cis R-Isomeren des Ausgangsmaterials mit 81% Ausbeute erhalten worden.

Beispiel 2

906 g eines Gemisches aus cis-Isomeren von α-Cyano-3-phenoxybenzyl 3-(2,2-dichlorvinyl)-2,2-dimethylcyclopropancarbonsäure- ester, das 42 Gew.-% 1S cis S- und 1R cis R-Isomeren und 58 Gew.-% 1R cis S- und 1S cis R-Isomeren enthielt, wurden in 1812 ml Triäthylamin gelöst, unter Ewärmen auf 70°C. Die erhaltene Lösung wurde auf einer Nutsche abfiltriert und unter Rühren mit einem mit Polytetrafluoräthylen beschichteten Schaufelrührer abkühlen gelassen. Bei 26°C wurden einige Keimkristalle eines 1 : 1-Gemisches aus 1R cis S- und 1S cis R-Isomeren von α-Cyano-3-phenoxybenzyl 3- (2,2-dichlorvinyl)-2,2-dimethylcyclopropancarbonsäure-ester zugegeben. Dann wurde zwei weitere Tage gerührt, wobei die Lösung eine Endtemperatur von 20°C erreichte. Der ausgefallene Niederschlag wurde abfiltriert, auf der Nutsche trocken gesaugt, einmal mit 500 ml Petroläther (60/80) von -10°C gewaschen und in einem Vakuumofen bei Raumtemperatur bis zur Gewichtskonstanz getrocknet. Man erhielt 638 g kristallines Produkt, Fp 82-84°C; die HPLC-Analyse ergab, daß es zu 94 Gew.-% aus einem 1 : 1-Gemisch der 1R cis kS- und 1S cis R-Isomeren des Ausgangsmaterials bestand.

Das Filtrat wurde auf 800 ml eingeengt, auf 60°C erwärmt, unter Rühren abkühlen gelassen und bei 30°C mit einigen Keimkristallen eines 1 : 1-Gemisches aus 1R cis S- und 1S cis R-Isomeren von α-Cyano-3-phenoxybenzyl 3-(2,2-dichlorvinyl)-2,2-dimethylcyclopropancarbonsäure- ester versetzt. Dann wurde weitere drei Tage gerührt, wobei die Lösung eine Endtemperatur von 23°C erreichte. Der ausgefallene Niederschlag wurde abfiltriert, auf der Nutsche trocken gesaugt, einmal mit 200 ml Triäthylamin von -10°C gewaschen und einmal mit 200 ml Petroläther (60/80) von -10°C wie oben getrocknet. Man erhielt 178 g kristallines Produkt, Fp 83-85°C, das 98 Gew.-% eines 1 : 1-Gemisches aus den 1R cis S- und 1S cis R-Isomeren enthielt.

Das Filtrat aus der zweiten Stufe wurde auf 200 ml eingeengt und wie in der zweiten Stufe aufgearbeitet, jedoch wurde fünf Tage lang gerührt; man erhielt weitere 51 g kristallines Produkt, Fp 82-84°C, das 92 Gew.-% 1 : 1-Gemisch der 1R cis S- und 1S cis R-Isomeren enthielt.

So wurde in diesem Beispiel in drei Stufen ein 94% reines 1 : 1-Gemisch der 1R cis S- und 1S cis R-Isomeren des Ausgangsmaterials in mehr als 95% Ausbeute erhalten.

Beispiel 3

Zu Vergleichszwecken wurden verschiedene organische Amine als basisches Lösungsmittel unter Einhaltung folgender Versuchsbedingungen eingesetzt: 5,0 g Gemisch aus cis-Isomeren von α-Cyano- 3-phenoxybenzyl 3-(2,2-dichlorvinyl)-2,2-dimethylcycloptopancarbonsäure- ester, in denen das Gewichtsverhältnis von 1S cis S- und 1R cis R-Isomeren zu 1R cis S- und 1S cis R-Isomeren 2 : 1 betrug, wurden in 5 ml organischem Amin unter Erwärmen auf nicht mehr als 60°C gelöst. Die erhaltene Lösung ließ man unter Rühren auf Raumtemperatur abkühlen und versetzte sie dann mit einigen Keimkristallen eines 1 : 1-Gemisches aus 1R cis S- und 1S cis R-Isomeren des α-Cyano-3-phenoxybenzyl 3-(2,2- dichlorvinyl)-2,2-dimethylcyclopropancarbonsäure-esters. Dann wurde über Nacht weiter gerührt und die Lösung weiter, wie zuvor beschrieben, aufgearbeitet und das erhaltene kristalline Produkt analysiert. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 1 zusammengefaßt. Die Analysen der Lösungen und Endprodukte erfolgten nach der HPLC-Methode. Wenn bei Raumtemperatur keine Kristallisation einsetzte, wurden die Lösungen auf -10°C gekühlt, um hier die Kristallisation zu erreichen.

Tabelle 1

Beispiel 4

Es wurden analog Beispiel 3 Versuche durchgeführt, um den Einfluß von im Lösungsmittelsystem vorhandenem Wasser zu untersuchen. In jedem Fall wurde als basisches Lösungsmittel Triäthylamin verwendet. Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle 2 zusammengefaßt.

Tabelle 2

Beispiel 5

3125 g frisch hergestelltes racemisches Gemisch der cis- Isomeren von α-Cyano-3-phenoxybenzyl 3-(2,2-dichlorvinyl)- 2,2-dimethylcyclopropancarbonsäure-ester, Reinheit 96,3 Gew.-%, in Form eines gelben Öls, wurden in 4,65 l Triäthylamin bei Raumtemperatur gelöst. Die Lösung wurde mit ein paar Keimkristallen eines 1 : 1-Gemisches der 1R cis S- und 1S cis R-Isomeren von α-Cyano-3-phenoxybenzyl 3-(2,2- dichlorvinyl)-2,2-dimethylcyclopropancarbonsäure-ester versetzt und 24 Stunden bei 15°C gerührt. Der auskristallisierte Niederschlag wurde abfiltriert, mit 750 ml kaltem Triäthylamin und mit 1 l Petroläther (60/80) gewaschen, worauf man 1738 g farblose Kristalle, Fp 81-83°C, erhielt.

Das Filtrat wurde auf etwa 1400 g eines Öls eingeengt, das in 2 l Triäthylamin bei Raumtemperatur gelöst wurde. Die Lösung wurde wie oben mit Keimkristallen versetzt und 48 Stunden bei 15°C gerührt. Der auskristallisierte Niederschlag wurde abfiltriert, mit 500 ml kaltem Triäthylamin und mit 500 ml Petroläther (60/80) gewaschen, worauf man 864 g farblose Kristalle, Fp 81,5-83,5°C, erhielt.

Das Filtrat wurde eingedampft auf etwa 511 g eines organgefarbenen Öls, das in 750 ml Triäthylamin bei Raumtemperatur gelöst wurde. Die Lösung wurde wie oben angegeben behandelt, wobei 48 Stunden bei 15°C gerührt wurde; man erhielt weitere 96 g farblose Kristalle vom Fp 82,5-84°C.

Das vereinigte kristalline Produkt (Gesamtausbeute 2698 g, 86 Gew.-%) wurde HPLC-analysiert: Es enthielt 94 Gew.-% eines 1 : 1-Gemisches der 1R cis kS- und 1S cis R-Isomeren von α- Cyano-3-phenoxybenzyl 3-(2,2-dichlorvinyl)-2,2-dimethylcyclopropancarbonsäure- ester.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines 1 : 1-Gemisches aus 1R cis S- und 1S cis R-Isomeren, das im wesentlichen frei ist von 1S cis S- und 1R cis R-Isomeren, einer Verbindung der allgemeinen Formel I in der R¹ und R² unabhängig voneinander für Chlor, Brom oder eine Methylgruppe stehen, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Gemisch aus 1S cis S- und 1R cis R-Isomeren der Verbindung der allgemeinen Formel I, allein oder in Gegenwart von 1R cis S- und 1S cis R-Isomeren, in einer organischen Aminbase löst, welche 5 bis 7 Kohlenstoffatome enthält und ein sekundäres Amin mit zwei verzweigten Alkylgruppen oder ein tertiäres Amin ist und weniger als 2 Gew.-% Wasser, bezogen auf die Base, enthalten kann, und man aus der erhaltenen Lösung bei 0 bis 20°C ein 1 : 1-Gemisch der 1R cis S- und 1S cis R-Isomeren, das praktisch frei von 1S cis S- und 1R cis R-Isomeren ist, auskristallisiert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß R¹ und R² beide für Chlor stehen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die organische Aminbase Triäthylamin oder Diisopropylamin ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die Auflösung in der organischen Aminbase und die Kristallisation aus der erhaltenen Lösung unter im wesentlichen wasserfreien Bedingungen vornimmt.