DE60031454T2

DE60031454T2 - Verfahren zur herstellung von 5-(4-chlorophenyl)-methyl-2,2-dimethylcyclopentanon

Info

Publication number: DE60031454T2
Application number: DE60031454T
Authority: DE
Inventors: Kazuhiko Iwaki-shi SUNAGAWA; Hajime Iwaki-shi HOSHI; 13-18 Shigeru Iwaki-shi MIZUSAWA; Nobuyuki Iwaki-shi KUSANO; Satoru Iwaki-shi KUMAZAWA
Original assignee: Kureha Corp
Current assignee: Kureha Corp
Priority date: 2000-08-11
Filing date: 2000-08-11
Publication date: 2007-03-29
Anticipated expiration: 2020-08-12
Also published as: DE60031454D1; US7166750B1; CZ303562B6; EP1308432A1; KR100697737B1; CN1454200A; CN1196665C; KR20030027005A; EP1308432B1; EP1308432A4; CZ2003664A3; IL154207A0

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von 5-[(4-Chlorphenyl)methyl]-2,2-dimethylcyclopentanon, wobei es sich um ein wichtiges Intermediat von Metconazol als landwirtschaftliches oder gartenbauliches Fungizid handelt.
Stand der Technik
In der japanischen Patentanmeldung, Veröffentlichung (KOKAI) Nrn. 1-93574 und 1-301664, wird 5-[(4-Chlorphenyl)methyl]-2,2-dimethylcyclopentanon beschrieben und 5-[(4-Chlorphenyl)methyl]-2,2-dimethyl-1-(1H-1,2,4-triazol-1-ylmethyl)cyclopentanol (Metconazol) stammt durch Umwandlung der Carbonylgruppe in eine Epoxygruppe und dann Einführung einer Azolylgruppe in das epoxidierte Produkt davon ab. In der japanischen Patentanmeldung, Veröffentlichung (KOKAI) Nr. 1-93574, wird als ein Verfahren zur Erzeugung von 5-[(4-chlorphenyl)methyl]-2,2-dimethylcyclopentanon, ein Verfahren beschrieben, das durch die folgende Reaktionsformel (I) repräsentiert wird.
In der Reaktionsformel (I) ist der Ertrag der Verbindung (2) bei der Reaktion von Verbindung (1) zu Verbindung (2) jedoch 81%, der Ertrag der Verbindung (3) bei der Reaktion von Verbindung (2) zu Verbindung (3) ist 86%, und daher ist der Gesamtertrag der Verbindung (3) bei der Reaktion von Verbindung (1) zu Verbindung (3) nur so niedrig wie 70%.
Außerdem wird in der japanischen Patentanmeldung, Veröffentlichung (KOKAI) Nr. 8-245517, ein Verfahren zum Umsetzen von 1-[(4-Chlorphenyl)methyl]-3-methyl-2-oxocyclopentancarbonsäuremethylester mit Natriumhydroxid und Methylbromid in Gegenwart von Molekularsieben beschrieben, um 5-[(4-Chlorphenyl)methyl]-2,2-dimethylcyclopentanon zu erhalten, wie dargestellt durch die folgende Reaktionsformel (II):
In der Reaktionsformel (II) ist jedoch der Ertrag der Verbindung der Reaktion von Verbindung (4) zu Verbindung (2) auch so niedrig wie 71%.
In der Reaktionsformel (II) wird beschrieben, dass, wenn R Isopropyl ist, der Ertrag auf 90% ansteigt. Da das erhaltene Produkt (2) [R = Isopropyl] jedoch eine hohe Hydrolyseresistenz im darauffolgenden Schritt aufweist, kann die Verbindung (2) nicht als Rohmaterial für 5-[(4-Chlorphenyl)methyl]-2,2-dimethylcyclopentanon dienen.
Weiterhin wird in der japanischen Patentanmeldung, Veröffentlichung (KOKAI) Nr. 1-93574, ein Verfahren zur Erzeugung der obigen Verbindung (4) in der Reaktionsformel (II) beschrieben, wie dargestellt durch die folgende Reaktionsformel (III). Es gibt jedoch keine Beschreibung hinsichtlich des Ertrags der Verbindung (4).
Als Verfahren zur Erzeugung der Verbindung (5) ist auch ein Verfahren bekannt wie dargestellt durch die folgende Reaktionsformel (IV), wie beschrieben in "Precision Organic Synthesis" (veröffentlicht durch Nanko-Do Co., Ltd.). Alle diese Verfahren versagen jedoch darin einen hohen Ertrag des Zielprodukts zu erreichen.
So ist ein Verfahren zur Erzeugung von 5-[(4-Chlorphenyl)methyl]-2,2-dimethylcyclopentanon aus Dimethyladipat oder Diethyladipat, die industriell leicht erhältlich sind, mit hohem Ertrag unbekannt. Daher ist es nötig, ein Verfahren zur effektiven Erzeugung der obigen Verbindung zu entwickeln.
Offenbarung der Erfindung
Unter den oben erwähnten Umständen wurde die vorliegende Erfindung erreicht. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein einfaches Verfahren zur Erzeugung von hoch qualitativem 5-[(4-Chlorphenyl)methyl]-2,2-dimethylcyclopentanon bereitzustellen, wobei es sich um ein wichtiges Intermediat von Metconazol als landwirtschaftliches oder gartenbauliches Fungizid handelt, und zwar mit hohem Ertrag.
Als Ergebnis der ernsthaften Untersuchungen der gegenwärtigen Erfinder wurde festgestellt, dass durch Durchführung der spezifischen Reaktionen unter den spezifischen Bedingungen 1-[(4-Chlorphenyl)methyl]-3-methyl-2-oxocyclopentancarbonsäuremethylester oder 1-[(4-Chlorphenyl)methyl]-3-methyl-2-oxocyclopentancarbonsäureethylester, erhalten aus industriell einfach zur Verfügung stehendem Dimethyladipat oder Diethyladipat, ein hoch qualitatives 5-[(4-Chlorphenyl)methyl]-2,2-dimethylpcyclopentanon mit hohem Ertrag erzeugt werden kann. Die vorliegende Erfindung wurde basierend auf diesen Feststellungen erreicht.
In einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Erzeugung von 5-[(4-Chlorphenyl)methyl]-2,2-dimethylcyclopentanon bereitgestellt, umfassend:

(1) Umsetzen von Dimethyladipat oder Diethyladipat mit Metallalkoxid;
(2) nach Entfernung des daraus erzeugten Alkohols Umsetzen des erhaltenen Reaktionsprodukts mit Methylhalogenid;
(3) nach Abschluss der Reaktion Umsetzen des erhaltenen Reaktionsprodukts mit Metallalkoxid;
(4) nach Entfernung des daraus erzeugten Alkohols Umsetzen des erhaltenen Reaktionsprodukts mit (4-Chlorphenyl)methylchlorid;
(5) Umsetzen des erhaltenen 1-[(4-Chlorphenyl)methyl]-3-methyl-2-oxocyclopentancarbonsäuremethylesters oder 1-[(4-Chlorphenyl)methyl]-3-methyl-2-oxocyclopentancarbonsäureethylesters mit Natriumhydrid und Methylhalogenid; und
(6) Hydrolyse des erhaltenen 1-[(4-Chlorphenyl)methyl]-3,3-dimethyl-2-oxocyclopentancarbonsäuremethylesters oder 1-[(4-Chlorphenyl)methyl]-3,3-dimethyl-2-oxocyclopentancarbonsäureethylesters.

Das 5-[(4-Chlorphenyl)methyl]-2,2-dimethylcyclopentanon kann als Intermediat zur Erzeugung von Metconazol oder zur Erzeugung von landwirtschaftlichen oder Gartenbau-Fungiziden verwendet werden.
In einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Erzeugung von 1-[(4-Chlorphenyl)methyl]-3,3-dimethyl-2-oxocyclopentancarbonsäuremethylester oder 1-[(4-Chlorphenyl)methyl]-3,3-dimethyl-2-oxocyclopentancarbonsäureethylester bereitgestellt, umfassend:

(1) Umsetzen von Dimethyladipat oder Diethyladipat mit Metallalkoxid;
(2) nach Entfernung des daraus erzeugten Alkohols Umsetzen des erhaltenen Reaktionsprodukts mit Methylhalogenid;
(3) nach Abschluss der Reaktion Umsetzen des erhaltenen Reaktionsprodukts mit Metallalkoxid;
(4) nach Entfernung des daraus erzeugten Alkohols Umsetzen des erhaltenen Reaktionsprodukts mit (4-Chlorphenyl)methylchlorid; und
(5) Umsetzen des erhaltenen 1-[(4-Chlorphenyl)methyl]-3-methyl-2-oxocyclopentancarbonsäuremethylesters oder 1-[(4-Chlorphenyl)methyl]-3-methyl-2-oxocyclopentancarbonsäureethylesters mit Natriumhydrid und Methylhalogenid.

Der 1-[(4-Chlorphenyl)methyl]-3,3-dimethyl-2-oxocyclopentancarbonsäuremethylester oder 1-[(4-Chlorphenyl)methyl]-3,3-dimethyl-2-oxocyclopentancarbonsäureethylester kann als Intermediat zur Erzeugung von 5-[(4-Chlorphenyl)methyl]-2,2-dimethylcyclopentanon, zur Erzeugung von Metconazol oder zur Erzeugung landwirtschaftlicher oder gartenbaulicher Fungizide verwendet werden.
Die vorliegende Erfindung wird im Detail unten beschrieben.
In den folgenden Beschreibungen sind 1-[(4-Chlorphenyl)methyl]-3-methyl-2-oxocyclopentancarbonsäuremethylester und 1-[(4-Chlorphenyl)methyl]-3,3-dimethyl-2-oxocyclopentancarbonsäuremethylester chemisch identisch zu 1-[(4-Chlorphenyl)methyl]-3-methyl-2-oxocyclopentancarbonsäureethylester und 1-[(4-Chlorphenyl)methyl]-3,3-dimethyl-2-oxocyclopentancarbonsäureethylester. Daher werden Erklärungen hierzu nur hinsichtlich der obigen Methylester gemacht.
Das Verfahren zur Erzeugung von 1-[(4-chlorphenyl)methyl]-3-methyl-2-oxocyclopentancarbonsäuremethylester wird unten beschrieben.
Das Verfahren zur Erzeugung von 1-[(4-chlorphenyl)methyl]-3-methyl-2-oxocyclopentancarbonsäuremethylester umfasst die folgenden vier Schritte:
Erster Schritt (Kondensationsringschlussreaktion):
Methyladipat wird mit Metallmethoxid umgesetzt. Das erhaltene Reaktionsprodukt wird einer Demethanolierung (Entfernung von Methanol) unterworfen, um ein Natriumsalz von 2-Oxocyclopentancarbonsäuremethylester zu erzeugen.
Zweiter Schritt (erste Methylierungsreaktion):
Das erhaltene Natriumsalz von 2-Oxocyclopentancarbonsäuremethylester wird mit Methylhalogenid umgesetzt, um 1-Methyl-2-oxocyclopentancarbonsäuremethylester zu erzeugen.
Dritter Schritt (Ringöffnungs-/Kondensationsringschluss-Reaktionen):
Der erhaltene 1-Methyl-2-oxocyclopentancarbonsäuremethylester wird mit Metallmethoxid umgesetzt, um den Methylester Ringöffnungs- und Kondensationsringschlussreaktionen zu unterwerfen, wodurch ein Natriumsalz von 3-Methyl-2-oxocyclopentancarbonsäuremethylester erhalten wird.
Vierter Schritt (4-Chlorphenyl)methylierungsreaktion):
Das erhaltene Natriumsalz des 3-Methyl-2-oxocyclopentancarbonsäuremethylesters wird mit (4-Chlorphenyl)methylchlorid umgesetzt, um 1-[(4-Chlorphenyl)methyl]-3-methyl-2-oxocyclopentancarbonsäuremethylester zu erzeugen.
Die obigen ersten bis vierten Schritte werden im Detail unten beschrieben.
Spezifisch kann der 1-[(4-Chlorphenyh)methyl]-3-methyl-2-oxocyclopentancarbonsäuremethylester in hohem Ertrag erzeugt werden, indem die ersten bis vierten Schritte ohne irgendwelche Isolierung oder Reinigung während dieser Schritte kontinuierlich durchgeführt werden, und zwar unter den folgenden Betriebsbedingungen (geladene Mengen, Reaktionsbedingungen usw.).
Erster Schritt:
Da das Natriumsalz von 2-Oxocyclopentancarbonsäuremethylester als Reaktionsprodukt des ersten Schritts ein festes Material ist, wird der erste Schritt in einem Lösungsmittel durchgeführt. Als geeignete Lösungsmittel können aprotische Lösungsmittel mit einem Siedepunkt von in der Regel nicht weniger als 75°C im ersten Schritt verwendet werden, da es notwendig ist, Methanol aus der Reaktionslösung abzudestillieren. Beispiele für die Lösungsmittel können aromatische Verbindungen beinhalten, wie z.B. Benzol, Toluol, Xylol und Chlorbenzol; auf Ether basierenden Verbindungen, wie z.B. Dimethoxyethan und Dioxan oder ähnliche. Unter diesen Lösungsmitteln werden Toluol, Xylol und Chlorbenzol bevorzugt.
Dimethyladipat und Metallmethoxid werden dann in das Lösungsmittel geladen. Die erhaltene Mischung wird unter üblichem Druck oder reduziertem Druck zur Abdestillation des Methanols zusammen mit dem Lösungsmittel erwärmt. Die Reaktionstemperatur liegt in der Regel bei 70 bis 150°C, vorzugsweise 80 bis 130°C. Falls nötig, wird eine zusätzliche Menge des Lösungsmittels dem Reaktionssystem zugefügt.
Als Metallmethoxide können beispielhaft Natriummethoxid, Kaliummethoxid oder ähnliche genannt werden. Unter diesen Metallmethoxiden wird Natriummethoxid bevorzugt. Das Metallmethoxid kann in Form von entweder einem Pulver oder einer Methanollösung verwendet werden. Die Menge des verwendeten Metallmethoxids liegt in der Regel bei 0,9 bis 1,0 mol, basierend auf 1 mol des geladenen Dimethyladipats. Wenn die Menge des verwendeten Metallmethoxids weniger als 0,9 mol beträgt, kann der Umwandlungs-Prozentsatz des Dimethyladipats deutlich erniedrigt sein. Wenn die Menge des verwendeten Metallmethoxids mehr als 1,0 mol beträgt, kann das Methanol im Reaktionssystem schwierig zu entfernen sein, was zu deutlicher Verschlechterung des Ertrags führt.
Wenn die Reaktion fortschreitet, wird das Natriumsalz des 2-Oxocyclopentancarbonsäuremethylesters als Reaktionsprodukt des ersten Schritts ausgefällt. Um die Viskosität der erhaltenen Aufschlämmung zu reduzieren und ihr Rühren zu erleichtern, kann es effektiv sein, eine geringe Menge eines aprotischen polaren Lösungsmittels zuzufügen. Als aprotische polare Lösungsmittel können beispielhaft Dimethylsulfoxid (DMSO), N-Methylpyrrolidon, Dimethylimidazolin, Dimethylacetamid, Dimethylformamid oder ähnliche genannt werden.
In der Reaktion des ersten Schritts ist es wichtig, Methanol, das im Reaktionssystem vorliegt, ausreichend zu entfernen. Wenn selbst nur eine geringe Menge Methanol im Reaktionssystem verbleibt, verschlechtert sich der Ertrag deutlich.
Zweiter Schritt:
Das Natriumsalz von 2-Oxocyclopentancarbonsäuremethylester, wie erhalten im ersten Schritt, wird dann mit Methylhalogenid umgesetzt. Die Reaktionstemperatur des zweiten Schritts liegt in der Regel bei 50 bis 120°C, vorzugsweise 70 bis 100°C.
Als Methylhalogenide können beispielhaft Methylchlorid, Methylbromid oder Methyliodid genannt werden. Die Menge des verwendeten Methylhalogenids beträgt in der Regel 0,9 bis 1,1 mol, basierend auf 1 mol Dimethyladipat, wie geladen im ersten Schritt. Wenn die Menge des verwendeten Methylhalogenids weniger als 0,9 mol beträgt, kann die Reaktion nicht abgeschlossen werden. Wenn die Menge des Methylhalogenids mehr als 1,1 mol beträgt, können, obwohl keine nachteiligen Wirkungen auf die Reaktion ausgeübt werden, nützliche Wirkungen nicht mehr erwartet werden.
Nach Abschluss der Reaktion wird ein Überschuss an Methylhalogenid, der noch im Reaktionssystem verbleiben kann, falls überhaupt, durch Destillation entfernt. Wenn eine Reaktionslösung, die immer noch restliches Methylhalogenid enthält, dem folgenden Schritt unterworfen würde, würde das im darauffolgenden Schritt zugefügte Metallmethoxid deutlich verbraucht und dadurch die Reaktion in nachteiliger Weise beeinflusst.
Weiterhin hat der 1-Methyl-2-oxocyclopentancarbonsäuremethylester als Reaktionsprodukt des zweiten Schritts einen relativ niedrigen Siedepunkt und eine hohe Wasserlöslichkeit. Wenn daher das Reaktionsprodukt mit Wasser gewaschen wird oder das Lösungsmittel auf dieser Stufe abdestilliert wird, verschlechtert sich der Ertrag deutlich.
Dritter Schritt:
Daraufhin wird Metallmethoxid in das Reaktionsprodukt, das im zweiten Schritt erhalten wurde, geladen. Die erhaltene Mischung wird bei gewöhnlichem Druck oder reduziertem Druck erwärmt, um das Methanol zusammen mit dem Lösungsmittel abzudestillieren, und zwar durch dasselbe Verfahren, das auch im ersten Schritt verwendet wurde. Die Reaktionstemperatur liegt in der Regel bei 70 bis 150°C, vorzugsweise 80 bis 130°C. Falls nötig, kann eine zusätzliche Menge Lösungsmittel der Reaktionsmischung zugefügt werden.
Als im dritten Schritt verwendetes Metallmethoxid wird es bevorzugt, dieselben Metallmethoxide zu verwenden, die auch im ersten Schritt verwendet wurden. Die Menge des in diesem Schritt zugegebenen Metallmethoxids liegt in der Regel bei 0,9 bis 1,0 mol, basierend auf 1 mol Dimethyladipat, das im ersten Schritt geladen wurde. Wenn die Menge des zugegebenen Metallmethoxids weniger als 0,9 mol beträgt, kann sich die Umwandlungs-Prozentzahl des Dimethyladipats deutlich reduzieren. Wenn die Menge des zugegebenen Metallmethoxids mehr als 1,0 mol beträgt, kann die Entfernung von Methanol im Reaktionssystem schwierig werden, was zu einer deutlichen Verschlechterung des Ertrags führt.
Wenn die Reaktion fortschreitet, wird das Natriumsalz des 3-Methyl-2-oxocyclopentancarbonsäuremethylesters als Reaktionsprodukt des dritten Schritts ausgefällt. Um die Viskosität der erhaltenen Aufschlämmung zu reduzieren und ihr Rühren zu erleichtern, kann es effektiv sein, eine geringe Menge eines aprotischen polaren Lösungsmittels zuzufügen. Als aprotische polare Lösungsmittel können beispielhaft Dimethylsulfoxid (DMSO), N-Methylpyrrolidon, Dimethylimidazolin, Dimethylacetamid, Dimethylformamid oder ähnliche genannt werden.
Im dritten Reaktionsschritt ist es wichtig, das im Reaktionssystem vorliegende Methanol in ausreichender Weise zu entfernen. Wenn selbst nur eine sehr geringe Menge Methanol im Reaktionssystem verbleibt, wird der Ertrag des Zielprodukts deutlich verschlechtert.
Vierter Schritt:
Das Natriumsalz des im dritten Schritt erhaltenen 3-Methyl-2-oxocyclopentancarbonsäuremethylesters wird dann mit (4-Chlorphenyl)methylchlorid umgesetzt. Die Reaktionstemperatur beträgt in der Regel 60 bis 150°c, vorzugsweise 80 bis 130°C. Die Menge des verwendeten (4-Chlorphenyl)methylchlorids beträgt in der Regel 0,9 bis 1,0 mol, basierend auf 1 mol des im ersten Schritt geladenen Dimethyladipats. Wenn die Menge des verwendeten (4-Chlorphenyl)methylchlorids weniger als 0,9 mol beträgt, kann das Natriumsalz des 3-Methyl-2-oxocyclopentancarbonsäuremethylesters, erhalten im dritten Schritt, unverbraucht zurückbleiben, was zu einem verschlechterten Ertrag des Zielprodukts führt. Wenn die Menge des verwendeten (4-Chlorphenyl)methylchlorids mehr als 1,0 mol beträgt, kann ein Überschuss von zugefügtem (4-Chlorphenyl)methylchlorid nach Abschluss der Reaktion unumgesetzt verbleiben und führt daher zu unerwünschten Nebenreaktionen im folgenden Schritt.
Wenn die Reaktionsrohmaterialien vollständig verbraucht sind, wird die Reaktion beendet, um das Reaktionsprodukt mit Wasser zu waschen und das Lösungsmittel abzudestillieren, wodurch hoch qualitativer 1-[(4-Chlorphenyl)methyl]-3-methyl-2-oxocyclopentancarbonsäuremethylester mit hohem Ertrag isoliert wird. Der so erhaltene Z-[(4-Chlorphenyl)methyl]-3-methyl-2-oxocyclopentancarbonsäuremethylester hat einen hohen Siedepunkt und eine niedrige Wasserlöslichkeit. Daher wird der Verlust, wenn er den obigen Nachbehandlungen unterworfen wird, im Wesentlichen vernachlässigbar sein.
Das Verfahren zur Erzeugung von 5-[(4-Chlorphenyl)methyl]-2,2-dimethylcyclopentanon wird unten beschrieben.
Das Verfahren zur Erzeugung von 5-[(4-Chlorphenyl)methyl]-2,2-dimethylcyclopentanon aus 1-[(4-Chlorphenyl)methyl]-3-methyl-2-oxocyclopentancarbonsäuremethylester umfasst die folgenden beiden Schritte.
Fünfter Schritt (zweite Methylierungsreaktion): Der 1-[(4-Chlorphenyl)methyl]-3-methyl-2-oxocyclopentancarbonsäuremethylester wird dann mit Natriumhydrid und Methylhalogenid umgesetzt, um 1-[(4-Chlorphenyl)methyl]-3,3-dimethyl-2-oxocyclopentancarbonsäuremethylester zu erzeugen.
Sechster Schritt (Hydrolyse):
Der so erzeugte 1-[(4-Chlorphenyl)methyl]-3,3-dimethyl-2-oxocyclopentancarbonsäuremethylester wird hydrolysiert, um 5-[(4-Chlorphenyl)methyl]-2,2-dimethylcyclopentanon zu erhalten.
Die obigen fünften und sechsten Schritte werden im Detail unten beschrieben.
Genauer gesagt kann das Verfahren zur Erzeugung von 5-[(4-Chlorphenyl)methyl]-2,2-dimethylcyclopentanon mit hohem Ertrag durch Behandlung von 1-[(4-Chlorphenyl)methyl]-3-methyl-2-oxocyclopentancarbonsäuremethylester unter den folgenden Betriebsbedingungen bewirkt werden (geladene Mengen, Reaktionsbedingungen usw.).
Fünfter Schritt:
1-[(4-Chlorphenyl)methyl]-3-methyl-2-oxocyclopentancarbonsäuremethylester wird dann mit Natriumhydrid und Methylhalogenid in einem Lösungsmittel bei einer Temperatur von in der Regel 60 bis 120°C, vorzugsweise 80 bis 100°C, umgesetzt. Wenn die Reaktionstemperatur weniger als 60°C beträgt, kann die Reaktionsrate zu niedrig liegen und wird daher unpraktisch. Wenn die Reaktionstemperatur mehr als 120°C beträgt, können nachteilige Nebenreaktionen wie eine O-Alkylierung häufig ausgelöst werden.
Als Lösungsmittel können alle aprotischen Lösungsmittel verwendet werden, solange die Lösungsmittel mit dem Natriumhydrid oder Alkylhalogenid nicht reaktiv sind. Beispiele für die Lösungsmittel können aromatische Verbindungen wie Benzol, Toluol, Xylol und Chlorbenzol beinhalten; auf Ether basierende Verbindungen wie z.B. Tetrahydrofuran (THF), Dimethoxyethan und Dioxan; aprotische polare Verbindungen wie z.B. Dimethylformamid, Dimethylacetamid, N-Methylpyrrolidon und Dimethylsulfoxid oder ähnliche. Dieses Lösungsmittel kann allein oder in Form einer Mischung von zwei oder mehr davon verwendet werden. Insbesondere wird die Verwendung eines Mischlösungsmittels, bestehend aus der aromatischen Verbindung und der auf Ether basierenden oder aprotischen polaren Verbindung bevorzugt.
Die Menge des im fünften Schritt verwendeten Natriumhydrids beträgt in der Regel 1,0 bis 1,3 mol, vorzugsweise 1,1 bis 1,2 mol, basierend auf 1 mol des 1-[(4-Chlorphenyl)methyl]-3-methyl-2-oxocyclopentancarbonsäuremethylesters. Wenn die Menge des verwendeten Natriumhydrids weniger als 1,0 mol beträgt, kann die Reaktion nicht abgeschlossen werden, was zu einem niedrigen Ertrag des Zielprodukts führt. Wenn die Menge des verwendeten Natriumhydrids mehr als 1,3 mol beträgt, können komplizierte Nachbehandlungen nach Abschluss der Reaktion notwendig werden.
Als Methylhalogenide können beispielhaft Methylchlorid, Methylbromid oder Methyliodid genannt werden. Unter diesen Methylhalogeniden werden Methylbromid und Methyliodid bevorzugt. Wenn Methylbromid verwendet wird, kann eine katalytische Menge Natriumiodid oder Kaliumiodid hinzugefügt werden. Die Menge des verwendeten Methylhalogenids beträgt in der Regel 1,0 bis 1,3 mol, vorzugsweise 1,0 bis 1,2 mol, basierend auf 1 mol des 1-[(4-Chlorphenyl)methyl]-3-methyl-2-oxocyclopentancarbonsäuremethylesters. Wenn die Menge des verwendeten Metallhalogenids weniger als 1,0 mol beträgt, kann die Reaktion nicht abgeschlossen werden, was zu einem niedrigen Ertrag des Zielprodukts führt. Wenn die Menge des verwendeten Methylhalogenids mehr als 1,3 mol beträgt, kann sich die Einheit des Methylhalogenids verschlechtern.
Die Reaktion dieses fünften Schritts ist eine stark exotherme Reaktion und erzeugt Wasserstoff. Es wird daher bevorzugt, dass, nachdem das Natriumhydrid dem Lösungsmittel zugefügt wurde, der 1-[(4-Chlorphenyl)methyl]-3-methyl-2-oxocyclopentancarbonsäuremethylester und Methylhalogenid dem Lösungsmittel zugefügt werden und miteinander umgesetzt werden, während die Temperatur des Lösungsmittels bei der oben angegebenen Reaktionstemperatur gehalten wird. Nachdem sich der 1-[(4-Chlorphenyl)methyl]-3-methyl-2-oxocyclopentancarbonsäuremethylester als Rohmaterial im Reaktionssystem aufgelöst hat, wird die erhaltene Reaktionsmischung in Wasser gegeben, mit Wasser gewaschen und dann einer Destillation unterzogen, um das Lösungsmittel daraus zu entfernen, und zwar unter einer Stickstoffatmosphäre, wodurch der 1-[(4-Chlorphenyl)methyl]-3,3-dimethyl-2-oxocyclopentancarbonsäuremethylester isoliert wird.
Sechster Schritt:
Die Hydrolyse und Decarboxylierungsreaktion des 1-[(4-Chlorphenyl)methyl]-3,3-dimethyl-2-oxocyclopentancarbonsäuremethylesters wird bei einer Temperatur von in der Regel 50°C bis zum Rückflusspunkt unter entweder sauren oder basischen Bedingungen durchgeführt.
In dem Fall, in dem die Hydrolyse und die Carboxylierungsreaktion unter sauren Bedingungen durchgeführt werden, kann Essigsäure zusätzlich zu Wasser als Lösungsmittel verwendet werden. Weiterhin können Katalysatoren zugefügt werden. Als Katalysatoren können anorganische Säuren wie Salzsäure, Bromwasserstoffsäure und Schwefelsäure verwendet werden. Die Hydrolyse und Decarboxylierungsreaktionstemperatur liegt in der Regel bei 50°C bis zum Rückflusspunkt, vorzugsweise 80°C bis zum Rückflusspunkt.
In dem Fall, in dem die Hydrolyse und Decarboxylierungsreaktion unter basischen Bedingungen durchgeführt wird, können niedere Alkohole oder aromatische Kohlenwasserstoffe als Lösungsmittel in Kombination mit Wasser verwendet werden. Als Basen können Alkalimetallhydroxide verwendet werden, vorzugsweise Natriumhydroxid oder Kaliumhydroxid. Die Hydrolyse und Decarboxylierungsreaktionstemperatur, die unter basischen Bedingungen verwendet wird, liegt in der Regel bei 50°C bis zum Rückflusspunkt, vorzugsweise bei 80°C bis zum Rückfluss.
Nachdem sich der 1-[(4-Chlorphenyl)methyl]-3,3-dimethyl-2-oxocyclopentancarbonsäuremethylester als Startmaterial aufgelöst hat, wird die erhaltene Reaktionsmischung mit einem Lösungsmittel extrahiert, mit Wasser gewaschen und einer Destillation unterworfen, um das Lösungsmittel zu entfernen, wodurch 5-[(4-Chlorphenyl)methyl]-2,2-dimethylcyclopentanon isoliert wird. Daraufhin wird, falls nötig, das Reaktionsprodukt durch Destillation oder ähnliches gereinigt.
Beste Ausführungsform der Erfindung
Die vorliegende Erfindung wird im Detail durch die Beispiele beschrieben, jedoch sind die folgenden Beispiele nur illustrativ und sollen daher den Umfang der vorliegenden Erfindung nicht darauf begrenzen.
Beispiel 1:
1 Liter Toluol, 174,2 g Dimethyladipat, 189,1 g 28%iges Natriummethylat und 15 g Dimethylformamid (DMF) wurden in einen 2-Liter-Vierhalskolben geladen und unter gewöhnlichem Druck unter Rühren in einer Stickstoffatmosphäre erwärmt, um das Methanol/Toluol daraus abzudestillieren. Während des Erwärmens wurden 0,5 1 Toluol dem Kolben auf geeignete Weise zugefügt. Nachdem das Methanol vollständig abdestilliert worden war, wurde die erhaltene Reaktionsmischung auf 80°C abgekühlt, und 100 g Methylbromid wurden in die Reaktionsmischung getropft, während eine Temperatur von 80°C aufrechterhalten wurde.
Nach dem Tropfvorgang wurde die Reaktionsmischung bei 80°C 2 Stunden gerührt und dann wurde ein Überschuss an Methylbromid bei reduziertem Druck abdestilliert.
Die erhaltene Reaktionslösung wurde mit 187,2 g 28%igem Natriummethylat und 15 g Dimethylformamid (DMF) beladen. Die resultierende Mischung wurde unter gewöhnlichem Druck erwärmt, während in Stickstoffatmosphäre gerührt wurde, um das Methanol/Toluol daraus abzudestillieren. Während des Erwärmens wurden Toluol und DMF in geeigneter Weise dem Kolben in Gesamtmengen von 0,5 1 bzw. 15 g zugefügt. Nachdem das Methanol vollständig abdestilliert worden war, wurde die erhaltene Reaktionsmischung auf 100°C abgekühlt und dann wurden 153 g (4-Chlorphenyl)methylchlorid in die Reaktionsmischung unter Erhalt einer Temperatur der Mischung bei 100°C getropft.
Nach dem Tropfvorgang wurde die resultierende Reaktionsmischung für 3 Stunden im Rückfluss erwärmt. Nach Abschluss der Reaktion wurde eine abgetrennte organische Phase mit Wasser gewaschen und einer Destillation unterworfen, um das Lösungsmittel daraus zu entfernen, wodurch 277,7 g einer leicht gelben öligen Substanz erhalten wurden. Die Reinheit des erhaltenen Produkts wurde durch Gaschromatographie gemessen. Im Ergebnis wurde bestätigt, dass die Reinheit des erzeugten 1-[(4-Chlorphenyl)methyl]-3-methyl-2-oxocyclopentancarbonsäuremethylesters 93% betrug, und der Ertrag betrug 92%, basierend auf dem geladenen Methyladipat.
Beispiel 2:
44,1 g 60%iges Natriumhydrid wurden in einen 1 Liter-Vierhalskolben geladen und Paraffine wurden daraus durch Dekantieren unter Verwendung von Toluol entfernt. Dann wurden 100 ml Toluol, 20 ml Dimethoxyethan und 1 g Natriumiodid dem Kolben zugefügt. Der Kolben als Reaktor war mit einem Kondensator, gefüllt mit Trockeneis, ausgerüstet und wurde in ein Bad, das bei 80°C gehalten wurde, eingetaucht. 277,7 g in Beispiel 1 erhaltener 1-[(4-Chlorphenyl)methyl]-3-methyl-2-oxocyclopentancarbonsäuremethylester und 100 g Methylbromid wurden langsam in den Kolben getropft, so dass eine stark exotherme Reaktion unter Erzeugung von Wasserstoff ausgelöst wurde. 2 Stunden nach dem Tropfvorgang war 1-[(4-Chlorphenyl)methyl]-3-methyl-2-oxocyclopentancarbonsäuremethylester im Reaktionssystem aufgelöst.
Die erhaltene Reaktionsmischung wurde in Wasser in einer Stickstoffatmosphäre eingeführt und eine organische Phase wurde von der Reaktionsmischung getrennt, mit Wasser gewaschen und dann einer Destillation unterworfen, um das Lösungsmittel daraus zu entfernen, wodurch 280 g einer leicht gelben öligen Substanz erhalten wurden. Als Ergebnis einer Messung der öligen Substanz durch Gaschromatographie wurde bestätigt, dass die Reinheit des so erhaltenen 1-[(4-Chlorphenyl)methyl]-3,3-dimethyl-2-oxocyclopentancarbonsäuremethylesters 92% betrug und der Ertrag 95%, basierend auf dem 1-[(4-Chlorphenyl)methyl]-3-methyl-2-oxocyclopentancarbonsäuremethylester.
Beispiel 3:
600 ml Essigsäure, 30 ml Wasser, 70 g Schwefelsäure und 280 g 1-[(4-Chlorphenyl)methyl]-3,3-dimethyl-2-oxocyclopentancarbonsäuremethylester, erhalten in Beispiel 2, wurden in einen 1-Liter-Vierhalskolben geladen und 8 Stunden bei 107°C gerührt. Nach Abschluss der Reaktion wurden Toluol und Wasser der Reaktionslösung zugefügt und dann wurde eine organische Phase aus der Lösung getrennt, mit Wasser gewaschen und einer Destillation unterworfen, um das Lösungsmittel zu entfernen, wodurch eine hellgelbe ölige Substanz erhalten wurde. Die erhaltene ölige Substanz wurde einer einfachen Destillation unter einem Druck von 1 bis 2 mmHg unterworfen, wodurch 210,2 g Destillat mit einer Destillationstemperatur von 120 bis 130°C erhalten wurden. Als Ergebnis der Messung des Destillats mit Gaschromatographie wurde bestätigt, dass die Reinheit des so erhaltenen 5-[(4-Chlorphenyl)methyl]-2,2-dimethylcyclopentanons 95,5% und der Ertrag 97% betrug, basierend auf dem 1-[(4-Chlorphenyl)methyl]-3,3-dimethyl-2-oxocyclopentancarbonsäuremethylester.
Beispiel 4:
500 ml einer 25%igen wässrigen Natriumhydroxid-Lösung und 280 g des in Beispiel 2 erhaltenen 1-[(4-Chlorphenyl)methyl]-3,3-dimethyl-2-oxocyclopentancarbonsäuremethylesters wurde in einen 1-Liter-Vierhalskolben gegeben und 4 Stunden im Rückfluss erwärmt. Nach Abschluss der Reaktion wurden Toluol und Wasser der Reaktionslösung zugefügt und dann wurde eine organische Phase aus der Lösung getrennt, mit Wasser gewaschen und einer Destillation unterworfen, um das Lösungsmittel daraus zu entfernen, wodurch eine hellgelbe ölige Substanz erhalten wurde. Die erhaltene ölige Substanz wurde einer einfachen Destillation unter einem Druck von 1 bis 2 mmHg unterworfen, wodurch 201,6 g eines Destillats mit einer Destillationstemperatur von 120 bis 130°C erhalten wurden. Als Ergebnis der Messung des Destillats mit Gaschromatographie wurde bestätigt, dass die Reinheit des so erhaltenen 5-[(4-Chlorphenyl)methyl]-2,2-dimethylcyclopentanons 97,5% und der Ertrag 95% betrug, basierend auf dem 1-[(4-Chlorphenyl)methyl]-3,3-dimethyl-2-oxocyclopentancarbonsäuremethylester.
Beispiel 5:
Dasselbe Verfahren wie in Beispiel 1 wurde durchgeführt, außer dass Natriummethylatpulver anstelle von 28%igem Natriummethylat in derselben molaren Menge wie in Beispiel 1 verwendet wurde. Im Ergebnis wurde bestätigt, dass dieselben Ergebnisse wie in Beispiel 1 erhalten wurden.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung kann 5-[(4-Chlorphenyl)methyl]-2,2-dimethylcyclopentanon als wichtiges Intermediat eines landwirtschaftlichen oder gartenbaulichen Fungizids mit hoher Qualität und hohem Ertrag erzeugt werden.

Claims

Verfahren zur Erzeugung von 5-[(4-Chlorphenyl)methyl]-2,2-dimethylcyclopentanon, umfassend: (1) Umsetzen von Dimethyladipat oder Diethyladipat mit Metallalkoxid; (2) nach Entfernung des daraus erzeugten Alkohols Umsetzen des erhaltenen Reaktionsprodukts mit Methylhalogenid; (3) nach Abschluß der Reaktion Umsetzen des erhaltenen Reaktionsprodukts mit Metallalkoxid; (4) nach Entfernung des daraus erzeugten Alkohols Umsetzen des erhaltenen Reaktionsprodukts mit (4-Chlorphenyl)methylchlorid; (5) Umsetzen des erhaltenen 1-[(4-Chlorphenyl)methyl]-3-methyl-2-oxocyclopentancarbonsäuremethylesters oder 1-[(4-Chlorphenyl)methyl]-3-methyl-2-oxocyclopentancarbonsäureethylesters mit Natriumhydrid und Methylhalogenid; und (6) Hydrolyse des erhaltenen 1-[(4-Chlorphenyl)methyl]-3,3-dimethyl-2-oxocyclopentancarbonsäuremethylesters oder 1-[(4-Chlorphenyl)methyl]-3,3-dimethyl-2-oxocyclopentancarbonsäureethylesters.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die Menge des in Schritt (5) verwendeten Natriumhydrids 1,0 bis 1,3 mol ist, basierend auf 1 mol des 1-[(4-Chlorphenyl)methyl]-3-methyl-2-oxocyclopentancarbonsäuremethylesters oder -ethylesters, und die Menge des Methylhalogenids, das in Schritt (5) verwendet wird, 1,0 bis 1,3 mol ist, basierend auf 1 mol des 1-[(4-Chlorphenyl)methyl]-3-methyl-2-oxocyclopentancarbonsäuremethylesters oder -ethylesters.
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Menge des in Schritt (1) verwendeten Metallalkoxids 0,9 bis 1,0 mol ist, basierend auf 1 mol des geladenen Dimethyladipats oder Diethyladipats.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Menge des in Schritt (2) verwendeten Methylhalogenids 0,9 bis 1,1 mol ist, basierend auf 1 mol des in Schritt (1) geladenen Dimethyladipats oder Diethyladipats.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Menge des in Schritt (3) geladenen Metallalkoxids 0,9 bis 1,0 mol ist, basierend auf 1 mol des in Schritt (1) geladenen Dimethyladipats oder Diethyladipats.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Menge des in Schritt (4) verwendeten (4-Chlorphenyl)methylchlorids 0,9 bis 1,0 mol ist, basierend auf 1 mol des in Schritt (1) geladenen Dimethyladipats oder Diethyladipats.
Verfahren zur Erzeugung von 1-[(4-Chlorphenyl)methyl]-3,3-dimethyl-2-oxocyclopentancarbonsäuremethylester oder 1-[(4-Chlorphenyl)methyl]-3,3-dimethyl-2-oxocyclopentancarbonsäureethylester, umfassend: (1) Umsetzen von Dimethyladipat oder Diethyladipat mit Metallalkoxid; (2) nach Entfernung des daraus erzeugten Alkohols Umsetzen des erhaltenen Reaktionsprodukts mit Methylhalogenid; (3) nach Abschluß der Reaktion Umsetzen des erhaltenen Reaktionsprodukts mit Metallalkoxid; (4) nach Entfernung des daraus erzeugten Alkohols Umsetzen des erhaltenen Reaktionsprodukts mit (4-Chlorphenyl)methylchlorid; und (5) Umsetzen des erhaltenen 1-[(4-Chlorphenyl)methyl]-3-methyl-2-oxocyclopentancarbonsäuremethylesters oder 1-[(4-Chlorphenyl)methyl]-3-methyl-2-oxocyclopentancarbonsäureethylesters mit Natriumhydrid und Methylhalogenid.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das 5-[(4-Chlorphenyl)methyl]-2,2-dimethylcyclopentanon dann als Intermediat für die Erzeugung von Metconazol verwendet wird.
Verfahren gemäß Anspruch 7, wobei der 1-[(4-Chlorphenyl)methyl]-3,3-dimethyl-2-oxocyclopentancarbonsäuremethylester oder 1-[(4-Chlorphenyl)methyl]-3,3-dimethyl-2-oxocyclopentancarbonsäureethylester dann als Intermediat zur Erzeugung von Metconazol verwendet wird.
Verfahren gemäß Anspruch 7, wobei der 1-[(4-Chlorphenyl)methyl]-3,3-dimethyl-2-oxocyclopentancarbonsäuremethylester oder 1-[(4-Chlorphenyl)methyl]-3,3-dimethyl-2-oxocyclopentancarbonsäureethylester dann als Intermediat zur Erzeugung von 5-[(4-Chlorphenyl)methyl]-2,2-dimethylcyclopentanon verwendet wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das 5-[(4-Chlorphenyl)methyl]-2,2-dimethylcyclopentanon dann als Intermediat für die Erzeugung von landwirtschaftlichen oder gartenbaulichen Fungiziden verwendet wird.
Verwendung gemäß Anspruch 7, wobei der 1-[(4-Chlorphenyl)methyl]-3,3-dimethyl-2-oxocyclopentancarbonsäuremethylester oder 1-[(4-Chlorphenyl)methyl]-3,3-dimethyl-2-oxocyclopentancarbonsäureethylester dann als Intermediat zur Erzeugung von landwirtschaftlichen oder gartenbaulichen Fungiziden verwendet wird.