DE69132971T2 - Chemisches Verfahren - Google Patents

Chemisches Verfahren

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Description

  • Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von 3-(α-Methoxy)methylenbenzofuranon, das als Zwischenstufe bei der Herstellung bestimmter Fungizide nützlich ist.
  • Es ist bekannt, daß 3-(α-Methoxy)methylenbenzofuran-2(3H)-on durch Methylierung von 3-Formylbenzofuran-2(3H)-on mit Diazomethan oder methanolischer Schwefelsäure hergestellt werden kann [J.A. Elix und B.A. Ferguson, Australian Journal of Chemistry 26(5) (1973), 1079-1091].
  • Es wurde berichtet, daß Versuche, Benzofuran-2(3H)-on zu formylieren, nicht erfolgreich waren [A.D. Harmon und C.R. Hutchinson, Journal of Organic Chemistry 40(24) (1975), 3474-3480].
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung einer Verbindung der Formel (X) und ihrer Stereoisomere bereitgestellt, durch:
  • i) Umsetzen einer Verbindung der Formel (XIII) mit Orthoameisensäuretrimethylester (vorzugsweise in Gegenwart eines Aktivierungsmittels wie einem Säureanhydrid); oder
  • ii) Umsetzen einer Verbindung der Formel (XVII) mit einem Säureanhydrid und Orthoameisensäuretrimethylester bei einer geeigneten Temperatur; oder
  • iii) Cyclisieren einer Verbindung der Formel (XVII) und Umsetzen des so entstandenen Produkts mit Orthoameisensäuretrimethylester (vorzugsweise in Gegenwart eines Aktivierungsmittels wie einem Säureanhydrid) oder einem Dimethoxymethylcarboxylat; oder
  • iv) Umsetzen eines Gemisches von Verbindungen der Formeln (XIII) und (XVII) mit einem Säureanhydrid und Orthoameisensäuretrimethylester; oder
  • v) Umsetzen einer Verbindung der Formel (XIII) mit einem Dimethoxymethylcarboxylat (wie Essigsäuredimethoxymethylester).
  • Die Verbindung der allgemeinen Formel (X) kann in Form von zwei geometrischen Isomeren existieren, die als (E)- und (Z)-Isomere bezeichnet werden. Das Verfahren der vorliegenden Erfindung stellt hauptsächlich das (E)-Isomer her.
  • Das vorstehende Verfahren der Erfindung ist schematisch in Schema I gezeigt.
  • Die Verbindung der Formel (X) kann durch Umsetzen einer Verbindung der Formel (XIII) mit Orthoameisensäuretrimethylester in einem geeigneten Lösungsmittel (zum Beispiel Orthoameisensäuretrimethylester oder einem inerten Lösungsmittel, wie einem Kohlenwasserstofflösungsmittel, zum Beispiel Toluol) bei einem geeigneten Druck, vorzugsweise im Bereich von 1-5 atm, normalerweise Atmosphärendruck, und bei einer geeigneten Temperatur (vorzugsweise im Breich 20-180ºC, geeigneterweise 90-130ºC (zum Beispiel 95-110ºC)) hergestellt werden. Es ist bevorzugt, daß in dieser Reaktion ein Säureanhydrid (vorzugsweise ein Alkylsäureanhydrid (zum Beispiel Essigsäureanhydrid oder iso-Butyranhydrid)) mit dem Orthoameisensäuretrimethylester verwendet wird, und in diesem Fall kann das geeignete Lösungsmittel das Säureanhydrid, Orthoameisensäuretrimethylester oder ein Gemisch aus den beiden und/oder einem inerten Lösungsmittel, wie einem Kohlenwasserstofflösungsmittel, zum Beispiel Toluol, sein.
  • In einer anderen Ausführungsform kann die Verbindung der Formel (X) durch ein 2- Stufen-Verfahren hergestellt werden. Der erste Schritt umfaßt die Cyclisierung einer Verbindung der Formel (XVII), geeigneterweise durch ihr Erhitzen, vorzugsweise in Gegenwart einer anderen geeigneten Säure (zum Beispiel Eisessig), die vorzugsweise in katalytischer Menge vorliegt, gegebenenfalls in einem geeigneten hochsiedenden und inerten Lösungsmittel (wie einem Kohlenwasserstofflösungsmittel (zum Beispiel Toluol oder einem Xylol)) bei einer geeigneten Temperatur, vorzugsweise 20-250ºC, geeigneterweise 50-200ºC, zum Beispiel 90-150ºC, und bei einem geeigneten Druck im Bereich von 0,1-10 atm, vorzugsweise bei Atmosphären- oder autogenem Druck. Es ist bevorzugt, daß die Temperatur, bei der die Cyclisierung durchgeführt wird, der Siedepunkt des Lösungsmittels oder seines Azeotrops mit Wasser ist, wenn ein Lösungsmittel verwendet wird. Es ist außerdem bevorzugt, daß alles durch die Cyclisierung erzeugte Wasser im Verlauf der Reaktion entfernt wird.
  • Der zweite Schritt umfaßt die Umsetzung des Produkts der Cyclisierung der Verbindung der Formel (XVII) mit Orthoameisensäuretrimethylester in einem geeigneten Lösungsmittel (zum Beispiel Orthoameisensäuretrimethylester und/oder einem inerten Lösungsmittel, wie einem Kohlenwasserstofflösungsmittel, zum Beispiel Toluol) und bei einer geeigneten Temperatur (vorzugsweise 20-180ºC, geeigneterweise 90-130ºC, zum Beispiel 95-110ºC) zur Verbindung der Formel (X). Es ist außerdem bevorzugt, daß ein Säureanhydrid (vorzugsweise ein Alkylsäureanhydrid (zum Beispiel Essigsäureanhydrid oder iso-Butyranhydrid)) mit dem Orthoameisensäuretrimethylester in dieser Reaktion verwendet wird. In diesem Fall kann das geeignete Lösungsmittel das Säureanhydrid oder ein Gemisch aus Orthoameisensäuretrimethylester und dem Säureanhydrid sein.
  • Es ist möglich, daß das Produkt der Cyclisierung der Verbindung der Formel (XVII) die Verbindung der Formel (XIII) ist. Die zwei Stufen dieses 2-Stufen-Verfahrens können in einem "Eintopf"-Verfahren kombiniert werden.
  • In einer anderen Ausführungsform kann die Verbindung der Formel (X) durch Umsetzen einer Verbindung der Formel (XVII) mit einem Säureanhydrid (vorzugsweise einem Alkylsäureanhydrid (zum Beispiel Essigsäureanhydrid oder iso-Butyranhydrid)) und Orthoameisensäuretrimethylester, gegebenenfalls in einem geeigneten Lösungsmittel (zum Beispiel Essigsäureanhydrid oder Orthoameisensäuretrimethylester oder einem Gemisch aus den beiden und/oder gegebenenfalls einem inerten Lösungsmittel, wie einem Kohlenwasserstofflösungsmittel, zum Beispiel Toluol oder einem Xylol) bei einer geeigneten Temperatur (vorzugsweise 20-250ºC, geeigneterweise 50-200ºC, zum Beispiel 90-150ºC) und bei einem geeigneten Druck im Bereich von 0,1-10 atm, vorzugsweise bei Atmosphären- oder autogenem Druck hergestellt werden.
  • In einer anderen Ausführungsform kann die Verbindung der allgemeinen Formel (X) durch Umsetzen eines Gemisches von Verbindungen der Formeln (XIII) und (XVII) mit Orthoameisensäuretrimethylester und einem Säureanhydrid (vorzugsweise einem Alkylsäureanhydrid (zum Beispiel Essigsäureanhydrid oder iso-Butyranhydrid)), gegebenenfalls in einem geeigneten Lösungsmittel (zum Beispiel Essigsäureanhydrid oder Orthoameisensäuretrimethylester oder einem Gemisch aus den beiden oder einem Gemisch aus einem oder beiden mit einem inerten Lösungsmittel, wie einem Kohlenwasserstofflösungsmittel, zum Beispiel Toluol oder einem Xylol) bei einer geeigneten Temperatur (vorzugsweise 20-250ºC, geeigneterweise 50-200ºC, zum Beispiel 90-150ºC) und bei einem geeigneten Druck, vorzugsweise im Bereich von 0,1-10 atm, normalerweise bei Atmosphären- oder autogenem Druck hergestellt werden.
  • Unter geeigneten Bedingungen kann ein Säureanhydrid (zum Beispiel Essigsäureanhydrid) mit Orthoameisensäuretrimethylester zu einem Dimethoxymethylcarboxylat (zum Beispiel Essigsäuredimethoxymethylester) reagieren. Deshalb kann in einer anderen Ausführungsform die Verbindung der Formel (X) durch Umsetzen einer Verbindung der Formel (XIII) mit einem Dimethoxymethylcarboxylat (vorzugsweise Essigsäuredimethoxymethylester) bei einer geeigneten Temperatur, vorzugsweise im Bereich 20-180ºC, geeigneterweise 90-130ºC (zum Beispiel 95-100ºC) hergestellt werden. In einer anderen Ausführungsform liefert die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung der Verbindung der Formel (X) und von Stereoisomeren davon, wobei das Verfahren die Umsetzung einer Verbindung der Formel (XIII) mit einem Dimethoxymethylcarboxylat bei einer geeigneten Temperatur vorzugsweise im Bereich 20-180ºC, geeigneterweise 90-130ºC (zum Beispiel 95-110ºC) umfaßt.
  • Bei allen Verfahren zur Herstellung der Verbindung der Formel (X) ist es bevorzugt, daß der Apparat, in dem das Verfahren durchgeführt wird, so eingerichtet ist, daß er das Entfernen von flüchtigen Nebenprodukten erlaubt.
  • Die Verbindung der Formel (X) ist 3-(α-Methoxy)methylenbenzofuran-2(3H)-on.
  • BEISPIELE
  • Die nachstehenden Beispiele erläutern die Erfindung. Alle Reaktionen wurden unter einer Stickstoffatmosphäre durchgeführt.
  • Wo angegeben, sind NMR-Daten selektiv ausgewählt; es wurde nicht versucht, jedes Signal aufzulisten. Die nachstehenden Abkürzungen werden nachstehend verwendet:
  • Schmp. = Schmelzpunkt m = Multiplett
  • MS = Massenspektrum s = Singulett
  • BEISPIEL 1
  • Dieses Beispiel erläutert eine Herstellung von 3-(α-Methoxy)methylenbenzofuran- 2(3H)-on.
  • Benzofuran-2(3H)-on (10,2 g), Essigsäure (30 cm³) und Orthoameisensäuretrimethylester (12,1 g) wurden 12 Stunden bei 100-105ºC gerührt. Während dieser Zeit wurden niedrigsiedende Flüssigkeiten unter Verwendung eines Dean-und-Stark-Apparates gesammelt.
  • Man ließ das Reaktionsgemisch abkühlen und engte es unter vermindertem Druck (unter Verwendung einer Wasserbadtemperatur von 60ºC) zu einem braunen Feststoff ein. Dieser wurde in Dichlormethan (100 cm³) gelöst, und diese Lösung wurde mit Wasser (2 · 50 cm³) gewaschen und unter vermindertem Druck (unter Verwendung einer Wasserbadtemperatur von 60ºC) zu einem Rohprodukt (13,5 g) eingeengt. Etwas von diesem Rohprodukt wurde zu Rohprodukt aus gleichartigen Experimenten gegeben, und das gesamte Rohprodukt wurde in Methanol aufgenommen und mit Aktivkohle behandelt. Danach wurde die methanolische Lösung 30 min unter Rückfluß gekocht, auf unter 10ºC gekühlt, filtriert, und der Rückstand wurde mit kaltem Methanol gewaschen. Der Rückstand wurde bei 50ºC unter vermindertem Druck zu einem gebrochen-weißen Feststoff mit einem Schmp. von 102- 103ºC getrocknet.
  • Das Produkt aus einem gleichartigen Experiment besaß die nachstehenden physikalischen Daten: ¹H-NMR (CDCl&sub3;, 250 MHz): δ 7,6 (1H, s); 7,6-74 (4H, m); 4,15 (3H, s) ppm. ¹³C-NMR (CDCl&sub3;, 62,9 MHz): δ 169,9, 160,1, 152,0, 128,3, 123,9, 123,0, 122,8, 110.4, 103,9, 63,9 ppm. MS: Molekülinn m/z 176.
  • BEISPIEL 2
  • Dieses Beispiel erläutert eine alternative Herstellung von 3-(α-Methoxy)methylenbenzofuran-2(3H)-on.
  • o-Hydroxyphenylessigsäure (15,2 g), Toluol (95 cm³) und Eisessig (5 cm³) wurden gemischt und 4 Stunden unter Rückfluß erhitzt, danach gab es kein ungelöstes Ausgangsmaterial mehr. Während dieser Zeit wurde Wasser (2,2 ml) in einem Dean-und-Stark-Apparat gesammelt. Das Reaktionsgemisch wurde dann abgekühlt und man ließ es über Nacht stehen.
  • Essigsäureanhydrid (40 cm³) wurde dann zu dem Reaktionsgemisch gegeben und die niedrigsiedenden Flüssigkeiten (hauptsächlich Toluol) (100 cm³) wurden abdestilliert. Nach dem Abkühlen auf unter 50ºC wurde Orthoameisensäuretrimethylester (15,9 g) zu dem Reaktionsgemisch gegeben, das dann 20 Stunden auf 100-105ºC erhitzt wurde. Analyse mittels Gaschromatographie zeigte, daß etwa 5% des Ausgangsmaterials übrigblieben.
  • Das Reaktionsgemisch wurde wie in Beispiel 1 aufgearbeitet und gereinigt.
  • BEISPIEL 3
  • Dieses Beispiel erläutert eine alternative Herstellung von 3-(α-Methoxy)methylenbenzofuran-2(3H)-on.
  • Benzofuran-2(3H)-on (10 g), o-Hydroxyphenylessigsäure (11,3 g), Essigsäureanhydrid (60 cm³) und Orthoameisensäuretrimethylester (23,7 g) wurden 14 Stunden auf 100- 105ºC erhitzt. Während dieser Zeit wurden einige flüchtige Produkte in einem Dean-und- Stark-Apparat gesammelt. Eine Analyse des Reaktionsgemisches zeigte, daß noch etwa 5% des Ausgangsmaterials vorhanden waren.
  • Das Reaktionsgemisch wurde unter vermindertem Druck (Wasserbad bei 70ºC) zu einem Rohprodukt (28,24 g) eingeengt. Dieses wurde mit Rohprodukt von einem gleichartigen Experiment vereinigt und aus Methanol zur Titelverbindung umkristallisiert.
  • BEISPIEL 4
  • Dieses Beispiel erläutert eine alternative Herstellung von 3-(α-Methoxy)methylenbenzofuran-2(3H)-on.
  • Orthoameisensäuretrimethylester (7,95 g), iso-Butyranhydrid (25 cm³) und o- Hydroxyphenylessigsäure (7,6 g) wurden gemischt und 19 Stunden auf 100ºC erhitzt. Während dieser Zeit wurden niedrigsiedende Flüssigkeiten unter Verwendung eines Dean- und-Stark-Apparates gesammelt.
  • Das Reaktionsgemisch wurde dann unter vermindertem Druck (unter Verwendung einer Wasserbadtemperatur von 85ºC) zu einem schwarzen Öl (8,64 g) eingeengt. Das schwarze Öl wurde in heißem Methanol (20 ml) aufgenommen, und beim Abkühlen ergab diese Lösung die Titelverbindung als ein kristallines Produkt (4,16 g). CHEMISCHE FORMELN (in der Beschreibung) Schema I

Claims (1)

1. Verfahren zur Herstellung einer Verbindung der Formel (X):
das umfaßt:
i) Umsetzen einer Verbindung der Formel (XIII):
mit Orthoameisensäuretrimethylester; oder
ii) Umsetzen einer Verbindung der Formel (XVII):
mit einem Säureanhydrid und Orthoameisensäuretrimethylester bei einer geeigneten Temperatur; oder
iii) (a) Cyclisieren einer Verbindung der Formel (XVII):
und
(b) Umsetzen des so entstandenen Produkts entweder mit Orthoameisensäuretrimethylester oder einem Dimethoxymethylcarboxylat; oder
iv) Umsetzen eines Gemisches von Verbindungen der Formel (XIII) und (XVII):
mit einem Säureanhydrid und Orthoameisensäuretrimethylester; oder
v) Umsetzen einer Verbindung der Formel (XIII):
mit einem Dimethoxymethylcarboxylat.
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