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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur Herstellung
von Zwischenprodukten, insbesondere Beta-Ketoestern und 1,3-Dionverbindungen,
die sich für
die Herstellung von Pestiziden eignen.
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Pestizide
4-Benzoylisoxazole, insbesondere 5-Cyclopropylisoxyzolherbizide und Zwischenprodukte für deren
Synthese, sind in der Literatur beschrieben, beispielsweise in den
europäischen
Patentschriften Nr. 0418175, 0487353, 0527036, 0560482, 0609798
und 0682659.
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Zur
Herstellung dieser Verbindungen sind verschiedene Verfahren bekannt.
Mit der vorliegenden Erfindung sollen verbesserte bzw. ökonomischere
Verfahren zur Herstellung der Pestizide und der für deren
Herstellung geeigneten Zwischenprodukte bereitgestellt werden.
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In
Database Xfine RID 1086647, Regitz M: 'Chem. Ber. 99, 3128-3147', 1966 und Database
Xfine RID 8171862, Frye, Wallis und Dougherty: 'S. Org. Chem. 14, 397-404', 1949 wird die Herstellung
von beta-Diketonen mit Alkyl- oder Phenylsubstituenten offenbart.
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Die
vorliegende Erfindung stellt demgemäß ein Verfahren (A) zur Herstellung
einer Verbindung der Formel (I) bereit:
wobei:
eine der Gruppen
R
1 und R
2 für Cyclopropyl
steht und die andere für
Phenyl steht, das durch zwei oder drei Gruppen substituiert ist,
die gleich oder verschieden sein können und aus Halogen, Nitro,
Cyano, -(CR
4R
5)S(O)
pR
6, -S(O)
pR
6, C
1-6-Alkoxy, C
1-4-Halogenalkoxy, C
1-4-Alkyl,
C
1-4-Halogenalkyl,
1,2,4-Triazol-1-yl und -SF
5 ausgewählt sind;
wobei:
p für
Null, Eins oder Zwei steht;
R
4 und
R
5 unabhängig
voneinander für
Wasserstoff oder C
1-4-Alkyl stehen; und
R
6 für
C
1-4-Alkyl steht;
bei dem man in Gegenwart
von Wasser eine Verbindung der Formel (II):
wobei R
1 und
R
2 wie oben definiert sind und R
3 für
C
1-4-Alkyl steht
hydrolysiert und decarboxyliert.
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Bestimmte
Verbindungen der Formel (I) sind bekannt, und eine Reihe von Verfahren
zu deren Herstellung und Umwandlung in Herbizide 4-Benzoylisoxazolderivate
wurden in den oben zitierten europäischen Patentanmeldungen beschrieben.
Verfahren zur Herstellung von Verbindungen der Formel (I) sind auch
in US-A-5707930 und in WO/98 11046A beschrieben.
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In
den Formeln (I) und (II) und in den im folgenden gezeigten Formeln
sind die bevorzugten Werte für die
Symbole wie folgt:
Vorzugsweise ist die Gruppe R1 bzw.
R2, bei der es sich um substituiertes Phenyl
handelt, durch zwei oder drei aus Halogen, Trifluormethyl, Nitro,
-CH2S(O)pCH3, -S(O)pCH3, Methoxy, Methyl und 1,2,4-Triazol-1-yl
ausgewählte
Gruppen substituiert.
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Besonders
bevorzugt weist die Gruppe R1 bzw. R2, bei der es sich um substituiertes Phenyl
handelt, als einen der Substituenten eine 2-S(O)pCH3-Gruppe auf.
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Besonders
bevorzugt ist die Gruppe R1 bzw. R2, bei der es sich um substituiertes Phenyl
handelt, ausgewählt
aus:
Phenyl, das durch 2-S(O)pCH3-4-CF3 substituiert
ist, Phenyl, das durch 2-S(O)pCH3-3-OCH3-4-F substituiert
ist, Phenyl, das durch 2-CH2S(O)pCH3-4-Br substituiert
ist, Phenyl, das durch 2-(1,2,4-Triazol-1-yl)-4-CF3 substituiert
ist und Phenyl, das durch 2-NO2-4-S(O)pCH3 substituiert
ist.
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Ganz
besonders bevorzugt ist die Gruppe R1 bzw.
R2, bei der es sich um substituiertes Phenyl
handelt, ausgewählt
aus:
Phenyl, das durch 2-S(O)pCH3-4-CF3 substituiert
ist, und Phenyl, das durch 2-S(O)pCH3-3-OCH3-4-F substituiert
ist.
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R3 steht vorzugsweise für Methyl oder Ethyl.
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Die
Darstellung von Verbindungen der Formel (I) aus Verbindungen der
Formel (II) kann in einem polaren oder einem nicht-polaren Lösungsmittel
(polare Lösungsmittel
sind bevorzugt) erfolgen. Das Lösungsmittel
ist vorzugsweise mit Wasser mischbar. Polare Lösungsmittel sind beispielsweise
Nitrile, insbesondere Acetonitril, Dimethylsulfoxid, Dimethylformamid,
N,N-Dimethylacetamid,
N-Methylpyrrolidon und Ether, insbesondere Dioxan und Tetrahydrofuran.
Ein bevorzugtes Lösungsmittel
für Verfahren
(A) ist Acetonitril. Nicht-polare Lösungsmittel sind beispielsweise
aromatische oder aliphatische Kohlenwasserstoffe, zum Beispiel Toluol und
Xylole, oder aromatische oder aliphatische Halogenkohlenwasserstoffe,
zum Beispiel Chlorbenzole. Im allgemeinen ist das Vorhandensein
von Wasser im Lösungsmittelmedium
erforderlich. Die Menge an Wasser kann zwischen katalytisch und
einem großen Überschuß schwanken,
und es kann als Cosolvens verwendet werden. Das Volumenverhältnis von
Lösungsmittel/Wasser
beträgt
vorzugsweise von 99,9:0,1 bis 9:1.
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Die
verwendete Reaktionstemperatur liegt im allgemeinen im Bereich von
0°C bis
zum Siedepunkt des Lösungsmittels,
vorzugsweise von 20°C
bis 120°C
und besonders bevorzugt von 60°C
bis 100°C.
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Im
allgemeinen findet die Umsetzung in Gegenwart einer starken Säure, gewöhnlich einer
Mineralsäure,
beispielsweise Schwefelsäure
oder vorzugsweise Salzsäure,
oder einer organischen Carbonsäure
wie Trifluoressigsäure,
statt. Die Menge an vorliegender Säure kann zwischen einer katalytischen
Menge bis zum großen Überschuß schwanken.
Im allgemeinen erhält
man mit einer katalytischen Menge gute Ergebnisse.
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Indem
man die Umsetzung unter sauren Bedingungen und mit leicht verfügbaren Reagenzien
durchführt,
lassen sich die Verbindungen der Formel (I) einfach und in hoher
Ausbeute mit minimaler Bildung von Nebenprodukten erhalten. Die
Umsetzung eignet sich insbesondere für Niederalkylester der Formel
(II), insbesondere die, in denen R3 für Methyl
oder Ethyl steht, da sich diese Verbindungen aus leichter verfügbaren bzw.
weniger teuren Ausgangsmaterialien herstellen lassen.
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Die
durch die Verfahren der vorliegenden Erfindung erhaltenen Verbindungen
der Formel (I) lassen sich gemäß der folgenden
Reaktionsschemata für
die Herstellung von herbizid wirksamen 4-Benzoylisoxazolderivaten verwenden:
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In
den obigen Schemata steht R1 für Cyclopropyl,
R2 steht für substituiertes Phenyl und
Ra steht für Alkyl. Die 4-Benzoylisoxazole
der Formel (IX) und (X) sind beispielsweise in den europäischen Patentschriften Nr.
0418175, 0487353, 0527036, 0560482, 0609798 und 0682659 beschrieben.
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Die
Erfindung wird durch die folgenden nichteinschränkenden Beispiele erläutert.
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Beispiel 1
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Darstellung von 3-Cyclopropyl-1-(4-fluor-3-methoxy-2-methylthiophenyl)propan-1,3-dion.
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Eine
Lösung
von 3-Cyclopropyl-1-(4-fluor-3-methoxy-2-methylthiophenyl)-2-methoxycarbonylpropan-1,3-dion (0,15
g) in einer Mischung von Acetonitril/Wasser (95:5) mit 3 Tropfen
Salzsäure
(2 M) wurde 44 Stunden lang auf Rückfluß erhitzt, abgekühlt, getrocknet
(Magnesiumsulfat) und eingedampft, wodurch man die Titelverbindung
(0,08 g) erhielt, NMR 0,9 (m, 2H), 1,1 (m, 2H), 1,65 (m, 1H), 2,37
(s, 3H), 3,96 (s, 3H), 4,15 (s, 1H), 5,9 (s, 1H), 6,95-7,15 (m,
2H).
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Die
obige Verbindung wurde auch auf ähnliche
Weise, jedoch unter Verwendung von Acetonitril ohne Zusatz von Wasser,
aus 3-Cyclopropyl-2-ethoxycarbonyl-1-(4-fluor-3-methoxy-2-methylthiophenyl)propan-1,3-dion
dargestellt.
Bei diesem Experiment wurde die Reaktionsmischung 20 Stunden lang
auf Rückfluß erhitzt,
was zu einer sauberen Umwandlung in die Titelverbindung (gemäß NMR) führte, jedoch
lagen nach dieser Zeit noch 60% des Ausgangsethylesters vor.
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Beispiel 2 – Technische
Information
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Darstellung von 3-Cyclopropyl-1-(4-fluor-3-methoxy-2-methylthiophenyl)-2-methoxycarbonylpropan-1,3-dion.
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Eine
Suspension von Magnesiumspänen
(0,107 g, 1,1 Äquivalente)
in Methanol wurde mit Tetrachlorkohlenstoff versetzt. Dann wurde
eine Lösung
von 3-Cyclopropyl-3-oxopropionsäuremethylester
(0,395 g, 1,1 Äquivalente)
in Methanol zugesetzt. Die Mischung wurde 0,5 Stunden lang bei 60°C gerührt, abgekühlt, eingedampft
und nach Zugabe von trockenem Toluol nochmals eingedampft, wodurch
man das entsprechende Magnesiumenolat erhielt. Eine Lösung der
Hälfte
dieses Magnesiumenolats in Toluol wurde mit einer Lösung von
4-Fluor-3-methoxy-2-methylthiobenzoylchlorid (0,54 g) in Toluol
versetzt, und die Mischung wurde 18 Stunden lang bei 20°C gerührt, gewaschen
(2 M Salzsäure,
dann Wasser), getrocknet (Magnesiumsulfat) und eingedampft, wodurch
man die Titelverbindung (0,75 g) erhielt, NMR 1,1 (m, 2H), 1,38
(m, 2H), 2,4 (s, 3H), 2,62 (m, 1H), 3,42 (s, 3H), 4,0 (s, 3H), 6,9
(m, 1H), 7,1 (m, 1H), 17,8 (s, 1H).
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In ähnlicher
Weise wurde ausgehend von 3-Cyclopropyl-3-oxopropionsäureethylester die folgende Verbindung
dargestellt:
3-Cyclopropyl-2-ethoxycarbonyl-1-(4-fluor-3-methoxy-2-methylthiophenyl)propan-1,3-dion,
NMR 0,87 (t, 3H), 1,12 (m, 2H), 1,39 (m, 2H), 2,4 (s, 3H), 2,68
(m, 1H), 3,9 (q, 2H), 4,0 (s, 3H), 6,9 (m, 1H), 7,1 (m, 1H), 17,85 (s,
1H).
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Beispiel 3 – Technische
Information
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Darstellung von 2-t-Butoxycarbonyl-3-cyclopropyl-1-(4-fluor-3-methoxy-2-methylthiophenyl)propan-1,3-dion.
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Magnesiumchlorid
(0,036 g, 1 Äquivalent)
in Acetonitril wurde unter Rühren
unter einem inerten Gas mit einer Lösung von 3-Cyclopropyl-3-oxopropionsäure-t-butylester
(0,07 g, 1 Äquivalent)
in Acetonitril versetzt. Die Mischung wurde auf 0°C abgekühlt, und
Pyridin (0,061 ml, 2 Äquivalente)
wurde zugesetzt. Nach 4 Stunden bei 0°C wurde mit einer Lösung von
4-Fluor-3-methoxy-2-methylthiobenzoylchlorid
(0,09 g) in Acetonitril versetzt. Nach 0,75 Stunden wurden Wasser
und Salzsäure
(2 M) zugegeben, und es wurde mit Ether extrahiert. Der Extrakt
wurde getrocknet (Magnesiumsulfat) und eingedampft, wodurch man
die Titelverbindung (0,139 g) erhielt, NMR 1,1 (m, 2H), 1,18 (s,
9H), 1,35 (m, 2H), 2,42 (s, 3H), 4,0 (s, 3H), 6,9 (m, 1H), 7,05-7,15
(m, 1H), 17,6 (bs, 1H).
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Beispiel 4 – Technische
Information
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Darstellung von 3-Cyclopropyl-3-oxopropionsäure-t-butylester mit Magnesiumethanolat
als Base.
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Eine
Mischung von Magnesiumethanolat (0,357 g, 1 Äquivalent) in Tetrahydrofuran
wurde mit einer Lösung
von Malonsäuremono-t-butylester
(0,525 g, 1 Äquivalent)
in Tetrahydrofuran versetzt und 4 Stunden lang bei 20°C gerührt. Nach
dem Abkühlen
auf 0°C
wurde eine Lösung
von N-Cyclopropancarbonylimidazol (0,425 g, 1 Äquivalent) in Tetrahydrofuran
zugegeben, und die Mischung wurde 1 Stunde lang und dann bei 20°C über Nacht
gerührt.
Salzsäure
(2 M) wurde zugegeben, die Mischung wurde 0,5 Stunden lang gerührt und
extrahiert (Ether), und der Extrakt wurde getrocknet (Magnesiumsulfat)
und eingedampft, wodurch man die Titelverbindung (0,519 g) erhielt,
NMR 0,95 (m, 2H), 1,1 (m, 2H), 1,3 (m, 1H), 1,5 (s, 9H), 3,5 (s,
2H).
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Beispiel 5 – Technische
Information
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Darstellung von 3-Cyclopropyl-3-oxopropionsäure-t-butylester mit Magnesiumchlorid
und Triethylamin als Base.
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Eine
gerührte
Mischung von trockenem Magnesiumchlorid (0,084 g, 1,2 Äquivalente)
in trockenem Acetonitril wurde mit Malonsäuremono-t-butylester (0,184
g, 1,2 Äquivalente)
versetzt und auf 0°C
abgekühlt. Triethylamin
(0,204 ml, 2 Äquivalente)
wurde zugegeben, und es wurde 0,25 Stunden lang bei 0°C gerührt. Bei 0°C wurde mit
N-Cyclopropancarbonylimidazol (0,10 g, 1 Äquivalent) versetzt, und es
wurde 1 weitere Stunde lang bei 0°C
und dann über
Nacht bei 20°C
gerührt.
Salzsäure
(2 M) wurde zugegeben, die Mischung wurde extrahiert (Ether), und
der Extrakt wurde gewaschen (2 M Natronlauge, dann Wasser), getrocknet
(Magnesiumsulfat) und eingedampft, wodurch man die Titelverbindung
(0,05 g) erhielt, NMR 0,95 (m, 2H), 1,1 (m, 2H), 1,3 (m, 1H), 1,5
(s, 9H), 3,5 (s, 2H).
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Vergleichsbeispiel 5a
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Darstellung von 3-Cyclopropyl-3-oxopropionsäure-t-butylester aus Cyclopropancarbonylchlorid
mit Magnesiumchlorid und Triethylamin als Base.
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Wenn
man gemäß dem obigen
Beispiel 5 vorging, jedoch N-Cyclopropylcarbonylimidazol
durch Cyclopropancarbonylchlorid ersetzte, zeigte die Analyse des
erhaltenen Produktes, daß keine
Titelverbindung gebildet worden war.
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Das
obige Experiment zeigt den klaren Vorteil der Verwendung von N-Cyclopropylcarbonylimidazol, verglichen
mit Cyclopropancarbonylchlorid.
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Beispiel 6 – Technische
Information
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Darstellung von 3-Cyclopropyl-3-oxopropionsäure-t-butylester mit Magnesiumchlorid
und Triethylamin als Base über
die in situ Bildung von N-Cyclopropancarbonylimidazol.
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Imidazol
(0,143 g, 2,2 Äquivalente)
und Malonsäuremono-t-butylester (0,141
g, 1,2 Äquivalente)
wurden zu einer gerührten
Mischung von trockenem Magnesiumchlorid (0,109 g, 1,2 Äquivalente)
in trockenem Acetonitril gegeben und auf 0°C abgekühlt. Triethylamin (0,204 ml,
2 Äquivalente)
wurde zugesetzt, und es wurde 0,25 Stunden lang gerührt, bevor
Cyclopropancarbonylchlorid (0,1 g, 1 Äquivalent) bei 0°C zugesetzt wurde.
Es wurde 1 weitere Stunde lang bei 0°C und dann über Nacht bei 20°C gerührt. Salzsäure (2 M)
wurde zugegeben, die Mischung wurde extrahiert (Ether) und der Extrakt
wurde gewaschen (2 M Natronlauge, dann Wasser) und eingedampft,
wodurch man die Titelverbindung (0,111 g) erhielt, NMR 0,95 (m,
2H), 1,1 (m, 2H), 1,3 (m, 1H), 1,5 (s, 9H), 3,5 (s, 2H).
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Referenzbeispiel 1
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Darstellung von 4-Fluor-3-methoxy-2-methylthiobenzoyl-chlorid
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Eine
gerührte
Lösung
von Methylmercaptan (9,7 g) in trockenem Tetrahydrofuran wurde unter
einer inerten Atmosphäre
mit 2,4-Difluor-3-methoxybenzoesäure
(38,2 g) versetzt. Bei –78°C wurde eine
Lösung von
n-Butyllithium (162
ml einer 2,5 M Lösung
in Hexan) zugetropft. Nach einer Stunde wurde die Mischung über Nacht
auf 20°C
erwärmen
gelassen und eingedampft. Salzsäure
(2 M) und Ether wurden zugesetzt, und die organische Phase wurde
gewaschen (Wasser), getrocknet (Magnesiumsulfat) und eingedampft.
Der Rückstand
wurde mit Hexan verrieben, wodurch man 4-Fluor-3-methoxy-2-methylthiobenzoesäure (29,2
g) erhielt, NMR 2,6 (s, 3H), 4,0 (s, 3H), 7,1 (m, 1H), 7,9 (m, 1H).
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Eine
gerührte
Lösung
von 4-Fluor-3-methoxy-2-methylthiobenzoesäure (29,2
g) in Dichlormethan wurde mit Oxalsäurechlorid (51,5 g) versetzt.
Nach 3,5 Stunden wurde die Mischung eingedampft, wodurch man die
Titelverbindung (33,0 g) erhielt, die direkt für die obigen Umsetzungen verwendet
wurde.
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Referenzbeispiel 2
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Darstellung
von N-Cyclopropancarbonylimidazol
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Eine
Lösung
von Cyclopropancarbonylchlorid (10,0 g) in trockenem Tetrahydrofuran
wurde tropfenweise zu einer bei 0°C
gerührten
Lösung
von Imidazol (13,0 g, 2 Äquivalente)
gegeben. Nach 1 Stunde wurde der Feststoff abfiltriert und das Filtrat
eingedampft, wodurch man die Titelverbindung (13,3 g) erhielt, NMR
1,2 (m, 2H), 1,38 (m, 2H), 2,21 (m, 1H), 7,12 (d, 1H), 7,55 (d,
1H), 8,34 (s, 1H).
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Vergleichsbeispiel
zur Veranschaulichung des Nutzens der Erfindung
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Darstellung von 5-Cyclopropyl-4-(4-fluor-3-methoxy-2-methylsulfonylbenzoyl)isoxazol
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Eine
Mischung von 3-Cyclopropyl-1-(4-fluor-3-methoxy-2-methylsulfonylphenyl)propan-1,3-dion
(5,4 g) und Orthoameisensäuretriethylester
(4,8 g) in Essigsäureanhydrid
(4,5 g) wurde 4 Stunden lang unter Rückfluß erhitzt. Die Mischung wurde
eingedampft, wodurch man 3-Cyclopropyl-2-ethoxymethylen-1-(4-fluor-3-methoxy-2-methylsulfonylphenyl)propan-1,3-dion
(6,1 g) als ein rotes Öl
erhielt, das direkt für
die nächste
Stufe verwendet wurde.
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Auf ähnliche
Weise wurde auch die folgende Verbindung dargestellt:
3-Cyclopropyl-2-ethoxymethylen-1-(4-fluor-3-methoxy-2-methylthiophenyl)propan-1,3-dion.
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Hydroxylaminhydrochlorid
(1,67 g) und Natriumacetat (1,3 g) wurden zu einer gerührten Lösung von 3-Cyclopropyl-2-ethoxymethylen-1-(4-fluor-3-methoxy-2-methylsulfonylphenyl)propan-1,3-dion
(6,1 g) in Ethanol gegeben. Nach 1 Stunde wurde das Lösungsmittel
abgedampft, und der Rückstand
in Essigsäureethylester
wurde gewaschen (Wasser), getrocknet (Magnesiumsulfat) und eingedampft.
Aufreinigung des Rückstands
durch Säulenchromatographie
an Kieselgel unter Verwendung von Essigsäureethylester/Hexan (1:1) als
Laufmittel und Verreiben mit Ethanol lieferte die Titelverbindung
(1,4 g), Schmp. 122–123°C.
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Auf ähnliche
Weise wurde auch die folgende Verbindung dargestellt:
5-Cyclopropyl-4-(4-fluor-3-methoxy-2-methylthiobenzoyl)isoxazol,
Schmp. 62,5–65°C.