DK158976B - Fremgangsmaade til fremstilling af alfa-cyanobenzyl - Google Patents

Description

i

DK 158976 B

Den foreliggende opfindelse angår en særlig fremgangsmåde til fremstilling af α-cyanobenzylestere. Disse estere hører til en klasse af insecticidt aktive forbindelser, som sædvanligvis kaldes syntetiske pyrethroider.

5 Den foreliggende opfindelse angår en særlig fremgangsmåde til fremstilling af a -cyanobenzyles tere med den almene formel I

5 ^J~XWd A-C-O-CH-T 7

10 idet et carboxylsyrehalogenid med den almene formel II

A - CO - halogen II

omsættes med en a -cyanobenzylalkoho1 med den almene formel III

HO-CH-r y 15 hvor A betegner aralkyl, alkyl eller cycloalkyl med op til 24 car-bonatomer,

en benzylgruppe med den almene formel IV

1 R3 ao yry.

R H

hvor betegner alkyl, cycloalkyl eller alkenyl med op til 4 car-bonatomer, og R·*· betegner hydrogen, halogen med et atomtal fra 9 til 2

DK 15 8 9 7 6 B

53 inklusive, NC>2, CF3, alkyl med 1-4 carbonatomer, alkoxy med 1-2 carbonatomer, allyl eller propargyl, og R^ betegner hydrogen eller methyl, eller en cyclopropylgruppe med den almene formel V 5 Ra ^Rb

RC ‘yS -—H V

Rd^ X

hvor Ra og Rb hver betegner alkyl med 1-6 carbonatomer, halogen med et atomtal fra 9 til 35 inklusive, eller, når Ra betegner hydrogen, 10 Rb da betegner en eventuelt med 1-3 fluor-, chlor- og/eller bromatomer substitueret alkenylgruppe med 2-6 carbonatomer, Rc og Rd hver betegner alkyl med 1-6 carbonatomer, eller når Rc betegner hydrogen,.

Rd da betegner en eventuelt med fra 1 til 3 fluor-, chlor- og/eller bromatomer substitueret alkenylgruppe med 2-6 carbonatomer, eller 15 mindst ét af symbolparrene Ra og Rb sammen eller Rc og Rd sammen betegner en alkylengruppe med 2-6 carbonatomer; X betegner alkyl alkenyl, aralkyl eller aryloxy med op til 10 carbonatomer; n er et helt tal fra 1 til 3; og 20 halogen betegner brom eller chlor, hvilken fremgangsmåde er ejendommelig ved, at omsætningen udføres i nærværelse af en Lewis-syre-katalysator.

Omsætningen udføres fortrinsvis i nærværelse af et inert opløsningsmiddel under tilbagesvalingsbetingelser.

25 Det foretrækkes, at n er 1, og X sidder i 3-stilling i forhold til benzylcarbonatomet. X betegner almindeligvis alkyl med 1-6 carbonatomer, især methyl, alkenyl med 2-4 carbonatomer såsom allyl eller aralkyl eller aryloxy, fortrinsvis med op til 8 carbonatomer såsom

DK 158976 B

3 benzyl eller især phenoxy. Den mest foretrukne a-cyanobenzylalkohol med den almene formel III er a -cyano-3-phenoxybenzy1alkoho 1.

Foretrukne på grund af deres pesticide egenskaber er sådanne pyreth-roider, hvor A betegner en benzylgruppe med den almene formel IV, 5 hvor R.3 betegner forgrenet alkyl med op til 4 carbonatomer såsom isopropyl, bA betegner halogen eller alkyl med 1-4 carbonatomer eller alkoxy med 1 eller 2 carbonatomer, fx chlor, methyl eller methoxy, og R.2 betegner hydrogen.

Det mest foretrukne benzylcarboxylsyrehalogenidudgangsmateriale er 10 a-isopropyl-4-chlorphenylacetylchlorid.

Når A i den almene formel I betegner en cyclopropylgruppe med den almene formel V foretrækkes det, af Ra og R*3 hver betegner methyl eller chlor, eller når Ra betegner hydrogen, R^ da betegner en isobutenyl-, mono- eller dichlorvinyl- eller dibromvinylgruppe, og, 15 hvis mindst ét af symbolerne Ra og R*3 sammen eller Rc og R^ sammen betegner en alkylengruppe med fra 2 til 6 carbonatomer, at alkylengruppen da har 3 carbonatomer.

Det mest foretrukne cyclopropylsyrehalogenidudgangsmateriale er 2,2-dimethyl-3-(2,2-dibromvinyl)cyclopropancarbonylchlorid, 2,2-dime-20 thyl-3-(2,2-dichlorvinyl)cyclopropancarbonylchlorid, 2,2,3,3-tetrame-thylcyclopropancarbonylchlorid eller 2,2-dimethyl-3-isobutenylcyclo-propancarbonylchlorid.

De ved fremgangsmåden ifølge den foreliggende opfindelse fremstillede pyrethroidforbindelser er kendte som pesticider, se fx, når A beteg-25 ner en cyclopropylgruppe med den almene formel II, USApatentskrifter nr. 3.835.176 og 3.987.193, hollandske patentansøgninger nr. 7307130, 7212973 og 7205298, belgiske patentskrifter nr. 814.819 og 820.418, tysk patentansøgning nr. 2.407.024. Når A betegner en eventuelt substitueret benzylgruppe med den almene formel III, kan eksempler på 30 sådanne pyrethroider findes i belgisk patentskrift nr. 801.946 eller, nAr A betegner en alkylgruppe, i belgisk patentskrift nr. 842.061.

4

DK 15897 6 B

I US patentskrift nr. 2.345.006 beskrives et enkelt eksempel på fremstilling af en ikke-phenolisk ester, nemlig lauryllaurat, ved omsætning af laurylalkohol med laurylsyrechlorid i nærværelse af aluminiumchlorid, idet udbyttet dog er relativt lavt, nemlig kun 65%.

5 Fra US patentskrift nr. 3.996.244 beskrives fremstilling af a-cyano- 3-phenoxybenzyl-a-isopropyl-4-chlor-phenylacetat (forbindelse 231 i fremstillingseksempel nr. 160 i kolonne 75-76) ved omsætning af det relevante syrechlorid med den relevante α-cyanobenzylalkohol, idet det opnåede udbytte var 74%.

10 Det har nu overraskende vist sig, at ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen, hvor et carboxylsyrehalogenid med den almene formel II i nærværelse af en Lewis-syre-katalysator omsættes med en a-cyanoben-zylalkohol med den almene formel III, opnås der udbytter, der er væsentligt bedre end dem, der opnås i den ovenfor omtalte kendte 15 teknik.

De mest foretrukne α-cyanobenzylpyrethroider til anvendelse i pesticide kompositioner har den almene formel I, hvor A betegner a-isopropyl -4-chlorbenzyl, 2,2,3,3-tetramethylcyclopropyl, 2-(2,2-dichlor-vinyl)-3,3-dimethylcyclopropyl eller 2-(2,2-dibromvinyl)-3,3-dime-20 thylcyclopropyl, X betegner 3-phenoxy, og n er 1.

Det skal bemærkes, at de forbindelser, der fremstilles ved fremgangsmåden ifølge den foreliggende opfindelse, kan eksistere i form af forskellige stereoisomere på grund af tilstedeværelsen af asymmetriske carbonatomer i strukturen, og således kan racemater, enkelte 25 isomere eller isomerblandinger fremstilles ved fremgangsmåden ifølge den foreliggende opfindelse ved at anvende de tilsvarende udgangsmaterialer.

Katalysatoren kan være en hvilken som helst Lewis-syre, dvs. en forbindelse, som kan optage ét eller flere elektronpar fra en anden 30 forbindelse til dannelse af en koordineret kovalent binding. Lewis-syren afledes hensigtsmæssigt fra et grundstof i gruppe IIIA i det periodiske system for grundstoffer (Lange, Handbook of Chemistry, 8. udgave, side 56-57) titan, tin, antimon, tantal, rhenium, jern eller zink. Disse omfatter uorganiske forbindelser afledt af fx bor, alumi-

DK 158976 B

5 nium, gallium, indium, thallium, zink, titan, antimon eller jern.

Generelt foretrækkes de uorganiske Lewis-syrehalogenider og -cyanider. Disse er fx bortrichlorid, bortribromid, aluminiumchlorid, aluminiumbromid, galliumtrichlorid, galliumtribromid, titantetrachlo-5 rid, titantetrabromid, stannichlorid, stannibromid, antimonpentachlo-rid, tantalpentachlorid, rheniumpentachlorid, ferrichlorid og især zinksalte såsom zinkchlorid, zinkiodid eller zinkcyanid.

De optimale mængder Lewis-syre afhænger af den valgte katalysator, opløsningsmidlet og reaktionsbestanddelene samt reaktionstiden og den 10 ønskede renhed. Sædvanligvis er molforholdet mellem katalysator og α-cyanobenzylalkohol fra 1:5 til 1:500, fortrinsvis 1:10 til 1:100.

Opløsningsmidlet bør være inert over for reaktionen. Egnede opløsningsmidler omfatter alkaner, cycloalkaner og aromatiske carbonhydri-der, chlorerede carbonhydrider eller ethere og blandinger deraf.

15 Opløsningsmidlet er især en alkan med 5-10 carbonatomer såsom n-pentan, n-hexan, n-octan, n-heptan, n-nonan, n-decan og de isomere deraf. Benziner, som er rige på alkaner, er også meget egnede, fx sådanne med et kogepunktsinterval ved atmosfæretryk på mellem 40 og 65°C, 60 og 80°C eller 80 og 110°C. Petroleumsether er også velegnet.

20 Cyclohexan og methylcyclohexan er eksempler på cycloalkaner med 6-8 carbonatomer. Aromatiske carbonhydridopløsningsmidler kan indeholde fra 6 til 10 carbonatomer, fx benzen, toluen, o-, m- eller p-xylen, trimethylbenzenerne eller pethyltoluen. Egnede chlorerede carbonhydrider indeholder fra 1 til 4 chloratomer i kombination med en 25 alkankæde med fra 1 til 4 carbonatomer eller en benzenring, fx car-bontetrachlorid, chloroform, dichlormethan, 1,2-dichlorethan, tri-chlorethan, perchlorethan, chlorbenzen eller 1,2- eller 1,3-dichlor-benzen. Ethere er generelt sådanne, som indeholder 2-6 carbonatomer såsom diethylether eller diisopropylether. Chlorerede carbonhydrider 30 foretrækkes, især methylhalogenider såsom methylenchlorid.

Det molære forhold mellem syrehalogenidet og a-cyanobenzylalkoholen er ikke kritisk og kan fx varieres fra 1:3 til 3:1 og fortrinsvis fra 1,5:1 til 1:1,5.

DK 158976B

6

Den foretrukne reaktionstemperatur er sådan, at der haves tilbagesvalingsbetingelser ved normalt atmosfæretryk og varierer naturligvis med reaktionsblandingens sammensætning.

De forskellige bestanddele i reaktionsblandingen bringes fortrinsvis 5 i kontakt med hinanden ved bevægelse, fx omrøring. Syrehalogenidet kan også tilsættes gradvis til en blanding af de andre udgangsforbindelser og reaktionsbestanddele.

Konventionelt kan det, efter at en Lewis-syre-katalyseret reaktion er fuldendt eller er udført til en ønsket omsætningsgrad, være fordelag-10 tigt at inaktivere Lewis-syren, før nogle bestanddele af reaktions-blandingen isoleres. Denne inaktivering af Lewis-syren kan hensigtsmæssigt udføres ved ekstraktion af reaktionsblandingen med vand.

De ved fremgangsmåden ifølge den foreliggende opfindelse fremstillede produkter udvindes derpå ved egnede teknikker såsom filtrering eller 15 destillering.

Fremgangsmåden ifølge den foreliggende opfindelse belyses nærmere ved følgende eksempler. Produkternes identitet bekræftes ved GLC, IR- og kernemagnetisk resonansspektralanalyse i den nødvendige udstrækning.

EKSEMPEL 1 20 En opløsning af 10,0 ml 4-chlor-a-isopropylphenylacetylchlorid, 11,3 g a-cyano-3-phenoxybenzylalkohol og 0,2 g zinkchlorid i 50 ml methylenchlorid omrøres og tilbagesvales i 3 timer. Opløsningen afkøles til stuetemperatur og omrøres med vandig natriumbicarbonat i 1 time. Den organiske fase fraskilles, tørres med magnesiumsulfat og 25 inddampes under reduceret tryk, hvorved fås 20,0 g (95%'s udbytte) af det ønskede produkt i 95%'s renhed ved GLC-analyse.

Claims (7)

1. 5 EKSEMPEL 3 Ved en lignende omsætning som i eksempel 1 fås under anvendelse af zinkcyanid som katalysator 100%'s udbytte af det ønskede esterprodukt i 80%'s renhed ved GLC-analyse. Ved lignende fremgangsmåder som beskrevet i eksemplerne ovenfor 10 fremstilles 2,2-dimethyl-3-(2,2-dibromvinyl)cyclopropancarboxylsyre--a-cyano-3-phenoxybenzylester, 2,2-dimethyl-3-(2,2-dichlorvinyl)cyclo-propancarboxylsyre-α-cyano-3-phenoxybenzylester, 2,2-dimethyl-3-(2,2-dichlorvinyl)cyclopropancarboxylsyre-a-cyano-3-phenoxybenzylester og 2,2-dimethyl-3- 15 isobutenylcyclopropancarboxylsyre-o-cyano-3-phenoxybenzylestex.
2. 1. Fremgangsmåde til fremstilling af α-cyanobenzylestere med den almene formel I
3. 20 A-C-O-CH-^ 7 j idet et carboxylsyrehalogenid med den almene formel II A - CO - halogenid II omsættes med en α-cyanobenzylalkohol med den almene formel III DK 158976 B /TJ«' (x)n HO-CH-^ III hvor A betegner aralkyl, alkyl eller cycloalkyl med op til 24 car-5 bonatomer, en benzylgruppe med den almene formel IV :£>f H 10 hvor betegner alkyl, cycloalkyl eller alkenyl med op til 4 car-bonatomer, og rI betegner hydrogen, halogen med et atomtal fra 9 til 53 inklusive, NCtø, CF3, alkyl med 1-4 carbonatomer, alkoxy med 1-2 carbonatomer, allyl eller propargyl, og R^ betegner hydrogen eller methyl, eller 15 en cyclopropylgruppe med den almene formel V Ra JLb Rc pr -Η V Rd hvor Ra og Rb hver betegner alkyl med 1-6 carbonatomer, halogen med 20 et atomtal fra 9 til 35 inklusive, eller, når Ra betegner hydrogen, Rb da betegner en eventuelt med 1-3 fluor-, chlor- og/eller bromatomer substitueret alkenylgruppe med 2-6 carbonatomer, Rc og Rd hver betegner alkyl med 1-6 carbonatomer, eller når Rc betegner hydrogen, Rd da betegner en eventuelt med fra 1 til 3 fluor-, chlor- og/eller DK 158976 B bromatomer substitueret alkenylgruppe med 2-6 carbonatomer, eller mindst ét af symbolparrene Ra og sammen eller Rc og R^ sammen betegner en alkylengruppe med 2-6 carbonatomer; X betegner alkyl alkenyl, aralkyl eller aryloxy med op til 10 5 carbonatomer; n er et helt tal fra 1 til 3; og halogen betegner brom eller chlor, kendetegnet ved, at omsætningen udføres i nærværelse af en Lewis-syre-katalysator.
4. 2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at omsætningen udføres i nærværelse af et inert opløsningsmiddel, som fortrinsvis er et carbonhydrid eller et chloreret carbonhydrid, især et chloreret carbonhydrid med 1-3 chlor-atomer på en benzenring eller en alkankæde med 1-4 carbonatomer. 15. 3. Fremgangsmåde, ifølge krav 1, kendetegnet ved, at Lewis-syre-katalysatoren er en uorganisk forbindelse afledt af titan, tin, antimon, tantal, rhenium, jern eller zink, hvilken uorganisk forbindelse fortrinsvis er et uorganisk halogenid eller cyanid, især et zinkhalogenid, specielt 20 zinkchlorid.
5. 4. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, kendetegnet ved, at α-cyanobenzylalkoholen er a-cyano-3-phenoxybenzylalkohol. 1 Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af kravene 1-4, 25 kendetegnet ved, at A betegner en benzylgruppe med den almene formel IV, hvor R·^ betegner forgrenet alkyl med op til 4 carbonatomer, R^- betegner halogen eller alkyl med 1-4 carbonatomer eller alkoxy med 1-2 carbonatomer, og R^ betegner hydrogen. DK 158976 B
6. 6. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af kravene 1-5, kendetegnet ved, at carboxylsyrehalogenidet er a-isopropyl- 4-chlorphenylacetylchlorid.
7. 7. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af kravene 1-5, 5 kendetegnet ved, at carboxylsyrehalogenidet er 2.2- dimethyl-3-(2,2-dibromvinyl)cyclopropancarbonylchlorid, 2.2- dimethyl-3-(dichlorvinyl)cyclopropancarbonylchlorid, 2,2,3,3-tetramethylcyclopropancarbonylchlorid eller 2.2- dimethyl-3-isobutenylcyclopropancarbonylchlorid.