DK159438B

DK159438B - Fremgangsmaade til fremstilling af (1r,cis)-caronaldehydsyre

Info

Publication number: DK159438B
Application number: DK287478A
Authority: DK
Inventors: Steven Alan Roman
Original assignee: Shell Int Research
Priority date: 1977-08-09
Filing date: 1978-06-26
Publication date: 1990-10-15
Also published as: GB2002377B; DE2834547A1; DD137586A5; CA1110256A; HU176157B; FR2400021A1; CH637387A5; BE869429A; MX5104E; IT7826552A0; JPS6213353B2; BR7805060A; US4132717A; US4156692A; DK159438C; DE2834547C2; JPS5430150A; GB2002377A; DK287478A; NL7808245A

Description

DK 159438 B

Den foreliggende opfindelse angår en særlig fremgangsmåde til fremstilling af (IR,cis)-caronaldehydsyre, som er en forbindelse med en række anvendelser som et mellemprodukt i fremstillingen af pesticidt aktive pyrethroidforbindelser.

5 I DK fremlæggelsesskrift 131.776 beskrives det, at den indre halv-acylal af (IR,cis)-3,3-dimethyl-2-formyl-cyclopropan-1-carboxylsyre med formlen I

HO

h>v- y—°\ 10 (i det nedenstående betegnet (IR,cis)-caronaldehydsyre) er et mellemprodukt, som kan anvendes i fremstillingen af (IR,cis)-chrysanthem-syre, som har visse estere, hvorom det vides, at de har pesticid virkning.

15 Det er også kendt fra Agr. Biol. Chem., 29, 784 (1965), at (lR,cis)-

3,3-dimethyl-2-(2-oxopropyl)cyclopropan-l-carboxylsyre med formlen II

Hs ^CH2COCH3 ch3 y//\-cooh n CH3 h 20 let kan fremstilles ud fra (+)-3-caren, som er en billig naturlig terpen, som er lettilgængelig i rigelige mængder. '

Det har nu vist sig, at (IR,cis)-caronaldehydsyre hensigtsmæssigt kan s 2

DK 159438 B

fremstilles ud fra forbindelse XI, der, som nævnt ovenfor, er lettilgængelig fra (+)-3-caren.

, Det er fra DK 131.776 kendt, at forbindelsen med formlen I ved en syntese i 5 trin kan fremstilles ud fra en stereoisomer af en vinyl-5 cyclopropanf orbindelse, idet de 5 trin omfatter behandling af vinyl- cyclopropanforbindelsen med ozon i nærværelse af en lavere alkanol, reduktion af det dannede ozonid, hydrolysering af den således dannede dialkylketal i nærværelse af syre til dannelse af et formylderivat, dannelse af en lacton i nærværelse af en base, og behandling af 10 lactonen med svag syre eller base til dannelse af forbindelsen med formlen I. _____

Fremgangsmåden ifølge den foreliggende opfindelse er imidlertid en 3-eller 4-trinsproces, hvis udgangsmateriale er lettilgængeligt ud fra (+)-3-caren, som er en billig og lettilgængelig naturligt forekommen-15 de terpen, som findes i nåletræer og kan oprenses ved destillation.

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen har således den fordel, at den anvender et billigt og lettilgængeligt udgangsmateriale, og at den indeholder færre procestrin.

Den foreliggende opfindelse angår således en særlig fremgangsmåde til 20 fremstilling af (IR,cis)-caronaldehydsyre med formlen I

HO -- °\ CH- hvilken fremgangsmåde er ejendommelig ved, at \

25 a) (IR,cis)-3,3-dimethyl-2-(2-oxopropyl)cyclopropan-l-carboxylsyre med formlen II

3

DK 159438 B

H\ / CHjCOCH j

CH,-- COOH

3“T ^ II

CH3 H

cyclodehydratiseres til dannelse af en enollacton med formlen III

5 /CH3 |A0 H"'J 1 111 CH _^0 CH3 b) enollactonen behandles med ozon til dannelse af et ozonid, og at derefter enten

10 c) ozonidet underkastes reduktiv spaltning i fraværelse af vand til dannelse af det blandede eddikesyreanhydrid med formlen IV

H

V

v ^ CHO

CH--7/\-C0-0-C0CH-

X V 3 IV

X s CH3 h 15 og

DK 159438 B

4 d) det blandede arihydrid hydrolyseres til dannelse af (IR,cis)-caro-naldehydsyre, eller \ c') der udføres reduktiv spaltning af ozonidet og hydrolyse i nærværelse af vand til direkte dannelse af (lR,cis)-caronaldehydsyre.

5 Cyclodehydratiseringen kan udføres under sure betingelser. F.eks. kan (IR,cis)-3,3-dimethyl-2-(2-oxopropyl)cyclo-propan-l-carboxyl-syreudgangsmaterialet ved 10 - 80°C behandles med en katalytisk mængde p-toluensulfonsyre og et organisk syreanhydrid såsom eddike-syreanhydrid i et inert opløsningsmiddel, f.eks. et aromatisk carbon-10 hydrid såsom benzen eller toluen.

Ozoniseringen kan udføres under anvendelse af forskellige kendte fremgangsmåder, f.eks. under anvendelse af ozongas eventuelt fortyndet med oxygengas, nitrogengas eller luft ved en lav temperatur på -80 - +30°G, fortrinsvis ved en temperatur under 0°C. Enollactonen 15 opløses hensigtsmæssigt i et opløsningsmiddel, som er inert over for ozoniseringsreaktionen. Egnede opløsningsmidler omfatter aromatiske carbonhydrider såsom benzen og toluen, halogenerede carborihydrider såsom methylendichlorid og chloroform, lavere aliphatiske carboxylsyrer og estere deraf såsom iseddike og ethylacetat, aliphatiske 20 carbonhydrider såsom n-hexan og lavere alkanoler såsom methanol.

Det resulterende ozonid kan underkastes reduktiv spaltning med eller uden isolering fra reaktionsblandingen. En opløsning af ozonidet i et hensigtsmæssigt opløsningsmiddel, f.eks. en ether eller et aromatisk carbonhydrid såsom diethylether, benzen eller toluen, kan behandles 25 til udførelse af reduktiv spaltning, f.eks. ved behandling med zinkstøv og eddikesyre. Der kan f.eks. anvendes temperaturer i området 10 - 30°C. Når en sådan omsætning udføres i fraværelse af vand, fås det blandede eddikesyreanhydrid IV af (lR.cis)-caronaldehydsyre. I sådanne tilfælde fås den ønskede (IR,cis)-ckronaldehydsyre ved ved 30 ca. stuetemperatur at tilsætte en vandig base såsom et alkalimetal-eller jordalkalimetalhydroxid, fortrinsvis natriumhydroxid eller kaliumhydroxid, fortrinsvis i blanding med et opløsningsmiddel såsom acetone. Hvis zink-eddikesyrebehandlingen imidlertid udføres i nær-

DK 159438B

5 værelse af vand, f.eks. under anvendelse af et ether-eddikesyre-vandopløsningsmiddel i forholdet 40:9:1, fremstilles (lR;cis)-caronalde-hydsyren direkte. Den tilstedeværende vandmængde skal mindst være den støkiometrisk mængde, der kræves for at reaktionen skal forløbe.

5 Vandmængden bør også være tilstrækkelig til at opretholde homogeniteten i det anvendte opløsningsmiddelsystem. I begge tilfælde kan syren udvindes og renses på kendt måde, f.eks. ved ekstraktion eller filtrering .

En fordel ved fremgangsmåden ifølge den foreliggende opfindelse er, 10 at (IR,cis)-3,3-dimethyl-2-(2-oxopropyl)cyclopropan-l-carboxylsyre kan fremstilles ud fra (+)-3-caren, som beskrevet i Agr. Biøl. Chem., 29, 784 (1965).

Den fremstillede (IR,cis)-caronaldehydsyre er nyttig til via (lR,cis)-chrysantemumsyre at fremstille visse (lR,cis)-3,3-dimethyl-15 2-(substitueret vinyl)-cyclopropan-l-carboxylsyrer (jfr DK 131.776) f.eks. syrer, hvor den substituerede vinylgruppe er 2,2-dichlorvinyl, 2,2-dibromvinyl eller 2,2-difluorvinyl, som i sig selv er mellemprodukter til fremstillingen af syntetiske pyrethroider med nyttige insecticide egenskaber.

20 Enollactonforbindelsen med formlen III er en hidtil ukendt forbindelse .

Fremgangsmåden ifølge den foreliggende opfindelse belyses nærmere ved følgende eksempler. I eksemplerne bekræftes identiteten af forbindelser, mellemprodukter og slutprodukter ved elementaranalyse og ved 25 infrarøde og kernemagnetiske spektralanalyser, når det er nødvendigt.

EKSEMPEL 1 (IR,cis)-4,7,7-Trimethyl-3-oxabicyclo[4.1.0]hept-4-en-2-on (Forbindelse med formel III)

En opløsning af 29 g (0,17 mol) (lR,cis)-3,3-dimethyl-2-(2-oxopro-30 pyl)cyclopropan-l-carboxylsyre og 3 g (0,016 mol) p-toluensulfonsyre- 6

DK 159438 B

monohydrat i 93 ml eddikesyreanhydrid og 150 ml benzen omrøres i 30 minutter ved 10 - 20°C. Den let formørkede blanding fortyndes med ether og vaskes med iskold mættet natriumbicarbonatopløsning, indtil vaskevæskeme udviser basisk reaktion. Den organiske fase tørres over 5 vandfri magnesiumsulfat og affarves med aktivt kul. Opløsningsmidlet afdampes i vakuum, hvorved fås 24 g (93%) produkt i form af et gyldenbrunt fast stof. Ved omkrystallisation af pentan fås et hvidt fast stof III, smeltepunkt 44 - 45,5°C, [e]§5 -85,60 (c — 2,0 i chloroform) .

10 EKSEMPEL 2 (IR,cis)-Caronaldehydsyre

En strøm af ozon i luft bobles gennem en opløsning af 18,2 g (0,12 mol) af det i eksempel 1 fremstillede produkt i 100 ml methylen-chlorid ved -80°C, indtil der er en vedvarende bleg blå farve. Opløs-15 ningen skylles med luft til fjernelse af overskydende ozon, og opløsningsmidlet afdampes vinder reduceret tryk under 25°G. Remanensen opløses og omrøres i 480 ml ether-eddikesyre-vand (40:9:1) og behandles i portioner med 43,2 g zinkstøv i løbet af 1 1/2 time, medens temperaturen holdes på ca. 20°C. Efter omrøring i 2 timer ved stue-20 temperatur filtreres blandingen til fjernelse af zinksalte, og filtraterne inddampes i vakuum. Remanensen opløses i methylenchlorid, tørres over vandfri magnesiumsulfat, og opløsningsmidlet afdampes, hvorved ved triturering med pentan-ether (4:1) fås 11,8 g produkt, smeltepunkt 112 - 113°C. Ud fra filtratremanensen fås en yderligere 25 mængde på 0,8 g, hvorved fås et totaludbytte på 74%. Ved omkrystallisation af ether-pentan fås et hvidt fast stof, smeltepunkt 116 - 117,5°C, [a]g8 -101,5o (c - 1,1 i ethanol).

Claims

1. Fremgangsmåde til fremstilling af (IR,cis)-caronaldehydsyre med 15 formlen I HO ^-0 CH3-I kendetegnet ved, at 20 a) (IR,cis) -3,3-dimethyl-2-(2-oxopropyl)cyclopropan-l-carboxylsyre med formlen II DK 159438 B H v .ch2coch3 CH3 " - COOH XX ch3 Nh cyclodehydratiseres til dannelse af en enollacton med formlen III 5 CH3 Λ H-J 1 III CH,- X ™3 b) enollactonen behandles med ozon til dannelse af et ozonid, og at derefter enten 10 c) ozonidet underkastes reduktiv spaltning i fraværelse af vand til dannelse af det blandede eddikesyreanhydrid med formlen IV H v V ^ CHO CH. -C0-0-C0CH3 3. s / N IV CH3 η 15 og DK 159438 B d) det blandede anhydrid hydrolyseres til dannelse af (lR,cis)-caro-naldehydsyre, eller c') der udføres reduktiv spaltning af ozonidet og hydrolyse i nærværelse af vand til direkte dannelse af (IR,cis)-caronaldehydsyre.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at ozonbehandlingen udføres under anvendelse af en gasblanding af ozon i luft.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 2, kendetegnet ved, at (lR,cis)-2,2-dimethyl-3-(2-oxopropyl)-10 cyclopropan-l-carboxylsyrereaktanten opløses i et opløsningsmiddel.

4. Fremgangsmåde ifølge krav 3, kendetegnet ved, at opløsningsmidlet er methylenchlorid.

5. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at den reduktive spaltning udføres i 15 nærværelse af zinkstøv og eddikesyre.

6. Fremgangsmåde ifølge krav 5, kendetegnet ved, at den reduktive spaltning udføres i nærværelse af et opløsningsmiddel.

7. Fremgangsmåde ifølge krav 6, 20 kendetegnet ved, at opløsningsmidlet er en blanding af diethylether og eddikesyre.

8. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at hydrolysen udføres i nærværelse af en vandig base.