FI71729B - Foerfarande foer framstaellning av cyklopropankarboxylsyraesterderivat - Google Patents

Description

1 71729

Menetelmä syklopropaanikarboksyylihappoesterijohdannaisten valmistamiseksi

Keksinnön kohteena on tuholaisille myrkyllisten syklo-5 propaanikarboksyylihappoesterijohdannaisten valmistus.

Syklopropaanikarboksyylihappoesterijohdannaiset, joilla on yleinen kaava I

10 --R^ H CH = CC o

X rO

CH3' -—X—-C°-0— \ ' ^ 15 / \

ch3 H

1 2 jossa R ja R ovat itsenäisesti kloori, bromi tai metyyli, ovat tunnettuja yhdisteitä, joilla on tuholaismyrkkyvaikutus, 20 ks. esimerkiksi GB-patenttijulkaisu no. 1 413 491 tai US- patenttijulkaisu no. 4 024 163. Nämä yhdisteet kuuluvat tuho-laismyrkky-yhdisteisiin, joita alalla tavallisesti nimitetään "kasvinsuojeluhyönteismyrkyiksi". Kaavan I mukaiset yhdisteet sisältävät kaksi asymmetria-keskusta happo-osan syklopropaani-25 renkaassa ja kolmannen asymmetria-keskuksen alkoholi-osassa, mikä johtaa 8 mahdollisen isomeerin olemassaoloon. Yleensä tuholaismyrkkyvaikutus on parempi yhdisteillä, joilla on cis-konfiguraatio syklopropaani-renkaalla, kuten Itaya et ai ovat esittäneet julkaisussa "Synthetic Pyrethroids", ACS 30 Symposium Series 42, sivut 45 - 54, ja isomeeri, jolla on suurin tuholaismyrkky-aktiivisuus on yleensä se isomeeri, joka sopivasti merkitään IR cis S-isomeeriksi, jossa IR cis-tarkoittaa konfiguraatiota happo-osassa ja S- tarkoittaa konfiguraatiota alkoholi-osassa, kuten Elliott et ai julkai-35 sussa Nature 28 (1974) 710 - 711 ovat esittäneet.

Yritykset valmistaa IR cis S-isomeerejä erikseen perustuvat joko synteesi-teihin, jotka luonnostaan tuottavat 2 71729

välituotteita, jotka sisältävät syklopropaanikarboksyylihap-po-osan pelkästään IR cis-konfiguraatiossa, tai tiehen, joka käsittää optisen hajotusvaiheen IR cis-yhdisteiden erottamiseksi IS cis-yhdisteistä. IR cis-välituotteen esteröinti kaa-5 van I mukaisen yhdisteen valmistamiseksi johtaa IR cis R- ja IR cis S-lopputuotteiden seoksen tuottamiseen. Näiden lopputuotteiden erottaminen on mahdollista fysikaalisin menetelmin, ainakin teoriassa, koska IR cis R- ja IR cis S-yhdisteet eivät ole enantiomeerejä. Vaikka tällaisen IR cis R- ja IR

10 cis S-yhdisteiden erottamisen on osoitettu olevan suhteelli- 1 2 sen helposti saavutettavissa, kun R ja R ovat kumpikin bromiatomeja, se on kuitenkin osoittautunut vaikeammaksi ja 1 2 kalliimmaksi muissa tapauksissa, esim. kun R ja R ovat molemmat klooriatomeja.

15 Nyt on keksitty yllättävän yksinkertainen ja halpa ta pa lisätä IR cis S-isomeerin pitoisuutta kaavan I mukaisen yhdisteen cis-isomeerien seoksessa.

Keksinnön mukaisesti esitetään menetelmä yhdisteen, jolla on kaava I

20 H Cii = CCT 2 -v /Ό / \ I f~\ ch3-—/--X___-co--o— CH-^ y (I)

df3 H

1 2 30 jossa R ja R ovat itsenäisesti kloori, bromi tai metyyli, cis-isomeerien seoksen valmistamiseksi, joka koostuu vallitsevasti IR cis-S- ja IS cis R-isomeereistä, ja menetelmä käsittää kaavan I yhdisteen IS cis S- ja IR cis R-isomeerien seoksen liuottamisen, yksinään tai IR cis S- ja IS cis R-35 isomeerien läsnäollessa, orgaaniseen amiini-emäkseen, joka sisältää 5-7 hiiliatomia ja joka on sekundaarinen amiini, joka sisältää kaksi haarautunutta alkyyliryhmää, tai 3 71729 tertiäärinen amiini, IR cis S- ja IS cis R-isomeerien 1:1-seoksen kiteyttämisen saadusta kaavan I cis-isomeerien liuoksesta orgaanisessa amiini-emäksessä, ja orgaanisen amiini-emäksen haihduttamisen.

1 2 5 On edullista, että R ja R ovat kumpikin kloori- tai bromi-atomeja, ja edullisesti ne ovat kumpikin kloori-atomeja.

Orgaaninen emäs saa aikaan rasemoitumisen kaavan I yhdisteen alkoholi-osan c<—hiiliatomilla, niin että kaavan I cis-isomeerien seos liuoksessa orgaanisessa emäksessä pyrkii 10 tulemaan kaikkien neljän cis-isomeerien raseemiseksi liuokseksi, ts. liuokseksi, joka sisältää yhtä suuret määrät IR cis S-, IS cis S-, IR cis R- ja IS cis R-isomeerejä, edellyttäen, että alkuperäinen seos oli optisesti inaktiivinen. Kuitenkin orgaanisilla amiiniemäksillä, jotka ovat sopivia käy-15 tettäviksi keksinnön menetelmässä, on se lisäominaisuus, että ne ovat liuottimia, joihin kaavan I isomeerien IR cis S-/IS cis R-enantiomeeri-pari on oleellisesti niukkaliukoisempi kuin IS cis S-/IR cis R-enantiomeeri-pari.

Kun keksinnön menetelmässä IR cis S- ja IS cis R-20 isomeerien l:l-seos kiteytyy cis-isomeerien liuoksesta, liuos pyrkii tulemaan suhteellisen tyhjennetyksi IR cis S- ja IS cis R-isomeereistä. Tätä pyrkimystä vastatasapainotetaan orgaanisen amiini-emäksen vaikutuksella saamalla cis-isomeerien seos pyrkimään muodostumaan kaikkien neljän cis-isomeerin 25 raseemiseksi seokseksi. Siten, kun IR cis S- ja IS cis R-isomeerien l:l-seosta poistetaan liuoksesta kiteyttämällä, muodostuu rasemoitumisen vaikutuksesta lisää IR cis S- ja IS cis R-isomeerejä.

Jos prosessin annettaisiin jatkua, saavutettaisiin lo-30 pullinen tasapaino IR cis S- ja IS cis R-isomeerien kiteytyneen l:l-seoksen ja IR cis S- ja IS cis R-isomeereillä kyllästetyn liuoksen välillä ja se sisältäisi yhtä suuret määrät IS cis S- ja IR cis R-isomeerejä. Tällainen lopullinen tasapaino, tai sen saavuttaminen, kumotaan keksinnön menetelmässä 35 poistamalla haihduttaen orgaanista amiini-emästä. Haihduttaminen saa jäljellejääneen liuoksen tulemaan väkevämmäksi ja edellä mainittu yhdiste kiteytyminen/rasemoituminen jatkuu 71729 kunnes kaikki orgaaninen amiini-emäs on haihtunut pois.

Kuten alaan perehtyneet helposti havaitsevat, riippuu menetelmän tuotteen tarkka isomeeri-kokoonpano tasapainosta kiteytymisnopeuden, rasemoitumisnopeuden ja haihtumisnopeuden 5 välillä. Kaikki nämä nopeudet vaihtelevat lämpötilan mukaan. Haihtumisnopeus vaihtelee myös paineen mukaan.

Kun lähtöaine on osittain tai kokonaan kiteinen, on kaavan I yhdisteen IS cis S- ja IR cis R-isomeerien täydellisen liukenemisen varmistamiseksi edullista liuottaa kaavan I 10 isomeerien seos orgaaniseen amiini-emäkseen korotetussa lämpötilassa, esim. lämpötilassa väliltä 50 - 80 °C, edullisesti välillä 60 - 70 °C. Jos halutaan, voidaan saatu liuos suodattaa kaikkien kiinteiden osasten poissaolon varmistamiseksi liuoksessa ennen kiteyttämistä. Jos lähtöaine kuitenkin on 15 öljyn muodossa, esim. kun kysymyksessä on cis-isomeerien vas-tavalmistettu raseeminen seos, kaavan I isomeerien seos liuotetaan edullisesti orgaaniseen amiini-emäkseen ympäristön lämpötilassa.

Kiteyttäminen voidaan edullisesti suorittaa ympäristön 20 lämpötilassa tai sen alapuolella ja, kun korotettuja lämpötiloja on käytetty cis-isomeerien seoksen saamiseksi liuokseen orgaaniseen amiini-emäkseen, kiteyttäminen suoritetaan edullisesti jäähdyttämällä liuos ympäristön lämpötilaan tai sen alapuolelle.

25 Optimilämpötilat kiteytystä ja haihduttamista varten ovat yleensä väliltä 0-20 °C. Edullisesti kiteyttäminen aloitetaan ymppäämällä kaavan I yhdisteen IR cis S- ja IS cis R-isomeerien l:l-seoksen muutamalla kiteellä.

Alaan perehtyneelle on selvää, että orgaaninen amiini-30 emäs, joka haihdutetaan pois, voidaan helposti kondensoida ja koota tunnettuun tapaan uudelleenkäyttöä varten.

Keksinnön menetelmän tuote sisältää aina enemmän kuin 50 paino-% IR cis S- ja IS cis R-isomeerejä ja edellyttäen, että orgaanisen amiiniemäksen haihtumisnopeus pidetään riit-35 tävän alhaisena ja että cis-isomeerien alkuseos oli optisesti inaktiivinen, voi tuote koostua pääasiallisesti yksinomaan kaavan I yhdisteen IR cis S- ja IS cis R-isomeerien 1:1- 5 71 729 seoksesta.

Edullinen orgaaninen amiini-emäs sisältää kuusi hiili-atomia. Trietyyliamiinin ja di-isopropyyliamiinin on havaittu olevan hyvin tehokkaita orgaanisia amiiniemäksiä. Näistä on 5 trietyyliamiini erityisen edullinen.

Vaikka pienten vesimäärien läsnäolo orgaanisessa amiini-emäksessä on siedettävä, tulisi vesimäärän olla pienempi kuin 2 paino-% emäksestä, edullisesti pienempi kuin 1 %, vielä edullisemmin alle 0,5 %, ja liuotus, kiteyttämi-10 nen ja haihduttaminen suoritetaan edullisesti pääasiallisesti vedettömissä olosuhteissa.

On selvää, että helpoimmin saatavissa oleva lähtöaine keksinnön menetelmää varten on kaavan I yhdisteen kaikkien neljän cis-isomeerin raseeminen seos, vaikka menetelmä on 15 yhtä hyvin toteutettavissa lähtöaineilla, jotka sisältävät cis-isomeerien ei-raseemisia seoksia.

Keksinnön menetelmän tuote sisältää suuren osan kaavan I sopivan yhdisteen tuholaismyrkkynä aktiivisinta isomeeriä. Keksintö käsittää siten myös kaavan I yhdisteen cis-isomeerien 20 seoksen, joka koostuu vallitsevasti IR cis S- ja IS cis R-isomeereistä, aina kun se on valmistettu keksinnön menetelmällä, tuholaismyrkky-yhdistelmän, joka sisältää tämän seoksen yhdessä sopivan kantimen kanssa sitä varten, ja menetelmän tuholaisten torjumiseksi elinpaikallaan ja se käsittää 25 tehokkaan määrän tätä seosta tai tätä seosta sisältävää yhdistelmää levittämisen elinpaikalla. Sopivien tuholaismyrkky-yhdistelmien koostumusta on kuvattu edellä mainitussa UK-patentissa no. 1 413 491.

Keksintöä valaistaan lähemmin seuraavin esimerkein, 30 joista esimerkit 1 ja 2 käsittelevät keksinnön menetelmän suoritusmuotoa ja esimerkit 3 ja 4 käsittelevät testejä, jotka osoittavat orgaanisten amiini-systeemien sopivuuden käyttöä varten keksinnön menetelmässä. Esimerkit 1-3 toteutettiin pääasiallisesti vedettömissä olosuhteissa, trietyyli-35 amiinin vesipitoisuuden ollessa 0,1 paino/paino-%.

Esimerkki 1 10 g ok-syaani-3-fenoksibentsyyli-3-(2,2-dikloori- 6 71729 vinyyli)-2,2-dimetyylisyklopropaanikarboksylaatin cis-isomeerien seosta, jossa IS cis S- ja IR cis R-isomeerien painosuhde IR cis S- ja IS cis R-isomeereihin oli 2:1, liuotettiin 20 ml:aan trietyyliamiinia kuumentaen 60 - 70 °C:seen.

5 Liuoksen annettiin jäähtyä ympäristön lämpötilaan, sekoitettiin, ja ympättiin <X-syaani-3-fenoksibentsyyli-3-(2,2-di-kloorivinyyli)-2,2-dimetyylisyklopropaani-karboksylaatin IR cis S- ja IS cis R-isomeerien l:l-seoksen muutamalla kiteellä. Sekoittamista jatkettiin 40 tuntia ympäristön lämpötilas-10 sa ja trietyyliamiini erotettiin sitten 20 °C:ssa 1 tunnin aikana jättämään 10 g kuivaa kiinteätä ainetta, sp. 65 -77 °C, jonka osoitettiin kaasu/neste-kromatografiällä olevan θ< -syaani-3-fenoksibentsyyli-3-(2,2-dikloorivinyyli)-2,2-dimetyylisyklopropaani-karboksylaatin cis-isomeerien 15 98,9-%:sen puhdas seos ja suurtehonestekromatografiällä si sältävän 20 paino-osaa IS cis S- ja IR cis R-isomeerejä ja 80 paino-osaa IR cis S- ja IS cis R-isomeerejä.

Esimerkki 2 15 g (X.-syaani-3-fenoksibentsyyli-3-(2,2-dikloori-20 vinyyli)-2,2-dimetyylisyklopropaanikarboksylaatin cis- isomeerien seosta, jossa IS cis S- ja IR cis R-isomeerien painosuhde IR cis S- ja IS cis R-isomeereihin oli 1:1, liuotettiin 30 ml:aan trietyyliamiinia kuumentaen 60 - 70 °C:seen. Liuoksen annettiin jäähtyä ympäristön lämpötilaan, sekoitet-25 tiin ja ympättiin c<-syaani-3-fenoksibentsyyli-3-(2,2-di-kloorivinyyli)-2,2-dimetyylisyklopropaanikarboksylaatin IR cis S- ja IS cis R-isomeerien l:l-seoksen muutamilla kiteillä. 42 tuntisen lisäsekoittamisen jälkeen ympäristön lämpötilassa johdettiin liuoksen läpi kuplien hidas typpivirta 30 trietyyliamiinin haihduttamiseksi. Kiinteä jäännös, joka oli pääasiallisesti kuiva 24 tunnin kuluttua, siirrettiin pyöreä-pohjaiseen pulloon ja pestiin 20 ml:11a 60/80 petrolieetteriä. Kuiviin haihduttaminen 50 °C:ssa antoi 14,85 g kuivaa kiinteätä ainetta, sp. 78 - 81 °C, jonka osoitettiin suurteho-35 nestekromatografiällä sisältävän yli 90 paino-% C<-syaani-3-fenoksibentsyyli-3-(2,2-dikloorivinyyli)-2,2-dimetyylisyklo-propaanikarboksylaatin IR cis S- ja IS cis R-isomeerien 1:1- 71729 7 seosta.

Esimerkki 3

Vertailutarkoituksia varten käytettiin useita eri orgaanisia amiineja emäs-liuotinsysteemeinä seuraavassa tes-5 timenetelmässä. 5,0 g oC-syaani-3-fenoksibentsyyli-3-(2,2-dikloorivinyyli)-2,2-dimetyylisyklopropaani-karboksylaatin cis-isomeerien seosta, jossa IS cis S- ja IR cis R-isomeerien painosuhde IR cis S- ja IS cis R-isomeereihin oli 2:1, liuotettiin 10 ml:aan orgaanista amiinia kuumentaen (ei yli 10 60 °C:n). Syntyneen liuoksen annettiin jäähtyä ympäristön lämpötilaan sekoittaen ja ympättiin muutamalla kiteellä <X-syaani-3-fenoksibentsyyli-3-(2,2-dikloorivinyyli)-2,2-di-metyylisyklopropaani-karboksylaatin IR cis S- ja IS cis R-isomeerien l:l-seosta. Sekoittamista jatkettiin yli yön ja 15 liuos saatettiin jatkokäsittelyyn, analyysiin jne. sopivasti. Tulokset on annettu seuraavassa taulukossa I. Liuosten ja lopputuotteiden analyysit suoritettiin suurtehoneste-kromatografiällä. Tapauksissa, joissa kiteytymistä ei tapahtunut ympäristön lämpötilassa, liuokset jäähdytettiin 20 -10 °C:seen kiteytymiseen pääsemiseksi.

Taulukko I

Testi Orgaaninen amiini Huomautukset

No.

25 i trietyyliamiini Hidas kiteytyminen. Kahden päi vän sekoittamisen jälkeen sakka suodatettiin ja kuivattiin antamaan 2,0 g 98-%:sen puhdasta IR cis S- ja IS cis R-isomeerien l:l-seosta. Suodos sisälsi cis-isomeerien pääasiallisesti raseemisen seoksen. Lähtöaineen 30 hajoamista ei ollut havaitta vissa. 1 di-isopropyyliamiini Hidas kiteytyminen. Kahden päi vän sekoittamisen jälkeen sakka suodatettiin ja kuivattiin antamaan 2,0 g 98-%:sen puhdasta 35 IR cis S- ja IS cis R-isomeerien l:l-seosta. Suodos sisälsi cis-isomeerien pääasiallisesti raseemisen seoksen. Havaittiin lähtöaineen n. 5 %:n hajoaminen.

71729

Testi Orgaaninen amiini Huomautukset

No.

iii tri-n-propyyliamiini Nopea kiteytyminen. Sekoittami sen jälkeen yli viikonlopun sakka suodatettiin, pestiin 5 60-80 petrolieetterillä ja kuivattiin antamaan 3,3 g kiteistä ainetta, jolla oli pääasiallisesti sama koostumus kuin lähtöaineella.

iv tri-n-butyyliamiini Hidas kiteytyminen. Sekoittami- sen jälkeen yli viikonlopun sakka suodatettiin, pestiin 60 - 80 petrolieetterillä ja kuivattiin antamaan 3,9 g kiteistä ainetta, jolla oli pääasiallisesti sama koostumus kuin lähtöaineella.

15 v dietyyliamiini Ei kiteytymistä. Sekoitettiin kaksi tuntia -10 °C:ssa, vieläkään ei kiteytymistä. Yhden päivän kuluttua havaittiin lähtöaineen n. 20 %:n hajoaminen.

vi n-heksyyliamiini Ei kiteytymistä. Oli tapahtunut 2Q nopea lähtöaineen hajoaminen.

vii n-butyylimetyyli- Ei kiteytymistä, ei viidenkään amiini päivän kuluttua. Yhden päivän kuluttua havaittiin n. 50 %:n lähtöaineesta hajonneen. 9 päivän kuluttua havaittiin yli 90 %:n lähtöaineesta hajonneen.

25 viii N-sykloheksyyli- Ei kiteytymistä vielä kolmen- metyyliamiini kaan päivän kuluttua. Kolmen päivän kuluttua havaittiin n.

50 %:n lähtöaineesta hajonneen.

ix N-sykloheksyyli- Ei kiteytymistä kolmen päivän 3q isopropyyliamiini kuluttua. Lähtöaineen hajoami nen hyvin vähäistä. Liuos sisälsi cis-isomeerien pääasiallisesti raseemisen seoksen.

x etyylidi-iso- Nopea kiteytyminen. Sekoittami- propyyliamiini sen jälkeen yli viikonlopun sakka suodatettiin ja kuivat- 35 tiin antamaan 3,0 g kiteistä ainetta, jolla oli pääasiallisesti sama koostumus kuin lähtöaineella .

9 71729

Testi Orgaaninen amiini Huomautukset

No.

xi Ν,Ν-dimetyyli- Ei kiteytymistä, aniliini 5 xii 2,6-lutidiini Ei kiteytymistä. Lähtöaineen hajoamista ei havaittu. Lähtöaineen isomeerikoostumus muuttumaton.

Esimerkki 4 10 Kokeita veden läsnäolon emäs-liuotinsysteemissä vaiku tuksen arvioimiseksi suoritettiin esimerkin 3 menetelmällä. Kussakin tapauksessa emäsliuotin oli trietyyliamiini. Tulokset on annettu seuraavassa taulukossa II.

Taulukko II 15

Testi % vettä trietyyli- Huomautuksia

No. amiinissa (paino/paino)

i 0,10 Ks. taulukko I

ii 2 Hidas kiteytyminen. Kahden 20 päivän sekoittamisen jälkeen sakka suodatettiin ja kuivattiin antamaan 0,9 g 98-%:sen puhdasta IR cis S-ja IS cis R-isomeerien 1:1-seosta. Suodos sisälsi cis-isomeerien pääasiallisesti 2j. raseemisen seoksen.

iii 5 Ei kiteytymistä vielä vii- denkään päivän kuluttua.

Claims (3)

10 71 729

1. Menetelmä yhdisteen, jolla on kaava I 5 H CH = ~ K ,~o

10 CH3 -Xv--CO-O — CH_/^ {I) ca3 \ \=/ 1 . 2 jossa R ja R ovat itsenäisesti kloori, bromi tai metyyli, 15 cis-isomeerien seoksen valmistamiseksi, joka koostuu vallitsevasti IR cis S- ja IS cis R-isomeereistä, tunnettu siitä, että liuotetaan kaavan I mukaisen yhdisteen IS cis S-ja IR cis R-isomeerien seos, yksinään tai IR cis S- ja IS cis R-isomeerien läsnäollessa, orgaaniseen amiini-emäkseen, joka 20 on trietyyliamiini tai di-isopropyyliamiini, kiteytetään saadusta kaavan I mukaisen yhdisteen cis-isomeerien liuoksesta orgaanisessa amiini-emäksessä IR cis S- ja IS cis R-isomeerien l:l-seos ja haihdutetaan orgaaninen amiini-emäs pois.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, t u n - 1 2 25. e t t u siitä, että R ja R merkitsevät klooria.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kiteyttäminen ja haihduttaminen toteutetaan ympäristön lämpötilassa tai sen alapuolella olevassa lämpötilassa.