JP3457005B2 - シクロプロパンカルボン酸及びそれらの中間体の製造方法 - Google Patents
シクロプロパンカルボン酸及びそれらの中間体の製造方法Info
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Description
における中間体として利用できる化合物に関し、さらに
これらの化合物の製造方法に関する。
スロイド(pyrethroids)」として知られている殺虫活
性化合物であり、これらが非常に良好な殺虫特性と哺乳
動物に対する極めて低い毒性とを兼ね備えているので、
かなり注目されている。したがって、上記化合物及びこ
れらの最も重要な中間体を製造するための経済的に好ま
しいルートを見出すために、多大な努力がなされてき
た。
つの種類は、一般式I(式中、1及び3で示した炭素原
子は不斉炭素原子であり、R'は分子に対して殺虫活性を
付与することが知られているラジカル群から選択され、
例えば、RS−α−シアノ−3−フェノキシベンジル、S
−α−シアノ−3−フェノキシベンジル、2−メチルビ
フェニル−3−イルメチル又は2,3,5,6−テトラフルオ
ロ−4−メチルベンジルである)で表される。
最後に示した文献一覧を示す。
性を得るのに、1R形、シス形、Z形を有しなければなら
ないことが知られている1。即ち、炭素原子1での絶対
配置はRであり、炭素原子1及び3での2つの水素原子
は、シス位にあり、塩素原子とシクロプロパン基が炭素
−炭素二重結合の同じ側にある。
bitations)等の処理において活性物質(殺虫剤)の適
用量を最小限とするために、技術的だけでなく経済的に
も魅力的な方法でIの活性異性体を製造することができ
ることは非常に重要である。
物を製造しようとするならば、立体特異的化学合成ルー
トを提供するか、物理的分離法によりラセミ混合物から
所望の立体異性体を分離することが必要となる。後者の
方法は、通常高価であり、工業的規模ではまれにしか使
用されない。
はCHClF2等のハロゲン化一炭素化合物と強塩基の存在下
で反応させて、シクロプロパンカルボン酸誘導体を得る
ことができることが知られている2。
アセトキシ−5,5−ジクロロ−6,6,6−トリフルオロ−2
−メチル−2−ヘキセンを、銅(II)アセチルアセトネ
ートの熱ジオキサン懸濁液中で環化(シクロプロパン環
が形成する)することにより、以下の式IV bで表される
ラセミ化合物を製造できることも知られている3。
ジメチル−シクロプロパンカルボン酸のエステルと1,1,
1−トリクロロ−2,2,2−トリフルオロエタンとを反応さ
せることにより、以下の式IV bで表されるラセミ化合物
を形成できることが示唆されている3。
な形態II a又は菊酸若しくはその誘導体3のオゾン分解
を介してラセミ形II bにおいて容易に製造できる物質Bi
ocartol(式II)を原料として使用する式Iで表される
種類の工業的に重要な化合物へのルートが、今般見出さ
れた。例えば、Aldorich−Chemie社から市販されている
トランス−3−(ジメトキシメチル)−2,2−ジメチル
−シクロプロパンカルボン酸メチルエステルも、加水分
解とエピマー化−ラクトン化を介したII b源である。
異的であり、II aのジオメトリーは、ここでも生成物I
aで見出すことができる。このように、高価なラセミ化
合物分割だけでなく、無用な異性体への収率損失も回避
される。
間体III a及び/又はIV aを介して、式I a(R'=H)で
表されるピレスロイドエステルにおける(1R、シス、
Z)酸成分の多数の新規な合成(反応スキームを参照)
を説明する。これらの合成法を同様に使用して、ラセミ
体Biocartol II bから、新規な中間体III bを介して、
式I b(R'=H)により表されるピレスロイドエステル
におけるラセミ体(1RS、シス、Z)酸成分を製造でき
る。
(中間体III及びIVを分離しないが、GCにより確認及び
特性付けられる)(ワンポット合成)も説明する。これ
らの合成法は、II aからI a及びII bからI bの合成に使
用される。
で表される化合物(式中、Xはハロゲン原子、特に塩素
を表す)に関する。
(2,2−ジクロロ−3,3,3−トリフルオロ−1−ヒドロキ
シプロピル)−2,2−ジメチルシクロプロパンカルボン
酸(III b、X=Cl)及び3−(2,2−ジクロロ−3,3,3
−トリフルオロ−1−ヒドロキシプロピル)−2,2−ジ
メチル−(1R,CiS)−シクロプロパンカルボン酸(III
a、X=Cl)である。
は、それぞれIV b(X=Cl)及びIV a(X=Cl)、最終
的にはそれぞれI b(R'=H)及びI a(R'=H)の合成
の理想的且つ新規な原料であることによって特徴付けら
れる。これは、反応体を順次添加することによるIIから
Iの上記ワンポット合成(III及びIVが中間体として生
成する)によっても説明される。
(X=Cl)により表される(1R,5S)−4−(1,1−ジク
ロロ−2,2,2−トリフルオロエチル)−6,6−ジメチル−
3−オキサビシクロ〔3.1.0〕ヘキサン−2−オンであ
る。
想的且つ新規な原料であることによって特徴付けられる
だけでなく、驚くべきことにさらなる反応によりほとん
ど専らIのZ異性体が得られることが判明した事実によ
っても特徴付けられる。CXCl基に隣接する不斉炭素原子
のため及び単にCXCl基(X≠Clの場合)における不斉の
ため、化合物III a及びIV a(及び同様にIII b及びIV
b)は、多数の異性体で存在でき、それらの量は必ずし
も等量ではない。これらの割合は、GC及びNMR分析で分
かる。これらの異性体全てから、同じ最終生成物I a
(同様にI b)が得られる。
くは分離されたZ異性体、通常Z異性体90%超であるこ
とが分かり、粗生成物は、Z異性体99%超まで容易に精
製できる。
3−CClX2(式中、Xはハロゲン原子、特に塩素又は臭素
を表す)とを、不活性媒体、例えばDMF中において、過
剰の金属亜鉛の存在下で、適当には0〜150℃の温度、
好ましくは20〜100℃の温度で反応することによる、一
般式I(式中、R'はHを表し、シクロプロパン環上の2
つの水素原子は、互いにシス位に位置している)により
表される化合物の製造に関する。一定時間後のGC分析に
より、原料IIが実質的に消費されたこと、中間体III及
びIVが生成されたこと、及び最終生成物Iが少量生成さ
れたことが判明したら、脱水剤、好ましくは無水酢酸を
添加して、直ちに中間体IIIを中間体IVに転化する(GC
により確認される)。さらなる一定時間後、中間体IVを
最終生成物Iに完全に転化して、主に光学的に純粋また
はラセミ体のZ異性体の最終生成物Iとする。上記にお
いて、未反応金属亜鉛が永続的に存在するようにする。
薬は、反応中に電気化学的に再生される触媒量の同じ金
属によって置き換えられてもよいであろう。
及び純度は、ガスクロマトグラフィー及び/又は液体ク
ロマトグラフィーだけでなくNMR分光分析によっても測
定した。
リフルオロ−1−ヒドロキシプロピル)−2,2−ジメチ
ル−(1R,CiS)−シクロプロパンカルボン酸(III a、
X=Cl)の調製 II a 0.02モル(2.84g)と1,1−ジクロロ−2,2,2−
トリフルオロエタン0.022モル(3.36g)とを乾燥DMF5g
と乾燥THF25mlとの混合物に添加して調製した溶液を−7
0℃に外部冷却したものに、攪拌しながら、カリウムt
−ブトキシドの1M溶液27mLを、反応混合物の温度を−55
℃未満に保つようにゆっくりと添加する。続いての反応
を、同温度で30分間行った後、反応混合物を計算量の濃
塩酸(水溶液)で反応を停止させる。室温まで自然加熱
した後、得られた溶液を、水/メチルt−ブチルエーテ
ル混合物に注ぐ。水相と有機相とを分離し、水相をさら
にメチルt−ブチルエーテル(MTBE)2×25mLで抽出す
る。有機相を合わせて、Na2SO4で乾燥し、減圧乾燥す
る。ガスクロマトグラフィーで測定した純度が60%であ
る粗生成物1.1gが得られる。この粗生成物をヘキサンに
より結晶精製し、III a0.4g(理論量の28%)を得る。
得られたIII aは、融点126〜129℃(分解)、NMRから求
めた純度95%超である。比旋光度:〔α〕D 25=−11゜
(1.28g/100mL、THF)。
1.31ppm(s,3H);1.7ppm(m,2H);4.51ppm(d,J=8.8H
z,1H);4.8ppm(ブロードシグナル,2H)(主要異性体か
ら)。1.27ppm(s,3H);1.39ppm(s,3H)(少量異性体
から)。
4ppm(s);28.6ppm(q);29.5ppm(d);35.8ppm
(d);71.4ppm(d);88.9ppm(qs,32Hz);122.9ppm
(qs,282Hz);174.8ppm(s)。
ロ−3,3,3−トリフルオロ−1−ヒドロキシプロピル)
−2,2−ジメチル−シクロプロパンカルボン酸(III b、
X=Cl)を調製する。
(s,3H);1.8ppm(m,2H);4.50ppm(d,8.6Hz,1H)。
9.0ppm(d);29.2ppm(s);35.7ppm(d);71.0ppm
(d);87.5ppm(qs,39Hz);121.9ppm(qs,277Hz);17
7.4ppm(s)。
リフルオロ−1−ヒドロキシプロピル)−2,2−ジメチ
ル−(1R,CiS)−シクロプロパンカルボン酸(III a、
X=Cl)の調製 1Mカリウムtert−ブトキシド(13ミリモル)/THF溶液
13mLを、乾燥窒素雰囲気下で約−70℃に冷却する。これ
に、II a5ミリモル(0.7g)と、1,1−ジクロロ−2,2,2
−トリフルオロエタン8ミリモル(1.22g)と、乾燥DMF
1.0gと,乾燥THF5mLとの混合物を、温度が−55℃を超え
ないように冷却及び攪拌しながら、添加する。90分後、
さらにカリウムtert−ブトキシド2mL(2ミリモル)を
添加し、その後、1,1−ジクロロ−2,2,2−トリフルオロ
エタン2ミリモル(0.31g)を添加する。これを、同じ
時間間隔で2回反復する。このようにして、合計で、19
mLのカリウムtert−ブトキシドと14ミリモルの1,1−ジ
クロロ−2,2,2−トリフルオロエタンとを添加した。6
時間反応させた後、継続して−55℃未満に冷却しながら
濃塩酸4mLを添加した後、反応混合物を放置して室温ま
で自然加熱する。反応混合物を、実施例1と同様にして
処理する。収量は、粉末状III a0.9g(理論量の61%)
である。これをNMRで分析すると、純度95%超である。
ロ−3,3,3−トリフルオロ−1−ヒドロキシプロピル)
−2,2−ジメチル−シクロプロパンカルボン酸(III b、
X=Cl)を調製する。
リフルオロエチル)−6,6−ジメチル−3−オキサビシ
クロ〔3.1.0〕ヘキサン−2−オン(IV a、X=Cl) III a(0.005モル、1.52g)を無水酢酸10mLに溶解し
た溶液を、85℃で2.25時間攪拌し、室温に冷却し、NaHC
O3水溶液で処理し、MTBEで二回抽出し、Na2SO4で乾燥
し、蒸発させる。1.35gが分離され、それをシリカクロ
マトグラフィー(CH2Cl2)で精製する。IV a1.23g(純
度93.4%、GC;収率83%)が分離される。この生成物0.5
1gをn−ヘキサン10mLで再結晶することにより、純度95
%(NMR分析)、融点91〜93℃の無色針状結晶0.31gが得
られる。比旋光度:〔α〕D 25=+5゜(1.27g/100mL、
CHCl3)。
(s,3H);2.13ppm(d,J=5.9Hz,1H);2.38ppm(d,J=5.
9Hz,1H);4.63ppm(s,1H)。
(s);25.3ppm(q);30.0ppm(d);31.6ppm(d);7
7.6ppm(d);85.1ppm(qs,34Hz);121.5(qs,284Hz);
171.9ppm(s)。
造が以下のようであることが分かる: 結晶形態:単結晶:空間基:P2/1 a=9.3871(17)Å;b=10.6301(51)Å;c=6.2997
(12)Å α=90゜;β=110.505(12)゜;γ=90゜ 単位格子体積=588.79(33)Å3 単位格子当りの分子数、Z=2 計算密度=1.5627Mg/m3 F(000)=280.0000 Mo Kα放射線=0.71073Å;μ=5.717cm-1;298K単
位格子における個々の原子の座標は、下表に示すとおり
である。
2,2−トリフルオロエチル)−6,6−ジメチル−3−オキ
サビシクロ〔3.1.0〕ヘキサン−2−オン(IV b、X=C
l)を調製する。
(s,3H);2.13ppm(dd,J=0.8および5.9Hz,1H);2.38pp
m(d,J=5.9Hz,1H);4.63ppm(d,J=0.8Hz,1H)。
(s);25.3ppm(q);30.1ppm(d);31.7ppm(d);7
7.6ppm(d);85.1ppm(qs,34Hz);121.5ppm(qs,284H
z);171.9ppm(s)。
3,3,3−トリフルオロ−1−ヒドロキシプロピル)−2,2
−ジメチル−(1RS,CiS)−シクロプロパンカルボン酸
(III b、X=Br)の調製 1,1−ジクロロ−2,2,2−トリフルオロエタンの代わり
に1−ブロモ−1−クロロ−2,2,2−トリフルオロエタ
ンを用いた以外は、実施例2の操作を反復する。
超(NMR、数種の異性体の合計)の白色粉末(III b)が
得られる。
pm(s,3H);1.53ppm(dd,9.1Hzおよび9.6Hz,1H);1.65p
pm(d,9.1Hz,1H);4.17ppm(d,9.6Hz,1H);6.2ppm(ブ
ロードs,1H);11.9ppm(ブロードs,1H)。
(s);27.8ppm(q);28.3ppm(d);35.8ppm(d);6
9.8ppm(d);79.5ppm(qs,30Hz);122.3(qs,282Hz);
172.0ppm(s)。
ルオロ−1−プロペニル)−2,2−ジメチル−シクロプ
ロパンカルボン酸(I b)の調製 II b(0.005モル;0.71g)と1,1,1−トリクロロトリフ
ルオロエタン(0.015モル;2.81g)を乾燥DMF10mLに添加
して調製した溶液に、亜鉛粉末(0.03モル;1.96g)を添
加した懸濁液を、65℃で、GC分析で、II bの全てがIII
bとIV bとの混合物と少量のI bに転換したことが分かる
まで、約4時間還流攪拌する。無水酢酸(0.01モル;1.0
2g)を添加し、攪拌を60℃で約5時間継続する。この
際、未反応亜鉛粉末が反応混合物に確実に永続的に存在
するようにする。塩酸水溶液を添加した反応混合物をMT
BEで抽出することにより、生成物を得る。MTBE相をNa2S
O4で乾燥し、蒸発させる。収量は、I b:0.57g(純度95
%超、理論量の47%)である。n−ヘプタンにより再結
晶したところ、融点106〜108℃の生成物が得られる(I
bについての文献値7:108〜110℃)。
−1−プロペニル)−2,2−ジメチル−(1R,3R)−シク
ロプロパンカルボン酸(I a)の調製 IV a(0.0026モル;0.72g)のDMF3mL溶液に亜鉛粉末
(0.004モル;0.26g)を添加した懸濁液を、60℃で7.5時
間攪拌し、室温に冷却後、水10mLと濃塩酸5mLを添加す
る。混合物を、MTBEで3回抽出し、Na2SO4で乾燥し、蒸
発させる。これにより、結晶0.65gが得られる。GC分析
すると、この結晶の純度は、ほとんど100%である。収
率:約100%。n−ヘプタン10mLで再結晶すると、融点1
05〜108℃の白色結晶0.21gが得られる。比旋光度:
〔α〕D 25=+47゜(1.14g/100mL、CHCl3)。
pm(d,J=8.3Hz,1H);2.23ppm(dd,J=9.3および8.3Hz,
1H);6.87ppm(d,J=9.3Hz,1H);10.8ppm(ブロードシ
グナル,1H)。
約5%に相当すると思われ、物質を再結晶すると完全に
消失する。
(q);29.5ppm(s);31.6ppm(d);32.7ppm(d);1
20.5ppm(qs,38Hz);122.1ppm(qs,271Hz);129.7ppm
(qd,5Hz);176.6ppm(s)。
いて過剰量のメタノールと反応させると、I aのメチル
エステルが得られる。このエステルを、キラルGCカラム
で分析すると、光学純度95%超(エナンチオマー過剰
率)を有することが分かる。
−1−プロペニル)−2,2−ジメチル−(1R,3R)−シク
ロプロパンカルボン酸(I a)の調製 鉛陰極と黒鉛陽極を有し電極が各々面積10cm2であ
る、Electro Mirco Flow Cell(スエーデン国Electr
ocell製)を使用する。イオン選択性膜として、Selemio
n(登録商標)CMV(日本国旭硝子製陽イオン選択性膜)
を使用する。濃硫酸10mLをメタノール300mLに慎重に溶
解する。150mLを陰極液として注ぎ、150mLを陽極液とし
て注ぐ。循環ポンプを始動し、温度が50℃で安定した
ら、IV a(0.0072モル;2.00g)のメタノール10mL溶液
を、陰極液に添加する。
に調整する。時間=0で、電流は、0.30アンペアであ
る。約30分間隔で試料を採取し、270分後、電流を切
り、ケーブルを取り外す。この実験の終わりでの電流
は、0.20アンペアであった。
ロータリーエバボレータで、50℃、100mmHgで留去す
る。次に、水相を、メチルt−ブチルエーテルで抽出
し、乾燥・蒸発する。油状物1.68gが得られ、これを、2
N NaOH(水溶液)10mLと混合し、2時間攪拌放置す
る。水相を、濃塩酸(水溶液)で酸性化し、メチルt−
ブチルエーテルで抽出し、乾燥・蒸発する。結晶1.33g
が得られ、これをGC分析すると、純度が95%超である。
収率:約75%。
−1−プロペニル)−2,2−ジメチル−(1R,3R)−シク
ロプロパンカルボン酸(I a)の調製 II a(0.015モル;2.13g)と1,1,1−トリクロロトリフ
ルオロエタン(0.038モル;7.12g)とを乾燥DMF25mLに添
加して調製した溶液に、亜鉛粉末(0.045モル;2.94g)
を添加した懸濁液を、50mLテフロンライニングオートク
レーブ中50℃で約2時間攪拌する。オートクレーブを開
放し、GC分析すると、II aの全てがIII aとIV aとの混
合物及び少量のIaに転化したことが分かる。無水酢酸
(0.018モル;1.84g)を添加し、オートクレーブを閉
じ、50℃で15分間加熱し、再開放する。GC分析すると、
III aの全てがIV aに転化したことが分かる。亜鉛粉末
(0.018モル;1.18g)を添加し、オートクレーブを再び
閉じ、70℃で攪拌しながら約2時間放置する。オートク
レーブを開放し、塩酸水溶液を反応混合物に添加したも
のをMTBEで抽出することにより、生成物を分離する。MT
BE相をNa2SO4で乾燥し、蒸発させる。I aの収量:2.48g
(純度95%超、理論量の68%)n−ヘプタンで再結晶す
ると、融点106〜107℃の生成物が得られる。
oussel−Uclaf、S.A.3 M,Fujita、K.Kondo及びT.Hiyama、Tetrahedron Le
tters、27、2139〜2142(1986)resp.Bull.Chem.Soc.Jp
n.、60、4385〜4394(1987)4 Arun K.Mandal等、Tetrahedron、42、5715(198
6)5 D.Bakshi、V.K.Mahindroo、R.Soman、S.Dev、Tetra
hedron、45、767〜774(1989)6 デンマーク特許出願DK5633/78(1978年12月14
日)、Shell Internationale Research Maatschappi
j B.V.7 米国特許4333950(1982年6月8日)、FMC社
Claims (5)
- 【請求項1】一般式I (式中、R'はHを表し、シクロプロパン環上の2つの水
素原子は互いにシス位である)で表される化合物の製造
方法であって、 一般式II で表される化合物(式中、シクロプロパン環上の2つの
水素原子は互いにシス位である)と、化合物CF3−CClX2
(式中、Xはハロゲン原子を表す)とを、不活性触媒中
亜鉛の存在下、0〜150℃の温度で反応させる工程を含
んでなり、前記反応中に化合物III及びIV が、分離されない中間体として生成し、そして一定時間
経過後の分析により、原料IIが実質的に消費されたこ
と、上記中間体III及びIVが生成されたこと、及び最終
生成物Iが少量生成されたことが判明したら、脱水剤を
添加することにより、直ちに中間体IIIを中間体IVに転
化し、さらに一定時間経過後に、中間体IVを実質的に完
全に転化して、主に光学的に純粋またはラセミ体のZ異
性体の最終生成物Iとするが、未反応金属亜鉛が永続的
に存在するように注意する、ことを含んでなる製造方
法。 - 【請求項2】前記化合物CF3−CClX2のXが、塩素又は臭
素である請求項1に記載の製造方法。 - 【請求項3】前記不活性媒体が、DMFである、請求項1
又は2に記載の製造方法。 - 【請求項4】前記脱水剤が、無水酢酸である、請求項1
〜3のいずれかに記載の製造方法。 - 【請求項5】前記金属試薬の一部又は全部を、電気化学
的に生成される金属材料により置き換える、請求項1〜
4のいずれか1項に記載の製造方法。
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