JP4686857B2

JP4686857B2 - ２，２−ジメチル−３−（１−プロペニル）シクロプロパンカルボン酸エステルの製造法

Info

Publication number: JP4686857B2
Application number: JP2000386785A
Authority: JP
Inventors: 寅仙吉山
Original assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority date: 2000-01-12
Filing date: 2000-12-20
Publication date: 2011-05-25
Anticipated expiration: 2020-12-20
Also published as: JP2001261618A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は殺虫、殺ダニ剤の有効成分であるピレスロイド化合物の製造において中間体として有用な２，２−ジメチル−３−（１−プロペニル）シクロプロパンカルボン酸エステルの製造法に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
従来、２，２−ジメチル−３−（１−プロペニル）シクロプロパンカルボン酸を酸部分とするある種のエステル化合物が、優れた殺虫効力を有することが知られている（特公昭５４−３９３３号公報、特公昭５５−１２４０５号公報）。
一方、下記スキームに示されるＷｉｔｔｉｇ反応を用いた２,２−ジメチル−３−（１−プロペニル）シクロプロパンカルボン酸エステルの製造法がＪ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．（Ｃ）ｐ１０７６（１９７０）に記載されている。
【化７】

しかしながら、この文献に記載された方法は、反応の後処理工程において、反応混合物から目的とする２，２−ジメチル−３−（１−プロペニル）シクロプロパンカルボン酸エステル化合物を単離するために濾過工程を含むなど、多工程を要するため、工業的に不利なものであった。
本発明は、２，２−ジメチル−３−（１−プロペニル）シクロプロパンカルボン酸エステル化合物を製造する有利な方法を提供することを課題とする。
【０００３】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、２，２−ジメチル−３−（１−プロペニル）シクロプロパンカルボン酸エステル化合物の製造法について鋭意検討した結果、下記一般式（１）で示されるアルデヒド化合物と下記一般式（２）で示されるホスホラン化合物とを有機溶媒中で反応させた後、該反応混合物を水と共に加熱蒸留して留出液を得ることにより一般式（３）で示される２，２−ジメチル−３−（１−プロペニル）シクロプロパンカルボン酸エステル化合物を簡便かつ収率よく得られることを見出し本発明を完成した。
【０００４】
即ち、本発明は一般式（１）
【化８】

（式中、Ｒ¹はＣ１−Ｃ６アルキル基、Ｃ３−Ｃ６シクロアルキル基、Ｃ２−Ｃ６アルケニル基又はＣ４−Ｃ６シクロアルケニル基を表す。）
で示されるアルデヒド化合物と、一般式（２）
【化９】

（式中、Ｒ²は水素原子、ハロゲン原子又はＣ１−Ｃ４アルキル基を表す。）
で示されるホスホラン化合物とを有機溶媒中で反応させる工程、該反応混合物を水と共に加熱蒸留して留出液を得る工程を含むことを特徴とする一般式（３）
【化１０】

（式中、Ｒ¹及びＲ²は前記と同じ意味を表す。）
で示されるエステル化合物の製造法（以下、本発明製造法記す。）を提供する。本発明は、工業的に応用可能であって、一般式（３）で示されるエステル化合物を高収率で製造できる方法を提供するものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明製造法について説明する。
本発明製造法は、次の２つの工程を含む。
１）一般式（１）で示されるアルデヒド化合物と、一般式（２）で示されるホスホラン化合物とを有機溶媒中で反応させて反応混合物を得る工程（以下、第１工程と記す。）。
２）第１工程で得られた反応混合物を水と共に加熱蒸留して留出液を得る工程（以下、第２工程と記す。）。
【０００６】
まず、第１工程について説明する。
第１工程は一般式（１）で示されるアルデヒド化合物と一般式（２）で示されるホスホラン化合物とを有機溶媒中で反応させることにより達成される。
該反応に用いられる有機溶媒は、Ｗｉｔｔｉｇ反応に不活性なものであれば特に限定されないが、例えば、テトラヒドロフラン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、メチル−ｔ−ブチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、トルエン、ヘキサン、ヘプタン又はこれらの混合物があげられる。
【０００７】
第１工程の反応に用いられる一般式（２）で示されるホスホラン化合物は一般式（４）
【化１１】

（式中、Ｘは塩素原子又は臭素原子を表し、Ｒ²は前記と同じ意味を表す。）
で示されるホスホニウム塩化合物と塩基とから、通常のホスホラン化合物製造条件により製造することができる。この際に用いられる塩基としては、ナトリウムメトキシド（粉末状）、カリウム−ｔ−ブトキシド、炭酸カリウム、水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウムがあげられ、その量は、通常、一般式（４）で示されるホスホニウム塩化合物１モルに対して０．９〜１．５モルの割合であり、好ましくは１．０〜１．３モルの割合である。
一般式（２）で示されるホスホラン化合物を製造する際の温度は、通常−２０〜１２０℃の範囲である。
【０００８】
上記一般式（２）で示されるホスホラン化合物は、単離することなく第１工程の反応に用いることができる。
反応に用いられる一般式（２）で示されるホスホラン化合物の量は、一般式（１）で示されるアルデヒド化合物１モルに対して０．９〜２．０モル、好ましくは１．０〜１．２モルの割合である。
反応温度は−２０〜１２０℃の範囲、好ましくは−１０〜３０℃の範囲である。
一般式（１）で示されるアルデヒド化合物と一般式（２）で示されるホスホラン化合物との反応により得られた反応混合物は、そのまま第２工程に用いることができるが、反応混合物に希塩酸、希硫酸等の酸性水を加えることによりホスホラン化合物の製造に用いられた過剰の塩基を中和してから第２工程に用いることもできる。
【０００９】
次に、第２工程について説明する。
第２工程は、第１工程で得られた反応混合物を水と共に加熱蒸留することにより一般式（３）で示されるエステル化合物を含む留出液を得る工程である。
第２工程に用いられる水の量は、第１工程で用いた一般式（１）で示されるアルデヒド化合物１重量部に対して、通常１〜２０重量部であり、好ましくは５〜１０重量部の割合である。
第１工程で得られた反応混合物を水と共に加熱蒸留する方法としては、例えば、第１工程で得られた反応混合物と水とを混合したものを加熱蒸留する方法、容器内の水を加熱蒸留している中に第１工程で得られた反応混合物を徐々に加える方法、及び、容器内の第１工程で得られた反応混合物を加熱蒸留している中に水を加えるか若しくは水蒸気を吹き込む方法があげられる。加熱蒸留は通常、大気圧下で行われるか、場合によっては２６．７ｋＰａ（２００ｍｍＨｇ）までの圧力の減圧下で行われる。
【００１０】
一般式（３）で示されるエステル化合物を含む留出液には第１工程で用いた有機溶媒と水とが含まれる。この水層と有機層は分液により分離することができ、分離された水は加熱蒸留用に再利用ことも可能である。分離された有機層を濃縮することにより、一般式（３）で示されるエステル化合物を高純度で得ることができる。
該有機層の濃縮は、通常、減圧下で有機溶媒を蒸発させることにより行われる。
【００１１】
さらに、第２工程における反応混合物と水とを加熱する容器内には第１工程での反応の副生物が残っており、この副生物は一般式（３）で示されるエステル化合物を含む留出液の留去と共に該加熱容器内に析出する。そして第２工程においては加熱容器内の水の量を調節することにより、この副生物を、攪拌の阻害とならないスラリーとして析出させることができる。該スラリーからはホスフィンオキシド化合物が得られ、得られたホスフィンオキシド化合物は対応するホスフィン化合物に誘導することができ、さらにホスフィン化合物からは容易に一般式（４）で示されるホスホニウム塩に誘導することができる。
ホスフィンオキシド化合物からホスフィン化合物への変換は、例えばＣｈｅｍ．Ｌｅｔｔ．，ｖｏｌ．１０，ｐｐ１４９１−１４９２（１９８５）に記載の方法に準じて行うことができる。
上述のように、本発明製造法は、後処理時に障害となるホスフィンオキシド化合物の除去を容易にするものである。
【００１２】
一般式（１）で示されるアルデヒド化合物は特開平２−２２５４４２号公報又はＢｕｌｌ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．Ｊｐｎ．，６０，ｐｐ．４３８５−４３９４（１９８７）に記載の方法に準じて製造することができる。
さらに、一般式（４）で示されるホスホニウム塩化合物は、Ａｎｎ．Ｃｈｅｍ．，ｖｏｌ．６０６，ｐｐ１−２３（１９５７）．に記載の方法に準じて製造することができる。
【００１３】
本発明においてＲ¹で示される
Ｃ１−Ｃ６アルキル基としては、例えばメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ｔ−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、２−メチルペンチル基及び２，３−ジメチルブチル基が挙げられ、
Ｃ３−Ｃ６シクロヘキシル基としては、例えばシクロプロピル基、シクロペンチル基及びシクロヘキシル基が挙げられ、
Ｃ２−Ｃ６アルケニル基としては、例えば２−プロペニル基、３−ブテニル基及び２−ブテニル基が挙げられ、
Ｃ４−Ｃ６シクロアルケニル基としては、例えばシクロヘキセニル基が挙げられる。
Ｒ²で示される置換基としては例えばフェニル基３位の置換基としてのメチル基、フェニル基４位の置換基としての塩素原子が挙げられる。
【００１４】
【実施例】
さらに、製造例を挙げて本発明を詳しく説明するが、本発明はこの例に限定されるものではない。
【００１５】
製造例１
窒素雰囲気下、５００ｍｌ四つ口フラスコ（攪拌翼；テフロン半月板）中で、ナトリウムメトキシド２０．３ｇをテトラヒドロフラン１３８．８ｇに懸濁し、０℃に冷却した。ここに、エチルトリフェニルホスホニウムブロミド１１１．５ｇを５分間かけて加えた。０〜５℃で１時間攪拌した後、同温でトランス−２，２−ジメチル−３−ホルミルシクロプロパンカルボン酸メチルエステルのトルエン溶液７３．３ｇ（トランス−２，２−ジメチル−３−ホルミルシクロプロパンカルボン酸メチルエステル純分３９．１ｇ）を５．５時間かけて滴下した。
滴下終了後、０〜５℃で１．５時間攪拌した後、１０％塩酸４２．０ｇを滴下して水層のｐＨを６．８５にした。
反応混合物に水１９８．９ｇを加え、内温７４〜８２℃に加熱し、トルエンとテトラヒドロフランを１３０ｍｌ留出させた。
さらに、この残渣に水１９２．８ｇを加え内温８４．６〜１０２．１℃（バス温１０９〜１３１℃）で蒸留した。この間、内温が９３℃に達した時点から水３９１ｇを４．５時間かけて滴下した。
留出液を分液して、４１１．７ｇの水層と、７３．４ｇの有機層とを得た。得られた有機層には２，２−ジメチル−３−（１−プロペニル）シクロプロパンカルボン酸メチルエステルが５３．７重量％含有されていた（ガスクロマトグラフィーを用いた内部標準法による。）。
得られた有機層のうち７２．３ｇを減圧下濃縮して２，２−ジメチル−３−（１−プロペニル）シクロプロパンカルンボン酸メチルエステル３８．７ｇを得た（収率９１．９％）。単離された２，２−ジメチル−３−（１−プロペニル）シクロプロパンカルンボン酸メチルエステルは、下記割合の異性体の混合物であった。
トランス−２，２−ジメチル−３−（（Ｅ）−１−プロペニル）シクロプロパンカルンボン酸メチルエステル：２，２−ジメチル−３−（（Ｚ）−１−プロペニル）シクロプロパンカルンボン酸メチルエステル＝９．５：９０．５
（ここで、Ｅ、Ｚは１−プロペニル基に関する幾何異性体を表す。）
なお、立体異性体の構造は¹Ｈ−ＮＭＲのピーク強度から確定し、混合比はガスクロマトグラフィー分析により求めた。
¹Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ₃，ＴＭＳ）δ（ｐｐｍ）：１．１４（ｓ，３Ｈ）、１．２７（ｓ，３Ｈ）、１．４５（ｄ，１Ｈ）、２．７５（ｄｄ，１Ｈ）、３．６８（ｓ，３Ｈ）、５．０５−５．１８（ｍ，１Ｈ）、５．５２−５．６８（ｍ，１Ｈ）
【００１６】
ガスクロマトグラフィー分析条件
カラム：キャピラリーカラムＤＢ−１（Ｊ＆Ｅサイエンティフィック社製）
長さ３０ｍ、径０．５３ｍｍ、膜圧１．５μｍ
カラム温度：７０℃→２℃／分→１００℃（１０分保持）→１０℃／分→３００℃
検出器：ＦＩＤ
インジェクション温度：２７０℃
検出器温度：３１０℃
キャリアーガス：ヘリウム（流量：５ｍｌ／分）
【００１７】
製造例２
窒素雰囲気下、５００ｍｌ四つ口フラスコ（攪拌翼；テフロン半月版）中で、ナトリウムメトキシド１２．２ｇをテトラヒドロフラン８３．４ｇに懸濁し、０℃に冷却した。ここに、エチルトリフェニルホスホニウムブロミド６６．９ｇを５分間かけて加えた。０〜５℃で１時間攪拌した後、同温でトランス−２，２−ジメチル−３−ホルミルシクロプロパンカルボン酸メチルエステルのトルエン溶液（トランス−２，２−ジメチル−３−ホルミルシクロプロパンカルボン酸メチルエステル純分２３．５ｇ）を３．５時間かけて滴下した。
滴下終了後、０〜５℃で１．５時間攪拌した後、１０％塩酸３６．３ｇを滴下して水層のｐＨを６．５にした。
反応混合物に水２３５．０ｇを加え、内温７４〜８２℃に加熱し、トルエンとテトラヒドロフランを７４ｍｌ留出させた。
この残渣を油浴（バス温１００〜１１０℃）上で加熱し、内温８２℃に達した時点から水蒸気を吹き込みながら、内温８２．６〜１０２．１℃で蒸留した。
留出液を分液し、２５０．１ｇの水層と、６２．９ｇの有機層とを得た。得られた有機層をガスクロマトグラフィーによる内部標準法により分析したところ、該有機層中の２，２−ジメチル−３−（１−プロペニル）シクロプロパンカルボン酸メチルの含量は３７．５％であった。これより、２，２−ジメチル−３−（１−プロペニル）シクロプロパンカルボン酸メチルの収率は９３．５％である。
また、得られた２，２−ジメチル−３−（１−プロペニル）シクロプロパンカルボン酸メチルの異性体比は、トランス−２，２−ジメチル−３−（（Ｅ）−１−プロペニル）シクロプロパンカルンボン酸メチルエステル：２，２−ジメチル−３−（（Ｚ）−１−プロペニル）シクロプロパンカルンボン酸メチルエステル＝１０．３：８９．７であった。
さらに、該有機層を濃縮することにより、２，２−ジメチル−３−（１−プロペニル）シクロプロパンカルボン酸メチルを得る。
【００１８】
【発明の効果】
本発明により、殺虫効力を有する２，２−ジメチル−３−（１−プロペニル）シクロプロパンカルボン酸エステル化合物の製造中間体である一般式（３）で示されるエステル化合物を工業的に応用可能な方法で、高収率に製造することが可能となった。

Claims

一般式（１）

（式中、Ｒ¹はＣ１−Ｃ６アルキル基、Ｃ３−Ｃ６シクロアルキル基、Ｃ２−Ｃ６アルケニル基又はＣ４−Ｃ６シクロアルケニル基を表す。）
で示されるアルデヒド化合物と、一般式（２）

（式中、Ｒ²は水素原子、ハロゲン原子又はＣ１−Ｃ４アルキル基を表す。）
で示されるホスホラン化合物とを有機溶媒中で反応させる工程、該反応混合物を水と共に加熱蒸留して留出液を得る工程を含むことを特徴とする一般式（３）

（式中、Ｒ¹及びＲ²は前記と同じ意味を表す。）
で示されるエステル化合物の製造法。
Ｒ¹がＣ１−Ｃ３アルキル基であることを特徴とする請求項１に記載の一般式（３）で示されるエステル化合物の製造法。
有機溶媒がテトラヒドロフラン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、メチル−t−ブチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、トルエン、ヘキサン、ヘプタン又はそれらの混合物であることを特徴とする請求項１または２に記載の一般式（３）で示されるエステル化合物の製造法。
有機溶媒がテトラヒドロフラン、トルエン又はこれらの混合物であることを特徴とする請求項１または２に記載の一般式（３）で示されるエステル化合物の製造法。
一般式（１）

（式中、Ｒ¹はＣ１−Ｃ６アルキル基、Ｃ３−Ｃ６シクロアルキル基、Ｃ２−Ｃ６アルケニル基またはＣ４−Ｃ６シクロアルケニル基を表す。）
で示されるアルデヒド化合物と、一般式（２）

（式中、Ｒ²は水素原子、ハロゲン原子またはＣ１−Ｃ４アルキル基を表す。）
で示されるホスホラン化合物とを有機溶媒中で反応させる工程、該反応混合物を水と共に加熱蒸留して留出液を得る工程、該留出液を分液により有機層と水層を分離する工程及び分離された有機層を濃縮する工程を含むことを特徴とする、一般式（３）

（式中、Ｒ¹は前記と同じ意味を表す。）
で示されるエステル化合物の製造法。
Ｒ¹がＣ１−Ｃ３アルキル基であることを特徴とする請求項５に記載の一般式（３）で示されるエステル化合物の製造法。
有機溶媒がテトラヒドロフラン、メチル−t−ブチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、トルエン、ヘキサン、ヘプタン又はこれらの混合物であることを特徴とする請求項５又は６に記載の一般式（３）で示されるエステル化合物の製造法。
有機溶媒がテトラヒドロフラン、トルエン又はこれらの混合物であることを特徴とする請求項５又は６に記載の一般式（３）で示されるエステル化合物の製造法。