【発明の詳細な説明】
シクロプロパンエステルの製造
本発明は、価値ある殺虫薬の合成に有用な特定のシクロプロパンエステルを製
造するための新規方法に関する。
3−(2−クロロ−3,3,3−トリフルオロプロプ−1−エン−1−イル)
−2,2−ジメチルシクロプロパンカルボン酸と、たとえば3−フェノキシベン
ジルアルコール、α−シアノ−3−フェノキシベンジルアルコールおよび2−メ
チル−3−フェニルベンジルアルコールとのエステルは重要な殺虫性およびダニ
駆除用生成物であり、この酸の簡単なアルキルエステルはそれらの生成物を製造
する際の重要な中間体である。原料の価格および入手しやすさの変動に対応して
製造業者の融通性を高めるために、このような中間体を製造するための新規方法
を確立することが望ましい。
本出願人の英国特許出願第9410362.9号に、上記の酸およびそのエス
テルを得るために利用できる新規方法が開示される。3−(2−クロロ−3,3
,3−トリフルオロプロプ−1−エン−1−イル)−2,2−ジメチルシクロプ
ロパンカルボン酸の低級アルキルエステルを製造するためのその方法は下記の工
程を含む:
(a)式(I)の化合物を、各アルキル基中に最高4個の炭素原子を含むオルト
酢酸トリ−低級アルキルと、少なくとも触媒量の酸の存在下で反応させて、式(
III)の化合物(式中、Rは最高4個の炭素原子を含むアルキルである)を得
て、
(b)式(III)の化合物を少なくとも1モル当量の塩基で処理して、3−(
2−クロロ−3,3,3−トリフルオロプロプ−1−エン−1−イル)−2,2
−ジメチルシクロプロパンカルボン酸の低級アルキルエステルを得る。
所望により、この低級アルキルエステルを加水分解する後続工程により、カル
ボン酸自身が得られる。
この方法においては、オルト酢酸トリ−低級アルキルは好ましくはオルト酢酸
トリメチルおよびオルト酢酸トリエチルから選択され、工程(a)で用いられる
酸は好ましくは簡単なカルボン酸、たとえばプロピオン酸、または酪酸、たとえ
ばイソ酪酸、またはアルカンもしくはアレンスルホン酸、たとえばp−トルエン
スルホン酸である。あるいはこの反応は活性クレー(clay)、たとえばモンモリ
ロナイトの存在下で実施できる。モンモリロナイトKSFは、この方法に特に適
した触媒である。この方法は、高温、好ましくは還流温度で、この方法により生
成したアルコール類を反応帯域から除去できる条件下で行われる。これらの反応
体を、式(III)の目的生成物を得るのに十分な期間、加熱する。
その方法において工程(b)で用いられる塩基は好ましくはアルカリ金属アル
コキシドであり、本方法は好適な溶剤または希釈剤、たとえば極性非プロトン溶
剤、たとえばジメチルホルムアミド、またはアルカリ金属アルコキシドに対応す
る過剰のアルコール中で実施できる。ナトリウムまたはカリウムt−ブトキシド
が好ましい塩基であり、反応は好ましくはジメチルホルムアミド中で行われる。
他の塩基、たとえばアルカリ金属アミド、たとえばソーダアミド(sodamide)、
またはアルカリ金属ジシリルアジド、たとえばナトリウムジシリルアジドも、好
ましくは触媒量のアルカノール、たとえばt−ブタノールの存在下で使用できる
。
その方法の工程(a)においては、式(I)の化合物とオルト酢酸トリアルキ
ルの反応によりまず式(IV)の化合物(式中、Xはクロロまたはブロモであり
、Rは最高4個の炭素原子を含むアルキルである)になると考えられる。式(I
V)の化合物を得るのに十分な時間であって、ただし式(III)の化合物を得
るのに十分な時間より短い時間、反応体を加熱することにより、式(IV)の化
合物を単離できる。式(IV)の化合物はこれまでに記載がないと考えられ、特
に以下の具体的化合物は新規であると考えられる:
5−ブロモ−5−クロロ−4−(1,1−ジエトキシエトキシ)−2−メチ
ル−6,6,6−トリフルオロヘキシ−2−エン、
5,5−ジクロロ−4−(1,1−ジエトキシエトキシ)−2−メチル−6
,6,6−トリフルオロヘキシ−2−エン、
5−ブロモ−5−クロロ−4−(1,1−ジメトキシエトキシ)−2−メチ
ル−6,6,6−トリフルオロヘキシ−2−エン、および
5,5−ジクロロ−4−(1,1−ジメトキシエトキシ)−2−メチル−6
,
6,6−トリフルオロヘキシ−2−エン。
上記のプロセス条件下で式(IV)の化合物は転位反応を行って、式(III
)の化合物になる。式(III)の化合物もこれまでに記載がないと考えられ、
特に以下の具体的化合物は新規であると考えられる:
6−ブロモ−6−クロロ−3,3−ジメチル−7,7,7−トリフルオロヘ
プト−4−エン酸エチル、
6−ブロモ−6−クロロ−3,3−ジメチル−7,7,7−トリフルオロヘ
プト−4−エン酸メチル、
6,6−ジクロロ−3,3−ジメチル−7,7,7−トリフルオロヘプト−
4−エン酸エチル、および
6,6−ジクロロ−3,3−ジメチル−7,7,7−トリフルオロヘプト−
4−エン酸メチル。
本出願人の英国特許出願第9410362.9号に開示される発明の他の態様
においては、前記に定めた方法であって、式(II)の化合物を強塩基および不
活性溶剤の存在下で3−メチルブト−2−エン−1−アールと反応させることを
含む方法により式(I)の化合物(式中、Xはクロロまたはブロモである)を得
る方法が提供された。
式(I)の化合物が5,5−ジクロロ−4−ヒドロキシ−2−メチル−6,6
,6−トリフルオロヘキシ−2−エンである場合、式(II)の化合物は1,1
−ジクロロ−2,2,2−トリフルオロエタンである。
式(I)の化合物が5−ブロモ−5−クロロ−4−ヒドロキシ−2−メチル−
6,6,6−トリフルオロヘキシ−2−エンである場合、式(II)の化合物は
1−ブロモ−1−クロロ−2,2,2−トリフルオロエタンである。5−ブロモ
−5−クロロ−4−ヒドロキシ−2−メチル−6,6,6−トリフルオロヘキシ
−2−エンはこれまでに記載がないと思われる。
その方法のこの前工程は強塩基の存在下で行われ、これはペルハロアルキルイ
オンを形成し、これが次いで上記のアルデヒドと反応することにより作用すると
思われる。好適な強塩基にはアルカリ金属低級アルコキシド、たとえばナトリウ
ムまたはカリウムイソプロポキシドまたはt−ブトキシドが含まれるが、他の塩
基、たとえばアルカリ金属水素化物およびアミドも使用でき、この方法は目的外
の副生物の生成を避けるために好ましくは低温で行われる。好ましい温度は、特
に極性非プロトン溶剤を用いる場合には−80〜0℃の範囲内である。その方法
に有用な極性非プロトン溶剤の具体例にはアミド類、たとえばジメチルホルムア
ミド、ジメチルアセトアミドおよびジ−n−ブチルアセトアミド、環状エーテル
類、たとえばテトラヒドロフラン、テトラヒドロピランおよびジオキサン、グリ
コールエーテル類、たとえばエチレングリコールジメチルエーテルおよびエチレ
ングリコールジエチルエーテル、ならびにスルホキシド類、たとえばジメチルス
ルホキシドが含まれる。しかし他の不活性溶剤、たとえば芳香族炭化水素、たと
えばトルエンも使用できる。
この方法は式(I)の化合物を良好な収率および純度で製造するのに有用であ
り、かつ目的生成物を容易に単離できる。未反応または過剰の式(II)の化合
物を容易に回収して再循環できる。
本出願人の先の英国特許出願第9410362.9号に開示される方法であっ
て、式(I)の化合物を製造し、3−(2−クロロ−3,3,3−トリフルオロ
プロプ−1−エン−1−イル)−2,2−ジメチルシクロプロパンカルボン酸の
エステルの合成に使用できる方法に関する詳細は、さらに後記の例A〜Iに示さ
れる。
本出願人の英国特許出願第9410362.9号に開示される上記方法は先行
技術方法に優る著しい改良をもたらすが、本発明者らは今回、工程(b)の条件
を変更することにより、目的とするシス−Z異性体に関してさらにいっそう向上
した収率が得られ、同時にこの工程を経済的にいっそう効果的な様式で実施でき
ることを見出した。本発明者らは特に、工程(b)でアルコキシド塩基に対応す
るアルコールの除去を促進する溶剤を選択することによりこれを達成できること
を見出した。これにより、仕上げ処理に際して再利用可能な形での溶剤の回収が
困難であるため不利である極性非プロトン塩基、たとえばジメチルホルムアミド
の使用(本出願人の先の出願に記載)が避けられる。
したがって本発明は、3−(2−クロロ−3,3,3−トリフルオロプロプ−
1−エン−1−イル)−2,2−ジメチルシクロプロパンカルボン酸の低級アル
キルエステルの製造方法であって、6−ブロモ−6−クロロ−3,3−ジメチル
−7,7,7−トリフルオロヘプト−2−エン酸および6,6−ジクロロ−3,
3−ジメチル−7,7,7−トリフルオロヘプト−2−エン酸から選択されるカ
ルボン酸の対応する低級アルキルエステルをアルカリ金属低級アルコキシレート
で、芳香族炭化水素系溶剤の存在下に、該アルコキシレートの低級アルコールが
蒸留により芳香族溶剤と共に反応混合物から除去される条件下で処理する方法を
提供する。
好適な芳香族溶剤にはトルエンおよびキシレンが含まれる。本方法は、好まし
くはナトリウムまたはカリウムt−ブトキシドを用いて行われる。蒸留は大気圧
未満の圧力で行われる。
本発明の改良法を後記の例1および2に例示する。例3は反応中にアルコール
類を除去しない場合に得られる収率が低いことを示し、これは本発明の一部では
なく比較のために含まれるにすぎない。
例 A
この例は5,5−ジクロロ−4−ヒドロキシ−2−メチル−6,6,6−トリ
フルオロヘキシ−2−エンの製造を示す。
ナトリウムt−ブトキシド(乾燥ジメチルホルムアミド中の42%溶液2.4
ml)を20分間かけて、1,1−ジクロロ−2,2,2−トリフルオロエタン
(1.38g)、3−メチルブト−2−エン−1−アール(0.636g)およ
び乾燥テトラヒドロフラン(30ml)の攪拌混合物(外部冷却により−65℃
の温度に保持)に窒素雰囲気下で滴加し、添加終了後にこの撹拌混合物をその温
度にさらに30分間保持した。外部冷却を取り除き、温度が−20℃に上昇する
まで飽和塩化アンモニウム水溶液を滴加することにより反応を停止した。次いで
、温度が周囲温度(約20℃)に上昇するまで混合物を撹拌した。
水相と有機相を分離し、水相をジクロロメタンで抽出し(20mlで2回)、
抽出液を有機相と合わせて無水硫酸ナトリウムで乾燥させた。減圧下での蒸発に
より溶剤を除去したのち、残渣をヘキサン(20ml)に溶解し、溶液をブライ
ンで洗浄し(5mlで3回)、無水硫酸ナトリウムで乾燥させ、減圧下での溶剤
の除去により濃縮した。残渣を酢酸エチルと石油エーテル(沸騰範囲40〜60
℃)の混合物(1:6容量部、20ml)に溶解し、短いシリカカラム(3.7
5cm)に装填し、同混合物(400ml)で溶離することにより精製した。連
続した画分(3)をクロマトグラフィーにより検査して、目的生成物が最初の2
画分中に存在することを確認した。溶剤を減圧下で蒸発させることにより溶出液
を濃縮し、残渣(1.33g)を核磁気共鳴分光法およびガスクロマトグラフィ
ー質量分光分析により5,5−ジクロロ−4−ヒドロキシ−2−メチル−6,6
,6−トリフルオロヘキシ−2−エンと同定した。
例 B
この例は5−ブロモ−5−クロロ−4−ヒドロキシ−2−メチル−6,6,6
−トリフルオロヘキシ−2−エンの製造を示す。
ナトリウムt−ブトキシド(乾燥ジメチルホルムアミド中の42%溶液1.3
9g)を5分間かけて、1−ブロモ−1−クロロ−2,2,2−トリフルオロエ
タン(0.535ml)、3−メチルブト−1−エン−1−アール(0.538
ml)および乾燥テトラヒドロフラン(10ml)の撹拌混合物(外部冷却によ
り−78℃の温度に保持)に窒素雰囲気下で滴加した。次いでこの混合物をその
温度でさらに40分間撹拌したのち、外部冷却を取り除き、飽和塩化アンモニウ
ム水溶液の滴加により反応を停止した。次いで、混合物を水とジイソプロピルエ
ーテルの間で分配し、水相を分離し、ジイソプロピルエーテルで洗浄し(25m
lで3回)、洗液を有機相と合わせた。有機相をブラインで洗浄し、無水硫酸ナ
トリウムで乾燥させ、減圧下での蒸発により濃縮した。上記の例に示したものと
同様な方法で精製したのち、5−ブロモ−5−クロロ−4−ヒドロキシ−2−メ
チル−6,6,6−トリフルオロヘキシ−2−エン(1.39g)を得た。これ
は核磁気共鳴および赤外分光法により同定された。
例 C
この例は5−ブロモ−5−クロロ−4−ヒドロキシ−2−メチル−6,6,6
−トリフルオロヘキシ−2−エンの製造を示す。
テトラヒドロフラン(230ml)およびナトリウムt−ブトキシド(57.
6g;ジメチルホルムアミド中の40%w/v溶液)をスプリットネック反応フ
ラスコに装入し、撹拌しながら−60℃に冷却した。1−ブロモ−1−クロロ−
2,2,2−トリフルオロエタン(47.6g)およびセネシアルデヒド(20
.9g)を同時に25分間かけて装入し、次いで混合物を−60℃でさらに30
分間撹拌した。反応終了後に、飽和塩化アンモニウム溶液(120ml)の制御
された添加により反応を停止した。ヘキサン(500ml)を混合物に添加し、
次いで水相を分離し、さらにヘキサンで抽出した(500mlで2回)。有機相
を合わせてブライン(100mlで2回)、次いで水(20mlで3回)で洗浄
した。次いで乾燥(硫酸ナトリウム)および真空中での濃縮により、生成物5−
ブロモ−5−クロロ−4−ヒドロキシ−2−メチル−6,6,6−トリフルオロ
ヘキシ−2−エンを易動性の黄色の油(50.1g,収率70%)として得た。1
H NMR:1.30(3H,s,:CMe2);1.35(3H,s,:CMe);1.85(1H,br,OH);
4.20 および 4.30(1H,d,CHOH ジアステレオマー);4.90(1H,d,:CH).
MS:195(CF3CClBr+),85(M+-CF3CClBr).IR:3400 cm-1.
例 D
この例は5−ブロモ−5−クロロ−4−(1,1−ジメトキシエトキシ)−2
−メチル−6,6,6−トリフルオロヘキシ−2−エンの製造を示す。
5−ブロモ−5−クロロ−4−ヒドロキシ−2−メチル−6,6,6−トリフ
ルオロヘキシ−2−エン(10.0g)、オルト酢酸トリメチル(48.0g)
およびイソ酪酸(0.29g)を、窒素入口/噴出装置、温度計およびディーン
・アンド・スターク装置(5Aモレキュラーシーブを充填した状態で入手)を備
えた丸底フラスコに装入した。この混合物を撹拌しながら加熱還流し、反応物温
度が111℃に上昇するまで(約1時間)留出物を採集した。反応が終了した時
点で、残存するオルト酢酸トリメチルを真空蒸留(50mmHgで約50℃)に
より除去して、生成物5−ブロモ−5−クロロ−4−(1,1−ジメトキシエト
キシ)−2−メチル−6,6,6−トリフルオロヘキシ−2−エンを橙色の油(
10.9g,収率85%)として得た。1
H NMR:1.45(3H,s,:MeCOMe);1.75(3H,s,:CMe2);1.85(3H,s,:C
Me2);3.28(3H,s,:OMe);3.30(3H,s,:OMe);4.98 および 5.02(1H,d
,CHOR-ジアステレオマー); 5.35(1H,d,;CH).
MS:89(MeC(COMe)2 +).
例 E
この例は6−ブロモ−6−クロロ−3,3−ジメチル−7,7,7−トリフル
オロヘプト−4−エン酸メチルの製造を示す。
5−ブロモ−5−クロロ−4−ヒドロキシ−2−メチル−6,6,6−トリフ
ルオロヘキシ−2−エン(10.0g)、オルト酢酸トリメチル(16.0g)
およびモンモリロナイトKSF(0.5g)を、窒素入口/噴出装置、温度計お
よび蒸留ヘッド(still-head)を備えた丸底フラスコに装入した。この混合物を
撹拌しながら加熱し、反応物温度が111℃に上昇するまで(約1時間)メタノ
ール−オルト酢酸トリメチル留出物を採集した。次いで反応物を135℃に加熱
し、さらに1時間保持した。メタノール/オルト酢酸トリメチル留出物を再装入
し、この蒸留操作を2回繰り返した。反応が終了した時点で、モンモリロナイト
を濾過により除去した。次いで残存するオルト酢酸トリメチルを真空蒸留(10
0mmHgで約50℃)により除去して、生成物6−ブロモ−6−クロロ−3,
3−ジメチル−7,7,7−トリフルオロヘプト−4−エン酸メチルを褐色の油
(7.8g,収率59%)として得た。1
H NMR:1.20(6H,s,:CMe2);2.40(2H,s,:CH2CO2Me);3.65(3H,s,:
OMe);5.75(1H,d,CH);6.45(1H,d,CH).
MS:305(M+-OMe);257(M+-Br).IR:1750 cm-1.
例 F
この例は6,6−ジクロロ−3,3−ジメチル−7,7,7−トリフルオロヘ
プト−4−エン酸エチルの製造を示す。
オルト酢酸トリエチル(25ml)、5,5−ジクロロ−4−ヒドロキシ−2
−メチル−6,6,6−トリフルオロヘキシ−2−エン(3.5g)およびイソ
酪酸(0.11g)の混合物を還流温度で加熱した。還流する揮発性成分を、モ
レキュラーシーブ(4A)を収容したディーン・アンド・スターク装置中で凝縮
および採集して、副生物エタノールを採集し、それをオルト酢酸エステルから分
離し、オルト酢酸エステルを混合物に戻した。30分後に、より揮発性の成分を
減圧蒸留により除去し、残存する油(主として5,5−ジクロロ−4−(1,1
−ジエトキシエトキシ)−2−メチル−6,6,6−トリフルオロヘキシ−2−エ
ンからなる、3.8g)を採集した。次いでこれをイソ酪酸(10μl)と共に
還流温度で16時間、モレキュラーシーブ(4A)を収容した冷却器下で加熱し
て、エタノールを凝縮物から除去した。残存する油を溶離剤としてのヘキサン:
酢酸エチルの15:1(容量)混合物およびシリカゲルカラム(230〜400
メッシュ、60Å)を用いるカラムクロマトグラフィーにより精製して、6,6
−ジクロロ−3,3−ジメチル−7,7,7−トリフルオロヘプト−4−エン酸
エチルを得た。これを核磁気共鳴およびガスクロマトグラフィー質量分光分析に
より同定した。
例 G
この例は6,6−ジクロロ−3,3−ジメチル−7,7,7−トリフルオロヘ
プト−4−エン酸メチルの製造を示す。
実施例6に記載したものと同様な方法を用いて、オルト酢酸トリメチル(70
ml)、5,5−ジクロロ−4−ヒドロキシ−2−メチル−6,6,6−トリフ
ルオロヘキシ−2−エン(10g)およびイソ酪酸(0.37g)の混合物から
上記の生成物を得た。
例 H
この例は3−(2−クロロ−3,3,3−トリフルオロプロプ−1−エン−1
−イル)−2,2−ジメチルシクロプロパンカルボン酸エチルの製造を示す。
エチル6,6−ジクロロ−3,3−ジメチル−7,7,7−トリクロロヘプト
−4−エン酸エチル(0.1g)の、ジメチルホルムアミド(10ml)中にお
ける撹拌した溶液を窒素雰囲気下で−25℃に冷却し、ナトリウムt−ブトキシ
ド(ジメチルホルムアミド中の42%溶液0.1ml)を滴加した。30分後に
さらに5滴のナトリウムt−ブトキシド溶液を添加し、混合物をさらに15分間
撹拌したのち、飽和塩化アンモニウム溶液(2ml)で10分間かけて反応を停
止した。水(40ml)を添加し、混合物をヘキサンで抽出し(40mlで3回
、抽出液を合わせてブライン(20ml)で洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥
させた。乾燥した溶液を濾過し、減圧下での蒸発により濃縮して、3−(2−ク
ロロ−3,3,3−トリフルオロプロプ−1−エン−1−イル)−2,2−ジメ
チルシクロプロパンカルボン酸エチルを異性体の混合物として得た。
例 I
この例は3−(2−クロロ−3,3,3−トリフルオロプロプ−1−エン−1
−イル)−2,2−ジメチルシクロプロパンカルボン酸メチルの製造を示す。
上記の例に記載したものと同様な方法を用いることにより、6,6−ジクロロ
−3,3−ジメチル−7,7,7−トリフルオロヘプト−4−エン酸メチル(0
.217g)の、乾燥ジメチルホルムアミド(10ml)中における溶液を、窒
素雰囲気下に0℃でナトリウムt−ブトキシド(ジメチルホルムアミド中の42
%溶液0.2ml)で処理することにより、目的生成物を得た。生成物の同一性
はガスクロマトグラフィー質量分光分析により確認され、主としてシス−3−(
Z−2−クロロ−3,3,3−トリフルオロプロプ−1−エン−1−イル)−2
,2−ジメチルシクロプロパンカルボン酸メチルからなっていた。
例1
この例は、t−ブタノールをトルエンとの共沸蒸留により除去する条件下での
3−(2−クロロ−3,3,3−トリフルオロプロプ−1−エン−2−イル)−
2,2−ジメチルシクロプロパンカルボン酸メチルの製造を示す。
ナトリウムt−ブトキシド(2.5g)を、大気圧下で40℃に保持した6,
6−ジクロロ−3,3−ジメチル−7,7,7−トリフルオロヘプト−4−エン
酸メチル(5.55g,濃度91%)およびトルエン(50cm3)の混合物に
急速に添加した。得られた混合物を、圧力を40mmHgに低下させながら撹拌
し、その値に2時間保持したのち、圧力を大気圧に戻し、混合物を酢酸(4.0
cm3)で反応停止した。定量的ガスクロマトグラフィー分析による混合物のサ
ンプリングは、目的生成物(シス−Z異性体として)が75%の収率で存在する
ことを示した。
例2
この例は、t−ブタノールをキシレンとの共沸蒸留により除去する条件下での
3−(2−クロロ−3,3,3−トリフルオロプロプ−1−エン−2−イル)−
2,2−ジメチルシクロプロパンカルボン酸メチルの製造を示す。
上記実施例の方法を用い、ただしトルエンの代わりにキシレン(50cm3)
を用い、かつ減圧は20mmHgであり、2.5時間保持された。この期間中、
一定容量を維持するためにキシレンを追加した。反応混合物のサンプリングは、
目的生成物(シス−Z異性体として)が75%の収率で得られたことを示した。
例3
この例は、t−ブタノールを除去しない条件下での3−(2−クロロ−3,3
,3−トリフルオロプロプ−1−エン−2−イル)−2,2−ジメチルシクロプ
ロパンカルボン酸メチルの製造を示す。
上記の例の方法を用い、ただし混合物を2.5時間の全期間中、大気圧に保持
した。これらの条件下で、目的生成物(シス−Z異性体として)の収率はわずか
5%であった。