SU722479A3

SU722479A3 - Способ рацемизации оптически активных галогенангидридов 2,2-диметил-3 /1-алкенил/-циклопропан-1-карбоновых кислот

Info

Publication number: SU722479A3
Application number: SU742078312A
Authority: SU
Inventors: Нагасе Цунеюки; Сузукамо Гоху
Original assignee: Сумитомо Кемикал Компани Лимитед (Фирма)
Priority date: 1973-11-12
Filing date: 1974-11-11
Publication date: 1980-03-15
Also published as: GB1448316A; US3989750A; DE2453639A1; NL7414766A; FR2250728B1; DE2453639B2; FR2250728A1; CA1025475A; IT1024802B; BE822046A; JPS5337858B2; JPS5077346A; CH615411A5; DK586374A

Description

со специальным основным катализато ром при нагревании, в результате получаетс транс-хризантемова кис лота, или нагревание хлорангидрида цис-пиретриновой кислоты при высокой температуре. Однако с помощью этих способов не удаетс осуществить эпимериэаци при обоих ассиметричных атомах углерода, а происходит лишь превра щение (-)-цис-хризантемовой кислот в (+)-транс-хризантемовую кислоту или (4-)-цис-хризантемовой кислоты (-)-транс-хризантемовую кислоту. Это обусловлено тем, что способы основаны на более высокой термодинамической стабильности трансизомера по сравнению с цис-изомеро поэтому в таких способах превращение (-)-транс-изомера в (4-)-тран -изомер не может быть достигнуто. Последнее может быть осуществлено лишь в результате многостадийного: превращени (-)-т эанс-изомера в (-)-цис-изомер и эпимеризации полу ченного изомера в положение С . Было проведено широкое изучение возможностей реализации процесса именно рацемизации, в результате чего было разработано несколько способов рацемизации. Так, согласн одному способу алкенильную группу в положении Cj в {-)-транс-хризант мовой кислоте превращают в кетоспиртовую группу, а кислотную груп в С - положении превращают в алкил вый эфир , котоЕ лй затем обрабатыва в среде растворител алкогол том щ лочного металла.Согласно другому с собу (-)г-транс-хризантемовую кисло и ее производные подвергают облучению ультрафиолетов лм светом в присутствии фотосенсибилизатора. Однако в первом случае многостадий ность мешает промышленной реализации , а во втором - велик расход энергии. С целью упрощени процесса согласно изобретению оптически активный галогенангидрид циклопропанкарбоновой кислоты формулы X С-йн-йн-сн-Сох; о X ч / а С / , СНз i4j -де RI и RJ имеют указанные значени X - атом галогена, преимущественно хлора, подвергают рацемизации в присутствии кислот Льюиса. Галоидангидрит может быть получен по известной методике, например по реакции карбоновой кислоты с хлорирующим аген том; тионилхлоридом, сульфурилхлоридом , п тихлористым фосфором, тре хлористым фосфором, в качестве исходных кислот Льюиса целесообразно использовать хлорид апкмлни бромид алюмини , хлорид железа (И), хлорид олова (IV) , хлорид титана, треххлористый бор, трехфтористый бор, хлорид цинка. Рацемизаци не зависит от внешнего давлени и протекает без отрицательных вли ний на реакцию. При осуществлении рацемизации в качестве исходных соединений можно использовать любой из четырех оптических изомеров, вз тый как в отдельности, так и в комбинации с другими в произвольных соотношени х , и независимо от оптической чистоты этих изомеров. Рацемизацию можно осуществл ть непрерывно или периодически. Опти- . нески активный галоидангидрид циклопропанкарбоновой кислоты можно вводить в реактор в полном количестве в начале процесса совместно с катализатором . При желании галоидангидрид можно вводить в реактор последовательно или с промежутками в зависимости от протекани рацемизации. Реакцию целесообразно проводить в среде растворител , который не оказывает неблагопри тного вли ни на протекание рацемизации. В качестве растворител можно примен ть эфир (диэтиловый эфир, диоксан, диметиловый эфир этиленгликол ), ароматический углеводород (бензол, толуол, ксилол, хлорбензол), алифатический углеводород (гексан, гептан) или галоидозамещенный алифатический углеводород (хлороформ, 1,1,2,2-тетрахлорэтан , трихлорэтилен). Катализатор можно использовать в количестве 0,0005-0,5 мол , пред-, почтительно 0,005-0,1 мол на 1 моль оптически активного галоидангидрида циклопропанкарбоновой кислоты. Температура реакции обычно лежит в интервале от 20 С до температуры кипени реакционной системы, предпочтительна 40-120С. Врем реакции в большей или меньшей степени св зано с количеством катализатора и реакционной температурой . Обычно рацемизаци проходит в достаточной степени за врем от 10 мин до 20 ч. После завершени реакции регенераци рацемизованнЪго продукта может быть осуществлена с помощью традиционных методик разделени . Так, например , реакционную смесь обрабатывают водным раствором щелочи, чтобы осуществить гидролиз, а затем нейтрализуют минерс1льной кислотой, в результате может быть получена чиста полностью рацемизованна циклопропаккарбонова кислота. При желании рацемизованный галоидангидрид циклопропанкарбоновой кислоты может быть без гидролиза непо- / средственно подвергают этерификации спиртом (пиретролоном или аллетроло ном) в присутствии акцептора галогеноводррода . С помощью предлагаемого способа oжнo легко осуществить рацемизацию (-)-изомера оптически активной хриЭйнтемовой кислоты.Полученный таким образом рацемизованный продукт может быть подвергнут оптическому рас щеплению дл получени ценного (+)-изомера хризантемовой кислоты. Пример, в колбу емкостью 500 л, снабженную хлоркальциёвой трубкой, загружают 40,0 г хлорангидрида {-)-транс-2,2-диметил-З-изобутенилциклопропан-1-карбоновой кислоты и 160 г диоксана, затем в колбу добавл ют 0,86 г безводного хлористого алюмини . Содержимое кол перемешивают при 70°С 4 ч. Затем в колбу добавл ют небольшое количес во воды дл дезактивации катализатора и отгон ют растворитель. Остаток гидролизуют йодным раствором гидроокиси натри . Гидролизованный продукт подкисл ют 20%-ной серной кислотой и экстрагируют н-гёксаном, н-Гексановый экстракт промывают вод и сушат. После отгонки растворител остаток подвергают дистилл ции до получени 32,4 г масла, которое имеет т.кип. 110°С/О,8 мм рт.ст. и быстрозакристаллизовываетс . Температура плавлени 48-52 С. ИК-спектр такого продукта идентичен спектру ( ±)- 2,2-диметил-З-изобутенилциклопропан-1-карбоновой кислоты. Такой продукт имеет следующий состав ( определено методом газовой хроматографии ) : Оптический Содержание, вес.% изомер (+)-транс (-)-транс (+)-цис (-)-цис Пример 2.в колбу емкостью 50 мл загружают 10,2 г хлорангидрида (+)-цис-2,2-диметил-З-изрбутенилциклопропан-1-карбоновой кислоты и 40 г диоксана, затем добавл ют 0,43 г безводного хлористого алюмини . Содержимое колбы перемешивают при 67-70°С. Во врем реакции часть реакционной смеси берут из , колбы и подвергают газохроматографическому анализу, результаты которого представлены в табл.1.

ции, мин

Исходное вещество

10

30

60

120

После завершени реакции реакционную смесь обрабатывают, как .описано в примере 1, и получают 7,4 г (±)-2, 2-димeтил-3-Изoбyтeнилциклoпpoпaн-l-кapбoнpвoй кислоты.

Пример 3. В колбу емкостью 1000 мл загружают 100 г смеси левовращающих хлорангидридов цис- и . транс-2,2-диметил-З-изобутенилциклопропам- . 1-карбоновой кислоты

Таблица

О

100

40,9

4,6 6,2 44,4

Df С

5,4 45,8

4,8

4,2

4,4 45,6 4,5

(состав, вес.%: (+)-транс 12,6;

(-)-транс 67,8; (+)-цис 2,7; (-)-цис 16,9) и 400 г диоксана, затем в колбу добавл ют 3,5 г безводного хлористого алюмини . Содержимое колбы перемешивают при 68-69°С. В ходе реакции часть реакционной смеси отбирают и подвергают газохроматографическому анализу, в результате чего получены результаты, приведенные в табл.2. После окончани реакции реакционную смесь обрабатывают, как описано в примере 1, и получают 81,5 г (+) -2, 2-диметил З-иэобутенйлииклопропан-«1-карбоновой кислоты. Пример 4. Как в пример| 3, рацемизацию осуществл ют при 50 С. Через 10 ч завершение реакции подтве ждают газохроматографическим анализо Реакционную смесь обрабатывают, как в примере 3,и получают 80,1 г (+)- -2,2-диметил-.ЗтИЗобутенилциклопропан -1-карбоновой кислоты. Пример5. В колбу емкостью 100 мл загружают 5,0 г хлорангидрида (-) -транс-2 2-диметил З-изобутенилциклопропанкарбоновой кислоты и 45 г диоксана, добавл ют 0,20 г безводного хлористого алкмини , Содержимое колбы перемешивают при 80 С 1 ч Затем дезактивируют катализатор и

После окончани реакции добав- л ют небольшое количество воды дл дезактивации катализатора и отгон ют растворитель. Остаток гидролизуют водным раствором.гидроокиси натри . Гидролизованный продукт подкисл ют 20%-ной серной кислотой и экстрагируют толуоле. Экстракт .пpo вiвaют водой и отгон ют раствоТаблица 2

Таблица

ритель. При перегонке остатка получают 30,8 г масла с т.кип. 103110°С/0 ,8 мм рт.ст., которое быстро кристаллизуетс , т.пл. 48-52 С.

Пример 7.В колбу емкостью 1000 мл загружают 60,5 г левовращаЧощего хлора гилрида цис- и трансг .-2,2-диметил-еЗ-изобутенилциклопропан«li-карбоновой кислоты (состав, вес .%г отгон ют растворитель. Остаток перегон ют при пониженном давлении и получают 4,4 г рацемизованного хлорангидрида 2, 2-«диметил-ХЗ-изобутенилциклопропан-1-карбоновой кислоты, имеющего т.кип. 50-54°С/0,6 мм рт.ст. Пример 6.В колбу емкостью 1000 мл загружают 42,0 г левовращающегос хлорангидрида цис- и транс-2 ,2-диметил-3-изобутенилциклопропан-1-карбоновой кислоты (состав, вес.%: (+)-транс 14,0; (-)-транс 65,8; ( + )-цис 2,9; (-)-дис 17,4) и 378 г толуола, добавл ют 1,85 г хлорида железа (Ш), Содержимое колбы перемешивают при 70°С. По окончании реакции отбирают часть реакционной смеси и анализируют ее газохроматографическим методом. Получают результаты, приведенные в табл.3.

(+)-транс 14,8; (-)транс 65,0; ()-цис 2,9; (-)-цис 17,3) и толуол и добавл ют 2,2 г с5еэводного хлористого алюмини . Содержимое колбы перемешивают при 68-70 С 5 ч. Реакционную смесь обрабатывают, кик в примере б, и получают 43,2 г (+)-2 ,2-диметил-3-изобутенилциклопропан-1-карбонсвой кислоты с т.кип. 127135 С/4 мм рт.ст. (состав, вес.%: ( + )г-транс 43,2); (-)-транс 46 2 (+)-ЦИС 5,1; (-)-цнс 5,7).

Пример 8. В колбу емкостью 200 мл загружают 8,6 г левовращаюСодержание оптических изомеров,

Врем реакции , мин

i(+)транс

После окончани реакции реакциойную смесь обрабатывают, как в примере 6, и получают 6,5 г (t)-2,2-диметилг-З-изобутенилциклопропан- -карбоновой кислоты.

Пример 9. в колбу емкостью 200 мл загружают 9,9 г левовращающего хлорангидрида и транс-. -2,2-диметил-3-изобутенилциклопропан . 1-карбоновой кислоты (состав, вес , % ( + )-транс 14,0; (-)г-тракс 65,8; (4-)-ЦИС 2,8; (-)-цис 17,4) и 90 г гексана, добавл ют 0,7 г хлорида олова (1У).Содержимое колбы перемешивают при 65-70°С 5 ч. Реакционную смесь обрабатывают, как в примере 6 и получают 6,7 г ( + )-2, 2-диметил-. г-З-изобутенилциклопропан-1-карбоново кислоты (состав, вес.%: ( + ):-транс 43,9; (-)г-транс 46,1; ( + )-цис 4,4; (-(-цис 4,6).

Пример 10. в колбу емкостью 200 мл загружают 12,4 г левовращающего хлорангидрида цис-, транс 2,2диметил-3-изобутенилциклопропан-Л-карбонрвой кислоты (состав, вес.%: (+)-транс 13,1; (-)-транс 67,2; ()-цис 1,9; (-),-цис 17,9) и 109 г 1,1,2,2-тетрахлорэтана, добавл ют 0,43 г безводного хлористого алюмищего хлорангидридацис и транс-2,2-диметил-З-изобутенилциклопропан-1-карбоновой кислоты и 78 г монохлорбензола , добавл ют 0,31 г безводного хлористого алюмини . Содержимое колбы перемешивают при 70 С. ПО истечении времени реакции отбирают часть реакционной смеси и анализируют ее газохроматографическим методом .

В табл.4 даны полученные результаты .

Таблица вес.%

(-)транс

(-)цис

(+)цис

17,2

13,9 6,5 31,3 6,2 36,3 6,3 39,3 6,0 41,1 6,0 42,7

НИН. Содержимое колбы перемешивают при 70-72 с 6 ч. Реакционную смесь обрабатывают, как в примере 6, и получают 6,8 г ( + )-2, 2-диметилгтЗ-изобутенилциклопропан-г1-карбоновой кислоты (состав, вес.%: (+)-транс 42,1; (-)-транс 48,9; ()-цис 4,3; (-)-цис 4,8).

Claims

1. Способ рецемизации оптически активных галогенангидридов 2,2-ди0 ,метил-3- (1-алкенил)-циклопропан-1-карбоновых кислот формулы

«.Ч

j)C CH-cH-CH-COX

с

CHj СН

где Н|И атом водорода или ( С4)-алк.1Л, или совместно с атомом углерода, к которому они присоединены , представл ют циклоалкилиденовую (С - Cg,)-группу ;

X - атом галогена, преимущественно хлор,

отличающийс тем, что, с целью упрощени процесса, соответствуимчий галогенангидрид контактируют с кислотой Льюиса, 2,Способ ПОП.1, отличающийс тем, что в качестве кислоты Льюиса примен ют галоид металла выбранный из группы, включающей хлористый алюминий, бромистый алкминий, хлорнре железо (Ш) , хлористое олово ( ly), хлористый титан,треххлористый бор,трехфтористый бор или хлористый цинк. 3.Способ по ппЛ и 2,0 тл и ч а щ и и с тем, что исходную кислоту Льюиса берут в количестве 0,0005- 0,5 мол на 1 моль галоидангидрида. 4. Способ по пп.1,2 и 3,о т л ичающийс тем, что процесс осуществл ют в среде инертного растворител , например эфира, алифатического углеводорода или галоидзамещенного алифатического углеводорода . 5. Способ по пп,1-4, о т л и ч а ющ и и с тем, что процесс осуществл ют при температуре не вь ие температуры кипени реакционной системы в течение 0,16-20 ч.