DE2128327A1

DE2128327A1 - Substituierte 1-Hydroxy-cyclopropan-1-carbonsäuren

Info

Publication number: DE2128327A1
Application number: DE19712128327
Authority: DE
Inventors: Hans-Georg Dr.; Fischler H.-Michael Dr.; Hartmann Willy Dr.; 4150Krefeld Heine
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1971-06-08
Filing date: 1971-06-08
Publication date: 1972-12-28
Also published as: CH586647A5; NL7207731A; FR2140580A1; BE784509A; US3813432A; IT961219B; GB1373290A; FR2140580B1; JPS5632302B1; DE2128327B2; DE2128327C3

Description

FARBENFABRIKEN BAYER AG

LEVERKU S EN-Bayerwerk

PS/GW ·

Zentralbereich Patente, Marken und Lizenzen

7. Juni 1971

Substituierte l-Hydroxy-cyclopropan-l-carbonsäuren

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Darstellung von l-Hydroxy-cyclopropan-l-carbonsäuren.

Cyclopropanderivate, die geminal sowohl einen Hydroxyl- als auch einen Carboxyl-Substituenten tragen, sind bislang nur durch wenige Beispiele belegt. So erhielt Scharf (Angew. Chem. 80, 194 (1968)) die l-Hydroxy-cyclopropan-l-carbonsäure durch Hydrolyse des durch Ihotocycloaddition von Dichlorvinylencarbonat an Äthylen hergestellten cis-1,2-Carbonyldioxy-l^-dichlor-cyclobutans. Ferner stellte Bloomfield (Tetrahedron letters 1968, 5647) die (4.4.1)-Propella-3.8-dien-ll~hydroxy-ll-carbonsäure durch Benzilsäureümlagerung aus dem (4.4.2)-Propella-3.8-dien-11.12-dion her. Während nach Scharf 2 Biotoreaktionen erforderlich sind, von denen die Photocycloaddition mit einer Quantenausbeute-^l aufläuft, werden nach Bloomfield2 hochreaktive, wenig stabile Verbindungen - Acyloin und Diketon - benötigt. Beide Verfahren sind daher zur Darstellung präparativer Mengen 1-Hydroxy-cyclopropan-1-carbonsäuren ebenso wenig geeignet wie der bereits von_Ingold eingeschlagene Weg, Cyclopropan-1.1-dicarbonsäureester in mehrstufiger Synthese in 1-Hydroxycyclopropan-1-carbonsäure zu überführen (J.chem. Soc. 121, 1177 (1922)).

Le A 13 828. - 1 ■ -

20 98 53/1123

(Beschrieben ist ferner der erfolglose Versuch, 1-Hydroxycyclo-propan-1-carbonsäure durch Hydrolyse der 1-Chlorcyclopropan-1-carbonsäure zu erhalten (Bull. acad. roy. BeIg. 1921, 702).)

Es wurde nun überraschend gefunden, daß 1-Hydroxy-cyclopropan-1-carbonsäure in hohen Ausbeuten leicht erhalten wird, wenn man das nach Rühlmann aus Bernsteinsäureestern einfach zugängliche 1.2-Bis-(trimethylsilöxy)-cyclobut-l-en (Chem. Ber. 100, 3821 (1967), Tetrahedron Letters 1968, 587) bei -30° bis -50° chloriert, bromiert oder mit einem Gemisch von Chlor und Brom versetzt und anschließend mit protischen Lösungsmitteln wie-z.B. Wasser oder Methanol versetzt. Die ohne Komplikationen zu der 1-Hydroxycyclopropan-lcarbonsäure führende Umsetzung ist im Hinblick auf den experimentellen Befund von Rühlmann .(J. prakt. Chem* 12, 18 (I960)), wonach bei der Umsetzung acyclischer Endiolbissilylather mit Brom als Reaktionsprodukte ausschließlich (/i_t ft'-Dibrom-L^-diketone entstehen, unerwartet.

Diese Reaktionsfolge läßt sich auch auf substituierte Cyclobut-l-en-1.2-diöl-bissilylather übertragen und ist allgemein zur Darstellung substituierter 1-Hydroxy-cyclopropan-l-carbonsäursii anwendbar.

Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zur Darstellung von l-Hydroxy-cyclopropan-l-carbonsäuren der allgemeinen Formel 1

OH
^COOH

Le A 13 828 - 2 -

2 0 9 8 5 3/1 123

in der R bis ΪΓ gleich oder verschieden sind und Wasserstoff, niederes Alkyl· mit 1 bis etwa 6 Kohlenstoffatomen, Cycloalkyl,

12 "5

Alkenyl oder Aralkyl bedeuten bzw. R mit R und/oder R mit

R^ bzw. R¹ mit R und/oder R mit R -über eine, gegebenenfalls durch Heteroatome substituierte Methylenkette, die auch ,Teil fünf- oder sechsgliedriger Ringe sein kann, miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß man Verbindungen der allgemeinen Pormel 2

OSi(R⁵), * / ■

in der R bis R die für Formel 1 genannte Bedeutung haben und R^ niederes Alkyl bzw. Phenyl bedeuten, gegebenenfalls unter Zusatz aprotischer lösungsmittel, bei Temperaturen unter +30°, vorzugsweise zwischen +10° und -70°, mit Chlor und/oder Brom halogeniert und anschließend mit protischen lösungsmitteln versetzt..

So sind z.B. folgende nach Rühlmann darstellbaren Cyclobuten derivate verwendbar:

1.2-Bis*-(triäthylsiloxy)-cyclobut-l-en 1.2-Bis-(triphenylsiloxy)- "
1.2-Bis-(trimethylsiloxy)- »

" ■ -η -3-methyl-cyclobut-l-en

¹¹ ^a -3-isopropyl- "

¹¹ " -3.3-dimethyl- "

¹¹ " -3.3.4.4-tetramethyl-cyclobut-l-en

Le A 13 828 - 3 -

2 0'9 8 5 37"1 1 2 3

l^-Bis-^rimethylsiloxyJ-S-äthyl-cyclobut-l-en Spiro-2.3' -adamantan-1 ·. 2'-bis-(trimethylsiloxy)-cyclobut-l^l-en 6.7-Bis-(trimethylsiIoxy)-bicyclo(3.2.0)hept-7-en 7.8-Bis-(trimethylsxloxy)-bicyclo(4.2.0)okt-7-en 3-Cholestanyl-1.2-bis-(triiaethylsiloxy)-cyclobut-l-en

Als aprotische Lösungsmittel zur Halogenierung können z.B. eingesetzt werden: .

Methylchlorid, Methylenchlorid, Chloroform, Tetrachlorkohlenstoff, Pentan, Hexan, Benzol, Ameisensäure- oder Essigsäureester.

Als protische Lösungsmittel eignen sich außer Wasser und Methanol auch andere Alkohole sowie Essigsäure und selbstverständlich Gemische der genannten protischen Lösungsmittel.

Zur Durchführung des Verfahrens wird das umzusetzende Cyclobutenderivat gegebenenfalls in einem der angeführten aprotischen Lösungsmittel oder in Substanz bei Temperaturen unter +30°, Torzugsweise zwischen +10° und -70°, unter Rühren mit einem der angegebenen¹ Halogenierungsmittel halogeniert und anschließend mit einem protischen Lösungsmittel, vorzugsweL se mit Wasser oder niederen Alkoholen, versetzt.

Die Reaktionszeit liegt im allgemeinen zwischen einer und etwa zehn Stunden. .

Die erfindungsgemäß erhaltenen Hydroxycyclopropancarbonsäuren können durch Überführung in ihre Salze in an sich bekannter Weise gereinigt werden.

Le A 13 828 _; - 4 -

2 0 9 8 5 3/1123

Die erfindungsgemäßen l-Hydroxy-cyclopropancarbonsäuren der Formel 1 sind neu, soweit R bis ΈΓ nicht H ist bzw. R und R³ sowie R² und R⁴ nicht -GH₂-CH=CH-CH₂- sind*

Gegenstand der Erfindung sind daher auch 1-Hydroxy-cyclo-

1 3 propan-1-carbonsäuren der Formell, soweit R bis R gleich oder verschieden sind und Wasserstoff, niederes Alkyl mit 1 bis etwa 6 Kohlenstoffatomen Cycloalkyl, Alkenyl oder Aralkyl und R^ niederes Alkyl mit 1 bis etwa 6 Kohlenstoffatomen bedeuten oder R mit R und/oder R^ mit R bzw. R¹ mit R^ oder R mit R^ über eine gegebenenfalls durch Heteroatome substituierte Methylen^ tte, die Teil 5- oder 6-gliedriger Ringe sein kann, verbunden sind.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren leicht zugäng-.liehen l-Hydroxy-eyclopropan-l-carbonsäuren sind wertvolle Zwischenprodukte und können beispielsweise zur Herstellung von Pflanzenschutzmitteln (Herbiciden) Verwendung finden (s. franz. Patent 1.399.615 und US-Patent 3.277.171).

Die folgenden Beispiele belegen das erfindungsgemäße Verfahren zur Darstellung l-Hydroxy-cyclopropan-l-carbonsäuren:

Le Λ Γ5 828 - 5 -

^ fj fl R ζ 3 / 1 1 2 3

Beispiel 1:

46 g (0,2 Mol) l^-Bis-itrimethylsiloxyJ-cyclobut-l-en werden innerhalb von 15 Min. bei -40° mit 32 g (0.2 Mol) Brom in 50 ml i-Pentan unter Rühren versetzt. Anschließend wird das Reaktionsgemisch in eiskalte 5 $ige wäßrige Natronlauge eingerührt. Nach 2-stündigem Rühren werden die Neutralprodükte mit Äther extrahiert, die alkalische, wäßrige Hiase mit verdünnter Salzsäure angesäuert und-die 1-Hydroxycyclopropan-1-carbonsäure anschließend mit Äther extrahiert. Ausbeute: 18.3 g (90 $), farblose Kristalle vom Schmelz- * punkt 105-107° (aus Xylol).

C₄H₆O₅ (102.	D	Ber.	0	47	.1	H	5.	9
		Gef.	C	47	.1	H	5.	8
Beispiel 2:

Eine durch Umsetzung von 46 g (0.2 Mol) 1.2-Bis-(trimethylsiloxy)-cyclobut-l-en in 100 ml Tetrachlorkohlenstoff mit 32 g (0.2 Mol) Brom in 50 ml Tetrachlorkohlenstoff bei 10° erhaltene farblose Lösung wird unter Rühren und externer Kühlung mit 300 ml,2 η KOH versetzt. Nach 6 Stunden werden Neutralprodukte, wie unter Beispiel 1 angegeben, |i abgetrennt» Ansäuern und Extraktion mit Äther ergibt

17«6 g (86 $>) !-»Hydroxy-cyclopropan-l-carbonsäure vom . Schmp. 106 - 109°.

Beispiel 3 ι

In eine Lösung von 46 g (0.2 Mol) 1.2»Bis-(trimethylsiloxy)-cyclobut-1-en in 100 ml Methylenchlorid werden bei -30° unter Rühren innerhalb von 30 Min. 10 ml Chlor eingeleitet. Anschließend wird das Reaktionsgemisch unter Kühlung langsam

2 0 9 853/1123

in eine"Aufschlämmung von 70 g Soda in 300 ml Wasser eingetropft. Nach 4""stündigem Rühren bei Raumtemperatur wird die l-Hydroxycyclopropan-l-carbonsäure analog Beispiel 1 abgetrennt. Ausbeute: 15.Ig (74 $>), Schmp. 103 - 106°.

Beispiel 4: .

Eine bei -40° mit 16 g (0.1 Mol) Brom versetzte Lösung von 28.6 g (0.1 Mol) 1.2-Bis-(trimethylsiloxy)-3.3.4.4-tetramethylcyclobut-1-en in 50 ml Methylenchlorid gießt man unter Kühlen in eine gesättigte wäßrige Natriumbicarbonatlösung. Aufarbeitung analog Beispiel 1 ergibt 12.8 g (81 <£) l-Hydroxy^.^^-tetramethyl-cyclopropan-l-carbonsäure vom Schmp. 123-125° aus n-Hexan/Äther). ^C8^H14°3 (^⁸·²) ^Ber· ^G ⁶⁰·? Η 8.9

Gef. C 60.6 H 9.0

Beispiel 5?

43 g (0,17 Mol) 1.2-Bis-(trimethylsiloxy)-3-methylcyclo-"but-l-en werden in 60 ml Essigsäuremethylester mit 27 g (0.17 Mol) Brom in 50 ml Methylenchlorid bei -20° bromiert. Eingießen der Lösung in 400 ml 5 $ige wäßrige Natronlauge und Aufarbeiten wie unter Beispiel 1 angegeben liefert 19.4 g (100 %) l-Hydroxy-2-methyl-cyclopropan-l-carbonsäure von Schmp. 64-66° (aus Xylol).

C₅H₈O₅ (116,1) Ber. C 51.7 H 6.9

Gef. C 51.6 H 6.8

Beispiel 6:

56.8 g (0,2 Mol) 7.8-Bis-(trimethylsiloxy)-bicyclo-(4.2.0)oct-7-en werden in 100 ml i-Pentan bei -50° mit 32 g (0..2 Mol) Brom in 20 ml Methylenchlorid bromiert. Eingießen

Le A- 13 828 ■ - 7 -

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in 200 ml 10 proz. wäßrige Natronlauge und Aufarbeiten analog Beispiel 1 ergibt 23.7 g (76 %) 7-Hydroxy-bicyclo(4.1.0) * heptan-7-carbonsäure vom Schmp. 126 - 127° (aus n-Hexan/ Äther)*

C₈H₁₂O₃ (156.2) Ber. C 61.5 H 7.8

Gef. C 61.5 H 7.9

Beispiel 7;

Umsetzung von 54.5 g (0.2 Mol) 3-i-l?ropyl-1.2-bis(trimethylsioloxy)-cyclobut-l-en in 50 ml Methjrlenchlorid bei -40° mit 32 g (0.2 Mol Brom in 50 ml Methylenchlorid liefert nach 3-stündigem Rühren und anschließender Aufarbeitung analog Beispiel 1 24.9 g (86.5 %) l-Hydroxy-2-i-propylcyclopropan-1-carbonsäure vom Schmp. 142-144° (aus Äther/n-Hexan).

C₇H₁₂O₅ (144.2) Ber. C 58.3 H 8.4 ·

Gef. C 58.6 H 8.6

Außerdem wurde folgende Verbindung "nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt: -

l-Hydroxy^^-dimethyl-cyclopropan-l-carbonsäure Schmp. 89 - 9O⁰C,

Le A 13 828 . - 8 -

209 85 3/1.1 2

Claims

Patentansprüche;

/LJ Verfahren zur Herstellung von Verbindungen der allgemeinen Formel 1

worin R bis R gleich oder verschieden sind und Wasserstoff, niederes Alkyl mit 1 bis etwa 6 Kohlenstoffatomen, Cycloalkyl, Alkenyl oder Aralkyl bedeuten bzw. R mit R und/oder R³ mit R⁴ oder R¹ mit R³ und/oder R² mit R⁴ über eine gegebenenfalls durch Heteroatome substituierte Methylenkette, die auch Teil 5- oder 6-gliedriger Ringe sein kann, miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß man Verbindungen der allgemeinen Formel 2

.OSi(R⁵)₃

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in der R bis R die für Formel 1 genannte Bedeutung haben und R Methyl, Äthyl oder Phenyl bedeuten, mit Chlor und/ oder Brom bei Temperaturen unter+50°, vorzugsweise zwischen +10 und -70°, gegebenenfalls unter Zusatz aprotischer Lösungsmittel, halogeniert und mit protischen Lösungsmitteln versetzt.

Le A 13 828

209BB3/ 1 123
2. Verbindungen der allgemeinen Formel 1, worin R bis R gleich oder verschieden sind und Wasserstoff, niederes Alkyl mit 1 bis etwa 6 Kohlenstoffatomen, Cycloalkyl, Alkenyl oder Aralkyl und. R niederes Alkyl mit 1 bis etwa 6 Kohlenstoffatomen bedeuten oder R mit R und/oder R^ mit R bzw. R mit

•z 2 4

R^ öder R mit R über .eine gegebenenfalls durch Heteroatome substituierte Methylenkette, die Teil 5- oder 6-gliederiger Ringe sein kann, verbunden sind.

Le A 13 S28. -10- \_v

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