DE2751610A1

DE2751610A1 - Verfahren zur herstellung von cyclopropanderivaten

Info

Publication number: DE2751610A1
Application number: DE19772751610
Authority: DE
Inventors: Alan Thomas Costello; Ian Ferguson; Robert Joseph Lindsay; Lancashire Grossbri Manchester
Original assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Current assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Priority date: 1976-11-18
Filing date: 1977-11-18
Publication date: 1978-05-24
Also published as: IT1143776B; NZ185635A; IL53365A0; AU515385B2; FR2371415A1; AU3048077A; JPS5377041A; NL7712662A; US4228299A

Description

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IMPERIAL CHEMICAL INDUSTRIES LTD. London, Großbritannien

Verfahren zur Herstellung von Cyclopropanderivaten

Priorität: 18.11.76 - Großbritannien

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von gewissen Cyclopropanderivaten, die als Zwischenprodukte bei der Herstellung von Insektiziden brauchbar sind.

Ester, wie z.B. der m-Phenoxybenzylester, von 3-ß,ß-Dichlorovinyl-2,2-dimethylcyclopropancarbonsäure (I)

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ORIGINAL INSPECTED

C =CB~tiL·. ^v CO H

(D

sind wertvolle Insektizide.

Die Herstellung der Säure (I) durch Umsetzung von Diazoessigsäureäthylester mit 1,1-Dichloro-4-methyl-1,3-pentadien und anschließende Hydrolyse des resultierenden Äthylesters wurde von Farkas et al (Collection Czechoslov. Chem. Comraun., 24, 2230-2236 (1959)) beschrieben. Dieses Verfahren eignet sich nicht für die Herstellung der Säure im technischen Maßstab, und zwar wegen der Schwierigkeiten des Arbeitens mit Diazoessigsäureäthylester, eine Substanz, die sich explosiv zersetzen kann, wenn nicht die Bedingungen rigoros unter Kontrolle gehalten werden. Außerdem ist diese Substanz anscheinend ein kräftiges Carcinogen.

Es wurde nunmehr gefunden, daß Niederalkylester der Säure (I) und ihres entsprechenden Dibromoanalogs auf einem Weg hergestellt werden können, bei welchem die Verwendung von Diazoessigsäureestern vermieden wird.

Gegenstand der Erfindung ist also ein Verfahren zur Herstellung von Verbindungen der Formel:

^x\

C=CH <S- Z^ CO₂R (II)

worin R für ein Wasserstoffatom oder eine Niederalkylgruppe steht und X für ein Chlor- oder Bromatom steht, welches dadurch ausgeführt wird, daß man

(a) einen Cyclopropancarbonsäureester der Formel:

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C=CH έ. ^n^- CN (in)

^χ COR¹

worin R¹ die gleiche Bedeutung hat wie R und in bezug auf R gleich oder verschieden sein kann und X die oben angegebene Be deutung besitzt, einer alkalischen Hydrolyse unterwirft,

(b) die Verbindung der Formel:

CN <^IV>

die in der Stufe (a) erhalten worden ist, durch Erhitzen in einem polaren aprotischen Lösungsmittel decarboxyliert,

(C) die Verbindung der Formel:

C=CH έ— .2s CN

χ/

die in der Stufe (b) erhalten wird, mit trockenem Chlorwasserstoff in einem Alkohol R.OH, worin R die oben angegebene Bedeutung besitzt, behandelt, wobei entweder die Reaktion gleichzeitig mit einer Alkoholyse stattfindet oder sich an die Reaktion eine Hydrolyse anschließt, wodurch ein Carbonsäureester oder eine Carbonsäure der Formel (II) erhalten wird. Jede einzelne Stufe und die beiden Kombinationen von aufeinanderfolgenden Stufen fallen ebenfalls in den Bereich der Erfindung.

Die alkalische Hydrolyse (a) kann dadurch ausgeführt werden, daß man den Cyanocyclopropancarbonsäureester in wäßriger alkoholischer Lösung mit einem leichten Überschuß (beispielsweise bis zu

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ungefähr 1,3 Mol je Mol Ester) gegenüber der für die Durchführung der Hydrolyse nötigen theoretischen Menge an Ätzalkali erhitzt. Die wäßrige alkoholische Lösung besteht zweckmäßig aus wäßrigem Äthanol. Das Ätzalkali kann Kaliumhydroxid sein, ist aber vorzugsweise Natriumhydroxid. Die Hydrolyse wird zweckmäßig bei der Rückflußtemperatur des wäßrigen alkoholischen Mediums ausgeführt. Eine Reaktionszeit von ungefähr 3 st reicht üblicherweise aus, die Hydrolyse unter diesen Bedingungen zu Ende zu bringen. Die freie Carbonsäure kann aus dem Reaktionsgemisch durch Ansäuern auf einen pH von ungefähr 2 isoliert werden. Beispiele für Säuren, die für diesen Zweck verwendet werden können, sind verdünnte Salzsäure und verdünnte Schwefelsäure. Wasser wird dem angesäuerten Gemisch vor der Filtration zugegeben oder alternativ wird die Lösung vor der Ansäuerung verdünnt. Die Carbonsäure fällt aus der Lösung aus und wird abgetrennt. Die Cyclopropancarbonsäure wird von der Säure, die zum Ausfällen aus der Lösung verwendet worden ist, freigewaschen und bei einer mäßigen Temperatur, beispielsweise bis zu ungefähr 6O°C, getrocknet. Die Carbonsäure wird im allgemeinen praktisch in theoretischer Ausbeute, bezogen auf das Esterausgangsmaterial, erhalten.

Die Decarboxylierung der Cyanocyclopropancarbonsäure (Stufe (b)), die in der vorhergehenden Stufe erhalten worden ist, kann dadurch ausgeführt werden, daß man die Säure in einem polaren aprotischen Lösungsmittel mit einem Siedepunkt über 15O°C erhitzt. Geeignete polare aprotische Lösungsmittel, die verwendet werden können, sind beispielsweise Dimethylformamid, Dimethylacetamid und Dimethylsulfoxid. Es wird bevorzugt, daß die Decarboxylierungsreaktion unter einer inerten Atmosphäre, beispielsweise unter Stickstoff, ausgeführt wird. Die Reaktion wird zweckmäßig bei der Rückflußtemperatur des aprotischen Lösungsmittels ausgeführt.

Im allgemeinen wird die Decarboxylierung erleichtert und die Ausbeute an Nitril verbessert, wenn man die Reaktion in Gegenwart eines Kupfersalzes und vorzugsweise auch in Gegenwart von Wasser ausführt. Beispiele für Kupfersalze, die verwendet werden können, sind Kupfer(II)-sulfat, Kupfer(II)-Chlorid, Kupfer(II)-acetat und Kupfer(I)-chlorid. Die verwendete Menge Kupfersalz beträgt Vorzugs-

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weise 1 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Cyanoessigsäure, und die Menge des Wassers beträgt zweckmäßig etwa 2 Mol je Mol Cyanoessigsäure. Reaktionszeiten im Bereich von 0,5 bis 10 st können verwendet werden. Im allgemeinen ist eine Reaktionszeit von 4 bis 8 st ausreichend. Das Decarboxylierungsprodukt kann dadurch isoliert werden, daß man das Lösungsmittel unter vermindertem Druck abdestilliert, nötigenfalls nach vorhergehender Filtration der Lösung, und daß man anschließend das Cyanocyclopropanderivat einer Hochvakuumdestillation unterwirft.

Das Produkt, das als Ergebnis der Stufe (c) erhalten wird, ist zumindest anfänglich das Iminoäther-hydrochlorid der Formel:

=CH

OR

H.HCl

(VI)

Verbindungen der Formel (I) bis (VI) existieren in zwei isomeren eis- und trans-Formen, je nachdem, ob die Dihalogenovinylgruppe in der 3-Stellung und die Gruppe der Formel -CO₂R, "CO₂R , -CO₂H, -CN oder -C(OR)=NH.HCl in der 1-Stellung sich auf der gleichen Seite (eis) oder auf gegenüberliegenden Seiten (trans) des Cyclopropanrings befinden.

Das durch übliche Herstellungsmethoden erhaltene Nitril {V) besteht aus einem Gemisch von eis- und trans-Isoffieren. Außerdem wurde gefunden, daß die Umsetzung des Nitrils (V) mit einem Alkohol R.OH und wasserfreiem Chlorwasserstoff für beide Isomere nicht gleich leicht verläuft. Das trans-Isomer von (V) kann vorzugsweise reagieren, so daß die trans-Verbindung (VI) erhalten wird, wobei die cis-Verbindung (V) weitgehend unverändert bleibt. Die trans-Verbindung (VI) und die cis-Verbindung (V) können leicht getrennt werden. Die trans-Verbindung (VI) kann dann in die entsprechende trans-Säure oder in den entsprechenden trans-Ester (II) überführt werden, je nachdem, ob die Gruppe R aus einem Wasserstoff atom oder einer Niederalkylgruppe besteht. Die cis-Verbindung (V) kann dann mit dem Alkohol R.OH und mit wasserfreiem

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Chlorwasserstoff unter heftigeren Bedingungen umgesetzt werden, wobei die cis-Verbindung (VI) entsteht, die dann in die cis-Verbindung (II) überführt werden kann.

Die cis-Isomere der Insektiziden Ester von Cyclopropancarbonsäuren der Formel (II), worin R für H steht, sind kräftigere Insektizide als die entsprechenden trans-Isomere, weshalb es erwünscht ist, das cis-Isomer der Verbindung (II) in einer möglichst reinen Form zu erhalten, so daß sie anschließend in einen Insektiziden cis-Ester (z.B. m-Phenoxybenzylester) überführt werden kann, der frei von weniger aktivem trans-Isomer ist.

So hängt das Produkt, das als Ergebnis der Durchführung der Stufe (C) der obigen Reaktionsabfolge erhalten wird, von den Reaktionsbedingungen ab. Wenn es erwünscht ist, die eis- und trans-Isomere von (VI) zu trennen, dann wird die Stufe (c) bei einer Temperatur ausgeführt, bei welcher das cis-Nitril (V) weitgehend unverändert bleibt. Vorzugsweise liegt die Temperatur nicht über 5O°C. Die Umsetzung der gemischten eis- und trans-Nitrile (V) mit dem Alkohol R.OH und mit wasserfreiem Chlorwasserstoff wird zweckmäßig so lange fortgesetzt, bis das Reaktionsgemisch mit Chlorwasserstoff gesättigt ist. Das Gemisch wird dann zweckmäßig eine weitere Zeit lang, beispielsweise bis zu 18 st, gerührt, um eine vollständige Reaktion des trans-Nitrils (V) sicherzustellen. Das Reaktionsgemisch, das im wesentlichen aus trans-Iminoäther-hydrochlorid (VI) in Mischung mit nicht-umgesetztem cis-Nitril (V) besteht, wird dann mit Wasser behandelt, vorzugsweise dadurch, daß man das Gemisch auf ein Gemisch aus gestoßenem Eis und Wasser schüttet. Das lösliche trans-Iminoäther-hydrochlorid löst sich, wobei das unlösliche cis-Nitril zurückbleibt, das aus der wäßrigen Lösung durch Extraktion mit einem geeigneten mit Wasser unmischbaren inerten Lösungsmittel, wie z.B. Toluol, abgetrennt wird. Entfernung des Lösungsmittels, zweckmäßig unter vermindertem Druck, hinterläßt das cis-Nitril, welches dann mit einem im wesentlichen wasserfreien Alkohol R.OH und mit wasserfreiem Chlorwasserstoff unter heftigeren Bedingungen umgesetzt wird als denjenigen, unter denen das trans-Nitril reagiert.

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Vorzugsweise wird das cis-Nitril im wasserfreien niedrigen Alkohol R.OH aufgelöst, worauf die Lösung mit trockenem Chlorwasserstoff bei der Rückflußtemperatur des Gemischs gesättigt wird, bis das gesamte cis-Nitril umgesetzt worden ist, ein Verfahren, das bis zur Beendigung bis zu 36 st dauern kann. Während der Umsetzung des cis-Nitrils mit dem Alkohol R.OH und mit Chlorwasserstoff bei einer erhöhten Temperatur kann das gebildete Iminoäthcr-h/drochlorid eine weitere Reaktion eingehen, wodurch es in ein Gemisch aus dem gewünschten cis-Ester (II) und dem entsprechenden cis-Amid überführt wird, wobei kein Wasser dem Reaktionsgemisch zugesetzt wird.

Dieses cis-Ester/Amid-Produkt kann vollständig in den cis-Ester überführt werden, indem man es mit weiterem Alkohol R.OH, einer starken Mineralsäure, vorzugsweise konzentrierte Salzsäure, und Wasser mischt und das Gemisch, vorzugsweise auf Rückfluß, erhitzt, um das Amid in den Ester zu überführen, wobei der bereits anwesende Ester unter diesen Bedingungen unverändert bleibt. Der vom Amid im wesentlichen freie cis-Ester, der auf diese Weise erhalten wird, kann durch Extraktion aus dem Reaktionsgemisch mit einem inerten mit Wasser unmischbaren Lösungsmittel, wie z.B. Toluol, gewonnen werden, wobei das Lösungsmittel dann durch herkömmliche Maßnahmen entfernt wird, beispielsweise durch Abdampfen oder Destillation, so daß der gewünschte cis-Ester erhalten wird.

Alternativ kann das cis-Ester/Amid-Reaktionsgemisch in die entsprechende freie Carbonsäure dadurch überführt werden, daß man das Gemisch in Wasser schüttet, eine Extraktion mit Toluol durchführt, das Toluol durch Destillation entfernt, und zwar vorzugsweise unter vermindertem Druck, und hierauf das zurückbleibende Produkt mit einer starken Mineralsäure, vorzugsweise Salzsäure, zweckmäßig unter Rückfluß, erhitzt, um die Hydrolyse des Esters und des Amids in die freie Carbonsäure zu bewerkstelligen. Die Hydrolyse kann unter diesen- Bedingungen bis zu 24 st lang ausgeführt werden, um eine vollständige Reaktion sicherzustellen. Nach Abkühlen des Reaktionsgemischs wird dieses mit Toluol extra-

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hiert. Der Toluolextrakt wird mit verdünntem wäßrigem Alkali, wie z.B. einer 5%igen (G/G) wäßrigen Natriumhydroxidlösung, gewaschen, das Toluol wird verworfen, und die wäßrigen alkalischen Waschflüssigkeiten werden angesäuert, beispielsweise mit Salzsäure. Die freie Carbonsäure scheidet sich aus und wird abgetrennt.

Die wäßrige Lösung des trans-Iminoäther-hydrochlorids, die nach der ersten bei niedriger Temperatur durchgeführten Reaktion der gemischten eis- und trans-Nitrile (V) mit trockenem Chlorwasserstoff und einem Alkohol R.OH erhalten wird, kann erhitzt werden, und zwar zweckmäßig bis zur Rückflußtemperatur, um das Iminoäther-hydrochlorid in den entsprechenden trans-Ester (II) zu überführen, der aus dem wäßrigen Gemisch in ähnlicher Weise isoliert werden kann, wie es für den cis-Ester beschrieben wurde.

Der in dieser Beschreibung verwendete Ausdruck "Niederalkyl" bezieht sich auf Alkylgruppen mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, wie z.B. Methyl, Äthyl, n-Propyl, Isopropyl, η-Butyl, sek.-Butyl oder Isobutyl.

Im wesentlichen wasserfreie niedrige Alkohole für die Verwendung in den Iminoäther-hydrochlorid-Stufen des vorliegenden Verfahrens können gewünschtenfalls aus Alkoholen, die Feuchtigkeitsspuren enthalten, dadurch erhalten werden, daß man dem Alkohol eine für die Vereinigung mit Wasser ausreichende Menge Thionylchlorid zusetzt.

Es ist darauf hinzuweisen, daß, wenn die Stufe (c) von Anfang an bei einer so hohen Temperatur ausgeführt wird, daß das cis-Nitril (V) reagiert, das trans-Nitril (V) ebenfalls reagiert und das erhaltene Produkt dann ein Gemisch aus den eis- und transEstern oder-Säuren (II) ist.

Es ist bekannt, daß die Alkoxycarbonylgruppe von einer Verbindung der Formel:

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■ν

CH.

C = CH

CIL

CN

dadurch entfernt werden kann, daß man die Verbindung in einem polaren aprotischen Lösungsmittel in Gegenwart eines Alkalimetallhalogenide oder -cyanids und Wasser erhitzt , wobei das Nitril der Formel:

CH.

C=CIL

CN

erhalten wird,

worin R und X die oben angegebenen Bedeutungen besitzen, ohne daß das Cyanosäurezwischenprodukt der Formel:

CH.

C=CH

CN

CO₂H

durchlaufen wird.

Dieses bekannte Verfahren ist näher in der DT-OS 26 21 830 beschrieben.

Das vorliegende Verfahren, bei welchem der Cyanoester zunächst zur Herstellung der Cyanosäure hydrolysiert wird und letztere dann decarboxyliert wird, besitzt gegenüber der direkten De-

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alkoxycarbonylierung gewisse Vorteile, nämlich eine höhere Gesamt aus beute, kürzere Reaktionszeiten, mildere Reaktionsbedingungen und die Möglichkeit der Reinigung der als Zwischenprodukt erhaltenen Cyanosäure durch einfache chemische Maßnahmen. Die direkte Entfernung der Gruppe der Formel -COOR unter den in der obigen DT-OS beschriebenen Bedingungen ergibt ein Gemisch des gewünschten Cyclopropannitrils und des ringgeöffneten Nitrile. Das vorliegende Verfahren ergibt im wesentlichen das gewünschte Cyclopropannitril.

Das Ausgangsmaterial für das vorliegende Verfahren, nämlich die Verbindung der Formel:

CIl

C=CT CN

worin R und X die oben angegebenen Bedeutungen besitzen, kann dadurch erhalten werden, daß man 1,1-Dichloro- (oder 1,1-Dibromo)-4-methylpenta-1,3-dien mit einem Cyanoessigsäurealkylester in Gegenwart von Kupfer (II) -acetat/Kupf er (II) -chlorid/Lithiumchlorirl und in einem niedrigen Alkylacetat, wie z.B. Äthylacetat oder Butylacetat als Lösungsmittel umsetzt.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert, worin die Teile und Prozentangaben in Gewicht ausgedrückt sind.

Beispiel 1

(a) Alkalische Hydrolyse von 1-Cyano-3- (ß,ß-dichlorovinyl)-2,2-dimethylcyclopropan-i-carbonsäure-äthylester

1,0 Mol der obigen Verbindung wurden in einem Gemisch aus 1,38 Mol 2 m wäßrigem Natriumhydroxid und 1:1 wäßrigem Äthanol auf Rückfluß erhitzt (84°C). Nach 3 st bei Rückflußtemperatur wurde das Reaktionsgemisch auf 20 C abgekühlt, worauf 3 η Schwefel-

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säure zugegeben wurde, um den pH des Gemischs auf 2 zu erniedrigen. Die 1-Cyano-3-(ß,ß-dichlorovinyl)-2,2-dimethylcyclopropan-1-carbonsäure fiel aus. Eine weitere Wassermenge wurde dem Gemisch zugegeben, um die Ausfällung zu vervollständigen. Das Produkt wurde abfiltriert, mit Wasser gewaschen, bis die Waschflüssigkeiten gegenüber Kongorotpapier keine saure Reaktion mehr ergaben, und in einem Ofen mit 50-60 C getrocknet. Die Ausbeute der Carbonsäure war 100 %.

(b) Decarboxylierung von 1-Cyano-3-(ß,ß-dichlorovinyl)-2,2-dimethyIcyclopropan-1-carbonsäure

1,0 ml einer 31,2%igen (G/V) Lösung der gemäß (a) oben erhaltenen Carbonsäure in N,N-Dimethylformamid wurde auf Rückfluß erhitzt (145 C). Die Reaktion wurde unter einer Stickstoffatmosphäre ausgeführt. Nach 4 st bei der Rückflußtemperatur wurde das Reaktionsgemisch abgekühlt. Die Lösung wurde durch Abdestillation des Lösungsmittels unter vermindertem Druck konzentriert. Das Produkt, nämlich 1-Cyano-3-(ß,ß-dichlorovinyl)-2,2-dimethylcyclopropan, wurde aus dem Rückstand durch Destillation unter stark vermindertem Druck isoliert. Es bildete eine Fraktion mit einem Siedebereich von 65-72°C bei 0,06 mm Hg. Die Ausbeute war annähernd 55 %.

(c) Hydrolyse von 1-Cyano-3-(ß,ß-dichlorovinyl)-2,2-dimethylcyclopropan

Eine 39,5%ige (G/V) Lösung der obigen Verbindung, die gemäß der Vorschrift (b) oben erhalten worden war, in absolutem Äthanol wurde durch äußere Kühlung auf 0-5 C abgekühlt und mit wasserfreiem Chlorwasserstoff gesättigt. Das Gemisch wurde 16 st bei Raumtemperatur gerührt und dann in Eis/Wasser geschüttet. Das erhaltene Zweiphasengemisch wurde mit Toluol extrahiert, um nichtumgesetzte Cyanoverbindung zu entfernen. Die wäßrige Schicht wurde auf Rückflußtemperatur erhitzt und 30 min bei dieser Temperatur gehalten, um die Hydrolyse des aufgelösten Zwischenprodukts zu vervollständigen. Anschließend wurde sie abgekühlt und mit Toluol extrahiert. Das Toluol wurde vom Extrakt durch Abdampfen un-

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ter vermindertem Druck entfernt. Das zurückbleibende öl enthielt 80 % 3-(ß,ß-Dichlorovinyl)-2,2-dimethylcyclopropan-1-carbonsäure-äthylester (ermittelt durch Gas/Flüssigkeits-Chromatografie). Die Ausbeute betrug annähernd 35 Gew.-%, bezogen auf verwendetes Ausgangsmaterial, oder 85 Gew.-%, bezogen auf umgesetztes Ausgangsmaterial, d.h. also bezogen auf die eingebrachte Menge minus der in der ersten Toluolextraktion zurückgewonnenen Menge.

Beispiel 2

62 Teile absolutes Äthanol (oder technisches trockenes Äthanol, dem eine kleine Menge Thionylchlorid zugesetzt worden ist) und 16,7 Teile 94%iges i-Cyano-3-(ß,ß-dichlorovinyl)-2,2-dimethylcyclopropan (cis/trans-Verhältnis 60:40) werden in einen mit einem Rührer, einem Thermometer, einem Kühler und einem Gaseinlei trohr ausgerüsteten Reaktionsbehälter eingebracht. Das Reaktionsgemisch wird auf O⁰C abgekühlt, und trockener Chlorwasserstoff wird hindurchgeblasen, bis die Lösung gesättigt erscheint, wobei die Temperatur des Reaktionsgemischs durch äußere Kühlung unter 5°C gehalten wird. Dieser Vorgang dauert annähernd 3 st. Das Reaktionsgemisch wird dann weitere 12 st unterhalb 5°C gerührt, worauf das gesamte trans-Nitril anscheinend reagiert hat.

Am Ende dieser Reaktionszeit wird die Lösung in 200 Teile eines gerührten Gemischs aus gestoßenem Eis und Wasser eingeschüttet und 10 min gerührt. 43 Teile Toluol werden zugesetzt, und nach einem weiteren 5 min dauernden Rühren des Gemischs werden die Toluol- und wäßrigen Schichten abtrennen gelassen und dann voneinander getrennt. Die Toluolschicht, welche nicht-umgesetztes cis-Nitril enthält, wird unter vermindertem Druck abgedampft, wobei 9,2 Teile eines hellgefärbten Öls erhalten werden. Gas/Flüssigkeits-Chromatografie zeigt, daß es sich im wesentlichen um cis-Nitril handelt.

Die Wasserschicht wird unter Rückfluß 1 st erhitzt, abgekühlt und mit 43 Teilen Toluol extrahiert. Nach Abtrennen der Toluolschicht von der wäßrigen Schicht wird das Toluol unter verminder-

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tem Druck abgedampft, wobei 8 Teile eines Produkts erhalten werden, das 70,5 % trans-i-Äthoxycarbonyl-3-(ß,ß-dichlorovinyl)-2,2-dimethylcyclopropan und 5,7 % des entsprechenden cis-Isomers enthält.

Die 9,2 Teile des nicht-umgesetzten cis-Nitrils, die aus der ersten Stufe erhalten worden sind, werden in 39 Teilen absolutem Äthanol (oder technischem trockenem Äthanol + Thionylchlorid) aufgelöst. Die Lösung wird unter Rühren bis auf Rückflußtemperatur erhitzt, und trockener Chlorwasserstoff wird kontinuierlich 36 st lang durch die auf Rückfluß gehaltene Lösung hindurchgeführt, worauf das gesamte cis-Nitril anscheinend reagiert hat.

Die Lösung wird abgekühlt und in 125 Teile eines gerührten Gemischs aus Eis und Wasser geschüttet. Das Gemisch wird zweimal mit je 4 3 Teilen Toluol extrahiert, und der Toluolextrakt wird unter vermindertem Druck eingedampft, wobei 10,9 Teile eines Produkts erhalten werden, das 73 % cis-i-Äthoxycarbonyl-3- (ß,ßdichlorovinyl)-2,2-dimethylcyclopropan und 1 % des entsprechenden trans-Isomers enthält. Das Produkt ist ein hellgefärbtes öl.

Die vereinigten Ausbeuten an eis- und trans-Estern, bezogen auf das aus gemischtem Nitril bestehende Ausgangsmaterial, beträgt 72 %.

Beispiel 3

Dieses Beispiel ist ein Vergleichsbeispiel und erläutert die Ausbeuteverbesserung, die bei der Decarboxylierungsstufe (b) erhalten wird, wenn die Reaktion in Gegenwart eines Kupfersalzes ausgeführt wird.

23,4 Teile 82,6%ige 1-Cyano-3-(ß,ß-dichlorovinyl)-2,2-dimethylcyclopropan-1-carbonsäure, 70 Teile Dimethylformamid, 2,34 Teile Kupfer{IlJ-sulfat-pentahydrat und 3,6 Teile Wasser werden unter Stickstoff auf Rückflußtemperatur (130⁰C) erhitzt, und diese Temperatur wird 3 st aufrechterhalten. Das Reaktionsgemisch wird so

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aufgearbeitet, wie es in Absatz (b) von Beispiel 1 beschrieben ist. Alternativ kann es dadurch aufgearbeitet werden, daß man es in 200 Teile Wasser schüttet und das wäßrige Gemisch 3mal mit je 1OO ml Toluol extrahiert und schließlich das Toluol vom Extrakt unter vermindertem Druck abdampft, so daß das rohe Nitril in Form von 18,83 Teilen eines dunklen beweglichen Öls erhalten wird, dessen Konzentration gemäß Gas/Flüssigkeits-Chromatografie 70,2 % beträgt. Diese Ausbeute entspricht 84,2 % eines zu 100 % reinen Cyanoessigsäureausgangsmaterials. Das Produkt kann in reinerer Form durch Destillation unter vermindertem Druck erhalten werden, wie es in Absatz (b) von Beispiel 1 beschrieben ist.

Weitere Beispiele für die Verwendung von Kupfersalzen mit oder ohne Zusatz von Wasser sind in der folgenden Tabelle angegeben. In jedem Fall wurde die Reaktion wie oben beschrieben im gleichen Maßstab ausgeführt, wobei Dimethylformamid als Lösungsmittel verwendet wurde.

Kupfersalz	Reaktions temperatur (⁰C)	Reaktions zeit (St)	Ausbeute an Nitril (%)
Nichts kein Wasser zugegeben	150	6	58,0
CuSO₄.5H₂O	130	3	84,2
Wasser zu gegeben
CuCl₂ 2H₂O
Wasser zu gegeben	138	4	82,0
CuCl Wasser zu gegeben	135	4	85,5
Cu (0OCCH₃)₂.H₂O	130	A	82,5
Wasser zu gegeben
CuSO₄.5H₂O	140	6	79,7
kein Wasser zugegeben
CuCl₂.2H₂O	150	6	80,4
kein Wasser zugegeben	809821	/0945

Bei den obigen Herstellungen wurden alle Kupfersalze in einer Menge von 10 Gew.-%, bezogen auf die Cyanoessigsäurejverwendet. Wenn Wasser zugesetzt wurde, dann war dieses in einer Menge von 2 Mol-%, bezogen auf die Cyanosäure, anwesend.

Die Verwendung von nur 1 % eines der obigen Kupfersalze ergibt bereits eine beträchtliche Verbesserung der Ausbeute an Nitril.

Bei Verwendung von Dimethylacetamid anstelle von Dimethylformamid werden ähnliche Resultate erhalten.

Beispiel 4

(a) Umsetzung von i-Cyano-3- (ß ,ß-dichloroviny])-2 , 2-dimethylcyclopropan mit Äthanol und Chlorwasserstoff

44 Teile technisch reines Äthanol, 1,6 Teile Thionylchlorid und 20 Teile 1-Cyano-3-(ß,ß-dichlorovinyl)-2,2-dimethylcyclopropan von 70%iger Reinheit (cis/trans-Verhältnis 50:50) werden in einen mit einem Rührer, einem Thermometer, einem Kühler und einem Gaseinleitrohr ausgerüsteten Reaktionsbehälter eingebracht. Das Reaktionsgemisch wird auf Rückfluß erhitzt, und trockener Chlorwasserstoff wird 24 st lang durch die auf Rückfluß gehaltene Lösung hindurchgeblasen, um die Reaktion zu Ende zu führen. Das Produkt ist zu diesem Zeitpunkt ein Gemisch aus dem gewünschten Ester und dem entsprechenden Amid, das durch Spaltung des als Zwischenprodukt entstehenden Iminoäther-hydrochlorids gebildet wird.

(b) Herstellung von 3-(ß,ß-Dichlorovinyl)-2,2-dimethylcyclopropancarbonsäure-äthy!ester

36 Teile Wasser, 40 Teile Äthanol und 30,5 Teile Salzsäure (36° TW) werden zu dem gemäß obiger Vorschrift erhaltenen Reaktionsgemisch zugegeben, und das Gemisch wird 24 st bei Rückflußtemperatur gerührt. Am Ende dieser Reaktionszeit wird das Gemisch abgekühlt, worauf das Produkt mit 100 Teilen Toluol extrahiert wird. Nach Abtrennen der Toluolschicht wird das Toluol unter verminder-

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tem Druck abgedampft. Dabei werden 18,6 Teile eines Produkts erhalten, das 44 % des trans-Esters und 31 % des cis-Esters enthält. Die Gesamtausbeute beträgt 80 %, bezogen auf eingebrachtes Nitril.

Wenn die 40 Teile Äthanol durch äquivalente Mengen Methanol, Isopropanol oder n-Butanol ersetzt werden, dann können die entsprechenden Methyl-, Isopropyl- oder n-Butylester erhalten werden.

(C) Herstellung von 3-(β,β-Dichlorovinyl)-2,2-dimethylcyclopropancarbonsäure

15 Teile eines Ester/Amid-Gemischs (hergestellt gemäß der Vorschrift von Absatz (a) oben und isoliert durch Einschütten des Reaktionsgemischs in Wasser, Extrahieren mit Toluol und Abdampfen des Toluols unter vermindertem Druck) werden zu 75 Teilen Wasser und 75 Teilen Salzsäure (36°TW) zugegeben. Das Gemisch wird 24 st auf Rückfluß gehalten und abgekühlt, und das Produkt wird mit 50 Teilen Toluol extrahiert. Die Toluolschicht wird abgetrennt und dann mit 50 Teilen 5%igem NaOH gewaschen. Die Toluolschicht wird verworfen, und die wäßrige Schicht wird mit Teilen Salzsäure angesäuert. Die ausgefallene Säure wird durch Filtration gesammelt und getrocknet. Es werden 5 Teile Produkt erhalten.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE:

worin R für ein Wasserstoffatom oder eine Niederalkylgruppe steht und X für ein Chlor- oder Bromatom steht, dadurch gekennzeichnet, daß man

(a) einen Cyclopropancarbonsäureester der Formel:

CH,

CH,

C=CH

CN

Uli)

worin R die gleiche Bedeutung wie R aufweist und in be,zug auf R gleich oder verschieden sein kann und X die oben angegebene Bedeutung besitzt, einer alkalischen Hydrolyse unterwirft,

(b) die in der Stufe (a) erhaltene Verbindung der Formel:

CIL

CH,

. C=CH

(IV)

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ORIGINAL INSPECTEO

durch Erhitzen in einem polaren aprotischen Lösungsmittel decarboxyliert,

(c) die in der Stufe (b) erhaltene Verbindung der Formel:

(V)

C=CH

mit trockenem Chlorwasserstoff in einem Alkohol R.OH, worin R die oben angegebene Bedeutung besitzt, behandelt, wobei entweder die Reaktion gleichzeitig mit einer Alkoholyse stattfindet oder sich an die Reaktion eine Hydrolyse anschließt, wodurch ein Carbonsäureester oder eine Carbonsäure der Formel (II) erhalten wird.
2. Verfahren, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einer Kombination der Stufen (b) und (c) von Anspruch 1 besteht.
3. Verfahren, dadurch gekennzeichnet, daß es aus der Stufe (b) von Anspruch 1 besteht.
4. Verfahren, dadurch gekennzeichnet, daß es aus der Stufe (c) von Anspruch 1 besteht.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Decarboxylierung (b) in Gegenwart eines Kupfersalzes ausgeführt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß es in Gegenwart von Wasser ausgeführt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufe (c) bei einer Temperatur ausgeführt wird, bei welcher das trans-Nitril reagiert und das cis-Nitril (V) weitgehend unverändert bleibt, das nicht-umgesetzte

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ORIGINAL INSPECTED

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«3

cis-Nitril vom Reaktionsgemisch abgetrennt wird, das cis-Nitril bei einer erhöhten Temperatur mit trockenem Chlorwasserstoff in einem im wesentlichen wasserfreien Alkohol R.OH umgesetzt wird und das so erhaltene Reaktionsprodukt durch Behandlung mit zusätzlichem Alkohol R.OH, einer starken Mineralsäure und Wasser in den entsprechenden cis-Carbonsäureester oder durch Behandlung mit einer starken Mineralsäure und Wasser in die entsprechende cis-Carbonsäure überführt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die anfängliche Reaktion der gemischten eis- und trans-Nitrile (Vf mit Chlorwasserstoff und Alkohol R.OH bei einer Temperatur nicht über 5O°C ausgeführt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8* dadurch gekennzeichnet_r daß das bei der anfänglichen Reaktion der gemischten eis- und trans-Nitrile (V) mit Chlorwasserstoff und einem Alkohol R.OH erhaltene trans-Iminoäther-hydrochlortd durch Erhitzen in wäßriger Lösung hydrolysiert wird, so daß der entsprechende trans-Ester (III entsteht.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche T,2,4, 5 und 6_r dadurch gekennzeichnet, daß die Stufe (e} bei einer Temperatur ausgeführt wird, bei der sowohl das eis- als auch das trans-Nitril (V) mit trockenem Chlorwasserstoff und wäßrigem Alkohol R.OH reagiert, worauf dann das Reaktionsprodukt in ein Gemisch der entsprechenden eis- und trans-Carbonsäureester oder eis- und trans-Carbonsäuren (II) aufgearbeitet wird.

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