DE3437220C2

DE3437220C2 -

Info

Publication number: DE3437220C2
Application number: DE3437220A
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dr. Soos; Rezsoe Dr. Kolta; Sandor Zoltan; Maria Budapest Hu Tary
Original assignee: CHINOIN GYOGYSZER ES VEGYESZETI TERMEKEK GYARA RT BUDAPEST HU
Current assignee: CHINOIN GYOGYSZER ES VEGYESZETI TERMEKEK GYARA RT BUDAPEST HU
Priority date: 1983-10-10
Filing date: 1984-10-10
Publication date: 1987-11-05
Also published as: GB8425553D0; HU192247B; DE3437220A1; US4521612A; GB2148290B; GB2148290A; FR2553088A1; FR2553088B1; HUT36776A; JPS6055498B2; JPS6097938A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur selektiven Gewinnung von Cyclopropancarbonsäureestern durch Abtrennung von Estern der allgemeinen Formel II,

A-COOR¹ (II),

in der bedeuten: A-CH=CH-COOR¹, -CH₂OCH₂-COOR¹,
-CH₂OCH-[CH(CH₃)₂]-CH=CX₂ und
-CH₂OCH-[CH(CH₃)(CH₂X)]-CH=CX₂ mit X = Halogen
und R¹C_1-5-Alkyl,

aus Synthesegemischen, die bei der Umsetzung von Ethyldiazoacetat mit 1,1-Dihalogen- 4-methyl-1,3-pentadien erhalten worden sind, bzw. aus Phasenprodukten, die durch destillative Aufarbeitung dieser Synthesegemische erhalten worden sind, und die neben diesen Estern auch Cyclopropancarbonsäureester der allgemeinen Formel I enthalten,

in der R¹ und X die obige Bedeutung besitzen, gegebenenfalls in Gegenwart von Lösungsmitteln.

Die Verbindungen der allgemeinen Formel I sind Zwischenprodukte zur Herstellung von Insecticiden vom Pyrethroid-Typ. Die Wirkstoffe können mit einer befriedigenden Reinheit nur aus solchen Zwischenprodukten hergestellt werden, die auch selbst eine hohe Reinheit besitzen.

Die Verbindungen der allgemeinen Formel II sind einersetis ständige Nebenprodukte der zur Herstellung von Cyclopropancarbonsäureestern der allgemeinen Formel I angewandten Dien-Alkyldiazoacetat-Synthese (Helv. Chim. Acta 7 (1924) 390; J. Am. Chem. Soc. 66 (1944) 395; Coll. Czech. Chem. Commun. 24 (1959) 2240) und andererseits Verunreinigungen der bei der obigen Synthese eingesetzten 1,1-Dihalogen-4-methyl- 1,3-pentadiene.

Die Menge der vorliegenden Ester kann je nach den Synthesebedingungen (Katalysatoraktivität, Temperatur etc.) und der Reinheit des Diens 15 bis 20% der Menge der angestrebten Verbindung der allgemeinen Formel I erreichen.

Die Ester der allgemeinen Formel I und II können durch Destillation nur sehr schwer getrennt werden, da sie einen sehr ähnlichen Dampfdruck besitzen und demzufolge gleichzeitig abdestillieren. Eine bereits angegebene chromatographische Methode (Synthesis (1960) 600) ist im technischen Maßstab aufwendig und kann daher nicht in breitem Maße angewandt werden.

Zur Reinigung des Syntheseprodukts sind auch chemische Verfahren bekannt (HU-Patentanmeldung Nr. CI-1983), wobei die basenempfindlichen Verunreinigungen, wie Maleinsäure- und Fumarsäureester, aus der erhaltenen Reaktionsmischung durch Verseifung mit alkalischen Lösungen und Überführung in wasserlösliche Salze entfernt werden. Ein ähnliches Verfahren kann auch in alkoholischem Medium durchgeführt werden, wobei eine alkoholische Lösung des durch Destillation vorgereinigten Permethrinsäureesters mit wäßriger Lauge behandelt wird (EP 34 875).

Die Nachteile dieser Verfahren bestehen in der schwierigen Durchführung, in der Verwendung von großen Mengen an Lösungsmitteln (Wasser und Alkohol) und von wäßriger Alkalihydroxidlösung. Die bei dem letztgenannten Verfahren entstehende Wasser/Alkohol-Phase löst auch die Zielverbindung, was deren Isolierung und die Regenerierung des Lösungsmittels erfordert.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Reinigung des Umsetzungsprodukts von Ethyldiazoacetat und 1,1-Dihalogen-4-methyl-1,3-pentadien der Formel I unter Abtrennung von Nebenprodukten anzugeben, bei dem die Verwendung von Lösungsmitteln vermieden und die Entfernung beliebiger Nebenprodukte, auch bei kontinuierlicher Reaktionsführung, ermöglicht wird.

Im Rahmen der Erfindung wurde festgestellt, daß die Esternebenprodukte der allgemeinen Formel II Der Permethrinsäurealkylestersynthese mit bestimmten primären und sekundären Aminen, gegebenenfalls in wasserfreiem Medium ohne Verwendung von Lösungsmitteln, in Säureamide übergeführt werden können, wobei sich unter diesen Bedingungen die Zielverbindungen nicht umsetzen. Die andere wertvolle Komponente des Syntheseansatzes, das 1,1-Dihalogen-4-methyl-1,3- pentadien, bleibt dabei ebenfalls unumgesetzt.

Die Aufgabe wird anspruchsgemäß gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Das oben definierte gattungsgemäße Verfahren ist gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß man

- die Gemische mit 105 bis 120 Mol-%, bezogen auf die Menge der Ester der allgemeinen Formel II, Ammoniak, Hydrazin oder Aminen der allgemeinen Formel III,
- worin
  R² Wasserstoff, Amino, C_2-5-Hydroxyalkyl, C_2-5-Aminoalkyl oder C_1-6-Alkyl,
  R³ Wasserstoff, C_2-5-Hydroxyalkyl oder C_1-5-Aminoalkyl oder
  R² und R³ zusammen eine Gruppierung
  -CH₂CH₂OCH₂CH₂-
bedeuten,
umsetzt
und
- die aus dem Ester der allgemeinen Formel II gebildeten Säureamide mit Wasser auswäscht oder
- den Ester der allgemeinen Formel I abdestilliert.

Die aus den verunreinigenden Estern entstehenden Säureamide können je nach dem eingesetzten Aminreagens entfernt werden. Falls sie in der Reaktionsmischung nicht löslich sind, können sie als separate Phase entfernt und mit Wasser gelöst werden. Falls das erhaltene Derivat einen vom Dampfdruck der Zielverbindung sehr verschiedenen Dampfdruck besitzt, kann die Trennung auch durch Destillation vorgenommen werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann zur Reinigung von primären Syntheseprodukten (enthaltend Lösungsmittel, Dien, Zielverbindung und Nebenprodukte), von Phasenprodukten, die durch destillative Aufarbeitung erhalten wurden (regeneriertes Dien, an Nebenprodukten angereicherte Destillationsfraktion), sowie von relativ reinen, nur kleine Anteile an Nebenprodukten enthaltenden Zielverbindungen gleichermaßen herangezogen werden. Das Verfahren kann leicht in das Syntheseverfahren integriert werden und ermöglicht eine kontinuierliche Verfahrensführung. Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden das Zielprodukt der Formel I und das Dien nicht umgesetzt, jedoch werden die Verbindungen der Formel II mit hohen Umsätzen in die entsprechenden Säureamide übergeführt, wodurch ihre Konzentration sogar unter 0,1% gesenkt werden kann. Dies ermöglicht eine einfache Isolierung der Zielverbindungen der Formel I und des rückführbaren Diens mit großer Reinheit.

Als Amine können verschiedene primäre und sekundäre Amine sowie Ammoniak und Hydrazin verwendet werden. Hierbei sind Alkylamine, Dialkylolamine, Alkyldiamine, Mono- und Dialkanolamine, mit je 2 bis 6 C-Atomen, sowie Morpholin und Hydrazin bevorzugt. Besonders bevorzugt sind die Mono- und Dialkanolamine mit je 2 bis 4 C-Atomen.

Die Amine werden, berechnet auf die äquivalente Menge der Ester der allgemeinen Formel II, in einem Überschuß von 105 bis 120 Mol-% eingesetzt, wobei auch bei höherem Überschuß keine Nebenreaktionen auftreten. Das verwendete Amin wird im Hinblick auf die Reaktionsdurchführung ausgewählt. In erster Linie sind die besonders bevorzugten Mono- und Dialkanolamine in der Reaktionsmischung sehr schwer löslich. Die Säureamidbildung tritt deshalb in heterogener Phase auf, und die entstehenden Säureamide werden im Überschuß des Amins gelöst und bilden eine separate Phase. Die Isolierung kann gewünschtenfalls durch Auflösen dieser Phase in Wasser oder in wäßriger Mineralsäure vereinfacht werden.

Die Umsetzung erfolgt mit den meisten Aminen spontan bei Raumtemperatur. Da die Ester der allgemeinen Formel I auch bei 80°C keine Reaktion mit den Aminen zeigen, kann die Umsetzung bei einer Temepratur von 50 bis 60°C während 30 bis 60 min vervollständigt werden.

Die Säureamidbildung kann in Abwesenheit oder Gegenwart von Lösungsmitteln durchgeführt werden. Als Lösungsmittel können hierbei Alkohole, Ketone, aliphatische Kohlenwasserstoffe mit je 1 bis 4 C-Atomen und aromatische Kohlenwasserstoffe sowie Wasser verwendet werden.

Die entstehenden Säureamide bleiben je nach dem verwendeten Amin entweder in gelöster Form oder scheiden sich als Kristalle oder Flüssigkeit aus und können mit Wasser oder mit verdünnter Mineralsäure herausgelöst werden. Falls die Säureamide in gelöster Form bleiben, können sie durch Destillation isoliert werden.

Das Aminreagens kann kontinuierlich zugeführt oder auf einmal zugegeben werden. Bei diskontinuierlicher Reaktionsführung wird die Zugabe des Amins auf einmal mit anschließender Erhitzung des Ansatzes bis auf eine Temperatur von 60°C unter Rühren bevorzugt. Bei kontinuierlicher Reaktionsführung kann das Aminreagens kontinuierlich zugegeben und das entstehende Säureamid kontinuierlich herausgelöst werden.

Der Überschuß des verwendeten Amins kann mit Wasser oder verdünnter Mineralsäure ausgewaschen werden. Damit werden gleichzeitig auch die wasserlöslichen Produkte vom Zielprodukt entfernt.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann vorteilhaft zur Reinigung des rohen Synthesegemischs verwendet werden. Es enthält neben der Zielverbindung überschüssiges Dien, die Nebenprodukte der allgemeinen Formel II, nichtflüchtige Polymere, Lösungsmittel, in erster Linie chlorierte Kohlenwasserstoffe, sowie den Katalysator, z. B. gelöste und nicht gelöste Kupferverbindungen. Die letzteren bilden Komplexverbindungen mit den Aminen und können mit Wasser herausgelöst werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann vorteilhaft auch zur Reinigung von destillativ angereicherten Estern der allgemeinen Formel I verwendet werden, die Nebenprodukte der allgemeinen Formel II enthalten. Durch die Behandlung mit den Aminen und anschließend mit Wasser oder verdünnter Salzsäure kann der Anteil der Nebenprodukte auf unter 0,1 bis 0,2% gesenkt werden, und der behandelte Ester besitzt entsprechend ohne weitere Destillation eine hohe Reinheit.

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens können die Nebneprodukte der allgemeinen Formel II in ähnlicher Weise auch aus dem regenerierten Lösungsmittel, aus dem Dien und anderen Destillationsfraktionen entfernt werden.

Die Erfindung wird anhand der foglenden Beispiele näher erläutert.

Beispiel 1

In einem 250-ml-Kolben mit Rührwerk werden 100 g aus der Synthesemischung destillierter Permethrinsäureester und 9 g Ethanolamin vorgelegt. Der Ansatz wird 60 min bie 60°C gerührt. Das Gemisch der entstehenden Säureamide fällt als separate Phase aus. Zu der Reaktionsmischung gibt man 80 ml Wasser und löst damit die Säureamide auf. Die Reaktionsmischung wird unter Rühren auf 20°C gekühlt und dann ohne Rühren in die einzelnen Phasen getrennt. Die orgnaische (untere) Phase (Permethrinsäureethylester) wird mit 30 ml 2%iger Salzsäure gewaschen und über wasserfreiem Natriumsulfat getrocknet.

Auf diese Weise erhält man 87,6 g Permethrinsäureethylester. Die Ausgangsmischung und das Produkt besitzen nach Gaschromatographie folgende Zusammensetzung:

Die Rückgewinnungsausbeute des Permethrinsäureethylesters beträgt 99%; der Anteil der in Säureamide überführbaren Ester (IV-VIII)

wird von 12,0 g auf 0,63 g verringert.

Beispiel 2

Es wird wie in Beispiel 1 verfahren mit dem Unterschied, daß anstelle von Ethanolamin 7,5 g Hydrazinhydrat verwendet werden.

Qualität und Menge des Produkts sind wie in Beispiel 1 angegeben.

Beispiel 3

In einem 250-ml-Kolben mit Rührwerk werden 100 g aus dem Synthesegemsich destillierter Permethrinsäureethylester (identisch mit dem Ausgangsmaterial von Beispiel 1) und 10 g n-Butylamin vorgelegt. Der Ansatz wird bei 60°C 60 min gerührt und anschließend bei einem Druck von 1,3 kPa destilleirt.

Die Menge des abdestillierten Permethrinsäureethylesters beträgt 84,0 g, seine Reinheit 99,4%. Der Anteil an verunreinigenden Verbindungen ist 0,1%.

Die Rückgewinnungsausbeute des Permethrinsäureethylesters beträgt 95%.

Beispiel 4

Es wird wie in Beispiel 1 verfahren mit dem Unterschied, daß 100 g Permethrinsäureethylester- Vorkondensat und 30 g Diethanolamin verwendet werden.

Man erhält 76,7 g Produkt.

Die Ausgangsmischung und das Produkt besitzen folgende Zusammensetzung:

Die Rückgewinnungsausbeute des Permethrinsäureethylesters beträgt 97,2%, die des Dichlormethylpentadiens 97,5%; der Anteil der verunreinigenden Ester wird von 21,4 g auf 0,62 g verringert.

Beispiel 5

Es wird wie in Beispiel 3 verfahren mit dem Unterschied, daß 100 g aus der Synthesemischung destilliertes 1,1-Dichlor-4-methyl-1,3-pentadien und 20 g Morpholin verwendet werden. Nach der Behandlung wird das Produkt bei einem Druck von 5,0 kPa destilliert.

Die Ausgangsmischung und das Produkt besitzen folgende Zusammensetzung:

Die Rückgewinnungsausbeute des 1,1-Dichlor-4-methyl- 1,3-pentadiens beträgt 95,0%, die des Permethrinsäureethylesters 93,6%. Die verunreinigenden Ester werden zu 96,7%, die anderen, nicht bestimmten Verunreinigungen zu 28,2% eliminiert.

Das Destillat kann ohne weitere Reinigung zur Synthese verwendet werden.

Beispiel 6

In einem 1-l-Kolben mit Rührwerk werden 600 g rohe Synthesemischung des Permethrinsäureethylesters und 36 g Ethylendiamin vorgelegt. Der Ansatz wird bei 60°C 1 h gerührt, dann mit 220 ml Wasser versetzt und weitere 15 min gerührt. Nach Abkühlen des Gemischs ohne Rühren auf 20°C werden die Phasen getrennt.

Die organische Phase wird mit 200 ml 2%iger Salzsäure gewaschen. Die Masse der organischen Phase beträgt 540 g.

Die Ausgangsmischung und das Produkt besitzen folgende Zusammensetzung:

Durch die Behandlung werden die Ester der Formeln IV-VIII zu 96% und der Destillationsrückstand zu 63% eliminiert. Durch Destillation des Produkts kann man den Permethrinsäureethylester in einer Reinheit von über 96% sowie Dichlorethan und 1,1-Dichlor-4- methyl-1,3-pentadien gewinnen, die ohne weitere Reinigung wieder zur Synthese verwendet werden können.

Beispiel 7

Es wird wie in Beispiel 6 verfahren mit dem Unterschied, daß anstelle von Ethylendiamin 42 g Diethylamin verwendet werden. Ausbeute und Zusammensetzung des Produkts sind gleich wie in Beispiel 6.

Claims

1. Verfahren zur selektiven Gewinnung von Cyclopropancarbonsäureestern durch Abtrennung von Estern der allgemeinen Formel II A-COOR¹ (II),in der bedeuten:A-CH=CH-COOR¹, -CH₂OCH₂-COOR¹,
-CH₂OCH-[CH(CH₃)₂]-CH=CX₂ und
-CH₂OCH-[CH(CH₃)(CH₂X)]-CH=CX₂ mit X = Halogen
und R¹C_1-5-Alkyl,aus Synthesegemischen, die bei der Umsetzung von Ethyldiazoacetat mit 1,1-Dihalogen-4-methyl-1,3-pentadien erhalten worden sind, bzw. aus Phasenprodukten, die durch destillative Aufarbeitung dieser Synthesegemische erhalten worden sind, und die neben den genannten Estern Cyclopropancarbonsäureester der allgemeinen Formel I enthalten, in der R¹ und X die obige Bedeutung besitzen,
gegebenenfalls in Gegenwart von Lösungsmitteln,
dadurch gekennzeichnet, daß man

- die Gemische mit 105 bis 120 Mol-%, bezogen auf die Menge der Ester der allgemeinen Formel II, Ammoniak, Hydrazin oder Aminen der allgemeinen Formel III,
- worin
  R² Wasserstoff, Amino, C_2-5-Hydroxyalkyl, C_2-5-Aminoalkyl oder C_1-6-Alkyl,
  R³ Wasserstoff, C_2-5-Hydroxyalkyl oder C_1-5-Aminoalkyl oder
  R² und R³ zusammen eine Gruppierung
  -CH₂CH₂OCH₂CH₂-

bedeuten,
umsetzt
und

- die aus dem Ester der allgemeinen Formel II gebildeten Säureamide mit Wasser auswäscht oder
- den Ester der allgemeinen Formel I abdestilliert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Amine der allgemeinen Formel III Monoalkanolamine mit 2 bis 4 C-Atomen eingesetzt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umsetzung mit den Aminen der allgemeinen Formel III 10 bis 120 min lang bei einer Temperatur von 20 bis 80°C durchgeführt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Umsetzung mit den Aminen der allgemeinen Formel III in Gegenwart von chlorierten aliphatischen Kohlenwasserstoffen und/oder aromatischen Kohlenwasserstoffen als Lösungsmittel durchgeführt wird.