DE60200194T2

DE60200194T2 - Freisetzungssystem von Cyclopropenderivaten

Info

Publication number: DE60200194T2
Application number: DE60200194T
Authority: DE
Inventors: Edward Charles Kostansek
Original assignee: Rohm and Haas Co
Current assignee: Rohm and Haas Co
Priority date: 2001-02-26
Filing date: 2002-02-25
Publication date: 2004-12-02
Anticipated expiration: 2022-02-26
Also published as: CN1371603A; ATE258750T1; KR20020082742A; US6548448B2; IL148093A; AU785491B2; KR100851542B1; US20020198107A1; CN100475033C; AU1563402A; TWI240613B; JP2002356401A; EP1236397B1; BR0200471A; EP1236397A2; JP4311703B2; DE60200194D1; ES2215970T3; EP1236397A3; IL148093A0

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein neues Auslieferungssystem für Cyclopropene, bei dem das Cyclopropen, das entweder in freier Form vorliegt oder mit einem molekularen Verkapselungsagens verkapselt ist, in Verpackungsmaterialien für landwirtschaftliche Produkte und Zierpflanzen inkorporiert ist.
Es ist allseits bekannt, dass Ethylen den vorzeitigen Tod von Pflanzen oder Pflanzenteilen einschließlich zum Beispiel Blüten, Blättern, Früchten und Gemüsen wegen seiner Bindung an bestimmte Rezeptoren in der Pflanze verursachen kann. Es ist bekannt, dass Ethylen die Gelbverfärbung von Blättern, das verkürzte Wachstum sowie den vorzeitigen Abwurf von Früchten, Blüten und Blättern fördern kann. Zusätzlich ist auch bekannt, dass Ethylen die Reifung von geernteten Früchten und Gemüsen induziert oder beschleunigt. Wegen dieser Ethylen-induzierten Probleme, beschäftigt sich ein sehr aktiver und intensiver Forschungszweig gegenwärtig mit der Untersuchung von Möglichkeiten, die schädlichen Effekte von Ethylen auf Pflanzen zu verhindern oder zu reduzieren. U.S.-Patent-Nr. 5,518,988 offenbart die Verwendung von Cyclopropen und seinen Derivaten, einschließlich Methylcyclopropen, als effiziente Blockierungsmittel bezüglich der Ethylenbindung. Ein hauptsächliches Problem dieser Verbindungen ist jedoch, dass es sich typischerweise um instabile Gase handelt, die explosive Gefahrquellen darstellen, wenn sie verdichtet sind. U.S.-Patent-Nr. 6,017,849 offenbart ein Verfahren zur Inkorporation dieser Gasverbindungen in einen molekularen Verkapselungsagenskomplex, um die Reaktivität dieser Verbindungen zu stabilisieren und damit eine bequeme und sichere Möglichkeit zur Lagerung, zum Transport und zur Anwendung oder Ausbringung der aktiven Verbindungen auf Pflanzen als einen Weg zur Verfügung zu stellen, die es erlaubt, diese Probleme abzumildern. Für das aktivste Cyclopropenderivat, das in U.S.-Patent-Nr. 5,518,988 offenbart wird, 1-Methylcyclopropen („1-MCP"), ist das bevorzugte molekulare Verkapselungsagens ein Cyclodextrin, wobei α-Cyclodextrin am meisten bevorzugt ist. Die Anwendung oder Ausbringung dieser aktiven Verbindungen auf Pflanzen wird dadurch erreicht, dass einfach Wasser zu dem molekularen Verkapselungsagenskomplex gegeben wird. Der Komplex wird hergestellt entsprechend den Verfahren, wie sie in U.S.-Patent-Nr. 6,017,849, das das Material in Pulverform zur Verfügung stellt, offenbart sind.
Der pulvrige Komplex wird gewöhnlich zu Wasser gegeben, um das 1-MCP in die Atmosphäre freizusetzen, wo zu behandelnde Pflanzen oder Pflanzenteile gelagert sind, d. h. in einem Behandlungsbehälter oder -raum. Typische Behandlungskonzentrationen sind 0,1 bis 1,0 ppm (vol/vol) in der Atmosphäre, die die Pflanze oder Pflanzenteile umgibt. Um diese Freisetzung zu erreichen, werden große Mengen an Wasser benötigt, mindestens zehnmal und bevorzugt zwanzigmal das Gewicht des 1-MCP/α-Cyclodextrinkomplexes. Es wäre vorteilhaft, ein Ausbringungssystem zur Verfügung zu haben, bei dem 1-MCP in Verpackungsmaterialien inkorporiert ist, die häufig Pflanzen oder Pflanzenteile umgeben und aus denen 1-MCP freigesetzt wird, ohne dass die Notwendigkeit besteht, Wasser zuzusetzen.
Wir haben überraschend gefunden, dass die geringen Konzentrationen an Cyclopropenen, die benötigt werden, um Früchte Gemüse und Blüten („Produkte") zu behandeln, aus Verpackungsmaterialien freigesetzt werden können, die das Cyclopropen inkorporieren. Das Cyclopropen kann direkt in viele Typen an Verpackungsmaterialien inkorporiert werden oder es kann zuerst in ein molekulares Verkapselungsagens verkapselt werden, das dann anschließend in die Verpackungsmaterialien inkorporiert wird. Wir haben gefunden, dass die Feuchtigkeit der feuchten Luft, die die Produkte umgibt, häufig ausreichend ist, um die Mengen an Cyclopropen, die für eine wirksame Behandlung der Produkte benötigt wird, freizusetzen. Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird der pulvrige Komplex als Teil des Films oder Behälters hergestellt. Das Pulver kann mit verschiedenen thermoplastischen Verpackungsplastikmaterialien, wie z. B. Polyethylen, Ethylvinylacetat, Polyvinylalkohol oder mit festen Plastikmaterialien, wie z. B. Polystyrol, Polycarbonat und Polymethylmethacrylat vermischt oder zwischen diese laminiert werden. Zusätzlich kann es in verschiedene Wachse, beschichtete Papiere und Karton inkorporiert werden oder es kann in die adhäsive Komponente von Verpackungsmaterialien inkorporiert werden.
Die vorliegende Erfindung ist daher ein Verpackungsmaterial, das eine Verbindung der Formel I
inkorporiert hat,
wobei:

1) jedes R¹, R², R³ und R⁴ unabhängig voneinander eine der Formel -(L)_n-Z entsprechende Gruppe ist, wobei:
i) n eine ganze Zahl aus 0 bis 12 ist;
ii) jedes L unabhängig voneinander ausgewählt ist aus einem Mitglied der Gruppen D, E oder J, wobei: D der Formel
entspricht; E der Formel
entspricht und J der Formel
entspricht, wobei:
A) jedes X und Y unabhängig von einander eine der Formel -(L)_m-Z; entsprechende Gruppe ist und
B) m eine ganze Zahl von 0 bis 8 ist; und
C) nicht mehr als zwei E-Gruppen nebeneinander liegen und keine J-Gruppen nebeneinander liegen;
iii) jedes Z unabhängig ausgewählt ist aus:
A) Wasserstoff, Halogen, Zyan, Nitro, Nitroso, Azido, Chlorat, Bromat, Iodat, Isocyanat, Isocyanid, Isothiocyanat, Pentafluorothio, oder
B) einer Gruppe G, wobei G ein unsubstituiertes oder substituiertes, ungesättigtes, teilweise gesättigtes oder gesättigtes, monocyclisches, bicyclisches, tricyclisches oder verbundenes, carboxylisches oder heterocyclisches Ringsystem ist, wobei
1) der heterocyclische Ring 1 Heteroatom enthält, wenn das Ringsystem ein heterocyclisches Ringsystem aus drei oder vier Mitgliedern ist,
2) der heterocyclische oder polycyclische heterocyclische Ring von 1 bis 4 Heteroatomen enthält, wenn das Ringsystem einen heterocyclischen Ring oder einen polycyclischen heterocyclischen Ring mit 5 oder mehr Mitgliedern enthält;
3) jedes Heteroatom unabhängig voneinander ausgewählt wird aus N, O und S;
4) die Zahl an Substituenten zwischen 0 und 5 ist und jeder Substituent unabhängig voneinander ausgewählt wird von X und
2) die Gesamtzahl an Nicht-Wasserstoffatomen in jeder Verbindung 50 oder weniger beträgt; sowie die Enantiomere, Stereoisomere, Salze und Mischungen davon.

Für die Zwecke dieser Erfindung zeigt in den strukturellen Darstellungen der verschiedenen L-Gruppen jede offene Bindung eine Bindung zu einer anderen L-Gruppe, einer Z-Gruppe oder Cyclopropenkomponente an. Zum Beispiel zeigt die strukturelle Darstellung
ein Sauerstoffatom mit Bindungen zu zwei anderen Atomen dar; es stellt keine Dimethyletherkomponente dar.
Eine andere Ausführungsform dieser Erfindung betrifft ein Verfahren zur Inhibierung einer Ethylenreaktion in einer Pflanze, umfassend den Schritt des Einschließens der Pflanze in einer Verpackung, die eine Verbindung der oben genannten Formel I inkorporiert hat.
Eine weitere Ausführungsform betrifft ein Verfahren, um das Leben einer Pflanze zu verlängern, umfassend den Schritt des Einschließens der Pflanze in einer Verpackung, die eine Verbindung der oben genannten Formel I inkorporiert hat.
Eine andere Ausführungsform der Erfindung ist ein Verfahren, um eine Cyclopropenverbindung auf eine Pflanze auszubringen, um eine Ethylenreaktion in der Pflanze zu verhindern, umfassend den Schritt des Einschließens der Pflanze in einer Verpackung, die eine Verbindung der oben genannten Formel I inkorporiert hat.
Der Begriff „halo", wie er im Rahmen der vorliegenden Erfindung benutzt wird, bedeutet Fluor, Chlor, Brom und Jod.
Bevorzugt beträgt die Anzahl an Nicht-Wasserstoffatomen in jeder Verbindung weniger als 25. Besonders bevorzugt beträgt die Anzahl an Nicht-Wasserstoffatomen in jeder Verbindung weniger als 20. Insbesondere bevorzugt beträgt die Anzahl an Nicht-Wasserstoffatomen in jeder Verbindung weniger als 13. Am meisten bevorzugt beträgt die Anzahl an Nicht-Wasserstoffatomen in der Verbindung weniger als 7.
Bevorzugt sind zwei der Substituenten R¹, R², R³ und R⁴ Wasserstoff. Besonders bevorzugt sind R¹ und R² Wasserstoff oder R³ und R⁴ Wasserstoff. Insbesondere bevorzugt sind R², R³ und R⁴ Wasserstoff oder R¹, R² und R⁴ Wasserstoff. Am meisten bevorzugt sind R², R³ und R⁴ Wasserstoff.
Bevorzugt ist R¹ (C₁-C₁₀)Alkyl und R², R³ und R⁴ Wasserstoff. Besonders bevorzugt ist R¹ (C₁-C₈)Alkyl und R², R³ und R⁴ sind Wasserstoff. Insbesondere bevorzugt ist R¹ (C₁-C₄)Alkyl und R², R³ und R⁴ sind Wasserstoff. Am meisten bevorzugt ist R¹ Methyl und R², R³ und R⁴ sind Wasserstoff.
Typischerweise schließen die Gruppen R¹, R², R³ und R⁴ zum Beispiel ein: Alkenyl, Alkyl, Alkinyl, Acetylaminoalkenyl, Acetylaminoalkyl, Acetylaminoalkinyl, Alkenoxy, Alkoxy, Alkinoxy, Alkoxyalkoxyalkyl, Alkoxyalkenyl, Alkoxyalkyl, Alkoxyalkinyl, Alkoxycarbonylalkenyl, Alkoxycarbonylalkyl, Alkoxycarbonylalkinyl, Alkylcarbonyl, Alkylcarbonyloxyalkyl Alkyl(alkoxyimino)alkyl, Carboxyalkenyl, Carboxyalkyl, Carboxyalkinyl, Dialkylamino, Haloalkoxyalkenyl, Haloalkoxyalkyl, Haloalkoxyalkinyl, Haloalkenyl, Haloalkyl, Haloalkinyl, Hydroxyalkenyl, Hydroxyalkyl, Hydroxyalkinyl, Trialkylsilylalkenyl, Trialkylsilylalkyl, Trialkylsilylalkinyl, Dialkylphosphonat, Dialkylphosphat, Dialkylthiophosphat, Dialkylaminoalkyl, Alkylsulfonylalkyl, Alkylthioalkenyl, Alkylthioalkyl, Alkylthioalkinyl, Dialkylaminosulfonyl, Haloalkylthioalkenyl, Haloalkylthioalkyl, Haloalkylthioalkyinyl, Alkoxycarbonyloxy; Cycloalkenyl, Cycloalkyl, Cyckloalkinyl, Acetylaminocycloalkenyl. Acetylaminocycloalkyl, Acetylaminocycloalkinyl, Cycloalkenoxy, Cycloalkoxy, Cycloalkinoxy, Alkoxyalkoxycycloalkyl, Alkoxycycloalkenyl. Alkoxycycloalkyl, Alkoxycycloalkinyl, Alkoxycarbonylcycloalkenyl, Alkoxycarbonylcycloalkyl, Alkoxycarbonylcycloalkinyl, Cycloalkylcarbonyl, Alkylcarbonyloxycycloalkyl, Carboxycycloalkenyl, Carboxycycloalkyl, Carboxycycloalkinyl, Dicycloalkylamino, Halocycloalkoxycycloalkenyl, Halocycloalkoxycycloalkyl, Halocycloalkoxycycloalkinyl, Halocycloalkenyl, Halocycloalkyl, Halocycloalkinyl, Hycroxycycloalkenyl, Hydroxycycloalkyl, Hydroxycycloalkinyl, Trialkylsilylcycloalkenyl. Trialkylsilylcycloalkyl, Trialkylsilylcycloalkinyl, Cycloalkylsulfonylalkyl, Alkylthiocycloalkenyl, Alkylthiocycloalkyl, Alkylthiocycloalkinyl, Dicycloalkylaminosulfonyl, Haloalkylthiocycloalkenyl, Haloalkylthiocycloalkyl, Haloalkylthiocycloalkinyl, Aryl, Alkenylaryl, Alkylaryl, Alkinylaryl, Acetylaminoaryl, Aryloxy, Alkoxyalkoxyaryl, Alkoxyaryl, Alkoxycarbonylaryl, Arylcarbonyl, Alkylcarbonyloxyaryl, Carboxyaryl, Diarylamino, Haloalkoxyryl, Haloaryl, Hydroxyaryl, Trialkylsilylaryl, Dialkylaminoaryl, Alkylsulfonylaryl, Arylsulfonylalkyl, Alkylthioaryl, Arylthioalkyl, Diarylaminosulfonyl, Haloalkylthioaryl; Heteroaryl, Alkenylheteroaryl, Alkylheteroaryl, Alkinylheteroaryl, Acetylaminoheteroaryl, Heteroaryloxy, Alkoxyalkoxyheteroaryl, Alkoxyheteroaryl, Alkoxycarbonylheteroaryl, Heteroarylcarbonyl, Alkylcarbonyloxyheteroaryl, Carboxyheteroaryl, Diheteroarylamino, Haloalkoxyheteroaryl, Haloheteroaryl, Hydroxyheteroaryl, Trialkylsilylheteroaryl, Dialkylaminoheteroaryl, Alkylsulfonylheteroaryl, Heteroarylsulfonylalkyl, Alkylthioheteroaryl, Heteroarylthioalkyl, Diheteroarylaminosulfonyl, Haloalkylthioheteroaryl, Heterocyclyl, Alkenylheteroycycyl, Alkylheteroycycyl, Alkinylheteroycycyl, Acetylaminoheterocyclyl, Heterocyclyloxy, Alkoxyalkoxyheterocyclo, Alkoxyheterocyclyl, Alkoxycarbonylheterocyclyl, Hetrocyclylcarbonyl, Alkylcarbonyloxyheterocyclyl, Carboxyheterocyclyl, Diheterocyclylamino, Haloalkoxyheterocyclyl, Haloheterocyclyl, Hydroxyheterocyclyl, Trialkylsilylheterocyclyl, Dialkylaminoheterocyclyl, Alkylsulfonylheterocyclyl, Alkylthioheterocyclyl, Heterocyclylthioalkyl, Diheterocyclylaminosulfonyl, Haloalkylthioheterocyclyl, Hydrogen, Fluor, Chlor, Brom, Jod, Cyan, Nitro, Nitroso, Azido, Chlorat, Bromat, Jodat, Isocyanat, Isocyanid, Isothiocyanat, Pentafluorothio; Acetoxy, Carboethoxy, Cyanat, Nitrat, Nitrit, Perchlorat, Allenyl; Butylmercapto, Diethylphosphonat, Dimethylphenylsilyl, Isoquinolyl, Mercapto, Naphthyl, Phenoxy, Phenyl, Piperidin, Pyridyl, Quinolyl, Triethylsilyl, Trimethylsilyl und substituierte Analoga davon.
Typische G-Gruppen schließen zum Beispiel ein: gesättigte oder ungesättigte Cycloalkyl, bicyclische, tricyclische, polycyclische, gesättigte oder ungesättigte heterocyclische, unsubstituierte oder substituierte Phenyl, Naphthyl oder Heteroaryl-Ringsysteme wie zum Beispiel Cyclopropyl, Cyclobutyl, Cyclopent-3-en-1-yl, 3-Methoxycyclohexan-1-yl, Phenyl, 4-Chlorophenyl, 4-Fluorphenyl, 4-Bromphenyl, 3-Nitrophenyl, 2-Methoxyphenyl, 2-Methylphenyl, 3-Methyphenyl, 4-Methylphenyl, 4-Ethylphenyl, 2-Methyl-3-methoxyphenyl, 2,4-Dibromphenyl, 3,5-Difluorphenyl, 3,5-Dimethylphenyl, 2,4,6-Trichlorphenyl, 4-Methoxyphenyl, Naphthyl, 2-Chlornaphthyl, 2,4-Dimethoxyphenyl, 4-(Trifluomethyl)phenyl, 2-Jod-4-methylphenyl, Pyridin-2-yl, Pyridin-3-yl, Pyridin-4-yl, Pyrazinyl, Pyrimidin-2-yl, Pyrimidin-4-yl, Pyrimidin-5-yl, Pyridazinyl, Triazol-1-yl, Imidazol-1-yl, Thiophen-2-yl, Thiophen-3-yl, Furan-2-yl, Furan-3-yl, Pyrrolyl, Oxazolyl, Isoxazolyl, Thiozolyl, Isothiazolyl, Oxadiazolyl, Thiodiazolyl, Quinolyl, Isoquinolyl, Tetrahydrofuryl, Pyrrolidinyl, Piperidinyl, Tetrahydropyranyl, Morpholinyl, Piperazinyl, Dioxolanyl, Dioxanyl, Indolinyl und 5-Methyl-6-Chromanyl, Adamantyl, Norbornyl und deren substituierte Analoga wie zum Beispiel 3-Butyl-pyridin-2-1, 4-Brom-pyridin-2-yl, 5-Carboethoxy-pyridin-2-yl, 6-Methoxyethoxy-pyridin-2-yl.
Der Begriff „Verpackungsmaterial" wird hier in einem allgemeinen Sinn verwendet und soll alle Komponenten von Verpackungen, in die Früchte, Gemüse oder Zierpflanzen verpackt werden können, beinhalten, wie zum Beispiel Verpackungsfilme; einen Behälter wie zum Beispiel einen Karton, Plastik oder eine Holzbox oder eine Plastiktüte; oder eine Wachsbeschichtung oder eine Filmbeschichtung auf der Pflanze oder dem Behälter. Verkapselte Cyclopropene können mit verschiedenen thermoplastischen Verpackungsplastikmaterialien wie zum Beispiel Polyethylen, Ethylvinylacetat, Polyvinylalkohol oder festen Plastikmaterialien wie zum Beispiel Polystyrol, Polycarbonat, Polymethylmethacrylat vermischt werden oder zwischen diese laminiert sein. Zusätzlich kann das Cyclopropen, das entweder in freier Form vorliegen kann oder verkapselt ist, in verschiedene Wachse, beschichtete Papiere und Kartons inkorporiert werden, oder es kann in die adhesive Komponente von Verpackungsmaterialien oder in Verpackungsetiketten inkorporiert sein.
Die Menge an Cyclopropen, die in das Verpackungsmaterial inkorporiert wird, wird abhängig vom jeweiligen Cyclopropen, dem Typ und der Menge an verwendetem Verpackungsmaterial, der Zusammensetzung des Verpackungsmaterials, der Menge des zu umschließenden Pflanzenmaterials und dem zu umschließenden Volumen variieren. Um eine Konzentration an Cyclopropen im umschlossenen Volumen von circa einem Teil pro Billion/Milliarde (engl.: part per billion) („ppb") bis 1000 Teile pro Million („ppm") zu erhalten, wird generell eine Konzentration an Cyclopropenverpackungsmaterial von 0,0001 bis 100 Milligramm („mg") pro Quadratmeter der Oberfläche des Verpackungsmaterials benötigt werden. Bevorzugt wird die Cyclopropenkonzentration von 0,01 bis 10 mg pro Quadratmeter betragen und besonders bevorzugt von 0,01 bis 1 mg pro Quadratmeter. Dies entspricht jeweils in etwa 10 ppb–100 ppm und 100 ppb bis 10 ppm Cyclopropen, das in das Volumen, das durch jeden Quadratmeter an Verpackungsmaterial verpackt wird, freigesetzt wird.
Der Begriff „einschließen" bedeutet, dass die Pflanze umgeben wird, eingeschlossen wird oder begrenzt wird. Im allgemeinen Sinn bedeutet dies, die Pflanze in engen Kontakt mit dem Verpackungsmaterial zu platzieren, so dass die Pflanze verschifft oder gelagert werden kann.
Da es bekannt ist, dass Cyclopropene aus den Freisetzungsmaterialien durch Diffusion oder durch Verdrängung mit Wasser freigesetzt werden, insbesondere wenn das Cyclopropen in einem molekularen Verkapselungsagens verkapselt ist, betrifft diese Erfindung auch Artikel, bei denen die Zusammensetzung dieser Erfindung in einem Behälter eingeschlossen ist, der für Cyclopropengas oder Wasser oder beides undurchlässig ist. Ein solcher Herstellungsartikel schließt zum Beispiel Etiketten ein, bei denen das Cyclopropen in das Etikettmaterial selber oder den Klebstoff des Etiketts inkorporiert ist.
Das Cyclopropen kann direkt in viele verschiedene Typen an Verpackungsmaterialien inkorporiert werden oder es kann zuerst in ein molekulares Verkapselungsagens verkapselt werden, das dann anschließend in die Verpackungsmaterialien inkorporiert wird. Bevorzugte Verkapselungsagenzien schießen Cyclodextrine, Kronenether, Polyoxyalkylene Polysiloxane und Zeolite ein. Besonders bevorzugte Verkapselungsagenzien schließen α-Cyclodextrin, β-Cyclodextrin und γ-Cyclodextrin ein. Das an meisten bevorzugte Verkapselungsagens, insbesondere, wenn es sich bei dem Cyclopropen um 1-Methylcyclopropen handelt, ist alpha- Cyclodextrin. Das am meisten bevorzugte Verkapselungsagens wird abhängig von der Größe der R-Substituenten variieren. Wie der Fachmann jedoch wissen wird, können jedes Cyclodextrin oder Mischungen von Cyclodextrinen, Cyclodextrinpolymeren, sowie modifizierten Cyclodextrinen auch gemäß der vorliegenden Erfindung benutzt werden. Cyclodextrine können von Wacker Biochem Inc., Adrian, MI oder Cerestar USA, Hammond, IN, sowie anderen Verkäufern bezogen werden.
Der Begriff „Pflanze" wird hier in einem allgemeinen Sinn benutzt und schließt Pflanzen mit Holzstämmen wie Bäume und Büsche ein. Pflanzen, die wie hier beschrieben verpackt werden, schließen ganze Pflanzen und jegliche Teile davon ein, wie zum Beispiel geerntete Feldgetreide, eingemachte Pflanzen, Schnittblumen (Stengel und Blüten), andere Zierpflanzen, Samen, inaktive Setzlinge und geerntete Früchte und Gemüse.
Die vorliegende Erfindung kann angewendet werden, um eine große Bandbreite an verschiedenen Ethylenreaktionen zu modifizieren. Ethylenreaktionen können entweder durch exogene oder endogene Ethylenquellen initiiert werden. Ethylenreaktionen schließen zum Beispiel die Reifung und/oder Alterung von Blüten, Früchten und Gemüsen, die Entfernung von Laubwerk, Blüten und Früchten, die Verkürzung des Lebens von Zierpflanzen wie zum Beispiel eingemachten Pflanzen, Schnittblumen, Büschen, Samen und inaktiven Setzlingen ein. Zusätzliche Ethylenreaktionen oder Reaktionen des Ethylentyps, die durch die erfindungsgemäße Zusammensetzung inhibiert werden, schließen zum Beispiel die Auxinaktivität, die Inhibierung des terminalen Wachstums, die Kontrolle der apikalen Dominanz, eine Erhöhung in der Verzweigung, eine Erhöhung beim Pflügen, die Veränderung der biochemischen Zusammensetzung der Pflanzen (wie zum Beispiel die Erhöhung der Blattfläche relativ zur Stammfläche), den Abbruch oder die Verhinderung der Blüte und Samenentwicklung, die Stimulierung der Samenkeimung, die Unterbrechung der Inaktivität und hormonale oder epinastische Effekte (engl.: epinasty effects) ein.
Verfahren gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung inhibieren die Reifung und/oder Alterung von Gemüsen. Der Begriff „Gemüsereifung", wie er hier benutzt wird, schließt die Reifung von Gemüsen ein, nachdem sie von der Gemüse-tragenden Pflanze gepflückt worden sind. Gemüse, die mit der Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung behandelt werden können, um die Reifung und/oder Alterung zu inhibieren, schließen grünblättrige Gemüse wie Salat (e. g. Lactuea sativa), Spinat (Spinaca oleracea) und Kohl (Brassica oleracea), verschiedene Wurzeln, wie zum Beispiel Kartoffeln (Solanum tuberosum) und Karotten (Daucus), Knollen, wie Zwiebeln (Allium sp.), Kräuter, wie zum Beispiel Basilikum (Ocimum basilicum), Oregano (Origanum vulgare), Dill (Anethum graveolens), sowie Soja (Glycine max), Limabohnen (Phaseolus limensis), Erbsen (Lathyrus spp.), Mais (Zea mays), Brokoli (Brassica oleracea italica), Blumenkohl (Brassica oleracea botrytis) und Spargel (Asparagus officinalis) ein.
Verfahren gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung inhibieren die Reifung von Früchten. Der Begriff „Fruchtreifung", wie er hier benutzt wird, schließt die Reifung von Früchten ein, nachdem sie von der Frucht-tragenden Pflanze gepflückt worden sind. Früchte, die durch das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung behandelt werden können, um die Reifung zu inhibieren, schließen Tomaten (Lycopersicon esculentum), Äpfel (Malus domestica), Bananen (Musa sapientum), Birnen (Pyrus comrnunis), Papaya (Carica papaya), Mango (Mangifera indica), Pfirsiche (Prunus persica), Aprikosen (Prunus armeniaca), Nektarinen (Prunus persica nectarina), Orangen (Citrus sp.) Zitronen (Citrus limonia), Limetten (Citrus aurantifolia), Grapefruit (Citrus paradisi), Mandarinen (Citrus nobilis deliciosa), Kiwi (Actinidia chinenus), Melonen wie zum Beispiel Buttermelone (C. cantalupensis) und Honigmelone (C. melo), Ananas (Aranus comosus), Dattelpflaumen (Diospyros sp.), verschiedene kleine Früchte einschließlich Beeren wie zum Beispiel Erdbeeren (Fragaria), Blaubeeren (Vaccinium sp.) und Himbeeren (Rubus ursinus), Fisole (Phaseolus vulgaris), Mitglieder der Art Cucumis wie zum Beispiel Gurken (C. sativus) und Avocados (Persea americana) ein.
Zierpflanzen, die mit der Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung behandelt werden können, um die Alterung zu inhibieren und/oder das Blütenleben und das Erscheinungsbild (z. B. durch Verzögerung des Welkens) zu verlängern, schließen Topfzierpflanzen und Schnittblumen ein. Topfzierpflanzen und Schnittblumen, die mit der vorliegenden Erfindung behandelt werden können, schließen Azaleen (Rhododendron spp.), Hortensien (Macrophylla hydrangea), Hibiskus (Hibiscus rosasanensis), Löwenmaul (Antirrhinum sp.), Weihnachtsstern (Euphorbia pulcherima), Kaktus (z. B. Cactaceae schlumbergera truncata), Begonien (Begonia sp.), Rosen (Rosa spp.), Tulpen (Tulipa sp.), Narzissen (Narcissus spp.), Petunien (Petunia hybrida), Nelken (Dianthus caryophyllus), Lilien (z. B. Lilium sp.), Gladiolen (Gladiolus sp.), Alstroemeria (Alstroemeria brasiliensis), Anemonen (z. B., Anemone blanda), Akelei (Aquilegia sp.), Efeugewächse (z. B. Aralia chinensis), Astern (z. B. Aster carolinianus), Bougainvilleen (Bougainvillea sp.), Kamelien (Camillia sp.), Glockenblumen (Campanula sp.), Hahnenkamm (gelosia sp.), falsche Zypressen (engl.: falsecypress) (Chamaecyparis sp.), Chrysanthemen (Chrysanthmum sp.), Clematis (Clematis sp.), Alpenveilchen (Cyclamen sp.), Fresien (z. B. Fresia refracta) und Orchideen der Familie Orchidaceae.
Pflanzen, die mit dem Verfahren der vorliegenden Erfindung behandelt werden können, um die Abtrennung von Laubwerk, Blüten und Früchten zu inhibieren, schließen Baumwolle (Gossypium spp.), Äpfel, Birnen, Kirschen (Prunus avium), Pekanuss (Carva illinoensis), Trauben (Vitis vinifera), Oliven (z. B. Vitis vinifera und Olea europaea), Kaffee (Coffea arabica), Schnappbohnen (engl.: snapbeans) (Phaseolus vulgaris) und weinende Feigen (engl.: weeping fig) (Ficus benjamina), sowie inaktive Setzlinge wie zum Beispiel verschiedene Obstbäume einschließlich Apfel, Zierpflanzen, Büsche und Baumsetzlinge ein. Zusätzlich schließt Buschwerk, das gemäß der vorliegenden Erfindung, behandelt werden kann, um die Abtrennung von Laubwerk zu inhibieren, die Rainweide (Ligustrum sp.), Photinea (engl.: photinea) (Photinia sp.), Stechpalmen (Ilex sp.), Farne der Familie Polypodiaceae, Schefflera (Schefflera sp.), Aglaonema (Aglaonema sp.), Cotoneaster (Cotoneaster sp.), Barbaritze (Berberis sp.), Wachsmyrte (Myrica sp.), Abelia (Abelia sp.), Akazien (Acacia sp.) und Bromeliaden der Familie Bromeliaceae.
Alle Prozentangaben, die hierin verwendet werden, sind Gewichtprozent und alle Teile sind Gewichtsteile, es sei denn, dass es anders angegeben ist. Alle Angaben sind inklusiv und miteinander kombinierbar. Alle Verhältnisse sind Gewichtsverhältnisse und alle Verhältnisbereiche sind inklusive und miteinander kombinierbar. Alle molaren Bereiche sind inklusive und miteinander kombinierbar.
Viele der Cyclopropene, die für diese Erfindung verwendbar sind, sind bekannte Materialien, die gemäß den Verfahren, wie sie in U.S.-Patent-Nr. 5,518,988 und 6,017,849 offenbart werden, hergestellt werden. Die Cyclopropen/molekulare Verkapselungsagens-Komplexe der vorliegenden Erfindung werden durch in Kontaktbringen des Cyclopropens mit einer Lösung oder einer Schlemme des molekularen Verkapselungsagens und anschließender Isolation des Komplexes hergestellt. Wiederum werden dafür die generellen Verfahren, wie sie in U.S.-Patent-Nr. 6,017,849 offenbart sind, verwendet. Im Falle von 1-Methylcyclopropen wird Gas durch eine Lösung von α-Cyclodextrin in Wasser geleitet, aus der der Komplex zuerst ausfällt und dann durch Filtration isoliert wird.
Die für diese Erfindung nützlichen Verbindungen können durch eine Reihe an Verfahren hergestellt werden. Bezüglich genereller Referenzen siehe Closs, G. L. Advan. Alicyclic Chem. 1966, 1, 53–127 und Al Dulayymi, A. R.; Al Dulayymi, J. R; Baird, M. S.; und Koza, G. Russian Journal of Organic Chemistry 1997, 33, 798–816.
Die Umsetzung eines Bromoolefins mit einem Dibromocarben ergibt Tribromocyclopropan, das dann, wie gezeigt, in das Cyclopropen mit Methyllithium oder anderen Organolithium-Verbindungen umgewandelt werden kann (siehe Baird, M. S.; Hussain, H. H.; Nethercott, W. J. Chem. Soc. Perkin Trans. 1, 1986, 1845–1854 und Baird, M. S.; Fitton, H. L.; Clegg, W; McCamley, A. J. Chem. Soc. Perkin Trans. 1, 1993, 321–326). Wenn ein Äquivalent an Methyllithium oder einem anderen Alkyllithium verwendet wird, wird ein monobromiertes Cyclopropen erhalten. Mit zwei oder mehr Äquivalenten des Alkyllithiums wird das mit Lithium versetzte Cyclopropen erhalten. Dieses kann mit Wasser gequencht werden, um die gezeigten Cyclopropene zu ergeben (E=H). Alternativ kann das Cyclopropenyllithium mit Elektrophilen umgesetzt werden, um derivatisierte Cyclopropene zu ergeben. Beispiele für solche Elektrophile schließen alkylierende Agenzien, trisubstituierte Chlorosilane, Borate, Dialkyl- oder Diaryldisulfide, Ketone, Aldehyde, Ester, Amide und Nitrile ein.
Die Bromoolefine können nach Standardverfahren hergestellt werden. Chloroolefine können anstelle von Bromoolefinen verwendet werden.
Die tribromierten Cyclopropane können auch in monobromierte Cyclopropane durch Reduktionsmittel wie Diethylphosphit umgewandelt werden. Andere Reduktionsmittel können ebenfalls verwendet werden.
Ein 1,1-disubstituiertes Olefin kann auch mit Dibromocarben umgesetzt werden, um das dibromierte Zwischenprodukt zu ergeben. Dies kann mit Zink zum monobromierten Cyclopropan reduziert werden. Die Eliminierung von Brom mit einer Base ergibt dann das Cyclopropen (Referenz Binger, P. Synthesis 1974, 190).
Das Cyclopropen kann mit einer starken Base wie Natriumamid in flüssigem Ammoniak deprotoniert werden und mit einem Alkylhalogenid oder anderen Elektrophilen umgesetzt werden, um ein substituiertes Cyclopropen zu ergeben (Referenz: Schipperijn, A. J.; Smael, P.; Recl. Trav. Chim. Pays-Bas, 1973, 92, 1159). Substituierte Cyclopropene können mit Alkyllithium-Reagenzien deprotoniert werden und mit Elektrophilen umgesetzt werden.
Tribromocyclopropane oder Cyclopropene, die einen Alkohol enthalten, können in eine gute Abgangsgruppe wie ein Sulfonatderivat umgewandelt werden. Die Abgangsgruppe kann durch Nukleophile ersetzt werden, um andere substituierte Cyclopropene zu ergeben.
Ein 1-Trialkylsilyl-2-hydroxycyclopropan, das aus einem Vinyltrialkylsilan gebildet wird, kann als ein Vorläufer für ein Cyclopropen dienen (Mizojiri, R.; Urabe, H.; Sato, F. J. Org. Chem. 2000, 65, 6217).
1-Trialkylsilyl-2-halocyclopropane können auch an einer Fluorid-katalysierten Elimination teilnehmen, um Cyclopropene zu ergeben (Billups, W. E.; Lee, G-A; Arney, B. E.; Whitmire, K. H. J. Am. Chem. Soc., 1991, 113, 7980 und Banwell, M. G.; Corbett, M.; Gulbis, J.; Mackay, M. F.; Reum, M. E. J. Chem. Soc. Perkin Trans. 1, 1993, 945).
Die Zugabe einer Diazo-Verbindung zu einem Acetylen ist ein weiteres Verfahren, das zur Synthese von Cyclopropen verwendet werden kann (Mueller, P.; Cranisher, C; Helv. Chim. Acta 1993, 76, 521).
Die Ester können zu Carboxylsäure hydrolisiert werden. In ähnlicher Weise können Dihalocarbene zu Acetylenen gegeben werden, um 1-Alkyl-3,3-dihalocyclopropene zu ergeben (Bessard, Y.; Schlosser, M.; Tetrahedron, 1991, 47, 7323). Verbindungen dieser Erfindung können auch aus einem Malonatderivat wie angegeben erhalten werden.
Andere Verfahren zur Herstellung von Cyclopropenen können in den folgenden Referenzen gefunden werden: Duerr, H., Angew. Chem. 1967, 24, 1104; Closs et al., J. Am. Chem. 1963, 85, 3796; Baird, M. S.; Dale, C. M.; Al Dulayymi, J. R. J. Chem. Soc. Perkin Trans. 1, 1993, 1373–1374; Köster, R. et al., Liebigs Annalen Chem. 1973, 1219–1235; Closs, G. L.; Closs, L. E., J. Am. Chem. Soc., 1961, 83, 1003–1004; Stoll, A. T.; Negishi, E., Tetrahedron lett. 1985, 26, 5671–5674.
Beispiele
Allgemein: Alle Cyclopropene wurden bei –80°C gelagert. Alle Reaktionen wurden unter einer Stickstoffatmosphäre durchgeführ. Die Flash-Chromatographie von Cyclopropenen wurde unter einer Stickstoffatmosphäre durchgeführt. Alle Zielverbindungen wiesen eine Reinheit von 80% oder höher auf, es sei denn, es wird anders angezeigt. 1-substituierte Cyclopropene werden nie erhitzt und es muss sorgfältig beachtet werden, die Zeitspanne zu minimieren, die diese Verbindungen bei Raumtemperatur verbringen.
Beispiel 1: Herstellung von 1-Chloro-4-cycloprop-1-enylmethyl-benzol (Verbindung 1)
a. 1-(2-Bromo-alkyl)-4-chlor-benzol
Eine Lösung von 8 ml (0,0622 mol) von 2,3-Dibromopropen in 50 ml Diethylether wurde unter eine Stickstoffatmosphäre mittels eines Firestone-Ventils platziert. Unter Kühlung in einem Eiswasserbad wurde eine Lösung von 62 ml (0,062 mol) 1 M 4-Chlorophenylmagnesiumbromid in Diethylether langsam mittels eines Zugabetrichters zugegeben. Nach Rühren für 2 Stunden unter Erwärmen auf Raumtemperatur wurde die Reaktion in einem Eisbad wieder abgekühlt und 50 ml 1 N Salzsäure mittels einer Spritze zugegeben. Die resultierende Mischung wurde dann in einen Trenntrichter transferiert und die Phasen voneinander getrennt. Die organische Schicht wurde dann über MgSO₄ getrocknet und filtriert. Das Lösungsmittel wurde vom Filtrat in vacuo abgezogen. Der Rückstand wurde mit kalten Pentanen verrieben, so dass 12,0 g 1-(2-Bromo-allyl)-4-chlor-benzol in Form eines Öls erhalten wurden, die ohne weitere Aufreinigung weiterverwendet wurden.
b. 2-(4-Chlorophenylmethyl)-1,1,2-tribromocyclopropan
Zu einer Lösung von 11,4 g (0,0494 mol) 1-(2-Bromo-allyl)-4-chlor-benzol in 20 ml Bromoform wurden 0,686 g (0,00213 mol) Tetrabutylammoniumbromid gegeben. Nach Heizen bei 58,5°C für eine Stunde wurden 10,7 ml (0,0494 mol) 50% wässriges Natriumhydroxid zugegeben. Dies wurde über einen Zeitraum von zwei Tagen siebenmal wiederholt. Nach Abkühlung auf Raumtemperatur wurden Hexane und Wasser zugegeben. Diese Mischung wurde mittels Schwerkraft durch Qualitätsfaltenfilterpapier gefiltert. Die resultierende Mischung wurde in einen Trenntrichter transferiert und die Phasen getrennt. Die organische Schicht wurde über MgSO₄ getrocknet und gefiltert. Das Lösungsmittel wurde vom Filtrat in vacuo abgezogen. Der Rückstand wurde mittels Säulenchromathographie mit Hexanen gereinigt, so dass sich 2,3 g 2-(4-Chlorophenylmethyl)-1,1,2-tribromocyclopropan ergaben.
c. 1-(4-Chlorophenylmethyl)-cyclopropen
Eine Lösung von 1,20 g (0,00298 mol) 2-(4-Chlorophenylmethyl)-1,1,2-tribromocyclopropan in 6 ml Diethylether wurde unter eine Stickstoffatmosphäre mittels eines Firestone-Ventils platziert. Während mit einem Eiswasserbad gekühlt wurde, wurden 6,38 ml (0,00893 mol) 1,4 M Methyllithium in Diethylether langsam mittels einer Spritze zugegeben. Nach 15 Minuten wurden 2 ml Wasser mittels einer Spritze zugegeben. Die resultierende Mischung wurde in einen Trenntrichter überführt und die Phasen getrennt. Die organische Schicht wurde über MgSO₄ getrocknet und filtriert. Das Lösungsmittel wurde vom Filtrat in vacuo bei einer Badtemperatur unter 20°C abgezogen, so dass sich 0,430 g 1-(4-Chlorophenylmethyl)-cyclopropen in Form eines Öls ergaben.
Beispiel 2: Herstellung von 1-(2-Thienyl)methyl-cyclopropen (Verbindung 2)
Das Grignardreagenz 2-Bromothiophen wurde hergestellt und in 1-(2-Thienyl)methylcyclopropen durch die gleiche Reaktionssequenz umgewandelt, wie sie für die Herstellung von Verbindung 1 verwendet wurde.
Beispiel 3: Herstellung von 2-(3-Cycloprop-1-enylpropyl)-[1,3]dioxan (Verbindung 3)
Das Grignardreagenz 2-(2-Bromoethyl)-1,3-Dioxan wurde hergestellt und in 2-(3-Cycloprop-1-enylpropyl)-[1,3]dioxan durch die gleiche Reaktionssequenz umgewandelt, wie sie für die Herstellung von Verbindung 1 benutzt wurde.
Beispiel 4: Herstellung von 1-(6-(Phenyldimethylsilyl)-hexyl)-cyclopropen (Verbindung 4)
a. 2-Bromo-8-(phenyldimethylsilyl)-oct-1-ene
Kommerziell erhältliches Pentamethylenbis(magnesiumbromid) (37 ml, 0,5 M in THF, 18,5 mmol) wurde in einem Eisbad gekühlt. Eine Lösung von 3,16 g (18,5 mmol) Phenyldimethylchlorosilan in ungefähr 7 ml THF wurde zugegeben. Die Reaktionsmischung wurde zuerst bei 5°C für 15 Minuten und dann bei Raumtemperatur für 35 Minuten gerührt. Danach wurde wieder auf 5°C abgekühlt. 2,3-Dibromopropen (3,7 g, 18,5 mmol) in circa 5 ml THF wurden zur Reaktionsmischung gegeben, die zunächst bei 5°C für 5 Minuten gehalten wurde und dann auf Raumtemperatur erwärmt und über Nacht gerührt wurde. Die Reaktionsmischung wurde dann mit Wasser gequencht. Ether und eine geringe Menge an 1 N HCl wurde zugegeben. Die Phasen wurden getrennt und die organische Phase mit Wasser und Salzlauge gewaschen, über Magnesiumchlorid getrocknet und entgast. Eine Säulenchromatographie ergab 1,47 g 2-Bromo-8-(phenyldimethylsilyl)-oct-1-en in Form eines farblosen Öls.
b. N,N'-dibenzyl-N,N,N',N'-tetramethylethylendiamoniumdibromid und N,N'-dibenzyl-N,N,N',N'-tetraethylethylendiamoniumdibromid (Phasentransferkatalysatoren)
Zu einer gerührten Lösung von 16,5 g (142 mmol) N,N,N',N'-tetramethylethylendiamin in 60 g Acetonitril wurden 50,1 g (292 mmol) Benzylbromid gegeben. Die Mischung erwärmte sich selbst und wurde dann für 2,5 Stunden gerührt, wobei die Bildung eines schweren Niederschlags beobachtet wurde. Die Schlemme wurde mit Diethylether verdünnt, filtriert, mit Diethylether gewaschen und getrocknet, so dass sich 61,8 g des gewünschten N,N'-Dibenzyl-N,N,N',N'-tetramethylethylendiamoniumdibromid in Form eines weißen Feststoffes mit einem Schmelzpunkt von 230–232°C ergab.
In analoger Weise wurde unter Verwendung von N,N,N',N'-tetraethylethylendiamin N,N'-dibenzyl-N,N,N',N'-tetraethylethylendiamoniumdibromid in Form eines weißen Feststoffes erhalten. Der Schmelzpunkt betrug 190–193°C, wobei sich der Stoff zersetzte.
c. 2-(6-(Phenyldimethylsilyl)-hexyl)-1,1,2-tribromocyclopropan
Eine Mischung von 1,4 g (4,3 nmol) 2-Bromo-8-(phenyldimethylsilyl)-oct-1-en, 3,2 g einer 45%igen wässrigen Kaliumhydroxidlösung (25,6 nmol), 0,2 g N, N'-dibenzyl- N,N,N',N'-tetraethylethylendiamoniumdibromid und 7,5 ml Methylenchlorid wurden mit 1,1 ml Bromoform (12,6 mmol) umgesetzt. Die gut gerührte Reaktionsmischung wurde über Nacht bei Raumtemperatur gehalten. Wasser und Methylenchlorid wurden zugegeben und die Phasen getrennt. Die Methylenchloridphase wurde über Magnesiumsulfat getrocknet und entgast. Eine geringe Menge an Heptan wurde während des Entgasens zugegeben, um die Entfernung des verbleibenden Bromoforms zu unterstützen. Eine Säulenchromatographie ergab 1,02 g 2-(6-(phenyldimethylsilyl)-hexyl)-1,1,2-tribromocyclopropan in Form einer farblosen Flüssigkeit.
d. 1-(6-(Phenyldimethylsilyl)-hexyl)-cyclopropen
Eine Lösung von 0,95 g (1,9 mmol) 2-(6-(phenyldimethylsilyl)-hexyl)-1,1,2-tribromocyclopropan in Ether wurde bis –78°C abgekühlt. Methyllithium wurde im Überschuss (1,4 M, 4,1 ml, 5,7 mmol) zugegeben und die Reaktionsmischung wurde in einem Eisbad für 30 Minuten platziert und dann mit Wasser gequencht. Die Phasen wurden getrennt. Die Etherphase wurde mit Wasser gewaschen, mit Salzlauge gewaschen, über Magnesiumsulfat getrocknet und entgast, so dass sich 200 mg 1-(6-(phenyldimethylsilyl)-hexyl)-cyclopropen in Form einer farblosen Flüssigkeit ergaben.
Beispiel 5: Herstellung von 1-(α,α-Dimethylbenzyl)-cyclopropen (Verbindung 5)
a. α,α-Dimethylbenzylcyanid
In einen 1000 ml Dreihalskolben mit mechanischer Rührvorrichtung, einem externen Wasserbad, einem internen Thermometer, einem Kondensator und einem Zugabetrichter wurden 250 g Dimethylsulfoxid, 59 g (504 mmol) Benzylcyanid und 160 g (1127 mmol) Methyljodid gegeben. Die interne Temperatur wurde auf +45°C erhöht und dann wurden 83 g von 50%igem wässrigen NaOH mit 0,7 Tropfen pro Sekunde zugeben. Nach zwei Stunden war die Zugabe komplett. Der dicke Schlamm wurde abgekühlt mit 1000 ml Wasser und 500 ml Diethylether und 500 ml Hexan verdünnt. Die organische Schicht wurde abgetrennt und aufkonzentriert. Sie enthielt mono- und dimethylierte Verbindungen. Zu diesem Konzentrat wurde weiterhin 250 g Dimethylsulfoxid, 60 g Methyljod und 37 g 50%iges wässriges NaOH für zwei Stunden wie oben beschrieben zugegeben. Nach Abkühlen ergab die Verdünnung mit 1000 ml Wasser, 500 ml Diethylether und 500 ml Hexan eine organische Schicht, die mit 500 m 1 Wasser gewaschen wurde, über wasserfreiem Magnesiumsulfat getrocknet wurde und in vacuo abgezogen wurde, so dass sich 69 g α,α-Dimethylbenzylcyanid ergaben.
b. α,α-Dimethylbenzylmethylketon
In ein 500 ml Rundkolben mit einer magnetischen Rührvorrichtung, einem Refluxkondensator und einer Dichtung wurden unter einer trockenen Stickstoffatmosphäre 30 g (207 mmol) α,α-Dimethylbenzylcyanid und 200 ml Diethylether zugegeben. Methyllithium (1,4 M, 160 ml, 224 mmol) in Diethylether wurde mittels einer Cannula über einen Zeitraum von drei Minuten zugegeben. Die Reaktion ergab eine exotherme Reaktion mit einem geringen Reflux während der Addition. Nach Rühren für 20 Minuten wurde die Reaktion durch die langsame Zugabe von 45 ml konzentrierter wässriger Salzsäure, die mit 100 ml Wasser verdünnt war, gequencht. Nach Rühren für eine Stunde wurde die organische Schicht abgetrennt, über wasserfreiem Magnesiumsulfat getrocknet und in vacuo abgezogen, so dass sich 32 g α,α-Dimethylbenzylmethylketon ergaben.
c. 1-(α,α-Dimethylbenzyl)-1-chloroethylen
In einen 250 ml Rundkolben, der mit einer magnetischen Rührvorrichtung und einem Refluxkondensator ausgestattet war, wurden 15 g (98 mmol) POCl₃, 30 g (145 mmol) PCl₅ und 19,9 g (123 mmol) α,α-Dimethylbenzylmethylketon gegeben. Die Reaktion wurde in einem Ölbad bis auf eine äußere Temperatur von 110°C erhitzt. Die Gasentwicklung stoppte nach einer Stunde. Die Reaktion wurde abgekühlt und vorsichtig auf Eis und wässriges Amoniumhydroxid gegossen. Eine extraktive Aufarbeitung mit Diethylether ergab eine Mischung von 1-(α,α-Dimethylbenzyl)-1-cloroethylen und 1-(α,α-Dimethylbenzyl)-1,1-dichloroethan. Eine Vakuumdestillation ergab gereinigtes 1-(α,α-Dimethylbenzyl)-1-chloroethylen mit einem Siedepunkt von 110–120°C (23 torr).
d. 1-(α,α-Dimethylbenzyl)-1-chloro-2,2-dibromocyclopropan
In einen 100 ml Rundkolben, der mit einer magnetischen Rührvorrichtung ausgestattet war, wurden 4,5 g (25 mmol) 1-(α,α-Dimethylbenzyl)-1-chloroethylen, 25 g (100 mmol) Bromoform, 27 g Methylenchlorid, 0,37 g N,N'-dibenzyl-N,N,N',N'-tetramethylethylendiamoniumdibromid und 12,4 g (100 mmol) 45%ige wässrige KOH gegeben. Schnelles Rühren über Nacht ergab eine 20%ige Umwandlung in das erwünschte Cyclopropan. Das Waschen der wässrigen Schicht mit Wasser und die erneute Zugabe von frischem Bromoform, Katalysator und KOH über Nacht ergab eine weitere Umwandlung. Eine dritte Umsetzung wurde als adäquat betrachtet. Die wässrige, gewaschene organische Phase wurde in vacuo abgezogen und über ein Kieselsäuregel unter Verwendung von 2%igem Diethylether in Hexan chromatographiert, so dass sich 4,2 g 1-(α,α-Dimethylbenzyl)-1-chloro-2,2-dibromocyclopropan ergaben.
e. 1-(α,α-Diemethylbenzyl)-cyclopropen
In einen 50 ml Kolben, der mit einem Rühranker und einer Dichtung ausgestattet war, wurden unter einer trockenen Stickstoffatmosphäre 1,73 g (4,9 mmol) 1-(α,α-Dimethylbenzyl)-1-chloro-2,2-dibromocyclopropan und 12 ml Diethylether gegeben. Nach Abkühlung in einem Eisbad für 10 Minuten wurden 9,0 ml (12,6 mmol) 1,4 M Methyllithium in Diethylether mittels einer Spritze zugegeben. Ein Niederschlag bildete sich sofort. Nach Rühren für 10 Minuten wurde die Reaktion mit 3 ml Wasser gequencht. Die wässrige Schicht wurde entfernt und die organische Schichte wurde über wasserfreiem Magnesiumsulfat getrocknet und in vacuo bei einer Badtemperatur von +25°C abgezogen, so dass sich 0,94 g 1-(α,α-Dimethylbenzyl)-cyclopropen ergaben.
Beispiel 6: Herstellung von 3-Methyl-3-phenylcyclopropen (Verbindung 6)
a. 2,2-Dibromo-1-methyl-1-phenylcyclopropan
Zu einer Lösung von 12,5 ml (0,0963 mol) α-Methylstyrol in 30,4 ml (0,348 mol) Bromoform und 1,34 g (0,00416 mol) Tetrabutylammoniumbromid wurde langsam mittels eines Zugabetrichters 20,9 ml (0,400 mol) 50%iges wässriges Natriumhydroxid zugegeben. Nach Erhitzen auf 55°C für 1 Stunde wurden 20,9 ml (0,400 mol) 50%iges wässriges Natriumhydroxid zugegeben. Nach zweistündigem zusätzlichem Heizen wurde die Reaktion auf Raumtemperatur abgekühlt und Hexane und Wasser zugegeben. Die resultierende Mischung wurde in einen Trenntrichter transferiert und die Phasen wurden getrennt. Die organische Schicht wurde über MgSO₄ getrocknet und gefiltert. Das Lösungsmittel wurde vom Filtrat in vacuo abgezogen. Das Produkt wurde durch Vakuumdestillation isoliert, so dass sich 24,1 g 2,2-Dibromo-1-methyl-1-phenylcyclopropan in Form eines Öls ergaben.
b. 2-Bromo-1-methyl-1-phenylcyclopropan
Zu einer Lösung von 6,40 g (0,0221 mol) 2,2-Dibromo-1-methyl-1-phenylcyclopropan in 22 g Methanol wurden 2,16 g (0,0360 mol) Eisessigsäure und 2,11 g (0,0323 mol) Zinkpulver gegeben. Nach Rühren bei Raumtemperatur für 4 Stunden wurde das Lösungsmittel in vacuo abgezogen. Zu dem resultierenden Rückstand wurden Hexan und Wasser geben. Die resultierende Mischung wurde in einen Trenntrichter transferiert und die Phasen getrennt. Die organische Schicht wurde über MgSO₄ getrocknet und filtriert. Das Lösungsmittel wurde vom Filtrat in vacuo abgezogen, so dass sich 3,24 g 2-Bromo-1-methyl-1-phenylcyclopropan in Form eines Öls ergaben, die ohne weitere Aufreinigung weiter verwendet wurden.
c. 3-Methyl-3-phenylyclopropen
Zu einer Lösung von 1,56 g (0,00739 mol) 2-Bromo-1-methyl-1-phenylcyclopropan in 5 ml Dimethylsulfoxid wurden 1,429 g (0,0127 mol) Kalium-tert-butyloxid gegeben. Nachdem die Reaktion für 4 Stunden auf 72°C erhitzt wurde, wurden Diethylether und Wasser zugegeben. Die resultierende Mischung wurde in einen Trenntrichter überführt und die Phasen wurden getrennt. Die organische Schicht wurde über MgSO₄ getrocknet und filtriert. Das Lösungsmittel wurde vom Filtrat in vacuo abgezogen, so dass sich 0,88 g an 70% reinem 3-Methyl-3-phenylcyclopropen in Form eines Öls ergaben. Das Hauptnebenprodukt (circa 20%) war 1-Methyl-1-phenylcyclopropan.
Beispiel 7: Herstellung von 3-Methyl-3-phenoxymethylcycloprop-2-en (Verbindung 7)
Methylphenylether wurde in 3-Methyl-3-phenoxymethylcycloprop-2-en mit 90%iger Reinheit in einer Weise überführt, die ähnlich der Umwandlung von α-Methylstyrol in 3-Methyl-3-phenylcyclopropen war (Beispiel 6).
Beispiel 8: Herstellung von 1-Methyl-2-benzylcyclopropen (Verbindung 8)
In einen 50 ml Kolben, der mit einem Rühranker und einer Dichtung ausgestattet war, wurde unter einer trockenen Stickstoffatmosphäre 1 mg 1,10-Phenanthrolin, 1,34 g (11,5 mmol) N,N,N',N'-tetramethylethylendiamin und 25 ml Tetrahydrofuran gegeben. Die Mischung wurde auf –30°C abgekühlt und 1,5 ml (22 mmol) 1-Methylcyclopropen (hergestellt aus 3-Chloro-2-methylpropen, siehe Hopf, H.; Wachholz, G.; Walsh, R. Chem. Ber. 1985, 118, 3579 und Köster, R et al., Liebigs Annalen Chem. 1973, 1219–1235) wurden mittels einer Spritze zugegeben. Die Zugabe von 1,0 ml 1,6 M Butyllithium in Hexanen war notwendig, um eine Lösung mit einer schwarzen Rostfarbe herzustellen. Die zusätzliche Zugabe von 6,0 ml der 1,6 M Butyllithium-Lösung (9,6 mmol) und Rühren für 15 Minuten bei –30°C ergab eine Lösung des mit Lithium versetzten 1-Methylcyclopropens. Die Zugabe von 1,64 g Benzylbromid und eine langsame Erwärmung über 20 Minuten auf +5°C ergaben eine hellere Farbe. Die Reaktion wurde mit 0,5 ml Methanol gequencht, schnell in vacuo bei einer Badtemperatur von +25°C abgezogen, zwischen Diethylether und verdünnter wässriger Salzsäure aufgeteilt, mit wasserfreiem Magnesiumsulfat getrocknet und erneut in vacuo abgezogen, so dass sich 1,3 g 1-Methyl-2-benzylcyclopropen ergaben.
Beispiel 9: 1-(2-(4-Chlorophenylthio)ethyl)cyclopropen (Verbindung 9)
a. 2-Bromo-4-(1-Ethoxy-ethoxy)-but-1-en
Während eine Lösung von 10,38 g (0,0687 mol) 3-Brome-3-Buten-1-ol in 20 ml Diethylether mit 50 mg (0,000263 mol) p-Toluolsulfonsäuremonohydrat in einem Eiswasserbad gekühlt wurde, wuden 19 ml (0,199 mol) Ethylvinylether tropfenweise langsam zugegeben, um eine innere Temperatur von < 10°C aufrecht zu erhalten. Nach einer Stunde bei 0°C wurden wenige Tropfen Triethylamin zugegeben. Die Reaktionsmischung wurde auf Wasser gegossen. Die resultierende Mischung wurde in einen Trenntrichter überführt und die Phasen wurden getrennt. Die isolierte organische Schicht wurde mit Salzlauge gewaschen, dann über Kaliumcarbonat getrocknet und gefiltert. Das Lösungsmittel wurde vom Filtrat in vacuo abgezogen, so dass sich 14,04 g 2-Bromo-4-(1-ethoxy-ethoxy)-but-1-en in Form eines Öls ergaben.
b. 1,1,2-Tribromo-2-[2-(1-ethoxy-ethoxy)-ethyl]-cyclopropan
Zu einer Lösung von 14,02 g (0,0628 mol) 2-Bromo-4-(1-ethoxy-ethoxy)-but-1-en in 108 ml Methylenchlorid mit 0,5–0,9 ml 45%igem wässrigen Kaliumhydroxid wurden 16,4 ml (0,118 mol) Bromoform und 2,88 g (0,00628 mol) N,N'-dibenzyl-N,N,N',N'- tetramethylethylendiamoniumdibromid und 28 ml (0,314 mol) 45%iges wässriges Kaliumhydroxid gegeben. Nach drei Tagen wurde die Reaktionsmischung auf Wasser gegossen. Die resultierende Mischung wurde in einen Trenntrichter überführt und die Phasen getrennt. Zu der isolierten organischen Schicht wurden 2,88 g (0,00628 mol) N,N'-dibenzyl-N,N,N',N'-tetramethylethylendiamoniumdibromid und 28 ml (0,314 mol) 45%iges wässriges Kaliumhydroxid gegeben. Nach 24 Stunden wurden Hexane und Wasser zugegeben. Diese Mischung wurde unter Anwendung der Schwerkraft durch ein Qualitätsfaltenfilterpapier filtriert. Die resultierende Mischung wurde in einen Trenntrichter überführt und die Phasen getrennt. Die organische Schicht wurde über MgSO₄ getrocknet und filtriert. Das Lösungsmittel wurde vom Filtrat in vacuo abgezogen, so dass sich 17,0 g 1,1,2-Tribromo-2-[2-(1-ethoxy-ethoxy)-ethyl]-cyclopropan in Form eines Öls ergaben.
c. 1,1,2-Tribromo-2-(2-hydroxyethyl)cylopropan
Zu einer Schlemme von 16,5 g (0,0418 mol) 1,1,2-Tribromo-2-[2-(1-ethoxy-ethoxy)-ethyl]-cyclopropan in 145 ml Methanol und 40 ml Wasser wurden 0,306 g (0,00161 mol) p-Toluolsulfonsäuremonohydrat und 145 ml 6 M Salzsäure gegeben. Nach Rühren bei Raumtemperatur für 1 Stunde wurde das Lösungsmittel von der Reaktionsmischung in vacuo abgezogen. Zu dem Rückstand wurde Ethylacetat und Wasser gegeben. Die resultierende Mischung wurde in einem Trenntrichter überführt und die Phasen getrennt. Die isolierte organische Schicht wurde mit Salzlauge gewaschen, dann über MgSO₄, getrocknet und filtriert. Das Lösungsmittel wurde vom Filtrat in vacuo abgezogen, so dass sich 11,9 g 1,1,2-Tribromo-2-(2-hydroxyethyl)cyclopropan in Form eines Öls ergaben.
d. 1,1,2-Tribromo-2-(2-benzolsulfonyloxyethyl)cyclopropan
Während eine Lösung von 3,00 g (0,00929 mol) 1,1,2-Tribromo-2-(2-hydroxyethyl)cyclopropan in Methylenchlorid mit 0,901 ml (0,0111 mol) Pyridin auf 0°C abgekühlt wurde, wurden 1,18 ml (0,00929 mol) Benzolsulfonylchlorid mittels einer Pipette tropfenweise zugegeben. Anschließend wurde eine Erwärmung auf Raumtemperatur zugelassen. Nach 3 Tagen wurde Wasser zugegeben. Die resultierende Mischung wurde in einen Trenntrichter überführt und die Phasen getrennt. Die organische Schicht wurde über MgSO₄ getrocknet und filtriert. Das Lösungsmittel wurde vom Filtrat in vacuo abgezogen, so dass sich 3,10 g 80% reines 1,1,2-Tribromo-2-(2-benzolsulfonyloxyethyl)cyclopropan in Form eines Öls ergaben.
e. 2-(2-(4-Chlorophenylthio)ethyl)-1,1,2-tribromocyclopropan
Zu einer Lösung von 0,234 g (0,162 mol) 4-Chlorothiophenol in 3 ml Methanol wurden 0,371 ml (0,00162 mol) 25% Natriummethoxid in Methanol zugegeben. Nach Rühren bei Raumtemperatur für circa 1 Stunde, wurde das Lösungsmittel in vacuo abgezogen. Eine Lösung von 0,750 g (0,00151 mol) 1,1,2-Tribromo-2-(2-benzolsulfonyloxyethyl)-cyclopropan in wasserfreiem N,N-Dimethylformamid wurde zum Rückstand zugegeben. Nach Rühren bei Raumtemperatur für 24 Stunden wurde die Reaktionsmischung auf Wasser gegossen und mit Ethylacetat extrahiert. Die organische Schicht wurde über MgSO₄ getrocknet und filtriert. Das Lösungsmittel wurde vom Filtrat in vacuo abgezogen, so dass sich 0,750 g eines Öls ergaben, das anschließend mittels Säulenchromatographie mit 0,5% bis 1% Diethylether/Hexanen gereinigt wurde, so dass sich 0,500 g 2-(2-(4-chlorophenyl-thio)ethyl)-1,1,2-tribromocyclopropan in Form eines Öls ergaben.
f. 1-(2-(4-Chlorophenylthio)ethyl)cyclopropen
Zu einer Lösung von 0,50 g (0,0011 mol) 2-(2-(4-chlorophenylthio)ethyl)-1,1,2-tribromoyyclopropan in 6 ml Diethylether wurde unter eine Stickstoffatmosphäre mittels eines Firestoneventils platziert. Während in einem Eiswasserbad gekühlt wurde, wurden 2,38 ml (0,00334 mol) 1,4 M Methyllithium in Diethylether langsam mittels einer Spritze zugegeben. Nach 15 Minuten wurden 2 ml Wasser mittels einer Spritze zugegeben. Die resultierende Mischung wurde in einen Trenntrichter überführt und die Phasen getrennt. Die organische Schicht wurde über MgSO₄ getrocknet und filtriert. Das Lösungsmittel wurde vom Filtrat in vacuo bei einer Badtemperatur unter 20°C abgezogen, so dass sich 0,100 g 1-(2-(4-chlorophenylthio)ethyl)cyclopropen in Form eines Öls ergaben.
Beispiel 10: 2-(2-Benzolsulfonyloxyethyl)cyclopropen (Verbindung 10)
Eine Lösung von 0,745 g (0,00150 mol) 1,1,2-Tribromo-2-(2-benzolsulfonyloxyethyl)-cyclopropan in 4 ml Diethylether wurde unter eine Stickstoffatmosphäre mittels eines Firestoneventils platziert. Während bis auf –78°C in einem Trockeneis/Acetonbad abgekühlt wurde, wurden 23,45 ml (0,00450 mol) 1,4 M Methyllithium in Diethylether mittels einer Spritze langsam zugegeben. Nach 15 Minuten wurde auf 0°C in einem Eiswasserbad erwärmt und dann für circa 30 Minuten erneut auf –78°C abgekühlt, bevor 2 ml Wasser mittels einer Spritze zugegeben wurden. Die resultierende Mischung wurde dann in einen Trenntrichter überführt und die Phasen getrennt. Die organische Schicht wurde über MgSO₄ getrocknet und filtriert. Das Lösungsmittel wurde vom Filtrat in vacuo bei einer Badtemperatur unter 20°C abgezogen, so dass sich > 0,155 g eines 70% reinen 2-(2-Benzolsulfonyloxyethyl)cyclopropens ergaben, die mit 30% 1-(2-Hydroxyethyl)cyclopropen in Form eines Öls verunreinigt waren.
Beispiel 11: Herstellung von 2-(1-(4-Bromopyrazol))-1-ethylcyclopropen (Verbindung 11)
a. 2-Hydroxy-1-ethylcyclopropen
Eine Lösung von 1,15 g (3,6 mmol) 1,1,2-tribromo-2-(2-hyroxyethyl)cylopropan (Herstellung wie oben beschrieben) in 40 ml Ether wurde auf –78°C abgekühlt. Methyllithium (1,4 M, 10,3 ml, 14,4 mmol) wurde zugegeben. Die Reaktionsmischung wurde auf 5°C erwärmt und dort für eine halbe Stunde gehalten. Die Reaktion wurde mit Wasser gequencht und die Phasen getrennt. Die Etherphase wurde mit Wasser und mit Salzlauge gewaschen, über Magnesiumsulfat getrocknet und entgast. Das Rohprodukt wurde unmittelbar für die nächste Reaktion benutzt.
b. 2-Methansulfonyl-1-ethylcyclopropen
Das Rohprodukt der oben genannten Reaktion wurde in 5 ml Ether gelöst und in einem Eisbad gekühlt. Triethylamin (1 ml) wurde zugegeben. Dann wurden 0,49 g Methansulfonylchlorid (4,3 mmol) zugegeben. Die Reaktionsmischung wurde für 1 Stunde gerührt. Wasser und zusätzlicher Ether wurden zugegeben und die Phasen wurden getrennt. Die Etherphase wurde zweimal mit Wasser gewaschen, mit Salzlauge gewaschen, über Magnesiumsulfat getrocknet und entgast, so dass sich 380 mg 2-Methansulfonyl-1-ethylcyclopropen in Form einer schwach gelben Flüssigkeit ergaben.
c. 2-(1-(4-Bromopyrazol))-1-ethylcyclopropen
Zu einer Suspension von 60%igem Natriumhydrid (0,13 g, 3,3 mmol) in 5 ml DMF wurden 0,51 g 4-Bromopyrazol (3,5 nmol) gegeben. Die Reaktion wurde für 15 Minuten bei Raumtemperatur gerührt und dann in einem Eisbad gekühlt. 2-Methansulfonyl-1-ethylcyclopropen (280 mg, 1,7 mmol) wurde zugegeben. Das Eisbad wurde entfernt und die Reaktion bei Raumtemperatur für 2 Stunden gerührt. Der Ether und Wasser wurden der Reaktionsmischung zugesetzt und die Phasen wurden getrennt. Die wässrige Phase wurde mit zusätzlichem Ether extrahiert. Die kombinierten Etherphasen wurde dreimal mit Wasser und mit Salzlauge gewaschen, über Magnesiumsulfat getrocknet und entgast. Das Produkt wurde chromatographisch aufgereinigt, so dass sich 30 mg 72% reines 2-(1-(4-Bromopyrazol))-1-ethylcyclopropen ergaben.
Beispiel 12: Herstellung von 7-(1-Imidazol)-1-heptylcyclopropen (Verbindung 12)
a. 1-(1-Ethoxyethoxy)-6-bromohexan
Zu einer gekühlten Lösung von 80 mg Toluolsuslfonsäure in 40 ml Ether wurden 20 g (110 mmol) 6-Bromohexanol und 40 ml Ethylvinylether gleichzeitig durch unterschiedliche Zugabetrichter gegeben. Die Temperatur der Reaktionsmischung wurde bei 7°C oder niedriger während der Zugabe gehalten, die insgesamt 1 Stunde andauerte. Die Reaktionsmischung wurde dann für weitere 20 Minuten gerührt, bevor circa 1 ml Triethylamin zugegeben wurde. Die Reaktionsmischung wurde mit Wasser und Salzlauge gewaschen, über Kaliumcarbonat getrocknet, gefiltert und entgast, so dass sich 25,7 g einer schwach gelben Flüssigkeit ergaben, die ohne weitere Aufreinigung weiter verwendet wurde.
b. 9-(1-Ethoxyethoxy)-2-bromonon-1-en
Eine Schlemme von 5,6 g Magnesium-Drehsternen (230 nmol) in 100 ml THF wurde mit einer geringen Menge 1,2-Dibromoethan behandelt. 1-(1-Ethoxyethoxy)-6-bromohexan (38,5 g, 152 nmol) wurde langsam der Reaktionsmischung zugeführt, wobei die Temperatur bei 40–50°C gehalten wurde. Nach dem Ende der Zugabe wurde die Reaktionsmischung bei 20 Minuten gehalten und dann mittels einer Cannula in eine Lösung von 33,4 g (167 mmol) 2,3-Dibromopropen in 25 ml THF bei 0°C überführt. Die Reaktionsmischung wurde bei 0°C für 15 Minuten gerührt, dann für 15 Minuten bei Raumtemperatur gerührt und dann mit Wasser gequencht. Die Reaktionsmischung wurde in einen Trenntrichter überführt. Eine geringe Menge 1 N HCl wurde zugegeben, die Phasen wurden getrennt, die Etherphase wurde mit Wasser und Salzlauge gewaschen, dann über Magnesiumsulfat getrocknet, filtriert und entgast, so dass sich 33,63 g einer gelben Flüssigkeit ergaben, die ohne weitere Aufreinigung weiter verwendet wurden.
c. 1,1,2-Tribromo-2-(7-hydroxyheptyl)cyclopropan
Eine Mischung von 9-(1-Ethoxyethoxy)-2-bromonon-1-en (33,63 g, 115 nmol), e, 1 g N,N'-Dibenzyl-N,N,N',N'-Tetraethylethylendiamoniumdibromid, 42 g 45%iges Kaliumhydroxid (337 mmol), 93 g Bromoform (368 mmol) und 280 g Methylenchlorid wurden schnell bei Raumtemperatur für zwei Tage gerührt. Als die Reaktion zum Stillstand kam, wurde die Reaktionsmischung in einen Trenntrichter überführt und mit Wasser gewaschen. Die Methylenchloridphase wurde in einen Kolben überführt und mit der gleichen Menge an Phasentransferkatalysator und 45%igem Kaliumhydroxid, wie oben beschrieben, behandelt, und dann bei Raumtemperatur für zusätzliche 3 Tage gerührt. Die Reaktionsmischung wurde mit Wasser gewaschen, die Methylenchloridphase wurde mit Magesiumsulfat getrocknet und dann entgast. Das Produkt wurde mit 320 ml Methanol und 40 ml 1 N HCl für 1 Stunde bei Raumtemperatur behandelt. Das Methanol wurde entfernt und Ethylacetat zugegeben. Die organische Phase wurde mit Wasser und Salzlauge gewaschen, dann mit 200 ml Kieselsäuregel behandelt. Die Filtration, der eine Entgasung folgte, ergab 38 g eines schwarzen Produktes. Dieses wurde über ein Kieselsäuregel chromatographiert, so dass sich 19,0 g 1,1,2-Tribromo-2-(7-hydroxyheptyl)cyclopropan in Form einer schwach gelben Flüssigkeit ergaben.
d. 1-(7-Hydroxyheptyl)-cyclopropen
Eine Lösung von 1,0 g 1,1,2-Tribromo-2-(7-hydroxyheptyl)cyclopropan (2,5 mmol) in 25 ml Ether wurde bei –78°C mit 7,2 ml Methyllithium (1,4 M, 10 mmol) behandelt. Nach 5 Minuten wurde die Reaktionsmischung auf 0°C erwärmt und bei dieser Temperatur gehalten. Die Reaktion wurde mit gesättigten Amoniumchlorid gequencht. Die Reaktionsmischung wurde mit Wasser und Salzlauge gewaschen, über Magnesiumsulfat getrocknet, filtriert und entgast, so dass sich 240 mg 1-(7-Hydroxyheptyl)-cyclopropen ergaben.
e. 1-(7-Methansulfonyloxyheptyl)-cyclopropen
Eine Lösung von 3,8 mmol 1-(7-Hydroxyheptyl)-cyclopropen in 50 ml Ether wurde in einem Eisbad gekühlt. Triethylamin (1 ml) und 0,48 g Methansulfonylchlorid (4,2 mmol) wurden zugegeben und die Reaktionsmischung wurde bei 0°C für 2,5 Stunden gerührt. Die Reaktionsmischung wurde mit Wasser und Salzlauge gewaschen, über Magnesiumsulfat getrocknet, gefiltert und entgast, so dass 1-(7-Methansulfonyloxyheptyl)-cyclopropen erhalten wurde, das ohne weitere Aufreinigung weiter benutzt wurde.,
f. 7-(1-Imidazol)-1-heptylcyclopropen
Zu einer Suspension von 60%igem Natriumhydrid (0,08 g, 2 mmol) in 5 ml DMF in einem Eisbad wurden 0,14 g Imidazol (2 mmol) gegeben. Die Reaktion wurde für 15 Minuten gerührt, dann wurden 0,3 g (1,3 mmol) 1-(7-Methansulfonyloxyheptyl)-cyclopropen in 3 ml DMF zugegeben. Die Reaktionsmischung wurde für 10 Minuten gerührt, dann wurde das Eisbad entfernt und die Reaktion wurde bei Raumtemperatur für 1 Stunde gerührt. Ether und Wasser wurden der Reaktionsmischung zugesetzt und die Phasen wurden getrennt. Die wässrige Phase wurde mit zusätzlichem Ether extrahiert. Die kombinierten Etherphasen wurden dreimal mit Wasser gewaschen, mit Salzlauge gewaschen, über Magnesiumsulfat getrocknet und entgast. Das Produkt wurde chromatographiert, so dass sich 80 mg 7-(1-Imidazol)-1-heptylcyclopropen ergab.
Beispiel 13: Herstellung von 7-(Diphenylamino)-1-heptylcyclopropen (Verbindung 13)
Diphenylamin (0,42 g, 2,5 mmol) in 10 ml THF wurde auf –78°C abgekühlt und mit 1,6 ml (1,4 M, 2,2 mmol) Methyllithium behandelt. 1-(7-Methansulfonyloxyheptyl)-cyclopropen wurde zugegeben. Das Bad wurde entfernt und die Reaktionsmischung durfte sich auf Raumtemperatur erwärmen. Die Reaktion wurde dort für 5,5 Stunden gehalten und dann mit Wasser gequencht. Ether und Wasser wurden der Reaktionsmischung zugegeben und die Phasen wurden getrennt. Die Etherphase wurden zweimal mit Wasser gewaschen, mit Salzlauge gewaschen, über Magnesiumsulfat getrocknet und ausgetrieben.
Das Produkt wurde chromatographiert, so dass sich 80 mg 7-(Diphenylamino)-1-heptylcyclopropen in Form einer farblosen Flüssigkeit ergaben.
Beispiel 14: Herstellung von 1-Cyclohexylcyclopropen (Verbindung 14)
1-Cyclohexyl-2-(trimethylsilyl)cyclopropanol wurde aus Methylcyclohexylcarboxylat und Vinyltrimethylsilan, wie in Mizojiri, R.; Urabe, H.; Sato, F. J. Org Chem. 2000, 65, 6217 beschrieben, hergestellt. Dieses Material wurde in das Cyclopropen in einer Weise umgewandelt, die der in der genannten Referenz beschriebenen ähnlich ist.
Beispiel 15: Herstellung von 1-(2-Carboxy-N-morpholino)ethyl)-cyclopropen
a. 2-(2-Bromo-allyl)-malonsäurediethylester
Das Öl wurde von 21,70 g (0,542 mol) 60%igem Natriumhydrid in Öl durch Waschen mit Hexan entfernt. Zu dem in 200 ml Tetrahydrofuran suspendierten Rückstand wurden 84,38 ml (0,556 mol) Diethylmalonat langsam über einen Zugabetrichter gegeben. Während die Reaktion auf –35 bis –10°C gekühlt wurde wurden 100 g (0,400 mol) 2,3-Dibromopropen langsam mittels eines Zugabetrichters zugegeben. Nach Erhitzen bis zum Reflux für 1 Stunde wurde die Reaktion auf Raumtemperatur abgekühlt und in vacuo konzentriert. Hexane und Wasser wurden zum Rückstand zugesetzt und die resultierende Mischung in einen Trenntrichter überführt, indem die Phasen getrennt wurden. Die isolierte organische Phase wurde mit 1 N Salzsäure gewaschen und dann über Magnesiumsulfat getrocknet und filtriert. Das Lösungsmittel wurde von dem Filtrat in vacuo abgezogen, so dass sich 154 g 2-(2-Bromo-allyl)-malonsäurediethylester in Form eines Öls ergaben.
b. 2-(2-Bromo-allyl)-malonsäure
Eine Mischung von 10,5 g (0,0376 mol) 2-(2-Bromo-allyl)-malonsäurediethylester und 37,6 ml (0,470 mol) 50%iges wässriges Kaliumhydroxid wurden bei Raumtemperatur für 4 Tage gerührt. Die Reaktionsmischung wurde mit Diethylether extrahiert. Die isolierte wässrige Schicht wurde durch die Zugabe von konzentrierter Salzsäure angesäuert und Diethylether wurde zugegeben. Die resultierende Mischung wurde in einen Trenntrichter überführt, in dem die Phasen getrennt wurden. Die isolierte organische Schicht wurde über Magnesiumsulfat getrocknet und gefiltert. Das Lösungsmittel wurde vom Filtrat in vacuo abgezogen, so dass sich 5,3 g 2-(2-Bromo-allyl)-malonsäure in Form eines Feststoffes ergaben, der ohne weitere Aufarbeitung benutzt wurde.
c. 4-Bromo-pent-4-ensäure
5,3 g (0,0238 mol) unaufgearbeitete 2-(2-Bromo-allyl)-malonsäure wurde auf 125–130°C für 8 Stunden erhitzt, so dass sich 3,73 g 4-Bromo-pent-4-ensäure ergaben, die ohne weitere Aufreinigung eingesetzt wurden.
d. 4-Bromo-pent-4-ensäureethylester
Zu einer Lösung von 3,73 g (0,0208 mol) unaufgearbeitetem 4-Bromo-pent-4-ensäure in 3 ml Chloroform mit 1 Tropfen N,N-Dimethylformamid wurden 1,18 ml (0,0162 mol) Thionylchlorid gegeben. Nachdem diese Mischung auf 60°C für 30 Minuten erhitzt worden war, wurde sie zu einer Lösung von 2,46 ml (0,0436 mol) Ethanol und 1,97 ml (0,024 mol) Pyridin und 13 ml Methylenchlorid gegeben. Nachdem für 30 Minuten gerührt worden war, wurde die Reaktionsmischung in vacuo konzentriert. Zu dem Rückstand wurden Diethylether und Wasser gegeben. Die resultierende Mischung wurde in einen Trenntrichter überführt, in dem die Phasen getrennt wurden. Die isolierte organische Schicht wurde über Magnesiumsulfat getrocknet und filtriert. Das Lösungsmittel wurde vom Filtrat in vacuo abgezogen, so dass sich 3,5 g 4-Bromo-pent-4-ensäureethylester in Form eines Öls ergaben, das mittels Vakuumdestillation gereinigt wurde.
e. 1,1,2-Tribromo-2-((3-carboethoxy)ethyl)-cyclopropan
1,1,2-Tribromo-2-((3-carboethoxy)ethyl-cyclopropan wurde in einer Weise hergestellt, die ähnlich zu der für das entsprechende Zwischenprodukt in Beispiel 9 ist. Der erhaltene Rückstand wurde durch Säulenchromatographie mit Diethylether/Hexan gereinigt.
f. 1,1,2-Tribromo-2-((2-carboxy)ethyl-cyclopropan
Nachdem eine Lösung von 10,2 g (0,0269 mol) 1,1,2-Tribromo-2-((3-carboethoxy)ethyl)cyclopropan in 40 ml (0,736 mol) 48%iger Bromwasserstoffsäure und 40 ml Wasser bis zum Reflux für 8 Stunden erhitzt worden war, wurde sie auf Raumtemperatur abgekühlt und dann durch ein Shark Skin^® Filterpapier vakuumfiltriert. Der isolierte Feststoff wurde mit Wasser gewaschen, bevor Diethylether zugegeben wurde. Die Lösung wurde in einen Trenntrichter überführt, in dem sie mit gesättigten wässrigen Natriumbicarbonat gewaschen wurde und durch die Zugabe von 1 N Salzsäure angesäuert wurde. Die wässrige Lösung wurde dann in den Trenntrichter zurückgegeben und mit Diethylether extrahiert. Die isolierte organische Schicht wurde über Magnesiumsulfat getrocknet und filtriert. Das Lösungsmittel wurde vom Filtrat in vacuo abgezogen, so dass sich 5,9 g 1,1,2-Tribromo-2-((2-carboxy))-ethylcyclopropan in Form eines Feststoffs ergaben, die als solche benutzt wurden.
g. 1,1,2-Tribromo-2-((2-carboxy-N-morpholino)ethyl)-cyclopropan
Zu einer Schlemme von 0,97 g (0,00276 mol) 1,1,2-Tribromo-2-((2-carboxy))-ethylcyclopropan in 2 ml Chloroform wurden 1 Tropfen N,N-Dimethylformamid und 0,434 ml (0,00596 mol) Thionylchlorid gegeben. Nachdem 15 Minuten bis zum Reflux erhitzt worden war, wurde die Reaktionsmischung in vacuo konzentriert. Eine Lösung dieses Rückstands in 2 ml Methylenchlorid wurde zu einer Lösung von 0,486 ml (0,00552 mol) Morpholin in 1 ml Methylenchlorid, die auf –20°C abgekühlt war, gegeben. Nach 30 Minuten wurde die Reaktionsmischung in vacuo konzentriert. Der resultierende Rückstand wurde von einer minimalen Menge 1 N Salzsäure mit Ethylacetat extrahiert. Die organische Schicht wurde über MgSO₄ getrocknet und filtriert. Das Lösungsmittel wurde vom Filtrat in vacuo abgezogen, so dass sich 1,08 g 1,1,2-Tribromo-2-((2-carboxy-N-morpholino)ethyl)-cyclopropan in Form eines Öls ergaben.
h. 1-((2-Carboxy-N-morpholino)ethyl)-cyclopropen
0,460 g 60% reines 1-((2-Carboxy-N-morpholino)ethyl)-cyclopropen wurde ähnlich wie Verbindung 1 hergestellt.
In ähnlicher Weise wurden die folgenden Verbindungen hergestellt:
Tabelle 1: Zusätzliche Verbindungen
Die Verbindungen wurden unter Verwendung einer Vielzahl von spektroskopischen Techniken charakterisiert. Die NMR-Daten für Verbindungen 1–35 sind in Tabelle 2 gegeben. Für Verbindungen, die Verunreinigungen enthalten, wird die chemische Verschiebung der Unreinheiten nicht angegeben und die Integrale sind so angepasst, dass sie nur den Beitrag der Zielverbindung darstellen.
Tabelle 2: NMR-Daten
Es ist häufig wünschenswert, in der Zusammensetzung eine oder mehrerer Adjuvantien wie Streckmittel, Bindemittel, Schmiermittel, Oberflächenaktive Stoffe und/oder Dispergiermittel, Benetzungsmittel, Netzmittel, Dispersionsmittel, Haftmittel, Klebstoffe, Antischaumbildner, Eindicker, Emulsionsmittel und ähnliches zu verwenden. Solche Adjuvantien, wie sie im Stand der Technik üblicherweise benutzt werden, finden sich in John W. McCutcheon, Inc. publication Detergents and Emulsifiers, Annual, Allured Publishing Company, Ridgewood, New Jersey, U.S.A.
Eine andere Ausführungsform dieser Erfindung ist ein Verfahren zum Ausbringen einer Cyclopropenverbindung auf eine Pflanze, um die Ethylenreaktion in der Pflanze zu inhibieren, umfassend den Schritt des Kontaktierens der Zusammensetzung dieser Erfindung mit Wasser in der Gegenwart der Pflanze.
Einige Ausführungsformen dieser Erfindung werden nun anhand der folgenden Beispiele dargestellt:
Beispiel 16: 1-MCP Freisetzung aus einem Polyvinylalkohol (PVA)-Film enthaltend einen 1-MCP/α-Cyclodextrin Komplex
1-MCP/α-Cyclodextrin Komplexpulver (0,05 Gramm) wurde in einem 2 × 3,5 Inch (5,1 × 8,9 cm) Stück eines 1,5 ml dicken M 7061 Polyvinylalkohol (PVA)-Films (Chris Craft Corp.) unter Verwendung eines Sealmaster 420 (Audion Elektro)-Heißverschweißgeräts heißverschweißt. Dieser Film wurde in einer Starkfeuchtkammer mit einem Volumen von 361 platziert. Es wurde darauf geachtet, sicher zu stellen, dass der Film nicht in direkten Kontakt mit Wasser kam. Die 1-MCP Freisetzungseigenschaften des Films über die Zeit wurden bestimmt, indem periodisch die Atmosphäre innerhalb der Kammer hinsichtlich 1-MCP untersucht wurde. Als Analysemethode wurde Gaschromatographie unter Verwendung eines Flammenionisationsdetektors verwendet. Tabelle 3 zeigt die 1-MCP-Konzentratin in der Kammer über die Zeit. Die Ergebnisse zeigen deutlich, dass 1-MCP aus dem PVA-Film allein durch das Wasser, wie es durch die vorhandene Feuchtigkeit zur Verfügung gestellt wurde, freigesetzt wurde.
Tabelle 3
Beispiel 17: Freisetzung von 1-MCP aus einem Polyethylenfilm mit niedriger Dichte (LDPE), enthaltend einen 1-MCP/α-Cyclodextrinkomplex
1-MCP/α-CD-Komplexpulver (0,05 Gramm) wurde in einem 5,5 × 12 inch (14 × 30,5 cm) großen Stück eines 2,0 mm dicken Polyethylenfilms mit niedriger Dichte (LDPE) heiß verschlossen. Dieser Film wurde in einer Starkfeuchtkammer mit einem Volumen von 36 Liter platziert. Es wurde darauf geachtet, sicher zu stellen, dass der Film nicht in direkten Kontakt mit Wasser kam. Die Freisetzungseigenschaften von 1-MCP aus dem Film über die Zeit wurden bestimmt, indem periodisch die Atmosphäre innerhalb der Kammer hinsichtlich 1-MCP untersucht wurde. Als Analysemethode wurde Gaschromatographie unter Verwendung eines Flammenionisationsdetektors verwendet. Tabelle 4 zeigt die 1-MCP-Konzentration in der Kammer über die Zeit. Die Ergebnisse zeigen deutlich, dass 1-MCP aus dem LDPE-Film nur durch das Wasser, wie es durch die vorhandene Feuchtigkeit zur Verfügung gestellt wurde, freigesetzt wurde.
Tabelle 4
Beispiel 18: Freisetzung von 1-MCP aus einer wächsernen, gegossenen Folie, enthaltend einen 1-MCP/α-Cyclodextrinkomplex
Parafilm^® „M" Film (2,0 Gramm, American National Can Corp.) wurde in 12 Gramm Hexan aufgelöst/dispergiert. 1-MCP/α-Cyclodextrinkomplexpulver (0,5 Gramm) wurde in diese Suspension gemischt und dann wurde die gesamte Mischung in eine gläserne Kristallisationsschale mit einem Durchmesser von 3,5 Inch (8,9 cm) zur Trocknung gegossen. Die Schale wurde zur Trocknung in einem 50°C-Ofen für 5 Stunden platziert und der resultierende gegossene Film wurde aus der Schale entfernt. Dieser Film wurde in einer Starkfeuchtkammer mit einem Volumen von 36 ml platziert, wobei darauf geachtet wurde, dass der Film nicht in direkten Kontakt mit Wasser kam. Die Freisetzungseigenschaften von 1-MCP aus dem Film über die Zeit wurden bestimmt, indem die Atmosphäre in der Kammer hinsichtlich 1-MCP periodisch untersucht wurde. Als Analysemethode wurde Gaschromatographie unter Verwendung eines Flammenionisationsdetektors verwendet. Tabelle 5 zeigt die 1-MCP-Konzentrationen in dem Dampfraum über die Zeit. Die Ergebnisse zeigen deutlich, dass 1-MCP aus dem LDPE-Film infolge des Wasser, das durch die vorhandene Feuchtigkeit zur Verfügung gestellt wurde, freigesetzt wurde.
Tabelle 5
Beispiel 19: Freisetzung von 1-MCP aus einem Polyethylenfilm mit hoher Dichte (HDPE)
Ein Polyethylenfilm hoher Dichte (HDPE) mit 2 mm Dicke und Maßen von 4,5 × 2,75 inch (11,4 × 7 cm) wurde 2206 ppm 1-MCP (vol/vol) in der Atmosphäre einer versiegelten Quarzkammer für 2 Stunden ausgesetzt. Der Film wurde entfernt und in Luft für 5 Minuten stehen gelassen und dann in einer neuen Quarzkammer, die mit einer Probendichtung ausgestattet war, erneut verschlossen. Die Freisetzungseigenschaften von 1-MCP aus dem Film über die Zeit wurden bestimmt, indem die Atmosphäre in der Kammer hinsichtlich 1-MCP periodisch untersucht wurden. Als Analysemethode wurde Gaschromatographie unter Verwendung eines Flammenionisationsdetektors angewendet. Tabelle 6 zeigt die Ergebnisse, die eine signifikante Freisetzung von 1-MCP aus dem Film anzeigen.
Tabelle 6
Beispiel 20: Freisetzung von 1-MCP aus Wachspapier
Wachspapier mit den Maßen 45 × 2,75 inch (11,4 × 7 cm) wurde 2206 ppm 1-MCP (vol/vol) in der Atmosphäre einer verschlossenen Quarzkammer für 5 Stunden ausgesetzt. Der Film wurde entfernt, für 5 Minuten bei Luft stehen gelassen und dann in einer neuen Quarzkammer, die mit einer Probendichtung ausgestattet war, erneut verschlossen. Die Freisetzungseigenschaften von 1-MCP aus dem Film über die Zeit wurden bestimmt, indem die Atmosphäre in der Kammer hinsichtlich 1-MCP periodisch untersucht wurde. Als Analysemethode wurde Gaschromatographie unter Verwendung eines Flammenionisationsdetektors eingesetzt. Tabelle 7 zeigt die Ergebnisse, die zwar eine geringere Freisetzung als in Beispiel 4, aber immer noch eine signifikante Menge an freigesetztem 1-MCP anzeigen.
Tabelle 7

Claims

Ein Verpackungsmaterial, das eine Verbindung der Formel:
inkorporiert hat, wobei 1) jedes R¹, R², R³ und R⁴ unabhängig voneinander eine der Formel -(L)_n-Z entsprechende Gruppe ist, wobei: i) n eine ganze Zahl aus 0 bis 12 ist; ii) jedes L unabhängig voneinander ausgewählt ist aus einem Mitglied der Gruppen D, E oder J, wobei: D der Formel
entspricht; E der Formel
entspricht und J der Formel
entspricht, wobei: A) jedes X und Y unabhängig von einander eine der Formel -(L)_m-Z; entsprechende Gruppe ist und B) m eine ganze Zahl von 0 bis 8 ist; und C) nicht mehr als zwei E-Gruppen nebeneinander liegen und keine J-Gruppen nebeneinander liegen; iii) jedes Z unabhängig ausgewählt ist aus: A) Wasserstoff, Halogen, Zyan, Nitro, Nitroso, Azido, Chlorat, Bromat, Iodat, Isocyanat, Isocyanid, Isothiocyanat, Pentafluorothio, oder B) einer Gruppe G, wobei G ein unsubstituiertes oder substituiertes, ungesättigtes, teilweise gesättigtes oder gesättigtes, monocyclisches, bicyclisches, tricyclisches oder verbundenes, carboxylisches oder heterocyclisches Ringsystem ist, wobei 1) der heterocyclische Ring 1 Heteroatom enthält, wenn das Ringsystem ein heterocyclisches Ringsystem aus drei oder vier Mitgliedern ist, 2) der heterocyclische oder polycyclische heterocyclische Ring von 1 bis 4 Heteroatomen enthält, wenn das Ringsystem einen heterocyclischen Ring oder einen polycyclischen heterocyclischen Ring mit 5 oder mehr Mitgliedern enthält; 3) jedes Heteroatom unabhängig voneinander ausgewählt wird aus N, O und S; 4) die Zahl an Substituenten zwischen 0 und 5 ist und jeder Substituent unabhängig voneinander ausgewählt wird von X und 2) die Gesamtzahl an Nicht-Wasserstoffatomen in jeder Verbindung 50 oder weniger beträgt; sowie die Enantiomere, Stereoisomere, Salze und Mischungen davon.
Ein Verpackungsmaterial gemäß Anspruch 1, wobei R¹ (C1-C10)Alkyl und R², R³ und R⁴ Wasserstoff sind.
Ein Verpackungsmaterial gemäß Anspruch 1, wobei R¹ ein (C1-C4)Alkyl und R², R² und R⁴ Wasserstoff sind.
Ein Verpackungsmaterial gemäß Anspruch 1, wobei R¹ Methyl und R², R³ und R⁴ Wasserstoff sind.
Ein Verpackungsmaterial gemäß Anspruch 1, wobei das Verpackungsmaterial ein Hartpappenbehälter, ein Plastikbehälter, eine Holzbox, eine Papiertüte, eine Wachsbeschichtung, ein beschichtetes Papier, ein Plastikfilm und/oder ein Klebstoff ist.
Ein Verpackungsmaterial gemäß Anspruch 5, wobei der Plastikfilm aus Polyethylen, Ethylvinylacetat, Polyvinylalkohol oder Polystyrol besteht.
Ein Verfahren zur Inhibierung der Ethylenreaktion in einer Pflanze, umfassend den Schritt des Einschließens der Pflanze in einem Verpackungsmaterial gemäß Anspruch 1.
Die Verwendung einer Cyclopropen-Verbindung, wie sie in einem der Ansprüche 1–6 definiert ist, zur Herstellung eines Verpackungsmaterials, das besagte Cyclopropen-Verbindung inkorporiert hat, zur Verwendung in einem Verfahren zur Verlängerung des Lebens einer Pflanze, umfassend den Schritt des Einschließens der Pflanze in besagtem Verpackungsmaterial.
Verfahren zum Verabreichen einer Cyclopropen-Verbindung an eine Pflanze, umfassend den Schritt des Einschließens der Pflanze in einem Verpackungsmaterial gemäß Anspruch 1.
Ein Herstellungsartikel umfassend das Verpackungsmaterial gemäß Anspruch 1 eingeschlossen in einem wasserundurchlässigen Behälter.