SE446975B - Sett att framstella cyklopropan-karboxylsyraderivat, som ber en aldehydfunktion - Google Patents

Description

LT! 10 15 20 25 50 55 446 975 _ 2 CH (III) i vilken formel R2 och É3 har de ovan angivna betydelserna, och Y betecknar en aromatisk rest, för framställning, efter vattenbehandling, av föreningen med den allmänna formeln (IV) ' Y I 04- S -r-O I _ RZ-Clfir H3 (IV) H -C* CH2- Z I _ CH / \ O O v 1 R R i vilken formel R, R2, R3, Y och Z har ovan angivna betydel- ser, behandlar föreningen med formeln (IV) vid låg tempera- tur i ett lösningsmedel med en stark bas under det att reak- tionsblandningens temperatur får stiga, för framställning av föreningen med formeln (V) bei (V, *“/////// ca-z R R R O ' :ï:>CH-HC R O vari R, R2, R3 och Z har de ovan angivna betydelserna, med cis/trans-fíguration, riklig på trans-isomerer, 10 15 20 25 30 446 975 och eventuellt omsättes föreningen (V), när Z betecknar -CN eller -C02 R1, med en stark bas i vattenmiljö för fram- ställning efter skonsam surgöring, av föreningen med den R¿\\\ ///R5 _ _ C\ R o\ ~ / \ (Va) /cH-Hc cH-cozu R o vari R, R2 och R3 har ovan angivna betydelser, med samma konfiguration som föreningen (V), varefter föreningen (V) eller föreningen (Va) utsättes för inverkan av ett surt medel i vattenmiljö för framställning av föreningen med allmänna formeln (Va) den allmänna formeln (I) med samma konfiguration som för- eningen (V) eller (Va), och eventuellt behandlas föreningen (I) med ett svagt basiskt medel vid rumstemperatur för framställning av en förening (I) med samma formel men med trans-konfiguration.

I de ovanstående formlerna betecknar substituenten Z i syn- nerhet en grupp -COZR1, vari R1 betecknar en metyl-, etyl-, rak eller grenad propyl-, rak eller grenar butyl-, rak el- ler grenad pentyl-, rak eller grenaä hexylgrupp eller en nitrilgrupp. Substituenten Z är företrädesvis en elektron- attraherande grupp, som kan utföra en 1,4-addition av typ Michael.

I dessa formler betecknar substituenten R antingen em metyl-, etyl-, rak eller grenad propyl-, rak eller grenad butyl-, rak eller grenad pentyl-, rak eller grenad hexylgrupp, el- ler en etylen- eller propylenkedja.

I de ovanstående formlerna betecknar Y i synnerhet en fe- nylgrupp, en paratolylgrupp, en paranitrofenylgrupp eller en .446 i975 i LW 10 15 20 D.) \.'1 30 35 paraklorofenylgrupp, och H2 och RB betecknar antingen en metyl-, etyl-, rak eller grenad propyl- eller rak eller grenad butylgrupp, eller med en kolatom, till vilken de är bundna, en cyklopropyl-, cyklobutyl-, cyklopentyl- eller cyklohexylgrupp. I 'Q Uppfinningen avser även ett förfarande såsom beskrivits ovan, vari man inte intermediärt isolerar föreningen med formeln (IV), kännetecknat av att man efter det att föreningen med formeln (II) omsatts med föreningen med formeln (III) låter reaktionsblandningens temperatur åter stiga och direkt er- håller föreningen (V).

Uppfinningen avser i synnerhet ett förfarande, såsom defi- nierats ovan, kännetecknat av att man såsom utgångsprodukt använder en förening med formeln (II), vari Z betecknar gruppen -CN eller estergruppen -C02 R1, och ett förfarande, såsom definierats ovan, kännetecknat av att R2 och R3 be- tecknar en metylgrupp.

Enligt det föredragna utföringssättet för förfarandet enligt uppfinningen väljs den starka bas i närvaro av vilken man omsätter föreningarna med formeln (II) och formeln (III) eller med vilken man behandlar föreningen (IV) från den grupp, som utgöres av organometallerna såsom alkyl- eller arylliti- um-föreningarna, alkaliamiderna, alkalialkoholaterna, alkali- hydriderna och diisopropylamin-amid, och det lösningsmedel i vilket man utför kondensationen av föreningen med formeln (II) och föreningen med formeln (III) är ett polärt apro- tiskt lösningsmedel, valt från den grupp, som består av hexa- metylfosfortriamid, dimetylformamid, tetrahydrofuran, dime- toxietan, enbart eller i blandning med kolväten.

Vid förfarandet enligt uppfinningen ligger den låga tempera- tur vid vilken man omsätter föreningen med formeln (II) och sulfonen med formeln (III) företrädesvis mellan -90°C och -30°C,den låga temperatur vid vilken man behandlar den inter- mediära föreningen med formeln (IV) med den starka basen, p”. 10 15 20 25 BO 55 kw 446 975 ligger företrädesvis mellan -6000 och -1000, och den tem- peratur, till vilken man låter den reaktíonsblandning, som innehåller den intermediära föreningen med formeln (IV), återgå, ligger företrädesvis mellan +l0OC och +30OC.

Enligt förfarandet enligt uppfinningen är den starka bas, som man omsätter med föreningen med formeln (V), i vilken gruppen Z betecknar -C02 H1 eller ~CN, en alkalíhydroxid, det sura medel med vars hjälp man hydrolyserar ketalfunk- tionen, väljs från den grupp, som består av svavelsyra, saltsyra och fosforsyra, och det svaga basiska medel, som man omsätter med föreningen med formeln (I) med cis/trans-kon- fíguration, rik på trans-isomer, för framställning av en förening med trans~konfiguration, är ett alkalikarbonat.

Genom inverkan av föreningen (II) på föreningen (III) i när- varo av en stark bas, vid låg temperatur, bildas den joniska mellanprodukten (IV'): (1v') som genom protonering leder till sulfonen (IV).

Genom behandling av denna sulfon (IV) vid låg temperatur med en organisk lösning av stark bas och uppvärmning av re- aktionsblandningen, erhåller man en förening med formeln (V): H3 Re H \\ z R o\ \C / (V) /cu/ \H 10 15 20 . 25. 30 35- 446' 975 _ ß rik på trans~isomer, men innehållande en viss proportion cis-isomer, som man, om så erfordras, omvandlar till för- eningen med formeln (Va). Efter hydrolys av ketalfunktionen sedan inverkan av ett basiskt medel, leder föreningen (V) eller (Va) till motsvarande derivat (I) med ren trans; konfiguration.

Genom uppvärmning av reaktionsblandningen, erhållen genom omsättning av föreningen (II) och föreningen (III) vid låg temperatur i närvaro av en stark bas, erhåller man direkt föreningen (V).

Genom det franska patentet 1 507 192 är redan ett förfarande för framställning av cyklopropankarboxylsyror känt, vilket består i att man i närvaro av en bas omsätter en aryl-allyl- sulfon med ett alkyl-BB-dimetylakrylat.

Föreliggande förfarande skiljer sig från det ovan beskrivna förfarandet, ty det leder till ett derivat, som har en alde- hydfunktion förutom en karboxylfunktion (eller nitril) och består i att man i basisk miljö omsätter en alkyl- (eller cykloalcoyl) arylsulfon med ett akrylderivat, som har en aldehydfunktion, blockerad i form av ketal.

Intresset för förfarandet enligt uppfinningen består däri att det medger framställning, i ett begränsat antal steg, utgående ifrån lättillgängliga reagens, av föreningarna med formeln (I), som är värdefulla mellanprodukter vid synteser- na av cyklopropankarboxylsyraestrar med förhöjd insekticid- aktivitet.

Isopropyl-fenyl-sulfonen kan framställas genom omsättning i basisk miljö av en isopropylhalogenid med ett alkalimetall- fenylsulfinat enligt schemat 10 20 25 30 35 Y 446 975 CH to N CH-Hal ,///CH5 cH \cfl 3 De andra sulfonerna med formeln (III) kan framställas en- ligt kända förfaranden, í synnerhet analoga med förfaran- det ovan.

Följande exempel beskriver uppfinningen utan att begränsa den.

Exempel 1: dl-trans-3-formyl-2,2-dímetyl~cyklopropan- -karbonitril ë§es_ë¿_ä:ee§a§9lxl:eulâ9Qvl:ä:@e§xl:â:@ime§9zimeëxl: :eeeëenaiëëil l M0 ml tetrahydrofuran satsas 7,79 g paratolylisopropyl- sulfon, vid -3000 tillsättes 22,5 ml av en butyllitiumrlös- ning i cyklohexan innehållande 1,75 mol/l, omröres under 15 minuter och sakta vid -70°C satsas en lösning av 5 g B- -cyano-akrolein-dimetylacetal i 30 ml tetrahydrofuran, om- röres H0 minuter vid -7000 sedan 1 timme och 30 minuter vid ~30OC. Reaktionsblandníngen hälles på en iskyld vattenlös- ning av natriumdivätefosfat, extraheras med benzen, torkas, koncentreras till torrhet genom destillation under sänkt tryck, återstoden kromatograferas på silikagel under elue- ring med en blandning av benzen och etylacetat (9/1), och man erhåller 8,33 E U-paratolyl-sulfonyl-4-metyl-3-dimetoxi- -metyl-pentannitril smältpunkt 99°C.

IR-spektrum (kloroform) - absorption vid 22üO °m_1 tillskrives -CÉN - absorptioner vid 1593, 1U9O cm_1 kärnan - absorptioner vid 1307, 1295, 1142 tillskrives aromat- cm~1 tillskrivas S02 10 20 25 50 55 4460975 8 N M R-spektrum (deuteriekloroform) - topp vid 1,55 ppm tillskrivas metylenvätena i a- ställning i sulfonen - topp vid 2,75ppm tillskrivas vätena i a- och B- ställning i nitrilen _ -- topp vid 2,ü6 ppm tillskrivas vätena i metylen i paratolylen 7 - topp vid 5,ü ppm tillskrives metylvätena i metoxi~ grupperna - topp vid H,7 ppm tillskrivas vätet på det kol, som bär metoxylgrupperna - toppar från 7,3 - 7,H ppm tillskrives vätena i 3- och 5-ställning i paratolylen - toppar från 7,7 - 7,9 ppm tillskrivas vätena i 2- och 6-ställning i paratolylen 0 2299ën:ëez99n¿§2il I en lösning av 0,32 ml isopropylamin i 3 ml tetrahydrofuran satsas vid -_L:o°c 1,115m1 butyllitium innehållande 1,75 moi/l i cyklohexan, omröres 15 minuter vid +25oC, kyles till -35oC, satsas under ca 10 minuter, under det att temperaturen får stiga, 0,598 g H-paratolyl-sulfonyl-4-metyl-3-dimetoxi-metyl- -pentannitril i lösning i-5 ml tetrahydrofuran, omröres vid 2000 under 2 timmar och 30 minuter, och reaktionsblandningen hälles på en mättad iskyld lösning av natriumdivätefosfat, varefter extraheras med benzen, torkas, indunstas till torr- het under sänkt tryck, återstoden kromatograferas på silika- gel under èluering med en blandning av petroleumeter (kok- punkt H0-7000) och etyleter (7/3), och man erhåller 0,182 g av dl cis trans 3-dimetoxi-metyl-2,2-dimetyl-cyklopropan- ~ karbonitril. 9eu:ä§së9ni22il_í@i2eEë_§2ew§tëlleinsl 10 15 20 25 35 9 446 975 I en lösning av 1,50 g isopropyl-paratolyl-sulfon i 10 ml tetrahydrofuran satsas vid -25°C fl,5 ml butyllitíum inne- hållande 1,75 mol/1 i cyklohexan, omröres under 15 minuter vid -25oC, och vid -70°C tillsättes en lösning av 1 g B- cyano-akrolin-dimetylacetal i 7 ml tetrahydrofuran, reak- tíonsblandningens temperatur bringas till 2OOC och hålles under 3 timmar vid denna temperatur, varefter reaktions- blandningen hälles på en iskyld mättad lösning av natrium- vätefosfat, cxtraheras med bensen, torkas, indunstas till torrhet genom destillation under sänkt tryck, återstoden kromatograferas på silikagel under eluering med en bland~ ning av bensen och etylacetat (9/1) och man erhåller 0,U27 g av dl cis trans 5-dimetoxi4metyl-2,2-dimetyl-cyklopropan- ~karbonitril.

Man återloppskokar en blandning av 0,352 g dl cis trans 5- ~dimetoxi-metyl-2,2-dimetyl-cyklopropan-karbonitril, 0,7 ml metanol och 2,5 ml av 1 N vattenlösning av saltsyra och återloppskokar under 2 timmar och 30 minuter, tillsätter vatten, extraherar med metylenklorid, tvättar med natriumbi- karbonat, torkar, koncentrerar till torrhet under sänkt tryck och erhåller 0,222 g dl cis trans 5-formyl-2,2-dime- tyl-cyklopropan-karbonitril.

IR-spektrum (kloroform) - absof-ptiøn vid 1713 cm* tillskrives -c=o - absorption vid 2758 cm~1 tillskrives -CH i aldehyden - absorption vid 22H0 Cm_1 tillskrives -CN N M R-spektrum (deuteriekloroform) - toppar vid 1,3 - 1,5 ppm (cis-derivat) och 1,27 - 1,46 ppm (trans-derivat) tillskrives de parvisa metylvätena i cyklopropanen - toppar vid 1,8 - 2,16 ppm tillskrives vätena i 1- och 5-ställning i cyklopropanen (cis-derivat) 44e 975 10 - toppar vid 2,16 - 2,26 ppm, tillskrives vätet 1- ställning i cyklopropanen (trans-derivat) - toppar vid 2,3 - 2,H - 2,M& - 2,ü9 ppm, tillskrives vätet vid 3-ställning i cyklopropanen (trans-derivat) - toppar vid 9,6 - 9,7 ppm (trans-derivat) och 9,5 - 9,6 ppm (cis-derivat), tillskrives vätet i CHO M".

NMR-spektrumet visar att den erhållna blandningen inne- håller ca 70% trans-struktur och 30% cis-struktur. 10 Steg D= dl trans 5:âeäæxl:21ê:êie@§xl:2xël9e§9eee:ëa2ë9ei22i_ I en blandning av 5 ml vatten, 2 ml metanol och 0,189 g dl cis trans 3-formyl-2,2-dimetyl-cyklopropan-karbonitril satsas 15 natriumkarbonatet, tills man erhåller ett pH-värde av 11-12, omröres H timmar vid 2000, extraheras med metylenklorid, torkas, koncentreras till torrhet, återstoden kromatograferas på silikagel under eluering med en blandning av bensen och etylacetat (9/1), och man erhåller 0,120 g ren dl trans 3- 20 -formyl-2,2-dimetyl-cyklopropan-karbonitril.

Exempel 2: 3-dimetoximetyl-2,2-dimetyl-cyklopropan-1-metyl- karboxylat 25 Steg A: _ metyl-§Ä-paratoluen-sulfonyl-H-metyl-3-dímetoxi- aeixllzeeaäaeeëë I en lösning av 1,2U g paratolyl-isopropylsulfon i 13 ml tetrahydrofuran satsas långsamt vid -7000 3,U ml av en butyl- 30 litiumlösning i cyklohexan innehållande 1,95 mol/1, omröres _ under 15 minuter vid -7000, tillsättes långsamt 1 g metyl- -(H,U-dimetoxi)-2-butenoat i lösning i 20 ml tetrahydrofuran, omröres under 1 timme vid -7000, varefter reaktionsbland- ningen hälles på en vattenlösning av mononatriumfosfat, extra- 35 ' heras med metylenklorid, torkas, koncentreras till torrhet genom destillation under sänkt tryck, återstoden kromatogra- feras på silikagel under eluering med en blandning av petro- leumeter (kokpunkt H0-7000) och etyleter (1/1), och man er- 1G 20 25 U 446 975 häller 1,1 g metyl-(Å-paratoluen-sulfonyl~U~metyl~5-dime- toxi)-pentanoat med smältpunkt 110°C.

IH-spektrum (kloroform) cm_1 tillskrives C=O -1 absorption vid 1732 'absorption vid 1600-1U95 cm tiska kärnan absorption vid 1310 - 1301 - 1250 -1 tillskrives den aroma- cm-1 tillskrives S02 tillskrives toppar vid 1,31 - 1,55 ppm, tillskrivas vätena i de - absorption vid 690cm N M R-spektrum (deuteriekloroform) parvisa metylgrupperna i a-ställning till S02 _topp vid 2,ü5 ppm, tillskrives metylvätena i parato- lylgruppen toppar vid 5,2 - 3,3 ppm, tillskrives metoxivätena topp vid 5,7 ppm, tillskrivas metylvätena i karboxi- metylgruppen Steg B: dl trans 3-dimetoximety1-2,2-dimetyl-cyk1opropan- ___ ___...______________________ ___ _______ ___ ___ __ ___ :1:@e§ylke§ë9ë!lêE I en lösning av 0,72 ml diísopropylamin i 7,2 ml tetrahydro- furan satsas vid -35°C 2,6 ml butyllitíum-lösning i cyklo- hexan innehållande 1,75 mol/1, omröres 15 minuter vid -50°C, kyles till -5000, satsas successivt en lösning av 1,5 g metyl-(H-paratoluen-sulfonyl-Ä-metyl-3-dimetoximetyl)-penta- noat i 15 ml tetrahydrofuran, blandningens temperatur till- låts sakta återgå till 2006, varefter värmes till MOOC och denna temperatur hålles under 22 timmar, varefter kyles, reaktionsblandningen hälles på en iskyld vattenlösníng av natriumdivätefosfat, extraheras med bensen, torkas, koncen- treras till torrhet under sänkt tryck, återstoden kromato~ graferas på silíkagel under eluering med en blandning av petroleumeter (kokpunkt NO-70°C) och etyleter (1/1), och 446 975 i 12 -man erhåller O,1H1 g dl trans 3-dímetoximetyl-2,2-dimetyl- cyklopropan~1-metylkarboxylat. 0 N M R-spektrum (deuteriekloroform) 5 - topp vid 1,21 ppm, tillskrivas vätena i de parvisa metylgrupperna p- toppar vid 1,5U - 1,62 ppm, tillskrivas vätet i 1- ställning i cyklopropyl - toppar vid 2,33 - 2,36 - 2,U1 - 2,Ä5 ppm, tillskrivas 10 vätet i 3-ställning i cyklopropylgruppen - topp vid 3,31 ppm, tillskrives vätena i metoxigruppen Exempel 3: dl trans 2,2-dimetyl-3-formyl-cyklopropan-1- -karboxylsyra 15 I en blandning av 100 ml metanol, 100 ml 1 N vattenlösning av natriumhydroxid satsas 10 g av metylestern av dl trans 2,2-dimetyl-5-dimetoximetyl-cyk1opropan-1-karboxylsyra, om- röres 5 timmar vid UOOC, surgöres till pH 1 med en utspädd 20 lösning av saltsyra, omröres 5 timmar vid 2000, extraheras med metylenklorid, torkas, koncentreras till torrhet och man'erhå1ler 6,5 g dl trans 2,2-dimetyl-3-formyl-cyk1opropan- ~1-karboxylsyra. 25

Claims (1)

1. 446 975 Eatentkrav tfiätt att framställa föreningar med formeln (I) R R 2\ / 3 <1) od ”°\ ñïC-HC¿::---CH~Z Ht 3 vilken formel Z beteckna gruppen -CN, gruppen -COQH eller gruppen -C02 R1, vari H1 är en alkylgrupp med 1-6 kalatomer, R2 och H3 betecknar en rak eller grenad alkyl- grupp med 1-H kolatomer eller betecknar H2 och H3 till- l» mammans med den kolatom, till vilken de är bundna, en kol- nomocykel innehållande 5-6 kolatomer, k ä n n e t e c k - n a U av att man i närvaro av en stark bas vid låg tem- peratur i ett lösningsmedel omsätter en förening med den allmänna formeln (II) RO\\\ ///CH-CH=CH-Z (II) RO o 25 i vilken formel Z har ovan angiven betydelse, och R beteck- nar en alkylgrupp med 1-6 kolatomer, eller betecknar de två grupperna R tillsammans en polymetylen-kedja med 2 eller 5 kolatomer, med en sulfon med den allmänna formeln (III) 30 32 RB \ /. CH (III) i L 0 35 04- I + Y i vilken formel R2 och RB har ovan angivna betydelser, och 30 35 1A 446 975 Y kezauknav en aromatrest, för framställning efter vat- zgnbehandlirg av föreningen med den allmänna formeln (IV) (IV) E vilken Formel É, H2, R3, Y och Z har ovan angivna be- tydelser,_föreningen med formeln (IV) behandlas vid låg temperatur i ett lösningsmedel med en stark bas under det att reaktionsblandningens temperatur får stiga, för fram- ställning av Föreningen med formeln (V) Re \ C////Ra (V) z \ _ CH-Z R O :::>CH-HC R O vari R, R2, R3 och Z har ovan angivna betydelser, med cis/ trans-konfiguration, rik på trans-isomeg och föreningen (V) omsättes eventuellt när Z betecknar fCN eller -COZR1, med en stark bas i vattenmiljö för framställning, efter skonsam surqörning, av föreningen med den allmänna formeln (va) ___.__.__..~..__-_____v 15 fx 1: 446 975 vilken formel R, H2, H5 har ovan angivna betydelser, med samma konfiguration som föreningen (V), varefter för- eningen (V) eller föreningen (Va) utsättes för inverkan av ett surt medel i vattenmíljö för framställning av för- »ningen med den allmänna formeln (I) med samma konfigu- ration som föreningen (V) eller (Va), och denna förening (I) behandlas eventuellt med ett svagt basiskt medel vid rumstemperatur för framställning av en förening (I) med samma formel, men med trans-konfiguration. Sätt enligt krav 1, varvid man inte intermedíärt iso- lerar föreningen med formeln (IV), k ä n n e t e C k n a t av att man efter att ha omsatt föreningen med formeln (II) med föreningen med formeln (III) låter reaktionsblandningens temperatur äter stiga, och erhåller direkt föreningen (V).

   3. Sätt enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t av att man såsom utgångsprodukt använder en förening med formeln (II) vari Z betecknar gruppen -CN eller estergruppen -C02 R1. M. Sätt enligt något av kraven 1 - 3, k ä n n e t e c k - n a t av att R2 och R3 betecknar en metylgrupp. k ä n n e t e c k - av att den starka bas i närvaro av vilken man om-

   5. Sätt enligt något av kraven 1 - 4, n a t sätter föreningarna med formeln (II) och med formeln (III), eller med vilken man behandlar föreningen (IV) väljs från den grupp, som består av organometallerna, såsom alkyl- eller aryllitium-föreningarna, alkaliamiderna, alkalialko- lf; ~ 1 SU b! Ul 446 975 fb gnelaterna, alkalihydriderna och diisopropylaminamíd. Sätt enligt något av kraven l - E, k ä n n e t e c k - n a t av att det lösningsmedel i vilken man utför konden- satíonen av föreningen med formeln (II) och av föreningen med formeln (III) är ett aprotiskt, polärt lösningsmedel, valt från den grupp, som består av hexametylfosfortriamid, dimetylformamid, tetrahydrofuran och dimetoxietan, enbart eller i blandning med kolväten.

   7. Sätt enligt något av kraven 1 - 6, k ä n n e t e c k - n a t av att den låga temperatur, vid vilken man omsätter föreningen med formeln (Il) och sulfonen med formeln (III), ligger mellan -9000 och -3000. 8. n a t k a n n e t e c k - av att den låga temperatur, vid vilken man behandlar Sätt enligt något av kraven 1, 3 - 7, den intermediära föreningen med formeln (IV) med den starka basen ligger mellan -60°C och -1000. kïä n n e t e c k - av att den temperatur till vilken man låter reaktions-

   9. Sätt enligt något av kraven 1 - 8, n a t blandningen, innehållande den intermediära föreningen med formeln (IV) åter stiga, ligger mellan +10oC och +50oC.

   10. Sätt enligt något av kraven 1 - 9, k ä n n e t e c k - n a t av att den starka bas, som man omsätter med förening- en med formeln (V), vari gruppen Z betecknar -C02 R1 eller -CN, är en alkalihydroxid.

   11. Sätt enligt något av kraven 1 - 10, k ä n n e t e c k - n a t av att det sura medel med vilket man hydrolyserar ketalfunktionen, väljs från den grupp, som utgöres av svavel- syra, saltsyra och fosforsyra. k ä n'n e t e c k - som man omsätter med

   12. Sätt enligt något av kraven 1 - 11, n a t av att det svaga basiska medel, föreningen med formeln (1) med cis/trans-konfiguration, rik på trans-isomer, för framställning av en förening med trans- konfiguration, är ett alkalikarbonat.