CH626602A5

CH626602A5 -

Info

Publication number: CH626602A5
Application number: CH540676A
Authority: CH
Inventors: Royston Henry Davis; Derek Alexander Wood; Herbert Paul Rosinger; Ronald Frank Mason
Original assignee: Shell Int Research
Priority date: 1975-05-02
Filing date: 1976-04-29
Publication date: 1981-11-30
Also published as: US4010190A; JPS6011690B2; FR2309507A1; FR2309507B1; BR7602696A; GB1536411A; DE2619321C2; NL7604573A; CA1084522A; JPS51133247A; DE2619321A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstel-35 lung von neuartigen Derivaten der Oxalsäure, die als Zwischenprodukte bei der Herstellung von Verbindungen mit Insektizidwirkung verwendet werden können.

Das U.K.-Patent Nr. 1 356 087 offenbart ein Insektizid, das ein Ester des 3-Phenoxy- und 3-Benzyl-ó-Cyanobenzol-40 Alkohol Derivat ist und beschreibt die Herstellung dieses Esters ausgehend von geeigneten 3-substituierten-ó -Cyano-benzyl-Halogen-Zwischenprodukten. Diese Zwischenprodukte werden durch Umsetzen der entsprechenden 3-substitu-ierten Benzaldehyde mit Cyanwasserstoff erhalten, gefolgt von 45 der Umsetzung des erhaltenen Alkohols mit einem Halogenie-rungsmittel. Die vorliegende Erfindung betrifft ein brauchbares und vorteilhaftes Verfahren für die Herstellung neuer Verbindungen, welche leicht in die erwähnten 3-substituierten-ô-Cyanobenzyl-Halogen-Zwischenprodukte umgewandelt wer-50 den können.

Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung von Oxalsäurederivaten der allgemeinen Formel I:

<2)p

1 c" n

- C - 0 - R

(I)

worin X für ein Sauerstoff- oder Schwefelatom oder eine Me-65 thylengruppe steht, während p gleich 0, 1, 2, 3 oder 4 ist und Z jeweils ein Halogenatom oder eine Alkyl-, Alkenyl, Halogenalkyl-, Alkoxyl-, Aryl-, Cyano- oder Nitrogruppe vertritt und R für einen gegebenenfalls substituierten Kohlenwasserstoff-

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rest steht, dadurch gekennzeichnet, dass man ein Benzylcyanidderivat der allgemeinen Formel II:

in Anwesenheit einer Base mit einem Oxalsäureester der allgemeinen Formel III:

0 0

R1 _ o - C - C - 0 - H (III)

umsetzt, wobei in den Formeln II und III X, Z und R die obige Bedeutung haben und R1 ein Wasserstoffatom oder einen gegebenenfalls substituierten Kohlenwasserstoffrest vertritt.

Das erfindungsgemässe Verfahren ist vorzugsweise bestimmt zur Herstellung eines Oxalsäurederivates gemäss Formel I (worin X ein Sauerstoff- oder Schwefelatom oder eine Methylengruppe vertritt, während p°, 1, 2, 3 oder 4 ist und Z jeweils ein Chlor- oder Bromatom oder eine Alkyl-, Alkenyl-, Halogenalkyl oder Alkoxygruppe mit bis zu 6 Kohlenstoffatomen oder eine Phenylgruppe oder eine Cyano- oder Nitrogruppe vertritt und R für eine Alkylgruppe mit bis zu 6 Kohlenstoffatomen steht); man geht dabei aus von einem Oxalsäureester nach Formel III, worin R einen gegebenenfalls substituierten Kohlenwasserstoffrest und R1 jeweils ein Wasserstoffatom oder eine Alkylgruppe mit bis zu 6 Kohlenstoffatomen vertreten.

Ein besonders brauchbares Produkt, das man mit Hilfe des erfindungsgemässen Verfahrens erhalten kann, ist ein AI-kyl(z.B. das Äthyl-)-3-cyano-3-(3-phenoxyphenyl)-2-keto-propionat (Formel I: n = 1; X = O; Z = H; und R = Alkyl), da diese Verbindung als Zwischenprodukt bei der Herstellung von Estern von Cyclopropancarbonsäuren oder Phenylessig-säuren mit Insektizidwirkung verwendet werden kann.

Das erfindungsgemässe Verfahren kann mit besonderem Vorteil angewandt werden in grosstechnischen Anlagen zur Insektizidproduktion, da das 3-Cyano-3-(3-phenoxyphenyl)-2-ketopropionat ohne weiteres und ohne Reinigung in einen Ester der Cyclopropancarbonsäure oder der Phenylessigsäure mit Insektizidwirkung überführt werden kann. Zu bemerken ist ausserdem noch dass, falls das Ausgangs-Benzylcyanidderi-vat aus dem entsprechenden Benzylhalogenid hergestellt worden ist, das letztere beim erfindungsgemässen Verfahren keine Rolle mehr spielt, so dass man unreines Benzylcyanid verwenden kann, beispielsweise ein Benzylcyanid, das durch Umsetzung von Natriumcyanid mit 3-Phenoxybenzylbromid erhalten worden war.

Unter den Benzylcyanidderivaten der allgemeinen Formel II sind diejenigen bevorzugt, in denen, falls n = 1, X Sauerstoff und Z Wasserstoff oder ein oder mehrere Chloratome oder eine Alkylgruppe mit bis zu 6 Kohlenstoffatomen bedeuten oder, falls n = O, Z für ein oder mehrere Halogenatome oder eine oder mehrere Alkyl- oder Alkenylgruppen mit bis zu 6 Kohlenstoffatomen steht. Beispiele für die letzterwähnte Klasse von Ausgangsstoffen sind Pentachlorbenzylcyanid und 2,6-Dimethyl-4-allylbenzylcyanid. Das am meisten bevorzugte

Ausgangsmaterial ist 3-Phenoxybenzylcyanid. Diese Verbindung kann als Verunreinigung bis zu 30 Gew.-% 3-Phenoxyto-luol und/oder 3-Phenoxybenzylbromid enthalten.

Bevorzugte Oxalsäureester der allgemeinen Formel III sind erfindungsgemäss diejenigen Dialkyloxalate, in denen R und R1 je eine Alkylgruppe mit 1-6 C-Atomen vertreten. Gute Resultate wurden erhalten mit Diäthyloxalat, jedoch kann man auch Mono-Ester der Oxalsäure, d.h. Verbindungen der allgemeinen Formel III, worin R1 für Wasserstoff steht, z.B. Mo-noäthyloxalat, verwenden.

Zu beachten ist, dass die erfindungsgemäss hergestellten 3-Cyano-3-(3-phenoxyphenyl)-2-ketopropionate als racemi-sche Gemische erhalten werden, die gegebenenfalls auf an sich bekannte Weise in ihre Komponenten zerlegt werden können.

Zweckmässigerweise verwendet man beim erfindungsgemässen Verfahren die Reaktionsteilnehmer in stöchiometri-schen Mengen, jedoch wurde gefunden, dass ein geringer Überschuss an Oxalsäureester, z.B. 2-10 Mol.-%, gute Resultate ergibt.

Erfindungsgemäss wird das Verfahren in Anwesenheit einer Base durchgeführt. Als Base eignen sich Alkali- und Erdalkalimetallhydroxide, die Alkoxide der Alkalimetalle, z.B. Natrium- oder Kaliummethoxid oder -äthoxid sowie Tetraal-kylammoniumhydroxid. Normalerweise verwendet man 0,01—5 Gew.-% Base, berechnet auf einen Reaktionsteilnehmer, jedoch sind auch höhere Anteile an Basen nicht ausgeschlossen.

Die Umsetzung kann durchgeführt werden in Anwesenheit eines Lösungsmittels, wie Methanol, Äthanol, Benzol oder To-luol. Wird als Base Natriumäthoxid verwendet, so ist das Lösungsmittel vorzugsweise Äthanol, während bei Verwendung von Natriummethoxid als Base das bevorzugte Lösungsmittel Benzol ist.

Die Menge an Lösungsmittel ist keineswegs ausschlaggebend. Ist der verwendete Oxalsäureester ein Mono-ester, so würde die Anwesenheit von Alkoholen zum gleichzeitigen Auftreten einer Veresterung unter Bildung des entsprechenden Di-esters von Oxalsäure führen, der ebenfalls als Ausgangsmaterial dienen kann.

Man führt die Umsetzung vorzugsweise bei leicht erhöhter Temperatur, z.B. bei 30 °C bis zum Siedepunkt des Lösungsmittels durch. Gute Resultate wurden erhalten bei Temperaturen im Gebiet von 40-60 °C. Der Druck kann ohne weiteres bis zu 10 Atmosphären betragen, obgleich die Reaktion normalerweise unter Eigendruck durchgeführt wird.

Um eine möglichst hohe Ausbeute zu erzielen, fügt man die Base, normalerweise eine Lösung von Natriummetall in Äthanol, den vorzugsweise in Äthanollösung vorliegenden Reaktionsteilnehmern allmählich unter Rühren zu. Nachdem alles zugegeben ist, kann das Reaktionsgemisch noch weiter gerührt werden, bis es auf Umgebungstemperatur oder darunter abgekühlt ist.

Das Aufarbeiten der erfindungsgemäss erhaltenen Reaktionsgemische kann auf übliche Weise erfolgen und darin bestehen, dass man das alkalische Reaktionsgemisch ansäuert, indem man es vorzugsweise (besonders beim Arbeiten im grösseren Massstab) in kalte verdünnte Salz- oder Schwefelsäure ausgiesst. Aus dem halbfesten Niederschlag kann man das Produkt gewinnen, indem man den Niederschlag ein- oder mehrmals mit Methylendichlorid oder Chloroform auszieht und ein- oder mehrmals mit Wasser nachwäscht. Wenn nötig, kann sich ein mehrfaches Auswaschen mit apolaren Lösungsmitteln, wie Toluol oder Hexan oder Gemischen daraus, an-schliessen.

Die erfindungsgemäss erhältlichen Oxalsäurederivate nach Formel I sind neuartige Verbindungen und werden daher als solche beansprucht. Wie bereits betont, sind diese Verbindungen wertvolle Zwischenprodukte, insbesondere bei der Herstellung von Verbindungen der allgemeinen Formel IV, die ih-

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rerseits Ausgangsstoffe bei der Herstellung von Cyclopropan-carbonsäureestern mit Insektizidwirkung sind:

(Z)

. P

CN

In Formel IV haben n, X, p und Z die obige Bedeutung und Hai vertritt ein Chlor- oder Bromatom.

Das erfindungsgemässe Verfahren kann daher derart modifiziert bzw. weitergeführt werden, dass man zwecks Herstellung von Verbindungen der allgemeinen Formel IV eine erfindungsgemäss hergestellte Verbindung der allgemeinen Formel I mit einer Quelle für Brom oder Chlor umsetzt, z.B. mit Brom in Chloroform, N-Bromsuccinimid oder einer Mischung aus Chlor und Brom.

Eine bevorzugte Durchführungsform dieses erweiterten Verfahrens ist die Herstellung von 1-Brom- und 1-Chlor-l-(3-phenoxyphenyl)-acetonitril durch Umsetzen von 3-Cyano-3-(3-phenoxyphenyl)-2-ketopropionat mit einer Quelle für Brom oder Chlor.

Ein anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Herstellung der neuartigen Verbindung l-Brom-l-(3-phen-oxyphenyl)acetonitril in einem zweistufigen Verfahren, bei dem man zunächst 3-Phenoxyphenylacetonitril in Anwesenheit von Natriumäthoxid/Äthanol mit Diäthyloxalat zu Äthyl-3-cy-ano-3-(3-phenoxyphenyl)-2-ketopropionat umsetzt und diese Verbindung dann, ohne sie aus dem Reaktionsgemisch abzutrennen, mit Brom in Chloroform in l-Brom-l-(3-phenoxy-phenyl)acetonitril überführt. Als Halogenierungsmittel eignen sich auch N-Bromsuccinimid und Gemische aus Brom und Chlor.

Das erfindungsgemässe Verfahren ist insofern vorteilhaft gegenüber einem aus Chem. Pharm. Bull. 18(6), 1161 (1970) bekannten Verfahren zum gleichen Zweck, als es nicht nur zu 3-Cyano-3-(3-phenoxyphenyl)-2-ketopropionaten in überraschend hoher Ausbeute führt, sondern als auch die erhaltenen Verbindungen ausserordentlich rein sind; die Ausbeute kann 90%, berechnet auf das Ausgangs-Benzylcyanidderivat, überschreiten, während beim obigen bekannten Verfahren eine Ausbeute von nur 60% angegeben ist.

Die Beispiele erläutern die Erfindung näher.

Beispiel 1

Äthyl-3-cyano-3-(3-phenoxyphenyl)-2-ketopropionat

284 g (1,36 Mol) 3-Phenoxybenzylcyanid und 220 g (1,5 Mol) Diäthyloxalat wurden vermischt und 400 ml absolutes Äthanol zugegeben. Zu dem Gemisch wurde allmählich eine Lösung von Natriumäthoxid (hergestellt durch Auflösen von 31g bzw. 1,35 t-At. Natrium in 410 ml absolutem Äthanol) hinzugefügt. Das so erhaltene Gemisch wurde dann 30 Minuten auf 50 °C gehalten, worauf man es 12 Stunden bei Raumtemperatur stehen liess.

Dann wurde das Reaktionsgemisch mit eisgekühlter 10%iger Schwefelsäure angesäuert, die hergestellt worden war durch Zugabe von 37 ml konzentrierter Schwefelsäure zu so viel Eis, dass man 370 ml eisgekühlter verdünnter Säure erhielt. Das Produkt wurde mit Methylendichlorid extrahiert und die Methylendichloridlösung dann mit destilliertem Wasser bis zur Neutralität gewaschen. Nach Trocknen der Lösung über wasserfreiem Natriumsulfat wurde das Lösungsmittel abgetrieben und man erhielt 426 g Produkt. Nach Behandlung mit kaltem Hexan erhielt man 380 g (1,22 Mol) Äthyl-3-cyano-3-(3-phenoxyphenyl)-2-ketopropionat (90% Ausbeute, berech-s net auf 3-Phenoxybenzylcyanid) vom F. 105—109 °C. Die Struktur wurde bestätigt durch protonmagnetische Reso-nanz-Analyse (Reinheit >99%); 1,46 ò (t, 3H); 4,50 ò (q, 2H); 6,9-7,7 ô (m, 9H).

io Beispiel 2

Herstellung von Äthyl-3-cyano-3-(3-phenoxyphenyl)-2-ketopropionat 34 g 3-Phenoxybenzylcyanid mit einem Gehalt an 15 % 3-Phenoxybenzylbromid als Verunreinigung wurden vermischt 15 mit 21g Diäthyloxalat und 10 ml absolutem Äthanol, worauf 3,3 g Natriummetall in 60 ml absolutem Äthanol allmählich unter Rühren zugefügt wurden. Nachdem das Gemisch auf Umgebungstemperatur abgekühlt war, wurde es in 200 ml Eiswasser, das 12 ml konzentrierter Chlorwasserstoffsäure ent-20 hielt, ausgegossen. Der erhaltene Niederschlag wurde mit Methylendichlorid extrahiert und das Produkt mit Wasser gewaschen und mit kaltem Hexan behandelt. Man erhielt in einer Ausbeute von 76% Äthyl-3-cyano-3-(3-phenoxyphenyl)-2-ke-topropionat in Form eines elfenbeinfarbigen kristallinen Pro-25 duktes (F. 110-112 °C).

Beispiel 3 Herstellung von 1 - Brom-1 -(3 -phenoxy phenyl)acetonitril 30 Beispiel 2 wurde in grösserem Massstab durchgeführt, wobei jedoch das Ausgangsmaterial, 3-Phenoxybenzylcyanid, zunächst in Äthanol gelöst und dann mit Diäthyloxalat behandelt wurde. Das beim Aufarbeiten des Reaktionsgemisches als elfenbeinfarbige Kristalle (F. 110,5-114 °C) in 65%iger Aus-35 beute angefallene Äthyl-3-Cyano-3-(3-phenoxyphenyl)-2-ke-topropionat wurde mit Natriumacetattrihydrat in Chloroform verrührt und auf 0 °C abgekühlt. Dann wurde eine Lösung von Brom in Chloroform langsam zugegeben, wobei die Temperatur unter 5 °C gehalten wurde. Nach Zugabe des Broms wurde 40 das Reaktionsgemisch über Nacht bei Umgebungstemperatur stehengelassen. Nach Waschen mit gesättigter Natriumbicar-bonatlösung und Abdampfen des Lösungsmittels erhielt man l-Brom-l-(3-phenoxyphenyl)acetonitril (F. 68-70 °C) als schwach kremfarbigen Feststoff in einer Ausbeute von 92,5 %, 45 berechnet auf die als Ausgangsmaterial dienende Oxalatver-bindung.

Beispiel 4 Herstellung von 1 -Brom- l-(3-phenoxyphenyl)acetonitril so Ein Gemisch aus 2,2 kg Äthyl-3-cyano-3-(phenoxyphe-nyl)-2-ketopropionat, 5 Methylendichlorid und 1,8 kg Natriumacetattrihydrat in einem 10-Liter-Kolben wurde im Eisbad bei 5 °C verrührt, worauf man 1,15 kg Brom in 2,5 1 Methylendichlorid innerhalb einer Stunde zufügte. Die Temperatur 55 wurde unter 5 °C gehalten und das Rühren weitere 2 Stunden fortgeführt.

Nach Waschen des Reaktionsgemisches mit Eiswasser und einer eiskalten gesättigten Natriumbicarbonatlösung wurde das Lösungsmittel abgetrieben und das Rohprodukt aus einem 60 Gemisch von 4 Teilen Cyclohexan und 1 Teil Benzol bei 0-5 °C auskristallisiert. Man erhielt das 1-Brom-l-(3-phen-oxyphenyl)-acetonitril (F. 66-67 °C) in 80%iger Ausbeute, berechnet auf die als Ausgangsmaterial verwendete Propionat-verbindung.

65 Analyse: C14H10NOBr ber.: C 58,36 H 3,5 N 4,86%

gef.: C 58,4 H 3,5 N 4,6 %

s

Claims

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PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zur Herstellung von Oxalsäurederivaten der allgemeinen Formel:

0

II

c

0

- C - 0 - R

(II)

in Anwesenheit einer Base umsetzt mit einem Oxalsäureester der allgemeinen Formel:

R1 -

0 -

0

1»

c -

- 0 - R

(III)

wobei in den Formeln II und III X, Z, und R die obige Bedeutung haben und R1 für ein Wasserstoffatom oder einen gegebenenfalls substituierten Kohlenwasserstoffrest steht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man ein Benzylcyanidderivat der allgemeinen Formel II verwendet, in der X ein Sauerstoffatom und p Null ist, oder falls p nicht Null ist, (Z) p ein oder mehrere Halogenatome oder eine oder mehrere Alkylgruppen mit bis zu 6 Kohlenstoffatomen vertritt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass man als Benzylcyanidderivat 3-Phenoxybenzyl-cyanid verwendet.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass man einen Oxalsäureester der allgemeinen Formel III verwendet, in der R und R1 je einen Alkylrest mit 1-6 Kohlenstoffatomen vertreten.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass man als Oxalsäurederivat I ein Alkyl-3-cyano-(3-phenoxyphenyl)-2-ketopropionat verwendet.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass man den Oxalsäureester III in einem Überschuss von 2-10 Mol.-% über das Benzylcyanidderivat II verwendet.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass man als Base ein Hydroxid eines Alkali- oder Erdalkalimetalles, ein Alkalialkoxid oder ein Te-traalkylammoniumhydroxid verwendet.

10

(I)

worin X ein Sauerstoff- oder Schwefelatom oder eine Methylengruppe vertritt, während p gleich 0, 1, 2, 3 oder 4 ist, jeder Substituent Z unabhängig ein Halogenatom oder eine Alkyl-, Alkenyl-, Halogenalkyl-, Alkoxy-, Aryl-, Cyano- oder Nitro-gruppe vertritt und R für einen gegebenenfalls substituierten Kohlenwasserstoffrest steht, dadurch gekennzeichnet, dass man ein Benzylcyanidderivat der allgemeinen Formel:
8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass man die Umsetzung in einem Temperaturbereich von 30 °C bis zum Siedepunkt des verwendeten Lösungsmittels durchführt.
9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass man als Base Natriumäthoxid und als Lösungsmittel Äthanol verwendet.
10. Verfahren zur Herstellung einer Verbindung der Formel

(Z)

P

CN

I

C - Hai h

(IV)

worin X, Z und p die obige Bedeutung haben und Hai ein Chlor oder Bromatom ist, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Verbindung der Formel I gemäss dem Verfahren nach Anspruch 1 herstellt und die erhaltene Verbindung mit einer 25 Chlor- oder Brom-Quelle behandelt.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Brom- oder Chrom-Quelle Brom in Chloroform, N-Bromosuccinimid oder einer Mischung von Brom und Chlor ist.

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