DE3112265C2

DE3112265C2 -

Info

Publication number: DE3112265C2
Application number: DE3112265A
Authority: DE
Inventors: Jacques Dr. Bondy Fr Martel; Jean Vincennes Fr Tessier; Jean-Pierre Montreuil Sous Bois Fr Demoute
Original assignee: Roussel Uclaf SA
Current assignee: Sanofi Aventis France
Priority date: 1980-03-28
Filing date: 1981-03-27
Publication date: 1990-06-21
Also published as: US4401601A; IT1170845B; GB2075497B; FR2479192B1; CH648821A5; IT8148116A0; HU187822B; NL8101526A; GB2075497A; DE3112265A1; US4501704A; FR2479192A1; CH651545A5; JPS572238A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von tetrasubstituierten Cyclopropan-Derivaten und bestimmte Sulfone als solche gemäß den vorstehenden Ansprüchen.

In der Formel I bedeutet, wenn Y eine

darstellt, in der R einen Alkylrest bedeutet, R einen Methyl-, Äthyl-, linearen oder verzweigten Propyl- oder verzweigten oder linearen Butyl-, linearen oder verzweigten Pentyl-, linearen oder verzweigten Hexylrest, und entweder bedeuten R₁, R₂, R₃ und R₄, die gleich oder verschieden sein können, einen Methyl-, Äthyl-, linearen oder verzweigten Propyl- oder linearen oder verzweigten Butylrest, oder R₁ und R₂ oder R₃ und R₄ bedeuten zusammen mit dem Kohlenstoffatom, an das sie gebunden sind, einen Cyclopropyl-, Cyclobutyl-, Cyclopentyl- oder Cyclohexylrest, wobei die beiden Substituenten, die keinen Ring bilden, die vorstehend angegebene Bedeutung beibehalten, oder R₁ und R₂ einesteils und R₃ und R₄ anderenteils bedeuten gemeinsam mit dem Kohlenstoffatom, an das sie gebunden sind, einen Cyclopropyl-, Cyclobutyl-, Cyclopentyl- oder Cyclohexylrest.

Der Substituent Z des Sulfons der Formel (III) ist eine Phenyl-, Tolyl- oder Xylylrest.

In der Formel (II) kann, wenn Y′ eine

darstellt, R′ einen Methyl-, Äthyl-, linearen oder verzweigten Propyl-, linearen oder verzweigten Butyl-, linearen oder verzweigten Pentyl- oder linearen oder verzweigten Hexylrest bedeuten.

Ein Vorzug des beanspruchten Verfahrens besteht darin, daß man keine Isolierung der intermediär gebildeten Verbindung (IV) vornimmt.

Bevorzugt geht man von Verbindungen der Formeln (II) und (III) aus, worin die Substituenten R₁, R₂, R₃ und R₄ Methylreste sind.

Die Hydrolyse in Verfahrensstufe d) erfolgt insbesondere in einem mit Wasser mischbaren Alkanol.

Das erfindungsgemäße Verfahren besitzt den Vorteil, ausgehend von leicht zugänglichen Reaktanten, in sehr wenig Stufen die tetrasubstituierten Cyclopropancarbonsäure-Derivate, insbesondere die Tetramethyl-cyclopropancarbonsäuren oder deren Niedrigalkylester, zu erhalten, die zur Herstellung von aktiven Ester-Insektiziden dienen. Unter diesen sind z. B. das 3-Allyl-2-methyl-4-oxo-2-cyclopentenyl- 2,2,3,3-tetramethyl-cyclopropancarboxylat oder das 3-Allyl- 2-methyl-4-oxo-2-cyclopentenyl-2,2,3-trimethyl-3-äthyl- cyclopropancarboxylat zu nennen.

In der Tat ist es dem Fachmann gut bekannt, daß die Addition eines Acrylats (II), das stark abgeschirmt ist (Reste R₃ und R₄), an ein Sulfon (III), das gleichfalls abgeschirmt ist (Reste R₁ und R₂), sehr schwer durchführbar ist. Die Anfangsstufe der vorliegenden Synthese verläuft jedoch überraschend.

Im Gegensatz zu dem, was man a priori hätte befürchten müssen, läuft die Reaktion (II) und (III) jedoch mit einer zufriedenstellenden Ausbeute ab.

Die neuen Zwischenprodukte der Formel (IV) sind industriell einsetzbar und insbesondere bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendbar.

Auch das Verfahren der GB-PS 10 69 038 legt das beanspruchte Verfahren nicht nahe.

Die Reaktionsstufen der britischen Patentschrift (für Ar = Phenyl) und des erfindungsgemäßen Verfahrens (für Z = Phenyl) lassen sich folgendermaßen nebeneinanderstellen:

Der ursprünglich am Arylsulfon fixierte Rest ist nämlich in beiden Fällen verschieden:

Die Reaktionsfolge führt in beiden Fällen zu verschiedenen Verbindungen, Alkylchrysantemat oder Alkyltetramethylcyclopropancarboxylat.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung.

Beispiel 1 2,2,3,3-Tetramethyl-cyclopropan-carbonsäure Methyl-4-p-tolylsulfonyl-4,3,3-trimethylpentanoat

a) Man mischt 1,737 g p-Tolylisopropylsulfon und 5 cm³ Tetrahydrofuran, kühlt unter Rühren und unter inerter Atmosphäre auf -30/-40°C ab und fügt 5 cm³ einer 1,75 M Cyclohexanlösung von Butyllithium und 3 cm³ wasserfreies Hexamethylphosphortrisamid zu.
b) Nach 15 min langem Rühren bei -30/-40°C bringt man während 10 min dieses Gemisch zu einer Lösung von 1 g Dimethylacrylsäure-methylester in 5 cm³ Tetrahydrofuran bei -60/-70°C, rührt danach und behält diese Temperatur 30 min bei. Man gießt das Gemisch auf eine gesättigte, eisgekühlte, wäßrige Mononatriumphosphatlösung, extrahiert mit Benzol, trocknet, engt unter vermindertem Druck zur Trockene ein und erhält 2,81 g Rohprodukt. Man chromatographiert über Siliciumdioxid unter Eluierung mit einem Gemisch von Petroläther (Kp. 40-70°C) und Äthyläther (1 : 1) und gewinnt 1,5 g Produkt, Fp. 90°C, das man aus Isopropyläther umkristallisiert, um 1,125 g reines Produkt, Fp. 90 bis 92°C, zu erhalten.
NMR-Spektrum (CDCl₃):
Peaks bei 1,27 und 1,36 ppm, die den Wasserstoffatomen der Methylgruppen in der 3- und 4-Stellung zuzuordnen sind; Peak bei 2,88 ppm, der den Wasserstoffatomen in der 2-Stellung zuzuordnen ist; Peak bei 3,7 ppm, der den Wasserstoffatomen der Methylgruppe (Ester) zuzuordnen ist; Peaks bei 7,27 bis 7,85 ppm, die den aromatischen Wasserstoffatomen zuzuordnen sind.

Methyl-2,2,3,3-tetramethylcyclopropancarboxylat

c) Man mischt 0,58 cm³ Diisopropylamin und 2 cm³ Tetrahydrofuran, kühlt auf -30/-40°C ab, fügt 2,11 cm³ einer 1,75 M Cyclohexanlösung von Butyllithium zu. Nach 15 min langem Kontakt kühlt man auf -60/-70°C ab und bringt während 10 min 1,048 g des in a) erhaltenen Produktes in 4 cm³ Tetrahydrofuran ein und rührt noch 10 min bei dieser Temperatur. Man läßt die Temperatur des Milieus auf +20/+25°C zurückkehren. Nach 1 h Kontakt gießt man das Reaktionsmilieu auf eine wäßrige, eisgekühlte, gesättigte Mononatriumphosphatlösung, extrahiert mit n-Pentan, trocknet, engt unter vermindertem Druck zur Trockene ein und erhält 0,749 g Rohprodukt. Dieses reinigt man durch Chromatographie an Siliciumdioxid, wobei man mit einem Gemisch von Petroläther und Äthyläther (7 : 3) eluiert, und gewinnt 0,293 g eines farblosen Öls (Kp. 78°C bei 32 mmHg).
NMR-Spektrum (CDCl₃):
Peaks bei 1,18 und 1,25 ppm, die den Wasserstoffatomen der an dem Cyclopropanring gebundenen Methylgruppen zuzuordnen sind; Peak bei 3,62, der den Wasserstoffatomen der Methylestergruppe zuzuordnen ist.

2,2,3,3-Tetramethylcyclopropan-carbonsäure

d) Man bringt 24 h unter kräftigem Rühren 4,535 g des in Stufe c) erhaltenen Produkts in 55 cm³ Methanol und 25 cm³ N- Natronlauge zum Rückfluß. Bei Raumtemperatur extrahiert man das basische Reaktionsmilieu mit Methylenchlorid, um Verunreinigungen zu entfernen, und säuert dann die wäßrige Phase mit konzentrierter Chlorwasserstoffsäure auf pH 1 an. Man extrahiert mit Methylenchlorid, trocknet, engt unter vermindertem Druck zur Trockene ein und erhält 4,13 g rohe 2,2,3,3-Tetramethylcyclopropan-carbonsäure, die man in Isopropyläther umkristallisiert, um 3,72 g reines Produkt, Fp. 122°C, zu erhalten.
NMR-Spektrum (CDCl₃):
Peaks bei 1,18 und 1,25 ppm, die den Wasserstoffatomen der Methylgruppen zuzuordnen sind.

Beispiel 2 2,2,3,3-Tetramethylcyclopropancarbonsäure 4-p-Tolylsulfonyl-4,3,3-trimethylpentannitril

a) Man mischt 1,05 cm³ Diisopropylamin und 4 cm³ Tetrahydrofuran, kühlt auf -30/-40°C ab und bringt danach 3,81 cm³ einer 1,75 M Lösung von Butyllithium in Cyclohexan ein. Man rührt 10 min, kühlt auf -60/-70°C ab und fügt 1,22 g p-Tolylisopropylsulfon zu.
b) Nach 15 min langem Kontakt wird das Reaktionsgemisch unter inerter Atmosphäre während 10 min in eine Lösung von 0,5 g Dimethylacrylnitril in 4 cm³ Tetrahydrofuran bei -60/-70°C gegossen. Man rührt 30 min unter Aufrechterhaltung einer Temperatur von -60/-70°C und gießt dann das Gemisch auf eine gesättigte, wäßrige Mononatriumphosphatlösung. Man extrahiert mit Benzol, trocknet, engt unter vermindertem Druck zur Trockene ein, kristallisiert den Rückstand aus Isopropyläther um und isoliert 0,740 g Produkt, Fp. 126°C.
NMR-Spektrum (CDCl₃):
Peaks bei 1,23 und 1,38 ppm, die den Wasserstoffatomen der Methylgruppen in 3- und 4-Stellung zuzuordnen sind; Peak bei 3,0 ppm, der den Wasserstoffatomen in 2-Stellung zuzuordnen ist; Peak bei 2,42 ppm, der den Wasserstoffatomen der Methylgruppe der Tolylgruppe zuzuordnen ist; Peaks bei 7,28 bis 7,83 ppm, die den aromatischen Wasserstoffatomen zuzuordnen sind.
UV-Spektrum (Äthanol):
Maximum bei 228 nm, E = 517.

2,2,3,3-Tetramethylcyclopropancarbonitril

c) Man mischt 2,49 cm³ Diisopropylamin und 5 cm³ Tetrahydrofuran, rührt bei -30/-40°C unter inerter Atmosphäre und gibt 9,15 cm³ einer 1,75 M Cyclohexanlösung von Butyllithium zu. Nach 10 min langem Kontakt kühlt man auf -60/-70°C ab und bringt während 5 min 4,068 g 4-p-Tolylsulfonyl-4,3,3- trimethylpentannitril in 15 cm³ Tetrahydrofuran ein. Man rührt 10 min bei -60/-70°C, läßt die Temperatur auf +20/25°C zurückkehren und rührt während 1 h. Man gießt das Reaktionsgemisch auf eine wäßrige, eisgekühlte, gesättigte Mononatriumphosphatlösung, extrahiert mit n-Pentan, trocknet und engt unter vermindertem Druck zur Trockene ein, reinigt das Produkt durch Destillation unter vermindertem Druck und gewinnt 1,064 g reines Produkt (Kp. 12-14 mmHg = 58-60°C; Fp +17°C).
NMR-Spektrum (CDCl₃):
Peaks bei 1,19 und 1,25 ppm, die den Wasserstoffatomen der Methylgruppen zuzuordnen sind; Peak bei 0,94 ppm, der dem Wasserstoffatom in 1-Stellung zuzuordnen ist.

2,2,3,3-Tetramethylcyclopropancarbonsäure

d) Man bringt 577 mg des in Stufe c) erhaltenen Produktes in 100 cm³ einer 5N wäßrigen Natriumhydroxidlösung und 20 cm³ Methanol während 144 h zum Rückfluß. Nach dem Abkühlen entfernt man die Verunreinigungen durch Extraktion mit Methylenchlorid, säuert die wäßrige Phase mit konz. Chlorwasserstoffsäure bis auf pH 1 an, extrahiert mit Methylenchlorid, trocknet, dampft das Lösungsmittel unter vermindertem Druck ab und erhält 500 mg Produkt, Fp. 120°C.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von tetrasubstituierten Cyclopropan-Derivaten der allgemeinen Formel (I) worin
Y eine Gruppe bedeutet, wobei R ein Wasserstoffatom oder einen Alkylrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen darstellt;
R₁, R₂, R₃ und R₄, die gleich oder verschieden sein können, entweder einen linearen oder verzweigten Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen darstellen oder
R₁ und R₂ oder R₃ und R₄ zusammen mit dem Kohlenstoffatom, an das sie gebunden sind, einen Kohlenstoffhomocyclus mit 3 bis 6 Kohlenstoffatomen bilden, wobei die beiden Substituenten, die keinen Ring bilden, die vorstehende Bedeutung beibehalten, oder
R₁ und R₂ einesteils und R₃ und R₄ anderenteils zusammen mit dem Kohlenstoffatom, an das sie gebunden sind, einen Kohlenstoffhomocyclus mit 3 bis 6 Kohlenstoffatomen bilden, dadurch gekennzeichnet, daß man

a) ein Sulfon der Formel (III) worin Z einen Phenyl-, Tolyl- oder Xylylrest bedeutet und R₁ und R₂ die vorstehend angegebene Bedeutung besitzen, mit einer starken Base, nämlich einem Alkalialkoholat, Alkalihydrid, Alkaliamid, einer Alkyl- oder Aryllithiumverbindung, in einem polaren Lösungsmittel, nämlich Dimethylsulfoxid, Dimethoxyäthan, Dimethylformamid, Tetrahydrofuran, Hexamethylphosphortrisamid oder Diisopropylamin oder deren Mischungen, bei -90 bis 0°C umsetzt,
b) anschließend dieses Reaktionsmedium bei der vorgenannten Temperatur mit einer Verbindung der Formel (II) wobei Y′ eine -CN-Gruppe oder darstellt, wobei R′ einen Alkylrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen bedeutet; und R₃ und R₄ die vorstehend angegebenen Bedeutungen besitzen, zum Sulfon der allgemeinen Formel (IV) umsetzt,
c) das Sulfon (IV) unter den in Stufe a) genannten Reaktionsbedingungen zur Verbindung der allgemeinen Formel (I_A) worin R₁, R₂, R₃, R₄ und Y′ die vorstehend angegebenen Bedeutungen besitzen, umsetzt und
d) gegebenenfalls die Verbindung der allgemeinen Formel (I_A) in Gegenwart eines basischen Mittels zur Verbindung der allgemeinen Formel (I_B) worin R₁, R₂, R₃ und R₄ die vorstehend angegebenen Bedeutungen besitzen, hydrolysiert.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Umsetzung in Stufe c) ohne Isolierung des Sulfons (IV) durchführt.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß man Stufe d) in Gegenwart eines Alkalihydroxids und in einem mit Wasser mischbaren Lösungsmittel durchführt.

4. Sulfone der allgemeinen Formel (IV) worin R₁, R₂, R₃, R₄, Z und Y′ die in Anspruch 1 angegebene Bedeutung besitzen.

5. Methyl-4-p-tolylsulfonyl-4,3,3-trimethylpentanoat.

6. 4-p-Tolylsulfonyl-4,3,3-trimethylpentannitril.