NL8101938A - Werkwijze ter bereiding van cyclopropaan-carbonzure esterderivaten. - Google Patents

Description

I l

K 181T NET

1. --

WERKWIJZE TER BEREIDING VAN CÏCLOEROPAM-CARBQNZURE

ESTERDERIVATEN

De onderhavige uitvinding heeft "betrekking op een werkwijze ter bereiding van cyclopropaan-carbonzure esterderivaten met pesticide-werking.

Cyclopropaan-carbonzure esterderivaten met de algemene formule:

W"<; >-Q

CÏL· H

5 waarin R en R onafhankelijk van elkaar zijn gekozen uxt chloor, broom en methyl, zijn bekende verbindingen met pesticide-werkzaam-heid, zie bijvoorbeeld het Britse octrooisehrift No. 1.Ui3.^91 of het Amerikaanse octrooisehrift No. lt.02U.163. Deze derivaten behoren tot een klasse pesticideverbindingen die in de techniek ge-10 woonlijk ”pyrethroïde insekticiden" worden genoemd. Verbindingen met de formule I hebben twee asymmetrische centra in de cyclo-propaanring van de zuurgroep en een derde asymmetrisch centrum 8101938 2 in de alcohqlgroep, waardoor 8 isomer en mogelijk zijn. De verbindingen die bij de cyclopropaanring een cis-configuratie hebben, bezitten in bet algemeen.een superieure pesticide-werkzaamheid, zoals is vermeld, door Itaya c.s. in "Synthetic Pyretbroids1', 5 ACS Symposium Serie k2, blz.. ^5-5½, en bet isomeer met de grootste pesticide-werkzaamheid is in bet algemeen bet isomeer dat gemaks--—···-·· >·halve bet 1R ois.S-isomeer.-wordt genoemd, waarin-IR cis»decon- -. . - · , - · figuratie in de zure groep en S- de configuratie in de alcoholgroep aangeeft, zoals beschreven door Elliott c.s. in Nature, 10 deel 2^8, blz. 710 en 711 (197½).

Bij pogingen, om IR cis S-enkelvoudige isomeren te bereiden is gebruik gemaakt- van synthetische methoden, waarbij altijd tussen-produkten worden verkregen die de cyclopropaan-carbonzure groep uitsluitend in 1R cis-configuratie bevatten, of van een methode 15 waarbij 1R cis.-verb indingen volgens een optische methode van 1S cis-verbindingen worden gescheiden. Door verestering van een 1R cis-tussenprodukt ter bereiding van een derivaat met bovengenoemde formule I, wordt een mengsel van 1R cis R-en 1R cis S-eindprodukten verkregen. Deze eindprodukten kunnen, althans 20 in theorie, langs fysische weg van elkaar worden gescheiden, aangezien de 1R cis R- en 1R cis S-verbindingen geen enantiomeren zijn. Ofschoon gebleken is dat 1R cis R- en 1R cis S-verbindingen betrekkelijk gemakkelijk van elkaar kunnen worden gescheiden 12 . ...

wanneer R en R beide broomatomen zijn, is deze scheiding m 8101938 2 25 andere gevallen, bijvoorbeeld wanneer R en R beide chlooratomen zijn, moeilijker uit te voeren en zijn de kosten hoger.

Aanvraagster heeft thans een verrassend eenvoudige en goedkope methode gevonden om bet gehalte aan IR cis S-isomeren van een mengsel van cis-isomeren met de formule I te verhogen.

30 De uitvinding heeft derhalve betrekking op een werkwijze ter bereiding van een mengsel van cis-isomeren van een verbinding met de formule: 3 V * H CH ».C o Π-λ y y cv/v°^0 ... . (X)

ch3 H

1 2 waarin E en R onafhankelijk van elkaar uit chloor, broom en methyl worden gekozen, welk mengsel overwegend uit 1R cis S- en 1S cis R-isomeren bestaat, bij welke werkwijze een mengsel van 1S cis S- en 1R cis R-isomeren. van de verbinding met de formule I, op zich of 5 bij aanwezigheid van 1R cis S- en 1S cis R-isomeren, wordt opgelost in een organische aminebase die 5—7 koolstofatomen bevat en een secundair amine met twee vertakte alkylgroepen of een tertiair amine is, een 1:1 mengsel van de 1R cis S- en 1S cis R-isomeren wordt gekristalliseerd uit de verkregen oplossing van cis—isomeren 10 met de formule I in de organische aminebase, en de organische aminebase wordt afgedampt.

1 2 R en R zijn bij voorkeur beide chloor- of broomatomen, m het bijzonder chlooratomen.

De organische aminebase veroorzaakt racemisatie aan. het a-kool-15 stof atoom 'van de alcoholgroep van de verbinding met de formule I, zodat het mengsel van cis-isomeren met de formule I dat is opgelost in de organische base, in het algemeen een racemische oplossing wordt van alle vier cis-isomeren, i.e. een oplossing die gelijke hoeveelheden van 1R cis S-, 1S cis S-, 1R cis R- en 1S cis R-20 isomeren bevat, waarbij wordt aangenomen dat het mengsel, waarvan werd uitgegaan, optisch onwerkzaam was.

De organische aminebasen die voor de werkwijze volgens de uitvinding kunnen worden gebruikt, hebben echter verder de eigenschap dat zij oplosmiddelen zijn waarin het 1R cis S-/1S cis R-25 enantiomerenpaar van de isomeren met de formule I aanzienlijk minder oplosbaar is dan het 1S cis S-/1R cis R-enantiomerenpaar.

8101938 . » * k.

De werkwijze volgens de uitvinding waarbij het 1:1 mengsel van de 1R cis S- en IS cis R-isomeren uit de oplossing van cis-isomeren kristalliseert, zou ertoe moeten leiden, dat de oplossing in het algemeen relatief vrij wordt van 1R cis S- en 1S cis R-isomeren.

5 Deze ontwikkeling wordt ongedaan gemaakt door de invloed van de organische aminebase die ertoe leidt dat het mengsel van cis-iso-. meren- een racemisch.mengsel van·.allevier cis-isomeren wordt, - ‘ ‘

Naarmate het 1:1 mengsel van 1R cis S- en 1S cis R-isomeren. uit de oplossing wordt gekristalliseerd, worden derhalve door racemi-10 satie verdere hoeveelheden van de 1R cis S- en 1S cis R-isomeren gevormd.

Indien men dit proces zou laten voortduren, zou een uiteindelijk evenwicht worden bereikt tussen een. gekristalliseerd 1:1 mengsel van 1R cis S- en 1S cis R-isomeren en een oplossing die 15 is verzadigd met 1R cis S- en 1S cis R-isomeren en die gelijke hoeveelheden 1S cis S- en 1R cis R-isomeren bevat. Een dergelijk uiteindelijk evenwicht, of het bereiken daarvan, wordt verstoord in de werkwijze volgens de uitvinding door af damping van de organische aminebase. Door de af damping wordt de overblijvende op-20 lossing meer geconcentreerd en duurt de hierboven beschreven gecombineerde kristallisatie/racemisatie voort totdat de organische aminebase geheel., is af gedampt..

: '.· ;· - Zoals aan deskundigen bekend is,, is de-juiste isomeerstructuur van het produkt van de werkwijze afhankelijk van het evenwicht tus-25 sen de kristallisatie-, de racemisatie- en de verdampingssnelheid.

Al deze snelheden variëren volgens de temperatuur. De verdampingssnelheid is ook afhankelijk van de druk.

Wanneer het uitgangsmateriaal gedeeltelijk of in zijn geheel kristallijn is opdat de!S cis S- en 1R cis R-isomeren van de 30 verbinding met de formule I geheel oplossen, wordt er de voorkeur aan gegeven het mengsel van isomeren met de formule I bij verhoogde temperatuur, bijvoorbeeld een temperatuur van 50-80°C, bij voorkeur 60-T0°C, in de organische aminebase op te lossen.

Desgewenst kan de verkregen oplossing worden gefiltreerd opdat 8101938 ; c 5 deze voor de kristallisatie geen vaste deeltjes zal "bevatten.

Wanneer liet uitgangsmengsel de vorm van een olie heeft, bijvoorbeeld bij toepassing van een vers bereid racemisch mengsel van cis-isomeren, wordt het mengsel van isameren met de formule X echter 5 met voordeel bij omgevingstemperatuur in de organische aminebase opgelost.

_ - . _ Kristallisatie kan met, voordeel -bij omgevingstemperatuur^of ~-.....

een lagere temperatuur worden uitgevoerd en, wanneer verhoogde temperaturen zijn gebruikt ten einde het mengsel van cis-isomeren 10 in de organische aminebase op te lossen, wordt de kristallisatie bij voorkeur uitgevoerd door de oplossing tot omgevingstemperatuur of tot een lagere temperatuur te koelen.

De optimale kristallisatie- en verdampingstemperaturen zijn in het algemeen 0-20°C. De kristallisatie wordt bij voorkeur op 15 gang gebracht door toevoeging van enige kristallen van het 1:1 mengsel van de 1R cis S- en 1S cis R-isomeren van de verbinding met de formule I,

Yoor deskundigen is het duidelijk dat de afgedampte organische aminebase vlot kan worden gecondenseerd en op de bekende manier 20 kan worden opgevangen om opnieuw te worden gebruikt.

Ket produkt van de werkwijze volgens de uitvinding zal altijd meer dan 50 gew.$ van de IR cis S- en 1S cis R-isomeren bevatten, en indien de verdampingssnelheid van de organische aminebase voldoende laag wordt gehouden en het aanvangsmengsel van cis-isomeren 25 optisch onwerkzaam was, kan het produkt nagenoeg geheel bestaan uit een 1:1 mengsel van IR cis S- en 1S cis R-isomeren van de verbinding met de formule I.

De bij voorkeur toegepaste organische aminebasen bevatten 6 koolstof atomen. Het is gebleken dat triëthylamine en di-iso-30 propylamine zeer nuttige organische aminebasen zijn. Yan deze basen heeft triëthylamine bijzondere voorkeur.

Ofschoon de aanwezigheid van kleine hoeveelheden water in de organische aminebase is toegestaan, dient de hoeveelheid water minder dan 2 gew.$ van de base, bij voorkeur minder dan 1$, in 8101938 - * <- 6 het bijzonder minder van 0,5# te zijn, en -worden het oplossen, kristalliseren en verdampen hij voorkeur- onder watervrije of nagenoeg watervrije omstandigheden uitgevoerd.

Het is duidelijk dat het gemakkelijkst verkrijgbare uitgangs-5 materiaal voor de werkwijze volgens de uitvinding een racemisch mengsel van alle vier cis-isomeren van de verbinding met de .formule I is,, ofschoon .de -werkwij.ze even goed kan worden ge- bruikt voor uitgangsmaterialen die nietracemische mengsels van cis-isomeren bevatten.

10 Het produkt van de werkwijze volgens de uitvinding bevat een grote hoeveelheid van het als pesticide meest werkzame isomeer van de desbetreffende verbinding met de.formule I. De uitvinding heeft derhalve eveneens betrekking op een mengsel' van cis-isomeren van een verbinding met de formule I dat- overwegend uit 1R cis S- en 15 1S cis R-isomeren bestaat, bereid met behulp van de werkwijze volgens de uitvinding, op een pesticidepreparaat dat genoemd mengsel alsmede een geschikte drager daarvoor bevat, en op een methode ter bestrijding van ongedierte op een veld, planten, enz., waarbij daarop een doelmatige hoeveelheid van genoemd mengsel, of een pre-20 paraat dat dit mengsel bevat, wordt aangebracht. De structuur van geschikte pesticidepreparaten is beschreven in bovengenoemd Brits octrooischrift No. 1Λ13Λ91.

De. uitvinding wordt nader toegelicht in de volgende Voorbeelden, waarvan Voorbeelden 1 en 2 betrekking hebben op een. uitvoerings-25 vorm van de werkwijze volgens de uitvinding en Voorbeelden 3 en b betrekking hebben op proeven betreffende de geschiktheid van organische aminesystemen voor de werkwijze volgens de uitvinding. Voorbeelden 1-3 werden onder nagenoeg watervrije omstandigheden uitgevoerd, waarbij het watergehalte van het triëthylamine 30 0,1 gew./gew.# was.

VOORBEELD 1 10 g van een mengsel van cis-isomeren van a-cyaan-3-fenoxy-benzyl 3-(2,2-diehloorvinyl)-2,.2-dimethylcyclopropaan carboxylaat, waarin de gewichtsverhouding van 1S cis S- en 1R eis R-isomeren 8101938 τ tot 1R cis S- en 1S cis R-isomeren 2:1 was, werd onder verhitting tot 60-70°C opgelost in 20 ml triëthylamine. Men liet de oplossing onder roeren tot omgevingstemperatuur koelen en er werden enige kristallen toegevoegd van een 1:1· mengsel van 1R cis S- en 1S cis 5 R-isomeren van a-eyaan-3-fenoxyhenzyl 3- (2,2-dichloorvinyl )-2,2-dimethylcyclopropaancarboxylaat. Er werd nog Ho uur hij omgevings-temperatuur geroerd en het triëthylamine werd vervolgens gedurende 1 uur hij 2Ó°C afgedampt, waarna 10 g droog vast materiaal met een smeltpunt van 65-11°C werd verkregen, welk vast materiaal hij 10 gasvloeistofchromatografie een 9^,9% zuiver mengsel hleek te zijn van cis-isomeren van ct-cyaan-3-fenoxyhenzyl 3-(2,2-dichloorvinyl)- 2,2-dimethylcyclopropaancarboxylaat en hij vloeistofchromatografie met een hoge nauwkeurigheidsgraad bleek te hevatteni20 gew.delen 1S cis S en 1R cis R-isomeren en 8o gew. delen 1R cis S- en 1S cis 15 R-isomeren.

VOORBEELD 2 15 g van een mengsel van cis-isomeren van a-cyaan-3-fenoxy-henzyl 3- (2,2-dichloorvinyl) -2,2-dimethylcyclopropaancarboxylaat, waarin de gewichtsverhouding' van 1S cis S- en 1R cis R-isomeren 20 tot 1R cis S- en 1S cis R-isomeren 1:1 was, werd onder verhitting tot 60-T0°C opgelost in 30 ml triëthylamine. Men liet de oplossing onder roeren koelen tot omgevingstemperatuur en er werden enige kristallen toegevoegd van een 1:1 mengsel van 1R eis S- en 1S cis R-isomeren van a-cyaan-3-fenoxyhenzyl 3- (2,2-dichloorvinyl)-25 2,2-dimethylcyclopropaancarboxylaat. Nadat nog k-2 uur hij omgevingstemperatuur was geroerd, werd stikstof langzaam door de' oplossing geleid ten einde het triëthylamine af te dampen. Het vaste residu,, dat na 2k uur nagenoeg droog was, werd in een kolf met ronde hodem overgehracht en met 20 ml 6θ-3θ petroleumether 30 gewassen. Nadat het vaste residu hij 50°C was drooggedampt, werd llt,85 g droog vast materiaal met een smeltpunt van 78-81°C verkregen, dat hij vloeistofchromatografie met een hoge nauwkeurigheidsgraad meer den 90 gew.# hleek te bevatten van een 1:1 mengsel van de 1R cis S- en 1S cis R-isomeren van a-cyaan-3-fenoxybenzyl 3-(2,2-35 dichloorvinyl) -2,2-dimethylcyclopropaancarhoxylaat.

8101938 8 . «ft- %» VOORBEELD 3

Ter vergelijking werden in de volgende proeven versdüLLende organische aminen als hase-oplosmiddel. gebruikt. 5}0 g van een mengsel van cis-isomeren van a-eyaan-3-feno2ybenzyl 3-(2,2-di-5 chloorvinyl) -2,2-dimethylcyclopropaancarboxylaat, waarin de ge wichtsverhouding van 1S cis S- en TE eis R-isomeren tot 1R cis -· S- en -1S cis R-isomeren -2:1- was, werd onder verhitting (tot - ··-· ·- · mfl.y-i'Wfl.fl.i 60°C) opgelost in. 10 ml organisch amine* Men liet de verkregen oplossing onder roeren tot omgevingstemperatuur koelen r 10 en er werden enige kristallen toegevoegd van een. 1:1 mengsel van 1R cis S- en 1S cis R-isomeren van a-cyaan-3-fenoxybenzyl 3-(2,2-dichloorvinyl)-2,2-dimethylcyclopropaancarboxylaat. Er werd nog een nacht geroerd en de oplossing werd vervolgens aan een verdere behandeling of analyss;onderworpen. De resultaten zijn 15 in onderstaande Tabel I vermeld. Oplossingen en eindprodukten werden geanalyseerd met behulp van vloeistofchromatografie met een hoge nauwkeurigsheidsgraad. Wanneer·kristallisatie niet bij omgevingstemperatuur plaatsvond, werden de oplossingen tot -10°C gekoeld ten einde kristallisatie te bevorderen.

20 TABEL· I

Proef Organisch amine Commentaar - --- No.

i triëthylamine Langzame kristallisatie. Na 2 dagen roeren werd neerslag gefiltreerd en grdroogd, waardoor 2,0 g van een 98$ zuiver 1:1 mengsel van 1R cis S- en 1S cis R-isomeren werd verkregen. Het filtraat bevatte een nagenoeg racemisch mengsel van cis-isomeren. Er werd geen ontleding van het uitgangsmateriaal waargenomen.

8101938 TABEL· I (vervolg) €. * 9

Proef Organisch amine Commentaar

Ho.

ii di-isopropylamine Langzame kristallisatie. Ha 2 dagen roeren werd het neerslag gefiltreerd en gedroogd, waarna 2,0 g van 'een'9&% zuiver Tri mengsel van 1H cis S- en 1S cis H-isomeren werd. verkregen. Het filtraat bevatte een nagenoeg racemisch. mengsel van cis-isomeren. Er werd ongeveer % ontleding van het uitgangsmateriaal waargenomen.

iii tri-n-propylamine Snelle kristallisatie. Hadat een week-end was geroerd, werd het neerslag gefiltreerd, gewassen met 6o-80 petroleumether en gedroogd, waarna 3,3 g kristallijn materiaal werd verkregen dat nagenoeg dezelfde samenstelling als het uitgangsmateriaal had.

iv tri-n-butylamine Langzame kristallisatie. Hadat een week-end was geroerd, werd het neerslag gefiltreerd, gewassen met βθ-8θ petroleumether en gedroogd, waarna 3,9 g kristallijn materiaal werd verkegen dat nagenoeg dezelfde samenstelling als het uitgangsmateriaal had.

v diethylamine Geen '-kristallisatie. Hadat 2 uur bij -10°C was geroerd, werd nog geen kristallisatie waargenomen. Ha 1 dag werd een ontleding van ongeveer 2Q% van het uitgangsmateriaal waargenomen.

8101938 ' ' - * -κ.

TABEL· I (vervolg) 10

Proef Organisch amine - Commentaar

No.

vi n-hexylamine Geen kristallisatie. Er had een snelle ontleding van het uitgangs- • ' ···- ·'.· -· ·-- materiaal.plaatsgevonden.

vii ja-butylmethyl- Geen kristallisatie, zelfs na 5 amine dagen. Na 1 dag, verd ongeveer 50$ ontleding van het uitgangsmateriaal waargenomen. Na 9 dagen was de ontleding meer dan 90$.

viii N-cyclohexyl- Zelfs na 3 dagen geen kristalli- methylamine satie. Na 3 dagen werd ongeveer 50$ ontleding van het uitgangsmateriaal waargenomen.

ix N-cyclohexyl- Na 3 dagen geen kristallisatie. Zeer isopropylamine geringe ontleding van het uitgangs materiaal. De oplossing bevatte een nagenoeg racemisch mengsel van " '·· ’ * cis-isomeren.

x ihyldi-iso- Snelle kristallisatie. Nadat een propylamine week-end was geroerd, werd het neer slag gefiltreerd en gedroogd, waarna 3,0 g kristallijn materiaal werd verkregen dat nagenoeg dezelfde samenstelling als het uitgangsmateriaal had.

. xi Ν,Ν-dimethyl- Geen kristallisatie, aniline 8101938 * * TABEL I (vervolg) 11 •s

Proef Organisch amine Commentaar

Ho.

Ή1 2,6-lutidine Geen kristallisatie. Er werd geen ontleding van het uitgangsmateriaal waargenomen. De isomeercompositie van het uitgangsmateriaal was onveranderd.

VOORBEELD k

Proeven om de invloed van de aanwezigheid van water in het base-oplosmiddelsysteem vast te stellen werden uitgevoerd zoals beschreven in Voorbeeld 3. In elk geval was het base-oplosmiddel triëthylamine. De resultaten zijn in onderstaande Tabel II vermeld.

5 TABEL II

Proef % water in triëthyl- Commentaar ^0, amine (gew./gew.)

i 0,10 zie Tabel I

ii 2 Langzame kristallisatie. Hadat 2 dagen was geroerd, werd het neerslag gefiltreerd en gedroogd, waarna 0,9 g van een 9&% zuiver 1:1 mengsel van 1R cis S- en 1S cis R-isomeren werd verkregen.

Het filtraat bevatte een nagenoeg racemi sch mengsel van cis-isomeren.

iii 5 Zelfs na 5 dagen werd geen kris tallisatie waargenomen.

81 01 938

Claims (7)

1. Werkwijze ter bereiding van een mengsel van eis-isomeren van een verbinding met de formule: .................v..... ........ A CN fj K ch3—-/—X—co—o~CH—V y ^ dz3 H waarin R en R onafhankelijk van elkaar zijn gekozen uit chloor, broom en methyl, dat overwegend uit 1R cis S— en 1S cis R-isomeren 5 bestaat, met het kenmerk, dat een mengsel van 1S cis S- en 1R cis R-isomeren van de verbinding met de formule I, op-zich of bij « aanwézigheid van 1R cis S- aa 1S cis R-isomeren, wordt opgelost in een organische aminebase die 5-7 koolstofatomen bevat en een secundair amine met twee vertakte alkylgroepen of een tertiair 10 amine is, een 1:1 mengsel van de 1R cis S- en 1S cis R-isomeren wordt gekristalliseerd uit de verkregen oplossing van cis-isomeren , met de formule ï..in. de organische^aminebase, en de organische aminebase wordt afgedampt. 1 2

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het. kenmerk, dat R en R 15 beide chloor zijn.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de organische aminebase 6 koolstofatomen bevat. ij·. Werkwijze volgens conclusie 1, 2 of 3, met het kenmerk, dat de organische aminebase triëthylamine of di-isopropylamine is.

5. Werkwijze volgens êên der conclusies 1-k, met het kenmerk, dat het oplossen, kristalliseren en verdampen onder watervrije of nagenoeg watervrije omstandigheden worden uitgevoerd.

6. Werkwijze volgens een der conclusies 1-5, met het kenmerk, dat kristalliseren en verdampen bij omgevingstemperatuur of bij een 25 lagere temperatuur worden uit gevoerd. 8101938

7- Pesticidepreparaat, "bestaande uit een mengsel van cis-isomeren van een verbinding met de formule I overwegend bestaande uit 1R cis S-en 1S eis R-isomeren en een. daarvoor geschikte inerte drager.

8. Methode ter bestrijding van ongedierte op een veld, planten, 5 enz. met het kenmerk, dat daarop een mengsel of een preparaat volgens conclusie 7 wordt aangebracht. 8101938