Способ получения сложных эфиров циклопропана из 3-метилбут- 2-ен-1-аля

 

Новый способ получения низшего алкилового эфира 3-(2-хлор-3,3,3-трифторпроп-1-ен-1-ил)-2,2-диметилциклопропанкарбоновой кислоты включает следующие стадии: а) взаимодействие соединения формулы (I): CF₃ - CXCl-CH(OH)-CH= C(CH₃)₂, где X представляет собой хлор или бром, с три-(низший алкил)-ортоацетатом, содержащим в каждой алкильной группе до четырех атомов углерода, в присутствии по крайней мере каталитического количества кислотного катализатора, при повышенной температуре и в течение времени, достаточного для получения соединения формулы (III): CF₃ - CXCl-CH = CH - C(CH₃)₂- CH₂CO₂R, где R представляет собой алкил, содержащий до четырех атомов углерода; и б) обработка полученного соединения формулы(III) с помощью по крайней мере одного молярного эквивалента основания с получением низшего алкилового эфира 3-(2-хлор-3,3,3-трифторпроп-1-ен-1-ил)-2,2-диметилциклопропанкарбоновой кислоты. Полученные продукты используются в качестве промежуточных соединений для получения инсектицидов. Новый путь синтеза обеспечивает более гибкое поведение фирмы-производителя. 4 н.п. и 7 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к новому способу получения некоторых сложных эфиров циклопропана, применяемых в синтезе важных пестицидов.

Сложные эфиры 3-(2-хлор-3,3,3-трифторпро-1-ен-1-ил)-2,2-диметилциклопропанкарбоновой кислоты, например, с 3-феноксибензиловым спиртом, α- циано-3-феноксибензиловым спиртом и 2-метил-3-фенилбензиловым спиртом, являются важными инсектицидными и акарицидными продуктами, а простые алкиловые эфиры этой кислоты являются важными промежуточными соединениями для получения этих продуктов. Желательно обладать новыми способами синтеза этих промежуточных соединений для того, чтобы поведение фирмы-производителя в ответ на колебания в цене и наличии необходимого сырья было бы более гибким.

Настоящее изобретение относится к новому способу, который может быть использован для получения вышеупомянутой кислоты и ее эфиров.

Реакция тригалогидроксипентеноатов с ортоэфирами и перегруппировка продуктов при условиях, катализируемых кислотой, с получением ненасыщенных галогенированных эфиров, из которых могут быть получены некоторые сложные эфиры циклопропанкарбоновой кислоты, раскрыта в GB N 1531750 и US N 41113968.

В японской патентной заявке N 62116531 (Chemical Abstracts reference 108, 94064x) раскрывается взаимодействие 1,1,1-трихлортрифторэтана с 3-метилбут-2-ен-1-алом в присутствии металлического цинка и хлорида меди (1) с получением 2,2-дихлор -5-метил-1,1,1-трифторгекс-4-ен-3-ола.

В US патенте N 727135 раскрывается способ получения сложных эфиров замещенных циклопропанкарбоновых кислот.

Соответственно, настоящее изобретение обеспечивает способ получения низшего алкилового эфира 3-(2-хлор-3,3,3-трифторпроп-1-ен-1-ил)-2,2- диметилциклопропанкарбоновой кислоты, где низший алкил означает алкил, содержащий до четырех атомов углерода, включающий стадии a) взаимодействия соединения формулы II CF₃ - CHXCl где X представляет собой хлор или бром с 3-метилбут-2-ен-1ал в присутствии сильного основания и инертного растворителя с получением соединения формулы I CF₃-CXCl-CH(OH)-CH=C(CH₃)₂ где X представляет собой хлор или бром, b) взаимодействия соединения формулы (1) с три-низший алкил-ортоацетатом, содержащим до четырех атомов углерода в каждой алкильной группе, в присутствии по крайней мере каталитического количества кислоты с получением соединения формулы III CF₃-CXCl-CH=CH-C(CH₃)₂-CH₂ CO₂R где R представляет алкил, содержащий до четырех атомов углерода, c) обработки указанного соединения формулы III по крайней мере одним молярным эквивалентом основания с получением низшего алкилового эфира 3-(2-хлор-3,3,3-трифторпрор-1-ен-1-ил)-2,2- диметилциклопропанкарбоновой кислоты.

По желанию карбоновую кислоту получают с помощью дополнительной стадии гидролиза указанного низшего алкилового эфира.

Когда соединение формулы 1 представляет 5,5-дихлор-4-гидрокси-2-метил-6,6,6-трифторгекс-2-ене, то соединение формулы (II) представляет 1,1-дихлор-2,2,2-трифторэтан. Когда соединение формулы (I) представляет 5-бром-5-хлор-4-гидрокси-2-метил-6,6,6-трифторгекс-2-ене, то соединение формулы II представляет 1-бром-1-хлор-2,2,2-трифторэтан.

Способ осуществляют в присутствии сильного основания, которое, как полагают, действует благодаря генерированию пергалоалкильных ионов, которые затем взаимодействуют с альдегидом. Подходящие сильные основания включают алкоксиды щелочного металла, содержащие до четырех атомов углерода, такие как изопропоксиды или третбутоксиды натрия или калия, но другие основания, такие как гидриды и амиды щелочного металла, могут быть также использованы.

Способ предпочтительно осуществляют при низких температурах во избежание образования нежелательных побочных продуктов. Предпочтительный температурный интервал составляет от -80^oC до 0^oC, особенно, когда используют полярный апротонный растворитель. Примеры полярных апротонных растворителей, которые могут быть полезны при осуществлении способа, включают амиды, такие как диметилформамид, диметилацетамид и ди-н-бутилацетамид; циклические эфиры, такие как тетрагидрофуран, тетрагидропиран и диоксан; гликолевые эфиры, такие как диметиловый эфир этиленгликоля и диэтиловый эфир этиленгликоля; и сульфоксиды, такие, как диметилсульфоксид. Однако могут использоваться также и другие инертные растворители, такие как ароматические углеводороды, например, толуол.

Способ используется для получения соединений формулы I с высоким выходом и чистотой и позволяет легко выделять желаемый продукт. Любое непрореагировавшее или избыточное количество соединения формулы II можно легко извлечь и рециркулировать.

Предпочтительно три-низший алкилортоацетат выбирают из триметилортоацетата и триэтилортоацетата.

Кислота, используемая на стадии b), предпочтительно представляет собой алифатическую карбоновую кислоту, такую как пропионовую или масляную, например, изомасляную кислоту или алкан- или арен-сульфоновую кислоту, например, n-толуолсульфокислоту. Альтернативно, реакцию можно осуществить в присутствии активной глины, такой как монтмориллонита. Монтмориллонит KSF является особенно подходящим катализатором для этого способа. Способ осуществляют при повышенной температуре, предпочтительно при температуре флегмы, в условиях, когда спирт, получаемый этим способом, можно удалить из зоны реакции. Реагенты нагревают в течение времени, достаточного для получения желаемого продукта формулы III.

Основание, используемое на стадии c), предпочтительно представляет собой алкоксид щелочного металла и способ осуществляют в подходящем растворителе или разбавителе, таком как полярный апротонный растворитель, такой как диметилформамид, или в избытке спирта, соответствующего алкоксиду щелочного металла. Трет-бутоксид натрия или калия являются предпочтительными основаниями и реакцию проводят предпочтительно в диметилформамиде. Могут применяться и другие основания, такие как амиды щелочных металлов, например содамид, или дисилилазиды щелочных металлов, например дисилилазид натрия, а реакцию проводят предпочтительно в присутствии каталитического количества алканола, такого как трет-бутанол.

Полагают, что на стадии b) вышеуказанного способа взаимодействие соединения формулы (I) с триалкилортоацетатом приводит первоначально к соединению формулы IV

где X представляет собой хлор или бром и R - алкил, содержащий до четырех атомов углерода. Возможно выделить соединения формулы IV нагреванием реагентов в течение времени, достаточного для получения соединений формулы IV, но меньшего, чем время, которое достаточно для получения соединений формулы III. Полагают, что соединения формулы IV не были ранее раскрыты и, в особенности, новыми считаются следующие конкретные соединения:
5-бром-5-хлор-4-(1,1-диэтоксиэтокси)-2-метил-6,6,6-трифторгекс- 2-ен;
5,5-дихлор-4-(1,1-диэтоксиэтокси)-2-метил-6,6,6-трифторгекс- 2-ен;
5-бром-5-хлор-4-(1,1-диметоксиэтокси)-2-метил-6,6,6-трифторгекс- 2-ен;
5,5-дихлор-4-(1,1-диметоксиэтокси)-2-метил-6,6,6-трифторгекс- 2-ен.

В условиях способа соединения формулы IV претерпевают перегруппировку, приводящую к образованию соединений формулы III. Соединения формулы III также не были описаны ранее и, в особенности, новыми считаются следующие соединения:
этил-6-бром-6-хлор-3,3-диметил-7,7,7-трифторгепт-4,4-еноат и
метил-6-бром-6-хлор-3,3-диметил-7,7,7-трифторгепт-4,4-еноат.

Дополнительные подробности, касающиеся способа, посредством которого соединения формулы I могут быть получены и использованы в синтезе эфиров 3-(2-хлор-3,3,3-трифторпроп-1-ен-1-ил)-2,2- диметилциклопропанкарбоновой кислоты, изложены в примерах.

Способ по настоящему изобретению иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1.

Этот пример иллюстрирует получение 5,5-дихлор-4-гидрокси-2-метил-6,6,6-трифторгекс-2-ена.

Трет-бутоксид натрия (2,4 мл 42% раствора в сухом диметилформамиде) по каплям и при перемешивании добавляют в течение 20 минут к смеси 1,1-дихлор-2,2,2-трифторэтана (1,38 г), 3-метилбут-2-ен-1-ала (0,636 г) и сухого тетрагидрофурана (30 мл), поддерживаемой при температуре -65^oC с помощью внешнего охлаждения в атмосфере азота; после завершения добавления перемешиваемую реакционную смесь поддерживают при указанной температуре еще в течение 30 минут. Внешний холодильник удаляют и реакцию гасят прибавлением по каплям насыщенного водного раствора хлорида аммония до тех пор, пока температура не поднимется до -20^oC. После этого смесь перемешивают до достижения температуры окружающей среды (около 20^oC).

Водный и органический слой разделяют, водный слой обрабатывают дихлорметаном (2х20 мл), экстракты объединяют с органическим слоем и сушат над безводным сульфатом натрия. После удаления растворителей испарением при пониженном давлении остаток растворяют в гексане (20 мл), раствор промывают соляным раствором (3х5 мл), сушат над безводным сульфатом натрия и концентрируют путем удаления растворителя при пониженном давлении. Остаток растворяют в смеси этилацетата и петролейного эфира (интервал температуры кипения 40-60^oC) (1: 6 по объему, 20 мл) и очищают на короткой колонке с силикагелем (3,75 см), используя ту же смесь для элюирования (400 мл). Последовательные фракции (3) анализируют с помощью хроматографии и устанавливают, что желаемый продукт присутствует в первых двух фракциях. Элюат концентрируют испарением растворителей при пониженном давлении и остаток (1,33 г) анализируют методами спектроскопии ядерного магнитного резонанса (ЯМР) и хромато-масс-спектрометрии, идентифицируя его как 5,5-дихлор-4-гидрокси-2-метил-6,6,6-трифторгекс-2-ен.

Пример 2
Этот пример иллюстрирует получение 5-бром-5-хлор-4-гидрокси-2-метил-6,6,6-трифторгекс-2-ена.

Трет-бутоксид натрия (1,39 г 42% раствора в сухом диметилформамиде) по каплям и при перемешивании добавляют в течение 5 минут к смеси 1-бром-1-хлор-2,2,2-трифторэтана (0,535 мл), 3-метилбут-2-ен-1-ала (0,538 мл) и сухого тетрагидрофурана (10 мл), поддерживаемой при температуре -78^oC с помощью внешнего охлаждения в атмосфере азота. Реакционную смесь затем перемешивают при указанной температуре еще в течение 40 минут, после чего внешний холодильник удаляют и реакцию гасят прибавлением по каплям насыщенного водного раствора хлорида аммония. Затем смесь распределяют между водой и диизопропиловым эфиром, водную фазу отделяют, промывают диизопропиловым эфиром (3х25 мл) и промывные воды объединяют с органической фазой. Органическую фазу промывают соляным раствором, сушат над безводным сульфатом натрия и концентрируют испарением при пониженном давлении. После очистки по методике, описанной в Примере 1, получают 5-бром-5-хлор-4-гидрокси-2-метил-6,6,6- трифторгекс-2-ен (1,39 г), идентифицируемый методами ядерного магнитного резонанса и инфракрасной спектроскопии.

Пример 3
Этот пример иллюстрирует получение 5-бром-5-хлор-4-гидрокси-2-метил-6,6,6-трифторгекс-2-ена.

Тетрагидрофуран (230 мл) и трет-бутоксид натрия (57,6 г; 40% раствор в диметилформамиде) загружают в реакционную колбу, имеющую несколько входных отверстий, и охлаждают при перемешивании до температуры -60^oC. Туда же в течение 25 минут одновременно помещают 1-бром-1-хлор-2,2,2-трифторэтан (47,6 мг) и сенецил-альдегид (20,9 г) и смесь перемешивают при -60^oC еще в течение 30 минут. По окончании реакции реакционную смесь гасят контролируемым добавлением насыщенного водного раствора хлорида аммония (120 мл). К смеси прибавляют гексан (500 мл), водную фазу отделяют и дополнительно экстрагируют гексаном (2х500 мл). Объединенные органические слои промывают сначала соляным раствором (2х100 мл), а затем водой (3х20 мл). Сушка с помощью сульфата натрия и концентрирование в вакууме дает продукт, идентифицируемый как 5-бром-5-хлор-4-гидрокси-2-метил-6,6,6-трифторгекс-2-ен в виде подвижного желтого масла (50,1 г, выход 70%).

¹H ЯМР: 1.30 (3H, с, :CMe₂); 1.35 (3H, с, :CMe₂); 1.85 (1H, ш, :OH); 4.20 и 4.30 (1H, д, CHOH диастереомеры): 4.90 (1H, д,: CH).

МС: 195 (CF₃CClBr⁺), 85 (M+-CF₃CClBr). ИКС: 3400 см^-1.

Пример 4
Этот пример иллюстрирует получение 5-бром-5-хлор-4-(1,1-диметоксиэтокси)-2-метил-6,6,6-трифторгекс-2- ена.

5-бром-5-хлор-4-гидрокси-2-метил-6,6,6-трифторгекс-2-ен (10,0 г), триметилортоацетат (48,0 г) и изомасляная кислота (0,29 г) загружают в круглодонную колбу, снабженную отверстием для впуска азота и барботером, термометром и насадкой Дина-Старка, заполненной молекулярным ситом 5A. Смесь нагревают при перемешивании до температуры перегонки и отгоняют, собирая дистилляты до тех пор, пока температура не увеличится до 111^oC (около 1 часа). Как только реакция завершается, остаточный триметилортоацетат удаляют с помощью вакуумной перегонки (при температуре около 50^oC и давлении 50 мм Hg), получая продукт, идентифицируемый как 5-бром-5-хлор-4-(1,1-диметоксиэтокси)-2-метил-6,6,6-трифторгекс-2- ен в виде оранжевого масла (10,9 г, выход 85%).

¹H ЯМР 1.45 (3H, с: MeCOMe); 1.75 (3H, с: CMe₂); 1.85 (3H, с: CMe₂); 3.28 (3H, с: OMe); 3.30 (3H, с: OMe); 4.98 и 5.02 (1H, д, CHOR - диастереомеры); 5.35 (1H, д,: CH).

МС: 89 (MeC(COMe)₂+).

Пример 5.

Этот пример иллюстрирует получение метил-6-бром-6-хлор-3,3-диметил-7,7,7-трифторгепт-4-еноата.

5-бром-5-хлор-4-гидрокси-2-метил-6,6,6-трифторгекс-2-ен (10,0 г), триметилортоацетат (16,0 г) и монтмориллонит KSF (0,5 г) загружают в круглодонную колбу, снабженную отверстием для впуска азота и барботером, термометром и верхним сборником. Смесь нагревают при перемешивании и метанольно-триметилортоацетатные отгоны собирают до тех пор, пока температура не увеличится до 111^oC (около 1 часа). Затем реакционную смесь нагревают до 135^oC и выдерживают еще в течение 1 часа. Производят перезарядку метанольно-триметилортоацетатных отгонов и процедуру перегонки повторяют дважды. По завершении реакции монтмориллонит удаляют фильтрацией. Остаточный триметилортоацетат удаляют с помощью вакуумной перегонки (при температуре около 50^oC и давлении 50 мм Hg), получая продукт, идентифицируемый как 6-бром-6-хлор-3,3-диметил-7,7,7-трифторгепт-4-еноат в виде масла коричневого цвета (7,8 г, выход 59%).

¹H ЯМР 1.20 (6H, с: CMe₂); 2.40 (2H, с: CH₂CO₂Me); 3.65 (3H, с, OMe); 5.75 (1H, д, CH); 6.45 (1H, д, CH).

МС: 305 (M⁺ - OMe); 257 (M+ - Br). ИКС: 1750 сm^-1.

Пример 6.

Этот пример иллюстрирует получение этил-6,6-дихлор-3,3-диметил-7,7,7-трифторгепт-4-еноата.

Смесь триэтилортоацеата (25 мл), 5,5-дихлор-4-гидрокси-2-метил-6,6,6-трифторгекс-2-ена (3,5 г) и изозмасляной кислоты (0,11 г) нагревают при температуре перегонки. Летучие конденсируют и собирают в аппарате Дина и Старка, заполненном молекулярным ситом 4a, для того, чтобы собрать побочный этанол и отделить его от ортоацетата, который был возвращен в реакционную смесь. Через 30 минут дополнительное количество летучих компонентов удаляют испарением при пониженном давлении и собирают масляный остаток, состоящий главным образом из 5,5-дихлор-4-(1,1-диэтоксиэтокси)-2-метил-6,6,6-трифторгекс-2-ена (3,8 г). Последний нагревают с изомасляной кислотой (10 мкл) при температуре перегонки в течение 16 часов с холодильником, содержащим молекулярные сита 4A, для удаления этанола из конденсата. Масляный остаток подвергают очистке хроматографией на колонке, заполненной силикагелем (200-300 меш, 60A), с использованием в качестве элюента смесь гексан:этилацетат в соотношении 15%1 (по объему), получая этил-6,6-дихлор-3,3-диметил-7,7,7-трифторгепт-4-енот, идентифицируемый методами спектроскопии ЯМР и хромато-масс-спектрометрии.

Пример 7.

Этот пример иллюстрирует получение метил-6,6-дихлор-3,3-диметил-7,7,7-трифторгепт-4-еноата.

Методика, аналогичная описанной в Примере 6, была использована для получения целевого продукта из смеси триметилортоацетата (70 мл), 5,5-дихлор-4-гидрокси-2-метил-6,6,6-трифторгекс-2-ена (10 г) и изомасляной кислоты (0,37 г).

Пример 8.

Этот пример иллюстрирует получение этил-3-(2-хлор-3,3,3-трифторпроп-1-ен-1-ил)-2,2- диметилциклопропанкарбоксилата.

Перемешиваемый раствор этил-6,6-дихлор-3,3-диметил-7,7,7-трифторгепт-4-еноата (0,1 г) в диметилформамиде (10 мл) охлаждают до -25^oC в атмосфере азота и по каплям прибавляют трет-бутоксид натрия (0,01 мл 42% раствора в диметилформамиде). Через 30 минут добавляют еще 5 капель этого раствора трет-бутоксида натрия и смесь перемешивают в течение 15 минут, прежде чем реакция будет погашена в течение 10 минут с помощью насыщенного раствора хлорида аммония (2 мл). Затем добавляют воду в количестве 40 мл и смесь экстрагируют гексаном (3х40 мл). Объединенный экстракт промывают соляным раствором (20 мл) и сушат над безводным сульфатом натрия. Высушенный раствор фильтруют и концентрируют испарением при пониженном давлении, получая 3-(2-хлор-3,3,3-трифторпроп-1-ен-1-ил)-2,2- диметилциклопропанкарбоксилат в виде смеси изомеров.

Пример 9.

Этот пример иллюстрирует получение метил-3-(2-хлор-3,3,3-трифторпро-1-ен-1-ил)-2,2- диметилциклопропанкарбоксилата.

Используя методику, аналогичную той, что была описана в предыдущем примере, получают целевой продукт путем обработки раствора метил-6,6-дихлор-3,3-диметил-7,7,7-трифторгепт-4-еноата (0,217 г) в сухом диметилформамиде (10 мл) при 0^oC в атмосфере азота трет-бутоксидом натрия (0,2 мл 42% раствора в диметилформамиде). Продукт, идентифицируемый методом хромато-масс-спектрометрии, в основном состоит из метил-cis-3-(Z-2-хлор-3,3,3-трифторпроп-1-ен-2-ил)-2,2- диметилциклопропанкарбоксилата.

Формула изобретения

1. Способ получения низшего алкилового эфира 3-(2-хлор-3,3,3-трифторпроп-1-ен-1ил)-2,2-диметилциклопропанкарбоновой кислоты, где низший алкил означает алкил, содержащий до четырех атомов углерода, отличающийся тем, что включает стадии:
a) взаимодействие соединения формулы II:
CF₃ - CHXCl,
где X представляет собой хлор или бром, с 3-метилбут-2-ен-1-алем в присутствии сильного основания и инертного растворителя с получением соединения формулы I:
CF₃-CXCl-CH(OH)-CH=C(CH₃)₂,
где X представляет собой хлор или бром,
b) взаимодействие полученного таким образом соединения формулы I с три- низший алкил-ортоацетатом, содержащим до четырех атомов углерода в каждой алкильной группе, в присутствии по крайней мере каталитического количества кислотного катализатора при повышенной температуре в течение времени, достаточного для получения соединения формулы III
CF₃-CXCl-CH=CH-C(CH₃)₂-CH₂CO₂R,
где R представляет алкильную группу, содержащую до четырех атомов углерода,
c) обработку указанного соединения формулы III по крайней мере одним молярным эквивалентом основания с получением указанного алкилового эфира 3-(2-хлор-3,3,3-трифторпроп-1-ен-1-ил)-2,2- диметилциклопропанкарбоновой кислоты.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что три - низший алкилортоацетат представляет собой триметилортоацетат или триэтилортоацетат.

3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что кислотный катализатор, используемый на стадии (b), представляет собой алифатическую карбоновую кислоту или алкан- или арен-сульфоновую кислоту.

4. Способ по пп. 1 - 3, отличающийся тем, что основание, используемое на стадии (c), представляет собой алкоксид щелочного металла.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что соединение формулы II представляет собой 1,1-дихлор-2,2,2-трифторэтан.

6. Способ по п. 1 или 5, отличающийся тем, что сильное основание, используемое на стадии (a), представляет собой алкоксид щелочного металла.

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что кислотный катализатор на стадии (b) заменяют активной глиной.

8. Способ по п. 7, отличающийся тем, что активная глина представляет собой монтмориллонит.

9. Соединение формулы III
CF₃-CXCl-CH=CH-C(CH₃)₂-CH₂CO₂R,
где X представляет собой хлор или бром и R представляет собой алкил, содержащий до четырех атомов углерода.

10. Соединение формулы IV

где X представляет собой хлор или бром;
R - алкил, содержащий до четырех атомов углерода.

11. Способ получения соединения формулы IV, отличающийся тем, что включает стадии:
a) взаимодействие соединения формулы II
CF₃ - CHXCl,
где X представляет собой хлор или бром с 3-метилбут-2-ен-1-алем в присутствии сильного основания и инертного растворителя с получением соединения формулы I
CF₃-CXCl-CH(OH)-CH=C(CH₃)₂,
где X представляет собой хлор или бром и
b) взаимодействие полученного таким образом соединения формулы I с три-низший алкил-ортоацетатом, содержащим до четырех атомов углерода в каждой алкильной группе, в присутствии кислотного катализатора при повышенной температуре в течение времени, достаточного для получения соединения формулы IV, но менее того времени, которое требуется при этой температуре для превращения соединения формулы IV в соединение формулы III.