Способ получения лямбда-цигалотрина изомеризацией

 

Описывается способ получения лямбда-цигалотрина в виде рацемической модификации, содержащей S-α-циано-3-феноксибензил-1R, 3R-3-(Z-2-хлор-3,3,3-трифторпроп-1-eн-1-ил)-2,2-диметилциклопропанкарбоксилат и его энантиомер, включающий обработку цигалотрина в виде смеси четырех изомеров в приблизительно равных количествах, содержащей два изомера, составляющих лямбда-цигалотрин и эпимеры этих двух изомеров, в растворе или в виде суспензии в изопропаноле, отличающийся тем, что обработку проводят во влажном изопропаноле, содержащем 2 - 15 об. % воды, цианидом натрия, взятым в количестве 0,5 - 15,0 мол. % от количества цигалотрина, при температуре -10^o - +20^o. Технический результат - упрощение процесса. 3 з.п.ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к способу преобразования первого изомера во второй изомер, в котором первый и второй изомеры являются эпимерами одного и того же соединения.

Пиретроиды обычно получают способами этерификации, которые дают смеси изомеров. Известно, что некоторые изомеры дают больший инсектицидный эффект, чем другие, и это привело к разработке методик для отделения более активных изомеров и для преобразования менее активных изомеров в более активные. Такие способы описаны, например, в патенте Великобритании N 1582594, европейском патенте N 107296 и патенте США N 4997970, и все они отличаются использованием основания. Однако в условиях этих способов основание не только способствует нужной изомеризации посредством удаления протона, приводящего к эпимеризации на атоме углерода, несущем циано группу, но также, что нежелательно, может катализировать разложение эфиров, приводя к сниженному выходу нужного продукта.

Ряд таких пиретроидных продуктов, содержащих только один или два изомера, были выпущены на рынок. Это такие продукты, как дельтаметрин /S-α-циано-3-феноксибензил 1R,3R-/2,2-дибромовинил /-2,2-диметилциклопропан карбоксилат/, акринатрин /S-α-циано-3-феноксибензил Z-1R,3S-3- [2-/2,2,2-трифтор-1-трифторометилэтоксикарбонил/винил] - 2,2-диметилциклопропан карбоксилат/, S-фенвалерат /S-α-циано-3-феноксибензил S-2-/4-хлорфенил/-3-метилбутират/, и лямбда-цигалотрин/ рацемическая комбинация S-α-циано-3- феноксибензил 1R,3R-3-/Z-2-хлоро-3,3,3-трифторпроп-1-ен-1-ил/- 2,2-диметилциклопропан карбоксилата и его энантиомера/.

Наиболее близким к предложенному согласно способу является способ получения цигалотрина в виде кристаллической энантиомерной пары, включающий обработку цигалотрина в виде смеси четырех изомеров, в приблизительно равных количествах, в растворе или в суспензии, в растворителе, в частности в изопропаноле, который предварительно высушен, при температуре (-10) - (+5)^oC, с добавлением кристаллов энантиомерной пары изомеров (см. 1225483 A).

Согласно настоящему изобретению предлагается способ получения лямбда-цигалотрина в виде рацемической модификации, содержащей S-α-циано-3-феноксибензил 1R, 3R-3-(Z-2-хлор-3,3,3-трифторпроп-1-ен-1-ил) -2,2-диметилциклопропан карбоксилат и его энантиомер, включающий обработку цигалотрина в виде смеси четырех изомеров в приблизительно равных количествах, содержащей два изомера, составляющих лямбда-цигалотрин и эпимеры этих двух изомеров в растворе или в виде суспензии в изопропаноле, отличительной особенностью которого является то, что обработку проводят во влажном изопропаноле, содержащем 2 - 15 об.% воды, цианидом натрия, взятом в количестве 0,5 - 15 мол.% от количества цигалотрина, при температуре - 10...+20^oC.

Предпочтительно использовать эпимеры, полученные промышленным способом в смеси с изомерами. При этом цианид можно использовать в твердой форме либо в форме водного раствора в присутствии катализатора фазового переноса, Способ изобретения можно использовать также для получения дельтаметрина, акринатрина, S-фенвалерата и лямбда-цигалотрина из продуктов предшественников, в которых нужный изомер или рацемат предварительно смешиваются с эпимером или рацематом эпимера без опасения потери выхода из-за ускоренного основанием разложения. Кроме того, способ сокращает время цикла, указывая на то, что использование изомеризации с участием цианида приводит к неожиданному значительному экономическому преимуществу в сравнении с известными способами эпимеризации с основанием в качестве катализатора.

Точный механизм, с помощью которого способ изобретения приводит к изомеризации эпимера нужного изомера и продукту, не изучен полностью, но возможным объяснением может быть воздействие на атом углерода, несущий цианогруппу, ионом цианида, вызывающим перемещение цианогруппы по механизму S_N 2 с сопутствующей инверсией хиральности. Поскольку изомер продукта менее растворим, чем эпимер, он начнет выкристаллизовываться из реакционной смеси, как только раствор станет насыщенным по отношению к изомеру, и это ведет процесс в пользу получения менее растворимого изомера.

Полярными органическими растворителями или разбавителями, которые можно использовать для процесса изобретения, являются те, в которых изомер продукта или рацемическая модификация менее растворимы, чем их эпимер или рацемат. Это могут быть, например, одноосновные низшие спирты, содержащие до шести атомов углерода, такие, как изопропанол, изобутанол и т-бутанол, или их смеси. Другие растворители или разбавители включают сложные эфиры, такие, как этилацетат или смеси со спиртами, чтобы получить среду, которая позволит изомеру и эпимеру разделиться на основании разницы в растворимости. Может присутствовать часть воды в пределах смешиваемости, но это обычно меньше 20% по объему.

Предпочтительно растворителем является разветвленный низший спирт, как изопропанол, содержащий 2 - 15% по объему воды.

Источником ионов цианида может быть цианид щелочного или щелочноземельного металла, или цианид четвертичного аммония. Наиболее предпочтительны цианид натрия или цианид калия. Он может использоваться в твердой форме, в этом случае любой остаточный материал в конце процесса должен отделяться от твердого продукта селективной растворимостью, либо промыванием водой, чтобы растворить цианид, либо экстракцией органическим растворителем, чтобы растворить продукт. В другом случае цианид может быть в форме водного раствора, который при использовании в избытке может обеспечить применение двухфазной системы, где используются определенные растворители, в этом случае способ облегчается использованием катализаторов фазового аммония. Лучше, если цианид присутствует в количестве 0,5 - 15,0 мол.% по отношению к эпимеру.

Для получения лямбда-цигалотрина из цигалотрина, растворителем или разбавителем будет влажный изопропанол, содержащий 2 - 15% воды по объему, а источником ионов цианида - цианид натрия, присутствующий в количестве 0,5 - 15,0 мол.% эпимера и его энантиомера.

Одной из подходящих методик выделения продукта будет выгрузка содержимого реактора в избыток разбавленной водой кислоты, такой, как серная кислота, или, лучше, разбавленный водой раствор гипохлорита щелочного металла. Эту методику можно использовать с реакционными смесями с цианидом в твердой или растворенной форме и это позволяет регенерировать продукт фильтрацией или экстракцией растворителя.

Способ проводится в реакторах, в которых температуру можно контролировать внешним нагревом или охлаждением. Скорость разложения кристаллического продукта усиливается снижением растворимости продукта при более низких температурах и при взбалтывании содержимого реактора с целью тщательного смешивания.

Время проведения способа будет зависеть от скорости формирования продукта и нежелательно, чтобы оно составляло менее одного часа и более 60 часов. Точные условия зависят от конкретного продукта. Способ проводится при температуре в диапазоне -10 до +20^oC в течение от 15 до 45 часов.

Хотя для некоторых продуктов реакцию можно проводить просто добавлением цианида к раствору эпимера и взбалтыванием смеси при соответствующей температуре в течение определенного времени, часто бывает полезно, особенно для продуктов с более низкой температурой плавления или относительно высокой растворимостью, добавить часть продукта в твердой кристаллической форме к смеси, чтобы обеспечить кристаллическую поверхность, на которой может кристаллизоваться дальнейший продукт. Количество добавленного кристаллического продукта не является критичным, при условии, что его достаточно, чтобы получить насыщенный раствор с частью остающейся в нерастворенном состоянии при определенной рабочей температуре.

Для лучшего понимания изобретения предлагаются следующие примеры, иллюстрирующие использование способа для получения лямбда-цигалотрина. Как уже указывалось, лямбда-цигалотрин представляет собой рацемический продукт, состоящий из изомера S-α-циано-3-феноксибензил 1R,3R-3-/Z-2-хлор-3,3,3-трифторопроп-1-ен-1-ил/2,2- циклопропанкарбоксилата и его энантиомера. Лямбда-цигалотрин получают из цигалотрина, который производится как смесь четырех изомеров в приблизительно равных количествах, причем два изомера составляют лямбда-цигалотрин и эпимеры этих двух изомеров, то есть R-α-циано-3-феноксибензил 1R, 3R-3-/Z-2-хлор-3,3,3-трифторпроп-1-ен-1-ил/ -2,2-циклопропанкарбоксилат и его энантиомер соответственно. Для упрощения эти две пары изомеров далее упоминаются как "Пара I изомера" (лямбда-цигалотрин) и "Пара II изомера".

Пример 1. Цигалотрин (105 г), влажный изопропанол, содержащий 2,7 или 8,0% вес/вес воды (270 г), цианид натрия (6,5 г) и кристаллический лямбда-цигалотрин загружают в 1-литровый стеклянный реактор, снабженный турбинной стеклянной мешалкой и охлаждающим кожухом, выдерживают при температуре -5^oC, которая поддерживается циркуляцией охлажденной смеси воды и этиленгликоля, с перемешиванием в течение 24 часов, после чего соотношение Пары I изомера /Пары II изомера определяют газовой хроматографией. Перемешивание продолжают еще 24 часа и делают второе определение соотношения I/II.

Результаты указаны в таблице в сравнении с результатами, полученными в аналогичных экспериментах, в которых вместо цианида присутствует диизопропиламин.

Из таблицы видно, что использование цианида позволяет практически завершать способ через 24 часа, в то время как использование амина требует значительно большего периода для достижения аналогичного конечного результата.

Формула изобретения

1. Способ получения лямбда-цигалотрина в виде рацемической модификации, содержащей S-α-циано-3-феноксибензил - 1R,3R - 3-(Z-2-хлор-3,3,3-трифторпроп-1-ен-1-ил)-2,2-диметилциклопропанкарбоксилат и его энантиомер, включающий обработку цигалотрина в виде смеси четырех изомеров в приблизительно равных количествах, содержащей два изомера, составляющих лямбда-цигалотрин и эпимеры этих двух изомеров, в растворе или в виде суспензии в изопропаноле, отличающийся тем, что обработку проводят во влажном изопропаноле, содержащем 2 - 15 об.% воды, цианидом натрия, взятом в количестве 0,5 - 15,0 мол.% от количества цигалотрина, при температуре -10^o ... +20^oC.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что эпимеры получены промышленным способом в смеси с изомерами.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что цианид используют в твердой форме.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что цианид используют в форме водного раствора в присутствии катализатора фазового переноса.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2