Галогенированный сложный эфир, способ его получения и способ получения алкилового эфира 3-(2-хлор-3,3,3- трифторпроп-1-ен-1-ил)-2,2-диметилциклопропанкарбоновой кислоты

 

Описываются новые соединения формулы I CF₃-СХСl-CН(ОН)СН₂-С(СН₃)₂-СН₂-СО₂R, где Х представляет группу хлор или бром, а R представляет водород или алкил, содержащий вплоть до 4 атомов углерода, способы их получения и их использование в качестве промежуточных продуктов для получения производных циклопропана с инсектицидными свойствами. Описываются также соединения, пригодные в качестве промежуточных продуктов при получении соединений формулы I. 3 с. и 11 з.п.ф-лы.

Настоящее изобретение относится к галогенированным сложным эфирам, используемым в качестве промежуточных продуктов для производства инсектицидов, к способам их получения и к способам получения из них инсектицидов.

В патенте UK N 2000764 описаны ценные сложные эфиры с инсектицидными свойствами, включая α -циано-3-феноксибензиловый эфир 3-(2-хлор-3,3,3-трифторпроп-1-ен-1-ил)-2,2-диметилциклопропанкарбоновой кислоты, который в форме рацемата, образуемого его изомерами (Z)-1R,цис- α (S) и (Z)-1S,цис- α (R), является широко используемым коммерческим инсектицидом, имеющим общее название согласно МОС (ISO) лямбда-цигалотрин (lambda-cyhalothrin).

Настоящее изобретение касается новых галогенированных сложных эфиров, которые могут использоваться как промежуточные продукты при получении цис-3-(2-хлор-3,3,3-трифторпроп-1-ен-1-ил)-2,2-диметилциклопропанкарбоновой кислоты (цигалотриновой кислоты), из которой производят лямбда-цигалотрин.

Таким образом, настоящее изобретение относится к соединению формулы I CF₃-CXCl-CH(OH)CH₂-C(CH₃)₂- CH₂-CO₂R, где X представляет хлор или бром и R представляет водород или алкил, содержащий вплоть до 4 атомов углерода. Конкретные примеры соединений формулы I включают метил 6-бром-6-хлор-3,3-диметил-5- гидрокси-7,7,7-трифторгептаноат, этил 6-бром-6-хлор-3,3-диметил-5- гидрокси-7,7,7-трифторгептановой кислоты, метиловый эфир 6,6-дихлор-3,3-диметил-5-гидрокси-7,7,7-трифторгептановой кислоты и этиловый эфир 6,6-дихлор-3,3-диметил-5-гидрокси-7,7,7-трифторгептановой кислоты, и соответствующие карбоновые кислоты.

Настоящее изобретение относится также к способу получения соединения формулы I, где X представляет хлор или бром и R представляет алкил, содержащий вплоть до 4 атомов углерода, который заключается во взаимодействии соединения формулы II CF₃-CHXCl с соединением формулы III O=CH-CH₂-C(CH₃)₂-CH₂-CO₂R в присутствии сильного основания и инертного растворителя.

Процесс проводится в присутствии сильного основания, которое, как полагают, действует путем образования пергалогеналкильного иона, который затем взаимодействует с альдегидом. Подходящие сильные основания включают низшие алкоголяты щелочных металлов, такие как алкоголяты натрия или калия, содержащие вплоть до 6 атомов углерода, например, изопропилат натрия, изопропилат калия, трет-бутилат натрия или трет-бутилат калия, но могут также использоваться другие основания, такие как гидриды щелочных металлов, например, гидрид натрия, и амиды щелочных металлов, например, амид натрия. Процесс, предпочтительно, проводят при пониженных температурах, чтобы избежать получения нежелательных побочных продуктов. Предпочтительная температура находится в интервале от -80^oC до 0^oC, особенно в том случае, когда используется апротонный полярный растворитель. Конкретные примеры апротонных полярных растворителей, которые могут использоваться в процессе, включают амиды, такие как диметилформамид, диметилацетамид и ди-н-бутилацетамид, циклические эфиры, такие как тетрагидрофуран, тетрагидропиран и диоксан, простые эфиры гликолей, такие как диметиловый эфир этиленгликоля и диэтиловый эфир этиленгликоля, и сульфоксиды, такие как диметилсульфоксид. Однако могут также использоваться другие инертные растворители, такие как ароматические углеводороды, например толуол.

Соединения формулы III могут быть получены путем взаимодействия соединения формулы IV BrCH₂-CH₂-C(CH₃)₂-CH₂-CO₂R с донором кислорода и основанием. Подходящим донором кислорода является пиридин-N-оксид, а в качестве основания удобно использовать карбонат щелочного металла, такой как карбонат натрия или калия.

Предполагается, что соединения формулы IV не были описаны ранее, и в соответствии со следующим аспектом настоящего изобретения предложено соединение формулы IV, где R является алкилом, содержащим вплоть до 4 атомов углерода, предпочтительно метилом и этилом.

Соединения формулы IV могут быть получены путем взаимодействия соединения формулы V CH₂=CH-C(CH₃)₂-CH₂-CO₂R
с бромистым водородом в присутствии свободно-радикального катализатора, такого как органическая перекись.

Соединения формулы I могут быть преобразованы в цигалотриновую кислоту (в виде ее алкилового эфира) при помощи простого двустадийного процесса. Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения предусматривается способ получения алкилового эфира 3-(2-хлор-3,3,3-трифторпроп-1-ен-1-ил)-2,2-диметилциклопропанкарбоновой кислоты, который включает а) обработку соединения формулы I дегидратируюшим агентом с получением соединения формулы VI
CF₃-CXCl-CH=CH-C(CH₃)₂-CH₂-CO₂R
и (б) обработку соединения формулы VI, по меньшей мере, одним мольным эквивалентом основания в инертном растворителе и выделение алкилового эфира 3-(2-хлор-3,3,3-трифторпроп-1-ен-1-ил)-2,2- диметилциклопропанкарбоновой кислоты из реакционной смеси.

Предпочтительным дегидратирующим агентом для применения на стадии (а) является оксихлорил фосфора, и процесс, предпочтительно, проводят в подходящем растворителе, таком как пиридиновое основание, например, лутидин. Основание, используемое на стадии (б), представляет собой, предпочтительно, алкоголят щелочного металла, и процесс может проводиться в подходящем растворителе или разбавителе, таком как, например, полярный апротонный растворитель, такой как диметилформамид, или избыток спирта, соответствующего алкоголяту щелочного металла. Трет-бутилаты натрия или калия являются предпочтительными основаниями, и, предпочтительно, реакцию проводят в диметилформамиде. Могут также применяться другие основания, такие как амиды щелочных металлов, например амид натрия, или дисилилазиды щелочных металлов, например дисилилазид натрия, предпочтительно в присутствии каталитических количеств спирта, такого как трет-бутанол. Особенно предпочтительной методикой для использования на стадии (б) является проведение реакции в присутствии ароматического углеводородного растворителя, такого как толуол или ксилол, в условиях, в которых трет-бутанол удаляется путем перегонки.

Дальнейшие подробности, относящиеся к процессам, которые имеют отношение к получению и использованию соединений формулы I, представлены в следующих примерах, которые являются иллюстративными в отношении различных аспектов изобретения.

Пример 1. Данный пример иллюстрирует получение метил(5-бром-3,3-диметилпент-4-еноата).

Метил(3,3-диметилпентеноат) (50,0 г) растворяют в четыреххлористом углероде (500 см³) и нагревают до 60^oC в атмосфере азота. Одной порцией добавляют перекись бензоила (2,44 т) и смесь перемешивают в течение 10 минут, после чего через стеклофильтр вводят поток газообразного бромоводорода в течение 45 минут. Реакционную смесь продувают азотом и выдерживают при температуре окружающей среды в течение 72 часов. Затем смесь нагревают до 50^oC, добавляют следующую порцию перекиси бензоила (2,44 г) и в течение 15 минут вводят газообразный бромоводород, чтобы завершить реакцию. После удаления остатка бромоводорода посредством барботирования азота реакционную смесь концентрируют, удаляя растворитель выпариванием при пониженном давлении. Оставшуюся жидкую фазу очищают путем перегонки с получением метил(5-бром-3,3-диметилпентаноата) в виде бесцветной жидкости, Т пл. 80^oC/267 Па, выход 80%.

H¹ ЯМР (м. д. ): 3,70 (3H, с, OMe); 3,40 (2H, м, CH₂Br); 2,25 (2H, с, CH₂CO₂Me); 1,95 (2H, м, CH₂); 1,05 (6H, с, CMe₂).

Пример 2. Данный пример иллюстрирует получение метил(3,3-диметил-5-оксопентаноата).

Смесь метил(5-бром-3,3-диметилпентаноата) (5,0 г), пиридин-N-оксида (4,49 г), бикарбоната натрия (3,77 г) и толуола (30 см³) нагревают при температуре кипения при энергичном перемешивании в течение 14 часов. После охлаждения смеси до температуры окружающей среды добавляют воду (20 см³, насыщенный раствор карбоната аммония (20 см³) и толуол (50 см³) и водную фазу отделяют и экстрагируют толуолом (3 х 75 см³). Толуольные экстракты добавляют к основной органической фазе и всю органическую фазу, высушенную над безводным сульфатом магния, концентрируют путем выпаривания более летучих компонентов при пониженном давлении. Остаточную жидкость очищают при помощи перегонки по Кугельрору (130^oC/давление водяного насоса), что дает метил(3,3-диметил-5-оксопентаноат) с выходом 63%.

H¹ ЯМР (м. д. ): 9,85 (1H, м, CHO); 3,65 (3H, с, OMe); 2,50 (2H, м, CH₂CHO); 2,40 (2H, с, CH₂CO₂Me); 1,15 (6H, с, CMe₂).

Пример 3. Данный пример иллюстрирует получение метил(6,6-дихлор-3,3-диметил-5-гидрокси-7,7,7-трифторгептаноата).

К перемешиваемой смеси метил(3,3-диметил-5-оксопентаноата) (1,0 г), 1,1-дихлор-2,2,2-трифторэтана (1,06 г) и безводного тетрагидрофурана (10 см³), температура которой поддерживается равной -78^oC, добавляют в течение 5 минут трет-бутилат натрия (1,66 см³ 42% масс, раствор в диметилформамиде), после чего смесь продолжают перемешивать при -78^oC в течение последующих 60 минут. Реакцию гасят насыщенным хлоридом аммония при низкой температуре и дают смеси нагреться до температуры окружающей среды. После добавления воды (20 см³) и отделения органической фазы водную фазу экстрагируют диизопропиловым эфиром (3 х 30 см³) и экстракты объединяют с органической фазой, которую промывают насыщенным раствором соли (2 х 10 см³) и сушат над безводным сульфатом магния. После удаления летучих компонентов путем упаривания при пониженном давлении остаточное масло очищают при помощи колоночной хроматографии (колонка с силикагелем, элюируемая смесью 9:1 (по объему) гексана и этилацетата) с получением метил(6,6-дихлор-3,3-диметил-5-гидрокси-7,7,7-трифтор-гептаноата) в виде бесцветного масла (выход 56%).

H¹ ЯМР (м.д.): 4,50 (1H, д, OH); 4,28 (1H, м, CHOH); 3,73 (3H, с, OMe); 2,48 (2H, д[ab], CH₂CO₂Me); 1,95 (2H, м, CH₃); 1,15 (3H, с, CMe₂); 1,09 (3H, с, CMe₂).

Масс-спектр: 279 (M-OMe); 257 (M-[Cl+H₂O].

ИК-спектр: 1710, 3400 см^-1 (ушир.).

Пример 4. Данный пример иллюстрирует получение метил(6,6-дихлор-3,3-диметил-7,7,7-трифторгепт-4-еноата).

Оксихлорид фосфора (10 см³) по каплям добавляют к перемешиваемому раствору метил(6,6-дихлор-3,3-диметил-5-гидрокси- 7,7,7-трифторгептаноата) (5,49 г) в 3,5-лутидине (50 см³), температуру которого поддерживают равной 0^oC. Получившуюся в результате смесь нагревают при 100^oC в течение 30 минут, а затем охлаждают до температуры окружающей среды в атмосфере азота и выливают в перемешиваемую смесь льда и воды (300 см³). Смесь экстрагируют этилацетатом (2 х 150 см³), диэтиловым эфиром (3 х 150 см³) и, наконец, этилацетатом (150 см³). Объем объединенных экстрактов снижают до около 400 см³ путем выпаривания некоторых из растворителей при пониженном давлении, а затем промывают разбавленной (3,5 М) соляной кислотой. Промывные воды экстрагируют диэтиловым эфиром (3 х 50 см³) и объединяют экстракты с органической фазой. После промывания объединенной органической фазы насыщенным раствором соли и высушивания над безводным сульфатом магния растворители удаляют путем выпаривания при пониженном давлении и остаточное масло очищают при помощи перегонки по Кугельрору (123^oC/133 Па) что дает метил(6,6-дихлор-3,3-диметил-7,7,7-трифторгепт-4-еноат) в виде бледно-желтого масла (2,86 г, 52% выход) вместе с некоторым количеством образующегося вследствие аллильной перегруппировки изомера - метил(4,6-дихлор-3,3-диметил-7,7,7-трифторгепт-5-еноата).

H¹ ЯМР (м.д.): 6,50 (1H, д, =CH); 5,70 (1H, д, =CH); 3,65 (3H, с, OMe); 2,40 (2H, с, CH₂CO₂Me); 1,25 (6H, с, CMe₂).

Масс-спектр: 257 (M-Cl); 219 (M-CH₂CO₂Me).

ИК-спектр: 1750 см^-1.

Пример 5. Данный пример иллюстрирует получение этилового эфира 3-(2-хлор-3,3,3-трифторпроп-1-ен-1-ил)-2,2-диметилциклопропанкарбоновой кислоты.

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 добавляют трет-бутилат натрия (0,1 мл 42% раствора в диметилформамиде). Через 30 минут добавляют еще пять капель раствора трет-бутилата натрия и смесь перемешивают в течение еще 15 минут, после чего реакцию гасят насыщенным раствором хлорида аммония (2 мл) в течение 10 минут. Добавляют воду (40 мл) и экстрагируют смесь гексаном (3 х 40 мл), объединенные экстракты промывают насыщенным раствором соли (20 мл) и сушат над безводным сульфатом натрия. Высушенный раствор фильтруют и концентрируют путем выпаривания при пониженном давлении, что дает этиловый эфир 3-(2-хлор-3,3,3-трифторпроп-1-ен-1-ил)-2,2-диметилцикло-пропанкарбоновой кислоты в виде смеси изомеров.

Пример 6. Данный пример иллюстрирует получение метилового эфира 3-(2-хлор-3,3,3-трифторпроп-1-ен-1-ил)-2,2-диметилциклопропанкарбоновой кислоты.

Путем использования методики, подобной, описанной в предыдущем примере, получают желаемый продукт путем обработки раствора метил(6,6-дихлор-3,3-диметил-7,7,7-трифтор-гепт-4-еноата) (0,217 г) в безводном диметилформамиде (10 мл) при 0^oC в атмосфере азота трет-бутилатом натрия (0,2 мл 42% раствора в диметилформамиде). При помощи газохроматографической масс-спектроскопии было установлено, что продукт по своей природе состоит в основном из метилового эфира цис-3-(Z-2-хлор-3,3,3-трифторпроп-1-ен-1-ил)-2,2-диметилциклопропанкарбоновой кислоты.

Пример 7. Данный пример иллюстрирует получение метилового эфира 3-(2-хлор-3,3,3-трифторпроп-1-ен-1-ил)-2,2-диметилциклопропанкарбоновой кислоты в условиях, когда трет-бутанол удаляют путем азеотропной перегонки с толуолом.

Трет-бутилат натрия (2,5 г) быстро добавляют к смеси метил(6,6-дихлор-3,3-диметил-7,7,7-трифторгепт-4-еноата) (5,55 г, концентрация 91%) и толуола (50 см³), температуру которой поддерживают равной 40^oC при атмосферном давлении. Получившуюся в результате смесь перемешивают, в то время как давление снижают до 5333 Па, и выдерживают при этом значении давления в течение 2 часов, после чего давление возвращают к атмосферному и смесь гасят уксусной кислотой (4,0 см³). Исследование смеси методом количественного газохроматографического анализа показывает, что желаемый продукт (в виде цис-Z-изомеров) присутствует в количестве 75%.

Пример 8. Данный пример иллюстрирует получение метилового эфира 3-(2-хлор-3,3,3-трифторпроп-1-ен-1-ил)-2,2-диметилциклопропанкарбоновой кислоты в условиях, когда трет-бутанол удаляют путем азеотропной перегонки с ксилолом.

Используя методику предыдущего примера, за исключением того, что вместо толуола применяют ксилол (50 см³), и пониженное давление составляет 2667 Па и выдерживают в течение 2,5 часов. В течение этого периода дополнительно добавляют ксилол, чтобы поддерживать постоянный объем. Исследование реакционной смеси показывает, что желаемый продукт (в виде цис-Z-изомеров) был получен с выходом 75%.

Формула изобретения

1. Галогенированный сложный эфир формулы I
CF₃ - CXCl - CH(OH) CH₂ - C(CH₃)₂ - CH₂ - CO₂R,
где Х представляет хлор или бром и R представляет водород или алкил, содержащий вплоть до 4 атомов углерода.

2. Соединение по п.1, где Х представляет хлор, R представляет метил.

3. Способ получения соединения формулы I по п.1, где Х представляет хлор или бром, R представляет алкил, содержащий вплоть до 4 атомов углерода, заключающийся в том, что соединение формулы II
CF₃ - CHXCl
подвергают взаимодействию с соединением формулы III
O = CH - CH₂ - C(CH₃)₃ - CH₂ - CO₂R,
значения Х и R указаны выше, в присутствии сильного основания и инертного растворителя.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что сильное основание представляет собой алкоголят щелочного металла.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что сильное основание представляет собой трет-бутилат натрия или калия.

6. Способ по п.3, отличающийся тем, что процесс проводят в интервале температур от - 80^oС до 0^oС.

7. Способ по п.3, отличающийся тем, что соединение формулы III получают путем дополнительной стадии взаимодействия соединения формулы IV
BrCH₂ - CH₂ - C(CH₃)₂ - CH₂ - CO₂R
с донором кислорода и основанием.

8. Способ по п.7, отличающийся тем, что донор кислорода представляет собой пиридин-N-оксид и основание представляет собой карбонат щелочного металла.

9. Способ по п.7, отличающийся тем, что соединение формулы IV получают путем дополнительной стадии взаимодействия соединения формулы V
CH₂ = CH - C(CH₃)₂ - CH₂ - CO₂R
с бромистым водородом в присутствии свободно-радикального катализатора.

10. Способ по п.9, отличающийся тем, что свободно-радикальный катализатор представляет собой органическую перекись.

11. Способ получения алкилового эфира 3-(2-хлор-3,3,3-трифторпроп-1-ен-1-ил)-2,2-диметилциклопропанкарбоновой кислоты, отличающийся тем, что он включает (а) обработку соединения формулы I по п.1 дегидратирующим агентом с получением соединения формулы VI
CF₃ - CXCl - CH = CH - C(CH₃)₂ - CH₂ - CO₂R
(б) обработку соединения формулы VI, по меньшей мере, одним мольным эквивалентом основания в инертном растворителе и выделение сложного алкилового эфира 3-(2-хлор-3,3,3-трифторпроп-1-ен-1-ил)-2,2-диметилциклопропанкарбоновой кислоты из реакционной смеси.

12. Способ по п.11, отличающийся тем, что дегидратирующий агент представляет собой оксихлорид фосфора.

13. Способ по п. 11, отличающийся тем, что основание, используемое на стадии (б), представляет собой алкоголят щелочного металла.

14. Способ по п.12, отличающийся тем, что алкоголят щелочного металла представляет собой трет-бутилат натрия или калия.