DE1593387C - Verfahren zur Herstellung eines Di hydrochrysanthemolactons - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung ■ Zur Herstellung von y- oder <5-Lactonen werden

" bekanntlich cyclische Dicarbonsäureanhydride mit

einer Grignard-Verbindung nach folgendem Reaktionsschema zur Umsetzung gebracht:

R R

von Dihydrochrysanthemolacton der Formel

j O

: H H

CH₃

CH₂

C-CH₂-C C—C = ι

CH₃ CH₃

/^c\

CO
_(c)/ \ IRMgX, _{(C)n 0}

η = 2 oder 3

welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man eis- . ^B.«.^dfJ Umsetzung eines symmetrischen cyclischen Homocaronsäureanhydrid der Formel ¹^ ^An^^dnds> ™^e Phthalsäureanhydrid, mit einer Gng-

nard-Verbmdung ist zu erwarten, daß sich nur eine Art von Lacton nach folgender Gleichung bildet:

O = C-CH₂-C-

-C-C=O

\_c/

CH₃ CH₃

CO,

CO'

CH₃ CH₃

2CH₃MgJ

CO

mit 2 Mol einer Grignard-Verbindung der allgemeinen Formel

CH₃MgX,

in der X ein Halogenatom bedeutet, in einem inerten organischen Lösungsmittel bei Temperaturen von —20 bis +150⁰C zur Umsetzung bringt.

CO

CH

Bei Verwendung eines Dicarbonsäureanhydrids mit einer asymmetrischen Molekülstruktur werden jedoch in der Regel zwei Arten eines Lactons gebildet.

Somit ist zu erwarten, daß bei der Umsetzung von cis-Homocaronsäureanhydrid mit 2 Mol Methylmagnesiumjodid z. B. zwei Isomeren oder deren Gemisch nach folgender Gleichung gebildet werden:

CH₃

	2CH3MgJ	(a) ^
CO I CH
C-C-CH3 H I CH3	(b) .

O = C

CH,

CH

Ia

C-C-CH₃

H :

CH₃

H₃C

C = O
CH

Ib

C-C-CH₃
H ,
CH₃

Bei Reaktionen dieser Art läuft gewöhnlich der Reaktionsweg (a) ab, weil nach der Elektronentheorie eine stärker polarisierte Carbonylgruppe bevorzugt von der Grignard-Verbindung angegriffen wird.

Überraschenderweise wurde jedoch festgestellt, daß bei der Behandlung von cis-Homocaronsäureanhydrid mit einer Methyl-Grignard-Verbindung zur Einführung von zwei Methylgruppen bevorzugt ein Dihydrochrysanthemolacton der Formel Ib gebildet wird.

Die sorgfältige Untersuchung des Produktes ergab, daß als Nebenprodukt in Spuren Pyrocin gebildet wird, das vermutlich über den Reaktionsweg (a) ge-ImMm wird. Dessen Menge ist jedoch vernachlässigbar und somit ist ersichtlich, daß die Reaktion vorwiegend über den Weg (b) verläuft.

Bekanntlich ist Chrysanthemummonocarbonsäure ein wesentlicher Bestandteil natürlicher und künstlicher Pyrethrum-Insektizide, wie Pyrethrin, Cinerin, »Allethrin« und »Cyclethrin«. Chrysanthemummonocarbonsäure kommt in zwei Arten von Isomeren vor, nämlich den eis- und trans-Isomeren, die ihrerseits als optisch aktive (+)- und (—)-Antipoden vorkommen.

Es ist auch bekannt, daß diese vier Arten von Isomeren eine unterschiedliche insektizide Aktivität in den Insektiziden Verbindungen hervorrufen, bei denen sie den Säurerest bilden.

3 4

Die herkömmlichen Verfahren zur chemischen Her- magnesiumchlorid, Methylmagnesiumbromid und Mestellung von Chrysanthemummonocarbonsäure er- thylmagnesiumjodid.

geben ein Gemisch von optisch inaktiven eis- und Die Reaktionszeit hängt von der Reaktionstempe-

trans-Formen. ratur ab. Beispielsweise ist bei einer Reaktionstempe-

Dementsprechend müssen die Stereoisomeren von- 5 ratur von 20 bis 30⁰C die Umsetzung innerhalb von

einander getrennt und in die optisch aktiven Isomeren etwa 10 Minuten nach beendeter Zugabe der Grignardgespalten werden. Das Antipodenisomere muß racemi- Verbindung zum cis-Homocaronsäureanhydrid besiert werden, um eine optisch aktive Chrysanthemum- endet. Wenn man die Reaktionswärme abführt, kann monocarbonsäure mit hoher Wirksamkeit zu erhalten. die Umsetzung über längere Zeit durchgeführt werden, Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhält man io indem man die Grignard-Verbindung zum cis-Homo-

selektiv ein optisch aktives Dihydrochrysanthemolac- caronsäureanhydrid zutropft.

ton, wenn man ein optisch aktives cis-Homocaron- Nach beendeter Umsetzung wird das Reaktionssäureanhydrid als Ausgangsverbindung einsetzt. gemisch in verdünnte Mineralsäure oder wäßrige

Dihydrochrysanthemolacton läßt sich nach S. H. Ammoniumchloridlösung eingegossen, um den Gri-Harper und R. A. Thompson, Journal of 15 gnard-Komplex zu zersetzen, und anschließend wird Science and Food Agriculture, Bd. 3, 1952, S. 233, das Reaktionsgemisch mit verdünnter Mineralsäure leicht in die entsprechende optisch aktive cis-Chrysan- angesäuert.

themummonocarbonsäure umwandeln. Das saure Reaktionsgemisch wird z. B. mit Diäthyl-

Außerdem kann die optisch aktive cis-Chrysanthe- äfcher oder Benzol extrahiert, und die erhaltene orgamummonocarbonsäure leicht in die trans-Carbonsäure 20 nische Lösung wird mit wäßriger Alkalicarbonatlösung umgewandelt werden, die besonders wertvoll ist zur behandelt, um Spuren von Pyrocin als Neutralprodukt Herstellung von Pyrethrum-Insektiziden. abzutrennen.

Das verfahrensgemäß eingesetzte cis-Homocaron- Die wäßrige Alkalicarbonatlösung wird dann mit

säureanhydrid kann aus .d³-Caren hergestellt werden. verdünnter Mineralsäure angesäuert und hierauf z. B. zJ³-Caren wird ozonisiert und anschließend reduktiv 25 mit Diäthyläther oder Benzol extrahiert, um das ölige zersetzt, wobei man den Aldehyd der Formel Produkt abzutrennen. Das erhaltene ölige Produkt

wird in Gegenwart einer geringen Menge Schwefel-

H H säure, Methansulfonsäure oder p-Toluolsulfonsäure

] ] erwärmt, wobei in hoher Ausbeute der Ringschluß zum

pu rnm r r- γή mn ■ 3o Dihydrochrysanthemolacton erfolgt. Die Verbindung

χ / ist em farbloses, kristallines Produkt.

C Ein aus einem optisch aktiven Ausgangsmaterial er-

' γ haltenes optisch aktives Dihydrochrysanthemolacton

CH₃ CH₃ kann in optisch aktive Chrysanthemumcarbonsäure

35 umgewandelt werden. Insbesondere kann (—)-Di-

erhält, der durch intramolekulare Aldolkondensation hydrochrysanthemolacton in (-f-)-Chrysanthemumcarin das cyclische «,/^-ungesättigte Keton der Formel bonsäure umgewandelt werden, welche besonders wertvoll zur Herstellung von Pyrethrum-Insektiziden ist. Es wurde festgestellt, daß man (+)-cis-Homocaron-40 säureanhydrid nach dem erfindungsgemäßen Verfahren in (—^Dihydrochrysanthemolacton bzw. (—^cis-Homocaronsäureanhydrid in (+)-Dihydrochrysanthemolacton umwandeln kann. Die erfindungsgemäß hergestellte Verbindung behält die absolute 45 sterische Konfiguration der beiden asymmetrischen Kohlenstoffatome C₁ und C₃ im Cyclopropanring bei, was sich aus dem Drehwert der erfindungsgemäß herumgewandelt wird. gestellten Verbindungen ergibt.

Das auf diese Weise erhaltene Keton wird zu eis- Das Beispiel erläutert die Erfindung.

Homocaronsäure oxydiert. Anschließend wird aus 5° -

dieser Verbindung intramolekular Wasser abgespalten,
wobei cis-Homocaronsäureanhydrid anfällt. Beispiel

Bei Verwendung eines optisch aktiven (+)- oder

(—)-zl³-Carens erhält man das entsprechende optisch 0,8 g (+J-cis-Homocaronsäureanhydrid werden in

aktive cis-Homocaronsäureanhydrid. 55 eine Diäthylätherlösung von Methylmagnesiumjodid

Bei der Durchführung der Grignard-Reaktion wird gegeben, die aus 0,29 g Magnesium, 2,0 g Methyljodid vorzugsweise ein organisches Lösungsmittel verwendet, und 7 ml reinem Diäthyläther hergestellt worden war. wie es gewöhnlich bei Grignard-Reaktionen benutzt Die Zugabe erfolgt innerhalb von 5 Minuten bei 30⁰C wird. unter Rühren. Anschließend wird das Gemisch weitere

Beispiele für solche Lösungsmittel sind aliphatische 60 30 Minuten bei der gleichen Temperatur gerührt. Äther, wie Diäthyläther und Dibutyläther, alicyclische Hierauf werden 10 ml wäßrige 20%ige Ammonium-Äther, wie Tetrahydrofuran, 1,4-Dioxan und 4-Methyl- chloridlösung unter Kühlung zugegeben. Das Gemisch 1,3-dioxan, Dialkylaniline, wie N,N-Dimethylanilin wird so lange gerührt, bis sämtliche Feststoffe fast voll- und Ν,Ν-Diäthylanilin, aromatische Kohlenwasser- ständig verschwunden sind.

stoffe, wie Benzol und Toluol, Erdölkohlenwasser- 65 Nach dem Abtrennen der Ätherschicht werden zur stoffe, wie Petroläther, η-Hexan, Benzin und Cyclo- wäßrigen Lösung 5 ml 10°/_oige Schwefelsäure gegeben.

hexan, oder deren Gemische. Hierbei scheidet sich ein öliges Produkt ab. Die wäß-

Beispiele für Grignard-Verbindungen sind Methyl- rige Lösung wird mit Diäthyläther überschichtet, und

I HC	H	H
CH3COC	c	C C
CH3	CH3

10

hierauf wird das Gemisch durch Zugabe von 10°/₀iger Natriumcarbonatlösung alkalisch gemacht. Anschließend wird die Diäthylätherschicht abgetrennt.

Nach dem Verdampfen des Äthers hinterbleiben 0,02 g eines öligen Produktes, das sich nach einiger Zeit verfestigt. Das erhaltene Produkt besteht auf Grund seines IR-Spektrums aus rohem Pyrocin.

Die wäßrige Lösung wird mit 10°/₀iger Schwefelsäure angesäuert und mit Toluol extrahiert. Die ToluoUösung wird mit 5 mg p-Toluolsulfonsäure versetzt und 1 Stunde unter Rückfluß zum Sieden erhitzt. Nach dem Abkühlen wird die ToluoUösung mit 5°/_oiger Natriumcarbonatlösung und anschließend mit Wasser gewaschen und hierauf über wasserfreiem Natriumsulfat getrocknet. Danach wird das Toluol unter vermindertem Druck abdestilliert. Es hinterbleiben 0,5 g eines hellgelben öligen Produktes, das nach einiger Zeit kristallisiert.

Das aus η-Hexan umkristallisierte Produkt schmilzt bei 83°C [cc] % —77°. Das IR-Spektrum stimmt mit einer authentischen Probe von (—)-Dihydrochrysanthemolacton überein. Der Mischschmelzpunkt ist nicht erniedrigt.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur Herstellung von Dihydrochrysanthemolacton der Formel

   CH₃

   CH₃

   H H

   :C—CH₂-C C-C = O

   CH₃ CH₃

   dadurch gekennzeichnet, daß man cis-Homocaronsäureanhydrid mit 2 Mol einer Grignard-Verbindung der allgemeinen Formel

   CH₃MgX

   in der X ein Halogenatom bedeutet, in einem organischen, inerten Lösungsmittel bei Temperaturen von —20 bis +150⁰C zur Umsetzung bringt.