DE2951739A1

DE2951739A1 - Phenoxypyridinderivate und verfahren zu ihrer herstellung

Info

Publication number: DE2951739A1
Application number: DE19792951739
Authority: DE
Inventors: Masataka Hatanaka; Shigeru Ishii; Kiyomi Ozawa
Original assignee: Nissan Chemical Corp
Current assignee: Nissan Chemical Corp
Priority date: 1978-12-29
Filing date: 1979-12-21
Publication date: 1980-07-10
Also published as: GB2038823A; JPS5592370A; FR2445320A1; US4251662A; GB2038823B

Description

-u-

Die vorliegende Erfindung betrifft neue Phenoxypyridinderivate, die aus dem Stand der Technik nicht bekannt sind und effektiv verwendbare Zwischenprodukte darstellen. Aus diesen Zwischenprodukten werden zur Bekämpfung von Schädlingen geeignete Verbindungen, insbesondere synthetische Insektizide vom Pyrethroid-Typ auf besonders wirtschaftliche Weise mit hoher Effizienz hergestellt.

In jüngster Zeit wurden in großem Umfang Strukturmodifikationen des natürlichen Pyrethrins untersucht. Verschiedene synthetische Pyrethroide, z.B. Chrysanthemumsäureesterderivate und Isovaleriansäurederivate, die nicht zum Chrysanthemumsäure-Typ zählen, wurden praktisch als Insektizide eingesetzt. Natürliches Pyrethrin weist eine ausgezeichnete Sofortwirkung, eine geringe Toxizität gegenüber Säugetieren und einen geringen Restwerteffekt auf. Es stellt ein wirksames Insektizid zur Bekämpfung gesundheitsschädlicher Insekten im Haushalt dar, ist jedoch wegen der Photozersetzlichkeit der Verbindung in natürlicher Umgebung als Insektizid im landwirtschaftlichen Bereich nicht effektiv. Andererseits weisen synthetische Pyrethroide ausgezeichnete Insektizidwirkung und Restwerteffekte auf, und zwar sowohl gegen Insektenschädlinge im Gesundheitswesen wie auch im landwirtschaftlichen Bereich. Die synthetischen Pyrethroide können jedoch im Hinblick auf die Produktionskosten, verglichen mit anderen synthetischen Verbindungen, wie organischen Phosphor- und Carbamat-Insektiziden, nicht wirtschaftlich hergestellt werden. Es besteht folglich ein Bedarf, neue Verfahren zur Herstellung synthetischer Pyrethroide zu entwickeln, welche vorteilhafte industrielle Verfahren darstellen.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, neue Verbindungen zu schaffen, die effektiv als Zwischenprodukte für synthetische Pyrethroide eingesetzt werden können und aus

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denen wichtige, synthetische Pyrethroide auf besonders wirtschaftliche Weise mit hoher Effizienz hergestellt werden können. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung der neuen Verbindungen zu schaffen.

Die erfindungsgemäßen Aufgaben werden dadurch gelöst, daß man neue Phenoxypyridinderivate der Formel

(CH₃COO)_nCH₃__nR (I)

schafft, wobei R für

und n 1 oder 2 bedeutet.

Die Erfinder haben festgestellt, daß neue Phenylcyclopropancarbonsäure-Derivate der Formel (V) ausgezeichnete insektizide und akarizide Wirksamkeit aufweisen.

CH₃ CH₃
^C Y

CH -^NCH - COOCH - R (V)

wobei X ein Wasserstoff- oder ein Halogenatom, eine C_1-5-Alkylgruppe, eine Cjc-Alkoxygruppe, eine Trifluormethyl-, Cyclopropyl-, Tri-niedrig-alkylsilyl-, Niedrigalkylthio- oder Cyanogruppe bedeutet; Y für ein Wasserstoffatom oder eine Cyanogruppe steht und R die oben gegebene Bedeutung hat.

Die Phenylcyclopropancarbonsäure-Derivate stellen einen neuen Typ von synthetischen Pyrethroiden dar, welche ein Phenoxypyridingerüst aufweisen und gemäß den folgenden Reaktionsgleichungen hergestellt werden können.

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^COZ

lb genierungsmittel

COQCH-R

CH., CH

QIIC-R MCN

_coz

CTT₁. CH,-

COOCH-R

CN

wobei X, Y und R die oben angegebene Bedeutung haben und M für Na oder K steht; und wobei Z für ein Halogenetom oder eine substituierte Sulfonsäuregruppe steht.

Bisher waren jedoch keine industriell vorteilhaften Verfah ren zur Herstellung von Phenoxypyridinmethanolen, Cyano-(phenoxypyridin)-methanol oder Phenoxypicolinaldehyden bekannt, die bei den genannten Umsetzungen eingesetzt werden.

In der japanischen ungeprüften Patentpublikation 112881/1978 sind die folgenden Verfahren vorgeschlagen worden.

CH₃OOC

^NaBH

HOCH

ei

(i- Ru).,AlH
FTtSt^ >

^HO

C)IIC

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Das bei diesen Umsetzungen eingesetzte Ausgangsmaterial Methyl-6-chlorpicolinat und das als Reduktionsmittel verwendete Natriumboranat oder Diisobutylaluminiumhydrid sind teure Reagentien. Bei der letzten Reaktion zur Herstellung des Aldehyds wird die Umsetzung bei tiefer Temperatur, wie z.B. -50°C, durchgeführt. Das Herstellungsverfahren gemäß dieser Reaktionsfolge stellt daher kein effektives industrielles Verfahren dar.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren können die angestrebten Verbindungen in hoher Reinheit hergestellt werden, indem man wirtschaftliche Ausgangsmaterialien und Reagentien einsetzt. Die angestrebten Verbindungen werden außerdem unter einfachen Verfahrensbedingungen in hohen Ausbeuten erhalten. Das Verfahren zur Herstellung der neuen erfindungsgemäßen Phenoxypyridinderivate wird durch die folgenden Reaktionsgleichungen (A) und (B) dargestellt:

Oxidationsmittel

(A) (CH₃COO)_n_ _lCII₄__nR ,(CH₃COO)_n-1CH_4n-R.

(B) (CH₃COO)_n-1CH_4-11R' ^(CH3^CO)2^Q _? (CH₃COO)_nCH_3nR

wobei R und η die oben angegebene Bedeutung haben und R^f für

oder -<! ^N> steht.

Im folgenden wird das Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Verbindungen näher erläutert. Bei der Reaktion (A) wird als Ausgangsmaterial Phenoxypicolin oder Phenoxypyridinmethanolacetat verwendet und ein zur Bildung von

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N-Oxid bei Pyridinderivaten brauchbares Oxidationsmittel eingesetzt. Brauchbare Oxidationsmittel sind in Pyridin and It's Derivatives (Heterocyclic Compounds), Band 14, Suppl. Part 2, Seiten 5-15t von R.A.Abramovitch, beschrieben. Bei einem industriellen Verfahren wird vorzugsweise eine Kombination von Wasserstoffperoxid und Eisessig oder Peressigsäure oder Pertrifluoressigsäure eingesetzt, welche wirtschaftlich erhältlich sind. Das Oxidationsmittel kann bei der Reaktion in äquimolaren Mengen, bezogen auf Phenoxypicolin oder Phenoxypyridinmethanolacetat, als den Ausgangsmaterialien, eingesetzt werden. Es kann jedoch auch ein Überschuß des Oxidationsmittels verwendet werden, wodurch es gleichzeitig den Effekt eines Lösungsmittels hat.

Die Umsetzung wird gewöhnlich bei einer Temperatur von Zimmertemperatur bis etwa 10O⁰C durchgeführt. Falls die Reaktionstemperatur etwa Zimmertemperatur ist, wird zur Vervollständigung der Umsetzung eine lange Zeit benötigt. Vorzugswelse wird daher die Umsetzung bei etwa 70 bis 90°C durchgeführt, um die Reaktion während einiger bis 10 und mehr Stunden vollständig durchzuführen.

Das N-Oxid-Derivat kann aus der Reaktionsmischung mittels herkömmlicher Trennverfahren, wie z.B. Kondensation, Extraktion, Waschen, Trocknen, Vakuumdestillation und Chromatographie, abgetrennt werden.

Phenoxypicolin, das in der Reaktion (A) als Ausgangsmaterial verwendet wird, kann einfach gemäß dem folgenden, bekannten Syntheseverfahren oder auf ähnliche Weise unter Verwendung von Aminopicolin als Ausgangsmaterial erhalten werden.

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Br₂

HO

Reaktion (A) Reaktion (B)

CU COOClI

Im folgenden wird die Reaktion (B) näher erläutert. Das mittels der Reaktion (A) oder durch andere Verfahren erhaltene N-Oxid-Derivat kann als Ausgangsmaterial verwendet werden. Zu dem N-Oxid-Derivat wird Essigsäureanhydrid in einer größeren Menge als dem äquimolaren Verhältnis zugegeben. Um eine glatte Reaktion zu erreichen, werden vorzugsweise etwa 2 Mol Essigsäureanhydrid/Mol N-Oxid-Derivat verwendet. Das überschüssige Essigsäureanhydrid dient als Reaktionsmedium. Gegebenenfalls kann zusammen mit dem überschüssigen Essigsäureanhydrid bei der Umsetzung ein polares Lösungsmittel, wie Dioxan, verwendet werden. Es ist auch möglich, gegebenenfalls ein anderes Lösungsmittel zuzugeben.

Vorzugsweise wird die Umsetzung bei einer Temperatur von etwa 50⁰C bis etwa dem Siedepunkt des Lösungsmittels durchgeführt. Es wird insbesondere bevorzugt, die Umsetzung bei mehr als 100°C durchzuführen, um die Reaktion innerhalb einiger 10 Minuten vollständig ablaufen zu lassen. Nach der Umsetzung erhält man ein Rohprodukt, indem man aus der Reaktionsmischung überschüssiges Essigsäureanhydrid und Essigsäure und dergl. als Nebenprodukte abdestilliert. Das Rohprodukt wird nach herkömmlichen Trennverfahren, wie z.B. Vakuumdestillation und Chromatographie, gereinigt.

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Im folgenden werden die Strukturen der erfindungsgemäßen Verbindungen dargestellt, die nach dem beschriebenen Verfahren hergestellt wurden.

Verbindung Nr. Struktur

Ο-/Λ 1 N-< X=/ (Vl)

CH₉-T _ 7

CIL₁COO)₁₁C!!-^ >

N /

2 jsr—?Γ V=/ (νιο

(CH.

³ CH₃COOCII₂-Or ^ ^(V11I)

(JX)

ClI COOCH₉-/

Diese Verbindungen stellen neue, brauchbare Zwischenprodukte zur Synthese von synthetischen Pyrethroiden dar. Die Verbindungen Nr. 1 und 2 werden besonders leicht in hohen Ausbeuten hergestellt und synthetische Pyrethroide, die unter Verwendung der genannten Verbindungen als Zwischenprodukte gemäß dem folgenden Verfahren erhalten werden, weisen eine ausgezeichnete insektizide und akarizide Wirksamkeit auf.

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Im folgenden werden Reaktionsgleichungen für das Verfahren zur Herstellung von Phenylcyclopropancarbonsäureestern unter Verwendung von Verbindung Nr. 1 oder Nr. 2 als typische Verbindungen gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Verbindungen Nr. 3 bis 6 der vorliegenden Erfindung können ebenfalls durch ähnliche Reaktionen in die korrespondierenden Carbonsäureester überführt werden.

CH

CH, CH

CH₁, CIl

COZ

COOCH-^

^KO"

CH₃OH, H₂O

-> ΟΙΚΤ-ΖΛ

W/

COZ, MCN

wobei Z die oben angegebene Bedeutung hat und N für Na oder K steht. Die bei der beschriebenen Reaktionsfolge erhaltenen Phenylcyclopropancarbonsäure-Derivate weisen eine ausgezeichnete insektizide und akarizide Wirksamkeit sowohl gegen verschiedene gesundheitsschädliche Insekten, wie z.B. Stubenfliegen und Moskitos, als auch gegenüber Insektenschädlingen im landwirtschaftlichen Bereich und im Gartenbau, z.B. solchen, die Reis, Gemüse, Früchte, Baumwolle und andere Pflanzen schädigen, auf. Die Wirksamkeit dieser

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Phenylcyclopropancarbonsäure-Derivate wird in der älteren Patentanmeldung (japanische Patentanmeldung Nr.152838/1978) beschrieben.

Die erfindungsgemäßen Phenoxypridinderivate stellen mit hoher Effizienz einsetzbare Zwischenprodukte dar, aus denen die genannten Insektiziden und akariziden Verbindungen mit hoher Reinheit in hoher Ausbeute erhalten werden können. Das heißt, die neuen Zwischenprodukte gemäß der vorliegenden Erfindung können besonders vorteilhaft zur Herstellung der genannten insektiziden und akariziden Verbindungen eingesetzt werden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Beispielen näher erläutert.

Beispiel 1

Herstellung von S-Phenoxypyridin-E-methanolacetat (Verbindung Nr. 1: Formel VI)

In 130 ml Eisessig werden 39,8 g 6-Phenoxy-2-picolin aufgelöst, es werden 20 ml 35%iges Wasserstoffperoxid zugegeben und die Mischung wird 3 h bei 80⁰C gerührt und umgesetzt. Dann werden weitere 15 ml einer 35#igen Wasserstoffperoxidlösung zugegeben und die Mischung 9 h bei 80°C zur Vervollständigung der Reaktion gerührt. Nach der Umsetzung wird die Reaktionsmischung unter vermindertem Druck auf etwa 50 ml konzentriert. Dann werden 50 ml Wasser zu dem Rückstand gegeben und die Mischung weiter konzentriert, um etwa 50 ml Rückstand zu erhalten. Das Produkt wird mit 100 ml Chloroform extrahiert. Die Chloroformschicht wird mit einer wäßrigen Lösung von Kaliumcarbonat gewaschen, bis die Entwicklung von Kohlendioxidgas aufhört, und anschließend über Natriumsulfat getrocknet. Das Chloroform wird unter vermindertem Druck abdestilliert, und man erhält 42,0 g 6-Phenoxy-

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2-picolin-N~oxid (n^ = 1,5978) (Ausbeute 97,2%, bezogen auf das Ausgangsmaterial Picolin). Die Gesamtmenge des resultierenden 6-Phenoxy-2~picolin-N-oxids wird mit 45,0 g Essigsäureanhydrid versetzt und man refluxiert die Mischung während 15 min, um sie umzusetzen. Nach der Reaktion wird das Essigsäureanbydrid und das Nebenprodukt Essigsäure unter vermindertem Druck abdestilliert, und das resultierende Rohprodukt wird unter vermindertem Druck destilliert. Man erhält 44,5 g der angestrebten Verbindung (Ausbeute 89,6%, bezogen auf das Ausgangsmaterial Picolin).

Struktur

Physikalische Eigenschaften
Siedepunkt: 141 bis 142°C/O,4 mrnHg
n£° m 1,5586

Elementaranalyse

berechnet: C 69,12% H 5,39% N 5,76% gefunden : 70,60 5,48 5,85 NMR-Spektrum S TpM, CCl^: 1,91 (S, 3H), 4,89 (S, 2H), 6,67 (1H, D, J=8,0 Hz), 7,50 (1H, dD, J=8,0 Hz), 6,85-7,30 (6H, M).

Bei spiel 2

Herstellung von 6-Phenoxypyridin-2-methandioldiacetat (Verbindung Nr. 2: Formel VII)

Gemäß dem Verfahren von Beispiel 1 werden 23,1 g 6-Phenoxypyridin-2-methanolacetat unter Verwendung von Wasserstoffperoxid-Eisessig oxidiert, und man erhält 21,0 g 6-Phenoxypyridin-2-methanolacetat-N-oxid (n^⁰ = 1,5926)(Ausbeute 85%). Das gesamte 6-Phenoxypyridin-2-methanolacetat-N-oxid wird in 17,3 g Essigsäureanhydrid gegeben und die Mischung 30 min unter Rückfluß erhitzt und umgesetzt. Die Reaktionsmischung

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wird abgekühlt und mit 300 ml Äther extrahiert. Die Ätherschicht wird mit 100 ml Wasser und mit einer wäßrigen Lesung von Natriumbicarbonat bis zur neutralen Reaktion ge waschen. Anschließend wird die Ätherschicht über Natriumsulfat getrocknet und der Äther abdestilliert. Das resultierende Rohprodukt wird unter vermindertem Druck destilliert, und man erhält 21,6 g der angestrebten Verbindung (Ausbeute 74,8%).

Struktur

-0 -

Physikalische Eigenschaften
Siedepunkt: 169 bis 170⁰C/0,45 mmHg n^° = 1,5434

Elementaranalyse

Berechnet: C 63,78% H 5,02% N 4,65% gefunden : 64,40 5,05 4,51

NMR-Spektrum £ TpM, CC1_/+: 1,92 (6H, S), 6,78 (1H, D, J=8 Hz), 7,60 (1H, dD, J=8 Hz), 6,90-7,50 (7H, M).

Beispiel 3

Herstellung von 6-Phenoxypyridin-4-methanolacetat (Verbindung Nr. 3: Formel VIII)

Gemäß dem Verfahren von Beispiel 1 werden 37 g 6-Phenoxy-4-picolln unter Verwendung von Wasserstoffperoxid-Eisessig oxidiert, und man erhält 28,2 g o-Phenoxypyridin^-methanol-N-oxid. Dann werden 28,2 g o-Phenoxypyridin^-methanol-N-oxid und 28,6 g Essigsäureanhydrid zu 400 ml Dioxan gegeben. Die Mischung wird 5 h unter Rückfluß erhitzt und umgesetzt. Nach dem Verfahren von Beispiel 1 wird die Reaktionsmischung aufgearbeitet und das Produkt unter vermindertem Druck destilliert. Man erhält 13,6 g der angestrebten Verbindung (Ausbeute 30%).

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Struktur

CH₃COOCH₂-^jN

NMR-Spektrum £ TpM. CCl^: 2,05 (3H, S), 5,02 (2H, S),7,9O (1H, D, J=6 Hz), 6,58-7,60 (7H, M).

Beispiel

Herstellung von 4-Phenoxypyridin-2-methanolacetat (Verbindung Nr. 5: Formel X)

Gemäß dem Verfahren von Beispiel 1 werden 37 g 4-Phenoxy-2-picolin unter Verwendung von Wasserstoffperoxid-Eisessig oxidiert, und man erhält 39,4 g ^Phenoxypyridin^-methanol-N-oxid. Das gesamte 4-Phenoxypyridin-2-methanol-N-oxid wird zu 45,0 g Essigsäureanhydrid gegeben, und das Gemisch wird 15 min unter Rückfluß erhitzt und umgesetzt. Nach der Reaktion wird das Essigsäureanhydrid und das Nebenprodukt Essigsäure unter vermindertem Druck abdestilliert und das resultierende Rohprodukt unter vermindertem Druck destilliert. Man erhält 40 g der angestrebten Verbindung (Ausbeute 88%).

Struktur

NMR-Spektrum ζ TpM, CCl^: 2,00 (3H, S), 5,01 (2H, S), 6,32-7,50 (7H, M), 8,23 (1H, D, J=6 Hz).

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Claims

1A-3081
NCI-38

NISSAN CHEMICAL INDUSTRIES LTD. Tokyo, Japan

Phenoxypyridinderivate und Verfahren zu ihrer Herstellung

Patentansprüche

Phenoxypyridinderivate der Formel

(CH₃COO)_nCH_3-0R

(D

wobei R für

steht und η 1 oder 2 bedeutet.

2. Phenoxypyridinderivate nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Formel

(II)

030028/0 7$&

ORIGINAL INSPECTED

wobei η für 1 oder 2 steht.

3. Phenoxypyridinderivat nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch die Formel

CH₃COOCH₂ .

4. Phenoxypyridinderivat nach Anspruch 2, gekenn zeichnet durch die Formel

5. Verfahren zur Herstellung von Phenoxypyridinderivaten der Formel

(CH₃COO)_nCH_3-11R (I)

wobei R für

steht und η 1 oder 2 bedeutet, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Phenoxypyridin-N-ox.1 d-Derivat der Formel

(CH₃COO)_n-1 CH₄^_nR ·

(III.)

wobei R« für

4· O

steht und η für 1 oder 2 steht, mit Essigsäureanhydrid umsetzt.

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6. Verfahren zur Herstellung von Phenoxypyridinderivaten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Verbindung der Formel

_-1CH_4-11R (IV)

wobei R die in Anspruch 5 gegebene Bedeutung hat, mit einem Oxidationsmittel umsetzt, um ein Phenoxypyridin-N-oxid-Derivat der Formel

(CH₃COO)_n-1CH_4-11R' (III)

zu erhalten, wobei R¹ die in Anspruch 5 gegebene Bedeutung hat, und die resultierende Verbindung mit Essigsäureanhydrid umsetzt.

Ö30028/0 7ÖB