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Verfahren ur Herstellung von 2-Chlormethylen-3,3-di-
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methyl-tetrahydrofuran Die vorliegende Erfindung betrifft ein neues
Verfahren zur Herstellung des neuen 2-Chlormethylen-3,3-dimethyltetrahydrofurans,
welches als Zwischenprodukt für die Synthese von fungiziden und antimykotischen
Wirkstoffen verwendet werden kann.
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2-Chlormethylen-3,3-dimethyl-tetrahydrofuran war bischer noch nicht
bekannt.
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ES wurde gefunden, daß man das neue 2-Chlormethylen-3,3-dimethyl-tetrahydrofuran
der Formel
erhält, wenn an 1,1,5-Trichlor-3,3-dimethyl-1-penten der Formel
mit Carboxylaten der Formel R¹-CO-OM¹ (III) in welcher R¹ für Wasserstoff, gegebenenfalls
substituiertes Alkyl oder Aryl steht und M¹ für ein Äquivalent eines Alkali- oder
Erdalkalimetall-ions oder ein Ammonium-ion steht, bei Temperaturen zwischen 100
und 250°C umsetzt und anschließend mit einer der Formel R²-O-M² (IV) in welcher
R² für Wasserstof, gegebenenfalls substituiertes Alkyl oder Aryl steht und M² für
ein Äquivalent eines Alkali- oder Erdalkalimetall-ions steht, bei Temperaturen zwischen
20 und 200°C behandelt.
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Es ist als ausgesprochen überraschend zu bezeichen, daß in einem Eintopfverfahren
Substitution, Solvolyse, Eliminierung
und Ringschluß so kontrolliert
ablaufen, daß das neue Zwischenprodukt 2-Chlormethylen-3,3-dimethyltetrahydrofuran
in guter Ausbeute entsteht. Das Verfahren ist daher von technischen Interesse.
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Verwendet man 1,1,5-Trichlor-3,3-dimethyl-1-penten (I), Natriumacetat
und Natriummethylat als Ausgangsstoffe, so kann die Reaktion durch das folgende
Formelschema wiedergegeben werden.
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Das als Ausgangsstoff verwendete 1,1,5-Trichlor-3,3-dimethyl-1-penten
der Formel II und dessen Herstellung aus 1, 1-Dichlorethen und 1, 3-Dichlor-3-methyl-butan
in Gegenwart von Aluminium-III-chlorid ist bereits bekannt tDE-OS 30 29 2707.
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Die weiterhin als Ausgangsstoffe verwendeten Carboxylate sind durch
die Formel III definiert. In dieser Formel steht R vorzugsweise für Wasserstoff,
für Alkyl mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen und für Phenyl, wobei die beiden letzgenannten
Reste substituiert sein können durch Halogen, Alkoxy mit bis zu 3 Kohlenstoffatomen,
Phenyl und/oder Phenoxy. Als Metallionen M1 kommen vorzugsweise
die
Ionen der Alkali- und Erdalkali-metalle, vorzugsweise Natrium-, Kalium- und Calcium-ionen,
in Frage. Als Beispiele für-die Carboxylate seien die Natrium-, Kalium-und Calcium-Salze
folgender Carbonsäuren genannt: Ameisensäure, Essigsäure, Propionsäure, Buttersäure,
Benzoesäure, Chioressigsäure.
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Die Carboxylate der Formel III sind allgemein bekannte und Laboratoriumsübliche
Verbindungen.
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Die in der zweiten Stufe des Verfahrens verwendete Base ist durch
Formel IV allgemeinen definiert. In dieser Formel steht R² vorzugsweise für Wasserstoff,
Alkyl mit 1-4 Kohlenstoffatomen oder Phenyl. Die beiden letztgenannten Reste können
jeweils durch Hydroxy, Halogen, Phenyl, Alkoxy bis zu 3 Kohlenstoffatomen oder Phenoxy
substituiert sein. Als Metallionen M2 kommen vorzugsweise die Ionen der Alkalimetalle,
vorzugsweise Natrium- und Kalium-ionen, in Frage. Als Beispiele seien im einzelnen
genannt: Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid, Natrium-methanolat, Natrium-methylat,
Natriumisopropylat, Kalium-tert.-butanolat, Natr ium-phenolat, Kalium-phenolat,
Natrium-4-chlorphenolat.
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Bei dem ersten Verfahrensschritt, der Umsetzung von II mit Carboxylaten
der Formel III, kommen als Verdünnungsmittel alle inerten organischen Lösungsmittel
in Frage.
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Vorzugsweise werden polare Lösungsmittel, insbesondere Dimethylformamid,
N-Methylpyrrolidon, Hexamethylphosphorsäuretriamid, Dimethylsulfoxid, 1,3-Dimethyl-2-imidazolidon,
Tetramethylharnstoff, Sulfolan und Alkohole verwendet.
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Die Reaktionstemperatur kann in einem größeren Bereich variiert werden.
Im allgemeinen arbeitet man beim ersten Verfahrensschritt zwischen 100 und 2500C,
vorzugsweise zwischen 150 und 220"C. Die Umsetzung kann sowohl bei Normaldruck im
offenen System, als auch unter Druck im Autoklaven ausgeführt werden.
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Bei der Durchführung des ersten Verfahrensschrittes setzt man 1 bis
3 Äquivalente Carboxylat der Formel III, vorzugsweise 1 bis 2 Äquivalente, mit einem
Äquivalent 1,1 ,5-Trichlor-3,3-dimethyl-1-penten der Formel II um.
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Bei dem zweiten Verfahrensschritt, der Umsetzung mit einer Base der
Formel IV, kommen als Verdünnungsmittel alle inerten organischen Lösungsmittel in
Frage. Vorzugsweise werden polare Lösungsmittel, insbesondere Dimethylformamid,
N-Methylpyrrolidon, Hexamethylphosphorsäuretriamid, Dimethylsulfoxid, 1,3-Dimethyl-2-imidazolidon,
Tetramethylharnstoff, Sulfolan und Alkohole verwendet. Auch ein wäßriges System
ist möglich.
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Die Reaktionstemperatur kann in einem größeren Bereich variiert werden.
Im allgemeinen arbeitet man beim zweiten Verfahrensschritt zwischen 20 und 2000C,
vorzugsweise zwischen 60 und 1500C. Die Umsetzung kann sowohl bei Normaldruck im
offenen System als auch unter Druck im Autoklaven ausgeführt werden.
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Bei der Durchführung des zweiten Verfahrensschrittes des erfindungsgemäßen
Verfahrens setzt man 2 bis 5 Äquivalente
Base der Formel IV, vorzugsweie
2 bis 3 Äquivalente, zu einem Äquivalent Ausgangsstoff der Formel II ein.
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Gemäß einer besonderen Verfahrensvariante kann man nach dem ersten
Verfahrensschritt, der Umsetzung von 1,1,5-Trichlor-3,3-dimethyl-1-penten der Formel
II mit einem Carboxylat der Formel III eine Zwischenverbindung (einen Ester) der
Formel
isolieren, welche man dann zu einem Alkohol der Formel
verseift und anschließend dann letzteren mit einer Base der oben genannten Formel
IV entsprechend der oben genannten Formel IV entsprechend dem oben erwähnten zweiten
Verfahrensschritt---bei Temperaturen von 20 bis 2000C behandelt.
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Das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren neu zugängliche 2-Chlormethylen-3
, 3-dimethyl-tetrahydrofuran der
Formel I ist ein geeignetes Zwischenprodukt
zur Herstellung von fungizid wirksamen Azol-Derivaten.
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So kann man z.B. die Verbindung I mit aciden Verbindungen, wie z.B.
Chlorwasserstoff, zu substituierten 1-Chlõr-3,3-dimethylpentan-2-onen der allgemeinen
Formel
umsetzen Zvgl. hierzu die Deutsche Patentanmeldung P vom selben Anmeldetag (Le A
21 41017.
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Die obigen Verbindungen der Formel VII, in welcher X beispielsweise
für Halogen und Acetoxy steht, können mit Phenolen zu Etherketonen der Formel
umgesetzt werden, in welcher R beispielsweise für halogensubstituiertes Phenyl steht.
Durch Halogenierung gelangt man dann zu Verbindungen der Formel
in welcher Y beispielsweise für Chlor oder Brom steht.
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Durch Umsetzung der Verbindungen der Formel IX mit Imadazol oder 1,2,4-Triazol
gelangt man dann zu Azolylphenoxy-tetrahydrofuran-2-yliden-methanen der Formel
Diese Verbindungen zeichnen sich durch eine gute antimykotische Wirkung aus zvgl.
hierzu die deutsche Patentanmeldung P vom selben Anmeldungstage (Le A 21 522)~/.
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Beispiel 1
806 g (4 mol) 1,1,5-Trichlor-3,3-dimethyl-1-penten werden mit 360 g (4,4 mol) wasserfreiem
Natriumacetat in 1 1 Dimethylformamid 6 Std. unter Rückfluß erhitzt. Nach Abkühlen
auf ca. 100°C tropft man 1,6 1 (8 mol) 30 % Natriummethylat-Lösung in Methanol ein
und erhitzt weitere 4 Stunden unter Rückfluß. Die kalte Lösung wird in Wasser gegossen
und mit Methylenchlorid mehrfach extrahiert. Nach Trocknen der Lösung und Abtreiben
des Lösungsmittels bleiben 654 g Produkt zurück, das über eine Kolonne fraktioniert
wird. Bei Kp20 84-870C gewinnt man 522 g (3,56 mol, das sind 89 % der Theorie) 2-Chlormethylen-3
, 3-dimethyl-tetrahydrofuran.
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NMR (CDCl3): #1,2 (s, 6 H), 1,9 (t, J=6,5 Hz, 2H) 4,15 (t, J = 6,5
Hz, 2 H), 4,85 (s, 1 H) Beispiel 2 100,5 g (0,5 mol) 1,1,5-Trichlor-3,3-dimethyl-1-penten
werden mit 45,1 g (0,55 mol) Natriumacetat in 450 ml N-Methylpyrrolidon werden 2
Stunden unter Rückfluß erhitzt. Dann werden nach Abkühlen der Lösung 40 g (1 mol)
Natriumhydroxid in 200 ml Methanol zugetropft und 3 Stunden unter Rückfluß erhitzt.
Nach Aufarbeitung und
Destillation (Kp20 82-840C) gemäß Beispiel
1 erhält man 60 g (0,41 mol, 82 %) 2-Chlormethylen-3,3-dimethyltetrahydrofuran.
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Beispiel 3 403 g (2 mol) 1,1,5-Trichlor-3,3-dime-thyl-1-penten werden
mit 180 g (2,2.mol) Natriumacetat in 1 1 Ethylenglykol 12 Stunden unter Rückfluß
erhitzt. Dann gibt man 176 g (4,4 mol) Natriumhydroxid als Pulver zu und erhitzt
weitere 6 Stunden unter Rückfluß. Man gießt nach dem Abkühlen auf Eis und extrahiert
mit Methylenchlorid. Aus dieser Phase gewinnt man nach Destillation (Kp18 82-850C)
230 g (1,58 mol) 2-Chlor-methylen-3,3-dimethyltetrahydrofuran, das sind 79 % der
Theorie.
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Beispiel 4 a) 30 g 1,1,5-Trichlor-3,3-dimethyl-penten, 20,5 g Natriumacetat
und 150 ml Dimethylformamid werden unter Rühren 8 Stunden auf 1400C erwärmt. Anschließend
wird an einer Kolonne das als Lösungsmittel dienende Dimethylformamid im Vakuum
abdestilliert, das zurückbleibende Sumpfgemisch wird mit 100 ml Wasser und 100 ml
Dichlormethan versetzt und bis zur Lösung des Salzes gerührt. Nach der Phasentrennung
in einem Scheidetrichter wird die organische Phase destillativ aufgearbeitet. Man
erhält 29 g 5,5-Dichlor3,3-dimethyl-pent-4-en-1-yl-acetat, Kp12 116-120aC.
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b) 200 g 5,5-Dichlor-3,3-dimethyl-pent-4-en-1-yl-acetat werden in
600 ml Methanol gelöst. Nach Zugabe
von 6 g Kalium-tert.-butylat
wird das Gemisch auf Rückflußtemperatur erhitzt und über eine Kolonne fraktionierend
destilliert. Zunächst erhält man unter Normaldruck eine Fraktion aus Methylacetat
und Methanol. Sobald nur noch reines Methanol abdestilliert, wird die Destillation
im Vakuum weitergeführt.
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Man erhält 147 g 5,5-Dichlor-3,3-dimethyl-pent-4-en-1-ol, Kp1 90-950C.
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c) 91,5 g (0,5 mol) 5,5-Dichlor-3,3-dimethyl-pent-4-en-1-ol und 116
g (1 mol) Natriumphenolat werden in 500 ml Dimethylformamid während 10 Stunden unter
Rückfluß erhitzt. Dann wird mit Methylenchlorid verdünnt und mit verdünnter Natronlauge
mehrfach ausgeschüttelt. Aus der getrockneten Lösung bleiben 75,8 g Rohprodukt nach
Abziehen des Lösungsmittels zurück. Die Destillation bei Kp20 83-860C liefert 63
g (0,43 mol) 2-Chlormethylen-3,3-dimethyltetrahydrofuran, das sind 86 % der Theorie.