DK161640B - Fremgangsmaade til rensning af pyrethroidmellemprodukter ved selektiv partiel forsaebning - Google Patents

Description

i

DK 161640 B

Den foreliggende opfindelse angår en særlig fremgangsmåde til rensning af pyrethroidmellemprodukter, Den foreliggende opfindelse angår mere specielt en fremgangsmåde, ved hvilken visse biprodukter, der dannes ved fremstillingen af 5 pyrethroidmellemprodukterne, kan fjernes derfra.

Pyrethroidmellemprodukterne er meget vigtige industrielle råstoffer ved, at de giver let adgang til kraftigt virkende insekticider. Det er således f.eks. kendt at omsætte et pyrethroidmellemprodukt såsom permethrinsyreester (PAE) med 10 en cyanohydrinester såsom metaphenoxybenzaldehydcyanohydrin= acetat til dannelse af et virksomt insekticid såsom NRDC-149 på følgende måde:

0 O

15 ΟΟΟ,,Η. O-C-CHo 1 1 5 I 3

CH Cl 0 Ø^-C-CN

CH3-C<t-t>CH~~ CHØ + 0| [Ομ CH3 Cl 00 \0 20

Permethrinsyreester Metaphenoxybenzaldehyd= cyanohydrinacetat 25 Transforestringskatalysator Ψ CH0 ! 3 o c-ch3 30 o-c-CH øi o /ØV O-lØØVC-CN X^'CH^CH=C + CoHc0CCH-, [OJ [Oji 35 NRDC - 149

DK 161640B

2

Det er i almindelighed ønskeligt, at pyrethroidmellemproduktet, ligegyldigt om det anvendes til fremstilling af insekticider eller til andre formål, er forholdsvis fri for urenheder. Pyrethroidmellemprodukterne er imidlertid uheldigvis ofte 5 forurenede ved nærværelsen af andre forbindelser, der dan nes som biprodukter ved fremstillingen af mellemproduktet.

I Pesticide Science (1974) 5, 791-799, er det vist, at reaktionen mellem ethyldiazoacetat og 1,l-dichlor-4-methyl= penta-1,3-dien i nærværelse af kobbersulfat til fremstilling 10 af ethyl-2,2-dimethyl-3-(2,2-dichlorvinyl)-cyklopropancar= boxylat resulterer i et produkt, der er forurenet med indtil 20% ethylfumarat og -maleat.

Disse forureninger er det meget vanskeligt at fjerne på grund af, at de destillerer sammen med produktforbindelsen.

15 I en artikel af André T. Hubert i Synthesis, 1976, side 600, er det angivet, at søjlekromatografi eller gas-væskekromatografi kan anvendes til at skille det ønskede produkt fra maleat- og fumaratforureningerne til fremstilling af et rent produkt.

20 Anvendelsen af en sådan teknik er imidlertid ikke praktisk i industriel målestok.

Der er derfor brug for en industrielt anvendelig fremgangsmåde til rensning af pyrethroidmellemprodukterne.

Det har nu vist sig, at pyrethroidmellemprodukterne kan skil-25 les fra forsæbelige urenheder, som findes deri, ved partiel forsæbning af blandingen af mellemproduktet og forsæbelige urenheder under sådanne betingelser, at de forsæbelige urenheder forsæbes selektivt.

Det har mere specielt vist sig, at når det forurenede pyre= 30 throidmellemprodukt bringes i kontakt med en begrænset mængde

DK 161640 B

3 af en base under kontrollerede betingelser med hensyn til pH-værdi og temperatur, kan i alt væsentligt hele mængden af forsæbelige urenheder omsættes med basen med ringe eller slet ingen indvirkning på pyrethroidmellemproduktet selv.

5

Ifølge den foreliggende opfindelse tilvejebringes der en fremgangsmåde til fjernelse af forsæbelige urenheder fra produkter, som omfatter de forsæbelige urenheder og et pyrethroid-mellemprodukt, der kan illustreres ved hjælp af strukturform-10 len: 0

II

C-OR

1 1 ^CH X1

15 / \ X

CH^-C-CHa.-CH=C m 3 I \ 2 ch3 20 hvori R er en alkylgruppe med 1-30 carbonatomer, og X* og X2 hver uafhængigt er valgt fra den gruppe, der består af fluor, brom, chlor og alkyl med 1-10 carbonatomer, kende-25 tegnet ved, at man ved en temperatur i intervallet fra 20°C til 45°C og ved en pH-værdi i intervallet fra 8 til 11,5 omsætter nævnte produkt med en vandig opløsning af natriumhydroxid med en koncentration i intervallet fra 0,1% til 10 vægt% under anvendelse af en sådan mængde, som er nødvendig 30 til at opnå en slut-pH-værdi fra 8 til 11,5, til opnåelse af selektiv forsæbning af nævnte forsæbelige urenheder, således at de bliver opløselige i nævnte vandige base, hvorpå man skiller nævnte pyrethroidmellemprodukt fra nævnte vandige base .

35

De pyrethroidmellemprodukter, som fremgangsmåden ifølge opfindelsen er mest velegnet til, er de, der fremstilles ved omsæt- 4

DK 161640 B

tving af et diazoacetat såsom ethyldiazoacetat og en dien såsom l,l-dichlor-4-methyl-l,3-pentadien. De ved denne reaktion fremstillede forbindelser indeholder ofte så meget som 20 vægt% forsæbelige urenheder, der principielt består af maleat-5 og fumaratbiprodukterne fra reaktionen. Opfindelsen kan imidlertid anvendes til pyrethroidmellemprodukter i almindelighed, som er forurenede med forsæbelige urenheder.

For at lette håndteringen kan pyrethroidmellemproduktet oplø-10 ses i et inaktivt opløsningsmiddel såsom ethanol, men det er ikke nødvendigt at gøre dette.

Ved en særligt foretrukket udførelsesform for den foreliggende opfindelse er pyrethroidmellemproduktet forbindelsen af struk-15 turen I, hvori R er ethyl, og χΐ og χ2 begge er chlor.

Urenhederne, som findes, og som fjernes i overensstemmelse med den foreliggende opfindelse, består hyppigst først og fremmest af maleat- og fumaratestrene af R.

20

Basen, som anvendes i den vandige opløsning ved udøvelsen af den foreliggende opfindelse er natriumhydroxid.

Udtrykket "fortyndet" betegner i den foreliggende tekst en 25 vandig opløsning af basen med en basekoncentration af størrelsesordenen fra ca. 0,1 vægt% til ca. 10 vægt%, selv om koncentrationer i intervallet fra ca. 0,3% til ca. 3% foretrækkes.

Den basemængde, som anvendes ved udøvelsen af den foreliggende 30 opfindelse i praksis, er fortrinsvis lidt over den støkiometriske mængde, der kræves til at forsæbe de forsæbelige urenheder. Dette skyldes, at en ringe mængde af pyrethroidmellemproduktet sædvanligvis også forsæbes og derved forbruger noget af basen.

35

DK 161640 B

5

Selv om den omtrentlige basemængde, som er nødvendig, kan beregnes, når karakteren og mængden af forsæbelige urenheder kendes, foretrækkes det at bestemme den faktisk nødvendige mængde ved hjælp af pH-værdimålinger. Det vil 5 sige, det foretrækkes at fortsætte tilsætningen af baseopløsning til blandingen, indtil man har nået et forudbestemt pH-værdi-endepunkt.

Den pH-værdi, ved hvilken fremgangsmåden ifølge den foreliggende opfindelse gennemføres, varierer fra ca. 8 til 10 ca, 11,5. Ved lavere pH-værdier kan reaktionshastigheden være langsommere end ønskeligt, og reaktionen kan i mindre grad forløbe til ende end Ønskeligt. Ved højere pH-værdier vil urenhederne blive forsæbet som ønsket, men overdrevne mængder af pyrethroidmellemproduktet kan også blive forsæbet.

15 Der bør fortrinsvis højst blive forsæbet ca. 10 vægt% af selve pyrethroidmellemproduktet.

Et særligt foretrukket pH-værdiområdé er fra ca. 9,5 til ca. 10,5. Dette pH-værdiområde kan måles ved hjælp af almindeligt pH(lakmus)-papir, hvilket i praksis er den fore-20 trukne metode at anvende i forbindelse med den foreliggende opfindelse.

Baseopløsningen bør sættes til blandingen på en sådan måde, at den resulterende reaktionsmasses pH-værdi forbliver inden for de givne pH-værdigrænser. En sådan tilsætning kan f.eks. 25 ske ved tildrypning på kontinuerlig måde eller ved tilsætning af flere portioner i løbet af et bestemt tidsrum. Baseopløsningen tilsættes fortrinsvis kontinuerligt eller halvkontinuerligt, idet tilsætningshastigheden afpasses således, at pH-værdien holdes inden for de ønskede grænser. Når 30 reaktionen er færdig, ses dette ved hjælp af et pH-værdi- endepunkt inden for det ønskede område. At reaktionen forløber til ende vil mere specielt blive opnået, når pH-værdien kan holdes inden for det ønskede område i en periode på ca.

5 minutter uden nogen yderligere basetilsætning.

DK 161640 B

6

Den temperatur, ved hvilken reaktionen gennemføres, ligger fortrinsvis fra ca. 20°C til ca. 45°C. Ved temperaturer herover kan mængden af pyrethroidmellemprodukt, der forsæbes sammen med urenhederne,blive betydelig, hvilket vil inde-5 bære et tab af ønsket produkt. Ved temperaturer under ca.

20°C kan reaktionshastigheden være langsommere end ønskeligt.

Et særligt foretrukket temperaturinterval er fra ca. 25°C til ca. 35°C.

Selv om reaktionen, der finder sted, har en noget eksoter-10 misk karakter, er den udviklede varme forholdsvis umærkelig, da den er forholdsvis ringe.

Når først reaktionen er færdig, hvilket angives ved hjælp af en stabil pH-værdi, skal reaktionsmassen have lov til at falde til ro til dannelse af en vandig fase og en ikke-15 vandig fase.

Den ikke-vandige fase vil omfatte det rensede pyrethroidmellemprodukt, medens den vandige fase vil omfatte en vandig opløsning af basen og saltene af de forsæbede urenheder.

Den ikke-vandige fase kan skilles fra den vandige fase ved 20 dekantering.

De følgende eksempler belyser den foreliggende opfindelse. EKSEMPEL 1.

Til en 250 ml 3-halset kolbe, forsynet med omrører, opvarm-25 nings- og afkølingsorganer, blev der tilsat 20 g permethrin= syreester (PAE) med en renhed på 95 vægt% med 50 ml ethanol og nogle få dråber phenolphthalein. Kolbens indhold blev holdt ved 45 - 50°C, medens der langsomt blev tilsat en 3 vægt% vandig opløsning af natriumhydroxid, indtil der blev 30 nået et permanent rødt endepunkt. Det viste sig, at kolbe-

DK 161640 B

7 indholdet blev mælket ved afslutningen af natriumhydroxidtilsætningen.

Kolbeindholdet fik lov til at dele sig i en vandig fase og en organisk fase, som derpå blev adskilt.

5 50 ml vand blev sat til den vandige fase, hvilket bevirkede udfældning af yderligere organisk stof. Dette blev udvundet og forenet med det oprindeligt udvundne organiske stof.

Den vandige fase blev så blandet med 50 ml methylenchlorid til ekstraktion af organisk stof derfra, hvorefter methylen= 10 chloridet blev fjernet og kasseret.

Den vandige fase blev syrnet, hvilket forårsagede, at en spormængde af organisk stof kom ud af opløsningen.

Den organiske fase blev vasket med 100 ml vand og derpå vakuum-strippet (10 mm Hg) ved 70°C. Slutproduktet vejede 15 16,5 g (82,5% af den oprindelige portion).

Den oprindelige permethrinsyreester og den rensede permethrin= syreester blev hver analyseret ved hjælp af gas-væske-kromatografi med følgende resultater:

Oprindelig Produkt 20 Permethrinsyreester (cis) 41,1 42,1

Permethrinsyreester (trans) 54,0 56,2

Fumarat 0,42 0,1

Maleat 0,06 0,01

Ukendt 2,6 0,8 25 Samlet vægtmængde 20 g 16,5. g

Samlet % permethrinsyreester 95,1% 98,3%

Samlet vægtmængde permethrinsyreester 19 g 16,2 g % permethrinsyreester udvundet - 85,3%

DK 161640 B

8

Dette eksempel viser, at fremgangsmåden ifølge den foreliggende opfindelse var i stand til effektivt at forbedre renheden af permethrinsyreester fra 95% til 98,3%.

EKSEMPEL 2.

5 Til en 250 ml 3-halset kolbe, forsynet med omrører, opvarmnings- og afkølingsorganer blev der tilsat 25 g uren permethrinsyreester, 50 ml ethanol og 3 dråber phenolphtha= lein. Temperaturen af kolbens indhold blev indstillet til 25°C. En 3% vandig natriumhydroxidopløsning blev tilsat 10 portionsvis i løbet af en periode på 1 1/2 time, indtil kolbens indhold viste en permanent rød farve.

Reaktionsblandingen blev så fortyndet med 75 ml vand og fik lov til at falde til ro i en vandig fase og en organisk fase. De to faser blev adskilt.

15 Methylenchlorid blev anvendt til at ekstrahere yderligere or ganisk stof fra, den vandige fase.

Den vandige fase blev derpå behandlet med syre - der dannedes ingen uklarhed eller organisk bundfald.

Det forenede organiske stof (d.v.s. det, der blev udvundet 20 ved faseseparering, og det, der blev ekstraheret fra den vandige fase) blev derpå tørret over magnesiumsulfat og strip-pet. Slutproduktet vejede 24 g.

Analyse af permethrinsyreesteren (PAE), både før og efter forsøget, blev foretaget ved gas-væskekromatografi med følgende 25 resultater:

DK 161640 B

9 Før Efter

Cis PAE 41/1 41,5

Trans PAE 54,0 56,3

Fumarat 0,42 0,09

Maleat 0,06 0,03 5 Ukendt 2,6 0,26

Samlet vægtmængde 25 g 24 g

Samlet % PAE 95,1 97,8

Samlet vægtmængde PAE 23,8g 23,5g % PAE udvundet - 98,7% 10 Dette eksempel viser, at når permethrinsyreesteren blev renset ved hjælp af fremgangsmåden ifølge den foreliggende opfindelse ved 25°C, blev der udvundet 98,7% af det oprindelige stof.

EKSEMPEL 3.

15 Under anvendelse af i alt væsentligt den samme fremgangsmåde som beskrevet i eksempel 2 blev 25 g uren permethrinsyre= ester (PAE) renset med følgende resultater: Før Efter

Cis PAE 40,91 42,7 20 Trans PAE 52,26 55,2

Fumarat 0,14 0,12

Maleat 0,16 0,07

Ukendt 5,20 0,6

Samlet vægtmængde 25 g 23 g 25 Samlet % PAE 93,17 97,9

Samlet vægtmængde PAE 23,29 22,52 % PAE udvundet - 96,7%·

DK 161640 B

10 EKSEMPEL 4.

Fremgangsmåden fra eksempel 3 blev gentaget/ bortset fra at der blev anvendt en mindre ren prøve permethrinsyre= ester (PAE), natriumhydroxidet blev tilsat til en slut-pH-værdi på 12 målt ved hjælp af pH-meter (phenolphthalein-5 endepunkt bestemmes tii at være ca. pH-værdi 9) , og en 6% natriumhydroxidopløsning blev anvendt i stedet for en 3% opløsning. Resultaterne var som følger: Før Efter

Cis PAE 46,3 57,2 10 Trans PAE 30,3 37,0

Fumarat 5,1 0,08

Maleat 6,9 3,1

Ukendt 6,3 1,0

Samlet vægtmængde 25 g 19 g 15 Samlet % PAE 76,6 94,2

Samlet vægtmængde PAE 19,15 17,89 %‘PAE udvundet - 93,5%

Dette eksempel viser, at når forsæbningen blev gennemført ved en pH-værdi på 12, blev produktudbyttet reduceret til 93,5%.

20 EKSEMPEL 5.

Til en 250 ml 3-halset kolbe, forsynet med omrører, opvar-nings- og afkølingsorganer, blev der tilsat 25 g uren perme= thrinsyreester (PAE) sammen med 50 ml ethanol. Vandig na= triumhydroxid i en mængde på 25 ml og ved en koncentration 25 på 4 vægt% blev derpå tilsat, og den resulterende blanding blev holdt ved 30 - 35°C under omrøring i 30 minutter.

Vand i en mængde på 100 ml og ethylendichlorid i en mængde på 25 ml blev derpå tilsat under omrøring. Kolbeindholdet fik lov til at dele sig i en vandig fase og en organisk

DK 161640 B

11 fase, som blev adskilt fra hinanden. Den vandige fases pH-værdi blev målt ved hjælp af lakmuspapir og viste sig at være ca. 9.

Ethylendichlorid blev anvendt til at ekstrahere yderligere 5 organisk stof fra den vandige fase, hvilket stof så blev sat til den organiske fase.

Den samlede organiske fase blev vasket med 25 ml vand, hvorefter den blev strippet til 5 mm Hg ved 65°C til opnåelse af 22,3 g renset produkt.

Resultaterne er angivet i den efterfølgende tabel.

Før Efter

Cis PAE 48,8 52,2

Trans PAE 39,2 41,8

Fumarat 0,6 0,01 15 Maleat 1,2

Ukendt 3,45 0,01

Samlet vægtmængde 25 g 22,3g

Samlet % PAE 88,0 94,0

Samlet vægtmængde PAE 22,0 21,0 20 % PAE udvundet - 95,3% EKSEMPEL 6.

Der blev fremstillet en natriumhydroxidopløsning ved at sætte 6,3 g 50% natriumhydroxid til 50 ml vand.

Uren permethrinsyreester i en mængde på 26,8 g blev tilsat 25 sammen med 30 ml ethanol til en 250 ml 3-halset kolbe, forsynet med omrører, opvarmnings- og afkølingsorganer. Kolbeindholdets temperatur blev holdt ved 30 - 35°C, medens na= triumhydroxidopløsningen blev tilsat i løbet af en time.

Efter endt natriumhydroxidtilsætning blev kolbeindholdets

DK 161640 B

12 pH-værdi bestemt til at være mellem 9 og 10 under anvendelse af lakmuspapir.

Kolbeindholdet blev overført til en skilletragt og fortyndet med 100 ml vand og 25 m ethylendichlorid. Indholdet fik 5 lov til at dele sig i en vandig fase og en organisk fase, hvorefter den organiske fase blev fjernet.

Yderligere organisk stof blev ekstraheret fra den vandige fase ved vaskning ved 25 ml ethylendichlorid, hvilket organiske stof blev sat til den organiske fase.

10 Den organiske fase blev strippet til 5 mm Hg ved 70°C til opnåelse af 14,5 g slutprodukt.

Resultaterne bestemt ved gas-væskekromatografi var som følger i Før Efter 15 Cis PAE 36,5 56,4

Trans PAE 22,1 34,7

Fumarat 13,4 0,02

Maleat 19,2 0,08

Ukendt 0,7 0,02 20 Samlet vægtmængde 26,8 14,5

Samlet % PAE 58,6 91,1

Samlétrvægtmængde PAE 15,7 13,2 " PAE udvundet - 84,1%

Claims (4)

1. Fremgangsmåde til fjernelse af forsæbelige urenheder fra 5 et produkt, der indeholder nævnte forsæbelige urenheder og et pyrethroidmellemprodukt, der kan illustreres ved hjælp af strukturformlen O C-OR 10 ^X1 CH--C--CHa.-CH=C J I X 9 CH3 hvori R er en alkylgruppe med 1-30 carbonatomer, og χΐ og χ2 15 hver uafhængigt er valgt fra den gruppe, der består af fluor, brom, chlor og alkyl med 1-10 carbonatomer, kendetegnet ved, at man ved en temperatur i intervallet fra 20°C til 45°C og ved en pH-værdi i intervallet fra 8 til 11,5 omsætter nævnte produkt med en vandig opløsning af natrium-20 hydroxid med en koncentration i intervallet fra 0,1% til 10 vægt% under anvendelse af en sådan mængde, som er nødvendig til at opnå en s 1 ut-pH-værdi fra 8 til 11,5, til opnåelse af selektiv forsæbning af nævnte forsæbelige urenheder, således at de bliver opløselige i nævnte vandige base, hvorpå man 25 skiller nævnte pyrethroidmellemprodukt fra nævnte vandige base .

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at nævnte forsæbelige urenheder omfatter maleat- og fumarat- 30 estrene af R.

3. Fremgangsmåde ifølge krav l, kendetegnet ved, at nævnte pyrethroidmellemprodukt er produktet fra reaktionen mellem et diazoacetat og en pentadien. 35

4. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at nævnte pyrethroidmellemprodukt er permethrinsyreester.