СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГРЛЯС-ХРИЗАНТЕМИНОВОЙ КИСЛОТЫ Советский патент 1969 года по МПК C07C61/16 

Изобретен новый способ получения трансхризантемнновой кислоты, которая может быть использована в синтезе инсекизцидных эфиров типа аллетринов.

При осуществлении .известных способов получения такой кислоты, основанных на взаимодействии диааоуксусного эфира или диазоацетонитрила с 2,5-диметил-2,4-гексадиеном с последующим гидролизом, образуется смесь цис- и гранс-изомеров, что взрывоопасно.

CH-CKo-S-Ar-i- /C CH-Z/ЧСНз-

О О

,.-2

ГН-5-Ar ГН/ / Z -ГН/ С С 0

/ /

н о о

НзГ-Г-СНя

Для упрощения процесса предлагается проводить взаимодействие арил(толил)-3-метил2-бутенилсульфона с сенецнонитрилом или алкилсенециолатом в присутствии щелочного соединения, например грег-бутилата натрия, в безводном органическом растворителе (тетрагидрофуране).

Температура процесса око.то 0°С.

Схематически его можно представить следующим образом.

€Н.л

(-Hjx/Н

р /

/ / „ .„//

/ I

СН Н он

СН Н

НяС-С-СН. НзГ-С-СНз N В некоторых случаях для облегчения очистки полученный сульфон (III, где Z C омыляют в соответствующую кислоту, которую выделяют, очищают, этерифицируют, а затем циклизуют. Сульфонная группа активирует метиленовую группу, находящуюся в «-положении, и, таким образом, облегчает присоединение 1-4 к сопряженной двойной (соединение II), несмотря на неблагоприятные электронные и пространственные затруднения. Эта группа легко отщепляется во время циклизации в виде Аг SOjNa, что способствует селективному образованию именно транс-хризантеминовой кислоты (V). Исходное неописанное соединение арил-3метил-2-бутенилсульфон получают путем восстановления арилсульфогалогенида в соответствующую арилсульфоновую кислоту, которую переводят в натриевую соль, а затем конденсируют с галоидным соединением З-метил-2бутенила. Сенеционовые сложные эфиры (II, Z С ) могут быть получены окислецием окиси мезитила с последующей этерификацией. Сенеционитрил (II, Z CN) готовят из циангидрина изомасляного альдегида или конденсацией ацетона с циануксусной кислотой. Продолжительность реакции и количество щелочного агента могут влиять на природу получаемых продуктов. , когда Аг CgHg и Z СООС2Н5, то при употреблении двух эквивалентов трет-бутилата калия и -продолжительности процесса 20-40 час, образуется непосредственно этиловый эфир гранс-хризантеминовой кислоты, т. е. нет необходимости выделять и очищать промежуточные продукты (III). Наиболее целесообразно циклизацию (III, Z СООСНз: Аг CgH,-,) вести в присутствии трет-амилата натрия в бензольной среде при комнатной температуре. Синтез исходных соединений. 1. Приготовление фенил-З-метил-2-бутенилсульфоиа (I, Ar C(iH.-,); А) Бензолсульфиновая кислота. Готовят суспензию из 100 г цинкового иорошка в 500 CMi эфира, к которой прибавляют 5 СМ воды, затем сильно перемещивают и вводят немного бензолсульфохлорида. Смесь нагревают в колбе с обратным холодильником, затем прекращают нагревание и вводят 100 г бензолсульфохлорида в течение приблизительно получаса так, чтобы эфир стекал обратно и не отгонялся. После этого реакционную смесь еще нагревают приблизительно 1 час, затем охлаждают и фильтруют. Собранный осадок иромывают водой, растворяют в растворе 100 г углекислого натрия в 500 см воды и нагревают при температуре около 85- 90°С 45 мин при сильном иеремещивании. Реакционную омесь охлаждают, отфильтровывают нерастворимые вещества и водный фильтрат концентрируют до объема приблизительно 400 смз. После охлаждения подкисляют разбавленной соляной кислотой. Образовавш-ийся осадок центрифугируют, отмывают водой, высущивают в вакууме при комнатной темиературе до ностоянного веса. Получают 73 г бензолсульфиновой кислоты. Б) Получение фенил-З-метил-2-бутенилсульфона (I, Аг СвНз). В 80 слг-з 2,9 н. раствора метилата натрия в метаноле при комнатной темнературе и перемешивании вводят 34 г бензолсульфиновой кислоты. Затем несколько -минут спустя очень медленно прибавляют 35 г бромистого 3-метил-2-бутенила, продолжая перемешивание еще в течение 10 мин иосле добавления. Затем из реакционной смеси отгоняют метанол, сохраняя первоначальный объем добавлением воды с последующей экстракцией хлористым метиленом. Органическую фазу промывают водой, сушат, перегоняют для удаления растворителя и остаток кристаллизируют в петролейном эфире. Температура кристаллизации 60-80°С. При замораживании в течение получаса суспензию центрнфугируют, промывают смесью изопропилового эфира с петролейным эфиром (1:1) л сущат в вакууме. Получают 35 г фенил-З-метил-2-бутенилсульфона с т. пл. 54-56°С; мол. в. 210,28. Соединение не растворяется в воде и растворяется в большинстве органических растворителей. Вычислено, %: С 62,84; Н 6,71; S 15,22. CuHi4SO2. Пайдено, %: С 62,9; Н 6,7; S 14,9. Соединение в литературе не описано. 2. Приготовление /г-толил-З-метил-2-бутенилсульфона (I, Аг СП - СеН). Готовят этот сульфон в тех же условиях, что н фенил-З-метил-2-бутенилсульфон. Исходя из 20 г /г-толилсульфоновой кислоты, приготовленной восстановлением цинком я-толуолсульфохлорида, Е 19,1 г бромистого З-метил-2-бутенила, получают 20,5 г /i-толилЗ-метнл-2-бутенилсульфона с т. пл. 82-84°С; |мол. в. 224,32. Вычислено, %: С 64,24; Н 7,19; S 14,29. C|2Hi6S02. Пайдено, %: С 64,4; П 7,2; S 14,0. Пример 1. й(,/-г/)анс-Хризант«млновая кислота. А) Приготовление 3,3,6-триметил-4-фенилсульфонил-5-гептен-1-овой кислоты (III, Z - С ; Аг - CfiHs). к раствору 6,9 г т/оег-бутилата кал1ия в 100 см тетрагидрофурана, охлажденному до 0°С, прибавляют 12,85 г фенил-З-метил-2-бутенилсульфона. После нескольких минут перемешивания при 0°С прибавляют 8,8 смз этилового эфира сенеционовой кислоты и реакционную смесь выдерживают при 0°С 15 час.

Затем при о.хлаждени.и добавляют 2 н. соляной кислоты и экстрагируют эфиром. Эфирные экстракты соединяют и промывают водным раствором двууглекислого натрпя, водой, сушат, отгоняют растворитель и получают остаточное масло.

К этому остатку добавляют 60 смя метанола, 6 смя воды и 4 СЛ13 раствора каустической соды. Смесь нагревают 1,5 час, затем отгоняют метанол в вакууме, разбавляют водой и экстрагируют эфиром. Водную фазу подкисляют 2 н. соляной кислотой, экстрагируют хлористым метиленом, экстракты отмывают водой до нейтральной среды, сушат н выпаривают досуха. Полученный остаток кристаллизируют в изопропиловом эфире.

Получают 11,10 г 3,3,6-трИметнл-4-фенилсульфонил-5-геитен-1-овой кислоты с т. пл. 108°С; .мол. ,в. 310,4.

Вычислено, %: С 61,90; Н 7,14; S 10,33.

Cl6H22SO4.

Найдено, %: С 61,8; Н 7,1; S 9,9. Соединение в литературе не описано. Б) Приготовление сложного метилового эфира 3,3,6-триметил-4-фенилсульфонил-5-гептен-1-овой кислот1 1 (HI, Z Аг

ОСН, СбНз).

0,7 г 3,3,6-триметил-4-фенилсульфонпл-5-гептен-1-овой кислоты растворяют в 10 смз хлористого метилена, охлажденного до 5°С, и добавляют раствор диазометана в хлористом метилене до появления стойкого желтого цвета.

Реакционную смесь выдерживают 10 мин при 0°С, а затем удаляют избыток диазометана, добавляя окись алюминия. Растворитель отгоняют и остаток кристаллизируют в петролейном эфире. Температура кристаллизации 60-80°С.

После отжима осадка получают 0,646 s сложного метилового эфира 3,3,6-триметил-4фенилсульфонил-5-гептен-1-овой кислоты в виде бесцветных кристаллов, не ра-створимых в воде и в разбавленных водных растворах кислот и растворимых в большинстве оргалических растворителей. Т. пл. 57°С; мол. в. 324,43.

Вычислено, %: С 62,93; Н 7,46; S 9,88.

Cl7H24S04.

Найдено, %: С 63,1; Н 7,3; S 9,9. Соединение в литературе не описано. В) Приготовление метилового эфира d,lтранс-хризантеминовой кислоты (IV, Z

,.

ОСН;,

Растворяют 0,868 г сложного метилового эфира 3,3,6-триметил-4-фенилсульфонил-5-гептен-1-овой кислоты в 5 CMS безводного бензола. Добавляют 2,9 см 1,86 н. раствора третамилата натрия и перемешивают 16 час при .комнатной температуре в атмосфере азота.

Органическую фазу промывают раствором бикарбаната натрия, водой, сушат и отгоняют растворитель.

После перегонки масла в вак}уме получают 0,52 г метилового эфира ./-гронг-хризантеминовой кислоты.

Г) Приготовление (3,/-гранс-хризантеминовой кислоты (V). Растворяют 0,17 г метилового эфира d,lгранг-хр.изантеминовой кислоты в 2 с.цз приблизительно 2 н. водно-метанольного раствора едкого калия п нагревают с обратным холодильником 2 час. Затем реакционную массу концентрируют, разбавляют водой, экстрагируют эфиром. Водную фазу подкисляют 2 н. соляной кислотой, экстрагируют хлористым металеном. Органическую фазу промывают водой. После отгонки растворителя получают 85% с /-грйнс-хрцзантеминовой кислоты с т.

пл. 47-50°С, идентичной с пробой настоящей й,/-гронс-хризантеминовой кислоты. Эта кислота имеет вид бесцветных кристаллов, малорастворимых в воде и растворимых в большинстве органических растворителей. Она может быть охарактеризована своим сложным эфиром /(-бромофенацила, который готовят следуюш.им образом.

Растворяют 0,14 г с/,/-грсгнс-хризантеминовой кислоты в едком натре и слегка подкисляют полученный раствор 0,1 н. соляной кислотой. Затем вводят 0,166 г бромистого /г-бромофенацила, растворенного в 3 смл этаноле, и реакционную смесь нагревают с обратным холодильником 2 час.

Затем ее разбавляют ледяной водой, экстрагируют хлористым метиленом. Органическую фазу промывают водой, сушат, отгоняют растворитель и кристаллизируют остаток н петролейном эфире. Кристаллы отфильтровывают, отмывают иетролейным эфиром (т. крист. 60-80°С) и получают 0,123 г сложного /г-бромофенацильного эфира й,/-7-ранс-хризантеминовой кислоты с т. пл. 72-74°С в виде бесцветных иголочек, не растворимых в воде и в разбавленных водных растворах и растворимых в большинстве органических растворителей. Мол. в. 365,27.

Вычислено, %: С 59,18; Н 5,8; Вг 21,88.

С18Н21ОзВг2.

Найдено, %: С 59,1; Н 5,9; Вг 21,6. Соединение в литературе не описано. Пример 2. й,7pйнc-Xpизaнтeмпнoвaя 1кислота.

.4) Готовят 3,3,6-триметил-4-/ -толилсульфо;О

нил-5-гептен-1-0|Вую кислоту (III, Z Сч;

ОН

Аг СНз-СбН), исходя из этилового эфира сенеционовой кислоты и ;;-толил-3-метцл-2-бутенилсульфона в условиях примера 1,А.

После кристаллизации в изопропиловом эфире Получают 84% основного продукта в виде бесцветных кристаллов с т. пл. 130°С; мол. в. 324,43.

CnH2404S.

Найдено, %; С 63,2; Н 7,6; S 9,7. Соединение в литературе не описано. Б) Приготовление метилового эфира 3,3,6триметил - 4-;;.-толилсульфонил-5-гептен-1-овой

/О кислоты (III, Z Cf; Ar CH.i-CfiH4)

ОСНз

проводят, исходя из соответствующе.й кислоты в усло-виях иримера 1,Б.

После кристаллиза|ции в петролейном эфире метиловый эфир 3,3,6-триметил-4-/г-толилсульфонил-гептен-1-овой кислоты имеет форму бесцветных кристаллов с т. ил. 45-47°С; мол. в. 338,45.

Вычислено, %: С 63,88; П 7.74; S 9,47.

C.sHssOiS.

Найдено, %: С 63,7; Н 7,9; S 9,2.

Соединение в литературе не оиисано.

В) Приготовление метилового эфира d,lт/;анс-хризаитеминовой кислоты (IV, Z

.о

- С ч )ведут в условиях иримера

1,В, исходя из сложного метилового эфира 3,3,6-триметил-4-/ толилсульфонил-5 - гептен1-овой кислоты. Получают 87% продукта.

Г) Приготовление й,/-т,оанс-хризантеминовой кислоты ведут в условиях иримера 1,Г, исходя из метилового эфира dJ-TpaHc-xpiisanтемииовой кислоты. Выделяют 61% d,l-TpaHCхризаитеминовой кислоты, идентичной той, которая получена л о примеру 1.

Пример 3. й,/-т/ онс-Хризантеми«овая кислота.

А) Получение этилового эфира d,l-TpaHC,.,;0 хризантеминовой кислоты (IV, Z Cf

ОС,Н,)

к раствору 4,6 г грег-бутилата «алия в 40 СМ - тетрагидрофурана, охлажденного до 0°С, добавляют 4,3 г фенил-З-метил-2-бутенилсульфона, а затем 3 смл (один эквивалент) этилового эфира сеиеционовой кислоты. Реакционную смесь выдерживают при 0°С 40 час. Затем при охлаждении к реакционной смеси добавляют 2 н. соляной кислоты, экстрагируют эфиром, промывают эфирные экстракты водным эаствором бикарбоната натрия и водой, сушат, отгоняют растворитель и иерегоняют остаточное масло в вакууме. Получают до 90% основного продукта с т. кии. 62- 65°С/0,7 мм рт. ст.

Б) (://-г/;а«с-Хризаитеми Новая кислота.

Раст зоряют 0,348 г этилового эфира d,lт/5а«с-хр11заитеминовой кислопя в 1,3 см- 2 н. едкого натра, затем добавляют 5 сл(- метанола и 0,5 см воды и смесь нагревают с обратным холодильником 2 час. Раствор концентрируют, разбавляют водой, экстрагируют эфиром, подкисляют водную фазу 2 н. соляной кислотой, экстрагируют хлористы.м метиленом. Органическую фазу промывают водой, отгоняют растворитель и получают 0,28 г кристаллической /,/-гронс-хризантеминовой кислоты с т. пл. 50°С, идентичной подлинному об)азцу.

Пример 4. Конденсация в ирисутствии димсилнатрия.

В трехгорлую колбу при перемешивании в среде азота вводят 4,6 г л-толил-2-бутенилсульфона н 11 см свежеприготовленного 2 н. раствора диметилсульфинилнатрия.

Ген

N01 Na

СНз

Наблюдается значительное иовышение температуры. Смесь окрашивается в красный цвет. Затем добавляют 3,1 смз этилового эфира диметилакриловой КИслоты и с.месь неремешивают 30 мин. Температура повышается от 37 до 45°С, потом понижается до 33°С. Сиова добавляют 5,5 2 н. раствора димсилнатрия ц 3,1 c,ij3 этилового эфира диметцлакрилово кислоты.

Массу иеремешивают еще 30 мин, позволяя свободно пзменяться температуре. Затем ее охлаждают при помощи ледяной водяной бани, подкисляют среду добавлением 2 ц. соляной кислоты, экстрагируют эфиром и отделяют

эфирную фазу, которую иромывают водным раствором бикарбоната натрия, водой, сушат и дистиллируют в BaKyyjMe. Получают 6,288 г масла, состоящего в основном из этилового эфира й,/-ТуОанс-хризантеминовой кислоты.

Продукт очищают дистилляцией ири 32-45°С под давлением 0,5 мм рт. ст. Получают

1.1г непреобразованного исходного продукта. При температуре 70-72°С ПОд давлением 0,5 мм рт. ст. отделяют 4,539 г этилового эфира хризантеминовой кислоты, определяемого

29

по его коэффициенту рефракции, пп 1,4565.

Пример 5. Конденсация в присутствии гидрата натрия.

В условиях примера 4 берут 1,185 г 50%-ной

суспензии в вазелиновом масле гидрида и раствор 5,214 р-толил-З-метилбутенилсульфона в 5 г,1гз дпметилформамида. Наблюдается большое выделение водорода, а температура смеси иовышается до 40°С. В течение

1,5 час смесь выдерживают, затем добавляют

5.2смУ этилового эфира диметилакриловой кислоты.

Массу пере.мешивают в течение 30 ммн. Затем бь1стро охлаждают, подкисляют 2 н. соляной кислотой. Еще иеремещивают в три И11иема с 25 см эфира, отделяют эфирные фазы, KOTOpijie объединяют, иромывают водой, со.держащей кислую соль угольной 1кислоть, а затем водой.

Эфирную фазу высушивают ц дистиллируют в вакууме. J lacляниcтый остаток восстанавливают в 20 см- диоксана. Нерастворимую часть профильтровывают через инфузорную землю. Фильтрат отделяют, затем выпа