CH633768A5 - Verfahren zur trennung stereoisomerer cyclischer carbonsaeuren. - Google Patents

Description

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PATENTANSPRUCH 1. Verfahren zur Trennung stereoisomerer cyclischer Carbonsäuren der allgemeinen Formel (I)

Mengen reiner eis- und trans-Isomeren ist dieses Verfahren nicht geeignet.

Es wurde nun gefunden, dass man die Stereoisomeren von Carbonsäuren der allgemeinen Formel I

CH=>„

COOH

in welcher

R1 und R2 für Wasserstoff, Halogen, Cj-Cg-Alkyl, C2-C6-Alkenyl stehen,

R3 für gegebenenfalls durch Halogen substituiertes Al-kyl, Alkenyl, Alkinyl, mit bis zu 6 C-Atomen, für Aralkyl oder Aryl steht und n für 0,1 oder 2 steht, wobei

R1 und R2 sowie R1 und R3 auch gemeinsam mit dem angrenzenden C-Atom einen carbocyclischen Ring bilden können; R3 und COOH eis oder trans zueinander stehen; falls R1 und R3 gemeinsam einen Ring bilden, die COOH-Gruppe exo- oder endo-ständig ist und die Verbindungen als chirale Moleküle auch in den optisch aktiven Formen vorliegen können, dadurch gekennzeichnet, dass man die cis-bzw. endo-isomeren freien Säuren aus schwach alkalischer, wässriger Lösung von dem trans- bzw. exo-Isomeren, welches als Salz in der wässrigen Lösung bleibt, durch Extraktion mit einem unpolaren organischen Lösungsmittel entfernt.

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(CH, )

COOH

Die vorliegende Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur Trennung von bekannten substituierten cycloaliphati-schen Carbonsäuren in ihre Stereoisomeren.

Es ist bereits bekannt geworden, dass man Gemische von stereoisomeren eis- bzw. trans-substituierten Cyclopropan-carbonsäuren durch fraktionierte Kristallisation trennen kann. [Coll. Czech. Chem. Commun. 24; 2230 (1959); Pestic. Sei. 1971,245; Pestic. Sei. 1974, 791.] Dieses Verfahren ist jedoch mühsam und verlustreich. Zur Herstellung grösserer in welcher

R1 und R2 für Wasserstoff, Halogen, Ci-Cg-Alkyl, C2-C6-Alkenyl stehen,

20 R3 für gegebenenfalls durch Halogen substituiertes Al-kyl, Alkenyl, Alkinyl, mit jeweils bis zu 6 C-Atomen, ferner für Aralkyl oder Aryl steht und n für 0,1 oder 2 steht, wobei

R1 und R2 sowie R1 und R3 auch gemeinsam mit dem 25 angrenzenden C-Atom einen carbocyclischen Ring bilden können; R3 und COOH eis oder trans zueinander stehen; falls R1 und R3 gemeinsam einen Ring bilden, die COOH-Gruppe exo- oder endo-ständig ist und die Verbindungen als chirale Moleküle auch in den optisch aktiven Formen vor-30 liegen können, trennen kann, indem man die eis- bzw. endo-isomeren freien Säuren aus schwach alkalischer, wässriger Lösung von dem trans- bzw. exo-Isomeren, welches als Salz in der wässrigen Lösung bleibt, durch Extraktion mit einem unpolaren organischen Lösungsmittel entfernt.

35 Es ist als ausgesprochen überraschend zu bezeichnen, dass gemäss dem erfindungsgemässen Verfahren das cis-bzw. endo-Isomere als freie Säure aus schwach alkalischer Lösung abtrennbar ist.

Das erfindungsgemässe Verfahren weist eine Reihe von 40 Vorteilen auf. So lassen sich die häufig in nur untergeordneten Mengen in einem cis/trans- oder exo/endo-Gemisch vorhandenen eis- bzw. endo-isomeren von der Hauptmenge der anderen Isomeren abtrennen, was sowohl zur Reinigung als auch zu Anreicherungszwecken dienen kann. Weiter ist 45 das erfindungsgemässe Verfahren auch zur Gewinnung grösserer Mengen der jeweiligen Isomeren geeignet und kann kontinuierlich betrieben werden.

Verwendet man z.B. 2,2-Dichlorvinyl-3,3-dimethyl-cy-clo-propancarbonsäure als cis/trans-Gemisch, so lässt sich 50 das erfindungsgemässe Verfahren durch das folgende Schema darstellen:

wässr. Phase vor der Extraktion:

wässr. Phase nach der Extraktion:

org. Phase

COO® Na®

eis

C1>=/^tOO® Na® + C1J>=O:00H

er ci

00® Na®

trans eis trans

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Durch die Formel I sind die gemäss dem erfindungsge-mässen Verfahren in ihre Isomeren trennbaren Carbonsäuren allgemein definiert. Die vorzugsweise geeigneten Verbindungen der allgemeinen Formel I lassen sich durch die Formel II zusammenfassen:

R« R«

CH, CH,

^=Tcooh

H

II

in welcher

R4 für Alkyl oder Alkenyl mit bis zu 4 C-Atomen, Alk-oxycarbonyl oder F, Cl oder Br steht.

Als Beispiele für die nach dem erfindungsgemässen Verfahren in die Stereoisomeren trennbaren Verbindungen seien im Einzelnen aufgeführt:

2-(2,2-Difluorvinyl)-3,3-dimethyl-cyclopropancarbonsäure 2-(2,2-Dichlorvinyl)-3,3-dimethyl-cyclopropancarbonsäure 2-(2,2-Dibromvinyl)-3,3-dimethyl-cyclopropancarbonsäure 2-(2-Methylbuten-l-yl)-3,3-dimethyl-cyclopropancarbon-

säure.

Die als Ausgangsmaterial verwendeten Isomerengemische der Verbindungen der allgemeinen Formel (I) sind bekannt [Coll. Czech. Chem. Commun. 24,2230 (1959), DOS 2 615 159, J. Agr. Food Chem. 21, 767 (1973), Brit. Pat. 1 446 304. Pestic. Sei. 1971,245. Pestic. Sei. 1974, 537; Brit.-Pat. 1 413 491, J. Chem. Soc. 1945,285, DOS 2 432 951, J. org. Chem. 17, 381 (1952), DOS 2 439 177, Brit. Pat. 1 415 491, Pestic. Sei. 1975, 537].

Als Extraktionsmittel kommen unpolare, mit Wasser nicht mischbare Lösungsmittel wie aliphatische, gegebenenfalls halogenierte Kohlenwasserstoffe, aromatische Kohlenwasserstoffe, aliphatische Äther und dergleichen in Frage. Vorzugsweise lassen sich aliphatische Kohlenwasserstoffe wie Petroläther, Cyclohexan, Äther wie Diäthyläther, Diiso-propyläther oder halogenierte Kohlenwasserstoffe wie Tetrachlorkohlenstoff, Chloroform oder Methylenchlorid verwenden.

Das erfindungsgemässe Verfahren kann in Gegenwart von Puffersubstanzen, welche ein konstantes, schwach alkalisches Milieu aufrechterhalten, durchgeführt werden. Dafür geeignet sind anorganische Salze mehrbasischer Säuren, wie z.B: der Phosphor-, Bor- oder Kohlensäure. Vorzugsweise verwendet man Natriumhydrogencarbonat. Der pH-Bereich liegt zwischen 7 und 9, vorzugsweise zwischen 8 und 8,5. Die Trennung erfolgt bei Temperaturen zwischen 0 und 100 °C, vorzugsweise zwischen 10 und 30 °C.

Die Anwendung von Drücken ist im allgemeinen nicht notwendig, es sei, man verwendet sehr leicht flüchtige Extraktionsmittel wie Butan oder Propan oder die fluorierten niedrigen Alkane.

Bei der Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens verwendet man pro Mol Isomerengemisch zweckmässigerweise mehr als ein Mol einer schwachen anorganischen Base wie Natriumhydrogencarbonat, mindestens jedoch die s dem vorher analytisch (z.B. spektroskopisch oder gaschro-matographisch) bestimmten Anteil an trans- bzw. exo-Isomeren entsprechenden Menge Base.

Man verfährt dann weiter so, dass mit dem Extraktionsmittel der allgemeinen Laborpraxis entsprechend mehrmals io ausgeschüttelt wird oder aber mit Hilfe einer Extraktionsapparatur die Trennung kontinuierlich vollzogen wird. Die organische Phase kann man dann einengen und die eis- oder endo-Säuren zu einer abschliessenden Reinigung entweder destillieren oder Umkristallisieren. Aus der wässrigen Phase 15 erhält man nach Ansäuern, Absaugen, Abtrennen oder Extrahieren die trans-bzw. exo-Isomeren, die in der gleichen Weise abschliessend gereinigt werden können. Dem Extraktionsvorgang kann selbstverständlich fortlaufend neues Isomerengemisch als schwach alkalische wässrige Salzlösung 20 zugegeben werden, ebenso kann der Vorgang nach einer Gegenstromverteilung geführt werden, in der Art, dass eine Lösung des Isomerengemisches in einem der oben genannten Lösungsmittel gegen einen Strom der schwach alkalischen Pufferlösung oder einer gesättigten Natriumhydrogencar-25 bonatlösung geleitet wird, wobei der Lösung nur das transisomere als Salz entzogen wird.

Die nach dem erfindungsgemässen Verfahren erhaltenen stereoisomeren Cyclopropancarbonsäuren der Formel (I) werden für die Herstellung von hochwirksamen Insektiziden 30 verwendet.

Die folgenden Beispiele illustrieren das erfindungsgemässe Verfahren ohne eine Einschränkung hinsichtlich der Breite seiner Anwendbarkeit anzugeben.

35 Beispiel 1

Man löse das Kaliumsalz der isomeren Gemische 2-(2,2'-Dichlorvinyl)-3,3-dimethylcyclopropancarbonsäure (Ver-hältnis cis/trans = 40/60) in Wasser auf und schüttle die erhaltene Lösung mit Äther aus. Das NMR-Spektrum der 40 nach dem Einengen erhaltenen Kristalle zeigt, dass die fast reine cis-(2-(2,2'-Dichlorvinyl)-3,3-dimethylcyclopropan-carbonsäure extrahiert wird. Nach einmaligem Umkristallisieren aus Petroläther bei 0 °C ist die Substanz rein.

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Beispiel 2

1 Mol des Isomerengemisches der 2-(2,2-Dichlorvinyl)-3,3-dimethylcyclopropancarbonsäure (Verhältnis cis/trans = 40/60) werden mit Hilfe von 5 Mol Natriumhydrogen-50 carbonat in 2,51 Wasser aufgelöst. In einer Extraktionsapparatur lässt man einen stetigen, kräftigen Strom von feinen Ätherbläschen durch diese Lösung perlen. Nach einiger Zeit gewinnt man durch Einengen ca. 0,4 Mol cis-Isomeres, das nach einmaligem Umkristallisieren aus Petroläther spek-S5 troskopisch rein ist.