333760

О П И С А Н И Е 333260ИЗОБРЕТЕН ИЯ Саюа Саввтскиа Сациалистическиа РеспубливК ПАТЕН л Зависимый от патентаата опубликования описания 16 Л.192 Авторизобретения Иностранец Жак Мартельвите СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВНУТРЕННИХ ПОЛУАЦИЛАЛЕЙРАЦЕМИЧЕСКИХ ИЛИ ОПТИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ЦИС-З,3-ДИМЕТИЛ-ФОРМИЛЦИКЛОП РОПАН-КАРБОНОВЫХКИСЛОТ Изобретение касается способвнутренних полуацилалей рацемоптически активных иис-З,З-диметциклопропан-карбоновых кисл получения ических или ил-формилот, которые интезе активных соединений след нЗС ОК ОЗанап С-ОАСН=СС-ОАВракс- изомер Сн С -СНЗ сн; аракс - изомер-дзоме Комитет по делам аобретений н открытий ари Совете Министров СССРВ отношении номенклатуры следует отметить, что для более точного определения соединений предпочтительно определять по абсолютной конфигурации их асимметричных углеродов в положениях 1 и 2. Так, лактон (4) аис,3-лиметил- (алкилокси- или гидроксиметил) -циклопропан-карбоновой кислоты может быть назван также лактоном полуалкилацеталя аис,3-диметил-формилциклопропан- карбоновой кислоты. Внутренний полуацилаль аис,3- диметил-формилциклопропан- карбоновой кислоты может быть назван лактоном аис,3- диметил- (гидроксиметил) - циклопроп анкар- боновой кислоты, а З,З-диметил-(2-метил- пропенил)-циклопропан-карбоновая кислота может быть отнесена к хризантемовым кислотам, 3,3-диметил- (2-метоксикарбонил-транс-пропенил)-циклопропан-карбоновая кислота может быть отнесена к сек-транс-пиретриновым кислотам.Предлагаемые соединения в литературе не описаны, хотя имеются сведения о замене ненасыщенной связи в замещенных и производных хризантемовых кислот альдегидной группой путем двухстадийного окисления разными окислителями. Однако в этих случаях наблюдается низкий выход, что не может удовлетворять промышленной потребности в производстве различных производных и замещенных хризантемовых кислот.Предлагаемый способ заключается в том, что сложный алкиловый эфир рацемической или оптически активной транс-З,З-диметил- (2-метил-пропенил)-циклопропан- карбоновой кислоты (или транс-хризантемовой кислоты) озонируют озонокислородной смесью при температуре ниже 0 С в среде инертного органического растворителя, преимущественно в метаноле, с последующим восстановлением полученного продукта восстановителем, например диметилтиоэфиром, и кислым гидролизом прои нагревании не выше 80 С в атмосфере инертного газа,Далее проводят эпимеризацию и лактонизацию при нагревании до кипения полученного после гидролиза транс-альдегидокислоты в присутствии основных агентов, например алкоголята щелочного металла, в среде метанола.Затем эфирное производное лактана путем водного или водноорганического гидролиза переводят в целевой продукт с выходом - 80/0.Можно также использовать д-, 1- или Ж- транс-хризантемовые кислоты, или рацемическую или оптически активную смесь цис- и транс-изомеров этих кислот.В отношении стадии озонолиза следует отметить, что ее целесообразно проводить при температуре от - 70 до - 80 С в среде метанола, в этилацетате, хлороформе, четыреххлористом углероде или в их смеси с метанолом.Восстановительное разложение озонированного продукта может быть произведено различными методами, например, цинком в водной среде, сернистокислым натрием и т. д.Целесообразно использовать диалкилтио 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 эфиры, например диметилтиоэфир, и процесс вести,при температуре - 40 С в инертной атмосфере для предотвращения окисления.В результате восстановления образуется некоторое количество сложного эфира транс,3- диметил-формилциклопропан- карбоновой кислоты за счет частичного гидролиза простой эфирной связи. Для полного завершения этого гидролиза процесс ведут в присутствии кислого агента, например уксусной кислоты.Последующая эпимеризация, т. е. превращение транс-изомера в аис-изомер, происходит вопреки ожидаемому, Так, известно, что оптически активные транс-изомеры хризантемовых кислот термодинамически более устойчивы, чем их аис-изомеры, т. е. должно происходить в основном превращение аистранс,Эпимеризация асимметричного центра 2 в хризантемовых производных в результате индуцированной активации альдегидного карбонила может привести к временному изменению структуры асимметричного центра 1, у которого группа сложного эфира может быть энолизована, что требует дополнительной стадии разделения рацемата на отдельные оптически активные соединения.Для стабилизации целевого продукта эпимеризацию проводят в присутствии щелочных агентов. В этом случае процесс происходит, вероятно, через альдегидный енолоатинверсию углеродного центра 2, что приводит к внутреннему этефицированному аис-полуацилалю (см. структурную формулу 4, К - СН,).Одновременно наряду с этерифицированным полуацилалем образуется и некоторое количество свободного полуацилаля, т. е. целевого продукта. Для полного превращения соединения 4 в б проводят слабокислый, или слабо- щелочной, или нейтральный водный гидролиз.В качестве гидролизующей среды могут быть использованы следующие растворы: воднометанольный, воднодиметилформамидный, водноуксуснокислый, водный раствор кислого углекислого натрия.Однако следует отметить, что в данном случае противопоказано применение водных щелочей.Наиболее целесообразно использовать для гидролиза воднодиоксановый раствор или углекислую воду. Осуществление способа показано на следующих примерах.Пример 1.фаза А. Диметилацеталь метилового эфира транс-З,З-диметил- формилциклопропан - 1- карбоновой кислоты (15, 25),Обработка озоном. В охлажденный до - 80 С раствор 70 г метилового эфира 1-транс-хризантемовой кислоты (1 Я, 25) в 700 см метанола пропускают в течение 3,5 час (приблизительно) поток озона, затем излишек озона отдувают потоком аргона, все время выдерживают тем пер атур у - 80 С.Восстановление диметилтиоэфиром. Полученный метанольный раствор доводят до - 40 С и при перемешивании к нему добавляют 79 см диметилтиоэфира, температура при этом поднимается почти до 20 С. Затем реакционную смесь при комнатной температуре выдерживают при перемешивании в атмосфере азота в течение нескольких часов,Далее метанол отгоняют в вакууме, остаток экстрагируют хлористым метиленом, промывают водным раствором кислого углекислого натрия, затем водой.Таким образом получают 75,9 г масла, которое содержит метиловый эфир диметилцеталя транс-3-диметил-формилциклопропан- карбоновой кислоты (15, 2 Б).фаза Б. Метиловый эфир транс-З,З-диметил-формилциклопропан-карбоновой кислоты (1 Я, 25).75,9 г масла, содержащего диметилцеталь метилового эфира транс-З,З-диметил-формилциклопропан-карбоновой кислоты (13;28), растворяются в 560 см 30%-ного водного раствора уксусной кислоты при нагревании до 80 С в атмосфере азота. После 15 мин выдерживания при 80 С раствор охлаждают, экстрагируют эфиром, промывают эфирные экстракты водным раствором кислого углекислого натрия, сушат их, концентрируют в вакууме и получают в виде желтой жидкости 53,5 г метилового эфир а транс-З,З-диметил-формилциклопропан-карбоновой кислоты (18, 28); т, кип, 96 С (14 мм рт. ст,),Спектр ЯМР (дейтерохлороформ) разлагается следующим образом.Сигналы при 79 и 82 Мгсс соответствуют трем метильным водородам в положении 3; сигнал при 147,8 Мгц соответствует водородам в 1 и 2 (дублет); сигнал при 224 Мгсс соответствует метильным водородам, находящихся в группе сложного эфира; сигнал при 573 Мгсс соответствует водороду альдегидной группы (дублет).фаза В, Лактон иис-З,З-диметил- (метоксигидроксиметил)-циклопропан - 1 - карбоновой кислоты (18, 2 К) или лактон метилового полуацеталя ссис-З,З-диметил-формилциклопропан-карооновой кислоты (15, 2 К).В атмосфере азота в 570 см метанола вводят по частям 16,9 г натрия, а затем, когда натрий весь прореагирует, добавляют 57,2 г метилового эфира транс-З,З-диметил-формилциклопропан-карбоновой кислоты (18, 23), нагревают реакционную смесь с обратным холодильником и выдерживают таким образом в течение 3 час, охлаждают, удаляют метанол перегонкой при разреженном давлении, подкисляют 200 см четырехводного раствора соляной кислоты, предварительно охлажденного до 0 С, экстрагируют водный слой этиловым эфиром, промывают эфирные экстракты насыщенным водным раствором хлористого натрия, сушат их, концентрируют досуха под разреженным давлением и получают 52,4 г маслянистого остатка, содержащего лактон ссис,3- диметил- (метоксигидроксиметил) - циклопропан-карбоновой кислоты (15, 2 К). 5 1 О 15 2 О 25 зо 35 40 45 50 55 60 65 Фаза Г, Лактон ссис-З,З-диметил- (дигидроксиметил) -циклопропан-карбоновой кислоты (18, 2 К) или внутренний полуацилаль ссис-З,З- диметил-формилциклопропан - 1-карбоновой кислоты (1 Я 2 К).52,4 г маслянистого остатка, содержащего л актон ссссс-З,З-диметил- (метоксигидроксиметил)-циклопропан-карбоновой кислоты, обрабатывают 260 слсз воды и 130 см диоксана, Смесь нагревают с обратным холодильником в течение 2 час, Затем ее охлаждают, концентрируют досуха перегонкой при пониженном давлении, растворяют остаток в смеси эфира с хлористым метиленом, сушат раствор, осветляют его древесным углем и концентрируют досуха перегонкой при пониженном давлении. Остаток кристаллизуется в изопропиловом эфире. Таким образом, получают 25 г лактона ссис-З,З-диметил-(дегидроксиметпл) - циклопропан-карбоновой кислоты (1 К, 2 К); т. пл.116 С,Образец этого продукта перекристаллизовывается в изопропиловом эфире, т, пл. 116 С хф +103 (с 0,9 о/о, этанол) .СтНсоОз (142,15)Вычислено, %: С 59,14; Н 7,09.Найдено, /о. С 59,3; Н 7,8. Пример 2.Фаза А, Диметилцеталь метилового эфира транс-З,З-диметил- формилциклопропан - 1- карбоновой кислоты (1 К, 2 К),Аналогичным способом с тем, который употреблен в фазе А примера 1, исходя из 106 г метилового эфира д-транс-хризантемовой кислоты (1 К, 2 К) получают 116 г масла, содержащего диметилцеталь метилового эфира транс-З,З-диметил - 2-формилциклопропан - 1- карбоновой кислоты (К, 2 К).фаза Б. Метиловый эфир транс-З,З-диметил-формилциклопропан-карбоновой кислоты (1 К, 2 К).Аналогичным способом с тем, который употреблен в фазе Б примера 1, исходя из 116 г масла, содержащего диметилцеталь метилового эфира транс-З,З-диметил-формилциклопропан-карбоновой кислоты (1 К, 2 К) получают 85 г метилового эфира транс-З,З-диметил-формилциклопропан-карбоновой кислоты (1 К, 2 К).Фаза В, Лактон ссис-З,З-диметил- (метоксигидроксиметил) - циклопропан - 1 - карбоновой кислоты (1 К, 2 Я) или лактон метилового чолуцеталя ссис-З,З-диметил-формилциклопропан-карбоновой кислоты (1 К, 28).Аналогично фазе В примера 1 получают, исходя из 127 г метилового эфира транс-З,З-диметил-формилциклопропан-карбоновой кислоты (1 К, 2 К), 100 г маслянистого осгатка, содержащего лактон ссис-З,З-диметил- (метоксигидроксиметил)-циклопропан - 1 - карбоновой кислоты (1 К, 2 Я).Фаза Г. Лактон ссис-З,З-диметил- (дигидроксиметил)-циклопропан-карбоновой кислоты (1 К, 2) или внутренний полуацилаль ссис-З,З.диметил-формилциклопропан- карбоновой кислоты (1 К, 23).Аналогичным способом с тем, который употреблен в фазе Г примера 1, получают, исходя из 100 г маслянистого остатка, содержащего лактон иис-З,З-диметил- (метоксигидроксиметил)-циклопропан-карбоновой кислоты (1 К, 25), 57,7 г лактона иис-З,З-диметил-(дигидроксиметил) -циклопропан -1 - карбоновзй кислоты (1 Я, 23), т. пл. 116 С.Пробу этого продукта перекристаллизовывают в изопропиловом эфире, т. пл. 116 С; ад - 102 (с 1 1%, этанол).Найдено, %: С 58,8; Н 7,2.СтНоОз (142,15)Вычислено, %: С 59,14; Н 7,09.Пример 3.Фаза А, Транс-З,З-диметил-формилциклопропан-карбоновая кислота (13, 23).В 250 смз метанола растворяют 20 г 1-трансхризантемовой кислоты (1 Я, 2 Я), доводят температуру до - 80 С и пропускают озонированный кислород до появления синего цвета. Затем пропускают кислород в течение 15 мин в реакционную смесь, а потом азот в течение 45 мин. Далее медленно прибавляют 10 слР диметилтиэфир а, выдерживают реакционную массу в течение 15 мин приблизительно при - 35 С, затем в течение 1 час при 0 С и потом в течение 1 час при комнатной температуре. Растворитель отгоняют при пониженном давлении, в остаток добавляют раствор 17 г хлористого триметиламиноацетогидразида (реактив Т) в 170 смо этанола и 17 см уксусной кислоты. Реакционную смесь нагревают с обратным холодильником, выдерживают при кипении в течение 1 час, охлаждают реакционную смесь, выливают ее в разбавленный оаствор едкого натра, экстрагируют ее эфиром (для удаления неальдегидной фракции), подкисляют разбавленным водным раствором соляной кислоты, экстрагируют кислый водный слой эфиром, промывают эфирные растворы, сушат, концентрируют досуха, остаток промывают петролейным эфиром; замешиванием в тесто получают 5,80 г транс-З,З-диметил- фопмилциклопропан-карбоновой кислоты (1 Я, 28).Аналогичным способом, исходя из й-трансхризантемовой кислоты (1 Р, 2 К) или рацемической транс-хризантемовой кислоты, приготовляют соответственно транс,3-диметил- формилциклопропан-карбоновую кислоту (1 К, 2 К) или рацемическую трайс-З,З-диметил-формилциклопропан-кар боновую кислоту.Фаза Б, Диметилцеталь транс-З,З-диметил-формилциклопропан-кар боновой кислоты (18, 23). В атмосфере азота в 100 см метанола вводят 13,8 г транс-З,З-диметил-формилциклопропан-карбоновой кислоты (1 5, 28) и выдерживают раствор при нагревании с обратным холодильником в течение 22 час, рециркулируя погон на колонне, содержащей силипорит (алюмосиликат обезвоженныхтил-формилциклопропан-карбоновой кислоты (15, 2 Я); т. пл. 114 С.6- Проба этого продукта кристаллизуется в 5 10 15 20 25 Зо 35 40 45 50 55 60 щелочных металлов), концентрируют досуха, собирают кристаллы, пропитанные маслянистым загрязнением, которое удаляют фильтрацией под разрежением, промывают коисталлы петролейным эфиром (т. кип. 65 - 75 С), фильтруот под разрежением, сушат и получают 11,7 г диметилцеталя транс-З,З-диметил-формилциклопропан-карбоновой кислоты (1 Я 2 Я, т. пл. 65 С.Найдено, %: С 57,43; Н 8,57.СоН 1 о 01 (182,22)Вычислено, %: С 57,6; Н 8,5,Аналогично исходя из транс-З,З-диметил- формилциклопропан-карбоновой кислоты (1 К, 2 Й) или рацемической транс-З,З-диметил-формилциклопропан-карбоновой кислоты, получают, соответственно, диметилцеталь транс-З,З-диметил- фопмилциклопропан - 1- карбоновой кислоты (1 К, 2 К), т, пл. 65 С или диметилцеталь транс-З,З-диметил-фоомилциклопропан-карбоновой рацемической кислоты.Фаза В, Лактон метилового полуцеталя иис-З,З-диметил-фор милциклопроп ан - 1-карбоновой кислоты (15, 2 К).В атмосфере азота в 175 см бензола вводят 5 г диметилцеталя транс-З,З-диметил-формилциклопропан-карбоновой кислоты (1 Я, 25) тололсульфокислоты. Реакционную смесь нагревают с ооратным холодильником и выдерживают ее при перегонке, все время сохраняя постоянным реакционным ооъем непрерывным добавлением бечзола. По истечении 6 час охлаждают, удаляют перегонкой бензол, выливают реакционную смесь в водный раствор кислого углекислого натрия, содержащего лед, и затем экстракциями эфиром и концентрированием досуха, получают 1,9 г лактона метилового полуцеталя иис-З,З-диметил- фопмилциклопропан-кар боновой кислоты (13, 2 К); т. кип. 60 С (0,3 мм рт. ст,),Инфракрасный спектр (хлороформ) подтверждает отсутствие свооодного гидроксила и содержит полосу при 1764 см-, соответствующую карбонилу у-лактона,Аналогичным способом, исходя из диметилцеталей транс-З,З-диметил-формилциклопропан-карбоновых кислот (1 Й, 2 К) или рапемической кислоты, получают соответственно лактоны метиловых полуцеталей иис-З,З-диме-тил-формилциклопропан-карбоновых кислот (1 К, 2 Я) или рацемической кислоты.фаза Г, Внутренний полуацилаль иис-З,З-лиметил-формилциклопропан - 1 - карбоновой кислоты (15, 2 К),В смесь, состоящую из 25 см воды и 12,5 см диоксана, вводят 1,9 г лактона метилового полуцеталя цис-З,З-диметил-ормилциклопропан-карбоновой кислоты (1 Я, 2 К), выдерживают в течение 1 час при 60 С, концентрируют досуха при пониженном давлении и получают 0,55 г внутреннего полуацилаля иис-З,З-диме.10 Способ получения внутренних полуацилалей рацемических или оптически активных цис-З,З- диметил-формилциклопропан- карбоновых кислот, отличающийся тем, что сложный алкиловый эфир рацемической или оптически активной транс-З,З-диметил- (2-метил-пропенил) -циклопропан-карбоновой кислоты (или транс-хризантемовой кислоты) озонируют озонокислородной смесью при температуре ниже 55 60 0 С в среде инертного органического растворителя, преимущественно в метаноле, с последующим последовательным восстановлением 9изопропиловом эфире; т. пл 116 С; 1 аф+103 (с 1%, метанол),:Аналогичйым способом, исходя из лактонов метиловых полуцеталей иис-З,З-диметил-формилциклопропан-карбоновых кислот (1 В 25) или рацемических кислот, получают соответственно внутренние полуацилали иис-З,З-диметил-формилциклопропан-карооновых кислот (1 К, 25); т. пл. 116 С; 1 ао - 102 (с 1%, этанол) или рацемических кислот,Пример 4.Фаза А. Диметилцеталь метилового эфиратранс-З,З-диметил - 2-формилциклопропан - 1 карбоновой кислоты (18, 28),Обработка озоном, В охлажденный до- 80 С раствор 70 г метилового эфира 1-трансхризантемовой кислоты (1 Я, 23) в 7 ОО см метанола пропускают в течение 3,5 час потокозона, затем прогоняют озон в избытке потоком аргона, выдерживая все время температуру при - 80 С.Восстановление диметилтиоэфиром, Передэтим полученный метанольный раствор доводят до - 40 С и к нему прибавляют при перемешивании 79 см диметилтиоэфира. Причемтемпературе дают подняться до 20 С, Реакционную смесь при комнатной температуре иперемешивании в атмосфере азота выдерживают в течение нескольких часов. Далее метанол отгоняют, остаток экстрагируют хлористым метиленом, промывают водным раствором кислого углекислого натрия, водой, сушат и концентрируют досуха при пониженномдавлении,Таким образом получают 75,9 г масла, которое содержит метиловый эфир диметилцеталя транс-З,З-диметил-формилциклопропанкапбоновой кислоты (1 Я, 28).Аналогичным способом, исходя из метиловых эфиров транс-хризантемовых кислот илирацемической кислоты (1 К, 2 К), получают,соответственно, метиловые эфиры диметилцеталей транс-З,З-диметил-йормилциклопропан-карбоновых кислот (1 К, 2 К) или рацемической кислоты.Фаза Б, Метиловый эфир транс-З,З-диметил 2-Формилциклопропан-карбоновой кислоты(1 Я, 28).75,9 г масла, содержащего метиловый эфирдиметилцеталя транс-З,З-диметил-формилциклопропан-карбоновой кислоты (1 Я, 28)растворяют в 560 см 30% -ного водного раствора уксусной кислоты при нагревании- 80 С в атмосфере азота. По истечении15 мин при 80 С смесь охлаждают, экстрагируют эфиром, промывают эфирные экстрактыводным раствором кислого углекислого натрия, затем водным раствором хлористого натрия, сушат их, концентрируют в вакууме иполучают в виде желтой жидкости 53,5 г метилового эфира транс-З,З-диметил-формилциклопропан-кар боновой: кислоты , (18, 2 Я);т. кип. 96 С (14 млт рт. ст,)Спектр ЯМР (дейтерохлороформ) показы 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 вает,: что. вещество разлагается следующим образам.Сигналы при .79 и 82 Мги соответствуют трем метильным водородам метилов в положении 3; сигнал при 147,8 Мги соответствует водородам в 1 и в 2 (дуплет); сигнал при 224 Мгц соответствует метильным водородам метила, находящихся в группе сложного эфира; сигнал при 573 Мги соответствует водороду альдегидной группы.Аналогичным способом, исходя из метиловых эфиров диалкилцеталей транс-З,З-диметил-формилциклопропан-карбоновых кислот (1 Р, 2 Й) или рацемической кислоты, получают соответственно метиловые эфиры транс- З,З-диметил-формилциклопропан - 1-карбоновых кислот (1 В, 2 К) или рацемической кислоты,фаза В. Транс-З,З-диметил-формилциклопропан-карбоновая кислота (13, 25).В смесь, состоящую из 100 см метанола, 11 слю 10 М водного раствора едкого натра и 20 см воды, вводят в инертной атмосфере 15,6 г метилового эфира транс-З,З-диметил- формилциклопропан-кар боновой кислоты (1 Я, 2 Я). Реакционную смесь нагревают с обратным холодильником и выдерживают при кипении в течение 1 час. После отгонки растворителя при пониженном давлении остаток разбавляют водой, экстрагируют неомыленную часть эфиром, подкисляют водный слой концентрированным водным раствором соляной кислоты, экстрагируют эфиром выделенную кислоту, промывают эфирные растворы, сушат, концентрируют их досуха и получают 12 г транс-З,З-диметил-формилциклопропан-карбоновой кислоты (15, 28).Аналогичным способом, исходя из метиловых эфиров транс-З,З-диметил-формилциклопропан-карбоновых кислот (1 К, 2 К) или рацемической кислоты, получают, соответственно, транс-З,З-диметил-формилциклопропан- карбоновые кислоты (1 К, 2 К) или рацемическую кислоту,Эти соединения идентичны с теми, которые получены в фазе А примера 3.Затем продолжают получение внутреннего полуацилаля цис-З,З-диметил-фоомилциклопропан-карбоновой кислоты (15, 2 Р) согласно примеру 3. Предмет изобретения333760 Составитель Г. Андион Техред Л, Богданова Редактор Е, Герасимова Корректор Л. Бадылама Заказ Г 025/8 Изд. М 397 Тираж 448 Подписное ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5 Типография, пр. Сапунова, 2 полученного продукта восстановителем, преимущественно диметилтиоэфиром, кислым гидролизом при нагревании не выще 80 С в атмосфере инертного газа, эпимеризацией и лактонизацией при нагревании до кипения в присутствии основных агентов, например алкоголята щелочного металла, в среде алифатического спирта водным или водноорганическим гидролизом, и выделением целевого продукта 5 известными приемами,