198672. lajstromszámú szabadalom • Eljárás piretroid-származékok előállítására
1 HU 198 672 A 2 Találmányunk lényeges felismerése, hogy elkerüljük a különböző segédanyagoktól való megszabadulás problémáit, a melléktermékek eltávolításának problémáit. Vizsgálatainak során részletesen vizsgáltuk a reakció egyes paramétereit. Megvizsgáltuk a vizes közegben végzett reakció esetén a szerves oldószer alkalmazásának fokozatait. Megállapítottuk, hogy csak maximum 0,1 mólekvivalens szerves oldószer tartalomig alkalmazható szerves oldószer; ezen túl detektálható az ún. „háromfázis-állapot”, és a kitermelés, valamint ezzel párhuzamosan a minőség a szerves oldószer mennyiségének emelésével fokozatosan romlik. Érdekes, hogy a korábbi idrodalom szerint „rossznak” tartott oldószerekre (diklóretán, széntetraklorid, diklór-etán) is éppenúgy áll ez a szabály, mint a korábban oldószerként ajánlott alifás paraffinokra (heptán, hexán) stb. Találmányunk szerint szekunder vagy tercier amint - előnyösen - trietil-amint vagy imidazolt alkalmazhatunk, a (IV) általános képlett! aldehidre számolva 0,15— 0,25 mólekvivalens mennyiségben. Az alkáli-cianidot célszerűen 7-9 mól%-os vizes oldatban használjuk. Előnyös, ha az acilezési reakciót 5-15 *C között, 2-3 órán belül végezzük el. Megfelelő berendezésben, rövidebb idő alatt reagáltatva a komponenseket, magasabb hőmérséklet sem árt a reakciónak. Eljárásunkhoz a savkloridok lehetséges izomerjei közül nemcsak a cisz-, vagy csak a transzizomereket avagy ezek tetszőleges arányú keverékeit alkalmazhatjuk, hanem az optikai izomereket is - a reakció során nincs izomerizáció. Ha a 2,2-dimetil-3-(2’,2’-diklór-vinil)-ciklopropán-karbonsav-klorid izomerjeit mintegy cisz 2 : transz 3 tömegarányban tartalmazó eleggyel acilezünk, a kapott cipermetrines emulziót apoláros oldószerrel extraháljuk és az apoláros oldószer lepárlása után a visszamaradt oldajos terméket - előnyösen 1-3 szénatomos alkanolból - kristályosítjuk, 38-40 *C között olvadó, kristályos, a 8 lehetséges izomert kb. cisz 2 : transz 3 tömegarányban tartalmazó, miniumum 98 % tisztaságú cipermetrint izolálhatunk. Tudomásunk szerint a cipermetrint eddig ilyen tiszta, kristályos állapotban még nem állították elő. Mivel az ilyen minőségű termék már spontán kristályosodik, átkristályosítással különlegesen tiszta (98% fölötti) terméket is előállíthatunk. Az eljárás lényeges előnye, hogy a vizes közeg alkalmazása miatt az eddigieknél jóval hígabb cianidoldat is alkalmazható, ami egyben a pH jobb kontrollálhatóságát is lehetővé teszi. Ipari gyártás esetén előny továbbá, hogy a reakció igen gyorsan végrehajtható, a beadagolás után a reakcióelegy azonnal feldolgozható. Módszerünk tehát mind megbízhatóság, egyszerűség, biztonságosság és gazdaságosság szempontjából meghaladja az eddigi ismereteket, üzemi méretekben is jól alkalmazható eljárás. A találmányunk alapját képező felismerések között fontos helyet foglal el a ciánhidrin előállítása és továbbreagáltatási módja. A megfelelő aldehidet híg vizes oldatba reagáltatjuk cianiddal, a Canizzaro-reakció elkerülésére legfeljebb 0,3 mól amin jelenlétében (az aldehidre számolva). Az egyensúlyi reakcióban keletkező ciánhidrint statu nascens, vizes közegben, gyors tempóban - és ennek megfelelő hőmérsékleten - reagáltatjuk, a keletkezésével párhuzamosan beadagolt savkloriddal. Ezáltal eltoljuk az egyensúlyt és így egyrészt teljessé tesszük a ciánhidrin keletkezését - másrészt az azonnali acilezéssel egyben megakadályozzuk, hogy a ciánhidrin a lúgos-ciános kömyzetben mellékreakciók alanya legyen. így az eljárás annyira szelektívvé válik, hogy a melléktermékek - köztük az (V) és (VI) általános képletű anyagok - keletkezése gyakrolatilag teljesen viszszaszorí tható. Összefoglalóan megállapítható, hogy találmányunk értelmében az aminkatalizátor szelektív, vagyis csak a főreakciót katalizálja, míg az ionos fázistranszfer-katalizátorok nem azok: hiszen a felületi feszültség csökkentésével ugyanolyan mértékben katalizálják a nem kívánatos pl. hidrolitikus mellékfolyamatokat, mint a főreakciót. Eljárásunk tehát minőségében eltér egy egyszerű fázistranszfer-katalízistől. Ennek jelei: a) az igen gyors reakció, b) a nagyon tiszta termék (laborban megszokott a 97%-os tisztaság) és ezáltal az, hogy c) a cipermetrin közel kvantitatívan (átlag 91 %) kitermeléssel kikristályosítható, még 8 izomeres anyag esetén is - holott a kristályos termék korábban nem volt ismert, d) a reakció gyakorlatilag oldószer nélkül, ill. olyan poláros oldószerekkel is biztosan elvégezhető, amit korábban lehetetlennek tartottak. Ez külön kiemeli találmányunk meglepő voltát. Eljárásunkat a kővetkező példákban részletezzük. A termékeket gázkromatográfiás és nagynyomású folyadék-kromatográfiás módszerekkel határoztuk meg. (Analytical Methods for Pesticides and Plant Growth Regulatorts. XIII. Ed. by: Gunter Zweig and Joseph Sherma, Academic Press 1984.) Az analitikai adatokként mindig tömeg%-ban közöljük az eredményeket. 1. példa (R,S)-a-ciano-3-fenoxi-benzil-(lR-S)-cisz-transz-3- (2 ’ ,2 ’-diklór-vinil)-2,2-dimetil-ciklopropán-karboxilát. 3000 1-es duplikátorban 210,01 víz és 51,5 kg nátriumcianid oldatához 27,4 1 trietil-amint folyatunk. Az elegyet +5 ”C-ra hűtjük és 198,22 kg 3-fenoxi-benzaldehidet adunk hozzá. A kapott fehér emulzióhoz intenzív keverés közben 238,9 kg 2,2-dimetil-3-(2’,2’-diklórvinil)-ciklopropán-karbonsav-kloridot (cisz/transz izomerarány-42/58) folytatunk 10 és +15 *C között (kb. 2 óra). Félórás kevertetés után a reakcióelegyet 800 1 1,2-diklór-etán és 200 1 víz elegyével extraháljuk, majd a fázisok elválasztása után a szerves fázist vízzel ciánmentesre mossuk, a vizet azeotrop formában kidesztilláljuk és a maradék 1,2-diklór-etánt csökkentett nyomáson ledesztilláljuk. A termék 414,2 kg halványsárga olaj. A kitermelés a 3-fenoxi-benzaldehid hatóanyagtartalmára vonatkoz-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 3
