PROCESS FOR THE PREPARATION OF CYCLOPROPANE CARBOXAMIDES

Abstract: 1. A process for the optionally continuous production of cyclopropane carboxamides corresponding to the general formula (I) see diagramm : EP0043949,P5,F1 in which R1 represents a hydrogen atom or CH3 group, by the reaction of gamma-chlorobutyric acid esters corresponding to the general formula (II) see diagramm : EP0043949,P5,F2 in which R1 is as defined above and R2 represents the methyl or ethyl group, with alkali alcoholates under anhydrous conditions, characterized in that the gamma-chlorobutyric acid esters corresponding to formula (II) are reacted with sodium- or potassium methylate in methanol or with sodium- or potassium ethylate in the ethanol in presence of ammonia, and a temperature is observed while applying a pressure, which temperature is above the boiling temperature of the alcohol which is used.

Description: Verfahren zur Herstellung von Cyclopropylcarbonsäureamiden Die Anmeldung betrifft ein neues Herstellungsverfahren für bestimmte Cyclopropylcarbonsäureamide, bei dem von entsprechenden 2,-Chlorbuttersäureestern ausgegangen wird. Cyclopropylcarbonsäureamide können mit Hilfe von wasserentziehenden Mit-teln leicht in die entsprechenden Nitrile überführt werden. Diese dienen ihrerseits als Basis für die Herstellung von verschiedenen cyclopropylgruppenhaltigen Aminen. Durch Hydrierung kann man die Nitrile in die entsprechenden Methylamine überführen. Arbeitet man hierbei in Gegenwart von anderen primären Aminen, so erhält man sekundäre Amine, die beispielsweise Bestandteile von wichtigen Herbiciden sind. So wird z.B. das Cyclopropylmethyl-N-propylamin für die Synthese eine Sojaherbicides verwendet (US-PS 3 546 295). Cyclopropancarbonsäureamide können beispielsweise durch Umsetzung der Cyclopropancarbonsäureester mit Ammoniak unter Druck bei erhöhten Temperaturen z.B. 80 C erhalten werden (DE-AS 19 39 759). Bei diesem Verfahren fällt nachteilig ins Gewicht, dass es von Cyclopropanderivaten ausgeht. Es ist auch bekannt, Cyclopropancarbonsäureester durch Cyclisierung von g-Chlorbuttersäureestern herzustellen. Hierbei wird letzteres z.B. mit t-Natriumamylat in t Amylalkohol vier Stunden lang zum Sieden erhitzt. Der Cyclopropancarbonsäureäthylester wird hierbei in einer Ausbeute von nur 45 ss erhalten (Julia et al, Bull.Soc. chemie (France) 1960, p. 306 ff). Setzt man g-Chlor- capronsäureester mit Natriumamid in Äther uni, so erhält man, nach einer Reaktionszeit von 4 bis 5 Tagen den 2-Meth-lcyclopropancarbonsäureester in einer Ausbeute von 85 5o' (Am.Soc. 81, p. 1660-66). Schliesslich ist noch die Umsetzung von u-Chlorbutter- säureäthylester mit Natriummethylat bekannt. Es werden jedoch nur Ausbeuten von 66 ss erhalten (Bunce et al, Organic Preparations and Procedures 6, p. 193-6 (1974)). Auch die Herstellung von CyclopropancarbonsäureEthyl- ester aus 4-Brombuttersäureester durch Cyclisierung mit NaH, ist bereits beschrieben worden. Man erhält eine Ausbeute von 88 ffi (I.Chem.Eng.Data 14, 396 (1969)). Schliesslich ist es auch bekannt, wässrige Cyclopropylcarbonsäureamid-Lösungen herzustellen, indem man in einer ersten Stufe die Umsetzung von 4-Chlorbuttersäuremethylester mit Natriummethylat in einer inerten Gas Atmosphäre, in einer nicht reaktiven organischen Flüssigkeit, z.B. in Toluol, unter wasserfreien Bedingungen durchfuhrt. In diesem Falle betragen die Ausbeuten 92 y der Theorie (DAS 19 39 759). Diese vorbekannten Verfahren sind bei ihrer Durchführung sehr aufwendig und kostspielig. Es wurde nun gefunden, dass man Cyclopropylcarbonsäureamide der allgemeinen Formel (I) EMI2.1 gegebenenfalls kontinuierlich herstellen kann, wenn man g-Chlorbuttersäureester der allgeminen Formel (II) EMI2.2 unter wasserfreien Bedingungen mit Natrium- oder Kaliummethylat oder -äthnlat in Methanol oder Äthanol in Gegenwart von flüssigem Ammoniak umsetzt und dabei gegebenenfalls unter Druckanwendung eine Temperatur einhält, die obehalb der Siedetemperatur des verwendeten Alkoholes liegt. In den allgemeinen Formeln (I) und (II) stehen R1 für ein Wasserstoffatom oder für die Methylgruppe und R2 für die Methyl- oder Äthylgruppe. Es ist durchaus überraschend, dass man unter Einhaltung der genannten Reaktionsbedingungen aus -Halogenbutter- säureestern mit den NTa/K-Alkoholaten des Methanols und Äthanols allein im Methanol bzw. Äthanol die ge wünschten Cyclopropancarbonsäureamide in höchster Ausbeute erhält. Das erfindungsgemässe Verfahren weist demnach folgende Vorteile auf: 1. Es ist ein Einstufenverfahren zur Herstellung der Cyclopropancarbonsäureamide, während früher nur 2-Stufenverfahren zur Verfügung standen. 2. Verwendung von nur einem Lösungsmittel. 3. Grosse Einsparung von Zeit und Energie durch sehr viel schnelleren Ablauf der Reaktion. 4. Höhere Ausbeute als beim 2-Stufenverfahren. 5. Die Benutzung des sehr teuren und sensiblen Natriummethylatpulvers, dessen Handhabung gefährlich und dessen Stäube hochtoxisch sind, entfällt. Stattdessen werden die viel ungefährlicheren Natriummethylatlösungen verwertet. Zweckmässigerweise wendet man die Alkoholate in mindestens äquimolekularen Mengen an. Vorteilhaft ist es jedoch einen etwa 10 ,'-igen Überschuss einzusetzen. Den wasserfreien Ammoniak verwendet man ebenfalls in mindestens äquimolekularen lenken, jedoch ist hier die Anwendung eines 100 bis 200 c,igen Überschusses vorteilhaft. Die erfindungsgemässe Reaktion kann bei einer Temperatur zwischen etwa 90 C und etwa 2000C durchgeführt erden. Der Temperaturbereich zwischen 140 ob und 1600C ist jedoch bevorzugt. Bei der diskontinuierlichen Durchführung des Verfahrens kann beispielsweise so vorgegangen werden, dass man in einem Druckgefäss pro Elol g-Chlorcarbonsäureester 1 bis 1,1 Mol Alkoholat gelöst in Alkohol vorlegt. In den verschlossenen Autoklaven wird dann Ammoniakgas eingepresst. Dabei ist es vorteilhaft, den obengenannten Überschuss einzuhalten. Der Autoklav wird sodann aufgeheizt. Sobald der Temperaturbereich zwischen 90 U und etwa 200 C erreicht ist, wird der Halogenester in den Autoklaven eingepumpt Dabei läuft die Reaktion in wenigen Minuten ab. Nach Beendigung der Reaktion kann noch kurz nachgeheizt und sodann in an sich bekannter Weise aufgearbeitet erden. Bei der kontinuierlichen Arbeitsweise wird die oben beschriebene Reaktion in einfacher Weise in einer Druckschlange durchgeführt. Der Ablauf dieser Reaktion ist durchaus überraschend, da es bekannt ist, dass die Umsetzung von t-Chlorbutter- säureestern mit Natrinmalkoholat nur in geringen Ausbeuten Cyclopropancarbonsäureester liefert und weil es andererseits bekannt ist, dass die t-Chlorbutter- säureester mit Ammoniak zu Pyrrolidonen reagieren. Die für das erfindungsgemässe Verfahren als Ausgangsstoffe benötigten v-Chlorcarbonsäureester können nach an sich bekannten Verfahren aus den entsprechenden Lactonen oder g-Hydroxi- oder Chlorcarbonsäuren bzw. Chlorcarbonsäurechloriden hergestellt werden (Liebigs Ann. 596, p. 163-164; Synthesis 1973, p. 538-539; DBP 804 567; F.P.l. 080.261; US-PS 3 927 074). Beispiel 1: Man legt in einem 5 l-Rührautoklaven 594 g Natriummethy- lat in 1500 ml Methanol vor, verschliesst diesen und drückt nun aus einer Stahlflasche 350 g Ammoniak auf. Nun erhitzt man auf 7450C. Innerhalb von 2 Stunden pumpt man 1365 kg g-Chlorbuttersäuremethylester ein, erhitzt anschliessend noch eine Stunde und kühlt ab. Der Autoklav wird entleert, die Mischung mit konz. Schwefelsäure neutralisiert, dann das gebildete Ammonchlorid und Ammonsulfat abgenutscht, mit Methanol gewaschen und das Filtrat aufgearbeitet. Man erhält 799 g Cyclopropansäureamid, entsprechend 94 ffi d.Th. Weisse Kristalle, F. 120 C-121 C. Beispiel 2: Man löst in 1 1 absolutem Äthanol 50 g Natrium und gibt die noch warme Lösung in einen 2 l-Autoklaven, verschliesst und drückt 80 g Ammoniak auf. Der Autoklav wird hochgeheizt auf 1450C-1500C. Nun pumpt man 301 g -Chlorcapronsäuremeth-lester innerhalb einer Stunde ein, erhitzt noch.eine Stunde und arbeitet wie in Beispiel 1 beschrieben auf. Man erhält 180,4 g 2-leth-lca-clopropancarbonsäureamid, F. 1200C, Weisse Kristalle. Ausbeute 91,1 % d.Th. Analyse: C5H9ON (M = 99) 59 ber. C 60,6 H 9,1 N 14,1 gef. 60,8 9,0 13,9 Beispiel 3: Man löst 55,2 g Natrium in 1 Liter Methanol und gibt die Lösung in einen 2 l-Autoklaeren, verschliesst diesen und drückt 100 g Ammoniak auf. Man erhitzt auf 140 C und pumpt bei dieser Temperatur innerhalb von 40 Minuten 301 g &alpha;-Methyl-&gamma;-chlorbuttersäuremethylester ein, erhitzt anschliessend noch eine Stunde und arbeitet wie in Beispiel 1 beschrieben auf. Man erhält 174,5 g 1-Methylcyclopropancarbonsäureamid, F. 13300, weisse Kristalle. Ausbeute 88,1 % d.Th. Analyse: C5HgON (M = 99) 59 bar C 60,6 R 9,1 N 14,1 gef. 60.7 8,9 14,0 Vergleichsbeispiel: a) In einem 2 l-Rührkolben mit Rührwerk legt man t78,2 g Natriummethylat in 570 ml Methanol vor. Innerhalb von 1 Stunde tropft man unter Rückfluss 409,5 g &gamma;-Chlorbut- tersäure-methylester ein und erhitzt anschliessend noch 2 Stunden unter Rückfluss. Dann vird abgekühlt und 750 ml Methylenchlorid hinzugegeben. Anschliessend tropft man 1,5 1 Wasser hinzu, schüttelt aus und trennt die CH2Cl2-Schicht ab. Die Aufarbeitung liefert 198,6 g Cyclopropancarbonsäuremethylester, Xp 1140C - 11500, Ausbeute: 66,2 %. Die destillative Aufarbeitung des Rückstands liefert 81 g &gamma;-Methoxibuttersäuremethylester (20,4 cp d.Th.) und 36 g (= 8,8 ) nicht umgesetzten t-Chlorbuttersäure- methylester, ferner 6,1 g &gamma;-Butyrolacton. b) Man gibt in einen 2 l-Autoklaven 500 ml Methanol verschliesst und drückt 200 ml NH aus der Druckflasche 3 auf. Nun erhitzt man auf 1500C und pumpt innerhalb einer Stunde 273 gChlorbuttersäuremethylester ein. Ad- schliessend erhitzt man noch 1 Stunde, kühlt dann ab, öffnet den Autoklaven, nutscht das gebildete Ammoniumchlorid (94 g) ab und dampft das Filtrat ein. Es verbleibt ein helles wasserlösliches Öl, Menge: 175,5 g. Vakuumdestillation liefert bei SP10 128 -129 C Pyrrolidon-2, Menge: 127,1 g = 74,7 % d.Th.

Claims: D e g u s s a Aktiengesellschaft Frankfurt am Main Verfahren zur Herstellung von Cyclpropylcarbonsaure- amiden PATENTANSP RÜCHE 1. Verfahren zur gegebenenfalls kontinuierlichen Herstellung von Cyclopropylcarbonsäureamiden der allgemeinen Formel (I) EMI8.1 in der R1 ein Masserstoffatom oder eine CH3-Gruppe 3 bedeutet, durch Umsetzung von &alpha; ;-Chlorbuttersäure- estern der allgemeinen Formel (11) EMI8.2 in der R1 die oben angegebenen Bedeutungen hat und R2 für die Methyl- oder Äthylgruppe steht, mit Alkoholaten, dadurch gekennzeichnet, dass'man unter wasserfreien Bedingungen Natrium- oder Kaliummethylat oder -äthylat in Methanol oder Äthanol in Gegenwart von Ammoniak umsetzt und dabei unter Druckanwendung eine Temperatur einhält, die oberhalb der Siede temperatur des verwendeten Alkohols liegt. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die Alkoholate in mindestens äquimoleku laren Mengen, vorzugsweise in einem Überschuss von 10 %, einsetzt. 3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, dass man den wasserfreien Ammoniak in mindestens äquimolekularen Mengen, vorzugsweise in einem Überschuss von 100 bis 200 , einsetzt. 4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass man die Reaktion bei einer Temperatur zwischen etwa 90 C und etwa 2000C, vor zugsweise zwischen 1400C und 1600C durchführt.

Inventors: HOHN, WOLFGANG, KLEEMANN, AXEL, DR., REMMEL, HANS, SCHWARZE, WERNER, DR.
Applicants: DEGUSSA AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1981
Main classification: C07C103
IPC codes: C07C233, C07C231, C07C67