Cyclopropancarbonsäure

Strukturformel
Strukturformel von Cyclopropancarbonsäure
Allgemeines
Name	Cyclopropancarbonsäure
Andere Namen	Cyclopropylcarbonsäure Cyclopropanecarboxylic acid
Summenformel	C4H6O2
Kurzbeschreibung	farblose[1] bis hellgelbe[2] Flüssigkeit
Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer 1759-53-1 EG-Nummer 217-162-5 ECHA-InfoCard 100.015.602 PubChem 15655 Wikidata Q2317381
Eigenschaften
Molare Masse	86,09 g·mol −1
Aggregatzustand	flüssig
Dichte	1,087 g·cm−3 bei 20 °C [1]
Schmelzpunkt	14–17 °C [2] 17–19 °C [1]
Siedepunkt	182–184 °C (1,013 hPa)[1]
pKS-Wert	4,83 (25 °C)[3]
Löslichkeit	vollständig mit Wasser mischbar,[4] löslich in Diethylether [5]
Brechungsindex	1,4390 (20 °C)[4]
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung [1] Gefahrensymbol Gefahr
H- und P-Sätze	H: 314
	P: 280​‐​301+330+331​‐​305+351+338​‐​309+310 [1]

Toxikologische Daten

172 mg·kg⁻¹ (LD₅₀, Maus, i.p.)^[2]

Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa). Brechungsindex: Na-D-Linie, 20 °C

Cyclopropancarbonsäure ist das kleinste Cycloalkan, das eine Carboxygruppe trägt, die direkt mit der Cyclopropylgruppe verknüpft ist. Die Verbindung ist Ausgangsstoff für pharmazeutische Wirkstoffe, Pestizide und Aromastoffe.

Das Strukturelement der (3-Alkenyl-2,2-dimethyl-substiutierten)-Cyclopropancarbonsäure findet sich in den natürlich vorkommenden insektiziden Pyrethrinen und den daraus abgeleiteten synthetischen Pyrethroiden ^[6] , sowie in der nichtproteinogenen Aminosäure Aminocyclopropancarbonsäure.^[7]

Die chemische Synthese der Cyclopropancarbonsäure erfolgt durch vollständige Hydrolyse der Nitrilgruppe des Cyclopropancarbonitrils mit Schwefelsäure über die Zwischenstufe des Carbonsäureamids ^[8] oder biochemisch mit Enzymzubereitungen aus Rhodococcus-Stämmen^[9] und liefert das Zielprodukt in 74 bis 79 %iger bzw. ca. 90%iger Ausbeute.

Cyclopropancarbonsäure Synthese aus Cyclopropancarbonitril

Bei der Luftoxidation von Cyclopropancarbaldehyd werden Ausbeuten von Cyclopropancarbonsäure bis 92 % erzielt.^[10]

Cyclopropancarbonsäure ist eine organische Carbonsäure mit stechendem Geruch und einer mit der linearen C₃-Säure Propionsäure (pK_s = 4,87) fast identischen Acidität. In wässriger Lösung (10 g·l⁻¹ bei 22 °C) beträgt ihr pH-Wert 3.^[1] Die Verbindung löst sich in Alkoholen und in den meisten organischen Lösungsmitteln.

Unter Druck (45 bar) und hohen Temperaturen (240 °C) wird aus Cyclopropancarbonsäure und Ammoniak Cyclopropancarboxamid in 90 %iger Ausbeute gebildet.^[10]

Cyclopropylamin ist durch Reaktion von Cyclopropancarbonsäure mit Phosphortrichlorid zum Cyclopropancarbonylchlorid, dessen Amidierung mit Ammoniak zum Cyclopropancarboxamid und weitere Hofmann-Umlagerung mit Brom und Natronlauge (unter Bildung von Natriumhypobromit) in 82 %iger Ausbeute zugänglich.^[11]

Synthese von Cyclopropylamin aus Cyclopropancarbonsäure

Der durch Veresterung von Cyclopropancarbonsäure mit Ethanol in 98 %iger Ausbeute erhältliche Ethylester Ethylcyclopropancarboxylat^[10] ist Ausgangsstoff in der mehrstufigen Synthese des Antipsychotikums Pimozid.^[12]

Höhere Ester der Cyclopropancarbonsäure eignen sich als Riechstoffe und Aromen, wie z. B. der cis-3-Hexenolester, dem ein ausgeprägtes „Regenwald"-Aroma zugeschrieben wird.^[13]

Synthese von 3-cis-Hexenylcyclopropancarboxylat

Die Umsetzung des Cyclopropylcarbonsäureethylesters mit Toluol unter Friedel-Crafts-Acylierungsbedingungen liefert 2-Methyl-1-indanon in 93 %iger Ausbeute,^[14]

Indanone+Isocarbostyrile aus Cyclopropancarbonsäure

einer Zwischenstufe für die ringerweiternde Synthese (mittels Umsetzung mit n-Butylnitrit) von Isochinolonen (auch als Isocarbostyrile^[15] bezeichnet), deren Grundgerüst sich in einigen Alkaloiden wiederfindet.

Bei der Hydrierung von Cyclopropancarbonsäureethylester an einem Zinkoxid-Kontakt entsteht Cyclopropylmethanol in fast quantitativer Ausbeute,^[16] das in einer Eintopfreaktion mit Salzsäure unter Ringerweiterung zum Cyclobutanol umgelagert und anschließend mit Chrom(VI)-oxid mit Ausbeuten von ca. 35 % zum Cyclobutanon oxidiert werden kann.^[17]

Cyclopropylmethanol+Cyclobutanon aus Cyclopropancarbonsäure

Dieser Syntheseweg scheint einen günstigen und einfachen Zugang zu Cyclobutanon zu bieten.

Das mit Thionylchlorid aus Cyclopropancarbonsäure erhältliche Cyclopropancarbonylchlorid^[10] findet Verwendung in der Synthese des Opioid-Analgetikums Buprenorphin, des Opioidantagonisten Naltrexon und des Benzodiazepins Prazepam. Es ist außerdem ein Baustein für die Herbizide Cyprazol, Cypromid und Cyclosulfamuron und das Fungizid Cyprofuram.^[18]

1. ↑ ^{a b c d e f g} Datenblatt Cyclopropancarbonsäure zur Synthese bei Merck, abgerufen am 28. Januar 2018.
2. ↑ ^{a b c} Datenblatt Cyclopropancarbonsäure bei Sigma-Aldrich, abgerufen am 28. Januar 2018 (PDF).
3. ↑ William M. Haynes: CRC Handbook of Chemistry and Physics, 97th Edition. CRC Press, Boca Raton, FL, U.S.A. 2017, ISBN 978-1-4987-5429-3, S. 5–90. 
4. ↑ ^{a b} Datenblatt Cyclopropanecarboxylic acid, 98% bei Alfa Aesar, abgerufen am 28. Januar 2018 (Seite nicht mehr abrufbar).
5. ↑ C.M. McCloskey, G.H. Coleman: Cyclopropanecarboxylic acid In: Organic Syntheses . 24, 1944, S. 36, doi:10.15227/orgsyn.024.0036 ; Coll. Vol. 3, 1955, S. 221 (PDF).
6. ↑ N. Matsuo, T. Mori (Hrsg.): Pyrethroids, From Chrysanthemum to Modern Industrial Insecticide, Topics in Current Chemistry 314. Springer, Berlin 2007, ISBN 978-3-642-27345-2. 
7. ↑ F. Brackmann, A. de Meijere: Natural occurrence, syntheses, and applications of cyclopropyl-group-containing α-amino acids. 1. 1-Aminocyclopropanecarboxylic acid and other 2,3-methanoamino acids. In: Chem. Rev. Band 107, Nr. 11, 2007, S. 4493–4537, doi:10.1021/cr078376j . 
8. ↑ C.M. McCloskey, G.H. Coleman: Cyclopropanecarboxylic acid In: Organic Syntheses . 24, 1944, S. 36, doi:10.15227/orgsyn.024.0036 ; Coll. Vol. 3, 1955, S. 221 (PDF).
9. ↑ M.A. Cohen, J. Sawden, N.J. Turner: Selective hydrolysis of nitriles under mild conditions by an enzyme. In: Tetrahedron Lett. Band 31, Nr. 49, 1990, S. 7223–7226, doi:10.1016/S0040-4039(00)97285-X . 
10. ↑ ^{a b c d} Patent US5663418: Process for the preparation of cyclopropanecarboxylic acid and derivatives thereof. Angemeldet am 27. November 1995, veröffentlicht am 2. September 1997, Anmelder: Eastman Chemical Co., Erfinder: S. Liang, T.W. Price.‌
11. ↑ W. Kirmse, O. Schnurr, H. Jendralla: Desaminierungsreaktionen, 33. Reaktionen aliphatischer Diazonium-Ionen mit Lithiumazid. In: Chem. Ber. Band 112, Nr. 6, 1979, S. 2120–2144, doi:10.1002/cber.19791120621 . 
12. ↑ R. Vardanyan, V. Hruby: Synthesis of Essential Drugs. Elsevier B.V., Amsterdam 2006, ISBN 978-0-444-52166-8, S. 96. 
13. ↑ Patent EP0869111A1: Cyclopropyl carboxylic acid ester and uses thereof in imparting, augmenting and enhancing aromas. Angemeldet am 6. Februar 1998, veröffentlicht am 7. Oktober 1998, Anmelder: International Flavors & Fragrances, Inc., Erfinder: M.G. Monteleone, G.I. Malcolm, M.R. Hanna, M.D. Evans.‌
14. ↑ H.W. Pinnick, S.P. Brown, E.A. McLean, L.W. Zoller III: Friedel-Crafts reactions of ethyl cyclopropane carboxylate. In: J. Org. Chem. Band 46, Nr. 18, 1981, S. 3758–3760, doi:10.1021/jo00331a046 . 
15. ↑ E.J. Moriconi, F.J. Creegan: 2-Hydroxy-2-methylisocarbostyril In: Organic Syntheses . 48, 1968, S. 90, doi:10.15227/orgsyn.048.0090 ; Coll. Vol. 5, 1973, S. 63 (PDF).
16. ↑ Patent EP0728722A1: Verfahren zur Herstellung von Hydroxymethyl-cyclopropan. Angemeldet am 8. Februar 1996, veröffentlicht am 28. August 1996, Anmelder: Bayer AG, Erfinder: L. Frohn, R. Langer, G. Darsow, E. Zirngiebl, J.-D. Jentsch, B. Pennemann, C. Tiburtius.‌
17. ↑ M. Krumpolc, J. Rocek: Cyclobutanone In: Organic Syntheses . 60, 1981, S. 20, doi:10.15227/orgsyn.060.0020 ; Coll. Vol. 7, 1990, S. 114 (PDF).
18. ↑ Compendium of Pesticide Common Names, http://www.alanwood.net/pesticides/index.html

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Kategorien:

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