Cyclopropancarbonsäure

Strukturformel
Allgemeines
Name	Cyclopropancarbonsäure
Andere Namen	Cyclopropylcarbonsäure
Summenformel	C4H6O2
Kurzbeschreibung	farblose<ref name="Merck">Datenblatt Cyclopropancarbonsäure zur Synthese bei MerckVorlage:Abrufdatum</ref> bis hellgelbe<ref name="Sigma">Datenblatt Cyclopropancarbonsäure bei Sigma-AldrichVorlage:Abrufdatum (PDF).</ref> Flüssigkeit
Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer Vorlage:CASRN EG-Nummer 217-162-5 ECHA-InfoCard 100.015.602 PubChem 15655 DrugBank Wikidata [[:d:|]]
Eigenschaften
Molare Masse	86,09 g·mol−1
Aggregatzustand	flüssig
Dichte	1,087 g·cm−3 bei 20 °C<ref name="Merck" />
Schmelzpunkt	14–17 °C<ref name="Sigma" /> 17–19 °C<ref name="Merck" />
Siedepunkt	182–184 °C (1,013 hPa)<ref name="Merck" />
pKS-Wert	4,83 (25 °C)<ref>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. </ref>
Löslichkeit	vollständig mit Wasser mischbar,<ref name="Alfa">Datenblatt Cyclopropanecarboxylic acid, 98% bei Alfa AesarVorlage:Abrufdatum (Seite nicht mehr abrufbar).</ref> löslich in Diethylether<ref name="McCloskey">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).</ref>
Brechungsindex	1,4390 (20 °C)<ref name="Alfa" />
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung<ref name="Merck" /> Gefahrensymbol Gefahr H- und P-Sätze H: 314 P: 280​‐​301+330+331​‐​305+351+338​‐​309+310<ref name="Merck" />
Toxikologische Daten	172 mg·kg−1 (LD50, Maus, i.p.)<ref name="Sigma" />
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.

Natürliche Vorkommen und Herstellung

Das Strukturelement der (3-Alkenyl-2,2-dimethyl-substiutierten)-Cyclopropancarbonsäure findet sich in den natürlich vorkommenden insektiziden Pyrethrinen und den daraus abgeleiteten synthetischen Pyrethroiden<ref>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. </ref>, sowie in der nichtproteinogenen Aminosäure Aminocyclopropancarbonsäure.<ref>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. </ref>

Die chemische Synthese der Cyclopropancarbonsäure erfolgt durch vollständige Hydrolyse der Nitrilgruppe des Cyclopropancarbonitrils mit Schwefelsäure über die Zwischenstufe des Carbonsäureamids<ref>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).</ref> oder biochemisch mit Enzymzubereitungen aus Rhodococcus-Stämmen<ref>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. </ref> 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.<ref name="Eastman">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.‌</ref>

Eigenschaften

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.<ref name="Merck" /> Die Verbindung löst sich in Alkoholen und in den meisten organischen Lösungsmitteln.

Anwendungen

Unter Druck (45 bar) und hohen Temperaturen (240 °C) wird aus Cyclopropancarbonsäure und Ammoniak Cyclopropancarboxamid in 90 %iger Ausbeute gebildet.<ref name="Eastman" />

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.<ref>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. </ref>

Synthese von Cyclopropylamin aus Cyclopropancarbonsäure

Synthese von Cyclopropylamin aus Cyclopropancarbonsäure

Der durch Veresterung von Cyclopropancarbonsäure mit Ethanol in 98 %iger Ausbeute erhältliche Ethylester Ethylcyclopropancarboxylat<ref name="Eastman" /> ist Ausgangsstoff in der mehrstufigen Synthese des Antipsychotikums Pimozid.<ref>R. Vardanyan, V. Hruby: Synthesis of Essential Drugs. Elsevier B.V., Amsterdam 2006, ISBN 978-0-444-52166-8, S. 96. </ref>

Höhere Ester der Cyclopropancarbonsäure eignen sich als Riechstoffe und Aromen, wie z. B. der cis-3-Hexenolester, dem ein ausgeprägtes „Regenwald“-Aroma zugeschrieben wird.<ref>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.‌</ref>

Synthese von 3-cis-Hexenylcyclopropancarboxylat

Synthese von 3-cis-Hexenylcyclopropancarboxylat

Die Umsetzung des Cyclopropylcarbonsäureethylesters mit Toluol unter Friedel-Crafts-Acylierungsbedingungen liefert 2-Methyl-1-indanon in 93 %iger Ausbeute,<ref>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. </ref>

Indanone+Isocarbostyrile aus Cyclopropancarbonsäure

Indanone+Isocarbostyrile aus Cyclopropancarbonsäure

einer Zwischenstufe für die ringerweiternde Synthese (mittels Umsetzung mit n-Butylnitrit) von Isochinolonen (auch als Isocarbostyrile<ref>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).</ref> bezeichnet), deren Grundgerüst sich in einigen Alkaloiden wiederfindet.

Bei der Hydrierung von Cyclopropancarbonsäureethylester an einem Zinkoxid-Kontakt entsteht Cyclopropylmethanol in fast quantitativer Ausbeute,<ref>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.‌</ref> 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.<ref>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).</ref>

Cyclopropylmethanol+Cyclobutanon aus Cyclopropancarbonsäure

Cyclopropylmethanol+Cyclobutanon aus Cyclopropancarbonsäure

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

Das mit Thionylchlorid aus Cyclopropancarbonsäure erhältliche Cyclopropancarbonylchlorid<ref name="Eastman" /> 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.<ref>Compendium of Pesticide Common Names, https://www.alanwood.net/pesticides/index.html</ref>

Einzelnachweise

<references />