Procedimiento realizable continuamente para la preparación de unos compuestos carbonílicos mediante un catalizador que contiene el radical nitroxilo.

Procedimiento para la oxidación de un alcohol primario o secundario que comprende unos alcoholes alifáticos

, cicloalifáticos y aromáticos, para dar un aldehído o una cetona como un producto de reacción cristalino, que comprende las siguientes etapas:

a) poner a disposición una composición de catalizador que comprende por lo menos un compuesto que contiene el radical nitroxilo, por lo menos una fuente de NO, por lo menos un ácido carboxílico o inorgánico o un anhídrido de un ácido carboxílico o inorgánico,

b) preparar una mezcla de reacción por adición de por lo menos un alcohol primario o secundario y de un gas que comprende oxígeno, así como opcionalmente de un disolvente o de más que un disolvente, a la composición de catalizador procedente de la etapa a) o respectivamente de la etapa e)

c) incubar la mezcla de reacción procedente de la etapa b) a una temperatura que está comprendida entre 0 y 100 ºC o está situada junto al punto de ebullición del disolvente,

d) al mismo tiempo que, o a continuación de, la etapa c), cristalizar el producto de reacción, y

e) recuperar la composición de catalizador por eliminación del producto de reacción cristalizado a partir de la mezcla de reacción que se ha obtenido en la etapa d).

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2011/071911.

Solicitante: EVONIK DEGUSSA GMBH.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: RELLINGHAUSER STRASSE 1-11 45128 ESSEN ALEMANIA.

Inventor/es: HAAS, THOMAS, TACKE, THOMAS, VOLLAND,MICHAEL, SHELDON,ROGER, KLASOVSKY,FLORIAN, PFEFFER,JAN CHRISTOPH, RIMBACH,MICHAEL, JANSSEN,MICHIEL, HABERLAND,JÜRGEN.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > QUIMICA ORGANICA > COMPUESTOS HETEROCICLICOS (Compuestos macromoleculares... > Compuestos heterocíclicos que contienen átomos... > C07D493/04 (Sistemas orto-condensados)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > QUIMICA ORGANICA > COMPUESTOS ACICLICOS O CARBOCICLICOS (compuestos... > Preparación de compuestos que tienen grupos C =... > C07C45/38 (de un grupo hidroxilo primario)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > QUIMICA ORGANICA > COMPUESTOS ACICLICOS O CARBOCICLICOS (compuestos... > Preparación de compuestos que tienen grupos C =... > C07C45/37 (de grupos funcionales C — O — en grupos C = O)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > QUIMICA ORGANICA > COMPUESTOS HETEROCICLICOS (Compuestos macromoleculares... > Compuestos heterocíclicos que contienen átomos... > C07D493/02 (en los que el sistema condensado contiene dos heterociclos)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > QUIMICA ORGANICA > COMPUESTOS ACICLICOS O CARBOCICLICOS (compuestos... > Preparación de compuestos que tienen grupos C =... > C07C45/39 (de un grupo hidroxilo secundario)

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Fragmento de la descripción:

Procedimiento realizable continuamente para la preparación de unos compuestos carbonílicos mediante un catalizador que contiene el radical nitroxilo

El presente invento se refiere a un procedimiento para la oxidación de un alcohol primario o secundario que comprende unos alcoholes alifáticos, cicloalifáticos y aromáticos, de manera preferida para dar el aldehido o la cetona, mediando utilización de una composición de catalizador que contiene el radical nitroxilo y/o mediando recuperación de esta composición de catalizador.

Dentro de los compuestos carbonílicos, que abarcan dos clases de compuestos químicos, los aldehidos y las cetonas, no solamente se encuentran un gran número de sustancias naturales ampliamente propagadas, sino que ellas se emplean también a escala industrial en una extensión considerable tanto en forma de eductos (es decir, productos de partida) como también en forma de disolventes en el caso de unas síntesis orgánicas. El grupo carbonilo constituye uno de los grupos funcionales más importantes en la química orgánica.

En el estado de la técnica se describe un gran número de procedimientos para la preparación de compuestos carbonílicos. En este caso, por regla general se utilizan como eductos unos alcoholes, que son ventajosos en lo que se refiere a la persistencia de la preparación de los compuestos carbonílicos, puesto que ellos se presentan en la naturaleza en grandes cantidades en forma de hidratos de carbono (azúcares, sacáridos, almidones, glicósidos y glicosilos) y, de acuerdo con unos procedimientos ya consagrados, pueden ser transformados con facilidad en otros derivados de alcoholes (p.ej. anhidro-azúcares, alcoholes de azúcares y otros similares).

Los procedimientos que se describen en el estado de la técnica, para la oxidación de unos alcoholes para dar unos compuestos carbonílicos están vinculados con ciertas desventajas, que se oponen a un uso a la gran escala técnica.

Así, Sheldon y colaboradores (Sheldon, Roger A.; Arends, Isabel W. C. E. Journal of Molecular Catalysis A: Chemical [Revista de catálisis molecular A: Química] (26), 251(1-2), 2-214.) y Minisci y colaboradores (Minisci, Francesco; Punta, Cario; Recupero, Francesco. Journal of Molecular Catalysis A: Chemical (26), 251(1-2), 129- 149.) describieron un procedimiento para la oxidación de los alcoholes mediante oxígeno, mediando utilización de unos derivados del radical nitroxilo así como mediando la adición de unos metales de transición, que exige que los mencionados metales de transición deben de ser separados de una manera costosa en forma de sales después de la síntesis. Estas sales, además de ello, son tóxicas

Otros procedimientos se sirven de unas caras fuentes de oxígeno, p.ej. un hipoclorito, el ácido cloroperbenzoico, el ácido peroxomonosulfúrico, el ácido peryódico o el ácido tricloroisocianúrico (p.ej. L. Anelli, C. Biffi, F. Montanari, S. Quici, J Org. Chem. 52 (1987) 2559; J.A. Celia, J.A. Kelley, E.F. Kenehan, J. Org. Chem. 4 (1975) 185; S.D. Rychovsky, R. Vaidyanathan, J. Org. Chem. 64 (1999) 31.; Bolm, Carsten; Magnus, Angelika S.; Hildebrand, Jens P. Organic Letters (2), 2(8), 1173-1175.; S.S. Kim, K. Nehru, Synletter (22) 616.; De Lúea, Lidia; Giacomelli, Giampaolo; Porcheddu, Andrea. Organic Letters (21), 3(19), 341-343.). Además de esto, muchos de los reactivos señalados contienen unos halógenos, en particular cloro, bromo y yodo, que pueden actuar de manera fuertemente corrosiva en las condiciones de reacción y que con frecuencia conducen a unas indeseadas reacciones secundarias que disminuyen el rendimiento. Una desventaja común de los agentes oxidantes y de los reactivos auxiliares que se han mencionado reside en que éstos, al realizar la recuperación del producto deseado, conducen a un gasto elevado para efectuar la separación, puesto que ellos eventualmente deben de ser separados con respecto del producto diana buscado en varias diferentes etapas de procedimiento.

En el caso de una serie de procedimientos destinados a la oxidación de alcoholes para dar compuestos carbonílicos, que se han descrito en el estado de la técnica, se emplea, como el único catalizador o como un catalizador concomitante, un derivado de TEMPO (2,2,6,6-tetrametil-piperidin-1-oxilo). Así Chinnusamy y colaboradores (T. Chinnusamy, O. Reiser, Chem. Sus. Chem. 21, 3, 14-142) describieron la oxidación de unos alcoholes bencílicos con oxígeno en presencia de un catalizador TEMPO sólido y en el seno de un ácido carboxílico como disolvente. Es desventajoso, en el caso del procedimiento que se describe, el hecho de que se tienen que emplear de nuevo significativas cantidades de ciertas sales de cobalto y manganeso, que deben de ser separadas en una etapa adicional con respecto del producto diana buscado, después de la eliminación del derivado de TEMPO sólido. Los derivados de TEMPO utilizados, propiamente dichos, en primer lugar deben además de esto ser preparados de un modo costoso y caro.

Diferentes autores han descrito la utilización de unos derivados de TEMPO inmovilizados para la catálisis de la oxidación de alcoholes ((a) A. Michaud, G. Gingras, M. Morin, F. Béland, R. Ciriminna, D. Avnir, M. Pagliaro, Org. Proc. Res. Dev. 27, 11, 766-768; (b) A. Michaud, V. Pandarus, L. Tremblay, R. Ciriminna, M. Pagliaro, F. Béland, Top. Catal. 21, 53, 111-1113; (c) M. Subhani, M. Beigi, P. Eilbracht, Adv. Synth. Cata!. 28, 35, 293-29 y (d) C: Roben, A. Studer, W. Hemme, H. Eckert, Synlett 21, 111-1114). La ventaja de un catalizador inmovilizado consiste en que él puede ser separado con facilidad con respecto de una mezcla de reacción líquida. La

inmovilización constituye, sin embargo, junto a la producción del catalizador, una costosa etapa de proceso adicional, que por regla general está vinculada con pérdidas del correspondiente compuesto.

El documento de solicitud de patente internacional WO21/89223 divulga un procedimiento para la oxidación de dianhidro-hexitoles (isosorbita) para formar la 2,6-dioxabiciclo[3.3.]octano-4,8-diona por medio de una composición de catalizador que comprende un radical nitroxilo, una fuente de NO, O2 y un ácido carboxílico. Este documento WO21/89223 no divulga el reciclaje de la composición de catalizador ni la separación por cristalización del producto.

Los documentos WO21/89213, de patente europea EP167444, y de patentes de los EE.UU US5155279, US515528 y US513613 contienen asimismo unas divulgaciones acerca de la oxidación de unos alcoholes primarios o secundarios en presencia de oxígeno molecular mediante una solución de catalizador que contiene un radical nitroxilo, una fuente de NO y un ácido.

Ante este antecedente, la misión que constituye el fundamento del presente invento consiste en desarrollar un procedimiento destinado a la oxidación de unos alcoholes para dar unos compuestos carbonílicos con un catalizador, que se contente sin la utilización de unas sales tóxicas o que se hayan de separar de un modo costoso, así como sin la inmovilización del catalizador. Otra misión que constituye el fundamento del presente invento consiste en desarrollar unos procedimientos para la oxidación de unos alcoholes para dar unos compuestos carbonílicos con un catalizador, en cuyo caso se mejore la relación entre el rendimiento de productos y la cantidad de catalizador empleado, frente a las relaciones conseguidas mediando utilización de los procedimientos que se han descrito en el estado de la técnica.

El problema planteado por esta misión se resuelve mediante el objeto de las reivindicaciones independientes adjuntas. Unas formas preferidas de realización se establecen a partir de las reivindicaciones secundarias.

Conforme al invento, el problema planteado por esta misión se resuelve, en un primer aspecto, por medio de... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento para la oxidación de un alcohol primario o secundario que comprende unos alcoholes alifáticos, cicloalifáticos y aromáticos, para dar un aldehido o una cetona como un producto de reacción cristalino, que comprende las siguientes etapas:

a) poner a disposición una composición de catalizador que comprende por lo menos un compuesto que contiene el radical nitroxilo, por lo menos una fuente de NO, por lo menos un ácido carboxllico o inorgánico o un anhídrido de un ácido carboxllico o inorgánico,

b) preparar una mezcla de reacción por adición de por lo menos un alcohol primario o secundario y de un gas que comprende oxígeno, asi como opcionalmente de un disolvente o de más que un disolvente, a la composición de catalizador procedente de la etapa a) o respectivamente de la etapa e)

c) incubar la mezcla de reacción procedente de la etapa b) a una temperatura que está comprendida entre y 1 °C o está situada junto al punto de ebullición del disolvente,

d) al mismo tiempo que, o a continuación de, la etapa c), cristalizar el producto de reacción, y

e) recuperar la composición de catalizador por eliminación del producto de reacción cristalizado a partir de la mezcla de reacción que se ha obtenido en la etapa d).

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que las etapas b) hasta e) se repiten por lo menos una vez, de manera preferida por lo menos tres veces, y en el caso de cada una de las repeticiones de la etapa b) se utiliza la composición de catalizador procedente de la etapa e).

3. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 2, siendo el alcohol un alcohol multivalente.

4. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 2, siendo escogido el alcohol entre el conjunto que comprende unos ácidos co-hidroxicarboxílicos alifáticos y lineales, unos alcoholes de azúcares, de manera preferida unos alcoholes de azúcares dicíclicos, y unos polioles.

5. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 3, siendo escogido el alcohol entre el conjunto que comprende el 1,4:3,6-dlanhldro-D-man¡tol, el 1,4:3,6-dianhldro-D-gluc¡tol (isosorbita) y el 1,4:3,6-dianhidro-D-iditol y de manera preferida el 1,4:3,6-dianhidro-D-glucitol (isosorbita).

6. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 4, tratándose en el caso del por lo menos un compuesto que contiene el radical nitroxilo de un compuesto de las fórmulas I ó II,

R

R

R5 R6

« y

O'

Ri

r2

ri

r2

Y

O

(I)

(II)

siendo escogidos R-i, R2, R3, R4, Rs y Re, en cada caso independientemente unos de otros, entre el conjunto que comprende alquilo (de C1-C1), alquenilo (de C1-C1), alcoxi (de C1-C1), arilo (de C6-C18), aralquilo (de C7-C19), aril (de C6-C18)- alquilo (de C1-C8) o heteroarilo de (C3-C18),

siendo los sustituyentes de los tipos R-i, R2, R3, R4, Rs y R6 iguales o diferentes y pudiendo los sustituyentes de de R5 y R6 formar en común un puente de alquileno (de C1-C4) que puede ser saturado o insaturado, estar sin sustituir o sustituido, en particular con uno o varios sustituyentes que se escogen entre el conjunto que comprende R1, amido de C1-C8, halógeno, oxi, hidroxi, amino, alquilamino, dialquilamino, arilamino, diarilamino, alquilcarboniloxi, arilcarboniloxi, alquilcarbonilamino y arilcarbonilamino.

y representando Y' un arbitrario anión exento de halógenos

7. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 6, tratándose, en el caso del por lo menos un compuesto que contiene el radical nitroxilo, de los compuestos del 2,2,6,6-tetrametil-piperidin-1 -oxilo (TEMPO) y/o de los derivados del 2,2,6,6-tetrametil-piperidin-1 -oxilo que están sustituidos junto a la posición 4 del heterociclo,

teniendo los derivados unos o varios sustituyentes escogidos entre el conjunto que comprende R7, amido de Ci-C8, halógeno, oxi, hidroxi, amino, alquilamino, dialquilamino, arilamino, diarilamino, alquilcarboniloxi, arilcarboniloxi, alquilcarbonilamino y arilcarbonilamino,

y estando escogido R7 entre el conjunto que comprende un grupo alquilo (de C1-C1), alquenilo (de C1-C1), 5 alcoxi (de C1-C1), arilo (de Ce-Cía), aralquilo (de C7-C19), aril (de C6-Ci8)-alqu¡lo (de Ci-Cs) o heteroarilo (de

C3-C18).

8. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 6, siendo escogida la fuente de NO entre el conjunto que comprende unos ácidos oxigenados del nitrógeno así como sus sales, de manera preferida el ácido nítrico y el ácido nitroso, así como unos gases que contienen unos óxidos de nitrógeno.

9. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 7, siendo escogido el ácido inorgánico o

respectivamente su anhídrido entre el conjunto que comprende H2CO3, H3PO4, HNO3, HN2, H2SO4, H2SO3, H3BO3 o sus anhídridos.

1. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 9, llevándose a cabo las etapas c) y d) por separado.

11. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 9, llevándose a cabo las etapas c) y d) al

mismo tiempo.

12. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 11, llevándose a cabo la etapa c) a una temperatura situada por debajo de 7 °C.

13. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 12, llevándose a cabo la etapa c) a una temperatura situada por 2 debajo de 5 °C, de manera preferida por debajo de 45 °C.

14. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 13, llevándose a cabo la etapa c) a una temperatura de a 1, de manera preferida de a 7; de 1 a 5; de 1 a 45; de manera todavía más preferida de 1 a 45; de 15 a 4 °C, de 2 a 4 °C, y de la manera más preferida de 2 a 35 °C.