MÉTODO PARA LA PREPARACIÓN DE CETONAS CÍCLICAS ALFA,BETA-INSATURADAS POR DESHIDROGENACIÓN DE ALCOHOLES ALÍLICOS CÍCLICOS SECUNDARIOS.

Un procedimiento para la fabricación de una cetona cíclica alfa,

beta-insaturada, que comprende la deshidrogenación de un alcohol cíclico alílico secundario con la estructura general: en presencia de al menos un carboxilato de metal del Grupo 2 o Grupo 12, en un entorno de reacción en condiciones eficaces para proporcionar una cetona cíclica alfa, beta-insaturada de la estructura general: en la que R 1 y R 2 se seleccionan independientemente de entre grupos alquilo C1 - C5, grupos alquenilo C1 - C5 o grupos arilo C6 - C10, de cadena lineal o ramificados

25 Dihidrocarvona Tetrahidrocarvona Previamente al descubrimiento de la presente invención, la mayoría de los métodos conocidos para la preparación de cetonas cíclicas alfa, beta-insaturadas a partir de un alcohol cíclico alílico secundario correspondiente, tal como la preparación de carvona a partir de carveol, implica algún tipo de reacción de oxidación. Estos métodos se pueden dividir en dos categorías. 30 Campo de la Invención La presente invención se refiere en general al campo de la síntesis orgánica y más en particular a un procedimiento para la fabricación de una cetona cíclica alfa, beta-insaturada, que comprende la deshidrogenación de un alcohol alílico secundario en presencia de al menos un carboxilato de metal. 5 Fundamento de la Invención Se sabe que muchos alcoholes se pueden deshidrogenar catalíticamente a los correspondientes compuestos carbonílicos (para información general véase Hydlicky Milos, Oxidations in Organic Chemistry, ACS Monograph 186, American Chemical Society, Washington, DC, 1.990, pág. 132 y Smith M. B. y March J. Advanced Organic Chemistry, 5a edición, John Wiley and Sons, Inc., Nueva York, 2.001, págs. 1.515-1.516). Normalmente, la 10 deshidrogenación de alcoholes permite la preparación de los compuestos carbonílicos objetivo con altos rendimientos y producciones. Con ese fin, se han usado típicamente catalizadores a base de cobre, níquel y paladio para realizar la deshidrogenación de alcoholes. Se realizó un intento de producir cetonas cíclicas alfa, beta-insaturadas, tales como carvona, por deshidrogenación catalítica de un alcohol cíclico alílico secundario correspondiente, tal como carveol, en 1.927 15 (Treibs W. y Schmidt H, Ber., 1.927, 60 B, págs. 2.335-2.341). Sin embargo, este intento fracasó ya que los catalizadores tanto a base de cobre como de níquel transformaron el carveol en carvacrol y tetrahidrocarvona, pero no en carvona. Esto fue debido, en parte, a las dos potenciales reacciones secundarias que pueden acompañar a la deshidrogenación catalítica de un alcohol cíclico alílico secundario, tal como carveol. Primero, tanto el material de partida como el producto posee dobles enlaces, que pueden reaccionar con el hidrógeno que se produce como 20 resultado de la deshidrogenación. En segundo lugar, estos dobles enlaces se isomerizan fácilmente a alta temperatura en presencia de catalizadores para proporcionar una estructura aromática. El esquema a continuación representa estas reacciones secundarias que pueden tener lugar durante, por ejemplo, la deshidrogenación de carveol.

El primero de estos dos métodos es conocido como oxidación de Oppenauer, donde se transfiere

hidrógeno de carveol a un compuesto carbonílico auxiliar. La patente japonesa JP 50/58031 describe oxidación de carveol en presencia de isopropóxido de aluminio como catalizador, ciclohexanona como aceptor de hidrógeno y xileno como disolvente. El rendimiento del 88% de carvona pura fue 82%. Se obtuvo un mejor rendimiento de carvona (91%) empleando un catalizador de aluminio complejo y tres equivalentes de pivalaldehído como aceptor de hidrógeno en una disolución de cloruro de metileno (Takashi Ooi, et al, Synthesis, 2.002, No 2, págs. 279-291). El 5 nuevo catalizador de complejo de aluminio usado en este método (2,7-dimetil-1,8-bifenildioxi)bis(dialcoxialuminio) se tiene que preparar a partir de trialquilaluminio, que impone preocupaciones de seguridad a escala industrial. Desventajas comunes de todos los métodos de oxidación de tipo Oppenauer incluyen la sensibilidad catalítica a la hidrólisis, la necesidad de uso de un compuesto carbonílico auxiliar (a veces un gran exceso) y un tratamiento final largo y que requiere mucha mano de obra. 10 El segundo de estos métodos se conoce como oxidación con un reactivo. La patente japonesa JP 50/58031 ya mencionada también describe la oxidación de carveol a carvona con trióxido de cromo en ácido sulfúrico concentrado con rendimiento del 93%. Entre otros reactivos sugeridos para la oxidación de carveol a carvona están, peróxido de hidrógeno en presencia de catalizador de molibdeno (Trost, B. M. et al., Israel Journal of Chemistry, 1.984, Vol. 24, págs. 134-143); N-metilmorfolina-N-óxido en presencia de catalizador de rutenio (Sharpless K. B. et 15 al., Tetrahedron Letters, 1.976, No 29, págs. 2.503-2.506); hidroperóxidos en presencia de catalizadores de molibdeno y vanadio (Lempers H.E.B. et al., J. Org. Chem., 1.998, Vol. 63, págs. 1.408-1.413) y catalizadores de cobre (Rothenberg G., J. Chem. Soc, Perkin Trans. 1.998, No 2, págs. 2.429-2.434). En la mayoría, si no en todas, estas reacciones se usan reactivos caros o catalizadores tóxicos y se requiere un gran exceso del reactivo de oxidación, que hace una oxidación de reactivo muy poco atractiva para comercialización. 20 El doble enlace en la carvona que está conjugado con el grupo carbonilo es considerablemente activo como aceptor de hidrógeno. Esto es por qué en las condiciones de deshidrogenación usadas comúnmente la dihidrocarvona llega a ser el principal producto de deshidrogenación de carveol (véase, por ejemplo, la patente de EE.UU. 4160786, que describe la isomerización de cicloalquenoles a cicloalcanonas en presencia de catalizadores de cromito de cobre y menciona específicamente la conversión de carveol en dihidrocarvona). Los catalizadores de 25 paladio, platino y rutenio soportados, que se usan con frecuencia en reacción de deshidrogenación, proporcionan fenoles y ciclohexanonas en la deshidrogenación de cicloalquenoles (carveol) o cicloalquenonas (carvona). Se pueden encontrar ejemplos de tales transformaciones en la patente de EE.UU. 4929762 y la patente de EE.UU. 5817891. En algunos casos se emplea un método denominado deshidrogenación oxidativa para producir compuestos 30 carbonílicos alfa, beta-insaturados a partir de los correspondientes alcoholes alílicos. Los catalizadores utilizados en este procedimiento incluyen cobre metálico o plata metálica. Usando este procedimiento se convierte geraniol en citral (patente de EE.UU. 5241122) y prenol en prenal (patente de EE.UU.6013843) a la temperatura por encima de 360°C. El nombre de este procedimiento – deshidrogenación oxidativa – sugiere que esto no es una verdadera deshidrogenación, ya que requiere la presencia de oxígeno, que podía ser o un oxidante o un aceptor de hidrógeno. 35 Sin embargo, la deshidrogenación oxidativa no se ha usado nunca con éxito para producir carvona, probablemente debido a que transcurre a la temperatura por encima de 360°C, que causa la descomposición de carveol y carvona y conduce a bajos rendimientos y deficiente calidad. En otros intentos, se ha encontrado que algunas enzimas afectan a esta clase de transformación química (Hirata, T., et al., Phytochemistry, 2.000, vol. 55, No 4, págs. 297-303). El método enzimático tiene en su mayor parte 40 un interés teórico y no se puede usar para producción a gran escala de carvona. En general, los catalizadores homogéneos apenas se usan en el procedimiento de deshidrogenación (Blum, J., Biger, S. Tetrahedron Letters, 1.970, No 21, págs. 1.825-1.828). En particular, en presencia de esos catalizadores homogéneos que podían afectar posiblemente a la deshidrogenación de los alcoholes alílicos se observó la isomerización a compuestos carbonílicos saturados pero no deshidrogenación a los compuestos carbonílicos 45 insaturados correspondientes (véase la revisión por van der Drift, R. C. et al., J. Organomet. Chem., 2.000, No 650, págs. 1-24). Hay algunos ejemplos de la deshidrogenación homogénea de alcoholes. Sin embargo, sólo se usaron alcoholes saturados como sustratos (Fragale, C. et al. J. Molecular Catalysis, 1.979, Vol. 5, págs. 65-73). Curiosamente, la mayoría de los ejemplos indicados no eran deshidrogenación, sino más bien reacciones de transferencia de hidrógeno, que implicaban aceptores de hidrógeno. Así, no hay indicios en la patente o en la 50 bibliografía científica de que la carvona o cualquier otra cetona cíclica alfa, beta-insaturada conjugada se pueda preparar por deshidrogenación catalítica del correspondiente alcohol alílico. Por otra parte, los catalizadores de deshidrogenación homogénea que se han usado son compuestos complejos de los metales de transición elegidos de los grupos seis a diez de la Tabla Periódica. Por contraste, la presente invención proporciona además un método que utiliza carboxilatos de los metales elegidos de los grupos 55 dos y doce de la Tabla Periódica. Como se discute más adelante y de acuerdo con la presente invención, estos carboxilatos son catalizadores de deshidrogenación homogéneos eficaces que permiten la producción selectiva de cetonas cíclicas alfa, beta-insaturadas del correspondiente alcohol cíclico alílico... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento para la fabricación de una cetona cíclica alfa, beta-insaturada, que comprende la deshidrogenación de un alcohol cíclico alílico secundario con la estructura general: en presencia de al menos un carboxilato de metal del Grupo 2 o Grupo 12, en un entorno de reacción en 5 condiciones eficaces para proporcionar una cetona cíclica alfa, beta-insaturada de la estructura general: en la que R1 y R2 se seleccionan independientemente de entre grupos alquilo C1 - C5, grupos alquenilo C1 - C5 o grupos arilo C6 – C10, de cadena lineal o ramificados. 10 2. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que el alcohol cíclico alílico secundario es carveol y la cetona cíclica alfa, beta-insaturada es carvona. 3. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que el metal es magnesio, calcio, zinc o cualquier combinación de los mismos. 4. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que al menos un carboxilato de metal es estearato de 15 magnesio, 2-etilhexanoato de calcio, 2-etilhexanoato de zinc o cualquier combinación de los mismos. 5. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que el entorno de reacción comprende un hidrocarburo alifático o disolvente éter. 6. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que el entorno de reacción se calienta a una temperatura dentro del intervalo de 210°C a 260°C. 20