Procedimiento para la preparación catalítica de nitrilos aromáticos o heteroaromáticos.

Procedimiento para la preparación catalítica de nitrilos aromáticos o heteroaromáticos dado el caso sustituidos defórmula general (I)

Ar-CN (I)

mediante reacción de los halogenuros de arilo correspondientes de fórmula general (II)

Ar-X (II)

en la que

X representa cloro,

bromo, yodo, triflato, nonaflato, mesilato o tosilato y

Ar representa un resto aromático o heteroaromático dado el caso sustituido,

caracterizado porque la reacción se realiza en presencia de un compuesto de paladio, n-butil-bis(adamantil)fosfano otri(terc-butil)fosfano y hexacianoferrato (II) de potasio dado el caso en un disolvente y dado el caso con adición deuna base.

Procedimiento para la preparación catalítica de nitrilos aromáticos o heteroaromáticos

La presente invención se refiere a un procedimiento para la preparación de nitrilos aromáticos o heteroaromáticos dado el caso sustituidos por cianación de los halogenuros de arilo correspondientes con catalizadores basados en complejos de paladio usando prusiato amarillo de potasa como fuente de cianuro.

Los nitrilos aromáticos o heteroaromáticos tienen importancia técnica como productos de partida para productos químicos finos, productos agroquímicos y productos intermedios farmacéuticos. Un procedimiento técnicamente relacionado para la preparación de nitrilos aromáticos es la amonoxidación de toluenos sustituidos. Este procedimiento sólo es industrialmente interesante cuando los toluenos correspondientes están económicamente disponibles. Además, la amonoxidación no se produce en presencia de sustituyentes sensibles a la oxidación en el sustrato. Otros procedimientos técnicos para la síntesis de benzonitrilos son reacciones de ácidos carboxílicos y sales de amonio o amidas mediante destilación con sustancias que se unen fuertemente al agua (por ejemplo, P2O5) , así como reacción de ácidos carboxílicos o ésteres en la fase de vapor con amoniaco sobre un lecho fijo de Al a 500 ºC.

Los clorobencenos correspondientes y en parte los bromobencenos correspondientes representan materiales de partida económicos para nitrilos aromáticos. No obstante, la sustitución del cloro con cianuro según procedimientos conocidos a menudo sólo se produce de manera insatisfactoria. Por ejemplo, los halogenuros aromáticos reaccionan con HCN en la fase de vapor a 650 ºC o a 480 - 650 ºC en presencia de un catalizador metálico o de óxido metálico. Catalizadores que aceleran la reacción de halogenuros de arilo con cianuro a condiciones de reacción más suaves son complejos de paladio y níquel. Así, R. Breitschuh, B. Pugin, A. Idolese y V. Gisin (documentos EP-A 0 787 124 B1 y US-A 5.883.283) describen la síntesis de 3-aminobenzonitrilos sustituidos a partir de los 3-aminoclorobencenos sustituidos correspondientes en presencia de preferiblemente complejos de Ni y cantidades estequiométricas de una sustancia complejante. Desventajoso en este procedimiento es el uso de un exceso de agente reductor y la limitación de la reacción a una clase de sustrato especial.

B. R. Cotter (documento US-A 4.211.721) describe la influencia positiva de componentes de éter del grupo 18corona-6, poliéteres, alcoxipoliéteres o mezclas de éstos con una masa molar de 200 - 25.000 como co-catalizador en la cianación catalizada por paladio de halogenuros de arilo. Sin embargo, en los ejemplos de la solicitud mencionada se manifiesta claramente que bajo las condiciones de reacción según la invención sólo reaccionan compuestos cloroaromáticos activados (pobres en electrones) como 4-clorobenzotrifluoruro, encontrándose los rendimientos de producto en los benzonitrilos correspondientes a sólo aproximadamente el 45 %. Los compuestos cloroaromáticos no activados como clorotolueno dan el producto objetivo en sólo del 5 al 11 % de rendimiento. Los rendimientos de este tipo hacen económicamente imposible una reacción industrial del procedimiento.

J. B. Davison, R. J. Jasinski y P. J. Peerce-Landers (documento US-A 4.499.025) describen la preparación de nitrilos aromáticos a partir de compuestos cloroaromáticos catalizada por un complejo de metal (0) del grupo VIII que se forma electroquímicamente. Sin embargo, este modo de proceder es extraordinariamente caro en comparación con procedimientos por lotes convencionales. Además, no hay ningún ejemplo de reacción satisfactoria de un compuesto cloroaromático con buenos rendimientos.

A. Viauvy y M. Casado (documento EP-A 0 994 099 A1) describen además la reacción de compuestos cloroaromáticos en el nitrilo correspondiente con cianuro de cobre y una fuente de bromuro o cianuro de metal alcalino o cianuro de tetraalquilamonio en presencia de bromuro de cobre y un catalizador de transferencia de fase o cianuro de cobre y yoduro de litio. Estos modos de proceder tienen la desventaja de que se forman cantidades sobreestequiométricas de residuos de sales de metales pesados. Además, no son satisfactorios los rendimientos de benzonitrilos a partir de compuestos cloroaromáticos.

M. H. Rock y A. Merhold (documentos DE-A 197 06 648 A1 y WO 98/37 058) describen la preparación de nitrilos aromáticos a partir de compuestos cloroaromáticos en presencia de un catalizador de níquel y de una cetona mediante reacción con cianuros. Sin embargo, la reacción sólo puede realizarse satisfactoriamente cuando la concentración de cianuro se controla exactamente, ya que si no el catalizador se ciana irreversiblemente. En este procedimiento es a su vez desventajosa la necesaria adición de un agente reductor como cinc que conduce a residuos de sales de metales pesados adicionales y al uso de cetonas especiales como disolvente.

R. K. Arvela y N. E. Leadbeater describen la cianación de compuestos cloroaromáticos en presencia de cantidades estequiométricas de bromuro de níquel (II) y cianuro de sodio (J. Org. Chem. 2003, 68, 9122-5) . Además de la cantidad resultante a partir de ésta de residuos de sales de níquel, el uso de radiación microondas para el aporte de energía es desventajoso para reacciones técnicas.

H. R. Chobanian, B. P. Fors y L. S. Lin describen la reacción de compuestos cloroaromáticos con cianuro de cinc (II) usando un catalizador de Pd con S-Phos como ligando (Tetrahedron Lett. 2006, 47, 3303-5) . Aquí también es desventajosa la generación de cantidades estequiométricas de residuos de sales de metales pesados, así como el uso de un caro ligando de fosfano en alta concentración (2-10 % en moles referido a los compuestos cloroaromáticos) .

Beller y colaboradores describen la influencia de éteres corona, ligandos de difosfina y ligandos de diamina sobre la reacción catalizada por paladio de halogenuros de arilo con cianuros alcalinos (documento DE-A 101 13 976, Tetrahedron Lett. 2001, 42, 6707-10) . Basándose en estos trabajos, la adición dosificada de cianhidrina de acetona como donante de cianuro se probó en el sistema descrito (Angew. Chem. 2003, 115, 1700-3) . Además, se describió la dosificación de TMSCN (J. Organomet. Chem. 2003, 684, 50-5) o ácido cianhídrico (documento DE-A 103 23 574) .

Todos los procedimientos anteriormente descritos para la cianación de halogenuros de arilo o heteroarilo tienen la desventaja de que usan fuentes de cianuro en las que está presente en exceso cianuro libre, de manera que el ligando de cianuro puede bloquear el catalizador de Pd debido a su acción fuertemente complejante. Por tanto, estos procedimientos presentan generalmente la desventaja de que la fuente de cianuro debe dosificarse de forma controlada y/o de que frecuentemente se observan una actividad del catalizador y una productividad malas. Además, estas fuentes de cianuro son altamente tóxicas y pueden liberar fácilmente ácido cianhídrico, de manera que su uso técnico sólo es posible bajo medidas de seguridad especiales.

Estas desventajas fueron evitadas por Beller y col. usando prusiato amarillo de potasa, hexacianoferrato (II) de potasio K4[Fe (CN) 6], como fuente de cianuro no tóxica y fácilmente manipulable. Este reactivo de cianación es poco tóxico, se disuelve en agua sin descomponerse e incluso se usa en la industria alimentaria, por ejemplo, en la preparación de sal de mesa o para clarificar vinos (Roempp Lexikon Chemie, Georg Thieme Verlag, Stuttgart/Nueva York, 1999) . En Chem. Commun. 2004, 1388-1389, se describe un procedimiento catalizado por Pd para la cianación usando prusiato amarillo de potasa. En las solicitudes DE-A 10 2005 009 517.8 y DE-A 10 2006 042439.5 se describen procedimientos catalizados por Cu para la cianación usando prusiato amarillo de potasa, K4[Fe (CN) 6], o prusiato rojo de potasa, K3[Fe (CN) 6]. Sin embargo, con este procedimiento es desventajoso que sólo puedan convertirse eficientemente bromuros de arilo y heteroarilo. Sin embargo, para aplicaciones técnicas son esencialmente más atractivos los cloruros de arilo y heteroarilo, ya que en general están disponibles y son accesibles más económicamente, así como más ampliamente, que otros halogenuros de arilo o heteroarilo o pseudohalogenuros. Sin embargo, con los procedimientos conocidos hasta la fecha por el estado de la técnica que usan prusiatos de potasa para la cianación no es posible una reacción de los cloruros de arilo o heteroarilo inertes en comparación con los... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la preparación catalítica de nitrilos aromáticos o heteroaromáticos dado el caso sustituidos de fórmula general (I) Ar-CN (I) mediante reacción de los halogenuros de arilo correspondientes de fórmula general (II) Ar-X (II) en la que X representa cloro, bromo, yodo, triflato, nonaflato, mesilato o tosilato y

Ar representa un resto aromático o heteroaromático dado el caso sustituido, caracterizado porque la reacción se realiza en presencia de un compuesto de paladio, n-butil-bis (adamantil) fosfano o tri (terc-butil) fosfano y hexacianoferrato (II) de potasio dado el caso en un disolvente y dado el caso con adición de una base.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque como compuestos de paladio se usan complejos

de paladio (0) o sales o complejos de paladio (II) conocidos. 3. Procedimiento según la reivindicación 1 y 2, caracterizado porque como compuestos de paladio se usan halogenuros de paladio y sus complejos, acetato de paladio, complejos de paladio-dibencilidenacetona o dímero de cloruro de alilpaladio.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el compuesto de paladio se usa en

una cantidad del 0, 001 % en moles al 10 % en moles referido al halogenuro de arilo Ar-X usado. 5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la reacción se realiza a temperaturas de 20 a 220 ºC.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la reacción se realiza sin presión.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque Ar es un resto arilo (C6-C19) o un resto heteroarilo (C3-C18) con 1, 2 ó 3 heteroátomos seleccionados de nitrógeno, oxígeno o azufre, en el anillo.

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque A en la fórmula (IV) es una unidad de alquileno con 1 a 10 átomos de C.