Procedimiento para la preparación de amidas en presencia de agua sobrecalentada.

Procedimiento para la preparación de amidas de ácidos carboxílicos,

en el que al menos un ácido carboxílico de la fórmula I

R3-COOH (I)

en donde R3 representa hidrógeno o un radical hidrocarbonado con 1 a 50 átomos de C, eventualmente sustituido, se hace reaccionar con al menos una amina de la fórmula II

HNR1R2 (II)

en donde R1 y R2 representan, independientemente uno de otro, hidrógeno o un radical hidrocarbonado con 1 a 100 átomos de C, eventualmente sustituido, o R1 y R2,

junto con el átomo de nitrógeno al que están unidos, forman un anillo, para formar una sal de amonio, y esta sal de amonio se hace reaccionar, en presencia de agua sobrecalentada y bajo irradiación con microondas, para formar la amida de ácido carboxílico, añadiéndose agua a la sal de amonio formada a partir de ácido carboxílico y amina, antes de la irradiación con microondas, llevándose a cabo la irradiación con microondas a temperaturas por encima de 150ºC.

Procedimiento para la preparación de amidas en presencia de agua sobrecalentada La presente invención se refiere a un procedimiento para la preparación de amidas bajo radiación con microondas, en el que la sal de amonio de al menos un ácido carboxílico y al menos una amina se condensa en presencia de agua sobrecalentada para formar la amida.

Las amidas de ácidos carboxílicos encuentran una múltiple utilidad como materias primas químicas. Por ejemplo, las amidas de ácidos carboxílicos con un bajo peso molecular poseen propiedades extraordinarias en calidad de disolventes, mientras que amidas de ácidos carboxílicos que portan al menos un radical alquilo de mayor longitud son tensioactivas. Así, amidas de ácidos carboxílicos se emplean, entre otros, como disolventes y como componente de detergentes y agentes de limpieza, así como en cosméticos. Además, se utilizan con éxito como coadyuvantes en el tratamiento de metales, en la formulación de agentes fitoprotectores, en calidad de agentes antiestáticos para poliolefinas, así como en la explotación y tratamiento del petróleo. Además de ello, amidas de ácidos carboxílicos son también importantes materias primas para la preparación de los más diversos productos farmacéuticos y productos agroquímicos.

Un enfoque más reciente para la síntesis de amidas de ácidos carboxílicos es la reacción directa, sustentada por microondas, de ácidos carboxílicos y aminas para formar amidas. En tal caso, en contraposición a procedimientos térmicos clásicos, no se requiere activación alguna del ácido carboxílico, por ejemplo a través de cloruros de ácido, anhídridos de ácido, ésteres o reactivos de acoplamiento, lo cual hace muy interesante a estos procedimientos desde un vista económico al igual que también ecológico.

Vázquez-Tato, Synlett 1993, 506, da a conocer el uso de microondas como fuente calefactora para la preparación de amidas a partir de ácidos carboxílicos y aminas arilalifáticas a través de las sales de amonio.

Gelens et al., Tetrahedron Letters 2005, 46 (21) , 3751-3754 da a conocer una pluralidad de amidas que se sintetizaron con ayuda de radiación de microondas.

Goretzki et al., Macromol. Rapid Commun, 2004, 25, 513-516 da a conocer la síntesis, sustentada por microondas, de diferentes (met) acrilamidas directamente a partir de ácido (met) acrílico y aminas primarias.

Ferroud et al., Tetrahedron Letters 2008, 49, 3751-3754 da a conocer el uso de microondas para la preparación de amidas a partir de ácido acético y diferentes aminas.

Las conversiones alcanzadas en las síntesis de amidas a partir de ácido carboxílico y amina, sustentadas por microondas, hasta ahora descritas, siguen siendo, sin embargo, todavía, por normal general, insatisfactorias para aplicaciones comerciales. Así, deben llevarse a cabo etapas de aislamiento y tratamiento adicionales con el fin de separar de la mezcla de reacción, en particular, precursores que no han reaccionado. Dado que en el caso de las amidaciones se trata de reacciones en equilibrio, con el fin del desplazamiento del equilibrio en dirección a la amida se mantiene lo más bajo posible el contenido en agua de la mezcla de reacción y, en particular, en agua de reacción, lo cual se efectúa en procedimientos en tandas, por ejemplo mediante purga de agua con agentes de arrastre durante la condensación o mediante la aplicación de vacío. En procedimientos continuos, en particular en procedimientos llevados a cabo a presión elevada, apenas es posible, sin embargo, una separación del agua de reacción. De manera correspondiente, Katritzky et al. (Energy & Fuels 4 (1990) , 555-561) describen para procesos acuatérmicos, y An et al. (J. Org. Chem. (1997) , 62, 2505-2511) para procesos sustentados por microondas en agua sobrecalentada la hidrólisis de amidas terciarias para formar ácidos carboxílicos con subsiguiente descarboxilación parcial. En tal caso, diferentes amidas, al igual que diferentes nitrilos se hidrolizan a través de la etapa de la amida para formar ácidos carboxílicos.

Problemático en la síntesis de amidas a partir de ácido carboxílico y amina es, a menudo, también la fácil volatilidad de los precursores empleados, lo cual hace necesarias amplias medidas técnicas para su manipulación. Además, el calor de neutralización que se manifiesta en la preparación de las sales de amonio formadas de modo intermedio requiere, en particular en el caso de aminas y/o ácidos carboxílicos fácilmente volátiles, un intenso enfriamiento y/o prolongados tiempos de mezcladura o bien de reacción. Por consiguiente, existía la misión de desarrollar un procedimiento con el cual puedan aumentarse las conversiones en el caso de amidaciones sustentadas por microondas partiendo de ácido carboxílico y amina y en el cual se reduzcan adicionalmente los inconvenientes mencionados del estado conocido de la técnica.

Sorprendentemente, se encontró que la conversión en el caso de reacciones de amidación, en las que se hace reaccionar al menos una amina y al menos un ácido carboxílico para formar una sal de amonio y, a continuación, se hacen reaccionar para formar la amida bajo radiación con microondas, se puede aumentar claramente mediante la presencia de agua sobrecalentada. Esto fue tanto más sorprendente en cuanto que reacciones de condensación de este tipo, que discurren bajo la disociación de agua, están sujetas a la ley de acción de masas y, por consiguiente, el aumento de la concentración de uno de los productos de la reacción desplaza habitualmente el equilibrio en dirección a los precursores. Además, en el caso de este procedimiento pueden emplearse disoluciones acuosas, en particular de precursores de bajo punto de ebullición, de modo que éstos no tienen que manipularse bajo presión o bien en forma enfriada. Además, en el caso de la preparación de la sal de amonio tiene lugar, mediante la presencia de agua, una evacuación mejorada del calor.

Objeto de la invención es un procedimiento para la preparación de amidas de ácidos carboxílicos, en el que al menos un ácido carboxílico de la fórmula I

R3-COOH (I)

en donde R3 representa hidrógeno o un radical hidrocarbonado con 1 a 50 átomos de C, eventualmente sustituido, se hace reaccionar con al menos una amina de la fórmula II

HNR1R2 (II)

en donde R1 y R2 representan, independientemente uno de otro, hidrógeno o un radical hidrocarbonado con 1 a 100 átomos de C, eventualmente sustituido, para formar una sal de amonio, y esta sal de amonio se hace reaccionar, en presencia de agua sobrecalentada y bajo irradiación con microondas, para formar la amida de ácido carboxílico.

Otro objeto de la invención es un procedimiento para la preparación de amidas de ácidos carboxílicos, en el que al menos un ácido carboxílico de la fórmula I

R3-COOH (I)

en donde R3 representa hidrógeno o un radical hidrocarbonado con 1 a 50 átomos de C, eventualmente sustituido, se hace reaccionar con al menos una amina de la fórmula II

HNR1R2 (II)

en donde R1 y R2 representan, independientemente uno de otro, hidrógeno o un radical hidrocarbonado con 1 a 100 átomos de C, eventualmente sustituido, en presencia de agua para formar una sal de amonio, y la sal de amonio con contenido en agua, así preparada, se hace reaccionar bajo radiación de microondas, a temperaturas por encima de 150 ºC para formar la amida de ácido carboxílico.

Otro objeto de la invención es un procedimiento para aumentar la conversión de reacciones de amidación sustentadas por microondas, en el que a una sal de amonio de al menos un ácido carboxílico de la fórmula I

R3-COOH (I)

en donde R3 representa hidrógeno o un radical hidrocarbonado con 1 a 50 átomos de C, eventualmente sustituido, y al menos una amina de la fórmula II

HNR1R2 (II)

en donde R1 y R2 representan, independientemente uno de otro, hidrógeno o un radical hidrocarbonado con 1 a 100 átomos de C, eventualmente sustituido, se le añade agua antes de la irradiación con microondas.

En calidad de ácidos carboxílicos de la fórmula I son adecuados, en general, compuestos que poseen al menos un grupo carboxilo. Así, el procedimiento de acuerdo con la invención es asimismo adecuado para la reacción de ácidos carboxílicos con, por ejemplo, dos, tres, cuatro o más grupos carboxilo. Los ácidos carboxílicos pueden ser de origen natural o sintético. En tal caso, se prefieren particularmente, junto a ácido fórmico, aquellos ácidos carboxílicos que portan un radical hidrocarbonado R3 con 1 a 30 átomos de C y, en particular, con 2 a 24 átomos de

C. El radical hidrocarbonado es preferiblemente alifático, cicloalifático,... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la preparación de amidas de ácidos carboxílicos, en el que al menos un ácido carboxílico de la fórmula I

R3-COOH (I)

en donde R3 representa hidrógeno o un radical hidrocarbonado con 1 a 50 átomos de C, eventualmente sustituido, se hace reaccionar con al menos una amina de la fórmula II

HNR1R2 (II)

en donde R1 y R2 representan, independientemente uno de otro, hidrógeno o un radical hidrocarbonado con 1 a 100 átomos de C, eventualmente sustituido, o R1 y R2, junto con el átomo de nitrógeno al que están unidos, forman un anillo, para formar una sal de amonio, y esta sal de amonio se hace reaccionar, en presencia de agua sobrecalentada y bajo irradiación con microondas, para formar la amida de ácido carboxílico, añadiéndose agua a la sal de amonio formada a partir de ácido carboxílico y amina, antes de la irradiación con microondas, llevándose a cabo la irradiación con microondas a temperaturas por encima de 150ºC.

2. Procedimiento para la preparación de amidas de ácidos carboxílicos, en el que al menos un ácido carboxílico de la fórmula I

R3-COOH (I)

en donde R3 representa hidrógeno o un radical hidrocarbonado con 1 a 50 átomos de C, eventualmente sustituido, se hace reaccionar con al menos una amina de la fórmula II

HNR1R2 (II)

en donde R1 y R2 representan, independientemente uno de otro, hidrógeno o un radical hidrocarbonado con 1 a 100 átomos de C, eventualmente sustituido, o R1 y R2, junto con el átomo de nitrógeno al que están unidos, forman un anillo, en presencia de agua para formar una sal de amonio, y la sal de amonio con contenido en agua, así preparada, se hace reaccionar bajo irradiación con microondas, a temperaturas por encima de 150 ºC para formar la amida de ácido carboxílico.

3. Procedimiento para aumentar la conversión de reacciones de amidación sustentadas por microondas, en el que a una sal de amonio de al menos un ácido carboxílico de la fórmula I

R3-COOH (I)

en donde R3 representa hidrógeno o un radical hidrocarbonado con 1 a 50 átomos de C, eventualmente sustituido, y al menos una amina de la fórmula II

HNR1R2 (II)

en donde R1 y R2 representan, independientemente uno de otro, hidrógeno o un radical hidrocarbonado con 1 a 100 átomos de C, eventualmente sustituido, se le añade agua antes de la irradiación con microondas, llevándose a cabo la irradiación con microondas, a temperaturas por encima de 150 ºC.

4. Procedimiento según una o varias de las reivindicaciones 1 a 3, en el que la irradiación con microondas tiene lugar a presiones por encima de la presión atmosférica.

5. Procedimiento según una o varias de las reivindicaciones 1 a 4, en el que R3 es un radical hidrocarbonado con 1 a 50 átomos de C que puede portar uno o varios sustituyentes elegidos de grupos alcoxi C1-C5, poli (alcoxi C1-C5) , poli (alcoxi C1-C5) alquilo, carboxilo, hidroxilo, éster, amida, ciano, nitrilo, nitro, ácido sulfónico y grupos arilo con 5 a 20 átomos de carbono, eligiéndose los sustituyentes grupos arilo C5-C20 de átomos de halógeno, radicales alquilo halogenados, grupos alquilo C1-C20, alquenilo C2-C20, alcoxi C1-C5, éster, amida, hidroxi, hidroxialquilo, ciano, nitrilo y nitro.

6. Procedimiento según una o varias de las reivindicaciones 1 a 5, en el que R3 es un radical hidrocarbonado alifático, cicloalifático, aromático o aralifático.

7. Procedimiento según una o varias de las reivindicaciones 1 a 6, en el que R3 comprende uno o varios dobles enlaces.

8. Procedimiento según una o varias de las reivindicaciones 1 a 7, en el que R1 y R2, independientemente uno de otro, representa un radical hidrocarbonado con 1 a 100 átomos de carbono.

9. Procedimiento según una o varias de las reivindicaciones 1 a 8, en el que R1 representa un radical hidrocarbonado con 1 a 100 átomos de carbono y R2 representa hidrógeno.

10. Procedimiento según una o varias de las reivindicaciones 1 a 9, en el que R1 o R2, o ambos radicales independientemente uno de otro, representan un radical alifático con 1 a 24 átomos de C.

11. Procedimiento según una o varias de las reivindicaciones 1 a 10, en el que R1 o R2, o los dos radicales portan sustituyentes elegidos de grupos hidroxi, alcoxi C1-C5, ciano, nitrilo, nitro y arilo C5-C20.

12. Procedimiento según una o varias de las reivindicaciones 1 a 11, en el que R1 o R2, o los dos radicales portan grupos arilo C5-C20, y éstos portan uno o varios sustituyentes elegidos de átomos de halógeno, radicales alquilo halogenados, grupos alquilo C1-C20, alquenilo C2-C20, alcoxi C1-C5, éster, amida, ciano, nitrilo y nitro.

13. Procedimiento según una o varias de las reivindicaciones 1 a 12, en el que R1 y R2, junto con el átomo de nitrógeno al que están unidos, forman un anillo.

14. Procedimiento según una o varias de las reivindicaciones 1 a 13, en el que R1 y R2, independientemente uno de otro, representan radicales de la fórmula III

- (R4-O) n-R5 (III)

en donde R4 representa un grupo alquileno con 2 a 6 átomos de C, R5 representa hidrógeno o un radical hidrocarbonado con 1 a 24 átomos de C y n representa un número entre 2 y 50.

15. Procedimiento según una o varias de las reivindicaciones 1 a 14, en el que R1 y R2, independientemente uno de otro, representan radicales de la fórmula IV

-[R6-N (R7) ]m- (R7) (IV)

en donde R6 representa un grupo alquileno con 2 a 6 átomos de C o mezclas de los mismos, cada R7, independientemente uno de otro, representa hidrógeno, un radical alquilo o hidroxialquilo con hasta 24

átomos de C, un radical polioxialquileno - (R4-O) p-R5, o un radical poliiminoalquileno -[R6-N (R7) ]q- (R7) , en donde R4, R5, R6 y R7 tienen los significados arriba indicados y q y p, independientemente uno de otro,

representan 1 a 50, y m representa un número de 1 a 20 y preferiblemente 2 a 10 tal como, por ejemplo, tres, cuatro, cinco o seis.

16. Procedimiento según una o varias de las reivindicaciones 1 a 15, en el que la irradiación de la sal con microondas tiene lugar en un procedimiento en tandas discontinuo.

17. Procedimiento según una o varias de las reivindicaciones 1 a 16, en el que la irradiación de la sal con microondas tiene lugar en un procedimiento continuo.

18. Procedimiento según la reivindicación 17, en el que la irradiación de la sal con microondas tiene lugar en un tubo de reacción ampliamente transparente a las microondas.

19. Procedimiento según las reivindicaciones 17 y 18, en el que la irradiación de la sal con microondas tiene lugar en un tubo de reacción, cuyo eje longitudinal se encuentra en la dirección de propagación de las microondas de un aplicador de microondas en mono-modo.

20. Procedimiento según una o varias de las reivindicaciones 1 a 19, en el que la irradiación con microondas se lleva a cabo en presencia de 0, 5 a 200% en peso de agua, referido a la masa total de ácido carboxílico y amina.

21. Procedimiento según una o varias de las reivindicaciones 1 a 20, en el que la irradiación con microondas se lleva a cabo a temperaturas por encima de 180ºC.