Hidrogenación de ésteres con complejos de ligandos de Ru/tetradentados.

Un proceso para la reducción por hidrogenación, usando H2 molecular,

de un sustrato C3-C70 que contiene uno o dos grupos funcionales ésteres o lactonas en el alcohol o diol correspondiente, caracterizado porque se lleva a cabo en presencia de una base y por lo menos un catalizador o pre-catalizador en la forma de un complejo de rutenio de un ligando tetradentado, en donde los grupos de coordinación consisten de por lo menos un grupo amino o imino y por lo menos un grupo fosfino.

Hidrogenación de ésteres con complejos de ligandos de Ru/tetradentados.

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se relaciona con el campo de la hidrogenación catalítica y, más particularmente, con el uso de complejos de Ru con ligandos tetradentados, en los procesos de hidrogenación para la reducción de ésteres o lactonas en el alcohol o diol correspondiente, respectivamente.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

La reducción de un grupo funcional éster al alcohol correspondiente es una de las reacciones fundamentales en la química orgánica y se usa en un gran número de procesos químicos. En general, se conocen dos tipos principales de procesos para lograr tal transformación. Estos tipos de procesos son los siguientes:

a) procesos de hidruro, en los que se usa una sal de sililo o hidruro metálico, tal como LiAlH4;

b) procesos de hidrogenación, en los que se usa hidrógeno molecular (WO02/40155) .

Desde un punto de vista práctico, los procesos de hidrogenación son más atractivos ya que pueden correrse usando pequeñas cantidades de catalizador (por lo regular 10 a 1000 ppm con relación al sustrato) y en presencia de cantidades pequeñas o incluso en ausencia de solvente. Además, los procesos de hidrogenación no requieren el uso de hidruros altamente reactivos y costosos, y no producen cantidades importantes de residuos acuosos.

Uno de los elementos obligatorios y caracterizantes de los procesos de hidrogenación es el catalizador o el sistema catalítico que se usa para activar el hidrógeno molecular desde el punto de la reducción. El desarrollo de los catalizadores útiles o sistemas catalíticos para la hidrogenación de un grupo funcional éster representa aún una necesidad importante en la química.

Entre algunos catalizadores o sistemas catalíticos conocidos para realizar tales reducciones se pueden citar los complejos de rutenio/fosfina, obtenidos por la reacción de óxido de rutenio o precursor de carboxilato con un ligando de mono-, di- o trifosfina (un ejemplo de éste se describe por Elsevier et al., en Chem. Commun., 1998, 1367) . En este tipo de complejo el metal de rutenio se coordina solamente por los ligandos “acac” y átomos de fosfina, limitando de esta manera la diversidad de la estructura del ligando y la esfera de coordinación alrededor del centro metálico. Como consecuencia de tan poca diversidad, no es fácil la adaptación de la actividad y el desempeño del proceso de hidrogenación. Además, las condiciones experimentales requieren presiones (por lo menos 70-130 bars) y temperaturas (120-180°C) muy altas.

Por lo tanto, hay una necesidad para los procesos de hidrogenación usando los catalizadores o precatalizadores alternativos, que tienen de preferencia una diversidad mayor en las estructuras del ligando y las esferas de coordinación alrededor del centro metálico y que permiten el uso de condiciones experimentales más suaves.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

Para superar los problemas mencionados anteriormente, la presente invención se relaciona con los procesos para la reducción por hidrogenación, usando H2 molecular, de un sustrato C3-C70 que contiene uno o dos grupos funcionales ésteres o lactonas en el alcohol o diol correspondiente, caracterizado porque tal proceso se lleva a cabo en presencia de una base y por lo menos un catalizador o pre-catalizador en la forma de un complejo de rutenio de un ligando tetradentado, en donde los grupos de coordinación consisten de un grupo amino o imino y un grupo fosfino.

De acuerdo con una modalidad particular de la invención, el sustrato puede ser un compuesto de la fórmula (I) :

en donde Ra y Rb representan, simultánea o independientemente, un grupo alquilo o alquenilo aromático C1-C30 lineal, ramificado o cíclico, opcionalmente sustituido; o Ra y Rb se enlazan entre sí y forman un grupo C4-C20 saturado o insaturado, opcionalmente sustituido.

Los alcoholes correspondientes (es decir, (II-a) y (II-b) ) , o el diol correspondiente (II’) del sustrato (I) , son de la fórmula:

en donde Ra y Rb se definen como en la fórmula (I) .

Un compuesto de la fórmula (II) (es decir, II-a o II-b) será obtenido en el caso donde Ra y Rb no se enlazan entre sí, mientras que un compuesto de la fórmula (II’) será obtenido en el caso donde Ra y Rb se enlazan entre sí.

Se entiende que por “un grupo alquilo o alquenilo aromático lineal, ramificado o cíclico...” que Ra o Rb pueden ser en la forma de, por ejemplo, un grupo alquilo lineal o también pueden ser en la forma de una mezcla de tal tipo de grupos, por ejemplo, un Ra específico puede comprender un alquilo lineal, un alquenilo ramificado, un alquilo poli (cíclico) y un radical arilo, a menos que se mencione una limitación específica a un sólo tipo. De manera similar, en todas las modalidades posteriores de la invención cuando se menciona un grupo que está en la forma de más de un tipo de topología (por ejemplo, lineal, cíclica o ramificada) e/o insaturación (por ejemplo, alquilo, aromático o alquenilo) también se entiende un grupo que puede comprender radicales que tienen cualquiera de las topologías o insaturaciones, como se explicó anteriormente.

Una modalidad particular del proceso de la invención se muestra en el Esquema de reacción 1:

De acuerdo con una modalidad adicional de la invención, el sustrato es un éster o lactona, que proporcionará un alcohol, o un diol, que es útil en la industria farmacéutica, agroquímica o perfumería como un producto final o como un intermediario. El sustrato particularmente preferido es un éster o lactona, que proporcionará un alcohol o diol, que es útil en la industria de perfumería como un producto final o como un intermediario.

De acuerdo con otra modalidad de la invención, el sustrato es un compuesto C5-C30 de la fórmula (I) , y en particular se pueden citar aquellos en donde Ra y Rb representan simultánea o independientemente un grupo alquilo aromático C1-C30 lineal, ramificado o cíclico opcionalmente sustituido, o un grupo alquenilo C5-C30 cíclico opcionalmente sustituido; o Ra y Rb se enlazan entre sí para formar un grupo C4-C20 lineal saturado o insaturado, mono-, di- o tricíclico, opcionalmente sustituido.

De acuerdo con una modalidad adicional de la invención el sustrato es un compuesto C5-C20 de la fórmula (I) , en donde Ra y Rb representan simultánea o independientemente un grupo alquilo o aromático C5-C18 lineal, ramificado o cíclico, opcionalmente sustituido, o un grupo alquenilo C5-C18 cíclico, opcionalmente sustituido; o Ra y Rb se enlazan entre sí y forman un grupo mono-, di- o tricíclico lineal, ramificado, saturado o insaturado C4-C20, opcionalmente sustituido.

Además, de acuerdo con una modalidad adicional, cuando Ra y/o Rb representan un grupo alquenilo entonces el enlace carbono-carbono doble no es terminal y no está conjugado.

Los posibles sustituyentes de Ra y Rb son uno, dos o tres grupos halógeno, ORc, NRc2 o Rc, en los que Rc es un átomo de hidrógeno, un grupo C1-C2 halogenado, o un grupo alquilo o alquenilo C1 a C10 cíclico, lineal o ramificado, de preferencia un grupo alquilo o alquenilo C1 a C4 lineal o ramificado. Como otros sustituyentes posibles se puede citar un grupo COORc, que también puede reducirse al alcohol correspondiente durante el proceso de la invención, de acuerdo con la cantidad molar de H2 usado, también conocida por un experimentado en la técnica.

Los ejemplos no limitantes de los sustratos son cinnamatos, sorbatos o salicilatos de alquilo, ésteres de alquilo de ácidos naturales (grasos o no) , esclareoluro, espirolactonas, éster alílico, diésteres de dialquilo, ésteres benzoicos (in) sustituidos y ésteres β-γ insaturados. En particular, el sustrato puede seleccionarse del grupo que consiste de esclareoluro, espirolactonas C9-C15 y ésteres de alquilo C1-C4 del ácido 4-metil-6- (2, 6, 6-trimetil-1ciclohexen-1-il) -3-hexenoico. También se pueden citar los ésteres de dialquilo de 1, 4-dicarboxilato-ciclohexano, los ésteres de dialquilo C1-5 de los dicarboxilatos de alcandiilo C2-10, ciclopropancarboxilatos de alquilo C1-5, ésteres mono-, di- o tri-metoxibenzoicos.

El proceso de la invención se caracteriza por el uso, como catalizador o pre-catalizador (a continuación referido como complejos, a menos que se especifique lo contrario) , de un complejo de rutenio como se describió anteriormente. El complejo puede ser en la forma de una especie iónica o neutra.

De acuerdo con una modalidad de la invención, el complejo de rutenio puede ser de la fórmula general:

[Ru (L4) Y2] [Ru (L4) (X) nY2-n] (Z) n (1) (2)

en donde L4 representa... [Seguir leyendo]

1. Un proceso para la reducción por hidrogenación, usando H2 molecular, de un sustrato C3-C70 que contiene uno o dos grupos funcionales ésteres o lactonas en el alcohol o diol correspondiente, caracterizado porque se lleva a cabo en presencia de una base y por lo menos un catalizador o pre-catalizador en la forma de un complejo de rutenio de un ligando tetradentado, en donde los grupos de coordinación consisten de por lo menos un grupo amino o imino y por lo menos un grupo fosfino.

2. Un proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el catalizador o pre-catalizador está en la forma de un complejo de rutenio de un ligando tetradentado, en donde los grupos de coordinación consisten de dos grupos amino o imino y dos grupos fosfino, y los grupos amino son grupos amino primario (es decir, NH2) o secundario (es decir, NH) .

3. Un proceso de conformidad con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el complejo de rutenio es de la fórmula:

[Ru (L4) Y2] [Ru (L4) (X) nY2-n] (Z) n

(1) (2) en donde L4 representa un ligando tetradentado, en donde los grupos de coordinación consisten de un grupo amino

o imino y por lo menos un grupo fosfino; y

cada Y representa, simultánea o independientemente, CO, un átomo de hidrógeno o halógeno, un grupo hidroxilo o un radical alcoxi C1-C6 o carboxílico, o también un grupo BH4 o AlH4; X representa una monofosfina C3-C30 o un solvente; Z representa un anión no coordinado; y n es 0, 1 ó 2.

4. Un proceso de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque el complejo de rutenio es de la fórmula:

[Ru (L4) Y2] (1) en donde L4 e Y tienen el significado indicado de conformidad con la reivindicación 3.

5. Un proceso de conformidad con la reivindicación 3 ó 4, caracterizado porque L4 es un ligando de la fórmula

en donde las líneas punteadas indican un enlace simple o doble, z es 1 si el átomo de nitrógeno pertenece a un grupo amino (las líneas punteadas son enlaces simples) o es 0 si el átomo de nitrógeno pertenece a un grupo imino (una línea punteada es un enlace doble) ;

R2 y R3, cuando se toman en forma separada, representan, simultánea o independientemente, un grupo alquilo o alquenilo C1 a C8 lineal, ramificado o cíclico opcionalmente sustituido, un grupo aromático C6 a C10 opcionalmente sustituido o un grupo OR2’ o NR2’R3’, siendo R2’ y R3’ un grupo alquilo o alquenilo C1 a C8; o los grupos R2 y R3 enlazados al mismo átomo de P, cuando se toman juntos, formar un anillo saturado o insaturado opcionalmente sustituido, que tiene de 4 a 10 átomos y que incluye el átomo de fósforo al que los se enlazan los grupos R2 y R3;

A representa un grupo - (CR92) k- o un grupo difenilo, dinaftilo, metalocendiilo C5-C12, fenileno (-C6H4-) o naftileno (-C10H6-) opcionalmente sustituido;

B representa un grupo difenilo, dinaftilo, metalocendiilo C5-C12, fenileno o naftileno opcionalmente sustituido o un grupo de la fórmula:

R9, R10 y R11, tomados separadamente, representan, simultánea o independientemente, un átomo de hidrógeno, un grupo alquilo o alquenilo C1-C10 lineal, ramificado o cíclico opcionalmente sustituido o un grupo aromático C6 a C10 opcionalmente sustituido; dos R9 adyacentes o separados, tomados juntos, pueden formar un anillo C5-10 que incluye el átomo de carbono al que los grupos R9 se enlazan; un grupo R10 y uno R9, en la posición α al mismo átomo de N, puede enlazarse para formar un anillo saturado o insaturado C4-C6; dos grupos R11 adyacentes pueden enlazarse para formar un anillo aromático C5 a C10 opcionalmente sustituido o un grupo metalocendiilo C5-C12 opcionalmente sustituido y que incluye el átomo de carbono al que los grupos R11 o R9 se enlazan; y

k es, simultánea o independientemente, igual a 0 ó 1;

y en donde los sustituyentes de A, B, R2, R3, R9, R10 y R11 son uno o dos grupos halógeno, alcoxi C1 a C10, polialquilenglicoles, halo- o perhalo-hidrocarburos, COOR, NR2, amina cuaternaria o R, en donde R es un alquilo C1 a C6 o un cicloalquilo C5 a C12, aralquilo o un grupo aromático, siendo el último también opcionalmente sustituido por uno, dos o tres grupos halógeno, sulfonatos o grupos alquilo C1-C8, alcoxi, amino, nitro, sulfonatos, halo- o perhalohidrocarburos o éster.

6. Un proceso de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque L4 es un ligando de la fórmula (4-A) o (4-B) :

en donde las líneas punteadas indican un enlace simple o doble;

R2 y R3, cuando se toman en forma separada, representan, simultánea o independientemente, un grupo alquilo o alquenilo C1 a C8 lineal, ramificado o cíclico opcionalmente sustituido, un grupo aromático C6 a C10 opcionalmente sustituido o un grupo OR2’ o NR2’R3’, siendo R2’ y R3’ un grupo alquilo o alquenilo C1 a C8; o los grupos R2 y R3, cuando se toman juntos, forman un anillo saturado o insaturado opcionalmente sustituido, que tiene 4 ó 5 a 10 átomos y que incluye el átomo de fósforo al que los se enlazan los grupos R2 y R3;

R9, R10 y R11, tomados separadamente, representan, simultánea o independientemente, un átomo de hidrógeno, un grupo alquilo o alquenilo C1-C8 lineal, ramificado o cíclico opcionalmente sustituido o un grupo aromático C6 a C10 opcionalmente sustituido; dos R9 adyacentes o separados, tomados juntos, pueden formar de preferencia, un anillo C5 a C8 que incluye el átomo de carbono al que los grupos R9 se enlazan; un grupo R10 y uno R9, en la posición α al mismo átomo de N, puede enlazarse para formar un anillo C4-C6; dos grupos R11 adyacentes pueden enlazarse para formar un anillo aromático C6 a C10 opcionalmente sustituido o un grupo metalocendiilo C5-C12 opcionalmente sustituido, y que incluye el átomo de carbono al que los grupos R11 se enlazan; y

k es, simultánea o independientemente, igual a 0 ó 1.

7. Un proceso de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque L4 es un ligando de la fórmula: en donde las líneas punteadas indican un enlace simple o doble;

R2 y R3, tomados separadamente, representan, simultánea o independientemente, un grupo alquilo lineal, ramificado o cíclico que contiene 1 a 6 átomos de carbono o un grupo fenilo opcionalmente sustituido; o R2 y R3 enlazados al mismo átomo de P, tomados juntos, forman un anillo que tiene 5 a 7 átomos y que incluye el átomo de fósforo al que se enlazan;

R9, R10 y R11, tomados separadamente, representan, simultánea o independientemente, un átomo de hidrógeno, un grupo alquilo C1-C4 lineal o ramificado opcionalmente sustituido o un grupo fenilo opcionalmente sustituido; los dos R9, tomados juntos, pueden formar un anillo C4-C8, que incluye el átomo de carbono al que los grupos R9 se enlazan; dos R11 adyacentes, tomados juntos, pueden formar un grupo fenilo opcionalmente sustituido y que incluye el átomo de carbono al que los grupos R11 se enlazan; y

k es, simultánea o independientemente, igual a 0 ó 1.

8. Un proceso de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque L4 es un ligando de las fórmulas (4-D) , (4-E) , (4-F) o (4-G) :

en donde las líneas punteadas representan un enlace simple o doble y Ph es un radical fenilo, R, tomado separadamente, es alquilo C1-C5 o, tomado junto, son un grupo C3-C6, y k es 1 ó 0.

9. Un proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque la base tiene una pKa mayor de 14.

10. Un proceso de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque la base es carbonato de metales alcalinos o alcalinotérreos, hidróxidos de metales alcalinos o alcalinotérreos, amiduros C1-10, fosfazeno C10-26

o un alcoholato de la fórmula (R13O) 2M o R13OM’, en donde M es un metal alcalinotérreo, M’ es un metal alcalino o un amonio NR144+, R13 representa hidrógeno o un radical alquilo C1 a C6 lineal o ramificado y R14 representa un radical alquilo C1 a C10 lineal o ramificado.

11. Un proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque el sustrato es un compuesto de la fórmula (I) :

Ra y Rb se enlazan entre sí y forman un grupo C4-C20 saturado o insaturado, opcionalmente sustituido;

y en donde los sustituyentes de Ra y Rb son un grupo COORc, uno, dos o tres grupos halógeno, ORc, NRc2 o Rc, en5 los que Rc es un átomo de hidrógeno, un grupo C1-C2 halogenado o un grupo alquilo o alquenilo C1 a C10 cíclico, lineal o ramificado.

12. Un proceso de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque el sustrato es un compuesto C5-C30 de la fórmula (I) , en donde Ra y Rb representan simultánea o independientemente un grupo aromático o alquilo C1-C30 lineal, ramificado o cíclico opcionalmente sustituido, o un grupo alquenilo C5-C30 cíclico, opcionalmente sustituido; o Ra y Rb se enlazan y forman un grupo mono-, di- o tricíclico C4-C20 saturado o insaturado, lineal, ramificado, opcionalmente sustituido.