Procedimiento continuo para la acilación de ácidos orgánicos portadores de grupos amino.

Procedimiento continuo para la acilación en N de unos ácidos orgánicos portadores de grupos amino,

en el que sehace reaccionar por lo menos un ácido carboxílico de la fórmula (I)

en la que R1 representa hidrógeno o un radical hidrocarbilo con 1 hasta 50 átomos de carbono, eventualmentesustituido,

con por lo menos un ácido orgánico portador de por lo menos un grupo amino de la fórmula (II)

en la que

A representa un radical hidrocarbilo con 1 hasta 50 átomos de carbono, eventualmente sustituido;

X representa un grupo de ácido o una de sus sales metálicas; y

R2 representa hidrógeno, un radical hidrocarbilo con 1 hasta 50 átomos de C, eventualmente sustituido, o ungrupo de la fórmula -A-X, en la que A así como también X tienen, independientemente uno de otro, lossignificados arriba indicados,

mediando irradiación con microondas en un tubo de reacción, cuyo eje longitudinal está dispuesto en la dirección depropagación de las microondas de un sistema monomodal aplicador de microondas, para dar la amida, en cuyo casola irradiación de la mezcla de reacción con microondas se efectúa en un tubo de reacción ampliamente transparentepara las microondas, que está situado dentro de un conductor hueco unido con un generador de microondas através de conductores de ondas.

Procedimiento continuo para la acilación de ácidos orgánicos portadores de grupos amino El presente invento se refiere a un procedimiento continuo para la acilación de ácidos orgánicos portadores de grupos amino, mediando irradiación con microondas a la escala técnica.

Los productos de acilación de ácidos orgánicos portadores de grupos amino encuentran una utilización múltiple y variada como materias primas químicas. Así, unos ácidos orgánicos portadores de grupos amino, acilados en N con ácidos carboxílicos inferiores, son interesantes en particular como agentes farmacéuticos o respectivamente como productos intermedios para la preparación de agentes farmacéuticos. Los ácidos orgánicos portadores de grupos amino, acilados en N con ácidos grasos de cadena larga, tienen propiedades anfífilas, por lo que éstos encuentran una utilización múltiple y variada como parte componente en agentes de lavado y limpieza así como en productos cosméticos. Además, ellos son utilizados con éxito como agentes auxiliares en el caso de la elaboración de metales, en el caso de la formulación de agentes fitoprotectores, como agentes antiestáticos para poliolefinas, así como en el caso del transporte y de la elaboración de petróleo.

En el caso de la preparación a escala técnica de productos de acilación en N de ácidos orgánicos portadores de grupos amino, se hace reaccionar usualmente un derivado reactivo de un ácido carboxílico, tal como un anhídrido de ácido, un cloruro de ácido o un éster, con el ácido orgánico portador de por lo menos un grupo amino, trabajándose en la mayoría de los casos en un medio alcalino. Esto da lugar, por una parte, a unos altos costes de producción y, por otra parte, a unos productos acompañantes indeseados, tales como por ejemplo sales o ácidos, que se tienen que separar y evacuar a vertederos o elaborar. Así, por ejemplo, en la síntesis de Schotten-Baumann, según la cual se preparan a gran escala técnica numerosas amidas de aminas portadoras de grupos de ácidos, resultan en la mayoría de los casos unas cantidades equimolares de cloruro de sodio. La utilización, practicada asimismo, de reactivos de acoplamiento tales como N, N'-diciclohexil-carbodiimida (DCC) es cara, exige unas medidas técnicas especiales para la higiene en el puesto de trabajo debido a la toxicidad de los reactivos de acoplamiento y de sus productos de reacción, y da lugar asimismo a grandes cantidades de productos secundarios, que deben de ser evacuados a vertederos. La condensación térmica directa, digna de pretenderse, de un ácido carboxílico y de por lo menos una amina portadora de grupos de ácidos, exige unas temperaturas muy altas y unos largos períodos de tiempo de reacción, obteniéndose sin embargo solamente unos rendimientos moderados (J. Am. Chem. Soc., 59 (1937) , 401-402) . En estas condiciones de reacción, además de ello la corrosividad de las mezclas de reacción constituidas a base de un ácido, una amina, una amida y el agua de reacción, plantea grandes problemas técnicos, puesto que estas mezclas atacan fuertementemente o respectivamente disuelven a los recipientes de reacción metálicos a las altas temperaturas requeridas. Los contenidos de metales, introducidos de esta manera en los productos, son muy indeseados, puesto que ellos perjudican a las propiedades de los productos no solamente en lo que respecta a su color sino que también catalizan unas reacciones de descomposición, y por consiguiente reducen el rendimiento. El problema citado en último lugar puede ser evitado, en parte, por medio de unos recipientes especiales de reacción a base de unos materiales altamente estables frente a la corrosión, o con unos correspondientes revestimientos, lo que requiere no obstante a pesar de todo unos largos períodos de tiempo de reacción, y por consiguiente conduce a unos productos perjudicados en su color. Además, la separación del ácido carboxílico empleado y de la amida formada es con frecuencia extremadamente costosa, puesto que ambos compuestos poseen con frecuencia unos puntos de ebullición muy similares y además de ello forman azeótropos.

Un enfoque más reciente para la síntesis de amidas es la reacción apoyada por microondas de ácidos carboxílicos y de aminas para dar amidas.

Vázquez-Tato, Synlett 1993, 506, divulga la utilización de microondas como fuente de calor para la preparación de amidas a partir de ácidos carboxílicos y de aminas aril-alifáticas a través de las sales de amonio. Las síntesis se efectúan a la escala de los milimoles.

Gelens y colaboradores, Tetrahedron Letters 2005, 46 (21) , 3751-3754 divulgan un gran número de amidas, que habían sido sintetizadas mediando toma de ayuda de una radiación de microondas. Las síntesis se efectúan en unos recipientes con una capacidad de 10 ml. No se emplean aminas portadoras de grupos de ácidos.

El aumento de la escala de tales reacciones apoyadas por microondas desde la de laboratorio a una escala técnica y, por consiguiente, el desarrollo de unas instalaciones, que son adecuadas para una producción de varias toneladas tal como por ejemplo varias decenas, varios cientos y varios millares de toneladas por año, con unos rendimientos de espacio-tiempo interesantes para usos a gran escala técnica, no pudieron sin embargo realizar hasta ahora. La causa original de esto es, por un lado, la profundidad de penetración de las microondas en el material de reacción, que usualmente está limitada a algunos milímetros hasta unos pocos centímetros, lo que restringe en particular a las reacciones llevadas a cabo en el procedimiento discontinuo (por tandas) a unos recipientes pequeños, o que en los reactores sometidos a agitación conduce a unos períodos de tiempo de reacción muy largos. A un aumento de la intensidad de campo, deseable para la irradiación con microondas de grandes cantidades de sustancias, se establecen estrechos límites por los procesos de descargas eléctricas y por la formación de un plasma, que aparecen entonces, en particular en los aparatos multimodales empleados hasta ahora, de manera preferida, para el aumento de la escala de las reacciones químicas. Además, la heterogeneidad del campo de microondas, que es provocada por unas reflexiones más o menos incontroladas de las microondas irradiadas dentro de los hornos de microondas en las paredes de éstos y en el material de reacción, que conduce en los aparatos de microondas multimodales a unos sobrecalentamientos locales del material de reacción, plantea problemas en el caso del aumento de la escala. Además de esto, el coeficiente de absorción de microondas, que se modifica con frecuencia durante la reacción, plantea dificultades en lo que respecta a una conducción segura y reproducible de la reacción.

Chen y colaboradores (J. Chem. Soc., Chem. Commun., 1990, 807-809) , describen en un reactor de microondas de laboratorio, que trabaja de manera continua, en el que el material de reacción se conduce a través de un sepentín tubular de teflón montado en un horno de microondas. Un similar reactor de microondas de laboratorio, que trabaja de manera continua, ha sido descrito por Cablewski y colaboradores (J. Organic Chem. 1994, 59, 3408-3412) para la realización de las más diversas reacciones químicas. En ambos casos, el sistema de microondas, que se hace funcionar de una manera multimodal, no permite, sin embargo, por los motivos arriba descritos, ningún aumento de la escala hasta llegar a la gran escala técnica. Además, el grado de efecto de este procedimiento, en lo que respecta a la absorción de las microondas por el material de reacción, es bajo a causa de la energía de microondas, que está distribuida más o menos homogéneamente por el recinto del sistema aplicador en los sistemas aplicadores de microondas multimodales y que no está enfocada hacia el serpentín tubular. Un fuerte aumento de la potencia irradiada de microondas puede conducir a unas indeseadas descargas en plasma o a unos denominados efectos térmicos de huída (en inglés runaway) . Además, las heterogeneidades espaciales, que se modifican cronológicamente, del campo de microondas en el recinto del sistema aplicador, denominadas como zonas calientes (en inglés hot spots) , hacen imposible una conducción segura y reproducible de la reacción a una gran escala.

Además, a partir de la cita bibliográfica de Kappe y colaboradores, Top. Curr. Chem. (2006) 266: 233 - 276, se conocen unos sistemas aplicadores de microondas monomodales o respectivamente de una sola modalidad, en cuyos casos se trabaja con una única modalidad de microondas, que se propaga solamente en una dirección espacial y se enfoca hacia el recipiente de reacción por medio de unos conductores de ondas dimensionados de una manera exacta. Estos aparatos permiten ciertamente... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento continuo para la acilación en N de unos ácidos orgánicos portadores de grupos amino, en el que se hace reaccionar por lo menos un ácido carboxílico de la fórmula (I)

en la que R1 representa hidrógeno o un radical hidrocarbilo con 1 hasta 50 átomos de carbono, eventualmente sustituido,

con por lo menos un ácido orgánico portador de por lo menos un grupo amino de la fórmula (II)

en la que A representa un radical hidrocarbilo con 1 hasta 50 átomos de carbono, eventualmente sustituido; X representa un grupo de ácido o una de sus sales metálicas; y R2 representa hidrógeno, un radical hidrocarbilo con 1 hasta 50 átomos de C, eventualmente sustituido, o un grupo de la fórmula -A-X, en la que A así como también X tienen, independientemente uno de otro, los significados arriba indicados, mediando irradiación con microondas en un tubo de reacción, cuyo eje longitudinal está dispuesto en la dirección de propagación de las microondas de un sistema monomodal aplicador de microondas, para dar la amida, en cuyo caso la irradiación de la mezcla de reacción con microondas se efectúa en un tubo de reacción ampliamente transparente para las microondas, que está situado dentro de un conductor hueco unido con un generador de microondas a través de conductores de ondas.

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el sistema aplicador de microondas está estructurado como un resonador de cavidad.

3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 y/o 2, en el que el sistema aplicador de microondas está estructurado como un resonador de cavidad del tipo de reflexión.

4. Procedimiento de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 hasta 3, en el que el tubo de reacción se alinea axialmente con un eje central de simetría del conductor hueco.

5. Procedimiento de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 hasta 4, en el que la irradiación de la mezcla de reacción se efectúa en un resonador de cavidad con una transición coaxial de las microondas.

6. Procedimiento de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 hasta 5, en el que el resonador de cavidad se hace funcionar en la modalidad E01n, siendo n un número entero de 1 a 200.

7. Procedimiento de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 hasta 6, en el que dentro del resonador de cavidad se forma una onda estacionaria.

8. Procedimiento de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 hasta 7, en el que el material de reacción es calentado por la irradiación con microondas a unas temperaturas comprendidas entre 150 y 500 °C.

9. Procedimiento de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 hasta 8, en el que la irradiación con microondas se efectúa a unas presiones situadas por encima de la presión atmosférica.

10. Procedimiento de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 hasta 9, en el que R1 es un radical hidrocarbilo alifático con 2 hasta 30 átomos de C, eventualmente sustituido.

11. Procedimiento de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 hasta 10, en el que R1 es un radical hidrocarbilo alifático con 2 hasta 30 átomos de C, eventualmente sustituido, que contiene por lo menos un enlace doble C=C.

12. Procedimiento de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 hasta 10, en el que R1 es un radical alquilo alifático con 1, 2, 3 ó 4 átomos de C.

13. Procedimiento de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 hasta 11, en el que R1 representa un grupo alquenilo eventualmente sustituido con 2 hasta 4 átomos de carbono.

14. Procedimiento de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 hasta 9, en el que R1 representa un sistema cíclico, eventualmente sustituido, conjugado a fondo, con (4n + 2) electrones I, en el que n es igual a 1, 2, 3, 4 ó 5.

15. Procedimiento de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 hasta 9, en el que el ácido carboxílico de la

fórmula I se escoge entre el conjunto formado por ácido fórmico, ácido acético, ácido propiónico, ácido butírico, ácido iso-butírico, ácido pentanoico, ácido iso-pentanoico, ácido piválico, ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido crotónico, ácido 2, 2-dimetil-acrílico, ácido maleico, ácido fumárico, ácido itacónico, ácido cinámico, ácido metoxicinámico, ácido succínico, ácido butano-tetracarboxílico, ácido fenil-acético, ácido (2-bromo-fenil) acético, ácido (metoxifenil) acético, ácido (dimetoxifenil) acético, ácido 2-fenil-propiónico, ácido 3-fenil-propiónico, ácido 3- (4hidroxi-fenil) propiónico, ácido 4-hidroxi-fenoxiacético, ácido hexanoico, ácido ciclohexanoico, ácido heptanoico, ácido octanoico, ácido nonanoico, ácido neononanoico, ácido decanoico, ácido neodecanoico, ácido undecanoico, ácido neoundecanoico, ácido dodecanoico, ácido tridecanoico, ácido tetradecanoico, ácido 12-metil-tridecanoico, ácido pentadecanoico, ácido 13-metil-tetradecanoico, ácido 12-metil-tetradecanoico, ácido hexadecanoico, ácido 14-metilpentadecanoico, ácido heptadecanoico, ácido 15-metil-hexadecanoico, ácido 14-metil-hexadecanoico, ácido octadecanoico, ácido iso-octadecanoico, ácido icosanoico, ácido docosanoico, ácido tetracosanoico, ácido miristoleico, los ácidos palmitoleico, hexadecadienoico, delta-9-cis-heptadecenoico, oleico, petrosélico, vaccenoico, linoleico, linolénico, gadoleico, gondoico, icosadienoico, araquidónico, cetoleico, erúcico, docosadienoico y tetracosenoico, ácido dodecenilsuccínico, ácido octadecenilsuccínico, unas mezclas de ácidos carboxílicos obtenidas a partir de los aceites de semilla de algodón, de coco, de cacahuete, de cártamo, de maíz, de pepita de palma, de colza, de oliva, de semilla de mostaza, de soja, de girasol, de sebo, de huesos y de pescado, ácidos grasos de aceite de tall, ácidos resínicos y nafténicos, ácido benzoico, ácido ftálico, ácido isoftálico, los isómeros del ácido naftalenocarboxílico, del ácido piridinacarboxílico y del ácido naftalenodicarboxílico, así como ácido trimelítico, ácido trimésico, ácido piromelítico y ácido melítico, los isómeros del ácido metoxibenzoico, del ácido hidroxibenzoico, del ácido hidroximetilbenzoico, del ácido hidroximetoxibenzoico, del ácido hidroxidimetoxibenzoico, del ácido hidroxiisoftálico, del ácido hidroxinaftalenocarboxílico, del ácido hidroxipiridinacarboxílico, del ácido hidroximetilpiridinacarboxílico, del ácido hidroxiquinolinacarboxílico, ácido o-tolílico, ácido m-tolílico, ácido p-tolílico, ácido o-etilbenzoico, ácido m-etilbenzoico, ácido p-etilbenzoico, ácido o-propilbenzoico, ácido m-propilbenzoico, ácido p-propilbenzoico y ácido 3, 4-dimetil-benzoico.

16. Procedimiento de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 hasta 15, en el que A se escoge entre unos radicales alifáticos con 1 hasta 12 átomos de carbono y unos radicales aromáticos con 5 hasta 12 átomos de carbono.

17. Procedimiento de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 hasta 16, en el que R2 es escoge entre el conjunto formado por H, unos radicales alifáticos con 2 hasta 18 átomos de carbono, eventualmente sustituidos, unos grupos arilo de C6-C12, eventualmente sustituidos, un grupo heteroaromático con 5 hasta 12 miembros del anillo, eventualmente sustituido, o un grupo de la fórmula -A-X, en la que A representa un radical hidrocarbilo con 1 hasta 50 átomos de carbono, eventualmente sustituido; y X representa un grupo de ácido o una de sus sales metálicas.

18. Procedimiento de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 hasta 17, en el que X se escoge entre el conjunto que se compone de ácidos carboxílicos, ácidos sulfónicos y ácidos fosfónicos.

19. Procedimiento de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 hasta 18, en el que X representa una sal de metal alcalino o alcalino-térreo de un grupo de ácido.

20. Procedimiento de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 hasta 19, en el que el ácido orgánico de la fórmula (II) portador de por lo menos un grupo amino, se escoge entre ácidos a-aminocarboxílicos, ácidos aminosulfónicos, ácidos aminometilenfosfónicos y sus sales de metales.

21. Procedimiento de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 hasta 20, en el que el ácido carboxílico (I) y el ácido orgánico (II) portador de por lo menos un grupo amino se llevan a reaccionar en la relación molar de 20:1 hasta 1:20, en cada caso referida a los equivalentes molares de los grupos carboxilo y amino.

22. Procedimiento de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 hasta 21, el cual se lleva a cabo en presencia de unos catalizadores de carácter básico.