Procedimiento para la producción de cetonas, en particular de cetonas macrocíclicas.

Procedimiento para la producción de cetonas de fórmula II**Fórmula**

en la que

A representa alcanodiílo C2-C12,

que está dado el caso sustituido con 1 a 5 grupos alquilo C1-C6, R1 y R2 independientemente entre sí representan alquilo C1-C6, o R1 y R2 representan juntos alcanodiílo C3-C10, que está dado el caso sustituido con 1 a 5 grupos alquilo C1-C6, y

R3 representa hidrógeno o alquilo C1-C6;

en el que

(a) se hace reaccionar una olefina cíclica de fórmula I **Fórmula**

con monóxido de dinitrógeno para dar la cetona de fórmula II.

Procedimiento para la producción de cetonas, en particular de cetonas macrocíclicas

Las cetonas macrocíclicas saturadas con anillos de 14 a 18 miembros, tales como, por ejemplo muscona (3- metilciclopentadecanona), son sustancias olorosas o aromáticas solicitadas. Dado que los compuestos a partir de fuentes naturales se encuentran disponibles sólo en pequeñas cantidades, su producción sintética es objeto de extensos ensayos.

La producción de muscona a partir de 14-metil-biciclo[1.3.]pentadeceno[1(12)] se conoce desde hace mucho tiempo. De este modo los documentos CH-53 68 y US-A 3.778.483 describen un procedimiento para la producción de muscona, en el que se oxida con ozono 14-metil-biciclo[1.3.]pentadeceno[1(12)] con escisión del doble enlace central, se reduce un grupo ceto de la dicetona obtenida para dar el alcohol y se hidrogena la cetona macrocíclica insaturada obtenida después de la separación del agua para dar la muscona.

V. Rautenstrauch y col., Helv. Chim. Acta Vol. 73, (199) pág. 896) describen una síntesis de muscona, que parte de 2-(2-metilprop-2-enil)ciclododecan-1-ona y transcurre a través de (3aRS,13aSR)-3a,4,5,6,7,8,9,1, 11,12,13,13a- dodecahidro-2-metil-1H-ciclopentaciclododecen-13a-ol. Otras síntesis de muscona se describen en el documento DE 1 668 54 y Helv. Chim. Acta Vol. 62, (1979) pág. 2657.

Sin embargo, los procedimientos conocidos no son satisfactorios debido a los reactivos usados, a su complejidad y/o a los rendimientos obtenidos. La invención se basa en el objetivo de mostrar un procedimiento, de acuerdo con el cual pueden obtenerse determinadas cetonas saturadas, en particular cetonas macrocíclicas saturadas, tales como muscona, técnicamente de manera sencilla.

La oxidación de olefinas con N2O para dar un aldehido o una cetona es una reacción conocida desde hace mucho tiempo y se describe por ejemplo en el documento GB 649.68. El documento WO 28/756 describe un procedimiento para la producción de una cetona cíclica con 7 a 16 átomos de C, oxidándose un alqueno cíclico con 7 a 16 átomos de C con al menos un doble enlace C=C por medio de monóxido de dinitrógeno.

Habitualmente no se produce una escisión de unión del doble enlace C=C durante esta reacción o sólo se produce en pequeña medida. La excepción la constituyen algunos sistemas de anillos tensionados tales como biciclohepteno o indeno; véase E.V. Starokon, Adv. Synth. Catal. 24, 346, 268-274. La oxidación de olefinas tetrasustituidas con N2 se describió hasta el momento sólo en el ejemplo del tetrametileteno. Allí no se observó ninguna escisión del doble enlace C=C, véase Bridson-Jones y col., JCS (1951), 39.

La invención se refiere a un procedimiento para la producción de cetonas de fórmula II,

II

en la que

A representa alcanodiílo C2-C12, que está dado el caso sustituido con 1 a 5 grupos alquilo C1-C6,

R1 y R2 independientemente entre sí representan alquilo C1-C6, o R1 y R2 representan juntos alcanodiílo C3-C1, que está dado el caso sustituido con 1 a 5 grupos alquilo CrC6, y R3 representa hidrógeno o alquilo C1-C6; en el que

(a) se hace reaccionar una olefina cíclica de fórmula I

I

con monóxido de dinitrógeno (N2) para dar la cetona de fórmula II.

La invención se refiere además a un procedimiento, en el que además

(b) se hidrogena la cetona de fórmula II para dar la cetona saturada de fórmula III

Para los fines de la presente solicitud alcanodiílo significa preferentemente alcano-(a,(o)-diílo.

En las fórmulas I, II y III, A representa alcanodiílo C2-C12, preferentemente alcanodiílo C2-C9, tal como etano-1,2- diílo, propano-1,3-diílo, butano-1,4-diílo, pentano-1,5-diílo, hexano-1,6-diílo, heptano-1,7-diílo, octano-1,8-diílo o nonano-1,9-diílo. Preferentemente A representa alcanodiílo C3-C9. El alcanodiílo está dado el caso sustituido con 1 a 5 grupos alquilo C1-C6, tal como metilo, etilo, propilo, isopropilo, butilo, sec-butilo, tere-butilo, pentilo o hexilo, en particular metilo.

R1 y R2 representan independientemente entre sí alquilo C1-C6, tal como metilo, etilo, propilo, isopropilo, butilo, sec- butilo, tere-butilo, pentilo o hexilo.

Como alternativa R1 y R2 representan juntos alcanodiílo C3-C1, tal como propano-1,3-diílo, butano-1,4-diílo, pentano-1,5-diílo, hexano-1,6-diílo, heptano-1,7-diílo, octano-1,8-diílo, nonano-1,9-diílo o decano-1-1-diílo. Preferentemente R1 y R2 representan juntos alcanodiílo C3 o alcanodiílo C4. Siempre que R1 y R2 representen juntos alcanodiílo, se trata en el caso de la olefina cíclica de un compuesto bicíclico, disponiendo los dos anillos de un doble enlace C=C común. El alcanodiílo está dado el caso sustituido con 1 a 5 grupos alquilo C1-C6, tal como metilo, etilo, propilo, isopropilo, butilo, sec-butilo, tere-butilo, pentilo o hexilo, en particular metilo.

R3 representa hidrógeno o alquilo CrC6, tal como metilo, etilo, propilo, isopropilo, butilo, sec-butilo, tere-butilo, pentilo o hexilo.

Una cetona saturada preferida de fórmula III, que puede obtenerse de acuerdo con el procedimiento de acuerdo con la invención, es (±)-3-metilciclopentadecanona (muscona, muscona racémica o rac-muscona) de fórmula Illa

Para ello se usa 14-metil-biciclo[1.3.]pentadeceno[1(12)j (2,3,4,5,6,7,8,9,1,11,12,13-dodecahidro-2-metil-1H- ciclopentaciclododeceno) de fórmula la como olefina cíclica de fórmula I

El compuesto la y su producción son conocidos. El compuesto la puede obtenerse de manera ventajosa de la siguiente manera: se hace reaccionar de acuerdo con el procedimiento de acuerdo con el documento DE 29 16 418, en las condiciones de una reacción de transferencia de fases, ciclododecanona con un halogenuro de metalilo. La 2- (2-metilen-1-propil)ciclododecanona obtenida puede ciclarse de acuerdo con el documento US 4.967.33 en condiciones ácidas en la fase gaseosa. A este respecto se obtiene metilbiciclo[1.3.]pentadecadieno en forma de distintos isómeros de dobles enlaces. Esta mezcla se somete a continuación a una hidrogenación catalizada por paladio, hidrogenándose esencialmente sólo un doble enlace y teniendo lugar al mismo tiempo una isomerización de

dobles enlaces, de modo que se obtiene el compuesto la esencialmente de manera selectiva, véanse Helvética Chimica Acta 92 (9), 29, 1782-1799 y el documento DE 29 16 418 C2.

Otras cetonas saturadas, que pueden producirse de acuerdo con el procedimiento de acuerdo con la invención, son por ejemplo ciclopentadecanona (exaltona) o ciclohexadecanona.

En la etapa (a) del procedimiento de acuerdo con la invención tiene lugar presumiblemente una cicloadición de monóxido de dinitrógeno al aducto de fórmula IV, que se reagrupa con eliminación de nitrógeno para dar la cetona de fórmula II.

La cetona de fórmula II dispone de un doble enlace, que puede reaccionar en una reacción secundaria indeseada de nuevo con monóxido de dinitrógeno con la formación de una dicetona. Por lo tanto es preferente mantener baja la conversión en la etapa (a), es decir continuar la reacción de la olefina cíclica de fórmula I con monóxido de dinitrógeno sólo hasta una conversión parcial. La conversión parcial asciende preferentemente al 2 % en moles o menos, en particular del 5 al 18 % en moles, con respecto a la cantidad inicial de olefina cíclica de fórmula I (en el caso de una realización de procedimiento discontinua) o con respecto a la olefina cíclica de fórmula I en la entrada (en el caso de una realización de procedimiento continua). Se obtiene de este modo una primera mezcla, que comprende olefina cíclica sin reaccionar de fórmula I y cetona de fórmula II. La primera mezcla puede procesarse de distinta manera.

Convenientemente la primera mezcla puede someterse a una hidrogenación sin separación previa.

Una forma de realización preferida se refiere por lo tanto a un procedimiento, en el que

(i) se hace reaccionar la olefina cíclica de fórmula I con conversión parcial con monóxido de dinitrógeno para dar una primera mezcla, que comprende olefina cíclica sin reaccionar de fórmula I y cetona de fórmula II, y

(ii) se hidrogena la primera mezcla en condiciones en las que se hidrogena la cetona de fórmula II para dar la cetona saturada de fórmula III y esencialmente no se hidrogena la olefina cíclica de fórmula I, obteniéndose una segunda mezcla, que comprende olefina cíclica sin reaccionar de fórmula I y cetona saturada de fórmula III.

El doble enlace C=C en la cetona insaturada de fórmula II está disustituido (para R3 = H) o trisustituido (para R3 = alquilo Ci-C6)... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la producción de cetonas de fórmula II

R\ R1

en la que

A representa alcanodiílo C2-C12, que está dado el caso sustituido con 1 a 5 grupos alquilo C1-C6,

R1 y R2 independientemente entre sí representan alquilo C1-C6, o R1 y R2 representan juntos alcanodiílo C3-C1, que está dado el caso sustituido con 1 a 5 grupos alquilo C1-C6, y R3 representa hidrógeno o alquilo CrC6; en el que

(a) se hace reaccionar una olefina cíclica de fórmula I

con monóxido de dinitrógeno para dar la cetona de fórmula II.

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que además

(b) se hidrogena la cetona de fórmula II para dar la cetona saturada de fórmula III

R

\

R1

R

3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 2, en el que

(i) se hace reaccionar la olefina cíclica de fórmula I con conversión parcial con monóxido de dinitrógeno para dar una primera mezcla, que comprende olefina cíclica sin reaccionar de fórmula I y cetona de fórmula II, y (¡i) se hidrogena la primera mezcla en condiciones en las que se hidrogena la cetona de fórmula II para dar la 2 cetona saturada de fórmula III y esencialmente no se hidrogena la olefina cíclica de fórmula I, obteniéndose

una segunda mezcla, que comprende olefina cíclica sin reaccionar de fórmula I y cetona saturada de fórmula

4. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 3, en el que al menos una parte de la segunda mezcla se recircula a la etapa (i).

5. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 4, en el que se repiten las etapas (i) y (¡i), hasta que se consigue

una conversión total deseada de la olefina cíclica de fórmula I.

6. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 4, en el que se mezcla una parte de la segunda mezcla con olefina cíclica reciente de fórmula I y se recircula a la etapa (i) y se extrae una parte de la segunda mezcla y a partir

de ahí se aísla cetona saturada de fórmula III.

7. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 3 a 6, en el que a partir de la segunda mezcla se aísla mediante destilación la cetona saturada de fórmula III.

8. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 2, en el que

(i) se hace reaccionar la olefina cíclica de fórmula I con conversión parcial con monóxido de dinitrógeno para dar una primera mezcla, que comprende olefina cíclica sin reaccionar de fórmula I y cetona de fórmula II, y

(ii) se separa de la primera mezcla olefina cíclica sin reaccionar de fórmula I, obteniéndose un residuo, que comprende cetona insaturada de fórmula II, y se hidrogena el residuo, obteniéndose un residuo hidrogenado, que comprende cetona saturada de fórmula III.

9. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 8, en el que se recircula la olefina cíclica sin reaccionar separada de fórmula I al menos parcialmente a la etapa (i).

1. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 3 a 9, en el que la conversión parcial asciende al 2 % en moles o menos, con respecto a la olefina cíclica de fórmula I.

11. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que la reacción se lleva a cabo con monóxido de dinitrógeno en ausencia de un disolvente externo.

12. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 2 a 11, en el que la hidrogenación se lleva a cabo en ausencia de un disolvente externo.

13. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que la reacción se lleva a cabo con monóxido de dinitrógeno bajo una presión, a la que monóxido de dinitrógeno se encuentra en fase condensada.

14. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que la hidrogenación se lleva a cabo en presencia de un catalizador de hidrogenación heterogéneo.

15. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 2 a 14 para la producción de (±)-3- metilciclopentadecanona de fórmula Illa,

O

en el que se usa 14-metil-biciclo[1.3.]pentadeceno[1 (12)] de fórmula la como olefina cíclica de fórmula I