Procedimiento continuo para la preparación de amidas de ácidos carboxílicos aromáticos.

Procedimiento continúo para la preparación de unas amidas de ácidos carboxílicos aromáticos,

en el que por lo menos un éster de ácido carboxílico de la fórmula (I)**Fórmula**

en la que

R3 representa hidrógeno o un radical hidrocarbilo aromático con 5 hasta 100 átomos de carbono, eventualmente sustituido, y

R4 representa un radical hidrocarbilo con 1 hasta 30 átomos de carbono, eventualmente sustituido, se hace reaccionar con por lo menos una amina de la fórmula (II)**Fórmula**

en la que R1 y R2 representan, independientemente uno de otro, hidrógeno o un radical hidrocarbilo con 1 hasta 100 átomos de C, eventualmente sustituido, y pudiendo R1 y R2 formar un anillo en común con el átomo de nitrógeno, con el que ellos están unidos,

mediando una irradiación con microondas de la mezcla de reacción en un tubo de reacción ampliamente transparente para las microondas, que está situado dentro de un conductor hueco que está unido con un generador de microondas a través de unos conductores de ondas, cuyo eje longitudinal se encuentra situado en la dirección de propagación de las microondas de un sistema aplicador monomodal de microondas, para dar la amida de ácido carboxílico.

Procedimiento continuo para la preparación de amidas de ácidos carboxílicos aromáticos

El presente invento se refiere a un procedimiento continuo para la preparación de unas amidas de ácidos carboxílicos aromáticos mediando irradiación con microondas a la escala técnica.

Algunas amidas de ácidos carboxílicos aromáticos encuentran muchas y diversas utilizaciones como materias primas químicas. Así, diversas amidas son empleadas como productos intermedios para la preparación de agentes farmacéuticos y de productos agroquímicos. En particular, ciertas amidas terciarias de ácidos carboxílicos aromáticos y especialmente ciertas amidas terciarias de ácidos alquilfenilcarboxílicos constituyen una clase de compuestos que son muy interesantes desde un punto de vista tanto farmacológico así como también técnico. Por ejemplo, algunas amidas de ácidos alquilbenzoicos con alquilaminas secundarias encuentran utilización como agentes de defensa contra (= agentes repelentes de) insectos.

Junto a la esterificación de ácidos carboxílicos libres con unas aminas, para la preparación de unas amidas de ácidos carboxílicos aromáticos es importante en particular a la escala técnica la conversión química de ciertos derivados reactivos de ácidos carboxílicos, tales como por ejemplo los cloruros, los anhídridos así como los ásteres de ácidos, con las correspondientes aminas. Mientras que la síntesis de ciertas amidas, partiendo de unos cloruros de ácidos conduce a unas cantidades por lo menos equimolares de unas sales que deben de ser evacuadas a vertederos y a unos contenidos residuales indeseados de las amidas en cuanto a iones de halogenuros, la reactividad, en particular la de los ésteres fácilmente accesibles de ácidos carboxílicos con alcoholes alifáticos, es comparativamente baja en comparación con la de ciertas aminas, de tal manera que esta aminolisis requiere unos prolongados períodos de tiempo de reacción, unas altas temperaturas y/o unos catalizadores de carácter fuertemente básico. En estas condiciones de reacción se presentan frecuentemente unas reacciones secundarias ¡ndeseadas, tales como por ejemplo una oxidación de la amina, un desproporcionamiento térmico de las aminas secundarias para dar una amina primaria y otra terciaria y/o una descarboxilación del ácido carboxílico. De esta manera, son perjudicadas las propiedades de los productos dianas tales como por ejemplo su color, el rendimiento es disminuido y con frecuencia son necesarias unas etapas adicionales de elaboración.

Un enfoque más reciente para la síntesis de amidas es la conversión química apoyada por microondas de unos ésteres de ácidos carboxílicos con unas aminas para dar unas amidas. Ésta se puede llevar a cabo también sin disolventes y condiciona por consiguiente, junto a unos aumentados rendimientos de espacio-tiempo, también unas disminuidas cargas para el medio ambiente.

Zradni y colaboradores (Synth. Commun. 22, 32, 3525-3531) divulgan la preparación de unas amidas mediante reacción de ciertos ésteres de diversos ácidos carboxílicos alifáticos con ciertas aminas en presencia de unas cantidades más grandes, es decir hasta equimolares, del terc.-butanolato de potasio bajo la influencia de microondas. En este caso, se trabaja a la escala de los milimoles (mmol).

Perreux y colaboradores (Tetrahedron 59 (23), 2185-2189) divulgan la preparación de unas amidas de ácidos carboxílicos mediante una aminolisis apoyada por microondas de ciertos ésteres de ácidos carboxílicos con ciertas aminas primarias. En este caso se trabaja con un reactor monomodal a la escala de laboratorio.

Varma y colaboradores (Tetrahedron Letters 4 (1999), 6177-618) divulgan la aminolisis de ciertos ésteres de ácidos carboxílicos aromáticos con ciertas aril- y alquilaminas en presencia del terc.-butanolato de potasio en un aparato doméstico de microondas a la escala de los milimoles. Las conversiones químicas de las aminas secundarias transcurren en este caso sólo lentamente.

Sin embargo, el aumento de la escala (en inglés "scale-up") de tales aminolisis apoyadas por microondas desde la del laboratorio hasta una escala técnica y, por consiguiente, el desarrollo de unas instalaciones, que son adecuadas para una producción de varias toneladas tales como por ejemplo varias decenas, varios cientos y varios millares de toneladas por año, con unos rendimientos de espacio-tiempo que son interesantes para usos a una gran escala técnica , no se pudo realizar sin embargo 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 restringida a desde algunos milímetros hasta unos pocos centímetros, lo que restringe a unos recipientes pequeños en particular a las reacciones llevadas a cabo en un procedimiento discontinuo (por tandas en inglés batch), o que en unos reactores sometidos a agitación conduce a unos períodos de tiempo de reacción muy largos. A un aumento de la intensidad del campo, que es deseable para la irradiación con microondas de grandes cantidades de sustancias se le han establecido hasta ahora unos estrechos límites por causa de los procesos de descarga eléctrica 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 ciertas reacciones químicas. Por lo demás, la heterogeneidad del campo de microondas, que en estos aparatos de microondas multimodales conduce a unos sobrecalentamientos locales del material de reacción, que es provocada por unas reflexiones más o menos incontroladas de las microondas irradiadas en los hornos de microondas junto a las paredes de éstos y en el material de reacción, plantea problemas en el caso del aumento de la escala. Además de ello, en este caso el coeficiente de absorción de

microondas de la mezcla de reacción, que se modifica con frecuencia durante la reacción, plantea dificultades en lo que respecta a una realización segura y reproducible de la reacción.

El documento de solicitud de patente internacional WO 9/384 divulga un procedimiento continuo para la realización de diferentes reacciones químicas en un reactor de microondas de laboratorio que trabaja de una manera continua. Así, por ejemplo, se hace reaccionar el succinato de dimetilo con el amoníaco a 135 °C con un rendimiento de 51 % para dar la succinamida. Los rendimientos conseguidos, así como también el volumen de la reacción, de 24 mi, del sistema de microondas que se hace funcionar en la modalidad multimodal, no permiten, sin embargo, ningún aumento de la escala hasta la región de la gran escala técnica. El grado de efecto y rendimiento 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 las microondas, que está distribuida más o menos homogéneamente en 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 conducirá unas indeseadas descargas en un plasma o a unos denominados efectos de fugas (en inglés "runaway") térmicas. Además de esto, las heterogeneidades espaciales del campo de microondas, denominadas como zonas calientes (en inglés "hot spots"), que se modifican cronológicamente, en el recinto del sistema aplicador hacen imposible una realización segura y reproducible de la reacción a gran escala.

El documento de patente internacional WO 28/43494 describe la preparación de unas amidas terciarias mediando una irradiación con microondas.

Además, se conocen unos sistemas aplicadores de microondas monomodales o respectivamente de una sola modalidad, en cuyos casos se trabaja con una única modalidad de ondas, que se propaga solamente en una dirección espacial y se enfoca hacia el recipiente de reacción por medio de unos conductores de ondas que están dimensionados de una manera exacta. Estos aparatos permiten ciertamente unas más altas intensidades de campo locales, pero hasta ahora están limitados en la escala de laboratorio a unos pequeños volúmenes de reacción (< 5 mi) debido a los requisitos geométricos (p.ej., la intensidad del campo eléctrico es máxima junto a sus cúspides de ondas y tiende hacia cero en los puntos de nudos).

Por lo tanto, se buscaba un procedimiento para la preparación de unas amidas de ácidos carboxílicos aromáticos, en cuyo caso el éster de ácido carboxílico y la amina se puedan convertir químicamente en la amida también a una gran escala técnica mediando una irradiación con microondas. En este caso, se deben de conseguir, durante unos períodos de tiempo de... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento continúo para la preparación de unas amidas de ácidos carboxílicos aromáticos, en el que por lo menos un áster de ácido carboxílico de la fórmula (I)

Ra-COOR4 (I)

en la que

R3 representa hidrógeno o un radical hidrocarbilo aromático con eventualmente sustituido, y

R4 representa un radical hidrocarbilo con 1 hasta 3 átomos de carbono se hace reaccionar con por lo menos una amina de la fórmula (II)

HNR1R* (II)

en la que R1 y R2 representan, independientemente uno de otro, hidrógeno o un radical hidrocarbilo con 1 hasta 1 átomos de C, eventualmente sustituido, y pudiendo R1 y R2 formar un anillo en común con el átomo de nitrógeno, con el que ellos están unidos,

mediando una irradiación con microondas de la mezcla de reacción en un tubo de reacción ampliamente transparente para las microondas, que está situado dentro de un conductor hueco que está unido con un generador de microondas a través de unos conductores de ondas, cuyo eje longitudinal se encuentra situado en la dirección de propagación de las microondas de un sistema aplicador monomodal de microondas, para dar la amida de ácido carboxílico.

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 de manera preferida en la modalidad Eoin, representando n un número entero de 1 a 2.

7. Procedimiento de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 hasta 6, en el que en el 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 mediante la irradiación con microondas a unas temperaturas comprendidas entre 12 y 5 °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.

1. Procedimiento de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 hasta 9, en el que R3 es un sistema conjugado a fondo, cíclico, eventualmente sustituido, con (4n + 2) electrones tt, en el que n es igual a 1, 2, 3, 4 ó 5.

11. Procedimiento de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 hasta 1, en el que R3 lleva por lo menos otro grupo de áster -COOR4, en el que R4 representa un radical hidrocarbilo con 1 hasta 3 átomos de carbono, eventualmente sustituido.

12. Procedimiento de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 hasta 11, en el que R4 comprende desde 2 hasta 24 átomos de C.

13. Procedimiento de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 hasta 12, en el que R4 lleva uno o varios otros grupos hidroxilo.

14. Procedimiento de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 hasta 13, en el que el compuesto de la fórmula (I) es un éster de un ácido carboxílico aromático con un monoalcohol que tiene desde 1 hasta 4 átomos de C.

hasta 1 átomos de carbono, , eventualmente sustituido,

15. Procedimiento de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 hasta 14, en el que R1 y/o R2 son, independientemente uno de otro, unos radicales alifáticos con 2 hasta 24 átomos de C, eventualmente sustituidos.

16. Procedimiento de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 hasta 14, en el que R1 y R2 forman, en común con el átomo de nitrógeno, con el que ellos están unidos, un anillo con 4 o más miembros del anillo.

17. Procedimiento de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 hasta 14, en el que R1 y R2 representan, independientemente uno de otro, un grupo arilo de Ce-C-12, eventualmente sustituido, o un grupo heteroaromático con 5 a 12 átomos de anillo, eventualmente sustituido.

18. Procedimiento de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 hasta 14, en el que R1 y/o R2 representan, independientemente uno de otro, unos radicales de la fórmula (V)

-(R7O)n-R (V)

en la que

R7 representa un grupo alquileno con 2 hasta 6 átomos de C o unas mezclas de éstos,

R8 representa hidrógeno, un radical hidrocarbilo con 1 hasta 24 átomos de C o un grupo de la fórmula

-r7-nr11r12,

n representa un número comprendido entre 2 y 5, y

R11, R12 representan, independientemente uno de otro, un radical alifático con 1 hasta 24 átomos de C, un grupo arilo o heteroarilo con 5 hasta 12 miembros del anillo, un grupo poli(oxialquileno) con 1 hasta 5 unidades de poli(oxialquileno), derivándose las unidades de poli(oxialquileno) de unas unidades de óxidos de alquileno con 2 hasta 6 átomos de C, o R11 y R12 forman, en común con el átomo de nitrógeno, con el que ellos están unidos, un anillo con 4, 5, 6 o más miembros del anillo.

19. Procedimiento de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 hasta 14, en el que R1 y/o R2 representan, independientemente uno de otro, unos radicales de la fórmula (VI)

4R9-N(R,o)MR1> (vi)

en la que

R9 representa un grupo alquileno con 2 hasta 6 átomos de C o unas mezclas de éstos, cada R1 representa, independientemente uno de otro, hidrógeno, un radical alquilo o hidroxialqullo con hasta 24 átomos de C, un radical poli(oxialquileno) -(R7-Ó)p-R8, o un radical poli(¡m¡noalquileno)-[R-N(R1)]q-(R1),

R7 representa un grupo alquileno con 2 hasta 6 átomos de C o unas mezclas de éstos,

R8 representa hidrógeno, un radical hidrocarbilo con 1 hasta 24 átomos de C o un grupo de la fórmula -R7- NR11R12,

R11, R12 representan, independientemente uno de otro, un radical alifático con 1 hasta 24 átomos de C, un grupo arilo o heteroarilo con 5 hasta 12 miembros del anillo, un grupo poll(oxlalqu¡leno) con 1 hasta 5 unidades de poli(oxialquileno), derivándose las unidades de poli(oxialquileno) de unas unidades de óxidos de alquileno con 2 hasta 6 átomos de C, o R11 y R12 forman, en común con el átomo de nitrógeno, con el que ellos están unidos, un anillo con 4, 5, 6 o más miembros del anillo, y q y p representan, Independientemente uno de otro, un número de 1 a 5, y m representa un número de 1 a 2.

2. Procedimiento de acuerdo con una o vahas de las reivindicaciones 1 hasta 19, en el que la amina de la fórmula (II) es una amina primaria.

21. Procedimiento de acuerdo con una o vahas de las reivindicaciones 1 hasta 19, en el que la amina de la fórmula (II) es una amina secundaria.