Método para la preparación de compuestos de imidodisulfurilo.
Método para la preparación de un compuesto de fórmula (I);**Fórmula**
el método comprende tres etapas consecutivas,
etapa (EtapaS1), etapa (EtapaS2) y etapa (EtapaS3); la etapa (EtapaS1) comprende una reacción (ReacR1);
la reacción (ReacS1) es una reacción del compuesto de fórmula (II) con el compuesto de fórmula (III);**Fórmula**
en las que
X1 y X2 son idénticos o diferentes y se seleccionan independientemente entre sí entre el grupo que consiste en F, Cl, Br, J, perfluoroalquilo C1-6, y tolilo;
Rn+ se selecciona entre el grupo que consiste en H+, Li+, Na+, K+, Mg2+, Ca2+, Zn2+, Cu2+, Al3+, Ti3+, Fe2+, Fe3+, B3+,**Fórmula**
[N(R20)(R21)(R22)R23]+, y [P(R20)(R21)(R22)R23]+;
R20, R21, R22 y R23 son idénticos o diferentes y se seleccionan independientemente entre sí entre el grupo que consiste en H, alquilo C1-8, cicloalquilo C5-6, fenilo, bencilo, vinilo y alilo;
n es 1, 2 o 3;
la reacción (ReacS1) se lleva a cabo de forma continua;
en la etapa (EtapaS1) una mezcla del compuesto de fórmula (II) y el compuesto de fórmula (III) pasa a través de un dispositivo (DispS1), el dispositivo (DispS1) es un dispositivo de funcionamiento continuo, en el dispositivo (DispS1) la mezcla del compuesto de fórmula (II) y el compuesto de fórmula (III) se calienta a una temperatura (TempS1), la temperatura (TempS1) es de 180 a 300 ºC, donde tiene lugar la reacción (ReacS1), dando como resultado una mezcla de reacción,
en la etapa (EtapaS2) la mezcla de reacción del dispositivo (DispS1) pasa a través de un dispositivo (DispS2), el dispositivo (DispS2) es un dispositivo para enfriar la mezcla de reacción;
en la etapa (EtapaS3) la mezcla de reacción del dispositivo (DispS2) pasa a través de un dispositivo (DispS3), el dispositivo (DispS3) es un dispositivo para la regulación de la contrapresión;
la mezcla de reacción se enfría a una temperatura (TempS2) mediante los efectos en la mezcla de reacción del dispositivo (DispS2) o del dispositivo (DispS3) o de una combinación del dispositivo (DispS2) y el dispositivo (DispS3), la temperatura (TempS2) es de 0 a 150 ºC.
Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2014/064785.
Solicitante: LONZA LTD..
Nacionalidad solicitante: Suiza.
Dirección: LONZASTRASSE 3930 VISP SUIZA.
Inventor/es: KLEIN, ANDREAS, GOTTSPONER, MICHAEL, ROBERGE,DOMINIQUE, SCHNIDER,CHRISTIAN, GRUETZNER,THOMAS, BITTEL,MICHAEL, TILLE,STEFAN, HORMES,ANNA-CHRISTINA, LEIGGENER,JANINE.
Fecha de Publicación: .
Clasificación Internacional de Patentes:
- C07C303/36 QUIMICA; METALURGIA. › C07 QUIMICA ORGANICA. › C07C COMPUESTOS ACICLICOS O CARBOCICLICOS (compuestos macromoleculares C08; producción de compuestos orgánicos por electrolisiso electroforesis C25B 3/00, C25B 7/00). › C07C 303/00 Preparación de ésteres o amidas de ácidos sulfúricos; Preparación de ácidos sulfónicos o sus ésteres, halogenuros, anhídridos o amidas. › de amidas de ácidos sulfónicos.
PDF original: ES-2545898_T3.pdf
Fragmento de la descripción:
Método para la preparación de compuestos de ¡midodisulfurilo
La invención se refiere a un método para la preparación de compuestos de ¡midodisulfurilo en una reacción continua a temperaturas elevadas.
Antecedentes de ¡a invención
En el texto que sigue a continuación, si no se Indica otra cosa, se usan los siguientes significados:
| CSI | ¡socianato de clorosulfonilo |
| esos | ácido clorosulfónico |
| CISI | bls(clorosulfonll)-¡m¡da |
| FSI | ¡socianato de fluorosulfonllo |
| FSOS | ácido fluorosulfónico |
| CA | caudal |
| TA | temperatura ambiente. |
Los compuestos de ¡midodisulfurilo se usan para diversos fines. Un ejemplo es el uso de cloruro de ¡midodisulfurilo para la preparación de bls(fluorosulfonll)¡m¡da de litio, que se usa de nuevo como electrolito, por ejemplo, en baterías Iónicas de litio, que se pueden usar, por ejemplo, en baterías para automoción, y se usa como agente antiestético en pantallas táctiles.
El documento de Patente DE 1 159 410 B desvela un método para la preparación de ¡socianatos de halosulfonilo mediante la reacción de ácido halosulfónlco con urea. La reacción se lleva a cabo preferentemente a una temperatura de 100 a 180-C. Se desvela específicamente la preparación de ¡socianato de clorosulfonilo a una temperatura de 120 a 150 -C.
El documento de Patente DE 1 143 495 B desvela un método para la preparación de fluoruro de ¡mido-bis(sulfur¡lo) mediante la reacción de ácido fluorosulfónico con urea. La temperatura de reacción no se indica, aparentemente la reacción comienza a temperatura ambiente y en el curso de la reacción la mezcla de reacción se enfría cada cierto tiempo.
El documento de Patente CA 710255 A desvela un método para la preparación de imido-b¡s(cloruro de sulfurilo) mediante la reacción de ácido clorosulfónico con cloruro de triclorofosfazo-sulfurilo. Los métodos tales como los que se desvela en el documento de Patente CA 710255 tienen la desventaja de requerir química de fósforo que es bastante cara y medioambientalmente desventajosa de usar.
El documento de Patente WO 2009/123328 A1 desvela la preparación de CISI en un método discontinuo; se dan detalles en la sección de ejemplos de la presente invención.
El esquema de reacción de la presente invención para la preparación de haluros de ¡midodisulfurilo, también denominados ¡m¡dob¡s(haluros de sulfurilo), ¡midobishaluros de sulfurilo o bis(haluro de sulfonilo)im¡da, que también es aplicable para compuestos similares de la presente invención, se representa en el Esquema 1;
Esquema 1
Xa-
**(Ver fórmula)**siendo Xa y Xb halógenos.
Los dos compuestos de partida, el ¡socianato y el ácido sulfónico, y el producto, la bis ¡mida, son tóxicos y corrosivos. En el caso de que Xa y Xb sean Cl, el producto muestra una descomposición muy altamente exotérmica a temperaturas elevadas, haciendo necesario proporcionar medidas de seguridad adecuadas en la producción. El calor de reacción deltaH es aproximadamente 100 kJ/mol, el inicio de la descomposición del cloruro de ¡mldosulfurllo es aproximadamente 180-C con un aumento de temperatura adiabático hasta temperaturas muy superiores a 400 -C. La reacción de CSI con FSOS y la reacción de FSI con CSOS muestran temperaturas similares para el ¡nielo
de la descomposición. Por lo tanto, la temperatura de reacción en los procesos discontinuos de producción no es mayor de 150 -C para evitar el riesgo de explosión. Los tiempos de reacción para los procesos discontinuos varían de aproximadamente 8 h a 24 h.
Por otra parte, el isocianato y el ácido sulfúrico solo reaccionan a temperaturas elevadas. Debido a estas circunstancias y consideraciones de seguridad, en el pasado los haluros de imidodisulfurilo se han preparado solo en pequeños lotes y a temperaturas bastante inferiores al inicio de la descomposición como se ha mencionado, lo que conduce a los largos tiempos de reacción mencionados.
Existe la necesidad de un método para la preparación de haluros de imidodisulfurilo, que no necesite química de fósforo, tenga tiempos de reacción cortos y elevados rendimientos, en el que el producto muestre una elevada pureza, y permita la manipulación segura de las sustancias y de la reacción, además a gran escala.
Inesperadamente, es posible hacer reaccionar isocianato de haiosulfonilo con un ácido halosulfónico a temperaturas superiores a la temperatura de inicio de descomposición del producto de reacción, el haluro de imidodisulfurilo, sin la descomposición esperada del haluro de imidodisulfurilo deseado, y los rendimientos son elevados. Fue inesperado poder llevar a cabo la reacción de forma segura. Esto permite los tiempos de reacción cortos deseados.
Además, se pueden llevar a cabo los tiempos de reacción cortos con un producto de elevada pureza, es decir, que no muestra la decoloración debida a las reacciones de descomposición o polimerización que tienen lugar habitualmente a temperaturas demasiado elevadas.
Sumario de ia invención
El objetivo de la invención es un método para la preparación de un compuesto de fórmula (I);
O o
**(Ver fórmula)**(I)
el método comprende tres etapas consecutivas, la etapa (EtapaSI), la etapa (EtapaS2) y la etapa (EtapaS3); la etapa (EtapaSI) comprende una reacción (ReacRI);
la reacción (ReacSI) es una reacción del compuesto de fórmula (II) con el compuesto de fórmula (III);
XI
o
.s.
o
**(Ver fórmula)** **(Ver fórmula)**(II)
R^+
**(Ver fórmula)** **(Ver fórmula)**(III)
en las que
X1 y X2 son Idénticos o diferentes y se seleccionan Independientemente entre sí entre el grupo que consiste en F Cl, Br, J, perfluoroalquilo C1-6, y tolilo;
R"+ se selecciona entre el grupo que consiste en H+, L¡+, Na+, K+, Mg2+, Ca^+, Zn^+, Cu^+, AR+, TP+, Fe^+, Fe^+
B3+,
**(Ver fórmula)** **(Ver fórmula)**[N(R20)(R21)(R22)R23]+, y [P(R20)(R21)(R22)R23]+;
R20, R21, R22 y R23 son idénticos o diferentes y se seleccionan independientemente entre sí entre el grupo que consiste en H, alquilo C1-8, cicloalquilo C5-6, fenilo, bencilo, vinilo y alilo;
n es 1,2 o 3;
la reacción (ReacSI) se lleva a cabo de forma continua;
en la etapa (EtapaSI) una mezcla del compuesto de fórmula (II) y el compuesto de fórmula (III) pasa a través de un dispositivo (DispSI), el dispositivo (DispSI) es un dispositivo de funcionamiento continuo, en el dispositivo (DispSI) la mezcla del compuesto de fórmula (II) y el compuesto de fórmula (III) se calienta a una temperatura (TempSI), la temperatura (TempSI) es de 180 a 300 ^C, donde la reacción (ReacSI) tiene lugar, dando como resultado una mezcla de reacción,
en la etapa (EtapaS2) la mezcla de reacción del dispositivo (DispSI) pasa a través de un dispositivo (DispS2), el dispositivo (DispS2) es un dispositivo para enfriar la mezcla de reacción;
en la etapa (EtapaS3) la mezcla de reacción del dispositivo (DispS2) pasa a través de un dispositivo (DispS3), el dispositivo (DispS3) es un dispositivo para la regulación de la contrapresión;
la mezcla de reacción se enfría a una temperatura (TempS2) mediante los efectos en la mezcla de reacción del dispositivo (DispS2) o del dispositivo (DispS3) o de una combinación del dispositivo (DispS2) y el dispositivo (DispS3), la temperatura (TempS2) es de 0 a 150 -C.
Descripción detaiiada de ia invención
Preferentemente, el método comprende además una etapa (EtapaS4), que se lleva a cabo después de la etapa (EtapaS3), en la etapa (EtapaS4) la mezcla de reacción del dispositivo (DispS3) pasa a través de un dispositivo (DispS4), el dispositivo (DispS4) es un dispositivo para separar CO2 de la mezcla de reacción.
Preferentemente, X1 y X2 son idénticos y se seleccionan entre el grupo que consiste en F, Cl, Br, perfluoroalquilo C1-
6 y tolilo;
más preferentemente, X1 y X2 son idénticos y se seleccionan entre el grupo que consiste en F, Cl y perfluoroalquilo
C1-6;
incluso más preferentemente, X1 y X2 son idénticos y se seleccionan entre el grupo que consiste en F, Cl y CF3; especialmente, X1 y X2 son idénticos y son Cl o CF3; más especialmente, X1 y X2 son Cl.
Preferentemente,
R"+
se selecciona entre el grupo que consiste en H+, Li*, Na+, K+,
... [Seguir leyendo]
Reivindicaciones:
1. Método para la preparación de un compuesto de fórmula (I);
O o
X1^II^N^H^X2 O "
el método comprende tres etapas consecutivas, etapa (EtapaSI), etapa (EtapaS2) y etapa (EtapaS3); la etapa (EtapaSI) comprende una reacción (ReacRI);
la reacción (ReacSI) es una reacción del compuesto de fórmula (II) con el compuesto de fórmula (III);
Xl^ II
O
.O
(IT)
O
**(Ver fórmula)**O
(III)
en las que
X1 y X2 son Idénticos o diferentes y se seleccionan independientemente entre sí entre el grupo que consiste en
F, Cl, Br, J, perfluoroalqullo C1-6, ytolilo;
R"+ se selecciona entre el grupo que consiste en H+, L¡+, Na+, K+, Mg^+, Ca^+, Zn^+, Cu^, Al^, TP+, Fe^+ Ep3+
R3+
**(Ver fórmula)** **(Ver fórmula)**[N(R20)(R21)(R22)R23]+, y [P(R20)(R21)(R22)R23]+;
R20, R21, R22 y R23 son idénticos o diferentes y se seleccionan Independientemente entre sí entre el grupo que consiste en H, alquilo Ci-s, cicloalquilo C5-6, fenilo, bencllo, vlnllo y aillo; n es 1,2 o 3;
la reacción (ReacSI) se lleva a cabo de forma continua;
en la etapa (EtapaSI) una mezcla del compuesto de fórmula (II) y el compuesto de fórmula (III) pasa a través de un dispositivo (DIspSI), el dispositivo (DIspSI) es un dispositivo de funcionamiento continuo, en el dispositivo (DIspSI) la mezcla del compuesto de fórmula (II) y el compuesto de fórmula (III) se callenta a una temperatura (TempSI), la temperatura (TempSI) es de 180 a 300 -C, donde tiene lugar la reacción (ReacSI), dando como resultado una mezcla de reacción,
en la etapa (EtapaS2) la mezcla de reacción del dispositivo (DIspSI) pasa a través de un dispositivo (DlspS2), el dispositivo (DispS2) es un dispositivo para enfriar la mezcla de reacción;
en la etapa (EtapaS3) la mezcla de reacción del dispositivo (DlspS2) pasa a través de un dispositivo (DlspS3), el dispositivo (DlspS3) es un dispositivo para la regulación de la contrapresión;
la mezcla de reacción se enfría a una temperatura (TempS2) mediante los efectos en la mezcla de reacción del dispositivo (DispS2) o del dispositivo (DispS3) o de una combinación del dispositivo (DlspS2) y el dispositivo (DispS3), la temperatura (TempS2) es de 0 a 150 -C.
2. Método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde
el método comprende además una etapa (EtapaS4), que se lleva a cabo después de la etapa (EtapaS3), en la etapa (EtapaS4) la mezcla de reacción del dispositivo (DispS3) pasa a través de un dispositivo (DispS4), el dispositivo (DispS4) es un dispositivo para separar CO2 de la mezcla de reacción.
3. Método de acuerdo con las reivindicaciones 1 o 2, en el que
X1 y X2 son idénticos y se seleccionan entre el grupo que consiste en F, Cl, Br, perfluoroalquilo C1-6 y tolilo.
4. Método de acuerdo con una o más de las reivindicaciones 1 a 3, en el que
R"+ se selecciona entre el grupo que consiste en H+, L¡+, Na+, K+,
**(Ver fórmula)** **(Ver fórmula)**[N(R20)(R21)(R22)R23]+;
R20, R21, R22 y R23 son Idénticos o diferentes y se seleccionan Independientemente entre sí entre el grupo que consiste en H, alquilo C1-8, clcloalqullo C5-6, fenllo, bencllo, vlnilo y aillo.
5. Método de acuerdo con una o más de las reivindicaciones 1 a 4, en el que
el dispositivo (DIspSI) se selecciona entre el grupo que consiste en tubo, mlcrorreactor, ¡ntercamblador de calor de carcasa y tubo, ¡ntercamblador de calor de placa y cualquier dispositivo común cuyo fin sea Intercambiar calor de una mezcla de reacción.
6. Método de acuerdo con una o más de las reivindicaciones 1 a 5, en el que
el dispositivo (DlspS2) se selecciona entre el grupo que consiste en tubo, mlcrorreactor, intercambiador de calor de carcasa y tubo, ¡ntercamblador de calor de placa y cualquier dispositivo común cuyo fin sea intercambiar calor de una mezcla de reacción.
7. Método de acuerdo con una o más de las reivindicaciones 1 a 6, en el que el dispositivo (DispS3) es un dispositivo regulador de contrapresión convencional.
8. Método de acuerdo con una o más de las reivindicaciones 1 a 7, en el que la temperatura (TempSI) es de 190 a
280 se.
9. Método de acuerdo con una o más de las reivindicaciones 1 a 8, en el que la temperatura (TempS2) es de 10 a
120 se.
10. Método de acuerdo con una o más de las reivindicaciones 1 a 9, en el que
la reacción (ReacSI) se lleva a cabo a una presión (PresSI), la presión (PresSI) es de 10 a 1000 bar.
11. Método de acuerdo con una o más de las reivindicaciones 1 a 10, en el que
el tiempo (TiempoSI) es de 0,5 s a 4 h; el tiempo (TiempoSI) es el tiempo durante el que la mezcla se expone a calentamiento y a la temperatura (TempSI) en el dispositivo (DispSI).
12. Método de acuerdo con una o más de las reivindicaciones 1 a 11, en el que
5 el tiempo (TiempoS2) es de 0,1 s a 2 h; el tiempo (TiempoS2) es el tiempo durante el que la mezcla de reacción se enfría a la temperatura (TempS2).
13. Método de acuerdo con una o más de las reivindicaciones 1 a 12, en el que
la cantidad molar del compuesto de fórmula (III) es de 0,5 a 1,5 veces la cantidad molar del compuesto de fórmula 10 (II).
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