Procedimiento de preparación de la 2-hidroxibutirolactona.

Procedimiento de preparación de la 2-hidroxibutirolactona (2HBL) a partir de un compuesto,

o de su sal o de sus oligómeros, respondiendo dicho compuesto a la fórmula (I)

CH3-S-CH2CH2CR1R2R3

en la que

R1 representa H

R2 representa un grupo seleccionado de entre OH; OR4 y OCOR4 en el que R4 representa un grupo seleccionado de entre los grupos alquilo que tienen de 1 a 10 átomos de carbono, lineales, cíclicos o ramificados, y los grupos arilo que tienen de 6 a 10 átomos de carbono, eventualmente sustituidos por uno o unos sustituyentes seleccionados de entre los grupos alquilo que tienen de 1 a 10 átomos de carbono, lineales o ramificados, los halógenos y los grupos hidroxilo, amino, nitro y alcoxi que tienen de 1 a 10 átomos de carbono; y OSiRR'R'' en el que R, R' y R'' se seleccionan, independientemente los unos de los otros, de entre los grupos alquilo que tienen de 1 a 10 átomos de carbono, lineales, cíclicos o ramificados, los grupos arilo que tienen de 6 a 10 átomos de carbono, eventualmente sustituidos por uno o unos sustituyentes seleccionados de entre los grupos alquilo que tienen de 1 a 10 átomos de carbono, lineales o ramificados, o R1 y R2 representan juntos ≥O, R3 representa COOH o un grupo COOR5 en el que R5 representa un grupo seleccionado de entre los grupos alquilo que tienen de 1 a 10 átomos de carbono, lineales, cíclicos o ramificados, bencilo, y los grupos bencilo sustituidos por uno o dos sustituyentes seleccionados de entre los grupos alquilo que tienen de 1 a 10 átomos de carbono, lineales o ramificados, los halógenos y los grupos hidroxilo, amino, nitro y alcoxi que tienen de 1 a 10 átomos de carbono, o R3 representa un grupo ciano,

procedimiento según el cual

se obtiene un sulfonio de dicho compuesto, respondiendo dicho sulfonio a la fórmula (II)

[CH3][CH2CH2CR1R2R3][CR6R7R8]S+ X-

por reacción con un agente de fórmula [CR6R7R8]X o de fórmula [CR6R7R8]+ X-,

formulas en las que R1, R2 y R3 tienen la definición anterior, y R6 y R7 se seleccionan, independientemente los unos de los otros, de entre H, los grupos alquilo que tienen de 1 a 10 átomos de carbono, lineales, cíclicos o ramificados, y los grupos arilo que tienen de 6 a 10 átomos de carbono, eventualmente sustituidos por uno o unos sustituyentes seleccionados de entre los grupos alquilo que tienen de 1 a 10 átomos de carbono, lineales o ramificados, los halógenos y los grupos hidroxilo, amino, nitro y alcoxi que tienen de 1 a 10 átomos de carbono; R8 se selecciona de entre H, los grupos alquilo que tienen de 1 a 10 átomos de carbono, lineales, cíclicos o ramificados, los grupos arilo que tienen de 6 a 10 átomos de carbono, eventualmente sustituidos por uno o unos sustituyentes seleccionados de entre los grupos alquilo que tienen de 1 a 10 átomos de carbono, lineales o ramificados, y los grupos atrayentes, en particular los que comprenden una función seleccionada de entre las funciones ácido, éster, ciano, y X representa un contraión, y se hidroliza el sulfonio así obtenido en ácido 2,4-dihidroxibutírico o su sal, y

se cicliza el ácido 2,4-dihidroxibutírico o su sal en 2-hidroxibutirolactona.

Procedimiento de preparación de la 2-hidroxibutirolactona.

La presente invención se refiere a un procedimiento de preparación de la 2-hidroxibutirolactona (2HBL) a partir del ácido 2-hidroxi-4-metiltiobutirico (abreviado indistintamente como HMTBA, HMBA, AT88 o Rhodimet AT88) , de su análogo oxo, el ácido 2-oxo-4-metiltiobutírico (abreviado KMBl, del 2-hidroxi-4-metiltiobutironitrilo, así como de sus derivados.

La 2HBL constituye un intermediario de síntesis importante. Se puede preparar industrialmente, de manera conocida, a partir del ácido málico en tres etapas (DE 19735575 A1 , AU 2004200948 Al, o a partir de la ybutirolactona en dos etapas (WO 2008/022953 A1, Bull. Soco Chim. Fr. 1971, 1, 294-301) .

El problema planteado por estas dos vias reside, por un lado, en la dificultad para aislar la 2HBL y, por otro lado, en una producción muy importante de sales que se necesita eliminar después. La primera vía de síntesis adolece además de los inconvenientes de utilizar unos reactivos caros, a saber BH3 y TFAA; la utilización de borano necesita más particularmente unas condiciones de seguridad especificas. La segunda via de acceso utiliza unos reactivos tóxicos, a saber Brl y PBr3, y los rendimientos descritos según esta estrategia son poco elevados (RR=23-52%) . Globalmente, estos dos enfoques siguen siendo costosos a escala industrial, y poco productivos.

Los autores de la presente invención han buscado desarrollar un procedimiento de sintesis de la 2BL que no adolece de estos inconvenientes, que sigue siendo al mismo tiempo un procedimiento simple, poco costoso y eficaz.

El HMTBA es un análogo de la metionina, aminoácido esencial, y encuentra unas aplicaciones ampliamente extendidas, en particular, en el ser humano, como complemento alimenticio o medicamento, así como en nutrición animal, como fuente de metionina biodisponible. Los derivados de este análogo, en particular sus ésteres y sus sales, también se utilizan en las mismas indicaciones, presentando algunos de ellos, como el éster isopropílico del HMBA, unas propiedades superiores a las del HMBA. El HMBA se produce a escala industrial según unos procedimientos perfectamente experimentados, a razón de varias centenas de miles de toneladas al año. Su utilización como sustrato de síntesis le abre así un futuro suplementa rio.

Es en este contexto en el que los autores de la presente invención han elaborado un proced imiento de sintesis de la 2HBL a partir de HMTBA y sus derivados, que, con respecto a los métodos de sintesis citados anteriormente, puede ser realizado en cantidades industriales. El procedimiento desarrollado se realiza en como máximo tres etapas, cuyas condiciones de reacción son flexibles y están caracterizadas por unos porcentajes de transformación elevados.

Presenta además las ventajas de conducir a una 2HBL fácilmente aislable y purificable y no produce sales en exceso.

Este procedimiento constituye por lo tanto una verdadera solución a la sintesis industrial de 2HBL, superando el conjunto de los obstáculos a los que se enfrentan los métodos conocidos antes citados.

As í, un primer objeto de la invención es un procedimiento de preparación de la 2HBL a partir de un compuesto, o de su salo de sus oligómeros, respondiendo dicho compuesto a la fórmula (1)

en la que R1 representa H

R2 representa un grupo seleccionado de entre OH; OR4 Y OCOR4 en el que R4 representa un grupo seleccionado de entre los grupos alquilo que tienen de 1 a 10 átomos de carbono, lineales, cíclicos o ramificados, y los grupos arilo que tienen de 6 a 10 átomos de carbono, eventualmente sustituidos por uno o unos sustituyentes seleccionados de entre los grupos alquilo que tienen de 1 a 10 átomos de carbono, lineales o ramificados, los halógenos y los grupos hidroxilo, ami no, nitro y alooxi que tienen de 1 a 10 átomos de carbono; y OSiRR'R", en el que R, R' Y R" se seleccionan, independientemente los unos de los otros, de entre los grupos alquilo que tienen de 1 a 10 átomos de carbono, lineales, ciclicos o ramificados, los grupos arilo que tienen de 6 a 10 atamos de carbono, eventualmente sustituidos por uno o unos sustituyentes seleccionados de entre los grupos alqu ilo que tienen de 1 a 10 átomos de carbono, lineales o ramificados, o R1 y R2 representan juntos =0,

R3 representa COOH o un grupo COOR5 en el que R5 representa un grupo seleccionado de entre los grupos alquilo que tienen de 1 a 10 átomos de carbono, lineales, cíclicos o ramificados, bencilo, y los grupos bencilo sustituidos por uno o unos sustituyentes seleccionados de entre los grupos alquilo que tienen de 1 a 10 átomos de carbono, lineales o ramificados, los halógenos y los grupos hidroxilo, ami no, nitro y alooxi que tienen de 1 a 10

átomos de carbono, o R3 representa un grupo ciano, proced imiento según el cual se obtiene un sulfonio de dicho compuesto, respondiendo dicho sulfonio a la fórmula (11)

por reacción con un agente de fórmula [CR6R7R8]X o [CR6R7R8]' X,

formulas en las que R1, R2 YR3 tienen la definición anterior, y R6 Y R7 se seleccionan, independientemente los unos de los otros, de entre H, los grupos alquilo que tienen de 1 a 10 átomos de carbono, lineales, cíclicos

o ramificados, y los grupos arilo que tienen de 6 a 10 átomos de carbono, eventualmente sustituidos por uno

o unos sustituyentes seleccionados de entre los grupos alquilo que tienen de 1 a 6 átomos de carbono,

lineales o ramificados, los halógenos y los grupos hidroxilo, amino, nitro y alcoxi que tienen de 1 a 10 átomos de carbono; R8 se selecciona de entre H, los grupos alquilo que tienen de 1 a 10 átomos de carbono, lineales, ciclicos o ramificados, los grupos arilo que tienen de 6 a 10 átomos de carbono, eventualmente sustituidos por uno o unos sustituyentes seleccionados de entre los grupos alquilo que tienen de 1 a 10 átomos de carbono, lineales o ramificados, y los grupos atrayentes, en particular los que comprenden una función seleccionada de entre las funciones ácido, éster, ciano, y X representa un contraión, y

se hidroliza el sulfonio asi obtenido en ácido 2, 4-dihidroxibutirico o su sal, y

se cicliza el ácido 2, 4-dihidroxibutirico o su sal en 2-hidroxibutirolactona.

Antes de describir la invención con mayor detalle, se proporciona a continuación la definicíón de términos empleados en esta descripción y las reivindicaciones.

Definiciones Por sal de un compuesto de fórmula 1, se entiende cualquier compuesto de fórmula I en el que el hidrógeno del grupo carboxilico es sustituido por un metal, en particular un metal alcalino, un metal alcalinotérreo o un metal de transición. Este metal se selecciona preferentemente de entre Na, Ca, Mn, Mg, Cr. Puede ser simple o múltiple. Asi, una sal de calcio del ácido 2-hidroxi-4-metiltiobutanoico se puede seleccionar de entre las sales de la fórmula (HMTBA) nCa en la que n varia de 2 a 10. Esta definición de sal cubre por supuesto cualquier mezcla de sales que entran en la definición anterior.

Por oligómero de un compuesto de fórmula 1, se entiende cualquier oligómero y en particular dimero como el que puede coexistir, incluso en estado de trazas, con dicho compuesto cuando este último no se emplea en el estado totalmente purificado.

Por preparación de la 2-hidroxibutirolactona (2HBL) , se entiende cubrir todas las formas de la 2HBL. solas o en mezcla, en particular sus esteroisómeros y sus tautómeros. En función de la o de las formas buscadas, el experto en la materia seleccionará la o las formas correspondientes del ácido inicial.

En el marco de la presente invención:

un grupo alquilo designa un radical monovalente, hidrocarbonado, saturado, lineal, cíclico o ramificado. Como se indica, tiene de 1 a 10 átomos de carbono, preferentemente de 1 a 6 átomos de carbono. A titulo de ejemplos, entran en esta definición los grupos metilo, etilo, n-propilo, isopropilo, n-butilo, isobutilo, terc-butilo, sec-butilo, pentilo, neopentilo, n-hexilo, ciclohexilo, etc.;

un grupo arilo designa un radical monovalente, hidrocarbonado, aromático. A titulo de ejemplos, entran en esta definición los grupos fenilo, naftilo. A titulo de ejemplo de grupo arilo sustituido, se puede citar el grupo 55 tolilo;

un grupo alcoxi designa un radical O-alquilo, en el que el término alquilo responde a la definición anterior;

un contraión X es una entidad que asegurará la electroneutralidad del sultonio de la fórmula (11) .

Este procedimiento comprende las etapas de obtención del sultonio, de hidrólisis del sulfonio en 24DHBA, y de ciclización del 24DHBA en 2HBL. Como se indicará más adelante, estas etapas son consecutivas o concomitantes,... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento de preparación de la 2-hidroxibutirolactona (2HBL) a partir de un compuesto, o de su sal o de sus oligómeros, respondiendo dicho compuesto a la fórmula (1)

en la que R1 representa H

R2 representa un grupo seleccionado de entre OH; OR4 Y OCOR4 en el que R4 representa un grupo seleccionado de entre los grupos alquilo que tienen de 1 a 10 átomos de carbono, lineales, cíclicos o ramificados, y los grupos arilo que tienen de 6 a 10 átomos de carbono, eventualmente sustituidos por uno o unos sustituyentes seleccionados de entre los grupos alqu ilo que tienen de 1 a 10 átomos de carbono, lineales o ramificados, los halógenos y los grupos hidroxilo, ami no, nitro y alcoxi que tienen de 1 a 10 átomos de carbono; y OSiRR'R" en el que R, R' Y R·' se seleccionan, independientemente los unos de los otros, de entre los grupos alquilo que tienen de 1 a 10 átomos de carbono, lineales, cíclicos o ramificados, los grupos arito que tienen de 6 a 10 átomos de carbono, eventualmente sustituidos por uno o unos sustituyentes seleccionados de entre los grupos alquilo que tienen de 1 a 10 átomos de carbono, lineales o ramificados, o R1 y R2 representan juntos =0,

R3 representa COOH o un grupo COOR5 en el que R5 representa un grupo seleccionado de entre los grupos alquilo que tienen de 1 a 10 átomos de carbono, lineales, ciclicos o ramificados, bencilo, y los grupos bencilo sustituidos por uno o dos sustituyentes seleccionados de entre los grupos alquilo que tienen de 1 a 10 átomos de carbono, lineales o ramificados, los halógenos y los grupos hidroxilo, amino, nitro y alcoxi que tienen de 1 a 10 átomos de carbono, o R3 representa un grupo ciano,

proced imiento según el cual

se obtiene un sulfonio de dicho compuesto, respondiendo dicho sulfonio a la fórmula (11)

[CH3][CH2CH2CR1R2R3][CR6R7R8]S+ K

por reacción con un agente de fórmula [CR6R7R8]X o de fórmula [CR6R7R8r K,

formulas en las que R1, R2 YR3 tienen la definición anterior, y R6 Y R7 se seleccionan, independientemente los unos de los otros, de entre H, los grupos alquilo que tienen de 1 a 10 átomos de carbono, lineales, clclicos

o ramificados, y los grupos arilo que tienen de 6 a 10 átomos de carbono, eventualmente sustituidos por uno

o unos sustituyentes seleccionados de entre los grupos alquilo que tienen de 1 a 10 átomos de carbono, lineales o ramificados, los halógenos y los grupos hidroxilo, amino, nitro y alcoxi que tienen de 1 a 10 átomos de carbono; R8 se selecciona de entre H, los grupos alquilo que tienen de 1 a 10 átomos de carbono, lineales, cíclicos o ramificados, los grupos arilo que tienen de 6 a 10 átomos de carbono, eventualmente sustituidos por uno o unos sustituyentes seleccionados de entre los grupos alquilo que tienen de 1 a 10 átomos de carbono, lineales o ramificados, y los grupos atrayentes, en particular los que comprenden una función seleccionada de entre las funciones ácido, éster, ciano, y X representa un contraión, y

se hidroliza el sulfonio asi obtenido en ácido 2, 4-dihidroxibutirico o su sal, y

se cicliza el ácido 2, 4-dihidroxibutirico o su sal en 2-hidroxibutirolactona.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que el compuesto de fórmula (1) se selecciona de entre el ácido 2-hidroxi-4-metiltiobulírico (HMTB) , el ácido 2-oxo-4-metiltiobulírico (KMB) , el éster isopropílico del HMTB (HMB1) , sus sales y sus oligómeros.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 o 2, caracterizado por que R2 representa OH, R6 Y R7 se seleccionan independientemente de entre H y CH3 Y R8 se selecciona de entre H y los grupos CH3, fenilo y COOH.

4. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que se obtiene el sulfonio por reacción sobre el compuesto, de un agente seleccionado de entre los agentes de fórmula [CR6R7R8]X en la que X se selecciona de entre los halógenos y los grupos OH, sulfato, sulfonato y fosfato.

5. Procedimiento según la reivindicación 4, caracterizado por que dicho agente se selecciona de entre el ácido bromoacético y el bromuro de bencilo.

6. Procedimiento según la reivindicación 4, caracterizado por que dicho agente se selecciona de entre los alcoholes que tienen de 2 a 6 átomos de carbono, lineales o ramificados, y se utiliza en medio ácido.

7. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que se obtiene el sulfonio por reacción sobre el compuesto, de un agente de fórmula [CR6R7R8rX-en la que [CR6R7RSr es un carbocatión formado a partir de un alqueno correspondiente, que tiene de 2 a 10 átomos de carbono, lineales o ramificados, en presencia de un ácido.

S. Procedimiento según la reivindicación 7, caracterizado por que el agente es de fórmula [C{CH3) 2Hj'X-en la que X representa HS04 o CI y está formado a partir de propeno en presencia de ácido sulfú rico o de ácido clorhídrico, respectivamente.

9. Procedimiento según la reivindicación 7, caracterizado por que el agente es de fórmula [C{CH3hj'X-en la que X representa HS04 o CI y está formado a partir de isobuteno en presencia de ácido sulfúrico o de ácido clorhidrico, respectivamente.

10. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que, por lo menos dos de las reacciones de formación 15 del sulfonio, de hidrólisis del sulfonio y de ciclización del ácido 2.4-dihidroxibutirico (24DHBA) son simultáneas.

11. Procedimiento según la reivindicación 10, caracterizado por que la temperatura de reacción varia de 30 a 150°C.

12. Procedimiento según la reivindicación 10 u 11 , caracterizado por que se añaden unas sales de halogenuro, 20 como NaBr.

13. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado por que se realiza a escala industrial.

14. Utilización de un sulfonio que responde a la fórmula (11)

en la que R1 representa H

R2 representa un grupo seleccionado de entre OH; OR4 Y OCOR4 en el que R4 representa un grupo seleccionado de entre los grupos alquilo que tienen de 1 a 10 átomos de carbonO, lineales, ciclicos o ramificados, y los grupos arilo que tienen de 6 a 10 átomos de carbono, eventualmente sustituidos por uno o unos 35 sustituyentes seleccionados de entre los grupos alquilo que tienen de 1 a 10 átomos de carbono, lineales o ramificados, los halógenos y los grupos hidroxilo, ami no, nitro y alcoxi que tienen de 1 a 10 átomos de carbono; y OSiRR'R" en el que R, R' Y R·' se seleccionan, independientemente los unos de los otros, de entre los grupos alquilo que tienen de 1 a 10 átomos de carbono, lineales, ciclicos o ramificados, los grupos arilo que tienen de 6 a 10 átomos de carbono, eventualmente sustituidos por uno o unos sustituyentes seleccionados de entre los grupos alquilo que tienen de 1 a 10 átomos de carbono, lineales o ramificados, o R1 y R2 representan juntos =0,

R3 representa COOH o un grupo COOR5 en el que R5 representa un grupo seleccionado de entre los grupos alquilo que tienen de 1 a 10 átomos de carbono, lineales, cíclicos o ramificados, bencilo, y los grupos bencilo sustituidos por uno o dos sustituyentes seleccionados de entre los grupos alquilo que tienen de 1 a 10 átomos de 45 carbono, lineales o ramificados, los halógenos y los grupos hidroxilo, amino, nitro y alcoxi que tienen de 1 a 10 átomos de carbono, o R3 representa un grupo ciano,

R6 Y R7 se seleccionan, independientemente los unos de los otros, de entre H, los grupos alquilo que tienen de 1 a 10 átomos de carbono, lineales, cíclicos o ramificados, y los grupos arilo que tienen de 6 a 10 átomos de 50 carbono, eventualmente sustituidos por uno o unos sustituyentes seleccionados de entre los grupos alquilo que tienen de 1 a 10 átomos de carbono, lineales o ramificados, los halógenos y los grupos hidroxilo, ami no, nitro y alcoxi que tienen de 1 a 10 átomos de carbono; R8 se selecciona de entre H, los grupos alqu ilo que tienen de 1 a 10 átomos de carbono, lineales, ciclicos o ramificados, los grupos arilo que tienen de 6 a 10 átomos de carbono, eventualmente sustituidos por uno o unos sustituyentes seleccionados de entre los grupos alquilo que tienen de 55 1 a 10 átomos de carbono, lineales o ramificados, y los grupos atrayentes, en particular los que comprenden una función seleccionada de entre las funciones ácido, éster, ciano, y X representa un contraión,

para preparar 2-hidroxibutirolactona.