Reacciones Grignard en microrreactores.

Un método para llevar a cabo una reacción de Grignard en un microrreactor,

estando dicho microrreactorequipado con puntos de inyección múltiples, y en donde la mezcla de reacción comprende por lo menos un éterde glicol.

Reacciones Grignard en microrreactores La presente invención se relaciona con un proceso para las reacciones tipo Grignard que comprenden la mezcla por lo menos de dos fluidos en un microrreactor.

Las reacciones tipo Grignard son reacciones muy importantes en la química preparativa. En general, una reacción tipo Grignard es la reacción de compuestos de la fórmula

R1-Mg-X (I) ,

o

R1-Mg-R1 (II)

en donde R1 es seleccionado del grupo que consta de alquilo, cicloalquilo, alquenilo, alquinilo, arilo y arilalquilo, y en donde X es un átomo de halógeno seleccionado del grupo que consta de cloro, bromo y yodo con un compuesto de la fórmula R2-X (III) ,

en donde R2 es alquilo, cicloalquilo, alquenilo, alquinilo, arilo y arilalquilo, y X es halógeno; o con un compuesto que contiene un enlace múltiple polar como C=O, C=N, C=N, C=s, N=o Y s=o. El compuesto de la formula I se llama reactivo de Grignard. Otros usos de los compuestos de las fórmulas I o II son el intercambio de átomos de halógeno de boro, sílice, estaño o compuestos de antimonio o la preparación de compuestos Grignard altamente reactivos los cuales son, de otro modo, difíciles de obtener.

En EP-A-1285924 se describe la manera en que se llevan a cabo las reacciones Grignard utilizando micro mezcladores sencillos. El método descrito no es aplicable a producciones de escala industrial.

Un objetivo persistente de la industria química es mejorar, de manera constante, y controlar las reacciones químicas. El control mayor sobre las reacciones puede conducir a, por ejemplo, mejorías en seguridad, incremento en el rendimiento y/o pureza del producto de reacción, o el aislamiento de productos intermedios útiles altamente reactivos. En particular, es conveniente un mayor control sobre la mezcla del reactivo, flujo del fluido, profundización/abastecimiento de calor y eficacia catalítica.

Por lo tanto, sería conveniente un método general que proporcione dicho control mejorado sobre las reacciones. En particular, se buscan métodos para llevar a cabo reacciones exotérmicas en gran escala en una forma controlada.

De acuerdo con la presente invención, se proporciona un método para llevar a cabo una reacción Grignard que comprende la mezcla por lo menos de dos fluidos, por lo menos uno de los dos fluidos que comprende un compuesto capaz de reaccionar con un reactivo de Grignard en una reacción tipo Grignard (primer reaccionante) y otro fluido que comprende un reactivo de Grignard (segundo reaccionante) , y fluidos adicionales de manera opcional, dicha mezcla se lleva a cabo en un microrreactor (6) que comprende por lo menos una trayectoria de flujo (1) para por lo menos uno de los dos fluidos (A) que comprende ya sea el primero o el segundo reaccionante, dicha trayectoria (s) de fluido que comprende por lo menos dos regiones de reacción (2) , cada región de reacción que comprende un punto de inyección (3) para alimentar el otro fluido (B) que comprende ya sea el segundo o el primer reaccionante, una zona de mezclado (4) en la cual por lo menos dos fluidos entran en contacto y una zona de reacción (5) , y en donde el microrreactor proporciona, de manera opcional, uno o más volúmenes de tiempo de residencia adicional y en donde, en dicho método, por lo menos uno de los dos fluidos que comprende ya sea el primero o segundo reaccionante establece un primer flujo y en donde el otro por lo menos de los dos fluidos que comprende ya sea el segundo o el primer reaccionante es inyectado en dicho primer flujo por lo menos en dos puntos de inyección (3) a lo largo de dicha trayectoria (s) de flujo de tal forma que en cada punto de inyección sólo se inyecte una fracción de la cantidad necesaria para lograr la terminación de la reacción tipo Grignard.

Por lo regular, la expresión “microrreactor” se utiliza para un reactor en el que los volúmenes de reacción tienen dimensiones (perpendicular a la dirección de flujo) de aproximadamente 10000 micrómetros y menos.

La expresión “necesario para lograr la terminación de la reacción” significa la cantidad que tendría que ser añadida para alcanzar la terminación “teorética” de la reacción por ejemplo en un recipiente sencillo. En una estequiometría de reacción 1:1 sencilla esto serían cantidades equimolares. Para un primer reaccionante como BCl3 como en reacción (xvi) a continuación dependiendo del producto deseado, dos o tres equivalentes molares de un reactivo de Grignard que origina un grupo MgX son necesarios para completar la reacción. En el caso en donde el reactivo de Grignard comprende dos grupos MgX como en la reacción (xviii) a continuación dos equivalentes molares del primer reaccionante son necesarios para la terminación.

El uso más importante del magnesio en la química orgánica preparativa es la formación reductiva de los compuestos Grignard de haluros orgánicos con inversión de polaridad (umpolung) del halógeno que origina átomo de carbono. En compuestos orgánicos de magnesio o compuestos Grignard, el enlace carbono-magnesio está fuertemente polarizado y el átomo de carbono anexado al magnesio porta una carga negativa. Los reactivos de Grignard adecuados para la reacción en el método inventivo son compuestos de la fórmula

R1-Mg-X (I) ,

o

R1-Mg-R1 (II)

en donde R1 es seleccionado del grupo que consta de alquilo, cicloalquilo, alquenilo, alquinilo, arilo y arilalquilo, y en donde X es un átomo de halógeno seleccionado del grupo que consta de cloro, bromo y yodo. En una modalidad preferida se utiliza un compuesto Grignard de la fórmula I. Bajo condiciones adecuadas, los compuestos Grignard pueden ser almacenados como tales. Los compuestos de la formula I Y II existen en el equilibrio schlenk. Dependiendo de los sustituyentes, el equilibrio cambia más hacia un lado. Ambos compuestos pueden ser utilizados de manera equivalente a pesar de que los compuestos de la fórmula II, por lo regular, actúan más lento que los compuestos de la fórmula I.

En una modalidad preferida, el reactivo de Grignard puede contener dos o más grupos MgX, que se conectan a través de un grupo carbocíclico o ramificado, lineal. Por consiguiente, aquí y en lo sucesivo, los compuestos de la fórmula I pueden también representar, por ejemplo, los compuestos de las fórmulas

XMg-Q-MgX (Ia) ,

o (Ib) ,

y similares en donde Q es seleccionado del grupo que consta de porciones de hidrocarburo di o trivalente, tal como cicloalcanos, alquenilo, alquinilo, arilo y arilalquilo como se definió anteriormente en donde uno, dos o más átomos de hidrógeno son reemplazados con el respectivo número de grupos MgX.

Cada uno de los radicales antes mencionados puede, de manera opcional, portar grupos funcionales adicionales que no son capaces de reaccionar con el compuesto Grignard bajo condiciones de reacción tipo Grignard.

Entre otros compuestos de la fórmula

R2-X (III) ,

en donde R2 es seleccionado del grupo que consta de alquilo, cicloalquilo, alquenilo, alquinilo, arilo y arilalquilo, y X es halógeno, así como los compuestos que comprenden uno o más enlaces múltiples polares como C=O, C=N, C=N, C=s, N=o Y s=o o compuestos que tienen por lo menos un atomo de hidrogeno activado son capaces de reaccionar con reactivos de Grignard en una reacción tipo Grignard y pueden ser utilizados de acuerdo con el método de la presente invención.

Los compuestos que comprenden un enlace múltiple polar como se definió anteriormente pueden ser seleccionados del grupo que consta de dióxido de carbono, aldehídos, cetonas, haluros de ácido carboxílico, ésteres, iminas, tioaldehídos, tiocetonas y tioésteres. Los compuestos con un hidrógeno activado son, por ejemplo, ácidos carboxílicos o compuestos que portan uno o más grupos hidroxi, amino, imino o tio.

Aquí y en lo sucesivo el término “alquilo” representa un grupo alquilo ramificado o lineal. Al utilizar la forma “C1-nalquilo”, el grupo alquilo se supone debe tener 1 a n átomos de carbono. C1-6-alquilo representa, por ejemplo, metilo, etilo, propilo, isopropilo, butilo, isobutilo, sec-butilo, tert-butilo, pentilo y hexilo. Un grupo R1 “alquilo” en la fórmula I puede portar uno más grupos MgX adicionales.

Aquí y en lo sucesivo el término “cicloalquilo” representa un grupo cicloalifático que tiene 3 átomos de carbono o más. El cicloalquilo representa sistemas de anillo mono y policíclicos tales como ciclopentilo, ciclohexilo, cicloheptilo, ciclooctilo, adamantilo o norbornilo. Un grupo R1 cicloalquilo en la fórmula I puede portar uno o más grupos MgX adicionales.

Aquí y en lo sucesivo el término “alquenilo” representa... [Seguir leyendo]

1. Un método para llevar a cabo una reacción de Grignard en un microrreactor, estando dicho microrreactor equipado con puntos de inyección múltiples, y en donde la mezcla de reacción comprende por lo menos un éter de glicol.

2. El método de la reivindicación 1, en donde está presente de 10 a 50% en peso de por lo menos un éter de glicol.

3. El método de las reivindicaciones 1 ó 2, donde el éter de glicol es bis (2-metoxietil) éter y/o 1, 2-dimetoxietano.

4. El método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde la temperatura del reactivo de Grignard alimentado al microrreactor es de 0º C o inferior.