BR112014018981A2

BR112014018981A2 - método para a preparação de metileno-1, 3-dioxolanos

Info

Publication number: BR112014018981A2
Application number: BR112014018981-1A
Authority: BR
Inventors: Sergii Pazenok; Albert Schnatterer
Original assignee: Bayer Intellectual Property Gmbh
Priority date: 2012-02-01
Filing date: 2013-01-30
Publication date: 2020-10-27
Also published as: ES2560620T3; JP6059254B2; IL233927A; JP2015505546A; TWI568707B; CN104093711B; WO2013113738A1; US9029577B2; MX348602B; DK2809664T3; TW201345874A; US20140378690A1; IL233927A0; EP2809664B1; CN104093711A; EP2809664A1; MX2014009205A; IN2014DN05973A; BR112014018981B1; KR102038905B1

Abstract

  MÉTODO PARA A PREPARAÇÃO DE METILEN0-1,3-DIOXOLANOS A presente invenção se refere a um novo método para a preparação de metileno-1,3-dioxolanos de fórmula geral (I) (I) em que R1 e R2 têm os significados anteriormente descritos. Metileno-1,3-dioxolanos são intermediários importantes para a preparação de pirazóis e amidas de ácido antranílico que podem ser utilizados como inseticidas.

Description

i 18 Relatório Descritivo da Patente de Invenção para: “MÉTODO PARA A PREPARAÇÃO DE METILENO-1,3-DIOXOLANOS”

[001] A presente invenção se refere a um novo método para a preparação de metileno-1,3-dioxolanos. Metileno-1,3-dioxolanos são intermediários importantes para a preparação de pirazóis e amidas do ácido antranílico que podem ser utilizados como inseticidas.

[002] Tal como anteriormente descrito na literatura, 2-metilenodioxolanos podem ser preparados a partir do 2-clorometilenodioxolanos e KOH. É relatado no Journal of Polymer Science 1964, vol. 2 p.3471 e Biochemical preparation, 1960 v 7, 45, que a reação do 4-clorometileno-1,3-dioxolanos com KOH sólido proporciona apenas aprox. 52% de rendimento do produto (4-metileno-1,3-dioxolanos) e aprox. 60% de rendimento de 2,2-dimetil-4- metileno-1,3-dioxolano. Em contraste, Gevorkyan et al, Khimiya Geterocycl. Soed. Nº 1, 1991, pp 33-36 relatório que KOH, quando usado como um sólido ou sob condições de transferência de fase, não é apropriado para a desidrocloração de 2-clorometildioxolanos. Por exemplo, Gevorkyan et al. descrevem uma isomerização no qual uma mudança na ligação dupla no anel ocorre. A eliminação de HCl anidro usando glicolato de dietileno sódio (preparada a partir de Na e de dietileno glicol), também foi proposto por Gevorkyan et al, Khimiya Geterocycl. Soed. Nº 12, 1983, 1607-1613, em que o rendimento de aprox. 70-80% pode ser alcançado. O uso de sódio metálico em um ambiente industrial é desfavorável por razões de segurança. Durante a eliminação de HCI alguns dos clorometilenodioxolanos correspondentes reagem com a substituição do átomo de cloro pelo ânion etileno glicol, produzindo um composto de alto ponto de ebulição. É relatado no J. Org. Chem. Chem, 1987,52, 2625-27 que 2,2-dimetil-4-metileno-1,3-dioxolano tem estabilidade apenas limitada, a -10 ºC. Isto indica que a estabilidade do produto depende do método de produção.

[003] Nos métodos descritos na literatura outras desvantagens foram anotadas. A utilização de excesso de NaOH ou KOH sólido sem solvente na mistura de reação torna impossível a agitação, especialmente para o fim da i 2/8 reação, depois de o produto ter sido em parte separado por destilação. Além disso, tem sido observado que a isomerização ocorre, no caso de 2-metileno- 4,4-dioxolano, particularmente quando o processo está em escala, em que até 5% do isômero correspondente pode ser formado. Além disso, o produto se decompõe parcialmente sob as condições de reação, com a formação de acetona. Isto influencia significativamente a pureza do produto, particularmente com o aumento de escala, o qual contém resíduos de acetona. Até 4% de acetona foi observado.

[004] O objeto do presente pedido é, consequentemente, proporcionar um novo método para a preparação de metileno-1,3-dioxolanos com elevado grau de pureza e rendimento, que não apresentea as desvantagens apontadas pelos métodos da literatura.

[005] O objetivo da invenção foi resolvido por um método para a preparação de metileno-1,3-dioxolanos de fórmula geral (1), RP ff

EX Õ 0 onde R' e R?, independentemente um do outro são hidrogênio, alquila, arila ou alquilarila, R' e R? podem igualmente formar, em conjunto com o átomo de carbono ao qual eles estão ligados, um anel de 4- a 7- membros, saturado, opcionalmente substituído, pela reação dos compostos de fórmula (Il), Rº O TT x Rx S O, onde R', R? têm os significados indicados acima, X é halogêneo,

com bases inorgânicas, na presença de polietileno-glicol éteres dimetílicos ou polietileno glico! éteres dietílicos.

[006] Isto pode ser considerado surpreendente que os metileno-1,3- dioxolanos de fórmula (1) podem ser preparado seletivamente e com rendimento elevado através do método de acordo com a invenção, sem que as incómodas reações secundárias, como a abertura do anel, ou a substituição de isomerização possam ser observadas.

R so * ROO RE, < (1) (1)

[007] Exemplos de metileno-1,3-dioxolanos de fórmula (1), que podem ser preparados de acordo com o método da invenção são: 2,2-dimetil-4-metileno-1,3-dioxolano, 4-metileno-1,3-dioxolano, 2,2-dietil-4-metileno-1,3-dioxolano, 2,2-pentametileno-4-metileno-1,3- dioxolano, 2,2-hexametileno-4-metileno-1,3-dioxolano, 2-fenil-4-metileno-1,3- dioxolano, 2-metil-4-metileno-1,3 - dioxolano. Definições Gerais

[008] No contexto da presente invenção, o termo halogêneo (X) compreende, a não ser que definido de outro modo, os elementos selecionados a partir do grupo consistido de flúor, cloro, bromo e iodo, sendo dada preferência ao uso de flúor, cloro e bromo e particularmente preferência ao flúor e cloro. Grupos substituídos podem ser mono- ou poli- substituídos, em que, no caso de poli substituição, os substituintes podem ser iguais ou diferentes.

[009] Grupos alquila substituídos com um ou mais átomos de halogêneo (-X) (= grupos haloalquila) são selecionados a partir de, por exemplo, trifluorometila (CF3), difluorometil (CHF2), CCla, CFClae, CFaáCH2, CICH>, CF3CCl.

[010] No contexto da presente invenção, o grupo alquila, a menos que de outro modo definido de outra forma, são grupos de hidrocarbonetos i 4/8 lineares ou ramificados.

[011] A definição de alquila e alquila C1-C12 inclui, por exemplo, metila, etila, n- e iso-propila, n-, iso-, sec- e t-butila, n-pentila, n-hexila, 1,3- dimetilbutila, 3,3-dimetilbutila, n-heptila, n-nonila, n-decila, n-undecila, n- dodecila.

[012] No contexto da presente invenção, grupos alquilarila (alcarila), a menos que definido de outra forma, são os grupos arila substituídos por grupos alquila, que podem ter uma cadeia de alquileno C1-8, enquanto que a porção arila pode conter um ou mais heteroátomos, selecionados a partir de O,N,PeS.

[013] Os compostos de acordo com a invenção pode, opcionalmente, ser misturas de várias formas isoméricas possíveis, particularmente de estereoisômeros, tais como isômeros E e Z, treo e eritro isômeros, bem como isómeros óticos, e também, se aplicável, tautômeros. Não somente os isômeros E e Z, mas também os isômeros treo e eritro e os isómeros óticos e quaisquer misturas destes isômeros, bem como as formas tautoméricas possíveis, são descritas e reivindicadas. 4-halometil-1,3-dioxolano derivados de fórmula (Il)

[014] Os 4-halometil-1,3-dioxolanos utilizados como materiais de partida para a realização do processo de acordo com a invenção são geralmente definidos pela fórmula (1!) 1 o X Nas Es [9 (1) onde R' e R?, independentemente um do outro são hidrogênio, alquila, arila ou alquilarila, R' e R?º podem igualmente formar, em conjunto com o átomo de carbono ao qual eles estão ligados, um anel com de 4- a 7- membros, saturado, opcionalmente substituído,

R' e R?, independentemente um do outro, são de preferência hidrogênios, alquila-(C1-C12), pentametileno ou hexametileno, R' e R? são, de um modo particularmente preferido hidrogênio, metila, pentametileno ou hexametileno, X é halogêneo, de preferência cloro ou bromo, particularmente, de preferência cloro.

[015] Os compostos são conhecidos e podem ser preparados de acordo com os métodos tal como no Journal of Polymer Science 1964, vol. 2 p.3471; Biochemical preparation, 1960 v. 7, 45 e, tal como descrito por Gevorkyan et al, Khimiya Geterocycl. Soed. N 1, 1991, pp 37-39.

[016] Exemplos de materiais de partida adequados de acordo com a invenção são 4-clorometil-2,2-dimetil-1,3-dioxolano, — 4-clorometil-1,3- dioxolano, 4-(clorometil)-2-metil-1,3-dioxolano, 2-(clorometil)-1,4- dioxaespiro[4.4]nonano, 2-(clorometil)-1 ,4-dioxaspiro[4,5]decano, 4- (clorometil)-2-fenil-1,3-dioxolano, 4-bromometil-2,2-dimetil-1,3-dioxolano. Processo de Reação

[017] A etapa do processo de acordo com a invenção é de preferência realizada a uma temperatura variando de 60 ºC a 150 ºC, especialmente de preferência a temperaturas de 80 ºC a 140 ºC. A etapa do processo de acordo com a invenção é geralmente realizada à pressão ambiente ou sob pressão reduzida.

[018] O tempo de reação não é crítico e pode estar em uma faixa de 1 hora a 2 horas ou mais, dependendo do tamanho do lote e da temperatura.

[019] Na etapa do processo de acordo com a invenção, um mole de 4- halogenometil-1,3-dioxolano de fórmula (II) é reagido com 0,8 moles a 2,5 moles, preferencialmente de 1 mol a 2 moles, de uma base inorgânica. As bases apropriadas são NaOH, KOH, NaOtBu, KOtBu, NaOMe, KOMe. É dada particular preferência ao NaOH e KOH, e em uma preferência muito particular ao NaOH.

[020] A reação é realizada em um solvente.

[021] Os solventes adequados são polietileno glico! éteres dimetílicos ou éteres de polietileno glicol dietílicos com uma massa molar de 200 a 500. Particularmente preferidos são os éteres de polietileno glicol dimetílicos com uma massa molar de 250.

[022] O processamento da mistura de reação é realizado de forma anidra pela destilação do produto. O produto é de preferência destilado diretamente a partir da mistura de reação. A destilação também pode ser realizada sob pressão reduzida, a fim de evitar tensões térmicas adicionais no produto. O resíduo (sedimento) pode ser ainda utilizado, após a remoção dos sais, por exemplo, do NaCl.

[023] Um processamento aquoso, no entanto, é também possível.

[024] A pureza dos compostos de fórmula (1) assim obtido é muito elevada e é na faixa de 97% - 99%, e pode ser ainda utilizada sem uma etapa de purificação. A reação de acordo com a invenção é particularmente notável, devido à utilização de matérias primas favoráveis, e também devido a um processo simples, bem controláve! ainda que a uma escala industrial.

[025] Os compostos da fórmula geral (|) são intermediários valiosos na síntese de ácidos pirazóis, que por sua vez são importantes blocos de construção para a preparação de amidas de ácido antranílico possuindo atividade inseticida (WO2007/112893, WO2007/144100). Os compostos de fórmula (1) podem ser convertidos, por exemplo, nos ácidos carboxílicos pirazólicos de acordo com o esquema (|). Esquema (1)

OT 6 ' Ps ns “o AO KO O e. mo RE NO ns É , eo HOC nº o co | *

OQ o onde R', Rº têm os mesmos significados dados acima, Rº é OX3, (C=0)Oalquila ou (C=0)Oarila, X é halogênio, Rºé halogênio, ciano, nitro, alquila, cicloalquila, haloalquila, halocicloalquila, — alquila, — haloalcóxi, — alquilaamina, — dialquilaamina, cicloalquilaamina, Rºé halogênio, OSO2Me, O(C=0)CHs, Z é CH, N.

Exemplos de Trabalho

[026] Os exemplos de trabalho a seguir ilustram a invenção sem serem limitativos.

Exemplo 1 2,2-Dimetil-4-metileno-1,3-dioxolano

[027] 4-Clorometil-2,2-dimetil-1,3-dioxolano (150 g, 1 mol) e 80 g de NaOH em 500 mL de polietileno glicol dimetil éter 250 foram agitados durante 2h a 120ºC. Após 2 horas, a amostra GC apresentou uma conversão completa. Uma pressão reduzida de 100 mbar foi aplicada e o produto foi destilado em um recipiente refrigerado. 125 g (92%) do produto foram obtidos com uma pureza de 99%.

[028] B.p. 103-105ºC. Caracterização analítica:

[029] ?H NMR (CDCI3) 5: 1.43 (s, 6H), 3.81 e 420 (dd, 2H), 4.7 (dd, 2H) ppm. Exemplo 2 4-Metileno-1,3-dioxolano

[030] Como descrito no exemplo 1, embora usando 4-clorometil-1,3- dioxolano. 1031] O rendimento foi 87%. B.p. 72-74 ºC . nº 1.4372 (ver Journal of Polymer Science 1964, vol. 2 p.3487). Exemplo 3 2,2-Pentametileno-4-metileno-1,3-dioxolano

[032] Assim como descrito no exemplo 1, embora usando 4-clorometil- 2,2-(pentametileno)-1,3-dioxolano.

[033] Rendimento de 87 % ; B.p: 110-112ºC /50 mbar.

[034] Caracterização analítica:

[035] 7H NMR (CDClI3) 5: 1.35-1.80 (m, 10 H), 4.12 (br.s, 2H), 4.37-4.62 (m,2H) ppm. Exemplo 4 2-Metil-4-metileno-1,3-dioxolano

[036] Assim como descrito no exemplo 1, embora usando 4-clorometil-2- metil-1,3-dioxolano.

[037] Rendimento de 91 %, B.p. 98-100ºC. Caracterização analítica:

[038] 1H NMR: 5 1,21 (d, 3H, Me), 3,75 (m, 1H, CH-Me), 4.1- 4.5 (m, 2H, OCH>), 4,80 (1H, CH=) 5,0 (1H, CH=) ppm.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Método para a preparação de metileno-1,3-dioxolanos de fórmula geral (1), R O. =

E o 0 onde R' e R?, independentemente um do outro são hidrogênio, alquila, arila ou alquilarila, R' e Rº podem igualmente formar, em conjunto com o átomo de carbono ao qual eles estão ligados, um anel de 4- a 7- membros, saturado, opcionalmente substituído, caracterizado por ser para preparar os compostos de fórmula (Il), R' O T x Rx º (0, onde R', Rº têm os significados indicados acima, X é halogêneo, são reagidos com bases inorgânicas, na presença de polietileno-glicol éteres dimetílicos ou polietileno glico! éteres dietílicos.

2. Método para a preparação de compostos de fórmula (1) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por R' e R?, independentemente um do outro serem hidrogênio, alquila (C1- C12), pentametileno ou hexametileno, X é cloro ou bromo.

3. Método para a preparação de compostos de fórmula (|) de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado por ser usado como base inorgânica o NaOH, KOH, NaOtBu, KOtBu, NaOMe ou KOMe.

4. Método para a preparação de compostos de fórmula (|) de acordo com

' 2/2 qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado por serem usados polietileno-glicol éteres dimetílicos ou polietileno glicol éteres dietílicos com massa molar de 200 a 500.

5. Método para a preparação de compostos de fórmula (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado por fazer reagir 1 mole de um composto de fórmula geral (11) com 0,8 moles a 2,5 moles de uma base inorgânica.

6. Método para a preparação de compostos de fórmula (1) de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 5, caracterizado por o método ser realizado em uma faixa de temperatura de entre 60 ºC e 150 ºC.

“ 11 Resumo da Patente de Invenção para: “MÉTODO PARA A PREPARAÇÃO DE METILENO-1,3-DIO0OXOLANOS” A presente invenção se refere a um novo método para a preparação de metileno-1,3-dioxolanos de fórmula geral (1) 1 R > 2

R

O (O), em que R' e Rº têm os significados anteriormente descritos. Metileno-1,3- dioxolanos são intermediários importantes para a preparação de pirazóis e amidas de ácido antranílico que podem ser utilizados como inseticidas.