BR112018015336B1 - Processo de preparação de terpineno-4-ol e uso de um éster de ácido carboxílico como um solvente - Google Patents

Processo de preparação de terpineno-4-ol e uso de um éster de ácido carboxílico como um solvente Download PDF

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Abstract

A presente invenção refere-se a um processo de preparação de terpineno-4-ol a partir de limoneno-4-ol por meio de reação de hidrogenação na presença de catalisador de níquel.

Description

[001] A presente invenção refere-se a um processo de preparação de terpineno-4-ol da fórmula (II) a partir de limoneno-4-ol da fórmula (I) por meio de reação de hidrogenação na presença de catalisador de níquel.
Figure img0001
[002] Terpineno-4-ol (também denominado “1-isopropil-4- metilciclo-hex-3-en-1-ol” ou “p-menta-1-en-4-ol”) é um álcool monoterpênico que é encontrado em óleos essenciais naturais de muitas plantas. Este composto encontra uso em aplicações industriais como perfume sintético e agente aromatizante ou seus intermediários.
[003] Devido aos altos custos e incerteza de fornecimento dos produtos naturais, foram desenvolvidos diversos processos sintéticos de produção de terpineno-4-ol.
[004] JPH0248541 (A) descreve um processo de produção dos álcoois terpênicos limoneno-4-ol e/ou terpineno-4-ol a partir de terpinoleno-4,8- epóxido por meio de reação de isomerização e/ou hidrogenação utilizando um catalisador de cobre. Como solventes de reação apropriados, são mencionados hidrocarbonetos aromáticos, hidrocarbonetos alicíclicos, álcoois inferiores saturados e glicóis. Reações específicas conforme indicado nos exemplos foram realizadas em etanol, ciclo-hexano ou 1,4-butanodiol como solvente. Caso terpinoleno-4,8-epóxido seja submetido a pressões de hidrogênio relativamente baixas, gera-se principalmente limoneno-4-ol. A fim de obter principalmente terpineno-4-ol, entretanto, são necessárias pressões de hidrogênio relativamente altas, por exemplo, aumentando-se a pressão de hidrogênio mais para o final da reação. Reatores apropriados para reações sob alta pressão são muito caros e necessitam de alto nível de segurança durante a operação. Além disso, a reação de limoneno-4-ol conduzida sob pressões mais altas gera quantidades de subprodutos relativamente altas (por exemplo, isopropilmetilciclo-hexenos e p-cimeno) que reduzem o rendimento e a pureza do terpineno-4-ol desejado.
[005] US 3.676.504 descreve a hidrogenação de limoneno-4-ol em terpineno-4-ol na presença de níquel Raney como catalisador e etanol como solvente. A reação de hidrogenação pode ser realizada sob temperatura e pressão de hidrogênio relativamente baixas, fornecendo terpineno-4-ol em pureza relativamente alta e bom rendimento.
[006] Permanece ainda, entretanto, espaço para processos alternativos ou aprimorados de hidrogenação de limoneno-4-ol (I) em terpineno- 4-ol (II) que é apropriado para escala industrial.
[007] É, portanto, objeto da presente invenção fornecer um processo alternativo ou aprimorado de hidrogenação catalítica de limoneno-4-ol (I) em terpineno-4-ol (II) que fornece terpineno-4-ol (II) em alta pureza e rendimento, podendo ser realizado de forma simples e econômica e em escala industrial.
[008] Estes e outros objetos são atingidos, no todo ou em parte, por um processo de preparação de terpineno-4-ol da fórmula (II):
Figure img0002
em que o mencionado processo compreende o contato de limoneno-4-ol da fórmula (I):
Figure img0003
com hidrogênio na presença de pelo menos um catalisador de níquel e pelo menos um solvente orgânico inerte selecionado a partir de ésteres de ácido carboxílico.
[009] Consequentemente, o processo de preparação de terpineno-4-ol (II) mencionado acima é objeto da presente invenção.
[010] Descobriu-se agora, surpreendentemente, que a hidrogenação catalisada por níquel de limoneno-4-ol (I) em terpineno-4-ol (II) pode ser conduzida em ésteres de ácido carboxílico como solvente, gerando o terpineno-4-ol (II) desejado em alta pureza e rendimento. Esta descoberta é mais surpreendente e inesperada, pois se sabe que ésteres de ácido carboxílico, tais como acetato de etila, tendem a sofrer hidrólise sob as condições de hidrogenação catalisada por níquel. Outra vantagem do processo de acordo com a presente invenção é a possibilidade de uso de solução de limoneno-4-ol no mesmo éster de ácido carboxílico de uma etapa de síntese anterior sem purificação adicional ou apenas com pouca purificação. Consequentemente, não é necessário utilizar limoneno-4-ol (I) puro como material de partida no processo de acordo com a presente invenção. Nenhum processo de destilação tedioso é, portanto, necessário para separar limoneno-4-ol (I) da mistura de reação da etapa de síntese anterior. Além disso, não há necessidade de substituir o solvente utilizado na etapa de síntese anterior, de forma a evitar tensão térmica adicional imposta sobre o produto.
[011] Desta forma, a presente invenção também se refere ao uso de um éster de ácido carboxílico (preferencialmente qualquer um dos ésteres de ácido carboxílico preferidos descritos no presente, particularmente acetato de etila) como solvente para hidrogenação catalisada por níquel de limoneno-4-ol da fórmula (I), particularmente na presença de níquel Raney.
[012] Realizações adicionais da presente invenção são evidentes a partir das reivindicações, do relatório descritivo e dos exemplos. Deve-se compreender que as características mencionadas acima e ainda a serem ilustradas abaixo do objeto da presente invenção podem ser aplicadas não apenas na combinação fornecida em cada caso específico, mas também em outras combinações sem abandonar o escopo da presente invenção.
[013] Limoneno-4-ol (também denominado “1-isopropenil-4- metilciclo-hex-3-en-1-ol” ou “p-menta-1,8-dieno-4-ol”) da fórmula (I) utilizado como material de partida no processo de acordo com a presente invenção é um composto conhecido que é disponível comercialmente ou pode ser preparado de forma conhecida, por exemplo, conforme descrito em US 3.676.504, GB 1.307.053 e JPH 0248541 (A).
[014] Preferencialmente, limoneno-4-ol da fórmula (I) é preparado por meio da isomerização de epóxido de terpinoleno da fórmula (III):
Figure img0004
[015] Epóxido de terpinoleno da fórmula (III) é um composto conhecido que é disponível comercialmente ou pode ser preparado de forma conhecida, por exemplo, conforme descrito em US 3.676.504.
[016] Em outra realização, o óxido de terpinoleno da fórmula (III) é adicionalmente submetido a hidrogenação. Desta forma, limoneno-4-ol (I) pode ser preparado submetendo-se epóxido de terpinoleno da fórmula (III) a isomerização e/ou hidrogenação. Em realização preferida, a isomerização e/ou hidrogenação do epóxido de terpinoleno da fórmula (III) é(são) conduzida(s) na presença de pelo menos um catalisador de cobre, preferencialmente pelo menos um catalisador de cromito de cobre. Em outra realização preferida, a isomerização e/ou hidrogenação do epóxido de terpinoleno da fórmula (III) é(são) conduzida(s) na presença do pelo menos um solvente orgânico inerte selecionado a partir de ésteres de ácido carboxílico (preferencialmente qualquer um dos ésteres de ácido carboxílico preferidos descritos no presente, particularmente acetato de etila). De maior preferência, a isomerização e/ou hidrogenação do epóxido de terpinoleno da fórmula (III) é(são) conduzida(s) na presença do pelo menos um catalisador de cobre (preferencialmente pelo menos um catalisador de cromito de cobre) e pelo menos um solvente orgânico inerte selecionado a partir de ésteres de ácido carboxílico (preferencialmente, qualquer um dos ésteres de ácido carboxílico preferidos descritos no presente, particularmente acetato de etila). Desta forma, uma mistura que compreende limoneno-4-ol da fórmula (I), terpineno-4-ol da fórmula (II) e o pelo menos um solvente orgânico inerte selecionado a partir de ésteres de ácido carboxílico (preferencialmente, qualquer um dos ésteres de ácido carboxílico preferidos descritos no presente, particularmente acetato de etila) é obtida por meio dos procedimentos de isomerização e/ou hidrogenação mencionados acima.
[017] O processo de acordo com a presente invenção é conduzido na presença de pelo menos um catalisador de níquel.
[018] A expressão “catalisador de níquel”, da forma utilizada no presente, designa um catalisador que compreende níquel e inclui, por exemplo e sem limitações, níquel com valência zero, níquel em forma iônica e níquel em liga. O catalisador de níquel pode ser qualquer catalisador que contém níquel apropriado para reações de hidrogenação.
[019] Catalisadores de níquel úteis na presente invenção incluem, por exemplo, mas sem limitações, os materiais a seguir: 1. níquel metálico relativamente puro que pode encontrar-se em forma finamente subdividida; 2. níquel metálico modificado adicionalmente com pequenas quantidades de outros metais como cobalto, cromo e zircônio; e 3. níquel metálico em forma pura ou modificado com pequenas quantidades de outros metais sustentados sobre veículo inerte tal como terra diatomácea, carvão, argilas, alumina etc.
[020] Preferencialmente, o catalisador de níquel é níquel Raney.
[021] Níquel Raney é um catalisador de hidrogenação bem conhecido e disponível comercialmente que foi descrito originalmente na Patente Norte-Americana n° 1.638.190. Níquel Raney pode ser preparado por meio de formação de liga de níquel e alumínio e lixiviação do alumínio com álcali para expor níquel como sólido poroso finamente dividido, em que, nessa forma, níquel é um catalisador de hidrogenação eficiente.
[022] Como níquel Raney é altamente pirofórico quando seco, ele é tipicamente fornecido como calda a 50% em água. Desta forma, certa quantidade de água pode ainda estar presente no catalisador de níquel Raney no momento da sua aplicação.
[023] Em outra realização, utiliza-se um catalisador de níquel Raney anidro (ou substancialmente anidro) na presente invenção. O catalisador de níquel Raney anidro (ou substancialmente anidro) pode ser preparado por meio de lavagem da pasta de níquel Raney úmida com solvente selecionado a partir de etanol, acetato de etila ou uma combinação de ambos. Preferencialmente, o catalisador de níquel Raney anidro (ou substancialmente anidro) é preparado por meio de lavagem, em primeiro lugar, da pasta de níquel Raney úmida com etanol e lavagem subsequente com acetato de etila. Neste particular, a expressão “substancialmente anidro”, da forma utilizada no presente, indica que quantidades de traço de água contidas no catalisador de níquel Raney podem ser toleradas.
[024] A razão molar entre o catalisador de níquel e limoneno-4-ol (I) pode variar e depende da forma e composição do catalisador de níquel e das condições de reação utilizadas, mas é geralmente de 0,01:1 a 0,5:1, preferencialmente de 0,05:1 a 0,3:1 e, de maior preferência, de 0,1:1 a 0,2:1.
[025] O solvente orgânico inerte utilizado no processo de acordo com a presente invenção é selecionado a partir de ésteres de ácido carboxílico. Por “solvente orgânico inerte”, indica-se um solvente orgânico que, sob as condições de reação do processo de acordo com a presente invenção, não entra em reação apreciável com os reagentes ou os produtos.
[026] Em realização preferida da presente invenção, o éster de ácido carboxílico é selecionado a partir de ésteres da fórmula geral R1COOR2 em que R1 é hidrogênio ou um grupo selecionado a partir de alquila C1-C4, cicloalquila C3-C6, arila C6-C10 e arila C6-C10 alquila C1-C4 e R2 é um grupo selecionado a partir de alquila C1C4, cicloalquila C3-C6, arila C6-C10 e arila C6-C10 alquila C1-C4, em que cada um dos grupos mencionados acima é opcionalmente substituído por um ou mais substituintes selecionados a partir de alcóxi C1-C4.
[027] As porções orgânicas mencionadas na definição das variáveis R1 e R2 e seus substituintes são termos coletivos para enumerações individuais dos membros de grupo individuais. Todas as cadeias de hidrocarbonetos, tais como cadeias alquila, podem ser de cadeia linear ou ramificadas, em que o prefixo Cn-Cm indica, em cada caso, o número possível de átomos de carbono no grupo.
[028] Exemplos desses radicais são: - alquila C1-C4: por exemplo, metila, etila, n-propila, isopropila, n-butila, 2-butila (sec-butila), isobutila e terc-butila; - cicloalquila C3-C6: grupo hidrocarboneto saturado monocíclico que contém três a seis membros de anéis, tais como ciclopropila, ciclobutila, ciclopentila e ciclo-hexila; - alcóxi C1-C4, por exemplo, metóxi, etóxi, propóxi, butóxi, 1- metilpropóxi, 2-metilpropóxi e 1,1-dimetiletóxi; - arila C6-C10: anel mono ou bicíclico aromático que contém de seis a dez átomos de carbono, tal como fenila, naftila e similares; e - arila C6-C10 alquila C1-C4: substituinte arila C6-C10 conforme definido no presente que é ligado ao átomo de carbono da porção de ácido carboxílico por um grupo alquila saturado que contém de um a quatro átomos de carbono, por exemplo, fenila-(CH2)2-.
[029] De maior preferência, o éster de ácido carboxílico é selecionado a partir de ésteres da fórmula geral R1COOR2 em que R1 é hidrogênio ou alquila C1-C4 e R2 é um grupo selecionado a partir de alquila C1C4, cicloalquila C3-C6, arila C6-C10 e arila C6-C10 alquila C1-C4.
[030] De preferência ainda maior, o éster de ácido carboxílico é selecionado a partir de ésteres da fórmula geral R1COOR2 em que R1 é hidrogênio ou alquila C1-C4 e R2 é alquila C1-C4 ou cicloalquila C3-C6.
[031] De preferência ainda maior, o éster de ácido carboxílico é selecionado a partir de ésteres da fórmula geral R1COOR2 em que R1 é hidrogênio ou alquila C1-C4 e R2 é alquila C1-C4.
[032] De preferência ainda maior, o éster de ácido carboxílico é selecionado a partir de ésteres da fórmula geral R1COOR2 em que R1 e R2 são alquila C1-C4.
[033] Em outra realização, o éster de ácido carboxílico é selecionado a partir de formato de metila, formato de etila, formato de n-propila, formato de isopropila, formato de n-butila, formato de isobutila, formato de sec- butila, formato de terc-butila, acetato de metila, acetato de etila, acetato de n- propila, acetato de isopropila, acetato de n-butila, acetato de isobutila, acetato de sec-butila, acetato de terc-butila, propionato de n-propila, butirato de metila, butirato de etila, n-butirato de n-butila, acetato de ciclo-hexila e quaisquer de suas misturas.
[034] Preferencialmente, o éster de ácido carboxílico é selecionado a partir de acetatos de alquila C1-C4, particularmente acetato de alquila C1-C4 selecionado a partir de acetato de etila, acetato de n-propila, acetato de n-butila e quaisquer de suas misturas. Dá-se preferência específica a acetato de etila.
[035] O éster de ácido carboxílico é normalmente utilizado em excesso com relação a limoneno-4-ol (I) utilizado como material de partida. A razão molar entre o éster de ácido carboxílico (preferencialmente acetato de alquila C1-C4, particularmente acetato de etila) e limoneno-4-ol (I) é geralmente de 0,5:1 a 10:1, preferencialmente de 1:1 a 5:1 e, de maior preferência, 1,5:1 a 3,5:1.
[036] Segundo o processo de acordo com a presente invenção, limoneno-4-ol (I) é colocado em contato com hidrogênio na presença de pelo menos um catalisador de níquel e pelo menos um solvente orgânico inerte selecionado a partir de ésteres de ácido carboxílico.
[037] É conveniente conduzir o processo de acordo com a presente invenção sob pressão excessiva de hidrogênio. A pressão excessiva de hidrogênio utilizada na presente invenção pode apresentar ampla variação e normalmente é de 0,5 kPa a 800 kPa (5 mbar a 8 bar), preferencialmente de 1kPa a 600 kPa (10 mbar a 6 bar), de maior preferência de 5 kPa a 600 kPa (50 mbar a 6 bar), de preferência ainda maior de 1 kPa a 300 kPa (10 mbar a 3 bar) e, de preferência superior, de 10 kPa a 300 kPa (100 mbar a 3 bar).
[038] Opcionalmente, pode-se utilizar um gás inerte em combinação com hidrogênio, especialmente para excluir oxigênio do meio de reação. Gases inertes apropriados incluem, mas sem limitações, nitrogênio.
[039] A temperatura utilizada na presente invenção pode também variar amplamente e normalmente é de 0 a 75 °C, preferencialmente de 20 a 70 °C, de maior preferência de 30 a 70 °C, de preferência ainda maior de 35 a 70 °C e, de preferência ainda maior, de 40 a 60 °C.
[040] Em realização particularmente preferida do processo de acordo com a presente invenção, a pressão excessiva de hidrogênio é de 1 kPa a 300 kPa (10 mbar a 3 bar) e a temperatura é de 35 a 70 °C.
[041] Em realização especialmente preferida, a pressão excessiva de hidrogênio é de 10 kPa a 300 kPa (100 mbar a 3 bar) e a temperatura é de 40 a 60 °C.
[042] O tempo de reação pode variar em ampla faixa e depende de uma série de fatores, tais como temperatura, pressão ou equipamento utilizado. Os tempos de reação típicos encontram-se na faixa de 1 a 15 horas, preferencialmente 1 a 6 horas e, de maior preferência, 1 a 3 horas.
[043] O processo de acordo com a presente invenção pode ser conduzido em forma de bateladas ou contínua. O reator utilizado pode ser um reator de tanque agitado, coluna de enchimento ou uma de suas combinações.
[044] No processo em bateladas, limoneno-4-ol (I), o solvente orgânico inerte selecionado a partir de ésteres de ácido carboxílico (preferencialmente, acetato de etila) e o catalisador de níquel (preferencialmente, níquel Raney) podem ser combinados em um reator apropriado para formar uma mistura de reação e a mistura de reação é mantida sob temperatura e pressão de hidrogênio apropriadas (normalmente sob agitação) até obter-se grau de conversão desejado.
[045] No modo contínuo, uma mistura de limoneno-4-ol (I) e solvente orgânico inerte selecionado a partir de ésteres de ácido carboxílico (preferencialmente, acetato de etila) pode passar sobre ou através de um leito ou corpo do catalisador de níquel, preferencialmente níquel Raney (que pode encontrar-se sob agitação), sob temperatura e pressão de hidrogênio apropriadas para formar um fluxo de produto e o produto desejado pode ser recuperado do vapor por meio de métodos convencionais tais como destilação fracional.
[046] Em uma realização da presente invenção, limoneno-4-ol (I) e o solvente orgânico inerte selecionado a partir de ésteres de ácido carboxílico (preferencialmente, acetato de etila) são carregados em um reator sob atmosfera de gás inerte (preferencialmente atmosfera de nitrogênio) para gerar primeira mistura, o catalisador de níquel (preferencialmente níquel Raney) é adicionado à primeira mistura para gerar segunda mistura e a segunda mistura é mantida sob temperatura e pressão de hidrogênio apropriadas (normalmente sob agitação) para gerar terpineno-4-ol (II). Preferencialmente, limoneno-4-ol (I) é dissolvido no solvente orgânico inerte selecionado a partir de ésteres de ácido carboxílico (preferencialmente acetato de etila). Em uma realização preferida, portanto, uma solução de limoneno-4-ol (I) no solvente orgânico inerte selecionado a partir de ésteres de ácido carboxílico (preferencialmente, acetato de etila) é carregada em um reator sob atmosfera de gás inerte (preferencialmente atmosfera de nitrogênio), o catalisador de níquel (preferencialmente níquel Raney) é adicionado à mencionada solução para gerar uma mistura e a mencionada mistura é mantida sob temperatura e pressão de hidrogênio apropriadas (normalmente sob agitação) para gerar terpineno-4-ol (II). A concentração de limoneno-4-ol (I) na solução mencionada acima é, por exemplo, de 50 a 10% em peso, preferencialmente 50 a 25% em peso com relação ao peso total da solução.
[047] Em outra realização da presente invenção, limoneno-4-ol (I), o solvente orgânico inerte selecionado a partir de ésteres de ácido carboxílico (preferencialmente, acetato de etila) e o catalisador de níquel (preferencialmente, níquel Raney) são carregados em um reator sob atmosfera de gás inerte (preferencialmente atmosfera de nitrogênio) para gerar uma mistura e a mencionada mistura é mantida sob temperatura e pressão de hidrogênio apropriadas (normalmente sob agitação) para gerar terpineno-4-ol (II).
[048] Em ainda outra realização da presente invenção, o solvente orgânico inerte selecionado a partir de ésteres de ácido carboxílico (preferencialmente, acetato de etila) e o catalisador de níquel (preferencialmente, níquel Raney) são adicionados em um reator sob atmosfera de gás inerte (preferencialmente, atmosfera de nitrogênio) para gerar uma primeira mistura, adiciona-se limoneno-4-ol (I) à primeira mistura para gerar segunda mistura e a segunda mistura é mantida sob temperatura e pressão de hidrogênio apropriadas (normalmente sob agitação) para gerar terpineno-4-ol (II).
[049] Terpineno-4-ol (II) pode ser isolado da mistura de reação final utilizando-se métodos de separação convencionais, tais como destilação.
[050] Em realização preferida, o catalisador de níquel é removido da mistura de reação final, por exemplo, por meio de métodos de separação convencionais, preferencialmente por meio de filtragem.
[051] De maior preferência, o catalisador de níquel e o éster de ácido carboxílico são ambos removidos da mistura de reação final, utilizando, por exemplo, métodos de separação convencionais (por exemplo, por meio de filtragem, destilação, extração de solvente ou similares).
[052] Em uma realização de preferência ainda maior, o catalisador de níquel é removido da mistura de reação final (preferencialmente por meio de filtragem) e o éster de ácido carboxílico é removido em seguida da mistura obtida por meio da etapa de remoção do catalisador de níquel (por exemplo, preferencialmente por meio de destilação sob pressão reduzida).
[053] Particularmente, o catalisador de níquel é retirado da mistura de reação final por meio de filtragem para gerar um filtrado e o éster de ácido carboxílico é removido em seguida do filtrado, preferencialmente por meio de destilação sob pressão reduzida.
[054] Os procedimentos de trabalho mencionados acima já podem fornecer terpineno-4-ol (II) em pureza relativamente alta. Se necessário, terpineno-4-ol (II) pode ser submetido a etapas de purificação convencionais. Terpineno-4-ol (II), por exemplo, pode ser purificado por meio de retificação sob pressão reduzida.
[055] Pode-se também utilizar terpineno-4-ol (II) (em forma pura ou contido em uma mistura obtida por meio de qualquer um dos procedimentos de trabalho mencionados acima) em uma ou mais etapas de reação subsequentes. Terpineno-4-ol (II) pode ser utilizado, por exemplo, como material de partida para a síntese de herbicidas de oxabicicloalcano, particularmente (±)- 2-exo-(2-metilbenzilóxi)-1-metil-4-isopropil-7-oxabiciclo[2.2.1]heptano conforme descrito, por exemplo, em US 4.487.945 ou US 4.542.244.
[056] (±)-2-exo-(2-metilbenzilóxi)-1-metil-4-isopropil-7- oxabiciclo[2.2.1]heptano (também denominado no presente “isômeros exo-(±)”, CAS RN 87818-31-3):
Figure img0005
é a mistura racêmica que contém partes iguais dos dois enantiômeros (+)-2-exo-(2-metilbenzilóxi)-1-metil-4-isopropil-7- oxabiciclo[2.2.1]heptano (também denominado no presente “isômero exo-(+)”, CAS RN 87818-61-9) e (-)-2-exo-(2-metilbenzilóxi)-1-metil-4-isopropil-7- oxabiciclo[2.2.1]heptano (também denominado no presente "isômero exo-(-)", CAS RN 87819-60-1). Os isômeros exo-(±), o isômero exo-(+) e o isômero exo- (-), incluindo sua preparação e propriedades herbicidas, são descritos em EP 0.081.893 A2 (vide os Exemplos 29, 34, 35 e 62). Métodos de preparação adicionais desses compostos são descritos em US 4.487.945 (vide as realizações 46 e 48). A mistura racêmica (±)-2-exo-(2-metilbenzilóxi)-1-metil-4- isopropil-7-oxabiciclo[2.2.1]heptano também é descrita em The Pesticide Manual, décima-quarta edição, editor: C. D. S. Tomlin, British Crop Production Council, 2006, linha 157, págs. 195-196, com seu nome comum cinmetilina, seu nome IUPAC (1RS,2SR,4SR)-1,4-epóxi-p-ment-2-il 2-metilbenzil éter e seu nome Chemical Abstracts exo-(±)-1-metil-4-(1-metiletil)-2-[(2-metilfenil)metóxi]- 7-oxabiciclo[2.2.1]heptano.
[057] Terpineno-4-ol (II) é um intermediário valioso na preparação de (±)-2-exo-(2-metilbenzilóxi)-1-metil-4-isopropil-7-oxabiciclo[2.2.1]heptano, qualquer de seus enantiômeros individuais ou qualquer de suas misturas não racêmicas.
[058] Terpineno-4-ol (II) pode ser adicionalmente convertido em (±)-2-exo-(2-metilbenzilóxi)-1-metil-4-isopropil-7-oxabiciclo[2.2.1]heptano, quaisquer de seus enantiômeros individuais ou quaisquer de suas misturas não racêmicas. Conversão adicional em (±)-2-exo-(2-metilbenzilóxi)-1-metil-4- isopropil-7-oxabiciclo[2.2.1]heptano, quaisquer de seus enantiômeros individuais ou quaisquer de suas misturas não racêmicas podem ser realizados por meio de métodos conhecidos na técnica, tais como os descritos em EP 0.081.893 A2 e US 4.487.945.
[059] Desta forma, em aspecto adicional da presente invenção, é fornecido um processo de preparação de (±)-2-exo-(2-metilbenzilóxi)-1-metil-4- isopropil-7-oxabiciclo[2.2.1]heptano, qualquer de seus enantiômeros individuais ou qualquer de suas misturas não racêmicas, que compreende as etapas de: i. preparação de terpineno-4-ol da fórmula (II) conforme descrito no presente; e ii. conversão de terpineno-4-ol da fórmula (II) em (±)-2-exo-(2- metilbenzilóxi)-1-metil-4-isopropil-7-oxabiciclo[2.2.1]heptano, qualquer de seus enantiômeros individuais ou qualquer de suas misturas não racêmicas.
[060] A presente invenção é ilustrada pelos exemplos a seguir, sem limitações a eles ou por eles.
EXEMPLO 1
[061] 6 g (0,102 mol) de níquel Raney (previamente lavado com etanol e acetato de etila) e 71 g de acetato de etila foram colocados no recipiente de reação. Foram adicionados 318,7 g de solução contendo 27,93% p/p de limoneno-4-ol (0,5848 mol) e 6,07% p/p de terpineno-4-ol (0,1254 mol) em acetato de etila. O reator foi purgado com nitrogênio e hidrogênio (agitação muito lenta). A mistura de reação foi pressurizada em seguida com 10 kPa (100 mbar) de H2 sob agitação vigorosa e aquecida a 50 °C. A temperatura da mistura de reação foi mantida em 50 °C a 58 °C com resfriamento. A adsorção de hidrogênio foi completada após duas horas. A mistura de reação foi resfriada em seguida a 25 °C e a pressão foi liberada. O catalisador foi retirado por meio de filtragem através de uma camada de terra diatomácea. O catalisador restante foi lavado com acetato de etila. Filtrado e acetato de etila lavado foram combinados e acetato de etila foi retirado por meio de destilação sob pressão reduzida (resíduo de destilação: 145,8 g). Cromatografia de gás (GC) quantitativa (GC com padrão interno) do resíduo de destilação exibiu concentração de terpineno-4-ol de 69,2% e 0% para limoneno-4-ol. Isso corresponde a rendimento de 90,4% para terpineno-4-ol (denominado limoneno-4-ol na mistura de partida, sem o terpineno-4-ol previamente existente). Terpineno-4-ol adicional foi encontrado no destilado (rendimento de 1,35%). O rendimento total de terpineno-4-ol (denominado limoneno-4-ol na mistura de partida, sem o terpineno-4-ol previamente existente) foi de 91,95%.
EXEMPLO 2
[062] Outro experimento de hidrogenação foi realizado sob as mesmas condições de reação do Exemplo 1, mas a partir de 629,9 g de uma solução que contém 11,81% p/p de limoneno-4-ol (0,4888 mol) e 2,53% p/p de terpineno-4-ol (0,1033 mol). Foram obtidos 113,7 g de resíduo de destilação. GC quantitativa (GC com padrão interno) do resíduo de destilação exibiu concentração de terpineno-4-ol de 75,24% e 0% para limoneno-4-ol. Isso corresponde a rendimento de 93,85% para terpineno-4-ol (denominado limoneno-4-ol na mistura de partida, sem o terpineno-4-ol previamente existente).
EXEMPLO 3
[063] 16,7 g de níquel Raney (umedecido em água, 34% de água; 0,188 mol) foram purgados no recipiente de reação com 5 g de água. Foram adicionados 1297 g de solução contendo 32,0% p/p de limoneno-4-ol (2,728 mol) e 7,1% p/p de terpineno-4-ol (0,60 mol) em acetato de etila. O reator foi purgado com nitrogênio e hidrogênio (agitação muito lenta). A mistura de reação foi pressurizada em seguida com 10 kPa (100 mbar) de H2 sob agitação vigorosa e aquecida a 50 °C. A temperatura da mistura de reação foi mantida em 50 °C com resfriamento. A adsorção de hidrogênio foi completada após cinco horas. A mistura de reação foi resfriada em seguida a 25 °C e a pressão foi liberada. O catalisador foi retirado por meio de filtragem através de um pano de filtro. O catalisador restante foi lavado com acetato de etila. Filtrado e acetato de etila lavado foram combinados e acetato de etila foi retirado por meio de destilação sob pressão reduzida (resíduo de destilação: 854,6 g). Cromatografia de gás (GC) quantitativa (GC com padrão interno) do resíduo de destilação exibiu concentração de terpineno-4-ol de 58,5% e 0% para limoneno-4-ol. Isso corresponde a rendimento de 96,76% para terpineno-4-ol (denominado limoneno-4-ol na mistura de partida, sem o terpineno-4-ol previamente existente). Terpineno-4-ol adicional foi encontrado no destilado (rendimento de 1,04%). O rendimento total de terpineno-4-ol (denominado limoneno-4-ol na mistura de partida, sem o terpineno-4-ol previamente existente) foi de 97,8%.
EXEMPLO COMPARATIVO 1
[064] 16,7 g de níquel Raney (umedecido em água, 34% de água; 0,188 mol) foram purgados no recipiente de reação com 5 g de água. Foram adicionados 1297 g de solução contendo 31,8% p/p de limoneno-4-ol (2,712 mol) e 7,0% p/p de terpineno-4-ol (0,59 mol) em etanol. O reator foi purgado com nitrogênio e hidrogênio (agitação muito lenta). A mistura de reação foi pressurizada em seguida com 10 kPa (100 mbar) de H2 sob agitação vigorosa e aquecida a 50 °C. A temperatura da mistura de reação foi mantida em 50 °C com resfriamento. A adsorção de hidrogênio foi completada após 7,5 horas. A mistura de reação foi resfriada em seguida a 25 °C e a pressão foi liberada. O catalisador foi retirado por meio de filtragem através de um pano de filtro. O catalisador restante foi lavado com etanol. Filtrado e etanol lavado foram combinados e etanol foi retirado por meio de destilação sob pressão reduzida (resíduo de destilação: 802,5 g). Cromatografia de gás (GC) quantitativa (GC com padrão interno) do resíduo de destilação exibiu concentração de terpineno-4-ol de 59,5% e 0% para limoneno-4-ol. Isso corresponde a rendimento de 92,41% para terpineno-4-ol (denominado limoneno-4-ol na mistura de partida, sem o terpineno-4-ol previamente existente). Terpineno-4-ol adicional foi encontrado no destilado (rendimento de 3,05%). O rendimento total de terpineno-4-ol (denominado limoneno-4-ol na mistura de partida, sem o terpineno-4-ol previamente existente) foi de 95,46%.
[065] Os resultados do Exemplo 3 e Exemplo Comparativo 1 demonstram que o uso de éster de ácido carboxílico (ou seja, acetato de etila) como solvente de reação de acordo com a presente invenção gera rendimento mais alto de terpineno-4-ol em tempo de reação mais curto (rendimento: 97,8%, tempo de reação: 5 h) em comparação com o uso conhecido de etanol (rendimento: 95,46%, tempo de reação: 7,5 h). O aumento de 2,34% do rendimento em tempo de reação ainda mais curto é significativo, devido ao fato de que o processo de acordo com a presente invenção destina-se à produção de terpineno-4-ol em larga escala industrial.

Claims (15)

1. PROCESSO DE PREPARAÇÃO DE TERPINENO-4-OL da fórmula (II):
Figure img0006
caracterizado por compreender o contato de limoneno-4-ol da fórmula (I):
Figure img0007
com hidrogênio na presença de pelo menos um catalisador de níquel e pelo menos um solvente orgânico inerte selecionado a partir de ésteres de ácido carboxílico.
2. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo catalisador de níquel compreender níquel Raney.
3. PROCESSO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 2, caracterizado pelo éster de ácido carboxílico ser selecionado a partir de ésteres da fórmula geral R1COOR2 em que R1 é hidrogênio ou um grupo selecionado a partir de alquila C1-C4, cicloalquila C3-C6, arila C6-C10, e arila C6-C10 alquila C1-C4, e R2 é um grupo selecionado a partir de alquila C1-C4, cicloalquila C3-C6, arila C6-C10, e arila C6-C10 alquila C1-C4, em que cada um dos grupos mencionados acima é opcionalmente substituído por um ou mais substituintes selecionados a partir de alcóxi C1-C4.
4. PROCESSO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo éster de ácido carboxílico ser selecionado a partir de acetatos de alquila C1-C4.
5. PROCESSO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo éster de ácido carboxílico ser acetato de etila.
6. PROCESSO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pela temperatura ser de 35 a 70 °C.
7. PROCESSO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo excesso de pressão de hidrogênio ser de 1 kPa a 300 kPa (10 mbar a 3 bar).
8. PROCESSO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo limoneno-4-ol da fórmula (I) ser preparado por meio da isomerização de epóxido de terpinoleno da fórmula (III):
Figure img0008
9. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo epóxido de terpinoleno da fórmula (III) ser adicionalmente submetido a hidrogenação.
10. PROCESSO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a 9, caracterizado pela isomerização e/ou a hidrogenação serem conduzidas na presença de pelo menos um catalisador de cobre.
11. PROCESSO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a 10, caracterizado pela isomerização e/ou a hidrogenação serem conduzidas na presença de pelo menos um solvente orgânico inerte selecionado a partir de ésteres de ácido carboxílico.
12. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado por ser obtida uma mistura que compreende limoneno-4-ol da fórmula (I), terpineno-4-ol da fórmula (II) e pelo menos um solvente orgânico inerte selecionado a partir de ésteres de ácido carboxílico.
13. PROCESSO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo terpineno-4-ol da fórmula (II) ser adicionalmente convertido em (±)-2-exo-(2-metilbenzilóxi)-1-metil-4-isopropil-7- oxabiciclo[2.2.1]heptano, qualquer um de seus enantiômeros individuais ou qualquer uma de suas misturas não racêmicas.
14. USO DE UM ÉSTER DE ÁCIDO CARBOXÍLICO COMO UM SOLVENTE, caracterizado por ser para a hidrogenação catalisada por níquel de limoneno-4-ol da fórmula (I).
15. USO, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pela hidrogenação catalisada por níquel de limoneno-4-ol da fórmula (I) ser conduzida na presença de níquel Raney.
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