ES2197072T3 - Procedimiento para la obtencion de metilcarbazato. - Google Patents

Procedimiento para la obtencion de metilcarbazato.

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ES2197072T3 ES00903582T ES00903582T ES2197072T3 ES 2197072 T3 ES2197072 T3 ES 2197072T3 ES 00903582 T ES00903582 T ES 00903582T ES 00903582 T ES00903582 T ES 00903582T ES 2197072 T3 ES2197072 T3 ES 2197072T3
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Procedimiento para la obtención de metilcarbazato a partir de hidrazina y de dimetilcarbonato, caracterizado porque se dosifican simultáneamente la hidrazina y el dimetilcarbonato a ¿20 hasta +30ºC en un primer disolvente dispuesto de antemano, a continuación se elimina por destilación el disolvente y los productos de bajo punto de ebullición a presión reducida, a continuación se añade al metilcar-bazato en bruto presente bien un segundo disolvente y este se elimina por destilación a presión reducida o se hace pasar a su través un gas.

Description

Procedimiento para la obtención de metilcarbazato.
La presente invención se refiere a un procedimiento especialmente ventajoso para la obtención de metilcarbazato mediante reacción de hidrazina con dimetilcarbonato.
El metilcarbazato, que puede designarse también como hidrazinocarboxilato de metilo, es un componente para síntesis de la química orgánica, empleable de maneras múltiples, que puede servir, por ejemplo, para la transferencia de hidrazina o como grupo protector para los carbonilos (véase por ejemplo Technical information ``Mehyl carbazate'' de la Firma Bayer AG 4.97) y la literatura allí citada.
La síntesis del metilcarbazato a partir de hidrato de hidrazina y de dimetilcarbonato es conocida (véase O. Diles, Ver. 1915, 2183-2195). El esquema de fórmulas general correspondiente se ha indicado en la ecuación (1)
1
La realización del procedimiento se lleva a cabo de tal manera que se combinan sucesivamente los componentes y la reacción desarrolla bajo fuerte calentamiento autógeno. A continuación se eliminan los componentes volátiles mediante destilación a 4 mbares y a una temperatura del baño de 70ºC.
La DE 285 800 describe un procedimiento muy similar, para la obtención de metilcarbazato.
La EP-A 0 103 400 describe un procedimiento en el cual se combinan también sucesivamente los componentes y en este caso se utiliza el dimetilcarbonato en un ligero exceso. La reacción se lleva a cabo en primer lugar a 50ºC, y después a 25ºC. La eliminación por destilación del agua y del metanol se lleva a cabo mediante destilación a 40 mbares.
La DE 34 43 820 describe finalmente la obtención de metilcarbazato disponiéndose dimetilcarbonato y dosificándose muy rápidamente hidrato de hidrazina. En este caso se caliente muy rápidamente la mezcla de la reacción. Los componentes volátiles se eliminan a continuación en vacío.
Si se conduce la síntesis del metilcarbazato según Diels, DE 285 800 o EP-A 0 103 400 a escala industrial, se obtienen siempre productos que están impurificados por los componentes indeseados de las fórmulas I y II respectivamente hasta un 3% en peso aproximadamente.
2
El método descrito en la DE 34 43 820 conduce a productos en los cuales está enriquecido de manera especialmente fuerte el componente indeseado de la fórmula (I), por ejemplo en una cantidad de hasta un 4% en peso.
Además, todos los procedimientos descritos anteriormente proporcionan metilcarbazato que se colorea de rojo al cabo de algunos días. Esto constituye un inconveniente puesto que el metilcarbazato se utiliza para la fabricación de productos farmacéuticos, no siendo deseables productos coloreados.
Además, el metilcarbazato, fabricado según todos los procedimientos anteriores, contiene cantidades residuales de hidrazina cancerígena de aproximadamente 100 hasta 500 ppm y un contenido residual en agua en general mayor que el 1% en peso. Estos contenidos residuales ya no pueden reducirse mediante la elaboración por destilación empleada. Es especialmente problemático el elevado contenido residual en hidrazina que requiere costes especiales para la higiene en el trabajo durante la manipulación de tales productos.
Existe por lo tanto todavía la necesidad de un procedimiento para la obtención de metilcarbazato en el que se obtenga un producto que presente proporciones menores de los componentes indeseables de las fórmulas (I) y (II), en hidrazina residual y en agua residual y que, además, tenga una menor tendencia al coloreado que el metilcarbazato fabricado según los procedimientos conocidos.
Se ha encontrado ahora un procedimiento para la obtención de metilcarbazato a partir de hidrazina y de dimetilcarbonato caracterizado porque se dosifican simultáneamente la hidrazina y el dimetilcarbonato a -20 hasta +30ºC en un primer disolvente, dispuesto de antemano, a continuación se eliminan por destilación el disolvente y los productos bajo punto de ebullición a presión reducida y el metilcarbazato en bruto, presente entonces, bien se envía a un segundo disolvente y este se elimina a continuación a presión reducida o se hace pasar un gas a su través.
En el procedimiento según la invención pueden emplearse la hidrazina y el dimetilcarbonato por ejemplo en una proporción molar de 0,9 hasta 1,1:1. Preferentemente estas proporciones de 0,95 hasta 1,0:1, especialmente de 1:1.
La hidrazina puede emplearse, por ejemplo, en forma pura o a modo de mezcla con agua. Tales mezclas de hidrazina/agua pueden contener por ejemplo de un 10 hasta un 85% en peso de hidrazina. Es especialmente adecuado el denominado hidrato de hidrazina (que contiene un 64% en peso de hidrazina). El dimetilcarbonato puede emplearse en forma usual en el comercio.
El dosificado simultáneo de hidrazina y de dimetilcarbonato se lleva a cabo preferentemente, a 0 hasta +20ºC, especialmente a +5 hasta +10ºC. En este caso se entenderá bajo la expresión ``dosificado simultáneo'' o bien ``dosificación simultánea'' no solamente la adición de cantidades molares exactamente iguales de ambos participantes en la reacción por unidad de tiempo, sino también la forma de trabajo según la cual no se dosifica, por unidad de tiempo, uno de los participantes en la reacción en un exceso molar mayor que el 20%, preferentemente mayor que el 5% (referido al otro participante en la reacción).
Como primer disolvente entra en consideración, por ejemplo, agua o un disolvente orgánico, pudiendo estar constituido el disolvente orgánico, por ejemplo, por hidrocarburos alifáticos de cadena lineal, de cadena ramificada o cíclicos, insubstituidos o substituidos con 1 hasta 20 átomos de carbono por hidrocarburos aromáticos insubstituidos o substituidos con 6 hasta 10 átomos de carbono. Como substituyentes para los hidrocarburos alifáticos y para los hidrocarburos aromáticos entran en consideración, por ejemplo, átomos de halógeno, especialmente átomos de cloro, grupos hidroxi, grupos de la fórmula X-R^{3} con X=oxígeno o azufre y R^{3}=hidrógeno o alquilo de cadena lineal o de cadena ramificada con 1 a 4 átomos de carbono, grupos de la fórmula COOR^{3} con R^{3} como se ha indicado anteriormente y/o grupos de la fórmula NR^{3}R^{4} con R^{3} como se ha indicado anteriormente y R^{4}, independientemente de R^{3}, tiene el mismo ámbito de significados que R^{3}. También pueden estar presentes varios substituyentes de este tipo iguales o diferentes, por ejemplo hasta 4 unidades por molécula. Como primer disolvente entra en consideración también hidrazina y dimetilcarbonato dentro de los límites anteriormente indicados para el exceso molar de uno de los participantes en la reacción. También pueden emplearse mezclas arbitrarias de los disolventes citados. Como primer disolvente son preferentes alcoholes de cadena lineal o de cadena ramificada, alifáticos, con 1 hasta 8 átomos de carbono.
Una vez concluida la dosificación puede mantenerse en caso dado un tiempo para acabar la reacción por ejemplo una agitación durante 30 a 300 minutos de la mezcla de la reacción a +30ºC hasta +60ºC, especialmente a +40 hasta +55ºC.
Una vez concluida la dosificación y transcurrido el tiempo de reacción final, mantenido en caso dado, se eliminan por destilación, a presión reducida, el disolvente empleado y los productos de bajo punto de ebullición, fundamentalmente éstos están constituidos por el metanol formado, en caso dado agua incorporada con la hidrazina y, en caso dado, el exceso presente de hidrazina o de dimetilcarbonato. De manera ejemplificativa puede reducirse en este caso la presión a 0,1 hasta 30 mbares. Son preferentes disminuciones de la presión a 2 hasta 20 mbares, especialmente a 5 hasta 10 mbares.
Esta destilación puede llevarse en caso dado en dos etapas y el primer disolvente obtenido en la destilación puede reutilizarse total o parcialmente para la siguiente carga.
De este modo se obtiene como residuo de destilación un metilcarbazato en bruto. Este se purifica ahora adicionalmente pudiéndose aplicar dos métodos diferentes.
Método A
Se añade un segundo disolvente al metilcarbazato en bruto, pudiendo estar constituido este por ejemplo por un disolvente orgánico, como se ha descrito anteriormente en el caso de los primeros disolventes. Como segundo disolvente son preferentes hidrocarburos aromáticos insubstituidos y substituidos tales como benceno, tolueno, xileno y clorobenceno. El segundo disolvente se elimina a continuación por ejemplo por destilación a presiones como las que se han descrito para la destilación del primer disolvente.
Método B
Se hace pasar a través del metilcarbazato en bruto un gas. Como gases entran en consideración, por ejemplo, nitrógeno, aire, oxígeno o gases nobles. El metilcarbazato en bruto se mantiene en este caso convenientemente a una temperatura en la cual sea líquido y no presente todavía una presión de vapor demasiado elevada, por ejemplo a 75 hasta 120ºC.
Tras la realización del procedimiento según la invención se obtiene, como residuo, un metilcarbazato que contiene, en comparación con el metilcarbazato obtenible según los procedimientos conocidos hasta ahora, una cantidad sensiblemente menor de componentes indeseados de las fórmulas (I) y (II), una cantidad sensiblemente menor de hidrazina y una cantidad sensiblemente menor de agua y, además, tiene una tendencia sensiblemente menor al coloreado. La obtención de estas ventajas es extraordinariamente sorprendente puesto que la modificación de la adición de los reactivos, la reducción de la temperatura de la reacción inicial y la purificación adicional basada exclusivamente en métodos físicos, que en principio se habían llevado a cabo ya hasta el presente, no permitía que esto fuera esperable.
Ejemplos
En tanto en cuanto no se diga otra cosa, las indicaciones en porcentaje son porcentajes en peso.
Ejemplo 1
Se dispusieron 2.800 g de metanol y se refrigeraron a +5ºC. En el transcurso de 10 horas se dosificaron de manera exactamente simultánea 7.560 g de dimetilcarbonato y 4.200 g de hidrato de hidrazina, manteniéndose la temperatura entre +5ºC y +10ºC. A continuación se calienta a 50ºC y se mantuvo esta temperatura durante 1 hora. A continuación se eliminaron por destilación, en primer lugar a esta temperatura y a presión decreciente hasta 140 bares, 5.124 g de una mezcla que contenía fundamentalmente metanol y dimetilcarbonato, a continuación, a 80ºC y a presión decreciente hasta 8 mbares, 2.115 g de una mezcla que contienen metanol, agua e hidrazina residual. Ahora se ventila el aparato con nitrógeno y se añaden 1.823 g de tolueno, que se eliminó por destilación a continuación a 80ºC y a presión decreciente hasta 8 mbares en forma de 2.561 g de una mezcla que contenía tolueno, agua, hidrazina y metilcarbazato. El sublimado, que se precipitó en este caso en el codo de destilación, se eliminó por fusión a 75ºC y se dejó retornar hasta el reactor.
En el recipiente de la reacción se obtuvieron 6.583 g de metilcarbazato con una pureza del 98,2%. El componente deseado de la fórmula (I) estaba contenido en un 1,2%, el componente indeseado de la fórmula (II) estaba contenido en un 0,5%. El producto contenía un 0,1% de agua y 55 ppm de hidrazina.
Ejemplo 2
Una muestra del metilcarbazato, preparada según el ejemplo 1, y una muestra de metilcarbazato preparado según la DE 34 43 820 se analizaron, al cabo de un tiempo de almacenamiento de 1 mes, a +20ºC y en la obscuridad, en lo que se refiere a la coloración formada. En este caso se determinaron los grados de transmisión y los índices de color Hazen en una solución acuosa al 5% según DIN 55 945. Los resultados pueden verse en la tabla siguiente.
TABLA
\nobreak\vskip.5\baselineskip\centering\begin{tabular}{l|l|l|l|l}\hline
  \+\multicolumn{3}{|l|}{Grados de transmisión } \+ Indice Hazen
\\\dddcline{2}{4}   \+ T _{x}   \+ T _{y}   \+ T _{z}  \+ \\\hline 
Metilcarbazato obtenido según el  \+ 99,6  \+ 99,3  \+ 98,3  \+ 5 \\
 ejemplo 1 \+ \+ \+ \+ \\\hline  Metilcarbazato obtenido según la 
\+ 79,1  \+ 71,0  \+ 58,6  \+ 180 \\  DE 34 43 820 \+ \+ \+ \+
\\\end{tabular}\par\vskip.5\baselineskip

Claims (10)

1. Procedimiento para la obtención de metilcarbazato a partir de hidrazina y de dimetilcarbonato, caracterizado porque se dosifican simultáneamente la hidrazina y el dimetilcarbonato a -20 hasta +30ºC en un primer disolvente dispuesto de antemano, a continuación se elimina por destilación el disolvente y los productos de bajo punto de ebullición a presión reducida, a continuación se añade al metilcar-bazato en bruto presente bien un segundo disolvente y este se elimina por destilación a presión reducida o se hace pasar a su través un gas.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque se emplean la hidrazina y el dimetilcarbonato en una proporción molar de 0,9 hasta 1,1:1.
3. Procedimiento según las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque como primer disolvente se emplea agua o un disolvente orgánico, que puede estar constituido por hidrocarburos alifáticos de cadena lineal, de cadena ramificada o cíclicos, insubstituidos o substituidos con 1 hasta 20 átomos de carbono, por hidrocarburos aromáticos insubstituidos o substituidos con 6 hasta 10 átomos de carbono, por hidrazina o por dimetilcarbonato, estos dos últimos dentro de los límites cuantitativos indicados en la reivindicación 5.
4. Procedimiento según las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque como primer disolvente se emplea un alcohol de cadena lineal o de cadena ramificada, alifático, con 1 hasta 8 átomos de carbono.
5. Procedimiento según las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque se lleva a cabo el dosificado simultáneo de tal manera que por unidad de tiempo se dosifique uno de los componentes de la reacción en un exceso molar no mayor que el 20% (referido al otro componente de la reacción).
6. Procedimiento según las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque tras el dosificado se mantiene un tiempo de reacción final, durante el cual se lleva a cabo una agitación a +30 hasta +60ºC durante 30 hasta 300 minutos.
7. Procedimiento según las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque como segundo disolvente se emplea un disolvente orgánico, que puede estar constituido por hidrocarburos alifáticos de cadena lineal, de cadena ramificada o cíclicos, insubstituidos o substituidos con 1 hasta 20 átomos de carbono, por hidrocarburos aromáticos insubstituidos o substituidos con 6 hasta 10 átomos de carbono, por hidrazina o por dimetilcarbonato.
8. Procedimiento según las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque las destilaciones se llevan a cabo con reducción de la presión a 0,1 hasta 30 mbares.
9. Procedimiento según las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque como segundo disolvente se emplea benceno, tolueno, xileno o clorobenceno.
10. Procedimiento según las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque se hace pasar nitrógeno, aire, oxígeno o un gas noble a 75 hasta 120ºC, a través del metilcarbazato en bruto.
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