ES2197072T3 - Procedimiento para la obtencion de metilcarbazato. - Google Patents
Procedimiento para la obtencion de metilcarbazato.Info
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Abstract
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)
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.
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.
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.
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.
En tanto en cuanto no se diga otra cosa, las
indicaciones en porcentaje son porcentajes en peso.
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.
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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