ES2199100T3

ES2199100T3 - Procedimiento para la preparacion de esteres de acido malonico.

Info

Publication number: ES2199100T3
Application number: ES00100310T
Authority: ES
Inventors: Paul Hanselmann; Stefan Hildbrand
Original assignee: Lonza AG
Current assignee: Lonza AG
Priority date: 1999-01-11
Filing date: 2000-01-07
Publication date: 2004-02-16
Anticipated expiration: 2020-01-07
Also published as: HU224174B1; NO20000109L; KR20000053438A; PT1026148E; HU0000061D0; US6350898B1; IL133909A0; HK1029986A1; DE50002027D1; CA2294669A1; CN1263885A; NO20000109D0; JP2000204061A; ATE239692T1; PL337772A1; SK242000A3; PL199007B1; SK283638B6; CA2294669C; CN1209340C

Abstract

Procedimiento para la preparación de diésteres de ácido malónico de la fórmula general en donde R significa alquilo C1-10, alquenilo C3-10 o aril- alquilo C1-4, caracterizado porque se hace reaccionar una solución acuosa de una sal alcalina de ácido malónico, obtenida por oxidación catalítica de 1, 3-propanodiol en presencia de hidróxido alcalino acuoso, con un halogenuro de la fórmula general R-X (II), en donde R tiene el significado anterior y X es cloro, bromo o yodo, en presencia de un catalizador de transferencia de fases.

Description

Procedimiento para la preparación de ésteres de ácido malónico.

La invención se refiere a un procedimiento para la preparación de diésteres de ácido malónico de la fórmula general

1

en donde R es alquilo C_{1-10}, alquenilo C_{3-10} o aril-alquilo C_{1-4}.

Los dos procedimientos habituales para la preparación de ésteres de ácido malónico se basan en derivados del ácido cloroacético. Se hace reaccionar un éster del ácido cloroacético, en presencia de un catalizador basado en cobalto-carbonilo, con monóxido de carbono y alcohol (documentos DE-A 23 963, DE-A 25 24 389), o se hace reaccionar una sal del ácido cloroacético en una primera etapa con cianuro, para dar cianoacetato y, a continuación, en una segunda etapa, se transforma con alcohol en el éster de ácido malónico. En especial, el procedimiento mencionado en último lugar es, debido a la toxicidad del ácido cianhídrico o de los cianuros y a las grandes cantidades de residuos, poco recomendable desde los puntos de vista de la seguridad técnica y de la ecología. El otro método para la preparación de ésteres, por esterificación directa del ácido con el correspondiente alcohol, carece, por el contrario, de aplicación en este caso, porque, a la inversa, se prepara ácido malónico por hidrólisis de ésteres de ácido malónico (o ácido cianoacético).

Objeto de la presente invención fue la puesta a disposición de una vía alternativa para preparar diésteres de ácido malónico. De acuerdo con la invención, este objetivo se resuelve por el procedimiento según la reivindicación 1.

Se ha encontrado que se pueden hacer reaccionar sales alcalinas del ácido malónico, en presencia de agua, con halogenuros de la fórmula general R-X (II), en donde R significa alquilo C_{1-10}, alquenilo C_{3-10} o aril-alquilo C_{1-4} y X es cloro, bromo o yodo, en los correspondientes ésteres de ácido malónico de la fórmula general

1

en donde R tiene el significado anteriormente indicado, si está presente un catalizador de transferencia de fases.

Por alquilo C_{1-10} se entienden en este documento todos los grupos alquilo primarios, secundarios o terciarios, lineales o ramificados, con 1-10 átomos de carbono tales como, por ejemplo, metilo, etilo, propilo, isopropilo, butilo, isobutilo, sec.-butilo, terc.-butilo, pentilo, isopentilo, neopentilo, hexilo, heptilo, octilo, nonilo, decilo, etc.

Por alquenilo C_{3-10} se entienden grupos alquileno, lineales o ramificados, con 3-10 átomos de carbono, en especial aquellos cuyo doble enlace está separado de la valencia libre por al menos un átomo de carbono saturado, tales como, por ejemplo, alilo, metalilo, 2-butenilo (crotilo), 3-butenilo, 2-pentenilo, etc.

Por aril-alquilo C_{1-4} se entienden, en particular, grupos alquilo C_{1-4} sustituidos con fenilo, tales como, por ejemplo, bencilo, fenetilo o 3-fenilpropilo, en los que el grupo fenilo puede ser portador también de uno o varios sustituyentes, iguales o diferentes, tales como, por ejemplo, alquilo C_{1-4}, alcoxi C_{1-4} o halógeno.

Por catalizador de transferencia de fases se entienden en el presente documento los compuestos habitualmente utilizados para este fin, en especial sales de amonio o fosfonio cuaternario.

Como sal alcalina del ácido malónico se utiliza, preferentemente, malonato disódico.

Como halogenuro R-X (II) se utiliza, preferentemente, un cloruro o bromuro.

La sal alcalina del ácido malónico se usa en forma de solución acuosa, obtenida por la oxidación catalítica de 1,3-propanodiol en presencia de hidróxido alcalino acuoso. La preparación de estas soluciones se describe, por ejemplo, en el documento DE-A 41 07 986.

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Como catalizador de transferencia de fases se utiliza, preferentemente, una sal de amonio cuaternaria. Se prefieren especialmente los halogenuros de tetra-n-alquil C_{4-10}-amonio, benciltri-n-alquil C_{1-8}-amonio y metiltri-n-alquil C_{4-10}-amonio, en los que halogenuro representa, preferentemente, cloruro o bromuro. Como ejemplos se pueden citar, en este caso, bromuro de tetrabutil- y tetrahexilamonio, así como cloruro de benciltri-butilamonio.

El procedimiento según la invención se lleva a cabo, de manera ventajosa, a temperaturas de 80-150ºC, utilizando halogenuros (II) de bajo punto de ebullición y, convenientemente, bajo presión aumentada.

Además de agua, se utiliza, de forma conveniente, un disolvente inerte no miscible con agua. Como tales, resultan adecuados, por ejemplo, hidrocarburos clorados alifáticos o aromáticos poco reactivos, tales como clorobenceno o éteres tales como terc.-butilmetiléter.

Los siguientes Ejemplos explican la realización del procedimiento según la invención, sin que constituyan limitaciones de la misma.

Ejemplo 1 Éster dimetílico de ácido malónico

En un autoclave, y bajo refrigeración con hielo, se agrega a una solución de 2,96 g (20 mmol) de malonato disódico y 0,64 g (2 mmol) de bromuro de tetrabutilamonio en 5 ml de agua, 10 g (aprox. 0,2 mol) de cloruro metílico. La mezcla se calentó en el plazo de 45 min. a 100ºC, aumentando la presión en el autoclave desde 4 bar hasta 14 bar. Después de 3 h de reacción a 100ºC, se enfrió la mezcla a temperatura ambiente y se redujo la presión. La fase acuosa se ajustó con sosa cáustica 1 M desde pH 4,6 a pH 5,7 y se extrajo con terc.-butilmetiléter (2 x 10 ml). Las fases orgánicas reunidas se secaron sobre sulfato sódico y se analizaron por cromatografía gaseosa (estándar interno: succinato dimetílico).

Rendimiento: 48%.

En terc.-butilmetiléter/agua (v : v = 8:5) como medio de reacción, se obtuvieron rendimientos de 46% bajo condiciones, por lo demás, idénticas.

Ejemplo 2 Éster dietílico de ácido malónico

En un autoclave, se agregaron a una solución de 2,96 g (20 mmol) de malonato disódico y 0,64 g (2 mmol) de bromuro de tetrabutilamonio en 5 ml de agua y 10 ml de terc.-butilmetiléter, 10,9 g (0,1 mol) de bromuro etílico. La mezcla se calentó en el plazo de 30 min. a 100ºC, aumentando la presión en el autoclave hasta 3,5 bar. Después de 3,5 h de reacción a 100ºC, se enfrió la mezcla a temperatura ambiente y se redujo la presión. La fase acuosa se ajustó con sosa cáustica 1 M desde pH 4,2 a pH 5,5 y se extrajo con terc.-butilmetiléter (2 x 5 ml). Las fases orgánicas reunidas se secaron sobre sulfato sódico y se analizaron por cromatografía gaseosa (estándar interno: succinato dimetílico).

Rendimiento: 45%.

Ejemplo 3 Éster dibencílico de ácido malónico

En un autoclave, se agregaron a una solución de 2,96 g (20 mmol) de malonato disódico y 0,64 g (2 mmol) de bromuro de tetrabutilamonio en 5 ml de agua y 10 ml de terc.-butilmetiléter, 17,1 g (0,1 mol) de bromuro bencílico. La mezcla se calentó en el plazo de 30 min. a 100ºC, aumentando la presión en el autoclave a 2,5 bar. Después de 3,5 h de reacción a 100ºC, se enfrió la mezcla a temperatura ambiente y se redujo la presión. La fase acuosa se ajustó con sosa cáustica 1 M de pH 1,8 a pH 5,8 y se extrajo con terc.-butilmetiléter (2 x 5 ml). Las fases orgánicas reunidas se secaron sobre sulfato sódico, se separó por destilación en un evaporador rotativo el disolvente y el residuo se liberó al vacío (1 mbar) de restos de disolvente.

Rendimiento: 2,43 g (43%).

RMN ^{1}H (CDCl_{3}, 400 MHz): \delta = 7,25-7,40 (m, 10H); 5,16 (s, 4H); 3,47 (s, 2H).

Utilizando cloruro de bencilo en lugar de bromuro bencílico, bajo las mismas condiciones de reacción, se obtuvo un rendimiento de 34%.

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Ejemplo 4 Éster dialílico de ácido malónico

En un autoclave, se agregaron a una solución de 2,96 g (20 mmol) de malonato disódico y 0,64 g (2 mmol) de bromuro de tetrabutilamonio en 5 ml de agua y 10 ml de clorobenceno, 7,65 g (0,1 mol) de cloruro alílico. La mezcla se calentó en el plazo de 30 min. a 100ºC, aumentando la presión en el autoclave a 2,5 bar. Después de 3,5 h de reacción a 100ºC, se enfrió la mezcla a temperatura ambiente y se redujo la presión. La fase acuosa se extrajo con terc.-butilmetiléter (2 x 5 ml). Las fases orgánicas reunidas se secaron sobre sulfato sódico y se analizaron por cromatografía gaseosa (estándar interno: succinato dimetílico).

Rendimiento: 16%.

Ejemplos 5-12

Éster dimetílico de ácido malónico Prescripción general

En un autoclave, y bajo refrigeración con hielo, se agregaron a una solución de 2,96 g (20 mmol) de malonato disódico y 0,1 equivalentes (2 mmol) del catalizador de transferencia de fases en 5 ml de agua y 10 ml de clorobenceno, 10 g (0,2 mol) de cloruro metílico. La mezcla se calentó en el plazo de 30 min. a la temperatura deseada. Después de 3 h de reacción a la correspondiente temperatura, se enfrió la mezcla a temperatura ambiente y se redujo la presión. La fase acuosa se ajustó con sosa cáustica 1 M a pH 5,5-6,5 y se extrajo con terc.-butilmetiléter (2 x 10 ml). Las fases orgánicas reunidas se secaron sobre sulfato sódico y se analizaron por cromatografía gaseosa (estándar interno: succinato dimetílico). Las condiciones de reacción y los rendimientos obtenidos se resumen en la tabla siguiente:

TABLA 1

Ejemplo nº	Catalizador^{1)}	Temperatura [ºC]	Tiempo de reacción [h]	Rendimiento^{2)} [%]
5	TBAB	100	4	55
6	TBAB	100	6	56
7	TBAB	125	5	64
8	TBAB	150	4	6
9	THAB	100	4	58
10	BTBACl	100	4	39
11	THAB	125	4	67
12^{3)}	THAB	100	4	21
^{1)} TBAB = bromuro de tetrabutilamonio, THAB = bromuro de tetrahexilamonio,
BTBACl = cloruro de benciltributilamonio
^{2)} CG, estándar interno: succinato dimetílico.
^{3)} con adición de 10% en moles de KBr.

Claims

1. Procedimiento para la preparación de diésteres de ácido malónico de la fórmula general

1

en donde R significa alquilo C_{1-10}, alquenilo C_{3-10} o aril-alquilo C_{1-4}, caracterizado porque se hace reaccionar una solución acuosa de una sal alcalina de ácido malónico, obtenida por oxidación catalítica de 1,3-propanodiol en presencia de hidróxido alcalino acuoso, con un halogenuro de la fórmula general R-X (II), en donde R tiene el significado anterior y X es cloro, bromo o yodo, en presencia de un catalizador de transferencia de fases.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque como sal alcalina de ácido malónico se utiliza malonato disódico.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque X es cloro o bromo.

4. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque como catalizador de transferencia de fases se utiliza una sal de amonio cuaternario.

5. Procedimiento según la reivindicación 4, caracterizado porque como sal de amonio cuaternario se utiliza un haluro de tetra-n-alquil C_{4-10}-amonio, benciltri-n-alquil C_{1-8}-amonio o metiltri-n-alquil C_{4-10}-amonio, preferentemente cloruro o bromuro.