ES2202007T3 - Procedimiento para preparar ester tert-alquilico del acido carboxilico. - Google Patents
Procedimiento para preparar ester tert-alquilico del acido carboxilico.Info
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Abstract
Un procedimiento para preparar un éster tert-alquílico del ácido carboxílico representado por la fórmula (III); en la que R1 es un grupo orgánico y cada uno de los R2 y R3 es independientemente un grupo alquilo que tiene de 1 a 4 átomos de carbono, que comprende hacer reaccionar un ácido carboxílico representado por la fórmula (I): R1¿COOH en la que R1 es como se definió anteriormente.
Description
Procedimiento para preparar éster
tert-alquílico del ácido carboxílico.
La presente invención se refiere a un
procedimiento para preparar un éster tert-alquílico
del ácido carboxílico. Más específicamente, la presente invención
se refiere a un procedimiento para preparar un éster
tert-alquílico del ácido carboxílico que tiene un
grupo tert-alquilo que es útil como grupo protector.
El éster tert-alquílico del ácido carboxílico es
útil para medicamentos tales como los antibióticos, para materias
primas para productos químicos, sustancias intermedias y
similares.
Como procedimientos para preparar un éster
tert-alquílico del ácido carboxílico se conocían:
1) un procedimiento que comprende hacer reaccionar un cloruro de
ácido de un ácido carboxílico con un alcohol terciario en presencia
de dimetilanilina [Organic Synthesis III, 142], 2) un
procedimiento que comprende tratar ácido malónico con isobutileno
como compuesto de vinilideno en presencia de ácido sulfúrico
[Organic Synthesis IV, 261] y similares.
Sin embargo, en el procedimiento 1) hay algunas
deficiencias como que el procedimiento de preparación es largo, los
procedimientos son complicados ya que necesitan un procedimiento
para preparar un cloruro de ácido de un ácido carboxílico y el
procedimiento es desventajoso económicamente ya que necesita una
base cara tal como la dimetilanilina. Además, en el procedimiento 2)
hay algunas deficiencias como que el producto de la reacción es
fácilmente hidrolizable por el ácido sulfúrico usado en la reacción
y es probable que el compuesto de vinilideno se polimerice en las
condiciones de reacción dadas.
El documento
US-A-2217735 describe un método para
la fabricación de un éster mediante la reacción de una olefina y un
ácido graso inferior en presencia de un compuesto de fósforo.
El documento
FR-A-1264824 describe un
procedimiento para la preparación de ésteres mediante la reacción
de un ácido carboxílico y olefinas en presencia de ácido
polifosfónico a una temperatura de -20 a 15ºC.
Un objeto de la presente invención es
proporcionar un procedimiento para preparar de una manera simple,
cómoda y ventajosa desde el punto de vista industrial un éster
tert-alquílico del ácido carboxílico con un alto
rendimiento.
El objeto anterior y otros de la presente
invención serán evidentes a partir de la siguiente descripción.
De acuerdo con la presente invención se
proporciona un procedimiento para preparar un éster
tert-alquílico del ácido carboxílico representado
por la fórmula (III):
(III)R^{1}---COO
\melm{\delm{\para}{R ^{3} }}{C}{\uelm{\para}{R ^{2} }}---CH_{3}
en la que R^{1} es un grupo orgánico y cada uno
de los R^{2} y R^{3} es independientemente un grupo alquilo que
tiene de 1 a 4 átomos de carbono, que comprende hacer reaccionar un
ácido carboxílico representado por la fórmula
(I):
(II)R^{1}---COOH
en la que R^{1} es como se definió
anteriormente, con un compuesto de vinilideno representado por la
fórmula
(II):
en la que R^{2} y R^{3} son como se
definieron
anteriormente,
en presencia de al menos un haluro de fósforo
seleccionado del grupo que consiste en oxitricloruro de fósforo,
tricloruro de fósforo y ácido diclorofosfónico.
De acuerdo con la presente invención, como se
describió anteriormente, se puede obtener un éster
tert-alquílico del ácido carboxílico representado
por la fórmula (III):
(III)R^{1}---COO
\melm{\delm{\para}{R ^{3} }}{C}{\uelm{\para}{R ^{2} }}---CH_{3}
en la que R^{1} es un grupo orgánico y cada uno
de los R^{2} y R^{3} es independientemente un grupo alquilo que
tiene de 1 a 4 átomos de carbono, haciendo reaccionar un ácido
carboxílico representado por la fórmula
(I):
(I)R^{1}---COOH
en la que R^{1} es como se definió
anteriormente,
con un compuesto de vinilideno representado por
la fórmula (II):
en la que R^{2} y R^{3} son como se
definieron
anteriormente,
en presencia de un haluro de fósforo.
El ácido carboxílico representado por la fórmula
(I) no está limitado a ninguno especificado, siempre y cuando el
objeto de la presente invención no esté impedido. En la fórmula
(I), R^{1} incluye, por ejemplo, grupos alquilo, grupos
aralquilo, grupos arilo y grupos heterocíclicos, cada uno de los
cuales puede tener un sustituyente.
Los ejemplos representativos del grupo alquilo
incluyen grupos alquilo sustituidos o no sustituidos, lineales o
ramificados, que tienen de 1 a 20 átomos de carbono,
preferentemente de 1 a 8 átomos de carbono. Los ejemplos concretos
de los grupos alquilo incluyen, por ejemplo, el grupo metilo, grupo
etilo, grupo propilo, grupo isopropilo, grupo
n-butilo, grupo isobutilo, grupo pentilo, grupo
heptilo y similares.
Los ejemplos representativos del grupo aralquilo
incluyen grupos aralquilo sustituidos o no sustituidos, lineales o
ramificados, que tienen de 7 a 20 átomos de carbono,
preferentemente de 7 a 10 átomos de carbono. Los ejemplos concretos
de los grupos aralquilo incluyen, por ejemplo, el grupo bencilo,
grupo feniletilo, grupo fenilpropilo y similares.
Los ejemplos representativos del grupo arilo
incluyen grupos arilo sustituidos o no sustituidos que tienen de 1
a 5 anillos aromáticos. Los ejemplos concretos de los grupos arilo
incluyen, por ejemplo, grupos arilo que tienen de 6 a 20 átomos de
carbono tales como el grupo fenilo, grupo naftilo y grupo
fenantrilo.
Los ejemplos representativos del grupo
heterocíclico incluyen grupos heterocíclicos sustituidos o no
sustituidos que tienen de 1 a 3 átomos seleccionados del grupo que
consiste en el átomo de oxígeno, átomo de nitrógeno y átomo de
azufre. Los ejemplos concretos de los grupos heterocíclicos
incluyen, por ejemplo, el grupo furilo, un grupo pirrolilo, grupo
imidazolilo, grupo piridilo, grupo pirimidinilo, grupo oxazolilo,
grupo tienilo, grupo tiazolilo, grupo benzofurilo, grupo
quinolilo, grupo
8-oxo-5-tia-1-azabiciclo
[4,2,0]
oct-2-eno-2-il
y similares.
El sustituyente que puede existir en R^{1} no
está limitado a ninguno especificado siempre y cuando el objeto de
la presente invención no esté impedido. Los ejemplos de los
sustituyentes incluyen grupos alquilo sustituidos o no
sustituidos, lineales o ramificados, que tienen de 1 a 20 átomos de
carbono, tales como el grupo metilo, grupo etilo, grupo propilo,
grupo butilo y grupo pentilo; grupos arilo sustituidos o no
sustituidos que tienen de 6 a 20 átomos de carbono, tales como el
grupo fenilo y el grupo naftilo; grupos aralquilo sustituidos o no
sustituidos, lineales o ramificados, que tienen de 7 a 20 átomos de
carbono, tales como el grupo bencilo y el grupo feniletilo; grupos
heterocíclicos sustituidos o no sustituidos que tienen de 1 a 3
átomos seleccionados del grupo que consiste en el átomo de oxígeno,
átomo de nitrógeno y átomo de azufre, tales como el grupo furilo,
grupo pirrolilo, grupo imidazolilo, grupo piridilo, grupo
pirimidinilo, grupo oxazolilo, grupo tienilo, grupo tiadiazolilo y
el grupo benzofurilo; grupos alcoxi sustituidos o no sustituidos,
lineales o ramificados, que tienen de 1 a 10 átomos de carbono,
tales como el grupo metoxi, grupo etoxi y grupo propoxi; átomos de
halógenos, tales como el átomo de flúor, átomo de cloro, átomo de
bromo y átomo de yodo; ésteres alquílicos que pueden tener un
sustituyente tal como un grupo éster alquílico sustituido o no
sustituido, tales como el grupo metoxicarbonilo, grupo
etoxicarbonilo o grupo propoxicarbonilo, un grupo éster arílico tal
como el grupo fenoxicarbonilo, o un grupo éster aralquílico
sustituido o no sustituido tal como el grupo benciloxicarbonilo o
el grupo nitrobenciloxicarbonilo; cetonas alquílicas sustituidas o
no sustituidas, tales como el grupo acetilo y el grupo propionilo;
cetonas arílicas sustituidas o no sustituidas, tal como el grupo
benzoílo; grupos amida tales como el grupo carbamoílo, grupo
acetoamino y grupo benzamida; grupos ureido tales como el grupo
carbamoilamino y el grupo fenilaminocarbamoílo y similares.
En el compuesto de vinilideno representado por la
fórmula (II), cada uno de los R^{2} y R^{3} es
independientemente un grupo alquilo que tiene de 1 a 4 átomos de
carbono. Los ejemplos concretos de los grupos alquilo incluyen el
grupo metilo, grupo etilo, grupo propilo, grupo isopropilo, grupo
n-butilo y similares. Los ejemplos representativos
del compuesto de vinilideno incluyen el isobutileno, 2-
metil-1-buteno,
2-metil-1-penteno y
similares. De entre ellos, puede usarse preferentemente el
isobutileno.
La cantidad del compuesto de vinilideno
representado por la fórmula (II) no está limitada a ninguna
especificada. Es deseable que la cantidad del compuesto de
vinilideno no sea, normalmente, menos de 1,5 moles, preferentemente
no menos de 1,8 moles, por mol de ácido carboxílico representado
por la fórmula (I), desde el punto de vista de la reactividad, y
no más de 10 moles, preferentemente no más de 3 moles, por mol de
ácido carboxílico representado por la fórmula (I), desde el punto
de vista de la economía.
En la presente invención, una de las
características importantes reside en que el ácido carboxílico se
hace reaccionar con el compuesto de vinilideno en presencia del
haluro de fósforo seleccionado, como se mencionó anteriormente. Como
el haluro de fósforo se emplea en la reacción, el éster
tert-alquílico del ácido carboxílico puede
prepararse de una manera simple, cómoda y ventajosa desde el punto
de vista industrial con un alto rendimiento.
El haluro de fósforo a usar de acuerdo con la
invención es, al menos, un haluro de fósforo seleccionado del grupo
que consiste en el oxitricloruro de fósforo, tricloruro de fósforo
y ácido diclorofosfónico, siendo usados estos haluros de fósforo
por razón de su reactividad.
Es deseable que la cantidad del haluro de fósforo
no sea menos de 0,05 moles, preferentemente no menos de 0,15 moles,
por mol de ácido carboxílico, desde el punto de vista de la
reactividad, y no más de 1 mol, preferentemente no más de 0,4
moles, por mol de ácido carboxílico, desde el punto de vista de la
economía.
Durante la reacción del ácido carboxílico con el
haluro de fósforo, se puede usar un disolvente. El disolvente no
está limitado a ninguno especificado, siempre y cuando la reacción
no esté impedida. El disolvente incluye, por ejemplo, disolventes
hidrocarburos tales como el heptano y el ciclohexano; disolventes
aromáticos tales como el benceno, tolueno y xileno; disolventes
halogenados tales como el dicloroetano y el clorobenceno;
disolventes ésteres tales como el etilacetato y el butilacetato;
disolventes éteres tales como el tetrahidrofurano y el dioxano, y
similares. De entre estos disolventes, son preferibles desde el
punto de vista de la economía, los disolventes aromáticos,
especialmente el tolueno. Es deseable que la cantidad del
disolvente sea, normalmente, de 10 a 2000 partes en peso,
preferentemente de 50 a 200 partes en peso, basándose en 100 partes
en peso del ácido carboxílico.
Además, durante la reacción del ácido carboxílico
con el haluro de fósforo, es preferible usar una cantidad
catalítica de agua, desde el punto de vista de la aceleración de
la reacción. Es deseable que la cantidad de agua sea, normalmente,
de 0,05 a 0,15 moles, preferentemente de 0,07 a 0,12 moles, por mol
de ácido carboxílico, desde el punto de vista de la realización
rápida de la reacción.
La temperatura de la reacción durante la reacción
del ácido carboxílico con el haluro de fósforo no puede
determinarse absolutamente. Es deseable que la temperatura sea,
normalmente, de 0 a 40ºC aproximadamente, preferentemente de 10 a
30ºC aproximadamente, desde el punto de vista de la velocidad de la
reacción y de la inhibición de la descomposición del éster.
El tiempo de la reacción no puede determinarse
absolutamente porque el tiempo de la reacción varía dependiendo de
la temperatura de reacción y similares. El tiempo de la reacción
puede ser hasta la terminación de la reacción y es, normalmente,
de 1 a 24 horas aproximadamente. Incidentalmente, la terminación de
la reacción puede confirmarse usando una cromatografía de gases
(GC), una cromatografía líquida de alta resolución (HPLC) y
similares.
El producto de la reacción preparado de este modo
es un éster tert- alquílico del ácido carboxílico representado por
la fórmula (III).
Después de la terminación de la reacción, por
ejemplo, la mezcla de la reacción se añade gota a gota sobre agua o
un álcali acuoso con agitación, o, alternativamente, el agua o un
álcali acuoso se añade gota a gota sobre la mezcla de la reacción
con agitación, y se permite que la mezcla se separe en dos fases. La
fase orgánica puede usarse después de que la fase orgánica se haya
lavado con agua o un álcali acuoso y secado sobre un desecante tal
como el sulfato magnésico o después de que el disolvente orgánico
sea separado mediante destilación para precipitar los
cristales.
\newpage
El éster tert-alquílico del ácido
carboxílico preparado de acuerdo con la presente invención puede
usarse adecuadamente, por ejemplo, como compuesto intermedio para
medicamentos tales como los antibióticos. Además, el procedimiento
de la presente invención también puede utilizarse en un
procedimiento para proteger el grupo carboxilo del ácido
carboxílico.
La presente invención se describirá en más
detalle basándose en los siguientes ejemplos de trabajo, sin la
intención de limitar a éstos el alcance o el espíritu de la
presente invención.
Se cargó un matraz de cuatro bocas de 200 ml con
una solución preparada mediante disolución de 13,9 g de ácido
bromoacético y 11,3 g de isobutileno en 32 ml de tolueno y 0,18 g
de agua. Se añadieron gota a gota al matraz 3,1 g de oxitricloruro
de fósforo a 10ºC y la mezcla se agitó a 25ºC.
A continuación, controlando la reacción mediante
cromatografía de gases, se añadió gota a gota la mezcla de reacción
sobre 65 ml de una solución acuosa saturada de bicarbonato sódico
después de pasadas 6 horas desde la iniciación de la reacción.
A continuación, se recogió la fase orgánica, se
lavó con salmuera y se secó sobre sulfato magnésico anhidro.
Subsecuentemente, se separó mediante destilación el disolvente a
presión reducida, para proporcionar 19 g de un residuo aceitoso
(rendimiento bruto: 95%). El residuo resultante se examinó mediante
RMN e IR. Los resultados son los siguientes. A partir de los
resultados siguientes se confirmó que el compuesto resultante era
bromoacetato de tert-butilo.
(1) IR (puro) v (cm^{-1}): 1740
(2) RMN-^{1}H (CDCl_{3})
\delta (ppm): 1,49 (s, 9H), 3,75 (s, 2H)
Se cargó un matraz de cuatro bocas de un litro
con 85 g (1,0 moles) de ácido cianoacético, 200 ml de tolueno, 112
g (2 moles) de isobutileno y 1,8 ml de agua. Se añadieron gota a
gota al matraz 30,6 g de oxitricloruro de fósforo a 10ºC y la
mezcla se agitó a 20ºC.
A continuación, controlando la reacción mediante
cromatografía de gases, se alabó la mezcla de reacción con una
solución acuosa de hidróxido de sodio 1 N después de pasadas 9
horas de la iniciación de la reacción.
A continuación, se recogió la fase orgánica, se
lavó con salmuera y se secó sobre el sulfato magnésico anhidro.
Subsecuentemente, se separó mediante destilación el disolvente a
presión reducida, para proporcionar 130 g de un residuo
(rendimiento bruto: 92%). El residuo resultante se examinó mediante
IR. Los resultados son los siguientes. A partir de los resultados
siguientes se confirmó que el compuesto resultante era
cianoacetato de tert-butilo.
(1) punto de ebullición: 90ºC [1600 Pa (12
mmHg)]
(2) IR (puro) v (cm^{-1}): 2250, 1730
De acuerdo con el procedimiento de la presente
invención, el éster tert- alquílico del ácido carboxílico puede
prepararse de una manera simple, cómoda y ventajosa desde el punto
de vista industrial con un alto rendimiento.
Claims (3)
1. Un procedimiento para preparar un éster
tert-alquílico del ácido carboxílico representado
por la fórmula (III):
(III)R^{1}---COO
\melm{\delm{\para}{R ^{3} }}{C}{\uelm{\para}{R ^{2} }}---CH_{3}
en la que R^{1} es un grupo orgánico y cada uno
de los R^{2} y R^{3} es independientemente un grupo alquilo
que tiene de 1 a 4 átomos de carbono, que comprende hacer
reaccionar un ácido carboxílico representado por la fórmula
(I):
(I)R^{1}---COOH
en la que R^{1} es como se definió
anteriormente,
con un compuesto de vinilideno representado por
la fórmula (II):
en la que R^{2} y R^{3} son como se
definieron
anteriormente,
en presencia de al menos un haluro de fósforo
seleccionado del grupo que consiste en el oxitricloruro de fósforo,
tricloruro de fósforo y ácido diclorofosfónico.
2. El procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 1, en el que el compuesto de vinilideno es el
isobutileno.
3. El procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 1 ó 2, en el que el ácido carboxílico se hace
reaccionar con el compuesto de vinilideno en presencia del haluro
de fósforo y una cantidad catalítica de agua.
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