ES2205563T3 - Preparacion de 3,3-dimetilbutiraldehido por oxidacion de 3,3-dimetilbutanol. - Google Patents

Preparacion de 3,3-dimetilbutiraldehido por oxidacion de 3,3-dimetilbutanol.

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Abstract

La invención se refiere a un procedimiento de preparación de ,3-dimetilbutiraldehñido a partir de 3,3-dimetilbutanol utilizando un componente oxidante. Según un modo de realización, el 3,3-dimetilbutanol se oxida en 3,3-dimetilbutiraldehído, en fase vapor, poniéndolo en contacto con un compuesto de óxido metálico oxidante. Según otro modo de realización la oxidación del 3,3-dimetilbutanool se efectúa tratándolo por el 2,2,6,6-tetrametil-1-piperidiniloxi radical, y un agente oxidante en un solvente, para obtener el 3,3-dimetilbutiraldehído. El procedimiento según la invención constituye un medio industrial práctico de preparación de 3,3-dimetilbutiraldehído.

Description

Preparación de 3,3-dimetilbutiraldehído por oxidación de 3,3-dimetilbutanol.
Esta invención se refiere a un método para preparar 3,3-dimetilbutiraldehído por oxidación de 3,3-dimetilbutanol, por el que se trata 3,3-dimetilbutanol con el radical libre 2,2,6,6-tetrametil-1-piperidiniloxi y un agente oxidante.
Antecedentes relacionados con la técnica
Se conocen varios métodos para la preparación de 3,3-dimetilbutiraldehído por oxidación de 3,3-dimetilbutanol.
En los documentos EP 0391652 y EP 0374952, se produce 3,3-dimetilbutiraldehído por oxidación de 3,3-dimetilbutanol con cloruro de oxalilo, dimetil sulfóxido y trietilamina en una solución en diclorometano. Este procedimiento es la bien conocida oxidación de Swern, la cual produce sulfuro de dimetilo, de olor extremadamente malo, como subproducto. El uso de este procedimiento a escala comercial requiere medidas costosas e ineficientes para impedir la liberación de cantidades inaceptables de sulfuro de dimetilo. Esto es una enorme desventaja.
Se describe un procedimiento similar en Cheung, C.K. et al., Journal of Organic Chemistry, Vol. 54, p. 570 (1989). Esta referencia describe mezclar 3,3-dimetilbutanol, dimetil sulfóxido, ácido trifluoroacético, piridina, y diciclohexilcarbodiimida en benceno para producir 3,3-dimetilbutiraldehído. La enorme desventaja de este procedimiento es que, como en la oxidación de Swern, se produce sulfuro de dimetilo como subproducto. Otra desventaja del procedimiento es que el aislamiento del producto requiere eliminación del subproducto diciclohexilurea y destilación para purificar el producto.
La oxidación de 3,3-dimetilbutanol también se ha llevado a cabo usando clorocromato de piridinio, como se describe en Wiberg, K.B., et al., Journal of the American Chemical Society, Vol. 103, p. 4473 (1981). Este método tiene la desventaja de usar una sal de cromo extremadamente tóxica que debe ser completamente eliminada del producto. Además, el uso de este método necesita eliminación cara de corrientes de desecho que contienen cromo de la reacción.
También es posible oxidar 3,3-dimetilbutanol con una cantidad catalítica de PdCl_{2}(CH_{3}CN)_{2}, junto con trifenilfosfina y 2-bromomesitileno en N,N-dimetilformamida y agua. Einhorn, J., et al., Journal of Organic Chemistry, Vol. 61, p. 2918 (1996). Sin embargo, este procedimiento requiere un catalizador relativamente caro.
Se conocen métodos generales para la oxidación de alcoholes a aldehídos con o bien óxido de cobre (II), o el radical libre 2,2,6,6-tetrametil-1-piperinidiloxi.
La oxidación en fase vapor de alcoholes con óxido de cobre (II), se describe en Sheikh, M.Y., et al., Tetrahedron Letters, 1972, p. 257. Aunque se describe la oxidación de un número de alcoholes primarios a los correspondientes aldehídos, ninguno de estos alcoholes tiene un esqueleto de carbono ramificado como el 3,3-dimetilbutanol. No se sugiere que la oxidación es aplicable a tales compuestos.
La oxidación de alcoholes primarios y bencílicos por hipoclorito en solución, catalizada por el radical libre 4-metoxi-2,2,6,6-tetrametil-1-piperidiniloxi, se describe en Anelli, P.L., et al., Journal of Organic Chemistry, Vol. 52, p. 2559 (1987); Anelli, P.L., et al., Organic Synthesis, Vol. 69, p. 212 (1990). Estas referencias también mencionan el uso del radical libre 2,2,6,6-tetrametil-1-piperidiniloxi, pero no sugieren que alguno de estos agentes oxidantes sea adecuado para oxidación de 3,3-dimetilbutanol.
La oxidación de alcoholes con N-clorosuccinimida, catalizada por el radical libre 2,2,6,6-tetrametil-1-piperidiniloxi, es descrito en Einhorn, J., et al., Journal of Organic Chemistry, Vol. 61, p. 7452 (1996). No se sugiere que este procedimiento sea aplicable a la oxidación de 3,3-dimetilbutanol.
3,3-Dimetilbutiraldehído es un intermediario que es útil en la preparación del edulcorante N-[N-(3,3-dimetilbutil)-L-\alpha-aspartil]-L-fenilalanina descrito en la Patente U.S. Nº 5.480.668 y en la Patente U.S. Nº 5.510.508. En consecuencia, es altamente deseado un método para preparar ese intermediario que es ambas cosas económico y específico.
Compendio de la invención
Esta invención se dirige a un método para preparar 3,3-dimetilbutiraldehído a partir de 3,3-dimetilbutanol usando un compuesto oxidante como se describe más adelante.
La oxidación de 3,3-dimetilbutanol se lleva a cabo tratándolo con el radical libre 2,2,6,6-tetrametil-1-piperidiniloxi y un agente oxidante en un disolvente para producir 3,3-dimetilbutiraldehído. El método de esta invención proporciona medios comercialmente viables de preparar 3,3-dimetilbutiraldehído.
Descripción detallada de la invención
De acuerdo con esta invención, la oxidación de 3,3-dimetilbutanol a 3,3-dimetilbutiraldehído se lleva a cabo por tratamiento del material de partida con el radical libre 2,2,6,6-tetrametil-1-piperidiniloxi (disponible en Aldrich
Chemical Company, Milwaukee, WI, bajo el nombre comercial de TEMPO) y un agente oxidante en un disolvente. Generalmente el TEMPO está presente en una relación molar frente a 3,3-dimetilbutanol en un intervalo de 0,5:100 a 2:100, preferentemente 0,75:100 a 1:100.
Agentes oxidantes adecuados incluyen hipoclorito sódico, hipoclorito cálcico, hipoclorito potásico, hipoclorito lítico, peróxido de hidrógeno, y ácido paracético. El agente oxidante más preferente es hipoclorito sódico. Preferentemente, la relación molar de agente oxidante a 3,3-dimetilbutanol está en el intervalo de 0,5:1 a 10:1, y más preferentemente de 1:1 a 2:1.
Esta reacción se realiza durante un tiempo y una temperatura suficientes para proporcionar la formación de 3,3-dimetilbutiraldehído. Las temperaturas de reacción adecuadas para esta realización están normalmente en un intervalo de -10ºC a 15ºC, preferentemente de -5ºC a 15ºC, más preferentemente de 5ºC a 15ºC. Los tiempos de reacción variarán considerablemente dependiendo de la configuración exacta del equipo usado.
Los disolventes adecuados incluyen todos aquellos en los que se disuelven los agentes reaccionantes y que no son susceptibles de oxidación por los reactivos empleados en la reacción. Tales disolventes incluyen heptano, tolueno, acetato de etilo, diclorometano, y agua. Los disolventes preferentes son diclorometano, tolueno y heptano, y el disolvente más preferente es diclorometano. El agente oxidante normalmente se añade como una solución acuosa a la solución del material de partida y TEMPO en el disolvente. Los tiempos de reacción se reducen por la adición de 0,1 equivalentes de bromuro potásico a la reacción. Sin estar vinculados a la teoría, se cree que el KBr aumenta la velocidad de reacción como resultado de la formación del oxidante más potente HOBr.
El 3,3-dimetilbutiraldehído producido por el método de oxidación de esta invención es útil como un intermediario en la preparación del edulcorante N-[N-(3,3-dimetilbutil)-L-\alpha-aspartil]-L-fenilalanina.
El siguiente ejemplo se ofrece como una ilustración de ciertas realizaciones preferentes de la invención y no implica limitación de la invención.
Ejemplo Oxidación de 3,3-dimetilbutanol por hipoclorito sódico catalizado con TEMPO
A una mezcla de 3,3-dimetil-1-butanol (51,09 g, 0,5 mol) y 2,2,6,6-tetrametilpiperidin-1-oxil (TEMPO, 0,78 g, 5 mmol) en diclorometano (150 ml) se le añadió una solución de bromuro potásico (5,95 g, 0,05 mol) en agua (25 ml). La mezcla se enfrió a –5ºC a 0ºC y después se le añadió hipoclorito sódico acuoso (550 ml, 1 M, 0,55 mol) por un periodo de 15-25 minutos mientras se mantiene el pH a 9,5 y la temperatura entre 5ºC y 15ºC. La mezcla de la reacción se agitó durante otros 15 minutos. La capa orgánica se separó y la fase acuosa se extrajo con diclorometano (100 ml) conteniendo yoduro potásico (1,6 g, 0,01 mol) para eliminar el TEMPO. La capa orgánica combinada se lavó con ácido clorhídrico al 10% (100 ml) y después con tiosulfato sódico acuoso al 10% (50 ml) y agua (50 ml). La capa orgánica se secó sobre sulfato magnésico anhidro, se filtró y destiló en presión atmosférica para dar 40 g (80%) de 3,3-dimetilbutiraldehído como un aceite incoloro.
Como ventaja, bajo esas condiciones no se encontró transposición del grupo t-butilo del alcohol impedido, es decir, 3,3-dimetilbutanol, a pinacol.

Claims (6)

1. Un método para preparar 3,3-dimetilbutiraldehído que comprende la etapa de tratar 3,3-dimetilbutanol con radical libre 2,2,6,6-tetrametil-1-piperidiniloxi y un agente oxidante en un disolvente durante un tiempo y a una temperatura suficientes para formar dicho 3,3-dimetilbutiraldehído.
2. El método de la reivindicación 1, en el que el agente oxidante es hipoclorito sódico.
3. El método de la reivindicación 2, en el que el hipoclorito sódico y el 3,3-dimetilbutanol se hacen reaccionar en una proporción molar de 0,5:1 a 10:1.
4. El método de la reivindicación 3, en el que el radical libre 2,2,6,6-tetrametil-1-piperidiniloxi y el 3,3-dimetilbutanol se hacen reaccionar en una proporción molar de 0,5:100 a 2:100.
5. El método de la reivindicación 4, en el que el disolvente se selecciona de un grupo que consiste en heptano, tolueno, acetato de etilo, y diclorometano.
6. El método de la reivindicación 5, en el que se añade bromuro potásico al disolvente en una cantidad eficiente para reducir el tiempo de reacción.
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