ES2209544T3 - Procedimiento para la obtencion de carbonildiimidazol. - Google Patents
Procedimiento para la obtencion de carbonildiimidazol.Info
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Abstract
Procedimiento para la obtención de carbonildiimidazol a partir de imidazol y fosgeno a una temperatura en el intervalo de 60 a 80ºC, en un hidrocarburo aromático substituido como disolvente, caracterizado porque se separa como producto de copulado el hidrocloruro de imidazol producido como fusión, mediante separación de fases a partir de la mezcla de reacción obtenida, a una temperatura por encima de 100ºC, y se emplea como hidrocarburo aromático substituido orto-, meta- o para-xileno, o una mezcla de isómeros compuesta por éstos en cualquier proporción, o clorobenceno.
Description
Procedimiento para la obtención de
carbonildiimidazol.
La presente invención se refiere a un
procedimiento mejorado para la obtención de carbonildiimidazol a
partir de imidazol y fosgeno mediante separación simplificada, y
reciclado del producto de copulado a partir de hidrocloruro de
imidazol.
Carbonildiimidazol (CDI) es un reactivo utilizado
frecuentemente para la introducción de grupos carbonilo, a modo de
ejemplo para la obtención de carbonatos, ureas o uretanos, o bien
para el activado de compuestos no reactivos en la síntesis de
ésteres o amidas (Angew. Chem. 74 (1962), 407).
En principio son conocidas dos vías de síntesis
para carbonildiimidazol. En Chem. Ber. (1960), 2804 y US 4,965,366
se describe un procedimiento de dos etapas, en el que se hace
reaccionar en primer lugar imidazol con cloruro de trimetilsililo
para dar 1-trimetilsililimidazol, y a continuación
se hace reaccionar éste con fosgeno, según el siguiente esquema,
para dar CDI.
A pesar de que el cloruro de trimetilsililo se
puede reutilizar en circuito, esta ruta de síntesis requiere un
gasto de tiempo considerable, y provoca con ello un peor
rendimiento espacio-tiempo del producto de valor.
Por lo demás, el manejo de cloruro de trimetilsililo, sensible a la
hidrólisis, plantea requisitos adicionales en las instalaciones de
reacción.
Una vía más elegante para la obtención de CDI es
el fosgenizado directo de imidazol, introducido originalmente por
Staab et al., y descrito en diversas publicaciones (Liebigs Ann.
Chem. 609 (1957), 75; Chem. Ber. 96 (1963), 3374; Org. Synth. Coll.
Vol V (1973), 201). En este caso, si bien se produce como producto
de copulado dos moles de hidrocloruro de imidazol por mol de CDI, el
primero se puede transformar de nuevo en imidazol mediante
elaboración básica, y devolver al fosgenizado:
En la EP-A-0 692
476 se amplia la ruta de síntesis descrita en las citas
bibliográficas precedentes, únicamente en un método para la
deshidratación del disolvente. No obstante, se mantiene una
dificultad considerable de las prescripciones originales. El
hidrocloruro de imidazol formado concomitantemente como producto de
copulado se debe separar a temperaturas elevadas (80 a 100ºC),
mediante una filtración bajo exclusión de humedad, de la disolución
que contiene CDI. Para el cumplimiento de una calidad de producto
suficientemente elevada, se debe realizar un gasto técnico elevado,
ya que el CDI es extraordinariamente sensible a la hidrólisis.
Por lo tanto, es tarea de esta invención una
mejora del procedimiento original en el sentido de evitar la
costosa filtración bajo exclusión de humedad. Según la invención,
se soluciona el problema mediante un procedimiento para la
obtención de carbonildiimidazol a partir de imidazol y fosgeno en un
disolvente inerte, en el que se separa el hidrocloruro de imidazol
formado como producto de copulado como fusión mediante separación
de fases, a partir de la mezcla de reacción obtenida. La separación
del hidrocloruro de imidazol formado como fusión se efectúa a una
temperatura por encima de 100ºC, preferentemente a 110 hasta 130ºC.
Ya que la fusión de hidrocloruro de imidazol se produce como fase
inferior, esta se puede separar mediante sedimentación sencilla de
la fase inferior una vez efectuada la separación de fases. Como
disolvente inerte se emplean clorobenceno o xileno, de modo
especialmente preferente xileno.
La temperatura necesaria para la fusión de
hidrocloruro de imidazol, que se forma como producto sólido bajo
las condiciones de reacción, se sitúa, de modo sorprendente,
claramente por debajo de la temperatura de fusión de hidrocloruro
puro, indicado en la literatura, de 158 a 161ºC. Sin estar vinculado
a una teoría, presumiblemente se forma una mezcla eutéctica de
hidrocloruro de imidazol con CDI, que se disuelve en hidrocloruro
fundido según la ley de distribución de Nernst, o bien se produce
una mezcla ternaria de CDI, hidrocloruro de imidazol y el
disolvente, que reduce el punto de fusión de hidrocloruro puro.
La temperatura de fusión de la fase de
hidrocloruro difiere de ensayo a ensayo, y depende, según parece,
del disolvente, de la composición de la mezcla de reacción, en
especial de la cantidad de fosgeno añadida, y la concentración de
los componentes aislados.
El CDI que se encuentra en la disolución
cristaliza en el enfriamiento de la disolución de xileno en forma
pura, y se puede aislar en pureza elevada mediante succión a 0
hasta 50ºC, preferentemente a temperatura ambiente, bajo gas inerte
anhidro sin lavado adicional.
El hidrocloruro de imidazol solidifica durante el
enfriamiento. Este contiene aún una parte de CDI disuelto, que
reacciona en la hidrólisis con agua para dar CO_{2} e imidazol.
Mediante adición de un disolvente prácticamente no miscible con
agua, a modo de ejemplo un carboxilato insoluble en agua,
preferentemente acetato de etilo, o un hidrocarburo aromático,
preferentemente el disolvente habitual para el procedimiento
descrito anteriormente, y neutralizado con hidróxido sódico u otra
base fuerte, se puede liberar de nuevo como imidazol el hidrocloruro
de imidazol a un valor de pH entre 11 y 12, y trasladar casi
cuantitativamente a la fase orgánica. Después se emplea el imidazol
disuelto de nuevo en el procedimiento descrito anteriormente. El
agua disuelta en el disolvente orgánico se elimina de la mezcla de
eductos mediante extracción en circuito en un separador de agua.
La invención se explica más detalladamente
mediante los siguientes ejemplos.
Se lleva a cabo la reacción en un reactor de
camisa doble de 2 l con introducción de gas, agitador y sistema
refrigerante superpuesto. Se suspenden en 1010 g de xileno (mezclas
de disolventes) 136 g (2 mol) de imidazol en el reactor. En el
calentamiento a temperatura ambiente se disuelve completamente el
imidazol a unos 65ºC. En el separador de agua se extraen en total 10
g de xileno a reflujo para la deshidratación se reduce la
temperatura de la disolución de eductos de 9 a 66ºC. En el
intervalo de 20 minutos se introducen en total 5 g de fosgeno (0,51
mol), en este caso la temperatura de reacción aumenta a un máximo de
76ºC. Después de un tiempo de reacción de aproximadamente 20
minutos, se forman dos fases. La superior es clara e incolora. La
inferior, la fase que contiene hidrocloruro de imidazol formada, no
se separa en forma de cristales incoloros, sino que forma una
papilla viscosa, grumosa, que se funde completamente tras un tiempo
de reacción de una hora y aumento de la temperatura externa (130ºC
a 108ºC), (temperatura interna).
La fase fundida se descarga a 110ºC, y solidifica
en el enfriamiento. Tras secado en vacío quedan 91 g. A partir de
la disolución de reacción refrigerada precipita el
carbonildiimidazol en agujas incoloras. Los cristales se succionan
bajo nitrógeno de secado, y se secan en vacío. Se obtiene 36 g de
carbonildiimidazol con un punto de fusión de 110 a 112ºC, y un
análisis elemental coincidente con la temperatura.
A partir de las aguas madre se pueden obtener
otros 5,5 g de carbonildiimidazol mediante concentración por
evaporación del disolvente.
Se repite el ejemplo 1 con la misma magnitud de
carga. De nuevo se disuelve completamente el imidazol a 65ºC.
Durante 30 minutos se introducen en total 52 g de fosgeno a una
temperatura de 65 a 77ºC. Después de 20 minutos se separa el
hidrocloruro de imidazol, de modo análogo al del ejemplo 1, como
papilla viscosa marrón, que se funde completamente sólo a 120ºC. Se
descarga la fase inferior a 120ºC; tras enfriamiento y secado en
vacío se obtiene 128 g de un producto sólido marrón oscuro.
A partir de la disolución de reacción precipita
el carbonildiimidazol de nuevo en forma de cristales aciculares,
incoloros. Tras succión bajo nitrógeno de secado y secado en vacío
se obtiene 40,5 g de cristales incolores de punto de fusión 110 a
112ºC. A partir de las aguas madre se obtienen otros 8 g de
carbonildiimidazol mediante concentración por evaporación del
disolvente.
Se reúnen las fracciones de cloruro de imidazol a
partir de los ejemplos 1 y 2, y se disuelven en aproximadamente 250
ml de agua. En este caso se puede observar un fuerte
desprendimiento de CO_{2}, que procede de la hidrólisis de
carbonildiimidazol disuelto en el hidrocloruro. La disolución teñida
de marrón oscuro se cubre con aproximadamente 1 l de acetato de
etilo una vez concluido el desprendimiento del gas. Al comienzo, la
mezcla presenta un valor de pH de 6,9. Se añade con dosificación
bajo agitación disolución acuosa de NaOH al 40%, hasta que el valor
de pH permanece estable a un valor constante de 12, también después
de un tiempo más largo. Durante la adición, la temperatura aumenta
como máximo a 44ºC. En la fase acuosa cristaliza algo de sal, que
se disuelve mediante adición de una pequeña cantidad de agua.
Se separa la fase acuosa, y se extrae de modo
subsiguiente cuatro veces con 50 ml de acetato de etilo
respectivamente. A partir de las fases de acetato de etilo reunidas
se separa por destilación el disolvente a 190 mbar y 42ºC. Tras
secado se obtiene 164 g de imidazol reciclado.
Se suspenden 164 g de imidazol reciclado del
ejemplo 3 en 1.300 g de xileno. Se extrae en circuito en el
separador de agua una mezcla de xileno/agua, hasta que ya no se
puede observar una turbidez en el xileno precipitado. A 60 hasta
73ºC se introducen durante 35 minutos en total 60 g de fosgeno.
Después de 15 minutos se forman dos fases. Después de
aproximadamente 1 hora, la fase inferior, que contiene el
hidrocloruro, es de color negro oscuro. Esta funde a 120ºC, y se
descarga a 120ºC.
A partir de la fase superior cristalizan, durante
enfriamiento, agujas incoloras de carbonildiimidazol, que presentan
un punto de fusión de 110ºC tras separación por succión bajo
nitrógeno desecado y secado en vacío. Se aíslan 41 g de
producto.
A partir de las aguas madre se obtienen otros 14
g de carbonildiimidazol mediante concentración por evaporación del
disolvente.
Claims (5)
1. Procedimiento para la obtención de
carbonildiimidazol a partir de imidazol y fosgeno a una temperatura
en el intervalo de 60 a 80ºC, en un hidrocarburo aromático
substituido como disolvente, caracterizado porque se separa
como producto de copulado el hidrocloruro de imidazol producido
como fusión, mediante separación de fases a partir de la mezcla de
reacción obtenida, a una temperatura por encima de 100ºC, y se
emplea como hidrocarburo aromático substituido orto-, meta- o
para-xileno, o una mezcla de isómeros compuesta por
éstos en cualquier proporción, o clorobenceno.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque se funde el hidrocloruro de imidazol
tras la reacción mediante aumento de la temperatura a 100 hasta
130ºC, y acto seguido se separa mediante separación de fases.
3. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque se hidroliza
con agua el hidrocloruro de imidazol separado como fusión, después
se neutraliza con la disolución acuosa de una base fuerte, mediante
ajuste de un valor de pH de 11 a 12, y se extrae de la fase acuosa
con un disolvente orgánico.
4. Procedimiento según la reivindicación 3,
caracterizado porque se emplea como disolvente orgánico para
la extracción un carboxilato insoluble en agua.
5. Procedimiento según la reivindicación 3 ó 4,
caracterizado porque se deshidrata la disolución de imidazol
recuperada mediante extracción mediante extracción en circuito del
agua que se encuentra en la disolución, y se devuelve al
fosgenizado.
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