ES2227832T3 - Proceso para eliminacion de metales pesados. - Google Patents
Proceso para eliminacion de metales pesados.Info
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Abstract
Se presenta un procedimiento para la eliminación de metales pesados de soluciones de compuestos orgánicos mediante un tratamiento con cisteína o con una N-acilcisteína. Compuestos orgánicos con contenido de metales pesados, por ejemplo paladio, particularmente bajo y adecuado para la preparación de compuestos con actividad farmacológica pueden aislarse a partir de las soluciones resultantes.
Description
Proceso para la eliminación de metales
pesados.
La presente invención se refiere a un proceso
para la eliminación de metales pesados de compuestos orgánicos
mediante el tratamiento con cisteína o
N-acilcisteína, más concretamente, se refiere a un
proceso para la eliminación de metales pesados de disoluciones de
compuestos orgánicos en disolventes inmiscibles con agua.
Los metales pesados, más comúnmente paladio y
níquel, se usan ampliamente en procesos sintéticos industriales
para la preparación de compuestos útiles en diferentes campos.
A causa de la fácil formación de complejos, un
inconveniente unido comúnmente al uso de estos metales pesados es
que a menudo permanecen presentes en cantidades relevantes en los
compuestos orgánicos.
Esto tiene como resultado una disminución de la
pureza del compuesto y en consecuencia la necesidad de eliminar los
metales pesados del compuesto.
La necesidad de eliminar los metales pesados
tiene una particular importancia cuando el compuesto que contiene
la gran cantidad de metales es un compuesto activo
farmacológicamente o un intermedio para la preparación de un
compuesto activo farmacológicamente.
De hecho, para los compuestos útiles
farmacéuticamente el contenido en metales pesados debe ser
particularmente bajo, no solo por razones de pureza del compuesto,
sino también por razones obvias de seguridad terapéutica.
La relevancia del problema de la impureza de
metales pesados, en particular de paladio, en la industria
químico-farmacéutica está bien subrayado por
Maryanoff C.A. y col. en el capítulo 18 titulado "Catalysis from
the Perspective of an Organic Chemist: Common Problems and Possible
Solutions" publicado en el libro Chemistry & Industry
(Dekker) 1988, 33 (Catal. Org. React.) 359-79.
Por ejemplo, al citar la síntesis del compuesto
conocido como McN-5691, los autores informan de
varios intentos realizados para eliminar el elevado contenido en
paladio (tabla III de la página 374). Los resultados fueron
negativos y el problema sólo se resolvió con un cambio completo del
esquema sintético (fig. 14 de la página 376).
El documento Patent Abstracts of Japan, Vol.14,
nº 137 (C-0702) describe un método para eliminar un
compuesto organoestaño de una disolución, por extracción con una
disolución acuosa de un ácido mineral u orgánico.
Ahora hemos encontrado que también cantidades
relevantes de metales pesados se pueden eliminar de compuestos
orgánicos de forma simple y eficaz mediante el tratamiento de
disoluciones de estos compuestos orgánicos con cisteína o con una
N-acilcisteína.
Por lo tanto, es objeto de la presente invención
un proceso para la eliminación de metales pesados de disoluciones
de compuestos orgánicos en disolventes inmiscibles con agua
caracterizados porque tales disoluciones se tratan con un derivado
de cisteína de fórmula
en
que
R es un átomo de hidrógeno, un grupo acilo
C_{1}-C_{6} lineal o ramificado o un grupo
benzoilo.
El proceso objeto de la presente invención es de
fácil aplicabilidad industrial y permite eliminar eficazmente los
metales pesados y en particular el paladio.
Los compuestos de fórmula I son conocidos o se
pueden preparar fácilmente por métodos conocidos, los ejemplos
específicos incluyen cisteína, N-acetilcisteína,
N-benzoilcisteína,
N-pivaloilcisteína y
N-propionilcisteína.
En el proceso de la presente invención se usan
preferentemente cisteína o N-acetilcisteína (NAC),
aún más preferentemente N-acetilcisteína.
La cantidad que se usa de derivados de cisteína
de fórmula I depende de la cantidad de metales pesados para
eliminar pero al menos es equimolar con respecto al metal
pesado.
En general, se usa una cantidad molar de un
compuesto I de 1:1 a 100:1 con respecto al contenido de metal
pesado.
Se usa preferentemente una relación molar
compuesto I:metal pesado de 5:1 a 15:1.
El compuesto orgánico que contiene la impureza de
metal pesado se tiene que disolver en un disolvente inmiscible con
agua o en una mezcla de disolventes de los cuales al menos uno es
inmiscible con agua.
La selección del disolvente orgánico apropiado o
de la mezcla de disolventes depende exclusivamente de las
características de solubilidad del compuesto que se debe
purificar.
Son ejemplos de estos disolventes el tolueno,
xileno, cloruro de metileno, clorobenceno,
1,2-diclorobenceno e hidrocarburos alifáticos tales
como hexano, opcionalmente en adición con disolventes dipolares
apróticos tales como dimetilsulfóxido, tetrahidrofurano y
acetonitrilo.
El compuesto de fórmula I se puede usar como tal,
es decir, como un polvo, o más preferentemente disuelto en agua, es
decir, como disolución acuosa.
Cuando se usa como un polvo la eliminación de los
metales pesados se realiza por filtración.
Cuando se usa como disolución acuosa, la
concentración de la disolución acuosa del compuesto de fórmula I
está generalmente entre el 5% y 70% p/p.
Desde un punto de vista práctico, se prefiere el
uso de disoluciones concentradas, preferentemente con
concentraciones entre el 20% y 60% p/p.
La disolución acuosa del compuesto de fórmula I
se puede preparar separadamente realizando el tratamiento para
eliminar los metales pesados mediante el lavado de la disolución
que contiene el compuesto orgánico con la disolución acuosa del
compuesto I.
Alternativamente, la cantidad adecuada del
compuesto de fórmula I y la cantidad necesaria de agua se pueden
añadir separadamente a la disolución del compuesto orgánico que se
tiene que purificar.
Cuando el compuesto orgánico está disuelto en una
mezcla de disolventes que incluyen agua, el tratamiento de
eliminación se puede realizar simplemente añadiendo la cantidad
adecuada de compuesto de fórmula I directamente a la disolución del
compuesto orgánico.
En la separación de las fases, el metal pesado
permanece en la fase acuosa, probablemente en forma de un complejo
con el compuesto de fórmula I, mientras el compuesto orgánico
permanece en disolución en la fase orgánica.
El tiempo de tratamiento puede ser variable pero
generalmente se observa un incremento de la cantidad de metal
pesado eliminado cuando aumenta el tiempo de tratamiento.
De la misma manera, permaneciendo iguales el
tiempo de tratamiento y la relación molar del compuesto I, se
observa un incremento de la cantidad de metal pesado eliminado
cuando aumenta la temperatura de tratamiento.
En general, el proceso para la eliminación de
metales pesados de acuerdo con la presente invención se realiza a
una temperatura entre el valor ambiental y la temperatura de
reflujo de la mezcla, preferentemente entre 20ºC y 60ºC.
Dependiendo de su contenido inicial, se pueden
alcanzar los valores bajos deseados de metales pesados después de
un tratamiento o después de más tratamientos según el proceso
objeto de la presente invención.
Además, hemos encontrado que la eficacia del
tratamiento para la eliminación de metales pesados según el proceso
objeto de la presente invención se puede incrementar más realizando
un lavado final con una disolución acuosa básica.
Las disoluciones básicas apropiadas son
disoluciones acuosas de amoníaco, disoluciones acuosas de aminas,
tales como trietilamina, y disoluciones acuosas de bases
inorgánicas tales como carbonatos, bicarbonatos e hidróxidos sódicos
o potásicos.
Se usa preferentemente una disolución acuosa de
amoníaco al 30%, que se añade directamente al final del tratamiento
con la disolución acuosa del compuesto I, o sea, antes de la
separación de las fases.
Como ya se ha subrayado, el proceso objeto de la
presente invención es útil para la eliminación de varios metales
pesados que se usan comúnmente como reactivos, tales como estaño,
paladio y otros metales que pueden ser retenidos como impurezas en
forma de complejos con compuestos orgánicos.
La eliminación de paladio es una realización
preferida del proceso objeto de la presente invención.
De hecho, el paladio se utiliza ampliamente como
catalizador en los procesos de síntesis orgánica especialmente.
Para una referencia general al uso de paladio,
véase, por ejemplo, Jiro Tsuji, Palladium Reagents and Catalysts,
John Wiley & Sons (1995).
Como ya se ha subrayado, el paladio es también el
metal pesado que permanece con más frecuencia en los compuestos
orgánicos como impureza de difícil eliminación.
El método preferido para la eliminación de
paladio mediante el tratamiento con una disolución acuosa de
N-acetilcisteína es extremadamente versátil y
aplicable a varios compuestos orgánicos.
Por ejemplo, el método objeto de la presente
invención ha demostrado ser particularmente eficaz en la
eliminación de grandes cantidades de paladio presente en
heteroarilfenilalaninas preparadas acoplando un derivado de
fenilalanina con un haluro de heteroaril-cinc en
presencia de un catalizador basado en paladio(0)
(Solicitudes de patente internacional nº PCT/EP97/07024 y nº
PCT/EP98/00126 a nombre del solicitante presente, registrados el 12
de diciembre de 1997 y el 12 de enero de 1998 respectivamente).
El proceso objeto de la presente invención
demostró ser igualmente eficaz en la eliminación de paladio,
presente como una impureza, a partir de intermedios de síntesis de
diflunisal y de intermedios de síntesis de
5,8-dihidro-2,4-dimetil-8-[(2'-(1H-tetrazol-5-il)[1,1'-bifenil]-4-
il]metil]pirido[2,3-d]pirimidin-7(6H)-ona
preparado por reacción de acoplamiento en presencia de
catalizadores basados en paladio(0) según el proceso
descrito en la Solicitud de Patente Europea 0 494 419 (Zambon Group
S.p.A) y en la solicitud de patente WO 96/40684 (American Home
Products Corporation), respectivamente.
La siguiente es una realización particularmente
preferida del proceso objeto de la presente invención.
Se calienta una disolución del compuesto orgánico
que contiene paladio a una temperatura entre 20 y 60ºC y se añade
una disolución acuosa de N-acetilcisteína.
Tras varias horas, se enfría la mezcla a
temperatura ambiente y se añade una disolución de amoníaco al 30%
manteniendo la agitación durante varios minutos.
Se separan las fases y el compuesto purificado se
aísla de la fase orgánica.
Ahora se dan los siguientes ejemplos para
ilustrar mejor la presente invención.
Para la determinación del paladio residual se usó
el método de absorción atómica, calculando el contenido en paladio
como ppm respecto al compuesto orgánico.
Se añadió bromoetano (1,33 g; 0,0122 moles) a una
mezcla de tetrahidrofurano (18,2 ml), tolueno (18,2 ml) y magnesio
(1,76 g; 0,0724 moles). La temperatura aumentó por encima de 60ºC y
la mezcla se enfrió a 35ºC y se añadió
2-bromotiazol (10 g; 0,061 moles) en 1,5 horas.
La mezcla se agitó durante 1 hora, se enfrió y se
añadió a una suspensión de cloruro de cinc anhidro (16,4 g; 0,12
moles) en tetrahidrofurano (36,4 ml), manteniendo la temperatura
por debajo de 40ºC.
La mezcla se agitó durante 1 hora, entonces se
calentó a 50ºC y se añadieron éster metílico de
N-(tert-butoxicarbo-
nil)-4-yodo-L-fenilalanina (19,1 g; 0,047 moles) y a continuación acetato de paladio (0,15 g; 0,67 mmoles) y trifenilfosfina (0,36 g; 1,37 mmoles).
nil)-4-yodo-L-fenilalanina (19,1 g; 0,047 moles) y a continuación acetato de paladio (0,15 g; 0,67 mmoles) y trifenilfosfina (0,36 g; 1,37 mmoles).
La mezcla se agitó durante 1,5 horas, la
suspensión se enfrió a 30ºC y se vertió dentro de agua (45 ml),
tolueno (30 ml) y ácido clorhídrico 2N (10 ml).
Las fases se separaron y la fase orgánica
(conteniendo 3400 ppm de paladio) se lavó con agua (20 ml) y se le
añadió una disolución de N-acetilcisteína (5 g) y
agua (20 ml). La suspensión se mantuvo agitada a 50ºC durante 1
hora.
Tras enfriar a 25ºC, se añadió amoníaco al 28%
(25 ml). Las fases se separaron (el contenido residual de paladio
fue de 800 ppm).
Se repitió el lavado con
N-acetilcisteína y amoníaco.
La fase orgánica se extrajo al vacío. El
contenido en paladio en el residuo fue de 550 ppm.
Se calentó a reflujo una mezcla de
tetrahidrofurano (11 ml), tolueno (5 ml) y cinc (1,56 g; 0,0238
moles) y se añadió 2-bromotiazol (3,6 g; 0,022
moles) en aproximadamente 1,5 horas.
La mezcla a reflujo se agitó durante 1 hora y se
enfrió a 50ºC. Se añadieron éster metílico de
N-formil-4-yodo-L-fenilalanina
(5,8 g; 0,0174 moles) y a continuación acetato de paladio (0,035 g;
0,15 mmoles) y trifenilfosfina (0,092 g; 0,35 mmoles).
La mezcla se agitó durante 1 hora, la suspensión
se enfrió a 30ºC y se vertió dentro de agua (10 ml). Se añadió
ácido acético (0,5 ml) y se separaron las fases.
La fase orgánica se extrajo al vacío y el residuo
(conteniendo 3290 ppm de paladio) se trató con cloruro de metileno
(25 ml). Se añadió una disolución de
N-acetilcisteína (0,8 g) en agua (1,8 ml). La
suspensión se agitó a 30ºC durante 1 hora.
Tras enfriar a 25ºC, se añadieron amoníaco al 28%
(3 ml) y agua (10 ml). Las fases se separaron y se repitió el
lavado con N-acetilcisteína y amoníaco (el
contenido residual de paladio fue de 1100 ppm). Se repitió un tercer
lavado con N-acetilcisteína y la fase orgánica se
extrajo al vacío. El contenido en paladio en el residuo fue de 360
ppm.
En un reactor de 250 cm^{3} con camisa externa,
termómetro, condensador de reflujo y agitador mecánico, mantenido
bajo atmósfera de nitrógeno, se introdujeron
8-[2'-(3-tert-butil-2H-tetrazol-5-il)-bifenil-4-ilmetil]-2,4-dimetil-5,8-dihidro-6H-pirido[2,3-d]pirimidin-7-ona
(20,0 g, 0,0428 moles; contenido en Pd = 777 ppm) y tolueno (87,1
g).
La disolución resultante se llevó a 40ºC con
agitación. Se añadió una disolución preparada con
N-acetilcisteína (1,2 g, 7,36 mmoles) y agua (10,0
g).
Tras 24 horas la mezcla de reacción se enfrió a
temperatura ambiente y se añadió amoníaco al 30% (4,0 g).
La mezcla se mantuvo agitada durante 30 minutos
antes de la separación de las fases.
El contenido en Pd se evaluó en la fase tolueno
con el resultado siguiente: Pd<16 ppm.
Se repitió el procedimiento descrito en el
ejemplo 3 pero sustituyendo N-acetilcisteína por
cisteína.
El contenido en Pd se llevó del contenido inicial
de 777 ppm a un valor de 31 ppm.
En un reactor de 2 l con camisa externa, válvula
en el fondo, termómetro, condensador de reflujo y agitador
mecánico, se introdujeron a temperatura ambiente y bajo atmósfera
de nitrógeno una disolución orgánica conteniendo
8-[2'-(3-tert-butil-2H-tetrazol-5-il)-bifenil-4-ilmetil]-2,4-dimetil-5,8-dihidro-6H-pirido[2,3-d]-pirimidin-7-ona
al 18% (20,0 g, 0,0428 moles; contenido en Pd = 777 ppm) en una
mezcla de tolueno y tetrahidrofurano (1240 g correspondiente a
0,477 moles de compuesto orgánico; contenido en Pd 3700 ppm).
La temperatura interna se llevó a 60ºC y se
añadieron N-acetilcisteína (15,7 g, 0,0962 moles) y
agua (8,0 g) bajo agitación.
La mezcla se agitó a 60ºC durante 8 horas,
entonces se enfrió a 35-40ºC y se añadieron agua
(48,7 g) y amoníaco al 30% (56,7 g; 0,99 moles).
La mezcla se mantuvo agitada durante 30 minutos a
40ºC, entonces se paró la agitación y se dejó reposar la mezcla
durante 15 minutos.
Trabajando a 40ºC se separaron las fases y el
contenido en paladio se evaluó directamente a partir de la
disolución orgánica (390 ppm).
En un reactor anhidro de 250 cm^{3} se
introdujeron bajo flujo de nitrógeno virutas de magnesio (9,9 g;
0,406 moles), tetrahidrofurano (60 g) y tolueno (60 g).
La mezcla se calentó a 70ºC. A la mezcla se le
añadió 4-bromoanisol (7,5 g; 0,04 moles) y
posteriormente 1,2-dibromoetano (0,3 g; 0,0016
moles).
Después de 15 minutos se observaron un incremento
de la temperatura interna por encima de 83ºC, formación de gas y
aparición de un color verde en la mezcla de reacción.
Entonces se añadió lentamente de forma adicional
4-bromoanisol (67,4 g; 0,36 moles totales),
manteniendo la temperatura entre 70 y 75ºC. Al final de la adición
la mezcla de reacción se mantuvo agitada a 74ºC durante 5 horas. Al
final de este periodo se filtró la disolución conteniendo el
compuesto Grignard.
Mientras tanto, en un reactor de 500 ml se
añadieron bajo flujo de nitrógeno
2,4-difluoro-bromobenceno (73,4 g;
0,380 moles), acetato de paladio (0,256 g; 0,00114 moles) y
trifenilfosfina (1,2 g; 0,00457 moles).
Tras calentar a 90ºC, manteniendo agitada la
mezcla de reacción, se añadió gota a gota durante 4 horas la
disolución que contenía el compuesto Grignard.
Durante la adición la temperatura interna se
mantuvo por debajo de 107ºC.
Al final de la adición la mezcla de reacción se
mantuvo agitada a 95ºC durante otras 5 horas, entonces se enfrió a
85ºC y se añadió agua (80 g) destilando al mismo tiempo el
tetrahidrofurano.
La mezcla de reacción se acidificó con ácido
clorhídrico al 37% (4,1 g) antes de realizar la separación de las
fases.
La fase orgánica (152 g) se dividió, tras la
dilución con tolueno (100,0 g), en dos porciones de 125 g cada una;
una porción se trató con N-acetilcisteína (1,12 g)
y agua (0,60 g) a 60ºC durante 8 horas mientras la otra porción se
trataba con agua (0,60 g) a 60ºC durante 8 horas para obtener datos
comparativos.
Al final del tratamiento, las dos porciones
diferentes se enfriaron a 40ºC y se lavaron con amoníaco al 15% (8
g).
La disolución orgánica tratada con
N-acetilcisteína tuvo un contenido en paladio igual
a 50 ppm (3,5% del contenido inicial) mientras la disolución
comparativa tuvo un contenido en paladio igual a 965 ppm (68,9% del
contenido inicial).
Claims (11)
1. Un proceso para la eliminación de metales
pesados de disoluciones de compuestos orgánicos en disolventes
inmiscibles con agua, caracterizado porque tales
disoluciones se tratan con un derivado de cisteína de fórmula
en
que
R es un átomo de hidrógeno, un grupo acilo
C_{1}-C_{6} lineal o ramificado o un grupo
benzoilo.
2. Un proceso según la reivindicación 1 en que la
cantidad molar de compuesto I es 1:1 a 100:1 con respecto al
contenido en metal pesado.
3. Un proceso según la reivindicación 2 en que la
relación molar está entre 5:1 y 15:1.
4. Un proceso según la reivindicación 1 en que se
usa N-acetilcisteína.
5. Un proceso según la reivindicación 1 en que se
usa una disolución acuosa del compuesto de fórmula I.
6. Un proceso según la reivindicación 5 en que la
concentración de disolución acuosa está entre 5% y 70% p/p.
7. Un proceso según la reivindicación 1 en que el
disolvente se selecciona entre tolueno, xileno, cloruro de
metileno, clorobenceno, 1,2-diclorobenceno e
hidrocarburos alifáticos opcionalmente en adición con disolventes
dipolares apróticos.
8. Un proceso según la reivindicación 1 que
comprende adicionalmente el tratamiento con una disolución acuosa
básica.
9. Un proceso según la reivindicación 8 en que la
disolución acuosa básica es una disolución acuosa de amoníaco.
10. Un proceso según la reivindicación 9 en que
se usa una disolución acuosa de
N-acetilcisteína.
11. Un proceso según la reivindicación 10 para la
eliminación de paladio.
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