ES2227832T3 - Proceso para eliminacion de metales pesados. - Google Patents

Proceso para eliminacion de metales pesados.

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ES2227832T3 ES98922798T ES98922798T ES2227832T3 ES 2227832 T3 ES2227832 T3 ES 2227832T3 ES 98922798 T ES98922798 T ES 98922798T ES 98922798 T ES98922798 T ES 98922798T ES 2227832 T3 ES2227832 T3 ES 2227832T3
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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
1
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.
Ejemplo 1
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).
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.
Ejemplo 2
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.
Ejemplo 3
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.
Ejemplo 4
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.
Ejemplo 5
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).
Ejemplo 6
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
2
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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