ES2261374T3

ES2261374T3 - Procedimiento para la preparacion de 1-metil-3-nitroguanidina.

Info

Publication number: ES2261374T3
Application number: ES01901150T
Authority: ES
Inventors: Norbert Kern
Original assignee: Nigu Chemie GmbH
Current assignee: Nigu Chemie GmbH
Priority date: 2000-01-28
Filing date: 2001-01-12
Publication date: 2006-11-16
Anticipated expiration: 2021-01-12
Also published as: JP2003523969A; US6486348B1; EP1261581B1; DE50109873D1; JP4758584B2; EP1261581A1; DE10003834A1; ATE327218T1; US20020173675A1; WO2001055099A1

Abstract

Procedimiento para la preparación de 1-metil-3- nitroguanidina, caracterizado porque se hace reaccionar nitroguanidina con una sal de metilamonio en solución acuosa, a temperaturas de 30 a 60ºC y un valor de pH de 9, 5 a 12, 3, efectuándose el ajuste del valor de pH con la ayuda de metilamina y/o de una base fuerte.

Description

Procedimiento para la preparación de 1-metil-3-nitroguanidina.

Campo técnico

La presente invención se refiere a un procedimiento para la preparación de 1-metil-3-nitroguanidina, que representa un importante producto intermedio para la preparación de compuestos de actividad biológica, en particular, de insecticidas (véase "Nicotinoid Insecticides and the Nicotinic Acetylcholine Receptor", I. Yamamoto, J. E. Casida (editores), editorial Springer, Tokio 1999).

Estado de la técnica

Para la preparación de 1-metil-3-nitroguanidina, correspondientemente al estado de la técnica, ya se han hecho una serie de propuestas. Aquí, la deshidratación de nitrato de metilguanidina con la ayuda de ácido sulfúrico, representa un procedimiento de preparación conocido (véase J. Amer. Chem. Soc. 1933, 55, 731). Aunque el nitrato de metilguanidina correspondiente, conforme al documento US 2.425.341 puede obtenerse a partir de solución acuosa de cianamida y nitrato de metilamonio, el procedimiento no es satisfactorio, debido al rendimiento relativamente bajo y a la necesaria purificación posterior.

Conforme a la variante de procedimiento descrita en el documento WO 98/43951, el nitrato de metilguanidina se obtiene mediante la reacción de nitrato de metilamonio con cianamida exenta de agua, en disolventes orgánicos como éteres o alcoholes, y luego reacción directa para obtener 1-metil-3-nitroguanidina. Sin embargo, en comparación con el uso de solución acuosa de cianamida, el uso de cianamida exenta de agua no es económico.

Además, se sabe que puede obtenerse la 1-metil-3-nitroguanidina mediante la nitración de sulfatos de metilguanidina (véase J. Amer. Chem. Soc. 1933, 55, 731). Este procedimiento de preparación también tiene la desventaja de un rendimiento no satisfactorio, así como de una cantidad relativamente grande de aguas residuales.

También la reacción de nitrato de metilamonio con cianamida de calcio o con diciandiamida (véase Can. J. Chem. 1958, 36, 737) conduce a resultados no satisfactorios, porque la pureza del nitrato de metilguanidina así obtenido asciende a menos del 90%.

Otro procedimiento para la preparación de 1-metil-3-nitroguanidina se realiza nitrando en primer lugar sulfato de metilisotiourea y, a continuación, sustituyendo el grupo metilmercapto por un resto metilamino (véase J. Amer. Chem. Soc. 1954, 76, 1877). Aquí el desprendimiento de metilmercaptano plantea considerables problemas en cuanto a la técnica del procedimiento, principalmente, cuando se realiza el procedimiento a gran escala técnica.

Además, se sabe que puede obtenerse la 1-metil-3-nitroguanidina haciendo reaccionar una solución fuertemente alcalina de nitroguanidina con un gran exceso de cloruro de metilamonio, a 60ºC (véanse J. Amer. Chem. Soc. 1947, 69, 3028, y J. Chem. Soc. 1957, 70). En este proceso, la pureza de los productos finales, que deben purificarse mediante procedimientos costosos y, en particular, los rendimientos alcanzados de producto puro, de entre 43 y 66%, son muy insatisfactorios. Como productos secundarios, se forman muy grandes cantidades de derivados de urea y/o de guanidina, con formación de N_{2}O gaseoso. Además, aquí se producen grandes cantidades de aguas
residuales.

También la reacción directa de soluciones acuosas de metilamina, con nitroguanidina, a temperaturas > 60ºC (véanse J. Amer. Chem. Soc. 1927, 49, 2304 y Proc. Am. Acad. Arts Sci. 1926, 61, 437) sólo conduce a 1-metil-3-nitroguanidina con rendimientos no satisfactorios, de 36 a 45%.

La reacción directa de solución de metilamina con nitroguanidina, a 0 - 40ºC, descrita en el documento EP-A 798293, también presenta las mismas desventajas. También en esta manera de proceder sólo se obtiene el producto final deseado con rendimientos máximos del 60%. Además, el procedimiento no es económico, debido a los largos tiempos de reacción, de aproximadamente 24 h, y a la alta dilución que, además de los rendimientos insuficientes de espacio/tiempo, genera cantidades muy grandes de aguas residuales.

El documento WO 01/51458 (publicado el 19 de julio de 2001) da a conocer un procedimiento para la preparación de 1-metil-3-nitroguanidina, mediante la reacción de nitroguanidina con solución acuosa de metilamina, cuyo pH ha sido regulado mediante un ácido inorgánico u orgánico. Sin embargo, no se mencionan ni el uso de una sal de metilamonio, en lugar de metilamina, ni el ajuste del pH con una base.

Representación de la invención

Por tanto, la presente invención se basa en el objetivo de desarrollar un procedimiento para la preparación de 1-metil-3-nitroguanidina, que no presente las desventajas del estado de la técnica, sino que posibilite la preparación del producto final deseado con muy buenos rendimientos y altas purezas, de una forma especialmente ecológica y sencilla desde el punto de vista técnico.

Este objetivo se alcanza conforme a la invención, haciendo reaccionar nitroguanidina con una sal de metilamonio en solución acuosa, a temperaturas de 30 a 60ºC y a un valor de pH de 9,5 a 12,3, ajustándose el valor de pH con la ayuda de metilamina y/o de una base fuerte. Sorprendentemente, aquí se demuestra, que además de aumentar el rendimiento, también se reduce considerablemente la formación de N_{2}O, lo que reduce considerablemente el peligro de formación de mezclas explosivas con el amoníaco formado como producto secundario.

Es decir, en el procedimiento correspondiente a la presente invención se hace reaccionar nitroguanidina con una sal de metilamonio en solución acuosa, a temperaturas de 30 a 60ºC, en particular, de 40 a 45ºC.

Aquí, como sales de metilamonio pueden usarse las sales de ácidos minerales fuertes como, por ejemplo, el sulfato, clorhidrato, nitrato o fosfato.

Debe considerarse esencial para la invención, que durante la reacción se ajuste el valor de pH a 9,5 hasta 12,3. Sorprendentemente, se constató que el rendimiento que puede alcanzarse depende muy fuertemente del valor de pH durante la reacción. Durante el tratamiento posterior de los procedimientos correspondientes al estado de la técnica, se constató que allí se presentan valores de pH de 13,0 a 14,0, que siempre se encuentran por encima del valor del pKs de la nitroguanidina (12,4). En tales condiciones de reacción, no pueden alcanzarse rendimientos notablemente superiores al 60%, debido a las reacciones secundarias. Si, en cambio, la reacción se realiza a un valor de pH que sea menor que el valor del pKs de la nitroguanidina, se obtienen rendimientos que ascienden al 80 hasta el 95%. Aquí demostraron ser particularmente ventajosos los valores de pH de entre 11,0 y 12,0, durante la reacción. A valores de pH que se encuentran notablemente por debajo de 9,5, el rendimiento baja nuevamente.

El ajuste del valor de pH se efectúa por adición de la metilamina y de la sal de metilamonio en tales relaciones molares, que el valor deseado de pH se ajuste por sí solo o por la adición usual de bases fuertes. Como bases fuertes, por ejemplo, se usan sosa cáustica o potasa cáustica. Conforme a una forma de realización preferida, se usan la metilamina y/o la sal de metilamonio en tal cantidad, que la cantidad molar de la suma de ambos componentes corresponda a un exceso del 5 al 50% en moles, respecto a la nitroguanidina usada.

En principio, también puede usarse un exceso mayor de metilamina y/o sal de metilamonio, de hasta el 100%, sin que por esto se observe una formación digna de mención del producto dialquilado 1,2-dimetil-3-nitroguanidina. Sin embargo, un exceso mayor del preferido 5 a 50% en peso de metilamina y/o sal de metilamonio, reduce la condición económica del procedimiento conforme a la invención.

Después de terminar la reacción, que normalmente está terminada después de 2 a 3 horas, el producto final se separa preferentemente mediante filtración. También es posible efectuar una neutralización de la mezcla de reacción, antes de filtrar, sin que esto de manera alguna influya en forma negativa en el rendimiento. Dado el caso, puede enjuagarse el producto final con algo de agua fría y secarse.

Las ventajas del procedimiento conforme a la invención esencialmente consisten en que puede obtenerse la 1-metil-3-nitroguanidina con rendimientos de al menos 80% y purezas > 99%, de una manera particularmente ecológica y sencilla desde el punto de vista técnico, por lo que este procedimiento es especialmente apto para el uso a gran escala técnica.

Los siguientes ejemplos deberán ilustrar la invención en más detalle.

Ejemplos Ejemplo 1

Se disuelven 100 g (0,63 mol) de sulfato de metilamonio en 400 ml de H_{2}O. Se ajusta un valor de pH de 11,5, mediante aproximadamente 53 g (0,66 mol) de sosa cáustica al 50%. A esta solución, a 40 hasta 42ºC, se añaden con agitación 100 g (0,96 mol) de nitroguanidina. Después de agitar durante 3 h a 40 hasta 42ºC, se neutraliza la mezcla de reacción, a una temperatura máxima de 30ºC. Después de enfriar hasta 5ºC, se filtra la suspensión, se lava el residuo con 120 ml de H_{2}O fría y se seca. Se obtienen 108 g de metilnitroguanidina (contenido > 99%, determinado mediante HPLC, P.f.: 158-159ºC), correspondiente a un rendimiento del 95%.

Ejemplo 2

Con fuerte agitación, a una mezcla de 2,65 kg (16,5 mol) de sulfato de metilamonio y 15,4 kg (165 mol) de solución al 40% de metilamina en 41 l de H_{2}O, a 40 - 42ºC, se añaden 19,8 kg (152 mol) de nitroguanidina con un contenido de agua del 20% en peso, presentando la mezcla de reacción un valor de pH de 11,3. Después de 2 h, se enfría la mezcla de reacción hasta 3ºC, se filtra, se lava 3 veces, respectivamente con 6 l de H_{2}O refrigerada, y se seca. Se obtienen 14,8 kg de metilnitroguanidina (contenido > 99%, determinado mediante HPLC, P.f.: 159ºC), correspondiente a un rendimiento del 82%.

Claims

1. Procedimiento para la preparación de 1-metil-3-nitroguanidina, caracterizado porque se hace reaccionar nitroguanidina con una sal de metilamonio en solución acuosa, a temperaturas de 30 a 60ºC y un valor de pH de 9,5 a 12,3, efectuándose el ajuste del valor de pH con la ayuda de metilamina y/o de una base fuerte.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la reacción se realiza a un valor de pH de 11,0 a 12,0.

3. Procedimiento según las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque como sal de metilamonio se usa el sulfato, clorhidrato, nitrato o fosfato correspondiente.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque como bases fuertes se recurre a sosa cáustica o potasa cáustica.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque se añade la sal de metilamonio, eventualmente junto con metilamina, en una cantidad tal que la cantidad molar de la suma de ambos componentes corresponda a un exceso del 5 al 50% en moles respecto a la nitroguanidina.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la reacción se realiza a una temperatura de 40 a 45ºC.