ES2268042T3 - Procedimiento para eliminar dimetil eter en la sintesis de sevoflurano. - Google Patents

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Abstract

Proceso para purificar metil 2, 2, 2-trifluoro-1-(trifluorometil)etil éter que comprende: hacer pasar una composición líquida que comprende metil 2, 2, 2- trifluoro-1-(trifluorometil)etil éter y dimetil éter en una zona de evaporación; preferentemente evaporar el dimetil éter mediante el paso de una corriente de gas a través de la composición; y eliminar la corriente de gas que comprende el dimetil éter de la composición.

Description

Procedimiento para eliminar dimetil éter en la síntesis de sevoflurano.
La presente invención se refiere a un proceso para purificar metil 2,2,2-trifluoro-1-(trifluorometil)etil éter, un intermedio en la síntesis de fluorometil 2,2,2-trifluoro-1-(trifluorometil)etil éter (sevoflurano). De forma más específica, la invención se refiere a un proceso para eliminar el dimetil éter de un intermedio utilizado en una síntesis preferente de sevoflurano. Utilizando los métodos de la invención se mejoran la seguridad, la eficacia y el rendimiento del proceso de síntesis de sevoflurano.
En los últimos años se han descubierto éteres fluorados con propiedades anestésicas útiles. Entre éstos se encuentra el sevoflurano ((CF_{3})_{2}CHOCH_{2}F). El sevoflurano es un anestésico inhalatorio ventajoso debido a que permite una rápida actuación de la anestesia y una rápida recuperación. El sevoflurano se administra por vía inhalatoria a los animales de sangre caliente en una cantidad de aproximadamente el 1% al 5% en volumen, en una mezcla con oxígeno o en una mezcla gaseosa que contiene oxígeno en una cantidad suficiente para permitir la respiración.
Un proceso preferente para preparar sevoflurano es el proceso en tres etapas que se describe en el Esquema 1. En la primera etapa, la reacción de 1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-propanol (HFIP) con sulfato de dimetilo en presencia de una base genera metil 2,2,2-trifluoro-1-(trifluorometil)etil éter con un alto rendimiento. En la segunda, el éter puede entonces tratarse según un procedimiento de cloración fotoquímica para proporcionar clorometil 2,2,2-trifluoro-1-(trifluorometil)etil éter. En la tercera etapa, el clorometil éter de la segunda etapa se somete a reacción con una fuente de fluoruro nucleofílica tal como una sal fluorhidrato de amina terciaria para desplazar el cloro por el ión fluoruro y dar sevoflurano.
Esquema 1
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1
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Las Patentes de Estados Unidos Nºs 3.683.092 y 3.689.571 describen el método de la primera etapa para producir metil 2,2,2-trifluoro-1-(trifluorometil)etil éter mediante la reacción de HFIP con sulfato de dimetilo. Esta reacción proporciona un alto rendimiento del producto deseado junto con una pequeña cantidad de HFIP, que puede eliminarse del producto deseado mediante lavado con una disolución acuosa de hidróxido sódico.
El producto lavado contiene dimetil éter (hasta aproximadamente un 2% en peso bajo ciertas condiciones), que se forma como subproducto por la reacción de metanol (formado por la hidrólisis catalizada por base del sulfato de dimetilo) con sulfato de dimetilo. Además, ala presencia de dimetil éter en el sulfato de dimetilo reactivo puede contribuir además a la contaminación del producto deseado.
La US 3.346.448 se refiere a la preparación de 1,1,1,3,3,3-hexafluoroisopropil metil y etil éteres mediante la reacción en solución acuosa de hexafluoroisopropanol con hidróxido sódico y luego con sulfato de dimetilo o de dietilo.
Mientras el dimetil éter en si mismo no es particularmente peligroso (aunque sea muy inflamable), los subproductos formados a partir del dimetil éter contaminante en los pasos sintéticos consecutivos imponen un manejo problemático y cargas de purificación en la síntesis del sevoflurano. De forma específica, el dimetil éter, si está presente, puede clorarse en el segundo paso sintético formando varias especies de dimetil éter clorado que contaminan el intermedio deseado, el clorometil 2,2,2-trifluoro-1-(trifluorometil)etil éter.
Uno de los compuestos de dimetil éter clorado que puede generarse como subproducto en la segunda etapa es diclorometil éter (ClCH_{2}OCH_{2}Cl). Debido a que los dimetil éteres clorados son productos orgánicos halogenados, los sistemas reguladores a menudo imponen costosos procedimientos de evacuación de residuos peligrosos. Además, las especies contaminantes de dimetil éter dificultan la purificación de los intermedios del proceso posterior y la purificación del sevoflurano mismo.
Finalmente, los dimetil éteres clorados, si están presentes en la tercera etapa química del proceso preferente, pueden reaccionar para formar éteres clorofluoro. Estos éteres clorofluoro requieren de los procedimientos de evacuación onerosos que han sido mencionados anteriormente para los productos orgánicos halogenados. Los éteres clorofluoro son contaminantes problemáticos del producto sevoflurano.
Así son necesarios nuevos procesos para eliminar el dimetil éter de los procesos de sevoflurano que garanticen una alta pureza para los intermedios de proceso y posteriormente del sevoflurano producido. Los procesos para la eliminación del dimetil éter preferentemente serán económicos y cómodos al ser llevados a la práctica en los procesos de fabricación.
Sumario de la invención
En una realización, la invención se refiere a un proceso para purificar metil 2,2,2-trifluoro-1-(trifluorometil)etil éter. En el proceso, una composición líquida que contiene metil 2,2,2-trifluoro-1-(trifluorometil)etil éter y dimetil éter se hacew pasar a través de una zona de evaporación. Preferentemente, el dimetil éter se evapora mediante el paso de una corriente de gas a través de la composición, eliminándose el gas que contiene dimetil éter de la composición. En ciertas realizaciones de proceso, la zona de evaporación se calienta. Preferentemente, la temperatura de la zona de evaporación es de aproximadamente 60 a 80ºC. En las realizaciones preferentes, a esta temperatura de la zona de evaporación la presión en dicha zona es de aproximadamente 103 a 172 KPa (15 a 25 psig).
En todavía otra realización, la invención se refiere a un proceso para preparar fluorometil 2,2,2-trifluoro-1-(trifluo-
rometil)etil éter. En este proceso, el 1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-propanol y el sulfato de dimetilo pueden someterse a reacción para proporcionar una composición que contiene metil 2,2,2-trifluoro-1-(trifluorometil)etil éter y dimetil éter. El metil 2,2,2-trifluoro-1-(trifluorometil)etil éter puede purificarse haciendo pasar la composición líquida por una zona de evaporación, donde se evapora el dimetil éter preferentemente haciendo pasar una corriente de gas a través de la composición y se elimina el gas que contiene el dimetil éter de la composición. El metil 2,2,2-trifluoro-1-(trifluorometil)etil éter purificado puede entonces clorarse para proporcionar clorometil 2,2,2-trifluoro-1-(trifluorometil)etil éter. Este clorometil éter puede entonces tratarse con una fuente de fluoruro nucleofílico para dar fluorometil 2,2,2-trifluoro-1-(trifluorometil)etil éter.
Breve descripción de las figuras
Figura 1: representa una realización de un aparato que sirve para eliminar las impurezas dimetil éter de las composiciones que contienen metil 2,2,2-trifluoro-1-(trifluorometil)etil éter.
Descripción detallada de la invención
De acuerdo con la presente invención, se proporciona un proceso para la eliminación eficaz de dimetil éter de las composiciones que contienen metil 2,2,2-trifluoro-1-(trifluorometil)etil éter.
Al utilizar los métodos de la presente invención, se ha descubierto que el dimetil éter puede ser eliminado de las composiciones que contienen metil 2,2,2-trifluoro-1-(trifluorometil)etil éter y dimetil éter con una eficacia y comodidad sorprendentes. Las ventajas obtenidas al poner en práctica los métodos de la invención implican un notable impacto sobre la seguridad, coste, tiempo y trabajo en la síntesis de sevoflurano.
El procedimiento en tres etapas preferente para la síntesis del sevoflurano mencionado anteriormente incluye las etapas de: (1) metilación de HFIP; (2) cloración del metil éter resultante; y (3) tratamiento con fluoruro del clorometil éter intermedio. Los métodos de la presente invención se adaptan particularmente bien para la eliminación de impurezas dimetil éter de las composiciones que contienen el metil 2,2,2-trifluoro-1-(trifluorometil)etil éter (también conocido como sevoflurano metil éter, SMF) obtenido en la etapa (1). Sin embargo, la invención puede ponerse en práctica sin limitación en cuanto a la fuente de las composiciones.
El proceso de la invención incluye preferentemente la evaporación de la impureza de dimetil éter y demás componentes de bajo punto de ebullición, como los encontrados en pequeñas cantidades en las materias primas, mientras se mantiene la masa del SME en el estado líquido. En la Figura 1 se muestra un aparato ilustrativo para realizar este proceso. Aparece una zona de evaporación que está adaptada para aumentar el área superficial de la carga de alimentación mientras se pasa un gas por la zona de evaporación, creando preferentemente múltiples zonas o áreas en las cuales el vapor y las composiciones líquidas se encuentran en equilibrio. En el dispositivo de la Figura ilustrativa, aparece un conducto de alimentación (1), un conducto de efluentes (2), un lecho que lleva un soporte de gran área superficial (3), una entrada de gas (4) y opcionalmente un condensador (5). Los componentes en la fase gaseosa son descritos con flechas de línea discontinua mientras que los componentes en la fase líquida se describen con flechas de línea
continua.
El dimetil éter es eliminado eficazmente mediante el paso de una corriente de gas por una zona de evaporación que contiene una composición de SME y dimetil éter. El gas que arrastra la impureza de dimetil éter sufre una serie de pasos de equilibrio y es enriquecido en dimetil éter hasta que abandona la zona en la cual el líquido y el vapor están en equilibrio.
Las zonas de evaporación son definidas mediante unos aparatos que aumentan el área superficial de una composición líquida que contiene SME y dimetil éter. Las zonas de evaporación crean "etapas de equilibrio" en las cuales el vapor se mantiene en estrecho contacto con el líquido. Tal será evidente para los especialistas en la materia, una "etapa de equilibrio" (también conocida como "etapa ideal" o "etapa teórica") es un segmento en el cual, bajo los parámetros de operación del aparato, se establece un contacto entre una fase líquida y una fase vapor con un tiempo suficiente para que las fases vapor y líquido que abandonan la "etapa" estén en equilibrio. El incremento en la zona superficial puede conseguirse mediante cualquier dispositivo adecuado tal como es conocido por los expertos en la materia. El número de etapas de equilibrio utilizadas es preferentemente seis o más.
En una realización, una zona de evaporación es una zona provista con una corriente de gas con la cual se rocía o pulveriza la composición líquida que contiene SME y dimetil éter a través de boquillas adecuadas. La zona dentro de la cual se pulveriza el líquido puede calentarse o, como alternativa, se puede calentar la corriente de alimentación que contiene la composición líquida.
En todavía otra realización, la zona de evaporación es una zona en la cual la composición que contiene SME y dimetil éter es refluida o calentada en un condensador eficaz (opcionalmente a través de una columna de material de relleno) mientras pasa una corriente de gas por el aparato. Preferentemente, la corriente de gas se introduce a través de la superficie del líquido calentado y se deja que circule por la zona de evaporación.
En una realización preferente de la invención, la zona de evaporación consiste en un aparato tubular relleno de un material de gran área superficial que permite un estrecho contacto entre el líquido y el vapor. Por ejemplo, columnas de destilación rellenas de cargas granulares o reticulares sirven como áreas de evaporación eficaces. Los materiales de carga para las columnas de destilación son preferentemente materiales químicamente inertes que proporcionan simultáneamente una gran área superficial y una baja resistencia al flujo de líquido y gas. Una carga de columna Goodloe, por ejemplo, garga de tela metálica estructurada comercial de Metex Corporation, es el material preferente como carga para la columna. Otros materiales de cargas de columnas incluyen anillos Raschig, perlas de vidrio o hélices, anillos metálicos, hélices o perlas, o perlas, anillos, hélices o tela de materiales poliméricos químicamente inertes tales como poli(tetrafluoroetileno) y similares. Además, en combinación con las columnas rellenas, se pueden utilizar otras columnas que tienen articulaciones que incrementan el área superficial, formadas de manera integrada desde las paredes periféricas, por ejemplo columnas Vigreux. Las columnas preferentes son aquellas con áreas de evaporación para las realizaciones de la invención adecuadas para procesos de fabricación continua a gran escala. Los tamaños típicos de las columnas incluyen aquellas que tienen diámetros desde aproximadamente cuatro pulgadas (10,16 cm) hasta aproximadamente tres pies (91,44 cm) y alturas desde aproximadamente cinco (1,52 m) hasta aproximadamente 50 pies (15,2 m).
Al utilizar columnas con materiales de carga como zonas de evaporación, la composición líquida que contiene SME y dimetil éter es percolada a través del material de carga a un caudal que, en una realización, es inferior a la velocidad de inundación, tal como menos de un 80% de la velocidad de inundación. En algunas realizaciones, sin embargo, la composición líquida puede ser percolada a través de la columna a velocidades superiores a la velocidad de inundación si el líquido parcialmente purificado es después recirculado a través de la columna rellena para purificar posteriormente la composición (por ejemplo, mediante bombeo de la composición líquida parcialmente purificada hacia la entrada de la columna). Por tanto, múltiples pasos de la composición líquida por la columna rellena a velocidades superiores a la velocidad de inundación pueden también eliminar eficazmente el dimetil éter y demás componentes de bajo punto de ebullición para proporcionar el SME purificado.
En algunas realizaciones, la zona de evaporación puede conectarse a un condensador. Un condensador montado en la parte superior de la zona de evaporación devuelve condensado el SME al menos parcialmente purificado (es decir que el condensado contiene niveles reducidos de dimetil éter con respecto al vapor a partir del cual está condensado) a la zona de evaporación. En las realizaciones alternativas, se puede recoger el condensado en un recipiente separado para su reciclaje o puede ser desechado. Se puede controlar la temperatura de la zona del condensador y de otras zonas dentro del área de evaporación para maximizar la eliminación del dimetil éter y la recuperación del SME. Los vapores del efluente ricos en dimetil éter que pasan por la zona del condensador pueden recuperarse, lavarse, o de otro modo desecharse.
El proceso puede realizarse de forma discontinua o continua. En el proceso discontinuo, la alimentación de la composición bruta puede tener lugar en un punto distinto a la parte superior de la zona de evaporación.
El producto SME con niveles notablemente reducidos de dimetil éter puede recogerse en la parte inferior de la zona de evaporación. Preferentemente, el SME recogido del proceso contiene menos del 0,05% en peso de dimetil éter, en especial menos del 0,005% en peso. El SME recogido puede analizarse mediante cualquier método conocido por los especialistas en la materia. Por ejemplo, el SME recogido puede analizarse por cromatografía en fase gas o análisis ^{1}H-NMR para evaluar su pureza. Preferentemente, la recuperación del SME es de al menos el 95%. El SME recogido del proceso de la invención puede ser utilizado, sin más purificación, en la etapa (2) del proceso de sevoflurano preferente, es decir, en la reacción de cloración.
En las realizaciones preferente, se calienta la zona de evaporación para aumentar la velocidad de eliminación del dimetil éter. Preferentemente, se calienta la zona a una temperatura que maximiza la evaporación de la impureza de dimetil éter mientras se mantiene la masa de SME en el estado líquido. Por ejemplo, en una zona de evaporación que incluye una columna rellena, la columna puede calentarse con una fuente externa de calor, por ejemplo un serpentín de calefacción eléctrica o una camisa de vapor. Preferentemente, la zona de evaporación, tal como una columna rellena, se mantiene a aproximadamente 60 hasta 80ºC. Como alternativa, la fuente de calor puede generarse mediante el calentamiento del gas utilizado para evaporar el dimetil éter. Otra fuente de calor útil en los procesos a escala de laboratorio es la proporcionada por el reflujo de la composición que contiene el SME y el dimetil éter de forma que la composición volatilizada calienta la zona de evaporación. Preferentemente, también se controla la temperatura de la corriente líquida que proporciona la composición de alimentación a la zona de evaporación. Por ejemplo, en aquellas realizaciones donde se pulveriza la composición en un espacio libre para aumentar su área superficial se puede calentar la composición líquida antes de su pulverización.
La presión en la zona de evaporación puede variarse para optimizar la eficacia del proceso de eliminación del dimetil éter. Preferentemente, el proceso de eliminación se realiza a presiones ligeramente elevadas, tal como de aproximadamente 34 a 1.034 KPa (5 a 150 psi) para maximizar la recuperación del SME deseado arrastrado en la corriente gaseosa del efluente. En particular, el proceso de eliminación se realiza a presiones de aproximadamente 103 a 172 KPa (15 a 25 psi). Preferentemente, la temperatura en la zona de evaporación es de aproximadamente 60ºC a aproximadamente 80ºC, con una presión en la zona de evaporación de aproximadamente 103 a 172 KPa (15 a 25 psi). Se ha descubierto que a presiones más altas la fracción molar de SME en la corriente del efluente se reduce, aumentando así la recuperación del SME.
El gas utilizado en el proceso de eliminación del dimetil éter puede ser cualquiera químicamente inerte con respecto al SME, al dimetil éter y a otros componentes también presentes en la composición. Debido a la inflamabilidad del dimetil éter, el gas utilizado es, preferentemente, un gas inerte tradicional tal como nitrógeno, argón o helio. En particular, el gas inerte utilizado es nitrógeno.
Se puede controlar la velocidad del flujo de gas para equilibrar de forma óptima los factores de mayor velocidad de eliminación del dimetil éter y minimización de la pérdida de SME en la evaporación. También se ha descubierto que es ventajoso introducir la corriente de gas en la parte inferior de la zona de evaporación mientras se proporciona una salida para la corriente del efluente en la parte superior de la misma.
Componentes adicionales como el agua pueden estar presentes en la composición con tal de que no dificulten la eliminación del dimetil éter. Por ejemplo, cantidades residuales de agua remanentes en la capa orgánica después de los pasos de extracción acuosa no son nocivas para el proceso. Estos pasos de extracción pueden aplicarse en los procedimientos de tratamiento de la mezcla de reacción obtenida a partir de la metilación de HFIP.
Los métodos de la invención permiten una purificación rápida y eficaz del intermedio de sevoflurano, el SME. Además, se evitan especies de dimetil éter clorado formadas en la reacción posterior de cloración o sus concentraciones se reducen notablemente. De esta forma se evitan costosos procedimientos de manejo asociados a las especies dimetil éter clorado o se minimizan en gran medida. Las ventajas atribuibles a la invención mejoran notablemente el proceso de fabricación de sevoflurano.
El siguiente ejemplo ilustra además la presente invención pero, por supuesto, no debe ser interpretado como una limitación en modo alguno de su alcance.
Ejemplo 1 Purificación de metil 2,2,2-trifluoro-1-(trifluorometil)etil éter
Una corriente de metil 2,2,2-trifluoro-1-(trifluorometil)etil éter que contenía 6.793 ppm de dimetil éter se alimentó, a 61 kg/h (135 libras/h), en la parte superior de una columna de 15,2 cm (6 pulgadas) de diámetro rellena de 7,62 m (25 pies) de un relleno de tela metálica de acero inoxidable Goodloe. Se alimentó vapor a un intercambiador de calor en la parte inferior de la columna para mantener la temperatura en el medio interno a aproximadamente 65ºC hasta 75ºC. Se alimentó una corriente de nitrógeno en la parte inferior de la columna a 0,112 m^{3}/h (4 pies std.^{3}/h). Se mantuvo la presión de la columna en 138 KPa (20 psig). El producto recogido de la parte inferior de la columna contenía 6 ppm de dimetil éter.
Aunque esta invención se ha descrito apoyándose en las realizaciones preferentes, será obvio para el experto en la materia que pueden aplicarse variaciones de los dispositivos y métodos y que la invención puede llevarse a la práctica de formas no especificadas en esta descripción.

Claims (15)

1. Proceso para purificar metil 2,2,2-trifluoro-1-(trifluorometil)etil éter que comprende:
hacer pasar una composición líquida que comprende metil 2,2,2-trifluoro-1-(trifluorometil)etil éter y dimetil éter en una zona de evaporación;
preferentemente evaporar el dimetil éter mediante el paso de una corriente de gas a través de la composición; y
eliminar la corriente de gas que comprende el dimetil éter de la composición.
2. Proceso según la reivindicación 1, caracterizado porque la zona de evaporación se mantiene a una temperatura de aproximadamente 60 a 80ºC y a una presión de aproximadamente 34 a 1.034 KPa (5 a 150 psig).
3. Proceso según la reivindicación 2, caracterizado porque la presión en la zona de evaporación es de aproximadamente 103 a 172 KPa (15 a 25 psig).
4. Proceso según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el gas es un gas inerte.
5. Proceso según la reivindicación 1, caracterizado porque se calienta la zona de evaporación.
6. Proceso según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, que comprende además una zona de condensación adaptada para condensar al menos una parte de metil 2,2,2-trifluoro-1-(trifluorometil)etil éter en el gas eliminado y devolver la composición de metil 2,2,2-trifluoro-1-(trifluorometil)etil éter condensada a la zona de evaporación.
7. Proceso según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque la zona de evaporación comprende al menos seis etapas de equilibrio.
8. Proceso según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque la zona de evaporación comprende un soporte granular o reticular.
9. Proceso según la reivindicación 8, caracterizado porque la zona de evaporación comprende un soporte reticular de tela metálica estructurada.
10. Proceso según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque la composición de metil 2,2,2-trifluoro-1-(trifluorometil)etil éter y dimetil éter se prepara mediante la reacción de 1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-propanol y sulfato de dimetilo.
11. Proceso según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque la composición pasa por la zona de evaporación mediante su inyección por una o más boquillas de rociado o de pulverización.
12. Proceso según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque existe menos del 0,05% en peso de dimetil éter en el metil 2,2,2-trifluoro-1-(trifluorometil)etil éter purificado.
13. Proceso según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque la recuperación del metil 2,2,2-trifluoro-1-(trifluorometil)etil éter purificado es de al menos el 95%.
14. Proceso para preparar fluorometil 2,2,2-trifluoro-1-(trifluorometil)etil éter, que comprende:
(a)
hacer reaccionar 1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-propanol y sulfato de dimetilo para proporcionar una composición que comprende metil 2,2,2-trifluoro-1-(trifluorometil)etil éter y dimetil éter;
(b)
purificar el metil 2,2,2-trifluoro-1-(trifluorometil)etil de la composición de (a) mediante un proceso que comprende:
el paso de la composición líquida a una zona de evaporación,
preferentemente la evaporación del dimetil éter mediante el paso de una corriente de gas por la composición, y
la eliminación de la corriente de gas que comprende el dimetil éter de la composición;
(c)
clorar el metil 2,2,2-trifluoro-1-(trifluorometil)etil éter purificado para dar clorometil 2,2,2-trifluoro-1-(trifluorometil)etil éter; y
(d)
hacer reaccionar el clorometil 2,2,2-trifluoro-1-(trifluorometil)etil éter con una fuente de fluoruro nucleofílica para obtener fluorometil 2,2,2-trifluoro-1-(trifluorometil)etil éter.
15. Proceso según la reivindicación 14, caracterizado porque la composición del paso (a) se extrae con agua y la composición extraída se purifica en el paso (b).
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