ES2294851T3 - Procedimiento para la obtencion de derivados de acido 2-halogeno nicotinico y 2-cloronicotinato de n-butilo como producto intermedio. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para la obtención de derivados de ácido 2-halógeno- nicotínico de la fórmula I en la que X tiene el significado bromo o cloro, e Y representa hidroxi, bromo o cloro, caracterizado porque a) se hace reaccionar un pentadienato de la fórmula II, en la que R1 posee el significado n-butilo, y R2 y R3 son iguales o diferentes, y significan, independientemente entre sí, alquilo con 1 a 4 átomos de carbono, o bien un anillo heterocíclico de cinco a siete eslabones junto con el átomo de N que los porta, con cloruro, o bien bromuro de hidrógeno, y b) se hidroliza el nicotinato I'' obtenido de este modo, representando R1 n-butilo, en medio alcalino para dar ácido nicotínico I, representando Y hidroxi, y finalmente c) en caso dado el ácido nicotínico obtenido de este modo se transforma en el correspondiente halogenuro de ácido I, representando Y bromo o cloro.
Description
Procedimiento para la obtención de derivados de
ácido 2-halógeno nicotínico y
2-cloronicotinato de N-butilo como
producto intermedio.
La presente invención se refiere a un
procedimiento para la obtención de derivados de ácido
2-halógeno nicotínico de la fórmula I
en la que X tiene el significado
bromo o cloro, e Y representa hidroxi, bromo o
cloro.
Por lo demás se encontró
2-cloronicotinato de N-butilo como
producto intermedio.
Los derivados de ácido
2-halógeno nicotínico son productos intermedios
importantes para la obtención, a modo de ejemplo, de productos
activos pesticidas como se describen en las solicitudes de patente
EP-A 53 011, EP-A 256 503 y
EP-A 545 099.
Por el estado de la técnica son ya conocidos
procedimientos para la obtención de 2-halógeno
nicotinatos mediante ciclación de ésteres de ácido
5-aminopentadienoico con halogenuro de hidrógeno en
disolventes polares, próticos, como ácido acético o alcoholes
(DE-A 38 40 954, EP-A 752 424, J.
Org. Chem 41 (1976) S. 2066). En los procedimientos conocidos hasta
la fecha se emplean exclusivamente los pentadienatos de
(m)etilo relativamente polares. Por consiguiente, mediante
ciclación se producen
2-halógeno-nicotinatos de
(m)etilo, que son muy polares en sí mismos, y se pueden
separar sólo con gran dificultad de los productos secundarios
polares, parcialmente de tipo alquitrán, formados igualmente en la
reacción. Además, en la elaboración se producen caldos de lavados
acuosos, que contienen grandes cantidades de producto de valor
debido a la elevada solubilidad en agua del nicotinato de
(m)etilo. Para la realización de rendimientos elevados, en
primer lugar se debe neutralizar parcialmente el agua de lavado con
lejía, a continuación se puede recuperar los nicotinatos de
(m)etilo mediante procedimientos de extracción costosos.
Para el neutralizado parcial de los caldos acuosos fuertemente
ácidos se consumen grandes cantidades de lejía. Además, ya a un
valor de pH mayor que 0,5 se forman productos secundarios tipo
alquitrán, que dificultan considerablemente una recuperación del
nicotinato disuelto en agua.
Por lo tanto, era tarea de la presente invención
encontrar un procedimiento económico, apto para ampliación, que
garantizara una elaboración sencilla, y sin embargo proporcional a
rendimientos elevados.
Correspondientemente se encontró el
procedimiento mencionado al inicio, que está caracterizado
porque
- a)
- se hace reaccionar un pentadienato de la fórmula II,
- en la que R^{1} posee el significado n-butilo, y R^{2} y R^{3} son iguales o diferentes, y significan, independientemente entre sí, alquilo con 1 a 4 átomos de carbono, o bien un anillo heterocíclico de cinco a siete eslabones junto con el átomo de N que los porta, con cloruro, o bien bromuro de hidrógeno, y
- b)
- se hidroliza el nicotinato I' obtenido de este modo,
- representando R^{1} n-butilo, en medio alcalino para dar ácido nicotínico I, representando Y hidroxi, y finalmente
\newpage
- c)
- en caso dado el ácido nicotínico obtenido de este modo se transforma en el correspondiente halogenuro de ácido I, representando Y bromo o cloro.
Los pasos de procedimiento aislados se explican
más detalladamente en el ejemplo de síntesis de derivados de
2-cloronicotínico (IA, IB e IC, partiendo de
2-ciano-5-dimetilaminopentadienato
de n-butilo (véase esquema 1).
Esquema
1
- a)
- para la obtención de 2-halógeno-nicotinatos I son apropiados 4 aminopentadienatos de la fórmula II, en la que R^{1} significa n-butilo, como se menciona inicialmente. Los substituyentes amino R^{2} y R^{3} de los compuestos II significan preferentemente alquilo con 1 a 4 átomos de carbono en cada caso, y en especial metilo respectivamente. Como disolventes entran en consideración líquidos polares, como ácido acético, alcoholes, como metanol, etanol, n-propanol, iso-propanol, n-butanol o isobutanol. Preferentemente se emplean disolventes apolares, como clorobenceno, y de modo especialmente preferente alquilbencenos como tolueno o xileno. En especial, además se emplean preferentemente mezclas de disolventes constituidas por un alquilbenceno, y, a modo de ejemplo ácido acético. En este caso se emplea el alquilbenceno generalmente en una proporción ponderal de 10 : 1 a 1 : 1, y preferentemente de 7 : 1 a 3 : 1, en relación al ácido acético. La reacción se efectúa habitualmente a temperaturas de 40 a 100ºC, y preferentemente a 50 hasta 75ºC. El halogenuro de hidrógeno se introduce por regla general en exceso molar de 2 a 10 veces, y preferentemente de 3 a 5 veces, en el desarrollo de 1 a 5, y preferentemente 2 a 4 horas. Por medio de bromuro de hidrógeno se llega a los 2-bromonicotinatos. Preferentemente se emplea cloruro de hidrógeno, con lo cual se hacen accesibles 2-cloronicotinatos. Preferentemente se introduce el halogenuro de hidrógeno, en especial el cloruro de hidrógeno, bajo 0,5 a 6 bar de presión. La fase de introducción de cloruro de hidrógeno se puede acortar de este modo a menos de media hora. En el régimen bajo presión las temperaturas durante la fase de introducción ascienden preferentemente a 10 - 45ºC, y a 60 - 70ºC durante el tiempo de agitación subsiguiente de una a varias horas. La elaboración se efectúa en general mediante lavado con agua. Los nicotinatos superiores según la invención se presentan casi exclusivamente en la fase orgánica, también en ácidos fuertes. Por lo tanto, se puede prescindir de un neutralizado parcial del agua de lavado ácida (por regla general se presenta un valor de pH de 0 a -1). Por consiguiente resultan varias ventajas del procedimiento según la invención. Por una parte se pueden ahorrar dos equivalentes de lejía, y además se evitan depósitos tipo alquitrán, que se producen a pH aproximadamente 2 en el neutralizado parcial de caldos de lavado ácidos. Estos depósitos dificultan considerablemente la separación de fases a escala de laboratorio. A escala industrial no se pueden separar los depósitos tipo alquitrán una vez formados. La separación de fases se puede realizar en este caso sólo si se elabora a un pH menor que 0,5. No obstante, este tipo de procedimiento no es rentable debido a la pérdida elevada de 2-halógeno nicotinato de (m)etilo. La fase orgánica contiene casi el 2-halógeno nicotinato total, que se puede purificar, a modo de ejemplo, por destilación. Para la obtención de ácido 2-halógeno nicotinato, la fase orgánica se puede emplear también directamente sin separación del disolvente.
- b)
- Para la hidrólisis de 2-halógeno nicotinatos son apropiadas, a modo de ejemplo, disoluciones acuosas de hidróxido sódico o potásico, carbonato sódico o potásico. Preferentemente se emplea hidróxido sódico al 5 hasta el 30%, y de modo especialmente preferente al 10 hasta el 20%. El hidróxido sódico se puede disponer de una vez. A tal efecto se disuelve el nicotinato en un disolvente orgánico (véase paso a)), o preferentemente en forma pura en el desarrollo de hasta 2 horas. En la hidrólisis, el éster se diluye preferentemente, en caso dado con un disolvente, se dispone, y se dosifica a las lejías. Este régimen permite condiciones de reacción suaves (pH: 12 a 13,5, temperatura de reacción: 40 - 60ºC), y tiempos de reacción más cortos de 0,5 a 1 hora. La hidrólisis se lleva a cabo en general a 30 hasta 80ºC, y preferentemente a 40 hasta 60ºC. El alcohol n-butílico eliminados precipita como fases separada, lo que facilita extraordinariamente una recuperación, y representa una ventaja adicional de esta forma preferente de ejecución del procedimiento. Por regla general se agita adicionalmente hasta 5 horas, preferentemente hasta 0,5 horas a la temperatura citada anteriormente. El ácido 2-halógeno nicotínico se precipita en general mediante acidificado de la fase acuosa, a modo de ejemplo con un ácido mineral, como ácido clorhídrico o ácido sulfúrico. Para la mejor cristalización, la mezcla de reacción se puede enfriar a menos de 25ºC durante el proceso de precipitación. Para la elaboración, el precipitado formado se filtra y se seca habitualmente. La hidrólisis de 2-cloronicotinato de n-butilo para dar ácido 2-cloronicotínico se desarrolla con especial facilidad. Se obtiene un producto convenientemente susceptible de succión, con humedad residual reducida.
- c)
- la transformación de ácido 2-halógeno nicotínico en el correspondiente halogenuro de ácido se puede efectuar con los agentes de halogenado habituales en la literatura. Para la obtención de cloruros de ácido 2-halógeno nicotínico son apropiados en especial cloruro de tionilo y fosgeno. En general se emplean 1 a 3 equivalentes de agente de halogenado, referido al ácido. Como disolventes son apropiados en especial hidrocarburos alifáticos y aromáticos. La temperatura de reacción asciende en general a 25 hasta 150ºC, y preferentemente a 70 hasta 120ºC. El halogenado se lleva a cabo preferentemente en presencia de un catalizador. Como catalizadores son apropiados, a modo de ejemplo, trifenilfosfina, óxido de trifenilfosfina y preferentemente dialquilformamidas, como N,N-dimetilformamida, N,N-dietilformamida, N,N-di(n-butil)formamida, N,N-di(sec-butil)formamida. En especial es preferente N,N-di(n-butil)formamida.
Los 5-aminopentadienatos de la
fórmula II' se pueden obtener preferentemente mediante condensación
de Knoevenagel de 3-aminoacroleína III y
cianacetatos IV (véase esquema 2). No obstante, en principio también
son apropiados para su obtención los métodos indicados, a modo de
ejemplo, en la EP-A 752 424 y en J. Org. Chem 41
(1976) 2066.
Esquema
2
El agua formada en la reacción según el esquema
2 se elimina continuamente de la mezcla de reacción, de modo
preferente, con ayuda de un circuito de descarga de agua. Como
disolvente, que es apropiado simultáneamente también como agente de
arrastre, se puede emplear preferentemente tolueno o xileno. En el
caso de empleo de xileno como agente de arrastre se puede trabajar
en vacío, de modo que el punto de ebullición de la mezcla de
reacción no sobrepase 110ºC. El final de la condensación se puede
determinar fácilmente por medio de la cantidad de agua formada.
En general se añaden a la mezcla de reacción los
catalizadores habituales en condensaciones de Knoevenagel. A tal
efecto son especialmente apropiadas aminas secundarias, y en
especial primarias, en combinación con un ácido, como por ejemplo
ácido acético. A modo de ejemplo es apropiada una mezcla de
catalizadores que contiene un 1 a un 10% en moles, preferentemente
un 3 a un 5% de una monoalquilamina y un 10 a un 50% en moles,
preferentemente un 15 a un 20% en moles de ácido acético. Son
preferentes monoalquilaminas con 1 a 8 átomos de carbono, como por
ejemplo n-butilamina o
n-octilamina.
Al final de la reacción se separa la fase
orgánica. A partir de esta se puede obtener el
5-aminopentadienato mediante separación por
destilación de disolvente en substancia, o preferentemente se puede
emplear la fase orgánica también directamente en la reacción de
ciclación descrita en a) (véase ejemplos).
\newpage
Con el procedimiento según la invención son
accesibles 2-cloronicotinatos de la fórmula I',
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
en la que R^{1} representa
n-butilo, que son extraordinariamente apropiados, a
modo de ejemplo, como productos intermedios para la obtención de
ácido
2-cloronicotínico.
\vskip1.000000\baselineskip
Se dispusieron 104 g (1 mol) de
3-dimetilaminoacroleína, 0,575 1 (0,5 kg) de xileno,
3,9 g de n-octilamina (3% en moles) y 129 g de
ácido acético (20% en moles), y se calentaron a ebullición. A tal
efecto se gotearon 152 g de cianacetato de n-butilo
(al 95%; 1,02 moles) en el intervalo de 0,5 horas. Entre tanto, y
durante el subsiguiente tiempo de agitación de 2 horas, se eliminó
el agua producida en la reacción. El disolvente se separó por
destilación, y se obtuvo el compuesto del título en un rendimiento
crudo de un 97%. Tras recristalización a través de isopropanol se
obtuvieron cristales en un 81% de rendimiento. Con un punto de
ebullición de 89ºC.
Etapa
a)
Ejemplo
1
Se dispuso 1 mol de
2-ciano-5-dimetilaminopentadienato
de n-butilo en 0,575 1 (0,5 kg) de xileno y 100 g de
ácido acético. A 65ºC se introdujeron 146 g (4 moles) de cloruro de
hidrógeno en el intervalo de 3 - 4 horas. Se agitó adicionalmente
una hora a 65ºC, a continuación se lavó dos veces con agua. Después
se separó por destilación el disolvente a una presión < 100
mbar. Tras destilación a una Kp_{20 \ mbar} de 156ºC se pudo
obtener el producto de valor en un 96% de rendimiento.
Se dispusieron 110 g (1 mol) de
3-dimetilaminoacroleína (al 90%), 3,9 g (3% en
moles) de n-octilamina y 12 g (20% en moles) de
ácido acético en 575 ml de xileno. La mezcla se calentó a ebullición
a una presión de 400 mbar, y a continuación se añadieron gota a
gota 148 g (1,05 moles) de cianacetato de n-butilo
en el intervalo de una hora. El agua producida en la reacción se
eliminó continuamente. Al no evaporarse más agua se calentó a 65ºC,
y en la disolución caliente a 65ºC se introdujo bajo 2 bar de
presión, en el intervalo de 10 - 30 minutos, 146 g (4 moles) de
cloruro de hidrógeno a 15 - 50ºC. A continuación se agitó
adicionalmente 3 horas a 65ºC. La disolución de reacción se lavó
con agua. Tras la separación de fases se obtuvieron 926 g de fase
orgánica con un contenido en HPLC de un 19,9%, lo que correspondía a
un rendimiento de un 86% en 2-cloronicotinato de
n-butilo. En primer lugar se separó por destilación
el disolvente, y finalmente sobredestiló el producto de reacción a
un Kp_{20 \ mbar} de 156ºC en un 80% de rendimiento.
La síntesis se ejecutó análogamente al ejemplo
2, y proporcionó, casi en el mismo rendimiento, el compuesto del
título con un Kp_{0,9 \ mbar} de 161ºC.
\newpage
(Comparativo)
Análogamente al ejemplo 2, partiendo de 110 g (1
mol) de
3-dimetilaminoacroleína (al 90%) y 120 g (1,05
moles) de cianacetato de etilo, y subsiguiente ciclación bajo
introducción de 146 g (4 moles) de cloruro de hidrógeno, se
obtuvieron 912 g de fase orgánica con un contenido según HPLC de un
13,0%, lo que corresponde a un rendimiento de un 67% en
2-cloronicotinato de butilo. A partir de la fase
orgánica se sobredestiló en primer lugar el disolvente, y
finalmente el producto de valor a un Kp_{20 \ mbar} de 143ºC en un
rendimiento de un 65%.
(Comparativo)
Se procedió como en el ejemplo 4, pero la fase
acuosa obtenida tras la ciclación, que presentaba en primer lugar
un pH de -0,7, se llevó a pH 0,5 con NaOH al 25%. Entre fase acuosa
y orgánica se formó una capa de alquitrán. La separación de fases
se consiguió sólo tras adición de cantidades adicionales de xileno.
Se obtuvieron 1540 g de fase orgánica con un contenido en HPLC de
un 9,3%, lo que corresponde a un rendimiento de un 78% en
2-cloronicotinato de butilo. A partir de la fase
orgánica se sobredestiló en primer lugar el disolvente, y
finalmente el producto de valor a un Kp_{20 \ mbar} de 143ºC en un
66% de rendimiento.
Etapa
b)
Ejemplo
6
Se dispusieron 96 g de NaOH (1,2 moles) como
disolución acuosa al 50%, y se calentó a 60ºC. En el intervalo de
media hora se añadieron gota a gota 213 g (1 mol) de
2-cloronicotinato de n-butilo. La
mezcla de reacción se agitó adicionalmente media hora más a esta
temperatura. La fase orgánica se lavó con 50 ml de agua, y se
reunieron las fases acuosas. Con HCl al 20% a 40 - 15ºC se ajustó un
pH de 1,2. El producto de valor precipitado se separó por
filtración, se lavó con 0,5 litros de agua fría, y se secó. El
rendimiento del compuesto del título ascendía a un 99%.
Se dispusieron 250 g de
2-cloronicotinato de n-butilo (95%
en peso, correspondientemente a 1,1 moles) en 142,4 g de agua, y se
calentó a 45ºC. En el intervalo de 50 minutos se añadieron con
dosificación 213 g de NaOH al 25% (1,33 moles) a esta temperatura,
y a continuación se agitó adicionalmente unos 30 minutos más a esta
temperatura. La elaboración se efectuó análogamente al ejemplo 6 i).
El rendimiento del compuesto del título ascendía a un 96,4%.
Etapa
c)
Ejemplo
7
A temperatura ambiente se dispusieron 800 g
(5,08 moles) de ácido
2-cloronicotínico, 1800 ml de xileno y 8 g (1% en
moles) de di(n-butil)formamida, y se
calentó a 100ºC. A esta temperatura se introdujeron 1005 g (10,15
moles) de fosgeno en el intervalo de 3 horas. Tras separación por
destilación del disolvente se destiló el cloruro de ácido a 73 -
85ºC y una presión de 1 - 2 mbar (rendimiento 94,5%).
Claims (7)
1. Procedimiento para la obtención de derivados
de ácido 2-halógeno- nicotínico
de la fórmula I
\vskip1.000000\baselineskip
en la que X tiene el significado
bromo o cloro, e Y representa hidroxi, bromo o cloro,
caracterizado
porque
- a)
- se hace reaccionar un pentadienato de la fórmula II,
\vskip1.000000\baselineskip
- en la que R^{1} posee el significado n-butilo, y R^{2} y R^{3} son iguales o diferentes, y significan, independientemente entre sí, alquilo con 1 a 4 átomos de carbono, o bien un anillo heterocíclico de cinco a siete eslabones junto con el átomo de N que los porta, con cloruro, o bien bromuro de hidrógeno, y
- b)
- se hidroliza el nicotinato I' obtenido de este modo,
\vskip1.000000\baselineskip
- representando R^{1} n-butilo, en medio alcalino para dar ácido nicotínico I, representando Y hidroxi, y finalmente
- c)
- en caso dado el ácido nicotínico obtenido de este modo se transforma en el correspondiente halogenuro de ácido I, representando Y bromo o cloro.
2. Procedimiento según la reivindicación 1 para
la obtención de ácido 2-cloronicotínico,
caracterizado porque se hace reaccionar un pentadienato de la
fórmula II según la reivindicación 1 con cloruro de hidrógeno a una
presión de 0,5 a 6 bar, y a continuación se hidroliza.
3. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque en la reacción de ciclación a) se emplea
como disolvente un hidrocarburo aromático.
4. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque en el paso c) la obtención de halogenuro
de ácido se efectúa en presencia se cantidades catalíticas de
di(n-butil)formamida.
5. Procedimiento según la reivindicación 2,
caracterizado porque el pentadienato de la fórmula II según
la reivindicación 1 se obtiene mediante condensación de una
3-aminoacroleína de la fórmula III,
\vskip1.000000\baselineskip
\newpage
en la que R^{2} y R^{3} poseen
el significado citado en la reivindicación 1, y se obtiene un
cianacetato de la fórmula
IV
en la que R^{1} posee el
significado citado en la reivindicación
1.
6. Procedimiento según la reivindicación 5,
caracterizado porque la condensación de
3-aminoacroleína III y de cianacetato IV para dar
pentadienato II y la ciclación de II para dar nicotinato I' según la
reivindicación 1, se efectúa sin aislamiento intermedio de
pentadienato II.
7. 2-cloronicotinato de
n-butilo.
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