ES2319162T3 - Produccion de fluorometil-2.2.2-trifluoro-1-(trifluorometil)etileter. - Google Patents
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Abstract
Un procedimiento para preparar fluorometil-2,2,2-trifluoro-1-(trifluorometil)etiléter (sevoflurano) que comprende las siguientes etapas: (a) hacer reaccionar una mezcla que comprende 1,1,1,3,3,3- hexafluoro-2-propanol (HFIP), formaldehído y fluoruro de hidrógeno para formar sevoflurano; (b) destilar de la mezcla de reacción una mezcla azeotrópica de sevoflurano y fluoruro de hidrógeno; y (c) separar el sevoflurano de la mezcla azeotrópica.
Description
Producción de
fluorometil-2,2,2-trifluoro-1-(trifluorometil)etiléter.
La presente invención es un procedimiento para
preparar el anestésico por inhalación
fluorometil-2,2,2-trifluoro-1-(trifluorometil)etiléter
(también conocido como sevoflurano), mediante un procedimiento en
equilibrio en el que el equilibrio se desplaza favorablemente
mediante la eliminación del producto por destilación en condiciones
de equilibrio activo o mediante la extracción del producto de la
mezcla en equilibrio. Este procedimiento está basado en materiales
iniciales comercialmente disponibles, genera mayores producciones
del producto deseado y es más económico que los procedimientos de
la técnica anterior.
Se ha revelado un número de procedimientos para
preparar sevoflurano (SVF). Las patentes estadounidenses n.^{os}
3.683.092 y 3.689.571 describen el reemplazo del cloro del
clorometil-2,2,2-trifluoro-1-(trifluorometil)etiléter
por flúor usando fluoruro de potasio en un disolvente, sulfolano, a
120ºC, y la patente estadounidense n.º 4.874.901 revela el
reemplazo sin añadir disolvente a temperatura (185ºC) y presión
(1.720 kPa) elevadas. También se usaron otros reactivos de
fluoración para reemplazar el cloro. La patente estadounidense n.º
5.886.239 usa fluorhidrato de diisopropiletilamina y la patente
europea EP-A-0 901 999 usa una
mezcla de una amina y un fluoruro de hidrógeno (HF). El material
inicial
clorometil-2,2,2-trifluoro-1-(trifluorometil)etiléter
no se encuentra comercialmente disponible. Según la patente
estadounidense n.º 3.683.092, se prepara mediante la cloración de
metil-2,2,2-trifluoro-1-(trifluorometil)etiléter,
que puede ser sintetizado a partir de
1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-propanol,
según lo descrito en la patente estadounidense n.º 3.911.024.
La fluoración directa del
metil-2,2,2-trifluoro-1-(trifluorometil)etiléter
en SVF se reivindica usando reactivos extremadamente potentes y
caros tales como el trifluoruro de bromo en la patente
estadounidense n.º 3.683.092 y flúor molecular al 20% en argón en
la patente estadounidense n.º 3.897.502.
Otra vía para obtener SVF, revelada en la
patente estadounidense n.º 4.874.902, usa
1,1,1,3,3,3-hexacloro-2-propanol
como material inicial que se convierte en
metil-2,2,2-tricloro-1-(triclorometil)etiléter,
y luego se somete a una fluoración con trifluoruro de bromo para
proporcionar SVF. Alternativamente, el
metil-2,2,2-tricloro-1-(triclorometil)etiléter
se somete a una cloración, y el correspondiente clorometiléter, a
múltiples fluoraciones usando trifluoruro de bromo.
La patente estadounidense n.º 5.705.710 describe
la preparación de SVF mediante la fluoración de metoximalononitrilo
usando trifluoruro de bromo.
Los procedimientos anteriormente mencionados de
preparación del SVF requieren varias etapas, están basados en
materiales iniciales que no se encuentran comercialmente disponibles
o usan reactivos peligrosos.
La fluorometilación directa en SVF del
1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-propanol
(HFIP) comercialmente disponible se describe en varias patentes. En
la patente estadounidense n.º 4.250.334, se calientan HFIP, HF y
formaldehído (CH_{2}O) en presencia de ácido sulfúrico
concentrado para producir de manera continua SVF recogido en un
separador
frío.
frío.
Según la patente estadounidense n.º 4.469.898,
las producciones de SVF se mejoran añadiendo un exceso de ácido
sulfúrico u otros aditivos para secuestrar el agua producida en la
fluorometilación del HFIP.
(CF_{3})_{2}CH-OH
+ HF + CH_{2}O \leftrightarrow
(CF_{3})_{2}CH-O-CH_{2}F
+
H_{2}O
Sin embargo, habría que usar una cantidad
considerable de ácido sulfúrico concentrado u otro ácido de Bronsted
y/o de Lewis (aprox. 3 veces mayor que el HFIP en peso) para
alcanzar una producción del 76-78%. Por
consiguiente, se generan grandes cantidades de residuos (orgánicos
e inorgánicos) mediante el procedimiento.
El documento WO 97/25303 revela la preparación
de SVF mediante la reacción de HFIP con bis(fluorometil)éter
en presencia de ácido sulfúrico, en la que se genera el producto
deseado con un rendimiento del 55-60% junto con un
subproducto de acetal.
Si no se usa ácido sulfúrico, ni un agente de
deshidratación, protonación o de generación de iones de fluoruro,
las producciones de SVF son muy bajas, como se muestra en la patente
estadounidense n.º 3.689.571.
\newpage
La presente invención proporciona un
procedimiento para preparar
fluorometil-2,2,2-trifluoro-1-(trifluorometil)etiléter
(sevoflurano) que comprende las siguientes etapas:
- (a)
- hacer reaccionar una mezcla que comprende 1,1,1,3,3,3- hexafluoro-2-propanol (HFIP), formaldehído y fluoruro de hidrógeno para formar sevoflurano;
- (b)
- destilar de la mezcla de reacción una mezcla azeotrópica de sevoflurano y fluoruro de hidrógeno; y
- (c)
- separar el sevoflurano de la mezcla azeotrópica.
Se descubrió una mezcla azeotrópica de baja
temperatura de ebullición de SVF y HF tal que cuando se retira el
SVF por destilación, éste es retirado como una mezcla azeotrópica
con el HF. Durante este procedimiento, también se retira el agua
por destilación de la mezcla de temperatura de ebullición constante
de agua y HF (p.e.: 115ºC). El SVF, retirado en forma de mezcla
azeotrópica con HF, se separa del HF mediante varios procedimientos:
(i) lavar la mezcla con agua; (ii) extraer con disolventes que
disuelven el SVF, pero no el HF; (iii) enfriar la mezcla
azeotrópica para separar las capas; y (iv) destilar la mezcla
azeotrópica de SVF/HF a diferentes presiones para obtener una mezcla
enriquecida en SVF.
Una realización preferida de la invención
implica ejecutar la reacción de fluorometilación durante la
destilación. Esto se realiza con un reactor dotado de dos columnas.
Una se usa para separar, como producto de cabeza, la mezcla de
HF/SVF del vapor sobre la mezcla en equilibrio. Se descubrió que el
SVF y el HF forman la mezcla azeotrópica de baja temperatura de
ebullición descrita en la tabla 4. La otra columna se carga con el
líquido del reactor y elimina la mezcla de temperatura de
ebullición constante de HF/agua como el producto de fondo. El
destilado de cabeza de esta segunda columna es reciclado hacia el
reactor.
En la práctica, el destilado de la mezcla
azeotrópica de HF/SVF puede contener un exceso de HF, porque la
mezcla azeotrópica hierve sólo ligeramente por debajo que el HF. [El
uso del término mezcla azeotrópica de SVF/HF en el texto pretende
incluir la mezcla azeotrópica real y la mezcla azeotrópica que
incluye un exceso de HF]. El producto cabeza de la primera columna,
que se denomina "mezcla azeotrópica de HF/SVF", pasará a uno
de los varios procedimientos de separación para obtener SVF puro y
devolver el HF al procedimiento de reacción/destilación.
Se puede separar la mezcla azeotrópica de HF/SVF
simplemente lavando el HF con agua. El SVF tiene una pureza del
aproximadamente 99%.
Como alternativa al agua, es posible separar el
SVF del HF mediante extracción con una gran variedad de disolventes
adecuados, que sean insolubles en fluoruro de hidrógeno (véase el
apartado 2, infra). Tras la extracción del SVF, se puede
reciclar el HF hacia la reacción y se puede separar el SVF del
disolvente y purificarlo hasta una pureza deseada.
Otro enfoque para separar el SVF del HF es
enfriar la mezcla. Tras enfriar, comienza la separación a una
temperatura más baja dependiendo de la composición de la mezcla de
HF/SVF. Las proporciones entre SVF/HF son diferentes en cada capa.
Se puede destilar la capa separada enriquecida en SVF para obtener
la mezcla azeotrópica de SVF/HF como el producto de menor
temperatura de ebullición y el exceso de SVF como el producto de
mayor temperatura de ebullición. Es posible devolver la capa
enriquecida en HF al procedimiento de reacción/destilación.
Otro procedimiento más de separación de SVF/HF
consiste en variar la composición de la mezcla azeotrópica de
SVF/HF mediante el uso de diferentes presiones (Tabla 4). La
composición azeotrópica que tiene un mayor contenido de SVF se
puede destilar a una presión diferente para proporcionar una mezcla
azeotrópica que contenga menos SVF como el producto de menor
temperatura de ebullición y el exceso de SVF como el producto de
mayor temperatura ebullición puro.
Cuatro subproductos principales: se encontraron
el
bis{[2,2,2-trifluoro-1-(trifluorometil)etoxi]metil}éter
(compuesto A), el
di[2,2,2-trifluoro-1-(trifluorometil)etil]acetal
de formaldehído (compuesto B), el
fluorometil[2,2,2-trifluoro-1-(trifluorometil)etil]acetal
de formaldehído (compuesto C) y el bis(fluorometil)éter
(compuesto D). En una ejecución por lotes, se descubrió que sus
concentraciones disminuían hasta niveles casi indetectables al final
de la destilación. Los cuatro compuestos reaccionarán también
durante una destilación continua generando más SVF pasando por los
siguientes equilibrios.
Estos subproductos están publicados en la
bibliografía (patentes estadounidenses n.º 3.689.571 y 4.469.898,
WO 97/30961 y WO 97/25303), en la que fueron usados como una fuente
de SVF.
En vista de la química descrita anteriormente,
resulta obvio que los poliéteres de fórmula general
R_{1}O(CH_{2}O)nR_{2}, en la que n es un número
pequeño, y R_{1} y R_{2} son hidrógenos, grupos alquilo o grupos
haloalquilo, pero en la que tanto R_{1} como R_{2} no son
hidrógenos en una fórmula, volverán a sus materiales iniciales en
condiciones de reacción/destilación. Cuando el grupo haloalquilo es
1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-propilo,
se formará SVF.
Será obvio para los expertos en la técnica que
es posible realizar esta destilación en condiciones de reacción
bien en lotes o de una manera continua. En condiciones continuas,
los reactivos serían añadidos al sistema de destilación con las
cantidades de los nuevos componentes reducidas por las cantidades de
los reactivos que se estuvieran reciclando de manera continua. La
reacción/destilación debería ejecutarse de manera continua con
columnas capaces de separar la mezcla azeotrópica de SVF del resto
de los reactivos y la mezcla de temperatura de ebullición constante
de agua y HF de un tamaño suficiente, incluyendo el evaporador, para
mantener la producción deseada. En este procedimiento, el equipo
asociado con la separación de HF y SVF también proporcionaría el
SVF puro y fluidos para un reciclado continuo. Se deberían ajustar
las condiciones para que se aproximaran a las condiciones óptimas
tanto para la reacción como para la destilación.
La reacción se debería llevar a cabo con un
exceso estequiométrico de HF con el fin de hacer avanzar el
equilibrio y proporcionar las mezclas azeotrópicas de HF/SVF y
HF/H_{2}O. El procedimiento avanza bien con 15-18,
o preferiblemente, con 25-30 equivalentes molares
de HF con respecto a HFIP.
El término "formaldehído" (CH_{2}O) como
se usa en esta solicitud, a no ser que se indique lo contrario,
pretende incluir polímeros de formaldehído, tales como trioxano, que
es el preferido, y paraformaldehído.
La temperatura de reacción no es fundamental,
pero las producciones se mejoran sustancialmente por encima de los
50ºC. Preferiblemente, se puede realizar la destilación de los
reactivos bajo una presión autógena de 310-380 kPa
garantizando temperaturas del crisol de 45-75ºC.
Las necesidades de los disolventes adecuados
para esta extracción son las siguientes:
- 1.
- El disolvente debería extraer selectivamente el SVF de la mezcla de fluorometilación sin extraer el HFIP.
- 2.
- Debería ser hidrófobo.
- 3.
- No debería extraer cantidades considerables de HF.
- 4.
- No debería extraer cantidades considerables de CH_{2}O o sus formas poliméricas.
- 5.
- El disolvente debería ser fácilmente separable del SVF.
Se han evaluado varios disolventes no polares en
cuanto a su capacidad para extraer SVF y HFIP de HF. Se midieron
las separaciones de SVF y de HFIP en un sistema de disolvente/HF
mezclando una pequeña cantidad de bien SVF o HFIP con una mezcla de
dos capas de volúmenes iguales de un determinado disolvente y HF a
25ºC. Tras mezclar suficientemente hasta alcanzar el equilibrio, se
determinó la fracción de compuesto original encontrada en el
disolvente mediante una cromatografía en fase gaseosa (CG) y se
cuantificó usando patrones. Los resultados se ofrecen en la tabla
1.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Como demuestra la tabla 1, hay una gran variedad
de disolventes que son capaces de extraer el SVF del HF. De estos
disolventes, parece que el aceite 0,8 de HC es el mejor. Por otro
lado, ninguno de estos disolventes estudiados extrajo una cantidad
significativa de HFIP del HF. A partir de estos datos, parecería que
los disolventes de CFC también serían buenos candidatos para la
extracción. Por consiguiente, se espera que los clorofluorocarburos,
los clorohidrocarburos, los perfluorohidrocarburos, los
perfluoroéteres, los hidrocarburos y otros disolventes que
satisfagan los requisitos mencionados anteriormente sean adecuados
para desplazar el equilibrio.
A continuación, se describirá la invención más
detalladamente con referencia a los siguientes ejemplos:
\vskip1.000000\baselineskip
En un reactor Monel de 0,3 l, dotado con una
columna de destilación de 12,2 cm x 2,5 cm, un manómetro, un
termopar, una salida de gas, una entrada de líquido y una barra
agitadora, se colocó trioxano (15,0 g; 0,50 moles como CH_{2}O;
exceso del 67%). Se enfrió el reactor hasta -30ºC, se vació y se
cargó con HF anhidro (175 g; 8,75 moles) y HFIP (56,0 g; 0,333
moles). Se calentó la mezcla y comenzó la destilación a presión
atmosférica. Se recogieron ciento cinco gramos de material a un p.e.
de 19-20ºC. Se añadió más HF (139 g) y se continuó
con la destilación hasta proporcionar un segundo corte (157 g) con
un p.e. de 19ºC. Se introdujo otra porción de HF (157 g) y se
continuó con la destilación hasta generar un tercer corte a 19ºC. Se
analizaron los destilados combinados mezclando una muestra con
agua, separando la capa orgánica y analizándola mediante CG. Se
aisló un total de 37,4 g (0,187 moles) de SVF con la pureza >
99%. Se metió en agua una muestra del crisol, se neutralizó con
solución de hidróxido de potasio y se analizó mediante
EM-CG con patrones externos mostrando 21,1 g (0,126
moles) de HFIP inicial. De este modo, la conversión fue del 62% y la
producción de SVF fue del 92%.
\vskip1.000000\baselineskip
Las reacciones se iniciaron según lo descrito en
el ejemplo 1, pero las destilaciones se llevaron a cabo a presiones
elevadas (véase la tabla 2). Se analizaron los destilados y los
contenidos del crisol según lo descrito anteriormente para
determinar las cantidades restantes de HFIP sin reaccionar y el SVF
formado.
De una manera similar al ejemplo 1, se cargaron
trioxano (9,0 g; 0,3 moles como CH_{2}O), HFIP (169,7 g; 1,01
moles, exceso del 237% de HFIP) y HF (362,4 g; 18,12 moles) en un
crisol de 1,0 l. Se destiló la mezcla a una presión de
230-240 kPa. Se obtuvo SVF con una pureza mayor del
99,5% de las muestras lavadas con agua. Simultáneamente, se lavaron
las muestras del crisol (\sim10 g) con agua, se extrajeron con una
mezcla de tetraclorohexafluorobutanos, aceite 0,8 de halocarburo (2
x 2 ml), y se analizaron los extractos mediante CG para controlar el
progreso de la reacción (véase la tabla 3). Tras \sim6 h de
reacción/destilación, se añadió agua al crisol, se neutralizaron
los contenidos del crisol con solución de hidróxido de potasio y se
destilaron a la presión atmosférica para recuperar el HFIP sin
reaccionar. Se recogieron dos fracciones con un p.e. de
58-60ºC (HFIP al 99%) y 67-98ºC
(HFIP al 39%) que tenían un total de
99,6 g (0,593 moles) de HFIP. Se descubrió que la conversión del HFIP fue del 29% y la producción de SVF fue del 79%.
99,6 g (0,593 moles) de HFIP. Se descubrió que la conversión del HFIP fue del 29% y la producción de SVF fue del 79%.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
- Mezcla inicial, peso
- 155,8 g
- Proporción de HF/SVF
- 63:37
\vskip1.000000\baselineskip
Tras enfriar hasta -63ºC el volumen de la capa
inferior era de aproximadamente 20-25 ml. Se
separaron las capas, se pesaron y se mezcló cada una con agua con
hielo. Se recogió y se pesó el SVF separado del agua con hielo de
cada una de las capas.
- Capa inferior, peso
- 30,4 g
- Agua con hielo
- 140,1 g
- SVF separado
- 27,1 g
- HF/SVF en la capa inferior
- 11:89
\vskip1.000000\baselineskip
- Capa superior, peso
- 125,1 g
- Agua con hielo
- 377,9 g
- SVF separado
- 30,1 g
- HF/SVF de la capa superior
- 76:24
\vskip1.000000\baselineskip
- SVF total de ambas capas, g
- 57,2 g
- Recuperación de SVF, % 57,2/155,8 x 0,37 =
- 99
\vskip1.000000\baselineskip
Como puede observarse, la proporción de HF/SVF
es considerablemente más rica en SVF en la capa inferior de la
mezcla enfriada de lo que lo es a temperaturas ambiente. Esta mezcla
enriquecida se separa fácilmente en SVF puro y la mezcla
azeotrópica de HF/SVF mediante destilación.
\newpage
En la tabla 4 figuran los puntos de ebullición
de la mezcla azeotrópica y las composiciones de SVF y HF encontradas
mediante destilación a varias presiones. La mezcla azeotrópica
obtenida a 450 kPa contiene SVF al 45%. Es posible destilar una
mezcla de esta composición a 100 kPa para obtener una mezcla
azeotrópica que contenga SVF al 20% como el componente de menor
temperatura de ebullición y SVF puro como el componente de mayor
temperatura de ebullición.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Claims (12)
1. Un procedimiento para preparar
fluorometil-2,2,2-trifluoro-1-(trifluorometil)etiléter
(sevoflurano) que comprende las siguientes etapas:
- (a)
- hacer reaccionar una mezcla que comprende 1,1,1,3,3,3- hexafluoro-2-propanol (HFIP), formaldehído y fluoruro de hidrógeno para formar sevoflurano;
- (b)
- destilar de la mezcla de reacción una mezcla azeotrópica de sevoflurano y fluoruro de hidrógeno; y
- (c)
- separar el sevoflurano de la mezcla azeotrópica.
2. El procedimiento de la reivindicación 1, en
el que la etapa (a) comprende hacer reaccionar la mezcla que
comprende
1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-propanol
(HFIP), formaldehído y fluoruro de hidrógeno bajo destilación en
ausencia de un agente secuestrante de agua distinto de fluoruro de
hidrógeno.
3. El procedimiento según la reivindicación 1 ó
2, que comprende hacer reaccionar
1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-propanol
con formaldehído y un exceso estequiométrico de fluoruro de
hidrógeno bajo destilación.
4. El procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores que se lleva a cabo a presiones
elevadas.
5. El procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores que comprende además convertir los
subproductos de la reacción en sevoflurano, siendo dichos
subproductos seleccionados entre
bis{[2,2,2-trifluoro-1-(trifluorometil)etoxi]metil}éter,
di[2,2,2-trifluoro-1-(trifluorometil)etil]acetal
de formaldehído,
fluorometil[2,2,2-trifluoro-1-(trifluorometil)etil]acetal
de formaldehído,
metil[2,2,2-trifluoro-1-(trifluorometil)etil]acetal
de formaldehído y bis(fluorometil)éter, y comprendiendo
dicha conversión mantener los subproductos en condiciones de
reacción o reciclar los subproducto hacia la reacción.
6. El procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 5, en el que el sevoflurano se separa del
fluoruro de hidrógeno mediante enfriamiento, y como resultado de
dicho enfriamiento se establecen dos capas, una de las cuales está
enriquecida en sevoflurano del que se puede obtener sevoflurano más
puro mediante destilación.
7. El procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 5, en el que el sevoflurano se separa de su
mezcla azeotrópica de fluoruro de hidrógeno mediante destilación a
una presión para obtener una mezcla azeotrópica de contenidos
diferentes de la que se puede obtener sevoflurano más puro mediante
destilación a otra presión.
8. El procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 5, en el que el sevoflurano se separa de su
mezcla azeotrópica de fluoruro de hidrógeno lavando el HF con agua o
mediante la extracción con un disolvente.
9. El procedimiento según la reivindicación 8,
en el que el disolvente se selecciona del grupo constituido por
clorofluorocarburos, clorohidrocarburos, perfluorohidrocarburos,
perfluoroéteres e hidrocarburos.
10. El procedimiento según la reivindicación 9,
en el que el disolvente es aceite 0,8 de HC.
11. El procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que dicha mezcla comprende uno o
más poliéteres seleccionados de entre
bis{[2,2,2-trifluoro-1-(trifluorometil)etoxi]metil}éter,
di[2,2,2-trifluoro-1-(trifluorometil)etil]acetal
de formaldehído,
fluorometil[2,2,2-trifluoro-1-(trifluorometil)etil]acetal
de formaldehído y bis(fluorometil)éter.
12. El procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores en el que el agua se elimina de la
mezcla de reacción como una mezcla de temperatura de ebullición
constante con fluoruro de hidrógeno.
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