ES2383812T3 - Procedimiento para producir 2-oxo-1-fenil-3-oxabiciclo[3.1.0]hexano - Google Patents

Procedimiento para producir 2-oxo-1-fenil-3-oxabiciclo[3.1.0]hexano Download PDF

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Yoshihide Niimoto
Hiroharu Kumazawa
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Abstract

Procedimiento para producir 2-oxo-1-fenil-3-oxabiciclo[3.1.0]hexano que comprendeº hacer reaccionar fenilacetonitrilo con epiclorhidrina en presencia de hidruro de sodio en un disolvente que comprende un disolvente polar apr6tico que es por lo menos un tipo seleccionado de entre el grupo constituido por N, N-dimetilformamida, N, N'-dimetilimidazolidinona, N, N'-dimetilacetamida y N-metilpirrolidona; seguido de hidr6lisis alcalina y tratamiento con acido.

Description

Procedimiento para producir 2-oxo-1-fenil-3-oxabiciclo[3.1.0]hexano.
Campo de la invención
La presente invenci6n se refiere a un procedimiento para producir 2-oxo-1-fenil-3-oxabiciclo[3.1.0]hexano.
Antecedentes de la invención
El 2-oxo-1-fenil-3-oxabiciclo[3.1.0]hexano es util como producto intermedio para la sintesis de clorhidrato de (Z)-1fenil-1-dietilaminocarbonil-2-aminometilciclopropano, que se utiliza actualmente como agente terapeutico contra la depresi6n. El procedimiento de sintesis de 2-oxo-1-fenil-3-oxabiciclo[3.1.0]hexano se ilustra mediante un procedimiento de reacci6n entre fenilacetonitrilo y epiclorhidrina en presencia de amida s6dica en benceno, hidr6lisis y, a continuaci6n, acidificaci6n (por ejemplo, FR2302994B, J. Org. Chem.,1996, 61, 915-923, Journal of Synthetic Organic Chemistry, Japan, vol. 55, n° 10, paginas 868-876 (1997), y similares).
Sin embargo, el procedimiento anterior utiliza amida s6dica como base. Esto resulta problematico debido a que la amida s6dica es dificil de obtener a escala industrial y dificil de manipular debido a que facilmente se hidroliza o se oxida en presencia de aire. Ademas, existe el problema de que dicha oxidaci6n en aire genera sustancias explosivas. En el documento Boll. Chim. Farm. 117 (1978), paginas 331-342, se describe la sintesis de acidos cis-aril-1hidroximetil-2-ciclopropano-carboxilicos mediante la acci6n de aniones de carbono de arilacetonitrilos sobre la epiclorhidrina. En el documento J. Med. Chem. 1995, 38, paginas 2.964 a 2.968, se describen metodos para preparar (±)-(Z)-2(aminometil)-1-fenilciclopropano-N,N-dietilcarboxamida y sus derivados. En el documento Organic Letters 2001, 3(24), paginas 3.903 a 3.905, se describe la ciclaci6n de 1,1-dianiones con epibromhidrina, que da lugar a la formaci6n quimioselectiva, regioselectiva y diastereoselectiva de hidroximetilciclopropanos funcionalizados.
Características de la invención
La presente invenci6n pretende resolver los problemas anteriores y dar a conocer un procedimiento seguro, sencillo e industrialmente ventajoso para preparar 2-oxo-1-fenil-3-oxabiciclo[3.1.0]hexano. Tras estudiar cuidadosamente los problemas anteriores, los presentes inventores han alcanzado la presente invenci6n. Concretamente, la presente invenci6n presenta los siguientes aspectos.
[1] Un procedimiento para preparar 2-oxo-1-fenil-1-oxabiciclo[3.1.0]hexano, que comprende la reacci6n entre fenilacetonitrilo y epiclorhidrina en presencia de hidruro de sodio en un disolvente, que comprende un disolvente polar apr6tico que es por lo menos un disolvente seleccionado de entre el grupo constituido por N,Ndimetilformamida, N,N'-dimetilimidazolidinona, N,N'-dimetilacetamida y N-metilpirrolidona; seguida de hidr6lisis alcalina y tratamiento con acido.
[2] El procedimiento segun el punto [1], en el que el disolvente es un disolvente mixto que consiste en dicho disolvente polar apr6tico y tolueno.
[3] Procedimiento segun los puntos [1] o [2], en el que dicho disolvente polar apr6tico es N,N'-dimetilimidazolina.
[4] Procedimiento segun el punto [1], en el que la cantidad de epiclorhidrina es, por lo menos, 1 equivalente gramo
por 1 equivalente gramo de fenilacetonitrilo.
[5] El procedimiento segun el punto [1], en el que la cantidad de hidruro de sodio esta comprendida entre 1,1 equivalentes gramo y 3 equivalentes gramo por 1 equivalente gramo de fenilacetonitrilo.
[6] El procedimiento segun el punto [1], en el que la temperatura de reacci6n esta comprendida entre -10 y +50°C.
[7] El procedimiento segun el punto [1], en el que el liquido de reacci6n obtenido por la reacci6n de fenilacetonitrilo con epiclorhidrina se somete a hidr6lisis alcalina y, a continuaci6n, el liquido obtenido por hidr6lisis alcalina se somete a tratamiento con acido.
[8] El procedimiento segun el punto [7], en el que el liquido obtenido por hidr6lisis alcalina es una capa acuosa separada del liquido de reacci6n obtenido por hidr6lisis alcalina.
[9] El procedimiento segun el punto [8], en el que el tratamiento con acido se lleva a cabo con la presencia concurrente de un disolvente hidr6fobo.
Descripción de las formas de realización preferidas
A continuaci6n, la presente invenci6n se describe en detalle. El procedimiento para preparar 2-oxo-1-fenil-3oxabiciclo[3.1.0]hexano segun la presente invenci6n incluye la reacci6n entre fenilacetonitrilo y epiclorhidrina en presencia de hidruro de sodio. Tras completar la reacci6n, el producto de la misma se somete adicionalmente a hidr6lisis alcalina y tratamiento con acido convencionales a fin de obtener 2-oxo-1-fenil-3-oxabiciclo[3.1.0]hexano.
Reacci6n entre el fenilacetonitrilo y la epiclorhidrina
En la presente reacci6n, se utiliza hidruro de sodio como base. Preferentemente, la cantidad de hidruro de sodio que se utiliza esta comprendida entre 1,1 y 3 equivalentes por 1 equivalente de fenilacetonitrilo, y mas preferentemente entre 1,2 y 2 equivalentes. El hidruro de sodio esta comercializado en forma de suspensi6n en un aceite mineral, que es mas estable frente a la hidr6lisis o a la oxidaci6n en el aire y mas facil de manipular en comparaci6n con la amida s6dica utilizada en los procesos de producci6n convencionales, y, ademas, el hidruro de sodio no genera nunca sustancias explosivas.
En la presente reacci6n se utiliza un disolvente, y dicho disolvente comprende un disolvente polar apr6tico que es por lo menos un disolvente seleccionado entre N,N-dimetilformamida (en lo sucesivo, designado a veces OMF), N,N'-dimetilimidazolidinona (en adelante, designado a veces OMI), N,N-dimetilacetamida (en lo sucesivo, designado a veces OMAC) y N-metilpirrolidona (en adelante, designado a veces NMP). Estos disolventes se pueden utilizar solos o en forma de mezcla de dos o mas de los mismos. Cuando se utiliza una mezcla, la relaci6n de mezcla de la misma no esta particularmente limitada. Alternativamente, el disolvente puede incluir un disolvente mixto que consiste en dicho disolvente polar apr6tico y tolueno. En este caso, el contenido de disolvente polar apr6tico en el disolvente mixto es preferentemente del 50% en peso o mas, y mas preferentemente del 75% en peso o mas, con el fin de prevenir la disminuci6n de la proporci6n de anionizaci6n del fenilacetonitrilo por parte del hidruro de sodio.
Habitualmente, la cantidad de disolvente esta comprendida entre 1 y 10 kg por 1 kg de fenilacetonitrilo, y preferentemente entre 2 y 4 kg.
En la presente reacci6n, con el fin de prevenir una disminuci6n del rendimiento, habitualmente la cantidad de epiclorhidrina es, por lo menos, de 1 equivalente por 1 equivalente de fenilacetonitrilo. Por otro lado, la permanencia en el sistema de reacci6n de epiclorhidrina sin reaccionar (cantidad en exceso con respecto a fenilacetonitrilo) no tiene ninguna consecuencia negativa. Sin embargo, por motivos econ6micos, la cantidad de epiclorhidrina esta comprendida entre 1 y 2 equivalentes por 1 equivalente de fenilacetonitrilo.
A fin de controlar la velocidad de reacci6n y prevenir la aparici6n de impurezas, la temperatura de reacci6n esta comprendida preferentemente entre -10 y +50°C, y mas preferentemente entre 10 y 20°C. Habitualmente, el tiempo de reacci6n esta comprendido entre 0,5 y 20 horas, aunque puede variar en funci6n de la temperatura de reacci6n.
En la reacci6n mencionada anteriormente entre fenilacetonitrilo y epiclorhidrina en presencia de hidruro de sodio, la reacci6n se puede llevar a cabo mezclando hidruro de sodio, fenilacetonitrilo y epiclorhidrina, sin estar particularmente limitado el orden de mezcla de los mismos. Por ejemplo, el hidruro de sodio, el fenilacetonitrilo y la epiclorhidrina se pueden anadir al disolvente (sin estar particularmente limitado el orden de adici6n), o se pueden suspender o disolver con el disolvente por separado y a continuaci6n mezclarse las respectivas suspensiones o soluciones (sin estar particularmente limitado el orden de adici6n).
El avance de la reacci6n se puede confirmar comprobando el cambio de concentraci6n de fenilacetonitrilo en el sistema de reacci6n, y la compleci6n de la reacci6n se puede confirmar por la desaparici6n del fenilacetonitrilo. Tras la compleci6n de la reacci6n mencionada anteriormente, se obtiene 2-oxo-1-fenil-3-oxabiciclo[3.1.0]hexano por
hidr6lisis alcalina y tratamiento con acido.
Hidr6lisis alcalina
Los alcalis que se pueden utilizar en la presente hidr6lisis alcalina no estan particularmente limitados. Sus ejemplos incluyen hidr6xido de potasio, hidr6xido de sodio, hidr6xido de litio, hidr6xido de calcio y similares. Entre estos, el hidr6xido de potasio y el hidr6xido de sodio resultan preferidos por su coste. La cantidad de alcali utilizado esta comprendida entre 1 y 3 equivalentes por 1 equivalente de fenilacetonitrilo, y preferentemente entre 1,5 y 2 equivalentes. Habitualmente, la temperatura de reacci6n esta comprendida entre 30 y 100°C, y preferentemente es una temperatura de reflujo. Habitualmente, el tiempo de reacci6n esta comprendido entre 5 y 30 horas.
Ademas, la hidr6lisis alcalina se puede llevar a cabo incorporando un catalizador de transferencia de fase. Los ejemplos de catalizador de transferencia de fase incluyen sulfato de tetrabutilamonio, cloruro de tetrabutilamonio, bromuro de tetrabutilamonio, sulfato de benciltrimetilamonio, cloruro de benciltrimetilamonio, bromuro de benciltrimetilamonio y similares. La cantidad de catalizador de transferencia de fase esta comprendida entre 0,005 y 0,05 equivalentes por 1 equivalente de fenilacetonitrilo.
Tratamiento con acido
Los acidos utilizados para el tratamiento con acido no estan particularmente limitados. Los ejemplos de los mismos incluyen acido clorhidrico, acido sulfurico, acido fosf6rico y similares. El tratamiento con acido se lleva a cabo mediante la adici6n del acido al liquido obtenido por la hidr6lisis alcalina mencionada anteriormente, habitualmente ajustando el pH del sistema de reacci6n a un valor comprendido entre 0 y 4, y preferentemente entre 0 y 2. Como liquido obtenido por hidr6lisis alcalina y que se somete al tratamiento con acido, se puede utilizar la propia mezcla de reacci6n; preferentemente, se puede utilizar la capa acuosa que se obtiene tras eliminar la capa oleosa de la mezcla de reacci6n por separaci6n de fases o procedimiento similar. Mas preferentemente, la capa acuosa se somete al tratamiento con acido con la presencia concurrente de disolvente hidr6fobo mediante la adici6n de disolvente hidr6fobo (por ejemplo, disolventes de tipo hidrocarburo, tales como el tolueno y similares, disolventes cet6nicos, tales como la metilisobutilcetona y similares, disolventes de tipo eter, tales como metil terc-butil eter y similares) con la capa acuosa. Habitualmente, la temperatura durante el tratamiento con acido esta comprendida entre 10 y 100°C, y preferentemente entre 60 y 70°C. Habitualmente, el tiempo de reacci6n esta comprendido entre 0,5 y 5 horas. La cantidad de disolvente hidr6fobo, si se utiliza, esta comprendida habitualmente entre 1 y 10 kg por 1 kg de fenilacetonitrilo.
El compuesto deseado (2-oxo-1-fenil-3-oxabiciclo[3.1.0]hexano) obtenido por el procedimiento mencionado anteriormente se puede aislar a partir del liquido tratado con acido mediante tratamientos posteriores convencionales (separaci6n de liquidos, lavado, destilaci6n del disolvente y similares), habitualmente en forma de sustancia oleosa, y, segun lo requerido, se puede aislar en forma de cristales por cristalizaci6n. Ademas, los cristales aislados se pueden purificar, segun lo requerido, por medios convencionales, tales como recristalizaci6n, cromatografia y similares.
El 2-oxo-1-fenil-3-oxabiciclo[3.1.0]hexano preparado mediante el procedimiento segun la presente invenci6n se puede derivar a clorhidrato de (Z)-1-fenil-1-dietilaminocarbonil-2-aminometil-ciclopropano como agente terapeutico contra la depresi6n, por ejemplo, segun el metodo descrito en el documento JPH05-67136-B.
La presente invenci6n se explica con mayor detalle haciendo referencia al siguiente ejemplo no limitativo de la misma.
Ejemplo 1
Preparaci6n de 2-oxo-1-fenil-3-oxabiciclo[3.1.0]hexano
A una mezcla de disolventes compuesta por tolueno (26,0 kg) y N,N'-dimetilimidazolidinona (94,9 kg), se le anadi6 un 60% de hidruro de sodio (27,2 kg; 683 moles), y a continuaci6n se incorpor6 gota a gota fenilacetonitrilo (40,2 kg; 343 moles) a una temperatura comprendida entre 10 y 20°C. A continuaci6n, se incorpor6 gota a gota una mezcla de epiclorhidrina (31,7 kg; 343 moles) y tolueno (26,0 kg) a una temperatura comprendida entre 10 y 20°C, y se agit6. Tras confirmar la desaparici6n de las sustancias de partida, se anadieron metanol (22,0 kg) y agua (120,6 kg) a fin de llevar a cabo una separaci6n de fases y un lavado.
A la capa organica obtenida se le incorpor6 una soluci6n acuosa de hidr6xido de potasio al 24% (159,1 kg) y sulfato de tetrabutilamonio (1,1 kg), y la mezcla se someti6 a reacci6n a reflujo. Tras la compleci6n de la reacci6n, la capa organica se separ6 por separaci6n de fases y a continuaci6n se incorpor6 a la capa acuosa tolueno (69,6 kg) y acido clorhidrico al 35% (78,7 kg), seguido de agitaci6n a una temperatura comprendida entre 60 y 70°C durante 2 horas. Tras llevar a cabo una separaci6n de fases, la capa organica se lav6 dos veces con soluci6n acuosa al 8% de
5 hidrogenocarbonato de sodio y dos veces con agua. La capa organica obtenida se concentr6 a presi6n reducida, obteniendose 40,7 kg (rendimiento del 68,1%) de 2-oxo-1-fenil-3-oxabiciclo[3.1.0]hexano en forma de sustancia oleosa de color amarillo claro.
La sustancia oleosa obtenida se puede utilizar, sin ninguna purificaci6n adicional, para la preparaci6n de clorhidrato 10 de (Z)-1-fenil-1-dietilaminocarbonil-2-aminometilciclopropano.
Se extrajo una parte del 2-oxo-1-fenil-3-oxabiciclo[3.1.0]hexano obtenido a fin de medir sus propiedades fisicas.
1H-RMN (COCl3, 400 MHz) d 1,35 (1H, t, J � 4,8 Hz), 1,63 (1H, dd, J � 4,8, 8,0 Hz), 2,54 (1H, ddd, J � 4,8, 4,8, 8,0 15 Hz), 4,28 (1H, d, J � 9,2 Hz), 4,45 (1H, dd, J � 4,8, 9,2 Hz), 7,22-7,42 (5H, m)
Oe acuerdo con el procedimiento segun la presente invenci6n, el 2-oxo-1-fenil-3-oxabiciclo[3.1.0]hexano se puede producir de forma segura, sencilla e industrialmente ventajosa mediante la utilizaci6n de hidruro de sodio como base en la reacci6n entre fenilacetonitrilo y epiclorhidrina.

Claims (8)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Procedimiento para producir 2-oxo-1-fenil-3-oxabiciclo[3.1.0]hexano que comprende� hacer reaccionar fenilacetonitrilo con epiclorhidrina en presencia de hidruro de sodio en un disolvente que comprende un disolvente
    5 polar apr6tico que es por lo menos un tipo seleccionado de entre el grupo constituido por N,N-dimetilformamida, N,N'-dimetilimidazolidinona, N,N'-dimetilacetamida y N-metilpirrolidona; seguido de hidr6lisis alcalina y tratamiento con acido.
  2. 2. Procedimiento segun la reivindicaci6n 1, en el que el disolvente es un disolvente mixto constituido por dicho 10 disolvente polar apr6tico y tolueno.
  3. 3. Procedimiento segun la reivindicaci6n 1 o 2, en el que dicho disolvente polar apr6tico es la N,N'dimetilimidazolina.
    15 4. Procedimiento segun la reivindicaci6n 1, en el que la cantidad de epiclorhidrina es por lo menos 1 equivalente gramo por 1 equivalente gramo de fenilacetonitrilo.
  4. 5. Procedimiento segun la reivindicaci6n 1, en el que la cantidad de hidruro de sodio es 1,1 a 3 equivalentes gramo
    por 1 equivalente gramo de fenilacetonitrilo. 20
  5. 6.
    Procedimiento segun la reivindicaci6n 1, en el que la temperatura de reacci6n se encuentra en el intervalo de -10 a +50°C.
  6. 7.
    Procedimiento segun la reivindicaci6n 1, en el que el liquido de reacci6n obtenido por la reacci6n del
    25 fenilacetonitrilo con la epiclorhidrina se somete a hidr6lisis alcalina y, a continuaci6n, el liquido obtenido por hidr6lisis alcalina se somete a tratamiento con acido.
  7. 8. Procedimiento segun la reivindicaci6n 7, en el que el liquido obtenido por hidr6lisis alcalina es una capa acuosa
    separada del liquido de reacci6n obtenido por hidr6lisis alcalina. 30
  8. 9. Procedimiento segun la reivindicaci6n 8, en el que el tratamiento con acido se lleva a cabo con la presencia concurrente de un disolvente hidr6fobo.
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