ES2836801T3 - Procedimiento para la preparación de fluoroalquilonitrilos y los fluoroalquiltetrazoles correspondientes - Google Patents

Procedimiento para la preparación de fluoroalquilonitrilos y los fluoroalquiltetrazoles correspondientes Download PDF

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Abstract

Procedimiento para la preparación de fluoroalquilonitrilos de la fórmula general (I), **(Ver fórmula)** en la que X1 y X2 son independientemente entre sí flúor, cloro, hidrógeno, metilo, caracterizado porque amidas de ácido carboxílico fluoradas de la fórmula (II) **(Ver fórmula)** en la que X1 y X2 tienen los significados mencionados anteriormente, se hacen reaccionar en presencia de una base con tricloruro de fósforo (PCl3) y/u oxicloruro de fósforo (POCl3).

Description

DESCRIPCIÓN
Procedimiento para la preparación de fluoroalquilonitrilos y los fluoroalquiltetrazoles correspondientes
La presente invención se refiere a un procedimiento para la preparación de fluoroalquilonitrilos y los fluoroalquiltetrazoles correspondientes a partir de amidas de ácido fluoroalquilcarboxílico.
Los fluoroalquilonitrilos y los fluoroalquiltetrazoles correspondientes son productos intermedios importantes para la preparación de principios activos agroquímicos.
Grunewald et al. (J. Med. Chem. 2006, 49, 2939-2952) y, también, Swarts (Bulletin des Sociétés Chimiques Belges, 1922, Vol 31, 364- 365) describen la preparación de difluoroacetonitrilo a partir de difluoroacetamida y pentóxido de fósforo. Esto implica calentar los dos sólidos y condensar el nitrilo volátil a -78 °C. Sin embargo, el residuo de reacción sólido que permanece en el recipiente de reacción es difícil de eliminar.
Parker, en Synthetic Communications (Volumen 34, 2004, páginas 903 - 907), y el documento EP 729940A2 describen la preparación de nitrilos fluorados mediante la reacción de las amidas correspondientes con anhídrido trifluoroacético en piridina. Una desventaja en este procedimiento es el uso costoso de anhídrido trifluoroacético el cual se tiene que utilizar estequiométricamente.
El documento CN 102746190A (2012) describe la preparación de trifluoroacetonitrilo a partir de la amida mediante el sistema catalítico ácido fosfórico/ácido polifosfórico.
El documento CN 103804231A (2014) describe la preparación de trifluoroacetonitrilo a partir de amida al cual se agrega anhídrido trifluoroacético en tetracloruro de carbono.
El documento WO 2010/142377A1 describe la preparación de fluoroalquilonitrilos mediante la reacción de amidas de ácido carboxílico fluoradas con haluros de ácido y ácidos carboxílicos fluorados.
El problema al usar haluros de ácido como agentes de deshidratación yace en la formación de subproductos como haluro de hidrógeno. Ya que los fluoroaquilonitrilos reaccionan con frecuencia con, por ejemplo, azida de sodio y acetronitrilo para producir los fluoroalquilotetrazoles correspondientes (véase también Radies in Journal of Fluorine Chemistry (2008, 129, 1199-1205)), la formación de la azida de sodio inestable y extremadamente explosiva (HN3) mediante la reacción del haluro de hidrógeno correspondiente con la azida de sodio es posible, pero es absolutamente indeseable.
Jones in Journal of Organic Chemistry (1943, 65, 1458) describe la deshidratación de trifluoroacetamida mediante pentóxido fosforoso. Todos los procedimientos descritos anteriormente se caracterizan porque se requieren aparatos específicos, temperaturas muy altas, reactivos costosos y peligrosos, y los productos deseados se pueden aislar de las mezclas de productos solo por aislamiento complejo.
El documento DE 69428783T2 describe, además de otros agentes de deshidratación, el oxicloruro de fósforo (POCh) el cual es adecuado para la preparación de nitrilos de ácido carboxílico. Sin embargo, los derivados fluorados no están descritos en ese documento.
A partir de este estado de la técnica, el objetivo de la presente invención resulta ser proporcionar un procedimiento lo más seguro posible (es decir, evitar totalmente la formación de HN3, por ejemplo) para la preparación de alquilonitrilos fluorados y los alquiltetrazoles fluorados obtenidos de estos, que preferentemente, se pueden realizar de una manera simple y económica. Los alquilonitrilos fluorados y los alquiltetrazoles fluorados que se logran mediante este procedimiento deseado se deben obtener preferentemente con alto rendimiento y alta pureza. En particular, el procedimiento deseado deberá permitir obtener los compuestos objetivo deseados sin la necesidad de procedimientos de purificación complejos.
El objetivo se consiguió de acuerdo con la presente invención mediante un procedimiento para la preparación de fluoroalquilonitrilos de la fórmula general (I),
Figure imgf000002_0001
en la que
X1 y X2 son independientemente entre sí flúor, cloro, hidrógeno, metilo,
caracterizado porque
amidas de ácido carboxílico fluoradas de la fórmula (II)
Figure imgf000003_0001
en la que X1 y X2 tienen los significados mencionados anteriormente,
se hacen reaccionar en presencia de una base con tricloruro de fósforo (PCh) y/u oxicloruro de fósforo (POCh), X1 y X2 son independientemente entre sí flúor.
En una forma de realización preferida de la invención, los fluoroalquilonitrilos de la fórmula general (I),
Figure imgf000003_0002
se hacen reaccionar después de la preparación con el procedimiento descrito anteriormente con azida de sodio en presencia de un disolvente directamente para dar los fluoroalquiltetrazoles correspondientes de la fórmula general (III)
Figure imgf000003_0003
en la que X1 y X2 tienen los significados mencionados anteriormente.
La cantidad de azida de sodio para esta etapa debe ser suficientemente grande para que el nitrilo se pueda convertir completamente durante un tiempo apropiado para la industria. La relación molar de azida de sodio con respecto a fluoroalquilonitrilo de la fórmula general (I) se encuentra preferentemente entre 1 y 10, más preferentemente entre 1 y 5 y de manera especialmente preferente entre 1 y 2. La cantidad de disolvente en la que se disuelve o suspende la azida no es crítica. Las mezclas típicas pueden contener hasta el 20 % en peso de azida.
De manera sorprendente, los alquilonitrilos fluorados de la fórmula (I) o los fluoroalquiltetrazoles preparados de manera correspondiente de la fórmula general (III) a partir de los mismos se pueden preparar de manera segura y con buen rendimiento y alta pureza en las condiciones de acuerdo con la invención, lo que significa que el procedimiento de acuerdo con la invención no presenta las desventajas descritas en el contexto del estado de la técnica.
Definiciones generales
En el contexto de la presente invención, el termino halógenos o haluros abarca, a menos que se indique lo contrario, aquellos elementos que se seleccionan del grupo que consiste en flúor, cloro, bromuro y yodo, usándose preferentemente flúor, cloro y bromo, y de manera especialmente preferente flúor y cloro.
Grupos opcionalmente sustituidos pueden estar mono- o polisustituidos, pudiendo ser los sustituyentes iguales o distintos en el caso de polisustituciones.
Tricloruro de fósforo (PCI3) y/u oxicloruro de fósforo (POCI3)
Para la preparación de fluoroalquilonitrilos de la fórmula general (I), se emplea, entre otros, tricloruro de fósforo (PCl3) y/o (preferentemente u) oxicloruro de fósforo (POCl3).
La relación molar de tricloruro de fósforo (PCl3) u oxicloruro de fósforo (POCl3) con respecto a la alquilamida fluorada empleada de la fórmula general (II) puede ser, por ejemplo, de 0,05 a 1, preferentemente de 0,5 a 0,9. El uso de mayores cantidades (relación molar mayor que 1) de tricloruro de fósforo (PCl3) u oxicloruro de fósforo (POCl3) no es crítico, pero resulta poco económico.
Base
El procedimiento de acuerdo con la invención para la preparación de fluoroalquilonitrilos de la fórmula general (I) se lleva a cabo en presencia de una base. Por ejemplo, piridina o piridina sustituida y quinolinas sustituidas o no sustituidas son adecuadas como bases. Se prefiere usar piridina o piridinas sustituidas y quinolinas sustituidas o no sustituidas. Ejemplos especialmente preferidos de bases son piridina, picolina, quinolina, quinaldina y piridinas halogenadas. Se prefiere en particular usar 3-picolina.
La relación molar de base con respecto a la alquilamida fluorada empleada de la fórmula general (II) puede ser, por ejemplo, de 1 a 10, de manera especialmente preferente de 3 a 6.
El uso de mayores cantidades de base no es crítico pero resulta poco económico.
La reacción para la preparación de los compuestos de la fórmula general (I) o también la subsecuente reacción de los compuestos de la fórmula general (III) puede, por lo general, llevarse a cabo a vacío, a presión estándar o a presión elevada. Las temperaturas empleadas pueden variar igualmente en función de los sustratos usados, y se pueden determinar mediante pruebas de rutina realizadas por el experto en la materia. Por ejemplo, la reacción para la preparación de los compuestos de la fórmula general (I) se puede llevar a cabo a una temperatura de -50 a 250 °C, preferentemente de 0 a 170 °C. La reacción se lleva a cabo de manera especialmente preferente a temperaturas de 10 a 140 °C.
Las alquilamidas fluoradas de la fórmula (II) usadas de acuerdo con la presente invención se encuentran comercialmente disponibles o se pueden preparar fácilmente mediante procedimientos conocidos de la bibliografía (documento WO 03/080563).
Disolvente
La reacción de la alquilamida fluorada de la fórmula (II) con el compuesto de la Fórmula (I) se puede llevar a cabo opcionalmente en presencia de un disolvente. Preferentemente en la reacción se prescinde de un disolvente adicional.
La reacción del alquinitrilo fluorado de la fórmula (I) con el compuesto de la fórmula (III) se lleva a cabo en presencia de un disolvente. Preferentemente para esta reacción se emplea un disolvente aprótico polar como, por ejemplo, una cetona como acetona, una lactona como Y-butirolactona, una lactama como N-metil-2-pirrolidona, un nitrilo como acetonitrilo, un compuesto nitro como nitrometano, una amida de ácido carboxílico terciaria como dimetilformamida, un derivado de urea como tetrametilurea o un dimetilpropilenurea (DMPU), un sulfóxido como dimetilsulfóxido (DMSO), una sulfona como sulfolano, un éster de ácido carbónico como carbonato de dimetilo o un carbonato de etileno. De manera especialmente preferente se usa acetona o acetronitrilo como disolvente.
El aislamiento de los compuestos deseados de la fórmula general (I) puede tener lugar, por ejemplo, por destilación.
El aislamiento de los compuestos deseados de la fórmula general (III) puede tener lugar, por ejemplo, por filtración.
La presente invención se explica en detalle por medio de los ejemplos siguientes, aunque los ejemplos no deben interpretarse de manera que restrinjan la invención.
Ejemplos de preparación:
Ejemplo 1
o
' NHj
POCIjy
3-picolina
F3C-CN Trifluoroacetonitrilo
Azida de sodio
Acetona
Figure imgf000004_0001
Se calentó a 100 °C una mezcla de 148,3 g (1,592 mol, 3,00 eq.) de 3-picolina y 8,1 g (0,053 mol; 0,10 eq.) de POCh. A esta mezcla se agregaron 57,0 g (0,372 mol; 0,70 eq.) de POCh y al mismo tiempo una mezcla de 60,0 g (0,531 mol; 1,00 eq.) de trifluoroacetamida en 98,9 g (1,062 mol; 2,00 eq.) de 3-picolina durante un periodo de 4 horas. A continuación, la temperatura se aumentó a 125 °C durante un periodo de una hora. El trifluoroacetonitrilo resultante se conduce a través de un condensador de reflujo y un frasco de lavado, cargado con 3-picolina, y se introduce en una mezcla de 36,2 g (0,557 mol; 1,05 eq.) de azida de sodio y 320,3 g de acetona. La reacción ligeramente exotérmica que lleva a cabo a una temperatura de 25 °C a 30 °C. Al finalizar la reacción, el exceso de azida de sodio se separa por filtración y se lava con acetona. El filtrado se concentra hasta el 30 % en peso de trifluorometiltetrazol-Na por destilación de acetona a vacío. El rendimiento teórico es del 75 %.
Ejemplo 2
o
f f i NHj
POCIjy
3-p¡ col ¡na.
FjC-cn Trifluoroacetonitrilo
Azida de sodio
Acetona.
Figure imgf000005_0001
Se calentó a 70 °C una mezcla de 150,0 g (1,613 mol; 3,00 eq.) de 3-picolina y 7,3 g (0,053 mol; 0,10 eq.) de PCI3. A esta mezcla se agregaron 51,0 g (0,372 mol; 0,70 eq.) de PCh y al mismo tiempo una mezcla de 60,0 g (0,531 mol; 1,00 eq.) de trifluoroacetamida en 100,0 g (1,074 mol; 2,00 eq.) de 3-picolina durante un periodo de 4 horas. A continuación, la temperatura se aumentó a 80°C durante un periodo de una hora. El trifluoroacetonitrilo resultante se conduce a través de un condensador de reflujo y un frasco de lavado, cargado con 3-picolina, y se introduce en una mezcla de 36,2 g (0,557 mol; 1,05 eq.) de azida de sodio y 320,0 g de acetona. La reacción ligeramente exotérmica que lleva a cabo a una temperatura de 25 °C a 30 °C. Al finalizar la reacción, el exceso de azida de sodio se separa por filtración y se lava con acetona. El filtrado se concentra hasta el 30 % en peso de trifluorometiltetrazol-Na por destilación de acetona a vacío. El rendimiento teórico es del 63 %.

Claims (6)

REIVINDICACIONES
1. Procedimiento para la preparación de fluoroalquilonitrilos de la fórmula general (I),
Figure imgf000006_0001
en la que
X1 y X2 son independientemente entre sí flúor, cloro, hidrógeno, metilo,
caracterizado porque
amidas de ácido carboxílico fluoradas de la fórmula (II)
Figure imgf000006_0002
en la que X1 y X2 tienen los significados mencionados anteriormente,
se hacen reaccionar en presencia de una base con tricloruro de fósforo (PCl3) y/u oxicloruro de fósforo (POCl3).
2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que X1 yX 2 representan en cada caso flúor.
3. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 2, en el que la relación molar de haluro de fósforo con respecto a la alquilamida fluorada empleada de la fórmula general (II) es de 0,05 a 1.
4. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, en el que la base se selecciona del grupo que consiste en piridina, picolina, quinolina, quinaldina y piridinas halogenadas.
5. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, en el que la relación molar de base con respecto a la alquilamida fluorada empleada de la fórmula general (II) es de 1 a 10.
6. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque los fluoroalquilonitrilos obtenidos de la fórmula general (I),
Figure imgf000006_0003
se hacen reaccionar en presencia de un disolvente con azida de sodio para dar los fluoroalquiltetrazoles correspondientes de la fórmula general (III)
Figure imgf000006_0004
en la que X1 y X2 tienen los significados mencionados anteriormente.
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