MXPA97006797A - Proceso para la preparacion de esteres de acidoestilbendicarboxilico - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un proceso para la preparación de un 4,4'-estilbendicarboxilato de dialquilo que tiene la fórmula:por las etapas caracterizada porque comprenden:i) preparar elácido de p(clorometil)benzoico clorando elácido p-toluico con cloruro de sulfurilo en presencia de un iniciador de radial libre y clorobenceno o diclorobenceno;ii) poner en contacto elácido p-(clorometil)benzoico de la etapa (1) con un fosfito trialquilo que tiene la fórmula (R2O)3P para obtener un compuesto fosfonato que tiene la fórmula:II y iii) poner en contacto el compuesto deléster fosfonato de la etapa (2) con un p-formilbenzoato de alquilo en presencia de un alcóxido de metal alcalino y un solvente inerte para obtener el 4,4'-estilbendicarboxilato de dialquilo;en el que R1 es alquilo de 1 a 6átomos de carbono y R2 es alquilo de 2 a 6átomos de carbono.

Description

PROCESO PARA LA PREPARACIÓN DE ESTERES DE ACIDO ESTILBENDICARBOXILICO DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Esta invención se relaciona a un proceso novedoso para la preparación de esteres de ácido 4,4'-estilbendicarboxílico. Más específicamente, esta invención se relaciona a un proceso de 3 etapas para la síntesis de dialquilésteres de ácido 4 , 4 ' -estilbendicarboxílico a partir de ácido p-toluico y p-formilbenzoatos de alquilo utilizando intermediarios de los compuestos de fosfito y fosfonato. Los 4 , 4 ' -estilbendicarboxilatos de dialquilo y ácido 4 , 4 ' -estilbendicarboxílico son utilizados en la fabricación de abrillantadores o blanqueadores ópticos. Por ejemplo, la Patente de los Estados Unidos 4,921,964 describe la preparación de los compuestos bis (2 -benzoxazolil) estilbeno por la reacción de los esteres de estilbendicarboxilato de dialquilo con varios compuestos 2-aminofenol en presencia de ciertos solventes y catalizadores. Los abrillantadores ópticos son utilizados ampliamente en plásticos y fibras sintéticas para mejorar la apariencia, por ejemplo, la blancura aparente, de los mismos. La preparación de una mezcla de los ácidos 4 , 4 ' -bibencildicarboxílico y 4,4'- estilbendicarboxílico calentando un exceso estequiométrico de ácido p-toluico con azufre, se describe en la Patente de los Estados Unidos 2,677,703. Las desventajas implicadas en este método para producir el ácido 4, 4 ' -estilbendicarboxílico incluye (1) temperaturas elevadas en el rango de 250 a 290°C son requeridas, (ii) la mezcla del producto que contiene el material inicial, el ácido p-toluico y los 2 productos ácidos 4 , 4 ' -bibencildicarboxílico y 4 , 4 ' -estilbendicarboxílico, son muy difíciles de separar, (iii) los bajos rendimientos se obtienen, por ejemplo, 40% es el mejor, y (iv) la necesidad para evitar el sulfuro de hidrógeno producido a partir del escape por procedimientos de depurados costosos. También se conoce para calentar un exceso estequiométrico de ácido p-toluico con azufre a 265°C a una presión de aproximadamente 5.5 bares absolutos en la presencia de nitrógeno para obtener ácido 4,4'-estilbendicarboxílico en un rendimiento del 34% en base a la cantidad "de azufre utilizado. Un método conocido para sintetizar el 4 , 4 ' -estildicarboxilato de dimetilo comprende las etapas de (1) poner en contacto el p-formilbenzoato de metilo con sulfuro de hidrógeno a 0°C en presencia de ácido clorhídrico para producir un compuesto de trisulfuro cíclico y (2) calentar el compuesto de trisulfuro cíclico de 220 a 260°C en presencia de cobre y difeniléter. Se obtiene el 4 , 4 ' -estilbendicarboxilato de dimetilo en un rendimiento total, en base al material inicial de p-formilbenzoato de metilo de 37.5%. Ambos de estos métodos, como el proceso de la Patente de los Estados Unidos 2,677,703, produce sulfuro de hidrógeno, de esta forma, requieren equipo especial para tratar el efluente del proceso. Estos procesos requieren el uso de equipo especial, dedicado y no son adecuados para utilizar en el equipo de propósito general. Los métodos adicionales se describen para preparar compuestos de estilbeno por K. B. Becker, Synthesis of Stilbenes,' Synthesis, mayor de 1983, 341-368 y la Patente de los Estados Unidos 5,113,010. Se ha desarrollado un proceso nuevo el cual no requiere el uso de azufre y puede ser operado en condiciones moderadas del proceso en equipo de propósito general, que fabrica químicos. El proceso de la presente invención proporciona un método novedoso para producir un dialquiléster del ácido 4 , 4 ' -estilbendicarboxílico que tiene la fórmula por las etapas que comprenden: (1) preparar el ácido p- (clorometil) benzoico clorando el ácido p-toluico con cloruro de sulfurilo en presencia de un iniciador de radicales libres y clorobenceno o diclorobenceno; (2) poner en contacto el ácido p- (clorometil) benzoico de la etapa (1) con un fosfito trialquilo que tiene la fórmula (R20)3P para obtener un compuesto fosfonato que tiene la fórmula: y (3) poner en contacto el compuesto del éster fosfonato de la etapa (2) con un p-formilbenzoato de alquilo en presencia de un alcóxido de metal alcalino y un solvente inerte para obtener el 4 , 4 ' -estilbendicarboxilato • de dialquilo; en el que R1 es alquilo de 1 a 6 átomos de carbono y R2 es alquilo de 2 a 6 átomos de carbono. El proceso de 3 etapas puede ser operado en equipo de propósito general en el cual las etapas (2) y (3) pueden ser llevadas a cabo en el mismo reactor. La primera etapa del proceso se lleva a cabo en el equipo de cloración, en el que el ácido p-toluico se pone en contacto con el cloruro de sulfurilo en presencia de un iniciador de radicales libres y - clorobenceno y/o diclorobenceno para convertir el ácido p-toluico al ácido p- (clorometil) benzoico o (ácido a-clorotoluico) . Este procedimiento de cloración se lleva a cabo a una temperatura de 70 a 100°C a presión ambiental o autógeno utilizando por lo menos 1, y de preferencia 1.1 a 2 moles de cloruro de sulfurilo por mol de ácido p-toluico. El iniciador de radicales libres puede ser seleccionado de varios peróxidos tales como peróxidos de aroilo, por ejemplo, peróxido de benzoilo y compuestos azo tales como 2 , 2 ' -azobisisobutir-nitrilo y 1, 1-azobis (ciclohexancarbonitrilo) . La cantidad del iniciador de radicales libres empleado típicamente, está en el rango de 0.01 a 0.10 moles de iniciador por mol de ácido p-toluico. El uso de clorobenceno, diclorobenceno o una mezcla de los mismos como el solvente del proceso produce un beneficio inesperado en que el producto deseado, el ácido p- (clorometil) benzoico, es esencialmente insoluble en clorobenceno y diclorobenceno. De esta forma, el ácido p- (clorometil) benzoico como se forma durante la etapa de cloración, precipita y disminuye la formación del material diclorado, ácido p- (diclorometil) -benzoico. Por consiguiente, la etapa (1) del proceso definido en lo anterior constituye una modalidad separada de la presente invención. La relación en peso del solvente de clorobenceno y/o diclorobenceno empleado para el material inicial del ácido p-toluico normalmente es de 1:1 a 5:1, de preferencia de 2:1 a 4:1. El ácido p- (clorometil) benzoico obtenido en la etapa (1) se aisla por filtración, normalmente se lava para eliminar el cloruro de sulfurilo residual e iniciador y utilizado en la etapa (2) sin otra purificación.

La etapa (2) se lleva a cabo calentando simplemente una mezcla del ácido p- (clorometil) benzoico de la etapa (1) y un fosfito trialquilo a una temperatura de 140 a 180°C. La etapa (2) convenientemente se realiza utilizando un exceso del fosfito trialquilo como el solvente de reacción o medio. Por ejemplo, la relación molar del fosfito trialquilo al ácido p- (clorometil) benzoico puede estar en el rango de 2:1 a 10:1, de preferencia en el rango de 3:1 a 5:1. Sobre la terminación de la etapa (2) , el fosfito trialquilo en exceso (sin reaccionar) normalmente es eliminado del producto por destilación. Durante el curso de la reacción de la etapa (2) , el grupo carboxilo del ácido toluico es esterificado con un grupo alquilo derivado del éster fosfito (R20)3P. Esta esterificación ' inherente en la etapa (2) resulta en la formación de un diéster del ácido estilbendicarboxílico más que un monoéster. La tercera etapa del proceso de la presente invención comprende poner en contacto el compuesto del éster fosfonato de la etapa (2) con un p-formilbenzoato de alquilo que tiene la estructura R1—O?-.^' 'V-CHO (III) en presencia de un alcóxido de metal alcalino y un solvente inerte para obtener el 4, 4 ' -estilbendicarboxilato -de dialquilo. Ejemplos de los alcóxidos de metales alcalino los cuales pueden ser utilizados en la etapa (3) incluye los alcóxidos de sodio, potasio, litio y cesio que contienen de 1 a 4 átomos de carbono. La cantidad utilizada de alcóxido de metal alcalino típicamente es por lo menos un mol de alcóxido de metal alcalino por mol de p-formilbenzoato de alquilo, de preferencia 1.2 a 2.0 moles de hidróxido de metal alcalino por mol de p-formilbenzoato de alquilo. La etapa (3) típicamente se lleva a cabo a una temperatura de 25 a 35°C en presencia de un solvente inerte, polar, aprótico. Los solventes inertes los cuales pueden ser utilizados incluyen la dimetilformamida, dimetilacetamida, sulfóxido de dimetilo, diéteres de glicol, diésteres de glicol, éter de glicol esteres y compuestos haloaromáticos . Con referencia a la etapa (1) , se describe la cloración de tolueno utilizando cloruro de sulfurilo y peróxido de benzoilo en Kharasch et al., J. Amer. Che . Soc . , 61, 2442 (1939). Sin embargo, Case, J. Am. Chem. Soc . , 47, 3003 (1925) enseña la preparación del ácido p- (clorometil) - benzoico calentando el cloruro de p-cianobencilo con ácido clorhídrico concentrado durante 10 horas. Con referencia a las etapas (2) y (3) la reacción de (i) ácido a-bromotoluico y fosfito de trietilo para producir p-carboxibencilfosfonato de dietilo y (ii) p-carboxibencilfosfonato de dietilo con p-(2-benzoxazolil) benzaldehído en presencia de DMSO y metóxido de sodio para producir el ácido 4- (2 ' -benzoxazolil) -4 ' -estilbencarboxílico se describe en el Ejemplo 22 de la Patente de los Estados Unidos 3,586,673. Seus et al., Journal of Organic Che istry, 26, 5243 (1961) describe la preparación de estilbeno y análogos heterocíclicos calentando una mezcla de bencilfosfonato de dietilo, benzaldehído o un carboxaldehído heterocíclico, metóxido de sodio y dimetilfor amida . La novedad y mérito inventivo del proceso presente es predicho principalmente en la combinación única de las etapas, las cuales requieren un uso mínimo del equipo de propósito general para operar en una escala comercial. Por ejemplo, las etapas (2) y (3) pueden ser conveniente y económicamente llevadas a cabo en el mismo recipiente de reacción. El proceso de la presente invención se ilustra adicionalmente por los siguientes ejemplos. ETAPA (1) Una solución de ácido p-toluico (27.2 g, 0.2 moles) en clorobenceno se calienta a 90°C en un matraz de 3 cuellos de 250 mi, equipado con 2 embudos de goteo para la adición del iniciador y el cloruro de sulfurilo. Una solución de 1,1- azobis (ciclohexancarbonitrilo) (0.75 g) en 25 mi de clorobenceno y cloruro de sulfurilo (48.7 g, 29 mi, 0.35 moles) se agregan simultáneamente durante un período de 30 minutos mientras una corriente de dióxido de azufre gaseoso y ' ácido clorhídrico es generada y pasada rápidamente en una solución alcalina. La mezcla se calienta a 90°C durante 4 horas y cualquier compuesto de bajo punto de ebullición formado se extrae por destilación. La mezcla se enfría a 15°C con un baño de agua con hielo y el producto, el ácido p- (clorometil) benzoico, se recolecta por filtración, se lava con tolueno frío (15°C) (4 x 25 mi) y se seca en un horno de vacío a 60°C. El rendimiento del producto es 26.0 g (76% de teoría) que tiene una pureza de 95% como se determinó por cromatografía de gas. ETAPA (2) Una mezcla de ácido p- (clorometil) benzoico (24.0 g, 0.14 moles) y fosfito de trietilo (95 g, 98 mi, 0.56 moles) se calienta a 170°C (temperatura base) durante 6 horas en un matraz de 3 cuellos de 250 mi. El exceso de fosfito de trietilo y los subproductos son extraídos por destilación bajo presión reducida (aproximadamente 150 torr) y menos de 100°C (temperatura base) durante un período de aproximadamente 1 hora. La mezcla de reacción entonces se enfría, se agrega tolueno (100 mi) y la solución de tolueno del producto se lava con agua (6 x 100 mi) a un pH de 4 a 5. El tolueno se extrae por destilación bajo presión reducida (150 torr) y una temperatura de menos de 100°C (temperatura base) durante un período de aproximadamente 1 hora. El producto, que consiste principalmente de p- (etoxicarbonil) -bencilfosfonato de dietilo, se obtiene en un rendimiento de 37 g (88% de teoría) y se utiliza en la etapa (3) sin otra purificación. ETAPA (3) Una suspensión de metóxido de sodio (10.4 g, 0.19 moles) en dimetilformamida (DMF, 150 mi) se agrega lentamente durante un período de 15 a 20 minutos a una mezcla del fosfonato (37 g, 0.123 moles) de la etapa (2) y p-formilbenzoato de metilo (20.2 g, 0.123 moles) en 100 mi de DMF mientras que se mantiene la mezcla de 25 a 35°C por medio de enfriar con agua fría. La agitación de la mezcla se continúa a 25°C durante 4 horas. Se agrega lentamente agua (200 mi) mientras que se mantiene la temperatura de 25 a 30°C y entonces la agitación de 25 a 30°C se continúa durante 1 hora. El producto se recolecta por filtración, se lava con agua (5 x 100 mi) a un pH de 6-7, se lava con metanol y luego se seca. El rendimiento del producto es 29.5 g, 80% de teoría. El análisis FDMS muestra que una porción mayor del producto es el metiletildiéster y una porción menor es el dimetildiéster del ácido 4 , ' -estilbendicarboxílico .

Claims (9)

1. REIVINDICACIONES 1. Un proceso.- para la preparación de un 4,4' estilbendicarboxilato de dialquilo que tiene la fórmula por las etapas caracterizada porque comprenden: (i) preparar el ácido p- (clorometil) benzoico clorando el ácido p-toluico con cloruro de sulfurilo en presencia de un iniciador de radial libre y clorobenceno o diclorobenceno; (ii) poner en contacto el ácido p- (clorometil) benzoico de la etapa (1) con un fosfito trialquilo que tiene la fórmula (R20) 3P para obtener un compuesto fosfonato que tiene la fórmula:
2. R2-OC~ / -CH. -I (OR2) (II) y (iii) poner en contacto el compuesto del éster fosfonato de la etapa (2) con un p-formilbenzoato de alquilo en presencia de un alcóxido de metal alcalino y un solvente inerte para obtener el 4 , 4 ' -estilbendicarboxilato de dialquilo; en el que R1 es alquilo de 1 a 6 átomos de carbono y R2 es alquilo de 2 a 6 átomos de carbono. 2. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la etapa (i) se lleva a cabo a una temperatura de 70 a 100°C utilizando 1.1 a 2 moles de cloruro de sulfurilo por mol de ácido toluico, un iniciador de radicales libres seleccionado a partir de peróxidos de aroilo y compuestos azo, y un solvente seleccionado de clorobenceno, diclorobenceno o una mezcla de los mismos en una relación en peso del solvente : ácido p-toluico en el rango de 1:1 a 5:1.
3. 3. El proceso de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque la etapa (2) se lleva a cabo a una temperatura de 140 a 180°C utilizando una cantidad de fosfito de trialquilo la cual da una relación molar de fosfito de trialquilo para el ácido p- (clorometil) benzoico de 2:1 a 10:1.
4. 4. El proceso de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque la etapa (3) comprende utilizar 1.2 a 2.0 moles de alcóxido de metal alcalino por mol de p- formilbenzoato de alquilo, una temperatura de 25 a 35°C y un solvente inerte, polar, aprótico.
5. 5. El proceso de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque: la etapa (2) se lleva a cabo a una temperatura de 140 a 180°C utilizando fosfito de trietilo en el que la relación en mol del fosfito de trietilo con el ácido p- (clorometil) benzoico esta en el rango de 2:1 a 10:1; la etapa (3) se lleva a cabo a una temperatura de 25 a 35°C en presencia de un alcóxido de metal alcalino utilizando 1.2 a 2.0 moles de alcóxido de metal alcalino por mol de p-formilbenzoato de metilo y un solvente inerte, polar, aprótico para obtener el 4 , 4 ' -estilbendicarboxilato de dialquilo; y R1 es metilo y R2 es metilo o etilo.
6. 6. El proceso de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque el iniciador de radicales libres utilizado en la etapa (1) se selecciona de peróxido de benzoilo, 2 , 2 ' -azobisisobutirnitrilo y 1 , 1-azobis (ciclohexan-carbonitrilo) ; la relación molar del fosfito de trietilo con el ácido p- (clorometil) benzoico está en el rango de 3:1 a 5:1; el alcóxido de metal alcalino utilizado en la etapa (3) se selecciona de los alcóxidos de sodio y potasio que contienen de 1 a 4 átomos de carbono; y el solvente inerte, polar, aprótico utilizado en la etapa (3) es dimetilformamida .
7. 7. Un proceso para la preparación de ácido p- (clorometil) benzoico caracterizado porque comprende clorar el ácido p-toluico con cloruro de sulfurilo en presencia de un iniciador de radicales libres y en un solvente que comprende clorobenceno, diclorobenceno o una mezcla de los mismos.
8. 8. El proceso de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque el proceso se lleva a cabo a una temperatura de 70 a 100°C utilizando 1.1 a 2 moles de cloruro de sulfurilo por mol de ácido toluico, un -iniciador de radicales libres seleccionado de peróxidos de aroilo y compuestos azo, y un solvente seleccionado de clorobenceno, diclorobenceno o una mezcla de los mismos en una relación de peso del solvente ¡ácido p-toluico en el rango de 1:1 a 5:1.
9. 9. El proceso de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque el iniciador de radicales libres se selecciona de peróxido de benzoilo, 2,2'-azobisisobutirnitrilo y 1, 1-azobis (ciclohexancarbonitrilo) y la relación en peso del solvente : ácido p-toluico está en el rango de 2:1 a 4:1.