PT857713E - Processo para producao de acido 3-hidroxi-2-metilbenzoico e acido 3-acetoxi-2-metilbenzoico - Google Patents

Processo para producao de acido 3-hidroxi-2-metilbenzoico e acido 3-acetoxi-2-metilbenzoico Download PDF

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Description

- 1 -
DESCRIÇÃO "PROCESSO PARA PRODUÇÃO DE ÁCIDO 3-HIDROXI-2-METILBENZÓICO E ÁCIDO 3-ACETOXI-2-METILBENZÓICO" A invenção refere-se a um processo para produção de ácido 3-hidroxi-2-metilbenzóico e ácido 3-acetoxi-2 metilbenzóico. Ácido 3-acetoxi-2-metilbenzóico (1) é um precursor de inibidores de proteases de HIV, que é descrito na patente US 5.484.926.
1 Ácido 3-acetoxi-2-metilbenzóico é produzido a partir de ácido 3-hidroxi-2-metilbenzóico (2) com anidrido acético em excesso na presença de um ácido inorgânico. (Patente US 5.484.926, coluna 111, exemplo 81).
O composto ácido 3-hidroxi-2-metilbenzóico em si é um composto -2-
d
chave para uma série de outros inibidores de proteases na HIV. Alguns destes produtos activos são descritos em WO 95/21164, WO 95/32185 e WO 96/22287.
Foram descritas até agora numerosas sínteses de ácido 3-hidroxi-2-metilbenzóico. Todas as sínteses até agora de ácido 3-hidroxi-2-metilbenzóico têm no entanto consideráveis desvantagens económicas e tecnológicas.
Segundo DRP 91.201 o ácido 3-hidroxi-2-metilbenzóico é produzido através da fusão de ácido 1,3,5-naftalenotrisulfónico com um enorme excesso de soda cáustica a 50% numa autoclave a 260°C e subsequente processamento ácido. Nesta reacção também podem ser inseridos derivados de naftaleno, nos quais um ou dois dos grupos sulfónicos do ácido 1,3,5-naftalenotrissulfónico são substituídos por OH ou NH2. Especialmente desvantajoso neste processo são os rendimentos muito baixos: por exemplo, a partir do sal dissódico do ácido 2-naftalenoamina-4,8-dissulfónico é isolado ácido 3-hidroxi-2-metilbenzóico apenas com um rendimento de 18-27% [Fieser et al. J.Am.Chem.Soc., 58, 749 (1936)]. Desvantagens adicionais neste processo são as drásticas condições de reacção e a grande quantidade de águas residuais contendo sais que poluem o ambiente.
Um outro processo parte de 3-cloro-2-metilfenol (Cresp et al., J.Chem.Soc.Perkin Trans.l, 2435 (1974). Este é convertido com cianeto cuproso em piridina a temperatura de ebulição em 3-hidroxi-2-metilbenzoenitrilo. Numa segunda etapa o nitrilo é saponificado para ácido 3-hidroxi-2-metilbenzóico (2) numa mistura em ebulição de água, ácido acético puro e ácido sulfurico concentrado durante 18 horas. A primeira etapa deste processo tem a desvantagem principal de que é utilizado cianeto cuproso, que é muito tóxico -com as condições de reacção o gas tóxico ácido cianídrico pode escapar da mistura reagente. Como solvente é utilizado piridina que é prejudicial à saúde. A *4 -3-
reacção caracteríza-se por um tratamento difícil e uma grande quantidade de sais tóxicos. Na segunda etapa (hidrólise da amida) é necessário um longo tempo de reacção. A temperaturas de reacção muito altas o meio ácido é muito corrosivo em comparação com os agentes utilizados usualmente nas instalações químicas.
Em Moreau et al., Bull.Soc.chim.Fr., 3427 (1973) a produção de ácido 3-hidroxi-2-metil-benzóico é descrita a partir de ácido 2-metil-3-nitrobenzóico. Ácido 2-metil-3-nitrobenzóico é reduzido através da redução catalítica com carvão/paládio a ácido 3-amino-2-metilbenzóico. Após diazotização deste derivado de aminoácido e concentração do sal de diazónio é obtido o ácido 3-hidroxi-2-metilbenzóico. A desvantagem desta via de síntese encontra-se na pouca disponibilidade da matéria prima ácido 2-metil-3-nitrobenzóico. Em Kulic et al., J.Gen.Chem. USSR (Ingl.), 60, 2118 (1990) a oxidação de 2,3- dimetilnitrobenzeno para ácido 2-metil-3-nitrobenzóico é realizada com permanganato de potássio aquoso na presença de um catalisador de transferência de fase a 75°C. Neste processo o ácido 2-metil-3-nitrobenzóico não precipita como produto puro mas como uma mistura com ácido 3-nitroftálico e menores r quantidades de ácido 3-metil-2-mtrobenzóico. E necessário uma purificação complicada de forma a obter ácido 2-metil-3-nitrobenzóico puro a partir do produto bruto. Isto prejudica o rendimento. Uma outra desvantagem grave é o extraordinário baixo rendimento de volume da reacção de oxidação. Por 100 ml água são introduzidos apenas 2,4 g 2,3-dimetilnitrobenzeno (ver pág. 2121). Além disso na oxidação do permanganato precipita manganês, que necessita de ser descartado.
Também a oxidação de 2,3-dimetilnitrobenzeno com outros oxidantes decorre de forma pouco satisfatória. Por exemplo a oxidação de 2,3- -4-
dimetilnitrobenzeno com ácido nítrico produz o ácido 2-metil-3-nitrobenzóico desejado com um rendimento de apenas 46,6% (patente US 4.065.477, coluna 4).
Uma produção alternativa de ácido 2-metil-3-nitrobenzóico compreende a nitração de ácido o-toluico (Giacolone, Gazz.Chem.Ital., 65, 840 (1935)). Nesta nitração precipita no entanto o isómero ácido 2-metil-5-nitrobenzóico como produto principal. Por cada parte ácido 2-metil-3-nitrobenzóico são formadas 2 partes de ácido 2-metil-5-nitrobenzóico. Devido à pouca selectividade da nitração para ácido 2-metil-3-nitrobenzóico esta síntese não é apropriada para pôr à disposição ácido 2-metil-3-nitrobenzóico a um custo conveniente.
Uma outra síntese de ácido 3-hidroxi-2-metilbenzóico (2) é a partir de cloreto de 3-metoxibenzoilo (WO-A-9521164). Cloreto de 3-metoxibenzoilo é convertido com anilina em 3-metoxi-N-fenilbenzamida. Conversão de 3-metoxi-N-fenilbenzamida com 2 equivalentes n-butil-lítio e subsequente alquilação com iodeto de metilo dá 3-metoxi-2-metil-N-fenilbenzamida. A reacção de 3-metoxi-2-metil-N-fenilbenzamida com ácido clorídrico aquoso e ácido bromídrico aquoso em ácido acético em ebulição leva à saponificação da função amida e à separação do grupo metoxi e à formação de ácido 3-hidroxi-2-metilbenzóico. Uma desvantagem da sequência de reacção consiste em que são necessárias temperaturas muito baixas (-15 a -70°C) na segunda etapa. Tais temperaturas são dificilmente realizáveis na execução da reacção a escalas técnicas. Na terceira etapa são necessárias condições de reacção muito agressivas, de forma a conseguir a separação do grupo metoxi. Além disso formam-se os produtos gasosos cloreto de metilo ou brometo de metilo como produtos intermédios inevitáveis da dissociação, os quais são suspeitos de provocar cancro. Além disso o meio de reacção ácido reage de forma muito corrosiva em comparação com agentes utilizados usualmente nas instalações químicas. -5-
Havia assim uma grande necessidade de uma processo que permita obter ácido 3-hidroxi-2-metilbenzóico e ácido 3-acetoxi-2-metilbenzóico de uma forma económica e técnica simples.
Este objectivo é atingido através de um processo para produção de ácido 3-hidroxi-2-metilbenzóico e ácido 3-acetoxi-2-metilbenzóico, caracterizado por se fazer reager 3-cloro-2-metilfenol (3)
Cl 3 com cloreto de benzilo para originar 2-benziloxi-6-clorotolueno (4)
se submeter este a uma reacção de Grignard com magnésio para originar cloreto de (3-benziloxi-2-metilfenil)-magnésio (5)
5 se fazer reagir este com CO2 para originar ácido 3-benziloxi-2-metilbenzóico (6)
6 se hidrogenar este ou os seus sais de metal alcalino na presença de um catalisador de hidrogenação em ácido 3-hidroxi-2-metilbenzóico (2) e se acetilar este eventualmente em ácido 3-acetoxi-2-metilbenzóico. A invenção refere-se também aos produtos intermédios 2-benziloxi-6-clorotolueno (4), cloreto de (3-benziloxi-2-metilfenil)-magnésio (5) e ácido 3-benziloxi-2-metilbenzóico (6). O processo tem as vantagens importantes, de que tem um custo conveniente e que a quantidade de produtos residuais é comparativamente baixa. 3-cloro-2-metilfenol pode ser ser preparado da matéria prima barata 3-cloro-2-metilanilina através de diazotização e concentração subsequente com alto rendimento. Um processo destes é descrito em Noelting et al., Chem. Berichte, 37, 1015, (1904). A alquilação de 3-cloro-2-metilfenol para 2-benziloxi-6-clorotolueno pode ser realizada numa série de solventes, por exemplo acetona, metiletilcetona, dimetilformamida. Especialmente a utilização de metiletilcetona -7-
mostrou bons resultados. Por mol de 3-cloro-2-metilfenol é empregue apropriadamente 1,0 a 5,0 mol, de preferência 1,1 a 1,2 mol cloreto de benzilo. A reacção de alquilação é realizada de forma vantajosa na presença de pelo menos 1 mol base como hidróxido de sódio ou carbonato de potássio por mol 3-cloro-2metilfenol. Vantajosa é a utilização de carbonato de potássio. Por mol de 3-cloro-2-metilfenol é empregue apropriadamente 1,0 a 5,0 mol, de preferência 2,0 a 2,5 mol carbonato de potássio. A solução orgânica contendo o produto é filtrado a partir de carbonato de potássio e processada depois através de destilação. A reacção de Grignard de 2-benziloxi-6-clorotolueno com magnésio até cloreto de (3-benziloxi-2-metilfenil)-magnésio é realizada segundo os métodos usuais (ver Ullmamfs Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5. Edição, Volume AI5, páginas 625-626). Mostrou-se vantajoso, realizar a reacção de Grignard em tetrahidrofurano (THF) como meio de reacção. A reacção de cloreto de (3-benziloxi-2-metilfenil)-magnésio com dióxido de carbono para originar ácido 3-benziloxi-2-metilbenzóico pode ser realizada de forma a que o gas dióxido de carbono em excesso seja encaminhado para a solução do reagente de Grignard (5) em THF. Existe a alternativa, de pôr o THF, enquanto o gas dióxido de carbono é encaminhado e a solução de Grinard é adicionada. Neste caso é formada primeiro uma suspensão do sal cloreto de magnésio do ácido (6). O sal é hidrolisado com ácido inorgânico aquoso suficiente, preferencialmente ácido clorídrico aquoso, de forma a que o ácido livre (6) seja completamente liberto. Após a hidrólise a fase THF contendo o produto é separada da fase aquosa contendo o sal. O isolamento do sal da solução pode ocorrer de diferentes formas.
Na carboxilização do reagente Grignard (5) são possíveis outras diferentes variantes do processo. O dióxido de carbono pode também ser - 8- Ίη introduzido sob a forma sólida. Neste caso é possível introduzir neve carbónica em porções na solução Grignard ou por neve carbónica no meio reaccional e adicionar a este o reagente Grignard. O dióxido de carbono pode também ser adicionado sob a forma líquida (ver por exemplo BP 1.028.599). A hidrogenação do ácido 3-benziloxi-2-metilbenzóico até ácido 3-hidroxi-2-metilbenzóico e tolueno é realizada preferencialmente em meio aquoso. Para melhorar a solubilidade de ácido 3-benziloxi-2-metilbenzóico em água, é vantajoso adicionar pelo menos 1,0 mol de uma base forte como hidróxido de sódio ou hidróxido de potássio (preferencialmente hidróxido de sódio) por mol ácido 3-benziloxi-2-metilbenzóico à mistura reagente, de forma a que se forme o sal de metal alcalino do ácido carboxílico que é muito mais solúvel em água. A base pode ser adicionada ou sob a forma sólida ou como solução aquosa. A reacção pode certamente também ser realizada em meios orgânicos sob condições neutras. A hidrogenação decorre a temperatura ambiente e com pressão de hidrogénio moderada (1-10 bar). No decurso em meio básico aquoso é filtrado o catalisador após a hidrogenação ter acabado. A fase aquosa contendo o produto é separada da fase tolueno e acidificada. O ácido 3-hidroxi-2-metilbenzóico precipitado é isolado por filtração.
Os catalisadores de hidrogenação usuais como por exemplo paládio sobre carvão activo, platina sobre carvão activo ou níquel Raney podem ser utilizados na hidrólise. Mais vantajoso demonstrou ser a utilização de paládio sobre carvão activo. A realização da hidrogenação em meio aquoso oferece a possibilidade vantajosa de realizar a redução catalítica de ácido 3-benziloxi-2-metilbenzóico até ácido 3-hidroxi-2-metilbenzóico e a acetilação até ácido 3-acetoxi-2-metilbenzóico sem isolamento intermédio do ácido hidroxi (2). Neste caso a hidrogenação é realizada de forma conveniente na presença de pelo menos 1,0 mol da base forte (preferencialmente 2,0 a 3,0 mol) por mol de ácido 3- -9- benziloxi-2-metilbenzóico. Preferencialmente é utilizado hidróxido de sódio como base. Após filtração do catalisador e separação da fase tolueno orgânica, a fase aquosa contendo o produto é tratada com anidrido acético de forma a se realizar a acetilização. Aqui é vantajoso introduzir 1,0 a 3,0 mol anidrido acético, preferencialmente 1,2 a 1,6 mol, por mol de ácido 3-benziloxi-2-metilbenzóico utilizado. O processamento aquoso possibilita um tratamento e isolamento do produto muito simples: após a acidificação da mistura reagente com um ácido inorgânico forte como ácido clorídrico, o ácido 3-acetoxi-2-metilbenzóico precipita da água como sedimento, que é isolado através de filtração com um alto rendimento. Mas também é possível, separar a fase tolueno apenas após a conversão com anidrido acético.
Exemplos: 2-benziloxi-6-clorotolueno
Sob agitação é aquecido uma mistura de 143 g (1,0 mol) 3-cloro-2-metilfenol, 139 g (1,1 mol) cloreto de benzilo, 276 g (2,0 mol) carbonato de potássio, e 680 g metiletilcetona (MEK) sob refluxo. Após 8 horas são adicionados outros 25 g (0,18 mol) carbonato de potássio e depois aquecido durante mais 8 horas sob refluxo. O produto é separado por filtração e o bolo filtrado é lavado com MEK. Após processamento por destilação são obtidos 206 g 2-benziloxi-6-clorotolueno (Kp. 161°C, 3 mbar) como um líquido amarelado com 99,6% pureza (% área segundo GC). Isto corresponde a um rendimento de 88,3% da teoria. ^-Nmr (CDC13, 60 MHz): d (ppm): 6,6-7,4 (m, 8H); 5,0 (s, 2H); 2,3 (s, 3H). GC-MS: M+ = 232 -10-
Ácido 3 -benziloxi-2-raetilbenzóico 232,7 g 2-benziloxi-6-clorotolueno (232,7 g, 1,0 mol) são submetidos a reacção de Grignard com 26,7 g (1,1 mol) de aparas de magnésio em 550 ml THF. A solução castanha-escura daí resultante de cloreto de (3-benziloxi-2-metilfenil)-magnésio em THF é arrefecida agitando num banho de gelo até 0°C). É introduzido gás C02 na mistura reagente misturada lentamente, de forma a que a temperatura nao ultrapasse os 10°C. A suspensão sólida em THF daí formada é hidrolisada sob arrefecimento através da adição lenta de 50 ml água e 445 g (1,2 mol) de ácido clorídrico (10%). A mistura reagente hidrolisada é diluída com 430 g xileno. As fases são separadas e a fase orgânica é lavada com 100 g água. A fase orgânica contendo o produto separada é destilada até que o depósito esteja livre de THF. O depósito é subsequentemente arrefecido agitando até 0°C. O produto cristalizado é filtrado e lavado com 50 ml xileno. Após secagem em vácuo são obtidos 152,3 g ácido 3-benziloxi-2-metilbenzóico. Isto corresponde a um rendimento de 62,9% da teoria.
Ponto de fusão: 126-127°C ‘H-Nmr (DMSO-d6, 60 MHz): d (ppm): 12,9 (bs, 1H); 7,6-7,1 (m, 8H); 5,1 (s, 2H); 2,4 (s, 3H). GC-MS: M+ = 242 Ácido 3-hidroxi-2-metilbenzóico
Uma solução de ácido 3-(benziloxi)-2-metilbenzóico (50 g, 0,21 - 11 -
mol) e hidróxido de sódio (9 g, 0,225 mol) em 700 g de água assim como 2 g catalisador - Pd/C a 5% (húmido a 50%) é colocada numa autoclave de aço de 2 1 com misturadora gasosa. A uma temperatura de 50°C e uma velocidade de agitação de 800 rpm/min é colocada sob uma pressão de 10 bar de hidrogénio. O hidrogénio usado é substituído repondo a pressão. Após 20 minutos cessa a absorção de hidrogénio. O catalisador é filtrado a temperatura ambiente através de uma filtro de pressão. Obtem-se 760,7 g de uma solução base, da qual é separada no separador de decantação 7,7 g tolueno. É adicionado à solução base ao todo 22,2 g ácido clorídrico (37%), subsequentemente a solução é arrefecida a 0°C. O produto sólido precipitado é separado por filtração e lavado duas vezes com 50 g água. Após a secagem obtém-se 18,0 g ácido 3-hidroxi-2-metilbenzóico com um ponto de fusão de 147°C. Após compressão da base original pode ser obtida outra vez 9,6 g de substância, de forma que o rendimento total é de 27,6 g ou 88,1 % da teoria. Ácido 3-acetoxi-2-metilbenzóico
Sob agitação são adicionados 60,9 g (0,40 mol) ácido 3-hidroxi-2-metilbenzóico em 500 ml 2N soda cáustica (1,00 mol) e a solução daí formada é arrefecida a 5°C. Na solução arrefecida são adicionados 61,3 g (0,60 mol) anidrido acético. Vai-se arrefecendo a mistura reagente, de forma a que a temperatura nao ultrapasse os 8°C. A mistura reactiva é então acidificada com 88 ml ácido clorídrico 37%. O produto precipitado é filtrado, lavado três vezes com 50 ml água e seco com vácuo. São obtidos 69,9 g ácido 3-acetoxi-2-metilbenzóico. Isto corresponde a um rendimento de 90,0 da teoria.
Ponto de fiísao: 147-148°C Ácido 3-acetoxi-2-metilbenzóico através de hidrogenação de ácido - 12- 3-benziloxi-2-metilbenzóico e subsequente acetilização sem isolamento intermédio de ácido 3-hidroxi-2-metilbenzóico
Uma solução de ácido 3-benziloxi-2-metilbenzóico (50 g, 0,21 mol) e hidróxido de sódio (20 g, 0,5 mol) em 700 g água assim como 2 g catalisador -Pd/C a 5% (húmido a 50%) é colocada numa autoclave de aço de 2 1 com misturadora gasosa. A uma temperatura de 25 °C e uma velocidade de agitação de 800 rpm/min é colocada sob uma pressão de 10 bar de hidrogénio. O hidrogénio usado é substituído repondo a pressão. Após 15 minutos cessa a absorção de hidrogénio. O catalisador é filtrado a temperatura ambiente através de uma filtro de pressão. Obtém-se 735,8 g de uma solução base, da qual é separada no funil de decantação 7,1 g tolueno. A solução aquosa bruta é arrefecida a 0°C num balão de 4 tubuladuras de 1 1 com medidor de pH. O pH encontra-se a 14. No espaço de 5 minutos são adicionados, gota a gota, 31,3 g (0,3 mol) anidrido de ácido acético, o pH baixa para 6,0.
Em seguida a solução é misturada lentamente com 49,3 g (0,5 mol) ácido clorídrico (37%) (pH 1,1). Obtém-se um precipitado branco. A suspensão é agitada durante ainda mais uma meia hora, o precipitado é então lavado filtrado e duas vezes com 50 g água fria. Após a secagem obtém-se 37,5 g (93,7 % da teoria) ácido 3-acetoxi-2-metilbenzóico (ponto de fusão: 147°C).
Lisboa, 22 de Agosto de 2001 AU<'h <—J-i
ALBERTO CANELAS Agente Oficial da Propriedade Industrial RUA VICTOR CORDON, 14 1200 LISBOA

Claims (4)

  1. - 1 -
    REIVINDICAÇÕES 1. Processo para produção de ácido 3-hidroxi-2-metilbenzóico e ácido 3-acetoxi-2-metilbenzóico, caracterizado por se fazer reagir 3-cloro-2-metilfenol (3)
    com cloreto de benzilo para originar 2-benziloxi-6-clorotolueno (4),
    se submeter este a uma reacção de Grignard com magnésio para originar cloreto de (3-benziloxi-2-metilfenil)-magnésio (5),
    5 -2- se fazer reagir este com C02 para originar ácido 3-benziloxi-2-metilbenzóico (6) -2-
    se hidrogenar este ou os seus sais de metal alcalino na presença de um catalisador de hidrogenação em ácido 3-hidroxi-2-metilbenzóico (2) e se acetilar este eventualmente em ácido 3-acetoxi-2-metilbenzóico.
  2. 2. Processo tal como reivindicado na reivindicação 1, caraacterizado por ser utilizada metiletilcetona como meio de reacção na benzilação de 3-cloro-2-metilfenol (3) em 2-benziloxi-6-clorotolueno (4).
  3. 3. Processo tal como reivindicado na reivindicação 1 ou 2, caracterizado por ser utilizado, por mol de 3-cloro-2-metilfenol (3), 1,0 a 5,0 mol, de preferência 1,1 a 1,2 mol cloreto de benzilo, e 1,0 a 5,0 mol, de preferência 2,0 a 2,5 mol carbonato de potássio na benzilação de 3-cloro-2-metilfenol (3) em 2-benziloxi-6-clorotolueno (4).
    4. Processo tal como reivindicado nas reivindicações 1 a 3, caracterizado por a reacção de 2-benziloxi-6-clorotolueno (4) com magnésio para riginar cloreto de (3-benziloxi-2-metilfenil)-magnésio (5) ser realizada em tetrahidrofurano como meio de reacção. 5. Processo tal como reivindicado nas reivindicações 1 a 4, -3 -caracterizado por o catalisador de hidrogenação ser paládio sobre carvão activo.
    6. Processo tal como reivindicado nas reivindicações 1 a 5, caracterizado por a hidrogenação do sal de sódio de ácido 3-benziloxi-2-metilbenzóico (6) em ácido 3-hidroxi-2-metilbenzóico (2) e tolueno ser realizada em meio aquoso.
    7. Processo tal como reivindicado nas reivindicações 1 a 6, caracterizado por o ácido 3-benziloxi-2-metilbenzóico (6) obtido segundo as reivindicações 1-4 ser hidrogenado, em meio aquoso básico na presença de um catalisador de hidrogenação, em ácido 3-hidroxi-2-metilbenzóico (2) e tolueno, o catalisador ser separado por filtração, a fase aquosa ser separada da fase tolueno, ser feita reagir com anidrido acético e a mistura reagente ser acidificada. 8. 2-benziloxi-6-clorotolueno (4)
    9. Cloreto de (3-benziloxi-2-metilfenil)-magnésio (5)
  4. -4-10. Ácido 3-benziloxi-2-metilbenzóico (6)
    Lisboa, 22 de Agosto de 2001
    ALBERTO CANELAS Agente Oficiai da Propriedade Industrial RUA VICTOR CORDON, 14 1200 LISBOA
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