RO119714B1 - Procedeu pentru îndepărtarea metalelor grele din soluţii de compuşi organici - Google Patents

Abstract

Invenţia se referă la un procedeu pentru îndepărtarea metalelor grele din soluţii de compuşi organici aflate în solvenţi nemiscibili cu apa. Aceste soluţii se tratează cu cisteină sau cu un derivat de cisteină, de preferinţă N-acetilcisteină, raportul molar al acestuia faţă de conţinutul de metal greu, fiind cuprins între 1:1 şi 100:1, de preferinţă între 5:1 şi 15:1. ŕ

Description

Prezenta invenție se referă la un procedeu pentru îndepărtarea metalelor grele din soluții de compuși organici aflate în solvenți nemiscibili cu apa.

Metalele grele, mai ales paladiul și nichelul, sunt folosite pe scară largă în procedeele de sinteză industrială, pentru prepararea compușilor utili în diverse domenii.

Datorită ușurinței cu care formează complecși, un dezavantaj foarte frecvent în utilizarea acestor metale grele este acela că ele rămân adesea în cantități însemnate în compușii organici. Rezultatul este o scădere a purității compusului și, ca urmare, necesitatea de a îndepărta metalele grele din compus.

îndepărtarea metalelor grele are o importanță deosebită atunci când compusul care conține o cantitate mare de metale este un compus farmaceutic, activ sau un intermediar pentru prepararea unui compus farmaceutic activ.

De fapt, pentru compușii farmaceutici, conținutul de metale grele trebuie să fie deosebit de redus, nu numai din motive de puritate a compusului, dar și din motive evidente de siguranță terapeutică.

Importanța problemei impurificării cu metale grele, în special cu paladiu, în industria chimico-farmaceutică este bine subliniată de Maryanoff C. A. și alții în capitolul 18 intitulat Cataliza din perspectiva unui chimist organic: Probleme frecvente și soluții posibile, publicat în cartea Chemistry& Industry (Dekker) 1988, 33 (Catal. Org. React.) 359-79.

De exemplu, citând sinteza compusului cunoscut ca McN-5691, autorii arată mai multe încercări realizate cu scopul de a îndepărta conținutul mare de paladiu (tabelul III de la pagina 374). Rezultatele au fost negative și problema a fost rezolvată numai printr-o schimbare completă a schemei sintetice (fig. 14 de la pagina 376).

în Patent Abstracts ofJapan, voi. 14, Nr. 137(C-0702), este descrisă o metodă de îndepărtare a compușilor organometalici conținând staniu, din soluțiile acestora, prin extracție cu soluția apoasă a unui acid mineral sau organic.

S-a observat că se pot îndepărta, simplu și eficient, cantități importante de metale grele din compuși organici, prin tratarea soluțiilor acestor compuși organici cu cisteină sau cu Nacilcisteină.

Procedeul pentru îndepărtarea metalelor grele din soluții, ale compușilor organici aflați în solvenți nemiscibili cu apa, conform invenției, înlătură problemele existente, prin aceea că aceste soluții se tratează cu cisteină sau cu un derivat de cisteină având formula:

în care

x (I)

R este un atom de hidrogen, un grup acil Ο,-Οθ linear sau ramificat sau o grupare benzoil.

Procedeul care constituie obiectul prezentei invenții are o aplicabilitate industrială ușoară și permite o îndepărtare eficientă a metalelor grele și în special a paladiului.

Compușii cu formula (I) sunt cunoscuți sau pot fi ușor preparați prin metode cunoscute, exemplele specifice incluzând cisteină, N-acetilcisteina, N-benzoilcisteina, N-pivaloilcisteina și N-propionilcisteina.

Preferabil, în procedeul din prezenta invenție, se folosesc cisteină sau N-acetilcisteina (NAC), mai de preferat N-acetilcisteina.

Cantitatea de derivat de cisteină cu formula (I), care urmează să fie folosită, depinde de cantitatea de metal greu care urmează să fie îndepărtată, dar este cel puțin echimolară față de metalul greu.

RO 119714 Β1 în general, se utilizează o cantitate molară de compus I de la 1:1 până la 100:1 față de 1 conținutul de metal greu.

Preferabil se utilizează un raport molar compusul I: metalul greu cuprins între 5:1 și 3 15:1.

Compusul organic conținând impuritatea de metal greu trebuie dizolvat într-un solvent 5 imiscibil cu apa sau într-un amestec de solvenți din care cel puțin unul este imiscibil cu apa.

Alegerea solventului organic potrivit sau a amestecului de solvenți depinde, în excluși- 7 vitate, de caracteristicile de solubilitate ale compusului care urmează să fie purificat.

Exemple de astfel de solvenți sunt toluenul, xilenul, clorură de metilen, clorbenzenul, 9 1,2-diclorbenzenul și hidrocarburile alifatice precum hexanul, opțional, în amestec cu solvenți dipolari aprotici, precum dimetilsulfoxidul, tetrahidrofuranul și acetonitrilul. 11

Compusul cu formula (I) poate fi folosit, ca atare, adică sub formă de pudră sau și mai de preferat dizolvat în apă, ca soluție apoasă. Când se utilizează sub formă de pudră, îndepăr- 13 tarea metalelor grele se realizează prin filtrare.

Când se utilizează sub formă de soluție apoasă, concentrația soluției apoase a compu- 15 sului cu formula (I) este, în general, între 5% și 70% (g/g).

Din punct de vedere practic, este preferată folosirea unor soluții concentrate, preferabil 17 cu concentrații între 20% și 60% (g/g).

Soluția apoasă a compusului cu formula (I) poate fi preparată separat, astfel încât să 19 se realizeze tratamentul pentru îndepărtarea metalelor grele prin spălarea soluției conținând compusul organic cu soluția apoasă a compusului (I). 21

Alternativ, cantitatea adecvată de compus cu formula (I) și cantitatea necesară de apă pot fi adăugate, separat, la soluția compusului care urmează să fie purificat. 23

Când compusul organic este dizolvat într-un amestec de solvenți incluzând apa, tratamentul de îndepărtare poate fi realizat simplu, prin adăugarea cantității potrivite de compus cu 25 formula (I), direct în soluția compusului organic.

Prin separarea fazelor, metalul greu rămâne în faza apoasă, probabil sub forma unui 27 complex al acestuia cu compusul având formula (I), în timp ce compusul organic rămâne în soluție, în faza organică. 29

Timpul de tratament poate fi variabil, dar în general se observă o creștere a cantității de metal greu îndepărtat, când se crește timpul de tratament. în același mod, timpul de tratament 31 și raportul molar al compusului (I) rămânând același, se observă o creștere a cantității de metal greu îndepărtat, când se mărește temperatura de tratare. 33 în general, procedeul pentru îndepărtarea metalelor grele, conform prezentei invenții, se realizează la o temperatura cuprinsă între temperatura camerei și temperatura de reflux a 35 amestecului, preferabil între 20°C și 60’C.

Depinzând de conținutul lor inițial, valorile reduse dorite ale metalelor grele, pot fi atinse37 după unul sau mai multe tratamente, conform procedeului care face obiectul prezentei invenții.

în plus, am observat că eficacitatea tratamentului de îndepărtare a metalelor grele, con-39 form procedeului care face obiectul prezentei invenții, poate fi crescută, în continuare, prin realizarea unei spălări finale cu o soluție bazică apoasă.41

Soluțiile bazice potrivite sunt soluții apoase de amoniac, soluții apoase de amine ca de exemplu trietilamina, precum și soluții apoase de baze anorganice cum ar fi carbonați de sodiu 43 sau potasiu, bicarbonat și hidroxizi.

Preferabil se utilizează o soluție apoasă 30% de amoniac, soluție care se adaugă direct 45 la sfârșitul tratamentului cu soluția apoasă a compusului, înaintea separării fazelor.

RO 119714 Β1

Așa cum deja s-a menționat, procedeul obiect al prezentei invenții este folosit pentru îndepărtarea mai multor metale grele folosite de obicei ca reactivi, ca de exemplu staniu, paladiu și alte metale care pot fi reținute ca impurități, sub formă de complecși organo-metalici.

O trăsătură preferată a procedeului care este obiectul prezentei invenții este îndepărtarea paladiului. De fapt, paladiul este larg utilizat în procesele de sinteză organică, în special, sub formă de catalizator.

Ca o referire generală, privind utilizarea paladiului, a se vedea de exemplu Jiro Tsuji, Reactivii și Catalizatorii de paladiu, John Wiley & fii (1995). După cum deja s-a subliniat, paladiul este, de asemenea, metalul greu care rămâne mai frecvent în compușii organici, ca impuritate cu îndepărtare dificilă. Metoda preferată pentru îndepărtarea paladiului, prin tratare cu o soluție apoasă de N-acetilcisteină, este extrem de diversă și aplicabilă la mai mulți compuși organici.

De exemplu, procedeul, obiect a prezentei invenții, s-a dovedit a fi deosebit de eficient în îndepărtarea unor cantități mari de paladiu prezent în heteroarilfenilalaninele preparate, prin cuplarea unui derivat de fenilalanină cu o halogenură de heteroaril-zinc în prezența unui catalizator pe bază de paladiu (0) (cererile de brevete internaționale nr. PCT/ET97/07024 și nr. PCT/EP98/00126 pe numele prezentului solicitant, înregistrate pe 12 decembrie 1997 și respectiv pe 12 ianuarie 1998).

S-a dovedit că procedeul este în egală măsură eficient în îndepărtarea paladiului, (prezent ca o impuritate), din intermediarii pentru sinteza diflunisalului și din intermediarii pentru sinteza 5,8-dihidro-2,4-dimetil-8-[(2'-(1 H-tetrazol-5-il)[1,1 *-bifenilj-4-il]metil]pirido-[2,3-d]pirimidin-7(6H)-onă preparat prin reacția de cuplare în prezența catalizatorilor pe bază de paladiu(O) conform procedeelor descrise în cererea de patent european O 494 419 (Zambon Group S.p.A.) și respectiv în cererea de WO 96/40684 (American Home Products Corporation).

O trăsătură preferată în mod deosebit a procedeului conform invenției este următoarea.

Se încălzește o soluție de compus organic conținând paladiu, la temperaturi cuprinse între 20 și 60°C și se adaugă la acesta o soluție de N-acetilcisteină.

După câteva ore, amestecul este răcit la temperatura camerei și se adaugă o soluție de amoniac 30% prin agitare continuă timp de câteva minute. Se separă fazele și componentul purificat se izolează din faza organică.

Cu scopul unei mai bune ilustrări a prezentei invenții se prezintă următoarele exemple. Pentru determinarea paladiului rezidual a fost utilizată metoda absorbției atomice, calculând conținutul de paladiu ca ppm față de compusul organic.

Exemplul 1. La un amestec de tetrahidrofuran (18,2 ml), toluen (18,2 ml) și magneziu (1,76 g; 0,0724 moli) s-a adăugat brometan (1,33 g; 0,0122 moli).

Temperatura s-a ridicat până la 60°C și amestecul a fost răcit la 35’C și s-a adăugat 2bromtiazol (10 g; 0,061 moli) în timp de 1,5 h.

Amestecul a fost ținut sub agitare timp de 1 h, răcit și adăugat la o suspensie de clorură de zincanhidră (16,4 g; 0,12 moli) în tetrahidrofuran (36,4 ml), păstrând temperatura sub 40°C.

Amestecul a fost ținut sub agitare timp de 1 h, apoi încălzit la 50’C și s-au adăugat ester metilic de N-(tertbutoxicarbonil)-4-iod-L-fenilalanină (19,1 g; 0,047 moli) și ulterior acetat de paladiu (0,15 g; 0,67 mmoli) și trifenilfosfină (0,36 g; 1,37 mmoli).

Amestecul a fost ținut sub agitare timp de 1,5 h, suspensia a fost răcită la 30°C și turnată în apă (45 ml), toluen (30 ml) și acid clorhidric 2N (10 ml). Au fost separate fazele și faza organică (conținând 3400 ppm paladiu) a fost spălată cu apă (20 ml) și adăugată la o soluție de N-acetilcisteină (5 g) și apă (20 ml). Suspensia a fost menținută sub agitare, la 50*C, timp de 1 h.

RO 119714 Β1

După răcire la 25*C, s-a adăugat amoniac 28%. Au fost separate fazele (conținutul 1 rezidual de paladiu a fost de 800 ppm).

S-a repetat spălarea cu N-acetilcisteină și amoniac. Faza organică a fost adusă la 3 reziduu sub vacum. Conținutul de paladiu în reziduu a fost de 550 ppm.

Exemplul 2. S-a încălzit cu recirculare un amestec de tetrahidrofuran (11 ml), toluen 5 (5 ml) și zinc (1,56 g; 0,0238 moli) și i s-a adăugat 2-bromtiazol (3,6 g; 0,022 moli) în timp de circa 1,5 h. 7

Amestecul a fost menținut sub agitare, sub recirculare, timp de 1 h și răcit la 50*C, apoi s-a adăugat ester metilic de N-formil-4-iod-L-fenilalanină (5,8 g; 0,0174 moli) și ulterior, acetat 9 de paladiu (0,035 g; 0,15 mmoli) și trifenilfosfină (0,092 g; 0,35 mmoli).

Amestecul a fost ținut sub agitare timp de 1 h, suspensia a fost răcită la 30’0 și turnată 11 în apă (10 ml). S-a adăugat acid acetic (0,5 ml) și s-au separat fazele.

Faza organică a fost adusă la reziduu sub vacum și reziduul (conținând 3290 ppm de 13 paladiu) a fost preluat cu clorură de metilen (25 ml). S-a adăugat o soluție de N-acetilcisteină (0,8 g) în apă (1,8 ml). Suspensia a fost menținută sub agitare la 30C, timp de 1 h. 15

După răcire la 25°C, s-au adăugat amoniac 28% (3 ml) și apă (10 ml). Au fost separate fazele și s-a repetat spălarea cu N-acetilcisteină și amoniac (conținutul rezidual de paladiu a 17 fost de 1100 ppm). S-a efectuat o a treia spălare cu N-acetilcisteină și faza organică a fost adusă la reziduu sub vacuum. Conținutul de paladiu în reziduu a fost de 360 ppm. 19

Exemplul 3. într-un reactor de 250 cc, prevăzut cu manta exterioară, termometru, condensator de recirculare și agitator mecanic, ținut sub o atmosferă de azot, s-au introdus 8-[2'-(3-21 terț-butil-2H-tetrazol-5-il)-bifenil-4-ilmetil]-2,4-dimetil]-5,8-dihidro-6H-pirido[2,3-d]-pirimidin-7-onă cristalizată (20,0 g; 0,0428 moli; conținut de Pd=777 ppm) și toluen (87,1 g).23

Soluția rezultantă a fost adusă la 40°C, sub agitare. S-a adăugat o soluție preparată cu N-acetilcisteină (1,2 g; 7,36 mmoli) și apă (10,0 g). După 24 h, amestecul de reacție a fost răcit 25 la temperatura camerei și s-a adăugat amoniac 30% (4,0 g).

Amestecul a fost menținut sub agitare, timp de 30 min, înainte de separarea fazelor.27

Conținutul de Pd a fost evaluat din faza de toluen cu următorul rezultat: Pd<16 ppm.

Exemplul 4. S-a repetat procedura descrisă în exemplul 3, dar înlocuind N-acetilcisteina29 cu cisteină.

Conținutul de Pd a fost adus de la conținutul inițial de 777 ppm la o valoare de 31 ppm. 31

Exemplul 5. întrun reactor de 2 I, prevăzut cu manta exterioară, valvă la partea inferioară, termometru, condensator de recirculare și agitator mecanic, s-a introdus la temperatura33 camerei și sub atmosferă de azot o soluție organică conținând 8-[2‘ -(3-tert-butil-2H-tetrazol-5il)-bifenil-4-ilmetil]-2,4-dimetil]-5,8-dihidro-6H-pirido[2,3-d]-pirimidîh-7-onă la 18% (20,0 g; 35 0,0428 moli; conținut de Pd=777 ppm) într-un amestec de toluen și tetrahidrofuran (1240 g corespunzând la 0,477 moli de compus organic; conținut de Pd 3700 ppm). 37

Temperatura internă a fost adusă la 60’C și, sub agitare, s-au adăugat N-acetilcisteina (15,7 g; 0,0962 moli) și apă (8,0 g). 39

Amestecul a fost menținut sub agitare la 60”C, timp de 8 h, apoi a fost răcit la 35...40°C și s-au adăugat apă (48,7 g) și amoniac 30% (56,7 g; 0,99 moli). 41

Amestecul a fost menținut sub agitare, timp de 30 min, la 40’C, apoi s-a oprit agitarea și amestecul a fost păstrat pentru odihnă, timp de 15 min. Prin prelucrare la 40’C, s-au separat 43 fazele și conținutul de paladiu a fost evaluat direct din soluția organică (390 ppm).

Exemplul 6. într-un reactor anhidru de 250 cm³ au fost introduși, sub flux de azot, șpan 45 de magneziu (9,9 g; 0,406 moli), tetrahidrofuran (60 g) și toluen (60 g). Amestecul a fost încălzit la 70’C și i s-a adăugat 4-bromanisol (7,5 g; 0,04 moli) urmat de 1,2-dibrometan (0,3 g; 47 0,0016 moli).

RO 119714 Β1

După 15 min, s-au observat o creștere a temperaturii interioare până la 83°C, degajare de gaze și apariția unei culori verzi în amestecul de reacție.

Apoi, s-a adăugat încet, în continuare, 4-bromanisol (67,4 g; total 0,36 moli), păstrând temperatura între 70 și 75*C. La sfârșitul adăugării, amestecul de reacție a fost menținut sub agitare la 74°C, timp de 5 h. La sfârșitul acestei perioade, s-a filtrat soluția conținând compusul Grignard.

între timp, într-un reactor de 500 ml, s-au introdus sub flux de azot 2,4-difluor-brombenzen (73,4 g; 0,380 moli), acetat de paladiu (0,256 g; 0,00114 moli) și trifenilfosfină (1,2 g; 0,00457 moli).

După încălzire la 90’C și menținerea amestecului de reacție sub agitare, soluția conținând compusul Grignard s-a adăugat sub formă de picături, în timp de 4 h.

Temperatura internă a fost menținută, în timpul adiției, sub 107*0. La sfârșitul adiției, amestecul de reacție a fost menținut sub agitare timp de încă 5 h, apoi răcit la 85°C și s-a adăugat apă (80 g), comitent cu îndepărtarea distilatului de tetrahidrofuran.

înainte de realizarea separării fazelor, amestecul de reacție a fost acidificat cu acid clorhidric 37% (4,1 g).

Faza organică (152 g) a fost împărțită, după diluare cu toluen (100,0 g), în două porțiuni, fiecare de câte 125 g; o porțiune a fost tratată cu N-acetilcisteină (1,12 g) și apă (0,60 g) la 60°C, timp de 8 h, în timp ce cealaltă porțiune este tratată cu apă (0,60 g) la 60°C, timp de 8 h, cu scopul de a obține date comparative.

La sfârșitul tratamentului, cele două porțiuni diferite au fost răcite la 40°C și spălate cu amoniac 15% (8 g).

Soluția organică tratată cu N-acetilcisteina a avut un conținut de paladiu egal cu 50 ppm (3,5% din conținutul inițial), pe când soluția comparativă a avut un conținut de paladiu egal cu 965 ppm (68,9% din conținutul inițial).

Claims (10)

Revendicări

1. Procedeu pentru îndepărtarea metalelor grele, din soluții ale compușilor organici, aflați în solvenți nemiscibili cu apa, caracterizat prin aceea că aceste soluții se tratează cu cisteină sau cu un derivat de cisteină, având formula:

în care

R este un atom de hidrogen, un grup acil Ο,-Οθ linear sau ramificat sau o grupare benzoil.

2. Procedeu conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că raportul molar al compusului cu formula (I) este cuprins între 1:1 până la 100:1, de preferință, între 5:1 și 15:1, față de conținutul de metal greu.

3. Procedeu conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că se utilizează Nacetilcisteina.

4. Procedeu conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că se utilizează o soluție apoasă a compusului cu formula (I).

5. Procedeu conform revendicării 4, caracterizat prin aceea că concentrația soluției apoase a compusului cu formula (I) este cuprinsă între 5% și 70% (g/g).

RO 119714 Β1

6. Procedeu conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că solventul este ales 1 dintre toluen, xilen, clorură de metilen, clorbenzen, 1,2-diclorbenzen și hidrocarburi alifatice, opțional, în amestec cu solvenți dipolari aprotici.3

7. Procedeu conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că se execută,în plus,o tratare cu o soluție apoasă bazică.5

8. Procedeu conform revendicării 7, caracterizat prin aceea că soluția apoasă bazică este o soluție apoasă de amoniac.7

9. Procedeu conform revendicărilor 1-3, caracterizat prin aceea că se tratează,mai întâi, o soluție a compusului organic, aflat într-un solvent nemiscibil cu apa, cu o soluție apoasă 9 de N-acetilcisteină și apoi cu o soluție apoasă de amoniac.

10. Procedeu conform revendicării 9, caracterizat prin aceea că metalul care se înde- 11 părtează este paladiul.