ES2202007T3 - Procedimiento para preparar ester tert-alquilico del acido carboxilico. - Google Patents

Procedimiento para preparar ester tert-alquilico del acido carboxilico.

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ES2202007T3 ES00303799T ES00303799T ES2202007T3 ES 2202007 T3 ES2202007 T3 ES 2202007T3 ES 00303799 T ES00303799 T ES 00303799T ES 00303799 T ES00303799 T ES 00303799T ES 2202007 T3 ES2202007 T3 ES 2202007T3
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Tetsuya Sumika Fine Chemicals Co. Ltd. Shintaku
Kiyoshi Sumika Fine Chemicals Co. Ltd. Sugi
Tadashi Sumika Fine Chemicals Co. Ltd. Katsura
Nobushige Sumika Fine Chemicals Co. Ltd. Itaya
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Abstract

Un procedimiento para preparar un éster tert-alquílico del ácido carboxílico representado por la fórmula (III); en la que R1 es un grupo orgánico y cada uno de los R2 y R3 es independientemente un grupo alquilo que tiene de 1 a 4 átomos de carbono, que comprende hacer reaccionar un ácido carboxílico representado por la fórmula (I): R1¿COOH en la que R1 es como se definió anteriormente.

Description

Procedimiento para preparar éster tert-alquílico del ácido carboxílico.
La presente invención se refiere a un procedimiento para preparar un éster tert-alquílico del ácido carboxílico. Más específicamente, la presente invención se refiere a un procedimiento para preparar un éster tert-alquílico del ácido carboxílico que tiene un grupo tert-alquilo que es útil como grupo protector. El éster tert-alquílico del ácido carboxílico es útil para medicamentos tales como los antibióticos, para materias primas para productos químicos, sustancias intermedias y similares.
Discusión de la técnica relacionada
Como procedimientos para preparar un éster tert-alquílico del ácido carboxílico se conocían: 1) un procedimiento que comprende hacer reaccionar un cloruro de ácido de un ácido carboxílico con un alcohol terciario en presencia de dimetilanilina [Organic Synthesis III, 142], 2) un procedimiento que comprende tratar ácido malónico con isobutileno como compuesto de vinilideno en presencia de ácido sulfúrico [Organic Synthesis IV, 261] y similares.
Sin embargo, en el procedimiento 1) hay algunas deficiencias como que el procedimiento de preparación es largo, los procedimientos son complicados ya que necesitan un procedimiento para preparar un cloruro de ácido de un ácido carboxílico y el procedimiento es desventajoso económicamente ya que necesita una base cara tal como la dimetilanilina. Además, en el procedimiento 2) hay algunas deficiencias como que el producto de la reacción es fácilmente hidrolizable por el ácido sulfúrico usado en la reacción y es probable que el compuesto de vinilideno se polimerice en las condiciones de reacción dadas.
El documento US-A-2217735 describe un método para la fabricación de un éster mediante la reacción de una olefina y un ácido graso inferior en presencia de un compuesto de fósforo.
El documento FR-A-1264824 describe un procedimiento para la preparación de ésteres mediante la reacción de un ácido carboxílico y olefinas en presencia de ácido polifosfónico a una temperatura de -20 a 15ºC.
Un objeto de la presente invención es proporcionar un procedimiento para preparar de una manera simple, cómoda y ventajosa desde el punto de vista industrial un éster tert-alquílico del ácido carboxílico con un alto rendimiento.
El objeto anterior y otros de la presente invención serán evidentes a partir de la siguiente descripción.
Resumen de la invención
De acuerdo con la presente invención se proporciona un procedimiento para preparar un éster tert-alquílico del ácido carboxílico representado por la fórmula (III):
(III)R^{1}---COO
\melm{\delm{\para}{R ^{3} }}{C}{\uelm{\para}{R ^{2} }}
---CH_{3}
en la que R^{1} es un grupo orgánico y cada uno de los R^{2} y R^{3} es independientemente un grupo alquilo que tiene de 1 a 4 átomos de carbono, que comprende hacer reaccionar un ácido carboxílico representado por la fórmula (I):
(II)R^{1}---COOH
en la que R^{1} es como se definió anteriormente, con un compuesto de vinilideno representado por la fórmula (II):
1
en la que R^{2} y R^{3} son como se definieron anteriormente,
en presencia de al menos un haluro de fósforo seleccionado del grupo que consiste en oxitricloruro de fósforo, tricloruro de fósforo y ácido diclorofosfónico.
Descripción detallada de la invención
De acuerdo con la presente invención, como se describió anteriormente, se puede obtener un éster tert-alquílico del ácido carboxílico representado por la fórmula (III):
(III)R^{1}---COO
\melm{\delm{\para}{R ^{3} }}{C}{\uelm{\para}{R ^{2} }}
---CH_{3}
en la que R^{1} es un grupo orgánico y cada uno de los R^{2} y R^{3} es independientemente un grupo alquilo que tiene de 1 a 4 átomos de carbono, haciendo reaccionar un ácido carboxílico representado por la fórmula (I):
(I)R^{1}---COOH
en la que R^{1} es como se definió anteriormente,
con un compuesto de vinilideno representado por la fórmula (II):
2
en la que R^{2} y R^{3} son como se definieron anteriormente,
en presencia de un haluro de fósforo.
El ácido carboxílico representado por la fórmula (I) no está limitado a ninguno especificado, siempre y cuando el objeto de la presente invención no esté impedido. En la fórmula (I), R^{1} incluye, por ejemplo, grupos alquilo, grupos aralquilo, grupos arilo y grupos heterocíclicos, cada uno de los cuales puede tener un sustituyente.
Los ejemplos representativos del grupo alquilo incluyen grupos alquilo sustituidos o no sustituidos, lineales o ramificados, que tienen de 1 a 20 átomos de carbono, preferentemente de 1 a 8 átomos de carbono. Los ejemplos concretos de los grupos alquilo incluyen, por ejemplo, el grupo metilo, grupo etilo, grupo propilo, grupo isopropilo, grupo n-butilo, grupo isobutilo, grupo pentilo, grupo heptilo y similares.
Los ejemplos representativos del grupo aralquilo incluyen grupos aralquilo sustituidos o no sustituidos, lineales o ramificados, que tienen de 7 a 20 átomos de carbono, preferentemente de 7 a 10 átomos de carbono. Los ejemplos concretos de los grupos aralquilo incluyen, por ejemplo, el grupo bencilo, grupo feniletilo, grupo fenilpropilo y similares.
Los ejemplos representativos del grupo arilo incluyen grupos arilo sustituidos o no sustituidos que tienen de 1 a 5 anillos aromáticos. Los ejemplos concretos de los grupos arilo incluyen, por ejemplo, grupos arilo que tienen de 6 a 20 átomos de carbono tales como el grupo fenilo, grupo naftilo y grupo fenantrilo.
Los ejemplos representativos del grupo heterocíclico incluyen grupos heterocíclicos sustituidos o no sustituidos que tienen de 1 a 3 átomos seleccionados del grupo que consiste en el átomo de oxígeno, átomo de nitrógeno y átomo de azufre. Los ejemplos concretos de los grupos heterocíclicos incluyen, por ejemplo, el grupo furilo, un grupo pirrolilo, grupo imidazolilo, grupo piridilo, grupo pirimidinilo, grupo oxazolilo, grupo tienilo, grupo tiazolilo, grupo benzofurilo, grupo quinolilo, grupo 8-oxo-5-tia-1-azabiciclo [4,2,0] oct-2-eno-2-il y similares.
El sustituyente que puede existir en R^{1} no está limitado a ninguno especificado siempre y cuando el objeto de la presente invención no esté impedido. Los ejemplos de los sustituyentes incluyen grupos alquilo sustituidos o no sustituidos, lineales o ramificados, que tienen de 1 a 20 átomos de carbono, tales como el grupo metilo, grupo etilo, grupo propilo, grupo butilo y grupo pentilo; grupos arilo sustituidos o no sustituidos que tienen de 6 a 20 átomos de carbono, tales como el grupo fenilo y el grupo naftilo; grupos aralquilo sustituidos o no sustituidos, lineales o ramificados, que tienen de 7 a 20 átomos de carbono, tales como el grupo bencilo y el grupo feniletilo; grupos heterocíclicos sustituidos o no sustituidos que tienen de 1 a 3 átomos seleccionados del grupo que consiste en el átomo de oxígeno, átomo de nitrógeno y átomo de azufre, tales como el grupo furilo, grupo pirrolilo, grupo imidazolilo, grupo piridilo, grupo pirimidinilo, grupo oxazolilo, grupo tienilo, grupo tiadiazolilo y el grupo benzofurilo; grupos alcoxi sustituidos o no sustituidos, lineales o ramificados, que tienen de 1 a 10 átomos de carbono, tales como el grupo metoxi, grupo etoxi y grupo propoxi; átomos de halógenos, tales como el átomo de flúor, átomo de cloro, átomo de bromo y átomo de yodo; ésteres alquílicos que pueden tener un sustituyente tal como un grupo éster alquílico sustituido o no sustituido, tales como el grupo metoxicarbonilo, grupo etoxicarbonilo o grupo propoxicarbonilo, un grupo éster arílico tal como el grupo fenoxicarbonilo, o un grupo éster aralquílico sustituido o no sustituido tal como el grupo benciloxicarbonilo o el grupo nitrobenciloxicarbonilo; cetonas alquílicas sustituidas o no sustituidas, tales como el grupo acetilo y el grupo propionilo; cetonas arílicas sustituidas o no sustituidas, tal como el grupo benzoílo; grupos amida tales como el grupo carbamoílo, grupo acetoamino y grupo benzamida; grupos ureido tales como el grupo carbamoilamino y el grupo fenilaminocarbamoílo y similares.
En el compuesto de vinilideno representado por la fórmula (II), cada uno de los R^{2} y R^{3} es independientemente un grupo alquilo que tiene de 1 a 4 átomos de carbono. Los ejemplos concretos de los grupos alquilo incluyen el grupo metilo, grupo etilo, grupo propilo, grupo isopropilo, grupo n-butilo y similares. Los ejemplos representativos del compuesto de vinilideno incluyen el isobutileno, 2- metil-1-buteno, 2-metil-1-penteno y similares. De entre ellos, puede usarse preferentemente el isobutileno.
La cantidad del compuesto de vinilideno representado por la fórmula (II) no está limitada a ninguna especificada. Es deseable que la cantidad del compuesto de vinilideno no sea, normalmente, menos de 1,5 moles, preferentemente no menos de 1,8 moles, por mol de ácido carboxílico representado por la fórmula (I), desde el punto de vista de la reactividad, y no más de 10 moles, preferentemente no más de 3 moles, por mol de ácido carboxílico representado por la fórmula (I), desde el punto de vista de la economía.
En la presente invención, una de las características importantes reside en que el ácido carboxílico se hace reaccionar con el compuesto de vinilideno en presencia del haluro de fósforo seleccionado, como se mencionó anteriormente. Como el haluro de fósforo se emplea en la reacción, el éster tert-alquílico del ácido carboxílico puede prepararse de una manera simple, cómoda y ventajosa desde el punto de vista industrial con un alto rendimiento.
El haluro de fósforo a usar de acuerdo con la invención es, al menos, un haluro de fósforo seleccionado del grupo que consiste en el oxitricloruro de fósforo, tricloruro de fósforo y ácido diclorofosfónico, siendo usados estos haluros de fósforo por razón de su reactividad.
Es deseable que la cantidad del haluro de fósforo no sea menos de 0,05 moles, preferentemente no menos de 0,15 moles, por mol de ácido carboxílico, desde el punto de vista de la reactividad, y no más de 1 mol, preferentemente no más de 0,4 moles, por mol de ácido carboxílico, desde el punto de vista de la economía.
Durante la reacción del ácido carboxílico con el haluro de fósforo, se puede usar un disolvente. El disolvente no está limitado a ninguno especificado, siempre y cuando la reacción no esté impedida. El disolvente incluye, por ejemplo, disolventes hidrocarburos tales como el heptano y el ciclohexano; disolventes aromáticos tales como el benceno, tolueno y xileno; disolventes halogenados tales como el dicloroetano y el clorobenceno; disolventes ésteres tales como el etilacetato y el butilacetato; disolventes éteres tales como el tetrahidrofurano y el dioxano, y similares. De entre estos disolventes, son preferibles desde el punto de vista de la economía, los disolventes aromáticos, especialmente el tolueno. Es deseable que la cantidad del disolvente sea, normalmente, de 10 a 2000 partes en peso, preferentemente de 50 a 200 partes en peso, basándose en 100 partes en peso del ácido carboxílico.
Además, durante la reacción del ácido carboxílico con el haluro de fósforo, es preferible usar una cantidad catalítica de agua, desde el punto de vista de la aceleración de la reacción. Es deseable que la cantidad de agua sea, normalmente, de 0,05 a 0,15 moles, preferentemente de 0,07 a 0,12 moles, por mol de ácido carboxílico, desde el punto de vista de la realización rápida de la reacción.
La temperatura de la reacción durante la reacción del ácido carboxílico con el haluro de fósforo no puede determinarse absolutamente. Es deseable que la temperatura sea, normalmente, de 0 a 40ºC aproximadamente, preferentemente de 10 a 30ºC aproximadamente, desde el punto de vista de la velocidad de la reacción y de la inhibición de la descomposición del éster.
El tiempo de la reacción no puede determinarse absolutamente porque el tiempo de la reacción varía dependiendo de la temperatura de reacción y similares. El tiempo de la reacción puede ser hasta la terminación de la reacción y es, normalmente, de 1 a 24 horas aproximadamente. Incidentalmente, la terminación de la reacción puede confirmarse usando una cromatografía de gases (GC), una cromatografía líquida de alta resolución (HPLC) y similares.
El producto de la reacción preparado de este modo es un éster tert- alquílico del ácido carboxílico representado por la fórmula (III).
Después de la terminación de la reacción, por ejemplo, la mezcla de la reacción se añade gota a gota sobre agua o un álcali acuoso con agitación, o, alternativamente, el agua o un álcali acuoso se añade gota a gota sobre la mezcla de la reacción con agitación, y se permite que la mezcla se separe en dos fases. La fase orgánica puede usarse después de que la fase orgánica se haya lavado con agua o un álcali acuoso y secado sobre un desecante tal como el sulfato magnésico o después de que el disolvente orgánico sea separado mediante destilación para precipitar los cristales.
\newpage
El éster tert-alquílico del ácido carboxílico preparado de acuerdo con la presente invención puede usarse adecuadamente, por ejemplo, como compuesto intermedio para medicamentos tales como los antibióticos. Además, el procedimiento de la presente invención también puede utilizarse en un procedimiento para proteger el grupo carboxilo del ácido carboxílico.
Ejemplos
La presente invención se describirá en más detalle basándose en los siguientes ejemplos de trabajo, sin la intención de limitar a éstos el alcance o el espíritu de la presente invención.
Ejemplo 1
Se cargó un matraz de cuatro bocas de 200 ml con una solución preparada mediante disolución de 13,9 g de ácido bromoacético y 11,3 g de isobutileno en 32 ml de tolueno y 0,18 g de agua. Se añadieron gota a gota al matraz 3,1 g de oxitricloruro de fósforo a 10ºC y la mezcla se agitó a 25ºC.
A continuación, controlando la reacción mediante cromatografía de gases, se añadió gota a gota la mezcla de reacción sobre 65 ml de una solución acuosa saturada de bicarbonato sódico después de pasadas 6 horas desde la iniciación de la reacción.
A continuación, se recogió la fase orgánica, se lavó con salmuera y se secó sobre sulfato magnésico anhidro. Subsecuentemente, se separó mediante destilación el disolvente a presión reducida, para proporcionar 19 g de un residuo aceitoso (rendimiento bruto: 95%). El residuo resultante se examinó mediante RMN e IR. Los resultados son los siguientes. A partir de los resultados siguientes se confirmó que el compuesto resultante era bromoacetato de tert-butilo.
(1) IR (puro) v (cm^{-1}): 1740
(2) RMN-^{1}H (CDCl_{3}) \delta (ppm): 1,49 (s, 9H), 3,75 (s, 2H)
Ejemplo 2
Se cargó un matraz de cuatro bocas de un litro con 85 g (1,0 moles) de ácido cianoacético, 200 ml de tolueno, 112 g (2 moles) de isobutileno y 1,8 ml de agua. Se añadieron gota a gota al matraz 30,6 g de oxitricloruro de fósforo a 10ºC y la mezcla se agitó a 20ºC.
A continuación, controlando la reacción mediante cromatografía de gases, se alabó la mezcla de reacción con una solución acuosa de hidróxido de sodio 1 N después de pasadas 9 horas de la iniciación de la reacción.
A continuación, se recogió la fase orgánica, se lavó con salmuera y se secó sobre el sulfato magnésico anhidro. Subsecuentemente, se separó mediante destilación el disolvente a presión reducida, para proporcionar 130 g de un residuo (rendimiento bruto: 92%). El residuo resultante se examinó mediante IR. Los resultados son los siguientes. A partir de los resultados siguientes se confirmó que el compuesto resultante era cianoacetato de tert-butilo.
(1) punto de ebullición: 90ºC [1600 Pa (12 mmHg)]
(2) IR (puro) v (cm^{-1}): 2250, 1730
De acuerdo con el procedimiento de la presente invención, el éster tert- alquílico del ácido carboxílico puede prepararse de una manera simple, cómoda y ventajosa desde el punto de vista industrial con un alto rendimiento.

Claims (3)

1. Un procedimiento para preparar un éster tert-alquílico del ácido carboxílico representado por la fórmula (III):
(III)R^{1}---COO
\melm{\delm{\para}{R ^{3} }}{C}{\uelm{\para}{R ^{2} }}
---CH_{3}
en la que R^{1} es un grupo orgánico y cada uno de los R^{2} y R^{3} es independientemente un grupo alquilo que tiene de 1 a 4 átomos de carbono, que comprende hacer reaccionar un ácido carboxílico representado por la fórmula (I):
(I)R^{1}---COOH
en la que R^{1} es como se definió anteriormente,
con un compuesto de vinilideno representado por la fórmula (II):
3
en la que R^{2} y R^{3} son como se definieron anteriormente,
en presencia de al menos un haluro de fósforo seleccionado del grupo que consiste en el oxitricloruro de fósforo, tricloruro de fósforo y ácido diclorofosfónico.
2. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el compuesto de vinilideno es el isobutileno.
3. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, en el que el ácido carboxílico se hace reaccionar con el compuesto de vinilideno en presencia del haluro de fósforo y una cantidad catalítica de agua.
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