ES2317359T3 - Procedimiento para la preparacion de 4-hidroxialquilamino-2-nitro-anisoles. - Google Patents

Procedimiento para la preparacion de 4-hidroxialquilamino-2-nitro-anisoles. Download PDF

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Abstract

Un proceso para preparar 4-hidroxialquilamino-2-nitroanisoles de la fórmula general (I) ** ver fórmula** en donde m es 2 ó 3; mediante reacción de un 4-halógeno-3-nitroanilina de fórmula (II) con un cloroformiato de cloroalquilo, cierre de anillo alcalino del carbamato resultante y sustitución nucleófila del átomo de halógeno por un grupo metoxi para formar un derivado de fórmula (IV) y finalmente apertura de anillo del carbamato cíclico resultante por tratamiento con hidróxido de metal alcalino metanólico, seguido de neutralización con un ácido inorgánico u orgánico, en donde la reacción completa se realiza en un medio no acuoso.

Description

Procedimiento para la preparación de 4-hidroxialquilamino-2-nitro-anisoles
Campo de la invención
La presente invención se refiere a un nuevo proceso para preparar 4-hidroxialquilamino-2-nitroanisoles que son útiles como productos intermedios para la síntesis de acopladores de tinte del cabello tales como 4-hidroxialquilamino-2-amino-anisoles.
Antecedentes de la invención
En DE-A3806237 se describe un proceso para preparar 1-metoxi-2,4-diaminobencenos N4-sustituidos mediante la reacción de 4-amino-2-nitroanisol con cloroformiato de cloroalquilos en diferentes mezclas de disolventes acuosos que contienen un tampón. Las reacciones tienen lugar en un intervalo de temperatura comprendido entre 70ºC y la temperatura de reflujo de los disolventes o mezclas de disolventes utilizados y se necesitan tiempos de reacción de entre 4 y 12 horas. Los carbamatos de cadena abierta se aíslan mediante adición de agua. Otras etapas se realizan en medio acuoso fuertemente básico, lo que resulta completamente desfavorable para la presencia de 4-amino-2-nitroanisol.
En DE-A3536066 se describe un proceso multietapa para preparar p-fenilendiaminas N,N'-disustituidas haciendo reaccionar 4-halógeno-3-nitroanilina con un \beta-cloroetil-cloroformiato y conformar una oxazolidona mediante la adición de un hidróxido de metal alcalino en un disolvente orgánico, de condensación de la oxazolidona con una amina primaria y finalmente realizar la hidrólisis alcalina del producto de reacción.
Los problemas relativos a los residuos de 4-amino-2-nitroanisol también se han descrito en US-5.508.467, que se refiere a un proceso para preparar hidroxialquilamino-nitro-bencenos. Aunque los autores de US-5.508.467 han reivindicado que mediante su proceso pueden obtenerse productos muy puros, la cantidad de 4-amino-2-nitroanisol residual, que es 480 ppm, aún es insatisfactoria. El 4-amino-2-nitroanisol no puede ser totalmente retirado mediante recristalización múltiple sin que se produzca una considerable pérdida de rendimiento. Por tanto, si se reducen los compuestos nitro objetivo a las correspondientes aminas sería imposible separar el subproducto 2,4-diaminoanisol resultante de los compuestos objetivo.
Por tanto, resulta esencial encontrar un proceso para la síntesis de 4-hidroxialquilamino-2-nitroanisoles que permita obtener cantidades extremadamente bajas de 4-amino-2-nitroanisol residual porque para ser utilizado como producto intermedio para la síntesis de precursores de tinte del cabello, los 4-hidroxialquilamino-2-nitroanisoles deben contener cantidades de 4-amino-2-nitroanisol significativamente menores que las factibles mediante los métodos conocidos en el estado de la técnica.
Sumario de la invención
El objeto de la presente invención, por tanto, es proporcionar un proceso que resuelva de forma eficiente los problemas del 4-amino-2-nitroanisol residual.
Ahora se ha descubierto que el problema descrito anteriormente se resuelve mediante un proceso según nuestra invención.
Descripción detallada de la invención
La presente invención se refiere a un nuevo proceso para preparar 4-hidroxialquilamino-2-nitroanisoles de la fórmula general (I) según se describe en el esquema 1 presentado a continuación
1
en donde m es 2 ó 3;
mediante reacción de los 4-halógeno-3-nitroanilinas de fórmula (II) con cloroformiato de cloroalquilos (III), cierre de anillo alcalino de los carbamatos y sustitución nucleófila de los átomos de halógeno por un grupo metoxi para formar derivados de fórmula (IV) y finalmente apertura de anillo de los carbamatos cíclicos resultantes mediante tratamiento con hidróxido de metal alcalino metanólico seguido de neutralización con un ácido inorgánico u orgánico, en donde la reacción completa se realiza en un medio no acuoso.
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Esquema 1
Síntesis de 4-hidroxialquilamino-2-nitroanisoles de fórmula (I)
2
Los 4-hidroxialquilamino-2-nitroanisoles resultantes son productos intermedios importantes para preparar 2-amino-4-hidroxialquilamino-anisoles y sus sales, que son útiles como precursores de tinte para la coloración del cabello oxidativa.
Se hacen reaccionar 4-halógeno-3-nitroanilinas de fórmula (II) como 4-cloro-3-nitroanilina o especialmente
4-flúor-3-nitroanilina con cloroformiato de cloroalquilos (III) - preferiblemente en disolventes apróticos dipolares inertes como dimetilformamida, dimetilacetamida o N-metil-pirrolidona - produciéndose la condensación espontáneamente. Debido al aumento de temperatura es necesario aplicar un enfriamiento externo. La reacción puede ser realizada entre la temperatura ambiente y el punto de ebullición de los disolventes utilizados, pero para purezas de producto elevadas la temperatura debería ser de 40ºC a 60ºC. Debido a la muy elevada selectividad de la reacción, según nuestro procedimiento el producto de reacción resultante puede ser utilizado en la siguiente etapa sin necesidad de aislamiento o purificación.
En la siguiente etapa de la síntesis según nuestra invención se añade metóxido alcalino a la mezcla de reacción para formar los carbamatos cíclicos y preferiblemente se utiliza una solución al 30% comercial de metóxido sódico en metanol. Mediante la adición de tres equivalentes de metóxido alcalino se forma la estructura de anisol por desplazamiento nucleófilo del átomo de halógeno aromático. La adición de la solución de metóxido de sodio produce otro aumento de la temperatura de forma que la reacción también se realiza con enfriamiento externo dentro del mismo intervalo de temperatura (preferiblemente de 40 a 60ºC) como se ha descrito para la etapa inicial.
La apertura de anillo para obtener los compuestos objetivo de fórmula (I) se realiza mediante tratamiento con hidróxido de metal alcalino. Preferiblemente se utiliza una solución metanólica de hidróxidos de metal alcalino, por ejemplo hidróxido de sodio o hidróxido de potasio.
Al final de la reacción se neutraliza la cantidad de álcali añadiendo un equivalente de un ácido inorgánico u orgánico correspondiente a la cantidad de hidróxido alcalino. Cuando se utiliza metanol como disolvente se prefiere el uso de ácido acético. Los productos finales con anillo abierto precipitan como productos de color amarillo anaranjado al añadir agua.
En caso necesario, el compuesto de la estructura (I) que contiene el grupo hidroxietilo puede ser recristalizado a partir de disolventes como tolueno o xileno pudiéndose utilizar adsorbentes como carbón activado o tierra de diatomeas activada (Hyflo, Diatomeen).
Comparado con el método descrito en DE-A3536066, la etapa de condensación inicial de la síntesis según nuestra invención se realiza en condiciones más suaves sin calentamiento externo ni adición de bases. Además, en comparación con el método descrito en DE-A3806237 y US-5.508.467, la síntesis según nuestra invención ofrece una reacción de apertura de anillo más rápida y muy selectiva para las correspondientes hidroxialquilanilinas.
El proceso según la presente invención proporciona N-(2-hidroxialquil)-4-metoxi-3-nitroanilinas con un contenido extremadamente bajo de 4-amino-2-nitroanisol. Otra ventaja es que tres etapas, a saber, la condensación de los halógeno-nitroanilinas con los cloroformiato de cloroalquilos, el cierre de anillo a carbamatos cíclicos y el desplazamiento del átomo de halógeno aromático pueden realizarse sin aislar los productos intermedios. Las etapas de reacción se realizan en sistemas no acuosos que, a diferencia de los procesos conocidos de la técnica, proporcionan productos muy puros. La elevada pureza es esencial cuando los productos de fórmula (I) se utilizan como productos intermedios para preparar acopladores de tinte del cabello que pueden obtenerse por reducción del grupo nitro a las correspondientes aminas.
Por tanto, otro objeto de la presente invención es un proceso para la síntesis de 2-amino-4-hidroxialquilamino-anisoles de fórmula (V),
3
en donde m es 2 ó 3;
mediante reacción de 4-halógeno-3-nitroanilinas de fórmula (II) con cloroformiato de cloroalquilos (III), cierre de anillo alcalino de los carbamatos y sustitución nucleófila de los átomos de halógeno por un grupo metoxi para formar derivados de fórmula (IV), apertura de anillo de los carbamatos cíclicos resultantes mediante tratamiento con hidróxido de metal alcalino metanólico seguido de neutralización con ácidos inorgánicos u orgánicos, en donde la reacción completa se realiza en un medio no acuoso, y finalmente la reducción del grupo nitro de los 4-hidroxialquilamino-2-nitroanisoles de fórmula (I) resultantes a las correspondientes aminas de fórmula (V) y sus aductos con un ácido orgánico o inorgánico.
La reducción de los compuestos nitro de fórmula (I) puede realizarse mediante métodos reductores bien descritos en la bibliografía, por ejemplo una hidrogenación catalítica con hidrógeno y un catalizador Pd/C.
A través de los siguientes ejemplos se explicará en mayor detalle el objeto de la invención.
Ejemplos Ejemplo 1 Preparación de N-(2-hidroxietil)-4-metoxi-3-nitroanilina
Etapa 1.1
3-(4-Metoxi-3-nitrofenil)-1,3-oxazolidin-2-ona
Se disolvió 4-flúor-3-nitroanilina (50,0 g, 320 mmol) en 100 ml de N-metil-pirolidona. Posteriormente se añadió gota a gota cloroformiato de 2-cloroetilo (48,1 g, 336 mmol) con enfriamiento externo y después la temperatura interna se mantuvo por debajo de 60ºC. Una vez completada la adición, se continuó la agitación durante 30 minutos y a continuación se añadió gota a gota una solución metanólica al 30% de metóxido de sodio (230,7 g, 1,28 moles) a una velocidad tal que tras aplicar enfriamiento externo la temperatura permaneciese por debajo de 40ºC. Una vez completada la adición se dejó enfriar la mezcla de reacción y a continuación se vertió en agua fría (2000 ml) y se agitó durante otros 30 minutos. La suspensión obtenida se filtró, lavó con agua y secó.
Rendimiento: 62,3 g (81,7%) de sólido amarillento.
[La comparación con una muestra de referencia confirmó la identidad química].
^{1}H-RMN (DMSO-d_{6}/300 MHz): \delta = 8,13 (s, 1H), 7,81 (d, 1H), 7,42 (d, 1H), 4,46 (t, 2H), 4,08 (t, 2H), 3,92 ppm (s, 3H).
Etapa 1.2
N-(2-hidroxietil)-4-metoxi-3-nitroanilina
Se disolvió el hidróxido de potasio sólido (3,5 g, 62,4 mmol) en metanol (100 ml). A la solución obtenida se añadió la 3-(4-metoxi-3-nitrofenil)-1,3-oxazolidin-2-ona de la etapa 1.1 (5 g, 21 mmol) tras lo cual se formó una suspensión amarilla. A continuación la mezcla de reacción se calentó a reflujo durante 5 horas y se obtuvo una solución roja. Agitando se añadió gota a gota ácido acético diluido (3,7 g, 62,4 mmol en 20 ml de agua) a la solución templada y la mezcla de reacción se enfrió entre 0ºC y 5ºC. Se obtuvo una suspensión anaranjada que se filtró. El sólido resultante se secó.
Rendimiento: 3,7 g (83%)
[La comparación con una muestra de referencia confirmó la identidad química].
^{1}H-RMN (DMSO-d_{6}/300 MHz): \delta = 7,13 (d, 1H); 7,02 (d, 1H); 6,92 (dd, 1H); 5,75 (t, 1H); 4,71 (t, 1H); 3,54
(m, 2H); 3,40 (s, 3H); 3,08 ppm (m, 2H).
Contenido de 4-amino-2-nitroanisol (detectado mediante HPLC)
Proceso según DE-A3806237: 2500 ppm
Proceso según US-5.508.467: 480 ppm
Esta invención: 52 ppm
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Ejemplo 2 Preparación de N-(3-hidroxipropil)-4-metoxi-3-nitroanilina
Se disolvió 4-flúor-3-nitroanilina (20,0 g, 128 mmol) en 100 ml de dimetilacetamida. A continuación se añadió
3-cloropropil-cloroformiato (22,12 g, 141 mmol) gota a gota durante 30 minutos con enfriamiento externo para mantener la temperatura de reacción por debajo de 60ºC. Después se completó la adición y la mezcla de reacción se dejó enfriar. A continuación se añadió gota a gota una solución metanólica al 30% de metóxido de sodio (92,3 g, 512 mmol). Se ajustó la velocidad de adición y el enfriamiento externo para mantener una temperatura interna de 60ºC a 70ºC. Cuando la temperatura dejó de aumentar, se vertió la mezcla de reacción en 200 ml de agua, se neutralizó con ácido sulfúrico 2N y se extrajo dos veces con 400 ml de acetato de etilo. Las capas orgánicas combinadas se secaron sobre sulfato de sodio, se filtraron y se evaporaron a sequedad.
Rendimiento: 18,8 g (65%) de un producto rojizo viscoso.
^{1}H-RMN (DMSO-d_{6}/300 MHz): \delta = 7,13 (d, 1H); 6,97 (d, 1H); 6,87 (dd, 1H); 5,75 (t, 1H); 4,50 (t, 1H); 3,78 (s, 3H); 3,49 (m, 2H); 3,03 (m, 2H); 1,67 ppm (m, 2H).
No se detectó 4-amino-2-nitroanisol mediante HPLC (límite de detección 10 ppm).
Salvo que se indique lo contrario, todos los porcentajes en la presente memoria son porcentajes en peso.

Claims (8)

1. Un proceso para preparar 4-hidroxialquilamino-2-nitroanisoles de la fórmula general (I)
4
en donde m es 2 ó 3;
mediante reacción de un 4-halógeno-3-nitroanilina de fórmula (II) con un cloroformiato de cloroalquilo, cierre de anillo alcalino del carbamato resultante y sustitución nucleófila del átomo de halógeno por un grupo metoxi para formar un derivado de fórmula (IV) y finalmente apertura de anillo del carbamato cíclico resultante por tratamiento con hidróxido de metal alcalino metanólico, seguido de neutralización con un ácido inorgánico u orgánico, en donde la reacción completa se realiza en un medio no acuoso.
2. Proceso según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho 4-halógeno-3-nitroanilina de fórmula (II) es un 4-cloro-3-nitroanilina o un 4-flúor-3-nitroanilina.
3. Proceso según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque dicho medio no acuoso es un disolvente aprótico dipolar inerte.
4. Proceso según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque las dos primeras etapas de reacción se realizan a una temperatura entre 40ºC y 60ºC.
5. Proceso según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque dicha sustitución nucleófila del átomo de halógeno se realiza con 3 equivalentes de metóxido alcalino por equivalente de dicho derivado de fórmula (IV).
6. Proceso según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque dicho hidróxido de metal alcalino es un hidróxido de sodio o un hidróxido de potasio.
7. Un proceso para preparar 2-amino-4-hidroxialquilamino-anisoles de la fórmula general (V)
5
en donde m es 2 ó 3;
caracterizado porque el proceso según una de las reivindicaciones 1 a 6 va seguido por una reducción de dicho
4-hidroxialquilamino-2-nitroanisol de fórmula (I).
8. Proceso según la reivindicación 7, caracterizado porque se utiliza una hidrogenación catalítica para reducir dicho 4-hidroxialquilamino-2-nitroanisol de (I).
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