ES2856847T3 - Método para producir éster de omega-hidroxiácido graso y compuesto precursor del mismo - Google Patents
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Abstract
Método para producir un éster de omega-hidroxiácido graso y un compuesto precursor del mismo representado por la fórmula (III), que comprende realizar una reacción de metátesis de un derivado de alcohol y un derivado de ácido carboxílico en presencia de un catalizador para proporcionar un compuesto representado por la fórmula (III), en el que el derivado de alcohol es un combinación de un compuesto representado por la fórmula (VI) y un compuesto representado por la fórmula (I), y el derivado de ácido carboxílico es al menos uno seleccionado del grupo que consiste en un compuesto representado por la fórmula (VII) y un compuesto representado por la fórmula (II), **(Ver fórmula)** en las que R1 y R2 son cada uno independientemente un enlace o un grupo hidrocarburo divalente que tiene de 1 a 14 átomos de carbono que puede tener un sustituyente y puede contener además un enlace éter, un enlace carbonilo, o ambos, R3 y R4 son cada uno independientemente un átomo de hidrógeno o un grupo alquilo lineal, R5 es -C(=O)-R11 (R11 es un grupo alquilo que tiene de 1 a 4 átomos de carbono), R6 es un grupo alquilo que tiene de 1 a 4 átomos de carbono, un grupo bencilo o un grupo fenetilo, y R7 y R8 son cada uno independientemente un átomo de hidrógeno o un grupo alquilo lineal.
Description
DESCRIPCIÓN
Método para producir éster de omega-hidroxiácido graso y compuesto precursor del mismo
Campo de la invención
La presente invención se refiere a un método para producir un éster de omega-hidroxiácido graso y un compuesto precursor del mismo representado por la fórmula general (III).
Antecedentes de la invención
Muchas de las lactonas macrocíclicas, particularmente las lactonas macrocíclicas con un anillo de 14 o más miembros, son importantes como materiales de fragancia con notas de fragancia similares al almizcle. Los ejemplos conocidos de tales lactonas macrocíclicas incluyen ciclopentadecanolida, ambrettolida, Habanolide, ciclohexadecanolida y oxahexadecanolida (“Gosei Koryo, Kagaku to Shohin Chishiki” (Synthetic Perfumes, Chemistry and Commodity Knowledge), escrito por Genichi Indo, edición ampliada y revisada, 2005, págs. 400-406).
Un método conocido para producir estas lactonas macrocíclicas es un método de cierre de anillo en el que se usa un éster de omega-hidroxiácido graso como materia prima. Por ejemplo, el documento JP 2001-199976 A divulga un método para producir una lactona macrocíclica, en el que un éster de ácido hidroxicarboxílico con un alcohol que tiene de 13 a 40 átomos de carbono se somete a una reacción de esterificación intramolecular, con el fin de producirlo con alto rendimiento y alta productividad.
Por otro lado, en Tetrahedron Letters 1980, 21, 1715, (1) un método para sintetizar omega-hidroxiácido a través de una reacción de metátesis intermolecular para dar lugar al cierre de anillo y (2) un método para sintetizar un éster que tiene un enlace insaturado en cada extremo para dar lugar al cierre de anillo a través de una reacción de metátesis se describen como métodos para sintetizar ciclopentadecanólido usando un derivado de alcohol insaturado terminalmente y un derivado de ácido carboxílico insaturado terminalmente como materias primas.
Form. quim. 11
Método (1)
El uso de una reacción de metátesis permite sintetizar con relativa facilidad diversos compuestos macrocíclicos que se diferencian entre sí en el número de anillos o en la posición del doble enlace. El documento JP 10(1998)-175882 A divulga un método para producir lactonas sustituidas y no sustituidas de 12 a 21 miembros mediante una reacción de metátesis de cierre de anillo, en el que se usan como materias primas diversos ésteres que tienen un enlace insaturado en cada extremo.
En un procedimiento para producir lactonas macrocíclicas a través de la reacción de metátesis de cierre de anillo, la reacción debe llevarse a cabo habitualmente en condiciones de alta dilución (con una concentración de sustrato de 0,01 mol/l o menos) para priorizar la reacción intramolecular. Por tanto, el procedimiento requiere una gran cantidad de disolvente de reacción y una instalación de reacción de mayor tamaño, lo que lo hace inadecuado para la industrialización. Por otro lado, las condiciones de alta dilución pueden evitarse cuando un éster de omega-hidroxiácido graso sintetizado mediante el método de Tetrahedron Letters 1980, 21, 1715 se somete a cierre de anillo mediante el método del documento JP 2001-199976 A. Sin embargo, la reacción de metátesis intermolecular de Tetrahedron Letters 1980, 21, 1715 tiene problemas porque el rendimiento del éster de omega-hidroxiácido graso objetivo es bajo debido a la producción de diol alifático insaturado y ácido dicarboxílico alifático insaturado debido a la dimerización de materias primas o la producción de subproductos debida a, por ejemplo, isomerización de posiciones de doble enlace.
El documento WO 2015/136093 es un documento publicado posteriormente según el artículo 54(3) EPC, que describe un método de formación de un compuesto de almizcle macrocíclico que comprende las etapas de: - i) realizar la metátesis cruzada de una primera olefina y una segunda olefina en presencia de un catalizador de metal de transición homogéneo que comprende un ligando de alquilideno, para formar una mezcla estadística de un producto intermedio heterodimérico de dichas olefinas terminales primera y segunda y homodímeros ii) separar el heterodímero de la mezcla estadística de hetero y homodímeros iii) y ciclar el producto intermedio heterodimérico para formar el compuesto de almizcle macrocíclico. Los documentos EP 2210870 y DE 102009 005951 describen reacciones de metátesis cruzada de compuestos olefínicos que contienen al menos un grupo hidroxilo y al menos un doble enlace carbono-carbono, con al menos un ácido graso monoinsaturado o su derivado en presencia de un catalizador de metátesis a como máximo 180°C.
Sumario de la invención
Los presentes inventores encontraron que cuando un derivado de alcohol específico y un derivado de ácido carboxílico específico se someten a una reacción de metátesis en presencia de un catalizador, pueden producirse un éster de omega-hidroxiácido graso objetivo y un precursor del mismo mientras que se suprime la producción de subproductos debida a, por ejemplo, la dimerización de materias primas o la isomerización de posiciones de doble enlace.
Por tanto, con lo anterior en mente, es un objeto de la presente invención proporcionar una método para producir un éster de omega-hidroxiácido graso y un compuesto precursor del mismo representado por la fórmula (III), que comprende realizar una reacción de metátesis de un derivado de alcohol y un derivado de ácido carboxílico en presencia de un catalizador para proporcionar un compuesto representado por la fórmula (III), en el que el derivado de alcohol es una combinación de un compuesto representado por la fórmula (VI) y un compuesto representado por la fórmula (I), y el derivado de ácido carboxílico es al menos uno seleccionado del grupo que consiste en un compuesto representado por la fórmula (VII) y un compuesto representado por la fórmula (II):
[Fórm. quím. 2]
(VII) (II)
En las fórmulas anteriores,
R1 y R2 son cada uno independientemente un enlace o un grupo hidrocarburo divalente que tiene de 1 a 14 átomos de carbono que pueden tener un sustituyente y contener además un enlace éter, un enlace carbonilo, o ambos, R3 y R4 son cada uno independientemente un átomo de hidrógeno o un grupo alquilo lineal,
R5 es -C(=O)-R11 (R11 es un grupo alquilo que tiene de 1 a 4 átomos de carbono),
R6 es un grupo alquilo que tiene de 1 a 4 átomos de carbono, un grupo bencilo o un grupo fenetilo, y
R7 y R8 son cada uno independientemente un átomo de hidrógeno o un grupo alquilo lineal.
Descripción detallada de la invención
Según la presente invención, pueden producirse compuestos representados por la fórmula (III) mientras que se suprime la producción de subproductos debida a, por ejemplo, la dimerización de materias primas o la isomerización de posiciones de doble enlace.
En la presente invención, el término “subproducto” indica un componente que no puede identificarse como ninguno de los compuestos de fórmula (I), los compuestos de fórmula (II), los compuestos de fórmula (III), los compuestos de fórmula (VI), y los compuestos de fórmula (VII) cuando se analiza una mezcla de reacción mediante el método de identificación descrito en el ejemplo.
La presente invención es un método para producir un éster de omega-hidroxiácido graso y un compuesto precursor del mismo representado por la fórmula (III) en el que un derivado de alcohol y un derivado de ácido carboxílico se someten a una reacción de metátesis en presencia de un catalizador para obtener un compuesto representado por la
fórmula (III) (a continuación en el presente documento también denominado “compuesto (III)” o “compuesto de fórmula (III)”),
en el que el derivado de alcohol es una combinación de un compuesto representado por la fórmula (VI) (a continuación en el presente documento también denominado “compuesto (VI)” o “compuesto de fórmula (VI)”) y un compuesto representado por la fórmula (I) (a continuación en el presente documento también denominado “compuesto (I)” o “compuesto de fórmula (I)”), y
el derivado de ácido carboxílico es al menos uno seleccionado del grupo que consiste en un compuesto representado por la fórmula (VII) (a continuación en el presente documento también denominado “compuesto (VII)” o “compuesto de fórmula (VII)”) y un compuesto representado por la fórmula (II) (a continuación en el presente documento también denominado “compuesto (II)” o “compuesto de fórmula (II)”),
[Fórm. quím. 3]
En las fórmulas anteriores,
R1 y R2 son cada uno independientemente un enlace o un grupo hidrocarburo divalente que tiene de 1 a 14 átomos de carbono que pueden tener un sustituyente y pueden contener además un enlace éter, un enlace carbonilo, o ambos, R3 y R4 son cada uno independientemente un átomo de hidrógeno o un grupo alquilo lineal,
R5 es -C(=O)-R11 (R11 es grupo alquilo que tiene de 1 a 4 átomos de carbono),
R6 es un grupo alquilo que tiene de 1 a 4 átomos de carbono, un grupo bencilo o un grupo fenetilo, y
R7 y R8 son cada uno independientemente un átomo de hidrógeno o un grupo alquilo lineal.
No está claro por qué con un derivado de alcohol específico y un derivado de ácido carboxílico específico sometidos a una reacción de metátesis en presencia de un catalizador, puede producirse un compuesto de fórmula (III), que es un éster de omega-hidroxiácido graso objetivo o un precursor del mismo, mientras que se suprime la producción de subproductos debida a, por ejemplo, la dimerización de materias primas o la isomerización de posiciones de doble enlace. Sin embargo, puede considerarse de la siguiente manera.
Se considera que en el caso en el que un compuesto de fórmula (III), que es un éster de omega-hidroxiácido graso o un precursor del mismo, se obtiene mediante una reacción de metátesis, cuando un compuesto de fórmula (I) y un compuesto de fórmula (II) que son muy reactivos y tienen poca restricción estérica se usan como materiales de partida, tienden a producirse, además de un compuesto de fórmula (III), un compuesto de fórmula (VI) y un compuesto de fórmula (VII), que son productos de dimerización de las materias primas, así como subproductos tales como productos producidos debido a la isomerización de dobles enlaces y reacción con el catalizador debido a su una alta reactividad. En la presente invención, se considera que mediante el uso, como materiales de partida, de un compuesto de fórmula (VI), que es un derivado de alcohol olefínico interno con un doble enlace ubicado en la parte central de la molécula y/o un compuesto de fórmula (VII), que es un derivado de ácido carboxílico olefínico interno con un doble enlace ubicado en la parte central de la molécula, pueden suprimirse la dimerización adicional de las materias primas, y las reacciones secundarias tales como la isomerización debido a la restricción estérica en un estado de interacción con el catalizador, y pudiendo producirse así de manera eficaz un compuesto de fórmula (III), que es un compuesto de acoplamiento cruzado objetivo.
Tal como se describió anteriormente, en la presente invención,
el derivado de alcohol es al menos uno seleccionado del grupo que consiste en un compuesto de fórmula (VI) y un compuesto de fórmula (I), y
el derivado de ácido carboxílico es al menos uno seleccionado del grupo que consiste en un compuesto de fórmula
(VII) y un compuesto de fórmula (II).
Es decir, en la presente invención, el derivado de alcohol y el derivado de ácido carboxílico pueden usarse como una de las combinaciones 6 -8 mostradas en la tabla 1 a continuación.
[Tabla 1]
En la presente invención, una combinación de un compuesto de fórmula (VI) y un compuesto de fórmula (1) se usa como el derivado de alcohol, ya que se suprime la producción de subproductos.
En la presente invención, es preferible que un compuesto de fórmula (VII) y un compuesto de fórmula (II) se usen como el derivado de ácido carboxílico, ya que se suprime la producción de subproductos.
En la presente invención, es preferible además que el derivado de alcohol sea un compuesto de fórmula (VI) y el derivado de ácido carboxílico sea un compuesto de fórmula (VII), ya que se suprime la producción de subproductos.
En la presente invención, el “hidrocarburo” en el “grupo hidrocarburo divalente que tiene de 1 a 14 átomos de carbono” puede ser lineal o puede ser ramificado. Cuando el “grupo hidrocarburo divalente que tiene de 1 a 14 átomos de carbono” es ramificado, la ramificación es preferiblemente una ramificación de metilo, una ramificación de dimetilo o una ramificación de etilo en lo que se refiera a la nota de fragancia de lactona macrocíclica que se obtiene mediante ciclación de un compuesto de fórmula (III).
En la presente invención, los ejemplos del “sustituyente” en el “grupo hidrocarburo divalente que tiene de 1 a 14 átomos de carbono que puede tener un sustituyente y puede contener además un enlace éter, un enlace carbonilo, o ambos” incluyen grupo alcoxilo, un grupo alquilamino, un grupo alcoxicarbonilo, un grupo alcanoílo, un grupo arilo, un grupo aralquilo y un grupo ariloxilo.
En la presente invención, el “grupo hidrocarburo divalente que tiene de 1 a 14 átomos de carbono que puede contener además un enlace éter, un enlace carbonilo, o ambos” del “grupo hidrocarburo divalente que tiene de 1 a 14 átomos de carbono que puede tener un sustituyente y puede contener además un enlace éter, un enlace carbonilo, o ambos” es, por ejemplo, un grupo hidrocarburo divalente que tiene de 1 a 14 átomos de carbono que contiene, en combinación, al menos uno seleccionado del grupo que consiste en un enlace éter (-O-) y un enlace carbonilo (-C(=O)-). Sin embargo, los 1 a 14 átomos de carbono no incluyen el átomo de carbono del enlace carbonilo. Los ejemplos del “grupo hidrocarburo divalente que tiene de 1 a 14 átomos de carbono que puede tener un sustituyente y puede contener además un enlace éter, un enlace carbonilo, o ambos” incluye una fórmula -CH2-O-CH2-, una fórmula -CH2-C(=O)-CH2-, una fórmula-(CH2)2-O-CH2-, una fórmula -(CH2)2-C(=O)-(CH2)2-, una fórmula -(CH2)3-, una fórmula -(CH2)4-, una fórmula -(CH2)5-, una fórmula -(CH2)e-, una fórmula -(CH2)7- y una fórmula -(CH2)s-, y se prefieren la fórmula -(CH2)3-, la fórmula -(CH2)5-, la fórmula -(CH2)7- y la fórmula -(CH2)s-.
En la presente invención, el “enlace” representa un enlace sencillo entre los átomos directamente.
En la presente invención, el “grupo alquilo lineal” indica, por ejemplo, un grupo alquilo lineal que tiene de 1 a 10 átomos de carbono, preferiblemente un grupo alquilo lineal que tiene de 1 a 6 átomos de carbono, más preferiblemente un
grupo alquilo lineal que tiene de 1 a 4 átomos de carbono, y de manera adicionalmente preferible metilo o etilo. En la presente invención, los ejemplos del “grupo alquilo que tiene de 1 a 4 átomos de carbono” incluyen metilo, etilo, n-propilo, i-propilo, n-butilo, i-butilo, sec-butilo y terc-butilo. En cuanto a la reactividad, es preferiblemente metilo o etilo. En la presente invención, en las fórmulas anteriores, preferiblemente,
R1 y R2 son cada uno independientemente un grupo metileno que tiene de 3 a 8 átomos de carbono,
R3 y R4 son cada uno independientemente un átomo de hidrógeno,
R5 es -C(=O)-CH3,
R6 es metilo, y
R7 y R8 son cada uno independientemente un átomo de hidrógeno.
En la presente invención, en cuanto a mejorar el rendimiento, es preferible que el catalizador contenga un metal seleccionado del grupo que consiste en tungsteno, molibdeno, renio y rutenio. Son más preferibles tungsteno y rutenio. Particularmente, los ejemplos del catalizador incluyen combinaciones de hexacloruro de tungsteno y un cocatalizador, los ejemplos de los cuales incluyen alquilestaños tales como tetrametilestaño y tetrabutilestaño, alquilaluminios tales como trietilaluminio, alquilboros tales como trietilborano, alquil-litios tales como n-butil-litio, y un reactivo de hidruro tal como NaBH4, LiAlH4, etc., así como Umicore M (fabricado por Umicore Japan) y un catalizador de Grubbs. Los ejemplos de Umicore M (fabricado por Umicore Japan) se muestra a continuación.
[Fórm. quím. 4]
Entre estos, en cuanto a reactividad así como a disponibilidad y términos económicos, el catalizador es preferiblemente una combinación de hexacloruro de tungsteno y tetrametilestaño usada como cocatalizador, una combinación de hexacloruro de tungsteno y tetrabutilestaño usada como cocatalizador, una combinación de hexacloruro de tungsteno y NaBH4 usada como cocatalizador, o Umicore M, más preferiblemente una combinación de hexacloruro de tungsteno y tetrametilestaño usada como cocatalizador, una combinación de hexacloruro de tungsteno y tetrabutilestaño usada como cocatalizador, o una combinación de hexacloruro de tungsteno y NaBH4 usada como cocatalizador.
La cantidad del catalizador que va a usarse varía dependiendo de la reactividad del catalizador que va a usarse. Sin embargo, cuando se usa un catalizador que contiene tungsteno, es preferiblemente al menos el 1% en moles, más preferiblemente al menos el 2,5% en moles con respecto al derivado de alcohol, en cuanto a completar de manera
eficaz una reacción, y es preferiblemente no más del 20% en moles, más preferiblemente no más del 10% en moles con respecto al derivado de alcohol en términos económicos y en cuanto a facilitar su retirada después de la reacción. Cuando se usa un catalizador que contiene rutenio, es preferiblemente al menos el 0,1% en moles, más preferiblemente al menos el 0,5% en moles con respecto al derivado de alcohol en cuanto a completar de manera eficaz una reacción, y es preferiblemente no más del 20% en moles, más preferiblemente no más del 10% en moles, y de manera adicionalmente preferible no más del 5% en moles con respecto al derivado de alcohol en términos económicos y en cuanto a facilitar su retirada después de la reacción.
Cuando un derivado de alcohol y un derivado de ácido carboxílico se someten a una reacción de metátesis en presencia de un catalizador, es preferible que se use un disolvente. Los ejemplos del disolvente incluyen disolventes inactivos contra la reacción de metátesis, por ejemplo, un disolvente insoluble en agua. El disolvente insoluble en agua es preferiblemente un hidrocarburo alifático, hidrocarburo aromático, hidrocarburo alifático halogenado, etc., y más preferiblemente tolueno o diclorometano.
Cuando un derivado de alcohol y un derivado de ácido carboxílico se someten a una reacción de metátesis en presencia de un catalizador, es preferible que la reacción de metátesis se lleve a cabo a reflujo con un disolvente en cuanto a permitir que la reacción avance de manera eficaz.
Cuando un derivado de alcohol y un derivado de ácido carboxílico se someten a una reacción de metátesis en presencia de un catalizador, el tiempo de reacción es preferiblemente de al menos cuatro horas, más preferiblemente al menos cinco horas, y en cuanto a productividad, es preferiblemente no más de 12 horas.
Según el método de la presente invención, los materiales de partida pueden permanecer junto con un compuesto de fórmula (III). En este caso, el compuesto de fórmula (III) puede aislarse después de la reacción, o la mezcla del mismo con los materiales de partida puede usarse para la reacción posterior. Sin embargo, en cuanto a simplificar la reacción, es preferible que el compuesto de fórmula (III) se aísle después de la reacción que va a usarse para la etapa posterior. Específicamente, cuando un compuesto de fórmula (VII) y un compuesto de fórmula (I) se someten a una reacción de metátesis, los materiales de partida, el compuesto de fórmula (VII) y el compuesto de fórmula (I), así como otros compuestos, un compuesto de fórmula (VI) y un compuesto de fórmula (II-1) pueden obtenerse junto con el compuesto de fórmula (III). Cuando el compuesto de fórmula (III) se aísla y luego se permite reaccionar al resto de los compuestos mediante el método de la presente invención de nuevo, puede obtenerse adicionalmente el compuesto de fórmula (III).
[Fórm. quím. 7]
(vi) di-i)
En las fórmulas anteriores, las definiciones de R1, R2, R3, R4, R5 y R6 son las mismas que las descritas anteriormente. Cuando el compuesto de fórmula (III) va a aislarse después de la reacción, puede separarse mediante rectificación. Con respecto a las condiciones para la rectificación, la presión es preferiblemente de 66 a 666 Pa (de 0,5 a 5 Torr), más preferiblemente de 66 a 133 Pa (de 0,5 a 1 Torr). La temperatura para la rectificación es preferiblemente de 100 a 350°C, más preferiblemente de 150 a 300°C.
<Producción de lactona macrocíclica>
Usando un compuesto de fórmula (III) obtenido según la presente invención como material de partida, puede producirse lactona macrocíclica representada por la fórmula (IV) a través de (a) una etapa de ciclación. Alternativamente, usando un compuesto de fórmula (III) obtenido según la presente invención como material de
partida, puede producirse lactona macrocíclica representada por la fórmula (V) a través de (a) la etapa de ciclación y (b) una etapa de hidrogenación. Alternativamente, también puede producirse lactona macrocíclica representada por la fórmula (V) hidrogenando un compuesto de fórmula (III) de antemano y luego ciclándolo. La etapa de ciclación y la etapa de hidrogenación pueden llevarse a cabo con el compuesto de fórmula (III) obtenido según la presente invención estando contenido en una mezcla del mismo con los compuestos restantes y los compuestos producidos como subproductos en el método de producción, o la etapa de ciclación y la etapa de hidrogenación pueden llevarse a cabo después de aislarse y purificarse el compuesto de fórmula (III).
[Fórm. quím. 8]
(a) Etapa de ciclación
(a) Etapa de ciclación
La etapa de ciclación es una etapa para someter un compuesto de fórmula (III) a una reacción de esterificación en un disolvente de alcohol (preferiblemente un alcohol de alto punto de ebullición para que sirva como acelerador de reacción).
El número de los átomos de carbono del alcohol que se usa en esta etapa es de preferiblemente al menos 13, más preferiblemente al menos 18, y de manera adicionalmente preferible al menos 20, y preferiblemente no más de 40, más preferiblemente no más de 36, y de manera adicionalmente preferible no más de 34. Los ejemplos del alcohol incluyen alcoholes lineales tales como octadecanol, alcoholes metílicos ramificados tales como alcohol 3,7,11,15-tetrametil-2-hexadecenílico y 1-metilpentadecanol, así como alcoholes de Guerbet ramificados de tipo alquilo tales como 2-decil-1-tetradecanol, 2-octildodecanol y 2-(1,3,3-trimetilbutil)-5,7,7-trimetiloctanol. El alcohol mencionado anteriormente es preferiblemente un alcohol de Guerbet ramificado de tipo alquilo.
La etapa de ciclación continua de la siguiente manera. Es decir, con respecto a un compuesto de fórmula (III) en el que R5 es -C(=O)-R11 (R11 es un grupo alquilo que tiene de 1 a 4 átomos de carbono), la transesterificación del mismo con un alcohol de alto punto de ebullición da como resultado un alcohol en el que R5 en la fórmula (III) es un átomo de hidrógeno, y el alcohol está esterificado intramolecularmente. En esta etapa, también se producen polímeros debido a una reacción intermolecular tal como se describe a continuación. En el siguiente esquema, se muestra un compuesto de fórmula (III-1), como ejemplo, como compuesto en el que R5 en la fórmula (III) es Ac[-C(=O)-CH3].
A presión normal, una reacción intermolecular de esterificación también avanza para producir polímeros. Sin embargo, el producto ciclado resultante (IV-1) se separa por destilación del sistema a presión reducida y así puede desplazarse la reacción en equilibrio hacia la reacción de ciclación intramolecular. En este caso, debido a que el compuesto producido por la transesterificación, en la que el alcohol de alto punto de ebullición y R5 (Ac en el caso de la fórmula (III-1)) se han unido entre sí, tiene un alto punto de ebullición, se deja que el compuesto permanezca en el sistema sin la destilación con el producto ciclado (IV-1).
Con respecto a la cantidad del alcohol (preferiblemente un alcohol de alto punto de ebullición), que es un acelerador de reacción, en cuanto al rendimiento y productividad, la molar ratio de [el alcohol]/[un grupo carboxilo y/o un grupo éster en la mezcla de reacción] es de preferiblemente al menos 0,01, más preferiblemente al menos 0,1, y de manera adicionalmente preferible al menos 0,3, y preferiblemente no mayor de 20, más preferiblemente no mayor de 10, de manera adicionalmente preferible no mayor de 5, y todavía de manera adicionalmente preferible no mayor de 2.
En esta etapa, es preferible usar un catalizador con una actividad de esterificación o transesterificación. Los ejemplos del catalizador incluyen catalizadores de óxidos metálicos tales como óxido de magnesio, óxido de plomo, óxido de zirconio y zeolita, así como catalizadores neutros o alcalinos incluyendo alcóxidos metálicos tales como tetraisopropóxido de titanio, triisopropóxido de aluminio y metóxido de sodio, hidróxidos metálicos tales como hidróxido de magnesio, hidróxido de calcio, hidróxido de sodio e hidróxido de potasio, carbonato metálico y sal metálica de ácido graso tal como carbonato de magnesio, carbonato de sodio, carbonato de potasio, acetato de potasio, laurato de calcio y estearato de sodio, y otros tales como cloruro de magnesio. En cuanto a mejorar el rendimiento, son más preferidos los catalizadores que contienen un metal del grupo II, III o IV, tal como óxido de magnesio o tetraisopropóxido de titanio. El catalizador es de manera adicionalmente preferible tetraisopropóxido de titanio en cuanto a rebajar la temperatura de reacción.
La cantidad del catalizador que va a usarse en esta etapa es, con respecto al compuesto de fórmula (III), preferiblemente al menos el 0,01% en moles, más preferiblemente al menos el 0,1% en moles, y de manera adicionalmente preferible al menos el 0,3% en moles, y preferiblemente no más del 50% en moles, más preferiblemente no más del 20% en moles, y de manera adicionalmente preferible no más del 10% en moles.
En esta etapa, la presión de reacción es preferiblemente de 66 a 666 Pa (de 0,5 a 5 Torr), más preferiblemente de 133 a 400 Pa (de 1 a 3 Torr).
En esta etapa, la temperatura de reacción es preferiblemente al menos 100°C, más preferiblemente al menos 120°C, y de manera adicionalmente preferible al menos 150°C, y preferiblemente no mayor de 350°C, más preferiblemente no mayor de 300°C, y de manera adicionalmente preferible no mayor de 250°C.
Esta etapa llevado a cabo en tales condiciones permite que se retire agua o un alcohol de bajo peso molecular que se produce como subproducto, permite que avance la reacción de esterificación, y permite que se obtenga una lactona insaturada resultante de fórmula (IV) con alta pureza.
(b) Etapa de hidrogenación
Esta etapa es una etapa para hidrogenar la lactona insaturada de fórmula (IV) obtenida en la etapa de ciclación para obtener una lactona saturada de fórmula (V). La lactona insaturada de fórmula (IV) obtenida en la etapa de ciclación también es útil como material de fragancia con un olor similar al almizcle. Sin embargo, hidrogenarlo da como resultado un efecto de que mejora adicionalmente la sensación de transparencia y la sensación de limpieza.
Las condiciones para la reacción de hidrogenación no están particularmente limitadas pero es preferible usar un catalizador de hidrogenación. Para el catalizador de hidrogenación, puede usarse cualquier catalizador siempre que tenga actividad de hidrogenación de olefinas pero no tenga actividad de hidrogenación de grupos éster. Particularmente, son preferibles un catalizador de paladio, un catalizador de rutenio y un catalizador de platino, y es más preferible un catalizador de paladio.
En esta etapa, la presión de hidrógeno es preferiblemente al menos 0,01 MPa, más preferiblemente al menos 0,1 MPa, y preferiblemente no mayor de 10 MPa, más preferiblemente no mayor de 1 MPa. La temperatura es de preferiblemente al menos 20°C y preferiblemente no mayor de 100°C, más preferiblemente no mayor de 50°C. Es además preferible llevar a cabo esta etapa a temperatura ambiente (25°C).
Es preferible que la lactona saturada de fórmula (V) obtenida mediante el método mencionado anteriormente se someta adicionalmente a rectificación o purificación por cromatografía en columna en gel de sílice en cuanto a mejorarlo para que tenga una calidad más preferible como material de fragancia con un olor similar al almizcle.
Con respecto a la realización descrita anteriormente, la presente invención divulga además un método para producir un compuesto de fórmula general (III).
<1> Un método para producir un éster de omega-hidroxiácido graso y un compuesto precursor del mismo representado por la fórmula (III),
que comprende realizar una reacción de metátesis de un derivado de alcohol y un derivado de ácido carboxílico en presencia de un catalizador para proporcionar un compuesto representado por la fórmula (III),
en el que el derivado de alcohol es una combinación de un compuesto representado por la fórmula (VI) y un compuesto
representado por la fórmula (I), y el derivado de ácido carboxílico es al menos uno seleccionado del grupo que consiste en un compuesto representado por la fórmula (VII) y un compuesto representado por la fórmula (II),
[Fórm. quím. 10]
(VII) (II)
En las fórmulas anteriores,
R1 y R2 son cada uno independientemente un enlace o un grupo hidrocarburo divalente que tiene de 1 a 14 átomos de carbono que puede tener un sustituyente y puede contener además un enlace éter, un enlace carbonilo, o ambos, R3 y R4 son cada uno independientemente un átomo de hidrógeno o un grupo alquilo lineal,
R5 es -C(=O)-R11 (R11 es un grupo alquilo que tiene de 1 a 4 átomos de carbono),
R6 es un grupo alquilo que tiene de 1 a 4 átomos de carbono, un grupo bencilo o un grupo fenetilo, y
R7 y R8 son cada uno independientemente un átomo de hidrógeno o un grupo alquilo lineal.
<2> El método de producción según el punto <1>, en el que el derivado de alcohol y el derivado de ácido carboxílico pueden usarse como una cualquiera de las combinaciones 6 a 8 mostradas en la tabla 2 a continuación.
[Tabla 2]
<3> El método de producción según el punto <1> o <2>, en el que el derivado de alcohol es un compuesto de fórmula (VI) y un compuesto de fórmula (I).
<4> El método de producción según uno cualquiera de los puntos <1> a <3>, en el que el derivado de ácido carboxílico es un compuesto de fórmula (VII) y un compuesto de fórmula (II).
<5> El método de producción según el punto <1> o <2>, en el que el derivado de alcohol es un compuesto de fórmula (VI), y el derivado de ácido carboxílico es un compuesto de fórmula (VII).
<6> El método de producción según uno cualquiera de los puntos <1> a <5>, en el que el hidrocarburo del grupo hidrocarburo divalente que tiene de 1 a 14 átomos de carbono puede ser lineal o puede ser ramificado, y cuando el grupo hidrocarburo divalente que tiene de 1 a 14 átomos de carbono es ramificado, la ramificación es preferiblemente una ramificación de metilo, una ramificación de dimetilo o una ramificación de etilo.
<7> El método de producción según uno cualquiera de los puntos <1> a <6>, en el que el sustituyente es al menos uno seleccionado de un grupo alcoxilo, un grupo alquilamino, un grupo alcoxicarbonilo, un grupo alcanoílo, un grupo arilo, un grupo aralquilo y un grupo ariloxilo.
<8> El método de producción según uno cualquiera de los puntos <1> a <7>, en el que el grupo hidrocarburo divalente que tiene de 1 a 14 átomos de carbono que puede contener además un enlace éter, un enlace carbonilo, o ambos es un grupo hidrocarburo divalente que tiene de 1 a 14 átomos de carbono que contiene una combinación de al menos uno seleccionado del grupo que consiste en un enlace éter (-O-) y un enlace carbonilo (-C(=O)-), y es preferiblemente
una fórmula -CH2-O-CH2-, una fórmula -CH2-C(=O)-CH2-, una fórmula -(CH2)2-O-CH2-, una fórmula -(CH2)2-C(=O)-(CH2)2-, una fórmula -(CH2)3-, una fórmula -(CH2)4-, una fórmula -(CH2)5-, una fórmula -(CH2)6-, una fórmula -(CH2)7-, 0 una fórmula -(CH2)8-, más preferiblemente una fórmula -(CH2)3-, una fórmula -(CH2)5-, una fórmula -(CH2)7- o una fórmula -(CH2)8-.
<9> El método de producción según uno cualquiera de los puntos <1> a <8>, en el que el grupo alquilo lineal es un grupo alquilo lineal que tiene de 1 a 10 átomos de carbono, preferiblemente un grupo alquilo lineal que tiene de 1 a 6 átomos de carbono, más preferiblemente un grupo alquilo lineal que tiene de 1 a 4 átomos de carbono, y de manera adicionalmente preferible metilo o etilo.
<10> El método de producción según uno cualquiera de los puntos <1> a <9>, en el que el grupo alquilo que tiene de 1 a 4 átomos de carbono es metilo, etilo, n-propilo, i-propilo, n-butilo, i-butilo, sec-butilo o terc-butilo, más preferiblemente metilo o etilo.
<11> El método de producción según uno cualquiera de los puntos <1> a <10>, en el que en las fórmulas anteriores, preferiblemente R1 y R2 son cada uno independientemente un grupo metileno que tiene de 3 a 8 átomos de carbono, R3 y R4 son cada uno independientemente un átomo de hidrógeno,
R5 es -C(=O)-CH3,
R6 es metilo, y
R7 y R8 son cada uno independientemente un átomo de hidrógeno.
<12> El método de producción según uno cualquiera de los puntos <1> a <11>, en el que el catalizador contiene preferiblemente un metal seleccionado del grupo que consiste en tungsteno, molibdeno, renio y rutenio, contiene más preferiblemente un metal seleccionado del grupo que consiste en tungsteno y rutenio, y de manera adicionalmente preferible se selecciona del grupo que consiste en una combinación de hexacloruro de tungsteno y tetrametilestaño usada como cocatalizador, una combinación de hexacloruro de tungsteno y tetrabutilestaño usada como cocatalizador, una combinación de hexacloruro de tungsteno y NaBH4 usada como cocatalizador, o Umicore M, más preferiblemente una combinación de hexacloruro de tungsteno y tetrametilestaño usada como cocatalizador, una combinación de hexacloruro de tungsteno y tetrabutilestaño usada como cocatalizador, o una combinación de hexacloruro de tungsteno y NaBH4 usada como cocatalizador.
<13> El método de producción según el punto <12>, en el que cuando el catalizador es un catalizador que contiene tungsteno, la cantidad del catalizador que va a usarse es, con respecto al derivado de alcohol, preferiblemente al menos el 1% en moles, más preferiblemente al menos el 2,5% en moles, y preferiblemente no más del 20% en moles, más preferiblemente no más del 10% en moles.
<14> El método de producción según el punto <12> o <13>, en el que cuando el catalizador es un catalizador que contiene rutenio, la cantidad del catalizador que va a usarse es de preferiblemente al menos el 0,1% en moles, más preferiblemente al menos 0,5% en moles, y preferiblemente no más del 20% en moles, más preferiblemente no más del 10% en moles, y de manera adicionalmente preferible no más del 5% en moles.
<15> Un método para producir un compuesto representado por la fórmula (IV), que incluye una etapa de ciclación de un compuesto representado por la fórmula (III), en el que el compuesto representado por la fórmula (III) se obtiene mediante un método de producción según uno cualquiera de los puntos <1> a <14>.
[Fórm. quím. 11]
En las fórmulas (III) y (IV),
R1 y R2 son cada uno independientemente un enlace o un grupo hidrocarburo divalente que tiene de 1 a 14 átomos de carbono que puede tener un sustituyente y puede contener además un enlace éter, un enlace carbonilo, o ambos, R5 es -C(=O)-R11 (R11 es un grupo alquilo que tiene de 1 a 4 átomos de carbono), y
R6 es un grupo alquilo que tiene de 1 a 4 átomos de carbono, un grupo bencilo o un grupo fenetilo.
<16> El método de producción según el punto <15>, en el que la etapa de ciclación es una etapa de someter el compuesto de fórmula (III) a una reacción de esterificación en un disolvente de alcohol (preferiblemente un alcohol de alto punto de ebullición para que sirva como acelerador de reacción).
<17> El método de producción según el punto <16>, en el que el número de los átomos de carbono del alcohol es preferiblemente de al menos 13, más preferiblemente al menos 18, y de manera adicionalmente preferible al menos 20, y preferiblemente no más de 40, más preferiblemente no más de 36, y de manera adicionalmente preferible no más de 34.
<18> El método de producción según el punto <16> o <17>, en el que el alcohol es preferiblemente un alcohol lineal (por ejemplo, octadecanol), un alcohol ramificado de tipo ramificación de metilo (por ejemplo, alcohol 3,7,11,15-tetrametil-2-hexadecenílico y 1-metilo pentadecanol), o un alcohol de Guerbet ramificado de tipo alquilo (por ejemplo, 2-decil-1-tetradecanol, 2-octildodecanol y 2-(1,3,3-trimetilbutil)-5,7,7-trimetiloctanol), más preferiblemente un alcohol de Guerbet ramificado de tipo alquilo.
<19> El método de producción según uno cualquiera de los puntos <16> a <18>, en el que con respecto a la cantidad del alcohol, la razón molar de [el alcohol]/[un grupo carboxilo y/o un grupo éster en la mezcla de reacción] es preferiblemente de al menos 0,01, más preferiblemente al menos 0,1, y de manera adicionalmente preferible al menos 0,3, y preferiblemente no mayor de 20, más preferiblemente no mayor de 10, de manera adicionalmente preferible no mayor de 5, y todavía de manera adicionalmente preferible no mayor de 2.
<20> El método de producción según uno cualquiera de los puntos <15> a <19>, en el que en la etapa de ciclación, es preferible usar un catalizador con una actividad de esterificación o transesterificación, es más preferible usar un catalizador que contenga un metal del grupo II, III o IV, tal como óxido de magnesio o tetraisopropóxido de titanio, y es además preferible usar tetraisopropóxido de titanio.
<21> El método de producción según el punto <20>, en el que la cantidad del catalizador que va a usarse es, con respecto al compuesto de fórmula (III), preferiblemente al menos el 0,01% en moles, más preferiblemente al menos el 0,1% en moles, y de manera adicionalmente preferible al menos el 0,3% en moles, y preferiblemente no más del 50% en moles, más preferiblemente no más del 20% en moles, y de manera adicionalmente preferible no más del 10% en moles.
<22> Un método para producir un compuesto representado por la fórmula (V), que incluye una etapa de hidrogenar un compuesto representado por la fórmula (IV),
en el que el compuesto representado por la fórmula (IV) se obtiene mediante un método de producción según uno cualquiera de los puntos <15> a <21>.
[Fórm. quím. 12]
En las fórmulas (IV) y (V),
R1 y R2 son cada uno independientemente un enlace o un grupo hidrocarburo divalente que tiene de 1 a 14 átomos de carbono que puede tener un sustituyente y puede contener además un enlace éter, un enlace carbonilo, o ambos. <23> El método de producción según el punto <22>, en el que en la etapa de hidrogenación, es preferible usar un catalizador de hidrogenación, es más preferible usar un catalizador de paladio, un catalizador de rutenio o un catalizador de platino, y es además preferible usar un catalizador de paladio.
Ejemplos
En los siguientes ejemplos y ejemplos comparativos, la unidad “%” indica “% en masa” a menos que se indique lo contrario.
<Rendimiento de la reacción >
Los rendimientos de reacción indicados en los siguientes ejemplos se determinaron mediante el método de patrón interno de análisis cuantitativo de cromatografía de gases (CG).
<Aparato y condiciones analíticas para la cromatografía de gases>
Aparato de CG: HP6850, fabricado por HEWLETT PACKARD
Columna: DB-1 (con un diámetro interno de 0,25 mm, una longitud de 30 m, y un grosor de película de 0,25 |am), fabricada por J&W,
Gas portador: He, 1,5 ml/min
Condición de inyección: 300°C, Razón de división: 1/100
Condición de detección: FID, 300°C
Condición de temperatura de columna: 80°C ^ aumentada a 10°C/min ^ mantenida a 300°C durante 10 minutos Compuestos de patrón interno: n-tridecano
identificación de compuestos>
Cada compuesto obtenido en los siguientes ejemplos y ejemplos comparativos se identificó mediante análisis de espectro usando un espectro de resonancia magnética nuclear (Mercury 400, fabricado por Varian) (1H-RMN, 13C-RMN) y un espectrómetro de masa de cromatografía de gases (GC-2010, fabricado porShimadzu Corporation) (CG-EM).
<Aparato y condiciones analíticas para CG-EM>
Aparato de CG-EM: GC2010, fabricado porShimadzu Corporation
Columna: GLC LESTEK (con un diámetro interno de 0,25 mm, una longitud de 25 m y un grosor de película de 0,25 iam) fabricada por Shimadzu Corporation
Gas portador: He, 1,82 ml/min
Condición de inyección: 280°C, Razón de división: 1/50
Detector: GCMS-QP2010 Plus
Temperatura de detección: 280°C
Condición de temperatura de columna: 80°C ^ aumentada a 5°C/min ^ mantenida a 280°C durante 10 minutos Intervalo de masas: baja: 70, alta: 450
Ejemplo 1 (Ejemplo de referencia)
[Fórm. quím. 13]
En un matraz de cuatro bocas de 200 ml al que se le conectaron una varilla agitadora, un condensador, un embudo de goteo y un termómetro, se le colocó 1 g (2,5 mmol) de hexacloruro de tungsteno y luego se sometió el interior del matraz a sustitución con nitrógeno. Se añadió tolueno (5 ml) en el matraz, y se añadió gota a gota etrametilestaño (0,35 ml, 2,5 mmol) en la disolución, que luego se agitó a temperatura ambiente durante 20 minutos.
Posteriormente, a la disolución de reacción, se le añadieron 12,8 g de 5-deceno-1,10-diacetato (VI-1) (con una pureza del 100%, 50,1 mmol) y 19,0 g de 10-eicosenodioato de dimetilo (VII-1) (con una pureza del 97%, 50,0 mmol) a través del embudo de goteo. Luego esto se dejó reaccionar bajo una corriente de gas nitrógeno a 110°C durante ocho horas. Se realizó el análisis cuantitativo de la composición del líquido obtenido después de completarse la reacción mediante cromatografía de gases. Como resultado, contenía 7,5 g (24,0 mmol) de 15-acetoxi-10-pentadecenoato de metilo (III-1), 9,2 g (35,9 mmol) de 5-deceno-1,10-diacetato (VI-1) y 13,1 g (35,6 mmol) de 10-eicosenodioato de dimetilo (VII-1). En este caso, el % de área de CG de los subproductos distintos de los compuestos mencionados anteriormente contenidos en el líquido obtenido después de completarse la reacción fue del 5,1%.
Ejemplos de referencia 2 y 3 y ejemplos 4 y 5
Estos ejemplos se llevaron a cabo de la misma manera que el ejemplo de referencia 1 excepto por el uso de al menos uno seleccionado del grupo que consiste en 5-deceno-1,10-diacetato (VI-1) y acetato de 5-hexenilo (I-1) en vez de 5 deceno-1,10-diacetato (VI-1) así como al menos uno seleccionado del grupo que consiste en 10-eicosenodioato de dimetilo (VII-1) y 10-undecilenato de metilo (II-1) en vez de 10-eicosenodioato de dimetilo (VII-1) en las cantidades indicadas en la tabla 3. La tabla 3 muestra los tipos y cantidades (obtenidos mediante análisis de CG) de los compuestos así obtenidos.
Ejemplo comparativo 1
El ejemplo comparativo 1 se llevó a cabo de la misma manera que en el ejemplo 1 excepto por el uso de acetato de 5-hexenilo (I-1) en vez de 5-deceno-1,10-diacetato (VI-1) y 10-undecilenato de metilo (II-1) en vez de 10-eicosenodioato de dimetilo (VII-1) en las cantidades indicadas en la tabla 3. La tabla 3 muestra los tipos y cantidades (obtenidos mediante análisis de CG) de los compuestos así obtenidos.
Tal como se muestra en la tabla 3 anterior, según el método de producción de la presente invención, el compuesto de fórmula (III) pudo producirse mientras que se suprimió la producción de subproductos debida a, por ejemplo, la dimerización de las materias primas o la isomerización de posiciones de doble enlace.
Ejemplo 6 (Ejemplo de referencia)
El ejemplo de referencia 6 se llevó a cabo de la misma manera que el ejemplo de referencia 1 excepto por el uso de 7-tetradeceno-1,14-diacetato (VI-2) en vez de 5-deceno-1,10-diacetato (VI-1) y 9-octadecenodioato de dimetilo (VII-2) en vez de 10-eicosenodioato de dimetilo (VII-1) en las cantidades indicadas en la tabla 4. La tabla 4 muestra los tipos y cantidades (obtenidos mediante análisis de CG) de los compuestos así obtenidos.
Ejemplo comparativo 2
Ejemplo comparativo 2 se llevó a cabo de la misma manera que en el ejemplo 1 excepto por el uso de acetato de 7-octenilo (I-2) en vez de 5-deceno-1,10-diacetato (VI-1) y 9-decenoato de metilo (II-2) en vez de 10-eicosenodioato de dimetilo (VII-1) en las cantidades indicadas en la tabla 4. La tabla 4 muestra los tipos y cantidades (obtenidos mediante análisis de CG) de los compuestos así obtenidos.
Tal como se muestra en la tabla 4 anterior, según el método de producción de la presente invención, el compuesto de fórmula (III) pudo producirse mientras se suprimió la producción de subproductos debida a, por ejemplo, la dimerización de las materias primas o la isomerización de posiciones de doble enlace.
Ejemplo 7 (Ejemplo de referencia)
En un matraz de dos bocas de 50 ml, al que se le conectó un condensador, se colocaron 526,0 mg de 5-deceno-1,10-diacetato (VI-1) (con una pureza del 99%, 2,0 mmol) y 738,1 mg de 10-eicosenodioato de dimetilo (VII-1) (con una pureza del 100%, 2,0 mmol) y luego se disolvieron en 5 ml de diclorometano. Posteriormente, se añadieron al mismo 55 mg (0,06 mmol) de catalizador de metátesis Umicore M1 (fabricado por Umicore Japan, obtenido de Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), que luego se calentó a reflujo bajo una corriente de gas nitrógeno durante diez horas. Se realizó el análisis cuantitativo de la composición del líquido obtenido después de completarse la reacción mediante cromatografía de gases. Como resultado, contenía 589,0 mg (1,9 mmol) de 15-acetoxi-10-pentadecenoato de metilo (III-1), 249,2 mg (0,97 mmol) de 5-deceno-1,10-diacetato (VI-1) y 382,7 mg (1,0 mmol) de 10-eicosenodioato de dimetilo (VII-1). En este caso, el % del área de CG de los subproductos distintos de los compuestos mencionados anteriormente contenidos en el líquido obtenido después de completarse la reacción fue del 2,3%.
[Fórm. quím. 14]
Catalizador de metátesis Umicore M1
Ejemplo comparativo 3
El ejemplo comparativo 3 se llevó a cabo de la misma manera que en el ejemplo 7 excepto por el uso de 100 mg (0,11 mmol) de catalizador de metátesis Umicore M1 (fabricado por Umicore Japan, obtenido de Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) en vez de 55 mg (0,06 mmol) de catalizador de metátesis Umicore M1 (fabricado por Umicore Japan, obtenido de Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), 9 ml de diclorometano en vez de 5 ml de diclorometano así como acetato de 5-hexenilo (I-1) en vez de 5-deceno-1,10-diacetato (VI-1) y 10-undecilenato de metilo (II-1) en vez de 10-eicosenodioato de dimetilo (VII-1) en las cantidades indicadas en la tabla 5. La tabla 5 muestra los tipos y cantidades (obtenidos mediante análisis de CG) de los compuestos así obtenidos.
Ejemplo 8 (Ejemplo de referencia)
El ejemplo de referencia 8 se llevó a cabo de la misma manera que el ejemplo de referencia 7 excepto por el uso de 8,8 mg (9,3 * 10-3 mmol) de catalizador de metátesis Umicore M2 (fabricado por Umicore Japan, obtenido de Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) en vez de 55 mg (0,06 mmol) de catalizador de metátesis Umicore M1 (fabricado por Umicore Japan, obtenido de Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) y usando 5-deceno-1,10-diacetato (VI-1) y 10-eicosenodioato de dimetilo (VII-1) en las cantidades indicadas en la tabla 5. La tabla 5 muestra los tipos y cantidades (obtenidos mediante análisis de CG) de los compuestos así obtenidos.
Ejemplo comparativo 4
El ejemplo comparativo 4 se llevó a cabo de la misma manera que en el ejemplo comparativo 3 excepto por el uso de 17,5 mg (18,4 * 10-3 mmol) de catalizador de metátesis Umicore M2 (fabricado por Umicore Japan, obtenido de Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) en vez de 55 mg (0,06 mmol) de catalizador de metátesis Umicore M1 (fabricado por Umicore Japan, obtenido de Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) y 10 ml de diclorometano en vez de 9 ml de diclorometano. La tabla 5 muestra los tipos y cantidades (obtenidos mediante análisis de CG) de los compuestos así obtenidos.
[Fórm. quím. 15]
Tal como se muestra en la tabla 5, según el método de producción de la presente invención, el compuesto de fórmula (III) pudo producirse mientras se suprimió la producción de subproductos debida a, por ejemplo, la dimerización de las materias primas o la isomerización de posiciones de doble enlace.
Ejemplo 9 (Ejemplo de referencia)
Síntesis de lactona macrocíclica
[Fórm. quím. 16]
(iim ) (iv-1) (v-1)
Se lavó el líquido obtenido después de completarse la reacción de metátesis en el ej. de ref. 1 con una disolución acuosa de NaOH. Después de esto, se separaron las fases y se extrajo la fase orgánica. Se lavó la fase orgánica con salmuera saturada y luego se añadió sulfato de sodio para secar la fase orgánica. Después de retirarse el sólido mediante filtración con membranas, se evaporó el disolvente usando un evaporador rotatorio. Se destiló la mezcla de reacción así obtenida a presión reducida para purificarla y se obtuvo así la fracción viscosa incolora que se destiló a de 170 a 175°C/133 Pa, es decir, 15-acetoxi-10-pentadecenoato de metilo (IIM ) con una pureza del 95,3%.
En un matraz de cuatro bocas de 300 ml, al que se le conectaron una cabeza de destilación de Claisen y un termómetro, se colocaron 87,7 g de 15-acetoxi-10-pentadecenoato de metilo (IIM ) (con una pureza del 95,3%, 267,4 mmol), 105,3 g de 2-decil-1-tetradecanol (296,9 mmol, la razón molar de [el alcohol de alto punto de ebullición]/[el grupo carboxilo y/o el grupo éster en la mezcla de reacción] = 0,56), y 0,88 g de tetraisopropóxido de titanio (3,1 mmol, 1,04% en moles con respecto al compuesto de fórmula (IIM)). Se elevó la temperatura del mismo hasta 170°C a presión normal bajo una corriente de gas nitrógeno. Esto se agitó durante dos horas mientras que se destiló el metanol. Posteriormente, se dejó avanzar la reacción mientras que se destiló oxaciclohexadec-11-en-2-ona (IV-1), que se produjo en las condiciones de 220 a 250°C y de 133 a 65 Pa (de 1,0 a 0,5 Torr), y se obtuvieron así 161,0 g de fracción líquida incolora. Se sometió la fracción a análisis cuantitativo mediante cromatografía de gases. Como resultado, contenía 59,5 g de oxaciclohexadec-11-en-2-ona (IV-1) (249,8 mmol, rendimiento del 93,4%). Se destiló la fracción obtenida anteriormente a presión reducida para purificarla, y se aisló así una fracción viscosa incolora que se destiló a 120~125°C/133 Pa, es decir, oxaciclohexadec-11-en-2-ona (IV-1) (con una pureza del 100%).
En un matraz de dos bocas de 100 ml, al que se conectó un globo resistente a la presión relleno con gas hidrógeno, se le coloraron 392,4 mg de oxaciclohexadec-11-en-2-ona (IV-1) (con una pureza del 100%, 1,65 mmol) y 8,0 mg de catalizador de Pd/C (húmedo al 5%) y luego se disolvieron en 10 ml de metanol. Se sometió el interior del matraz a reducción de presión con una línea de vacío y luego a sustitución por hidrógeno. Esto se agitó a temperatura ambiente (25°C) durante 24 horas. Se sometió el líquido obtenido después de completarse la reacción a análisis cuantitativo mediante cromatografía de gases. Como resultado, contenía 388,7 mg de oxaciclohexadecan-2-ona (V-1) (1,62 mmol, rendimiento del 98,2%).
Ejemplo 10 (Ejemplo de referencia)
Síntesis de lactona macrocíclica
[Fórm. quím. 17]
Se lavó el líquido obtenido después de completarse la reacción de metátesis en el ej. de ref. 6 con una disolución acuosa de NaOH. Después de esto, se separaron las fases y se extrajo la fase orgánica. Se lavó la fase orgánica con salmuera saturada y luego se añadió sulfato de sodio para secar la fase orgánica. Después de retirarse el sólido mediante filtración con membranas, se evaporó el disolvente usando un evaporador rotatorio. Se destiló la mezcla de reacción así obtenida a presión reducida para purificarla y se obtuvo así la fracción viscosa incolora que se destiló a 177-179°C/133Pa, es decir, 16-acetoxi-9-hexadecenoato de metilo con una pureza del 91,2%.
En un matraz de cuatro bocas de 300 ml, al que se le conectaron una cabeza de destilación de Claisen y un termómetro, se le colocaron 58,0 g de 16-acetoxi-9-hexadecenoato de metilo (III-2) (con una pureza del 91,2%, 161,9 mmol), 73,4 g de 2-decil-1-tetradecanol (206,8 mmol, la razón molar de [el alcohol de alto punto de ebullición]/[el grupo carboxilo y/o el grupo éster en la mezcla de reacción] = 0,64), y 0,64 g de tetraisopropóxido de titanio (2,2 mmol, 1,36% en moles con respecto al compuesto de fórmula (III-2)). Se elevó la temperatura del mismo hasta 170°C a presión normal bajo una corriente de gas nitrógeno. Esto se agitó durante dos horas mientras que se destiló el metanol. Posteriormente, se dejó avanzar la reacción mientras se destiló oxacicloheptadec-10-en-2-ona (IV-2), que se produjo en las condiciones de 220 a 250°C y de 133 a 65 Pa (de 1,0 a 0,5 Torr), y se obtuvieron así 110,8 g de fracción líquida incolora. Se sometió la fracción a análisis cuantitativo mediante cromatografía de gases. Como resultado, contenía 39,8 g de oxacicloheptadec-10-en-2-ona (IV-2) (157,8 mmol, rendimiento del 97,5%). Se destiló la fracción obtenida anteriormente a presión reducida para purificarla, y se aisló así una fracción viscosa incolora que se destiló a de 143 a 147°C/133 Pa, es decir, oxacicloheptadec-10-en-2-ona (IV-2) (con una pureza del 100%).
En un matraz de dos bocas de 50 ml, al que se conectó un globo resistente a la presión relleno con gas hidrógeno, se le colocaron 1,0 g de oxacicloheptadec-10-en-2-ona (IV-2) (con una pureza del 100%, 4,0 mmol) y 20 mg de catalizador de Pd/C (húmedo al 5%) y luego se disolvieron en 10 ml de metanol. Se sometió el interior del matraz a reducción de presión con una línea de vacío y luego a sustitución por hidrógeno. Esto se agitó a temperatura ambiente (25°C) durante tres horas. Se sometió el líquido obtenido después de completarse la reacción a análisis cuantitativo mediante cromatografía de gases. Como resultado, contenía 0,99 g de oxacicloheptadecan-2-ona (V-2) (3,9 mmol, rendimiento del 99,0%).
Según el método de producción de la presente invención, el compuesto de fórmula (III) puede producirse mientras se suprime la producción de subproductos debida a, por ejemplo, la dimerización de materias primas o la isomerización de posiciones de doble enlace. El método de producción de la presente invención proporciona el efecto de que el compuesto de fórmula (VI) y el compuesto de fórmula (VII), que son subproductos distintos del compuesto de fórmula (III) obtenido mediante las reacciones de metátesis del compuesto de fórmula (I) y el compuesto de fórmula (II), puedan usarse de manera eficaz como materiales de partida para obtener el compuesto de fórmula (III).
Claims (15)
- REIVINDICACIONESi. Método para producir un éster de omega-hidroxiácido graso y un compuesto precursor del mismo representado por la fórmula (III), que comprende realizar una reacción de metátesis de un derivado de alcohol y un derivado de ácido carboxílico en presencia de un catalizador para proporcionar un compuesto representado por la fórmula (III),en el que el derivado de alcohol es un combinación de un compuesto representado por la fórmula (VI) y un compuesto representado por la fórmula (I), yel derivado de ácido carboxílico es al menos uno seleccionado del grupo que consiste en un compuesto representado por la fórmula (VII) y un compuesto representado por la fórmula (II),
en las que R1 y R2 son cada uno independientemente un enlace o un grupo hidrocarburo divalente que tiene de 1 a 14 átomos de carbono que puede tener un sustituyente y puede contener además un enlace éter, un enlace carbonilo, o ambos,R3 y R4 son cada uno independientemente un átomo de hidrógeno o un grupo alquilo lineal,R5 es -C(=O)-R11 (R11 es un grupo alquilo que tiene de 1a 4 átomos de carbono),R6 es un grupo alquilo que tiene de 1a 4 átomos de carbono, un grupo bencilo o un grupo fenetilo, y R7 y R8 son cada uno independientemente un átomo de hidrógeno o un grupo alquilo lineal. - 2. Método de producción según la reivindicación 1, en el que el derivado de ácido carboxílico es un compuesto representado por la fórmula (VII) y un compuesto representado por la fórmula (II).
- 3. Método de producción según la reivindicación 1, en el que el derivado de alcohol es un compuesto representado por la fórmula (VI), yel derivado de ácido carboxílico es un compuesto representado por la fórmula (VII).
- 4. Método de producción según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el catalizador contiene un metal seleccionado del grupo que consiste en tungsteno, molibdeno, renio y rutenio.
- 5. Método de producción según una cualquiera de las reivindicaciones 1a 4, en el que el grupo hidrocarburo divalente que tiene de 1 a 14 átomos de carbono que puede contener además un enlace éter, un enlace carbonilo, o ambos es un grupo hidrocarburo divalente que tiene de 1 a 14 átomos de carbono que comprende, en combinación, al menos uno seleccionado del grupo que consiste en un enlace éter (-O-) y un enlace carbonilo (-C(=O)-).
- 6. Método de producción según la reivindicación 5, en el que el grupo hidrocarburo divalente que tiene de 1 a 14 átomos de carbono que puede contener además un enlace éter, un enlace carbonilo, o ambos es una fórmula -CH2-O-CH2-, una fórmula -CH2-C(=O)-CH2-, una fórmula -(CH2)2-O-CH2-, una fórmula -(CH2)2-C(=O)-(CH2)2-, una fórmula -(CH2)3-, una fórmula -(CH2)4-, una fórmula -(cH2)5-, una fórmula -(CH2)6-, una fórmula -(CH2)7- o una fórmula -(CH2)8-.
- 7. Método de producción según una cualquiera de las reivindicaciones 1a 6, en el que el grupo alquilo lineal es un grupo alquilo lineal que tiene de 1a 4 átomos de carbono.
- 8. Método de producción según una cualquiera de las reivindicaciones 1a 7, en el queR1 y R2 son cada uno independientemente un grupo metileno que tiene de 3 a 8 átomos de carbono, R3 y R4 son cada uno independientemente un átomo de hidrógeno,R5 es -C(=O)-CH3,R6 es metilo, yR7 y R8 son cada uno independientemente un átomo de hidrógeno.
- 9. Método de producción según una cualquiera de las reivindicaciones 1a 8, en el queel catalizador se selecciona de un grupo que consiste enuna combinación de hexacloruro de tungsteno y tetrametilestaño usada como cocatalizador, una combinación de hexacloruro de tungsteno y tetrabutilestaño usada como cocatalizador, una combinación de hexacloruro de tungsteno y NaBH4 usada como cocatalizador y Umicore M.
- 10. Método de producción según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en el queel catalizador se selecciona de un grupo que consiste enuna combinación de hexacloruro de tungsteno y tetrametilestaño usada como cocatalizador, una combinación de hexacloruro de tungsteno y tetrabutilestaño usada como cocatalizador, y una combinación de hexacloruro de tungsteno y NaBH4 usada como cocatalizador.
- 11. Método de producción según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en el quecuando se usa el catalizador que comprende tungsteno, la cantidad del catalizador que va a usarse es de al menos el 1% en moles y no más del 20% en moles con respecto al derivado de alcohol.
- 12. Método para producir un compuesto representado por la fórmula (IV), que comprende una etapa de obtención de un compuesto representado por la fórmula (III) mediante el método de producción según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, y una etapa de ciclación del compuesto obtenido representado por la fórmula (III),
( II I) (IV)en las que R1 y R2 son cada uno independientemente un enlace o un grupo hidrocarburo divalente que tiene de 1 a 14 átomos de carbono que puede tener un sustituyente y puede contener además un enlace éter, un enlace carbonilo, o ambos,R5 es -C(=O)-R11 (R11 es un grupo alquilo que tiene de 1 a 4 átomos de carbono), yR6 es un grupo alquilo que tiene de 1 a 4 átomos de carbono, un grupo bencilo o un grupo fenetilo. - 13. Método de producción según la reivindicación 12, en el quela etapa de ciclación es una etapa para someter un compuesto de fórmula (III) a una reacción de esterificación en un disolvente de alcohol.
- 14. Método para producir un compuesto representado por la fórmula (V), que comprende una etapa de obtención de un compuesto representado por la fórmula (III) según la reivindicación 1 mediante el método de producción según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, una etapa de ciclación del compuesto de fórmula (III) obtenido e de hidrogenación de un compuesto representado por la fórmula (IV), en el que el compuesto representado por la fórmula (IV) se obtiene mediante un método de producción según la reivindicación 12 ó 13,
en las que R1 y R2 son cada uno independientemente un enlace o un grupo hidrocarburo divalente que tiene de 1 a 14 átomos de carbono que puede tener un sustituyente y puede contener además un enlace éter, un enlace carbonilo, o ambos. - 15. Método de producción según la reivindicación 14, en una etapa de hidrogenación de un compuesto representado por la fórmula (IV), se usa un catalizador de paladio, un catalizador de rutenio o un catalizador de platino.
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