MX2008010140A - Proceso mejorado para producir derivados de nitroisourea - Google Patents

Abstract

Se describe un método mejorado para producir underivado de nitroisourea, el cual es necesario para producir un derivado de nitroguanidina que tiene actividad insecticida. Se describe en forma específica un método para producir un derivado de nitroisourea representado por la fórmula general (3), el cual estácaracterizado porque una nitroisourea representado por la fórmula general (1), y una amina representada por la fórmula general (2) o una sal de las mismas se hace reaccionar en la presencia en conjunto de una cantidad catalítica de un carbonato de hidrógeno.

Description

PROCESO MEJORADO PARA PRODUCIR DERIVADOS DE NITROISOUREA Campo de la Invención La presente invención se refiere a un proceso mejorado para producir derivados de nitroisourea que es un intermediario importante de los derivados de nitroguanidina que tienen actividad insecticida. Antecedentes de la Invención Se ha descrito un proceso para producir derivados de nitroguanidina que tienen actividad insecticida, en la Patente Japonesa No. 2779403, Patente Japonesa No. 2546003, Patente Japonesa No.2766848. Sin embargo, por ejemplo, tal como se describe en la Patente Japonesa No. 2766848, el problema ocurre en el método de producción, ya que las reacciones de sustitución entre derivados de isotiourea y aminas son utilizadas de forma que liberan mercaptanos en la forma de subproductos los cuales tienen un fuerte olor desagradable. Como un método alternativo, en la Patente Japonesa Revelada No. 2000-103776, se ha descrito un proceso para producir derivados de nitroisourea en donde los derivados de nitroisourea y las aminas o una sal de los mismos, se hacen reaccionar en un pH de 7.0 a 9.0. Sin embargo, en un método de producción de acuerdo con este método, los rendimientos deseados de los derivados de nitroisourea no son lo suficientemente alto, y por lo tanto el método es económicamente inconveniente en algunos casos. Documento de Patente 1 Patente Japonesa No. 2779403. Documento de Patente 2: Patente Japonesa No. 2546003. Documento de Patente 3: Patente Japonesa No. 2766848.

Documento de Patente 4: Patente Japonesa Revelada No. 2000-103776. Breve Descripción de la Invención Un objeto de la presente invención es proporcionar un método para producir en forma barata y sencilla derivados de nitroisourea que son intermediarios necesarios para producir derivados de nitroisourea que tiene una actividad insecticida, superando los problemas mencionados encontrados en la técnica anterior, con una operación más fácil a la que se utiliza en la técnica anterior. A fin de resolver los objetos anteriores, los inventores de la presente invención han llevado a cabo un estudio extenso y como resultado, han encontrado que los derivados de nitroisourea representados por la fórmula (1) y las aminas representadas por la fórmula general (2) o una sal de las mismas, se hacen reaccionar en la presencia de un carbonato de hidrógeno, aumentando de esta forma el rendimiento y, de esa forma se completa la presente invención. Esto es, la presente invención se refiere a un proceso para producir derivados de nitroisourea representados por la siguiente fórmula general (3), los cuales los derivados de nitroisourea representados por la siguiente fórmula general (1 ), y las aminas representadas por la siguiente fórmula general (2), o una sal de las mismas, se hacen reaccionar en la presencia de una cantidad catalítica de un carbonato de hidrógeno. en donde, en la fórmula, Ri representa un grupo alquilo que tiene de 1 a 4 átomos de carbono o un grupo bencilo, R2 HN (2) R3 en donde en la fórmula, R2 representa un grupo alquilo que tiene 1 a 4 átomos de carbono; y R3 representa un átomo de hidrógeno o un grupo alquilo que tiene 1 a 4 átomos de carbono, R2 *3 (3) N. *N02 en donde, en la fórmula, Ri representa un grupo alquilo que tiene de 1 a 4 átomos de carbono o un grupo bencilo, R2 representa un grupo alquilo que tiene 1 a 4 átomos de carbono; y R3 representa un átomo de hidrógeno o un grupo alquilo que tiene 1 a 4 átomos de carbono. Además, en la presente invención, los derivados de nitroisourea representados por la fórmula general (1), pueden contener derivados de nitroisourea que tienen un enlace doble entre el otro átomo de nitrógeno y el átomo de carbono. Los derivados de nitroisourea representados por la fórmula general (3) son los mismos. De acuerdo con la presente invención, es posible producir en forma fácil y económica derivados de nitroisourea de la fórmula general (3), los cuales son intermediarios esenciales para producir derivados de nitroguanidina que tienen actividad insecticida. Descripción Detallada de la Invención La presente invención será ilustrada con detalle a continuación. El proceso para producir derivados de nitroisourea de la presente invención, es un proceso para producir derivados de nitroisourea representados por la siguiente fórmula general (3), en donde los derivados de nitroisourea representados por la siguiente fórmula general (1) con aminas representadas a través de la siguiente fórmula general (2) o una sal de las mismas, se hacen reaccionar en la presencia de una cantidad catalítica de un carbonato de hidrógeno, en donde, en la fórmula, R-, representa un grupo alquilo que tiene 1 a 4 átomos de carbono o un grupo bencilo, en donde en la fórmula, R2 representa un grupo alquilo que tiene 1 a 4 átomos de carbono; y R3 representa un átomo de hidrógeno o un grupo alquilo que tiene 1 a 4 átomos de carbono, en donde, en la fórmula, R-\ representa un grupo alquilo que tiene de 1 a 4 átomos de carbono o un grupo bencilo, R2 representa un grupo alquilo que tiene 1 a 4 átomos de carbono; y R3 representa un átomo de hidrógeno o un grupo alquilo que tiene 1 a 4 átomos de carbono.

En la presente invención de acuerdo con un método en el cual los derivados de nitroisourea representados por la fórmula general (1) y las aminas representadas por la fórmula general (2) o una sal de los mismos, se hace reaccionar en la presencia de una cantidad catalítica de un carbonato de hidrógeno, es posible suprimir la generación de sub-productos, tales como derivados de nitroguanidina representados por la siguiente fórmula general (4), o similares, y es posible obtener derivados de nitroisourea representados por la fórmula general (3) con un alto rendimiento, en donde, en la fórmula, R2 representa un grupo alquilo que tiene 1 a 4 átomos de carbono; y R3 representa un átomo de hidrógeno o un grupo alquilo que tiene 1 a 4 átomos de carbono. Los ejemplos del carbonato de hidrógeno en la presente invención incluyen carbonatos de hidrógeno de metal álcali tal como carbonato de hidrógeno de litio, carbonato de hidrógeno de sodio, carbonato de hidrógeno de potasio y similares; y carbonatos de hidrógeno de metal de tierra alcalina, tal como carbonato de hidrógeno de magnesio, carbonato de hidrógeno de calcio, carbonato de hidrógeno de bario y similares.

Preferentemente, se pueden utilizar carbonato de hidrógeno de potasio y carbonato de hidrógeno de sodio. En la presente invención, se puede utilizar uno o más tipos de estos carbonatos de hidrógeno. Es importante que la cantidad de carbonato de hidrógeno deba ser una cantidad catalítica, y en forma específica de 0.01 a 0.5 moles y preferentemente de 0.05 a 0.2 moles, con base en 1 mol de derivados de nitroisourea anterior representados por la fórmula general (1). La cantidad de carbonato de hidrógeno dentro del rango anterior, hace posible obtener derivados de nitroisourea representados por la fórmula general (3), con un mayor rendimiento. Los ejemplos de la sal de las aminas de la fórmula general (2), incluyen sales de ácidos inorgánicos tales como clorhidrato, bromato, yodato, sulfato, nitrato, clorato, perclorato, fosfato y similares; y sales de ácidos orgánicos tales como acetato, oxalato, bencensulfonato y similares. Se utilizan preferentemente clorhidrato y sulfato. La cantidad de las aminas de la fórmula general (2) o una sal de las mismas utilizadas en la reacción, es importante debido a que pasan por una reacción de competición con amonia generada durante la reacción. La amina necesita ser utilizada en más de 2 equivalentes de mol con base en los derivados de nitroisourea representados por la fórmula general (1). Desde las perspectivas económicas, la cantidad es preferentemente de más de 2 hasta no más de 3 equivalentes de mol. Los derivados de nitroisourea representados por la fórmula general (1) son un compuesto conocido, y pueden ser producidos, por ejemplo, a través del método descrito a través de la Publicación de Red. Trav. Chim. Pays-Bas, Vol. 81, p. 69 (1962) o un método similar al mismo. Los ejemplos del solvente utilizado para la reacción incluyen agua; solventes de alcohol tales como metanol, etanol, propanol, butanol y similares; solvente de hidrocarburo halogenado tales como diclorometano, cloroformo y similares; solventes de hidrocarburo aromáticos tales como benceno, tolueno, xileno y similares; solventes apróticos polares tales como dimetilformamida (DMF), dimetilacetamida, sulfóxido de dimetilo, 1 ,3-dimetil-2-imidazolidinona, 1 -metil-2-pirrolidona y similares; solventes de éter tales como éter etílico, tetrahidrofurano, dioxano y similares; solventes de nitrilo tales como acetonitrilo, propionitrilo y similares; y solventes de cetona tales como acetona, cetona de isopropilo y similares. De estos solventes, los utilizados particularmente en forma preferida son agua y alcoholes. Además, la reacción se puede llevar a cabo con un solvente mezclado de agua y el solvente orgánico mencionado anteriormente. Cuando el agua es seleccionada como un solvente y se utiliza una solución acuosa que contiene una sal inorgánica neutral, es efectiva en aumentar en forma adicional el rendimiento de los derivados de nitroisourea. Dicha sal inorgánica se refiere a una sal inorgánica además del carbonato de hidrógeno, y los ejemplos de la misma incluyen sales de metal álcali tales como, cloruro de litio, cloruro de sodio, cloruro de potasio, yoduro de litio, yoduro de sodio, yoduro de potasio, bromuro de litio, bromuro de sodio, bromuro de potasio, sulfato de litio, sulfato de potasio, nitrato de sodio, nitrato de potasio, clorato de sodio y similares; y sales de metal e tierra alcalina tales como cloruro de magnesio, cloruro de calcio, bromuro de magnesio, bromuro de calcio, yoduro de magnesio, yoduro de calcio, sulfato de magnesio, sulfato de calcio, nitrato de magnesio, nitrato de calcio y similares. Como el solvente orgánico, el cloruro de sodio puede ser utilizado preferentemente desde el punto de vista del efecto anterior. En la presente invención, la sal inorgánica puede ser seleccionada de uno o más tipos de estas sales y puede ser utilizada. La cantidad se la sal se selecciona en forma adecuada dentro del rango de una concentración al 0.1% para saturación en agua para llevar a cabo la reacción. En la presente invención, al utilizar carbonato de hidrógeno, es posible suprimir la generación de sub-productos tales como los derivados de nitroguanidina antes mencionados representados por la fórmula general (4) o similares. Además, al utilizar una sal inorgánica demás del carbonato de hidrógeno, es posible suprimir la descomposición de un material de partida y un producto. Por esta razón, es posible obtener derivados de nitroisourea en un rendimiento adicional a través de una operación más conveniente que la utilizada en la técnica anterior. En esta forma, a través del uso de un carbonato de hidrógeno de una sal inorgánica además del carbonato de hidrógeno, el método puede ser mejorado en cuanto a productividad, sustentabilidad ambiental y eficiencia económica, y es útil además como un método de producción industrial. La temperatura de reacción normalmente está dentro del rango de -20 a 100 grados centígrados, y preferentemente dentro del rango de aproximadamente 0 a 50 grados centígrados. El tiempo de reacción normalmente está dentro del rango de aproximadamente 10 minutos, hasta 50 horas y preferentemente dentro del rango de 1 a 20 horas. Los derivados de nitroisourea de la fórmula general (3) producidos en la presente invención pueden ser separados mediante extracción con un solvente orgánico seleccionado en forma adecuada o similar, o pueden ser separados mediante filtración como un cristal como tal. Además, cuando se separa mediante filtración en la forma de un cristal, los derivados de nitroisourea pueden ser extraídos con un solvente orgánico tal como acetato de etilo o similares, del filtrado y utilizarse para la reacción nuevamente. EJEMPLOS La presente invención se ilustra a continuación con mayor detalle con referencia a los Ejemplos y Ejemplos Comparativos.

Sin embargo, la presente invención no debe limitarse en forma alguna por estos Ejemplos y Ejemplos Comparativos. Ejemplo 1 En un frasco de 4 cuellos 100-ml con un agitador, se introdujeron 1.5 g de O-metil-N-nitroisourea, 11 g de agua, 3 g de cloruro de sodio y 2 g de clorhidrato de metilamina, y el material resultante se mantuvo a una temperatura de 20 grados centígrados. Posteriormente, se agregaron 0.1 g de carbonato de hidrógeno de sodio a la mezcla y la mezcla se agitó a una temperatura de 20 grados centígrados durante 16 horas. Posteriormente, aún agitando la mezcla de reacción, se agregaron 0.1 de ácido clorhídrico concentrado y 200 mi de agua a la mezcla para proporcionar una solución acuosa homogénea de ?,?-dimetil-N'-nitroisourea, la cual fue analizada mediante HPLC. En la solución acuosa, estaban contenidos 1.2 g de ?,?-dimetíl-N'-nitroisourea, y el rendimiento de la reacción fue de 73%. 1 H-RM N (CDCI3, ppm): 3.02 (3H, d, J = 4.9 Hz), 3.97 (3H, s), 9.10 (1 H, s). Ejemplo 2 En un frasco de 4 cuellos de 100-ml equipado con un agitador, se introdujeron 1.5 g (11.3 mmoles) de O-etil-N-nitroisourea, 8 g de agua, 2 g de cloruro de sodio y 2 g (29.6 mmoles) de clorhidrato de metilamina, y el material resultante se mantuvo a una temperatura de 15 grados centígrados. Posteriormente, se agregaron 0.1 g de carbonato de hidrógeno de sodio a la mezcla y la mezcla se agitó a una temperatura de 30 grados centígrados durante 15 horas. Posteriormente, aún agitando la mezcla de reacción, se agregaron a la mezcla 0.1 de ácido clorhídrico concentrado y 200 mi de agua, para proporcionar una solución acuosa homogénea de O-etil-N-metil-N'-nitroisourea, la cual fue analizada mediante HPLC. En la solución acuosa, se contenían 1.2 g de O-etil-N-metil-N'-nitroisourea, y el rendimiento de la reacción fue de 70%. Ejemplo 3 En un frasco de 4 cuellos de 2000-ml equipado con un agitador, se introdujeron 121 g de O-metil-N-nitroisourea, 907 g de agua, 250 g de cloruro de sodio y 172 g de clorhidrato de metilamina, y el material resultante se mantuvo a una temperatura de 20 grados centígrados. Posteriormente, se agregaron a la mezcla 8 g de carbonato de hidrógeno de sodio y la mezcla se agitó a una temperatura de 20 grados centígrados durante 16 horas. Posteriormente, aún agitando la mezcla de reacción, se agregaron a la mezcla 3.5 de ácido clorhídrico concentrado. Posteriormente, la mezcla de reacción se enfrió con hielo, se recolectó la N ,?-dimetil-N'-nitroisourea precipitada mediante filtración, se lavó con agua fría y posteriormente se secó. Se obtuvieron 91 g de un cristales de N ,?-dimetil-N'-nitroisourea con una pureza del 99%. El rendimiento aislado fue de 67%. Ejemplo 4 En un frasco de 4 cuellos de 2000-ml, equipado con un agitador se introdujeron 97 g de O-metil-N-nitroisourea, 726 g de agua, 200 g de cloruro de sodio y 138 g de clorhidrato de metilamina, y el material resultante se mantuvo a una temperatura de 20 grados centígrados. Posteriormente, se agregaron a la mezcla 6.4 g de carbonato de hidrógeno de sodio y la mezcla se agitó a una temperatura de 20 grados centígrados durante 16 horas. Posteriormente, aún agitando la mezcla de reacción, se agregaron a la mezcla 2.8 de ácido clorhídrico concentrado. Posteriormente, se agregaron 200 g de acetato de etilo a la mezcla y la mezcla se separó a una temperatura de 50 grados centígrados. Posteriormente, la capa acuosa se extractó con 200 g de acetato de etilo dos veces a una temperatura de 50 grados centígrados, y las capas orgánicas combinadas se concentraron bajo presión reducida. Esta mezcla concentrada se enfrió con hielo, y la ?,?-dimetil-N '-nitroisourea precipitada se recolectó mediante filtración, se lavó con acetato de etilo frío y posteriormente se secó. Se obtuvieron 66 g de un cristal de ,?-dimetil-N'-nitroisourea con una pureza del 99%. El rendimiento aislado fue de 61%. Ejemplo Comparativo 1 A 1.5 g de O-metil-N-nitroisourea se le agregó 15 mi de agua para la suspensión. Se agregaron 0.9 g de clorhidrato de metilamina a la suspensión acuosa (pH = 3.3). Se agregó gradualmente una solución de hidróxido de sodio acuosa (1%) para mantener el pH de la suspensión acuosa en 8, a temperatura ambiente. La suspensión acuosa se agitó a temperatura ambiente durante 3 horas manteniendo al mismo tiempo el pH de la misma en 8, y posteriormente se agregó a la suspensión acuosa una solución acuosa de ácido clorhídrico (4M) y subsecuentemente la suspensión acuosa se extractó con acetato de etilo. En el Ejemplo Comparativo 1, se generaron 14% mol de 1-metil-2-nitroguanidina como un sub-producto con base en 100% mol del material de partida. Por otra parte, ya que la reacción procedió con un alto rendimiento y alta selectividad a través del método descrito en el Ejemplo 1, la cantidad de 1-metil-2-nitroguanidina de un sub-producto fue de 4% moles, reduciendo de esta forma en gran parte la cantidad del sub-producto. Esto es, de acuerdo con la presente invención, es posible reducir la cepa durante la purificación de ?,?-dimetil-N'-nitroisourea. Por lo tanto el método es útil como un método de producción industrial.

Claims (5)

1. REIVINDICACIONES 1. Un proceso para producir derivados de nitroisourea representado por la siguiente fórmula general (3), en donde los derivados de nitroisourea representados por la siguiente fórmula general (1), y las aminas representadas por la siguiente fórmula general (2), o una sal de las mismas, se hacen reaccionar en la presencia de una cantidad catalítica de un carbonato de hidrógeno. en donde, en la fórmula, R representa un grupo alquilo que tiene 1 a 4 átomos de carbono o un grupo bencilo, en donde en la fórmula, R2 representa un grupo alquilo que tiene 1 a 4 átomos de carbono; y R3 representa un átomo de hidrógeno o un grupo alquilo que tiene 1 a 4 átomos de carbono, en donde, en la fórmula, Ri representa un grupo alquilo que tiene de 1 a 4 átomos de carbono o un grupo bencilo, R2 representa un grupo alquilo que tiene 1 a 4 átomos de carbono; y R3 representa un átomo de hidrógeno o un grupo alquilo que tiene 1 a 4 átomos de carbono.
2. 2. El proceso para producir derivados de nitroisourea tal como se describe en la reivindicación 1, caracterizado porque se utiliza como un solvente una solución acuosa obtenida disolviendo una sal inorgánica diferente al carbonato de hidrógeno.
3. 3. El proceso para producir derivados de nitroisourea tal como se describe en la reivindicación 2, en el cual la sal inorgánica diferente al carbonato de hidrógeno es cloruro de sodio.
4. 4. El proceso para producir derivados de nitroisourea tal como se describe con cualesquiera de las reivindicaciones de la 1 a la 3, caracterizado porque las aminas representadas por la fórmula general (2) o una sal de las mismas se utilizan en más de 2 equivalentes con mol, con base en los derivados de nitroisourea representados por la fórmula general (1).
5. 5. El proceso para producir derivados de nitroisourea tal como se describe con cualesquiera de las reivindicaciones de la 1 a la 4, caracterizado porque R† y R2 son cada uno un grupo metilo, y R3 es un átomo de hidrógeno.