MX2008010139A - Proceso para producir o-metil-n-nitroisourea - Google Patents

Abstract

Se describe un proceso industrialmente conveniente para la producción de O-metil-N-nitroisourea. O-metil-N-nitroisourea de la fórmula (1) o una sal del mismo se pueden producir en un alto rendimiento llevando a cabo la nitración de O-metilisourea de la fórmula (2) o una sal del mismo, con un agente de nitración en la presencia deácido sulfúrico humeante. (ver fórmula (1)).

Description

PROCESO PARA PRODUCIR O-METIL-N-NITROISOUREA Campo de la Invención La presente invención se refiere a un proceso mejorado para producir O-metil-N-nitroisourea el cual es útil como un intermediario sintético de un insecticida. Antecedentes de la Invención Se representa O-metil-N-nitroisourea a través de la siguiente fórmula química (1).

O-metil-N-nitroisourea es útil, por ejemplo, como un intermediario sintético de derivados de guanidina, los cuales son útiles como insecticida. Como un proceso para producir O-metil-N-nitroisourea, se ha conocido un proceso para hacer reaccionar O-metilisourea con agentes de nitración. En el proceso, después de que la nitración se lleva a cabo con ácido nítrico en ácido sulfúrico, la mezcla de reacción se vierte en agua fría, hielo o agua de hielo, y se enfría a una temperatura de aproximadamente -15 grados centígrados.

Cuado la O-metil-N-nitroisourea generada es recolectada mediante filtración, se obtiene O-metil-N-nitroisourea únicamente en un rendimiento de aproximadamente el 75% mediante filtración (por ejemplo, se refiere al Documento de no Patente 1). Debido a que O-metil-N-nitroisourea es agua soluble. Además, al extraer O-metil-N-nitroisourea de un filtrado después de la filtración, el rendimiento es incrementado a aproximadamente a 90%. Sin embargo, ya que la solubilidad de O-metil-N-nitroisourea a un solvente puede ser utilizada para que la extracción no sea demasiada alta, se necesita una gran cantidad de solvente orgánico para la extracción y el procedimiento se vuelve complicado. Por lo tanto, el proceso no es industrialmente conveniente (por ejemplo, se refiere al Documento de Patente 2, Documentos de no Patente 1 y 2). Además, ya que el aislamiento y purificación efectiva de N-nitroisourea son difíciles, la N-nitroisourea se utiliza para la siguiente reacción sin aislamiento (se refiere al Documento de Patente 1 ). Documento de Patente 1: WO01/42787. Documento de Patente 2: WO97/00867. Documento de no Patente 1: Recueil des Travaux Chimiques des Pays-Bas, Vol. 81, p.69 (1962) Documento de no Patente 2: Journal of Chemical Society, p. 3551 (1955). Breve Descripción de la Invención Un objeto de la presente invención es proporcionar un proceso industrialmente excelente para producir O-metil-N-nitroisourea, el cual es un intermediario importante para producir derivados de guanidina que tienen actividad insecticida, superando los problemas mencionados en la técnica anterior. Esto es, un objeto de la presente invención proporcionar un proceso en el cual el rendimiento de la reacción de O-metil-N-nitroisourea obtenido mediante nitración de O-metilisourea se aumente y en el cual el O-metil-N-nitroisourea sea fácilmente aislado a través de un proceso industrialmente disponible. A fin de lograr los objetos anteriores, los inventores de la presente invención han llevado a cabo un estudio extenso de un proceso para producir O-metil-N-nitroisourea o una sal del mismo. Como resultado, los inventores de la presente invención han descubierto que O-metil-N-nitroisourea representado por la siguiente fórmula química (1) o una sal del mismo, se obtiene con un alto rendimiento, haciendo reaccionar O-metilisourea representado por la siguiente fórmula química (2) o una sal del mismo con agentes de nitración en la presencia de ácido sulfúrico humeante. NH Incluso aunque se supone que existen sub-productos generados mediante nitración, el material de partida y la gran cantidad de sulfatos y nitratos en la mezcla de reacción en la presente invención, normalmente son inesperados ya que el compuesto es representado por la fórmula química (1) o una sal del mismo, se obtiene con un alto rendimiento. Los inventores de la presente invención han llevado a cabo un estudio detallado de la nitración del compuesto representado por la fórmula química (2), con agentes de nitración y como resultado, han descubierto que el agua generada durante la reacción tiene gran influencia en la reacción, originando un atascamiento de la reacción y el deterioro del rendimiento de reacción. Esto es, la nitración es una reacción reversible, y el agua generada por la reacción, reacciona con O-metil-N-nitroisourea para producir O-metilisourea. Por esta razón, la reacción no procede completamente y el rendimiento de la reacción de O-metil-N-nitroisourea se vuelve bajo. Además, cuando se utiliza una gran cantidad de ácido sulfúrico y ácido nítrico, la influencia del agua sub-producida se vuelve menor, ya que la reacción procede y se mejora el rendimiento de la reacción. Sin embargo, ya que el rendimiento de cristalización se disminuye, el aislamiento de O-metil-N-nitroisourea se vuelve difícil de ser llevado a cabo, y al mismo tiempo se genera una gran cantidad de desperdicio de ácido. Los inventores de la presente invención han llevado a cabo un estudio extenso de las condiciones de deshidratación para permitir un proceso de aislamiento fácil y efectivo sin influencia de un ácido sulfúrico y agentes de nitración, tales como ácido nítrico en la mezcla de reacción. Como resultado, los inventores de la presente invención han descubierto además una condición óptima al emplear ácido sulfúrico humeante como un agente de deshidratación en la reacción. En la presente invención, al eliminar una parte de agua o toda el agua generada en la reacción utilizando ácido sulfúrico humeante, el rendimiento de la reacción se aumenta en gran parte. Además, utilizando esta condición de reacción, la eficiencia del procedimiento de operación puede mejorarse en gran parte, aunque se puede obtener O-metil-N-nitroisourea con un alto rendimiento a través de un simple proceso de aislamiento. Tal como se describió anteriormente, se ha contemplado un proceso para producir O-metil-N-nitroisourea de la presente invención. Esto es, la presente invención se refiere a un proceso para producir O-metil-N-nitroisourea representado por la siguiente fórmula química (1) o una sal del mismo, en donde la nitración de O-metilisourea representado por la siguiente fórmula química (2) o una sal del mismo se lleva a cabo con agentes de nitración en la presencia de ácido sulfúrico humeante.

De acuerdo con la presente invención, el rendimiento de la reacción de O-metil-N-nitroisourea se mejora fácilmente y O-metil-N-nitroisourea es aislado fácilmente a través de un proceso industrialmente disponible. En otras palabras, de acuerdo con la presente invención, O-metil-N-nitroisourea de la fórmula química (1) el cual es un intermediario necesario para producir derivados de nitroguanidina que tienen actividad insecticida es producido en forma económica y fácil. Descripción Detallada de la Invención El proceso de producción de la presente invención se puede llevar a cabo, por ejemplo con las condiciones de reacción que se describen más adelante. De acuerdo con el siguiente proceso de producción, cuando se obtiene un producto como un compuesto aislado, el compuesto obtenido puede ser convertido en una sal, o cuando un producto se obtiene en la forma de una sal, el producto obtenido puede ser convertido en un compuesto aislado, de acuerdo con un proceso usual. Asimismo, en forma similar cuando el material de partida puede ser una sal, puede no ser utilizado únicamente como un compuesto aislado, sino también como una sal. Por consiguiente, el material de partida que será utilizado para el siguiente proceso de producción y su producto de reacción también incluye una sal del mismo. El ácido que forma sal con O-metil-N-nitroisourea representado por la fórmula química (1) anterior, O-metilisourea representado por la fórmula química (2) anterior, pueden ser aquellos permisibles en términos de química orgánica. Los ejemplos de los mismos incluyen ácidos inorgánicos tales como ácido clorhídrico, ácido bromhídrico, ácido yodhídrico, ácido fosfórico, ácido sulfúrico, ácido perclórico y similares; y los ácidos orgánicos tales como ácido fórmico, ácido acético, ácido tartárico, ácido málico, ácido cítrico, ácido oxálico, ácido succínico, ácido benzoico, ácido pícrico, ácido metansulfónico, ácido p-toluenosulfónico y similares. De estos ácidos, los utilizados preferentemente son ácido clorhídrico y ácido sulfúrico. Como una sal de O-metilisourea, los utilizados en forma preferentemente particular son sulfato, 1/2 sulfato y sulfato de monometilo.

Al llevar a cabo la nitración del compuesto representado por la fórmula química (2) o una sal del mismo con agentes de nitración en la presencia de ácido sulfúrico humeante, se puede obtener O-metil-N-nitroisourea representado por la fórmula química (1) o una sal del mismo (después de la fórmula de reacción). Al término de la reacción, la mezcla de reacción se diluyó con agua en una cantidad adecuada y se filtra el precipitado. Por lo tanto, el compuesto representado por la fórmula química (1) o una sal del mismo puede aislarse fácilmente.

En la presente invención, como agentes de nitración, se utilizan ampliamente ácido nítrico y ácido nítrico humeante del 60 al 100%. Además, se pueden utilizar nitratos de metal álcali tales como nitrato de sodio, nitrato de potasio y similares; nitratos de éster alquílico tal como nitrato de etilo nitrato de amilo y similares; tetrafluoroborato de nitronio, tetrafluorometanosulfonato de nitronio y similares. Particularmente utilizados son ácido nítrico y ácido nítrico humeante. Los agentes de nitración se pueden utilizar en una cantidad de aproximadamente 1.0 a 20 moles, con base en 1 mol del compuesto representado por la fórmula química (2) o una sal del mismo, aunque preferentemente en una cantidad de aproximadamente 1.5 a 10 moles cuando se utiliza ácido nítrico. Además, cuando se utiliza ácido nítrico humeante, se utiliza preferentemente en una cantidad de aproximadamente 1.0 a 3.0 moles. En la reacción de acuerdo con la presente invención, cuando se utiliza un ácido sulfúrico humeante, tal como un agente de deshidratación, se mejoró el rendimiento de reacción. En la forma del ácido sulfúrico humeante, se puede utilizar ácido sulfúrico humeante con 5 a 50% en peso de trióxido de azufre contenido en el mismo. Sin embargo, se prefiere ácido sulfúrico humeante del 20 al 30% en peso. El ácido sulfúrico humeante puede utilizarse en una cantidad de 0.5 a 50 veces del material de partida sobre las bases del peso del material de partida, aunque particularmente, preferentemente en una cantidad de 0.5 a 10 veces. Además, se puede utilizar como un solvente. La reacción se puede llevar a cabo sin utilizar cualquier solvente. Sin embargo, la reacción nuevamente se lleva a cabo en la presencia de un solvente de ácido tal como ácido sulfúrico, ácido acético, anhídrido acético, anhídrido trifluoracético, ácido trifluorometanosulfónico y similares. Tal como se desea, se puede utilizar un solvente que no afecte en forma adversa la reacción o una mezcla del mismo. Además de los solventes ácidos anteriores, se pueden utilizar como un solvente, hidrocarburos aromáticos tales como clorobenceno, diclorobenceno y similares; hidrocarburos halogenados tales como diclorometano, cloroformo, 1 ,2-dicloroetano, tetracloruro de carbón y similares; hidrocarburos saturados tales como hexano, heptano, ciclohexano y similares; éteres tales como meter dietílico, tetrahidrofurano, dioxano y similares; cetonas tales como acetona, acetona de metiletilo y similares; sulfóxidos tales como sulfóxido de dimetilo y similares; y alcoholes tales como metano, etano, propanol, isopropanol y similares. Estos solventes se pueden utilizar en forma simple, o se pueden utilizados dos o más tipos en combinación en una proporción adecuada, por ejemplo en una proporción de aproximadamente 1:1 a 1:10 (proporción de volumen). Cuando la mezcla de reacción no es homogénea, la reacción se puede llevar a cabo en la presencia de catalizador de transferencia de fase tal como sal de amonio cuaternario, tal como cloruro de trietilbencilamonio, cloruro de tri-n-octilmetilamonio, cloruro de trimetildecilamonio, bromuro de tetrametilamonio, bromuro de cetilpiridinio y similares; éteres de corona o similares. Como un solvente, se utiliza en forma particularmente preferente ácido sulfúrico. La temperatura de reacción en la nitración de acuerdo con la presente invención normalmente está dentro del rango de aproximadamente -50 a 100 grados centígrados y preferentemente dentro del rango de aproximadamente -20 a 30 grados centígrados. El tiempo de reacción está dentro del rango de aproximadamente 10 minutos a 24 horas y preferentemente dentro del rango de aproximadamente 2 a 10 horas. Al término de la reacción, la mezcla de reacción se diluye con agua, o hielo, o agua de hielo, de modo que se pueda obtener una mezcla que contiene O-metil-N-nitroisourea representado por la fórmula química (1) o una sal del mismo. En forma específica, al termino de la reacción, la mezcla de reacción se vierte en agua fría o hielo, o agua de hielo, y posteriormente se filtra el precipitado. Por lo tanto, se puede aislar una mezcla que contiene O-metil-N-nitroisourea representado por la fórmula química (1) o una sal del mismo. La mezcla de reacción se puede filtrar antes de la dilución, si es necesario. La cantidad de agua que será utilizada para diluir la mezcla de reacción es de 1.0 a 5.0 veces, y preferentemente de 2.0 a 3.0 veces sobre las bases del peso, del ácido sulfúrico presente en la mezcla de reacción. EJEMPLOS La presente invención se ilustra a continuación con detalle con referencia a los ejemplos. Sin embargo, la presente invención no debe limitarse en forma alguna a estos ejemplos. Ejemplo 1 Se introdujeron O-metilisourea · 1/2 ácido sulfúrico (100 g) en ácido sulfúrico humeante (100 g), el cual se enfrió a una temperatura de -10 grados centígrados, manteniendo al mismo tiempo la temperatura en no más de 0 grados centígrados. Posteriormente, se agregó en forma de gotas a la mezcla de reacción ácido mezclado (una mezcla de 150 g de ácido sulfúrico 60 g de ácido nítrico humeante que tiene una gravedad específica de 1.52) manteniendo al mismo tiempo la temperatura en -10 a 0 grados centígrados. Posteriormente, la mezcla de reacción se agitó a una temperatura de -5 grados centígrados durante 24 horas. El rendimiento de la reacción se analizó mediante cromatografía líquida de alto desempeño, y como resultado, se obtuvieron 97% del rendimiento de reacción.

La mezcla de reacción antes mencionada se agregó en forma de gotas al agua (685 g) manteniendo al mismo tiempo una temperatura no mayor a 2 grados centígrados. La mezcla se agitó a una mezcla de -10 grados centígrados durante 3 horas, y posteriormente el precipitado se filtró para obtener un O-metil-N-nitroisourea deseado (cantidad: 86.3 g, pureza: 94%, rendimiento: 84%). 1 H-RMN (DMSO, ppm): 3.70 (3H, S), 8.90 (2H, br). Ejemplo Comparativo 1 Se introdujeron O-metilisourea ¦ 1/2 ácido sulfúrico (20 g) en ácido sulfúrico (20 g), a una temperatura de 15 a 20 grados centígrados. Posteriormente, se agregó en forma de gotas a la mezcla de reacción ácido mezclado (una mezcla de 30 g de ácido sulfúrico 12 g de ácido nítrico humeante que tiene una gravedad específica de 1.52) en la misma temperatura. Posteriormente, la mezcla de reacción se agitó a una temperatura de 20 grados centígrados durante 24 horas. El rendimiento de reacción se analizó mediante cromatografía líquida de alto desempeño, y como resultado, se obtuvieron 82% del rendimiento de reacción. La mezcla de reacción antes mencionada se agregó en forma de gotas a 196 g de agua a una temperatura de 0 grados centígrados, manteniendo al mismo tiempo la temperatura. Se agitó la misma mezcla a una temperatura de 0 grados centígrados durante 1 hora, y posteriormente se agregó en forma de gotas a la misma una solución acuosa de hidróxido de sodio al 20% (75 g), manteniendo al mismo tiempo la misma temperatura. Además, la mezcla de reacción se agitó durante 1 hora y posteriormente se filtró el precipitado para obtener una O-metil-N-nitroisourea deseada (cantidad: 9.5 g, pureza: 90%, rendimiento: 44%). Ejemplo Comparativo 2 La reacción se llevó a cabo en la misma forma que en el Ejemplo 1, excepto que se utilizó sulfato de sodio anhidro en lugar de ácido sulfúrico humeante. Como resultado, el rendimiento de reacción fue de aproximadamente 80% y no se reconoció mejoría en el rendimiento de reacción.

Claims (2)

1. REIVINDICACIONES 1. Un proceso para producir O-metil-N-nitroisourea representado por la siguiente fórmula química (1) o una sal del mismo, en la cual la nitración de O-metilisourea representada a través de la siguiente la fórmula química (2) o una sal del mismo, se llevó a cabo con agentes de nitración en la presencia de ácido sulfúrico humeante.
2. 2. El proceso para producir O-metil-N-nitroisourea tal como se describe en la reivindicación 1, en donde los agentes de nitración son ácido nítrico y ácido nítrico humeante.