MXPA00012170A - Nuevas sales de n-terc-butilhidroxilamina - Google Patents

Abstract

Se describen nuevas sales de N-terc-butilhidroxilamina conácidos carboxílicos inferiores, junto con procesos para su preparación. Las sales poseen las propiedades ventajosas de que eso les proporciona utilidad en síntesis.

Description

NUEVAS SALES DE N- ¡-BUTILHIDROXILAMINA Campo de la Invención Esta invención ?ß refiere a nuevas sales de /V-terc-butilhidroxilamina y a procesos para su preparación. Las sales son empleadas como intermediarias en síntesis orgánicas.

Antecedentes de la Invención Las ?f-alquilhidroxi laminas , que incluyen a las N- terc-butilhidroxilamma, son importantes como intermediarias en la síntesis orgánica,, particularmente en la preparación de nitrones, ácidos hidroxámicos y compuestos C-nitrosos (J.S. Roberts en D.H.R. Barton y W.D. Ollis, Compreh en si ve Orga ni c Ch emi s t ry . Volumen 2, páginas 196-201, Pergamon Press, 1979) . 20 Los métodos para la síntesis de N - aJgui Jhidroxilammas son bien conocidos en la técnica (J.S. Roberts en D.H.R. Barton "y W.D. Ollis, Compreh ensi ve Organi c Ch emi s try, Volumen 2, páginas 185-194, Pergamon Press, 1979. El método más común REF. :125657 para la síntesis de tal¡¡¡¡F compuestos involucra la reducción de un compuesto que contiene nitrógeno correspondiente, el cual está a un nivel de oxidación más alto que el de la hidroxilamina misma. Asi, las reducciones de derivados nitro, nitroso y oxi a han sido todas usadas.

W. D. Emmons (J. Amer. Chem. Soc, 1957, 79, 5739-5754) describe la preparación de varias oxaziridinas mediante la oxidación del derivado imina correspondiente con ácido peracético. La hidrólisis adicional de estas oxaziridinas con ácido acuoso proporciona una via alternativa empleada para la preparación de N-aIguilhidroxilaminas .

En un proceso relacionado, las N--alguilhidroxilaminas tales como la N- t erc -butilhidroxilamina pueden ser preparadas mediante la oxidación de un éter imino con un perácido e hidrólisis subsecuente de la alcoxioxaziridina resultante (D. Thomas y D.H. Aue, Te trah edron Le t t ers , 1973, 1807-1810) .

Las hidroxilaminas son compuestos básicos y forman sales con ácidos minerales, por ejemplo, cloruro de hidrógeno y .éromuro de hidrógeno. Las sales con ácidos orgánicos fuertes, por ejemplo, ácido oxálico y ácido tri fluorometanosul fónico, se conocen también.

Como las bases libres, las N-alguilhidroxilaminas no son, en general, particularmente estables, están propensas, po: ejemplo, a so?r.;'-erse a oxidación aérea. Por esta razón, es conveniente ser capaces de preparar las sales de adición de ácido de manera general más estables de tales compuestos. Tales sales son particularmente convenientes como un medio para eL almacenamiento de N-algui Ihidroxilaminas .

Bayer (DE 35 35 451; EP 0 217 269) describe un proceso para la preparación de cloruros de -aJguil-hidroxict.ponio substituido, mediante la reacción de ciertas ar ilaldiminas con ácido perpropiónico t hidrólisis subs tituyente de la oxaziridina con ello formada. Tales sales de clorhidratos son ' consideradas por se.: particularmente ventajosas. Además, se declara que las sales diferentes de los clorhidratos, po:: j|jgg^^i^Bs£ ejemplo, los sul fatos -'«^ó sulfatos de hidrógeno correspondientes, a menudo se cristalizan solamente de manera escasa o no todas, un factor el cual considerablemente complica su preparación, aislamiento y manipulación.

Se ha encontrado ahora de manera sorprendente, que la N-terc-butilhidroxilamina forma sales estables con ácidos carboxilicos inferiores, por ejemplo, con ácido acético. Tales sales presentan propiedades ventajosas y son sujeto de la presente solicitud .

Descripción de la Invención De conformidad con la invención, se proporciona una sal de fórmula (I) (CH3)3CNHOH. RC02H (I) en donde : R representa hidrógeno o alquilo Cl a 4.

En particular, se prefiere que R represente metilo de manera tal que el compuesto de fórmula (I) *o» ,.,-?r3Bar.-.M, ..^ J^e ^,...^k^^^^^..^.m^^ £i M^Á^, , sea el acetato de N-terc-buti lhidroxi lamonio .

A menos que se indique de otro modo, el término "alquilo C 1 a 4" referido aqui, denota un grupo alquilo de cadena lineal o recta o ramificada que tiene de 1 a 4 átomos de carbono. Los ejemplos de tales grupos incluyen metilo, etilo, n-propilo, i-propilo, n-butilo, i-butilo y t-butilo.

De conformidad con la invención, proporcionamos un proceso para la preparación de sales de fórmula (I), las cuales comprenden la reacción de N- terc -but i lhidroxi lamina , (CH3)3CNHOH, con un ácido carboxilico inferior, RC02H, en donde R es como se define anteriormente.

En un aspecto de este proceso, una solución de N- terc-but ilhidroxi lamina, ya sea formada por liberación de la base libre a partir de una sal tal como el clorhidrato, o generada directamente por síntesis, en un solvente adecuado tal como acetato de etilo, acetato de isopropilo, acetato de n-butilo, éter diisopropilico, ? éter met il-t-buti lico, tratados a una temperatura adecuada con una cantidad apropiada de un ácido carboxilico inferior tal como ácido acético.

En un aspecto preferido, acetato de etilo y acetato de sodio, son agregados a una solución da cloruro de N-terc-butilhidroxilamonio en agua.

En otro aspecto preferido, acetato de etilo, ácido acético e hidróxido de sodio, son agregados a una solución de clorhidrato de N- t erc-butilhidroxilamma en agua.

En cualquier forma, el acetato de N- t erc--butilhidroxilamonio es generado i n si t u , y puede ser aislado por separación de la capa orgánica (acetato de etilo), seguida por evaporación.

Es particularmente sorprendente y ventajoso, que la nueva sal, el acetato de N- t erc-butilhidroxilamonio, pueda ser dividido de una fase acuosa en una fase orgánica.

Las nuevas sales de fórmula (I), pueden, s es necesario, ser purificadas usando técnicas que son bien conocidas en el arte. Además, pueden ser recr ist ali zadas a partir de un solvente adecuado ta] ¡ÜsiAÜ-como tolueno o acetato de etilo, o a partir de una mezcla de solvente adecuado.

Sin embargo, más sorprendentemente y ventajosamente, la nueva sal, acetato de N- t erc -butilhidroxilamonio puede también, ser purificada por destilación bajo presión reducida.

La N-terc-but i lhidroxi lamina , (CH3)3CNHOH, es bien conocida en la literatura y puede ser preparada por métodos que son conocidos por si .

Además, la N- terc-buti lhidroxi l amina puede ser producida por la reducción de 2-metil-2-nitropropano, (CH3)3CN?2/ con, por ejemplo, amalgama de zm o aluminio (J. March, Advanced Organi c Ch emi s t ry, 1985 (3ra. Edición), páginas 1103-1104; Organi c Syn th eses, vol. 52, 77-82) . Para procesos de escala de trabajo, tales métodos padecen las desventajas de que el 2-meti 1-2-nitropropano requerido como material iniciador es el mismo, relativamente costoso para preparar, y el proceso de reducción no requiere dé un control cuidadoso al menos debido a su naturaleza potencialmente muy exotérmica .

La iV-terc-butilhidroxilamina puede también ser convenientemente preparada usando la metodología general descrita por Emmons { véa se an teri ormen t e ) como se resume en el Esquema 1. R1 ahi, puede 5 convenientemente, representar hidrógeno, pero también puede representar uno o más de otros substituyentes adecuados. De conformidad con el Esquema, la N- t erc- butilamina (2) se hace reaccionar con un benzaldehido (3) para dar la imina (4) la cual en turno, es oxidada con un perácido para proporcionar la oxaziridina (5) . La oxaziridina (5) puede entonces ser ya sea hidrolizada directamente usando ácido acuoso o alternativamente puede ser primero rearreglada al nitrón (6) el cual es entonces el mismo hidrolizado. En cualquier caso, la hidrólisis proporciona una mezcla de N- erc-butilhidroxilamina (7), como una sal, y el benzaldehido (3) el cual puede ser fácilmente separado. Las ventajas de este proceso son que ambos materiales iniciadores (2) y (3) son relativamente costosos. Además, el benzaldehido (3) es regenerado en el curso de la hidrólisis final y puede convenientemente ser separado y reciclado. Además, si un perácido tal como ácido cloroperbenzóico es usado para la oxidación de la imina, el ácido meta-clorobenzóico generado a partir de esto puede también ser recuperado y subsecuentemente re-oxidado.

Esquema 1 (6) (3) (7) Las nuevas sales de fórmula (I) son, ea general, comoaastos cristalinos, los cuales, 20 diferentes de l a base libre correspondiente, N- t erc - buti lhidroxilditi-Lna, presentan buena estabilidad después del almacenamiento, particularmente hacia la oxidación aérea.

Si se requiere, la N- terc-butilhidroxilamina *Si j¡ ¿*t? mu puede ser liberada de las sales de fórmula (I) simplemente mediante el tratamiento con una base.

Cuando se compara con el cloruro de N- t erc -butilhidroxilamonio, las nuevas sales de fórmula (I) tienen la ventaja particular de que poseen una estabilidad sorprendentemente mayor hacia el calor.

Asi, la investigación de cloruro de N- t erc -butilhidroxilamonio usando calorimetría de exploración diferencial, mostró que esta sal ss somete a un proceso extremadamente exotérmico (?H = -1312 J/g) a una temperatura inicial ds + 136°C. En contraste, el acetato de N- t erc -butilhidroxilamonio no se somete significantemente a procesos significantemente exotérmicos cuando sa trata ba o las mismas condiciones.

Además, el cloruro de N- t erc -buti lhidroxilamonio es preferentemente higroscópico, fácilmente tomado del agua a partir de los alrededores. Esta desventaja es mucho menos aparente con el acetato de -terc-butilhidroxilamino .

La invención está ilustrada por los siguientes ejemplos no limitantes.

El espectro NMR se registró en un Instrumento Bruker a 200 MHz para XH y 50 MHz para 13C. Los datos del cambio químico están dados en ppti en campos descendentes de tetrametilsilano (TMS).

Ejemplo 1 Acetato de N-terc-butilhidroxilamonio Se disolvió clorhidrato de N- t erc -butilhidroxilamina (56 g, 0.43 mol, 97%) en agua (226 g) y se cargó en una botella de vidrio de tres cuellos de 1 L bajo gas argón. Se agregaron acetato de etilo (246 g) y carbonato de potasio (79 g, 0.57 mol, 1.3 equivalentes), y la mezcla se agitó vigorosamente por 1 hora a +20°C. Ambas fases se sifonaron en un embudo separador. La fase acuosa se separó completamente y se extrajo una vez más con acetato de etilo (100 mi) . Las fases orgánicas se vertieron y se agregó ácido acético (28.1 g, 0.47 mol, 1.09 equivalentes). El solvente se evaporó completamente. El aceite verde amarillento, claro resultante, se trató con acetato de etilo adicional. (203 g) y se concentró nuevamente. La botella se colocó en el refrigerador y después de 2 horas, eL producto se ha tornado cristalino. La substancia fue fácilmente comprimida dando un polvo ligeramente amarillento (63.4 g, 90%) . Este material podrá se: recristali zado usando ya sea tolueno o acetato de etilo como el solvente.

La calorimetría de exploración diferencial, mostró un punto de fusión endotérmico a + 67.7°C. EL análisis de difracción de rayos-X mostró un alto grado de cristalinidad.

XH NMR (ds-acetonitnlo) d 8.33 (s, 2H), 1.92 s, 3Hl y 1.21 (s, 9H) . u C NMR (d.-acetonitrilo) d 177.5, 57.0, 23.1 y 21.3 Ejemplo 2 Acetato de N- terc-butilhidroxilamonio S e di so lvi ó c lorhidrato de N- terc- butilhidroxilamina (19.7 g, 98%, 0.15 mol) en agua (40 g) a +20°C. Se agregó acetato de etilo (118 g) y acetato de sodio (19.3 g, 0.24 mol, 1.5 equiv) . Ss formó una suspensión inicialmente pero después se disolvió. Después de 2 horas, la fase orgánica azulada se separó y se concentró dando un aceite amarillo, opaco (20.6 g, 88%) que se solidificó después de permanecer en el refrigerador.

Pureza cromatográfica (GC): 97.0 % área.

Ejemplo 3 a) N-benciliden-terc-butilamina Se agregó tolueno (330 g) , benzaldehido 15 (66.0 g, 0.62 mol) y t erc-butilamina (50.0 g, 0.68 mol, 1.1 equivalentes) a una botella de reacción de L L conectada a' una trampa Dean-Stark. La botella se calentó en un baño de aceite PEG 400 mantenido a 130°C. Después de 7 horas a reflujo, el GC indicó que 20 se ha alcanzado un 99.7% de conversión. La mezcla de reacción se enfrió y se usó directamente en la etapa subsecuente .

,^!!^^ En un experimento separado, el producto se aisló por evaporación y se caracterizó como sigue: Pureza cromatográfica (GC) : 0.2 % área benzaldehido; 99.8 % área N-benciliden- terc-but ilamina .

XH NMR (CDC13) d 1.29 (s, 9H), 7.37 (m, 3H), 7.73 (s, 2H) y 8.26 (s, 1H) . 13C NMR (CDC13) d 29.6, 57.1, 127.8, 128.4, 130.3, 137.1 y 155.0.

MS m/z 146 (M+15, 100%) 161 (M+, 6%) b) 2-terc-butil-3-feniloxaziridina Se disolvió carbonato de sodio (65.6 g, 0.62 mol, 1 equivalente) en agua (400 g) y se enfrió a + 20°C. Se disolvió ácido meta-cloroperbenzóico (149.8 g, 75%, 0.65 mol, 1.05 equiv.) en tolueno (300 g) y etanol (150 g) y se calentó poco a poco a + 20°C. La solución de carbonato de sodio acuoso se agregó entonces a la solución de tolueno de N- oencili en-terc-butilamina preparada en (a) anteriormente en una botella de reacción de 2L, la cual se sumergió en un baño de agua fria (temperatura <+ 10°C) . La solución de ácido meta-cloroperbenzoico entonces se agregó lentamente a +20°C durante 30 minutos. El análisis GC mostró que la conversión completa se ha alcanzado 30 minutos después que la adición de la solución de ácido meta-cloroperbenzoico se completo. La fase acuosa entonces se descargó y la fase orgánica se filtró a través de un filtro de vidrio y se tr_. sfirió directamente en la siguiente etapa de reacción.

En un experimento separado, el producto ss aisló y se caracterizó como sigue: Pureza cromatográfica (GC) : 1.9 % área benzaldehido, 98.1% área 2-terc-butil-3 -feniloxaziridina . 1K NMR (DCD13) d 1.17 (s, 9H) , 4.68 (s, 1H) y 7.33-7.46 (m, 5H. 13C NMR (CDCl^ d 25.2, 58.3, 73.5, 127.4, 128.3, 129.6, 133.2 y 135.5.

MS m/z 57 (100rc), 177 (M+,. 1 c) N-terc-but ilfenilni tron La mezcla de reacción de la etapa (b), aproximadamente 600 ml, se colocó en una botella de reacción de 1 L se fijó con una trampa Dean-Stark y se calentó en un baño de aceite PEG 400 (+ 130°CI durante la noche (13 h) . De conformidad con GC, no permaneció entonces la oxaziridina. La solución café obscura se enfrió a +20 °C usando un baño de agua fria (temperatura <+10°C) y entonces se filtró a través de un papel filtro K200. Lo filtrado se evaporó en el rotoevaporador (+50°C) para conducir a un aceite rojo-café obscuro (93.9 g) . El aceite cristalizó casi inmediatamente.

? NMR (CDC13) d 1.61 (s, 9H) , 7.38-7.55 (m, 3H) , 7.55 (s, 1H), y 8.27-8.32 (m, 2H) . 13C NMR (CDCI3) d 28.2, 70.6, 128.2, 128.6, 129.9 y 130.9.

S m/z 57 (100%), 177 (M+, 19%) . d) acetato de N- terc-butilhidroxilamonio /V-terc-butilfenilnitron (44.8 g, 0.25 mol) se disolvió en tolueno (134 g) en una botella de 500 ml . Se diluyó ácido sulfúrico (27.5 g, 95 a 97%, 0.27 mol, 1.1 equiv.) en agua (134 g) y se agregó a la botella de reacción. La mezcla de dos fases entonces se calentó a +50°C y se agitó vigorosamente por aproximadamente 2 horas. A tal tiempo, el GC indicó que solamente el 0.2% de área de N- t erc-butilfenilnitron permaneció. Después del enfriamiento a +20°C, la fase orgánica rojo obscura se descargó y la fase acuosa amarilla, clara, se extrajo una vez con tolueno (46 g) . A la fase acuosa restante, entonces se le agregó ácido acético (14.8 g, 0.25 mol, 1.0 equivalentes), seguida por hidróxido de sodio (45% de solución acuosa) hasta que el pH de la fase acuosa fue de aproximadamente 5.5. El acetato de etilo (224 g) entonces se agregó y la mezcla se agitó vigorosamente. La fase orgánica entonces se separó y* la fase acuosa se extrajo una vez más con acetato ds etilo. Las fracciones orgánicas combinadas entonces se evaporaron para dejar, un aceite. (35.2 g) . Ests material se purificó con destilación bajo presió reducida. Un punto de destilación estable se alcanzó a 19 mbar/+78°C. La fracción '1, recuperada por debajo - Sürérnt-, ?rnÉfatteS -de +70°C, contiene 2.7 g y la fracción 2, colectaca entre + 70°C y + 80 °C, contiene un aceite altamente viscoso (28.7 g, 76%) que cristalizó como un sólido blanco después de permanecer. pKa 6.4 Pureza cromatográfica (GC): 99.4% área.

XH NMR (d4-metanol) d 1.27 (s, 9H) , 1.95 (s, 3H) , y 5.51 (s, NO-H) . 13 C NMR (d4-metanol) d 22.9, 24.1, 59.0 y 180.2 Ejemplo 4 Acetato de N- terc-butilhidroxilamonio Se disolvió 2-terc-butil-3-feniloxiaziridina (30.3 g, 98.2% área, 0.17 mol) en etanol (90 g) . Se diluyó ácido sulfúrico (25.7 g, 95 a 97%, 0.25 mol,. 1.5 equiv) en agua (90 g) y se agregó a la botella de reacción de 500 ml . La mezcla de_ reacción se agitó a +20 °C por 20 h, al tiempo del cual, el análisis por GC mostró que el 5.8% área de oxaziridina permaneció. Conduciendo la agitación de la reacción durante el fin de semana dio la conversión completa. Los solventes se evaporaron y lo concentrado se dividió entre agua (90 g) y acetato de etilo (90 g) . La fase orgánica se descargó y se agregó el acetato de etilo fresco (150 g) y el ácido acético (10.8 g, 0.18 mol, 1.1 equivalentes), seguidos por hidróxido de sodio (solución acuosa 45%) hasta que la fase acuosa tiene aproximadamente un pH de 5.5. La fase orgánica entonces se separó, se filtró a través de un papel filtro K200 y se concentró dando un aceite (17.3 g) . Este material se destiló a 20 mbar y las fracciones destilantes anteriores + 72°C se colectaron dando un aceite claro (11.5 g, 45%) que cristalizó inmediatamente .

Pureza cromatográf ica (GC) : 99.5 área Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro a partir de la presente descripció de la invención.

Habiéndose descrito la .invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido e las siguientes

Claims (8)

REIVINDICACIONES

1. Una una sal de fórmula (I)

(CH3)3CNHOH. RC02H (I) caracterizada porque: R representa hidrógeno o alquilo Cl a 4 10 2. Una sal de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque es el acetato de N- t erc-but ilhidroxi lamonio . 15

3. Un proceso para la preparación de una sal de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende la reacción de N- t erc - butilhidroxilamina, (CH3)3CNHOH con un ácido 20 carboxilico inferior RC02H, en donde R es como se define en la reivindicación 1.

4 . Un proceso para la preparación de acetato 25 de N-terc-butilhidroxilamina , caracterizado porque il áSf* **'**-' comprende la reacción de una solución de N- t erc- butilhidroxilamina, (CH3) CNHOH, en un solvente adecuado con ácido acético.

5. Un proceso para la preparación de acetato de N-terc-but ilhidroxi lamina , caracterizado porque comprende el tratamiento de una solución de cloruro de N- terc -but i l 'i ' droxilamonio en agua con acetato de 10 sodio en la presencia de acetato de etilo.

6. Un proceso para la preparación de acetato de N-terc-butilhidroxilamina , caracterizado porque 15 comprende el tratamiento de una solución de cloruro de N- terc-but i ] hidroxilamonio en agua con ácido acético en la presencia de acetato de etilo. 20 7. Un proceso para el aislamiento de acetato de N- t ere -butilhidroxilamina preparada de conformidad con la reivindicación 5 o 6, caracterizado porque comprende la separación de la capa de acetato de etilo, seguida por la remoción ds 25 acetato de etilo por evaporación.

B-W-teba

8. Un proceso para la purificación de acetato de N-terc-butilhidroxilamina, caracterizado porque comprende la destilación bajo presión reducida .