BR9913749B1 - processo para a preparação de 3-isocromanona. - Google Patents
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Description
"PROCESSO PARA A PREPARAÇÃO DE 3-ISOCROMANONA".
A invenção diz respeito a um processo químico e maisparticularmente a um processo para preparar 3-isocromanona que é útil nafabricação de certos produtos agrícolas.
3-isocromanona é um composto bem conhecido e váriosmétodos para sua preparação são descritos na literatura química. Emparticular, um processo é descrito na W097/00850 que compreende reagirum derivado de o-xileno-a,a'-dialido com monóxido de carbono e água emum solvente orgânico na presença de um catalisador e um agente decapturação de haleto de hidrogênio seguido por tratamento com um ácido.
Neste processo o agente de capturação de haleto de hidrogênio épreferivelmente uma base inorgânica. O uso de aminas em reações decarbonilação catalisada de paládio é debatido em J. Org. Chem. [1993] 58-1538-45 e na US 4.713.484. Estas referências dizem respeito, no entanto, aalcoxicarbonilação de alilfosfatos e acetatos e à preparação de sais de ácidocarboxílico.
Dessa forma, de acordo com a presente invenção, é fornecidoum processo melhorado para a preparação de 3-isocromanona quecompreende contatar um o-xileno-a,a'-dialido com monóxido de carbono napresença de um catalisador e uma base de amina impedida em um meiolíquido que compreende água e um álcool terciário.
O material de partida de o-xileno-a,a'-dialido tem a fórmulageral (I):
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onde X é um átomo de halogênio tal como cloro, bromo ou iodo,especialmente cloro ou bromo. o-xileno-a,a'-dicloro é um material departida particularmente conveniente.O processo da invenção é realizado em um meio líquido quecompreende água e um álcool terciário. Os álcoois terciários terciário s sãoálcoois monoídricos, diídricos ou poliídricos de fórmula (II):
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em que R15 R2 e R3 são independentemente alquila C,_8 (adequadamentealquila C,_6 e tipicamente alquila CM), um ou mais de R1 e R2 e R3 sendoopcionalmente substituídos com um anel de fenila ou um grupo hidroxila, ogrupo hidroxila sendo ligado a um átomo de carbono que por si ligadodiretamente a três outros átomos de carbono.
De interesse particular são álcoois terciários monoídrico oudiídricos alifáticos de fórmula (II) em que R1, R2 e R3 são independentementealquila CM, onde a alquila Cm inclui metila, etila, n- e isopropila e n-, iso-,sec- e terc-butila, um de R1, R2 e R3 sendo opcionalmente substituído com umgrupo hidroxila ligado a um átomo de carbono que é por si ligadodiretamente a três outros átomos de carbono. Os exemplos são propan-2-ol de2-metila (terc-butanol), butan-2-ol de 2-metila (álcool terc-amila), 2,3-dimetilbutan-2-ol, pentan-2-ol de 2-metila, 2-metilexan-2-ol e 3-metilexan-3-ol, 2,3-dimetilbutano-2,3-diol (pinacol) e 2,4-dimetilpentano-2,4-diol. Demais interesse são álcoois monoídricos de fórmula (II) em que R1, R2 e R3 sãoindependentemente alquila C,_4. Os álcoois de terc-butanol e terc-amila sãopreferidos, se apenas para sua disponibilidade comercial.
O meio líquido usualmente compreenderá duas fases, pelomenos parte da reação, dependendo da solubilidade da água do álcoolterciário. Quando as duas fases estiverem presentes, a agitação vigorosa édesejável.
Adequadamente a razão molar de água:álcool terciário é nafaixa de 1:50 a 50:1, preferivelmente 1:1 a 20:1 e tipicamente ;1:1 a 10:1, porexemplo, cerca de 2:1 a 7:1.
Haverá usualmente um excesso molar de água usado emrelação à quantidade de material de partida de o-xileno-a,a'-dialido.Preferivelmente a razão molar de água:o-xileno-a,a'-dialido será na faixa dè100:1 a 1:1 tipicamente de 50:1 a 4:1, por exemplo, cerca de 30:1 a 5:1.
O monóxido de carbono normalmente será disperso no meiolíquido ou em pressão atmosférica ou em pressões de até 100 atmosferas, porexemplo, de 1 a 10 atmosferas. A pressão selecionada dependerá doequipamento em que a reação for realizada e das taxas de reação erendimento requeridos.
Qualquer catalisador de carbonilação adequado pode serusado no processo da invenção, particularmente catalisador de metal doGrupo VIII (primeira, segunda e terceira tríades), por exemplo, catalisadoresde paládio, cobalto ou ferro. Especialmente adequados são os catalisadores depaládio, por exemplo, catalisadores de paládio (0) e paládio (II), que podemser solúveis em água ou insolúveis em água, suportados em um portador, talcomo carbono, sílica ou carbonato de cálcio, um polímero ou outro sólidoinerte, ou não suportado. Os catalisadores suportados têm a vantagem defacilitar o restabelecimento do catalisador e reciclar. Os ligando tais comotrifenilfosfina podem ser usados em conjunção com certos catalisadores depaládio ou pode ser benéfico pré-reduzir o catalisador com hidrogênio, ououtro agente de redução adequado.
Os catalisadores de paládio solúveis em água adequados naforma de complexos de fosfina são descritos, por exemplo, por J. Kiji et alem Chem. Lett., 957-960 (1988). Os complexos de paládio insolúveis emágua adequados incluem dicloreto de bi's(trifenilfosfma)paládio efó/rac/s(trifenilfosfina)paládio (O) que são descritos por L. Cassar et al em J.Organometallic Chem., 121 (1976), C55-56, em DE-A-2526046 e por X.Huang et al em Chem. & Ind., 3 de setembro de 1990., 548. As reações decarbonilação catalisadas de paládio (II) são também debatidos por V. Grushinet al em Organometallics, 12 (5), 1890-1901 (1993). O uso de um catalisadorde carbonilação suportado na forma de paládio-preto é descrito por T. Ito etal em Buli. Chem. Soe. Japan, 48 (7), 2091-2094 (1975). O uso de ligandosde trifenilfosfina solúvel para ativar os catalisadores de paládio é descrito porD. Bergbreiter et al em J. Mol. Catalysis, 74 (1992), 409-419. Os exemplostípicos de catalisador adequados são cloreto de paládio (como um sólido ouem solução em ácido hidroclórico ou como uma solução de cloreto de sódioaquosa), diidrotetracloropaládio, tetracloropaládio dissódico, paládio (O) defóíram(trifenilfosfina), paládio (II) de diclorobis(trifenilfosfma),paládio/carbono, paládio em carbonato de cálcio e paládio emMontmorillonite™. Outros catalisadores e ligandos adequados, incluindo ossolúveis em água, são descritos em WO 97/00850. Os ligandos podem serusados em quantidades de até 1000 moles de equivalentes de paládio, eadequadamente na faixa de 1 a 200 moles de equivalentes de paládio, porexemplo, 10 a 30 moles de equivalentes. A quantidade de catalisador depaládio usado pode ser na faixa de 0,000001 a 0,5 mol de equivalentes do o-xileno-a,a'-dialido.
Onde um ligando tal como trifenilfosfina for usado emcombinação com um catalisador de paládio, o ligando pode ser adicionadocom o catalisador à mistura de reação ou uma mistura de catalisador-ligandopode ser pré-formada para o uso na reação. Por exemplo, uma fundição detrifenilfosfina e cloreto de paládio (PdCl2) ou cloropaladita de sódio(Na2PdCl4) pode ser solidificada e moída em um pó para uso na reação. Foiobservado que as misturas de catalisador-ligando pré-formadas podemagilizar a absorção de monóxido de carbono durante a reação e podemfornecer benefícios de rendimento. Tipicamente a razão de mol de paládiopara fósforo é 1:10 a 1:30, por exemplo, 1:11 ou 1:22.
A base de amina impedida será usualmente uma que tenhapelo menos dois grupos alifáticos preferivelmente alifáticos ramificados oucicloalifáticos ou uma em que o átomo N é um anel cicloalifático ouaromático, substituído de um modo que induz o agrupamento estérico aoredor do átomo N. Tipicamente será de baixa solubilidade de água e terá umpKa do ácido conjugado de cerca de 10. Dessa forma, pode ser uma baseheteroaromática tal como piridina ou uma piridina substituída, por exemplo,2,6-dimetilpiridina. Ou pode ser uma amina secundaria, uma vez que ela éestericamente o bastante impedida. Um exemplo de uma amina secundariaadequada é 2,2,6,6-tetrametil-piperidina. Preferivelmente, no entanto, ela éum amaina terciária de fórmula R1R2R3N em que R1, R2 e R3 sãoindependentemente alquila Cwio (especialmente alquila Cw6) cicloalquila C3.6,arila (especialmente fenila, mas também piridila) ou aril(CM)alquila(especialmente benzila), ou em que dois ou três de R1, R2 e R3 unem-se com oátomo de nitrogênio ao qual eles estão ligados para formar um, dois ou trêsanéis alicíclico de 5, 6 ou 7 membros opcionalmente fundidos eopcionalmente contendo um segundo átomo de nitrogênio de anel.
Os grupos alquila são cadeia reta ou ramificada e, a menosque de outra forma estabelecida, contêm de 1 a 10, especialmente de 1 a 6,particularmente de 1 a 4 átomos de carbono. Os exemplos são metila, etila,iso-propila, n-propila, sec-butila e terc-butila. Os grupos cicloalquilacompreendem de 3 a 6 átomos de carbono e são opcionalmente substituídospor alquila C,_6. Os exemplos são ciclo-hexila, 2-metilciclo-hexila e 2-etilciclo-hexila.
As aminas terciárias adequadas de fórmula R1R2R3N, são, porexemplo,N,N-diisopropiletilamina(base de Hünig), N,N-dimetilanilina,trietilamina, t-butildimetilamina, Ν,Ν-diisopropilmetilamina, N,N-diisopropilisobutilamina, N,N-diisopropil-2-etilbutilamina, tri-n-butilamina,N,N-diciclo-hexilmetilamina, Ν,Ν-diciclo-hexiletilamina, N-terc-butilciclo-hexilamina, Ν,Ν-dimetilciclo-hexilamina, 1,5-diazabiciclo[4.3.0]non-5-eno,l,4-diazabiciclo[2.2.2]-octano ou 2- ou 4-dimetilaminopiridina.
Usualmente haverá um excesso molar de base de aminaimpedida usada com relação a quantidade de material de partida de o-xileno-α,α'-dialido. Preferivelmente a razão molar de amina: o-xileno-a,a'-dialidoserá na faixa de 10:1 a 1:1, tipicamente de 5:1 a 2:1, por exemplo, 4:1 a 2,5:1.no entanto, pode ser possível reduzir a razão de amina:o-xileno-a,a'-dialidopara abaixo de 1:1, mesmo tão baixo quanto cerca de 1:100, uma vez queuma base inorgânica tal como um hidróxido de metal alcalino, por exemplohidróxido de sódio ou de potássio, for usado em adição. A quantidade total debase deve permanecer a 1, e preferivelmente a 2 ou mais moles por mol de o-xileno-oc,a'-dialido.
Quando o processo for realizado em um sistema de duas fases,pode ser vantajoso incluir um catalisador de transferência de fase. Pelo termo"catalisador de transferência de fase" é referido a uma substância, estandopelo menos parcialmente presente ou umedecido por uma primeira fase(usualmente orgânica), promove a reação entre um reagente na primeira fasee um reagente que se transfere para primeira fase de uma segunda fase(usualmente aquosa mas freqüentemente sólida). Após a reação, o catalisadorde transferência de fase é liberado para transferir outro reagente. Oscatalisadores de transferência de fase são revistos por Ε. V. Dehmlow emAngewante Chemie (International Edition), 13 (3), 170 (1974). Outrasrevisões por JosefDockx in Synthesis (1973), 441-456 e por C. M. Starks inJACS., (93) 1, 13 de janeiro de 1971, 195-199.
Adequadamente o catalisador de transferência de fase é um salde amônio ou fosfônio quaternário preferivelmente contendo gruposorgânicos de massa, usualmente grupos alquila ou aralquila, para fazê-losolúvel na fase orgânica. Prefere-se que o catalisador de fase seja um sal deamônio ou fosfônio de trialquila de tetralquila ou aralquila (por exemplobenzila) em que o número total de átomos de carbono ligados a cada umátomo de nitrogênio ou de fósforo é pelo menos 4. Há pequena vantagem nonúmero sendo acima de 70. É especialmente preferido que o numero deva serna faixa de 16 a 40.
Os exemplos de sais de amônio quaternário são: cloreto detetrametilamônio, brometo de cetiltrimetilamônio, cloreto dedicetildimetilamônio, brometo de octiltributilamônio, cloreto detrioctilmetilamônio (disponível como Aliquat™ 336), cloreto debenzildimetilaurilamônio, cloreto de benziltrietilamônio, cloreto dedilaurildimetilamônio, brometo de tetrabutilamônio e cloreto dedieicosildimetilamônio. Os exemplos de sais de fosfônio quaternário sãobrometo de cetiltripropilfosfônio e brometo de trifeniletilfosfônio. Outroscatalisadores de transferência de fase que podem ser adequados inclueméteres de coroa e variantes de polietileno glicol. Se usado, o catalisador detransferência de fase pode estar presente em uma quantidade variando de0,001 a 0,5 mol de equivalentes do o-xileno-a,a'-dialido.
O processo pode ser realizado em qualquer temperaturaadequada dentro de uma faixa de 20°C a 120°C, preferivelmente de 60°G aIOO0C, tipicamente de 70°C a 90°C, por exemplo a cerca de 70°C.
Após a reação estar completa, o 3-isocromanona pode serextraído pela adição de base aquosa para formar um sal do ácido de hidróxicorrespondente. Da fase orgânica remanescente o álcool terciário e aminapodem ser restabelecidos mediante destilação, os resíduos fornecendo umafonte de catalisador para restabelecimento. Da camada aquosa o 3-isocromanona pode ser regenerado mediante ajuste de pH adequado, porexemplo, mediante acidificação com, por exemplo, ácido hidroclórico eextraído em um solvente adequado tal como xileno. Realizando a basificaçãocom base aquosa desgaseificada sob uma blanqueta de um gás inerte tal comonitrogênio ou monóxido de carbono, pode reduzir a formação de materialalcatroado. O álcool terciário e a amina podem ser restabelecidos para re-usomediante, por exemplo, destilação da camada de base aquosa antes daregeneração do 3-isocromanona. O catalisador pode também serrestabelecido para re-uso.
O 3-isocromanona pode ser restabelecido no final da reaçãopor destilação. Dessa forma, em um primeiro método, a mistura de reação étratada com uma base tal como um hidróxido de metal alcalino, a camadaaquosa separada, o 3-isocromanona regenerado mediante ajuste de pH eextraído em um solvente adequado tal como xileno, como acima descrito. Oextrato orgânico é depois destilado para remover o solvente e restabelecer o3-isocromanona. Alternativamente, em um segundo método, a mistura dofinal da reação é acidificada para transferir a amina para a fase aquosa. A faseorgânica resultante contendo 3-isocromanona, o álcool terciário e ocatalisador é depois destilada para restabelecer separadamente o álcoolterciário e 3-isocromanona. O catalisador pode ser restabelecido dos resíduosde destilaria, ou pode ser possível precipitar um sal do catalisador, porexemplo um sal de paládio, durante a acidificação, e restabelecê-lo mediantefiltração antes da destilação.
3-isocromanona é útil, inter alia, como um intermediário nafabricação de produtos agrícolas, especialmente fimgicidas do tipoestrobilurina, por exemplo, aqueles descritos na EP-A-278595.
A invenção é ilustrada pelos Exemplos a seguir em que:
g = gramas
mmol = milimoles
psi = libras por polegada quadrada
gc = cromatografia a gás
0C = graus centígrados
JRV = vaso de reação encamisado
As pressões registradas em unidades de "bar.g" são medidasde calibre, não absoluto. Dessa forma, por exemplo, 4 bar.g é equivalente a 5bar absolutos.
EXEMPLO 1
o-Xileno-a,a'-dicloreto (7,0 g, 39,9 mmoles), N5N-diisopropiletilamina (15,63 g, 119,7 mmoles), catalisador de cloreto depaládio (PdCl2) (0,021 g, 0,1197 mmol), água (7,18 g, 399 mmoles) etrifenilfosfina (0,47 g, 176 mmoles) e terc-butanol (11,9 g, 159,6 mmoles)foram carregados para um frasco de fundo redondo de 100 ml e monóxido decarbono borbulhado através de uma agulha de seringa. A mistura de reaçãofoi aquecida para 70°C com agitação rápida enquanto se borbulha monóxidode carbono. Uma amostra testada por análise de gc qualitativa após 3 horasmostrou a reação estar completa.
Hidróxido de sódio (6,38 g a 100 % de intensidade) e água(16,5 g) foram adicionados à mistura de reação, que depois foi agitada a 60°Cpor 1 hora antes de separar uma camada orgânica A (26,66 g) e uma camadaaquosa. O ácido hidroclórico concentrado (12,31 g a 35,5 % de intensidade) eo-xileno (21 g) foram adicionados à camada aquosa, que foi agitada a 60°Cpor 1 hora antes de separar de uma solução de xileno B (26,94 g) e umacamada aquosa C (40,35 g). A análise de gc qualitativa mostra 3-isocromanona presente como segue:
Camada orgânica A 0,04 % (0,18 % de rendimento)Solução de xileno B 15,01 % (68,48 % de rendimento)Camada aquosa C 0,2 % (1,4 % de rendimento)Rendimento total de 3-isocromanona 70,06 %
EXEMPLO 2
Cloreto de paládio (0,043 g, 0,24 mmol), fosfina de trifenila(0,93 g, 4 mmoles), N,N-diisopropiletilamina (31 g, 240 mmoles), água (14,4g, 800 mmoles), o-xileno-a,a'-dicloreto (14 g, 80 mmoles) e álcool de terc-amila (33,8 g, 384 mmoles) foram carregados para um reator PARR de 310ml, equipado com um agitador e um sistema de carregamento de monóxidode carbono. O agitador foi ligado após a temperatura ter sido ajustada para70°C e a pressão aumentada para 4 bar.g (60 psig (4,218 kg/cm2 m)). Apressão do vaso foi mantida a 60 psig (4,218 kg/cm2) usando monóxido decarbono e a temperatura entre 70-75°C aquecendo/esfriando. Quando aabsorção de monóxido de carbono cessou, a pressão foi liberada de volta paraa atmosfera e o produto de 3-isocromanona foi extraído da fase orgânicausando hidróxido de sódio aquoso (12,8 g a 100 % de intensidade, 320mmoles). O 3-isocromanona foi regenerado mediante a adição de ácidohidroclórico (7,3 g a 35,5 % de intensidade, 200 mmoles) e extraído para o-xileno (42,5 g, 400 mmoles). A solução resultante foi analisada por 3-isocromanona e observada conter 16,8 % p/p. Isto representa um rendimentode 75,4 % de 3-isocromanona deO-xileno-a,a'-dicloreto.
EXEMPLO 3
o-Xileno-a,a'-dicloreto (14,7 g a 95 % de intensidade, 80mmoles), N,N-diisopropiletilamina (31,4 g a 99 % de intensidade, 250mmoles), uma solução aquosa de catalisador diidrotetracloropaládio(H2PdCl4) (0,1271 g a 53,8 % de intensidade, 0,27 mmol), álcool de terc-amila (28,2 g a 95 % de intensidade, 300 mmoles), água (14,4 g, 800mmoles) e trifenilfosfina (0,93 g a 99 % de intensidade, 3,5 mmoles) foramcarregados para uma autoclave Inconel™ de 300 ml. A autoclave foipurificada três vezes a 5 bar.g com gás de monóxido de carbono antes de serfinalmente pressurizada para cerca de 4 bar.g. A mistura de reação foi agitadaenergicamente (-900 rpm) e aquecida para 70°C. Uma vez à temperatura, amistura de reação foi agitada a 70°C por aproximadamente 4 horas, a pressãosendo mantida a cerca de 4 bar.g e a taxa de absorção de gás de monóxido decarbono observada. A reação foi julgada completa quando mais nenhummonóxido de carbono foi visto ser consumido. A mistura de reação foi entãorapidamente esfriada para abaixo de 40°C e testada para a análise da presençade material de partida por gc. A água (33 g) e hidróxido de sódio (27,4 g a 47% de intensidade) foram carregados em uma parte para a autoclave aberta,que foi depois vedada e purificada com gás de monóxido de caibono trêsvezes a 5 bar.g antes de finalmente ser pressurizada para 1 bar.g. A misturade reação foi depois agitada a 60°C sob 1-2 bar.g (pressão de CO) poraproximadamente 1 hora. As duas fases foram então transferidas para umseparador quente (em ar) e separadas a 60°C, a fase aquosa sendo extraída poroutro processo.
A fase aquosa foi adicionada cautelosamente a uma soluçãoarmazenada de o-xileno (41,4 g) e ácido hidroclórico concentrado (19,8 g a36 % de intensidade) a 60°C (em ar). A mistura foi depois agitada por 1 horaa 60°C antes de ser separada para dar um fluxo residual aquoso e umasolução de xileno contendo o produto, 3-isocromoanona; rendimento 83,7 %.
Um experimento repetido deu um rendimento de 83,9 %.
EXEMPLO 4
o-Xileno-a,a'-dicloreto (14,7 g a 95 % de intensidade, 80mmoles), N,N-diisopropiletilamina (25,5 g a 99 % de intensidade, 200mmoles), uma solução aquosa de catalisador diidrotetracloropaládio(H2PdCl4) (0,0586 g a 53,8 % de intensidade, 0,126 mmol), álcool de terc-amila (14,1 g, 163 mmoles), água (28,8 g, 1600 mmoles) e trifenilfosfina (2,1g a 95 % de intensidade, 8,0 mmoles) foram carregados para uma autoclaveInconel™ de 300 ml. A autoclave foi purificada três vezes a 5 bar.g com gásde monóxido de carbono antes de ser finalmente pressurizada para cerca de 4bar.g. A mistura de reação foi agitada energicamente (-900 rpm) e aquecidapara 70°C. Uma vez à temperatura, a mistura de reação foi agitada a 70°C poraproximadamente 4 horas, a pressão sendo mantida a cerca de 4 bar.g e a taxade absorção de gás de monóxido de carbono observada. A reação foi julgadacompleta quando nenhum mais monóxido de carbono foi visto serconsumido. A mistura de reação foi então rapidamente esfriada para abaixode 40°C e testada para a análise da presença de material de partida por gc. Aágua (33 g) e hidróxido de sódio (27,4 g a 47 % de intensidade) foramcarregados em uma parte para a autoclave aberta, que toi depois vedada epurificada com gás de monóxido de carbono três vezes a 5 bar.g antes definalmente ser pressurizada para 1 bar.g. A mistura de reação foi depoisagitada a 60°C sob 1-2 bar.g (pressão de CO) por aproximadamente 1 hora.As duas fases foram então transferidas para um separador quente (em ar) eseparadas a 60°C, a fase aquosa sendo extraída por outro processo.
A fase aquosa foi adicionada cautelosamente a uma soluçãoagitada de o-xileno (41,4 g) e ácido hidroclórico concentrado (19,8 g a 36 %de intensidade) a 60°C (em ar). A mistura foi depois agitada por 1 hora a60°C antes de ser separada para dar um fluxo residual aquoso e uma soluçãode xileno contendo o produto, 3-isocromoanona; rendimento 75,8 %.
EXEMPLO 5
o-Xileno-a,a'-dicloreto (14,7 g a 95 % de intensidade, 80mmoles), N,N-diisopropiletilamina (29,24 g a 99 % de intensidade, 224mmoles), uma solução aquosa de catalisador diidrotetracloropaládio(H2PdCl4) (0,075 g a 53,8 % de intensidade, 0,16 mmol), álcool de terc-amila(21,37 g a 99 % de intensidade, 240 mmoles), água (25,2 g, 1400 mmoles) etrifenilfosfina (2,11 g a 99 % de intensidade, 8 mmoles) foram carregadospara uma autoclave PARR de 310 ml equipada com um agitador e umsistema de carregamento de monóxido de carbono. A autoclave foipressurizada a 60 psi (4,218 kg/cm2) com monóxido de carbono e estapressão foi mantida em toda a reação, que foi realizada a 70°C. A reação foijulgada completa quando nenhum mais monóxido de carbono foi visto serconsumido.
Os conteúdos da autoclave foram transferidos para um béqueronde uma amostra da mistura de reação foi suportada. A autoclave foievacuada e a mistura de reação foi recarregada para a autoclave pordeslocamento a vácuo. A solução de hidróxido de sódio foi preparada nomesmo béquer com hidróxido de sódio perolado (12,8 g a 100 % deintensidade) e água (22,32 g). Isto foi também transferido para a autoclavepor deslocamento a vácuo. A mistura foi agora agitada a 60°C por 1 hora a 15psi (1,0545 kg/cm2) antes de transferir os conteúdos para um funil deseparação. As duas fases foram separadas para dar uma camada aquosa, quefoi realizada na frente do processo de ácido, e uma camada orgânica de 46,99g. A camada aquosa foi adicionada a uma mistura agitada de xileno (42,46 g)a 60°C e ácido hidroclórico concentrado (20,56 g a 35,5 % de intensidade).Esta mistura foi agitada a 60°C por 1 hora antes de ser separada para dar umacamada aquosa (77,56 g) e uma solução de xileno (53,25 g). A análisequantitativa mostrou 46,99 g de 3-isocromanona a 0,03 % (0,12 % derendimento) na camada orgânica, 77,56 g de 3-isocromanona a 0,19 % (0,25% de rendimento) na camada aquosa e 53,25 g de 3-isocromanona a 18,04 %(81,13 % de rendimento) na solução de xileno: rendimento químico total de 82,5 %.
EXEMPLO 6
o-Xileno-a,a'-dicloreto (14,7 g a 95 % de intensidade, 80mmoles), N,N-diisopropiletilamina (31,4 g a 99 % de intensidade, 240mmoles, nitrogênio desgaseificado) álcool de terc-amila (33,8 g a 100 % deintensidade, 384 mmoles, nitrogênio desgaseificado) um catalisador decloreto de paládio (PdCl2) (0,043 g a 99 % de intensidade, 0,24 mmol),trifenilfosfina (2,12 g a 99 % de intensidade, 8 mmoles) e água (14,4 g, 800mmoles, nitrogênio desgaseificado), foram carregados para uma autoclaveInconel™ de 310 ml. A autoclave foi purificada três vezes a 5 bar.g commonóxido de carbono (grau técnico), antes de ser finalmente pressurizadapara 4 bar.g. Os líquidos de reação foram agitados a 1000 rpm e aquecidospara 70°C. A temperatura de reação foi mantida a 70°C por aproximadamente4 horas mantendo a pressão de monóxido de carbono a aproximadamente 4bar.g em todo o período de reação, observando a taxa de absorção demonóxido de carbono. A reação foi julgada estar completa quando nenhummais monóxido de carbono foi visto ser consumido. Uma amostra agitada doslíquidos de reação foi removida da autoclave e testada por gc para a presençade o-xileno-cc,a'-dicloreto.
A autoclave foi esfriada para 60°C, a agitação foi parada e aautoclave passada para aproximadamente 1 bar.g. A pressão residual foiusada para descarregar os líquidos de reação (fase simples, âmbar,transparente) para um vaso de reação encamisado (JRV), que tinha sidopreviamente trago para 60°C e purificado com nitrogênio. Um fluxo positivode nitrogênio foi mantido durante todo o processo no JRV para eliminarincursão de oxigênio. Hidróxido de sódio aquoso (60,9 g a 21 % deintensidade, nitrogênio desgaseificado) foi adicionado aos líquidos de reaçãoagitados através de um funil de gotejamentos balanceado que tinha sidopurificado com nitrogênio. Os líquidos resultantes foram agitados poraproximadamente 1 hora e depois deixado para assentar permitindo umaseparação de fase ocorrer. Isto consistiu de uma fase orgânica vermelho clarosuperior, um fase de base aquosa vermelho transparente inferior e umadispersão preto suave localizada na interface. A fase de base aquosa inferiorfoi pesada e armazenada para procedimento posterior. A dispersão preta foiobservada aderir às paredes do JRV na descarga da fase inferior. O ar foientão assoprado sobre a fase orgânica superior agitada permitindo a incursãode ar. Dentro de 1 a 2 minutos severa alcatroação da fase orgânica foi vistaconfirmando que a exclusão de oxigênio foi de fato necessária durante oprocesso de evitar alcatroação. A fase orgânico foi então descarregada. A fasede base aquosa foi reintroduzida no ar para um JRV limpo que tinha sidoaquecido para 60°C e agitado a 400 rpm.
o-Xileno (42,5 g a 100 % de intensidade, 400 mmoles) foiintroduzido ao JRV seguido por adição cautelosa de ácido hidroclórico (20,3g a 36 % de intensidade, 0,2 mmol). A exalação foi evidente e os líquidosforam deixados para agitar por aproximadamente 1 hora. Os líquido foramdepois deixados para repousar a 60°C permitindo as duas fases ser separadas.A fase aquosa acídica transparente inferior foi pesada, seguido pela soluçãode o-xileno vermelho claro/âmbar superior de 3-isocromanona(aproximadamente 18 % p/p). A fase orgânica previamente restabelecida, afase aquosa acídica e a solução de o-xileno foram analisadas por gc para 3-isocromanona; rendimento: fase orgânica 0,37 %, fase aquosa acídica 1,56 %,solução de o-xileno 73,9 %: total de 75,8 %.
EXEMPLO 7
o-Xileno-a,oc'-dicloreto (7,35 g a 95 % de intensidade, 40mmoles), N,N-diisopropiletilamina (15,7 g a 99 % de intensidade, 120mmoles), uma solução aquosa de catalisador diidrotetracloropaládio(H2PdCl4) (0,0651 g a 53,8 % de intensidade, 0,14 mmol), álcool de terc-amila (14,1 g a 95 % de intensidade, 150 mmoles), água (14,4 g, 800mmoles) e trifenilfosfma (1,1 g a 99 % de intensidade, 4 mmoles) foramcarregados para um frasco de fundo redondo de 100 ml. O vaso foi vedado epurificado a vácuo com gás de monóxido de carbono três vezes. Osconteúdos do vaso de reação foram agitados energeticamente (-900 rmp) eaquecidos para 70°C, com uma borbulhação constante de monóxido decarbono através da mistura. Uma vez à temperatura, a mistura de reação foiagitada a 70°C por aproximadamente 2,25 horas, mantendo a borbulhaçãoconstante. A mistura de reação foi testada para analisar a presença de materialde partida por gc.
A solução de hidróxido de sódio (30,2 g a 21 % deintensidade) foi carregada em uma parte para o frasco, que foi vedado.Monóxido de carbono foi depois borbulhado na mistura novamente. Amistura de reação foi agitada a 60°C, com borbulhação constante poraproximadamente 1 hora. As duas fases foram transferidas para um separadorquente (em ar) e separadas a 60°C, a fase aquosa sendo extraída por outroprocesso. A fase orgânica foi mantida para uma reação de reciclagem (verReciclagem 1).
A fase aquosa foi adicionada cautelosamente a uma soluçãoagitada de o-xileno (20,7 g) e ácido hidroclórico concentrado (9,9 g a 36 %de intensidade) a 60°C (em ar). A mistura foi agitada por 1 hora a 60°C antesde ser separada para dar um fluxo residual aquoso e uma solução de xilenocontendo o produto, 3-isocromoanona.
RECICLAGEM 1
A fase orgânica acima obtida foi carregada para um frasco defundo redondo de 100 ml. As mesmas quantidades de o-xileno-a,a'dicloreto,trifenilfosfina, água e catalisador de paladato como acima foram carregadospara o mesmo frasco. O vaso foi vedado e o vácuo expurgado com gás demonóxido de carbono três vezes. Os conteúdos do vaso de reação foramagitados energicamente (~900 rpm) e aquecidos para 70°C, com umaborbulhação constante de monóxido de carbono através da mistura. Uma vezà temperatura, a mistura de reação foi agitada a 70°C por aproximadamente 2horas, mantendo a borbulhação constante. A mistura de reação foi testadapara analisar a presença de material de partida por gc.
A solução de hidróxido de sódio (30,2 g a 21 % deintensidade) foi carregada em uma parte para o frasco, que foi vedado. Gás demonóxido de carbono foi borbulhado por toda a mistura novamente. Amistura de reação foi agitada a 60°C, com borbulhação constante poraproximadamente 1 hora. As duas fases foram transferidas para um separadorquente (em ar) e separadas a 60°C, a fase aquosa sendo extraída por outroprocesso. A fase orgânica foi mantida para uma reação de reciclagem (verReciclagem 2).
A fase aquosa foi adicionada cautelosamente a uma soluçãoagitada de xileno (20,7 g) e ácido hidroclórico concentrado (9,9 g a 36 % deintensidade) a 60°C (em ar). A mistura foi agitada por 1 hora a 60°C antes deseparar para dar um fluxo residual aquoso e uma solução de xileno contendoo produto, 3-isocromoanona.
RECICLAGEM 2
A fase orgânica obtida da Reciclagem 1 foi carregada para umfrasco de fundo redondo de 100 ml. As mesmas quantidades de o-xileno-α,α'dicloreto, trifenilfosfina e água como acima foram carregados para o mesmofrasco. O vaso foi vedado e purificado a vácuo com gás de monóxido decarbono três vezes. Os conteúdos do vaso de reação foram agitadosenergicamente (~900 rpm) e aquecidos para 70°C, com uma borbulhaçãoconstante de monóxido de carbono através da mistura. Uma vez àtemperatura, a mistura de reação foi agitada a 70°C por aproximadamente 2horas, mantendo a borbulhação constante. A mistura de reação foi testadapara analisar a presença de material de partida por gc.
A solução de hidróxido de sódio foi carregada em uma partepara o frasco, que foi vedado. Gás de monóxido de carbono foi borbulhadopor toda a mistura novamente. A mistura de reação foi agitada a 60°C, comborbulhação constante por aproximadamente 1 hora. As duas fases foramtransferidas para um separador quente (em ar) e separadas a 60°C, a faseaquosa sendo extraída por outro processo (nota: alcatroação observado nesteponto).
A fase aquosa foi adicionada cautelosamente a uma soluçãoagitada de xileno (20,7 g) e ácido hidroclórico concentrado (9,9 g a 36 % deintensidade) a 60°C (em ar). A mistura foi depois agitada por 1 hora a 60°Cantes de separar para dar um fluxo residual aquoso e uma solução de xilenocontendo o produto, 3-isocromanona.
Rendimentos: experimento inicial 82,3 %; Reciclagem 1 69,9%; Reciclagem 2 73,7 %.
EXEMPLO 8
o-Xileno-a,a'-dicloreto (14,24 g a 98,3 % de intensidade, 80mmoles), Ν,Ν-diisopropiletilamina (31,33 g a 99 % de intensidade, 240mmoles), álcool de terc-amila (21,37 g a 99 % de intensidade, 240 mmoles),água (28,8 g, 1600 mmoles) e mistura de catalisador pré-formada comoacima descrita (1,065 para dar 3,52 mmoles de trifenilfosfina e 0,16 mmol decatalisador) foram carregados para uma autoclave Hastelloy™ de 310 ml. Aautoclave foi purificada três vezes com monóxido de carbono (grau prêmio) a75 psi (5,2725 kg/cm2) antes de ser finalmente pressurizada para 30 psi(2,109 kg/cm2). Os líquidos de reação foram agitados a 1000 rpm e ao mesmotempo aquecendo para 70°C. A temperatura de reação foi mantida a 70°Cmantendo a pressão a 30 psi (2,109 kg/cm2) em todo o período de reação. Areação foi julgada estar completa quando a absorção de monóxido de carbonocessou. O vaso foi passado para ~15 psi (1,0545 kg/çm2) e a mistura aquecidapara 100°C para facilitar a precipitação de paládio. A reação foi agitada a 500rpm a 100°C por uma hora antes de transferir para um JRV de blanqueta denitrogênio. Hidróxido de sódio aquoso (60,59 g a 21 % de intensidade) foiadicionado ao JRV e agitado a 60°C por uma hora, mantendo a blanqueta denitrogênio. A separação foi realizada para dar uma camada aquosa inferiorque foi mantida para outro processo e uma camada orgânica superior (48,32g). A camada aquosa foi recarregada para o vaso junto com xileno (42,46 g) eácido hidroclórico concentrado (20,56 g a 35,5 % de intensidade). Estamistura foi agitada a 60°C por uma hora antes de ser separada para dar umacamada aquosa inferior (97,0 g; intensidade de 3-isocromanona de 0,22 %;rendimento de 1,8 %) e uma solução de xileno superior de 3-isocromanona.(52,59 g; intensidade de 3-isocromanona de 17,84 %; 79,15 % derendimento). O rendimento químico total pela análise gc qualitativa, 80,95 %.
PREPARAÇÃO DE MISTURA DE CATALISADOR PRÉ-FORMADA
Trifenilfosfina (10,1010 g, 38,1 mmoles) foi carregada paraum frasco de fundo redondo de 100 ml de 3 gargalos e aquecida para 90°Ccom agitação rápida para produzir uma fundição. Solução de cloropaladita desódio (Na2PdCl4) (1,4594 g, 1,732 mmol) foi adicionada em forma de gotasao fundido e a mistura de reação foi agitada até que a mistura de catalisadorfosse produzida como uma pasta amarela. A mistura foi deixada para esfriar eo catalisador solidificou-se. O sólido foi removido do frasco e transformadoem pó usando um almofariz e mão de almofariz. Este catalisador foi usadodiretamente na reação de carbonilação acima. Adotando um rendimentoquímico quantitativo de 100 %, o catalisador tinha uma intensidade depaládio de 1,60 % p/p (com uma razão de mol de paládio para fósforo de 1:22).
EXEMPLO 9
Um vaso de reator foi purificado e ventilado quatro vezesusando nitrogênio a uma pressão de 1 barG. O vaso de reator foi carregadocom álcool de amila terciária (48 kg, 0,55 kg de mol), água desionizada (92kg, 5 kg de mol), o-xileno-a,a'-dicloreto (45 kg, 0,25 de mol), álcool deamila terciária (10 kg, 0,11 kg de mol) como uma lavagem de tubo paraespécie de catalisador residual de o-xileno-a,a'-dicloreto e cloreto-trifenilfosfina de paládio formado antes da adição usando o método a seguir.
PREPARAÇÃO DO CATALISADOR
Trifenilfosfina (1,50 kg, 0,0057 kg de mol) foi carregado paraum vaso de reação de 2 litros e aquecido para 90°C com agitação rápida paraproduzir uma fundição. Cloreto de paládio em solução de ácido hidroclórico(0,125 kg, 0,00025 kg de mol) foi adicionado em forma de gotas ao fundido ea mistura de reação foi agitada até que o catalisador fosse produzido comouma pasta amarela. O vaso de reação de 2 litros foi removido da fonte decalor e a pasta amarela vertida dentro de um disco de pirex. O catalisadorsolidificou-se facilmente e foi subseqüentemente fragmentado usando umalmofariz e mão de almofariz para usar como um pó na reação. O processoacima foi repetido para uma segunda carga de trifenilfosfina (1,5 kg, 0,0057kg de mol) e adotando um rendimento químico quantitativo de 100 %, ocatalisador tinha uma intensidade de paládio de 1,66 %.
O vaso do reator foi purificado e ventilado quatro vezesusando nitrogênio a uma pressão de 1 barG. Ao vaso do reator foi carregadocom N,N-diisopropiletilamina (99 kg, 0,75 kg de mol) e álcool de amilaterciária (10 kg, 0,11 kg de mol) como uma lavagem de tubo para N,N-diisopropiletilamina residual. O vaso do reator foi purificado e ventiladoquatro vezes usando nitrogênio a uma pressão de 1 barG, seguido por serpurificado e ventilado duas vezes usando monóxido de carbono a umapressão e 4 barG. O vaso do reator foi aquecido para 40°C a uma pressão de 3a 3,5 barG sob monóxido de carbono. O exotérmico da reação elevou atemperatura do lote para 70°C. O lote foi então controlado a 70°C para dentrode ± 5°C usando água quente pressurizada até que a absorção de monóxido decarbono cessasse, (ca 10 kg). A pressão do vaso do reator foi reduzidapassando o monóxido de carbono para a atmosfera, e a temperatura do vasodo reator foi reduzida para 40°C. O vaso do reator foi purificado e ventiladoquatro vezes usando nitrogênio a uma pressão de 1 barG. Os conteúdos dovaso de reator foram analisados durante o final de reação por gc.
O vaso do reator foi purificado e ventilado duas vezes usandomonóxido de carbono a uma pressão de 4 barG e deixado a uma pressão de 1barG usando monóxido de carbono. O vaso do reator foi aquecido para IOO0Ce mantido nesta temperatura por 1 hora, e a pressão do vaso do reator foireduzida passando o monóxido de carbono para a atmosfera. O vaso do reatorfoi esfriado para 55 a 60°C e purificado e ventilado quatro vezes usandonitrogênio em uma pressão de 1 barG. O vaso do reator foi carregado comágua desionizada (108 kg, 6 kg de mol) e 47 % de hidróxido de sódio (87 kg,1,025 kg de mol). O vaso do reator foi mantido de 55 a 60°C por 30 minutose os conteúdos então deixados para assentar por 1 hora após a agitação serfinalizada. A fase aquosa inferior foi separada e filtrada através de umcartucho de peneiração Pall, e após a agitação ter sido iniciada, a faseorgânica foi descarregada para um tambor aterrado.
A fase aquosa destilou sob um vácuo de 50 mmHg a umatemperatura de 55°C até que uma mudança na aparência do destilado fosseaparente. O destilado foi então descarregado para um tambor aterrado. À faseaquosa remanescente foi carregado o-xileno (130 kg, 1,28 kg de mol) e ácidohidroclórico (65 kg, 0,64 kg de mol) mantendo o vaso do reator em umatemperatura de 55 a 60°C em todo o curso da adição. O vaso do reator foiagitado por 1 hora de 55 a 60°C e depois analisado por pH (< 2). Osconteúdos foram então deixados para assentar por 1 hora após a agitação terfinalizada, as fases aquosas e o-xileno foram separadas em tamboresaterrados individuais. A solução de 3-isocromanona em o-xileno (166,5 kg)foi analisado como 18,37 % p/p de intensidade (30,59 kg a 100 % em peso).Isto representa um rendimento isolado de 82,58 %. O rendimento químicopara o processo foi analisado ser 84,53 %.
Claims (9)
1. Processo para a preparação de 3-isocromanona,caracterizado pelo fato de que compreende contatar um o-xileno-α,α1-dicloreto com monóxido de carbono, na presença de um catalisador depaládio e uma base de amina impedida que é Ν,Ν-diisopropiletilamina em ummeio líquido que compreende água e um álcool terciário selecionado dogrupo consistindo em álcool de terc-amila e álcool terc-butanol, em que arazão molar de água:álcool terciário encontra-se na faixa de 1:1 a 10:1.
2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que a razão molar de água:o-xileno-a-a'-dicloreto encontra-se nafaixa de 50:1 a 4:1.
3. Processo de acordo com a reivindicação 1 ou 2,caracterizado pelo fato de que a razão molar de Ν,Ν-diisopropiletilamina: o-xileno-a,a'-dicloreto encontra-se na faixa de 5:1 a 1:1.
4. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicaçõesde 1 a 3, caracterizado pelo fato de que uma base inorgânica é usada emconjunção com a base de amina, a quantidade total de base usada sendo pelomenos 1 mol por mol de o- xileno-a,a'-dicloreto.
5. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1a 4, caracterizado pelo fato de que o catalisador está presente na quantidadede 0,000001 a 0,5 mol de equivalentes do o- xileno-oc,a'-dicloreto.
6. Processo de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelofato de que um ligando de trifenilfosfma é usado em combinação com catalisadorde paládio na faixa de 1 a 200 moles de equivalentes de fósforo para paládio.
7. Processo de acordo com a reivindicação 6, caracterizadopelo fato de que o ligando de trifenilfosfma e o catalisador de paládio sãousados em uma mistura pré-formada.
8. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1a 7, caracterizado pelo fato de que está presente um catalisador detransferência de fase.
9. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1a 8, caracterizado pelo fato de que é realizado a uma temperatura de 20°C a 200°C.
Applications Claiming Priority (6)
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| GBGB9820465.4A GB9820465D0 (en) | 1998-09-18 | 1998-09-18 | Chemical process |
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