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ES2833202T3 - Procedimiento para la epoxidación de un alqueno tetrasustituido - Google Patents

Procedimiento para la epoxidación de un alqueno tetrasustituido Download PDF

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ES2833202T3
ES2833202T3 ES17726954T ES17726954T ES2833202T3 ES 2833202 T3 ES2833202 T3 ES 2833202T3 ES 17726954 T ES17726954 T ES 17726954T ES 17726954 T ES17726954 T ES 17726954T ES 2833202 T3 ES2833202 T3 ES 2833202T3
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terpinolene
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tetra
methyl
epoxidation
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Joachim Gebhardt
Michael Rack
Bernd Wolf
Stefan Benson
Roland Goetz
Helmut Kraus
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BASF Agro BV
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Abstract

Un procedimiento para la epoxidacion de un alqueno tetrasustituido en el epoxido correspondiente que comprende hacer reaccionar el alqueno tetrasustituido con acido performico preparado in situ a partir de acido formico y peroxido de hidrogeno en presencia de al menos un agente regulador de pH en el que el alqueno tetrasustituido es terpinoleno de formula (Ia) **(Ver fórmula)** y el epoxido correspondiente es epoxido de terpinoleno de formula (IIa) **(Ver fórmula)**

Description

DESCRIPCIÓN
Procedimiento para la epoxidación de un alqueno tetrasustituido
Esta invención se refiere a un procedimiento para la epoxidación de un alqueno tetrasustituido tal como terpinoleno de la fórmula (la) en el epóxido correspondiente tal como epóxido de terpinoleno de la fórmula (II a).
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Debido a su amplia utilidad, la epoxidación de alquenos es importante a escala industrial. Las olefinas tetrasustituidas son unidades estructurales comunes en muchas clases de compuestos, particularmente productos naturales. Sus epóxidos correspondientes son útiles como productos intermedios para producir compuestos usados en diversas aplicaciones finales tales como en las industrias farmacéutica, agrícola y química fina.
Por ejemplo, el epóxido de terpinoleno es un intermedio valioso en la síntesis de terpineno-4-ol, un alcohol terpénico terciario insaturado que existe de forma natural en varios aceites esenciales. El terpineno-4-ol encuentra uso como componente en aceites esenciales sintéticos que se componen para su uso como sabores o perfumes. Debido a los altos costes y la incertidumbre del suministro del producto natural, se han desarrollado rutas sintéticas hacia terpineno-4-ol, por ejemplo, por la vía de la epoxidación a partir de la epoxidación del terpinoleno. Sin embargo, todavía hay margen de mejora con respecto a la etapa de epoxidación.
El documento US 3,676,504 describe un procedimiento para la preparación de epóxido de terpinoleno mediante epoxidación de terpinoleno usando un peroxiácido orgánico, tal como ácido peracético, perpropiónico o mcloroperbenzoico como agentes oxidantes. La epoxidación ejemplificada del terpinoleno hace uso de una solución preformada al 40% de ácido peracético como agente oxidante.
De manera similar, el ácido peracético preformado (38%) se utiliza para la epoxidación del doble enlace isopropilideno en (3R*,3aS*,7aS*)-tetrahidro-5-isopropiliden-3,7,7-trimetil-4(3aH)-indanona, tal como se describe en la publicación de Robert A. Galemno et al, Journal of Organic Chemistry, Vol. 50, páginas 1768-1770, 1985.
Se sabe que algunas de las soluciones preformadas de peroxiácidos, en particular altamente concentradas, son inestables y no pueden almacenarse o manipularse de forma segura. Dado que los peroxiácidos pueden descomponerse espontáneamente haciendo explosión debido a estrés térmico o mecánico y sus reacciones son a menudo altamente exotérmicas, se requieren medidas de seguridad específicas como, por ejemplo, enfriamiento y dilución adecuados durante el curso de la reacción. Esto conduce a un bajo rendimiento espacio-tiempo y hace que tales reacciones no sean muy adecuadas para una preparación a escala industrial. Además, los peroxiácidos usados en este procedimiento son relativamente caros y conducen a una carga relativamente alta de materia orgánica en las aguas residuales de producción. La reacción se efectúa en un disolvente orgánico halogenado (es decir, cloruro de metileno). Sin embargo, el uso de tales disolventes halogenados tiene la desventaja de que las aguas residuales de producción contienen AOX (compuestos orgánicos de halógeno adsorbibles) peligrosos que son indeseables desde un punto de vista ambiental.
El documento EP 0032990 A1 describe la conversión de compuestos olefínicamente insaturados específicos en los correspondientes epóxidos mediante reacción con ácido perfórmico formado in situ. Los alquenos ejemplificados no están más que trisustituidos. Este procedimiento requiere que en la fase acuosa se mantenga una alta concentración de una sal inorgánica que es inerte y neutra en las condiciones de reacción (por ejemplo, sulfato de sodio, cloruro de sodio o cloruro de potasio) durante toda la duración de la reacción. Esto implica una carga de sal elevada e indeseable que debe eliminarse o recuperarse mediante tediosos procedimientos una vez completada la reacción. Además, la epoxidación de los alquenos ejemplificados que contienen más de un doble enlace carbono-carbono no siempre es selectiva solo hacia el doble enlace objetivo, lo que conduce a la formación de cantidades relativamente altas de subproductos no deseados.
Las publicaciones de Gan L.-H. et al, European Polymer Journal, Vol. 22, No. 7, páginas 573-576, 1986 y de Gnecco S. et al, Polymer Bulletin, Vol. 37, No. 5, páginas 609-615, 1996, describen ambas la epoxidación de determinados cauchos naturales que contienen unidades de poliisopreno usando ácido perfórmico generado "in situ" a partir de ácido fórmico y peróxido de hidrógeno. Asimismo, los dobles enlaces carbono-carbono en la cadena principal de poliisopreno no están más que trisustituidos. Además, se enseña que el problema principal de este procedimiento de epoxidación es la formación de diversos productos secundarios de anillo abierto y anillo expandido, por ejemplo, hidroxilos, ésteres (formiato) e hidrofurano. Sin embargo, se requieren tiempos de reacción relativamente largos y altas proporciones de peróxido de hidrógeno a ácido fórmico para lograr un nivel de epoxidación más alto en el producto final.
La publicación de Patra A. et al., Organic Preparations and Procedures Int., Vol. 35, No. 5, páginas 515-525, 2003 describe la epoxidación de los dobles enlaces carbono-carbono de compuestos de carbonilo a, p-insaturados (incluyendo un doble enlace tetrasustituido, véase compuesto 7) usando peróxido de hidrógeno acuoso en presencia de etóxido de sodio. En vista de las preocupaciones económicas y de seguridad, el uso de etóxido de sodio es indeseable debido a su naturaleza altamente inflamable y corrosiva. Además, el etóxido de sodio solo se disuelve en disolventes polares como el etanol. Los disolventes polares son algo caros y difíciles de regenerar. El agua presente en los disolventes polares utilizados puede reaccionar con bases fuertes como el etóxido de sodio y descomponerlas.
En vista de los inconvenientes anteriores, todavía existe la necesidad de procedimientos mejorados para la epoxidación de alquenos tetrasustituidos, en particular terpinoleno (la), que no solo harían el procedimiento seguro y amigable con el ambiente, sino que también sería simple y rentable para utilización comercial.
Por tanto, un objeto de la presente invención es superar o mejorar al menos una de las desventajas anteriores y así proporcionar un procedimiento mejorado y más económica y comercialmente factible para la epoxidación de terpinoleno (la).
Otro objeto es proporcionar un procedimiento industrialmente simple para la epoxidación de terpinoleno (la), lo cual da los correspondientes epóxidos, en particular epóxido de terpinoleno (IIa), con buenos rendimientos.
Otro objetivo es proporcionar un procedimiento más respetuoso con el ambiente para la epoxidación de terpinoleno (la), reduciendo los efectos ambientales desfavorables.
Otro objeto más es proporcionar un procedimiento industrialmente factible para la epoxidación de terpinoleno (la), que reduce los problemas de seguridad y la existencia de condiciones peligrosas.
Otro objeto más es proporcionar un procedimiento para la epoxidación de terpinoleno (la) que da como resultado una mayor selectividad hacia la epoxidación del doble enlace tetrasustituido mientras reduce la formación de subproductos indeseables.
Ahora se ha descubierto sorprendentemente que estos y otros objetivos se consiguen, en parte o en su totalidad, mediante un procedimiento para la epoxidación de terpinoleno (la) en el epóxido correspondiente que comprende hacer reaccionar el alqueno tetrasustituido con ácido perfórmico preparado in situ a partir de ácido fórmico y peróxido de hidrógeno en presencia de al menos un agente regulador de pH.
Por consiguiente, el procedimiento antes mencionado para la epoxidación de terpinoleno (la) es un objeto de la presente invención.
El procedimiento según la presente invención implica una serie de ventajas y supera los inconvenientes de los procedimientos de la técnica anterior.
El procedimiento de esta invención evita la manipulación de soluciones de peroxiácido preformadas minimizando así el riesgo de explosiones mientras se mantiene la eficiencia y facilidad de las operaciones. La preparación in situ de ácido perfórmico a partir de ácido fórmico y peróxido de hidrógeno permite que la epoxidación del alqueno tetrasustituido proceda de una manera suave y controlada, la cual es muy segura, simple, económica, fácil de usar y comercialmente viable.
Además, el procedimiento de esta invención usa un material de partida relativamente económico; es decir, ácido fórmico, que es deseable desde un punto de vista económico.
El ácido fórmico también se puede eliminar fácilmente con una fase acuosa una vez completada la reacción de epoxidación y su uso conduce a un contenido reducido de TOC (carbono orgánico total) en las aguas residuales de producción en comparación con los ácidos carboxílicos superiores, como se ejemplifica en los procedimientos de la técnica anterior. Además, el ácido fórmico posee una biodegradabilidad extremadamente buena que hace que el procedimiento sea ecológico.
El procedimiento de esta invención puede realizarse sin disolventes y/o auxiliares que contengan halógenos, evitando así compuestos AOX peligrosos en las aguas residuales de producción, lo que también es deseable desde un punto de vista ecológico.
Otra ventaja del procedimiento de esta invención es que no se requiere mantener una alta concentración de una sal inorgánica inerte y neutra (por ejemplo, sulfato de sodio, cloruro de sodio o cloruro de potasio) en la fase acuosa durante toda la duración de la reacción. Esto evita que se elimine o recupere una alta carga de sal indeseable después de la finalización de la reacción, lo que también hace que el procedimiento sea ecológico.
Además, el procedimiento de esta invención proporciona el epóxido de terpinoleno (lla) deseado con altos rendimientos.
El procedimiento proporciona una muy buena selectividad hacia la epoxidación de terpinoleno (la). Por ejemplo, se puede conseguir una epoxidación quimioselectiva muy buena del doble enlace exocíclico en terpinoleno (Ia). Por tanto, se minimizan las reacciones secundarias no deseadas que conducen a subproductos no deseados.
Por consiguiente, otro objeto de la presente invención se refiere al uso de un agente oxidante que comprende peróxido de hidrógeno y ácido fórmico para la epoxidación in situ de terpinoleno (la).
Otro objeto más de la presente invención se refiere al uso de un agente oxidante que comprende peróxido de hidrógeno y ácido fórmico para la epoxidación selectiva in situ de
El epóxido correspondiente, en particular el epóxido de terpinoleno (lla), también puede aislarse fácilmente con alta pureza de la mezcla de reacción final usando procedimientos convencionales de puesta a punto. El epóxido correspondiente, en particular el epóxido de terpinoleno (lla), permanece en la fase orgánica después de la separación de fases, mientras que el ácido fórmico, los peroxocompuestos como el ácido perfórmico y el peróxido de hidrógeno sin reaccionar y las sales pasan predominantemente a la fase acuosa que puede ser sometida a tratamiento de aguas residuales. Pequeñas cantidades de ácido fórmico, peroxocompuestos y sales todavía presentes en la fase orgánica pueden eliminarse mediante puesta a punto por extracción y/o reducción de los peroxocompuestos, lo que contribuye a un procedimiento escalable de forma segura.
Todas y cada una de estas ventajas hacen que el procedimiento sea industrialmente simple, económico, seguro y amigable con el ambiente.
Otras formas de realización de la invención son evidentes a partir de las reivindicaciones, la descripción y los ejemplos. Debe entenderse que las características individuales del objeto de la invención aquí descrito se pueden aplicar no solo en la combinación dada en cada caso particular sino también en otras combinaciones, sin salir del alcance de la invención.
Los materiales de partida según la presente invención son compuestos conocidos que están disponibles comercialmente o pueden prepararse de una manera conocida.
El término "alqueno tetrasustituido" como se usa aquí se refiere a un alqueno que tiene al menos un doble enlace carbono-carbono en el que los átomos de carbono de dicho doble enlace están unidos a un total de cuatro átomos de carbono que se excluyen entre sí. El doble enlace carbono-carbono en el que los átomos de carbono de dicho doble enlace están unidos a un total de cuatro átomos de carbono que se excluyen entre sí también se denomina en el presente documento "enlace doble tetrasustituido".
Los ejemplos de tales alquenos tetrasustituidos incluyen, pero no se limitan a, 2,3-dimetil-2-buteno, 2,3,4-trimetil-2-penteno, terpinoleno de fórmula (la), 1,2-dimetilciclohexeno, 5-cadineno y taxadieno.
Preferiblemente, el alqueno tetrasustituido se selecciona de alquenos tetrasustituidos que contienen al menos un enlace doble carbono-carbono adicional (preferiblemente uno o dos y más preferiblemente uno).
Más preferiblemente, el alqueno tetrasustituido se selecciona entre alquenos tetrasustituidos que contienen al menos un enlace doble carbono-carbono adicional (preferiblemente uno o dos y más preferiblemente uno), y el doble enlace carbono-carbono adicional está disustituido o trisustituido.
Incluso más preferiblemente, el alqueno tetrasustituido se selecciona de alquenos tetrasustituidos que contienen al menos un enlace doble carbono-carbono adicional (preferiblemente uno o dos y más preferiblemente uno), y el doble enlace carbono-carbono adicional está trisustituido.
En particular, el alqueno tetrasustituido se selecciona de alquenos tetrasustituidos que contienen un doble enlace carbono-carbono adicional, y el doble enlace carbono-carbono adicional está trisustituido.
En otra forma de realización, el alqueno tetrasustituido se selecciona de un alqueno de fórmula (I)
Figure imgf000004_0001
donde Ri , R2 , R3 y R4 son diferentes de hidrógeno e independientemente entre sí representan un sustituyente seleccionado del grupo que consiste en alquilo de C1-C6 , cicloalquilo de C3-C6 , alquenilo de C2-C6 , alquinilo de C2- C6 y arilo de C6-C20, o Ri y R2 , o Ri y R3 , o R2 y R4 , o R3 y R4 en cada caso juntos representan una cadena de alquileno de C2-C10 o alquenileno de C2-C10 y forman un anillo monocíclico saturado o parcialmente insaturado de 3-, 4-, 5-, 6-, 7-, 8-, 9-, 10-, 11- o 12- miembros junto con uno o dos átomos de carbono a los que están unidos , en el que cualquiera de los sustituyentes antes mencionados o cadenas de alquileno de C2-C10 o alquenileno de C2-C10 puede estar sustituido con uno o más sustituyentes seleccionados cada uno independientemente del grupo que consiste en halógeno, alquilo de C1-C6 y haloalquilo de C1-C6.
Los restos orgánicos mencionados en la definición de las variables R1, R2, R3 y R4 son, como el término halógeno, términos colectivos para enumeraciones individuales de los miembros individuales del grupo. El término "halógeno" indica en cada caso flúor, cloro, bromo o yodo. Todas las cadenas de hidrocarburos, por ejemplo, las cadenas de alquilo o alquenilo, pueden ser lineales o ramificadas, donde el prefijo Cn-Cm indica en cada caso el número posible de átomos de carbono en el grupo.
Ejemplos de tales significados son:
- alquilo de C1-C6 : por ejemplo CH3 , C2H5 , n-propilo, CH(CH3)2, n-butilo, CH(CH3)-C2H5, CH2-CH(CH3)2, C(CH3)3, n-pentilo, 1-metilbutilo, 2-metilbutilo, 3-metilbutilo, 2,2-dimetilpropilo, 1 -etilpropilo, n-hexilo, 1,1-dimetilpropilo, 1,2-dimetilpropilo, 1 -metilpentilo, 2-metilpentilo, 3-metilpentil, 4-metilpentilo, 1, 1 -dimetilbutilo, 1.2- dimetilbutilo, 1,3-di-metilbutilo, 2,2-dimetilbutilo, 2,3-dimetilbutilo, 3,3-dimetilbutilo, 1 -etilbutilo, 2-etilbutilo, 1, 1,2-trimetilpropilo, 1,2,2-trimetilpropilo, 1 -etil-1 -metilpropilo o 1 -etil-2-metilpropilo, preferiblemente metilo, etilo, n-propilo, 1 -metiletilo, n-butilo, 1, 1 -dimetiletilo, n-pentilo o n-hexilo;
- cicloalquilo de C3-C6 : por ejemplo, ciclopropilo, ciclobutilo, ciclopentilo y ciclohexilo;
- alquenilo de C2-C6 , por ejemplo, etenilo, 1-propenilo, 2-propenilo, 1-metiletenilo 1 -butenilo, 2-butenilo, 3-butenilo, 1-metil-1-propenilo, 2-metil-1-propenilo, 1-metil-2-propenilo, 2-metil-2-propenilo, 1-pentenilo, 2-pentenilo, 3-pentenilo, 4-pentenilo, 1-metil-1-butenilo, 2-metil-1-butenilo, 3-metil-1-butenilo, 1 -metil-2-butenilo, 2-metil-2-butenilo, 3-metil-2-butenilo, 1-metil-3-butenilo, 2-metil-3-butenilo, 3-metil-3-butenilo, 1,1-dimetil-2-propenilo, 1,2-dimetil-1-propenilo, 1,2-dimetil-2-propenilo, 1 -etil-1 -propenilo, 1 -etil-2-propenilo, 1-hexenilo, 2-hexenilo, 3-hexenilo, 4-hexenilo, 5-hexenilo, 1-metil-1-pentenilo, 2-metil-1 -pentenilo, 3- metil-1-pentenilo, 4-metil-1-pentenilo, 1-metil-2-pentenilo, 2-metil-2-pentenilo, 3-metil-2-pentenilo, 4-metil-2-pentenilo, 1-metil-3-pentenilo, 2-metil-3-pentenilo, 3-metil-3-pentenilo, 4-metil-3-pentenilo, 1-metil-4-pentenilo, 2-metil-4-pentenilo, 3-metil-4-pentenilo, 4-metil-4-pentenilo, 1, 1 -dimetil- 2-butenilo, 1, 1 -dimetil-3-butenilo, 1,2-dimetil-1-butenilo, 1,2-dimetil-2-butenilo, 1,2-dimetil-3-butenilo, 1,3-dimetil-1-butenilo, 1,3-dimetil-2-butenilo, 1,3-dimetil-3-butenilo, 2,2-dimetil-3-butenilo, 2,3-dimetil-1 -butenilo, 2,3-dimetil-2-butenilo, 2.3- dimetil-3-butenilo, 3, 3-dimetil-1 -butenilo, 3,3-dimetil-2-butenilo, 1 -etil-1-butenilo, 1 -etil-2-butenilo, 1 -etil-3-butenilo, 2-etil-1-butenilo, 2-etil-2-butenilo, 2-etil-3-butenilo, 1,1,2-trimetil-2-propenilo, 1-etil-1-metil-2-propenilo, 1-etil-2-metil-1-propenilo o 1-etil-2-metil-2-propenilo;
- alquinilo de C2-C6: por ejemplo etinilo, 1 -propinilo, 2-propinilo, 1-butinilo, 2-butinilo, 3-butinilo, 1-metil-2-propinilo, 1-pentinilo, 2-pentinilo, 3-pentinilo , 4-pentinilo, 1 -metil-2-butinilo, 1 -metil-3-butinilo, 2-metil-3-butinilo, 3-metil-1-butinilo, 1, 1 -dimetil-2-propinilo, 1 -etilo-2-propinilo, 1-hexinilo, 2-hexinilo, 3-hexinilo, 4-hexinilo, 5-hexinilo, 1 -metil-2-pentinilo, 1 -metil-3-pentinilo, 1-metil-4-pentinilo, 2-metil-3-pentinilo, 2-metil-4-pentinilo, 3-metil-1-pentinilo, 3-metil-4-pentinilo, 4-metil-1-pentinilo, 4-metil-2-pentinilo, 1, 1 -dimetil-2-butinilo, 1, 1 -dimetil-3-butinilo, 1,2-dimetil-3-butinilo, 2,2-dimetil-3-butinilo, 3,3-dimetil-1-buti nilo, 1 -etil-2-butinilo, 1-etil-3-butinilo, 2-etil-3-butinilo o 1 -etil-1 -metil-2-propinilo;
- alquileno de C2-C10: una cadena de carbono lineal que tiene de 2 a 10 átomos de carbono y que tiene solo enlaces simples carbono-carbono, por ejemplo, etileno (CH2CH2), n-propileno (CH2CH2CH2), n-butileno (CH2CH2CH2CH2), n-pentileno (CH2CH2CH2CH2CH2), n-hexileno (-(CH2)6-), n-heptileno (-(CH2)7-), n-octileno (-(CH2)8- ), n-nonileno (-(CH2)9-) y n-decileno(-(CH2)10-);
- cadena de alquenileno C2-C10: una cadena de carbono lineal que tiene de 2 a 10 átomos de carbono y al menos un doble enlace carbono-carbono y sin triple enlace carbono-carbono, por ejemplo, CH=CH, CH=CH-CH2 , CH=CH-CH2CH2 , CH=CHCH=CH2 y CH=CH-CH2CH2CH2 ;
- haloalquilo de C1-C6 : un radical de C1-C6-alquilo como se mencionó anteriormente que está parcial o totalmente sustituido con flúor, cloro, bromo y/o yodo; es decir, por ejemplo, clorometilo, diclorometilo, triclorometilo, fluorometilo, difluorometilo, trifluorometilo, clorofluorometilo, diclorofluorometilo, clorodifluorometilo, bromometilo, yodometilo, 2-fluoroetilo, 2-cloroetilo, 2-bromoetilo, 2-yodoetilo, 2,2-difluoroetilo, 2,2,2-trifluoroetilo, 2-cloro-2-fluoroetilo, 2-cloro-2,2-difluoroetilo, 2,2-dicloro-2-fluoroetilo, 2,2,2-tricloroetilo, pentafluoroetilo, 2-fluoropropilo, 3-fluoropropilo, 2,2-difluoropropilo, 2,3-difluoropropilo, 2-cloropropilo, 3-cloropropilo, 2,3-dicloropropilo, 2-bromopropilo, 3-bromopropilo, 3,3,3-trifluoropropilo, 3,3,3-tricloropropilo, 2,2,3,3,3-pentafluoropropilo, heptafluoropropilo, 1-(fluorometil)-2-fluoroetilo, 1-(clorometil)-2-cloroetilo, 1-(bromometil)-2-bromoetilo, 4-fluorobutilo, 4-clorobutilo, 4-bromobutilo, nonafluorobutilo, 5-fluoropentilo, 5-cloropentilo, 5-bromopentilo, 5-yodopentilo, undecafluoropentilo, 6-fluorohexilo, 6-clorohexilo, 6-bromohexilo, 6-yodohexilo o dodecafluorohexilo.
El término "arilo de C6-C20" se refiere a un grupo carbocíclico aromático insaturado de 6 a 20 átomos de carbono que tiene un solo anillo (por ejemplo, fenilo) o múltiples anillos condensados (fusionados), en el que al menos un anillo es aromático (por ejemplo, naftalenilo o dihidrofenantrenilo). Los ejemplos de arilos de C6-C20 incluyen fenilo, naftalenilo, antracenilo, indenilo o fenantrenilo. Un grupo arilo preferido es el fenilo.
En otra forma de realización, el alqueno tetrasustituido se selecciona de terpenos, preferiblemente terpenos cíclicos, más preferiblemente p-mentadienos e incluso más preferiblemente terpinoleno (la).
El término "terpenos" como se usa en este documento se refiere a sustancias naturales construidas a partir de unidades básicas y derivados de isopreno. Dependiendo del número de unidades básicas, las unidades de terpeno se clasifican en monoterpenos, sesquiterpenos, diterpenos, sesterpenos, triterpenos y tetraterpenos.
En otra forma de realización, el alqueno tetrasustituido se selecciona entre terpenos cíclicos que comprenden al menos un (preferiblemente uno) doble enlace exocíclico o endocíclico, en particular al menos un (preferiblemente uno) doble enlace exocíclico o endocíclico tetrasustituido.
En otra forma de realización, el alqueno tetrasustituido se selecciona de terpenos cíclicos que comprenden al menos un (preferiblemente uno) doble enlace exocíclico, en particular al menos un (preferiblemente uno) doble enlace exocíclico tetrasustituido.
En otra forma de realización, el alqueno tetrasustituido se selecciona de terpenos cíclicos que comprenden al menos un (preferiblemente uno) doble enlace endocíclico, en particular al menos un (preferiblemente uno) doble enlace endocíclico tetrasustituido.
En otra forma de realización, el alqueno tetrasustituido se selecciona entre terpenos cíclicos que comprenden al menos un (preferiblemente uno) doble enlace exocíclico, en particular al menos un (preferiblemente uno) doble enlace exocíclico tetrasustituido, y al menos un (preferiblemente uno) doble enlace endocíclico, en particular al menos un doble enlace endocíclico (preferiblemente uno) di- o trisustituido (preferiblemente trisustituido).
El término "doble enlace exocíclico" como se usa en este documento se refiere a un doble enlace entre dos átomos de carbono en el que al menos un átomo de carbono del doble enlace no es constituyente del sistema de anillo carbocíclico. En una forma de realización, el término "doble enlace exocíclico" se refiere a un doble enlace entre dos átomos de carbono en el que un átomo de carbono del doble enlace no es constituyente del sistema de anillo carbocíclico, mientras que el otro átomo de carbono del doble enlace es constituyente del sistema de anillo carbocíclico. En otra forma de realización, el término "doble enlace exocíclico" se refiere a un doble enlace entre dos átomos de carbono en el que ambos átomos de carbono del doble enlace no son constituyentes del sistema de anillo carbocíclico.
El término "doble enlace endocíclico" como se usa en este documento se refiere a un doble enlace entre dos átomos de carbono en el que ambos átomos de carbono del doble enlace son constituyentes del sistema de anillo carbocíclico.
Los términos "doble enlace exocíclico" y "doble enlace endocíclico" se ilustran además mediante el siguiente esquema:
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En otra forma de realización de esta invención, el alqueno tetrasustituido es terpinoleno de fórmula (la) y el epóxido correspondiente es epóxido de terpinoleno de formula (Ila)
Por tanto, esta invención se refiere a un procedimiento para la epoxidación de terpinoleno de fórmula (la) en epóxido de terpinoleno de fórmula (Ila) que comprende hacer reaccionar el terpinoleno de fórmula (la) con ácido perfórmico preparado in situ a partir de ácido fórmico y peróxido de hidrógeno en presencia de al menos un agente regulador de pH.
Otros nombres de terpinoleno (la) incluyen p-mentha-1,4(8)-dieno, 1 -metil-4-( 1 -metiletilideno) ciclohexeno o 4-isopropiliden-1-metilciclohexeno. El terpinoleno solía fabricarse mediante destilación fraccionada de trementina de madera. Ahora se produce mediante el tratamiento de alfa-pineno con ácido fosfórico acuoso a 75°C (véase la publicación de Eggersdorfer, M.; Terpenes. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Vol. 36, 2012, Wiley-VCH Verlag, Weinheim).
La epoxidación del alqueno tetrasustituido según la presente invención se lleva a cabo haciendo reaccionar el alqueno tetrasustituido con ácido perfórmico preparado in situ a partir de ácido fórmico y peróxido de hidrógeno.
El ácido fórmico se puede utilizar como material puro o como solución acuosa, preferiblemente una que comprenda al menos 88% en peso, más preferiblemente 95% en peso e incluso más preferiblemente 98% en peso de ácido fórmico.
El peróxido de hidrógeno se puede usar aquí en todas las formas disponibles comercialmente, por ejemplo, en forma de soluciones acuosas de peróxido de hidrógeno, como peróxido de hidrógeno puro, peróxido de hidrógeno anhidro disuelto en disolventes orgánicos o en forma de compuestos que son capaces de liberar peróxido de hidrógeno en las condiciones de reacción (por ejemplo, peróxidos metálicos tales como peróxido de magnesio o peróxido de zinc) así como productos de adición de peróxido de hidrógeno, tales como, por ejemplo, peróxido de hidrógeno de urea (también abreviado como "UHP"). La forma más común de peróxido de hidrógeno de urea es el producto de adición de urea y peróxido de hidrógeno de 1: 1 molar (CO(NH2)2^H2O2).
En una forma de realización preferida, se usa peróxido de hidrógeno como solución acuosa, por lo que la concentración de la solución no es crítica. Preferiblemente, la solución acuosa de peróxido de hidrógeno comprende al menos 30% en peso y más preferiblemente al menos 50% en peso de peróxido de hidrógeno. Normalmente, la solución acuosa de peróxido de hidrógeno comprende del 10% al 70% en peso, preferiblemente del 30 al 50% en peso de peróxido de hidrógeno.
La relación molar de ácido fórmico al alqueno tetrasustituido, en particular terpinoleno (la), puede variar ampliamente y depende de las condiciones de reacción utilizadas, pero generalmente es de 0.1:1 a 2:1, preferiblemente de 0.3:1 a 1.5:1, más preferiblemente de 0.5:1 a 1.2:1 e incluso más preferiblemente de 0.5:1 a 1:1.
La relación molar entre el peróxido de hidrógeno y el alqueno tetrasustituido, en particular el terpinoleno (la), también puede variar ampliamente y depende de las condiciones de reacción utilizadas, pero generalmente es de 0.4:1 a 2.5:1, preferiblemente de 0.7:1 a 2:1, más preferiblemente de 0.9:1 a 1.8: e incluso más preferiblemente de 1:1 a 1.6:1.
La epoxidación del alqueno tetrasustituido según la presente invención se lleva a cabo en presencia de al menos un agente regulador de pH.
Es preferible que el pH de la mezcla de reacción se mantenga dentro de un intervalo de 1 a menos de 7, más preferiblemente dentro de un intervalo de 1 a 5, aún más preferiblemente dentro de un intervalo de 2 a 4 e incluso más preferiblemente dentro de un intervalo de 2 a 3.
Por tanto, en una forma de realización preferida, el agente regulador de pH es capaz de mantener el pH de la mezcla de reacción dentro de un intervalo de 1 a menos de 7, más preferiblemente dentro de un intervalo de 1 a 5, aún más preferiblemente dentro de un intervalo de 2 a 4 e incluso más preferiblemente dentro de un intervalo de 2 a 3.
En otra forma de realización preferida, el agente regulador de pH está presente en una cantidad suficiente para mantener el pH de la mezcla de reacción dentro de un intervalo de 1 a menos de 7, más preferiblemente dentro de un intervalo de 1 a 5, aún más preferiblemente dentro de un intervalo de 2 a 4 e incluso más preferiblemente dentro de un intervalo de 2 a 3.
La relación molar del agente regulador de pH al alqueno tetrasustituido, en particular terpinoleno (la), puede variar y depende de la naturaleza del agente regulador de pH y de las condiciones de reacción utilizadas, pero generalmente es de 0.1: 1 a 2.5: 1, preferiblemente de 0.2:1 a 1.5:1, más preferiblemente de 0.2:1 a 1:1 e incluso más preferiblemente de 0.2:1 a 0.7:1.
Preferiblemente, el agente regulador de pH se selecciona de sales de ácidos inorgánicos, sales de ácidos orgánicos y cualquier combinación de los mismos, más preferiblemente se selecciona de sales de metales alcalinos y metales alcalinotérreos de ácidos inorgánicos, ácidos orgánicos y cualquier combinación de los mismos.
El término "metal alcalino" como se usa en este documento incluye, pero no se limita a, litio, sodio y potasio.
El término "metal alcalinotérreo" como se usa en este documento incluye, pero no se limita a, calcio y magnesio.
Más preferiblemente, el agente regulador de pH es una sal seleccionada de fosfatos, formiatos, acetatos, carbonatos, citratos, sulfatos, cacodilatos, fumaratos, malatos, tartratos y cualquier combinación de los mismos, incluso más preferiblemente seleccionados entre fosfatos, formiatos, acetatos, carbonatos, citratos, sulfatos y cualquier combinación de los mismos y, en particular, seleccionados entre fosfatos, formiatos y cualquier combinación de los mismos. Del modo más preferible, el agente regulador de pH es una sal seleccionada de fosfatos.
El término "fosfatos" como se usa en este documento se refiere a sales que comprenden un ion fosfato (PO43-), un ion hidrógeno fosfato (HPO42-), un ion dihidrógeno fosfato (H2PO4-), un ion difosfato (P2O74-), un ion difosfato de hidrógeno (HP2O73-), un ion dihidrógeno-difosfato (H2P2O72-), un ion polifosfato (PnO3n+1(n+2)-, donde n es un número entero mayor que o igual a 3) como, por ejemplo, un ion trifosfato (P3O105-) o un ion tetrafosfato (P4O146-), o un ion metafosfato cíclico ((PO3-)n donde n es un número entero mayor o igual a 3) tal como, por ejemplo, un ion trimetafosfato cíclico (P3O93-).
El término "formiatos" como se usa en este documento se refiere a sales derivadas de ácido fórmico, es decir, sales que comprenden el ion formiato o metanoato (HCOO-).
El término "acetatos", como se usa en el presente documento, se refiere a sales derivadas de ácido acético; es decir, sales que comprenden el ion acetato o etanoato (CH3COO-).
El término "carbonatos" como se usa en este documento se refiere a sales que comprenden el ion carbonato (CO32-) o el ion bicarbonato (HCO3-).
El término "citratos" como se usa en este documento se refiere a sales derivadas de ácido cítrico, es decir, sales que comprenden el ion citrato (C3H5O(COO)33-).
El término "cacodilatos" como se usa en este documento se refiere a sales derivadas de ácido cacodílico, es decir, sales que comprenden el ion cacodilato ((CH3)2AsO2-).
El término fumaratos, como se usa aquí, se refiere a sales derivadas de ácido fumárico, es decir, sales que comprenden el di-anión fumarato (-OOC-CH=CH-COO-).
El término "malatos" como se usa en este documento se refiere a sales derivadas de ácido málico, es decir, sales que comprenden el di-anión malato (-OOC-CH2-CH(OH)-COO-).
El término "tartratos" como se usa en este documento se refiere a sales derivadas de ácido tartárico, es decir, sales que comprenden el di-anión tartrato (-OOC-CH(OH)-CH(OH)-COO‘).
El término "sulfatos", como se usa en este documento, se refiere a sales derivadas de ácido sulfúrico, es decir, sales que comprenden el ion sulfato (SO42' ).
Más preferiblemente, el agente regulador de pH se selecciona entre fosfatos de metales alcalinos y alcalinotérreos, formiatos de metales alcalinos y alcalinotérreos, acetatos de metales alcalinos y alcalinotérreos, carbonatos de metales alcalinos y alcalinotérreos, citratos de metales alcalinos y de metales alcalinotérreos, sulfatos de metales alcalinos y de metales alcalinotérreos y cualquier combinación de los mismos, incluso más preferiblemente seleccionados de fosfatos de metales alcalinos y alcalinotérreos, formiatos de metales alcalinos y alcalinotérreos, acetatos de metales alcalinos y metales alcalinotérreos, carbonatos de metales alcalinos y metales alcalinotérreos, citratos de metales alcalinos y metales alcalinotérreos y cualquier combinación de los mismos, en particular seleccionados de fosfatos de metales alcalinos y de metales alcalinotérreos, formiatos de metales alcalinos y de metales alcalinotérreos y cualquier combinación de los mismos, más preferiblemente seleccionados de fosfatos de metales alcalinos, formiatos de metales alcalinos y cualquier combinación de los mismos.
En otra forma de realización, el agente regulador de pH se selecciona de fosfatos de metales alcalinos y metales alcalinotérreos, preferiblemente fosfatos de metales alcalinos.
En otra forma de realización, el agente regulador de pH se selecciona de hidrógeno fosfatos de di-(metal alcalino), dihidrógeno fosfatos de metales alcalinos, formiatos de metales alcalinos, acetatos de metales alcalinos, bicarbonatos de metales alcalinos, citratos de metales alcalinos, sulfatos de metales alcalinos y cualquier combinación de los mismos, preferiblemente a partir de hidrógeno fosfatos de di-(metales alcalinos), formiatos de metales alcalinos y cualquier combinación de los mismos. Del modo más preferible, el agente regulador de pH se selecciona de hidrógeno fosfatos de di-(metal alcalino).
En otra forma de realización, el agente regulador de pH se selecciona de fosfato de litio, fosfato de sodio, fosfato de potasio, fosfato de calcio, fosfato de magnesio, hidrógeno fosfato de dilitio, hidrógeno fosfato de disodio, hidrógeno fosfato de dipotasio, hidrógeno fosfato de calcio, hidrógeno fosfato de magnesio, dihidrógeno fosfato de litio, dihidrógeno fosfato de sodio, dihidrógeno fosfato de potasio, dihidrógeno fosfato de calcio, dihidrógeno fosfato de magnesio, formiato de litio, formiato de sodio, formiato de potasio, formiato de calcio, formiato de magnesio, acetato de litio, acetato de sodio, acetato de potasio, acetato de calcio, acetato de magnesio, carbonato de litio, carbonato de sodio, carbonato de potasio, carbonato de calcio, carbonato de magnesio, bicarbonato de litio, bicarbonato de sodio, bicarbonato de potasio, bicarbonato de calcio, bicarbonato de magnesio, citrato de litio, citrato de sodio, citrato de potasio, citrato de calcio, citrato de magnesio, sulfato de litio, sodio sulfato, sulfato de potasio, sulfato de calcio, sulfato de magnesio y cualquier combinación de los mismos.
Más preferiblemente, el agente regulador de pH se selecciona entre hidrógeno fosfato disódico, hidrógeno fosfato de dipotasio, dihidrógeno fosfato de sodio, dihidrógeno fosfato de potasio, formiato de sodio, formiato de potasio, acetato de litio, acetato de sodio, acetato de potasio, acetato de calcio, acetato de magnesio, carbonato de calcio, bicarbonato de sodio, bicarbonato de potasio, citrato de sodio, citrato de potasio, sulfato de litio, sulfato de sodio, sulfato de potasio, sulfato de calcio, sulfato de magnesio y cualquier combinación de los mismos.
Incluso más preferiblemente, el agente regulador de pH se selecciona de hidrógeno fosfato disódico, hidrógeno fosfato de dipotasio, dihidrógeno fosfato de sodio, dihidrógeno fosfato de potasio, formiato de sodio, formiato de potasio, acetato de sodio, acetato de potasio, bicarbonato de sodio, bicarbonato de potasio, citrato de sodio, citrato de potasio, sulfato de sodio, sulfato de potasio y cualquier combinación de los mismos.
En particular, el agente regulador de pH se selecciona de hidrógeno fosfato disódico, formiato sódico y cualquier combinación de los mismos. Del modo más preferible, el agente regulador de pH es hidrógeno fosfato disódico.
En una forma de realización preferida, el procedimiento de esta invención se lleva a cabo en presencia de al menos un disolvente orgánico inerte. Por "disolvente orgánico inerte" se entiende un disolvente orgánico que, en las condiciones de reacción del procedimiento de esta invención, no entra en ninguna reacción apreciable ni con los reactivos ni con los productos.
En otra forma de realización, el procedimiento de esta invención se lleva a cabo en ausencia de al menos un disolvente orgánico inerte.
En otra forma de realización, el disolvente orgánico inerte se selecciona entre disolventes orgánicos inertes no halogenados.
El disolvente orgánico inerte utilizado en el procedimiento de esta invención se selecciona preferiblemente de hidrocarburos alifáticos no halogenados, hidrocarburos cicloalifáticos no halogenados, hidrocarburos aromáticos no halogenados, hidrocarburos alifáticos halogenados, hidrocarburos aromáticos halogenados, amidas, éteres, ésteres, cetonas, nitrilos y cualquier combinación de los mismos.
Los ejemplos de hidrocarburos alifáticos no halogenados adecuados incluyen pentano, hexano, heptano y similares. Se da preferencia a los hidrocarburos alifáticos saturados que tienen de 5 a 10 átomos de carbono.
Ejemplos de hidrocarburos cicloalifáticos no halogenados adecuados incluyen ciclopentano, ciclohexano, cicloheptano y similares. Se da preferencia a los hidrocarburos cicloalifáticos saturados no halogenados que tienen de 5 a 10 átomos de carbono. Se prefiere particularmente el ciclohexano.
Ejemplos de hidrocarburos aromáticos no halogenados adecuados incluyen tolueno, o-xileno, m-xileno, p-xileno, etilbenceno, 2-propilbenceno (cumeno), 2-isopropiltolueno (o-cimeno), 3-isopropiltolueno (m-cimeno), 4-isopropiltolueno (p-cimeno), 1,3,5-trimetilbenceno (mesitileno) y similares. Se da preferencia a tolueno, o-xileno, mxileno, p-xileno, etilbenceno, 1,3,5-trimetilbenceno (mesitileno) y cualquier combinación de los mismos. Son especialmente preferidos entre los hidrocarburos aromáticos no halogenados el tolueno, o-xileno, m-xileno, p-xileno y cualquier combinación de los mismos, y tolueno es el más preferido.
Ejemplos de hidrocarburos alifáticos halogenados adecuados incluyen cloruro de metileno, cloroformo, tetracloruro de carbono, 1,2-dicloroetano, 1,1,1,2-tetracloroetano, 1,1,2,2-tetracloroetano, 1, 1 -dicloroetileno, 1,2-dicloroetileno y similares. Se da preferencia al cloruro de metileno y 1,2-dicloroetano y cualquier combinación de los mismos.
Ejemplos de hidrocarburos aromáticos halogenados adecuados incluyen clorobenceno, bromobenceno, odiclorobenceno, m-diclorobenceno, a,a,a-trifluorotolueno (benzotrifluoruro) y similares.
Los ejemplos de amidas adecuadas incluyen N,N-dimetilformamida, dimetilacetamida, dietilacetamida y similares.
Ejemplos de éteres adecuados incluyen éteres cíclicos y acíclicos tales como dietiléter, diisopropiléter, n-butilmetiléter, isobutilmetiléter, sec-butilmetiléter, terc-butilmetiléter, ciclopentilmetiléter, tetrahidrofurano, 1,4-dioxano y similares.
Los ejemplos de ésteres adecuados incluyen acetato de etilo, acetato de n-propilo, acetato de isopropilo, acetato de terc-butilo y similares.
Los ejemplos de cetonas adecuadas incluyen acetona, metiletilcetona, metilisopropilcetona, metilisobutilcetona, ciclopropilmetilcetona y similares.
Los ejemplos de nitrilos adecuados incluyen acetonitrilo, benzonitrilo y similares.
En una forma de realización preferida, el disolvente orgánico inerte se selecciona de hidrocarburos alifáticos no halogenados, hidrocarburos aromáticos no halogenados, hidrocarburos alifáticos halogenados, éteres, hidrocarburos aromáticos halogenados y cualquier combinación de los mismos.
En una forma preferida de realización más preferida, el disolvente orgánico inerte se selecciona entre heptano, tolueno, o-xileno, m-xileno, p-xileno, etilbenceno, 1,3,5-trimetilbenceno (mesitileno), cloruro de metileno, terc-butil metil éter y cualquier combinación de los mismos.
En una forma de realización aún más preferida, el disolvente orgánico inerte se selecciona de heptano, tolueno, cloruro de metileno, terc-butil metil éter y cualquier combinación de los mismos.
En otra forma de realización, el disolvente orgánico inerte se selecciona de hidrocarburos no halogenados, preferiblemente de hidrocarburos alifáticos no halogenados, hidrocarburos cicloalifáticos no halogenados, hidrocarburos aromáticos no halogenados y cualquier combinación de los mismos, más preferiblemente de heptano, ciclohexano, cicloheptano, tolueno, o-xileno, m-xileno, p-xileno, etilbenceno, 1,3,5-trimetilbenceno (mesitileno) y cualquier combinación de los mismos.
Aún más preferiblemente, el disolvente orgánico inerte se selecciona de heptano, tolueno, terc-butil metil éter y cualquier combinación de los mismos.
Los disolventes orgánicos inertes particularmente preferidos son los hidrocarburos aromáticos no halogenados, especialmente los alquilbencenos no halogenados que están mono-, di- o trialquilsustituidos con un grupo alquilo que contiene cada uno de 1 a 3 átomos de carbono, y en particular los seleccionados del grupo que consiste en tolueno, o-xileno, m-xileno, p-xileno y cualquier combinación de los mismos. Del modo más preferible, el disolvente orgánico inerte es tolueno.
La relación en volumen del disolvente orgánico inerte al alqueno tetrasustituido, en particular al terpinoleno (la), es generalmente de 0.01:1 a 20:1, preferiblemente de 0.1:1 a 15:1, más preferiblemente de 0.5:1 a 10:1, y del modo más preferible de 1:1 a 5:1.
El procedimiento de la presente invención se puede llevar a cabo a presión atmosférica o bajo presión ligeramente elevada o reducida. Normalmente, se emplea la presión atmosférica.
La temperatura utilizada en el procedimiento de la presente invención puede variar ampliamente y es preferiblemente de 0 a 70°C, más preferiblemente de 5 a 60°C e incluso más preferiblemente de 10 a 50°C.
El tiempo de reacción puede variar en un amplio intervalo y depende de una variedad de factores como, por ejemplo, la temperatura, la presión o los reactivos y sustancias auxiliares utilizados. Los tiempos de reacción típicos están en el intervalo de 1 a 20 horas, preferiblemente de 2 a 15 horas y más preferiblemente de 3 a 10 horas.
En una forma de realización preferida, la reacción del alqueno tetrasustituido (en particular terpinoleno (la)) con ácido perfórmico preparado in situ a partir de ácido fórmico y peróxido de hidrógeno comprende las etapas de
(a) Proporcionar una primera mezcla que comprende el alqueno tetrasustituido (en particular terpinoleno (la)), ácido fórmico, el agente regulador de pH y opcionalmente el disolvente orgánico inerte,
(b) Agregar peróxido de hidrógeno a la primera mezcla con agitación para formar una segunda mezcla, y
(c) Agitar la segunda mezcla.
En otra forma de realización, la etapa (a) se lleva a cabo siguiendo las etapas de
(a1) proporcionar una mezcla que comprende el alqueno tetrasustituido (en particular terpinoleno (la)), el agente regulador de pH y opcionalmente el disolvente orgánico inerte, y
(a2) añadir ácido fórmico a la mezcla obtenida en la etapa (a1) para dar la primera mezcla.
La etapa (a) se lleva a cabo preferiblemente a una temperatura de 0 a 30°C, más preferiblemente de 0 a 20°C.
En la etapa (b), el peróxido de hidrógeno se agrega preferiblemente con agitación a la primera mezcla a una temperatura de 10 a 70°C, más preferiblemente de 20 a 60°C e incluso más preferiblemente de 30 a 60°C.
En la etapa (b), el peróxido de hidrógeno se añade preferiblemente con agitación a la primera mezcla durante un período de al menos 10 minutos, más preferiblemente al menos 1 hora, incluso más preferiblemente al menos 3 horas y en particular de 3 a 8 horas.
Preferiblemente, el peróxido de hidrógeno se agrega con agitación a la primera mezcla a una temperatura de al menos 20°C, más preferiblemente al menos 30°C y en particular 30 a 60°C durante un período de al menos 3 horas (en particular 3 a 8 horas). Todas y cada una de estas medidas están destinadas predominantemente a evitar la acumulación del ácido perfórmico explosivo en la mezcla de reacción.
En otra forma de realización, se puede emplear un agente estabilizante en la mezcla de reacción que contiene peróxido. Dichos estabilizadores son bien conocidos y son, por ejemplo, urea, N-óxido de piridina, ácido 2,3-piridinadicarboxílico, ácido 2,6-piridindicarboxílico, fosfatos, difosfatos, polifosfatos, metafosfatos, ácido etilendiaminotetraacético (EDTa ) y cualquier combinación de los mismos. El agente estabilizante debe estar presente en la mezcla de reacción en una cantidad del 0.1 al 10% en peso de la mezcla de reacción.
En otra forma de realización, en la mezcla de reacción puede estar presente un captador de radicales orgánicos. Los ejemplos no limitantes de captadores de radicales orgánicos incluyen fenoles tales como, por ejemplo, hidroquinona, monometilhidroquinona, 2,6-bis(1,1-dimetiletil)-4-metilfenol (BHT) y cualquier combinación de los mismos. El captador de radicales orgánicos se puede utilizar en una cantidad del 0.01 al 10% en peso de la mezcla de reacción.
La etapa (c) se lleva a cabo preferiblemente a una temperatura de 0 a 30°C, más preferiblemente de 0 a 20°C.
En otra forma de realización, se usa una temperatura más alta en la etapa (b) que en la etapa (c). Preferiblemente, la temperatura en la etapa (b) es de 30 a 60°C y la temperatura en la etapa (c) es de 0 a 20°C.
El epóxido correspondiente (en particular el epóxido de terpinoleno (IIa)) se aísla preferiblemente de la reacción final mezcla obtenida en la etapa (c) empleando procedimientos convencionales, por ejemplo, por extracción, en particular extracción con un medio acuoso básico o neutro, destilación y similares.
En otra forma de realización, el exceso de peroxocompuestos presentes en la mezcla de reacción final se reduce antes o después de la puesta a punto de la mezcla de reacción. El término "peroxocompuestos en exceso", como se usa en el presente documento, incluye ácido perfórmico sin reaccionar y/o peróxido de hidrógeno sin reaccionar que todavía están presentes en la mezcla de reacción final obtenida después de completar o completar parcialmente la reacción. Preferiblemente, la mezcla de reacción final o la fase orgánica separada de la mezcla de reacción final se trata con al menos un agente reductor. Se puede emplear cualquier agente reductor adecuado para llevar a cabo el procedimiento de esta invención; sin embargo, se prefiere emplear un agente reductor seleccionado entre sulfitos de metales alcalinos, tiosulfatos, sulfitos de metales alcalinotérreos, dióxido de azufre, formaldehído, para-formaldehído y cualquier combinación de los mismos, más preferiblemente de sulfitos de metales alcalinos, en particular sulfito de sodio (Na2SO3), sulfito de potasio (K2SO3) o una combinación de los mismos. El agente reductor se puede utilizar en forma pura o como solución acuosa, preferiblemente como solución acuosa. Por ejemplo, como agente reductor se emplea una solución acuosa que comprende del 10 al 45% en peso de un sulfito de metal alcalino, en particular sulfito de sodio (Na2SO3), sulfito de potasio (K2SO3) o una combinación de los mismos.
En otra forma de realización, el procedimiento de esta invención comprende además separar la mezcla de reacción final en una fase acuosa y una fase orgánica y eliminar cantidades en exceso de ácido fórmico, ácido perfórmico y peróxido de hidrógeno de la fase orgánica mediante extracción acuosa, en particular con agua o con una solución de base acuosa. Las bases adecuadas empleadas en la solución de base acuosa incluyen, pero no se limitan a, hidróxidos de metales alcalinos y alcalinotérreos, carbonatos de metales alcalinos y alcalinotérreos, bicarbonatos de metales alcalinos y alcalinotérreos o cualquier combinación de los mismos, preferiblemente hidróxidos de metales alcalinos, en particular hidróxido de sodio, hidróxido de potasio o una combinación de los mismos. Por ejemplo, para la extracción acuosa se emplea una solución acuosa que comprende del 1 al 20% en peso de un hidróxido de metal alcalino, en particular hidróxido de sodio, hidróxido de potasio o una combinación de los mismos.
En otra forma de realización, la mezcla de reacción final se destila para obtener el epóxido correspondiente (en particular epóxido de terpinoleno (lis)), opcionalmente el disolvente inerte y un residuo. Además, la fase orgánica obtenida de la separación de fases de la mezcla de reacción final también puede someterse a destilación.
En otra forma de realización, el alqueno tetrasustituido (en particular terpinoleno (la)) se convierte parcialmente en el epóxido correspondiente (en particular epóxido de terpinoleno (IIa)) y se recicla, preferiblemente a la etapa (a) o más específicamente a la etapa (a1). Tal conversión parcial es particularmente ventajosa para aumentar la selectividad hacia la epoxidación del doble enlace tetrasustituido en alquenos tetrasustituidos que contienen al menos un (preferiblemente uno o dos y más preferiblemente uno) doble enlace carbono-carbono adicional (el doble enlace carbono-carbono adicional preferiblemente está disustituido o trisustituido, más preferiblemente trisustituido), por ejemplo, terpinoleno (la). Para este propósito, el alqueno tetrasustituido (en particular el terpinoleno (la)) se aísla de la mezcla de reacción después de la finalización parcial de la reacción utilizando cualquiera o todos los procedimientos de puesta a punto mencionados anteriormente de manera análoga, en particular separación de fases, extracción acuosa de la fase orgánica, tratamiento reductor de la mezcla de reacción obtenida después de la finalización parcial de la reacción o de la fase orgánica obtenida de la separación de fases para eliminar cantidades en exceso de peroxocompuestos y destilación de la mezcla de reacción obtenida después de la finalización parcial de la reacción o de la fase orgánica obtenida de la separación de fases para separar el epóxido correspondiente (en particular epóxido de terpinoleno (lla), alqueno tetrasustituido sin reaccionar (en particular terpinoleno (la) sin reaccionar) y subproductos. La fracción del alqueno tetrasustituido sin reaccionar (en particular terpinoleno (la) sin reaccionar) puede reciclarse a una nueva reacción de epoxidación, y la fracción del epóxido correspondiente (en particular epóxido de terpinoleno (lla)) puede enviarse a una etapa de reacción posterior.
En otra forma de realización, el epóxido de terpinoleno de fórmula (lla) se convierte además en limoneno-4-ol.
En otra forma de realización, el epóxido de terpinoleno de fórmula (lla) se convierte además en terpineno-4-ol.
Preferiblemente, el epóxido de terpinoleno de fórmula (lla) se convierte adicionalmente vía limoneno-4-ol en terpineno-4-ol.
Por ejemplo, el epóxido de terpinoleno de fórmula (lla) puede someterse además a una isomerización de apertura de anillo epóxido que conduce a limoneno-4-ol, seguido opcionalmente de hidrogenación convencional para dar terpineno-4-ol, como se describe, por ejemplo, en el documento GB 1307053.
El terpineno-4-ol se puede utilizar a su vez como material de partida para la síntesis de herbicidas oxabicicloalcanos, en particular de (±)-2-exo-(2-metilbenciloxi)-1-metil-4-isopropil-7-oxabici- clo [2.2.1] heptano como se describe, por ejemplo, en los documentos US 4,487,945 o US 4,542,244.
(±)-2-exo-(2-metilbenciloxi)-1-metil-4-isopropil-7-oxabiciclo [2.2.1] heptano (en el presente documento también denominado "exo-(±)- isómeros", CAS RN 87818-31-3)
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es la mezcla racémica que contiene partes iguales de los dos enantiómeros (+)-2-exo-(2-metilbenciloxi)-1-metil-4-isopropilo-7-oxabiciclo [2.2.1] heptano (en el presente documento también denominado "exo -(+) - isómero", CAS RN 87818-61-9) y (-)-2-exo-(2-metilbenciloxi)-1-metil-4-isopropil-7-oxabiciclo [2.2.1] heptano (también denominado en el presente documento "exo -(-) -isómero", CAS RN 87819-60-1). Los isómeros exo-(±), el isómero exo -(+)- y el isómero exo-(-)- incluyendo su preparación y propiedades herbicidas se describen en el documento EP 0081 893 A2 (véanse los Ejemplos 29, 34, 35). y 62). En el documento US 4,487,945 se describen otros procedimientos de preparación de estos compuestos (véanse las formas de realización 46 y 48). La mezcla racémica (±) -2-exo-(2-metilbenciloxi)-1-metil-4-isopropil-7-oxabiciclo [2.2.1]heptano también se describe en The Pesticide Manual, decimocuarta edición, editor: C.D.S. Tomlin, British Crop Production Council, 2006, artículo 157, páginas 195-196 con su nombre común cinmetilina, su nombre lUPAC éter (1Rs ,2S,4SR)-1 ,4-epoxy-p-ment-2-il-2-metilbencílico y su nombre en Chemical Abstracts exo-(±)-1-metil-4-(1-metiletil)-2-[(2-metilfenil)metoxi]-7-oxabiciclo[2.2.1]heptano.
Cualquiera de epóxido de terpinoleno de fórmula (lla), limoneno-4-ol y terpineno-4-ol son intermedios valiosos en la preparación de (±) -2-exo-(2-metilbenciloxi)-1-metil-4-isopropil-7-oxabiciclo [2.2.1] heptano, cualquiera de sus enantiómeros individuales o cualquier mezcla no-racémica de los mismos.
Cualquiera de epóxido de terpinoleno de fórmula (lla), limoneno-4-ol y terpineno-4-ol puede convertirse adicionalmente en (±) -2-exo-(2-metilbenciloxi)-1-metil-4-isopropil-7-oxabiciclo[2.2.1]heptano, cualquiera de sus enantiómeros individuales o cualquier mezcla no racémica de los mismos. Se puede realizar una conversión adicional en (±)-2-exo-(2-metilbenciloxi)-1-metil-4-isopropil-7-oxabiciclo [2.2.1]heptano, cualquiera de sus enantiómeros individuales o cualquier mezcla no racémica de los mismos mediante procedimientos conocidos en la técnica tales como, por ejemplo, los descritos en los documentos EP 0081 893 A2 y US 4,487,945.
Por tanto, en un aspecto adicional de la presente invención, se proporciona un procedimiento para preparar (±) -2-exo-(2-metilbenciloxi) -1-metil-4-isopropil-7-oxabiciclo [2.2.1] heptano, cualquiera de sus enantiómeros individuales o cualquier mezcla no racémica de los mismos que comprenda las etapas de:
(i) preparar epóxido de terpinoleno de fórmula (lla) (preferiblemente limoneno-4-ol, más preferiblemente terpineno-4-ol) como se describe en el presente documento, y
(ii) convertir epóxido de terpinoleno de fórmula (lla) (preferiblemente limoneno-4-ol, más preferiblemente terpineno-4-ol) en (±)-2-exo-(2-etilbenciloxi)-1-metil-4-isopropil-7-oxabiciclo [2.2.1] heptano, cualquiera de sus enantiómeros individuales o cualquier mezcla no racémica de los mismos.
La invención se ilustra mediante los siguientes ejemplos sin limitarse a ellos ni por ellos.
Ejemplo 1: Epoxidación de terpinoleno en tolueno usando hidrógeno fosfato disódico (Na2HPO4) como agente regulador de pH
600 g (4.141 moles) de terpinoleno (94% p/p) se disolvieron en 1200 g de tolueno en un reactor de vidrio de 4000 ml. Se añadieron 240 g (1.673 mol) de Na2HPO4 (99% p/p) en forma sólida a temperatura ambiente. Se añadieron lentamente 200 g (4.348 mol) de ácido fórmico (100% p/p) a 10-15 °C con agitación (pH inicial: 2.15) antes de que se dosificaran 425 g (6.25 mol) de peróxido de hidrógeno (50% p/p) durante 6 horas a 30 °C (pH final: 2.98). La mezcla se agitó durante 8 horas a 17-18 °C.
Se separaron las fases. Se añadieron 600 ml de solución acuosa de K2SO3 (20% p/p) a la fase orgánica con agitación para la reducción del peróxido. Se separaron las fases y se extrajo la fase orgánica con 600 ml de solución acuosa de NaOH (10%). Finalmente se extrajo la fase orgánica dos veces, cada una con 600 ml de agua desmineralizada y se tomó una muestra para análisis cuantitativo por CG: se determinó un contenido de 27.5% de epóxido de terpinoleno igual a un rendimiento de 79.8%.
La fase orgánica se concentró (evaporación de tolueno) y el fondo de destilación se destiló sobre una columna corta para la purificación del producto.
Ejemplo 2: Epoxidación de terpinoleno en tolueno usando formiato de sodio (NaOOCH) como agente regulador de pH
Se disolvieron 146.8 g (1.013 mol) de terpinoleno (94% p/p) en 300 g de tolueno en un reactor de vidrio de 1000 ml. Se añadieron 28.4 g (0.405 mol) de formiato de sodio (97% p/p) en forma sólida a temperatura ambiente. Se añadieron lentamente 47.1 g (1.013 mol) de ácido fórmico (99% p/p) a < 20 °C con agitación antes de que se dosificaran 103.3 g (1.519 mol) de peróxido de hidrógeno (50% p/p) durante 4 horas a 40 °C. La mezcla se agitó durante 8 h a 17 °C.
Se separaron las fases. Se añadieron 150 ml de solución acuosa de K2SO3 (20% p/p) a la fase orgánica con agitación para la reducción del peróxido. Se separaron las fases y se extrajo la fase orgánica con 150 ml de solución acuosa de NaOH (10%). Finalmente se extrajo la fase orgánica con 150 ml de agua desmineralizada y se tomó una muestra para análisis cuantitativo por CG (cromatografía de gases): se determinó un contenido de 23.4% de epóxido de terpinoleno igual a un rendimiento del 71.0%.
Ejemplo 3: Epoxidación de terpinoleno sin un disolvente orgánico inerte
Se mezclaron 10 g (0.071 mol) de terpinoleno (96% p/p) y 3 g (0.043 mol) de formiato de sodio (97% p/p) a 10-15 °C en un reactor de vidrio de 100 ml. Se añadieron lentamente 3.3 g (0.072 mol) de ácido fórmico (99% p/p) a < 15 °C con agitación antes de que se dosificaran 7.5 g (0.110 moles) de peróxido de hidrógeno (50% p/p) durante 15 min a < 17 °C. La mezcla se agitó durante 2 h a 15 °C, 15 h a 0°C y 8 h a 10 °C y se tomó una muestra para análisis por HPLC. Producto epóxido de terpinoleno: 69% de área, material de partida terpinoleno: 5% de área.
Ejemplo 4: Epoxidación de terpinoleno en tolueno con conversión parcial
Se disolvieron 650 g (4,295 moles) de terpinoleno (90% p/p) en 925 g de tolueno en un reactor de vidrio de 4000 ml. Se añadieron 110 g (1.569 mol) de formiato de sodio (97% p/p) en forma sólida a temperatura ambiente. Se añadieron lentamente 400 g (4.348 mol) de ácido fórmico (100% p/p) a < 20 °C con agitación antes de dosificar 240 g (3.529 mol) de peróxido de hidrógeno (50% p/p) durante 3 horas a 30 °C. Se agitó la mezcla durante 17 h a 0 °C y se tomó una muestra para análisis por HPLC. Producto epóxido de terpinoleno: 54% de área, material de partida terpinoleno: 36% de área. La puesta a punto se realizó de manera similar al ejemplo 1. La fracción de terpinoleno se recicló a un nuevo experimento de epoxidación, y el epóxido de terpinoleno se hizo avanzar a la siguiente etapa de reacción.
Ejemplo 5: Epoxidación de terpinoleno en tolueno usando hidrógeno fosfato disódico (Na2HPO4) como agente regulador de pH
895.4 g (6.00 moles) de terpinoleno (91.3% p/p), 1105.8 g (12.00 moles) de tolueno y 301.26 g (2.10 moles) de Na2HPO4 (99% p/p) se colocaron en un reactor de vidrio a 20 °C. Se añadieron lentamente 279.01 g (6.00 mol) de ácido fórmico (99% p/p) durante 15 minutos con agitación y la mezcla de reacción se calentó a 35 °C. Después, se dosificaron 572.96 g (8.40 mol) de peróxido de hidrógeno (50% p/p) de forma continua durante 5 h a 35 °C a la mezcla de reacción con agitación. La mezcla de reacción se agitó durante 3 horas más a 35 °C.
La fase acuosa se separó y se eliminó. Luego, la mezcla de reacción se enfrió a 20 °C. A la fase orgánica en el reactor se le añadieron 622 g (1.555 mol) de solución de hidróxido de sodio (al 10% en agua) durante 30 minutos a 20 °C y la mezcla se agitó durante 1 h a 20 °C. Se separaron las fases. Se eliminó la fase acuosa inferior. A la fase orgánica en el reactor se le añadieron 622 g de agua desmineralizada y la mezcla se agitó durante 1 h a 20 °C. Se separaron las fases.
Fase de producto orgánico: 2082.3 g.
Se tomó una muestra para análisis cuantitativo por GC: se determinó un contenido de epóxido de terpinoleno al 35.17% igual a un rendimiento del 80.2%.
Ejemplo comparativo 1 (análogo al documento EP 0032990 A1): Epoxidación de terpinoleno en tolueno usando formiato de sodio (NaOOCH) y sulfato de sodio anhidro como agentes reguladores de pH
Se colocaron 149.2 g (1.00 mol) de terpinoleno (91.3% p/p), 184.3 g (2.00 mol) de tolueno, 12.1 g (0.084 mol) de sulfato de sodio anhidro (Na2SO4 , 99% p/p) y 7.9 g (0.112 mol) de formiato de sodio (NaOOCH, 97% p/p) en un reactor de vidrio a 20 °C. Se añadieron lentamente 46.5 g (1.00 mol) de ácido fórmico (99% p/p) durante 15 minutos con agitación y la mezcla de reacción se calentó a 35 °C. Luego, a la mezcla de reacción se dosificaron 95.5 g (1.4 mol) de peróxido de hidrógeno (50% p/p) de forma continua durante 5 h a 35 °C con agitación. La mezcla de reacción se agitó durante 3 horas más a 35 °C.
La fase acuosa se separó y se eliminó. Luego, la mezcla de reacción se enfrió a 20 °C. A la fase orgánica en el reactor se le añadieron 104 g (0.26 mol) de solución de hidróxido de sodio (al 10% en agua) durante 30 minutos a 20 °C y la mezcla se agitó durante 1 h a 20 °C. Se separaron las fases. Se eliminó la fase acuosa inferior. A la fase orgánica en el reactor se le añadieron 103.7 g de agua desmineralizada y la mezcla se agitó durante 1 h a 20 °C. Se separaron las fases. Fase de producto orgánico: 322.3 g.
Se tomó una muestra para análisis cuantitativo por GC: se determinó un contenido de 11.0 % de epóxido de terpinoleno igual a un rendimiento del 23.3 %.

Claims (13)

REIVINDICACIONES
1. Un procedimiento para la epoxidación de un alqueno tetrasustituido en el epóxido correspondiente que comprende hacer reaccionar el alqueno tetrasustituido con ácido perfórmico preparado in situ a partir de ácido fórmico y peróxido de hidrógeno en presencia de al menos un agente regulador de pH en el que el alqueno tetrasustituido es terpinoleno de fórmula (Ia)
Figure imgf000015_0001
y el epóxido correspondiente es epóxido de terpinoleno de fórmula (IIa)
Figure imgf000015_0002
2. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el agente regulador de pH se selecciona de sales de ácidos inorgánicos, sales de ácidos orgánicos y cualquier combinación de los mismos.
3. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en el que el agente regulador de pH es una sal seleccionada entre fosfatos, formiatos, acetatos, carbonatos, citratos, sulfatos y cualquier combinación de los mismos.
4. El procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el agente regulador de pH se selecciona entre fosfatos de metales alcalinos y metales alcalinotérreos, formiatos de metales alcalinos y metales alcalinotérreos y cualquier combinación de los mismos.
5. El procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el agente regulador de pH se selecciona entre fosfatos de metales alcalinos.
6. El procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que el agente regulador de pH se selecciona entre hidrógeno fosfatos de di-(metales alcalinos).
7. El procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que la reacción se lleva a cabo en presencia de al menos un disolvente orgánico inerte.
8. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 7, en el que el disolvente orgánico inerte se selecciona entre hidrocarburos alifáticos no halogenados, hidrocarburos cicloalifáticos no halogenados, hidrocarburos aromáticos no halogenados, hidrocarburos alifáticos halogenados, hidrocarburos aromáticos halogenados, amidas, éteres, ésteres, cetonas, nitrilos y cualquier combinación de los mismos.
9. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 7 u 8, en el que el disolvente orgánico inerte se selecciona entre disolventes orgánicos inertes no halogenados.
10. El procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en el que la temperatura es de 0 a 70°C.
11. El procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en el que el epóxido de terpinoleno de fórmula (IIa) se convierte además vía limoneno-4-ol en terpineno-4-ol.
12. El procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en el que el epóxido de terpinoleno de fórmula (IIa), limoneno-4-ol o terpineno-4-ol se convierte además en (±)-2-exo-(2-metilbenciloxi)-1-metil-4-isopropil-7-oxabiciclo[2.2.1]heptano, cualquiera de sus enantiómeros individuales o cualquier mezcla no racémica de los mismos.
13. Uso de un agente oxidante que comprende peróxido de hidrógeno y ácido fórmico para la epoxidación selectiva in situ del doble enlace exocíclico en terpinoleno de fórmula (Ia)
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