MX2008013382A - Nuevo proceso para la preparacion de 4-hidroxilalquilamino-2-nitro -anisoles. - Google Patents
Nuevo proceso para la preparacion de 4-hidroxilalquilamino-2-nitro -anisoles.Info
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Abstract
Un proceso para la preparación de 4-hidroxialquilamino-2-nitro-ani soles de la Fórmula general (I) (ver fórmula (I)) en donde m es 2 ó 3; por reacción de 4-halógeno-3-nitroanilina de fórmula (II) con un cloroformiato de cloroalquilo de fórmula (III), cierre del anillo alcalino del carbamato resultante y sustituto nucleofílico del átomo de halógeno por un grupo metoxi para formar un derivado de fórmula (IV), y finalmente la apertura del anillo del carbamato cíclico resultante por medio de tratamiento con hidróxilo de metal alcalino metanólico, seguido por neutralización con ácidos orgánicos o inorgánicos, en donde la reacción completa se ejecuta en un medio no acuoso; y un proceso para la preparación de 2-amido-4-hidroxialquilamino-anisoles de fórmula (V) (ver fórmula (V)).
Description
NUEVO PROCESO PARA LA PREPARACIÓN DE 4-HIDROXIALQUILAMINO-2-NITRO- ANISOLES
CAMPO DE LA INVENCIÓN
La presente invención se refiere a un nuevo proceso para la preparación de 4-hidroxialquil-amino-2-nitro-anisoles, los cuales son útiles como intermediarios para la síntesis de agentes de acoplamiento de colorantes para el cabello tales como 4-hidroxialquilamino-2-amino-aznisoles.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
La patente DE-A 38 06 237 describe un proceso para la preparación de N4-sustituido 1 -metoxi-2,4-diaminobenzenos mediante la reacción de 4-amino-2-nitro-anisol con cloroformiatos de cloroalquilo en diferentes mezclas de solvente acuoso que contienen un regulador. Las reacciones se llevan a cabo en un intervalo de temperatura de 70 °C a la temperatura de reflujo de los solventes o mezclas de solventes utilizados; se requiere un tiempo de reacción entre 4 y 12 horas. Los carbamatos de cadena abierta se aislan al añadir agua. Se llevan a cabo amplios pasos en medio acuoso básico fuerte, el cual es completamente desfavorable en términos de la presencia de 4-amino-2-nitro-anisol. La patente DE-A 35 36 066 describe un proceso de múltiples pasos para la preparación de ?,?'-disustituido p-fenilendiamina al reaccionar una 4-halógeno-3-nitroanilina con un cloroformiato de ß-cloroetil y formar una oxazolidona al añadir un hidróxido de metal alcalino en un solvente orgánico, que condensar la oxazolidona con
una amina primaria y al final de la hidrólisis alcalina del producto de reacción. También se han descrito problemas con respecto a los residuos de 4-amino-2-nitro-anisol en la patente de los EE.UU. núm. 5,508,467, la cual se refiere a un proceso para la preparación de hidroxialquilamino-nitro-bencenos. A pesar de que los autores de la patente de los EE.UU. núm. 5,508,467 han reivindicado que los productos altamente puros pueden ser proporcionados por su proceso, la cantidad en el residuo de 4-amino-2-nitro-anisol, que es de 480 ppm, sigue siendo poco convincente. El 4-amino-2-nitro-anisol no puede ser completamente removido por recristalización múltiple sin pérdida considerable en rendimiento. Si los compuestos nitro de destino se reducirían en las correspondientes aminas, por ello, sería imposible separar el subproducto 2,4-diaminoanisol resultante de los compuestos de destino. Por lo tanto, es indispensable encontrar un proceso para la síntesis de 4-hidroxialquilamino-2-nitro-anisoles que dé cantidades extremadamente bajas de residuo 4-amino-2-nitro-anisol, porque para ser utilizado como intermediario para la síntesis de precursores de colorantes para el cabello 4-hidroxialquilamino-2-nitro-anisoles, debe contener cantidades significativamente bajas de 4-amino-2-nitro-anisol que sean factibles por los métodos conocidos en la industria.
BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCIÓN
El objetivo de la presente invención, por ello, es proporcionar un proceso que resuelva los problemas de residuos remanentes de 4-amino-2-nitro-anisol eficientemente. Hoy en día se ha encontrado que el problema descrito anteriormente está resuelto por un proceso de conformidad con nuestra invención.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN
La presente invención se refiere a un nuevo proceso para la preparación de
4-hidroxialquilo-amino-2-nitro-anisoles de la Fórmula general (I) como se describe en el esquema 1 mencionado a continuación
en donde m es 2 ó 3; por reacción de 4-halógeno-3-nitroanilinas de fórmula (II) con cloroformiatos de cloroalquilo (III), cierre del anillo alcalino de los carbamatos y sustitutos nucleofílicos de los átomos de halógenos por un grupo metoxi para formar derivados de fórmula (IV), y finalmente la apertura de anillo de los carbamatos cíclicos resultantes por medio de tratamiento con hidróxido de metal alcalino metanólico, seguido por neutralización con un ácido orgánico o inorgánico, en donde la reacción completa se ejecuta en un medio no acuoso. Esquema 1 : Síntesis de 4-hidroxialquilamino-2-nitro-anisoles de fórmula (I)
(?) (IV) (I)
Los 4-hidroxialquilamino-2-n¡tro-anisoles resultantes son intermediarios importantes para la preparación de 2-amino-4-hidroxialquilamino-anisoles y sus sales, que son útiles como precursores de colorantes para la coloración oxidativa del cabello. Las 4-halógeno-3-nitroanilinas de fórmula (II) como el 4-cloro-3-nitroanilina o especialmente 4-fluoro-3-nitroanilina reaccionan con cloroformiatos de cloroalquilo (III), preferentemente, en solventes apróticos dipolares inertes como dimetilformamida, dimetilacetamida o N-metil-pirrolidona, a través de lo cual la condensación ocurre espontáneamente. Debido al aumento de temperatura, se requiere el enfriamiento externo. La reacción puede llevarse a cabo a temperatura ambiente y el punto de ebullición de los solventes utilizados, pero con respecto a la alta pureza del producto, la temperatura debería ser de 40 °C a 60 °C. Debido a la alta selectividad de la reacción de conformidad con nuestro procedimiento el producto de reacción resultante puede ser usado en el siguiente paso sin cualquier aislamiento o purificación. En el siguiente paso de la síntesis de conformidad con nuestra invención el metóxido alcalino se adiciona a la mezcla de reacción para formar los carbamatos cíclicos; preferentemente, se utiliza una solución comercial de 30 % de metóxido sódico en metanol. Al adicionar tres equivalentes de metóxido alcalino la estructura anisol se forma por desplazamiento nucleofílico del átomo de halógeno aromático. La adición de la solución metóxido sódica conduce a un amplio aumento de temperatura, tal reacción también se dirige bajo enfriamiento externo al mismo intervalo de temperatura (preferentemente de 40 a 60 °C) como se describió para el paso inicial. La apertura del anillo a los compuestos de destino de fórmula (I) se lleva a cabo por tratamiento con hidróxido metal alcalino. Preferentemente, se utiliza una solución metanólica de hidróxidos metal alcalinos, por ejemplo hidróxido sódico o hidróxido de potasio.
Al final de la reacción, la cantidad de alcalina se neutraliza al adicionar un equivalente de un ácido orgánico o inorgánico referido en la cantidad de hidróxido alcalino. Cuando se usa metanol como solvente, se prefiere el uso de ácido acético. Los últimos productos con anillo abierto se precipitan como productos anaranjado-amarillos por adición de agua. Si es necesario, el compuesto de la estructura (I) que contiene el grupo hidroxietilo, puede ser recristalizado a partir de solventes como tolueno o xileno, a través del cual los adsorbentes como carbón activado o tierra diatomácea activada (Hiflo, Diatomeen) pueden ser utilizados. Comparada con el método descrito en la patente DE-A 35 36 066 el paso de condensación inicial de la síntesis de conformidad con nuestra invención se lleva a cabo bajo condiciones más suaves sin calentamiento externo y sin adición de cualquier base. Además, en comparación al método descrito en la patente DE-A 38 06 237 y la patente de los EE.UU. núm. 5,508,467, la síntesis de conformidad con nuestra invención ofrece una reacción con apertura de anillo muy selectiva y más rápida a las correspondiente anilinas de hidroxialquilo. El proceso de conformidad con la presente invención proporciona N-(2-hidroxalquil)-4-metoxi-3-nitroanilina con un contenido extremadamente bajo de 4-amino-2-nitro-anisol. Una ventaja amplia es que tres pasos, principalmente la condensación de las nitroanilinas de halógeno con los cloroformiatos de cloroalquilo, el cierre del anillo a los carbamatos cíclicos y el desplazamiento del átomo de halógeno aromático pueden llevarse a cabo sin aislamiento de los intermediarios. Los pasos de reacción se llevan a cabo en sistemas no acuosos que en contraste a los procesos conocidos en la industria proporcionan productos altamente puros. La alta pureza es indispensable cuando los productos de fórmula (I) se utilizan como intermediarios para la preparación de agentes de acoplamiento de colorantes para el cabello, que pueden ser obtenidos por reducción del grupo nitro a las
correspondientes aminas. Por consiguiente, otro objetivo de la presente invención es un proceso para la síntesis de 2-amino-4-hidroxialquilamino-anisoles de fórmula (V),
en donde m es 2 ó 3; por reacción de 4-halógeno-3-nitroanilinas de fórmula (II) con cloroformiatos de cloroalquilo (III), cierre del anillo alcalino de los carbamatos y sustitutos nucleofílicos de los átomos de halógeno por un grupo metoxi para formar derivados de fórmula (IV), apertura de anillo de los carbamatos cíclicos resultantes por tratamiento con hidróxido de metal alcalino metanólico, seguido por neutralización con ácidos orgánicos e inorgánicos, en donde la reacción completa se ejecuta en un medio no acuoso y, finalmente, la reducción del grupo nitro de los 4-hidroxialquil-amino-2-nitro-anisoles resultantes de fórmula (I) a las correspondientes aminas de fórmula (V) y sus aductos con un ácido orgánico o inorgánico. La reducción de los compuestos nitro de fórmula (I) puede llevarse a cabo por métodos reductores conocidos en la literatura, por ejemplo, una hidrogenación catalítica con hidrógeno y un catalizador Pd/C. Los siguientes ejemplos explicarán el contenido de la invención con mayor detalle sin limitar el alcance a estos ejemplos.
Ejemplos
Ejemplo 1 : Preparación de N-(2-hidroxietilo)-4-metoxi-3-nitroanilina
Paso 1.1 : 3-(4-metoxi-3-nitrofenil)-1.3-oxazolidin-2-ona Se disolvió 4-fluoro-3-nitroanilina (50.0 g, 320 mmol) en 100 mL de N-metil-pirrolidona. Subsecuentemente el cloroformiato de 2-cloroetilo (48.1 g, 336 mmol) se adicionó por goteo bajo enfriamiento externo, con lo cual la temperatura interna se mantuvo por debajo de 60 °C. Después de la terminación de la adición, la agitación continuó durante 30 minutos y luego un 30 % de solución de metóxido de sodio metanólico (230.7 g, 1.28 mol) se adicionó por goteo a tal velocidad que bajo enfriamiento externo, la temperatura se mantiene por debajo de 40 °C. Cuando la adición se completó, se dejó enfriar la mezcla de reacción y luego se virtió en agua fría (2000 mL) y se agitó por 30 minutos adicionales. La suspensión obtenida se filtró, lavó con agua y se secó. Rendimiento: 62.3 g de sólido amarillento (81.7 %). [Comparación de una identidad química confirmada con muestra de referencia.] 1H-NMR (DMSO-de/300 MHz): d = 8.13 (s, 1 H), 7.81 (d, 1 H), 7.42 (d, 1 H), 4.46 (t, 2H), 4.08 (t, 2H), 3.92 ppm (s, 3H).
Paso 1 .2: N-(2-hidroxietil)-4-metoxi-3-nitroanilina El Hidróxido de potasio sólido (3.5 g, 62.4 mmol) se disolvió en metanol (100 mL). Para la solución obtenida, se adicionó 3-(4-metoxi-3-nitrofenil)-1 ,3-oxazolidin-2-ona del paso 1 .1 (5 g, 21 mmol) con lo cual se formó una suspensión amarilla. Luego, la mezcla de reacción se calentó bajo reflujo durante 5 horas y se obtuvo una solución roja.
Con agitación, el ácido acético diluido (3.7 g, 62.4 mmol en 20 mL de agua) se adicionó por goteo a la solución tibia y la mezcla de reacción se enfrió de 0 °C a 5 °C. Se obtuvo una suspensión naranja, la cual se filtró. El sólido resultante se secó. Rendimiento: 3.7 g (83 %). [Comparación de una identidad química confirmada con muestra de referencia.] 1H-NMR (D SO-de/300 MHz): d = 7.13 (d, 1 H); 7.02 (d, 1 H); 6.92 (dd, 1 H); 5.75 (t, 1 H); 4.71 (t, 1 H); 3.54 (m, 2H); 3.40 (s, 3H); 3.08 ppm (m, 2H).
Contenido de 4-amino-2-nitro-anisol (percibido por CROMATOGRAFÍA LÍQUIDA DE ALTA PRESIÓN. HPLC. por sus siglas en inglés): Proceso de conformidad con la patente DE-A 38 06 237: 2500 ppm Proceso de conformidad con la patente de los EE.UU. núm. 5,508,467: 480 ppm Esta invención: 52 ppm
Ejemplo 2: Preparación de N-(3-hidroxipropil)-4-metoxi-3-nitroanilina La 4-fluoro-3-nitroanilina (20.0 g, 128 mmol) se disolvió en 100 mL de dimetilacetamida. Luego el cloroformiato de 3-cloropropilo (22.12 g, 141 mmol) se adicionó por goteo durante 30 minutos bajo enfriamiento externo para mantener la temperatura de reacción por debajo de 60 °C. Después de que la adición se completó, se permitió que la mezcla de reacción enfríe. Luego, un 30 % de solución metanólica de metóxido sódico (92.3 g, 512 mmol) se adicionó por goteo. La velocidad de adición y enfriamiento externo se ajustó para mantener una temperatura interna de 60 °C a 70 °C. Cuando el aumento de temperatura ha cesado, la mezcla de reacción se vierte en 200 mL de agua, se neutraliza con 2n de ácido sulfúrico y se extrae dos veces con 400 mL de etilacetato. Las capas orgánicas combinadas se secaron sobre sulfato sódico, se filtraron y se evaporaron para la sequedad.
Rendimiento: 18.8 g (65 %) de un producto rojizo viscoso. 1H-N R (D SO-de/300 MHz): d = 7.13 (d, 1 H); 6.97 (d, 1 H); 6.87 (dd, 1 H); 5.75 (t, 1 H); 4.50 (t, 1 H); 3.78 (s, 3H); 3.49 (m, 2H); 3.03 (m, 2H); 1 .67 ppm (m, 2H). Ningún 4-amino-2-nitro-anisol puede ser detectado por HPLC (límite de detección de 10 ppm). A menos que se indique de cualquier otra forma, todos los porcentajes expresados en la presente solicitud son porcentajes en peso. Las dimensiones y valores descritos en la presente no se deben entender como estrictamente limitados a los valores numéricos exactos detallados. Por el contrario, sino se especifica de cualquier otra forma, se pretende que cada dimensión se refiera a un valor detallado y a un rango funcionalmente equivalente alrededor de ese valor. Por ejemplo, se pretende que una dimensión descrita como "40 mm" se refiera a "aproximadamente 40 mm".
Claims (8)
1 . Un proceso para la preparación de 4-hidroxialquilamino-2-nitro-anisoles de la Fórmula general (I) caracterizado porque m es 2 ó 3; por reacción de una 4-halógeno-3-nitroanilina de fórmula (II) con un cloroformiato de cloroalquilo (III), cierre del anillo alcalino del carbamato resultante y el sustituto nucleofílico del átomo de halógeno por un grupo metoxi para formar un derivado de fórmula (IV), y finalmente la apertura del anillo del carbamato cíclico resultante por medio de tratamiento con hidróxido de metal alcalino metanólico, seguido por neutralización con un ácido orgánico o inorgánico, caracterizado porque la reacción completa se ejecuta en un medio no acuoso.
2. El proceso de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque la 4-halógeno-3-nitroanilina de fórmula (II) es un 4-cloro-3-nitroanilina o un 4-fluoro-3-nitroanilina.
3. El proceso de conformidad con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado además porque el medio no acuoso es un solvente aprótico inerte dipolar.
4. El proceso de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada además porque los primeros pasos de las dos reacciones se llevan a cabo a una temperatura de 40 °C a 60 °C.
5. El proceso de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado además porque el sustituto nucleofílico del átomo de halógeno se lleva a cabo con 3 equivalentes de metóxido alcalino por equivalente del derivado de fórmula (IV).
6. El proceso de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado además porque el hidróxido metal alcalino es un hidróxido de sodio o un hidróxido de potasio.
7. Un proceso para la preparación de 2-amino-4-hidroxialquilamino-anisoles de la Fórmula general (V) en donde m es 2 ó 3; caracterizado porque el proceso de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 6 está seguido de una reducción del 4-hidroxialquilamino-2-nitro-anisol de fórmula (I).
8. El proceso de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado además porque una hidrogenación catalítica se utiliza para la reducción de 4-hidroxialquilamino-2-nitro-anisol de (I).
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