jueves, 5 de febrero de 2009

Síntesis a escala industrial via reacción de Wittig

La cercanía de muchos de nosotros con la reacción de Wittig a escala de laboratorio me impulsó a escribir esta breve reseña sobre un aspecto más industrial de la misma.
Fue el propio Wittig el que se acercó a la B.A.S.F. al inicio de los años cincuenta, poco después de publicar su primer trabajo (1) sobre la formación de una olefina, a partir de una cetona y un iluro de fósforo en condiciones básicas. Dicha empresa estaba interesada especialmente en la producción de Vitamina A y b-caroteno (Fig 1).


Figura 1 Vitamina A y b- Caroteno, compuestos de producción industrial via reacciones de Wittig.

Sin embargo y como es habitual, muchas dificultades debieron superarse en el escalado hacia una producción de 1000 toneladas. Entre estas dificultades se destacan especialmente: los costos de producción y los estrictos criterios de seguridad a los que debía ser sometido el proceso.
El principal desafío fue la sustitución de fenil litio, un compuesto extremadamente caro y altamente sensible a la humedad y al aire, por una base mucho menos sofisticada. También constituía una limitante importante para la utilización a gran escala de este método, la obtención de oxido de trifenilfosfina como producto secundario (desecho!!). Por lo que fue necesario poner a punto un método de reutilización de dicho compuesto. Se decidió por una estrategia que a la vez de reutilizar el oxido de trifenilfosfina producido, generara trifenilfosfina, un reactivo indispensable para la propia reacción de Wittig. (2)


Esquema 1 Reacción de obtención de trifenilfosfina a partir de oxido de trifenilfosfina

Estudios con diferentes disolvente demostraron que también podía utilizarse EtOH y DMF como medio de reacción abaratando sustancialmente los costos del proceso.

Pero no fue hasta 1971 (3) cuando la producción de Vitamina A entró en producción en la B.A.S.F. El paso clave de dicha síntesis emplea una olefinación de Wittig entre la “unidad” C15 y la “unidad” C5 (tal los nombres con los que se conocen estos reactivos en la jerga) para obtener Vitamina A en forma de acetato (esquema 2).


Esquema 2: Síntesis de acetato de Vitamina A según el proceso B.A.S.F.



El proceso en flujo continuo también solucionó las dificultades inherentes al exceso de calor producido durante la reacción exotérmica.

Esquema 3: Diagrama de flujo continuo para la reacción de Wittig a escala industrial


Una solución de la sal de trifenilfosfonio (C15) en metanol es mezclada continuamente con una solución metanólica del compuesto carbonílico (C5) en el reactor de mezclado (a) y se enfría a -30ºC en un preenfriador (b). Una solución de metoxido de sodio es simultáneamente enfriado a -25ºC en otro preenfriador (c). Ambas soluciones son enviadas a el reactor de mezclado (d) en donde reaccionan. Después de un corto período de tiempo (15 min. aprox.) la temperatura se eleva y se mantiene por debajo de la temperatura de descomposición del iluro de fosforo (entre 0-2ºC). Los productos de reacción incluído el oxido de trifenilfosfina, se pasan a una columna de extracción (e), se acidula con ácido sulfúrico y se extrae el producto deseado a contracorriente con éter de petróleo. El extracto orgánico es lavado nuevamente con una solución acuosa de etanol en una segunda columna (f) para remover las trazas finales de oxido de trifenilfosfina. El producto deseado es finalmente obtenido por evaporación lenta del extracto. El destilado reingresa en el ciclo.
En conclusión, la aplicación presentada en este texto sobre la reacción de Wittig a escala industrial es una pequeña porción de la importancia que ha adquirido la misma con el correr de los años y una demostración más de la incidencia de los conocimientos básicos sobre los procesos económicamente rentables.
Actualmente también se utiliza la reacción de Wittig para la síntesis industrial de b-Caroteno, Citranaxantina y Cantaxantina, entre otros. (4)

1. Wittig,G.;Geissler, G. Justus Liebigs Ann.Chem. 1953, 580, 44.
2. Pommer,H. Angew. Chem. Int. Engl. 1977, 16, 423-429.
3. Reif,W.; Grassner,H. Chem.Ing.Tech. 1973, 45, 646
4. Para ampliar sobre el tema se recomienda consultar: Pommer,H.; Thieme, P.C. Topics in Current Chemistry, 1983, 103, 165-188.


Muchas Gracias Quique


Versión en .pdf aquí

1 comentarios:

Diver dijo...

Muy bueno Quique... esta es mi reacción favorita

 

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