PROCEDE POUR REDUIRE PAR VOIE CATALYTIQUE DES COMPOSES CARBONYLES
PROCEDE POUR REDUIRE PAR VOIE CATALYTIQUE DES COMPOSES CARBONYLES.
La présente invention concerne un procédé pour réduire de façon catalytique des composés carbonyles.
Plus particulièrement, elle se rapporte à un procédé catalytique de transfert d'hydrogène d'alcools à des cétones ou des aldéhydes, en présence de complexes du rhodium ou de l'iridium.
Les produits obtenus comprennent respectivement le composé carbonyle hydrogéné en alcool ou l'alcool déshydrogéné en cétone ou aldéhyde.
Bien que cette invention soit décrite plus particulièrement en référence
à la préparation d'alcools selon la technologie indiquée ci-dessus, elle peut évidemment être considérée comme efficace pour obtenir des composés cétoniques
(aldéhydes et cétones) à partir d'alcools.
Selon un aspect particulier de cette invention, il est possible d'obtenir,. par cette réaction de transfert d'hydrogène, des alcools optiquement actifs à partir de cétones prochirales.
Les produits ainsi obtenus peuvent être utilisés avec profit dans une large gamme d'applications industrielles. En fait, ils représentent des intermédiaires actifs utiles dans des synthèses organiques de façon générale, et tout particulièrement dans le domaine de la chimie fine.
Nombre de ces applications industrielles sont décrites dans la littérature; par exemple, il est possible de préparer du cyclohexanol à partir de cyclo- hexanone et ses dérivés, qui constituent d'intéressants composés dans le domaine des insecticides, de la celluloïde, des solvants pour caoutchoucs, résines, etc; l'a-phényléthanol à partir de l'acétophénone pour des colorants, parfums, etc.
Selon le procédé de l'invention, on peut obtenir en particulier des sélections sélectives de stëro'ides présentant des groupes carbonyles, qui sont intéressantes en pharmacie.
Par exemple, à partir de l'acétate de déhydro-épi-androstérone, on peut obtenir le produit de réduction correspondant du groupe carbonyle placé en position
17.
On connaît bien des méthodes pour préparer des alcools par transfert catalytique d'un atome d'hydrogène d'une molécule provenant d'un alcool primaire ou secondaire à une molécule de cétone ou d'aldéhyde.
<EMI ID=1.1>
cherchée,en fonction des paramètres. De façon générale, il est plus intéressant d'utiliser de l'isopropanol en tant que alcool donneur, car il est facile de séparer l'acétone dérivée de cette déshydrogénation.
On sait utiliser des alkylates d'aluminium (réaction de Meerwein-Ponndorf), mais la nécessité de travailler avec un rapport pratiquement stoechiométrique rend la méthode proposée inintéressante du point de vue industriel.
D'autres catalyseurs décrits dans la littérature peuvent fournir des systèmes hétérogènes, tels que l'hexachlororuthénate de potassium, précipité avec le formiate de sodium et, dans ce cas, il présente des inconvénients qui sont classiques des réactions en phase homogène (durée de vie du catalyseur plus faible, etc.).
On a donc étudié des systèmes de catalyseur qui permettent un travail
en phase homogène.
Ceux-ci comprennent essentiellement des complexes des métaux de transition du groupe VIII, parmi lesquels les éléments les plus étudiés sont ceux qui dérivent de l'iridium, du ruthénium et du rhodium.
Les catalyseurs complexes de formule:
<EMI ID=2.1>
utilisés respectivement dans un milieu acide (HC1), neutre ou alcalin ou fortement alcalin, ont donc été proposés.
En général, on utilise comme alcool donneur de l'isopropanol ou des alcools primaires, en particulier l'alcool benzylique pour des catalyseurs à base de ruthénium.
En général, cependant, l'activité et/ou la stéréosélectivité obtenues dans les substrats des systèmes décrits ci-dessus, tels que des cyclohexanones substituées, n'est pas élevée.
Cela constitue un inconvénient remarquable, puisque la réaction ainsi qu'il est décrit plus haut, est dirigée pour produire électivement des composés de la chimie fine pour lesquels l'aspect stérique est de la plus haute importance.
De plus, les catalyseurs décrits ci-dessus fournissent des vitesses de réaction généralement insatisfaisantes, sans aucun doute inférieures (même de l'ordre de 100 fois) à celles que l'on peut obtenir en utilisant les catalyseurs selon la présente invention, qui conviennent donc remarquablement mieux
à l'échelle industrielle.
Enfin, des synthèses d'alcools optiquement actifs à partir de cétones prochirales par une réaction d'hydrogénation réelle, c'est-à-dire en présence d'hydrogène moléculaire, ont été décrites.
<EMI ID=3.1>
liants de type chiral. De tels liants peuvent être des phosphines, monophos- phines, diphosphines, ferrocénylphosphines, aminophosphines, diphosphinites, ou des catalyseurs à base de complexes aminoalcooliques de type chiral du cobalt.
La réduction catalytique par transfert d'hydrogène d'une liaison double
<EMI ID=4.1>
alors saturées, en présence de catalyseurs complexes (de type achiral) phosphinique du rhodium et de glucides (chiral), ont également été décrites en tant qu'autres méthodes.
Les techniques ci-dessus cependant, ne sont pas directement comprises dans la présente invention, car elles mettent en oeuvre, soit de l'hydrogène en tant qu'agent réducteur, soit qu'elles se rapportent à la réduction d'une
<EMI ID=5.1>
Selon la présente invention, la préparation d'alcools à partir de cétones ou aldéhydes aliphatiques, alicycliques ou aromatiques homo- ou hétérocycliques, constituant les accepteurs d'hydrogène, à la suite d'un transfert catalytique d'hydrogène provenant de donneurs de type glycol ou alcool, qui sont alors déshydrogénés en cétones ou aldéhydes, en présence de complexes particuliers
de rhodium et d'iridium, est remarquablement efficace en raison de la sélectivité de la réaction et des rendements susceptibles d'être obtenus.
Les catalyseurs complexes de rhodium et d'iridium utilisés selon l'invention sont des composés connus en eux-mêmes et ils sont décrits en tant qu'ayant des attitudes catalytiques dans des réactions d'hydrogénation, à savoir des réactions mettant en oeuvre de l'hydrogène moléculaire comme
agent d'hydrogénation de la façon décrite plus haut.
Cette technologie n'a donc aucun rapport avec celle qui est mise en
oeuvre dans la présente invention.
La présente invention représente de cette manière un progrès inattendu
par rapport à ce qu'enseigne l'art antérieur, selon lequel les catalyseurs complexes de rhodium et d'iridium du type décrit plus haut ne présentent pas toujours une sélectivité satisfaisante, et qui décrit l'utilisation de tels catalyseurs dans des réactions d'hydrogénation réelles avec de l'hydrogène gazeux.
L'invention a donc pour objet de fournir un procédé pour réduire de
façon catalytique des composés carbonyles, des cétones ou aldéhydes tels
que définis plus haut, en présence de complexes de rhodium et d'iridium;
cette méthode simple et économique est particulièrement sélective, et permet notamment d'obtenir une forte stéréo et énantio-sélectivité avec des alcools et des glycols servant de donneurs d'hydrogène.
<EMI ID=6.1>
qui se rapporte à un procédé de réduction catalytique de composés carbonyles par une réaction de transfert d'hydrogène provenant d'alcools à des composés aliphatiques, alicycliques, aromatiques, homo- et hétérocycliques carbonyles
(cétones ou aldéhydes), catalysés par des complexes de rhodium et d'iridium, ce procédé étant caractérisé en ce que l'on fait réagir un alcool primaire ou
<EMI ID=7.1>
<EMI ID=8.1>
avec un composé cétonique de formule (II):
<EMI ID=9.1>
dans lesquelles:
<EMI ID=10.1>
un groupe hydrocarbyle, ayant jusqu'à 30 atomes de carbone, éventuellement substitué, à condition qu'au moins un des groupes R" et/ou R'" soit différent respectivement de R et/ou R', en présence d'un catalyseur complexe du rhodium et d'iridium choisi parmi ceux qui sont représentés par les formules suivantes:
<EMI ID=11.1>
dans lesquelles:
<EMI ID=12.1>
CheL est un composé azoté bidentate ayant un rôle chélateur;
L-L est une molécule d'une dioléfine de préférence non-conjuguée, ou de
deux molécules de deux monooléfines;
<EMI ID=13.1>
Y est un atome d'halogène, de préférence du chlore ou du brome;
n est un nombre entier compris entre 0 et 3,
à une température comprise entre environ 20[deg.]C et le point d'ébullition de la masse de la réaction et, de préférence, sous atmosphère inerte et en présence de bases minéralesou d'amines tertiaires.
<EMI ID=14.1>
des esters, des amides, des alkoxy, etc.
Le procédé convient particulièrement pour préparer des alcools à partir des cétones de formule (il) définies plus haut, dans lesquelles :
<EMI ID=15.1> <EMI ID=16.1>
plus haut, ou avec un glycol.
Dans un tel cas, en fait, les produits obtenus peuvent se trouver sous forme d'antipodes optiques.
En choisissant convenablement le composé chélateur azoté bidentate chiral il est donc possible d'obtenir avec un fort rendement et une énantiosélectivité élevée, l'alcool optiquement actif ou l'antipode optique désiré.
De plus, dans le cas où également R et R' de l'alcool sont différents l'un de l'autre, à savoir dans le,cas où on utilise un alcool racémique, à
la fin de la réaction, on obtient une masse réactionnelle qui contient principalement l'isomère optique non-utilisé.
En conclusion, les caractéristiques particulières de l'énantiosélecti.vité dans l'obtention des alcools antipodes optiques désirés à partir des cétones prochirales peuvent être obtenues selon la.présente invention par la mise en oeuvre de catalyseurs et/ou des alcools tels que définis plus haut, contenant des atomes asymétriques, c'est-à-dire chiraux à leur tour, tel
que cela est décrit davantage par la suite.
Enfin, il est possible pour améliorer l'effet d'énantiosélectivité, d'introduire dans le système catalytique en tant que composant auxiliaire,
un composé choisi parmi des amines chirales.
La réaction est généralement réalisée en l'absence de solvants réels,
<EMI ID=17.1>
Cependant, la réaction est compatible avec des solvants inertes classiques, tels que du toluène, du benzène, du méthanol, de-l'eau, etc., seuls ou en mélange.
Les catalyseurs sont utilisés de la façon décrite ci-dessus en présence de petites quantités de bases minérales, de préférence choisies parmi les hydroxydes de sodium, de potassium, du lithium, le carbonate acide de sodium, en un rapport molaire de préférence compris entre 0,1 et 200 pour 1 mole de catalyseur.
Dans une variante, il est également possible de mettre en oeuvre des
<EMI ID=18.1>
Le choix du meilleur rapport de base alcaline ou d'amine au catalyseur au rhodium ou iridium utilisé revêt une importance considérable pour diriger de façon élective le transfert d'hydrogène vers l'obtention du stéréoisomère recherché.
Un tel choix peut être fait selon la nature du substrat, du catalyseur et de la base minérale ou de l'amine, etc.
<EMI ID=19.1>
diriger la réaction vers l'obtention des stéréoisomèresayant un groupe OH
en position équatoriale par la réduction de la concentration de la base minérale, la concentration du catalyseur étant maintenue constante.
Lors du choix du catalyseur, il faut bien noter que pour obtenir une stéréosélectivité de la réaction vis-à-vis du composé recherché, que le rhodium et l'iridium exercent une action pratiquement complémentaire.
En d'autres termes, lorsque l'on utilise des cyclohexanones substituées comme substrats, l'utilisation d'iridium,ou de rhodium fournit principalement et de façon sélective des alcools ayant la fonction hydroxyle respectivement en position équatoriale pour l'iridium et axiale pour le rhodium.
On obtient les meilleurs résultats en soumettant le catalyseur au rhodium
<EMI ID=20.1>
cool donneur ou dans le solvant avant d'y introduire le composé carbonyle, en présence de la base minérale ou des amines tertiaires décrites plus haut et pendant des périodes de temps comprises entre quelques minutes et environ lh.. De cette façon, les catalyseurs de formule (ni) fournissent une activité catalytique optimale s'ils sont soumis à leur tour, avant ce chauffage, à une activation par oxydation dans l'air et/ou dans l'oxygène moléculaire ou du peroxyde d'hydrogène, etc. Cela constitue une mise en oeuvre préférée mais
non absolument nécessaire; par exemple, si l'oléfine est du 1,5-hexadiène,
une telle procédure est même superflue.
La réaction peut être schématisée par l'équation suivante:
<EMI ID=21.1>
dans laquelle les symboles sont tels que définis plus haut.
La réaction est déplacée sélectivement dans la direction préférée en fonction des paramètres (température, catalyse, etc.) et des conditions de travail, par exemple, élimination d'une espèce chimique convenable, etc.
Les complexes de rhodium et/ou d'iridium mis en oeuvre comme catalyseurs selon l'invention sont préparés selon des techniques connues ou classiques.
Par exemple, le complexe de type (III) de formule:
[Rh CheL (1,5-hexadiène)] PF6
dans laquelle le composé chélateur est choisi parmi les:
<EMI ID=22.1> peut être synthétisé par addition du composé chélateur à la solution méthano- lique désaérée de [Rh-hexadiène-Cl]2, suivi d'un traitement éventuel par un
sel contenant l'anion recherché, différent du chlore.
<EMI ID=23.1>
dans lequel le composé chélateur est, par exemple, du 2,2'-dipyridyle (bipy), peut être préparé à partir d'une solution aqueuse de RhCL3,3H20, à laquelle est ajoutée une solution méthanolique chaude du composé chélateur selon un rapport molaire de 1/2. Le mélange réactionnel résultant, chauffé à 60[deg.]C,
est additionné à une petite quantité de chlorhydrate d'hydrazine, puis chauffé à ébullition durant 3 minutes. Après refroidissement de la solution, le produit recherché précipite sous forme d'un solide jaune.
De façon analogue, on peut obtenir le complexe d'iridium de formule:
[Ir CheL (L-L)]CL de type (III),
le composé chélateur est, par exemple:
. de la 3,4,7,8-tétraméthyl-1,10-phénanthroline, et
L-L est du 1,5-cyclooctadiène (COD),
<EMI ID=24.1>
par addition du chélateur en léger excès et précipitation ultérieure avec de l'éther éthylique.
Toutes ces techniques sont connues ou classiques.
Ainsi qu'il est indiqué plus haut, les catalyseurs complexes du rhodium et de l'iridium mis en oeuvre selon l'invention sont représentés par les formules (III) et (IV), dans lesquelles en particulier le composé chélateur bidentate azoté (CheL) est de préférence choisi parmi les:
<EMI ID=25.1>
Il est également possible d'utiliser des chélateurs de formules (V) et
(VI), obtenus à partir de pyridin-2-aldéhyde ou à partir de 2-acyl-pyridine, également substitués (par des groupes alkyles, alcoxyles, etc.) par condensation avec des alkylaryles amines primaires, hydrazines, également N-N-substitués, hydroxylamine (v), ou par condensation d'alpha-dicétones ou d'alphadialdéhydes, tels que le diacétyle ou le glyoxal, avec les amines décrites plus haut (VI):
<EMI ID=26.1>
dans lesquelles: <EMI ID=27.1>
OH, NH2, alkyles et aryles, tous ces radicaux ayant jusqu'à 30 atomes de carbone, et contenant également des groupes fonctionnels, tels que carboxyle, ester, amide, etc.
Les composés chélateurs décrits plus haut de formules (V) et (VI) conviennent particulièrement pour fournir des alcools de type chiral à partir de cétones prochirales.
Des composés chélateurs particulièrement intéressants à ce propos sont représentés par les formules (VI) et (V), dans lesquelles: <EMI ID=28.1> plus haut, contenant des centres chiraux, c'est-à-dire au moins un atome optiquement actif, tel que par exemple:
<EMI ID=29.1>
<EMI ID=30.1> homo- ou hétérocycles. La synthèse des catalyseurs au rhodium et à l'iridium contenant un tel
<EMI ID=31.1>
"Journal of Organometallic Chemistry, 133 (1977), p.377-384.
La 2-pyridinalphényléthylimine (PPEI), la 2-pyridinalnaphtyléthylimine, etc. constituent des composés chélateurs efficaces.
On considère, néanmoins, que certains éléments du groupe de catalyseurs
<EMI ID=32.1>
(VI) sont nouveaux.
La dioléfine non-conjuguée préférée est choisie parmi le 1,5-hexadiène, le norbornadiène et le 1,5-cyclooctadiène(cis-cis); la monooléfine est de préférence le cyclooctène ou l'éthylène; l'anion X- a été défini.
Enfin, le catalyseur selon l'invention peut également être préparé
<EMI ID=33.1>
de dipyridyle en une quantité requise, puis activé de façon décrite plus haut.
Selon l'invention, le catalyseur peut être mis en oeuvre en des quantités variant fortement.
On obtient de bons résultats en utilisant pour une mole de composé car-
<EMI ID=34.1>
Les catalyseurs complexes de rhodium et d'iridium selon l'invention
sont utilisés selon des techniques classiques dans un milieu qui est basique comme spécifié ci-dessus, en raison de la présence de base minérale ou d'amines tertiaires.
Des milieux réactionnels convenables sont de préférence des solutions alcooliques constituées par l'alcool donneur CI) ou le glycol en excès qui joue le rôle de milieu de réaction.
La concentration du composé carbonyle dans la masse de réaction ne constitue pas un facteur critique dans l'étape de la réaction; des valeurs
<EMI ID=35.1>
La réaction est effectuée en présence d'un rapport molaire des réactifs variant dans une large gamme; en pratique, on obtient les meilleurs résultats avec des rapports molaires entre l'alcool donneur et le composé carbonyle accepteur, compris entre environ 1/1 et 20/1, l'alcool en excès constituant le solvant du milieu de réaction.
La concentration du catalyseur dans la masse de réaction est pratique-
<EMI ID=36.1>
La réduction ou réaction de déshydrogénation selon l'invention est réalisée sous la pression normale, et de préférence dans un milieu inerte, tel que de l'azote, de l'argon, etc.
On peut travailler entre 20 et 200[deg.]C, et jusqu'à la température d'ébul- lition de la solution.
Des composés carbonyles réductibles selon l'invention sont, en particulier, parmi les cétones:
. la cyclohexanone, . la 4-terbutyl-cyclohexanone, . la 3-méthyl-cyclohexanone, <EMI ID=37.1> . la 2-mëthyl-cyclohexanone, <EMI ID=38.1> . la propiophénone, . la méthyl-iso-butyl-cétone, <EMI ID=39.1> . le benzyle, <EMI ID=40.1> . des 3-oxostéroïdes, etc.
Des composés ayant plus d'une fonction carbonyle (benzyle) peuvent également être réduits, de telles fonctions étant alors réduites.
Parmi les aldéhydes, on peut citer: le benzaldëhyde et le p-mêthoxybenzaldëhyde. Des alcools donneurs efficaces sont, par exemple: l'alcool isopropylique, éthylique, 2-butylique, benzylique, etc.; le glycol est,
par exemple, du 1,2-cyclodbdëcandiol . On peut mettre en oeuvre des produits industriels.
Le produit est ensuite séparé selon des techniques classiques.
En pratique, il s'agit de séparer le solvant par distillation, la partie à point d'ébullition plus élevé comprenant généralement quantitativement l'alcool, etc.
Selon une mise en oeuvre efficace de l'invention, cette dernière est
mise en pratique de la façon suivante:
Le solvant éventuel et l'alcool donneur, puis la quantité requise de catalyseur ou de catalyseur oxydé et de base dans les rapports convenables
sont introduits dans un réacteur muni d'un système d'alimentation des réactifs et thermogulés. Le catalyseur est alors activé par chauffage, puis additionné du composé carbonyle en un rapport pré-établi, sous courant
d'azote, avec chauffage à la température et pendant le temps déterminé.
A la fin de la réaction, contrôlée par exemple par chromatographie en phase gazeuse, le produit est isolé selon les techniques classiques.
Comme les conditions de travail sont simples et douces, le procédé se déroule de façon particulièrement avantageuse.
De plus, on a la possibilité de réaliser la réduction sélective des composés carbonyles également en présence des liaisons oléfiniques, cette caractéristique est particulièrement intéressante dans l'industrie.
De plus, le procédé selon l'invention permet l'obtention, grâce à la
<EMI ID=41.1>
de l'art, de taux de conversion plus élevés, dépassant 98%, en des périodes de temps plus brèves et avec de plus forts rapports de substrat/catalyseur, atteignant même 1/150 000.
En mettant en oeuvre un composé chélateur azoté chiral, il est possible enfin, de fournir des alcools à partir de cétones, avec de forts rendements et énantiosélectivités, avec de meilleurs capacités de production par unité de temps et par unité catalytique.
D'autres avantages et caractéristiques de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description suivante et des exemples donnés à titre illustratif mais non-limitatif.
Par la suite on utilise les symboles suivants:
<EMI ID=42.1>
50 ml d'isopropanol aqueux (0,2% d'eau) contenant 100 mg de KOH.
La solution résultante est chauffée au reflux durant 5 minutes dans un courant d'azote, puis additionne de 10 ml de cyclohexanone (9,58 x 10-<2> mole).
On chauffe le système au reflux sous atmosphère d'azote pendant 90 mn.
L'analyse par chromatographie en phase gazeuse de la solution indique un taux de conversion en cyclohexanol de, 85%.
<EMI ID=43.1>
EXEMPLE 2
<EMI ID=44.1>
50 ml d'isopropanol aqueux (0,2% d'eau) contenant 100 mg de KOH, puis on chauffe au reflux dans un courant d'azote pendant 5 mn.
Après addition de 5g de 4-terbutyl-cyclohexanone, on chauffe le système au reflux sous atmosphère d'azote durant 90 mn.
L'analyse par chromatographie en phase gazeuse de la solution indique un taux de conversion en cis-4-terbutyl-cyclohexanol + trans-4-terbutyl-cyclohexanol égal à 99%.
Le rapport existant entre l'isomère cis et l'isomère trans est de:
<EMI ID=45.1>
trans
<EMI ID=46.1>
<EMI ID=47.1>
EXEMPLE 3
<EMI ID=48.1>
50 ml d'isopropanol aqueux (0,2% d'eau) contenant 100 mg de KOH, puis on chauffe au reflux dans un courant d'azote pendant 5 mn.
On ajoute alors 5 ml de 3-mëthyl-cyclohexanone, puis on chauffe le système au reflux sous atmosphère d'azote durant 90 mn.
L'analyse par chromatographie en phase gazeuse[deg.]de la solution indique un taux de conversion en trans-3-méthylcyclohexanol + cis-3-méthylcyclohexanol égal à 94%.
Le rapport existant entre l'isomère trans et l'isomère cis est de:
trans/cis = 4,5.
<EMI ID=49.1>
<EMI ID=50.1>
EXEMPLE 4 (sans activation par l'oxygène) .
<EMI ID=51.1>
dans 50 ml d'isopropanol contenant 0,2% d'eau et 100 mg de KOH, puis on chauffe au reflux dans un courant d'azote durant 5 mn. On ajoute alors 5g de 4-terbutylcyclohexanone, puis on chauffe ce système au reflux sous atmosphère d'azote pendant 90 mn.
L'analyse par chromatographie en phase gazeuse de la solution indique un taux de conversion en cis-4-terbutylcyclohexanol + trans-4-terbutylcyclohexanol de 92%.
<EMI ID=52.1>
cis/trans = 2,4.
<EMI ID=53.1>
<EMI ID=54.1>
EXEMPLE 5
<EMI ID=55.1>
dans 50 ml d'isopropanol aqueux (0,2%) d'eau contenant 100 mg de KOH, et on chauffe au reflux dans un courant 'd'azote durant 5 mn.
Après addition de 5g de 4-terbutylcyclohexanone, on chauffe le système au reflux sous courant d'azote pendant 90 mn.
L'analyse par chromatographie en phase gazeuse de la solution indique un taux de conversion en cis-4-terbutyl-cyclohexanol + trans-4-terbutylcyclohexanol de 85%.
Le rapport entre l'isomère cis et l'isomère trans est de :
cis/trans = 1,5.
Rapports:
<EMI ID=56.1>
EXEMPLE 6
<EMI ID=57.1>
aqueux contenant 2% d'eau.
La solution ainsi obtenue est oxydée à l'air, puis traitée au reflux durant 10 mn en présence de 100 mg de KOH sous atmosphère d'azote.
On ajoute ensuite 6,5 ml de cyclohexanone, puis on chauffe le système au reflux pendant 60 mn sous atmosphère d'azote.
La solution, soumise à une analyse par chromatographie en phase gazeuse, indique un taux de conversion en cyclohexanol de 94%.
<EMI ID=58.1>
<EMI ID=59.1>
EXEMPLE 7
<EMI ID=60.1>
d'isopropanol aqueux à 2% d'eau.
La solution résultante est oxydée à l'air, puis traitée au reflux pendant
20 mn en préserrce de 10 mg de KOH.
Après addition de 10 ml de cyclohexanone, le système est chauffé au reflux durant 30 mn sous atmosphère d'azote.
La solution, soumise à une analyse par chromatographie en phase gazeuse, indique un taux de conversion en cyclohexanol de 90%.
Rapports:
<EMI ID=61.1>
EXEMPLE 8
<EMI ID=62.1>
La solution ainsi obtenue est oxydée à l'air puis traitée au reflux pendant 50 mn en présence de 2,24 mg de KOH sous atmosphère d'argon.
On ajoute ensuite 4 ml de cyclohexanone et on chauffe le système au reflux durant 3 h sous atmosphère d'argon.
L'analyse par chromatographie en phase gazeuse de la solution indique un taux de conversion en cyclohexanol de 95%.
<EMI ID=63.1>
<EMI ID=64.1>
EXEMPLE 9
<EMI ID=65.1>
La solution ainsi obtenue est oxydée à l'air puis chauffée au reflux pendant 5 mn en présence de 2,24 mg de KOH sous atmosphère d'argon.
Après addition de 4 ml de cyclohexanone, le système est chauffé au reflux durant 8h sous atmosphère d'argon.
L'analyse par chromatographie en phase gazeuse de la solution indique un taux de conversion en cyclohexanol de 98%.
3 Rapports:
<EMI ID=66.1>
EXEMPLE 10
<EMI ID=67.1>
50 ml d'isopropanol aqueux contenant 0,6% d'eau.
La solution résultante est oxydée à l'air, puis traitée au reflux pendant 50 mn en présence de 2,24 mg de KOH sous atmosphère d'argon.
On ajoute ensuite 8 ml de cyclohexanone et on chauffe le système au reflux durant 19h sous atmosphère d'argon.
L'analyse par chromatographie en phase gazeuse de la solution indique un taux de conversion en cyclohexanol de 98,5%.
<EMI ID=68.1>
<EMI ID=69.1>
EXEMPLE 11
<EMI ID=70.1>
d'isopropanol aqueux contenant 2% d'eau.
La solution résultante est oxydée à l'air, puis traitée au reflux pendant
10 mn en présence de 10 mg de KOH.
On ajoute ensuite 5g de 4-terbutylcyclohexanone et on poursuit le chauffage au reflux.
Après 30 mn de réaction, l'analyse par chromatographie en phase gazeuse de la solution révèle un taux de conversion en cis-4-terbutyl-cyclohexanol + 4-trans-terbutyl-cyclohexanol de 99,5%.
Le rapport entre l'isomère trans et l'isomère cis est de :
trans/cis = 4.
Rapports:
<EMI ID=71.1>
On obtient des résultats analogues en utilisant 5 mg de KOH.
Le taux de conversion est alors de 90% en 60 mn, ou en utilisant 2,5 mg de KOH, il conduit à un taux de conversion de 90% en 120 mn.
EXEMPLE 12
<EMI ID=72.1>
d'oxygène moléculaire dans 50 ml d'isopropanol aqueux contenant 2% d'eau. On chauffe le système au reflux sous atmosphère d'azote pendant 10 mn, en présence de 20 mg de KOH.
Après addition de 5g de terbutyl-cyclohexanone, on chauffe le système au reflux sous atmosphère d'azote durant 6 heures.
On détermine le taux de conversion à 77%.
Rapports:
<EMI ID=73.1>
EXEMPLE 13
<EMI ID=74.1>
d'isopropanol aqueux contenant 2% d'eau.
La solution résultante est oxydée à l'air, puis traitée au reflux pendant
10 mn en présence de 100 mg de KOH sous atmosphère d'azote.
On' ajoute ensuite 5g de 4-terbutyl-cyclohexanone.
<EMI ID=75.1>
Après 60 mn de réaction, l'analyse par chromatographie en phase gazeuse de la solution indique un taux de conversion en cis-4-terbutyl-cyclohexanol + trans-4-terbutyl-cyclohexanol de 99%.
Le rapport entre l'isomère trans et l'isomère cis est de :
trans/cis = 4.
<EMI ID=76.1>
<EMI ID=77.1>
EXEMPLE 14
<EMI ID=78.1>
4
dans 50 ml d'isopropanol aqueux contenant. 1% d'eau, est traité avec 0,56 ml d'une solution aqueuse de KOH (100 mg dans 50 ml d'eau), puis chauffé au reflux durant 1 heure.
On ajoute ensuite 5g de 4-terbutyl-cyclohexanone, et on chauffe le système
au reflux durant 30 mn.
L'analyse par chromatographie en phase gazeuse delà solution indique un taux de conversion de 100% et un rapport trans/cis égal à 22,1 (95,5% d'isomère trans).
En ajoutant de l'eau et en éliminant sous vide l'isopropanol et l'acétone formés, on isole le produit de réaction, à savoir le 4-terbutyl-cyclohexanol.
<EMI ID=79.1>
<EMI ID=80.1>
Cet exemple montre que l'on peut obtenir, en utilisant un rapport de KOH/cat. = 1, la réduction de la 4-terbutyl-cyclohexanone avec une forte stéréosélectivité.
On répète ensuite l'essai dans les mêmes conditions, mais en mettant en oeuvre des conditions plus élevées de KOH, à savoir 5,6 ml et 11,2 ml de solution aqueuse, correspondant à un rapport de KOH/cat. de 5 et 10, respectivement.
On obtient un même taux de conversion de 100%, tandis que le rapport trans/cis est réduit à 4,5 et 4, respectivement.
<EMI ID=81.1>
50 ml d'isopropanol désaéré chaud avec 100 mg de KOH.
Après 3 mn, on ajoute 2 ml de 4-mëthyl-cyclohexanone dans un courant d'azote, et on chauffe le système au reflux pendant 20 mn.
On obtient un taux de conversion en 4-méthyl-cyclohexanols de 100%, et un rapport entre cis-4-méthyl-cyclohexanol et trans-4-méthyl-cyclohexanol de 2,7.
Rapports:
<EMI ID=82.1>
On répète cet essai en utilisant la 3-méthyl-cyclohexanone comme substrat. On obtient les valeurs suivantes:
un taux de conversion de 96% en 3-mëthyl-cyclohexanols, le rapport entre les isomères trans et cis étant de 7.
Rapports:
<EMI ID=83.1>
On répète à nouveau l'essai en utilisant cette fois de la 2-méthyl-cyclohéxanol comme substrat.
Après 45 mn de réaction, on obtient les valeurs suivantes:
un taux de conversion de 99% en 2-méthyl-cyclohexanols, le rapport entre les isomères ci s et trans étant de 99.
<EMI ID=84.1>
<EMI ID=85.1>
<EMI ID=86.1>
On chauffe le système au reflux pendant 1 heure, puis on y ajoute 2 ml
de 4-mëthyl-cyclohexanone désaérée, et on chauffe le système au reflux durant 2 heures.
On obtient les valeurs suivantes:
un taux de conversion de 93% en 4-méthyl-cyclohexanols, le rapport entre les isomères transet cis étant égal à 4,5.
<EMI ID=87.1>
<EMI ID=88.1>
On répète l'essai en utilisant la 3-méthyl-cyclohexanone comme substrat.
Après une réaction de 60 minutes, on obtient les valeurs suivantes:
un taux de conversion de 100% en 3-méthyl-cyclohexanols, le rapport entre les isomères cis et trans étant égal à 9,3.
Lorsqu'on compare les rapports de sélectivité obtenus dans l'Exemple 15 mettant en oeuvre un catalyseur au rhodium et ceux qui sont obtenus dans cet exemple utilisant un catalyseur à l'iridium, on constate que l'on passe d'une valeur d'isomère cis à trans de 2,7 avec le rhodium, à une valeur de 4,5 dans le cas de l'iridium, lorsque le substrat est la 4-méthyl-cyclohexanone, et des valeurs de 7 à 9,3 lorsque le substrat est la 3-méthyl-cyclohexanone. L'action complémentaire de ces catalyseurs étant mise en évidence.
EXEMPLE 17 (récupération et recyclage de catalyseur).
<EMI ID=89.1>
50 ml d'isopropanol aqueux contenant 1% d'eau, puis on traite dans un courant d'azote avec 0,56 ml d'une solution aqueuse de KOH contenant 2 x 10-5 mole de KOH.
Après chauffage au reflux durant 1 heure, on ajoute 5g de 4-terbutylcyclohexanone dans un courant d'azote, puis on chauffe le système au reflux pendant 60 minutes.
On obtient les valeurs suivantes:
conversion de 100% en 4-terbutyl-cyclohexanols, le rapport entre les isomères trans et cis étant égal à 21.
<EMI ID=90.1>
<EMI ID=91.1>
En ajoutant de l'eau et en éliminant l'isopropanol, les 4-terbutyl-cyclohexanols précipitent; on les filtre et on les recueille avec un rendement supérieur à 90%.
Les liqueurs mères sont concentrées à chaud en un volume de 2 ml, puis diluées avec de l'isopropanol jusqu'à obtention de 50 ml. On ajoute alors
20 mg de KOH ([KOH] / [cat.] = 20) à la solution ainsi obtenue, puis on la chauffe au reflux durant 10 mn; on ajoute alors 5g de 4-terbutyl-cyclohexanone et l'on chauffe encore pendant 45 minutes.
On obtient un taux de conversion de 99,6% en 4-terbutyl-cyclohexanols.
EXEMPLE 18
<EMI ID=92.1>
propanol aqueux contenant 2% d'eau..
Après addition de 100 mg de KOH ([KOHJ / [cat.] = 30), on chauffe le système au reflux durant 3 heures. On ajoute alors 15 ml d'acétophénone.
L'analyse par chromatographie en phase gazeuse de la solution indique un taux de conversion en 1-phényl-éthanol de 96% en 45 mn, et un rapport entre le substrat et le catalyseur égal à 2140.
EXEMPLE 19
On répète l'ExempLe 18 en utilisant comme substrat, 15 ml de méthylisobutylcétone.
L'analyse par chromatographie en phase gazeuse de la solution indique
un taux de conversion en alcool correspondant égal à 52% en 60 minutes. L'acétone est chassée par distillation au fur et à mesure qu'elle se forme afin de faciliter le déroulement thermodynamique de la réaction.
EXEMPLE 20
<EMI ID=93.1>
50 ml d'isopropanol aqueux contenant 1% d'eau.
La solution résultante est oxydée à l'air, puis traitée au reflux durant
50 mn, en présence de 2,24 mg de KOH, sous atmosphère d'argon.
On ajoute alors 3g de benzophënone, puis chauffe au reflux le système pendant
165 minutes.
L'analyse par chromatographie en phase gazeuse de la solution indique
un taux de conversion en diphénylcarbinol égal à 95,5%.
<EMI ID=94.1>
<EMI ID=95.1>
EXEMPLE 21
<EMI ID=96.1>
50 ml d'isopropanol aqueux contenant 1% d'eau.
La solution résultante est oxydée à l'air, puis traitée au reflux durant
50 mn, en présence de 2,24 mg de KOH, sous atmosphère d'argon.
On ajoute alors 3,5g de benzile et on chauffe le système au reflux pendant
120 minutes.
Du 1,2-diphényl-éthanediol précipite au refroidissement et on l'identifie l'aide de son point de fusion et de son spectre infrarouge.
3 Rapports :
<EMI ID=97.1>
EXEMPLE 22
On dissout 5 mg de Ir phen COD Cl (1 x 10-5 mole) dans 50 ml d'isopropanol aqueux contenant 1% d'eau.
La solution -résultante est oxydée à l'air, puis maintenue à la température ambiante pendant 6 heures, en présence de 50 mg de KOH, sous atmosphère d'argon.
Après addition de 2 ml de cyclohexanone, on laisse réagir le système à température ambiante pendant 6 jours.
L'analyse par chromatographie en phase gazeuse de la solution révèle un taux de conversion en cyclohexanol de 34%.
<EMI ID=98.1>
<EMI ID=99.1>
EXEMPLE 23
<EMI ID=100.1>
d'isopropanol aqueux contenant 1% d'eau.
La solution résultante est oxydée à l'air, puis maintenue à température ambiante pendant 6 heures, en présence de 5 mg de KOH,sous atmosphère d'argon. On ajoute alors 2 ml de cyclohexanone, puis on laisse réagir à température ambiante durant 6 jours.
L'analyse par chromatographie en phase gazeuse de la solution révèle un taux de conversion en cyclohexanol de 30%.
<EMI ID=101.1>
<EMI ID=102.1>
EXEMPLE 24
<EMI ID=103.1>
d'isopropanol aqueux contenant 2% d'eau.
La solution résultante est oxydée à l'air, puis traitée au reflux durant
50 mn, en présence de 2,24 mg de KOH, sous atmosphère d'argon.
Après addition de 2 ml de dihydrocarbone, on chauffe le système au reflux pendant 120 mn.
L'analyse par chromatographie en phase gazeuse de la solution révèle un taux de conversion en dihydrocarvéol de 90%.
<EMI ID=104.1>
<EMI ID=105.1>
EXEMPLE 25
<EMI ID=106.1>
La solution résultante est oxydée à l'air, puis traitée au reflux en présence de 300 mg d'acétate de dëhydroépiandrostérone et de 5 mg de KOH.
On chauffe ensuite le système au reflux pendant 4 heures.
On refroidit ensuite le système puis on dilue à l'eau, et observe la précipitation d'un solide cristallin blanc; son point de fusion et son spectre infrarouge permet de l'identifier comme étant le déhydroépiandrostan-17-ol.
EXEMPLE 26
<EMI ID=107.1>
de butanol secondaire.
La solution résultante est oxydée à l'air, puis traitée au reflux pendant
30 mn, en présence de 8 mg de KOH dans une atmosphère d'azote.
On ajoute ensuite 4,8 ml d'acétophénone, et on chauffe le système au reflux durant 60 minutes.
L'analyse par chromatographie en phase gazeuse de la solution révèle un taux de conversion de 85% en 1-phënyléthanol.
L'analyse polarimétrique révèle un e.e. de 9% dans du 1-phényléthanol (+).
EXEMPLE 27
<EMI ID=108.1>
d'éthanol anhydre.
La solution résultante est oxydée à l'air, puis traitée au reflux pendant
15 mn,en présence de 0,56 mg de KOH, dans une atmosphère d'argon.
On ajoute ensuite 2,5g de 4-terbutyl-cyclohexanone, et on chauffe le système au reflux durant 90 mn.
L'analyse par chromatographie en phase gazeuse de la solution révèle un taux de conversion de 10% en 4-terbutyl-cyclohexanols (cis + trans), le rapport entre les isomères trans et cis étant égal à 10.
<EMI ID=109.1>
<EMI ID=110.1>
EXEMPLE 28
<EMI ID=111.1>
dans 50 ml d'isopropanol aqueux contenant 1% d'eau, puis on traite le système avec 0,5 ml d'une solution aqueuse de KOH (100 mg dans 50 ml), et on chauffe le système au reflux durant 15 minutes.
On ajoute ensuite 0,5 ml de para-mêthoxy-benzaldêhyde.
L'analyse par chromatographie en phase gazeuse de la solution indique,
<EMI ID=112.1>
50 ml d'isopropanol.
La solution résultante est oxydée à l'air, puis traitée au reflux pendant
50 mn, en présence de 1,1 mg de KOH, sous atmosphère d'argon.
Après addition de 2 ml de benzaldéhyde, on chauffe le système au reflux durant 1 heure sous atmosphère d'argon.
<EMI ID=113.1>
L'analyse par chromatographie en phase gazeuse de la solution révèle un taux de conversion de 24% en alcool benzylique.
<EMI ID=114.1>
<EMI ID=115.1>
EXEMPLE 30
<EMI ID=116.1>
d'isopropanol et l'on oxyde le système à l'air pendant 4 heures.
La solution résultante après oxydation est désaérée à la température ambiante et traitée dans une atmosphère inerte par 8,76 ml d'une solution isopropanolique de KOH (8 mg); on laisse réagir le système, sous agitation, à température ambiante, pendant 60 mn.
On ajoute alors 2,4 ml d'acétophénone désaérée à la solution.
Après une réaction de 140 heures à la température ambiante, le taux de conversion en phényléthanol (+) est de 36,4% avec un e.e. de 4,5%.
<EMI ID=117.1>
<EMI ID=118.1>
EXEMPLE 31
<EMI ID=119.1>
(PPEI = 2-pyridinal-phényléthylimine; COD = cis cis 1-5-cyclooctadiène, dans 1 ml d'isopropanol, puis on oxyde le système à l'air pendant 4 heures.
La solution jaune obtenue est dégazéifiée pendant 20 minutes dans un courant d'azote et traitée avec 3,75 ml de solution isopropanolique désaérée de KOH (8 mg de KOH). Après une réduction de 30 mn dans un courant d'azote, on ajoute 4,8 ml d'acétophénone désaérée.
Après une réaction de 120 minutes, on observe un taux de conversion de
91,2% en 1-phényl-éthanol (+) et un e.e. de 13,6%.
La détermination polarimétrique est effectuée sur le produit d'hydrogénation distillé sous pression réduite.
<EMI ID=120.1>
<EMI ID=121.1>
EXEMPLE 32
<EMI ID=122.1>
100 ml d'isopropanol sont oxydés à l'air pendant 4 heures.
La solution jaune résultante est dégazéifiée pendant 20 mn, à la tempé- rature du reflux, dans un courant d'azote, et traitée avec 1,94 ml d'une solution isopropanolique de KOH (4 mg de KOH).
Après une réduction de 30 mn dans un courant d'azote, on ajoute 5,3 ml
de propiophénone désaérée. Après une réaction de 240 minutes, on obtient
un taux de conversion en phénylpropanol (-) de 98,5%, avec un e.e. de 25,07%.
La détermination polarimétrique est effectuée sur le produit d'hydrogénation distillé sous pression réduite.
Rapports:
<EMI ID=123.1>
EXEMPLE 33
<EMI ID=124.1>
dans 50 ml d'isopropanol et on l'oxyde à l'air pendant 4 heures.
La solution limpide jaune ainsi obtenue est dégazéifiée pendant 20 mn, au reflux sous courant d'azote, puis traitée avec 2,7 ml d'une solution isopropanolique désaérée de KOH (2 mg de KOH).
La solution est d'abord réduite pendant 30 mn dans un courant d'azote au reflux, puis traitée avec 2,56 ml de propiophénone désaérée.
Après 60 mn de réaction, on arrête celle-ci et détermine un taux de conversion de 57,3% en phënylpropanol (+). avec un e.e. de 30%.
<EMI ID=125.1>
<EMI ID=126.1>
EXEMPLE 34
<EMI ID=127.1>
dans 50 ml d'isopropanol et on oxyde le système à l'air pendant 4 heures.
La solution résultante est dégazéifiée pendant 20 mn au reflux sous courant d'azote, puis traitée avec 1,88 ml d'une solution isopropanolique désaérée de KOH (4 mg de KOH).
Après une réduction préliminaire de 30 mn sous courant d'azote, la solution est traitée avec 2,56 ml de propiophénone désaérée.
Après 150 mn, on obtient un taux de conversion en phénylpropanol (+)
<EMI ID=128.1>
<EMI ID=129.1>
EXEMPLE 35
On met en suspension 12,2 mg (2 x 10-5 mole) de [Ir(PPEI)COD]+C104- (+) dans 50 ml d'isopropanol et on oxyde le système à l'air pendant 4 heures.
La solution résultante est dégazéifiée pendant 20 mn au reflux dans de l'azote, puis traitée avec 4,5 ml d'une solution isopropanolique désaérée de KOH (8 mg de KOH).
Après une réduction préliminaire durant 30 mn dans un courant d'azote, la solution est traitée avec 2,56 ml de propiophénone désaérée.
Après une réaction de 120 minutes, on obtient un taux de conversion en phénylpropanol (+) de 93,3%,avec un e.e. de 26,1%.
Rapports:
<EMI ID=130.1>
EXEMPLE 36
On met en suspension 6,1 mg (1 x 10-5 Mole) de [Ir(PPEI)COD]+C104- (+) dans 50 ml d'isopropanol et on oxyde le système à l'air pendant 4 heures.
La solution jaune ainsi obtenue est dégazéifiée au reflux dans un courant d'azote pendant 20 mn, puis traitée avec'4,0 ml d'une solution isopropanolique de KOH (4 mg de KOH).
La solution est d'abord soumise à une première réduction pendant 30 mn,
au reflux dans un courant d'azote, puis traitée avec 2,56 ml de propiophénone désaérée.
Après 180 mn, on obtient un taux de réaction en phénylpropanol (+) égal à
89,3%, avec un e.e. de 26,1%.
Rapports:
<EMI ID=131.1>
EXEMPLE 37
<EMI ID=132.1>
dans 50 ml d'isopropanol et on oxyde le système à l'air pendant 4 heures.
La solution jaune ainsi obtenue est alors dégazéifiée au reflux dans un courant d'azote pendant 20 mn, puis traitée successivement avec 4,4 ml d'une solution isopropanolique désaérée de KOH (4 mg de KOH), puis soumise à une
<EMI ID=133.1>
Rapports:
<EMI ID=134.1>
EXEMPLE 38
On oxyde à l'air pendant 12 heures 11 mg (2 x 10-5 mole) de
<EMI ID=135.1>
La solution jaune résultante est dégazéifiée pendant 15 minute au reflux dans un courant d'azote, puis traitée avec 3,5 ml d'une solution isopropanolique désaérée de KOH (5 mg de KOH).
Après chauffage au reflux dans de l'azote pendant 15 mn, on ajoute 2,4 ml d'acétophénone désaérée.
Après 150 mn de réaction, le taux de conversion en phényléthanol (+) est de 40%, avec un e.e. de 5%.
<EMI ID=136.1>
<EMI ID=137.1>
Bien entendu, la présente invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés; elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art, suivant les applications envisagées et sans
que l'on ne s'écarte de l'esprit de l'invention.
REVENDICATIONS
1.- Procédé pour réduire catalytiquement des composés carbonyles par transfert d'atomes d'hydrogène, d'alcools, à des cétones ou aldéhydes aliphatiques, alicycliques, aromatiques ou homo- et hétérocycliques, catalysés par des complexes de rhodium ou d'iridium, caractérisé en ce que l'on fait réagir un alcool primaire ou secondaire de formule (I) ou un glycol:
<EMI ID=138.1>
avec un composé cétonique de formule (il):
<EMI ID=139.1>
formules dans lesquelles:
<EMI ID=140.1>
homo- ou hétérocycles, sont indépendamment un atome d'hydrogène ou un groupe hydrocarbyle, ayant jusqu'à 30 atomes de carbone, éventuellement substitué, à condition qu'au moins un des groupes R" et/ou R'" soit différent respectivement de R et/ou R', en présence d'un catalyseur complexe du rhodium ou de l'iridium choisi parmi ceux qui sont représentés par les formules (III) et
(IV):
<EMI ID=141.1>
dans lesquelles:
M est du rhodium ou de l'iridium;
CheL est un composé azoté bidentate;
L-L est une molécule de dioléfine de préférence non-conjuguée, ou
de deux molécules de deux monooléfines;
<EMI ID=142.1>
Y est un atome d'halogène, de préférence du chlore ou du brome;
n est un nombre entier compris entre 0 et 3,
et en présence d'un composé choisi parmi des bases minérales et des amines tertiaires, à une température comprise entre environ 20[deg.]C et le point d'ébullition de la masse de réaction.