CA2319673C - Procede perfectionne de fabrication d'anhydrides (meth)acryliques mixtes de haute purete - Google Patents
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Abstract
<IMG> On fabrique un anhydride (méth)acrylique mixte de formule (I) en faisant réagir un (méth)acrylate alcalin de formule (II) et un chloroformiate de formule (III) et, selon l'invention, on effectue ladite réaction en milieu aqueux et en l'absence d'amines, le rapport molaire chloroformiate (III)(méth)acrylate alcalin (II) étant au moins égal à 1,15. R1 représente H ou CH3; R2 représente un reste alkyle, alcényle, aryle, alkaryle ou aralkyle; et M est un métal alcalin.
Description
PC1'/FR99/00164 PROC~DÉ PERFECTIONNÉ DE FABRICATION D'ANHYDRIDES
(M~TH)ACRYLIQUES MIXTES DE.HAUTE PURET~.
La présente invention porte sur un procédé de fabrication d'anhydrides mixtes représentés par la formule générale (I) .
H2C=C-C-O-C-O-R2 (I) OI OI
dans laquelle .
- R1 représente H ou CH3 ; et - R2 représente un reste alkyle, alcényle, aryle, alkaryle ou aralkyle, suivant lequel on fait réagir un (méth)acrylate alcalin de formule générale (II) .
Rl H2C=C-C-O-M (II) O
dans laquelle .
- R1 est tel que défini ci-dessus ; et - M est un métal alcalin, et un chloroformiate de formule générale (III) .
C1-C-O-R2 (III) O
dans laquelle R2 est tel que défini ci-dessus.
Les anhydrides mixtes sont des agents d'acylation doux, dont l'utilisation. .a été décrite en synthése peptidique en lieu et place des anhydrides classiques R-C-O-C-R' et des chlorures d'acides R-C-C1.
O) O
(M~TH)ACRYLIQUES MIXTES DE.HAUTE PURET~.
La présente invention porte sur un procédé de fabrication d'anhydrides mixtes représentés par la formule générale (I) .
H2C=C-C-O-C-O-R2 (I) OI OI
dans laquelle .
- R1 représente H ou CH3 ; et - R2 représente un reste alkyle, alcényle, aryle, alkaryle ou aralkyle, suivant lequel on fait réagir un (méth)acrylate alcalin de formule générale (II) .
Rl H2C=C-C-O-M (II) O
dans laquelle .
- R1 est tel que défini ci-dessus ; et - M est un métal alcalin, et un chloroformiate de formule générale (III) .
C1-C-O-R2 (III) O
dans laquelle R2 est tel que défini ci-dessus.
Les anhydrides mixtes sont des agents d'acylation doux, dont l'utilisation. .a été décrite en synthése peptidique en lieu et place des anhydrides classiques R-C-O-C-R' et des chlorures d'acides R-C-C1.
O) O
2 En outre, les anhydrides mixtes de formule (I) ne génèrent comme sous-produits dans les réactions d'acylation que du C02 et de l'alcool R20H, plus faciles à ëliminer que l'acide (méth)acrylique ou I'HC1.
Les procédés de synthèse des anhydrides mixtes non acryliques qui ont été décrits dans la littérature reposent, pour la plupart, sur la méthode décrite par Vaughan dans J.
Am. Chem. Soc. 7~, 3547, 1951 : l'anhydride mixte est synthétisé par réaction équimoléculaire entre un chloroformiate d'alkyle et un carboxylate d'amine tertiaire, à basse température (en général inférieure à 0°C) , en milieu solvant (tétrahydrofuranne, acétone, toluène, chloroforme, etc.). Outre la nécessité d'opérer en milieu solvant, à
très basse température, l'une des principales contraintes du procédé réside dans le fait qu'il est nécessaire de séparer par filtration le chlorure de trialkylammonium qui précipite dans le milieu.
Dans Bull. Chem. Soc. Jap. 1968,41,2521-3, Harada et Kondo décrivent, parmi les exemples, la synthèse de l'anhydride carboéthoxy méthacrylique .
H2C=C-C-O-C-O-C2H5 par réaction entre le méthacrylate de potassium et le chloroformiate d'éthyle, en milieu solvant (chloroforme), à
0°C, en présence de pyridine.
La synthèse de l'anhydride carboéthoxy méthacrylique est également décrite dans la demande de brevet français FR-A-2 212 340, à partir du méthacrylate de triéthylammonium et de chloroformiate d'éthyle en milieu solvant (acétonitrile).
La synthèse d'anhydrides mixtes non acryliques est décrite dans le brevet allemand DE-C-1 133 727 par réaction entre un carboxylate et un chloroformiate à rapport molaire chloroformiate/carboxylate compris entre 0,95 et 1,10.
Les procédés de synthèse des anhydrides mixtes non acryliques qui ont été décrits dans la littérature reposent, pour la plupart, sur la méthode décrite par Vaughan dans J.
Am. Chem. Soc. 7~, 3547, 1951 : l'anhydride mixte est synthétisé par réaction équimoléculaire entre un chloroformiate d'alkyle et un carboxylate d'amine tertiaire, à basse température (en général inférieure à 0°C) , en milieu solvant (tétrahydrofuranne, acétone, toluène, chloroforme, etc.). Outre la nécessité d'opérer en milieu solvant, à
très basse température, l'une des principales contraintes du procédé réside dans le fait qu'il est nécessaire de séparer par filtration le chlorure de trialkylammonium qui précipite dans le milieu.
Dans Bull. Chem. Soc. Jap. 1968,41,2521-3, Harada et Kondo décrivent, parmi les exemples, la synthèse de l'anhydride carboéthoxy méthacrylique .
H2C=C-C-O-C-O-C2H5 par réaction entre le méthacrylate de potassium et le chloroformiate d'éthyle, en milieu solvant (chloroforme), à
0°C, en présence de pyridine.
La synthèse de l'anhydride carboéthoxy méthacrylique est également décrite dans la demande de brevet français FR-A-2 212 340, à partir du méthacrylate de triéthylammonium et de chloroformiate d'éthyle en milieu solvant (acétonitrile).
La synthèse d'anhydrides mixtes non acryliques est décrite dans le brevet allemand DE-C-1 133 727 par réaction entre un carboxylate et un chloroformiate à rapport molaire chloroformiate/carboxylate compris entre 0,95 et 1,10.
3 Les procédés décrits dans la littérature concernent, pour la grande majorité, des anhydrides mixtes non acryliques et présentent, suivant les cas, nombre d'inconvénients en tête desquels figurent l'utilisation de solvants et l'utilisation d'amines en quantité
stoechiométrique par rapport à l'acide carboxylique ou en quantité catalytique. La nécessité de séparer le chlorure d'alkylammonium par filtration constitue également un inconvénient.
Dans la plupart des procédés décrits dans la littérature, les réactifs (II) et (III) sont utilisés en proportions équimolaires ou comprises entre 0,95 et 1,1.
Dans ces conditions, il est impossible d'obtenir un anhydride (méth)acrylique mixte H2C=C-C-O-C-O-R2 contenant ii ii peu d'anhydride symétrique.H2C=C-C-O-C-C=CH2, R1 étant tel O O
que défini ci-dessus. Ceci est particulièrement gênant lorsqu'on cherche à synthétiser de l'anhydride carboxyalcoxy (méth)acrylique contenant très peu d'anhydride méthacrylique. La Société déposante a découvert que, de façon surprenante, ces problèmes pouvaient être résolus en modifiant les conditions de la réaction entre les composés (II) et (III), et notamment en effectuant cette synthèse avec un rapport molaire composé (III)/composé (II) supérieur ou égal à 1, 15.
La présente invention a donc pour obj et un procédé
de préparation d'un anhydride (méth)acrylique mixte (I) de haute pureté, par réaction entre les composés (II) et (III) précités, caractérisé par le fait que l'on effectue ladite réaction en milieu aqueux et en l'absence d'amines, le rapport molaire chloroformiate (III)/(méth)acrylate alcalin (II) étant au moins égal à 1,15.
stoechiométrique par rapport à l'acide carboxylique ou en quantité catalytique. La nécessité de séparer le chlorure d'alkylammonium par filtration constitue également un inconvénient.
Dans la plupart des procédés décrits dans la littérature, les réactifs (II) et (III) sont utilisés en proportions équimolaires ou comprises entre 0,95 et 1,1.
Dans ces conditions, il est impossible d'obtenir un anhydride (méth)acrylique mixte H2C=C-C-O-C-O-R2 contenant ii ii peu d'anhydride symétrique.H2C=C-C-O-C-C=CH2, R1 étant tel O O
que défini ci-dessus. Ceci est particulièrement gênant lorsqu'on cherche à synthétiser de l'anhydride carboxyalcoxy (méth)acrylique contenant très peu d'anhydride méthacrylique. La Société déposante a découvert que, de façon surprenante, ces problèmes pouvaient être résolus en modifiant les conditions de la réaction entre les composés (II) et (III), et notamment en effectuant cette synthèse avec un rapport molaire composé (III)/composé (II) supérieur ou égal à 1, 15.
La présente invention a donc pour obj et un procédé
de préparation d'un anhydride (méth)acrylique mixte (I) de haute pureté, par réaction entre les composés (II) et (III) précités, caractérisé par le fait que l'on effectue ladite réaction en milieu aqueux et en l'absence d'amines, le rapport molaire chloroformiate (III)/(méth)acrylate alcalin (II) étant au moins égal à 1,15.
4 D'une manière générale, on conduit la réaction avec des composés (II) et (III) dans lesquels - R2 est choisi parmi les restes alkyle. en C1-C4 , alcényle en C2-C4~, phényle, phënyl-(alkyle en C1-C40) et (alkyl en C1-C40)-phényle ; et - M représente Na ou K.
Les anhydrides mixtes de formule (I) dans laquelle R2 représente alkyle en Cl-C40, tel qu'éthyle, n-propyle, isopropyle, n-butyle, isobutyle, présentent un intérêt particulier et constituent une famille d'anhydrides mixtes préférés de l'invention. Ce sont des agents d'acylation doux qui peuvent très avantageusement remplacer l'anhydride méthacrylique ou le chlorure de (méth)acryloyle qui génèrent de l'acide méthacrylique ou de l'acide chlorhydrique dans les réactions d'acylation.
Dans le procédé de la présente invention, le rapport molaire chloroformiate (III) ~ (méth)acrylate alcalin (II) peut être compris entre 1,15 et 2, de préférence entre 1, 5 et 1, 7, afin de limiter la formation de Rl Rl sous-produits de type H2C=C-II-O-~-C=CH2 par exemple.
O O
A partir de 1,15, on observe une amélioration sensible de la sélectivité et des rendements ; ainsi lorsqu'on effectue la synthèse de l'anhydride carboéthoxy méthacrylique par réaction entre le méthacrylate de sodium et le chloroformiate d'éthyle, on observe une diminution de la formation d'anhydride méthacrylique et de sous-produits.
Par ailleurs, un rapport molaire élevé est favorable sur le plan de la sélectivité, mais pénalisant vis-à-vis de la productivité.
La réaction selon la présente invention est avantageusement conduite à une température comprise entre -10 et +30°C, de préférence entre +10 et +20'C.
Conformément à un mode de réalisation particulier de la présente invention, on prépare le (méth)acrylate alcalin (II) en solution aqueuse par neutralisation de l'acide (méth)acrylique par l'hydroxyde MOH, le rapport molaire MOH/acide (méth)acrylique étant compris entre 1 et 1,5, en particulier entre 1 et 1,1, et le rapport pondéral
Les anhydrides mixtes de formule (I) dans laquelle R2 représente alkyle en Cl-C40, tel qu'éthyle, n-propyle, isopropyle, n-butyle, isobutyle, présentent un intérêt particulier et constituent une famille d'anhydrides mixtes préférés de l'invention. Ce sont des agents d'acylation doux qui peuvent très avantageusement remplacer l'anhydride méthacrylique ou le chlorure de (méth)acryloyle qui génèrent de l'acide méthacrylique ou de l'acide chlorhydrique dans les réactions d'acylation.
Dans le procédé de la présente invention, le rapport molaire chloroformiate (III) ~ (méth)acrylate alcalin (II) peut être compris entre 1,15 et 2, de préférence entre 1, 5 et 1, 7, afin de limiter la formation de Rl Rl sous-produits de type H2C=C-II-O-~-C=CH2 par exemple.
O O
A partir de 1,15, on observe une amélioration sensible de la sélectivité et des rendements ; ainsi lorsqu'on effectue la synthèse de l'anhydride carboéthoxy méthacrylique par réaction entre le méthacrylate de sodium et le chloroformiate d'éthyle, on observe une diminution de la formation d'anhydride méthacrylique et de sous-produits.
Par ailleurs, un rapport molaire élevé est favorable sur le plan de la sélectivité, mais pénalisant vis-à-vis de la productivité.
La réaction selon la présente invention est avantageusement conduite à une température comprise entre -10 et +30°C, de préférence entre +10 et +20'C.
Conformément à un mode de réalisation particulier de la présente invention, on prépare le (méth)acrylate alcalin (II) en solution aqueuse par neutralisation de l'acide (méth)acrylique par l'hydroxyde MOH, le rapport molaire MOH/acide (méth)acrylique étant compris entre 1 et 1,5, en particulier entre 1 et 1,1, et le rapport pondéral
5 eau/(méth)acrylate alcalin (II) étant compris entre 1,5 et 7, en particulier entre 1, 5 et 2, puis on fait réagir le chloroformiate (III) sur le (méth)acrylate alcalin (II).
Conformément à une caractéristique particulièrement intéressante de la présente invention, on conduit la réaction entre le (méth)acrylate alcalin (II) et le chloroformiate (III) en présence d'un catalyseur de transfert de phase, dissous ou fixé sur un support polymérique tel qu'un copolymère styrène-divinylbenzène ou une résine polyvinylpyridine réticulée et utilisé notamment à raison de 0, 001 à 0, 02 mole, en particulier de 0, 005 à
0,01 mole, par mole de (méth)acrylate alcalin (II), he catalyseur de transfert de phase est avantageusement choisi parmi les sels d'ammonium quaternaires, les sels de phosphonium et les éthers couronne.
- A titre d'exemples de sels d'ammonium quaternaires R5-i~-R~ Xe , on peut citer ceux dans lesquels s R
- R4 à R~ représentent chacun alkyle en C1-C40, tel que CH3, C2H5, C4H9, C8H1~, C16H33, ou aryle tel que phényle, ou aralkyle tel que benzyle ;
- X représente l'un parmi C1, Br, I, OH et HS04 ;
et, en particulier, le chlorure de tétraméthylammonium, le chlorure de benzyltriméthylammonium, le chlorure de benzyltri-n-butylammonium, le chlorure de tétra-n-butyl ammonium, le bromure de tétra-n-butylammonium, le bromure de méthyltrioctylammonium et l'hydrogénosulfate de tétra-n-butylammonium ;
Conformément à une caractéristique particulièrement intéressante de la présente invention, on conduit la réaction entre le (méth)acrylate alcalin (II) et le chloroformiate (III) en présence d'un catalyseur de transfert de phase, dissous ou fixé sur un support polymérique tel qu'un copolymère styrène-divinylbenzène ou une résine polyvinylpyridine réticulée et utilisé notamment à raison de 0, 001 à 0, 02 mole, en particulier de 0, 005 à
0,01 mole, par mole de (méth)acrylate alcalin (II), he catalyseur de transfert de phase est avantageusement choisi parmi les sels d'ammonium quaternaires, les sels de phosphonium et les éthers couronne.
- A titre d'exemples de sels d'ammonium quaternaires R5-i~-R~ Xe , on peut citer ceux dans lesquels s R
- R4 à R~ représentent chacun alkyle en C1-C40, tel que CH3, C2H5, C4H9, C8H1~, C16H33, ou aryle tel que phényle, ou aralkyle tel que benzyle ;
- X représente l'un parmi C1, Br, I, OH et HS04 ;
et, en particulier, le chlorure de tétraméthylammonium, le chlorure de benzyltriméthylammonium, le chlorure de benzyltri-n-butylammonium, le chlorure de tétra-n-butyl ammonium, le bromure de tétra-n-butylammonium, le bromure de méthyltrioctylammonium et l'hydrogénosulfate de tétra-n-butylammonium ;
6 - à titre d'exemples de sels de phosphonium, on peut citer (C4H9) 4P'Cle, (C4H9) 4P'Bre. (~-'gHl7) 3C2H5P~Cle.
(C4H9) 3C6H5P~Cle : et - à titre d'exemples d'éthers-couronne, on peut citer le 18-crown-6 et le dibenzoyl-18-crown-6.
En opérant en présence d'un catalyseur de transfert de phase, on accroft de manière remarquable la réaction (3 à 5 heures contre plus de 15 heures sans catalyseur).
La réaction selon l'invention s'effectue généralement sous agitation dans un réacteur à double enveloppe thermostatée en contrôlant rigoureusement la température. Le mélange brut réactionnel décante en deux phases si l'on arrête l'agitation (ou en trois phases si un catalyseur de transfert de phase est utilisé, fixé sur un support polymérique). On suit l'avancement de la réaction en effectuant régulièrement des prélèvements de phase aqueuse et en dosant le (méth)acrylate alcalin (II) résiduel. La réaction est considérée comme terminée lorsque le taux de conversion du (méth)acrylate alcalin (II) est supérieur à 95%.
En fin de réaction, le mélange réactionnel biphasique ou triphasique est décanté à la température ambiante, avantageusement lavé avec de l'eau (quantité 20 à
100% du poids de la phase organique, préférentiellement 30 à 40%) à la température ambiante, la phase organique contenant l'anhydride mixte (I) et l'excès de chloroformiate (III) étant ensuite étêtée sous vide à une température inférieure ou égale à 35'C. L'anhydride mixte est ainsi obtenu avec une très grande pureté.
I1 est nécessaire d'introduire dans le milieu réactionnel au moins un inhibiteur de polymérisation, à
raison de 500 à 5000 ppm, en particulier de 500 à 1000 ppm, par rapport au (méth)acrylate alcalin (II) - ou à son précurseur acide (méth)acrylique - afin de surstabiliser ce dernier.
(C4H9) 3C6H5P~Cle : et - à titre d'exemples d'éthers-couronne, on peut citer le 18-crown-6 et le dibenzoyl-18-crown-6.
En opérant en présence d'un catalyseur de transfert de phase, on accroft de manière remarquable la réaction (3 à 5 heures contre plus de 15 heures sans catalyseur).
La réaction selon l'invention s'effectue généralement sous agitation dans un réacteur à double enveloppe thermostatée en contrôlant rigoureusement la température. Le mélange brut réactionnel décante en deux phases si l'on arrête l'agitation (ou en trois phases si un catalyseur de transfert de phase est utilisé, fixé sur un support polymérique). On suit l'avancement de la réaction en effectuant régulièrement des prélèvements de phase aqueuse et en dosant le (méth)acrylate alcalin (II) résiduel. La réaction est considérée comme terminée lorsque le taux de conversion du (méth)acrylate alcalin (II) est supérieur à 95%.
En fin de réaction, le mélange réactionnel biphasique ou triphasique est décanté à la température ambiante, avantageusement lavé avec de l'eau (quantité 20 à
100% du poids de la phase organique, préférentiellement 30 à 40%) à la température ambiante, la phase organique contenant l'anhydride mixte (I) et l'excès de chloroformiate (III) étant ensuite étêtée sous vide à une température inférieure ou égale à 35'C. L'anhydride mixte est ainsi obtenu avec une très grande pureté.
I1 est nécessaire d'introduire dans le milieu réactionnel au moins un inhibiteur de polymérisation, à
raison de 500 à 5000 ppm, en particulier de 500 à 1000 ppm, par rapport au (méth)acrylate alcalin (II) - ou à son précurseur acide (méth)acrylique - afin de surstabiliser ce dernier.
7 Comme exemples d'inhibiteurs de polymérisation, on peut citer l'éther méthylique de l'hydroquinone, l'hydroquinone, la phénothiazine, le ditertiobutylparacrésol.
Les Exemples suivants illustrent la présente invention sans toutefois en limiter la portée. Dans ces exemples, les pourcentages- sont en poids sauf indication contraire.
Dans un réacteur à double enveloppe, maintenue en température à l'aide d'une circulation d'eau thermostatée à
20°C, on introduit 408 g d'une solution aqueuse de méthacrylate de sodium à 26, 5%, dans laquelle on a introduit 900 mg d'éther méthylique de l'hydroquinone ; puis, en 5 15 minutes, 162,8 g de chloroformiate d'éthyle (rapport molaire chlorofonaiate d'éthyle/méthacrylate de sodium : 1,5 . 1).
Le mélange hétérogène est laissé sous agitation pendant 15 heures. Il est ensuite décanté à la température ambiante. La phase organique est séchée sur sulfate de calcium, puis étêtée sous vide à une température inférieure à 35°C, afin de l'en débarrasser de l'excès de chloroformiate.
on obtient ainsi 153 g de produit (rendement 96.7%) ayant une pureté RMN de 95% en anhydride carboéthoxy méthacrylique, les 5% restants étant constitués par de l'anhydride méthac li rY que H2C=C-C-O-C-C=CH2 .
O O
hXEMPLES 2 à 5 On reprend l'Exemple 1 en faisant varier la température et le rapport molaire chloroformiate d'éthyle/méthacrylate de sodium.
Les Exemples suivants illustrent la présente invention sans toutefois en limiter la portée. Dans ces exemples, les pourcentages- sont en poids sauf indication contraire.
Dans un réacteur à double enveloppe, maintenue en température à l'aide d'une circulation d'eau thermostatée à
20°C, on introduit 408 g d'une solution aqueuse de méthacrylate de sodium à 26, 5%, dans laquelle on a introduit 900 mg d'éther méthylique de l'hydroquinone ; puis, en 5 15 minutes, 162,8 g de chloroformiate d'éthyle (rapport molaire chlorofonaiate d'éthyle/méthacrylate de sodium : 1,5 . 1).
Le mélange hétérogène est laissé sous agitation pendant 15 heures. Il est ensuite décanté à la température ambiante. La phase organique est séchée sur sulfate de calcium, puis étêtée sous vide à une température inférieure à 35°C, afin de l'en débarrasser de l'excès de chloroformiate.
on obtient ainsi 153 g de produit (rendement 96.7%) ayant une pureté RMN de 95% en anhydride carboéthoxy méthacrylique, les 5% restants étant constitués par de l'anhydride méthac li rY que H2C=C-C-O-C-C=CH2 .
O O
hXEMPLES 2 à 5 On reprend l'Exemple 1 en faisant varier la température et le rapport molaire chloroformiate d'éthyle/méthacrylate de sodium.
8 Les résultats sont rapportés dans le Tableau 1.
Tableau 1 Exemple 2 3 4 5 Rapport molaire chloroformiate 1,5 1,5 1,5 3 d'thyle/mthacrylate de sodium Temprature (C) 5 25 35 15 Dure de mise en raction (h) 30 8 7 24 Taux de conversion du 81 90,3 97,4 98 mthacrylate de sodium ($) , Combosition de la phase orctanictue dcante (% en ,poids) Chloroformiate d'thyle...... 39,7 29 22,5 63 Anhydride carbothoxy-mthacrylique ........ " " " , 55 63 65 35 Anhydride mthacrylique ..... 5 7 11 2~
Ethanol ..................... < 1 <1 1 Eau ......................... 0,3 0,2 0,1 omposition de la phase orcraniaue tte l% en boids) Anhydride carbothoxy-mthacrylique ....:.. " ,.. " , 91 90 85,5 94,5 Anhydride mthacrylique .... 9 10 14,5 5,5 On opère dans le même appareillage qu'à
l'Exemple 1.
On charge 445,1 g de solution aqueuse de méthacrylate de sodium à 33,2%, stabilisée avec 1,2 g d'éther méthylique de l'hydroquinone. On introduit ensuite 8,8 g de bromure de tétra-n-butylammonium (0,02 mole/mole de méthacrylate de sodium). On introduit ensuite, sacs agitation et en maintenant la température du milieu à 20°C, 193,2 g de chloroformiate . d'éthyle (rapport molaire chloroformiate d'éthyle/ méthacrylate de sodium = 1,3).
On laisse le mélange réactionnel sous agitation en contrôlant la température à 20°C. On suit l'avancement de la réaction en dosant le méthacrylate de sodium résiduel
Tableau 1 Exemple 2 3 4 5 Rapport molaire chloroformiate 1,5 1,5 1,5 3 d'thyle/mthacrylate de sodium Temprature (C) 5 25 35 15 Dure de mise en raction (h) 30 8 7 24 Taux de conversion du 81 90,3 97,4 98 mthacrylate de sodium ($) , Combosition de la phase orctanictue dcante (% en ,poids) Chloroformiate d'thyle...... 39,7 29 22,5 63 Anhydride carbothoxy-mthacrylique ........ " " " , 55 63 65 35 Anhydride mthacrylique ..... 5 7 11 2~
Ethanol ..................... < 1 <1 1 Eau ......................... 0,3 0,2 0,1 omposition de la phase orcraniaue tte l% en boids) Anhydride carbothoxy-mthacrylique ....:.. " ,.. " , 91 90 85,5 94,5 Anhydride mthacrylique .... 9 10 14,5 5,5 On opère dans le même appareillage qu'à
l'Exemple 1.
On charge 445,1 g de solution aqueuse de méthacrylate de sodium à 33,2%, stabilisée avec 1,2 g d'éther méthylique de l'hydroquinone. On introduit ensuite 8,8 g de bromure de tétra-n-butylammonium (0,02 mole/mole de méthacrylate de sodium). On introduit ensuite, sacs agitation et en maintenant la température du milieu à 20°C, 193,2 g de chloroformiate . d'éthyle (rapport molaire chloroformiate d'éthyle/ méthacrylate de sodium = 1,3).
On laisse le mélange réactionnel sous agitation en contrôlant la température à 20°C. On suit l'avancement de la réaction en dosant le méthacrylate de sodium résiduel
9 dans la phase aqueuse de décantation (le mélange décante dès que l'on arrête l'agitation). Après 3 heures de mise en réaction, le taux de conversion du méthacrylate de sodium est supérieur à 99%. On vidange alors le réacteur, on décante à température ambiante, on lave la phase organique avec 57 g d'eau et on décante Ia phase organique lavée.
On récupère ainsi 234, 5 g de produit brut lavé que l'on stabilise avec 0,02 g de ditertiobutylparacrésol.
L'excès de chloroformiate est éliminé sous vide à l'aide d'un évaporateur rotatif à une température inférieure à
35"C.
On obtient 198 g d'anhydride carboéthoxy méthacrylique dont la pureté RMN est indiquée, avec le rendement, dans le Tableau 2 ci-après.
EXEMPLES 7 8 (comparatif) et 9 (comparatif) On reprend l'Exemple 6 en faisant varier le rapport molaire chloroformiate d'éthyle/méthacrylate de sodium.
Les résultats sont rapportés dans le Tableau 2.
Tableau 2 ExEr~LE s ~
e 9 (compa-(compa-ratif) ratif) Rapport molaire chloroformiate1,3 1 1 1 ' 15 05 , , ,1 d thyle/mthacrylate de sodium Composition du produit final f% en o~ds Anhydride carbothoxy mthacrylique93 90 Anhydride mthacrylique ...........5 9 ~ ~5 , 19 10 CzHsW-C-O-C2Hs ................1 1 2 2 .....
cZHs-o-c-o-c-o-c2x5 .............. 8 s ...
Mthacrylate d'thyle ............
.. 6 3 3 Rendement en anhydride carbothoxy-mthacrylique par rapport au 85,5 80 mthacrylate de sodium Lorsque le rapport molaire chloroformiate/méthacrylate est inférieur à 1,15, on observe une mauvaise sélectivité en anhydride carboxyéthoxy méthacrylique. I1 est manifestement impossible d'obtenir un produit de bonne pureté au-dessous 5 de ce rapport molaire.
On opère dans le même appareillage qu'à
l'Exemple 1.
On charge 309,3 g d'une solution aqueuse de
On récupère ainsi 234, 5 g de produit brut lavé que l'on stabilise avec 0,02 g de ditertiobutylparacrésol.
L'excès de chloroformiate est éliminé sous vide à l'aide d'un évaporateur rotatif à une température inférieure à
35"C.
On obtient 198 g d'anhydride carboéthoxy méthacrylique dont la pureté RMN est indiquée, avec le rendement, dans le Tableau 2 ci-après.
EXEMPLES 7 8 (comparatif) et 9 (comparatif) On reprend l'Exemple 6 en faisant varier le rapport molaire chloroformiate d'éthyle/méthacrylate de sodium.
Les résultats sont rapportés dans le Tableau 2.
Tableau 2 ExEr~LE s ~
e 9 (compa-(compa-ratif) ratif) Rapport molaire chloroformiate1,3 1 1 1 ' 15 05 , , ,1 d thyle/mthacrylate de sodium Composition du produit final f% en o~ds Anhydride carbothoxy mthacrylique93 90 Anhydride mthacrylique ...........5 9 ~ ~5 , 19 10 CzHsW-C-O-C2Hs ................1 1 2 2 .....
cZHs-o-c-o-c-o-c2x5 .............. 8 s ...
Mthacrylate d'thyle ............
.. 6 3 3 Rendement en anhydride carbothoxy-mthacrylique par rapport au 85,5 80 mthacrylate de sodium Lorsque le rapport molaire chloroformiate/méthacrylate est inférieur à 1,15, on observe une mauvaise sélectivité en anhydride carboxyéthoxy méthacrylique. I1 est manifestement impossible d'obtenir un produit de bonne pureté au-dessous 5 de ce rapport molaire.
On opère dans le même appareillage qu'à
l'Exemple 1.
On charge 309,3 g d'une solution aqueuse de
10 méthacrylate de sodium à 33,5$, stabilisée avec 0,8 g d'éther méthylique de l'hydroquinone. On introduit ensuite 192 g de toluène, puis 0,02 mole de bromure de tétra-n-butylammonium par mole de méthacrylate de sodium.
On introduit ensuite, sous agitation et en contrôlant la température du milieu à 15'C, 125,1 g de chloroformiate d'éthyle (rapport molaire chloroformiate d'éthyle/méthacrylate de sodium : 1,2j.
L'avancement de la réaction est suivi comme à
l'Exemple 3. Après 4 heures de mise en réaction, le taux de conversion du méthacrylate de sodium est supérieur à 99%.
Le produit brut est alors décanté mais non lavé et étêté
sous vide à une température inférieure à 35~C.
L'analyse RMN du produit étêté est la suivante Anhydride carboéthoxy méthacrylique ...... 95,5%
~ Anhydride méthacrylique ...." ,. " " " " " 4,5%
Le rendement en anhydride carboéthoxy méthacrylique est de 87,5%.
On reprend l'Exemple 6 en utilisant le méthacrylate de potassium à la place du méthacrylate de sodium et en opérant à 10'C.
On introduit ensuite, sous agitation et en contrôlant la température du milieu à 15'C, 125,1 g de chloroformiate d'éthyle (rapport molaire chloroformiate d'éthyle/méthacrylate de sodium : 1,2j.
L'avancement de la réaction est suivi comme à
l'Exemple 3. Après 4 heures de mise en réaction, le taux de conversion du méthacrylate de sodium est supérieur à 99%.
Le produit brut est alors décanté mais non lavé et étêté
sous vide à une température inférieure à 35~C.
L'analyse RMN du produit étêté est la suivante Anhydride carboéthoxy méthacrylique ...... 95,5%
~ Anhydride méthacrylique ...." ,. " " " " " 4,5%
Le rendement en anhydride carboéthoxy méthacrylique est de 87,5%.
On reprend l'Exemple 6 en utilisant le méthacrylate de potassium à la place du méthacrylate de sodium et en opérant à 10'C.
11 La composition du produit final (en % en poids) est la suivante .
~ Anhydride carboéthoxy méthacrylique .....,... 93%
~ Anhydride méthacrylic~ie . . . . . . " , . . " " " . " , 6%
~ C2H5-O-C-O-C2H5 ............................. 1%
O
EXEMPLES 12 à 14 On reprend l'Exemple 6 en opérant à 10°C et en faisant varier la nature du catalyseur de transfert de phase que l'on introduit dans une quantité de 0,01 mole/mole de méthacrylate de sodium.
Les résultats sont rapportés dans le Tableau 3.
Tableau 3 Exemple 12 13 14 Catalyseur de transfert (Bu),P'Br(Bu)3CsH5P' (CH3)(C8H")3N'Br de phase CI
Rendement en produit final (par rapport au mthacrylate 94 97 99,5 de sodium converti) (~o) Taux de conversion du mthacrylate de sodium suprieur 98,5~o aprs 4,5 h 3 h 1,5 h ............
Composition du produit final (%
en oids Anhydride carbothoxy mthacrylique .........................94 g4 g6 Anhydride mthacrylique 4 6 3 .........
' CZHS-O-C-O-C2H5 ...................2 1 p
~ Anhydride carboéthoxy méthacrylique .....,... 93%
~ Anhydride méthacrylic~ie . . . . . . " , . . " " " . " , 6%
~ C2H5-O-C-O-C2H5 ............................. 1%
O
EXEMPLES 12 à 14 On reprend l'Exemple 6 en opérant à 10°C et en faisant varier la nature du catalyseur de transfert de phase que l'on introduit dans une quantité de 0,01 mole/mole de méthacrylate de sodium.
Les résultats sont rapportés dans le Tableau 3.
Tableau 3 Exemple 12 13 14 Catalyseur de transfert (Bu),P'Br(Bu)3CsH5P' (CH3)(C8H")3N'Br de phase CI
Rendement en produit final (par rapport au mthacrylate 94 97 99,5 de sodium converti) (~o) Taux de conversion du mthacrylate de sodium suprieur 98,5~o aprs 4,5 h 3 h 1,5 h ............
Composition du produit final (%
en oids Anhydride carbothoxy mthacrylique .........................94 g4 g6 Anhydride mthacrylique 4 6 3 .........
' CZHS-O-C-O-C2H5 ...................2 1 p
Claims (19)
1. Procédé de fabrication d'un anhydride (méth)acrylique de haute pureté, représenté par la formule générale (I) dans laquelle:
- R1 représente un atome d'hydrogène ou un groupement méthyle; et - R2 représente un reste alkyle, alcényle, aryle, alkaryle ou aralkyle, suivant lequel on fait réagir un (méth)acrylate alcalin de formule générale (II):
dans laquelle - Rl est tel que défini ci-dessus; et - M est un métal alcalin, avec un chloroformiate de formule générale (III):
dans laquelle R2 est tel que défini ci-dessus, caractérisé par le fait que l'on effectue ladite réaction en milieu aqueux et en l'absence d'amines, le rapport molaire chloroformiate de formule (III)/(méth)acrylate alcalin de formule (II) étant au moins égal à 1,15.
- R1 représente un atome d'hydrogène ou un groupement méthyle; et - R2 représente un reste alkyle, alcényle, aryle, alkaryle ou aralkyle, suivant lequel on fait réagir un (méth)acrylate alcalin de formule générale (II):
dans laquelle - Rl est tel que défini ci-dessus; et - M est un métal alcalin, avec un chloroformiate de formule générale (III):
dans laquelle R2 est tel que défini ci-dessus, caractérisé par le fait que l'on effectue ladite réaction en milieu aqueux et en l'absence d'amines, le rapport molaire chloroformiate de formule (III)/(méth)acrylate alcalin de formule (II) étant au moins égal à 1,15.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on fait réagir un (méth)acrylate alcalin de formule (II) dans laquelle R1 est tel que défini dans la revendication 1 et M représente un atome de sodium ou de potassium, avec un chloroformiate de formule (III) dans laquelle R2 représente un reste alkyle en C1-C40, alcényle en C2-C40, phényle, phényl-(alkyle en C1-C40) ou (alkyl en C1-C40) - phényle.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que le rapport molaire chloroformiate de formule (III)/(méth)acrylate alcalin de formule (II) est compris entre 1,15 et 2.
4. Procédé selon la revendication 3, charactérisé
par le fait que le rapport molaire chloroformiate de formule (III)/(méth)acrylate alcalin de formule (II) est compris entre 1,5 et 1,7.
par le fait que le rapport molaire chloroformiate de formule (III)/(méth)acrylate alcalin de formule (II) est compris entre 1,5 et 1,7.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que l'on conduit la réaction à une température comprise entre -10 et +30°C.
6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé par le fait que la température est comprise entre +10 et +20°C.
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que l'on prépare le (méth)acrylate alcalin de formule (II) en solution aqueuse par neutralisation de l'acide (méth)acrylique par un hydroxyde de métal alcalin de formule MOH, M
étant tel que défini dans la revendication 1, le rapport molaire hydroxide de formule MOH/acide (méth)acrylique étant compris entre 1 et 1,5 et le rapport pondéral eau/(méth)acrylate alcalin de formule (II) étant compris entre 1,5 et 7, puis que l'on fait réagir le chloroformiate de formule (III) sur le (méth)acrylate alcalin de formule (II).
étant tel que défini dans la revendication 1, le rapport molaire hydroxide de formule MOH/acide (méth)acrylique étant compris entre 1 et 1,5 et le rapport pondéral eau/(méth)acrylate alcalin de formule (II) étant compris entre 1,5 et 7, puis que l'on fait réagir le chloroformiate de formule (III) sur le (méth)acrylate alcalin de formule (II).
8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé par le fait que le rapport molaire hydroxyde de formule MOH/acide (méth)acrylique est compris entre 1 et 1,1, et le rapport pondéral eau/(méth)acrylate alcalin de formule (II) est compris entre 1,5 et 2.
9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que l'on conduit la réaction entre le (méth)acrylate alcalin de formule (II) et le chloroformiate de formule (III) en présence d'un catalyseur de transfert de phase, dissous ou fixé
sur un support polymérique.
sur un support polymérique.
10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé par le fait que le catalyseur de transfert de phase est utilisé à raison de 0,001 à 0,02 mole, par mole de (méth) acrylate alcalin de formule (II) .
11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé
par le fait que le catalyseur de transfert de phase est utilisé à raison de 0,005 à 0,01 mole, par mole de (méth)acrylate alcalin de formule (II).
par le fait que le catalyseur de transfert de phase est utilisé à raison de 0,005 à 0,01 mole, par mole de (méth)acrylate alcalin de formule (II).
12. Procédé selon la revendication 9, 10 ou 11, caractérisé par le fait que le catalyseur de transfert de phase est choisi dans le groupe constitué par les sels d'ammonium quaternaires, les sels de phosphonium et les éthers-couronne.
13. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé par le fait qu'en fin de réaction, le mélange réactionnel comprenant une phase organique est décanté à la température ambiante, la phase organique contenant l'anhydride mixte de formule (I) et l'excès de chloroformiate de formule (III) étant ensuite étêtée sous vide à une température inférieure ou égale à 35°C.
14. Procédé selon la revendication 13, caractérisé
par le fait que le mélange réactionnel est décanté à
la température ambiante, puis lavé avec de l'eau à la température ambiante.
par le fait que le mélange réactionnel est décanté à
la température ambiante, puis lavé avec de l'eau à la température ambiante.
15. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé par le fait que l'on introduit dans le milieu réactionnel au moins un inhibiteur de polymérisation, à raison de 500 à 5000 ppm, par rapport au (méth)acrylate alcalin de formule(II).
16. Procédé selon la revendication 15, caractérisé
par le fait que l'inhibiteur de polymérisation est utilisé à raison de 500 à 1000 ppm, par rapport au (méth)acrylate alcalin de formule (II).
par le fait que l'inhibiteur de polymérisation est utilisé à raison de 500 à 1000 ppm, par rapport au (méth)acrylate alcalin de formule (II).
17. Procédé selon la revendication 7 ou 8, caractérisé par le fait que l'on introduit dans le milieu réactionnel au moins un inhibiteur de polymérisation, à raison de 500 à 5000 ppm, par rapport à l'acide (méth)acrylique.
18. Procédé selon la revendication 17, caractérisé
par le fait que l'inhibiteur de polymérisation est utilisé à raison de 500 à 1000 ppm, par rapport à
l'acide (méth)acrylique.
par le fait que l'inhibiteur de polymérisation est utilisé à raison de 500 à 1000 ppm, par rapport à
l'acide (méth)acrylique.
19. Procédé selon l'une quelconque des revendications 15 à 18, caractérisé par le fait que l'inhibiteur de polymérisation est choisi dans le groupe constitué par l'éther méthylique de l'hydroquinone, l'hydroquinone, la phénothiazine et le ditertiobutylparacrésol.
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