ProcÚdÚ de prÚparation de la phytol-cÚtone.
On connaît un grand nombre de dérivée terpéniques, c'est-à-dire de dérives contenant un ou plusieurs groupements isopentane ou isopentene, qui sont d'une grande valeur industrielle. Ainsi, par exemple, le géraniol et le farnésol sont très utilises en-parfumerie, tandis que le phytol,
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est nn intermédiaire essentiel pour la fabrication de la chlorophylle et de la vitamine E.
Les procédés pour la synthèse de ces produits et d'autres dérivés terpéniques étant longs, laborieux et peu éeonomiquesi s'en- suit que les terpénoïdes utilisés dans l'industrie chimique sont des extraits naturels ou des produits préparés à partir d'extraits naturels et, de ce fait, très coûteux.
Les procédés de synthèse connus ont plu ; sieurs inconvénients. On introduit tir. peu d'atomes de carbone à chaque étape de la synthèse, de sorte qu'e la synthèse d'un eomposé à longue chaîne,, tel que le phytol, exige un grand nombre de réactions. Un autre in convénient des procédés connus est qu'on n'introduit pas un groupe fonctionnel qui puisse servir pour des réactions ayant pour objet d'allonger encore la chaîne. De plus, ees procédés n'introduisent, pas de liaisons non saturées ou les introduisent dans une mauvaise position. Enfin, les réactifs sont coûteux ou difficiles à préparer.
La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et permet de réaliser la synthèse de terpénoïdes cétoniques par introduction de groupes isopentène dans un composé carbonylique, pour allonger la chaîne.
Ces terpénoides cétoniques peuvent servir de produits intermédiaires facilement transformables en géraniol, en farnésol ou en) d'au- tres produits de parfumerie analogues de la série des terpénoïdes non satures, ainsi, que de produits intermédiaires-pour la'fabrication-du phytol ou de produits analogues utilisés dans la synthèse de la, chlorophylle etl de la vital mine E.
On a constaté qu'un acétolalcoyiiquesim- ple ou alcoylene-cyelique-d'une 5-halogéno-2- pentanone réawit avea un métal aetif tel-que le magnésium, le lithium, le zinc, le cadmium ou le mercure pour formeruncomplexe organe-métallique et qu'un tel complexe organo-métallique réagit avec un aldéhyde ou une cétone pour former-un delta eaiinoli On peut ensuite déshydrater le carbinoI pour for- mer l'acétal correspondant, non saturé en gamma-delta-et de chaîne notablement, plus longue que l'acétal primitif, lequel acétal non saturé fournit par hydrolyse la cétone non saturée correspondante ou, par hydrogénation suivie d'hydrolyse,
la cétone saturée erres- pondante.
Les aeétals utilisables peuvent être prépa- rés en faisant réagir une 5-halogéno-2-penta- none avec un alcoyl-orthoformiate en présence d'un alcool, ou en faisant réagir une 5-halogéno-2-pentanone avee un 1, 2- ou 1, 3-glyeol.
De tels aeétals simples ou cycliques réagissent par leur atome d'halogène en position 5 avec un métal actif pour former un complexe organométallique.
Ce comportement des aeétals de 5-halogéno-2-pentanones ou de leurs dérivés organométalliques est anormal si l'on se rapporte e aux travaux d'Arens et Van Dorp qui ont montré que l'aeétal cyclique halogène
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ne forme pas de composé organo-halogénomé- tallique avec un métal actif tel que le magnésium ou autres métaux eomparables (Ree. trav. chim. 65, 729 [1946]), et aux travaux de Willimann et Schinz, Helv. Chim. Aeta, 32, 2158 (1949) qui indiquent pour l'aeétal ey- clique
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et se. c deives organo-métalliques d'autres processus réactionnels.
Le présent brevet a pour objet un procédé de préparation de la phvtol-cétone (6, 10, 14- trimÚthyl-pentadÚcanone-2), procÚdÚ qui est caractérisé en ce que l'on fait réagir la pseudo- ionone sur un complexe organométallique. obtenu par action d'un métal actif sur un acétal d'une 5-halogéno-pentanone-2, pour former un carbinol tertiaire comprenant le groupement
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dans lequel les atomes d'oxygène terminaux sont liés à un reste d'hydrocarbure de façon à former un acétal simple ou cyclique, et en ce qu'on transforme ledit carbinol, par des- hydratation, hydrogénation des doubles liaisons et hydrolyse du groupe acétal, en phytolcétone.
Le terme phytol-cétone est utilisé dans la littérature pour dénommer la 6, 10, 14 tnméthyl-pentadécanone-2.
Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, on fait réagir un métal actif, tel que Li, Mg, Zn, Cd, Hg sur un acétal alcoyléno-cyclique d'une 5-halogéno-2-penta- none, tel que par exemple le 2- (gamma-halo génopropyl)-2-méthyl-l, 3-dioxolane, pour former un composé organo-halogénométallique de formule
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où X est un atome d'halogène, M est le métal actif et R"est un groupe aleovlène (ÚthylÚne, propylène, butylène...).
Ce composé organo-halogénométallique réa- git ensuite avec la pseudo-ionone pour former l'alcool tertiaire (carbinol).
On peut aussi préparer le composé organométallique à partir d'un acétal simple d'une .)-halogéno-2-pentanone, du type
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<SEP> CHg
<tb> <SEP> CH3
<tb> XCHzCHzCHsC
<tb> <SEP> 0-alcoyle
<tb> où X peut être un halogène quelconque (le chlore et le brome étant cependant préférables) et où les groupements alcoyle sont avan- tageusement des radicaux alcoyle inférieurs, comprenant de un à quatre atomes de carbone. Pour des raisons de commodité et d'eeo- nomie, on préfère utiliser un aeétal propylénocyclique à petit cycle.
On peut facilement préparer les acétals de 5-halogéno-2-pentanones en faisant réagir un dérivé de métal alealin de l'aeétylacétate d'éthyle sur de l'oxyde d'éthylene gazeux, ce qui fournit de l'alpha-aeétob1ltyrolaetone, en faisant réagir cette lactone sur un hydraeide halogène pour obtenir une 5-halogéno-2-pen- tanone et en aeétalisant ce dernier composé par un aleoylèneglyeol ou un orthoformiate alcoylique pour obtenir l'acétal de 5-halogéno- 2-pentanone correspondant.
A titre d'exemple, la préparation du 2-(gamma-halogénopropyl)- 2-méthyl-1, 3-dioxolane est schématisée ci-dessous :
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La réaction entre le composé organométallique et la pseudo-ionone conduit à un alcool de chaîne notablement plus longue :
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R représentant le radical CllHl7 de la pseudo-ionone (CtE17 CO-CH3).
Cette réaction s'effectue facilement en ajoutant une solution de pseudo-ionone à une solution du composé organométallique dans un solvant tel que de l'éther anhydre. Une réaction exothermique se produit aussitôt et se poursuit jusqu'à son terme avec un bon rendement. Il suffit ensuite de diluer par de l'eau le mélange obtenu pour décomposer le eom- plexe métallique et obtenir ainsi le earbinol tertiaire cherche.
Cet alcool tertiaire est ensuite transformé en la'cétone qui consent une unité d'isopen- tane de plus-que le composé oarbonyliqne de départ. Dans cette transformation,. on soumet l'alcool, à'une déshydratation ; à) une hydro- génation. et Ó. une hydrolyse pour former la phytol-cÚtone (cÚtone saturÚe) ces rÚactions pouvant Útre effectuÚes dans un ordre quelconque.
La dÚshydratation de l'alcool' tertiaire ?ef feetue facilement suivant les méthodes de deshydratation connues, par exemple en le chaux- fant en présence d'un produit acide, tel qu'un acide ou un sel d'acide ou un autre agent de dÚshydratation analogue. Les agents de dÚshydratation classiques convenant Ó. l'opÚnation comprennent les acides minéraux, les aci- des organiques tels que l'acide oxalique et l'acide paratsiuènosulifonique, des anhydrides tels que l'anhydride acétique et des composés acides tels que le chlorure de zinc, le triehlo- mre de phosphore, le. chlorure d'oxalyle, l'oxychlorure de phosphore, etc.
L'hydrogénation du produit de déshydra- tation, pour saturer les liaisons non saturées, s'effectue facilement en le traitant par l'hy- drogène gazeux sous faible pression (par exemple de-1. 5 à 3, 5 kgtem2) en présence d'un catalyseur d'hydrogÚnation, tel que le niehel.
Raney, la mousse de platine, le palladium, etc.
L'hydrolyse de l'acétal déshydraté et hy drogéné pour former la phytol-eétone correspondante s'effectue simplement par une solution aqueuse acide ou suivant d'autres méthodes bien connues d'hydrolyse, les solutions. aqueuses d'acides minÚraux diluÚs Útant parti culièrement reeommandables.
La déshydratation du carbinol conduit ordinairement Ó la formation d'une cer taine quantité d'un isomère dans-lequel les doubles liaisons conjuguÚes sont dÚcalÚes d?un rang vers la gauche. Le composÚ dÚshydratÚ étant ensuite'Ilydbogéhé pour saturer'la mo- fécule, la position des doubles liaisons est sans importance, de sorte que l'on peut soumettre le mélange global des isomères s l'hydrogénation catalytique par l'hydrogène gazeux.
Le procédé selon'l'invention est illustre par l'exemple suivant :
Exemple: a) PrÚparation d'un acÚtal cyclique d'une
5-halogÚno-pentanone-2.
Un acétal cyclique de la 5-chloro-2-penta- none est préparé de la manière suivante : On chauffe à reflux pendant deux heures dan. s un appareil de Dean et Stars. un mélange de 80 g de 5-chloro-2-pentanone, 4j g d'éthylène- glycol, 120 em3 de benzène et 1, 25 g d'acide para-toluènesulfoniqus monohydraté. On aban- donne une nuit, puis on chauffe de nouveau a reflux pendant 90 minutes. On lave le mÚlange par de l'ammoniaque diluée, puis par de l'eau, enfin on distille.
La distillation frac tionnée du produit restant fournit 94,5 g de 2- (gamma-chloropropyl)-2-méthyl-1, 3-dioxo- lane de point d'ébullition 94-97 020 mm, d? = 1, 098 et n? = 1,4480. On prÚpare facilement de la même manière tout autre aeétal alcoyiéno-cyclique désiré en utilisant l'al- coylÚne-glycol correspondant (par exemple, le propylène-glycol ou le butylène-glycol) en remplacement de l'Úthyl¯ne-glycol. De même, la 5-chloro-2-pentanone pent être remplacée par n.'importe quelle autre 5-halogéno-2-pen- tanone. b) PrÚparation du complexe organohalogÚno mitallique.
Dans un ballon de deux litres à trois tubs- les. muni d'un agitateur à joint étanche, d'un rÚfrigÚrant Ó reflux et d'une ampoule à brome, et contenant 15, 3 g de tournures de magnésium et 30 em3 d'éther anhydre, on ajoute 1, 9 em3 d'iodure de méthyle. Quand la réaction s'amorce, on introduit dans le bal- lon une solution de 98, 7 g de 2-(gammachloropropyl)-2-mÚthyl-l,3-dioxolane (obtenu comme décrit sous,) dans 400 em3 d'éther anhydre, en réglant l'addition de manière à présence de pseudo-ionone.
Si l'on chromato
graphie sur une colonne d'alumine activée une fraction de 37, 5 g du produit de déshydra- tation dissous dans l'étherdepétrole, onremar-
que que la zone inférieure correspondant à l'acétal non saturé est presque incolore, tandis que les impuretés sont plus fortement adsorbées. Par élution par de l'Úther, on obtient 18, 8 g d'un produit de coefficient d'absorption dans l'Úthanol E? (278 m@) = 1340. e) Saturation des doubles liasions.
On agite, en présence d'hydrogène sous pression initiale de 3, 5 kg/cm2 et à la tempé- rature de 17 C, la fraction pesant 18, 8 g de l'acétal non saturé préparé, comme décrit sous cl) avec 125 em3 d'Úthanol et 4 à 5 cm3 de boue déposée de nickel Baney.
En dix minutes, la pression tombe à 2, 8 kg/em2, tandis que la température s'élève à 30 C, après quoi la fixation d'hydrogène gazeux se ralentit brus- quement. On chauffe le mélange à 500 C pendant encore 85 minutes et on recharge en hydrogène gazeux pour ramener la pression à 3, 5 kg ! cm2 après un nouveau délai de quarante minutes. On continue d'agiter toute une nuit à température ambiante et l'hydrogène fixé est, au total, de 0, 25 molécule-gramme.
On filtre le catalyseur et on élimine l'alcool du filtrat. Il reste 18, 8 g d'une huile incolore constituée par l'acétal éthyléno-cycidque de la phytol-cétone. L'analyse en lumière infrarouge confirme que le composé est totalement saturé. f) Hyd rolyse d e l'acétal.
On agite pendant deux heures, à 50 C, un mélange de 36, 6 g d'acêtal éthyléno-cyelique de la phytol-eétone, 220 cm3 de méthanol, 55 em3 d'eau et 8 cm3 d'acide sulfurique con centré. Apres refroidissement, on dilue par de l'eau et on extrait par de l'éther, ce qui donne 31, 6 g de phytol-cétone à l'état d'huile presque incolore bouillant à 169-171 C sous 7 mm. L'analyse en infrarouge révèle un assurer un léger reflux pendant environ trente minutes.
On obtient alors le composé
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avec un rendement de 41, 5 /o. c) PrÚparation du composÚ Ó fonction alcool
te7 ire (carbi. nol).
On ajoute au produit obtenu comme décrit soli, s b) une solution de 121 g de pseudo-ionone dans 300 cm3 d'éther, cette addition étant effectuée lentement jusqu'à ce que, brusquement, tout dégagement de chaleur cesse, tandis que le mélange brunit. On décompose alors le mélange par de la glace et du chlorure d'ammonium, de la manière habitueLle, puis on distille l'éther et chauffe le produit restant à 100"C sous 1 mm de pression, pour en extraire un produit secondaire volatil, présent dans le mélange.
Le résidu, constitué du produit de condensation de la pseudo-ionone et du complexe organo-halogéno-métallique, pèse 74, 7 g. Coefficient d'absorption, dans l'étha- nol : El m ( 78 m, u) = 656, ce qui indi- que qu'une déshydratation partielle de l'alcool tertiaire a déjà eu lieu. d) De ?, atation porta ? tt sur la fonction
alcool tertiaire.
On achevé la déshydratation déjà commencée lors de l'opération précédente en dissolvant 74, 7 g du produit dans 300 cm3 de benzène, en ajoutant 0, 75 g d'acide para-toluenesulfonique monohydraté et en chauffant le mélange à environ 50 C, tempé- rature que l'on maintient pendant trente mi nutes. Après lavages à l'ammoniaque diluée et à 1'eau, on sépare le benzène par distillation et l'on obtient 75, 0 g du produit de dés- hydratation contenant l'acétal non saturé et de coefficient d'absorption dans l'éthanol E l 4xm (278 m, u.) = 930. Le spectre infrarouge ne révèle aucun groupe hydroxyle ni la groupe carbonyle fortement saturé.
Ce produit fournit une semi-earbazone fondant à 68-69 C après reerista ! llisation dans l'étha- nol.
La phytol-eétone est une substance connue, qui conduit facilement au phytol, produit uti- lisable pour la synthèse de la chlorophylle et de la vitamine E.