Procédé de préparation de lactones non saturées La présente invention se rapporte à la pré paration de lactones non saturées à partir de certains composés hydroxy-carbonyle.
Le procédé qui en fait l'objet est caracté risé en ce que l'on fait réagir à chaud, en pré sence d'un catalyseur de condensation dans le mélange de réaction, un composé hydroxy- carbonyle dans lequel les atomes de carbone portant respectivement les groupes hydroxyle et carbonyle appartiennent à une chaîne ou verte d'atomes de carbone et sont séparés l'un de l'autre par un atome de carbone au plus, avec un carbonyl-ester de formule RCOCH, COORI, dans laquelle<I>R</I> représente un reste d'hydrocarbure et RI un groupe alcoyle infé rieur contenant de 1 à 4 atomes de carbone, de façon à obtenir une lactone ayant un cycle de 5 à 6 atomes,
à double liaison entre les car bones u et /3 et comportant en a le substituant COR dans lequel R a le sens susindiqué, ledit composé hydroxy-carbonyle étant tel que la lactone obtenue soit encore substituée par au moins un reste d'hydrocarbure.
Dans ledit carbonyl-ester, ledit reste d'hy drocarbure peut être un groupe alcoyle, ar- alcoyle ou aryle. Quant au composé hydroxy-carbonyle, il peut répondre à l'une des deux formules, struc turales suivantes
EMI0001.0021
dans lesquelles les symboles R représentent les groupes suivants
EMI0001.0022
R, <SEP> - <SEP> un <SEP> reste <SEP> d'hydrocarbure <SEP> éven tuellement <SEP> substitué, <SEP> de <SEP> préfé rence <SEP> un <SEP> groupe <SEP> alcoyle <SEP> ou
<tb> aryle <SEP> ;
<tb> R <SEP> ï <SEP> - <SEP> un <SEP> reste <SEP> d'hydrocarbure <SEP> éven tuellement <SEP> substitué, <SEP> de <SEP> préfé rence <SEP> un <SEP> groupe <SEP> alcoyle <SEP> ou
<tb> aryle, <SEP> ou <SEP> un <SEP> atome <SEP> d'hydrogène;
<tb> R4 <SEP> et <SEP> R7 <SEP> - <SEP> des <SEP> groupes <SEP> alcoyle <SEP> ou <SEP> des <SEP> ato mes <SEP> d'hydrogène <SEP> ;
<tb> R. <SEP> et <SEP> R. <SEP> - <SEP> des <SEP> groupes <SEP> alcoyle.
Les composés hydroxy-carbonyle indiqués ci-dessus par les formules (A) et (B) réagissent avec le carbonyl-ester en donnant des lactones non saturées de la formule structurale (C), res pectivement (D) ci-dessous
EMI0002.0004
EMI0002.0005
Les groupes alcoyle peuvent être, par exemple, les groupes méthyle, éthyle, propyle, butyle, amyle, hexyle, heptyle, octyle, nonyle, décyle, hendécyle, lauryle et stéaryle. Comme exemples de groupes aryle,
on peut citer les groupes phényle, méthylphényle, nitrophényle, chlorophényle, diméthylphényle, éthylphényle et nitro-méthylphényle. Par groupes aralcoyle, on entend les groupes obtenus par substitution d'un atome d'hydrogène d'ut groupe alcoyle par un groupe aryle.
Comme exemples de composés hydroxy- carbonyle de formule (A) que l'on peut faire réagir dans le procédé selon la présente inven tion, on peut citer l'acétoïne, la butyroïne, la benzoïne, le phényl-acétyl-carbinol, le benzoyl- méthyl-carbinol, le p-anisoyl-phényl-carbinol, le benzoyl-p-anisyl-carbinol et semblables.
Comme exemples de composés hydroxy-car- bonyle de formule (B), on citera l'isobutyral- dol, l'alpha- alpha-diméthyl-béta-hydroxy-n- butyraldéhyde, et l'alpha-alpha-diméthyl-béta- hydroxy-isovaléraldéhyde.
L'interaction du carbonyl-ester et du com posé hydroxy-carbonyle a pour effet la libéra tion d'une molécule d'eau et d'une molécule de l'alcool RIOH avec formation d'une molécule de la lactone correspondante. La réaction est effectuée en chauffant ensemble les deux substances de départ en présence d'un cataly seur de condensation.
Comme catalyseur con venable, on peut employer des amines tertiai res ou secondaires aliphatiques telles que la triéthylamine et la dibutylamine, et des amines secondaires ou tertiaires cycliques comme la pipéridine ou la pyridine et leurs sels avec des acides faibles tels que les acides acétique, pro- pionique et semblables. Les sels de métaux alcalins d'acides faibles, par exemple l'acétate de sodium ou de potassium, conviennent aussi comme catalyseurs de condensation.
L'eau et l'alcool formés par l'interaction des deux substances de départ sont de préfé rence éliminés du mélange de réaction en vue d'éviter la réaction inverse par laquelle la lac- tone non saturée serait décomposée en ses pro duits de départ et pour éviter une hydrolyse du carbonyl-ester. Ceci peut être réalisé le plus aisément en effectuant la réaction à une tem pérature telle que l'eau et l'alcool formés soient éliminés du mélange en réaction par distil lation.
La réaction peut être exécutée dans un di luant inerte, celui-ci étant le plus opportuné ment un solvant des substances de départ. Suivant un mode préféré de mettre à exécution le procédé selon l'invention, on effectue la ré action du carbonyl-ester avec le composé hydroxy-carbonyle en présence d'un diluant inerte capable de former un mélange azéotro pique avec l'eau et/ou l'alcool produits. La réaction peut alors être effectuée en opérant avec un condensateur à reflux adapté de telle façon que l'eau et l'alcool formés par la ré action soient éliminés des vapeurs condensées, qui sont alors retournées au récipient de réaction.
Il est avantageux, dans cette façon d'opérer, que le diluant inerte capable de for mer l'azéotrope avec l'eau et/ou l'alcool ait un point d'ébullition compris entre 70 et 1500 C et soit non miscible avec l'eau. Des exemples de tels solvants inertes sont le benzène, le to luène et les xylènes. Les exemples suivants illustrent l'invention. Les parties en poids sont, par rapport aux parties en volume, dans la même relation que des grammes à des centimètres cubes.
<I>Exemple 1</I> Un mélange de 14,4 parties en poids de butyroïne, 11,6 parties en poids d'acétoacétate de méthyle, 3 parties en volume de pyridine, 2,4 parties en volume d'acide acétique et 100 parties en volume de xylène, est chauffé à re flux pendant 3 heures, durant lesquelles 5 par ties en volume de méthanol aqueux sont élimi nées du mélange de réaction.
Le produit est distillé et l'on obtient 10,8 parties en poids de la lactone de l'acide 4-propyloct-3-en-5-ol-2- on-3-carboxylique. Le dérivé 2,4-dinitrophé- nyl-hydrazone de cette lactone, après recristal- lisation dans de l'isopropanol, a un point de fusion de 127I C.
On obtient la même lactone si l'on rem place l'acétoacétate de méthyle employé ci- dessus par une quantité équivalente d'acéto- acétate de n-butyle. On obtient de façon sem blable la lactone de l'acide 6-propyldéc-5-en- 7-ol-4-on-5-carboxylique en remplaçant l'acéto- acétate de méthyle employé ci-dessus par une quantité équivalente de n-butyryl-acétate d'éthyle.
<I>Exemple 2</I> Un mélange de 53 parties en poids de benzoïne, 29 parties en poids d'acétoacétate de méthyle, 2 parties en volume de pipéridine, et 80 parties en volume de toluène, est chauffé à reflux pendant une heure et demie, l'eau et l'alcool produits étant éliminés au fur et à me sure qu'ils se forment.
Les solvants sont élimi nés et le produit est cristallisé dans de l'iso- propanol, et l'on obtient 39 parties en poids de la lactone de l'acide 4,5-diphénylpent-3-en- 5-ol-2-on-3-carboxylique, sous forme d'aiguil les vert pâle, à point de fusion 109-110 C.
En remplaçant la benzoïne employée ci- dessus par une quantité équivalente de p-ani- soyl-phényl-carbinol, on obtient la lactone de l'acide 4-anisyl-5-phénylpent-3-en-5-ol-2-on-3- carboxylique, la façon d'opérer restant sensi blement la même que celle décrite.
<I>Exemple 3</I> Un mélange de 21,2 parties en poids de benzoïne, 27 parties en poids de benzoylacétate de méthyle, 1 partie en volume de pipéridine, 0,8 partie en volume d'acide acétique, et 100 parties en volume de xylène, est chauffé à re flux pendant 5 heures, tout en éliminant 5,1 parties en volume de méthanol aqueux.
Par refroidissement, il précipite 9,4 parties en poids de benzoïne non modifiée, et après évaporation et cristallisation dans de l'éthanol, on obtient 10,8 parties en poids de la lactone brute de l'acide 1-benzoyl-2,3-diphénylprop-1-en-3-ol-1- carboxylique. Par cristallisation dans l'acétate d'éthyle-éther de pétrole, on obtient la lactone pure, sous forme d'aiguilles d'un jaune vert, de point de fusion 137-8 C.
En opérant de la même façon que décrite ci-dessus, mais en remplaçant le benzoylacétate de méthyle par une quantité équivalente de gamma-phényl-acétoacétate d'éthyle, on ob tient la lactone de l'acide 1,4,5-triphénylpent- 3-en-5-ol-2-on-3-carboxylique. <I>Exemple 4</I> Un mélange de 36 parties en poids d'iso- butyraldol, 35 parties en poids d'acétoacétate de méthyle, 1 partie en volume de pipéridine, 0,8 partie en volume d'acide acétique et 100 parties en volume de toluène,
est chauffé à reflux pendant 5 heures, avec élimination de 8,5 parties en volume de méthanol aqueux que l'on enlevait de la tête du décanteur au cours de la réaction. Par distillation du mélange de réaction, on obtient 29,8 parties en poids de la lactone de l'acide 5,5,7-triméthyloct-3-en-6- ol-2-on-3-carboxylique, qui est un liquide de n\0 = 1,4870, de point d'ébullition 1190 122 C sous une pression de 0,5 mm de mer cure.
Si l'on remplace l'isobutyraldol employé ci- dessus par une quantité équivalente d'alpha- alpha-diméthyl-béta-hydroxy-n-butyraldéhyde, on obtient la lactone de l'acide 5,5-diméthyl- hept-3-en-6-ol-2-on-3-carboxylique. Les lactones préparées par le procédé selon la présente invention forment une série d'in termédiaires chimiques utiles.
Ainsi, elles peu vent être hydrogénées dans des conditions dou ces pour former les lactones saturées, et dans des conditions plus vigoureuses, pour donner les tétra-hydrofuranes et pyranes correspon dants, et l'anneau des lactones peut être ouvert en donnant les hydroxy-acides correspondants et des dérivés de ceux-ci.
Certaines des gamma- lactones non saturées de formule (C) peuvent être converties en acides béta-furoïques en les chauffant à haute température avec un fort catalyseur acide.
De nombreuses lactones non saturées ont été trouvées physiologiquement actives, ayant, par exemple, une activité antibiotique, une fa culté d'inhibition sélective de la croissance de tissus animaux, d'inhibition de la germination de graines et de la croissance de plantes, une action insecticide, etc. Plusieurs des lactones non saturées préparées conformément à la pré sente invention sont actives sous ce rapport ou peuvent être employées comme produits inter médiaires pour la production de telles lactones.