Procédé de préparation de dibenzyl-éthylènediamine
La présente invention se rapporte à un procédé perfectionné de préparation de la di benzyl-éthylènediamine, qui constitue un produit intermédiaire important pour la production de la dibenzyl-éthylènediamine-dipénicilline.
Il est connu que la dibenzyl-éthylènedi- amine peut tre préparée par hydrogénation de dibenzylidène-éthylènediamine en présence de platine comme catalyseur. Cependant, cette réaction laisse quelque peu à désirer du fait que son efficacité n'est pas élevée et que les rendements sont relativement faibles. Il est donc désirable dans ce domaine de trouver une manière d'exécuter cette réaction avec des rendements meilleurs et une grande efficacité.
C'est là précisément le but de la présente invention. Le procédé perfectionné selon l'in- vention est caractérisé en ce qu'on effectue l'hydrogénation de la dibenzylidène-éthylènedi- amine en présence d'un catalyseur au palladium sur support. Les rendements atteints grâce à la présente invention sont de l'ordre de 80 ouzo par rapport à la théorie, ce qui était inattendu et imprévisible, tandis que, en travaillant selon le procédé connu mentionné cidessus, les rendements étaient bien inférieurs (70 /0 de la théorie ou moins). De plus, la durée du catalyseur au palladium est bien plus longue que celle du catalyseur au platine, ce à quoi on ne pouvait s'attendre.
L'hydrogénation peut tre effectuée à la pression ordinaire ou à des pressions élevées, et à la température ordinaire ou à une température supérieure. On a trouvé opportun d'employer des pressions d'environ 0 à 21,1 kg par cm2, quoiqu'on puisse, si désiré, employer des pressions plus hautes, et de maintenir la température de la réaction entre environ 200 C et environ 450 C. L'hydrogénation peut tre effectuée convenablement dans un diluant inerte, comme, par exemple, le méthanol ou l'éthanol ; cependant, tout autre diluant inerte, de préférence à bas point d'ébullition, qui est un solvant pour la matière de départ, peut aussi tre utilisé. Il est avantageux d'agiter vigoureusement le mélange en réaction.
Le catalyseur au palladium sur support peut tre formé de palladium, sous forme divisée, supporté par de l'alumine, du charbon de bois ou autres supports semblables de catalyseur ; il peut tre, par exemple, un catalyseur palladium-sur-alumine à 5 O/o en poids de palladium. La quantité de catalyseur employée est avantageusement suffisante pour qu'il y ait environ 0,25-1,0 /o de palladium par rapport au poids de la dibenzylidène-éthylènediamine utilisée. Le catalyseur peut tre employé à nouveau pour l'hydrogénation.
Le produit d'hydrogénation contient, outre la dibenzyl-éthylènediamine, du 1,3-dibenzyl 2-phényl-tétrahydro-imidazol, que l'on peut convertir en dibenzyl-éthylènediamine par hydrolyse avec un acide, avec libération de benzaldéhyde. En conséquence, le produit de la réaction peut tre soumis avec avantage à une hydrolyse acide, par exemple avec de l'acide sulfurique, de l'acide acétique ou d'autres, la benzaldéhyde libérée étant éliminée, et la dibenzyl-éthylènediamine formée étant recueillie.
Si on le désire, le sel de dibenzyl-éthylène- diamine ainsi obtenu peut tre traité avec un alcali pour obtenir la base libre, laquelle peut tre extraite avec un solvant organique tel que l'acétate de butyle ; l'extrait peut tre traité si désiré avec du charbon décolorant, puis avec un acide correspondant au sel de dibenzyl éthylènediamine que l'on désire obtenir.
Les exemples suivants sont donnés pour illustrer le procédé selon la présente invention.
Les pourcentages sont indiqués en poids, à moins de spécification contraire.
Exemple 1 :
On a mélangé 4,5 kg d'un catalyseur palladium-sur-alumine à 5 O/o avec 4,5 litres de méthanol, et la boue formée a été placée dans un réacteur d'hydrogénation, dans lequel on a encore introduit 45,5 kg de dibenzylidène éthylènediamine dans 180 litres de méthanol.
Le mélange de réaction a été agité et l'on a introduit l'hydrogène à une pression de 3,4 atmosphères, tout en refroidissant le réacteur de façon à maintenir la température de réaction entre environ 30O C et environ 45O C.
Lorsque l'absorption d'hydrogène a cessé, on a chauffé le mélange à 600 C pendant 15 minutes, puis filtré à chaud. Le filtrat a été alors distillé dans le vide pour enlever le méthanol et le résidu a été amené avec de l'acide sulfurique à 10 /o en volume à un pH de 2, et bouilli pendant 30 minutes. Le produit a été refroidi, et le sulfate de dibenzyl-éthylènedi- amine a cristallisé. Le produit cristallin a été séparé, lavé avec de l'acétate de butyle pour éliminer la benzaldéhyde présente, et l'on a obtenu le sulfate de dibenzyl-éthylènediamine en cristaux.
Ce sulfate a été basifié à un pH de 10 avec une solution aqueuse d'hydroxyde de sodium à 20 /o, la base libre a été extraite avec de l'acétate de butyle ; l'extrait a été traité avec 0,5 /o de charbon décolorant, le charbon a été enlevé par filtration, et le filtrat a été séché, puis traité avec de l'acide acétique glacial à un pH de 4,5 ; le diacétate de dibenzyl-éthylène- diamine a précipité. Ce sel a été cristallisé en chauffant le mélange à 600 C pour dissoudre l'acétate et en refroidissant lentement à 5o C.
On a obtenu sensiblement les mmes résul- tats en effectuant l'hydrogénation dans d'autres solvants inertes tels que, par exemple, l'éthanol.
Exemple :
On a mélangé 5 kg de catalyseur palladium-sur-alumine à 5'0/o avec 5 litres de méthanol, et la boue formée a été introduite dans un réacteur d'hydrogénation avec 50 kg de di benzylidène-éthylènediamine dans 200 litres de méthanol. Tout en agitant le mélange de réaction, on y a introduit l'hydrogène à une pression de 3, 4 atmosphères, le réacteur étant refroidi pour maintenir la température de la réaction entre environ 30 et 45 C. Lorsque l'absorption de l'hydrogène eut cessé, le mélange a été chauffé à 60 C pendant 15 minutes, puis filtré à chaud.
On a alors soumis le filtrat à une distillation dans le vide pour éli- miner le méthanol, et le résidu a été traité avec de l'acide acétique glacial pour l'amener à un pH de 3, et on l'a fait bouillir pendant 30 minutes. Par refroidissement, le diacétate de di benzyl-éthylènediamine a cristallisé de cette solution, et il a été séparé par filtration.
En remplaçant le catalyseur palladium-suralumine par un catalyseur palladium-sur-charbon, on a pu obtenir aussi la dibenzyl-éthylène- diamine avec un rendement satisfaisant sous forme de son diacétate.
Exemple 3 :
On a traité de la dibenzylidène-éthylènedi- amine (50 parties en poids) dans du méthanol (200 parties en volume) avec du palladiumsur-alumine à 5"/e (5 parties en poids) dans un récipient de réaction fermé, en acier inoxydable, contenant de l'hydrogène à une pres
sion de 3,52 kg par cm2 au manomètre, pen
dant 3 heures. Pendant toute l'hydrogénation,
le mélange a été agité. Le mélange de réaction
a alors été chauffé à 60 C, filtré pour éliminer
le catalyseur, puis soumis à une distillation
pour enlever le méthanol.
Le résidu a été traité
avec de l'acide sulfurique (150 parties en vo
lume, à 10 ID/o en volume) et chauffé avec reflux pendant 20 minutes, puis on l'a refroidi i et l'on a agité avec de l'éther (150 parties en volume) pendant 10 minutes. Le sulfate de di
benzyl-éthylènediamine précipité a été séparé
par filtration, lavé avec de l'éther et séché.
La table 1 donne les résultats de quelques
opérations typiques et d'expériences pour con
firmer la possibilité d'employer le mme cataly
seur pour l'hydrogénation de plusieurs char
ges successives de dibenzylidene-éthylènedi-
amine, dans les conditions susindiquées.
TABLE 1
EMI3.1
<tb> <SEP> lf <SEP>
<tb> Experience <SEP> Nombre <SEP> des <SEP> emplois
<tb> <SEP> No <SEP> du <SEP> catalyseur <SEP> Rendement <SEP> g <SEP> pe
<tb> <SEP> (g/o) <SEP> I <SEP> (/o)
<tb> <SEP> 1 <SEP> un <SEP> 59,7 <SEP> 0,33 <SEP> 93,2
<tb> <SEP> 2 <SEP> un <SEP> 59,2 <SEP> 0, <SEP> 29 <SEP> 92,5
<tb> <SEP> 3 <SEP> gremier <SEP> emploi <SEP> 58,5 <SEP> 0,52 <SEP> 89,0
<tb> <SEP> 4 <SEP> second <SEP> emploi <SEP> 59,0 <SEP> 0,29 <SEP> 95, <SEP> 7
<tb> <SEP> 5 <SEP> troisieme <SEP> emploi <SEP> 63,4 <SEP> 0,61 <SEP> 93,1
<tb> <SEP> 6 <SEP> quatrieme <SEP> emploi <SEP> 49,4 <SEP> 0,41 <SEP> 92,3
<tb> <SEP> i
<tb>
En remplaçant le palladium par un catalyseur platine-sur-alumine, à 5 /0, on a obtenu les résultats indiqués ci-après. Les autres quantités et conditions étaient celles décrites ci-dessus.
TABLE 2
EMI3.2
<tb> <SEP> Sulfate <SEP> de
<tb> Eatper. <SEP> Conditions <SEP> Nombre <SEP> dibenzyl <SEP> ethylenediamine
<tb> Hxner <SEP> Conditions <SEP> utum <SEP> jj
<tb> <SEP> de <SEP> reaction <SEP> des <SEP> emplois
<tb> <SEP> du <SEP> catalyseur <SEP> R <SEP> Pnt <SEP> Humidice <SEP> purete
<tb> <SEP> en <SEP> poids <SEP> ( /o) <SEP> ( /v)
<tb> <SEP> en <SEP> poids <SEP> M <SEP>
<tb> <SEP> 1 <SEP> Telles <SEP> que <SEP> decrit <SEP> ci-un <SEP> 15,5 <SEP> 0, <SEP> 47 <SEP> 92,4
<tb> <SEP> dessus
<tb> <SEP> 2 <SEP> idem <SEP> un <SEP> 29,6 <SEP> 0,68 <SEP> 87,6
<tb> <SEP> 3 <SEP> idem <SEP> premier <SEP> usage <SEP> 18,5 <SEP> 0,50 <SEP> 92,6
<tb> <SEP> 4 <SEP> idem <SEP> second <SEP> usage <SEP> 5,7 <SEP> 0,71 <SEP> 13,4
<tb> <SEP> 5 <SEP> Hydrogenaxion <SEP> pendant <SEP> un <SEP> 42,0 <SEP> 0,54 <SEP> 91,
3
<tb> <SEP> 6 <SEP> heures <SEP> aec <SEP> 10
<tb> <SEP> parties <SEP> en <SEP> poids <SEP> de
<tb> <SEP> ca. <SEP> talyseur
<tb> I
<tb>
Exemple 4 :
On a traité en récipient fermé 101,6 kg de dibenzylidène-éthylènediamine dans 492,05 litres de méthanol, avec 10 kg de palladium-suralumine, à 5 /o. Le mélange a été soumis au vide, balayé avec de l'azote, puis soumis de nouveau au vide, puis on a commencé une vigoureuse agitation et l'on a introduit de l'hy- drogène gazeux dans le système de façon à maintenir la pression à 0 kg par cm2 au manomètre. La température a été maintenue à 280 C.
Lorsqu'il n'y eut plus d'absorption à cette pression, la pression a été augmentée à 2,45 kg par cm2 au manomètre en 30 minutes, mais il ne se produisit pratiquement plus d'absorption. Le mélange de réaction a alors été traité essentiellement comme cela est décrit à l'exemple 1, excepté que la benzaldéhyde libérée par hydrolyse à l'acide a été éliminée par distillation dans le vide. Il n'était alors plus né- cessaire d'isoler le sulfate de dibenzyl-éthylène- diamine ; au lieu de cela, le mélange de réaction a été basifié et la dibenzyl-éthylènedi- amine a été enlevée par extraction avec de l'acétate de butyle.
Rendement en diacétate de dibenzyl-éthy- lènediamine : 113,4 kg.