Procédé d'obtention de solutions organozinciques
La présente invention a pour objet un procédé de préparation de solutions de sels d'alcoylzinc dans les dialcoylamides et plus particulièrement de solutions des dérivés zinciques des halogénures d'al- coyles, dits organozinciques mixtes, dans les N,N- dialcoylamides.
Les solutions d'organozinciques dans les N,N- dialcoylamides, obtenues selon le procédé de l'invention, constituent des réactifs importants pour la synthèse organique, différents dans leur comporte- ment des organozinciques classiques obtenus dans l'éther ou le tétrahydrofuran. On verra, ainsi qu'il ressort de la description, qu'ils permettent, par exemple, une préparation aisée de la méthylchromoue à partir de l'o-hydroxypropiophénone et du formiate d'éthyle.
Le procédé de préparation de ces solutions d'organozinciques, objet de la présente invention, consiste à faire agir un ester minéral d'alcoyle sur le zinc, au sein d'un dialcoylamide de préférence dans le N, N-diméthylformamide, mais d'autres dialcoylamides comme par exemple le N,N-diméthylacét- amide, le N,N-diéthyllormamide, le N,Ndiétaylacét- amide, etc. conviennent aussi.
D'une façon générale, il est avantageux de conduire la réaction à une température peu élevée facile à réaliser dans l'industrie, de préférence entre 20 et 1000 C.
Pour activer la réaction, il y a souvent intérêt à utiliser un catalyseur tel que l'iodure de l'alcoyle en question.
Les exemples suivants Idécrivent la préparation d'un certain nombre des solutions organozinciques dans le diméthylformamide ainsi que leur isolement.
Leur comportement particulier est illustré par un exemple de préparation de la méthylchromone.
Les températures sont indiquées en degrés centigrades.
Exemple 1
Préparation d'une solution d'iodure de méthylzinc
On introduit 200 g de zinc (poudre, feuilles, copeaux) dans 200 cm3 de diméthylformamide et 39 g d'iodure de méthyle. La réaction se produit aussitôt avec élévation de température. Tout en refroidissant pour maintenir la température à 40-450 C, on ajoute en une heure environ 350 g d'iodure de méthyle dans 470 cm3 de diméthylformamide. L'addition terminée, on maintient encore trente minutes à 40-450 C. On dilue ensuite sous agitation par addition de 500 cm3 de diméthylformamide, refroidit à 250 C et dose l'iodure de méthylzinc CH3ZEI = 1,72 mol/kg, ce qui correspond à une transformation de 98 O/o du zinc.
Exemple 2
Préparation d'une solution de bromure de méthylzinc
On fait barboter un léger courant de bromure de méthyle dans un mélange de 200 g de zinc, 150 cm3 de diméthylformamide et 5 cm3 d'iodure de méthyle sous agitation. La température monte lentement à 100-1100 C, on refroidit par un bain d'eau glacée à 500 C, accélère le débit de bromure de méthyle et introduit simultanément en une demiheure environ 350 cm3 de diméthylformamide. On continue de faire barboter le bromure de méthyle à 500 C jusqu'à disparition complète du zinc, ce qui demande environ deux à trois heures.
Le bromure de méthylzinc cristallise généralement en fin de préparation à 40-450 C. On échauffe alors à 550 C pour obtenir une dissolution intégrale. Le poids de la masse réactionnelle est de 1020 g à 1040 g. La solution de bromure de méthylzinc titre 2,8 à 2,9 mol/kg.
Isolement du zincique
Il est possible d'isoler le bromure de méthylzinc à partir de sa solution dans le diméthylformamide.
Dans ce cas, on procède comme suit: à 150g de solution de bromure de méthylzinc préparée comme ci-dessus, on ajoute, au moment où commencent à apparaître les premières amorces de cristallisation, 70 cm3 d'acétate de butyle en opérant sous atmosphère d'azote. On agite, refroidit et abandonne au repos à la température ambiante pendant une nuit.
Le lendemain, l'eau mère qui recouvre les cristaux de zincique est éliminée par siphonage. On rajoute 50cm3 d'acétate de butyle, agite 1/4 heure, puis laisse reposer. On rajoute de nouveau 50 cm3 d'acétate de butyle, agite, puis laisse reposer. Une analyse des cristaux montre que ceux-ci sont constitués par un solvant se composant d'une molécule de bromure de méthylzinc pour deux molécule de diméthylformamide.
Exemple 3
Préparation d'une solution de chlorure de méthylzinc
On introduit 100 g de zinc dans 100 cm3 de diméthylformamide, puis 2 cm3 d'iodure de méthyle.
Après l'amorçage de la réaction, on fait barboter le chlorure de méthyle pendant quatre heures en maintenant d'abord par refroidissement, puis par un chauffage léger la température du mélange réactionnel aux environs de 800 C. Durant ce temps, on rajoute 370 cm3 de solvant. On chauffe encore une demi-heure après l'arrêt de chlorure de méthyle.
Après refroidissement, on ajoute de nouveau 540cm3 de solvant et obtient une solution jaune-vert de chlo- rure de méthylzinc. Dans ces conditions, 70 O/o du zinc mis en jeu est transformé en chlorure de méthylzinc.
Exemple 4
Préparation d'une solution de méthylsuliate
de méthylzinc
On introduit 15 g de zinc en pouldre dans 30 cm3 de diméthylformamide contenant 5 cm3 de sulfate de méthyle et 1 cmB d'iodure de méthyle. On agite. La température atteint 45o C en cinq minutes. On re froidit et ajoute, à 400 C, en vingt à vingt-cinq minutes, une solution de 15 cm3 de sulfate de méthyle dans 20 cm3 de diméthylformamide. Une réaction exothermique se manifeste encore pendant trentecinq minutes. On laisse ensuite refroidir à 200 C en deux heures.
Titre :1,95 mol/kg, soit une transformation de 80 o/o du zinc engagé dans la préparation.
Le tableau suivant indique, en fonction de la température et de la durée de chauffage, les quantités d'organozinciques mixtes formées à partir d'autres halogénures.
EMI2.1
<tb>
<SEP> Température <SEP> en <SEP> C <SEP> Quantité <SEP> de <SEP> zinc <SEP>
<tb> <SEP> Composé <SEP> de <SEP> obtenu <SEP> e <SEP> transformé <SEP> Observations
<tb> <SEP> t <SEP> durée <SEP> de <SEP> chauffage <SEP> en <SEP> zincique <SEP> (en <SEP> O/o)
<SEP>
<tb> Bromure <SEP> d'éthylzinc <SEP> 350 <SEP> 5 <SEP> h <SEP> t/2 <SEP> 45 <SEP> amorçage <SEP> par <SEP> l'iodure <SEP> d'éthyle
<tb> Bromure <SEP> d'isopropylzinc <SEP> 550 <SEP> 18 <SEP> h <SEP> 59 <SEP> amorçage <SEP> par <SEP> l'iodure <SEP> d'isopropyle
<tb> Bromure <SEP> de <SEP> butyle <SEP> zinc <SEP> 900 <SEP> 5h <SEP> 59
<tb> Bromure <SEP> d'isoamyle <SEP> zinc <SEP> 1050 <SEP> 2 <SEP> h <SEP> 53
<tb>
Comme indiqué au début de la description, les nouvelles solutions obtenues selon la présente invention se prêtent, par exemple, à la préparation de la 3-méthylchromone.
Ainsi, on peut obtenir la 3 méthylchromone en préparant Id'abord le bromure de méthylzinc de la manière suivante:
On fait arriver un courant de bromure de méthyle dans un mélange constitué par 90g de zinc en poudre, 66 cm3 de diméthylformamide et 3 cm3 d'iodure de méthyle. En dix minutes la température atteint 500 C et la réaction démarre alors assez vivement. On refroidit et on introduit en une heure 156 cm3 de diméthylformamide. Le courant de bromure de méthyle est maintenu jusqu'à disparition complète du zinc, ce qui demande trois heures et demie. En fin de réaction, il est nécessaire de maintenir la température à 500 C par chauffage.
On refroidit à 300 C et introduit, en dix minutes, 67,5 cm3 de formiate d'éthyle. On ajoute alors en une heure, 50 g d'o'hydroxypropiophénone. I1 se produit une réaction avec dégagement de méthane.
On chauffe ensuite à 600 C jusqu'à la fin du dégagement gazeux, ce qui demande environ trois heures.
On obtient ainsi le bromure de méthylzinc qui est alors traité die la manière suivante dans le but d'obtenir le produit envisagé, soit la 3-methylchromone:
On refroidit à 200C et décompose l'excès de bromure de méthylzinc par addition très lente de 88 cm3 d'acide acétique. On dilue par 1,700 1 d'eau et extrait par 600 cm3 d'acétate d'éthyle, puis 4 fois 250 cm3 de même solvant.
Les extraits réunis sont lavés à l'eau, avec une solution saturée de bicarbonate de sodium, puis à l'eau. Après séchage sur sulfate de sodium, on distille le solvant sous vide et obtient 50,9 g d'une huile épaisse que l'on distille sous vide (17 m/m) pour recueillir 6,2 g de fraction de tête, E = jusqu'à 1480 C et 37,5 g de fraction de coeur E = 148-1500 C, la fraction de cceur (rendement: 70 /o) représentant la méthylchromone pratiquement pure: F. 71-720 C. Les fractions de tête sont constituées par de la méthyl-chromone souillée par un peu d'o-hydroxypropiophénone.
On soumet les fractions de tête à un traitement par 10 cm3 de soude N avec lesquels on les triture, essore ensuite, lave à l'eau et sèche à 40-500 C pour obtenir 5,875 g (soit il e/0) de 3méthylchromone fondant à 71720 C.
Process for obtaining organozinc solutions
The subject of the present invention is a process for preparing solutions of alkylzinc salts in dialkoylamides and more particularly of solutions of zinc derivatives of alkyl halides, known as mixed organozincic, in N, N-dialkoylamides.
The solutions of organozincs in N, N-dialkoylamides, obtained according to the process of the invention, constitute important reagents for organic synthesis, different in their behavior from conventional organozincs obtained in ether or tetrahydrofuran. It will be seen, as is apparent from the description, that they allow, for example, easy preparation of methylchromoue from o-hydroxypropiophenone and ethyl formate.
The process for preparing these organozinc solutions, object of the present invention, consists in causing an inorganic alkyl ester to act on the zinc, in a dialkoylamide preferably in N, N-dimethylformamide, but other dialkylamides such as, for example, N, N-dimethylacetamide, N, N-diethyllormamide, N, Ndietaylacetamide, etc. are also suitable.
In general, it is advantageous to carry out the reaction at a low temperature easy to carry out in industry, preferably between 20 and 1000 C.
To activate the reaction, it is often advantageous to use a catalyst such as the iodide of the alkyl in question.
The following examples describe the preparation of a number of organozinc solutions in dimethylformamide as well as their isolation.
Their particular behavior is illustrated by an example of the preparation of methylchromone.
Temperatures are given in degrees centigrade.
Example 1
Preparation of a methylzinc iodide solution
200 g of zinc (powder, sheets, shavings) are introduced into 200 cm3 of dimethylformamide and 39 g of methyl iodide. The reaction takes place immediately with a rise in temperature. While cooling to maintain the temperature at 40-450 C, about 350 g of methyl iodide in 470 cm 3 of dimethylformamide are added over one hour. When the addition is complete, the mixture is kept for another thirty minutes at 40-450 C. The mixture is then diluted with stirring by adding 500 cm3 of dimethylformamide, cooled to 250 ° C. and metered with methylzinc iodide CH3ZEI = 1.72 mol / kg, this which corresponds to a 98 O / o transformation of zinc.
Example 2
Preparation of a methylzinc bromide solution
A slight stream of methyl bromide is bubbled through a mixture of 200 g of zinc, 150 cm3 of dimethylformamide and 5 cm3 of methyl iodide with stirring. The temperature rises slowly to 100-1100 C, cooled by an ice-water bath to 500 C, accelerates the flow of methyl bromide and simultaneously introduced in half an hour about 350 cm3 of dimethylformamide. The methyl bromide is continued to be bubbled at 500 ° C. until the zinc has completely disappeared, which takes about two to three hours.
Methylzinc bromide generally crystallizes at the end of preparation at 40-450 C. It is then heated to 550 C. to obtain complete dissolution. The weight of the reaction mass is 1020 g to 1040 g. The methylzinc bromide solution titrated 2.8 to 2.9 mol / kg.
Zinc isolation
It is possible to isolate methylzinc bromide from its solution in dimethylformamide.
In this case, the procedure is as follows: to 150 g of methylzinc bromide solution prepared as above, one adds, at the moment when the first crystallization primers begin to appear, 70 cm3 of butyl acetate by operating under an atmosphere of 'nitrogen. Stir, cool and leave to stand at room temperature overnight.
The next day, the mother liquor which covers the zinc crystals is eliminated by siphoning. 50cm3 of butyl acetate are added, stirred for 1/4 hour, then left to stand. 50 cm3 of butyl acetate are added again, stirred and then left to stand. Analysis of the crystals shows that they are constituted by a solvent consisting of one molecule of methylzinc bromide for two molecules of dimethylformamide.
Example 3
Preparation of methylzinc chloride solution
100 g of zinc are introduced into 100 cm3 of dimethylformamide, then 2 cm3 of methyl iodide.
After initiation of the reaction, the methyl chloride is bubbled through for four hours while maintaining first by cooling, then by slight heating the temperature of the reaction mixture at around 800 C. During this time, 370 cm3 are added. of solvent. Another half hour after stopping the methyl chloride is heated.
After cooling, 540 cm3 of solvent are added again and a yellow-green solution of methylzinc chloride is obtained. Under these conditions, 70 O / o of the zinc involved is converted into methylzinc chloride.
Example 4
Preparation of a methylsulate solution
methylzinc
15 g of powdered zinc are introduced into 30 cm3 of dimethylformamide containing 5 cm3 of methyl sulfate and 1 cmB of methyl iodide. We stir. The temperature reaches 45o C in five minutes. The mixture is cooled and added, at 400 ° C., over twenty to twenty-five minutes, a solution of 15 cm3 of methyl sulfate in 20 cm3 of dimethylformamide. An exothermic reaction continues for thirty-five minutes. It is then left to cool to 200 ° C. over two hours.
Title: 1.95 mol / kg, or a transformation of 80 o / o of the zinc used in the preparation.
The following table indicates, as a function of the temperature and of the heating time, the quantities of mixed organozincics formed from other halides.
EMI2.1
<tb>
<SEP> Temperature <SEP> in <SEP> C <SEP> Quantity <SEP> of <SEP> zinc <SEP>
<tb> <SEP> Compound <SEP> of <SEP> obtained <SEP> e <SEP> transformed <SEP> Observations
<tb> <SEP> t <SEP> duration <SEP> of <SEP> heating <SEP> in zinc <SEP> <SEP> (in <SEP> O / o)
<SEP>
<tb> Bromide <SEP> of ethylzinc <SEP> 350 <SEP> 5 <SEP> h <SEP> t / 2 <SEP> 45 <SEP> priming <SEP> by <SEP> iodide <SEP> d 'ethyl
<tb> Bromide <SEP> of isopropylzinc <SEP> 550 <SEP> 18 <SEP> h <SEP> 59 <SEP> priming <SEP> by <SEP> isopropyl iodide <SEP>
<tb> Bromide <SEP> of <SEP> butyl <SEP> zinc <SEP> 900 <SEP> 5h <SEP> 59
<tb> Zinc isoamyl <SEP> <SEP> <SEP> 1050 <SEP> 2 <SEP> h <SEP> 53
<tb>
As indicated at the start of the description, the new solutions obtained according to the present invention are suitable, for example, for the preparation of 3-methylchromone.
Thus, 3 methylchromone can be obtained by first preparing methylzinc bromide as follows:
A stream of methyl bromide is introduced into a mixture consisting of 90 g of powdered zinc, 66 cm3 of dimethylformamide and 3 cm3 of methyl iodide. In ten minutes the temperature reaches 500 ° C. and the reaction then starts quite quickly. Cooled and 156 cm3 of dimethylformamide are introduced over one hour. The methyl bromide stream is maintained until the zinc has completely disappeared, which takes three and a half hours. At the end of the reaction, it is necessary to maintain the temperature at 500 ° C. by heating.
Cooled to 300 C and introduced over ten minutes, 67.5 cm3 of ethyl formate. 50 g of hydroxypropiophenone are then added over one hour. A reaction takes place with the evolution of methane.
Then heated to 600 C until the end of gas evolution, which requires about three hours.
Methylzinc bromide is thus obtained which is then treated as follows in order to obtain the envisaged product, namely 3-methylchromone:
Cooled to 200C and decomposed the excess of methylzinc bromide by very slow addition of 88 cm3 of acetic acid. Diluted with 1.700 1 of water and extracted with 600 cm3 of ethyl acetate, then 4 times 250 cm3 of the same solvent.
The combined extracts are washed with water, with saturated sodium bicarbonate solution, then with water. After drying over sodium sulphate, the solvent is distilled off under vacuum and 50.9 g of a thick oil is obtained which is distilled under vacuum (17 m / m) to collect 6.2 g of overhead fraction, E = up to 1480 C and 37.5 g of core fraction E = 148-1500 C, the core fraction (yield: 70 / o) representing practically pure methylchromone: F. 71-720 C. The top fractions are consist of methyl-chromone soiled with a little o-hydroxypropiophenone.
The top fractions are subjected to a treatment with 10 cm3 of N sodium hydroxide with which they are triturated, then filtered off, washed with water and dried at 40-500 C to obtain 5.875 g (or il e / 0) of 3methylchromone flux. at 71720 C.