Procédé de préparation de l'acide cyclododécane-carboxylique
La présente invention a pour objet un nouveau procédé de préparation de l'acide cyolododécane- carboxylique.
Il a été trouvé que l'on peut obtenir avec d'excellents rendements 'l'acide cyclododécane-carboxylique par un procédé en deux étapes selon lequel on prépare le cyclododécylméthanol par synthèse oxo à partir du cyclododécène puis oxyde cet aldéhyde de préférence par l'air, l'oxygène ou l'ozone, éventuellement en présence de catalyseurs. Le cyclododêcène utilisé comme matière première est facilement accessible par déshydratation du cyclododécanol, lui-même obtenu par oxydation par l'air du cyclododécane.
On a déjà décrit la transformation des. cyclo dodécatriènes en aldéhydes par action d'oxyde de carbone et d'hydrogène, puis en alcools cycloaliphatiques par hydrogénation subséquente. Seuls des alcools, tels que par exemple le le monohydroxyméthyl- ou le di(hydroxyméthyl) cyclododécane ont été isolés du mélange réactionnel. Il a maintenant été constaté que, lorsqu'on effectue la synthèse oxo au départ de cyclododécène, on Veut obtenir directement le cyclododécylméthanal avec un excellent rendement.
On effectue la réaction en présence d'un catalyseur de synthèse oxo tel que, par exemple, des. composés carbonylés du cobalt, sous des pressions d'oxyde de carbone et d'hydrogène (rapport moléculaire voisin de 1/1) variant de 100 à 400 atmosphères, de pré férence voisines de 230 atmosphères, et à des températures comprises entre 100 et 2000, de préférence voisines de 1300. On opère avantageusement en présenoe d'un solvant inerte vis-à-vis des réactifs, tel que par exemple un hydrocarbure aliphatique, cycloaliphatique ou aromatique.
Dans la deuxième étape du procédé selon l'in- vention on oxyde le cyclododécylméthanal en acide cyclododécane-carboxylique de préférence par action de l'air, de l'oxygène ou de l'ozone, en règle générale à température ordinaire (15 à 300), éventuellement en présence d'un solvant inerte vis-à-vis de l'aldéhyde, tel que, par exemple, l'éther de pétrole.
On peut également opérer en présence de catalyseurs d'oxydation connus tels que des halogénures de cobalt et/ou de manganèse en solution dans de l'acide acétique.
Compte tenu des rendements propres à chaque étape, le procédé selon l'invention permet de préparer l'acide cydododécane-carboxylique avec des rendements égaux ou supérieurs à 80% par rapport au cyclododécène transformé; la fraction d'hydrocarbure n'ayant pas réagi peut être recyclée dans la réaction oxo, ce qui rend le procédé industriellement avantageux.
Selon une variante du procédé de l'invention, on peut oxyder directement la masse réactionnelle brute obtenue après réaction oxo sur le cyclododécène, sans isoler au préalable le cyclododécylméthanal.
L'acide cyclododécane-carboxylique peut être transformé en esters. Les esters d'alcools aliphatiques inférieurs, par exemple l'ester méthylique, ont une odeur agréable qui les rend utilisables en parfu menue. Les esters d'alcools aliphatiques. supérieurs et/ou aromatiques peuvent en outre servir de plastifiants des polymères vinyliques et cellulosiques.
Exemple
I) Dans un autoclave d'un litre à agitation par secousses, on charge successivement 200 g de cyolododécène (1,205 mole), 180cm3 de cyclohexane et 53 cm3 d'une solution de cobalt carbonyle dans le cyclohexane correspondant à 2 g de cobalt métallique. On établit une pression de 205 atmosphères en introduisant dans l'autoclave un mélange équimoléculaire d'oxyde de carbone et d'hydrogène. Puis on chauffe jusqu'à 1300 Ct agite l'autoclave pendant trois heures à cette température, la pression au sein de l'appareil étant maintenue à 285 atmosphères environ.
Au bout de ce temps on laisse refroidir, soutire la masse réactionnelle de l'autoclave puis on la lave avec de l'acide nitrique N/2 pour éliminer le cobalt catalyseur. Par distillation sous un vide de Q45 ralu de mercure, on obtient 159,6 g d'une fraction qui bout à 92-930 C et qui titre 94,5 % en aldéhyde. Le cyclododécylméthanal ainsi obtenu donne une dinitro-2,4 phényl-hydrazone fondant à 1610 C et une semicarbazone fondant à 1660 C.
Par dosage du cyclododécène non transformé et de l'aldéhyde dans la masse réactionnelle soutirée de l'autoclave, on constate un taux de transformation de 70,4 % et un rendement de 90 % en cyciododé- cylméthanal par rapport à l'hydrocarbure disparu.
II) a - Dans un ballon de 250 cm3 muni d'un dispositif d'agitation, d'un thermomètre et d'un barboteur à gaz on charge 20 g de cyclododécylméthanal titrant 94 oxo en aldéhyde puis 60 cm3 d'acide acétique glacial, 0,3 g de bromure de manganèse et 0,16 g de bromure de cobalt. On fait ensuite passer de l'oxygène dans le ballon à un débit de 10 litres/heure pendant cinq heures en maintenant une température inférieure à 300 C par circulation d'eau.
La masse réactionnelle est ensuite versée dans 400 cm3 d'eau ; le précipité obtenu donne après filtration, lavage à l'eau et séchage sous vide à 600 C, 21 g d'acide cyclododécane-carboxylique brut (rendement sur l'aldéhyde chargé: 90, 4 /o) qui, recristallisé dans l'éther de pétrole (fraction 50-650) fond à 97,50 C.
b - Dans un ballon identique à celui décrit sous a) on charge 17 g de cyclododécylméthanal titrant 940/o en aldéhyde et 50 cm3 d'éther de pétrole. Puis on fait passer de l'oxygène à raison de 10 litres par heure pendant 7 heures en maintenant la température à 300 C. La masse réactionnelle précipite. Après filtration et séchage sous vide, on obtient 15 g d'acide cyclododécane-carboxylique brut fondant à 95-96 C (rendement 79,8%).
La recristallisation dans l'éther de pétrole 50-650 permet de récupérer 12,9 g d'acide pur fondant à 980 C.