Procédé pour la préparation d'une dihydroxy-dicétone
La présente invention concerne un procédé de préparation de l'hexane-diol-(2,5)-dione-(3,4) et ses diesters ou diéthers, qui sont des corps nouveaux, caractérisé en ce qu'on oxyde l'hexine-diol-(2,5) symétrique, ses diesters ou diéthers de formule suivante:
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dans laquelle R représente un groupe alcoyle, par exemple méthyle, éthyle ou butyle, ou un radical acyle dérivé d'un acide aliphatique ou aromatique, comme par exemple l'acide. acétique ou l'acide benzoique. Dans le cas des diesters ou diéthers de l'exine-diol-(2,5) symétrique, cette oxydation peut être produite par l'action d'un sel alcalin d'un oxyacide dérivé d'un élément de transition, par exemple de permanganate de potassium.
On peut obtenir des résultats similaires, et ceci également pour le diol acétylénique libre, par une ozonisation suivie d'une réduction dans laquelle on peut employer comme agent réducteur, par exemple un iodure alcalin en milieu légèrement acide, un sulfure organique dialcoylé ou diaroylé ou un dérivé du phosphore trivalent substitué par des groupements alcoyle (ou alcoxyle), par exemple méthyle, éthyle ou butyle, aroyle (ou aroxyle) par exemple phényle. Lorsque les groupes R du produit soumis à l'oxydation sont des radicaux alcoyle ou acyle et qu'on désire isoler l'hexane- diol- (2,5)-dione- (3,4) libre, le produit d'oxydation est hydrolysé en milieu alcalin afin de remplacer les groupes R par des atomes d'hydrogène.
Selon un mode opératoire du procédé de préparation de rhexane-dioll(2,5)-dione-(3,4), un dérivé alcoylé ou acylé de l'hexine-diol-(2,5) symétrique est oxydé en milieu neutre ou légèrement acide par le permanganate de potassium à une température inférieure à 500, et de préférence comprise entre 0 et 50 C. Ce produit d'oxydation, isolé par une technique habituelle, est ensuite hydrolysé par une base diluée.
Selon un autre mode opératoire de préparation de l'hexane-diol- (2,5)-dione- (3,4), l'hexine-diol- (2,5) symétrique est traité par 0,8 à 1 équivalent d'ozone, par exemple sous forme d'un mélange gazeux avec l'oxygène contenant de 1 à 5 O/o d'ozone à des températures inférieures à -50 C, par exemple comprises entre - 12 et - 80 C.
Comme milieu réactionnel, on utilise un liquide de préférence polaire, par exemple le méthanol, Méthanol ou l'acide acétique qui ont en outre la propriété de stabiliser le produit d'ozonisation par formation d'un alcoxyhydroperoxyde, respectivement d'un acétoxyhydroperoxyde.
Le mélange résultant de l'ozonisation est alors lentement additionné de l'agent réducteur, par exemple la triphénylphosphine ou le sulfure de méthyle, et le produit de la réduction isolé ensuite par les moyens habituels.
L'hexane-diol-(2,5)-dione-(3,4) est une matière de départ importante pour la fabrication de la 2,5-diméthyl- 4,5-dihydrofurannol-(3)-one-(4), un dérivé furannique utilisable comme agent aromatisant dans l'industrie des arômes.
La présente invention est illustrée de manière plus détaillée par les exemples suivants dans lesquels les tem pératures figurent en degrés centigrades.
Exemple 1:
Préparation de 1'hexane-diol-(2,5)-dione-(3,4)
On émulsifie 3, 96 g (0,02 mole) du diacétate de l'hexine-diol-(2,5) symétrique (préparés selon la méthode usuelle, au moyen d'anhydride acétique) dans 200ml d'eau à une température de 3 à 40, puis on ajoute goutte à goutte à cette émulsion pendant une période d'une heure une solution composée de 6,3 g (0,04 mole) de permanganate de potassium et 4,82 g (0, 04 mole) de sulfate de magnésium dans 600 ml d'eau, tout en maintenant la température aux alentours de 3 à 4O. Lorsque l'addition est terminée, on maintient la température constante pendant encore cinq minutes,
puis procède à une décoloration du liquide par quelques gouttes d'une solution concentrée de bisulfite de sodium; ceci, tout en maintenant le pH de la solution entre 6,5 et 7, par adjonction de quelques gouttes d'une solution concentrée de bicarbonate de soude. On sépare alors le précipité, le lave avec deaix portions de 30 ml de chloroforme et extrait le filtrat par trois portions successives de 100 ml de chloroforme. Les extraits réunis sont séchés sur sulfate de soude anhydre et le solvant est éliminé par le vide à température ordinaire. Le résidu fournit alors 2,1 g, 46 o, de diacétate de l'hexane-diol-(2, 5)-dione-(3, 4) brut, sous forme d'une huile jaune, cristallisant partiellement après repos au froid.
Le produit ainsi obtenu est pur à 92 /o suivant l'analyse chromatographique en phase gazeuse (col. carbo-wax 20 M, 3 m, 2000). Il consiste en un mélange des diastéréoisomères meso- et racémique. L'un des isomères, fondant à 72-730, peut être séparé par cristallisation à partir d'une solution du produit brut dans l'éther de pétrole (Eb. 50-800) chaud, avec un rendement de 14 /o. L'autre isomère, à l'état presque pur, se présente sous la forme d'une huile jaune qui peut être obtenue avec un rendement de 200/o, en concentrant jusqu'à séparation le filtrat résultant de l'isolement du premier isomère.
Par chromatographie en couche mince (support, silicagel; solvant, chloroforme-acétate d'éthyle, rapport des volumes 5 : 1) on note, pour l'isomère solide et l'isomère liquide les facteurs de migration (Rit) suivants: 0,51, respectivement 0,46.
Une solution contenant 1,15 g (0,0055 mole) de l'isomère solide, 5 mi d'eau, 3ml de méthanol et 0,46 g (0,0055 mole) de bicarbonate de sodium, est mise en agitation à température ordinaire et sous protection d'azote. Après 3 heures, on ajoute encore 5 mI d'eau, 3 ml de méthanol, 0,5 g (0,006 mole) de bicarbonate et poursuit l'agitation pendant encore 7 heures. On neutralise ensuite le mélange avec de l'acide chlorhydrique dilué et élimine les parties volatiles par le vide (10 Torr, température inférieure à 35O). On reprend le résidu par un peu de chloroforme, filtre la solution et élimine le solvant par le vide.
On obtient alors 0, 7 g de produit (96 O/o) sous forme d'une huile visqueuse constituée par l'hexane-diol-(2, 5)-dione-(3, 4) presque pure selon l'analyse par chromatographie en couche mince.
Exemple 2:
Préparation de l'hexane-diol-(2,5)-dione-(3,4)
On prépare une solution contenant 3,96 g (0,02 mole) du diacétate de l'hexine-diol-(2,5) symétrique, préparée au moyen d'anhydride acétique suivant les moyens usuels, 13 ml d'acide acétique glacial et 50 ml de tétrachlorure de carbone. Dans cette solution, refroidie à - 50, on fait passer, tout en agitant, un mélange gazeux contenant environ 1,5 g d'ozone pour 10 litres d'oxygène, à la vitesse d'environ 10 litres de mélange par heure.
Après environ 2 heures, la réaction est terminée et la solution s'est colorée en vert-bleu. Tout en maintenant l'agitation et la température constantes, on chasse l'excès d'ozone par un courant d'oxygène (la disparition de l'excès d'ozone est indiquée par virage de la solution au jaune), puis on ajoute par portions une solution fraîchement préparée de 8,5 g (0,057 mole) de iodure de sodium dans 38 ml d'acide acétique.
Après 30 minutes, on laisse remonter la température et poursuit l'agitation du mélange pendant encore 30 minutes à température ordinaire.
Le mélange réactionnel est ensuite versé dans 600 ml d'eau et l'iode libéré est décoloré par l'adjonction de la quantité nécessaire de bisulfite de soude solide. La couche organique est alors séparée de la phase aqueuse et extraite par 4 pointions successives de 80 mi de chloroforme. Ces extraits réunis sont lavés à l'eau, avec une solution de bicarbonate de soude refroidie à 00, puis de nouveau à l'eau. Après séchage sur sulfate de soude et évaporation sous vide à température ordinaire, l'extrait organique fournit 3,4 g, 74 o/o, de diacétate de l'hexane diol-(2,5)-dione-(2,4), pur à 970/0 selon l'analyse par chromatographie en phase gazeuse.
Suivant la méthode indiquée dans l'exemple 1, on peut séparer les isomères, ou hydrolyser le mélange brut en milieu alcalin, pour obtenir l'hexane-diol-(2,5)-dione-(3,4).
Exemple 3:
Préparation de i' hexaioe-diol-(2,3)-dione-(3,4)
Dans une solution de 114,1 g (1 mole) d'hexine-diol (2,5) symétrique dans 1,3 litre de méthanol, on fait passer, tout en agitant vigoureusement, à une température de - l00, un courant de gaz contenant 4,5 g d'ozone par 100 litres d'oxygène, à la cadence de 90 litres du mélange : heure. Après environ 10 heures de passage, 85 à 90 /o de la quantité théorique d'ozone ont été mis en réaction, ce qu'on constate par titration d'une aliquote du mélange réactionnel selon le procédé usuel au iodure de sodium et au thiosulfate de soude: on constate également que la consommation instantanée d'ozone tire à sa fin.
On refroidit alors le mélange entre -20 et 300 et ajoute tout en agitant, goutte à goutte, une solution de 262 g (1 mole) de triphényl-phosphine dans 1,2 litre d'éther.
Pendant la réduction, la température est maintenue audessous de 00. Le mélange est alors concentré sous vide à une température inférieure à 350; le résidu repris par 1 litre d'eau est agité pendant 2 heures. L'oxyde de triphényl-phosphine est séparé par filtration, repris par 1 litre d'eau et à nouveau traité comme décrit ci-dessus.
Les filtrats combinés sont ensuite concentrés sous vide à une température inférieure à 350. On extrait finalement le résidu à l'acétate d'éthyle, l'extrait est séché, filtré et débarrassé du solvant par le vide. On recueille 146 g d'hexane-diol-(2,5)-dione-(3,4) brute (correspondant à 110g de produit pur, 75 /o) sous forme d'un solide jaune pâle dont la pureté est de 75 o/o selon l'analyse chromatographique en phase gazeuse.
Exemple 4:
Préparation de Phexane-diol-(2,5)-dione-Ç3,4)
On ozonise, selon la méthode décrite dans l'exemple 3, une solution contenant 46g (0,4 mole) d'hexine-diol (2, 5) symétrique et 450 ml de méthanol. Lorsque l'ozonisation est achevée, ce dont on s'assure comme décrit dans l'exemple 3, on ajoute goutte à goutte, tout en agitant, à une température comprise entre - 10 et O0 et pendant une période de 30 minutes, une solution contenant 32 g (0,52 mole) de sulfure de méthyle et 100 ml de méthanol. On maintient le mélange en agitation pendant encore 1 h entre -10 et 00, 1 h à 00, et 1 h à température ordinaire.
On procède à l'évaporation des parties volatiles sous un vide de 10 Torr, à une température inférieure à 35O. Puis, toujours à la même température, on soumet le résidu à la distillation sous un vide de 0,05 Torr ce qui permet de séparer le sulfoxyde produit dans la réaction. Le résidu contenant encore les parties inorganiques est repris par le chloroforme, l'extrait est filtré et concentré sous vide. Le résidu constitue l'hexane-diol- (2,5)-dione-(3,4) brute qui peut être utilisée pour la préparation de l'agent aromatisant furannique sans purification ultérieure.