La présente invention a pour objet un procédé pour la préparation d'hydrocarbures de type squalénique de formule:
EMI1.1
dans laquelle R représente un reste hydrocarboné saturé ou non.
L'invention a également pour objet des hydrocarbures squaléniques nouveaux de formule (I) obtenus par le présent procédé.
L'oligomérisation des diènes conjugués en présence de complexes de palladium a été étudiée à diverses reprises et a déjà fait l'objet de plusieurs brevets.
Cependant, on n'a, jusqu'à présent, pas réalisé de procédé permettant de dimériser sélectivement des dérivés butadiéniques de formule CH2 = CR - CH = CH2, notamment l'isoprène, le myrcène, le farnésène, etc., de manière à obtenir un hydrocarbure squalénique.
Dans Angen. Chem. 1966, 78, 157, G. Wilke relate la synthèse du 1,3,6,10-dodécatétraène par dimérisation du butadiène en présence, comme catalyseur, de composés n-bis-allylpalladium;
J. Chem. Soc. Japan 1967, 88, 1306, S. Takahashi relate une synthèse de 1'1,3,7-octatriène par dimérisation du butadiène en présence. comme catalyseur, de bis-triphénylphosphine-anhydride maléique-palladium.
L'objet principal de la présente invention est de fournir un procédé nouveau pour préparer, de manière simple et économique, des hydrocarbures squaléniques de formule:
EMI1.2
dans laquelle R représente un groupe hydrocarboné saturé ou non. De tels hydrocarbures squalèniques peuvent être utilisés comme produits de départ dans l'industrie pharmaceutique,
I'industrie chimique, les cosmétiques, etc.
En particulier, un dimère du farnésène, dans lequel R de la formule (I) représente
EMI1.3
possède le squelette du squalène naturel et peut être utilisé comme produit de départ pour fabriquer des cosmétiques, des huiles pour machines, etc. En outre, le produit de dimérisation du farnésène (un hydrocarbure de type squalénique) peut être hydrogéné en présence de nickel Raney, en un squalène identique au squalène naturel dans les conditions suivantes: pression d'H2 50 kg/cm2, température 150 C. durée 3 h.
Le squaléne ainsi obtenu est un produit de départ pour la préparation de divers cosmétiques; il peut être aussi utilisé comme huile de machine à basse température.
La titulaire a trouvé que lorsqu'on dimérise des composés diéniques conjugués en présence d'un composé possédant au moins une fonction éther et en utilisant un système de catalyseur comprenant un complexe de palladium avec un agent fortement basique dans un alcool, ces composés diéniques se lient sélectivement par leurs carbones en position 4.
La présente invention fournit également, grâce au présent procédé, des hydrocarbures squaléniques nouveaux de formule:
EMI1.4
dans laquelle R est un groupe -(CH2)2-CH=C(CH3)2 ou -CH2 - CH2 -CH =C(CH3)-(CH2)2 -CH = C(CH3)2.
Le procédé suivant l'invention pour la préparation d'hydrocarbures squaléniques de formule (I) est caractérisé par le fait qu'on dimérise des composés diéniques de formule:
EMI1.5
dans laquelle R a la signification ci-dessus à l'aide d'un catalyseur consistant en un composé de palladium, un ligand de formule
MR'3 où M représente P ou As et R' est un groupe aromatique
ou aliphatique saturé ou non, et un agent fortement basique dans
un alcool et en présence d'un composé possédant au moins une
fonction éther.
Le composé de palladium entrant dans le présent procédé
comme catalyseur peut comprendre, premièrement, un sel de
palladium de formule PdX2 où X désigne un halogène, NO3, CN
ou CH3COO et, deuxièmement, un complexe K d'allyl-palladium
de formule:
EMI1.6
où R" est un H ou un CH2X', X' étant un halogène.
La quantité de ces composés de palladium suffisante pour produire un effet catalytique est de 5 mmoles, ou moins, par mole de diène conjugué; de préférence, on en utilisera I mmole ou plus par mole de diène conjugué.
En ce qui concerne le ligand de formule MR'3, on peut utiliser notamment la tributylphosphine, la triphénylphosphine, la tributylarsine, etc. La quantité à utiliser de ce ligand peut être de 0,5 à 4 moles, de préférence I à 2 moles, par mole de composé de palladium.
Dans le présent procédé, on peut utiliser le composé de palladium et le ligand en les ajoutant individuellement; en variante, on peut aussi utiliser un complexe de formule (R'3 M)2 PdX2 (dans lequel R', M et X ont le sens déjà décrit), en lieu et place du composé de palladium et du ligand, ce qui donne également des résultats favorables. Dans ce cas, on préfère généralement utiliser
I à 5 moles dudit complexe par mole de diéne.
Comme agent fortement basique, on peut utiliser un hydroxyde alcalin, notamment NaOH et KOH, de même qu'un alcoxyde alcalin, notamment C2HsONa, (CH3)3COK et similaires. On préfère utiliser I à 4 moles, mieux, 2 à 4 moles d'agent basique par mole de composé de palladium.
Comme alcools pouvant être utilisés dans le présent procédé, on mentionnera notamment les alcools aliphatiques primaires et secondaires saturés ou non. Ces alcools peuvent contenir une ou plusieurs fonctions éther. Lorsqu'on utilise de tels alcools contenant des ponts éther, on peut alors omettre d'inclure d'autres composés, décrits plus loin, comprenant de telles fonctions éther.
Comme exemples d'alcool-éthers on citera CH3 - CH2 - O - CH2-CH2-OH, CH3O-(CH2)2-O-CH2-CH2-OH,
I'alcool tétrahydrofurfurylique de formule:
EMI1.7
et d'autres alcools similaires.
La quantité d'alcool utilisable n'est pas critique, cependant elle est préférablement comprise entre 20 et 40% en volume, du volume de diène conjugué.
Le composé possédant au moins un pont éthéré dans la molécule (il n'y a, en fait, pas de limite au nombre de ces ponts éther par molécule) comprennent, notamment, les éthers dialcoylés, le diméthoxyéthyléne glycol, le tétrahydrofuranne, le dioxanne,
I'anisole, etc. Ces composés ont la propriété, associés au ligand mentionné plus haut, de diriger la réaction de manière qu'elle s'opère sélectivement sur les carbones 4 du diéne conjugué. On peut utiliser de 5 à 100% en poids de composés éthérés par rapport aux diénes, mieux, 10 à 20% en poids.
On préfère conduire la présente réaction sous protection d'un gaz inerte, notamment N2 et l'argon; la température de réaction peut être comprise entre 0 et 120"C, de préférence entre 50 et 80' C, et sa durée de 5 à 40 h, de préférence de 8 à 10 h. La pression de réaction pourra varier de 2 à 20 kg/cm2G, de préférence de 7 à 9 kg/cm2G.
Comme on l'a vu ci-dessus, le présent procédé est particulièrement intéressant du fait qu'il permet de préparer avantageusement des hydrocarbures squalèniques en combinant, deux à deux, des diénes conjugués par leurs atomes de carbone en position 4.
Les exemples qui suivent illustrent l'invention; dans ces exemples la pression réactionnelle est de 7 à 9 kg/cm2.
Exemple 1:
On a placé dans un autoclave de 100 ml, sous protection d'azote, 0,35 g (2 mmole) de PdC12, 0,52 g (0,2 mmole) de Ph3P et 0,58 g (5 mmole) de PhONa. On a ajouté encore 60 ml d'isoprène, 10 ml d'isopropanol et 10 ml d'éther isopropylique et on a fermé hermétiquement le récipient. On a agité le tout 10 h à 50oC puis on a soumis le mélange réactionnel à une distillation fractionnée.
On a récolté 18 g d'isoprène n'ayant pas réagi, et 21 g de produit.
Eb. 85-90" C/40 torrs; après la distillation, il restait 2 g de résidu.
Par chromatographie en phase gazeuse (col. 45 m $ 0,25 mm,
Apiézon L) on a constaté que la pureté du produit obtenu était de 98%. On a procédé à une hydrogénation de ce produit et, par analyse par IR et RMN du produit d'hydrogénation (Eb. 75 80 C/40 torrs), on a établi que la formule du produit réactionnel correspondait au composé (I) (R=CH3).
Analyse:
Calculé: pour Clou16
C 88,2 H 11,8%
Trouvé: C 87,5 H 12,5%
Dans le procédé des présents exemples, les catalyseurs se forment in situ; cela n'est cependant pas nécessaire et on peut utiliser des catalyseurs préformés.
Exemple 2:
On a traité, comme décrit à l'exemple 1, un mélange de 60 ml d'isoprène, 10 ml de n-butanol, 10 ml d'éther diéthylique, 0,37 g (2 mmoles) de chlorure de 11-bis-allyl-palladium, 0,43 g (2 mmoles) de tributylarsine et 0,58 g (5 mmoles) de phénoxyde de sodium. Par distillation du mélange réactionnel, on a recouvré 5 g d'isoprène et on a obtenu 35 g de composé (I) (R = CH3) dont la pureté était de 95%.
Exemple 3:
On a traité, comme décrit à l'exemple 1, un mélange de 60 ml d'isopréne, 10 ml de monométhoxy-triéthyléneglycol, 0,46 g (2 mmoles) de tributylphosphine et 0,28 g (5 mmoles) de KOH.
On a ainsi obtenu 6 g d'isoprène et 33 g de produit (I) (R = CH3) d'une pureté de 95%.
Exemple 4:
On a traité, comme décrit à l'exemple 1, un mélange de 60 ml de myrcéne, 7 ml d'isopropanol, 7 ml d'éther isopropylique,
0,46 g (2 mmoles) de nitrate de palladium, 0,52 g (2 mmoles) de
triphénylphosphine et 0,58 g (5 mmoles) de phénoxyde de Na. On
a ainsi obtenu 20 g d'une fraction (1), Eb. 93"C/70 torrs, consis
tant en myrcène n'ayant pas réagi, et 30 g d'une fraction (2),
Eb. 120-130"C/0,3 torr.
Par analyse chromatographique en phase gazeuse (GLC: col.
4 m, $ 3 mm, Silicone DC 4000, 200 C), on a constaté que la
pureté de la fraction (2) était de 95%. L'analyse par IR et
RMN, de même que l'analyse GLC et MS (spectre de masse) du produit correspondant hydrogéné (col. 45 m,
$ 0,25 mm, Apiezon L, 1 SOC) ont montré que la formule du
produit de la fraction (2) était bien identique au composé (I) dans
lequel R = CH2-CH2-CH = C(CH3)2.
Analyste:
Calculé pour CzoH32:
C 88,2 H 11,8%
Trouvé: C 88,6 H 11,4% ExempleS:
On a traité, comme décrit à l'exemple 1, un mélange de 7 ml
d'isopropanol, 7 ml d'éther isopropylique, 0,46 g (2 mmoles) de Pd
(NO3)2, 0,52 g (2 mmoles) de Ph3P et 0,58 g (5 mmoles) de
C6H5ONa. On a obtenu, par distillation, 10 g de farnéséne,
Eb. 105-120"C/10 torrs (1) et 25 g d'une fraction (2), Eb. 175
180"C/0,2 torr.
Par analyse GLC (col. 4 m, $ 3 mm, Silicone DC 4000, 230 C)
on a montré que la pureté de la fraction (2) était de 97%. On a
ensuite procédé aux analyses par IR, RMN et MS du produit de
cette fraction de même qu'à celles du produit d'hydrogénation
correspondant, le squalane, Eb. 177-180"C/0,2 torr, (anal. GLC:
col. 45 m, $ 0,25 mm, Apiezon L, 175"C) ce qui a confirmé la
présence, dans la fraction (2), du composé de formule (I)
EMI2.1
Analyse:
Calculé pour C30H45:
C 88,2 H 11,8%
Trouvé: C 88,5 H 11,5%
The present invention relates to a process for the preparation of squalene type hydrocarbons of formula:
EMI1.1
in which R represents a saturated or unsaturated hydrocarbon residue.
A subject of the invention is also new squalene hydrocarbons of formula (I) obtained by the present process.
The oligomerization of conjugated dienes in the presence of palladium complexes has been studied on various occasions and has already been the subject of several patents.
However, until now, no process has been carried out which makes it possible to selectively dimerize butadiene derivatives of the formula CH2 = CR - CH = CH2, in particular isoprene, myrcene, farnesene, etc., so as to obtain a squalene hydrocarbon.
In Angen. Chem. 1966, 78, 157, G. Wilke relates the synthesis of 1,3,6,10-dodecatetraene by dimerization of butadiene in the presence, as catalyst, of n-bis-allylpalladium compounds;
J. Chem. Soc. Japan 1967, 88, 1306, S. Takahashi relates a synthesis of 1'1,3,7-octatriene by dimerization of butadiene in the presence. as a catalyst, bis-triphenylphosphine-maleic anhydride-palladium.
The main object of the present invention is to provide a new process for preparing, in a simple and economical manner, squalene hydrocarbons of formula:
EMI1.2
in which R represents a saturated or unsaturated hydrocarbon group. Such squalene hydrocarbons can be used as starting products in the pharmaceutical industry,
The chemical industry, cosmetics, etc.
In particular, a farnesene dimer, in which R of formula (I) represents
EMI1.3
has the skeleton of natural squalene and can be used as a starting material for making cosmetics, machine oils, etc. Furthermore, the dimerization product of farnesene (a squalene-type hydrocarbon) can be hydrogenated in the presence of Raney nickel, to a squalene identical to natural squalene under the following conditions: H2 pressure 50 kg / cm2, temperature 150 C. duration 3 h.
The squalene thus obtained is a starting product for the preparation of various cosmetics; it can also be used as machine oil at low temperature.
The patentee has found that when conjugated diene compounds are dimerized in the presence of a compound having at least one ether function and using a catalyst system comprising a complex of palladium with a strongly basic agent in an alcohol, these diene compounds are combined. selectively bind through their carbons in position 4.
The present invention also provides, by virtue of the present process, novel squalene hydrocarbons of formula:
EMI1.4
where R is a group - (CH2) 2-CH = C (CH3) 2 or -CH2 - CH2 -CH = C (CH3) - (CH2) 2 -CH = C (CH3) 2.
The process according to the invention for the preparation of squalene hydrocarbons of formula (I) is characterized in that diene compounds of formula are dimerized:
EMI1.5
wherein R has the above meaning using a catalyst consisting of a palladium compound, a ligand of the formula
MR'3 where M represents P or As and R 'is an aromatic group
or saturated aliphatic or not, and a strongly basic agent in
an alcohol and in the presence of a compound having at least one
ether function.
The palladium compound entering into the present process
as a catalyst may comprise, firstly, a salt of
palladium of formula PdX2 where X denotes a halogen, NO3, CN
or CH3COO and, second, an allyl-palladium K complex
of formula:
EMI1.6
where R "is H or CH2X ', X' being halogen.
The amount of these palladium compounds sufficient to produce a catalytic effect is 5 mmoles, or less, per mole of conjugated diene; preferably, 1 mmol or more will be used per mole of conjugated diene.
As regards the ligand of formula MR ′ 3, it is possible in particular to use tributylphosphine, triphenylphosphine, tributylarsine, etc. The amount to be used of this ligand may be 0.5 to 4 moles, preferably 1 to 2 moles, per mole of palladium compound.
In the present process, the palladium compound and the ligand can be used by adding them individually; as a variant, it is also possible to use a complex of formula (R'3 M) 2 PdX2 (in which R ', M and X have the meaning already described), instead of the palladium compound and of the ligand, which gives also favorable results. In this case, it is generally preferred to use
I to 5 moles of said complex per mole of diene.
As the strongly basic agent, there can be used an alkali hydroxide, especially NaOH and KOH, as well as an alkaline alkoxide, especially C2HsONa, (CH3) 3COK and the like. It is preferred to use 1 to 4 moles, more preferably 2 to 4 moles of basic agent per mole of palladium compound.
As alcohols which can be used in the present process, there will be mentioned in particular primary and secondary aliphatic alcohols, saturated or not. These alcohols can contain one or more ether functions. When such alcohols containing ether bridges are used, it is then possible to omit including other compounds, described later, comprising such ether functions.
Examples of alcohol ethers include CH3 - CH2 - O - CH2-CH2-OH, CH3O- (CH2) 2-O-CH2-CH2-OH,
Tetrahydrofurfuryl alcohol of formula:
EMI1.7
and other similar alcohols.
The amount of alcohol which can be used is not critical, however it is preferably between 20 and 40% by volume, of the volume of conjugated diene.
The compound having at least one ethereal bridge in the molecule (there is, in fact, no limit to the number of these ether bridges per molecule) include, in particular, dialkylated ethers, dimethoxyethylene glycol, tetrahydrofuran, dioxane ,
Anisole, etc. These compounds have the property, associated with the ligand mentioned above, of directing the reaction so that it takes place selectively on the 4 carbons of the conjugated diene. From 5 to 100% by weight of ether compounds relative to the dienes, more preferably 10 to 20% by weight can be used.
It is preferred to carry out the present reaction under the protection of an inert gas, in particular N2 and argon; the reaction temperature may be between 0 and 120 ° C., preferably between 50 and 80 ° C., and its duration from 5 to 40 h, preferably from 8 to 10 h. The reaction pressure may vary from 2 to 20 kg / cm2G, preferably 7 to 9 kg / cm2G.
As seen above, the present process is particularly advantageous owing to the fact that it makes it possible to advantageously prepare squalene hydrocarbons by combining, two by two, dienes conjugated by their carbon atoms in position 4.
The examples which follow illustrate the invention; in these examples the reaction pressure is 7 to 9 kg / cm2.
Example 1:
0.35 g (2 mmol) of PdC12, 0.52 g (0.2 mmol) of Ph3P and 0.58 g (5 mmol) of PhONa were placed in a 100 ml autoclave, under nitrogen protection. . A further 60 ml of isoprene, 10 ml of isopropanol and 10 ml of isopropyl ether were added and the container was sealed. The whole was stirred for 10 h at 50 ° C. and then the reaction mixture was subjected to fractional distillation.
18 g of unreacted isoprene were collected, and 21 g of product.
Eb. 85-90 "C / 40 torr; after distillation, 2 g of residue remained.
By gas chromatography (col. 45 m $ 0.25 mm,
Apiezon L) it was found that the purity of the product obtained was 98%. This product was hydrogenated and, by IR and NMR analysis of the hydrogenation product (Bp 75 80 C / 40 torr), the formula of the reaction product was found to correspond to compound (I) (R = CH3).
Analysis:
Calculated: for Clou16
C 88.2 H 11.8%
Found: C 87.5 H 12.5%
In the process of the present examples, the catalysts are formed in situ; however, this is not necessary and preformed catalysts can be used.
Example 2:
Was treated, as described in Example 1, a mixture of 60 ml of isoprene, 10 ml of n-butanol, 10 ml of diethyl ether, 0.37 g (2 mmol) of 11-bis- chloride. allyl-palladium, 0.43 g (2 mmol) of tributylarsine and 0.58 g (5 mmol) of sodium phenoxide. By distillation of the reaction mixture, 5 g of isoprene were recovered and 35 g of compound (I) (R = CH3) were obtained, the purity of which was 95%.
Example 3:
As described in Example 1, a mixture of 60 ml of isoprene, 10 ml of monomethoxy-triethylene glycol, 0.46 g (2 mmol) of tributylphosphine and 0.28 g (5 mmol) of KOH was treated.
6 g of isoprene and 33 g of product (I) (R = CH3) with a purity of 95% were thus obtained.
Example 4:
Was treated, as described in Example 1, a mixture of 60 ml of myrcene, 7 ml of isopropanol, 7 ml of isopropyl ether,
0.46 g (2 mmol) of palladium nitrate, 0.52 g (2 mmol) of
triphenylphosphine and 0.58 g (5 mmol) of Na phenoxide. We
thus obtained 20 g of a fraction (1), Eb. 93 "C / 70 torr, consis
both unreacted myrcene, and 30 g of a fraction (2),
Eb. 120-130 "C / 0.3 torr.
By gas chromatographic analysis (GLC: col.
4 m, $ 3 mm, Silicone DC 4000, 200 C), it was found that the
purity of fraction (2) was 95%. IR analysis and
NMR, as well as the GLC and MS analysis (mass spectrum) of the corresponding hydrogenated product (col. 45 m,
$ 0.25 mm, Apiezon L, 1 SOC) showed that the formula of
product of fraction (2) was indeed identical to compound (I) in
which R = CH2-CH2-CH = C (CH3) 2.
Analyst:
Calculated for CzoH32:
C 88.2 H 11.8%
Found: C 88.6 H 11.4% ExampleS:
As described in Example 1, a mixture of 7 ml was treated
isopropanol, 7 ml of isopropyl ether, 0.46 g (2 mmol) of Pd
(NO3) 2, 0.52 g (2 mmol) of Ph3P and 0.58 g (5 mmol) of
C6H5ONa. 10 g of farnesene were obtained by distillation,
Eb. 105-120 "C / 10 torr (1) and 25 g of a fraction (2), Eb. 175
180 "C / 0.2 torr.
By GLC analysis (col. 4 m, $ 3 mm, Silicone DC 4000, 230 C)
the purity of fraction (2) was shown to be 97%. We have
then carried out analyzes by IR, NMR and MS of the product of
this fraction as well as those of the hydrogenation product
corresponding, squalane, Eb. 177-180 "C / 0.2 torr, (anal. GLC:
collar. 45 m, $ 0.25 mm, Apiezon L, 175 "C) which confirmed the
presence, in fraction (2), of the compound of formula (I)
EMI2.1
Analysis:
Calculated for C30H45:
C 88.2 H 11.8%
Found: C 88.5 H 11.5%