CH617171A5 - - Google Patents

Description

La présente invention se rapporte à des procédés pour la préparation de l'acide 4-oxopentadécanedioïque à partir d'un dérivé de l'acide p-cyclododéc-l-énylpropionique ayant l'une des formules chimiques suivantes:

COOK

où R est un groupe alkyle, avec de l'ozone, afin d'obtenir un ozonide de formule

COOH

COOR

puis par le fait qu'on décompose cet ozonide pour obtenir un composé de formule

(I)

COOH

(ID

COOH

JV^°

COOR

(X)

COOH

COO- R

65 où R est un groupe alkyle, de préférence un groupe tert-butyle. L'acide 4-oxopentadécanedioïque est utile notamment comme intermédiaire pour la préparation de composés parfumés musqués, tels que la cyclopentadécanone VI et le

3

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cyclopendécanolide VI-L. Ces composés parfumés musqués présentent une structure macrocyclique similaire à celle des composés parfumés musqués naturels.

De nombreux procédés sont connus pour l'obtention d'un composé parfumé musqué macrocyclique. Toutefois, ils présentent de nombreux désavantages; quelques-uns d'entre eux ne donnent qu'un très bas rendement; quelques-uns impliquent l'utilisation de composés métalliques lourds (poisons) tels que le manganèse et le plomb; quelques-uns impliquent l'utilisation de réactifs de Grignard qui posent des problèmes en ce qui concerne la sécurité ; certains emploient des produits de départ qui ne sont pas disponibles facilement. Parmi ces procédés traditionnels, il

O

existe un procédé intéressant dans lequel la cyclopentadéca-none VI est préparée par condensation acyloïne et réduction du pentadécanedioate de diméthyle V (Yonetani et al.: «The Koryo», N° 48, pp. 22-25, 1958). Le pentadécanedioate de dimé-5 thyle V peut être obtenu par réduction de l'acide 4-oxopentadécanedioïque IV, dont la préparation fait l'objet de cette invention et qui sera mentionné par la suite comme acide cétodicar-boxylique, avec de l'hydrate d'hydrazine en présence d'hydroxyde de potassium, puis par estérification du produit obtenu. Le io composé VI peut également être obtenu par condensation acyloïne et réduction du composé IV après la protection de son groupe carbonyle par formation d'un cétal.

O

(IV)

(V)

R' O OR'

<VB\

Comme procédé pour la préparation de l'acide 4-oxopentadécanedioïque par oxydation et clivage de la liaison éthylénique insaturée d'un composé cyclique, la publication du brevet japonais N° 21690/70 divulgue l'oxydation d'une bicydocétone VII. La bicydocétone est préparée à partir de cyclodo-décanone VIII par l'entremise de trois étapes, avec un rendement

(VI-L)

total d'environ 63% (publication du brevet japonais N° 4341/69). 35 Etant donné que l'acide 4-oxopentadécanedioïque est obtenu par oxydation, au moyen de l'ozone, de la bicydocétone avec un rendement de 63 à 77%, le rendement de l'acide 4-oxopentadécanedioïque à partir de cyclododécanone sera compris entre 40 et 49%.

Procédé

selon __ (iv)

succinate »

(VIII)

COOR

En ce qui concerne la première étape dans laquelle la cyclo- diéthyle. Comme divulgué dans la publication du brevet japonais dodécanone VIII est transformée en bicydocétone VII, on connaît « N° 4341/69, le semi-ester insaturé est obtenu avec deux structures un procédé pour la préparation d'un semi-ester d'acide dicarbo- chimiques, du type alkylidène III et du type alkényle II. La xylique insaturé par condensation de Stobbe entre la cyclododé- proportion de ces deux isomères est rapportée dans Biemann canone et un diester de l'acide succinique tel que le succinate de et al. : « J. Am. Chem. Soc.», 79, 5558 (1957), dans lequel le

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4

produit du type alkylidène a été identifié par son spectre UV. Au cas où le succinate de diéthyle est employé, le produit III sera le produit principal. Le brevet américain N° 3778483 révèle un procédé pour la préparation du produit de type alkényle à partir du cyclododécanone et du succinate de diméthyle ou de diéthyle, rapporté comme méthode B. Toutefois, selon ce brevet, il est simplement dit que la bicydocétone est préparée par traitement avec de l'acide polyphosphorique, mais il n'est pas divulgué en détail quel type alkényle est obtenu sélectivement..

La présente invention se rapporte à un nouveau procédé pour la préparation de l'acide 4-oxopentadécanedioïque. Le premier but de cette invention est de sélectionner un composé cyclique ayant une liaison éthylénique insaturée afin de préparer l'acide 4-oxopentadécanedioïque avec une efficacité élevée par oxydation, de façon qu'un intermédiaire utile pour la cyclopentadécanone, qui est un composé parfumé musqué, soit obtenu efficacement à partir de la cyclododécanone, et qui soit facilement disponible. Le second but de cette invention est de fournir un procédé pour préparer sélectivement l'acide p-cyclododéc-l-ényl-p-alkoxy-carbonylpropionique, qui est un des composés cycliques insaturés à utiliser dans le procédé mentionné ci-dessus. Pour obtenir l'acide 4-oxopentadécanedioïque par oxydation au moyen de l'ozone du produit de condensation de Stobbe, il est nécessaire que le semi-ester insaturé présente la structure de type alkényle. Dans un procédé traditionnel, dans lequel l'ester diéthylique est employé, un mélange des deux semi-esters est transformé en bicydocétone de type alkényle par traitement au moyen de l'acide polyphosphorique, de façon à obtenir une synthèse sélective. Le but suivant de cette invention est d'éliminer l'emploi d'une grande quantité d'acide polyphosphorique et d'obtenir le semi-ester de type alkényle d'une façon aisée, celui-ci étant destiné à être soumis à une oxydation subséquente. Le procédé selon l'invention est un procédé très simple.

Le premier but de cette invention peut être atteint par l'oxydation d'un dérivé de l'acide cydododéc-l-énylpropionique avec de l'ozone, puis par décomposition du produit obtenu, suivi par l'isolement du produit désiré.

Le second but peut être atteint par une réaction entre la cyclododécanone et le succinate de dialkyle.

Le troisième but peut être atteint par une combinaison du procédé mentionné ci-dessus pour aboutir au premier but et du procédé pour aboutir au second but, ou par une autre invention des présents inventeurs, intitulée « 13-oxabicyclo-[10.4.0]-hexadéc-l-(12)-ène-14-one and its préparation» (demande de brevet américaine N° 629391).

Comme mentionné précédemment, l'acide 4-oxopentadécanedioïque est préparé à partir de la cyclododécanone avec un rendement élevé et d'une façon aisée, ce produit étant un intermédiaire pour la cyclopentadécanone, qui est un composé parfumé musqué.

La fig. 1 du dessin annexé représente un spectre RMN du s composé obtenu dans l'exemple 5 ci-après, et la fig. 2 de ce dessin annexé présente un chromatogramme (en phase gazeuse) de celui-ci.

Un dérivé de l'acide cyclododéc-l-énylpropionique à utiliser dans le procédé selon l'invention présente la formule générale io suivante:

C=0

dans laquelle une combinaison A et B représente un mélange ue liaison atomique et d'hydrogène ou d'hydrogène et de groupe alkoxycarbonyle, et comprend les deux composés suivants

I 13-oxabicyclo-[10.4.0]-hexadéc-1 -(12)-ène-14-one

II

COOR

acide P-cyclododéc-1 -ényl-

ß-alkoxycarbonyl propionique

Le composé I est obtenu par une méthode divulguée par la demande de brevet américaine N° 629391 des présents inventeurs, à savoir une cyclisation de l'acide p-(2-oxocyclododécyl)-45 propionique IX ou d'un dérivé de celui-ci. Le composé IX est obtenu par des méthodes utilisant la cyclododécanone comme produit de départ.

COOH

O . O

COOC2H5

Le composé II est obtenu par condensation de Stobbe entre la cyclododécanone et un diester de l'acide succinique. Cette méthode sera illustrée plus loin.

Selon cette invention, de l'oxygène ou de l'air contenant de l'ozone est introduit dans une solution du composé I ou II afin de donner naissance à un produit d'oxydation, lequel est alors

5

617 171

décomposé, puis le produit résultant est séparé sous la forme d'un acide 4-oxopentadécanedioïque IV ou d'un ester de celui-ci. L'oxydation de la bicyclo-[10.3.0]-pentadéc-l-(12-ène-13-one (2,3-décaméthylène-2-cyclopenténone) VII comme décrit dans la publication du brevet japonais N° 21690/70, comprend l'oxydation de la liaison éthylénique insaturée du composé cyclique de façon à scinder la liaison, et est par conséquent considéré comme étant relatif à cette invention. Toutefois, un produit de départ à utiliser dans ce procédé est la bicydocétone, dont l'obtention nécessite l'emploi d'une grande quantité d'acide polyphosphorique, comme décrit dans la publication du brevet japonais N° 4341/69.

La présente invention diffère donc de ce procédé en ce qu'elle nécessite comme produit de départ un dérivé de l'acide propionique qui est industriellement facilement disponible.

Dans l'oxydation par l'ozone, on peut utiliser comme solvant des hydrocarbures, des hydrocarbures halogénés, des alcools, des acides gras et autres hydrocarbures halogénés tels que dichloro-méthane, chloroforme, et tétrachlorure de carbone, qui sont préférés à cause de la solubilité des produits de départ et de leur

20

inactivité par rapport aux réactifs. En outre, on peut également utiliser comme solvant un mélange d'un hydrocarbure halogéné et d'un acide gras tel que l'acide acétique, qui fournit l'oxydation par l'ozone du composé II avec un meilleur résultat, en comparaison avec l'emploi d'un hydrocarbure halogéné seul.

La température réactionnelle de l'oxydation par l'ozone peut être comprise entre — 80° C et la température ambiante, de préférence de —30 à 0°C. L'ozone est introduit dans le système réactionnel sous la forme d'un mélange avec de l'oxygène ou de l'air; la quantité utilisée correspond à un équivalent molaire par rapport à la liaison éthylénique insaturée du composé I ou II, ou à un faible excès molaire, Le point final de la réaction sera déterminé par la coloration de bleu dissolvant l'ozone. La réaction peut être habituellement effectuée sous pression atmosphérique, mais d'autres pressions peuvent être utilisées.

Le produit oxydé avec l'ozone ne nécessite pas d'opération de séparation, et il est décomposé subséquemment dans le mélange réactionnel pour obtenir un acide cétodicarboxylique. Bien que le produit oxydé avec l'ozone ne comprenne pas nécessairement une substance unique, le procédé selon l'invention peut être représenté par le schéma réactionnel suivant:

COOH(R)

COOH

COOR

La décomposition du produit oxydé par l'ozone sera maintenant décrite ci-dessous en détail.

Le terme décomposition utilisé dans cette invention comprend la scission (ouverture) réductive ou oxydative du produit oxydé par l'ozone, et l'hydrolyse subséquente au moyen d'une solution aqueuse alcaline, la décomposition du produit oxydé par l'ozone avec une solution aqueuse basique et la décomposition du produit oxydé par l'ozone avec un alcool contenant un catalyseur acide, comme illustré ci-dessous.

1) Scission réductive et hydrolyse subséquente

Les agents de réduction traditionnels peuvent être utilisés comme agents de scission. Toutefois, au vu de la réaction particulière, on préfère utiliser un agent réducteur organique dissous dans un solvant qui est utilisé au moment de l'oxydation avec l'ozone. Des exemples peuvent être des sulfures tels que le sulfure de diméthyle et des phosphines telles, que la triphénylphosphine. D'autre part, des agents réducteurs inorganiques tels que des solutions aqueuses de sulfite de sodium, qui sont souvent utilisées comme agents réducteurs d'ozonides, ne sont pas très efficaces, même utilisés seuls ou même mélangés avec du méthanol, à cause de leur compatibilité limitée. La réduction catalytique, utilisant de l'hydrogène molécualire et un catalyseur métallique, conduit également, au niveau industriel, à des problèmes, étant donné que son utilisation est accompagnée par des dangers d'explosions. La

COOR

50

scission (ou ouverture) se produit rapidement sur un domaine de températures compris entre — 30° C et la température ambiante. Après la réduction, le composé est condensé et chauffé en étant mélangé avec une solution aqueuse alcaline pour obtenir l'acide cétodicarboxylique IV sous la forme d'un sel alcalin. Les acides libres peuvent être obtenus à partir du sel ci-dessus par une méthode traditionnelle.

2) Scission (ouverture) oxydative et hydrolyse subséquente

Comme pour la méthode de scission réductive, la solubilité de 55 l'agent de scission par rapport au système réactionnel influence de façon importante les résultats de la réaction. Ainsi, des agents efficaces de scission sont des peracides organiques tels que l'acide peracétique, l'acide perbenzoïque, l'acide perphtalique, et l'acide m-chloroperbenzoïque. Le peroxyde d'hydrogène utilisé seul ne 60 présente pas une grande efficacité, mais peut servir pour améliorer les résultats de la réaction lorsqu'il est utilisé en combinaison avec un acide organique tel que l'acide fornique ou l'acide acétique. La scission se produit même si le système n'est pas laissé au repos à la température ambiante, mais se produit plus rapidement si le 65 système est chauffé à la température de reflux du solvant. Après la scission oxydative, le composé est condensé et chauffé en étant mélangé avec une solution aqueuse alcaline pour obtenir l'acide cétodicarboxylique IV sous la forme d'un sel alcalin. Les acides

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6

libres peuvent être obtenus à partir du sel alcalin par une technique traditionnelle.

3) Décomposition au moyen d'une solution aqueuse basique

Il existe d'autres agents de décomposition qui peuvent décomposer le produit oxydé par l'ozone en un acide cétodicarboxylique IV. Par exemple, lorsque l'oxydation avec l'ozone est achevée, l'addition d'une solution aqueuse d'hydroxyde de sodium produit une réaction violente; avec cette méthode, cependant, il est difficile de contrôler la réaction, et le rendement de l'acide cétodicarboxylique désiré est faible. De façon étonnante, toutefois, il est possible de préparer un acide cétodicarboxylique avec un très bon rendement par addition d'une solution aqueuse basique comprenant une base, un composé organique hydro-soluble et de l'eau, au liquide réactionnel d'oxydation par l'ozone à —30 jusqu'à 0°C en retournant de la température réactionnelle graduellement jusqu'à la température ambiante et en chauffant au reflux le système pendant 1 h. Des exemples de bases peuvent être des alcalis caustiques, tels que l'hydroxyde de sodium,

l'hydroxyde de potassium, de même que des aminés organiques telles que le carbonate alcalin, l'ammoniaque et l'hydroxyde d'ammonium quaternaire. Des exemples de composés organiques hydrosolubles utilisables sont le méthanol, l'éthanol et l'acétone, par exemple.

4) Décomposition au moyen d'alcool contenant un catalyseur acide

Il est en outre possible de transformer le produit oxydé par l'ozone directement en diester de l'acide cétodicarboxylique par décomposition utilisant un catalyseur acide et un alcool. Ainsi, des esters de l'acide cétodicarboxylique sont préparés par addition d'un alcool contenant une quantité catalytique d'acides forts tels que l'acide p-toluènesulfonique et l'acide sulfurique au liquide produit de la réaction d'oxydation par l'ozone, puis par chauffage au reflux pendant plusieurs heures. Des exemples d'alcools utilisés peuvent être des alcools aliphatiques inférieurs tels que méthanol, éthanol, alcool isopropylique, butanol.

Les rendements en acides cétodicarboxyliques (Nos 1, 2, 3, 4, 5, 6 et 7) ou en esters de ceux-ci (Nos 8, 9) obtenus par les méthodes de décomposition décrites ci-dessus sont réunis dans le tableau I.

Tableau I

N°

Agent de décomposition

Rendement

1

1. acide peracétique, et

2. hydroxyde de potassium/eau/méthanol

78%

2

30% peroxyde d'hydrogène

52%

3

solution aqueuse de sulfite de sodium

40%

4

1. triphénylphosphine, et

2. hydroxyde de potassium/eau/méthanol

90%

5

1. sulfure de diméthyle, et

2. hydroxyde de potassium/eau/méthanol

80%

6

hydroxyde de sodium/eau

20%

7

hydroxyde de potassium/méthanol/eau

93%

8

acide sulfurique/méthanol

75%

9

acide p-toluènesulfonique/méthanol

73%

La décomposition de l'ozonide du composé II pour former l'acide 4-oxopentadécanedioïque IV sera décrite ci-dessous.

Ce procédé de décomposition comprend les étapes suivantes : ouverture de l'ozonide, réoxydation et décarboxylation, et de préférence scission réductive du produit oxydé par l'ozone avec un agent de réduction inorganique, réoxydation subséquente, décomposition de l'excès d'oxydant et décarboxylation. Toutes les méthodes auxquelles on se réfère dans l'ouverture du produit oxydé par l'ozone du composé I peuvent être appliquées au produit dérivé du composé II, mais l'ouverture réductive est préférée pour le rendement élevé en produit désiré, et pour le rendement faible en produits secondaires. Par exemple, lorsqu'un peracide ou un mélange de peroxyde d'hydrogène et d'un aci4ë carboxylique inférieur est utilisé pour la scission oxydative, le 5 produit de décomposition final obtenu après réoxydation et décarboxylation comprend de nombreux composés ayant des groupes aldéhydes. Lorsqu'une solution aqueuse acide ou basique est employées pour l'hydrolyse, le produit de décomposition final obtenu après réoxydation et décarboxylation comprend une io grande quantité d'acide dodécanedioïque. Ces méthodes donnent l'acide 4-oxopentadécanedoïque IV avec un faible rendement. En outre, lorsque de l'acétaldéhyde est employé pour la scission réductrice, le produit final obtenu après réoxydation et décarboxylation comprend des produits secondaires ayant des groupes i5 aldéhydes. L'emploi d'acétate de manganèse donne de nombreux sous-produits de l'acide dodécanedioïque. D'autre part, lorsque du sulfite de sodium ou du bisulfite de sodium est utilisé comme agent réducteur, le produit de décomposition final comprend seulement une petite quantité d'acide dodécanedioïque et des 20 composés ayant des groupes aldéhydes comme sous-produit.

Ci-dessous est décrite la scission réductrice du produit oxydé par l'ozone au moyen de bisulfite de sodium. Une quantité préférée de bisulfite de sodium est d'environ 1,2 fois le poids équivalent du composé II. Le bisulfite de sodium est ajouté goutte 25 à goutte au produit oxydé par l'ozone maintenu à — 20° C sous la forme d'une solution aqueuse d'environ 10 à 30% en poids. Cette réaction est très exothermique et la température du système réactionnel s'élève immédiatement jusqu'à la température ambiante. Le mélange réactionnel est agité à cette température 30 pendant 2 h. Puis il est maintenu dans des conditions acides avec de l'acide chlorhydrique, et concentré.

Le mélange concentré comporte des composés ayant des groupements aldéhydes et est alors réoxydé avec un peracide ou un peroxyde comprenant du peroxyde d'hydrogène et un acide 35 carboxylique inférieur, de façon à donner le composé X. Par exemple, la réoxydation est effectuée par addition d'une solution de peroxyde d'hydrogène 30 à 35% en poids dans 2 à 4 fois l'équivalent en poids du composé II et de l'acide formique ou de l'acide acétique en une quantité de 5 à 10 fois l'équivalent en poids de 40 celui-ci, puis en poursuivant la réaction à 40° C, ou à une température inférieure, de préférence 20° C, pendant 4 à 6 h. Si la réoxydation n'est pas effectuée, des substances ayant un point d'ébullition plus élevé sont produites en une grande quantité, et le rendement en acide cétodicarboxylique IV est diminué. Après la 45 réaction, une solution aqueuse saturée de bisulfite de sodium est ajoutée au produit réactionnel afin de décomposer l'excès de peroxyde d'hydrogène ou de peracide pour des raisons de sécurité. Ensuite, le composé X est extrait avec un solvant organique tel que l'éther ou le benzène. Le solvant est alors éliminé pour so obtenir un produit intermédiaire brut contenant le composé X présentant la formule suivante:

^ ^ COOH

60 COOR

Ce composé X est soumis à une hydrolyse et à une décarboxylation par traitement au moyen d'un alcali, puis chauffé dans des conditions acides. De plus, le composé X ayant un groupe butyl-65 tertiaire pour R peut être décarboxylé dans des conditions acides seulement, comme par chauffage et par reflux de celui-ci dans une solution aqueuse d'acide chlorhydrique de façon à produire le précipité du produit de décomposition. L'acide 4-oxopentadé-

7

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canedioïque IV est obtenu par séparation par filtration ou par centrifugation après refroidissement du précipité. Le diester de l'acide 4-oxopentadécanedioïque peut être obtenu avec une pureté élevée par estérification au moyen d'un alcool inférieur et distillation sous vide.

L'acide 4-oxopentadécanedioïque IV peut être obtenu avec un rendement de 66,2% fondé sur la quantité molaire de cyclododécanone, comme décrit par les exemples de référence 1 et 2 et par l'exemple 1 ci-après. Alternativement, le composé IV peut être obtenu avec un rendement de 60,8% fondé sur la quantité molaire de cyclododécanone, en référence aux exemples 5 et 7. En outre, selon l'exemple de référence 3, le rendement total de cyclopentadécanone à partir de cyclododécanone est de 39,7 et 36,4% respectivement. Cela montre que le procédé selon l'invention conduit à un rendement amélioré, en plus des avantages déjà mentionnés comme par exemple l'élimination de l'emploi de l'acide polyphosphorique pour la transformation en cétone.

Un procédé sélectif pour la préparation du composé II utilisé dans le procédé selon l'invention sera décrit ci-dessous.

Il existe une réaction de Stobbe bien connue, dans laquelle un diester d'acide succinique et une cétone sont condensés en présence d'un agent de condensation basique pour produire un semi-ester d'un acide dicarboxylique insaturé, selon le schéma réactionnel suivant:

R

r2-ch.

1

^>C = 0

COOR

+ KOR'

ch2ch2coor

F?- ✓COOR

2 / C = C\

R -CH2 ^CH2COOK

(A)

Dans la réaction, deux produits peuvent être obtenus, dont le composé de type alkényle qui correspond au composé II, utilisé dans le procédé selon l'invention. Il convient par conséquent de noter la sélectivité de cette réaction. Une réaction employant la cyclododécanone comme cétone est divulguée dans la publication du brevet japonais N° 4341/69, qui décrit en outre les deux types de semi-ester comme produits pouvant être obtenus, mais qui ne dit rien au sujet de leur proportion. Le brevet américain N° 3778483 divulgue, aux lignes 45 à 50 de la 3e colonne, une formule chimique correspondant au type B, mais ne donne aucun détail concernant la sélectivité du composé de type B. On ne peut par conséquent pas comprendre si ce composé peut être obtenu conjointement avec le composé de type A. Selon Biemann et al., «J. Am. Chem. Soc.», 79, 5558 (1957), la cyclododécanone et le succinate de diéthyle sont condensés pour donner le composé de type alkylidène III, qui est du type A, et qui a été identifié par son spectre UV.

Ces documents de l'état de la technique ont été étudiés, et de nouvelles recherches ont été effectuées, qui ont conduit à trouver que la réaction entre le succinate de dialkyle et la cyclododécanone donne un composé de type alkényle II de façon sélective. Dans la réaction selon l'invention, les solvants à utiliser comprennent des solvants traditionnels tels que l'alcool tert-buty-lique, le tétrahydrofuranne et le benzène. Comme agent de condensation, on peut utiliser du tert-BuOK, du NaNH2, du NaH et du NaOC2H5. Lorsqu'un agent de condensation autre qu'un alcoolate alcalin et un solvant aprotique sont utilisés, il est nécessaire d'ajouter une petite quantité d'alcool comme initiateur. Le succinate de dialkyle à utiliser dans le procédé selon l'invention comprend les succinates de di-tert-butyle, de di-sec-butyle, et de diisopropyle. Cette réaction supprime de façon avantageuse la production secondaire du composé XII ayant la formule suivante:

ROOC

R /COOR

9 JXC-CH R -CH<^ ^Ct^COOK

(B)

COOR

OH

qui peut résulter d'une self-condensation, par l'emploi du succinate de dialkyle. Le succinate de dialkyle est généralement utilisé en une quantité molaire approximativement équivalente à la

25 quantité de cyclododécanone. Toutefois, une quantité en excès de celui-ci aboutit à une augmentation du rendement. Un agent basique peut également être utilisé en une quantité molaire équivalente par rapport au cyclododécanone, mais une quantité en excès de celui-ci aboutit également à une augmentation du 30 rendement. Le procédé selon cette invention comprend soit l'addition d'un mélange de cyclododécanone, de succinate de dialkyle et éventuellement d'un solvant, goutte à goutte, à un solvant comprenant un agent de condensation, soit l'addition préalable de cyclododécanone, puis l'addition de succinate de dialkyle. 35 L'addition et la réaction sont effectuées à la température de reflux du solvant utilisé. Selon cette invention, la réaction de condensation a lieu très rapidement, par exemple de 30 mn à 4 h après que l'étape de l'addition a été effectuée sur une période de 10 mn à 1 h. La durée de réaction dans la réaction continue est 40 considérée comme étant une durée moyenne de résidence. Un trop long temps de réaction résulterait en la production de produits secondaires indésirés. Après la condensation, le produit de la réaction est neutralisé avec un acide tel que l'acide chlorhydrique et, si nécessaire, concentré, puis le produit de condensation II est 45 extrait au moyen d'un solvant organique. Le benzène peut être utilisé comme solvant réactionnel et comme solvant d'extraction. Au cas où un solvant hydrosoluble tel que l'alcool tert-butylique ou le tétrahydrofuranne est utilisé pour la réaction, le solvant est éliminé par distillation et le produit de la réaction est extrait au so moyen d'un autre solvant d'extraction tel que le toluène, le chloroforme ou l'éther. Les cristaux bruts du produit peuvent être obtenus par concentration du liquide extrait. Les cristaux bruts sont soumis à diverses analyses, ou bien le liquide extrait dans le chloroforme est transféré tel quel jusqu'à la phase d'oxydation 55 par l'ozone. Il a été établi, à partir des résultats d'analyses par RMN et par Chromatographie gazeuse, que le composé du type alkényle II peut être obtenu avec une sélectivité très élevée. Une divulgation plus détaillée sera présentée en référence à l'exemple 5.

60 Le procédé selon l'invention sera maintenant illustré au moyen des exemples suivants.

Exemple 1 : (transformation de I à IV)

10 g de 13-oxabicyclo-[10.4.0]-hexadéc-l-(12)-ène-14-one I ont «s été dissous dans 150 ml de chloroforme, et de l'oxygène contenant environ 5% d'ozone a été introduit par soufflage dans le mélange en refroidissant celui-ci jusqu'à — 20° C. Lorsque le système réactionnel présente la couleur bleue de l'ozone dissous, le système

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réactionnel est purgé avec de l'azote, puis on ajoute goutte à goutte 40 ml d'une solution consistant en 70% de méthanol et 30% d'eau, dans laquelle a été dissous de l'hydroxyde de potassium en une quantité d'environ 30% en poids, et en maintenant la température du système à — 20° C. La température de la réaction est alors ramenée jusqu'à la température ambiante pendant que l'agitation est poursuivie, puis le système est chauffé au reflux pendant 2 h et condensé. Le résidu condensé a été dissous par addition d'eau et rendu acide par de l'acide chlorhydrique concentré, produisant ainsi la précipitation de cristaux. Ces cristaux ont été séparés par filtration et lavés avec du chloroforme pour obtenir 11,28 g (rendement de 93%) d'acide 4-oxopenta-décanedioïque IV sous une forme presque pure.

Point de fusion: U7-118°C IR 1700 cm"1

(Absorption fondée sur la liaison C=0)

Le composé a été également confirmé au moyen du pic mère du spectre de masse m/e 314 de l'ester diméthylique.

Exemple 2: (conversion de I à IV)

10 g du composé I ont été oxydés avec de l'ozone dans les mêmes conditions que dans l'exemple 1, et on a ajouté 25% en poids d'un acide peracétique et 20 ml d'une solution d'acétate d'éthyle. Le mélange a été laissé au repos à la température ambiante pendant une nuit et condensé, puis on a ajouté une quantité en excès d'hydroxyde de potassium, et la solution d'eau et de méthanol; le mélange a été chauffé au reflux. Le mélange réactionnel a été alors condensé et on a ajouté au résidu condensé de l'eau, puis le mélange a été rendu acide avec de l'acide chlorhydrique concentré, de façon à précipiter des cristaux. Ces cristaux ont été séparés par filtration et lavés avec du chloroforme pour obtenir 9,45 g d'acide cétodicarboxylique IV.

Exemple 3: (transformation de I à IV)

10 g du composé I ont été oxydés avec de l'ozone dans les mêmes conditions que dans l'exemple 1, puis on a ajouté 20 ml de chloroforme dans lequel ont été dissous 16,6 g de triphényl-phosphine et la température a été amenée en retour jusqu'à la température ambiante avec agitation. Le liquide réactionnel a été ensuite condensé, et au résidu a été ajoutée la solution eau/métha-nol d'hydroxyde de potassium, puis on a traité de la même manière que dans l'exemple 2, de façon à obtenir 10,91 g d'acide cétodicarboxylique IV.

Exemple 4: (transformation de I en ester diméthylique de IV)

10 g du composé I ont été oxydés avec l'ozone dans les mêmes conditions que dans l'exemple 1, puis on a ajouté goutte à goutte 50 ml de méthanol contenant 1 g d'acide sulfurique. La température a alors été ramenée jusqu'à la température ambiante avec agitation, et le système a été laissé au repos pendant 4 h, puis chauffé au reflux pendant 4 h. Le liquide réactionnel a été condensé, et le condensât a été dissous dans de l'éther, lavé avec une solution aqueuse d'hydrogénocarbonate de sodium, puis avec de l'eau. Après séchage, le mélange a été condensé et distillé sous vide afin d'obtenir un ester diméthylique de l'acide cétodicarboxylique IV.

Rendement: 9,98 g (75%); point d'ébullition=

155-160°C/0,3 mm Hg

Exemple 5: (transformation de VIII en II)

20,06 g (0,418 mole) d'une dispersion d'hydrure de sodium 50% ont été introduits dans un ballon à trois cols de 11 équipé d'un thermomètre, d'un entonnoir à robinet, d'un réfrigérant et d'un agitateur, et lavés avec du benzène. Ensuite, 500 ml de tétrahydrofuranne pur et 20 ml de t-BuOH ont été ajoutés au mélange, et celui-ci a été chauffé au reflux pendant 30 mn. Durant le reflux, on a ajouté goutte à goutte 150 ml de tétrahydrofuranne pur dans lequel étaient dissous 61,87 g (0,340 mole) de cyclododécanone et 86,0 g (0,374 mole) de succinate de di-tert-butyle sur une période de 1,5 h. Le reflux a été poursuivi jusqu'à la fin de la réaction, après quoi un mélange de 100 ml d'eau et de 78 ml d'acide chlorhydrique concentré a été ajouté au produit réactionnel, et le mélange ainsi obtenu a été concentré. Puis le solvant a été éliminé et le mélange obtenu a été extrait deux fois avec 250 ml d'éther. L'extrait liquide a été lavé ensuite avec de l'eau et séché, puis concentré pour obtenir 115,1 g d'acide P-cyclododé-cényl-p-tert-butoxycarbonylpropionique II avec une pureté de 86,8% et un rendement de 86,9%. Le produit brut comprenait environ 2% de cyclododécanone et environ 5% de produits secondaires à point d'ébullition élevé, le reste des impuretés étant constitué par les solvants. Deux sortes de semi-ester méthylique ont été analysées comme suit. Le spectre RMN du méthylester du composé II est représenté sur la fig. 1B, et celui du composé III sur la fig. 1 A, la mesure étant effectuée dans du CCLj. Ces dérivés méthyliques des composés II et III peuvent être distingués l'un de l'autre également au moyen de la Chromatographie en phase gazeuse, comme montré sur la fig. 2. Il ressort des résultats de ces analyses que l'acide P-cyclododécylidène-P-tert-butoxycarbonyl-propionique III était contenu dans le produit de la réaction en une très faible quantité.

Une autre expérience a été effectuée comme suit: 84,4 g (0,418 mole) de succinate de diisopropyle ont remplacé le succinate di-tert-butyle, la même quantité d'isopropanol remplaçant le tert-butanol et 34,6 g (0,19 mole) de cyclododécanone ont été employés, les autres conditions réac-tionnelles étant les mêmes que mentionné précédemment. Le produit obtenu a été analysé avec le résultat que l'acide ß-cyclo-dodécylidène-P-isopropoxycarbonylpropionique III n'était pas présent et que l'acide p-cyclododécényl-p-isopropoxylcarbonyl-propionique II a été obtenu sélectivement.

Exemple 6: (transformation de VIII en II)

Le succinate de di-tert-butyl XI et la cyclododécanone VIII ont été condensés de la même manière que dans l'exemple 5, en employant divers agents de condensation, solvants et initiateurs. Les conditions réactionnelles et les résultats obtenus sont présentés dans le tableau II.

(Tableau en tête de la page suivante)

Pour comparaison, du succinate de diéthyle et de la cyclododécanone ont été condensés dans le t-BuOH en présence de t-BuOK à une température normale pendant 17 h, de telle sorte que deux semi-esters, correspondant aux composés II et III, soient obtenus avec un rapport de 4:6. De façon séparée, les mêmes produits de départ ont été mis en réaction à 60° C pendant 30 mn après addition goutte à goutte d'un réactif sur 30 mn, et une grande quantité d'ester diéthylique de l'acide 2,5-dihydroxycyclohexa-l,4-dién-l,4-dicarboxylique XII a été trouvée comme sous-produit, en plus du composé II.

Exemple 7: (transformation de II en IV)

93,03 g (0,25 mole) d'acide p-cyclododécényl-p-tert-butoxy-propionique obtenu dans l'exemple 5, 90 g d'acide acétique et 400 g de chloroforme ont été introduits dans un ballon à trois cols et maintenus à —20°C. Ensuite, de l'oxygène gazeux contenant de l'ozone a été soufflé dans le mélange et le point final de la réaction a été déterminé lorsque le mélange réactionnel a tourné au bleu clair. Après la fin de la réaction, l'environnement réactionnel du système a été substitué par de l'azote gazeux, et une solution aqueuse de bisulfite de sodium a été ajoutée en une quantité de 1,2 fois l'équivalent en poids du semi-ester de départ II au mélange réactionnel maintenu à —20°C et agité. La réaction était exothermique et le mélange réactionnel a atteint la température ambiante, puis a été maintenu à cette température pendant encore 2 h. Une solution aqueuse d'acide chlorhydrique a alors été ajoutée pour rendre le mélange acide et le produit de la réaction a été concentré. Au condensât ont été ajoutés

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

9

617 171

Tableau II

Agent de

Solvant

Initiateur

Rapport molaire

Durée de

Température

Durée

Produit

condensation

l'addition

de

Rende sous-

XI/VIII

Agent de goutte à

réaction ment produit

condensation/VIII

goutte

(h)

de II

(mn)

(%)

NaH

t-BuOH

1,0

2,2

8

reflux

4

81,0

NaH

benzène t-BuOH

1,0

1,1

30

reflux

4

69,2

II et

NaH

THF

t-BuOH

1,0

1,1

30

reflux

4

80,3

XII ont

NaNH2

THF

t-BuOH

1,2

1,2

30

reflux

4

90,1

été produits

NaNH2

THF

t-BuOH

1,2

1,2

30

50° C

4

78,0

en petites

NaOCH2

t-BuOH

—

1,0

1,3

30

reflux

4

62,9

quantités t-BuOK

t-BuOH

—

1,0

2,4

30 -

reflux

2

86,5

68 g d'acide formique et 134 g de peroxyde d'hydrogène liquide et 20 le mélange a été laissé au repos à 20° C pendant 6 h. Puis une solution aqueuse de bisulfite de sodium a été ajoutée au mélange pour décomposer l'excès de peroxyde d'hydrogène. Le produit a été extrait avec de l'éther et la phase éthérée a été concentrée. En outre, le produit concentré a été mélangé avec 100 ml d'acide 25 chlorhydrique concentré et le mélange a été chauffé au reflux pendant 5 h. Après refroidissement, 76,2 g de cristaux purs ont été obtenus par filtration et séchage. Le produit brut a ensuite été estérifié par diazométhane en ester diméthylique, lequel a été analysé par la méthode des standards internes au moyen de la 30 Chromatographie en phase gazeuse, le résultat ayant abouti à 65,9% d'acide 4-oxopentadécanedioïque, 2,4% de cyclododécanone et 2,3% d'acide dodécanedioïque. Le rendement en acide 4-oxopentadécanedioïque était de 70% par rapport au composé II. Le composé brut IV a été purifié par estérification au moyen de méthanol et par distillation sous vide. Le point d'ébul-lition de l'ester diméthylique de IV était de 158 à 180°C/0,55 mm Hg.

Exemple 8: (transformation de II en IV)

Le composé II a été oxydé par l'ozone de la même manière que dans l'exemple 7, excepté en ce qui concerne les conditions de solvant, de réoxydation et de décarboxylation, puis le produit a été décomposé pour donner le composé IV. Les conditions réac-tionnelles et les résultats obtenus sont présentés dans le tableau III.

Tableau III

Conditions communes

Oxydation par l'ozone

Acide gras

Réoxydation

Rendement

Rendement d'acide

II (R:t-Bu) 20 g

-du composé dodécanedioïque

Chloroforme 80 g

h2o2

Acide

Tempé- (h)

IV

comme sous-produit

—20°C 4 h

formique rature

(%)

(°C)

(%)

Réduction

Acide

5 moles pour

NaHSOî dans 1,2 fois la acétique le composé II

2

5

20

4

64,9

1,4

quantité équivalente, divisée

Acide

5 moles pour

en deux parties acétique le composé II

4

10

40

3

70,1

4,3

Décarboxylation

Acide

5 moles pour

10 ml de HCl, 10 ml d'eau formique le composé II

2

10

20

6

54,0

4,5

chauffés au reflux pendant 3 h

Oxydation par l'ozone II (R:t-Bu) 10 g

Chloroforme 20 g

— 20° C jusqu'à coloration (environ 1,8 h)

Réduction

1,2 fois le poids équivalent sans division

Réoxydation H2O2 et acide formique dans

2 équivalents poids du composé II et 5, respectivement 20° C, 2 h

Réoxydation Décarboxylation

Acide acétique

Acide acétique

Acide acétique

10

10

effectuée HCl 2,4 H2O

20 ml 63,1 7,7

non effectuée NaOH 2,4 H2O

10 ml 23,5 5,0

effectuée NaOH 1,2 H2O

20 ml 51,6 2,4

617 171

10

Exemple de référence 1 : (transformation de VIII en IX)

De la cyclododécanone et du carbonate de diéthyle ont été mis en réaction en présence d'une base, pour donner de la 2-éthoxy-carbonylcyclododécanone avec un rendement de 93%. 10 g de cette 2-éthoxycarbonylcyclododécanone ont été dissous dans 40 ml de toluène, et la solution obtenue a été ajoutée goutte à goutte dans une solution de 2,4 g d'hydrure de sodium (pureté 60%) suspendus dans du toluène et maintenus à 80° C. Après la fin de l'addition goutte à goutte, la solution ainsi obtenue a été agitée pendant 30 mn, puis la température réactionnelle a été abaissée jusqu'à la température ambiante. Ensuite,

dans la solution ont été ajoutés goutte à goutte 5,7 g de ß-propio-lactone et ensuite 25 ml d'une solution aqueuse d'hydroxyde de sodium ont été ajoutés, le mélange étant alors chauffé au reflux pendant 4 h. Après la fin de la réaction, la phase aqueuse de la solution a été retirée et acidifiée avec de l'acide chlorhydrique pour donner 8,5 g d'acide p-(2-oxocyclododécyl)propionique sous la forme de cristaux blancs. Le produit avait un point de fusion de 101 à 102° C.

Exemple de référence 2: (transformation de IX à I)

8,0 g d'acide P-(2-oxocyclododécyl)propionique ont été dissous dans un mélange de 400 ml d'acétate d'éthyle, de 80 ml d'anhydride acétique et de 0,01 ml d'acide perchlorique 75%, et le mélange a été agité à une température de 15 à 20° C pendant 3,5 h. Après la fin de la réaction, la solution réactionnelle obtenue a été lavée avec 50 ml d'une solution aqueuse de bicarbonate de sodium 5%, puis lavée avec une solution aqueuse saturée de chlorure de sodium, et ensuite séchée par addition d'un sel de Glauber (sulfate de sodium) et finalement filtrée. Puis, l'acétate s d'éthyle, l'acide acétique et l'anhydride acétique ont été éliminés du filtrat par distillation sous pression réduite, et le résidu obtenu a été distillé pour donner 6,7 g du composé de formule I, avec un rendement théorique de 90%. La structure du composé a été identifiée en utilisant les résultats des spectres IR, RMN, et de io masse, ainsi que les résultats de l'analyse élémentaire.

Exemple de référence 3: (transformation de IV en VI)

5 g de l'acide 4-oxopentadécanedioïque obtenu dans les exemples précédents et 2,2 g d'hydroxyde de potassium ont été 15 dissous dans 40 ml d'éthylèneglycol, puis 12 ml d'hydrate d'hydrazine ont été ajoutés et le mélange chauffé au reflux pendant 8 h. Ensuite, 7,2 g d'hydroxyde de potassium ont été ajoutés au mélange et celui-ci a été chauffé pendant 6 h. La solution réactionnelle a été versée dans de l'eau et acidifiée par de 20 l'acide chlorhydrique concentré pour donner un précipité, qui a été estérifié avec du méthanol et distillé à 130-131°C sous 0,1 mm Hg, de façon à obtenir ainsi 4,2 g du composé pentadécanedioate de diméthyle avec un rendement de 80%.

Ce dernier composé a pu être transformé en cyclopentadé-25 canone avec un rendement de 75% par la méthode générale de condensation acyloïne et de réduction.

R

2 feuilles dessins

Claims (15)

1. 617 171

   2

   REVENDICATIONS

   1. Procédé pour la préparation de l'acide 4-oxopentadéca-nedioïque, caractérisé par le fait qu'on oxyde la 13-oxabicyclo-[10.4.0]-hexadéc-l-(12)-ène-14-one de formule (I)

   (I)

   avec de l'ozone afin d'obtenir un ozonide de formule puis par le fait qu'on décompose cet ozonide en présence d'eau et qu'on sépare du mélange réactionnel le composé désiré.
2. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la décomposition est réalisée par scission réductrice et hydrolyse.
3. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la décomposition est effectuée par réduction au moyen de tri-phénylphosphine et que le produit obtenu est hydrolysé par un alcali.
4. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la décomposition est réalisée par scission oxydante et hydrolyse.
5. 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la décomposition est réalisée par réaction avec une solution aqueuse basique contenant un composé organique hydrosoluble.
6. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé par le fait que la décomposition est effectuée au moyen d'une solution aqueuse d'un hydroxyde alcalin et de méthanol.
7. 7. Procédé pour la préparation de l'acide 4-oxopentadécane-dioïque, caractérisé par le fait qu'on oxyde un acide P-cyclododéc-1-ényl-p-alkoxycarbonylpropionique de formule (II)

   puis qu'on soumet ce composé à une hydrolyse et à une décarboxylation, et qu'on sépare du mélange réactionnel l'acide désiré. .
8. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé par le fait que s l'oxydation avec l'ozone est effectuée dans du chloroforme contenant de l'acide acétique.
9. 9. Procédé selon la revendication 7, caractérisé par le fait que la décomposition de l'ozonide est effectuée par réduction au moyen d'ime solution aqueuse de sulfite de sodium ou de bisulfite io de sodium.
10. 10. Procédé selon l'une des revendications 7 à 9, caractérisé par le fait qu'on soumet le mélange réactionnel à une réoxydation avant ladite décarboxylation.
11. 11. Procédé selon la revendication 7, caractérisé par le fait que i5 le composé de départ de formule (II) est l'acide p-cyclododéc-

    1-ényl-p-tert-butoxycarbonylpropionique.
12. 12. Application du procédé selon la revendication 7 à un acide p-cyclododéc-l-ényl-p-alkoxycarbonylpropionique de formule (II) obtenu par réaction de la cyclodécanone avec un succinate de

    20 dialkyle.
13. 13. Application selon la revendication 12, caractérisée par le fait que la réaction est effectuée en présence d'un agent de condensation choisi parmi le groupe comprenant des alcoolates de métaux alcalins, un amide de sodium et un hydrure de sodium, et

    25 en présence d'un solvant choisi parmi le groupe comprenant l'alcool tert-butylique, le tétrahydrofuranne et le benzène, à la température de reflux du solvant utilisé.
14. 14. Application selon la revendication 13, caractérisée par le fait que le succinate de dialkyle est ajouté goutte à goutte à une

    3o solution comportant un agent de condensation, puis la réaction est poursuivie pendant 4 h.
15. 15. Application selon la revendication 12, caractérisée par le fait que le succinate de dialkyle est choisi parmi le groupe comprenant le succinate de di-tert-butyle, le succinate de

    35 di-sec-butyle et le succinate de diisopropyle.

    COOH

    (II)