EP2139853A1 - Procede de preparation de precurseurs de carbenes de type caac et leur utilisation pour preparer lesdits carbenes - Google Patents

Procede de preparation de precurseurs de carbenes de type caac et leur utilisation pour preparer lesdits carbenes

Info

Publication number
EP2139853A1
EP2139853A1 EP08736019A EP08736019A EP2139853A1 EP 2139853 A1 EP2139853 A1 EP 2139853A1 EP 08736019 A EP08736019 A EP 08736019A EP 08736019 A EP08736019 A EP 08736019A EP 2139853 A1 EP2139853 A1 EP 2139853A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
group
formula
represent
aryl
alkyl
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP08736019A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Gérard Mignani
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rhodia Operations SAS
Original Assignee
Rhodia Operations SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rhodia Operations SAS filed Critical Rhodia Operations SAS
Publication of EP2139853A1 publication Critical patent/EP2139853A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D209/00—Heterocyclic compounds containing five-membered rings, condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom
    • C07D209/02—Heterocyclic compounds containing five-membered rings, condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom condensed with one carbocyclic ring
    • C07D209/54—Spiro-condensed
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D207/00—Heterocyclic compounds containing five-membered rings not condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom
    • C07D207/02—Heterocyclic compounds containing five-membered rings not condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom with only hydrogen or carbon atoms directly attached to the ring nitrogen atom
    • C07D207/04—Heterocyclic compounds containing five-membered rings not condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom with only hydrogen or carbon atoms directly attached to the ring nitrogen atom having no double bonds between ring members or between ring members and non-ring members
    • C07D207/06—Heterocyclic compounds containing five-membered rings not condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom with only hydrogen or carbon atoms directly attached to the ring nitrogen atom having no double bonds between ring members or between ring members and non-ring members with radicals, containing only hydrogen and carbon atoms, attached to ring carbon atoms

Definitions

  • the subject of the present invention is a process for the preparation of carbene precursors of the CAAC (Cyclic) (Alkyl) (Amino) (Carbenes) type and their use for preparing said carbenes.
  • the invention relates to the use of novel synthetic intermediates for preparing carbene precursors of CAAC type.
  • the carbenes are compounds that can be used as organocatalysts or as metal ligands such as palladium, platinum, nickel, ruthenium, rhodium, iridium, copper and iron thus forming stable organometallic complexes which can be used as catalysts for organic reactions, especially in the coupling reactions between an electrophilic reagent, most often an aromatic compound carrying a leaving group (such as halogen, sulphonic ester, azonium, etc.) and a nucleophilic compound providing a a carbon atom or a heteroatom capable of substituting for the leaving group, thus creating a CC or C-HE bond (HE being a heteroatom for example N 1 O, S, Si ).
  • a leaving group such as halogen, sulphonic ester, azonium, etc.
  • CAACs alkylaminocyclic carbene
  • Cyclic (Alkyl) (Amino) Carbenes are known compounds and described in the literature in particular in WO 2006/138166.
  • a synthesis route of said carbene is represented by the following reaction scheme: TfOTf
  • the Applicant proposes a method to avoid this disadvantage by involving a different intermediate product.
  • the subject of the present invention is the use, as intermediate for the production of a CAAC carbene precursor, of a compound corresponding to the following formula:
  • w is equal to 1 or 2
  • R 1, R 2 which may be identical or different, represent an alkyl, alkenyl, alkynyl, cycloalkyl, aryl, aralkyl, alkoxy, alkenyloxy, alkynyloxy, aryloxy or alkoxycarbonyl group,
  • R 1 and R 2 can be bonded together to form a spirocycle comprising from 3 to 18 atoms
  • R'1, R ' 2 , R'3, R'4, R'5, identical or different, represent a hydrogen atom, an alkyl group, cycloalkyl, aryl, aralkyl.
  • alkyl is understood to mean a linear or branched hydrocarbon chain containing from 1 to 15 carbon atoms, preferably from more preferably in CrC 4 .
  • alkyl groups include methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, isobutyl and t-butyl.
  • alkoxy is meant an alkyl-O- group in which the term alkyl has the meaning given above.
  • Preferred examples of alkoxy groups are methoxy or ethoxy.
  • alkoxycarbonyl is meant the alkoxy-C (O) - group in which the alkoxy group has the definition given above.
  • alkenyl means a straight or branched hydrocarbon chain having one double bond, C2-C8, preferably C2-C6 and most preferably C2-C4.
  • alkenyl groups include vinyl, 1-propenyl, 2-propenyl, isopropenyl, 1-butenyl, 2-butenyl, 3-butenyl and isobutenyl.
  • alkynyl is meant a linear or branched hydrocarbon chain comprising a C 2 -C 8 , preferably C 2 -C 6 and even more preferentially C 2 -C 4, triple bond.
  • alkynyl groups include ethynyl, 1-propynyl, 1-butynyl, 2-butynyl.
  • alkenyloxy and alkynyloxy are meant respectively an alkenyl-O- and alkynyl-O- group in which the terms alkenyl and alkynyl have the meanings given above.
  • cycloalkyl is meant a cyclic hydrocarbon group, monocyclic C3-C10 preferably a cyclopentyl or cyclohexyl or polycyclic (bicyclic or tricyclic) C 4 -C 8 , in particular adamantyl or norbornyl.
  • cycloalkane spirocycle is meant as previously defined, a mono- or polycyclic structure, C 8 -C 18, preferably C 3 -C 3
  • aryl is meant an aromatic mono- or polycyclic group, preferably mono- or bicyclic C 6 -C 20 , preferably phenyl or naphthyl.
  • the group is polycyclic, that is to say that it comprises more than one ring nucleus, the ring nuclei can be condensed two by two or attached in pairs by bonds ⁇ .
  • groups (C 6 -C 8) aryl include phenyl, naphthyl.
  • aryloxy is meant an aryl-O- group in which the aryl group has the meaning given above.
  • arylalkyl is meant a hydrocarbon group, linear or branched bearer of a monocyclic aromatic ring C 7 -C 2, preferably benzyl: the aliphatic chain contains 1 or 2 carbon atoms It should be noted that since one of the groups R 1, R 2, R '1, R' 2, R '3, R' 4, R '5 comprises a ring, this ring may be substituted by one or more preferably two or three substituents. The nature of the substituent can be any since it does not interfere at the level of the CAAC synthesis.
  • substituents represented by R 1 include alkyl, alkoxy, alkenyl, alkynyl, cycloalkyl, aryl, aralkyl, amino, amino groups substituted by alkyl, cycloalkyl groups; a nitrile group; a halogen atom, preferably chlorine or fluorine; a haloalkyl group, preferably perfluoromethyl.
  • the compounds of formula (I) are referred to as "intermediate compounds" because they are intermediates for the production of carbene precursors.
  • the preferred intermediate compounds have the formula (Ia) or (Ib):
  • R 1, R 2 which may be identical or different, represent an alkyl group, an optionally substituted aryl group, preferably an optionally substituted phenyl or naphthyl group,
  • R 1 and R 2 are bonded together to form a spirocyclic ring of cycloalkane, mono- or polycyclic type
  • R ' 3 , R 4 , R' 5 which may be identical or different, represent an alkyl group
  • R 4 , R ' 5 also represent a hydrogen atom.
  • R 1, R 2 represent an optionally substituted aryl group;
  • the substituent (s) may be as previously defined (R t ) but are preferably alkyl groups and / or alkoxy groups and / or aryl groups, preferably phenyl.
  • the intermediate compounds prepared more preferably correspond to formula (Ia) or (Ib) in which:
  • R 1, R 2 which may be identical or different, represent a linear or branched alkyl group having from 1 to 4 carbon atoms or a phenyl group, a substituted phenyl group,
  • R 1 and R 2 are linked together to form a cyclopentane, a cyclohexane or a norbornane,
  • R'3, R ' 4 , R' 5 identical or different, represent a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms and R ' 4 , R' 5 also represent a hydrogen atom.
  • Another subject of the invention lies in the process for the preparation of a carbene precursor CAAC, also called "iminium salt" of formula
  • R represents an alkyl, cycloalkyl, aryl, aralkyl or heteroaryl group
  • R 1, R 2 which may be identical or different, represent an alkyl, alkenyl, alkynyl, cycloalkyl, aryl, aralkyl, alkoxy, alkenyloxy, alkynyloxy, aryloxy or alkoxycarbonyl group,
  • R 1 and R 2 can be bonded together to form a spirocycle comprising from 3 to 18 atoms
  • A represents a ring comprising 5 or 6 atoms of which at least one of the atoms is a nitrogen atom as represented,
  • L is a divalent group corresponding to the following formula:
  • w is a number equal to 1 or 2
  • R'1, R ' 2 , R'3, R'4, R'5, identical or different, represent a hydrogen atom, an alkyl group, cycloalkyl, aryl, aralkyl,
  • Z is an anion, characterized in that it comprises at least one reaction step of: - the compound of formula (I):
  • R1, R2, R'1, R'2, R'3, R'4, R'5 and w have the meaning given above,
  • R represents an alkyl, cycloalkyl, aryl, aralkyl or heteroaryl group
  • R, R 1, R 2 , R ' 1 , R' 2 , R 's, R' 4 , R 's and w have the meaning given above.
  • the intermediate compound of formula (I) is prepared by reaction of an aldehyde having at least one hydrogen atom in position ⁇ with respect to the carbonyl group and an unsaturated reagent, a leaving group, in bi-phasic medium, in the presence of a strong base and a phase transfer catalyst.
  • Another object of the invention resides in the process for preparing a CAAC carbene precursor of formula (VI) according to a cyclization step of the compound of formula (IV).
  • the preparation of the intermediate compound of formula (I) is carried out according to a preparation process which comprises the reaction of an aldehyde having at least one hydrogen atom in position ⁇ with respect to the carbonyl group and an unsaturated reagent bearing a leaving group in a bi-phasic medium in the presence of a strong base and a phase transfer catalyst.
  • R 1, R 2 which may be identical or different, represent an alkyl, alkenyl, alkynyl, cycloalkyl, aryl, aralkyl, alkoxy, alkenyloxy, alkynyloxy, aryloxy or alkoxycarbonyl group,
  • R 1 and R 2 may be bonded together to form a spirocycle comprising from 3 to 18 atoms, and an unsaturated reagent carrying a leaving group:
  • - w is a number equal to 1 or 2
  • R ', R'2, R'3, R 4, R' 5, identical or different, represent a hydrogen atom, alkyl, cycloalkyl, aryl, aralkyl,
  • Y represents a leaving group
  • Y represents a leaving group selected from bromine, chlorine or a sulphonic ester group of formula - OSO 2 - R e , in which R e is a hydrocarbon group.
  • R e is a hydrocarbon group of any kind.
  • Y is a leaving group, it is interesting from an economic point of view that R e is of a simple nature, and more particularly represents a linear or branched alkyl group having from 1 to 4 carbon atoms, preferably, a methyl or ethyl group but it may also represent for example a phenyl or tolyl group or a trifluoromethyl group.
  • the preferred group is a triflate group which corresponds to a group R e representing a trifluoromethyl group.
  • a chlorine atom is preferably selected.
  • the amount of unsaturated reagent of formula (III) to be used expressed relative to the amount of the aldehyde of formula (II) is at least equal to the stoichiometry.
  • the ratio between the number of unsaturated reactive moles of formula (III) and the number of moles of aldehyde of formula (II) varies between 1 and 1.5, and is preferably between 1, 2 and 1.3. .
  • a base which can be inorganic or organic.
  • the base used must be strong enough to allow the anionization of the carbon - hydrogen bond of the aldehyde.
  • strong base is meant a base whose pka of the conjugated acid is greater than or equal to 9, preferably between 10 and 14.
  • PKa is defined as the ionic dissociation constant of the acid / base pair, when water is used as the solvent.
  • a base having a pKa as defined by the invention reference may be made, inter alia, to the HANDBOOK OF CHEMISTRY AND PHYSICS, 66 th edition, p. D-161 AND D-162.
  • a mineral base such as an alkali or alkaline earth metal hydroxide, preferably sodium hydroxide, potassium hydroxide or lithium hydroxide; an alkali metal phosphate or hydrogenphosphate, preferably sodium or potassium phosphate or an organic base, preferably sodium methoxide.
  • quaternary ammonium hydroxide preference is given to the use of tetraalkylammonium or trialkylbenzylammonium hydroxides, the identical or different alkyl groups of which represent a linear or branched alkyl chain having from 1 to 12 carbon atoms, from preferably 1 to 6 carbon atoms.
  • Tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide, tetrabutylammonium hydroxide or trimethylbenzylammonium hydroxide are preferably chosen.
  • the base is used, indifferently in the form of a powder or in the form of an aqueous solution.
  • the concentration of the basic starting solution is not critical.
  • the alkali metal hydroxide solution used has a concentration generally of between 10 and 50% by weight.
  • the amount of base used expressed by the ratio between the number of moles of OH ' ions and the number of moles of compound of formula (II) varies between 2 and 5, preferably between 3 and 4.
  • reaction of the compounds of formulas (II) and (III) is conducted in the absence or in the presence of an organic solvent.
  • the organic solvent is chosen such that it is inert under the reaction conditions of the invention.
  • aromatic hydrocarbons such as toluene, xylenes, cumene, mesitylene, petroleum fractions consisting of a mixture of alkylbenzenes, in particular Solvesso type cuts, and decalin.
  • the amount of solvent used is determined in such a way that the concentration of the compound of formula (II) in the organic solvent is preferably between 2 and 10 mol / liter, preferably around 3 mol / liter.
  • phase transfer catalyst a catalyst capable of passing the anion from the aqueous phase to the organic phase.
  • phase transfer catalysts in particular, those described in the book by Jerry March - Advanced Organic Chemistry, 4th Edition, John Wiley & Sons, 1992 p. 362 and following.
  • the onium salts that can be used in the process of the invention are those whose onium ions derive in particular from nitrogen, phosphorus, sulfur, oxygen, carbon or iodine and coordinated to hydrocarbon residues.
  • hydrocarbon residues coordinated to these various elements are optionally substituted alkyl, alkenyl, aryl, cycloalkyl or aralkyl groups, two coordinated hydrocarbon radicals which can together form a single divalent group.
  • onium ions which can be used in the present process of the invention, those having the following general formula are particularly suitable: X 1 ⁇ / X 2
  • Z 1 represents N or P
  • X 1 , X 2 , X 3 , X 4 which are identical or different, represent: an alkyl group, linear or branched, having 1 to 16 carbon atoms and optionally substituted by one or more groups or atoms phenyl, hydroxyl, halogen, nitro, alkoxy or alkoxycarbonyl, alkoxy groups having 1 to 4 carbon atoms,. a linear or branched alkenyl group having 2 to 12 carbon atoms,
  • an aryl group having 6 to 10 carbon atoms optionally substituted by one or more alkyl groups or atoms having 1 to 4 carbon atoms, alkoxy, alkoxycarbonyl, the alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms, or halogen,
  • two of said groups X 1 to X 4 may together form a linear or branched alkylene, alkenylene or alkadienylene group having from 3 to 6 carbon atoms.
  • said anions may be chosen from PO 4 3 -, HPO 4 2 “ , H 2 PO 4 “ , CH 3 SO 3 “ , Ph-SO 3 “ , NO 3 “ , SO 4 2 “ , PF 6 “ , CI “ , Br “ , I “ , Ph having the above meaning.
  • the quaternary ammonium ions the quaternary phosphonium ions, will most often be preferred.
  • Ammonium or phosphonium ions whose four groups are alkyl groups having from 1 to 5 carbon atoms or a benzyl group are particularly particularly suitable.
  • the anion Br “ , CI “ , OH “ , HSO 4 " will be preferred.
  • Catalysts very well suited to the present invention are thbutylbenzylammonium or phosphonium chloride or bromide, tetramethylammonium or phosphonium chloride or bromide, chloride or tetraethylammonium bromide or phosphonium bromide, tetrabutylammonium chloride or bromide or phosphonium.
  • Benzyltributlylammonium chloride or bromide is particularly preferred, the chlorinated derivative being more particularly preferred.
  • the onium salt may be introduced during the process of the invention, in the solid state or in the form of a solution in one of its solvents, most often water.
  • phase transfer catalysts that may be used in the process of the invention include tri (ether-amines), especially those described in FR-A-2,455,570, which have the following formula:
  • R 3 represents an alkyl group having 1 to 24 carbon atoms, a cyclohexyl group, a phenyl group, an alkylphenyl group containing from 7 to 12 carbon atoms,
  • a and B which are identical or different, represent a linear alkanediyl group containing 2 or 3 carbon atoms optionally substituted by a methyl or ethyl group, n is an integer between 0 and 4.
  • catalysts of formula (F 2 ) there may be mentioned ths (dioxa-3,6-heptyl) amine sold under the name TDA-1.
  • a preferred embodiment comprises the parallel introduction of the compounds of formula (II) and (III) in a medium comprising the solvent (water and / or organic solvent), the base and the phase transfer catalyst.
  • the introduction of the compounds of formulas (II) and (III) is advantageously carried out progressively, fractionally or continuously.
  • the duration of addition is for example between 2 and 10 hours, preferably between 4 and 5 hours.
  • the coupling reaction between the compounds of formula (II) and (III) is generally carried out at a temperature ranging between 50 ° C. and 100 ° C., preferably between 70 ° and 80 ° C.
  • the process of the invention is carried out under atmospheric pressure but preferably under a controlled atmosphere of inert gases such as nitrogen or rare gases, for example argon. A pressure slightly above or below atmospheric pressure may be suitable.
  • R1, R2, R'1, R'2, R'3, R'4, R'5 and w have the meaning given above.
  • the said compound is recovered from the reaction medium which comprises an organic phase comprising the addition product of formula (I) and the reagents (II) or (III) in excess and an aqueous phase comprising the salts resulting from the reaction.
  • the organic and aqueous phases are separated.
  • the aqueous phase can be washed once or twice with the aid of an organic solvent, preferably the solvent chosen for the reaction.
  • the organic phases are combined and then a usual drying operation is preferably carried out on desiccant, for example sodium or magnesium sulphate.
  • desiccant for example sodium or magnesium sulphate.
  • the reaction medium is generally concentrated by evaporation and then the intermediate compound of formula (I) is recovered in a conventional manner, preferably by distillation.
  • R1, R2, R'1, R'2, R'3, R'4, R'5 and w have the meaning given above,
  • R represents an alkyl, cycloalkyl, aryl, aralkyl or heteroaryl group, characterized in that it is obtained by reaction in the presence of a strong acid, of the compound of formula (I) with a primary amine of formula (V) :
  • R represents an alkyl, cycloalkyl, aryl, aralkyl or heteroaryl group.
  • heteroaryl is meant an aryl group as defined above, one to three carbon atoms may be replaced by a heteroatom, preferably oxygen or nitrogen.
  • the group R is a preferred hydrocarbon group which is sterically hindered.
  • the substituents on the phenyl group are preferably in the ortho and / or para and / or ortho position relative to the amino group.
  • the substituents on the naphthyl group are preferably in the ortho and / or ortho position relative to the amino group.
  • reaction of the compound of formula (I) and of the primary amine of formula (V) can be carried out according to a basic catalysis that is to say without catalyst when the amine is sufficiently basic, that is to say that his pka in the water is greater than or equal to 10.
  • reaction of the compound of formula (I) and the primary amine of formula (V) may also be catalyzed by an acid.
  • the reaction is carried out in the presence of a catalytic amount of a strong protonic acid, that is to say an acid having a pKa in water of less than 5, preferably less than 1.
  • strong protic acids include, inter alia, sulfuric acid, chlorosulfuric acid, perchloric acid; sulphonic acids such as, for example, methanesulphonic acid, trifluoromethanesulphonic acid, toluenesulphonic acid, phenolsulphonic acid; carboxylic acids such as acetic acid, trifluoroacetic acid.
  • protic acid catalysts include sulfonic resins and more particularly resins marketed under different commercial names.
  • the following resins can be mentioned, among others: TEMEX 50, AMBERLYST 15, AMBERLYST 35, AMBERLYST 36,
  • the above resins consist of a polystyrene backbone which carries functional groups which are sulfonic groups.
  • the polystyrene backbone is obtained by polymerization of styrene and divinylbenzene, under the influence of an activation catalyst, most often an organic peroxide, which leads to a cross-linked polystyrene which is then treated with sulfuric acid or concentrated sulphochloride resulting in a sulfonated styrene-divinylbenzene copolymer.
  • sulphonic resins which are phenol-formaldehyde copolymers and which relate to the aromatic ring a methylenesulphonic group, for example the resin marketed under the name DUOLITE ARC 9359.
  • resins available on the market are also suitable and mention may be made of perfluorinated resins bearing sulphonic groups and, more particularly, NAFION, which is a copolymer of tetrafluoroethylene and of perfluoro [2- (fluorosulfonylethoxy) propyl] vinyl ether.
  • NAFION is a copolymer of tetrafluoroethylene and of perfluoro [2- (fluorosulfonylethoxy) propyl] vinyl ether.
  • methanesulfonic acid or p-toluenesulfonic acid is preferably used.
  • the amount of acid used is preferably catalytic.
  • the amount of acid expressed relative to the amount of aldehyde represents from 1 to 10% by weight, preferably from 1 to 5% by weight of aldehyde when the latter is defective in relation to the amine of formula (V).
  • the reaction is conducted in the presence of an organic solvent or not.
  • organic solvents examples include, in particular, aliphatic, cycloaliphatic, aromatic, halogenated or non-halogenated hydrocarbons, and more particularly hexane, heptane, isooctane, decane, benzene and toluene. , methylene chloride, chloroform.
  • the amount of solvent used is such that the concentration of the compound of formula (I) varies between 5 and 50% by weight of the reaction mixture.
  • the strong acid is brought into the presence of the mixture of the compound of formula (I) and the amine of formula (V) in the organic solvent.
  • the reaction mixture is subjected to azeotropic distillation.
  • the distillation is carried out at a temperature of between 40 ° C. and 120 ° C., at atmospheric pressure or under reduced pressure ranging from 10 mm of mercury to atmospheric pressure, preferably of between 10 and 200 mm. mercury.
  • R, R 1, R 2, R '1, R' 2, R '3, R' 4, R '5 and w have the meaning given above.
  • the imine is recovered by evaporation of the solvent, in particular by distillation under reduced pressure, for example between 1 and 100 mm of mercury.
  • Another alternative embodiment of the invention consists in eliminating the water formed in the reaction with the aid of a dehydrating agent, for example magnesium sulphate or a 4A aluminosilicate molecular sieve.
  • a dehydrating agent for example magnesium sulphate or a 4A aluminosilicate molecular sieve.
  • the invention also relates to the use of the imine compound of formula (IV) for the preparation of a cyclic iminium salt having the general formula (VI):
  • A represents a ring comprising 5 or 6 atoms of which at least one of the atoms is a nitrogen atom as represented,
  • L is a divalent group corresponding to the following formula:
  • w is a number equal to 1 or 2
  • R ' 2 , R'3, R'4, R'5, identical or different, represent a hydrogen atom, an alkyl group, cycloalkyl, aryl, aralkyl,
  • R, R 1, R 2 have the meaning given above
  • Z represents an anion such as, for example, a halide, preferably a chloride (in the form of CI “ , HCl 2 " or a mixture thereof) or a bromide, an acetate, trifluoroacetate, mesylate or tosylate group.
  • a halide preferably a chloride (in the form of CI " , HCl 2 " or a mixture thereof) or a bromide, an acetate, trifluoroacetate, mesylate or tosylate group.
  • the compound of formula (VI) is prepared from the linear iminium salt obtained by reaction of the compound of formula (IV) and a strong acid and then cyclization of the linear iminium salt obtained.
  • a strong acid is used.
  • strong protonic acids there may be mentioned more particularly hydracids such as hydrochloric acid, hydrobromic acid; halogenated or non-halogenated oxyacids such as sulfuric acid, perchloric acid; halogenated or unsaturated sulphonic acids such as fluorosulphonic acid, chlorosulphonic acid or trifluoromethanesulphonic acid, methanesulphonic acid, ethanesulphonic acid, ethanedisulphonic acid, benzenesulphonic acid, benzenedisulphonic acids, toluenesulphonic acids xylenesulphonic acids, naphthalenesulphonic acids and naphthalenesulphonic acids; halocarboxylic acids such as in particular trichloroacetic acid.
  • hydrochloric acid is preferably used.
  • Concentrated solutions of acid are preferably used because the presence of water in the medium slows the reaction kinetics.
  • a solution of hydrochloric acid at 37% by weight at a sulfuric acid solution of at least 95%, preferably greater than 98%.
  • hydrochloric acid is used in gaseous form.
  • the amount of acid expressed as the ratio of the number of proton equivalents to the number of moles of compound of formula (IV) may vary from about 1 to about 10, and preferably from 2 to 3.
  • the process of the invention is generally carried out under atmospheric pressure, but preferably under a controlled atmosphere of inert gases. It is possible to establish an atmosphere of rare gases, preferably argon, but it is more economical to use nitrogen.
  • the compound of formula (IV) and an organic solvent are charged, and then the acid is introduced, preferably bubbling with hydrochloric acid.
  • the temperature of the reaction is advantageously between about
  • the addition of the acid is in a progressive manner, continuously or in fractions for a period preferably varying between 3 and 8 hours.
  • reaction medium is brought to a reaction temperature preferably chosen between 60 ° C. and 100 ° C., and more preferably between 70 ° C. and 90 ° C.
  • R, R 1, R 2, Z, A and L have the meaning given above.
  • Z is preferably a chloride (as CI “ , HCI 2 " or a mixture thereof).
  • the carbene is generated from the cyclic iminium salt of formula (VI) by reacting the latter with a strong base.
  • butyllithium sodium tert-butylate or potassium
  • sodium amide sodium hydride
  • the strong base may be in liquid or solid form, preferably in solid form.
  • the amount of base expressed relative to the cyclic iminium salt of formula (VI) generally varies from the stoichiometric amount up to an excess of up to 200%.
  • the reaction is carried out at low temperature between -78 ° C and 25 ° C.
  • the reaction is conducted generally under atmospheric pressure but preferably under a controlled atmosphere of inert gases. It is possible to establish an atmosphere of rare gases, preferably argon, but it is more economical to use nitrogen.
  • the reaction is conducted under anhydrous conditions and in an aprotic organic solvent which is polar or non polar, selected inert under the conditions of the reaction.
  • the organic solvent contain less than 5 ppm water.
  • organic solvents mention may be made, inter alia, of aliphatic, cycloaliphatic or aromatic hydrocarbons and more particularly hexane, heptane, isooctane, decane, benzene, toluene; ether type solvents and especially diethyl ether, tetrahydrofuran, methyltetrahydrofuran.
  • the amount of organic solvent used is such that the concentration of the cyclic iminium salt of formula (VI) varies between 10 and 50% of the weight of the reaction medium.
  • the base is introduced into the organic solvent comprising the cyclic iminium salt of formula (VI).
  • the carbene is recovered in a conventional manner from the reaction medium.
  • the salts formed precipitate and are separated for example by filtration.
  • the solvent is more polar, such as THF, it is possible to precipitate the salts formed by adding a non-polar solvent such as toluene.
  • the carbene is found in the organic solvent and is recovered after evaporation of the solvent.
  • the process of the invention thus makes it possible to prepare carbenes of the type
  • CAACs that can be represented by the following formula:
  • - R, R 1, R 2 have the meaning given above, - A represents a ring comprising 5 or 6 atoms, at least one of the atoms is a nitrogen atom as shown,
  • L is a divalent group corresponding to the following formula:
  • R'1, R'2, R'3, R ' 4 , R'5 and w have the meaning given above, - (x) and (y) respectively locate the two bonds established between the carbon atom bearing groups R 1 and R 2 and the nitrogen atom carrying the group R.
  • CAAC carbenes prepared preferentially according to the process of the invention correspond to the formula (VII) in which A represents a ring of 5 or 6 atoms and L represents a divalent group comprising 2 or 3 atoms.
  • R, R 1, R 2 have the meaning given for formula (I),
  • R ' 3 , R 4 , R'5, identical or different, represent a hydrogen atom, an alkyl group, cycloalkyl, aryl, aralkyl.
  • Even more preferred carbenes have the formula (VIIa) or (VIIb) wherein R is an alkyl group, an optionally substituted aryl group, preferably an optionally substituted phenyl group; R 1, R 2 , which may be identical or different, represent an alkyl group, an optionally substituted aryl group, preferably an optionally substituted phenyl group or R 1 and R 2 are linked together to form a cycloalkane; R'3, R 4 , R ' 5, which may be identical or different, represent an alkyl group and R 4 and R' 5 also represent a hydrogen atom.
  • the process of the invention is quite suitable for preparing CAAC carbenes which have the formula (VIIa) or (VIIb) in which: - R represents a tert-butyl group, a phenyl group, a phenyl group substituted by a with three alkyl groups having from 1 to 4 carbon atoms,
  • R 1, R 2 which may be identical or different, represent a linear or branched alkyl group having from 1 to 4 carbon atoms or a phenyl group, or R 1 and R 2 are linked together to form a cyclopentane, a cyclohexane or a norbornane,
  • R'3, R ' 4 , R' 5 identical or different, represent a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms and R ' 4 , R' 5 also represent a hydrogen atom.
  • R' 4 , R' 5 also represent a hydrogen atom. Examples of preferred carbenes are given below:
  • Another object of the invention is, as new products, intermediates, imines precursors of iminium salt corresponding to the following formula:
  • R represents a branched alkyl group, an aryl group, a substituted aryl group,
  • R 1, R 2 which may be identical or different, represent an optionally substituted alkyl or aryl group
  • R 1 and R 2 can be bonded together to form a spirocycle comprising from 3 to 18 atoms
  • - R ' 3 represent a hydrogen atom, an alkyl group, an aryl group, a substituted aryl group, - R 4 , R' 5 , which may be identical or different, represent a hydrogen atom, an alkyl group or an aryl group; a substituted aryl group.
  • the aryl group is a phenyl or naphthyl group and the substituted aryl group is a phenyl or naphthyl group substituted by one or more alkyl, alkoxy, alkenyl, alkynyl, cycloalkyl, aryl, aralkyl, amino, amino groups. substituted with alkyl, cycloalkyl groups; a nitrile group; a halogen atom, preferably chlorine or fluorine; a haloalkyl group, preferably perfluoromethyl.
  • R represents a tert-butyl group; a phenyl group substituted with 3 methyl or ethyl groups in o, o 'and p positions; a phenyl group substituted with 2 isopropyl or tert-butyl groups in o and o 'position; a phenyl group substituted with 3 isopropyl or tert-butyl groups at o, o 'and p, R 1, R 2, which are identical or different, represent a methyl, ethyl, propyl, isopropyl, phenyl or substituted phenyl group;
  • R 1 and R 2 may be bonded together to form a spirocycle comprising from 3 to 10 atoms, R '3 represents a methyl group,
  • R 4 , R ' 5 identical or different, represent a hydrogen atom, a methyl group.
  • the preferred imines according to the invention correspond to the formula (IVa), in which at least one of the groups R 1, R 2 represent an optionally substituted aryl group, preferably an optionally substituted phenyl group.
  • the group R represents an optionally substituted aryl group, preferably an optionally substituted phenyl group.
  • the invention relates more particularly to imines corresponding to formula (IVa) in which: - R represents a phenyl group substituted by 2 isopropyl groups in the o and o 'position; a phenyl group substituted with 3 methyl or isopropyl groups at o, o 'and p,
  • R 1, R 2 identical or different, represent a methyl group, a phenyl group, a substituted phenyl group, or R 1 and R 2 may be bonded together to form a spirocycle comprising from 3 to 10 atoms,
  • R 4 , R ' 5 represent a hydrogen atom.
  • R s which are identical or different, represent a substituent chosen from alkyl or alkoxy groups having from 1 to 4 carbon atoms, m is the number of substituents equal to 1, 2 or 3, preferably 2 or 3,
  • R 1 represent one or more substituents having the meaning given above
  • R 4 , R ' 5 represent a hydrogen atom.
  • the invention also aims, as new products, the iminium salts, precursors of carbenes, corresponding to the following formula:
  • Z represents an anion preferably, a halide, chloride (in the form CI " , HCl 2 " or their mixture) or bromide; an acetate group; a trifluoroacetate group; a mesylate group; a tosylate group,
  • R represents a branched alkyl group, an aryl group, a substituted aryl group,
  • R 1, R 2 identical or different, represent an alkyl group, an aryl group, a substituted aryl group,
  • R 1 and R 2 may be bonded together to form a spirocycle comprising from 3 to 18 atoms, - R ' 3 represent a hydrogen atom, an alkyl group, an aryl group, a substituted aryl group,
  • R 4 , R ' 5 identical or different, represent a hydrogen atom, an alkyl group, an aryl group, a substituted aryl group, with the exception of R 1 and R 2 can not be simultaneously two methyl groups or form a cyclohexane when R is a 1,3-diisopropylphenyl group, and R 1 and R 2 can not be methyl and phenyl or form cyclohexane when R is tert-butyl.
  • the preferred iminium salts correspond to the formula (VIa) in which:
  • R represents a tert-butyl group; a phenyl group substituted with 3 methyl or ethyl groups in o, o 'and p positions; a phenyl group substituted with 2 isopropyl or tert-butyl groups in o and o 'position; a phenyl group substituted with 3 isopropyl or tert-butyl groups at o, o 'and p, R 1, R 2, which are identical or different, represent a methyl, ethyl, propyl, isopropyl, phenyl or substituted phenyl group;
  • R 1 and R 2 may be bonded together to form a spirocycle comprising from 3 to 10 atoms, R '3 represent a hydrogen atom, a methyl group,
  • R 4 , R ' 5 identical or different, represent a hydrogen atom, a methyl group.
  • the invention relates to the iminium salts corresponding to the formula (VIa) in which: R represents a phenyl group substituted with 2 isopropyl groups at the o and o 'position; a phenyl group substituted with 3 methyl or isopropyl groups at o, o 'and p,
  • R 1, R 2 identical or different, represent a methyl group, a phenyl group, a substituted phenyl group, or R 1 and R 2 may be bonded together to form a spirocycle comprising from 3 to 10 atoms,
  • R 4 , R ' 5 represent a hydrogen atom.
  • the preferred iminium salts which include two aryl groups, are schematized by the formula (Vlai).
  • the groups R s which are identical or different, represent a substituent chosen from alkyl or alkoxy groups having from 1 to 4 carbon atoms,
  • n is the number of substituents equal to 1, 2 or 3, preferably 2 or 3,
  • - R t represent one or more substituents having the meaning given above, - R 4 , R ' 5 , represent a hydrogen atom.
  • Z is preferably a chloride (in the form CI “ , HCI2 " or their mixture).
  • the yield given in the examples corresponds to the ratio between the number of moles of product formed and the number of moles of substrate involved.
  • an unsaturated reagent which is an allyl halide (1.3 equivalents) and an aldehyde ⁇ - disubstituted (1 equivalent) to which is added dropwise, a mixture of an aqueous solution containing 50% by weight of sodium hydroxide, an organic solvent and tetrabutylammonium bromide (4% molar) at 70-80 0 C (m.p. 'oil).
  • the organic solvent is toluene in all the examples with the exception of Examples 2 and 3 where it is 2-isopropylbenzene.
  • the mixture is stirred for 4.5 h at 70-80 0 C, cooled to room temperature and then extracted with distilled water.
  • the aqueous phase is extracted with the solvent used then the organic phase is dried over MgSO 4 and filtered on No. 4 sintered glass.
  • the solvent of the filtrate is evaporated under reduced pressure of approximately 50 mm of mercury (Rotavapor) and the filtrate is distilled under reduced pressure.
  • the toluene is then evaporated under reduced pressure of approximately 50 mm of mercury (Rotavapor), then the pellet is distilled under reduced pressure.
  • the medium is then filtered, the filtrate evaporated under reduced pressure of approximately 50 mm Hg (Rotavapor) and then distilled under reduced pressure.
  • the imine is dissolved in toluene (solvent) and the solution is cooled to 0 ° C. A bubbling of HCl gas is maintained in the solution at 0 ° C. for 5 hours.
  • reaction medium is heated at 80 ° C. for 12 hours: a white precipitate is observed (glass wool).
  • Sintered glass filtration No. 4 and washing with ether makes it possible to recover a fine white powder which corresponds to the cyclized product.
  • the yield obtained is 80%.
  • the imine is dissolved in toluene and the solution is cooled to 0 ° C.
  • a bubbling of HCl gas is maintained in the solution at 0 0 C for 5 hours.
  • the imine is dissolved in toluene and the solution is cooled to 0 ° C.
  • This white powder corresponds to the cyclized product.
  • the temperature is lowered to -78 ° C. and 25 ml of dry THF are added.
  • the THF is evaporated under a reduced pressure of 10 mm Hg.

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Abstract

La présente invention a pour objet un procédé de préparation de précurseurs de carbènes de type CAAC (Cyclic) (Alkyl) (Amino) (Carbenes) et leur utilisation pour préparer lesdits carbènes. L'invention vise l'utilisation de nouvels intermédiaires de synthèse pour préparer les précurseurs de carbènes de type CAAC. Les nouvels intermédiaires de fabrication répondent à la formule suivante: (I) les différents symboles ayant la signification donnée dans la revendication 1. D'autres objets de l'invention résident dans la transformation des composés de formule (I) en vue d'obtenir les carbènes de type CAAC.

Description

PROCEDE DE PREPARATION DE PRECURSEURS DE CARBENES DE TYPE CAAC ET LEUR UTILISATION POUR PREPARER LESDITS
CARBENES.
La présente invention a pour objet un procédé de préparation de précurseurs de carbènes de type CAAC (Cyclic) (Alkyl) (Amino) (Carbenes) et leur utilisation pour préparer lesdits carbènes.
L'invention vise l'utilisation de nouvels intermédiaires de synthèse pour préparer les précurseurs de carbènes de type CAAC.
Les carbènes sont des composés susceptibles d'être utilisés comme organocatalyseurs ou comme ligands de métaux tels que le palladium, le platine, le nickel, le ruthénium, le rhodium, l'iridium, le cuivre et le fer formant ainsi des complexes organométalliques stables qui peuvent être utilisés comme catalyseurs de réactions organiques, notamment dans les réactions de couplage entre un réactif électrophile le plus souvent un composé aromatique porteur d'un groupe partant (tel que halogène, ester sulfonique, azonium...) et un composé nucléophile apportant un atome de carbone ou un hétéroatome susceptible de se substituer au groupe partant, créant ainsi une liaison C-C ou C-HE (HE étant un hétéroatome par exemple N1O, S, Si...).
L'une des classes de carbènes est constituée par les carbènes à motif alkylaminocyclique appelés « CAACs » abréviation qui provient de la dénomination anglaise Cyclic (Alkyl) (Amino) Carbenes. Les CAACs sont des composés connus et décrits dans la littérature notamment dans WO 2006/138166.
Un exemple de ce type de carbène est donné par la formule suivante :
Une voie de synthèse dudit carbène est représentée par le schéma réactionnel suivant : TfOTf
L'inconvénient d'un tel procédé est qu'il est difficilement transposable à l'échelle industrielle car il fait appel au LDA qui est le sel de lithium de la diisopropylamine qui est une base forte non utilisée industriellement. Cette voie fait également intervenir un époxyde qui est un réactif toxique et coûteux. De plus, ce procédé de préparation n'est pas universel et ne s'applique pas par exemple, lorsque le groupe aryle est remplacé par un groupe menthyle.
La demanderesse propose précisément un procédé permettant d'éviter cet inconvénient en faisant intervenir un produit intermédiaire différent.
La présente invention a pour objet la mise en œuvre, comme intermédiaire de fabrication d'un précurseur de carbène CAAC, d'un composé répondant à la formule suivante :
dans ladite formule :
- w est égal à 1 ou 2,
- Ri, R2, identiques ou différents, représentent un groupe alkyle, alcényle, alcynyle, cycloalkyle, aryle, aralkyle, alkoxy, alcényloxy, alcynyloxy, aryloxy, alkoxycarbonyle,
- ou Ri et R2 peuvent être liés ensemble pour former un spirocycle comprenant de 3 à 18 atomes,
- R'1, R'2, R'3, R'4, R'5, identiques ou différents, représentent un atome d'hydrogène, un groupe alkyle, cycloalkyle, aryle, aralkyle.
Dans le cadre de l'invention, on entend par « alkyle », une chaîne hydrocarbonée linéaire ou ramifiée en C1-C15, de préférence en d-Cio.et encore plus préférentiellement en CrC4. Des exemples de groupes alkyle préférés sont notamment méthyle, éthyle, propyle, isopropyle, butyle, isobutyle, t-butyle.
Par « alkoxy », on entend un groupe alkyl-O- dans lequel le terme alkyle a la signification donnée ci-dessus. Des exemples préférés de groupes alkoxy sont les groupes méthoxy ou éthoxy.
Par « alkoxycarbonyl », on fait référence au groupe alkoxy-C(O)- dans lequel le groupe alkoxy a la définition donnée précédemment.
Par « alcényle », on entend une chaîne hydrocarbonée linéaire ou ramifiée comprenant une double liaison en C2-C8, de préférence en C2-C6 et encore plus préférentiellement en C2-C4. Des exemples de groupes alcényle préférés sont notamment les groupes vinyle, 1-propényle, 2-propényle, isopropényle, 1 - butényle, 2-butényle, 3-butényle et isobutényle.
Par « alcynyle », on entend une chaîne hydrocarbonée linéaire ou ramifiée comprenant une triple liaison en C2-C8, de préférence en C2-C6 et encore plus préférentiellement en C2-C4. Des exemples de groupes alcynyle préférés sont notamment les groupes éthynyle, 1 -propynyle, 1 -butynyle, 2-butynyle.
Par « alcényloxy » et « alcynyloxy », on entend respectivement un groupe alcényl-O- et alcynyl-O- dans lesquels les termes alcényle et alcynyle ont la signification donnée précédemment. Par « cycloalkyle », on entend un groupe hydrocarboné cyclique, monocyclique en C3-C10 de préférence, un groupe cyclopentyle ou cyclohexyle ou polycyclique (bi- ou tricyclique) en C4-Ci8, notamment adamantyle ou norbornyle.
Par « spirocycle de type cycloalcane », on entend comme précédemment définie, une structure mono- ou polycyclique, en Cs-Ci8 , de préférence en C3-
Par « aryle », on entend un groupe mono- ou polycyclique aromatique, de préférence, mono- ou bicyclique en C6-C20, de préférence, phényle ou naphtyle. Lorsque le groupe est polycyclique c'est-à-dire qu'il comprend plus d'un noyau cyclique, les noyaux cycliques peuvent être condensés deux à deux ou rattachés deux à deux par des liaisons σ. Des exemples de groupes (C6-Ci8)aryle sont notamment phényle, naphtyle.
Par « aryloxy », on entend un groupe aryl-O- dans lequel le groupe aryle a la signification donnée précédemment. Par « arylalkyle », on entend un groupe hydrocarboné, linéaire ou ramifié porteur d'un cycle aromatique monocyclique en C7-Ci2, de préférence, benzyle : la chaîne aliphatique comprenant 1 ou 2 atomes de carbone II est à noter que dès lors que l'un des groupes Ri, R2, R'1, R'2, R'3, R'4, R'5 comprend un cycle, celui-ci peut être substitué par un ou plusieurs, de préférence deux ou trois substituants. La nature du substituant peut être quelconque dès lors qu'il n'interfère pas au niveau de la synthèse du CAAC. Comme exemples préférés de substituants symbolisés par Rt, on peut citer notamment les groupes alkyle, alkoxy, alcényle, alcynyle, cycloalkyle, aryle, aralkyle, amino, amino substitué par des groupes alkyle, cycloalkyle ; un groupe nitrile ; un atome d'halogène de préférence chlore ou fluor ; un groupe haloalkyle de préférence perfluorométhyle. Les composés de formule (I) sont dénommés « composés intermédiaires » car ce sont des intermédiaires de fabrication de précurseurs de carbènes.
Les composés intermédiaires préférés répondent à la formule (la) ou (Ib) :
dans laquelle : - Ri, R2, identiques ou différents, représentent un groupe alkyle, un groupe aryle éventuellement substitué, de préférence un groupe phényle ou naphtyle éventuellement substitué,
- ou bien Ri et R2 sont liés ensemble pour former un spirocycle de type cycloalcane, mono- ou polycyclique, - R'3, R 4, R'5 identiques ou différents, représentent un groupe alkyle,
- R 4, R'5 représentent également un atome d'hydrogène.
Dans lesdites formules, lorsque Ri, R2 représentent un groupe aryle éventuellement substitué ; le ou les substituants peuvent être tels que précédemment définis (Rt) mais ce sont de préférence des groupes alkyle et/ou des groupes alkoxy et/ou des groupes aryle préférentiellement phényle.
Les composés intermédiaires préparés plus préférentiellement répondent à la formule (la) ou (Ib) dans laquelle :
- Ri, R2, identiques ou différents, représentent un groupe alkyle linéaire ou ramifié ayant de 1 à 4 atomes de carbone ou un groupe phényle, un groupe phényle substitué,
- ou Ri et R2 sont liés ensemble pour former un cyclopentane, un cyclohexane ou un norbornane,
- R'3, R'4, R'5 identiques ou différents, représentent un groupe alkyle linéaire ou ramifié ayant de 1 à 4 atomes de carbone et R'4, R'5 représentent également un atome d'hydrogène. Un autre objet de l'invention réside dans le procédé de préparation d'un précurseur de carbène CAAC, dénommé également « sel d'iminium » de formule
(Vl) :
dans ladite formule :
- R représente un groupe alkyle, cycloalkyle, aryle, aralkyle, hétéroaryle,
- Ri, R2, identiques ou différents, représentent un groupe alkyle, alcényle, alcynyle, cycloalkyle, aryle, aralkyle, alkoxy, alcényloxy, alcynyloxy, aryloxy, alkoxycarbonyle,
- ou Ri et R2 peuvent être liés ensemble pour former un spirocycle comprenant de 3 à 18 atomes,
- A représente un cycle comprenant 5 ou 6 atomes dont au moins l'un des atomes est un atome d'azote tel que représenté,
- L est un groupe divalent répondant à la formule suivante :
- w est un nombre égal à 1 ou 2,
- R'1, R'2, R'3, R'4, R'5, identiques ou différents, représentent un atome d'hydrogène, un groupe alkyle, cycloalkyle, aryle, aralkyle,
- (x) et (y) repèrent respectivement les deux liaisons établies entre l'atome de carbone porteur des groupes Ri et R2 et l'atome d'azote porteur du groupe R,
- Z est un anion, caractérisé par le fait qu'il comprend au moins une étape de réaction : - du composé de formule (I) :
dans ladite formule : - Ri, R2, R'1, R'2, R'3, R'4, R'5 et w ont la signification donnée précédemment,
- et d'une aminé primaire de formule (V) :
R-NH2 (γ) dans ladite formule :
- R représente un groupe alkyle, cycloalkyle, aryle, aralkyle, hétéroaryle,
conduisant à la formation d'une imine répondant à la formule (IV) :
R
dans ladite formule :
- R, Ri, R2, R'1, R'2, R's, R'4, R's et w ont la signification donnée précédemment.
Selon une réalisation préférée du procédé de l'invention, le composé intermédiaire de formule (I) est préparé par réaction d'un aldéhyde possédant au moins un atome d'hydrogène en position α par rapport au groupe carbonyle et un réactif insaturé, porteur d'un groupe partant, en milieu bi-phasique, en présence d'une base forte et d'un catalyseur de transfert de phase.
Un autre objet de l'invention réside dans le procédé de préparation d'un précurseur de carbène CAAC de formule (Vl) selon une étape de cyclisation du composé de formule (IV).
On donne ci-après, le schéma réactionnel du procédé de l'invention pour faciliter la compréhension de l'exposé de l'invention, sans pour autant lier la portée de l'invention, à celui-ci.
i dans lesdites formules, les différents symboles ont les significations déjà explicitées ou explicités ultérieurement.
Conformément au procédé de l'invention, on effectue la préparation du composé intermédiaire de formule (I) selon une procédé de préparation qui comprend la réaction d'un aldéhyde possédant au moins un atome d'hydrogène en position α par rapport au groupe carbonyle et un réactif insaturé, porteur d'un groupe partant, en milieu bi-phasique, en présence d'une base forte et d'un catalyseur de transfert de phase.
Plus précisément, le composé intermédiaire de formule (I) est obtenu selon la réaction : - d'un aldéhyde de formule (II) :
dans ladite formule :
- Ri, R2, identiques ou différents, représentent un groupe alkyle, alcényle, alcynyle, cycloalkyle, aryle, aralkyle, alkoxy, alcényloxy, alcynyloxy, aryloxy, alkoxycarbonyle,
- ou Ri et R2 peuvent être liés ensemble pour former un spirocycle comprenant de 3 à 18 atomes, et - un réactif insaturé, porteur d'un groupe partant :
dans ladite formule :
- w est un nombre égal à 1 ou 2, - R'i, R'2, R'3, R 4, R'5, identiques ou différents, représentent un atome d'hydrogène, un groupe alkyle, cycloalkyle, aryle, aralkyle,
- Y représente un groupe partant.
Dans la formule (III), Y représente un groupe partant choisi parmi le brome, le chlore ou un groupe ester sulfonique de formule - OSO2 - Re, dans lequel Re est un groupe hydrocarboné.
Dans la formule du groupe ester sulfonique, Re est un groupe hydrocarboné d'une nature quelconque. Toutefois, étant donné que Y est un groupe partant, il est intéressant d'un point de vue économique que Re soit d'une nature simple, et représente plus particulièrement un groupe alkyle linéaire ou ramifié ayant de 1 à 4 atomes de carbone, de préférence, un groupe méthyle ou éthyle mais il peut également représenter par exemple un groupe phényle ou tolyle ou un groupe trifluorométhyle. Parmi les groupes Y, le groupe préféré est un groupe triflate ce qui correspond à un groupe Re représentant un groupe trifluorométhyle. Comme groupes partants préférés, on choisit de préférence, un atome de chlore.
La quantité de réactif insaturé de formule (III) à mettre en œuvre exprimée par rapport à la quantité de l'aldéhyde de formule (II) est au moins égale à la stoechiométhe. Ainsi, le rapport entre le nombre de moles réactif insaturé de formule (III) et le nombre de moles d'aldéhyde de formule (II) varie entre 1 et 1 ,5 et se situe, de préférence entre 1 ,2 et 1 ,3.
Intervient donc, dans le procédé de l'invention, une base qui peut être minérale ou organique.
La base utilisée doit être suffisamment forte pour permettre l'anionisation de la liaison carbone - hydrogène de l'aldéhyde.
Par "base forte", on entend une base dont le pka de l'acide conjugué est supérieur ou égal à 9, de préférence compris entre 10 et 14.
Le pKa est défini comme la constante de dissociation ionique du couple acide/base, lorsque l'eau est utilisée comme solvant. Pour le choix d'une base ayant un pKa tel que défini par l'invention, on peut se reporter, entre autres, au HANDBOOK OF CHEMISTRY AND PHYSICS, 66ème édition, p. D-161 ET D-162.
Pour ce faire, on fait appel à une base minérale telle qu'un hydroxyde de métal alcalin ou alcalino-terreux, de préférence l'hydroxyde de sodium, de potassium ou de lithium ; un phosphate ou hydrogénophosphate de métal alcalin, de préférence le phosphate de sodium ou de potassium ou à une base organique, de préférence, le méthylate de sodium.
Il est également possible de faire appel à un hydroxyde d'ammonium quaternaire.
Comme exemples d'hydroxyde d'ammonium quaternaire, on met en oeuvre préférentiellement, les hydroxydes de tétralkylammonium ou de trial kylbenzyl- ammonium dont les groupes alkyle identiques ou différents représentent une chaîne alkyle linéaire ou ramifiée ayant de 1 à 12 atomes de carbone, de préférence de 1 à 6 atomes de carbone.
On choisit préférentiellement l'hydroxyde de tétraméthylammonium, l'hydroxyde de tétraéthylammonium, l'hydroxyde de tétrabutylammonium ou l'hydroxyde de triméthylbenzylammonium.
Pour des considérations économiques, on choisit parmi toutes les bases, préférentiellement l'hydroxyde de sodium ou de potassium.
On met en œuvre la base, indifféremment sous forme d'une poudre ou sous forme d'une solution aqueuse.
La concentration de la solution basique de départ n'est pas critique. La solution d'hydroxyde de métal alcalin mise en oeuvre a une concentration généralement comprise entre 10 et 50 % en poids.
Généralement, la quantité de base mise en oeuvre exprimée par le rapport entre le nombre de moles d'ions OH' et le nombre de moles de composé de formule (II) varie entre 2 et 5, de préférence entre 3 et 4.
La réaction des composés de formule (II) et (III) est conduite en l'absence ou en présence d'un solvant organique.
Le solvant organique est choisi de telle sorte qu'il soit inerte dans les conditions de réaction de l'invention.
Comme exemples de solvants organiques convenant au procédé de l'invention, on peut citer notamment les hydrocarbures aliphatiques, cycloaliphatiques ou aromatiques et plus particulièrement, l'hexane, le cyclohexane, le méthylcyclohexane, les coupes pétrolières type éther de pétrole ; les hydrocarbures aromatiques comme notamment le toluène, les xylènes, le cumène, le mésitylène, les coupes pétrolières constituées de mélange d'alkylbenzènes notamment les coupes de type Solvesso, la décaline.
On peut également utiliser un mélange de solvants organiques.
La quantité de solvant mise en œuvre est déterminée de telle sorte que la concentration du composé de formule (II) dans le solvant organique soit de préférence comprise entre 2 et 10 mol/litre, de préférence aux environs de 3 mol/litre.
La réaction entre les composés de formule (II) et (III) est conduite en présence d'un catalyseur de transfert de phase. Par l'expression "catalyseur de transfert de phase", on entend un catalyseur capable de faire passer l'anion de la phase aqueuse à la phase organique.
Dans le procédé de l'invention, on peut faire appel aux catalyseurs de transfert de phase connus, notamment, ceux décrits dans l'ouvrage de Jerry MARCH - Advanced Organic Chemistry, 4ème édition, John Wiley & Sons, 1992 p. 362 et suivantes.
Les sels d'onium susceptibles d'être utilisés dans le procédé de l'invention sont ceux dont les ions onium dérivent notamment de l'azote, du phosphore, du soufre, de l'oxygène, du carbone ou de l'iode et coordiné à des restes hydrocarbonés. Les ions onium dérivant de l'azote ou du phosphore seront quadricoordinés, les ions onium dérivant du soufre, de l'oxygène, du carbone ou de S=O seront tricoordinés tandis que les ions onium dérivant de l'iode seront dicoordinés.
Les restes hydrocarbonés coordinés à ces différents éléments sont des groupes alkyle, alcényle, aryle, cycloalkyle, aralkyle éventuellement substitués, deux restes hydrocarbonés coordinés pouvant former ensemble un groupe unique divalent.
La nature des anions liés à ces cations organiques n'a pas d'importance critique. Toutes les bases "dures" ou "intermédiaires" conviennent comme anion. Par base "dure" ou "intermédiaire", on entend tout anion répondant à la définition classique donnée par R. PEARSON dans Journal of Chem. Ed. 45, pages 581 - 587 (1968), les termes "dure" et "intermédiaire" ayant respectivement la signification des termes de "hard" et "borderline" utilisés dans cette référence.
Parmi les ions onium pouvant être utilisés dans le présent procédé de l'invention, conviennent particulièrement ceux répondant à la formule générale suivante : X1 \ /X2
- 1
X
Xs (Fi) dans ladite formule :
- Z1 représente N ou P,
- X1, X2, X3, X4 identiques ou différents représentent : . un groupe alkyle, linéaire ou ramifié, ayant 1 à 16 atomes de carbone et éventuellement substitué par un ou plusieurs groupements ou atomes phényle, hydroxyle, halogène, nitro, alkoxy ou alkoxycarbonyle, les groupements alkoxy ayant 1 à 4 atomes de carbone, . un groupe alcényle, linéaire ou ramifié, ayant 2 à 12 atomes de carbone,
. un groupe aryle ayant 6 à 10 atomes de carbone, éventuellement substitué par un ou plusieurs groupements ou atomes alkyles ayant 1 à 4 atomes de carbone, alkoxy, alkoxycarbonyle, le groupe alkoxy ayant 1 à 4 atomes de carbone, ou halogène,
. deux desdits groupes X1 à X4 pouvant former ensemble un groupe alkylène, alcénylène ou alcadiènylène, linéaire ou ramifié ayant de 3 à 6 atomes de carbone.
Parmi les anions "dures" ou "intermédiaires" pouvant constituer l'anion desdits sels d'onium, on peut citer les ions : F", CIO4 ", PF6 ", BF4 ", SnCI6 ", SbCI6 ", B(Ph)4 ", PO4 3-, HPO4 2", H2PO4 ", CH3SO3 ", Ph-SO3 ", HSO4 "' NO3 ", SO4 2", CI", Br", I", OH", Ph représentant un groupe phényle, ainsi que tous les autres anions répondant à la définition de base "dure" ou "intermédiaire" de PEARSON. Pour des raisons de commodité de mise en oeuvre, lesdits anions pourront être choisis parmi PO4 3-, HPO4 2", H2PO4 ", CH3SO3 ", Ph-SO3 ", NO3 ", SO4 2", PF6 ", CI", Br", I", Ph ayant la signification précédente.
On recourra avantageusement aux anions Br", CI", OH", HSO4 ". A titre d'exemples d'ions onium répondant à la formule (F1), on peut citer les cations : - tétraméthylammonium,
- théthylméthylammonium,
- tributylméthylammonium,
- triméthylpropylammonium,
- tétraéthylammonium, - tétrabutylammonium, - dodécyltriméthylammonium,
- méthyltrioctylammoniunn,
- heptyltributylannnnoniunn,
- tétrapropylammoniurin, - tétrapentylamnnoniunn,
- tétrahexylamnnoniuπn,
- tétraheptylammonium,
- tétraoctylammonium,
- tétradécylammonium, - butyltripropylamnnoniunn,
- méthyltributylammoniunn,
- pentyltributylannnnoniunn,
- méthyldiéthylpropylammonium,
- éthyldiméthylpropylannnnoniunn, - tétradodécylammonium,
- tétraoctadécylammonium,
- hexadécyltriméthylammoniunn,
- benzyltriméthylammoniunn,
- benzyldiméthylpropylannnnoniunn, - benzyldiméthyloctylammoniunn,
- benzyltributylannnnoniunn,
- benzyltriéthylamnnoniunn,
- phényltrinnéthylannnnoniunn,
- benzyldiméthyltétradécylannnnoniunn, - benzyldiméthylhexadécylammoniunn,
- diméthyldiphénylannnnoniunn,
- méthyltriphénylamnnoniunn,
- butène-2-yltriéthylannnnoniunn,
- N,N-diméthyl-tétraméthylèneammoniunn, - N,N-diéthyl-tétraméthylèneannnnoniunn,
- tétraméthylphosphonium,
- tétrabutylphosphonium,
- éthyltriméthylphosphonium,
- triméthylpentylphosphonium, - octyltrinnéthylphosphoniunn,
- dodécyltriméthylphosphonium,
- triméthylphénylphosphonium,
- diéthyldiméthylphosphonium, - dicyclohexyldiméthylphosphonium,
- diméthyldiphénylphosphonium,
- cyclohexyltrinnéthylphosphoniunn,
- triéthylméthylphosphonium, - méthyltπ(isopropyl)phosphoniunn,
- méthyltri(n-propyl)phosphonium,
- méthyltπ(n-butyl)phosphoniunn,
- méthyltπ(nnéthyl-2 propyl)phosphoniunn,
- méthyltricyclohexylphosphoniunn, - méthyltriphénylphosphonium,
- méthyltribenzylphosphoniunn,
- méthyltπ(nnéthyl-4 phényl) phosphonium,
- méthyltrixylylphosphoniunn,
- diéthylméthylphénylphosphonium, - dibenzylméthylphénylphosphoniunn,
- éthyltriphénylphosphonium,
- tétraéthylphosphonium,
- éthyltri(n-propyl)phosphonium,
- triéthylpentylphosphoniunn, - hexadécyltributylphosphonium,
- éthyltriphénylphosphoniunn,
- n-butyltri(n-propyl)phosphoniunn,
- butyltriphénylphosphonium,
- benzyltriphénylphosphoniunn, - (β-phényléthyl)diméthylphénylphosphonium,
- tétraphénylphosphonium,
- triphényl(méthyl-4 phényl)phosphoniunn,
- tétrakis(hydroxyméthyl)phosphoniunn.
Parmi les ions onium qui peuvent être utilisés dans le cadre du présent procédé, on préférera le plus souvent les ions ammonium quaternaire, les ions phosphonium quaternaire.
Conviennent tout particulièrement bien, les ions ammonium ou phosphonium dont les quatre groupes sont des groupes alkyle ayant de 1 à 5 atomes de carbone ou un groupe benzyle. En ce qui concerne le choix de l'anion, on préférera Br", CI", OH", HSO4 ".
Les catalyseurs convenant tout à fait bien à la présente invention sont le chlorure ou le bromure de thbutylbenzylammonium ou phosphonium, le chlorure ou le bromure de tétraméthylammonium ou phosphonium, le chlorure ou le bromure de tétraéthylammonium ou phosphonium, le chlorure ou le bromure de tétrabutylammonium ou phosphonium.
Le chlorure ou bromure de benzyltributlylammonium est particulièrement préféré, le dérivé chloré étant plus particulièrement préféré. Le sel d'onium peut être introduit au cours du procédé de l'invention, à l'état solide ou sous forme d'une solution dans l'un de ses solvants, le plus souvent l'eau.
Comme autres exemples de catalyseurs de transfert de phase susceptibles d'être mis en œuvre dans le procédé de l'invention, on peut citer les tri(éther- aminés) notamment décrits dans FR-A 2 455 570 qui répondent à la formule suivante :
N -E- A - O f-B-O -fn-Rab (F2) dans ladite formule :
- R3 représente un groupe alkyle ayant de 1 à 24 atomes de carbone, un groupe cyclohexyle, un groupe phényle, un groupe alkylphényle contenant de 7 à 12 atomes de carbone,
- A et B, semblables ou différents, représentent un groupe alcanediyle linéaire contenant 2 ou 3 atomes de carbone éventuellement substitués par un groupe méthyle ou éthyle, - n est un nombre entier compris entre 0 et 4.
A titre d'exemples préférés de catalyseurs répondant à la formule (F2), on peut mentionner la ths(dioxa-3,6-heptyl)amine commercialisée sous la dénomination TDA-1.
En ce qui concerne la quantité de catalyseur utilisée, celle-ci varie avantageusement de telle sorte que le rapport molaire entre ledit catalyseur et le composé de formule (II) varie entre 0,01 et 0,10, de préférence, entre 0,01 et 0,05. La borne supérieure n'est pas critique et peut être largement dépassée sans inconvénient car le catalyseur peut être éventuellement recyclé en fin de réaction. Un mode de réalisation préférée comprend l'introduction en parallèle des composés de formule (II) et (III) dans un milieu comprenant le solvant (eau et/ou solvant organique), la base et le catalyseur de transfert de phase.
L'introduction des composés de formule (II) et (III) se fait avantageusement de manière progressive, par fractions ou en continu. La durée d'addition se situe par exemple entre 2 et 10 heures, de préférence entre 4 et 5 heures.
La réaction de couplage entre les composés de formule (II) et (III) est généralement conduite à une température variant entre 500C et 1000C, de préférence entre 70 et 80°C. On conduit le procédé de l'invention sous pression atmosphérique mais de préférence sous atmosphère contrôlée de gaz inertes tels que l'azote ou les gaz rares, par exemple l'argon. Une pression légèrement supérieure ou inférieure à la pression atmosphérique peut convenir.
En fin de réaction, on obtient le composé intermédiaire répondant à la formule (I) :
dans ladite formule :
- Ri, R2, R'i, R'2, R'3, R'4, R'5 et w ont la signification donnée précédemment.
On récupère ledit composé à partir du milieu réactionnel qui comprend une phase organique comprenant le produit d'addition de formule (I) et les réactifs (II) ou (III) en excès et une phase aqueuse comprenant les sels issus de la réaction.
On sépare les phases organique et aqueuse. On peut éventuellement laver une ou deux fois la phase aqueuse à l'aide d'un solvant organique, de préférence le solvant choisi pour la réaction.
On rassemble les phases organiques puis on effectue préférentiellement une opération de séchage habituel, sur desséchant par exemple sulfate de sodium ou de magnésium. Après séparation du desséchant de préférence par filtration, on concentre généralement le milieu réactionnel par évaporation puis l'on récupère de manière classique le composé intermédiaire de formule (I), de préférence par distillation.
Conformément au procédé de l'invention, on utilise le composé de formule
(I) comme intermédiaire de fabrication d'un composé de type imine de formule (IV) :
R
dans ladite formule (IV), - Ri, R2, R'1, R'2, R'3, R'4, R'5 et w ont la signification donnée précédemment,
- R représente un groupe alkyle, cycloalkyle, aryle, aralkyle, hétéroaryle, caractérisé par le fait qu'il est obtenu par réaction en présence d'un acide fort, du composé de formule (I) avec une aminé primaire de formule (V) :
R-NH2 (γ) dans ladite formule :
- R représente un groupe alkyle, cycloalkyle, aryle, aralkyle, hétéroaryle. Par « hétéroaryle », on entend un groupe aryle tel que défini précédemment dont un à 3 atomes de carbone peuvent être remplacés par un hétéroatome, de préférence oxygène ou azote.
Dans cette étape de préparation du composé de type imine de formule (IV) intervient une aminé primaire qui répond à la formule (V).
Le groupe R est un groupe hydrocarboné préférentiel lement encombré stériquement.
Il s'agit donc plus particulièrement d'un groupe alkyle linéaire ou ramifié ayant de 1 à 12 atomes de carbone et plus préférentiellement un groupe alkyle ramifié ayant de 3 à 12 atomes de carbone, de préférence un groupe isopropyle ou tert-butyle : d'un groupe cycloalkyle ayant de 5 à 7 atomes de carbone ; d'un groupe aryle ayant de 6 à 20 atomes de carbone et plus préférentiellement un groupe phényle, un groupe phényle porteur de 1 à 3 substituants tels que par exemple alkyle ou alkoxy en CrC4 ; un groupe naphtyle, un groupe naphtyle porteur de 1 à 2 substituants tels que par exemple alkyle ou alkoxy en CrC4.
Les substituants sur le groupe phényle sont de préférence en position ortho et/ou para et/ou ortho' par rapport au groupe amino.
Les substituants sur le groupe naphtyle sont de préférence en position ortho et/ou ortho' par rapport au groupe amino.
Comme exemples d'aminés primaires répondant à la formule (V), on peut mentionner notamment : - l'isopropylamine,
- la sec-butylamine,
- la tert-butylamine,
- la cyclohexylamine,
- la 2,6-diméthylaniline, - la 2,6-diisopropylaniline,
- la 2,6-diméthoxylaniline,
- la 2,6-diisopropoxylaniline,
- la 2,4,6-thméthylaniline, - la 2,4,6-triéthylaniline,
- 1 -aminonaphtalène,
- 2-aminonaphtalène.
La réaction du composé de formule (I) et de l'aminé primaire de formule (V) peut être conduite selon une catalyse basique c'est-à-dire sans catalyseur lorsque l'aminé est suffisamment basique c'est-à-dire que son pka dans l'eau est supérieur ou égal à 10.
La réaction du composé de formule (I) et de l'aminé primaire de formule (V) peut être également catalysée par un acide. Ainsi, la réaction se fait en présence d'une quantité catalytique d'un acide protonique fort c'est-à-dire un acide présentant un pKa dans l'eau inférieur à 5, de préférence inférieur à 1.
Comme exemples d'acides protiques forts, on peut mentionner entre autres, l'acide sulfurique, l'acide chlorosulfurique, l'acide perchlorique ; les acides sulfoniques comme par exemple, l'acide méthanesulfonique, trifluorométhanesulfonique, toluènesulfonique, phénolsulfonique ; les acides carboxyliques tels que l'acide acétique, l'acide trifluoroacétique.
Comme autres exemples de catalyseurs acides protiques, on peut citer les résines sulfoniques et plus particulièrement les résines commercialisées sous différentes dénominations commerciales. On peut citer, entre autres, les résines suivantes : TEMEX 50, AMBERLYST 15, AMBERLYST 35, AMBERLYST 36,
DOWEX 5OW.
Les résines précitées sont constituées d'un squelette polystyrénique qui porte des groupes fonctionnels qui sont des groupes sulfoniques. Le squelette polystyrénique est obtenu par polymérisation du styrène et du divinylbenzène, sous l'influence d'un catalyseur d'activation, le plus souvent un peroxyde organique, ce qui conduit à un polystyrène réticulé qui est ensuite traité par de l'acide sulfurique ou sulfochlorique concentré conduisant à un copolymère styrène-divinylbenzène sulfoné.
Il est également possible de faire appel à des résines sulfoniques qui sont des copolymères phénol-formol et qui portent sur le noyau aromatique un groupe méthylènesulfonique, par exemple la résine commercialisée sous la dénomination DUOLITE ARC 9359.
D'autres résines disponibles sur le marché conviennent également et l'on peut citer les résines perfluorées porteuses de groupes sulfoniques et, plus particulièrement le NAFION qui est un copolymère de tétrafluoroéthylène et de perfluoro[2-(fluorosulfonyléthoxy)-propyl] vinyl éther.
Parmi les acides précités, on utilise de préférence l'acide méthanesulfonique ou l'acide p-toluènesulfonique. La quantité d'acide mise en œuvre est de préférence catalytique.
Ainsi, la quantité d'acide exprimée par rapport à la quantité d'aldéhyde représente de 1 à 10 % en poids, de préférence de 1 à 5 % du poids d'aldéhyde lorsque ce dernier est mis en défaut par rapport à l'aminé de formule (V).
La réaction est conduite en présence d'un solvant organique ou non.
Comme exemples de solvants organiques convenant à l'invention, on peut citer notamment les hydrocarbures aliphatiques, cycloaliphatiques, aromatiques, halogènes ou non et plus particulièrement, l'hexane, l'heptane, l'isooctane, le décane, le benzène, le toluène, le chlorure de méthylène, le chloroforme.
L'eau formée au cours de la réaction étant éliminée, il est souhaitable de choisir un solvant susceptible de former un azéotrope avec l'eau. On choisit donc préférentiellement le toluène.
La quantité de solvant mise en œuvre est telle que la concentration du composé de formule (I) varie entre 5 et 50 % en poids du mélange réactionnel.
Ainsi, selon l'invention, on met en présence l'acide fort en présence du mélange du composé de formule (I) et de l'aminé de formule (V) dans le solvant organique.
On soumet le mélange réactionnel à une distillation azéotropique.
A cet effet, on conduit la distillation à une température comprise entre 400C et 1200C, à pression atmosphérique ou sous pression réduite allant de 10 mm de mercure jusqu'à la pression atmosphérique, de préférence comprise entre 10 et 200 mm de mercure.
On obtient dans le solvant organique, l'imine de formule (IV) :
R
dans ladite formule :
- R, Ri, R2, R'1, R'2, R'3, R'4, R'5 et w ont la signification donnée précédemment.
On récupère l'imine par évaporation du solvant, notamment par distillation sous pression réduite par exemple entre 1 et 100 mm de mercure.
Une autre variante d'exécution de l'invention consiste à éliminer l'eau formée dans la réaction à l'aide d'un agent déshydratant par exemple du sulfate de magnésium ou un tamis moléculaire (aluminosilicate) de 4 Â.
On sépare ledit agent, de préférence par filtration puis l'on évapore le solvant organique comme mentionné précédemment. L'invention vise également l'utilisation du composé de type imine de formule (IV) pour la préparation d'un sel d'iminium cyclique répondant à la formule générale (Vl) :
dans ladite formule :
- A représente un cycle comprenant 5 ou 6 atomes dont au moins l'un des atomes est un atome d'azote tel que représenté,
- L est un groupe divalent répondant à la formule suivante :
- w est un nombre égal à 1 ou 2,
- R'i, R'2, R'3, R'4, R'5, identiques ou différents, représentent un atome d'hydrogène, un groupe alkyle, cycloalkyle, aryle, aralkyle,
- (x) et (y) repèrent respectivement les deux liaisons établies entre l'atome de carbone porteur des groupes Ri et R2 et l'atome d'azote porteur du groupe R,
- R, Ri, R2 ont la signification donnée précédemment,
- Z représente un anion tel que par exemple un halogénure, de préférence un chlorure (sous forme CI", HCI2 " ou leur mélange) ou un bromure, un groupe acétate, trifluoroacétate, mésylate, tosylate.
Selon le procédé de l'invention, on prépare le composé de formule (Vl) à partir du sel d'iminium linéaire obtenu par réaction du composé de formule (IV) et un acide fort puis cyclisation du sel d'iminium linéaire obtenu.
Conformément au procédé de l'invention, il n'est pas nécessaire pour obtenir le sel d'iminium cyclique, d'isoler l'imine de formule (IV) obtenue comme produit intermédiaire, ni le sel d'iminium linéaire obtenu également intermédiairement.
Pour former le sel d'iminium linéaire, on fait appel à un acide fort. Comme exemples non limitatifs d'acides protoniques forts, on peut citer plus particulièrement les hydracides tels que l'acide chlorhydrique, l'acide bromhydrique ; les oxyacides halogènes ou non tels que l'acide sulfurique, l'acide perchlorique ; les acides sulfoniques halogènes ou non tels que l'acide fluorosulfonique, l'acide chlorosulfonique ou l'acide trifluorométhanesulfonique, l'acide méthanesulfonique, l'acide éthanesulfonique, l'acide éthanedisulfonique, l'acide benzènesulfonique, les acides benzènedisulfoniques, les acides toluènesulfoniques, les acides xylènesulfonique, les acides naphtalènesulfoniques et les acides naphtalènedisulfoniques ; les acides halogénocarboxyliques tels que notamment l'acide trichloroacétique.
Parmi ces acides, on utilise de préférence l'acide chlorhydrique.
On fait appel de préférence à des solutions concentrées d'acide car la présence d'eau dans le milieu ralentit la cinétique réactionnelle.
Par exemple, on fait appel à une solution d'acide chlorhydrique à 37 % en poids, à une solution d'acide sulfurique d'au moins 95 %, de préférence supérieure à 98 %.
Avantageusement, on utilise l'acide chlorhydrique sous forme gazeuse. La quantité d'acide exprimée par le rapport du nombre d'équivalents de protons au nombre de moles de composé de formule (IV) peut varier entre environ 1 et environ 10, et de préférence entre 2 et 3.
Le procédé de l'invention est généralement mise en œuvre sous pression atmosphérique mais de préférence, sous atmosphère contrôlée de gaz inertes. On peut établir une atmosphère de gaz rares, de préférence l'argon mais il est plus économique de faire appel à l'azote.
D'un point de vue pratique, on charge le composé de formule (IV) et un solvant organique, puis l'on introduit l'acide de préférence un bullage d'acide chlorhydrique. La température de la réaction se situe avantageusement entre environ
-100C et environ 200C et plus préférentiellement entre -5°C et 00C.
L'addition de l'acide se fait d'une manière progressive, en continu ou par fractions pendant une durée variant de préférence entre 3 et 8 heures.
En fin de réaction, on obtient le sel d'iminium linéaire qui est ensuite cyclisé.
A cet effet, on porte le milieu réactionnel à une température réactionnelle choisie de préférence entre 60°C et 100°C, et plus préférentiellement entre 700C et 90°C.
Après maintien la température choisie pendant une durée de 5 à 15 heures, on obtient le sel d'iminium de formule (Vl) qui précipite généralement dans le milieu réactionnel.
On le sépare selon les techniques classiques de séparation solide/liquide, de préférence par filtration. En fin de réaction, on obtient le produit cyclisé qui répond préférentiellement à la formule (Vl) suivante :
dans ladite formule : - R, Ri, R2, Z, A et L ont la signification donnée précédemment.
Dans la formule (Vl), Z est de préférence un chlorure (sous forme CI", HCI2" ou leur mélange).
Selon une étape supplémentaire du procédé de l'invention, on génère le carbène à partir du sel d'iminium cyclique de formule (Vl) en faisant réagir ce dernier avec une base forte.
Comme bases fortes, on peut faire appel notamment au butyllithium, au tert-butylate de sodium ou de potassium, à l'amidure de sodium, à l'hydrure de sodium.
La base forte peut être sous forme liquide ou solide, de préférence sous forme solide.
La quantité de base exprimée par rapport au sel d'iminium cyclique de formule (Vl) varie généralement de la quantité stoechiométrique voire jusqu'à un excès pouvant atteindre 200 %.
La réaction est réalisée à basse température comprise entre -78°C et 25°C. La réaction est conduite généralement sous pression atmosphérique mais de préférence sous atmosphère contrôlée de gaz inertes. On peut établir une atmosphère de gaz rares, de préférence l'argon mais il est plus économique de faire appel à l'azote.
La réaction est menée dans des conditions anhydres et dans un solvant organique aprotique qui est polaire ou non, choisi inerte dans les conditions de la réaction.
Ainsi, il est préférable que le solvant organique contienne moins de 5 ppm d'eau.
Comme exemples de solvants organiques, on peut mentionner entre autres, les hydrocarbures aliphatiques, cycloaliphatiques ou aromatiques et plus particulièrement, l'hexane, l'heptane, l'isooctane, le décane, le benzène, le toluène ; des solvants de type éther et notamment le diéthyléther, le tétrahydrofurane, le méthyltétrahydrofurane. La quantité de solvant organique mise en œuvre est telle que la concentration du sel d'iminium cyclique de formule (Vl) varie entre 10 et 50 % du poids du milieu réactionnel.
D'un point de vue pratique, on introduit la base dans le solvant organique comprenant le sel d'iminium cyclique de formule (Vl).
On obtient un carbène que l'on peut symboliser par la formule (VII).
Il est à noter que selon l'utilisation des carbènes envisagée et plus particulièrement dans le cas de la préparation de complexes organométalliques, il est possible de générer in situ le carbène en associant le sel d'iminium cyclique de formule (Vl) et une base forte comme décrit précédemment.
On récupère d'une manière classique le carbène à partir du milieu réactionnel.
Dans le cas où le solvant est non polaire (par exemple heptane, cyclohexane, toluène), les sels formés précipitent et on les sépare par exemple par filtration.
Si le solvant est plus polaire, comme le THF, il est possible de précipiter les sels formés par ajout d'un solvant non polaire comme par exemple le toluène.
Le carbène se retrouve dans le solvant organique et on le récupère après évaporation du solvant. Le procédé de l'invention permet donc de préparer des carbènes de type
CAACs que l'on peut représenter par la formule suivante :
dans ladite formule :
- R, Ri, R2 ont la signification donnée précédemment, - A représente un cycle comprenant 5 ou 6 atomes dont au moins l'un des atomes est un atome d'azote tel que représenté,
- L est un groupe divalent répondant à la formule suivante :
- R'1, R'2, R'3, R'4, R'5 et w ont la signification donnée précédemment, - (x) et (y) repèrent respectivement les deux liaisons établies entre l'atome de carbone porteur des groupes Ri et R2 et l'atome d'azote porteur du groupe R.
Les carbènes CAACs préparés préférentiellement selon le procédé de l'invention répondent à la formule (VII) dans laquelle A représente un cycle de 5 ou 6 atomes et L représente un groupe divalent comprenant 2 ou 3 atomes.
Comme exemples plus particuliers correspondant à cette définition, on peut mentionner les carbènes répondant aux formules suivantes (VIIa) et (VIIb) :
dans lesdites formules :
- R, Ri, R2, ont la signification donnée pour la formule (I),
- R'3, R 4, R'5, identiques ou différents, représentent un atome d'hydrogène, un groupe alkyle, cycloalkyle, aryle, aralkyle. Les carbènes encore plus préférés répondent à la formule (VIIa) ou (VIIb) dans laquelle R est un groupe alkyle, un groupe aryle éventuellement substitué, de préférence un groupe phényle éventuellement substitué ; Ri, R2, identiques ou différents, représentent un groupe alkyle, un groupe aryle éventuellement substitué, de préférence un groupe phényle éventuellement substitué ou bien Ri et R2 sont liés ensemble pour former un cycloalcane ; R'3, R 4, R'5 identiques ou différents, représentent un groupe alkyle et R 4, R'5 représentent également un atome d'hydrogène.
Le procédé de l'invention convient tout à fait bien pour préparer les carbènes CAACs qui répondent à la formule (VIIa) ou (VIIb) dans laquelle : - R représente un groupe tert-butyle, un groupe phényle, un groupe phényle substitué par un à trois groupes alkyle ayant de 1 à 4 atomes de carbone,
- Ri, R2, identiques ou différents, représentent un groupe alkyle linéaire ou ramifié ayant de 1 à 4 atomes de carbone ou un groupe phényle, - ou Ri et R2 sont liés ensemble pour former un cyclopentane, un cyclohexane ou un norbornane,
- R'3, R'4, R'5 identiques ou différents, représentent un groupe alkyle linéaire ou ramifié ayant de 1 à 4 atomes de carbone et R'4, R'5 représentent également un atome d'hydrogène. On donne ci-après des exemples de carbènes préférés :
10
Un autre objet de l'invention réside, à titre de produits nouveaux, en les intermédiaires, imines précurseurs de sel d'iminium répondant à la formule suivante :
dans ladite formule :
- R représente un groupe alkyle ramifié, un groupe aryle, un groupe aryle substitué,
- Ri, R2, identiques ou différents, représentent un groupe alkyle, aryle éventuellement substitué,
- ou Ri et R2 peuvent être liés ensemble pour former un spirocycle comprenant de 3 à 18 atomes,
- R'3 représentent un atome d'hydrogène, un groupe alkyle, un groupe aryle, un groupe aryle substitué, - R 4, R'5, identiques ou différents, représentent un atome d'hydrogène, un groupe alkyle, un groupe aryle, un groupe aryle substitué. Dans la formule (IVa), le groupe aryle est un groupe phényle ou naphtyle et le groupe aryle substitué est un groupe phényle ou naphtyle substitué par un ou plusieurs groupes alkyle, alkoxy, alcényle, alcynyle, cycloalkyle, aryle, aralkyle, amino, amino substitué par des groupes alkyle, cycloalkyle ; un groupe nitrile ; un atome d'halogène de préférence chlore ou fluor ; un groupe haloalkyle de préférence perfluorométhyle.
Les imines préférées répondent à la formule (IVa) dans laquelle :
- R représente un groupe tert-butyle ; un groupe phényle substitué par 3 groupes méthyle ou éthyle en position o, o' et p ; un groupe phényle substitué par 2 groupes isopropyle ou tert-butyle en position o et o' ; un groupe phényle substitué par 3 groupes isopropyle ou tert-butyle en position o, o' et p, - Ri, R2, identiques ou différents, représentent un groupe méthyle, éthyle, propyle, isopropyle, phényle, phényle substitué,
- ou Ri et R2 peuvent être liés ensemble pour former un spirocycle comprenant de 3 à 10 atomes, - R'3 représente un groupe méthyle,
- R 4, R'5, identiques ou différents, représentent un atome d'hydrogène, un groupe méthyle.
Les imines préférées selon l'invention répondent à la formule (IVa), dans laquelle au moins l'un des groupes Ri, R2 représentent un groupe aryle éventuellement substitué, de préférence phényle éventuellement substitué.
Encore plus préférentiellement, le groupe R représente un groupe aryle éventuellement substitué, de préférence phényle éventuellement substitué.
L'invention vise plus particulièrement, les imines répondant à la formule (IVa) dans laquelle : - R représente un groupe phényle substitué par 2 groupes isopropyle en position o et o' ; un groupe phényle substitué par 3 groupes méthyle ou isopropyle en position o, o' et p,
- Ri, R2, identiques ou différents, représentent un groupe méthyle, un groupe phényle, un groupe phényle substitué, - ou Ri et R2 peuvent être liés ensemble pour former un spirocycle comprenant de 3 à 10 atomes,
- R'3 représentent un groupe méthyle,
- R 4, R'5, représentent un atome d'hydrogène.
On schématise par la formule (IVai), les imines préférées qui comprennent deux groupes aryle :
dans ladite formule :
- les groupes Rs, identiques ou différents, représentent un substituant choisi parmi les groupes alkyle ou alkoxy ayant de 1 à 4 atomes de carbone, - m est le nombre de substituant égal 1 , 2 ou 3, de préférence égal à 2 ou 3,
- Rt représentent un ou plusieurs substituants ayant la signification donnée précédemment,
- R'3 représente un groupe méthyle,
- R 4, R'5, représentent un atome d'hydrogène.
L'invention vise également à titre de produits nouveaux, les sels d'iminium, précurseurs de carbènes, répondant à la formule suivante :
dans ladite formule :
- Z représente un anion de préférence, un halogénure, chlorure (sous forme CI", HCI2 " ou leur mélange) ou bromure ; un groupe acétate ; un groupe trifluoroacétate ; un groupe mésylate ; un groupe tosylate,
- R représente un groupe alkyle ramifié, un groupe aryle, un groupe aryle substitué,
- Ri, R2, identiques ou différents, représentent un groupe alkyle, un groupe aryle, un groupe aryle substitué,
- ou Ri et R2 peuvent être liés ensemble pour former un spirocycle comprenant de 3 à 18 atomes, - R'3 représentent un atome d'hydrogène, un groupe alkyle, un groupe aryle, un groupe aryle substitué,
- R 4, R'5, identiques ou différents, représentent un atome d'hydrogène, un groupe alkyle, un groupe aryle, un groupe aryle substitué, à l'exception de Ri et R2 ne peuvent pas être simultanément deux groupes méthyle ou former un cyclohexane quand R représente un groupe 1 ,3- diisopropylphényle, et Ri et R2 ne peuvent pas être un groupe méthyle et phényle ou former un cyclohexane quand R représente un groupe tert-butyle. Les sels d'iminium préférés répondent à la formule (VIa) dans laquelle :
- R représente un groupe tert-butyle ; un groupe phényle substitué par 3 groupes méthyle ou éthyle en position o, o' et p ; un groupe phényle substitué par 2 groupes isopropyle ou tert-butyle en position o et o' ; un groupe phényle substitué par 3 groupes isopropyle ou tert-butyle en position o, o' et p, - Ri, R2, identiques ou différents, représentent un groupe méthyle, éthyle, propyle, isopropyle, phényle, phényle substitué,
- ou Ri et R2 peuvent être liés ensemble pour former un spirocycle comprenant de 3 à 10 atomes, - R'3 représentent un atome d'hydrogène, un groupe méthyle,
- R 4, R'5, identiques ou différents, représentent un atome d'hydrogène, un groupe méthyle.
Encore plus préférentiellement, l'invention vise les sels d'iminium répondant à la formule (VIa) dans laquelle : - R représente un groupe phényle substitué par 2 groupes isopropyle en position o et o' ; un groupe phényle substitué par 3 groupes méthyle ou isopropyle en position o, o' et p,
- Ri, R2, identiques ou différents, représentent un groupe méthyle, un groupe phényle, un groupe phényle substitué, - ou Ri et R2 peuvent être liés ensemble pour former un spirocycle comprenant de 3 à 10 atomes,
- R'3 représentent un groupe méthyle,
- R 4, R'5, représentent un atome d'hydrogène.
On schématise par la formule (Vlai), les sels d'iminium préférés qui comprennent deux groupes aryle.
dans ladite formule :
- les groupes Rs, identiques ou différents, représentent un substituant choisi parmi les groupes alkyle ou alkoxy ayant de 1 à 4 atomes de carbone,
- m est le nombre de substituant égal 1 , 2 ou 3, de préférence égal à 2 ou 3,
- Rt représentent un ou plusieurs substituants ayant la signification donnée précédemment, - R 4, R'5, représentent un atome d'hydrogène.
Dans les formules (IVai) et (Vlai), lorsque m est égal à 2, les substituants sont préférentiellement en position ortho et ortho' par rapport à l'atome de carbone relié à l'atome d'azote, et lorsque m est égal à 3, les substituants sont en position ortho, ortho' et para par rapport à l'atome de carbone relié à l'atome d'azote.
Dans les formules (VIa) et (Vlai), Z est avantageusement un chlorure (sous forme CI", HCI2" ou leur mélange).
On donne ci-après des exemples de réalisation de l'invention donnés à titre indicatif et sans caractère limitatif.
Le rendement donné dans les exemples, correspond au rapport entre le nombre de moles de produit formées et le nombre de moles de substrat engagées.
EXEMPLES
Exemples 1 à 8 Dans cette série d'essais, on effectue l'allylation d'un aldéhyde α- disubstitué répondant à la formule (II).
On définit le protocole opératoire qui est reproduit dans les différents exemples.
Dans un réacteur équipé d'une agitation mécanique et d'un dispositif de chauffage (bain d'huile), on charge une solution d'un réactif insaturé qui est un halogénure d'allyle (1 ,3 équivalent) et un aldéhyde α-disubstitué (1 équivalent) à laquelle est ajoutée goutte à goutte, un mélange d'une solution aqueuse à 50 % en poids de soude, un solvant organique et du bromure de tétrabutylammonium (4 % molaire) à 70-800C (bain d'huile). Le solvant organique est le toluène dans tous les exemples à l'exception des exemples 2 et 3 où il s'agit du 2-isopropylbenzène.
Le mélange est agité pendant 4,5 h à 70-800C, refroidi à température ambiante puis extrait avec de l'eau distillée.
La phase aqueuse est extraite avec le solvant utilisé puis la phase organique est séchée sur MgSO4 et filtrée sur verre fritte n°4.
Le solvant du filtrat est évaporé sous pression réduite d'environ 50 mm de mercure (Rotavapeur) puis le filtrat est distillé sous pression réduite.
Les résultats obtenus sont consignés dans le tableau (I). Tableau (I)
Tableau (I) (suite)
Tableau (I) (suite)
Tableau (I) (suite)
Exemples 9 à 15 Dans cette série d'essais, on effectue la synthèse d'une imine répondant à la formule (IV) en faisant réagir une aminé aromatique avec un composé répondant à la formule (I) qui est un aldéhyde insaturé.
On donne ci-après le mode opératoire qui est utilisé dans tous les exemples. Dans un monocol, surmonté d'un Dean Starck et d'un réfrigérant, le mélange d'aldéhyde insaturé (1 ,1 équivalent) et l'aminé (1 équivalent) est mis en présence d'acide p-toluènesulfonique catalytique (2 % molaire) dans le toluène, le solvant.
La solution est portée à reflux du toluène. La formation d'eau est observée dans le Dean Starck.
Le toluène est ensuite évaporé sous pression réduite d'environ 50 mm de mercure (Rotavapeur), puis le culot est distillé sous pression réduite.
Les résultats obtenus sont consignés dans le tableau (II). Tableau (II)
Tableau (II) (suite)
Tableau (II) (suite)
Tableau (II) (suite)
Exemple 10
Dans cet exemple, on effectue la synthèse d'une imine répondant à la formule (IV) en faisant réagir une aminé aliphatique avec un composé répondant à la formule (I).
Dans un monocol, surmonté d'un réfrigérant le mélange aldéhyde insaturé (1 équivalent molaire) et te/t-butylamine (1 ,1 équivalent molaire) est mis en solution dans le solvant, le toluène et en présence de tamis moléculaire 4 Â.
Le milieu est ensuite filtré, le filtrat évaporé sous pression réduite d'environ 50 mm de mercure (Rotavapeur), puis distillé sous pression réduite.
Les résultats obtenus sont consignés dans le tableau (III). Tableau
Exemple 17
Dans cet exemple, on conduit la synthèse de l'iminium cyclique répondant à la formule générale (Vl) :
L'imine est mis en solution dans du toluène (solvant) et la solution est refroidie à 00C. Un bullage de HCI gaz est maintenu dans la solution à 00C pendant 5 heures.
On note un changement de couleur du milieu réactionnel jaune pâle à jaune foncé.
Puis, le milieu réactionnel est chauffé à 800C pendant 12 heures : un précipité blanc est observé (laine de verre). La filtration sur verre fritte N°4 et lavage à l'éther permet de récupérer une poudre blanche fine qui correspond au produit cyclisé.
Le rendement obtenu est de 80 %.
Les caractéristiques du produit obtenu sont les suivantes : - température de fusion = 242-243°C.
- RMN 1 H a (PPm)
10.55 (s, 1 H1 Ha) 7.41 (m, 1 H, Hd) 7.25(m, 2H, He) 2.62(m, 2H, Hc) 2.50(m, 2H, Hh) 2.37(s, 2H, Hg) 1.87((., 4H1 Hi) 1.65((., 4H1 Hj) 1.62(s, 1 H1 Hf) 1.27(d, 6H, Hb) 1.19(d, 6H, Hb)
Exemple 18
Dans cet exemple, on conduit la synthèse de l'iminium cyclique répondant à la formule générale (Vl) :
L'imine est mis en solution dans du toluène et la solution est refroidie à 00C.
Un bullage de HCI gaz est maintenu dans la solution à 00C pendant 5 heures.
Puis, le milieu réactionnel est chauffé à 800C pendant 12 heures, on n'observe pas de précipité mais un changement de couleur du milieu réactionnel. L'évaporation à sec du toluène sur sous pression réduite d'environ 50 mm de mercure (Rotavapeur) conduit à une poudre blanche qui est reprise à l'éther et filtré sur verre fritte N°4.
Cette poudre blanche correspond au produit cyclisé. Le rendement obtenu est de 79 %.
Les caractéristiques du produit obtenu sont les suivantes : - température de fusion = 204-2050C
- RMN 1 H a (PPm)
11.9(s, 1 H1 Ha) 7.36(m, 5H, Hg)
7.21 (m, 3H1 Hh)
3.14(d, 2H1 Hd)
2.62(m, 2H, Hb)
1.92(s, 3H1 Hc) 1.45(s, 6H1 Hf)
1.27((., 12H1 He)
Exemples 19 à 23
Les exemples suivants concernent d'autres cyclisations en milieu acide qui sont conduites en reproduisant le protocole opératoire suivant.
L'imine est mis en solution dans du toluène et la solution est refroidie à 00C.
On introduit 2 équivalents molaires de HCI dans de l'éther.
Puis, on porte progressivement à 80°C. L'évaporation à sec du toluène sous pression réduite d'environ 50 mm de mercure (Rotavapeur), conduit à une poudre blanche qui est reprise à l'éther et filtré sur verre fritte N°4.
Cette poudre blanche correspond au produit cyclisé.
Les résultats obtenus sont consignés dans le tableau (IV). Tableau (IV)
Exemple 24
Dans un réacteur de 100 ml sec sous argon, on introduit 1 ,05 g (2,90 mmol) du sel d'iminium cyclique ayant la formule donnée ci-après et 0,17 g (3,26 mmol) d'amidure de sodium et 0,02 g de t-BuOK :
On baisse la température à -78°C et l'on rajoute 25 ml de THF sec.
On laisse réagir 1 heure a -78°C et 16 heures à 25°C.
On évapore le THF sous une pression réduite de 10 mm de mercure.
On rajoute du toluène sec.
On filtre sous pression d'argon et l'on récupère la solution toluénique qui contient exclusivement le carbène suivant dont les analyses RMN confirment la structure.

Claims

REVENDICATIONS
1 - Utilisation d'un composé répondant à la formule (I)
dans ladite formule :
- w est égal à 1 ou 2,
- Ri, R2, identiques ou différents, représentent un groupe alkyle, alcényle, alcynyle, cycloalkyle, aryle, aralkyle, alkoxy, alcényloxy, alcynyloxy, aryloxy, alkoxycarbonyle,
- ou Ri et R2 peuvent être liés ensemble pour former un spirocycle comprenant de 3 à 18 atomes,
- R'1, R'2, R'3, R'4, R'5, identiques ou différents, représentent un atome d'hydrogène, un groupe alkyle, cycloalkyle, aryle, aralkyle, comme intermédiaire de fabrication d'un carbène à motif alkylaminocyclique (CAAC).
2 - Utilisation selon la revendication 1 caractérisée par le fait que le composé de formule (I) répond à l'une des formules (la) ou (Ib) :
dans laquelle :
- Ri, R2, identiques ou différents, représentent un groupe alkyle, un groupe aryle éventuellement substitué, de préférence un groupe phényle ou naphtyle éventuellement substitué,
- ou bien Ri et R2 sont liés ensemble pour former un spirocycle de type cycloalcane, mono- ou polycyclique,
- R'3, R 4, R'5, identiques ou différents, représentent un groupe alkyle,
- R 4, R'5, représentent également un atome d'hydrogène.
3 - Utilisation selon l'une des revendications 1 et 2 caractérisée par le fait que dans lesdites formules, lorsque Ri, R2 représentent un groupe aryle éventuellement substitué, le ou les substituants sont de préférence des groupes alkyle et/ou des groupes alkoxy et/ou des groupes aryle préférentiellement phényle.
4 - Utilisation selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisée par le fait que dans lesdites formules :
- Ri, R2, identiques ou différents, représentent un groupe alkyle linéaire ou ramifié ayant de 1 à 4 atomes de carbone, un groupe phényle, un groupe phényle substitué,
- ou Ri et R2 sont liés ensemble pour former un cyclopentane, un cyclohexane ou un norbornane,
- R'3, R 4, R'5 identiques ou différents, représentent un groupe alkyle linéaire ou ramifié ayant de 1 à 4 atomes de carbone et R 4, R'5 représentent également un atome d'hydrogène.
5 - Procédé de préparation d'un précurseur de carbène CAAC de formule
(Vl) :
dans ladite formule :
- R représente un groupe alkyle, cycloalkyle, aryle, aralkyle, hétéroaryle, - Ri, R2, identiques ou différents, représentent un groupe alkyle, alcényle, alcynyle, cycloalkyle, aryle, aralkyle, alkoxy, alcényloxy, alcynyloxy, aryloxy, alkoxycarbonyle,
- ou Ri et R2 peuvent être liés ensemble pour former un spirocycle comprenant de 3 à 18 atomes, - A représente un cycle comprenant 5 ou 6 atomes dont au moins l'un des atomes est un atome d'azote tel que représenté,
- L est un groupe divalent répondant à la formule suivante :
- w est un nombre égal à 1 ou 2, - R'1, R'2, R'3, R'4, R'5, identiques ou différents, représentent un atome d'hydrogène, un groupe alkyle, cycloalkyle, aryle, aralkyle, - (x) et (y) repèrent respectivement les deux liaisons établies entre l'atome de carbone porteur des groupes Ri et R2 et l'atome d'azote porteur du groupe R, - Z est un anion, caractérisé par le fait qu'il comprend au moins une étape de réaction : - du composé de formule (I) :
dans ladite formule :
- Ri, R2, R'i, R'2, R'3, R 4, R'5 et w ont la signification donnée précédemment,
- et d'une aminé primaire de formule (V) :
R-NH2 (γ) dans ladite formule :
- R représente un groupe alkyle, cycloalkyle, aryle, aralkyle, hétéroaryle,
conduisant à la formation d'une imine répondant à la formule (IV) :
R
dans ladite formule :
- R, Ri, R2, R'i, R'2, R'3, R 4, R'5 et w ont la signification donnée précédemment.
6 - Procédé selon la revendication 5 caractérisé par le fait que le composé intermédiaire de formule (I) est préparé par réaction d'un aldéhyde possédant au moins un atome d'hydrogène en position α par rapport au groupe carbonyle et un réactif insaturé, porteur d'un groupe partant, en milieu bi-phasique, en présence d'une base forte et d'un catalyseur de transfert de phase.
7 - Procédé selon la revendication 6 caractérisé par le fait que le composé intermédiaire de formule (I) est préparé par réaction : - d'un aldéhyde de formule (II) : dans ladite formule :
- Ri, R2, identiques ou différents, représentent un groupe alkyle, alcényle, alcynyle, cycloalkyle, aryle, aralkyle, alkoxy, alcényloxy, alcynyloxy, aryloxy, alkoxycarbonyle,
- ou Ri et R2 peuvent être liés ensemble pour former un spirocycle comprenant de 3 à 18 atomes, et un réactif insaturé, porteur d'un groupe partant :
dans ladite formule :
- w est un nombre égal à 1 ou 2,
- R'i, R'2, R'3, R 4, R'5, identiques ou différents, représentent un atome d'hydrogène, un groupe alkyle, cycloalkyle, aryle, aralkyle, - Y représente un groupe partant choisi parmi le brome, le chlore ou un groupe ester sulfonique de formule - OSO2 - Re, dans lequel Re est un groupe hydrocarboné.
8 - Procédé selon l'une des revendications 6 et 7 caractérisé par le fait que la base utilisée est une base minérale telle qu'un hydroxyde de métal alcalin ou alcalino-terreux, de préférence l'hydroxyde de sodium, de potassium ou de lithium ; un phosphate ou hydrogénophosphate de métal alcalin, de préférence le phosphate de sodium ou de potassium ou à une base organique, de préférence, le méthylate de sodium ou un hydroxyde d'ammonium quaternaire.
9 - Procédé selon l'une des revendications 6 à 8 caractérisé par le fait que le catalyseur de transfert de phase est un sel d'onium qui comprend un ion onium répondant à la formule générale suivante :
(F,) dans ladite formule :
- Zi représente N ou P,
- Xi, X2, X3, X4 identiques ou différents représentent :
. un groupe alkyle, linéaire ou ramifié, ayant 1 à 16 atomes de carbone et éventuellement substitué par un ou plusieurs groupements ou atomes phényle, hydroxyle, halogène, nitro, alkoxy ou alkoxycarbonyle, les groupements alkoxy ayant 1 à 4 atomes de carbone,
. un groupe alcényle, linéaire ou ramifié, ayant 2 à 12 atomes de carbone,
. un groupe aryle ayant 6 à 10 atomes de carbone, éventuellement substitué par un ou plusieurs groupements ou atomes alkyles ayant 1 à 4 atomes de carbone, alkoxy, alkoxycarbonyle, le groupe alkoxy ayant 1 à 4 atomes de carbone ou halogène, . deux desdits groupes Xi à X4 pouvant former ensemble un groupe alkylène, alcénylène ou alcadiènylène, linéaire ou ramifié ayant de 3 à 6 atomes de carbone.
10 - Procédé selon la revendication 9 caractérisé par le fait que le catalyseur de transfert de phase est le chlorure ou le bromure de tπbutylbenzylammonium ou phosphonium, le chlorure ou le bromure de tétraméthylammonium ou phosphonium, le chlorure ou le bromure de tétraéthylammonium ou phosphonium, le chlorure ou le bromure de tétrabutylammonium ou phosphonium ou la TAED.
11 - Procédé selon la revendication 5 caractérisé par le fait que le composé de type imine de formule (IV) est obtenu par réaction du composé de formule (I) avec une aminé primaire de formule (V) , en présence d'un acide protonique, fort, de préférence l'acide méthanesulfonique ou l'acide p- toluènesulfonique.
12 - Procédé selon la revendication 5 caractérisé par le fait que l'aminé de formule (V) est choisie parmi : l'isopropylamine, la sec-butylamine, la tert- butylamine, la cyclohexylamine, la 2,6-diméthylaniline, la 2,6- diisopropylaniline, la 2,6-diméthoxylaniline, la 2,6-diisopropoxylaniline, la 2,4,6- triméthylaniline, la 2,4,6-triéthylaniline, le 1 -aminonaphtalène, le 2- aminonaphtalène. 13 - Procédé selon la revendication 5 caractérisé par le fait que l'eau formée au cours de la réaction est éliminée par distillation azéotropique ou à l'aide d'un agent déshydratant de préférence du sulfate de magnésium ou un tamis moléculaire (aluminosilicate) de 4 Λ.
14 - Procédé selon la revendication 5 caractérisé par le fait qu'il comprend une étape de cyclisation du composé de formule (IV) permettant d'obtenir un sel d'iminium cyclique de formule (Vl) :
dans ladite formule :
- R, Ri, R2, A, L et Z ont la signification donnée précédemment.
15 - Procédé selon la revendication 14 caractérisé par le fait que dans le composé de formule (Vl), Z représente un halogénure, de préférence un chlorure (sous forme CI", HCI2" ou leur mélange) ou un bromure, un groupe acétate, trifluoroacétate, mésylate, tosylate.
16 - Procédé selon la revendication 14 caractérisé par le fait que le composé de formule (Vl) est obtenu à partir du sel d'iminium linéaire préparé par réaction du composé de formule (IV) et d'un acide fort, de préférence l'acide chlorhydrique préférentiellement sous forme gazeuse, puis cyclisation du sel d'iminium linéaire obtenu.
17 - Procédé de préparation d'un carbène de type CAAC obtenu répondant à la formule suivante :
dans ladite formule :
- R, Ri, R2 ont la signification donnée précédemment pour la formule (I),
- A représente un cycle comprenant 5 ou 6 atomes dont au moins l'un des atomes est un atome d'azote tel que représenté,
- L est un groupe divalent répondant à la formule suivante :
- R'i, R'2, R'3, R'4, R'5 et w ont la signification donnée précédemment,
- (x) et (y) repèrent respectivement les deux liaisons établies entre l'atome de carbone porteur des groupes Ri et R2 et l'atome d'azote porteur du groupe R. caractérisé par le fait qu'il est généré à partir du sel d'iminium cyclique de formule (Vl) obtenu selon l'une des revendications 5 à 16, en faisant réagir ce dernier avec une base forte, dans un solvant organique aprotique et dans des conditions anhydres.
18 - Procédé selon la revendication 17 caractérisé par le fait que le carbène de type CAAC obtenu répond à l'une des formules suivantes (VIIa) et (VIIb) :
dans lesdites formules :
- R, Ri, R2, ont la signification donnée pour la formule (I),
- R'3, R 4, R'5, identiques ou différents, représentent un atome d'hydrogène, un groupe alkyle, cycloalkyle, aryle, aralkyle.
19 - Procédé selon la revendication 18 caractérisé par le fait que le carbène de type CAAC obtenu répond à l'une des formules suivantes (VIIa) et (VIIb) dans lesquelles :
- R représente un groupe tert-butyle, un groupe phényle, un groupe phényle substitué par un à trois groupes alkyle ayant de 1 à 4 atomes de carbone,
- Ri, R2, identiques ou différents, représentent un groupe alkyle linéaire ou ramifié ayant de 1 à 4 atomes de carbone ou un groupe phényle,
- ou Ri et R2 sont liés ensemble pour former un cyclopentane, un cyclohexane ou un norbornane, - R'3, R 4, R'5 identiques ou différents, représentent un groupe alkyle linéaire ou ramifié ayant de 1 à 4 atomes de carbone et R 4, R'5 représentent également un atome d'hydrogène.
20 - Imine, précurseur de sel d'iminium répondant à la formule suivante :
R
dans ladite formule :
- R représente un groupe alkyle ramifié, un groupe aryle, un groupe aryle substitué, - Ri, R2, identiques ou différents, représentent un groupe alkyle, aryle éventuellement substitué,
- ou Ri et R2 peuvent être liés ensemble pour former un spirocycle comprenant de 3 à 18 atomes,
- R'3 représentent un atome d'hydrogène, un groupe alkyle, un groupe aryle, un groupe aryle substitué,
- R 4, R'5, identiques ou différents, représentent un atome d'hydrogène, un groupe alkyle, un groupe aryle, un groupe aryle substitué.
21 - Imine, précurseur de sel d'iminium selon la revendication 20 caractérisée par le fait qu'elle répond à la formule (IVa) dans laquelle le groupe aryle est un groupe phényle ou naphtyle et le groupe aryle substitué est un groupe phényle ou naphtyle substitué par un ou plusieurs groupes alkyle, alkoxy, alcényle, alcynyle, cycloalkyle, aryle, aralkyle, amino, amino substitué par des groupes alkyle, cycloalkyle ; un groupe nitrile ; un atome d'halogène de préférence chlore ou fluor ; un groupe haloalkyle de préférence perfluorométhyle.
22 - Imine, précurseur de sel d'iminium selon l'une des revendications 20 et 21 caractérisée par le fait qu'elle répond à la formule (IVa) dans laquelle :
- R représente un groupe tert-butyle ; un groupe phényle substitué par 3 groupes méthyle ou éthyle en position o, o' et p ; un groupe phényle substitué par 2 groupes isopropyle ou tert-butyle en position o et o' ; un groupe phényle substitué par 3 groupes isopropyle ou tert-butyle en position o, o' et p, - Ri, R2, identiques ou différents, représentent un groupe méthyle, éthyle, propyle, isopropyle, phényle, phényle substitué,
- ou Ri et R2 peuvent être liés ensemble pour former un spirocycle comprenant de 3 à 10 atomes, - R'3 représente un groupe méthyle,
- R 4, R'5, identiques ou différents, représentent un atome d'hydrogène, un groupe méthyle.
23 - Imine, précurseur de sel d'iminium selon l'une des revendications 20 à 22 caractérisée par le fait qu'elle répond à la formule (IVa) dans laquelle :
- R représente un groupe phényle substitué par 2 groupes isopropyle en position o et o' ; un groupe phényle substitué par 3 groupes méthyle ou isopropyle en position o, o' et p,
- Ri, R2, identiques ou différents, représentent un groupe méthyle, un groupe phényle, un groupe phényle substitué,
- ou Ri et R2 peuvent être liés ensemble pour former un spirocycle comprenant de 3 à 10 atomes,
- R'3 représentent un groupe méthyle,
- R 4, R'5, représentent un atome d'hydrogène.
24 - Sel d'iminium, précurseur de carbène répondant à la formule suivante :
dans ladite formule :
- Z représente un anion de préférence, un halogénure, chlorure (sous forme CI", HCI2 " ou leur mélange) ou bromure ; un groupe acétate ; un groupe trifluoroacétate ; un groupe mésylate ; un groupe tosylate,
- R représente un groupe alkyle ramifié, un groupe aryle, un groupe aryle substitué,
- Ri, R2, identiques ou différents, représentent un groupe alkyle, un groupe aryle, un groupe aryle substitué,
- ou Ri et R2 peuvent être liés ensemble pour former un spirocycle comprenant de 3 à 18 atomes, - R!3 représentent un atome d'hydrogène, un groupe alkyle, un groupe aryle, un groupe aryle substitué,
- R 4, R'5, identiques ou différents, représentent un atome d'hydrogène, un groupe alkyle, un groupe aryle, un groupe aryle substitué. à l'exception de Ri et R2 ne peuvent pas être simultanément deux groupes méthyle ou former un cyclohexane quand R représente un groupe 1 ,3- diisopropylphényle, et Ri et R2 ne peuvent pas être un groupe méthyle et phényle ou former un cyclohexane quand R représente un groupe tert-butyle.
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