FR2755131A1 - Procede de preparation de composes a liaison acetylenique terminale - Google Patents

Procede de preparation de composes a liaison acetylenique terminale Download PDF

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Victorin Ratovelomanana
Marie Gabrielle Commenil
Jean Philippe Gillet
Gilles Drivon
Henri Jean Caupin
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    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C51/00—Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides
    • C07C51/347—Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by reactions not involving formation of carboxyl groups
    • C07C51/377—Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by reactions not involving formation of carboxyl groups by splitting-off hydrogen or functional groups; by hydrogenolysis of functional groups

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Abstract

L'invention concerne un procédé de préparation de composés renfermant une liaison acétylénique terminale par bromation/déshydrobromation à partir du composé éthylénique correspondant, ce procédé étant caractérisé en ce que les deux étapes précitées sont effectuées en présence d'un même solvant et d'un agent de transfert de phase.

Description

DESCRIPTION
L'invention a pour objet un procédé de préparation régiosélective de composés renfermant une liaison acétylénique terminale et plus particulièrement de composés en C11.
Les composés à triple liaison terminale utilisés notamment comme intermédiaires de synthèse ont fait l'objet d'une abondante littérature.
L'acide 1 0-undécynoique est généralement obtenu par bromation de l'acide 10-undécénolque et déshydrobromation du dérivé dibromé ainsi obtenu.
La déshydrobromation est l'étape limitante du procédé en terme de rendement. Elle peut être effectuée au moyen d'amidure de sodium ou d'une base [S.M.
OSMAN et G.A. QASI, Fette. Seifen. Anstrichm. vol. 77, pp. 106-108 (1975);
M. NAKATANI et al., Bull. Chem. Soc. Jpn., vol. 59, pp.3535-3539 (1986)]. Le rendement de la réaction est généralement amélioré par l'adjonction d'un catalyseur de transfert de phase tel que le polyéthylène glycol [S. NARASIMHAN et al., Synth.
Comm., vol. 21, pp.1941-1949 (1991)] ou les ammoniums quaternaires [D.VILLEMIN et al., Synthesis, vol.3, pp.230-231 (1984); P.VINCZER et al., Synth. Comm., vol.15, pp.1257-1270 (1985) et Org. Prep. Proced. Int., vol.21, pp.232-237 (1989)1.
Le 10-undécyn-1-ol peut être préparé selon diverses méthodes: par réduction de l'acide 10-undécynolque en présence d'hydrure de lithium et d'aluminium, par réarrangement du 2- ou 3-undécyn-1-ol ou encore par bromation/déshydrobromation de 10-undécèn-1-ol. De même que pour l'acide cité ci-avant, L'étape de déshydrobromation peut être effectuée à l'aide d'amidure de sodium ou de potasse, éventuellement associée à un éther couronne agissant en tant qu'agent de transfert de phase.
Les procédés qui viennent d'être décrits opérant selon les deux étapes distinctes de bromation et déshydrobromation présentent des inconvénients.
La bromation est généralement effectuée en présence d'un solvant organique tel que l'éther diéthylique ou le tétrachlorure de carbone, lequel solvant n'est pas compatible avec l'étape ultérieure de déshydrobromation et doit être éliminé. En outre, les solvants précités s'avèrent toxiques etlou inflammables.
Le composé dibromé obtenu à l'issue de ladite étape est souvent accompagné de produits secondaires indésirables. En outre, ce composé n'est pas stable dans le temps.
Les procédés qui viennent d'être cités permettent de préparer une quantité de produit acétylénique de l'ordre de 0,5 mole. De tels procédés peuvent être qualifiés de procédés de laboratoire.
La présente invention propose un nouveau procédé de préparation de composés renfermant une liaison acétylénique terminale permettant de pallier les inconvénients précités. Elle concerne tout particulièrement les composés en C11 tels que l'acide 10-undécynofque, le 10-undécyn-1-ol et le 1-undécyne.
Plus précisément, le procédé consiste à effectuer les deux étapes de bromation du composé éthylénique correspondant et de déshydrobromation en présence d'un même solvant et d'un agent de transfert de phase.
L'emploi simultané d'un solvant, plus particulièrement le cyclohexane, et d'un agent de transfert de phase dans le procédé selon l'invention présente de nombreux avantages. II permet ainsi:
- de limiter la formation de produits secondaires lors de la bromation,
- de capter, le cas échéant, le brome libre présent à la fin de l'étape de bromation,
- I'utilisation d'un seul et même réacteur ("one-pot process" en anglais),
- d'avoir un procédé présentant une régiosélectivité élevée (2 98 %).
Le procédé selon l'invention sera mieux compris à la lumière de la description suivante:
1- Etape de bromation
La bromation est effectuée en faisant réagir un composé à liaison éthylénique terminale et du brome en présence d'un solvant et d'un agent de transfert de phase.
Le composé éthylénique est généralement choisi parmi les composés de formule: H2C=CH(CH2)n -R dans laquelle n est compris entre 0 et 15, de préférence égal à 8,
R représente COOH, CH2OH ou CH3, de préférence COOH ou
CH20H.
De manière avantageuse, on choisit l'acide 10-undécénolque, le 1 0-undé- cén-1-ol et le 1-undécène.
Le brome est généralement mis en oeuvre sous forme liquide.
Le solvant est généralement choisi parmi les solvants organiques compatibles avec la bromation, lesquels solvants sont bien connus de l'homme du métier.
De préférence, on utilise le cyclohexane.
L'agent de transfert de phase est généralement choisi parmi le groupe constitué par:
les composés de formule R1R2R3R4X+, Y- dans laquelle:
R1, R2, R3 et R4, identiques ou différents, représentent un radical alkyle en C1-C18, un au plus de ces groupements pouvant représenter un radical benzyle;
X représente N ou P, de préférence N;
Y représente Cl, Br, I ou OH, de préférence Cl ou Br.
les composés de formule R5R6R7N dans laquelle:
R5, R6, R7, identiques ou différents, représentent un radical polyoxyalkylényle, de préférence la tris[2-(2-méthoxyéthoxy)éthyl]amine.
les silanols tels que le triisopropylsilanol.
De manière avantageuse, L'agent de transfert de phase est le bromure de tétrabutylammonium, le chlorure de tricaprylméthylammonium (Aliquat8336) ou le chlorure de méthyltrialkyl (Cg-C10)ammonium (Adogen8464).
Dans l'étape de bromation, le composé éthylénique est mis en oeuvre à une concentration inférieure à 5 moles par litre de solvant, de préférence comprise entre 0,1 et 2 moles par litre.
Le rapport molaire brome/composé éthylénique est le plus souvent proche de la stoechiométrie, un excès de l'ordre de 5 à 10 % pouvant toutefois être toléré.
Le rapport molaire agent de transfert de phaselcomposé éthylénique est généralement compris entre 0,005 et 0,1, de préférence 0,02 à 0,06.
De manière classique, la réaction de bromation est avantageusement réalisée sous une agitation et par ajout continu de brome afin que la température du milieu réactionnel reste inférieure à 40"C.
A l'issue de la bromation, on récupère le dérivé dibromé en solution dans le solvant.
2 - Etape de déshydrobrnmation
On réalise la déshydrobromation du dérivé dibromé obtenu à l'étape précédente en présence d'une base et d'un co-réactif.
La base est généralement choisie parmi l'hydroxyde de sodium ou de potassium. De préférence, on utilise l'hydroxyde de sodium.
Le co-réactif est généralement choisi parmi les aminoalcools tels que le Néthylaminoéthanol et le N,N-diméthylaminoéthanol, les alcoxyalcools tels que le 2méthoxyéthanol et le 1-méthoxy-2-propanol, les diols tels que l'éthylèneglycol et les amines telles que la N,N-diméthyléthylènediamine et la N,N,N',N'-tétraméthyléthylènediamine.
De préférence, on utilise le 1-méthoxy-2-propanol et le 2-méthoxyéthanol.
La déshydrobromation est généralement réalisée en présence d'un excès de base, le rapport molaire baselcomposé éthylénique étant généralement compris entre 2 et 10, de préférence 3 et 5.
L'étape de déshydrobromation est généralement mise en oeuvre par chauffage au reflux du solvant pendant un temps pouvant varier de 2 à 30 heures.
Après chauffage, le milieu réactionnel est acidifié, par exemple à l'aide d'acide chlorhydrique et la phase organique est lavée à l'eau et concentrée. On obtient un résidu contenant le composé renfermant une liaison acétylénique terminale, lequel composé est généralement purifié, par exemple par distillation sous pression réduite ou par cristallisation.
Le composé acétylénique ainsi obtenu présente une pureté isomérique supérieure ou égale à 98 %.
Les exemples qui suivent permettent d'illustrer l'invention.
EXEMPLE 1
Dans un réacteur en verre de 2 litres muni d'un système d'agitation de type ancre, d'un réfrigérant, d'une ampoule de coulée et d'un thermomètre, on introduit 1 mole (184 g) d'acide 10-undécénoTque et 500 ml de cyclohexane. On ajoute ensuite 0,05 mole (16 g) de bromure de tétrabutylammonium.
Le milieu réactionnel est agité à une température de l'ordre de 20 à 25"C jusqu'à l'obtention d'une solution homogène.
Dans le réacteur, on coule 1,06 mole (170 g) de brome de telle sorte que la température du milieu réactionnel soit comprise entre 20"C et 30"C. Le brome est consommé au fur et à mesure de son introduction et le milieu reste homogène.
Lorsque la réaction de bromation est achevée, on ajoute à une température de l'ordre de 20 à 25"C, 200 ml de 2-méthoxyéthanol et 1 mole (40 g) de soude. Le milieu réactionnel est porté au reflux du cyclohexane (de l'ordre de 80"C) pendant 1 heure. On ajoute successivement toutes les 30 minutes 1 mole (40 g) de soude jusqu'à un total de 4 équivalents en moles, de soude par mole d'acide de départ.
Le milieu réactionnel est laissé au reflux jusqu'à la conversion totale des intermédiaires réactionnels (12 heures). On procède à l'hydrolyse acide du milieu réactionnel au moyen d'une solution d'acide chlorhydrique 5N (800 ml). La phase organique est lavée à l'eau et concentrée. Le brut réactionnel ainsi obtenu est distillé de manière classique sous pression réduite. On obtient l'acide 10-undécynoTque avec une pureté supérieure à 98 %, sans trace d'alcyne interne et avec un rendement molaire égal à 75 %.
EXEMPLE 2
Dans un réacteur en verre de 250 ml muni d'un système d'agitation de type ancre, d'un réfrigérant, d'une ampoule de coulée et d'un thermomètre, on introduit 0,1 mole (17 g) de 10-undécèn-1-ol dans 50 ml de cyclohexane. On ajoute ensuite 0,005 mole (1,6 g) de bromure de tétrabutylammonium.
Le milieu réactionnel est agité à une température de l'ordre de 20 à 250C jusqu'à l'obtention d'une solution homogène.
Dans le réacteur, on coule 0,105 mole (16,8 g) de brome tout en maintenant le milieu réactionnel à une température comprise entre 20 et 30"C. Le brome est consommé au fur et à mesure de son introduction et le milieu reste homogène.
A l'issue de la bromation, on ajoute à la température ambiante 10 ml de 2méthoxyéthanol et 4 fois 0,1 mole (16 g) de soude. Le milieu réactionnel est porté au reflux du cyclohexane (de l'ordre de 80"C).
Lorsque la déshydrobromation est terminée, on acidifie le milieu au moyen de 60 ml d'acide chlorhydrique 4N. Après l'ajout de 8 ml d'eau, la phase organique est décantée et lavée à l'eau. Le solvant est évaporé et le produit brut ainsi obtenu est distillé de manière classique sous pression réduite. On obtient le 10-undécyn-1-ol avec un rendement molaire de 75 % et une pureté isomérique en alcyne terminal de 100%.
EXEMPLES 3 à 9
On procède dans les conditions de l'exemple 1 modifié en ce que l'on utilise les co-réactifs suivants:
1 -mèthoxy-2-propanol (exemple 3)
éthylène glycol (exemple 4)
diéthyléneglycolmonométhyléther (exemple 5)
N,N, N', N'-tétraméthyléthylènediamine (exemple 6)
N,N-diméthyléthylènediamine (exemple 7)
N-éthylaminoéthanol (exemple 8)
N,N-diméthylaminoéthanol (exemple 9)
Les résultats sont présentés dans le tableau suivant. Le rendement de la réaction est mesuré par intégration de l'aire des pics obtenus par analyse en chromatographie en phase gazeuse (CPV) et exprimé en pourcentage surface (%).
Figure img00060001
<tb> EXEMPLE <SEP> CO-REACTIF <SEP> I <SEP> NaOH <SEP> I <SEP> TEMPS <SEP> DE <SEP> RENDEMENT <SEP> PURETE
<tb> <SEP> (milmole <SEP> I <SEP> (Equivalent) <SEP> I <SEP> REFLUX <SEP> CPV <SEP> ISOMERIQUE
<tb> <SEP> alcène <SEP> (heures) <SEP>
<tb> <SEP> 3 <SEP> 200 <SEP> s <SEP> 30 <SEP> 66
<tb> <SEP> 300 <SEP> 5 <SEP> 24 <SEP> 85 <SEP> 100
<tb> <SEP> 4 <SEP> 400 <SEP> 5 <SEP> 24 <SEP> 71 <SEP> 100
<tb> <SEP> 5 <SEP> 300 <SEP> 5 <SEP> 19 <SEP> 70 <SEP> 98
<tb> <SEP> 6 <SEP> 200 <SEP> 4 <SEP> 5 <SEP> 3 <SEP> 98
<tb> <SEP> 7 <SEP> 200 <SEP> 4 <SEP> 7 <SEP> 48
<tb> <SEP> 8 <SEP> 200 <SEP> 4 <SEP> 5 <SEP> 77 <SEP> 100
<tb> <SEP> 9 <SEP> 300 <SEP> 5 <SEP> 3 <SEP> 76 <SEP> 100
<tb> <SEP> 300 <SEP> 4 <SEP> 2 <SEP> 74 <SEP> 100
<tb>
EXEMPLE 10
Dans un réacteur en verre muni d'une agitation de type ancre, d'une ampoule de coulée et d'un thermomètre, on introduit 0,1 mole (19,6 g) de 1-tétradécène et 50 ml de cyclohexane. On ajoute ensuite 0,005 mole (1,6 g) de bromure de tétrabutylammonium.
Le milieu réactionnel est agité à une température de l'ordre de 20 à 25 C.
Dans le réacteur, on coule 0,105 mole (16,8 g) de brome tout en maintenant le milieu réactionnel à une température inférieure à 40 C. Le brome est consommé au fur et à mesure de son introduction.
A l'issue de la bromation, on ajoute sous agitation 15 ml de 2-méthoxyéthanol et 0,2 mole (8 g) de soude. Après 10 minutes, on ajoute successivement 2 fois 0,1 mole (4 g) de soude et on porte le milieu réactionnel au reflux du cyclohexane.
Après deux heures, on acidifie le milieu à chaud avec 60 ml d'acide chlorhydrique 4N. Après l'ajout de 10 ml d'eau, la phase organique est décantée, lavée à l'eau et séchée. Le solvant est évaporé et le produit brut est distillé sous pression réduite. On obtient le 1-tétradécyne avec un rendement molaire de 78 % et une pureté isomérique en alcyne terminal de 100 %.
EXEMPLE 11
On procède dans les conditions de l'exemple 10 modifié en ce que l'on utilise le 1-dodécène et qu'à la fin de la bromation, on ajoute successivement 6 fois 0,05 mole (2 g) de soude, on porte au reflux du cyclohexane pendant 24 heures et on acidifie avec 30 ml d'acide chlorhydrique. On obtient le 1-dodécyne avec un rendement molaire de 79 % et une pureté isomérique en alcyne terminal de 100 %.
EXEMPLE 12
Dans un réacteur de 100 litres muni d'un dispositif de chauffage, d'un système d'agitation de type ancre et surmonté d'une colonne pour reflux, on introduit 46,8 moles (8,6 kg) d'acide 10-undécénofque dans 18,3 kg de cyclohexane. On ajoute 2,34 moles (0,75 kg) de bromure de tétrabutylammonium.
Le milieu réactionnel est agité à une température de l'ordre de 20 à 25"C jusqu'à l'obtention d'une solution homogène. On ajoute ensuite 51 moles (8,16 kg) de brome de telle sorte que la température du milieu réactionnel reste inférieure à 40"C. Le brome est consommé au fur et à mesure de son introduction et le milieu reste homogène.
A l'issue de la bromation, on introduit dans le réacteur 9 kg de 2-méthoxyéthanol et successivement, en quatre fois, 187,2 moles (7,5 kg) de soude.
Le milieu réactionnel est porté au reflux du cyclohexane pendant 14 heures.
On acidifie le milieu réactionnel au moyen d'une solution aqueuse d'acide chlorhydrique à 12,8 % en poids (57,4 kg). La phase organique obtenue après décantation est lavée à l'eau et concentrée. Le produit brut obtenu est distillé sous pression réduite. On obtient l'acide 1 0-undécynoique de pureté isomérique supérieure à 97,5 % avec un rendement molaire de 69 %.

Claims (8)

  1. REVENDICATIONS
    1. Procédé de préparation de composés renfermant une liaison acétylénique terminale par bromation/déshydrobromation à partir du composé éthylénique correspondant, caractérisé en ce que les étapes de bromation et de déshydrobromation sont effectuées en présence d'un même solvant et d'un agent de transfert de phase.
  2. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le composé éthylénique a pour formule: H2C-CH-(CH2), -R dans laquelle n est compris entre 0 et 15,
    R représente COOH, CH2OH ou CH3.
  3. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que n est égal à 8.
  4. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'agent de transfert de phase est choisi parmi
    ies composés de formule R1R2R3R4X+, Y dans laquelle:
    R1, R2, R3 et R4, identiques ou différents, représentent un radical alkyle en C1-C18, un au plus de ces groupements pouvant représenter un radical benzyle;
    X représente N ou P,
    Y représente Cl, Br, I ou OH.
    R5,.R6, R7, identiques ou différents, représentent un radical polyoxyalkylényle.
    les composés de formule R5R6R7N dans laquelle:
    les silanols.
  5. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'agent de transfert de phase est choisi parmi les sels d'ammonium quaternaire.
  6. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'agent de transfert de phase est le bromure de tétrabutylammonium, le chlorure de tricaprylméthylammonium ou le chlorure de méthyltrialkyl (Cg-C10) ammonium.
  7. 7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la déshydrobromation est effectuée en présence d'un co-réactif choisi parmi les aminoalcools, les alcoxyalcools, les diols et les amines.
  8. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'aminolalcool est le 2-éthylaminoéthanol ou le N,N-diméthylaminoéthanol, I'alcoxyalcool est le 2méthoxyéthanol ou le 1-méthoxy-2-propanol, le diol est l'éthylèneglycol et l'amine est la N, N-d iméthyléthylènediamine ou la N,N,N',N'-tétraméthyléthylènediamine.
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Non-Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CHEMICAL ABSTRACTS, vol. 101, no. 19, 5 November 1984, Columbus, Ohio, US; abstract no. 170712, S. DOLEZAL ET AL.: "Alkyne acids" XP002034281 *
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