FR2830861A1 - Procede de preparation de composes mandeliques et derives - Google Patents
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Abstract
La présente invention a pour objet un procédé de préparation de composés mandéliques et plus particulièrement les composés alkoxymandéliques.Le procédé de préparation d'un composé alkoxymandélique et dérivé selon l'invention est caractérisé par le fait que l'on fait réagir un composé aromatique porteur d'au moins un groupe alkoxy et l'acide glyoxylique, en présence d'un acide protonique fort.L'invention vise également le procédé de préparation d'un aldéhyde alkoxyaromatique à partir dudit composé alkoxymandélique.
Description
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PROCEDE DE PREPARATION DE COMPOSES MANDELIQUES ET DERIVES.
La présente invention a pour objet un procédé de préparation de composés mandéliques.
L'invention concerne plus particulièrement un procédé de préparation de composés alkoxymandéliques éventuellement substitués et notamment l'acide 4méthoxymandélique et l'acide 3, 4-diméthoxymandélique.
L'invention vise également les aldéhydes aromatiques obtenus à partir desdits composés mandéliques.
Dans l'exposé qui suit de l'invention, on entend par"composés mandétiques"un composé aromatique porteur d'au moins un groupe - CHOH-COOH.
Dans l'expression composés a) koxymandé ! iques", ! e terme alkoxy" est utilisé d'une manière générique et désigne aussi bien un groupe éther dans lequel le groupe hydrocarboné est un groupe aliphatique acyclique ou cycloaliphatique, saturé, insaturé ou aromatique qu'un groupe aliphatique saturé ou insaturé porteur d'un substituant cyclique.
Les acides mandéliques sont des composés utilisés comme intermédiaires de synthèse notamment des aldéhydes aromatiques.
Plusieurs modes de synthèse des composés alkoxymandéliques sont décrits dans la littérature.
W. Bradley et al [J Chem Soc (1956) 1622-7] ont décrit un procédé de condensation de l'acide glyoxylique sur le phénol en milieu basique, puis 0alkylation de l'acide hydroxymandélique utilisé. Ledit procédé comporte un nombre important d'étapes.
A. La Mamma, A. Campiglio [Farmaco Ed. Sci. 15 (1960), 9-18] ont décrit la préparation de l'acide 3, 4-diméthoxymandélique selon un procédé passant intermédiairement par une cyanhydrine. Pour ce faire, on effectue la condensation de l'acide cyanhydrique sur l'aldéhyde vératrique, puis l'hydrolyse de la cyanhydrine intermédiaire. La mise en oeuvre d'acide cyanhydrique pose problème en raison de sa toxicité.
D'autres voies de synthèse de ce composé, ont été proposées par Dao Hung Kyong et al [J. Org. Chem. USSR 23 (9) (1987), 1732-38], et Bruce E.
Maryanoff et al [J. Med. Chem. 30 (8), (1987), 1433-54] qui consiste à faire réagir du chloroforme ou du bromoforme directement sur l'aldéhyde vératrique.
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Comme précédemment, la mise en oeuvre de chloroforme ou de bromoforme pose problème en raison du caractère toxique et volatil du bromoforme et du chloroforme.
R. Quelet et al [Bull. Soc. Chim. Fr. (1954), 932 - 934] décrivent la préparation de l'acide 3, 4-diméthoxymandélique selon une réaction de Friedel et Crafts par réaction du vératrole avec le chloral, puis hydrolyse basique de l'intermédiaire. Ce procédé induit la formation d'une quantité importante de sels ce qui pose des problèmes au niveau des rejets impliquant alors la nécéssité d'une étape supplémentaire de purification des rejets.
Les différents procédés précités sont difficilement transposables à l'échelle industrielle.
L'objet de la présente invention est de proposer un procédé permettant de remédier aux inconvénients précités.
La présente invention a précisément pour objet un procédé de préparation d'un composé alkoxymandélique et dérivé caractérisé par le fait que l'on fait réagir un composé aromatique porteur d'au moins un groupe alkoxy avec l'acide glyoxylique, ledit procédé étant caractérisé par le fait que la réaction est conduite en présence d'un acide protonique fort.
Un autre objet de l'invention est le procédé de préparation d'un aldéhyde alkoxyaromatique comprenant une étape de préparation d'un composé alkoxymandélique conduite selon le procédé de l'invention.
Le substrat intervenant dans le procédé de l'invention est un composé aromatique porteur d'au moins un groupe alkoxy dénommé par la suite éther aromatique".
Le noyau aromatique est porteur d'au moins un groupe alkoxy mais il peut être également porteur d'un ou plusieurs autres substituants. Généralement, par plusieurs substituants, on définit moins de quatre substituants par noyau aromatique.
N'importe quel substituant peut être présent dans la mesure où il n'interfère pas dans la réaction de l'invention. Des exemples de substituants sont donnés ci-après mais la liste n'est aucunement limitative.
Ainsi, le procédé de l'invention est bien adapté pour s'appliquer aux éthers aromatiques répondant à la formule suivante (1) :
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dans ladite formule (1) : - x est un nombre entier compris entre 0 et 4, - Ri représente un groupe hydrocarboné ayant de 1 à 12 atomes de carbone, qui peut être un groupe aliphatique acyclique saturé ou insaturé, linéaire ou ramifié ; un groupe cycloaliphatique saturé, insaturé ou aromatique, monocyclique ou polycyclique ; un groupe aliphatique saturé ou insaturé, linéaire ou ramifié, porteur d'un substituant cyclique, - R, identiques ou différents, représente : . un atome d'hydrogène, . un groupe alkyle, linéaire ou ramifié, ayant de 1 à 6 atomes de carbone, de préférence de 1 à 4 atomes de carbone, tel que méthyle, éthyle, propyle, isopropyl, butyle, isobutyle, sec-butyle, tert-butyle, . un groupe alcényle linéaire ou ramifié ayant de 2 à 6 atomes de carbone, de préférence, de 2 à 4 atomes de carbone, tel que vinyle, allyle, . un groupe alkoxy linéaire ou ramifié ayant de 1 à 6 atomes de carbone, de préférence de 1 à 4 atomes de carbone tel que les groupes méthoxy, éthoxy, propoxy, isopropoxy, butoxy, un groupe alkényloxy, de préférence, un groupe allyloxy ou un groupe phénoxy, . un groupe cyclohexyl, phényle ou benzyl, . un groupe acyle ayant de 2 à 6 atomes de carbone, . un groupe de formule :
dans lesdites formules, R2 représente un lien valentiel ou un groupe hydrocarboné divalent, linéaire ou ramifié, saturé ou insaturé, ayant de 1 à
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6 atomes de carbone tel que, par exemple, méthylène, éthylène, propylène, isopropylène, isopropylidène ; les groupes R3 identiques ou différents représentent un atome d'hydrogène ou un groupe alkyle linéaire ou ramifié ayant de 1 à 6 atomes de carbone ; X symbolise un atome d'halogène, de préférence un atome de chlore, de brome ou de fluor.
- deux groupes R placés sur deux atomes de carbone vicinaux peuvent former ensemble et avec les atomes de carbone qui les portent un cycle benzénique.
Dans la formule (1), R représente préférentiellement, l'un des atomes ou groupes suivants : . un atome d'hydrogène, . un groupe alkyle, linéaire ou ramifié, ayant de 1 à 4 atomes de carbone, . un groupe alkoxy linéaire ou ramifié ayant de 1 à 4 atomes de carbone, . un atome d'halogène.
. un groupe-CFs
Encore plus préférentiellement, on choisit les éthers aromatiques de formule (1) dans laquelle les groupes R identiques ou différents sont un atome d'hydrogène, un groupe méthyle ou éthyle, un groupe méthoxy ou éthoxy, un atome de chlore.
Encore plus préférentiellement, on choisit les éthers aromatiques de formule (1) dans laquelle les groupes R identiques ou différents sont un atome d'hydrogène, un groupe méthyle ou éthyle, un groupe méthoxy ou éthoxy, un atome de chlore.
Dans la formule (1), x est de préférence égal à 0 ou 1.
L'éther aromatique qui intervient dans le procédé de l'invention répond à la formule (1) dans laquelle R1 représente un groupe aliphatique acyclique, saturé ou insaturé, linéaire ou ramifié.
Plus préférentiellement, R1 représente un groupe alkyle linéaire ou ramifié ayant de 1 à 12 atomes de carbone, de préférence de 1 à 6 atomes de carbone : la chaîne hydrocarbonée pouvant être éventuellement interrompue par un hétéroatome (par exemple, l'oxygène), par un groupe fonctionnel (par exemple -CO-) et/ou porteuse de substituants (par exemple, un ou plusieurs atomes d'halogène).
Le groupe aliphatique acyclique, saturé ou insaturé, linéaire ou ramifié peut être éventuellement porteur d'un substituant cyclique. Par cycle, on entend de préférence, un cycle carbocyclique saturé, insaturé ou aromatique, de préférence cycloaliphatique ou aromatique notamment cycloaliphatique comprenant 6 atomes de carbone dans le cycle ou benzénique.
Le groupe aliphatique acyclique peut être relié au cycle par un lien valentiel, un hétéroatome ou un groupe fonctionnel et des exemples sont donnés ci-dessus.
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Le cycle peut être éventuellement substitué et à titre d'exemples de substituants cycliques, on peut envisager, entre autres, les substituants tels que R dont la signification est précisée pour la formule (1).
Ri peut représenter également un groupe carbocyclique saturé ou comprenant 1 ou 2 insaturations dans le cycle, ayant généralement de 3 à 7 atomes de carbone, de préférence, 6 atomes de carbone dans le cycle ; ledit cycle pouvant être substitué par des substituants tels que R.
Ri peut représenter également un groupe carbocyclique aromatique, de préférence monocyclique ayant généralement au moins 4 atomes de carbone, de préférence, 6 atomes de carbone dans le cycle ; ledit cycle pouvant être substitué par des substituants tels que R.
Le procédé de l'invention s'applique particulièrement bien aux éthers aromatiques de formule (1) dans laquelle le groupe Ri représente un groupe alkyle, linéaire ou ramifié, ayant de 1 à 6 atomes de carbone, de préférence de 1 à 4 atomes de carbone, tel que méthyle, éthyle, propyl, isopropyl, butyle,
isobutyle, sec-butyle, tert-butyle.
isobutyle, sec-butyle, tert-butyle.
A titre illustratif de composés répondant à la formule (1), on peut mentionner : - les monoéthers tels que l'anisole, l'éthoxybenzène (phénétole), le propoxybenzène, l'isopropoxybenzène, le butoxybenzène, l'isobutoxybenzène, le 1-méthoxynaphtalène, le 2-méthoxynaphtalène, le 2-éthoxynaphtalène ; les monoéthers substitués tels que le 2-chloroanisole, le 3-chloroanisole, le 2bromoanisole, le 3-bromoanisole, le 2-méthylanisole, le 3-méthylanisole, le 2- éthylanisole, le 3-éthylanisole, le 2-isopropylanisole, le 3-isopropylanisole, le 2propylanisole, le 3-propylanisole, le 2-allylanisole, le 2-butylanisole, le 3butylanisole, le 2-benzylanisole, le 2-cyclohexylanisole, le 1-bromo-2- éthoxybenzène, le 1-bromo-3-éthoxybenzène, le 1-chloro-2-éthoxybenzène, le 1- chloro-3-éthoxybenzène, le 1-éthoxy-2-éthylbenzène, le 1-éthoxy-3- éthylbenzène, le 1-méthoxy-2-allyloxybenzène, le 2, 3-diméthylanisole, le 2,5diméthylanisole, - les diéthers comme le vératrole, le 1,3-diméthoxybenzène, le 1,4diméthoxybenzène, le 1,2-diéthoxybenzène, le 1,3-diéthoxybenzène, le 1,2dipropoxybenzène, le 1,3-dipropoxybenzène, - les triéthers comme le 1,2, 3-triméthoxybenzène, le 1,3, 5-triméthoxybenzène, le 1,3, 5-triéthoxybenzène.
Les composés auxquels s'applique de manière plus particulièrement intéressante le procédé selon l'invention sont l'anisole, le phénétole, le vératrole.
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Conformément au procédé de l'invention, on fait appel à une solution d'acide glyoxylique. La concentration de ladite solution n'est pas critique et peut varier largement, par exemple, entre 15 et 85 % en poids. On a recours, d'une manière préférée, aux solutions commerciales dont la concentration est d'environ 50 %.
Selon le procédé de l'invention, on fait réagir sur l'éther aromatique, l'acide glyoxylique mis en oeuvre en excès.
Le rapport molaire entre l'acide glyoxylique et l'éther aromatique varie entre 0,8 et 5,0 et est choisi préférentiellement entre 1,0 et 1,3.
Intervent dans le procédé de l'invention, un acide protonique fort.
Par acide fort, on désigne dans la présente invention, un acide présentant un pKa dans l'eau inférieur ou égal à 1 et, de préférence, inférieur ou égal à-
1,0.
1,0.
Le pKa est défini comme la constante de dissociation ionique du couple acide/base, lorsque l'eau est utilisée comme solvant.
Comme exemples non limitatifs d'acides protoniques forts, on peut citer plus particulièrement les oxyacides halogénés ou non tels que l'acide sulfurique,
l'acide pyrosulfurique, l'acide perchlorique ; les acides sulfoniques halogénés 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 benzènesuifonique, 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.
l'acide pyrosulfurique, l'acide perchlorique ; les acides sulfoniques halogénés 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 benzènesuifonique, 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 sulfurique, l'acide
trifluorométhanesulfonique, l'acide méthanesulfonique.
trifluorométhanesulfonique, l'acide méthanesulfonique.
La quantité d'acide exprimée par le rapport du nombre d'équivalents de protons au nombre de moles d'éther aromatique peut varier entre environ 1 et 3, et de préférence entre 1,2 et 2.
La concentration en protons H+ dans le milieu réactionnel est élevée. Afin de préciser sa valeur, on mentionne que dans le cas de l'acide sulfurique, elle se situe entre 50 et 70 % en poids, et plus préférentiellement entre 60 et 65 % en poids.
Comme autres exemples d'acides protoniques, on peut citer les résines sulfoniques.
Ainsi, on peut mettre en oeuvre dans le procédé de l'invention, les résines sulfoniques existant sur le marché, résines commercialisées sous différentes
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dénominations commerciales. On peut citer, entre autres, les résines suivantes : TEMEX 50, AMBERLYST 15, AMBERLYST 35, AMBERLYST 36, DOWEX 50W, DUOLITE C264.
Les résines précitées qui conviennent bien à la présente invention 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. La polymérisation se fait le plus souvent en suspension et l'on obtient des billes ou des granules de polymère. Ceux-ci sont traités par de l'acide sulfurique ou sulfochlorique concentré. On obtient 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 méthylène sulfonique. Comme exemples desdites résines, on peut mentionner entre autres, la résine commercialisée sous la dénomination DUOLITE ARC 9359.
D'autres résines sont également disponibles sur le marché et l'on peut citer les résines perfluorées porteuses de groupes sulfoniques et, plus particulièrement le NAFION qui présente la structure générale donnée ci-après :
dans ladite formule, q est un nombre entier égal à 1,2, 3,-, p est compris entre 5 et 13,5 et y est égal à environ 1000.
dans ladite formule, q est un nombre entier égal à 1,2, 3,-, p est compris entre 5 et 13,5 et y est égal à environ 1000.
Le NAFION est préparé à partir d'un copolymère de tétrafluoroéthylène et de perfluoro[2- (fluorosulfonyléthoxy) -propyl] vinyl éther.
Les résines en cause peuvent être du type gel ou du type macroréticulé.
Elles sont mises en oeuvre sous la forme acide.
De nombreuses résines sont des produits disponibles sur le marché sous forme sèche ou humide. L'une ou l'autre des formes peuvent être utilisées dans le procédé de l'invention.
Elles se présentent habituellement sous forme de particules sensiblement sphériques ayant un diamètre variant de 0,3 à 1,5 mm, de préférence entre 0,5 et 1,2 mm.
Les résines précitées sont mises en oeuvre dans le procédé de l'invention et plus préférentiellement les résines ayant un squelette polystyrénique.
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Toutefois, l'invention n'exclut pas la mise en oeuvre de résines ayant un squelette d'une autre nature dans la mesure où elle porte les groupes sulfoniques adéquates.
La proportion de groupes sulfoniques par rapport à la masse polymérique peut être variable et l'on en tiendra compte lors de la détermination de la quantité de polymère à mettre en oeuvre.
La concentration en sites acides du polymère sulfonique varie avantageusement entre 1 et 10 milliéquivalents d'ions H+ par gramme de polymère sec, et, de préférence, entre 2 et 7 milliéquivalents d'ions H+ par gramme de polymère sec.
Conformément au procédé de l'invention, on fait réagir l'éther aromatique et l'acide glyoxylique, en présence d'un acide protonique fort.
La température de la réaction est choisie avantageusement entre-10 C et 20 C, de préférence entre-5 C et 15 C, et p) us préférentieiiement entre-5 C et 5 C.
Le choix de la température est déterminé par le fait que l'éther aromatique doit être soluble à la température de la réaction.
Le procédé de l'invention est généralement conduit sous pression atmosphérique. Il est possible mais non indispensable de contrôler l'atmosphère qui peut être une atmosphère de gaz inertes, de préférence d'azote.
Une variante du procédé de l'invention consiste à conduire la réaction de l'éther aromatique et de l'acide glyoxylique dans un solvant organique.
Le solvant organique est choisi de telle sorte qu'il soit inerte dans les conditions de la réaction.
Ainsi, on peut utiliser des hydrocarbures aromatiques, par exemple de type alkylbenzène et plus particulièrement le toluène ou le xylène ; des éther-oxydes aliphatiques, cycloaliphatiques ou aromatiques et, plus particulièrement, l'oxyde de dipropyl, t'oxyde de diisopropyl, t'oxyde de dibutyl, le
méthyltertiobutyléther, le diméthyléther de l'éthylèneglycol (ou glyme), le diméthyléther du diéthylèneglycol (ou diglyme) ; l'oxyde de phényle ; le dioxane, le tétrahydrofurane (THF) ; des esters d'acides carboxyliques et d'alcools aliphatiques et/ou aromatiques tels que le benzoate de méthyle, le téréphtalate de méthyle, l'adipate de méthyle, le phtalate de dibutyl ; des nitriles aliphatiques ou aromatiques comme l'acétonitrile, le propionitril, le benzonitrile ; des carboxamides linéaires ou cycliques comme le N, N-diméthylacétamide (DMAC),
le diméthylformamide (DMF), le diéthylformamide ou la 1-méthyl-2-pyrrolidinone (NMP).
méthyltertiobutyléther, le diméthyléther de l'éthylèneglycol (ou glyme), le diméthyléther du diéthylèneglycol (ou diglyme) ; l'oxyde de phényle ; le dioxane, le tétrahydrofurane (THF) ; des esters d'acides carboxyliques et d'alcools aliphatiques et/ou aromatiques tels que le benzoate de méthyle, le téréphtalate de méthyle, l'adipate de méthyle, le phtalate de dibutyl ; des nitriles aliphatiques ou aromatiques comme l'acétonitrile, le propionitril, le benzonitrile ; des carboxamides linéaires ou cycliques comme le N, N-diméthylacétamide (DMAC),
le diméthylformamide (DMF), le diéthylformamide ou la 1-méthyl-2-pyrrolidinone (NMP).
Comme solvants préférés, on fait appel au toluène.
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La quantité de solvant organique mise en oeuvre peut varier largement.
Ainsi, elle peut représenter de 100 à 2000 ml de solvant par kg d'éther aromatique et plus préférentiellement de 100 à 1000 ml de solvant par kg d'éther aromatique.
On donne ci-après un mode préféré de réalisation pratique de l'invention.
Dans un milieu réactionnel comprenant l'acide glyoxylique et l'acide fort, on introduit progressivement l'éther aromatique ou inversement. On peut également couler en parallèle d'une part l'éther aromatique et d'autre part, le mélange d'acide glyoxylique et d'acide fort.
On maintient le milieu réactionnel sous agitation et à la température choisie dans l'intervalle précité pendant une durée variable allant de 1 à 10 heures.
En fin de réaction, on sépare l'acide alkoxymandélique selon les techniques classiques de séparation, notamment par extraction à l'aide d'un solvant organique, par exemple la méthylisobutylcétone ou le toluène ou par cristallisation.
Le procédé de l'invention conduit à l'obtention de composés alkoxymandéliques qui peuvent être représentés par la formule (II) suivante :
dans ladite formule (II), R, Ri et x ayant la signification donnée dans la formule (1).
dans ladite formule (II), R, Ri et x ayant la signification donnée dans la formule (1).
Ces produits sont particulièrement intéressants car ce sont des produits intermédiaires permettant entre autres, d'obtenir par réduction, des acides alkoxyarylacétiques ou par oxydation, des acides alkoxyyarylglyoxyliques (= atkoxyary ! o-oxo acétiques) ou des aldéhydes alkoxyaromatiques.
Une application préférée de l'invention est la préparation d'aldéhydes alkoxyaromatiques, par oxydation des composés de formule (II) obtenus selon l'invention.
Un autre objet de l'invention est donc un procédé de préparation d'un aldéhyde alkoxyaromatique caractérisé par le fait qu'il consiste : - à faire réagir un composé aromatique porteur d'au moins un groupe alkoxy avec l'acide glyoxylique, en présence d'un acide protonique fort,
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- à oxyder le composé alkoxymandélique ainsi obtenu.
Conformément au procédé de l'invention, la première étape est conduite selon le procédé précédemment décrit.
En fin de réaction, on peut séparer le composé alkoxymandélique obtenu puis le soumettre à l'oxydation.
Un mode de réalisation préféré de l'invention, consiste à effectuer l'oxydation dudit composé, sans séparation du milieu réactionnel.
L'étape d'oxydation peut être conduite de plusieurs manières.
Un premier mode de réalisation consiste à effectuer l'oxydation du composé alkoxymandélique par l'oxygène ou un gaz en contenant, en présence d'un catalyseur approprié tel que par exemple, les dérivés du chrome, du cobalt, du cuivre (de préférence CuCI2) de vanadium ou d'osmium. Ainsi, on peut se référer notamment à Fr 2 461 693.
Ce gaz peut être de l'oxygène pur ou de l'oxygène dilué avec un gaz inerte, par exemple l'azote ou un gaz rare, de préférence, l'argon. On peut donc faire appel à l'air.
La quantité de catalyseur mise en oeuvre exprimée par le rapport entre le nombre de moles de catalyseur et le nombre de moles de composé alkoxymandélique varie avantageusement entre 1 et 10 %.
La quantité d'oxygène à mettre en oeuvre est adaptée en fonction de la quantité de composé mandélique, de la vitesse de la réaction et de la quantité du catalyseur.
Le rapport molaire entre l'oxygène à consommer et le composé mandélique est, de préférence, d'au moins 0,5 mais est choisi avantageusement entre 0,5 et 1,0.
Il est possible d'effectuer l'oxydation en présence d'un solvant organique qui doit être inerte dans les conditions de la réaction.
Comme solvants organiques susceptibles d'être utilisés, on peut mentionner notamment les hydrocarbures aliphatiques ou aromatiques, halogénés ou non et plus particulièrement l'hexane, l'heptane, le méthylcyclohexane, le toluène, le monochlorobenzène.
La réaction d'oxydation est conduite avantageusement à une température variant entre 600C et 100 C.
Un autre mode d'exécution est d'effectuer l'oxydation du composé alkoxymandélique à l'aide de l'acide nitrique.
On fait appel généralement à une solution d'acide nitrique dont la concentration n'est pas critique. On utilise avantageusement une solution d'acide nitrique concentré (68 %).
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La quantité d'acide nitrique mise en oeuvre est telle que le rapport entre le nombre de moles du composé alkoxymandélique et le nombre de moles de l'acide nitrique est de préférence compris entre 0,7 et 1,5 et plus préférentiellement compris entre 0,9 et 1,2.
Une variante du procédé de l'invention consiste à ajouter un sel nitreux, de préférence le nitrite de sodium ou de potassium.
La quantité de sel nitreux mis en oeuvre exprimée par le rapport entre le nombre de moles de sel nitreux et le nombre de moles d'éther aromatique varie de préférence entre 0,1 et 1 %.
L'oxydation est effectuée à une température choisie avantageusement entre 200C et 80 C, et de préférence entre 30 C et 60 C.
D'un point de vue pratique, le procédé de l'invention est facile à mettre en oeuvre car il ne nécessite pas d'avoir recours à un appareillage spécifique.
Pratiquement, le procédé de l'invention peut être mis en oeuvre de la manière décrite ci-après.
On additionne l'acide nitrique et éventuellement le sel nitreux sur le composé alkoxymandélique séparé ou bien présent dans le milieu réactionnel.
Après mise en oeuvre des réactifs, on maintient le mélange réactionnel dans la zone de température précitée.
En fin de réaction, on obtient l'aldéhyde aromatique qui peut être séparé classiquement du milieu réactionnel, notamment par extraction à l'aide d'un solvant organique, par exemple la méthylisobutylcétone ou le toluène.
Le procédé de l'invention permet d'accéder aux aldéhydes aromatiques répondant à la formule (III) :
dans ladite formule (III), R, Ri et x ayant la signification donnée dans la formule (1).
dans ladite formule (III), R, Ri et x ayant la signification donnée dans la formule (1).
Ainsi, le procédé de l'invention est particulièrement adapté à la préparation de l'aldéhyde vératrique.
On donne ci-après des exemples de réalisation de l'invention. Ces exemples sont donnés à titre illustratif et sans caractère limitatif.
Dans les exemples, on définit le taux de conversion et le rendement obtenu.
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Le taux de conversion (TT) correspond au rapport entre le nombre de substrat transformées et le nombre de moles de substrat engagées.
Le rendement (RR) correspond au rapport entre le nombre de moles de produit formées et le nombre de moles de substrat engagées.
Exemple 1
Synthèse de l'acide 4-méthoxymandélique :
Dans un réacteur en verre de 1 litre, muni d'une double enveloppe et d'un agitateur impeller3, on charge sous agitation 145,0 g d'acide sulfurique à 96, 5 %, et 160,0 g d'acide glyoxylique à 50,3 %, puis l'on refroidit à 0 C.
Synthèse de l'acide 4-méthoxymandélique :
Dans un réacteur en verre de 1 litre, muni d'une double enveloppe et d'un agitateur impeller3, on charge sous agitation 145,0 g d'acide sulfurique à 96, 5 %, et 160,0 g d'acide glyoxylique à 50,3 %, puis l'on refroidit à 0 C.
106,3 g (0,983 mol) d'anisol sont additionnés en 70 minutes sur le pied acide précédent, tout en maintenant la température en dessous de 5 C.
On obtient ainsi un précipité orangé.
La masse réactionnelle est ensuite maintenue 3 h 20 entre 0 et 50C.
Après dilution par 200,0 g d'eau, le précipité est ensuite filtré, puis séché.
On obtient ainsi un solide blanc pesant 174,7 g.
L'analyse par chromatographique liquide haute performance de ce solide montre la présence de 36,4 % d'acide 4-méthoxymandélique, et de 27,1 % d'acide bis-1, 1- (4-méthoxyphényl) acétique. On dose également 2,9 % d'acide 4méthoxymandélique dans les jus-mères.
Le rendement en acide 4-méthoxymandélique de 44, 7 %, et en acide bis- 1, 1- (4-méthoxyphényl) acétique de 35,3 %.
Les caractéristiques des produits obtenus sont les suivantes : - Acide 4-méthoxymandélique : - RMN 1H (DMSO/300 MHz/HMDS) : ô 3,67 (s, 3H, OCH3), 4,89 (s, 1 H, CH aliphatique), 6,83 (d, 2H, CH aromatique, J = 8,8 Hz), 7,25 (2H, CH aromatique), 12,4 (b, H, COOH).
- Acide bis-1, 1- (4-méthoxyphényl) acétique : - RMN 1H (DMSO/300 MHz/HMDS) : ô 3,72 (s, 6H, OCH3), 4,88 (s, 1H, CH aliphatique), 6,79 (d, 4H, CH aromatique, J = 8,5 Hz), 7,17 (d, 4H, CH aromatique, J = 8,5 Mz).
- RMN 13C : (DMSO/300 MHz/TMS) : Ô 55,2 (2 OCH3), 55,2 (CH aliphatique), 114,0, 129,6 (CH aromatique), 158,8 (C aromatique), 130,3 (C aromatique), 178,2 (COOH).
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Exemple 2
Synthèse de l'acide 3, 4-diméthoxymandélique :
Dans un réacteur en verre de 1 litre, muni d'une double enveloppe et d'un agitateur impeller@, on charge sous agitation 145,0 g d'acide sulfurique à 96, 5 %, et 160,0 9 d'acide glyoxylique à 50,3 %, puis l'on refroidit à 3-4 C.
Synthèse de l'acide 3, 4-diméthoxymandélique :
Dans un réacteur en verre de 1 litre, muni d'une double enveloppe et d'un agitateur impeller@, on charge sous agitation 145,0 g d'acide sulfurique à 96, 5 %, et 160,0 9 d'acide glyoxylique à 50,3 %, puis l'on refroidit à 3-4 C.
132,2 9 (1,000 mol) de vératrole sont additionnés en 30 minutes sur le pied acide précédent, tout en maintenant la température en dessous de 5 C. On obtient ainsi un gel orangé.
La masse réactionnelle est ensuite maintenue 3 heures entre 0 et 5 C.
Après dilution par 200,0 g d'eau, neutralisation par 340 9 d'une solution à 30 % de soude caustique et extraction par 300 9 de méthylisobutylcétone (MI BK), on obtient après concentration une huile orangée pesant 246,7 g.
L'analyse par chromatographique liquide haute performance de cette huile montre la présence de 57,9 % d'acide 3, 4-méthoxymandélique, de 5,8 % de vératrole non transformé et de 12,9 % d'acide bis-1, 1- (3, 4- diméthoxyphényt) acétique.
La conversion est donc de 89,7 %, le rendement en acide diméthoxy-3,4 mandélique de 67,3 %, et en acide bis-1, 1- (3, 4-diméthoxyphényl) acétique de 19,2%.
Les caractéristiques de ces deux composés sont : - Acide 3, 4-diméthoxy mandélique : - Fusion : 101, 9-102, 3 C (Four Mettler FP 62) - RMN 1H (DMSO/300 MHz/HMDS) : ô 3,67 (s, 6H, OCH3), 4,87 (s, 1 H, CH), 5,66 (b, H, OH), 6,85 (b, 2H, CH aromatique), 6,85 (b, 2H, CH aromatique), 6,94 (b, 1 H, CH aromatique), 12,44 (b, 1 H, COOH).
- RMN 13C : (DMSO/300 MHz/TMS) : ô 55,4 (2 OCH3), 72,1 (CH aliphatique), 110,3, 111,7, 118,9 (CH aromatique), 148,4 148,3 et 132,6 (C aromatique), 174,2 (COOH).
-Acide bis-1,1-(3,4-diméthoxyphényl)acétique : - RMN 1H (DMSO/300 MHz/HMDS) : ô 3,64 (s, 6H, OCH3), ô 3,66 (s, 6H, OCH3), 4,82 (s, 1 H, CH aliphatique), 6,83 (m, 6H, CH aromatique), 12,4 (b, 1 H, COOH).
13C.
- RMN 13C : (DMSO/300 MHz/TMS) : ô 55, 4 (4 OCH3), 55, 1 (CH aliphatique), 111, 7, 112, 6, 120, 6 (CH aromatique), 148, 4 (C aromatique), 112, 6 (COOH).
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Exemple 3
Synthèse de l'acide 3, 4-diméthoxymandélique :
Dans un réacteur en verre de 1 litre, muni d'une double enveloppe et d'un agitateur impeller', on charge sous agitation 145,0 g d'acide sulfurique à 96, 5 %, et 160,0 9 d'acide glyoxylique à 50,3 %, puis l'on refroidit à 3-4 C.
Synthèse de l'acide 3, 4-diméthoxymandélique :
Dans un réacteur en verre de 1 litre, muni d'une double enveloppe et d'un agitateur impeller', on charge sous agitation 145,0 g d'acide sulfurique à 96, 5 %, et 160,0 9 d'acide glyoxylique à 50,3 %, puis l'on refroidit à 3-4 C.
138,2 9 (1,000 mol) de vératrole sont additionnés en 70 minutes sur le pied acide précédent, tout en maintenant la température à-3-4 C.
On obtient ainsi une masse réactionnelle hétérogène laiteuse. La masse réactionnelle est ensuite maintenue 2 h 30 vers-4 C.
Après dilution par 200,0 9 d'eau, neutralisation par 320, 9 9 d'une solution à 30 % de soude caustique et extraction par 300 9 de MIBK, on obtient après concentration une huile orangée pesant 150,9 g.
L'analyse par chromatographique liquide haute performance de cette huile montre la présence de 70,0 % d'acide 3, 4-diméthoxymandélique, de 10,2 % de vératrole non transformé, et de 9,1 % d'acide bis-1, 1- (3, 4diméthoxyphényl) acétique. On dose également 0,4 % d'acide 3,4-diméthoxy mandélique dans les jus-mères.
La conversion du vératrole est donc de 84,2 %, le rendement en acide 3,4diméthoxymandélique de 72,5 %, et en acide bis-1, 1- (3, 4diméthoxyphényl) acétique de 11, 8 %.
Exemple 4
Synthèse de l'acide 3, 4-diméthoxymandélique :
Dans un réacteur en verre de 1 litre, muni d'une double enveloppe et d'un agitateur impeller@, on charge sous agitation 145,0 9 d'acide sulfurique à 96,5 %, 160,0 9 d'acide glyoxylique à 50,3 %, et 50,0 g de toluène, puis l'on refroidit à 3- 4 C.
Synthèse de l'acide 3, 4-diméthoxymandélique :
Dans un réacteur en verre de 1 litre, muni d'une double enveloppe et d'un agitateur impeller@, on charge sous agitation 145,0 9 d'acide sulfurique à 96,5 %, 160,0 9 d'acide glyoxylique à 50,3 %, et 50,0 g de toluène, puis l'on refroidit à 3- 4 C.
138,2 g (1,000 mol) de vératrole sont additionnés en 65 minutes sur le pied acide précédent, tout en maintenant la température à 4 C.
On obtient ainsi une masse réactionnelle hétérogène laiteuse.
La masse réactionnelle est ensuite maintenue 2 h 15 vers 4 C.
Après dilution par 200,0 g d'eau, neutralisation par 314,9 g d'une solution à 30 % de soude caustique et extraction par 300 g de MIBK, on obtient après concentration une huile orangée pesant 215,7 g.
L'analyse par chromatographie liquide haute performance de cette huile montre la présence de 59,1 % d'acide 3, 4-diméthoxymandélique, de 7,7 % de
<Desc/Clms Page number 15>
vératrole non transformé, et de 12,2 % d'acide bis-1, 1- (3, 4- diméthoxyphényl) acétique.
La conversion du vératrole est donc de 89,3 %, le rendement en acide 3,4diméthoxymandélique de 60,1 %, et en acide bis-1, 1- (3, 4-
diméthoxyphényl) acétique de 15, 8 %.
diméthoxyphényl) acétique de 15, 8 %.
Exemple 5
Synthèse de l'aldéhyde vératrique :
Dans un réacteur en verre de 1 litre, muni d'une double enveloppe et d'un agitateur impeller, on charge sous agitation 140,0 g d'acide sulfurique à 96, 5 %, et 160,0 g d'acide glyoxylique à 50, 3 %, puis l'on refroidit à OOC.
Synthèse de l'aldéhyde vératrique :
Dans un réacteur en verre de 1 litre, muni d'une double enveloppe et d'un agitateur impeller, on charge sous agitation 140,0 g d'acide sulfurique à 96, 5 %, et 160,0 g d'acide glyoxylique à 50, 3 %, puis l'on refroidit à OOC.
135, 8 g (0,983 mol) de vératrole sont additionnés en 70 minutes sur le pied acide précédent, tout en maintenant la température en dessous de 5 C.
On obtient ainsi un gel orangé.
La masse réactionnelle est ensuite maintenue 3 h 20 entre 0 et 5 C.
Après dilution par 200,0 g d'eau, la masse réactionnelle est chauffée à 40 C.
On ajoute alors 10 gouttes d'acide nitrique 68 %, et 1,3 g d'une solution aqueuse à 23 % de nitrite de sodium.
Une fois les vapeurs nitreuses apparues, on coule en 1 h 30 min, 81,7 g d'acide nitrique 68 %.
Des mousses apparaissent en début d'addition lors du début de dégagement de C02 et de NO.
On maintient à 45 C pendant 30 minutes, puis l'on refroidit la masse réactionnelle homogène brune légèrement hétérogène, et l'extrait par 200 g de toluène.
Après filtration de l'insoluble (2,9 g), décantation du filtrat, la phase organique est lavée par 100 g d'une solution à 10 % de Na2C03, puis par 100 g d'eau.
La phase organique lavée est ensuite concentrée à sec.
On obtient alors une huile pesant 126,6 g (chromatographique liquide haute performance : 73,6 % d'aldéhyde vératrique, 14,9 % de vératrole non transformé, et 1,0 % de dérivé Bis).
Les divers analyses par chromatographie liquide haute performance conduisent à un taux de conversion de 84,8 % et un rendement en aldéhyde vératrique de 61,0 %.
Claims (1)
- 6 atomes de carbone tel que, par exemple, méthylène, éthylène, propylène, isopropylène, isopropylidène ; les groupes R3 identiques ou différents représentent un atome d'hydrogène ou un groupe alkyle linéaire ou ramifié ayant de 1 à 6 atomes de carbone ; X symbolise un atome d'halogène, de préférence un atome de chlore, de brome ou de fluor.- deux groupes R placés sur deux atomes de carbone vicinaux peuvent former ensemble et avec les atomes de carbone qui les portent un cycle benzénique.3 - Procédé selon la revendication 2 caractérisé par le fait que le composé aromatique répond à la formule (1) dans laquelle les groupes R, identiques ou différents, représentent l'un des atomes ou groupes suivants : . un atome d'hydrogène, . un groupe alkyle, linéaire ou ramifié, ayant de 1 à 4 atomes de carbone, . un groupe alkoxy linéaire ou ramifié ayant de 1 à 4 atomes de carbone, . un atome d'halogène.. un groupe-CFs 4 - Procédé selon l'une des revendications 2 et 3 caractérisé par le fait que le composé aromatique répond à la formule (1) dans laquelle les groupes R, identiques ou différents, représentent un atome d'hydrogène, un groupe méthyle ou éthyle, un groupe méthoxy ou éthoxy, un atome de chlore.5 - Procédé selon l'une des revendications 2 à 4 caractérisé par le fait que le composé aromatique répond à la formule (1) dans laquelle x est égal à 0 ou 1.6 - Procédé selon l'une des revendications 2 à 5 caractérisé par le fait que le composé aromatique répond à la formule (1) dans laquelle R1 représente : - un groupe aliphatique acyclique, saturé ou insaturé, linéaire ou ramifié, de préférence un groupe alkyle linéaire ou ramifié ayant de 1 à 12 atomes de<Desc/Clms Page number 18>carbone, de préférence de 1 à 6 atomes de carbone : la chaîne hydrocarbonée pouvant être éventuellement interrompue par un hétéroatome, un groupe fonctionnel et/ou porteuse d'un substituant, - un groupe aliphatique acyclique, saturé ou insaturé, linéaire ou ramifié porteur d'un substituant cyclique éventuellement substitué : ledit groupe acyclique pouvant être relié au cycle par un lien valentiel, un hétéroatome ou un groupe fonctionnel, - un groupe carbocyclique saturé ou comprenant 1 ou 2 insaturations dans le cycle, ayant généralement de 3 à 8 atomes de carbone, de préférence, 6 atomes de carbone dans le cycle ; ledit cycle pouvant être substitué.- un groupe carbocyclique aromatique, de préférence monocyclique ayant généralement au moins 4 atomes de carbone, de préférence, 6 atomes de carbone dans le cycle ; ledit cycle pouvant être substitué.7 - Procédé selon la revendication 2 caractérisé par le fait que le composé aromatique répond à la formule générale (1) dans laquelle R1 représente un groupe alkyle linéaire ou ramifié ayant de 1 à 4 atomes de carbone, de préférence un groupe méthyle.8 - Procédé selon la revendication 1 caractérisé par le fait que le composé aromatique est l'anisole, le phénétole ou le vératrole.9 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 8 caractérisé par le fait que la solution aqueuse d'acide glyoxylique à une concentration variant de 15 à 85 % en poids, de préférence aux environs de 50 % en poids.10 - Procédé selon la revendication 1 caractérisé par le fait que l'acide fort est un acide présentant un pka dans l'eau inférieur ou égal à 1 et de préférence inférieur ou égal à-1, 0.11 - -Procédé selon la revendication 10 caractérisé par le fait que l'acide fort est un oxyacide halogéné ou non, de préférence l'acide sulfurique, l'acide pyrosulfurique, l'acide perchlorique ; un acide sulfonique halogéné, ou non de préférence l'acide fluorosulfonique, l'acide chlorosulfonique ou l'acide
trifluorométhanesulfonique, l'acide méthanesuifonique, l'acide éthanesulfonique, l'acide éthanedisulfonique, l'acide benzènesulfonique, les acides benzènedisulfoniques, les acides toluènesulfoniques, les acides xylènesulfonique, les acides naphtalènesulfoniques et les acides<Desc/Clms Page number 19>naphtalènedisulfoniques ; un acide halogénocarboxylique, de préférence l'acide trichloroacétique.12--Procédé selon l'une des revendications 10 et 11 caractérisé par le fait que l'acide fort est l'acide sulfurique, l'acide trifluorométhanesulfonique, l'acide méthanesulfonique.13 - Procédé selon l'une des revendications 10 à 12 caractérisé par le fait que la quantité d'acide exprimée par le rapport du nombre d'équivalents de protons au nombre de moles d'éther aromatique varie entre environ 1 et 3, et de préférence entre 1,2 et 2.14 - Procédé selon l'une des revendications 10 à 13 caractérisé par le fait que la concentration en protons H+ dans le milieu réactionnel se situe entre 50 et 70 % en poids, et plus préférentiellement entre 60 et 65 % en poids.15 -- Procédé selon la revendication 10 caractérisé par le fait que l'acide fort est un polymère porteur de groupes sulfoniques.16 - Procédé selon la revendication 15 caractérisé par le fait que le polymère sulfonique est un copolymère styrène-divinylbenzène sulfoné, un copolymère phénol-formaldéhyde sulfoné, un copolymère tétrafluoroéthylène-perfluoro[2- (fluorosulfonyléthoxy)-propyl] vinyl éther.17 - Procédé selon la revendication 15 caractérisé par le fait que le polymère sulfonique est choisi parmi les résines suivantes : TEMEX 50, AMBERLYST 15, AMBERLYST 35, AMBERLYST 36, DOWEX 50 W ; DUOLITE ARC 9359, DUOLITE C264, NAFION.18-Procédé selon l'une des revendications 15 à 17 caractérisé par le fait que la concentration en sites acides du polymère sulfonique varie entre 1 et 10 milliéquivalents d'ions H+ par gramme de polymère sec, de préférence entre 2 et 7 milliéquivalents d'ions H+ par gramme de polymère sec.19 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 18 caractérisé par le fait que la réaction de l'éther aromatique et de l'acide glyoxylique est conduite dans un solvant organique, de préférence choisi parmi les hydrocarbures aromatiques ; les éther-oxydes aliphatiques, cycloaliphatiques ou aromatiques ; les esters<Desc/Clms Page number 20>d'acides carboxyliques et d'alcools aliphatiques et/ou aromatiques ; les nitriles aliphatiques ou aromatiques ; les carboxamides linéaires ou cycliques ; la 1- méthyl-2-pyrrolidinone (NMP).20 - Procédé selon la revendication 1 caractérisé par le fait que la température de la réaction est choisie entre - 100C et 20 C, de préférence entre - 50C et 15 C, et plus préférentiellement entre - 50C et 5 C.21-Procédé de préparation d'un aldéhyde alkoxyaromatique caractérisé par le fait qu'il consiste : - à faire réagir un composé aromatique porteur d'au moins un groupe alkoxy avec l'acide glyoxylique, en présence d'un acide protonique fort selon le procédé décrit dans l'une des revendications 1 à 20, - à oxyder le composé alkoxymandélique ainsi obtenu.22 - Procédé selon la revendication 21 caractérisé par le fait que l'on effectue l'oxydation du composé alkoxymandélique par l'oxygène ou un gaz en contenant, en présence d'un catalyseur de préférence les dérivés du chrome, du cobalt, du cuivre (de préférence CuCis) de vanadium ou d'osmium.23 - Procédé selon la revendication 21 caractérisé par le fait que l'on effectue l'oxydation à l'aide de l'acide nitrique.24 - Procédé selon la revendication 23 caractérisé par le fait que l'on ajoute un sel nitreux, de préférence le nitrite de sodium ou de potassium.25 - Procédé selon l'une des revendications 23 et 24 caractérisé par le fait que l'oxydation est effectuée à une température choisie entre 200C et 80 C, et de préférence entre 300C et 60 C.26 - Procédé selon l'une des revendications 23 à 25 caractérisé par le fait que l'aldéhyde obtenu est l'aldéhyde vératrique.
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