WO2003106463A1 - Method for preparing magnesium dihalides and dialkyl magnesium derivatives - Google Patents

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WO2003106463A1
WO2003106463A1 PCT/FR2003/001683 FR0301683W WO03106463A1 WO 2003106463 A1 WO2003106463 A1 WO 2003106463A1 FR 0301683 W FR0301683 W FR 0301683W WO 03106463 A1 WO03106463 A1 WO 03106463A1
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magnesium
alkyl
dialkyl
compound
reaction
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PCT/FR2003/001683
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Inventor
Larissa Chtcheglova
Stéphane CARLOTTI
Alain Deffieux
Nicolas Poirier
Marianne Barbier
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Mssa
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07FACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F3/00Compounds containing elements of Groups 2 or 12 of the Periodic Table
    • C07F3/02Magnesium compounds

Definitions

  • the present invention relates, on the one hand, to a process for the preparation in a hydrocarbon medium of activated magnesium dihalides and, from these compounds, to dialkyl-magnesium derivatives having secondary or tertiary alkyl groups and, on the other hand, the use of the corresponding derivatives as well as their solutions in hydrocarbons.
  • Dialkyl magnesium compounds are widely used as intermediates in many chemical reactions. They are used, for example, in organic synthesis, as catalysts for the polymerization of olefins (see US Patent 6,187,883). They can also be used as starting materials for the synthesis of other organometallic derivatives.
  • a method of synthesis of dialkyl-magnesians very well known and published in the early sixties by Cowan and Mosher in Journal of Organic Chemistry, 27, 1 (1962), consists in reducing the alkyl mercurics with magnesium metal according to the reaction 1:
  • the first is to react the magnesium metal with n-butyl chloride.
  • a mixture of di-n-butyl magnesium and activated magnesium chloride is then formed.
  • the next step consists in adding sec-butyl lithium to this mixture to form the mixed n-butyl, s-butyl-magnesium derivative according to the reaction.
  • Dialkyl-magnesians having two secondary or tertiary alkyl groups have certain advantages of solubility and reactivity with respect to derivatives having primary or primary and secondary alkyl groups. This is the case, for example, when these are used as co-initiators with an alkyllithium in anionic polymerization of styrene. Indeed, the formation of two polystyrene chains per atom of magnesium is observed, whereas only one increases when n, s-dibutyl-magnesium is used, and none in the case of n, n-dibutylmagnesium (see A. Deffieux et al., Macromol. Chem. Phys., 202, 3219, 2001).
  • RrMgX petroleum hydrocarbon > R 2 Mg + MgCl 2 (c) codistillation where Rr represents a branched alkyl group (primary with branching, secondary, or tertiary).
  • the ether, part of which is complexed with dialkyl magnesium, must then be removed to be replaced by a hydrocarbon solvent. This can be achieved according to two different approaches: elimination by evaporation under vacuum at 80 ° C., leading to the drying of the dialkyl magnesium with the risk of its degradation, or co-distillation of the ether in the presence of hydrocarbon solvents introduced in several times.
  • the synthesis is carried out by reaction of an activated magnesium halide with branched alkyl lithiums according to reaction 8.
  • MgCl formed by reaction between magnesium powder and n-amyl chloride in benzene according to the procedure described by Glaze and Selman (see J. Organometal. Chem., 5, 477, 1966).
  • the MgCl 2 must be separated from the soluble di-amyl magnesium formed, then washed four times with pure benzene, before being reacted with in particular sec-butyl lithium or ter-butyl lithium. This method proves to be long and costly and limits the possibility of industrially developing the synthesis of secondary and tertiary dialkyl magnesium without the use of ether.
  • the object of the invention is to provide a simple and effective process for the preparation, in a purely hydrocarbon medium and in the absence of any additive or complexing solvent, of magnesium dihalides and , directly from these, dialkyl-magnesium derivatives having branched alkyl groups, in particular secondary or tertiary, that is to say whose carbon bound to magnesium is substituted respectively by two or three alkyl groups.
  • the subject of the invention is a process for the selective preparation of magnesium dihalide activated in anhydrous hydrocarbon solvent medium by reaction of metallic magnesium in divided form with an alkyl halide having one or more alkyl branches on the carbon atoms of ⁇ or ⁇ carbon halogen.
  • the dihalide is preferably a dichloride or a dibromide.
  • the alkyl halide is primary and has at least one alkyl branch on the carbon at ⁇ of that carrying the halogen.
  • the reaction can be carried out batchwise in a reactor, or continuously in a tabular reactor.
  • the solvents used are preferably linear or cyclic aliphatic hydrocarbon solvents and the aromatic hydrocarbon solvents, optionally as a mixture.
  • the invention also relates to a process for the preparation of a dialkyl-magnesium compound by reaction of an alkyl-lithian compound and a magnesium dihalide prepared by the above process.
  • the dialkyl magnesium compound has two secondary or tertiary alkyl groups. It can be prepared directly in situ by adding the alkyl lithian compound to the magnesium dihalide solution. It can also be prepared, either semi-continuously using two cascade reactors, one serving to prepare the magnesium dihalide and the other the dialkyl-magnesium compound, or continuously in a tubular reactor. Description of the invention
  • the process essentially consists in preparing, in anhydrous hydrocarbon solvent, a halide, in particular anhydrous magnesium chloride or bromide, by action on the powdered magnesium, in turn or in any other form, of a chloride or d 'a branched alkyl bromide X-Rr, the general formula of which is given in formula 9.
  • the process can be stopped at this stage or continued so as to react directly on this hydrocarbon solution of magnesium halide in situ or in a separate step, a secondary or tertiary alkyl-lithiated derivative, of general formula 10.
  • Rr branched alkyl
  • R ⁇ , R' ⁇ , R ⁇ , R' ⁇ , R hydrogen or linear or branched alkyl group
  • R j , R 2 linear or branched alkyl group
  • R 3 hydrogen or linear or branched alkyl group
  • the halogen of which is attached to a methylene carbon -CH 2 -, and having at least one alkyl branch on the carbon at ⁇ of the halogen (groups R ⁇ and / or R ' ⁇ ) and / or two branches on ⁇ carbon (R ⁇ and / or R ' ⁇ groups ).
  • the process is particularly advantageous because of the purity and the very high reactivity of the magnesium dihalides thus formed in a purely hydrocarbon medium.
  • the magnesium dihalides prepared according to the invention can be directly used to carry out the synthesis of organomagnesium derivatives, in particular the secondary and / or tertiary di-alkyl derivatives of magnesium. For this, it suffices to carry out a simple addition to this reaction medium of secondary or tertiary alkyl lithium or their mixture in stoichiometric quantity according to reaction 12.
  • the yield of magnesium dihalide is calculated from the total halogen level in the solid fraction, isolated by filtration, washed with anhydrous solvent and dried under dynamic vacuum for several hours.
  • the mass percentage of halogen is determined by turbidimetric determination after reaction of the sample with AgNO 3 .
  • % Mg 100 -% MgX 2 .
  • the absence or concentration of Grignard type compounds (R2Mg / MgX2 or RMgX) possibly formed is checked by analysis and assay by atomic absorption of the magnesium content of the hydrocarbon liquid phase.
  • the dialkyl-magnesium yield is determined by assay by atomic absorption of the magnesium content of the hydrocarbon solution after filtration and elimination of the solid phase.
  • the amount of lithium chloride formed during the alkylation reaction and present in the solid fraction is determined by adsoption atomic.
  • the possible presence of unreacted alkyl lithium is checked by atomic absorption assay of the lithium content of the hydrocarbon solution.
  • a mass of 19.4 g (0.8 mol) of magnesium powder (100 mesh) and a few iodine crystals are placed in a 1000 ml flask with a rounded bottom, fitted with 3 necks and equipped with a condenser. reflux. The flask is heated to vaporize the iodine, then cooled. The magnesium is suspended in 20 ml of hexane. A solution of 74 g (0.8 mol) of iso-butyl chloride in 350 ml of hexane is added slowly over an hour to the flask. The mixture is heated to reflux and stirred for 24 hours. After filtration and elimination of the liquid phase and volatile compounds, the yield of activated magnesium chloride is approximately 50% compared to the theoretical yield and 0.2 mol of magnesium chloride is obtained.
  • a mass of 0.243 g (0.01 mol) of magnesium powder (100 mesh) and a few iodine crystals are placed in a 100 ml flask with a rounded bottom, fitted with 2 necks and equipped with a reflux condenser. The flask is heated to vaporize the iodine, then cooled. A solution of 2.74 g (0.02 mol) of isobutyl bromide in 18 ml of cyclohexane is added to the flask over 10 min. The mixture is stirred with reflux for 8 h. The magnesium bromide yield is determined by assaying the bromine in the solid phase. It is close to 100% compared to the theoretical yield and all the iso-butyl bromide is consumed.
  • a mass of 38.9 g (1.6 mol) of magnesium powder (100 mesh) and a few iodine crystals are placed in a 1000 ml flask with a rounded bottom, fitted with 3 necks and equipped with a condenser. reflux. The flask is heated to vaporize the iodine, then cooled. The magnesium is suspended in 20 ml of hexane. A solution of 148.1 g (1.6 mol) of iso-butyl chloride in 500 ml of hexane is added slowly for one hour to the flask. The mixture is heated to reflux and stirred for 24 hours. The yield of activated magnesium chloride is determined as previously on a sample of the solid phase.
  • a mass of 0.486 g (0.02 mol) of magnesium powder (100 mesh) and a few iodine crystals are placed in a 1000 ml flask with a rounded bottom, fitted with 2 necks and equipped with a reflux condenser. The flask is heated to vaporize the iodine, then cooled. A solution of 1.85 g (0.02 mol) of isobutyl chloride in 18 ml of cyclohexane is added to the flask over 10 min. The mixture is heated to reflux and stirred for 9 hours. The yield of magnesium chloride is approximately 40% compared to the theoretical yield and 0.004 mol of magnesium chloride is obtained. The suspension is then transferred and stored under an inert atmosphere in a 1000 ml flask with a rounded bottom serving as a second reactor.
  • a mass of 0.486 g (0.02 mol) of magnesium powder (100 mesh) and a few iodine crystals are placed in a 100 ml flask with a rounded bottom, fitted with 2 necks and equipped with a reflux condenser. The flask is heated to vaporize the iodine, then cooled. A solution of 2.74 g (0.02 mol) of isobutyl bromide in 18 ml of cyclohexane is added to the flask for 10 min. The mixture is stirred with reflux for 7 h. The yield of magnesium bromide, determined by assaying bromine in the solid phase, is approximately 80% relative to the theoretical yield and 0.008 mol of magnesium bromide is obtained.
  • a mass of 0.486 g (0.02 mol) of magnesium powder (100 mesh) and a few iodine crystals are placed in a 100 ml flask with a rounded bottom, fitted with 2 necks and equipped with a reflux condenser. The flask is heated to vaporize the iodine, then cooled. A solution of 3.02 g (0.02 mol) of isoamyl bromide in 18 ml of cyclohexane is added to the flask for 10 min. The mixture is stirred with reflux for 4 h between 92 and 94 ° C. The yield of magnesium bromide is approximately 80% compared to the theoretical yield and 0.008 mol of magnesium bromide is obtained.
  • a mass of 0.486 g (0.02 mol) of magnesium powder (100 mesh) and a few iodine crystals are placed in a 100 ml flask with a rounded bottom, fitted with 2 necks and equipped with a reflux condenser. The flask is heated to vaporize the iodine, then cooled. A solution of 2.74 g (0.02 mol) of isobutyl bromide in 18 ml of cyclohexane is added to the flask for 10 min. The mixture is stirred with reflux for 7 h. The yield of magnesium bromide is approximately 80% compared to the theoretical yield and 0.008 mol of magnesium bromide is obtained.

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Abstract

The invention concerns a method for selective preparation of a magnesium dihalide activated in anhydrous hydrocarbon solvent medium by reacting metallic magnesium in divided form with an alkyl halide having one or more alkyl branches on the carbon atoms in α or β of the halogenated carbon. The invention enables the use of a solvent free of complexing additive. The invention also concerns a method for preparing a magnesium-dialkyl compound by reacting a lithium-alkyl compound and a magnesium dihalide prepared by the above method.

Description

Procédé de préparation de dihalogénures de magnésium et de dérivés dialkyl-magnésiens Process for the preparation of magnesium dihalides and dialkyl-magnesium derivatives
Domaine de l'inventionField of the invention
La présente invention concerne, d'une part, un procédé pour la préparation en milieu hydrocarboné de dihalogénures de magnésium activés et, à partir de ces composés, de dérivés dialkyl-magnésiens possédant des groupements alkyles secondaires ou tertiaires et, d'autre part, l'utilisation des dérivés correspondants ainsi que leurs solutions dans les hydrocarbures.The present invention relates, on the one hand, to a process for the preparation in a hydrocarbon medium of activated magnesium dihalides and, from these compounds, to dialkyl-magnesium derivatives having secondary or tertiary alkyl groups and, on the other hand, the use of the corresponding derivatives as well as their solutions in hydrocarbons.
Etat de la techniqueState of the art
Les composés de type dialkyl-magnésium sont très largement utilisés comme intermédiaires dans de nombreuses réactions chimiques. Ils sont utilisés, par exemple, en synthèse organique, en tant que catalyseurs de polymérisation des oléfines (voir brevet US 6,187,883). Ils peuvent être également utilisés comme produits de départ pour la synthèse d'autres dérivés organométalliques. Une méthode de synthèse des dialkyl-magnésiens, très connue et publiée au début des années soixante par Cowan et Mosher dans Journal of Organic Chemistry, 27, 1 (1962), consiste à faire une réduction des alkyl-mercuriques par du magnésium métal selon la réaction 1 :Dialkyl magnesium compounds are widely used as intermediates in many chemical reactions. They are used, for example, in organic synthesis, as catalysts for the polymerization of olefins (see US Patent 6,187,883). They can also be used as starting materials for the synthesis of other organometallic derivatives. A method of synthesis of dialkyl-magnesians, very well known and published in the early sixties by Cowan and Mosher in Journal of Organic Chemistry, 27, 1 (1962), consists in reducing the alkyl mercurics with magnesium metal according to the reaction 1:
R2Hg + Mg *- R2Mg + HgR 2 Hg + Mg * - R 2 Mg + Hg
(réaction 1)(reaction 1)
Mais, l'utilisation de cette méthode est très limitée en raison du coût élevé des alkyl- mercuriques et des problèmes de toxicité liés à leur manipulation. Une autre méthode est basée sur l'élimination, en présence de dioxane, d'halogénure de magnésium à partir d'une solution éthérée de réactifs de Grignard. L'addition de dioxane au milieu conduit à la formation d'un complexe insoluble entre MgX2 et le dioxane qui précipite selon la réaction 2 (cf. Schlenk, Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft, 64, 734, 193 L). 2 RMgX (Et2O) C4H8°2 R2Mg + C4H8O2 . MgX2 insolubleHowever, the use of this method is very limited due to the high cost of alkyl mercurics and the toxicity problems associated with their handling. Another method is based on the elimination, in the presence of dioxane, of magnesium halide from an ethereal solution of Grignard reagents. The addition of dioxane to the medium leads to the formation of an insoluble complex between MgX 2 and the dioxane which precipitates according to reaction 2 (cf. Schlenk, Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft, 64, 734, 193 L). 2 RMgX (Et 2 O) C4H8 ° 2 R 2 Mg + C 4 H 8 O 2 . Insoluble MgX 2
(réaction 2)(reaction 2)
Un inconvénient majeur de cette méthode est la présence d'éther (dioxane) dont une partie est complexée au dérivé magnésien. Ces dérivés organiques oxygénés, même en très faible quantité, sont souvent indésirables pour de nombreuses applications comme, par exemple, en catalyse de polymérisation, où ils peuvent intervenir comme poison des espèces actives (Ziegler-Natta) ou modifier la stéréochimie des réactions (diènes).A major drawback of this method is the presence of ether (dioxane), part of which is complexed with the magnesium derivative. These oxygenated organic derivatives, even in very small quantities, are often undesirable for numerous applications such as, for example, in polymerization catalysis, where they can act as poison for active species (Ziegler-Natta) or modify the stereochemistry of reactions (dienes ).
Une méthode de synthèse de di-«-alkyl-magnésiens, portant des chaînes alkyle linéaires de cinq atomes de carbone ou plus, solubles dans les solvants hydrocarbonés et exempts de toutes traces d'éther, a été mise au point par Glaze et Selman, J. Organometal. Chem., 5, 477, (1966), par réaction directe du magnésium métal avec un halogénure d'alkyle selon la réaction 3 :A method for the synthesis of di - "- alkyl-magnesians, carrying linear alkyl chains of five or more carbon atoms, soluble in hydrocarbon solvents and free from all traces of ether, was developed by Glaze and Selman, J. Organometal. Chem., 5, 477, (1966), by direct reaction of magnesium metal with an alkyl halide according to reaction 3:
2 Mg + 2 RC1 >- R2Mg + MgCl2 2 Mg + 2 RC1> - R 2 Mg + MgCl 2
(réaction 3)(reaction 3)
Cependant, les solutions hydrocarbonées de ces dérivés magnésiens avec des groupes alkyle linéaires ont une viscosité très élevée, ce qui rend très difficile leur manipulation, ainsi que l'obtention de produits exempts d'impuretés solides. La présence de groupes alkyle linéaires favorise des états d'association très élevés, ce qui réduit la réactivité de ces dérivés.However, the hydrocarbon solutions of these magnesium derivatives with linear alkyl groups have a very high viscosity, which makes them very difficult to handle, as well as obtaining products free of solid impurities. The presence of linear alkyl groups promotes very high states of association, which reduces the reactivity of these derivatives.
Les solutions de dérivés magnésiens porteurs d'un groupement alkyle secondaire selon la formule 4, comme le n,s-dibutyl-magnésium, sont au contraire limpides et très fluides.Solutions of magnesium derivatives carrying a secondary alkyl group according to formula 4, such as n, s-dibutyl-magnesium, on the contrary are clear and very fluid.
R- CH2— CH2 - Mg- CH- CH2— RR- CH 2 - CH 2 - Mg- CH- CH 2 - R
CH3 (formule 4) La synthèse du n,s-dibutyl-magnésium dans les hydrocarbures peut se faire en deux étapes en l'absence de tout additif complexant, comme décrit dans le brevet USCH 3 (formula 4) The synthesis of n, s-dibutyl-magnesium in hydrocarbons can be done in two stages in the absence of any complexing additive, as described in the US patent
3,755,478. La première consiste à faire réagir le magnésium métal avec du chlorure de n-butyle. Un mélange de di-n-butyl-magnésium et de chlorure de magnésium activé est alors formé. L'étape suivante consiste en l'addition de sec-butyl-lithium à ce mélange pour former le dérivé mixte n-butyl,s-butyl-magnésium selon la réaction3755478. The first is to react the magnesium metal with n-butyl chloride. A mixture of di-n-butyl magnesium and activated magnesium chloride is then formed. The next step consists in adding sec-butyl lithium to this mixture to form the mixed n-butyl, s-butyl-magnesium derivative according to the reaction.
5 :5:
2 n-BuCl + 2 Mg hydrocarbure > (n-Bu)2Mg + MgCl2 ^^ > 2 n,s-Bu2Mg + LiCl2 n-BuCl + 2 Mg hydrocarbon > (n-Bu) 2 Mg + MgCl 2 ^^> 2 n, s-Bu 2 Mg + LiCl
(réaction 5)(reaction 5)
Les dialkyl-magnésiens possédant deux groupements alkyle secondaires ou tertiaires présentent certains avantages de solubilité et réactivité vis-à-vis des dérivés ayant des groupes alkyles primaires ou primaire et secondaire. C'est le cas, par exemple, lorsque ceux-ci sont utilisés en tant que co-amorceurs avec un alkyllithium en polymérisation anionique du styrène. En effet, la formation de deux chaînes polystyrène par atome de magnésium est observée, alors qu'une seule croît lorsque le n,s-dibutyl-magnésium est utilisé, et aucune dans le cas du n,n-dibutylmagnésium (voir A. Deffieux et al., Macromol. Chem. Phys., 202, 3219, 2001). Cependant, Kamienski et Eastham (voir J. Organic Chem., 34, 1116, 1968) ont montré que les dérivés di-sec-alkyl-magnésiens ne pouvaient pas être directement synthétisés par réaction du magnésium métal avec des halogénures d' alkyle secondaires dans les solvants hydrocarbonés. Il en est de même avec les dialkylmagnésiens tertiaires. Les réactions entre le magnésium métal et les halogénures d' alkyle secondaires ou tertiaires ne peuvent avoir lieu qu'en présence de bases organiques comme les éthers. Des quantités limitées d' éthers suffisent (10% par rapport au réactant) lorsque de la poudre de magnésium activé est utilisée. Par contre, des rapports stœchiométriques entre l'éther et l'halogénure d'alkyle sont nécessaires lorsque des copeaux de magnésium sont utilisés. Ces réactions nécessitent quoiqu'il en soit une opération fastidieuse d'élimination de l'éther présent, en particulier celui complexé au dérivé magnésien. Cette étape est délicate et ne garantit pas un bon résultat quant à l'absence totale d'éther. Plusieurs de ces approches concernant la préparation en présence d'éther de dérivés magnésiens porteurs de groupements alkyle ramifiés (Rr ; groupes alkyles primaires avec ramification, secondaires ou tertiaires) sont décrites dans la littérature, par exemple dans le brevet US 3,766,280. Dans une première voie, la première étape consiste à synthétiser le réactif deDialkyl-magnesians having two secondary or tertiary alkyl groups have certain advantages of solubility and reactivity with respect to derivatives having primary or primary and secondary alkyl groups. This is the case, for example, when these are used as co-initiators with an alkyllithium in anionic polymerization of styrene. Indeed, the formation of two polystyrene chains per atom of magnesium is observed, whereas only one increases when n, s-dibutyl-magnesium is used, and none in the case of n, n-dibutylmagnesium (see A. Deffieux et al., Macromol. Chem. Phys., 202, 3219, 2001). However, Kamienski and Eastham (see J. Organic Chem., 34, 1116, 1968) have shown that the di-sec-alkyl-magnesian derivatives could not be directly synthesized by reaction of magnesium metal with secondary alkyl halides in hydrocarbon solvents. It is the same with tertiary dialkylmagnesians. The reactions between the magnesium metal and the secondary or tertiary alkyl halides can take place only in the presence of organic bases such as ethers. Limited amounts of ethers are sufficient (10% based on the reactant) when activated magnesium powder is used. In contrast, stoichiometric ratios between ether and alkyl halide are required when magnesium shavings are used. These reactions however require a tedious operation to remove the ether present, in particular that complexed with the magnesium derivative. This step is delicate and does not guarantee a good result as to the total absence of ether. Several of these approaches concerning the preparation in the presence of ether of magnesium derivatives carrying branched alkyl groups (Rr; primary alkyl groups with branching, secondary or tertiary) are described in the literature, for example in US Pat. No. 3,766,280. In a first way, the first step consists in synthesizing the reagent of
Grignard par réaction du magnésium métallique avec un halogénure d' alkyle dans l'éther selon la réaction 6 (a). Un alkyl-lithium est ensuite ajouté au réactif deGrignard by reaction of metallic magnesium with an alkyl halide in ether according to reaction 6 (a). An alkyl lithium is then added to the reagent of
Grignard dans l'éther, ce qui conduit à un dialkyl-magnésium en solution et à la précipitation plus ou moins complète, selon la nature de l'halogène, de l'halogénure de lithium selon la réaction 6 (b). Il est également envisageable de préparer les dialkyl-magnésiens ayant des groupes alkyle ramifiés à partir des réactifs deGrignard in ether, which leads to a dialkyl-magnesium in solution and to more or less complete precipitation, depending on the nature of the halogen, of the lithium halide according to reaction 6 (b). It is also conceivable to prepare dialkyl-magnesians having branched alkyl groups from the reagents of
Grignard dans l'éther sans utiliser d' alkyl-lithium selon la réaction 6 (a + c).Grignard in ether without using alkyl lithium according to reaction 6 (a + c).
RrX + Mg éther > RrMgX, éther (a)RrX + Mg ether > RrMgX, ether (a)
RrMgX, éther + RrLi éther > R2Mg + LiX 0)RrMgX, ether + RrLi ether > R 2 Mg + LiX 0)
2 RrMgX, értier hydrocarbure > R2Mg + MgCl2 (c) codistillation où Rr représente un groupe alkyle ramifié (primaire avec une ramification, secondaire, ou tertiaire).2 RrMgX, petroleum hydrocarbon > R 2 Mg + MgCl 2 (c) codistillation where Rr represents a branched alkyl group (primary with branching, secondary, or tertiary).
(réaction 6)(reaction 6)
L'éther, dont une partie est complexée au dialkyl-magnésium, doit être ensuite enlevé pour être remplacé par un solvant hydrocarboné. Ceci peut être réalisé selon deux approches différentes : élimination par évaporation sous vide à 80°C, conduisant à la mise à sec du dialkyl magnésium avec le risque de sa dégradation, ou co-distillation de l'éther en présence de solvants hydrocarbonés introduits en plusieurs fois.The ether, part of which is complexed with dialkyl magnesium, must then be removed to be replaced by a hydrocarbon solvent. This can be achieved according to two different approaches: elimination by evaporation under vacuum at 80 ° C., leading to the drying of the dialkyl magnesium with the risk of its degradation, or co-distillation of the ether in the presence of hydrocarbon solvents introduced in several times.
Ces opérations sont longues et fastidieuses et ne garantissent pas l'absence totale d'éther dans les dérivés organométalliques.These operations are long and tedious and do not guarantee the total absence of ether in the organometallic derivatives.
Dans une variante de cette approche, lorsque la réaction entre un halogénure d' alkyle ramifié (Rr) et le magnésium métal est effectuée en milieu hydrocarboné en présence seulement de faibles quantités d'éther, le dialkyl-magnésium et le chlorure de magnésium se forment au détriment du réactif de Grignard selon la réaction 7 Le problème d'élimination de l'éther subsiste tout de même.In a variant of this approach, when the reaction between a branched alkyl halide (Rr) and the magnesium metal is carried out in a hydrocarbon medium in the presence of only small amounts of ether, the dialkyl magnesium and the chloride of magnesium are formed at the expense of the Grignard reagent according to reaction 7 The problem of elimination of the ether still remains.
2 RX + 2 Mg hydrocarbure > ^ + ^^2 RX + 2 Mg hydrocarbon > ^ + ^^
(réaction 7)(reaction 7)
Kamienski et al, dans le brevet US 3,766,280, ont proposé une autre voie de synthèse de dérivés magnésiens porteurs de groupements alkyle ramifiés en milieu hydrocarboné. La synthèse est réalisée par réaction d'un halogénure de magnésium activé avec des alkyl-lithiums ramifiés selon la réaction 8.Kamienski et al, in US Pat. No. 3,766,280, have proposed another route for the synthesis of magnesium derivatives carrying branched alkyl groups in a hydrocarbon medium. The synthesis is carried out by reaction of an activated magnesium halide with branched alkyl lithiums according to reaction 8.
Mg ~TX ,2 + 2 RLi - hr-yd :rocarb —ure *» R2Mg ° + 2 LiCl activeMg ~ TX, 2 + 2 RLi - hr-yd: rocarb —ure * »R 2 Mg ° + 2 LiCl active
(réaction 8)(reaction 8)
Le chlorure de magnésium anhydre commercial ne permet d'aboutir qu'à des rendements très faibles en dialkyl-magnésium (<20%) et requiert des temps de réaction très longs. Une forme activée de l'halogénure de magnésium est nécessaire afin d'améliorer le rendement de la réaction. Plusieurs possibilités d'activation du chlorure de magnésium sont décrites : - agitation d'une suspension de MgCl2 dans l'isopropanol pendant plusieurs heures et élimination de l'alcool par co-distillation avec le toluène, agitation d'une suspension de MgCl2 dans l'éther pendant plusieurs heures et élimination de l'éther par co-distillation avec le benzène. Dans les deux cas, des bases oxygénées sont présentes et doivent être éliminées minutieusement pour ne pas risquer de souiller les produits de synthèse.Commercial anhydrous magnesium chloride only allows very low yields of dialkyl magnesium (<20%) and requires very long reaction times. An activated form of the magnesium halide is necessary in order to improve the yield of the reaction. Several possibilities of activation of magnesium chloride are described: - stirring of a suspension of MgCl 2 in isopropanol for several hours and elimination of the alcohol by co-distillation with toluene, stirring of a suspension of MgCl 2 in ether for several hours and elimination of the ether by co-distillation with benzene. In both cases, oxygenated bases are present and must be removed carefully so as not to risk contaminating the synthetic products.
- utilisation de MgCl formé par réaction entre de la poudre de magnésium et du chlorure de n-amyle dans le benzène selon la procédure décrite par Glaze et Selman (voir J. Organometal. Chem., 5, 477, 1966). Le MgCl2 doit être séparé du di- n-amyl-magnésium soluble formé, puis lavé quatre fois avec du benzène pur, avant d'être mis en réaction avec notamment du sec-butyl-lithium ou du ter-butyl-lithium. Cette méthode se révèle longue et coûteuse et limite la possibilité de développer industriellement la synthèse de dialkyl magnésium secondaires et tertiaires sans utilisation d'éther. Contrairement à l'enseignement de cet état de la technique, le but de l'invention est de fournir un procédé simple et efficace de préparation, en milieu purement hydrocarboné et en l'absence de tout additif ou solvant complexant, de dihalogénures de magnésium et, directement à partir de ceux-ci, de dérivés dialkyl-magnésiens possédant des groupes alkyles ramifiés, notamment secondaires ou tertiaires, c'est à dire dont le carbone lié au magnésium est substitué respectivement par deux ou trois groupes alkyle.- Use of MgCl formed by reaction between magnesium powder and n-amyl chloride in benzene according to the procedure described by Glaze and Selman (see J. Organometal. Chem., 5, 477, 1966). The MgCl 2 must be separated from the soluble di-amyl magnesium formed, then washed four times with pure benzene, before being reacted with in particular sec-butyl lithium or ter-butyl lithium. This method proves to be long and costly and limits the possibility of industrially developing the synthesis of secondary and tertiary dialkyl magnesium without the use of ether. Contrary to the teaching of this prior art, the object of the invention is to provide a simple and effective process for the preparation, in a purely hydrocarbon medium and in the absence of any additive or complexing solvent, of magnesium dihalides and , directly from these, dialkyl-magnesium derivatives having branched alkyl groups, in particular secondary or tertiary, that is to say whose carbon bound to magnesium is substituted respectively by two or three alkyl groups.
Objet de l'inventionSubject of the invention
L'invention a pour objet un procédé de préparation sélective de dihalogénure de magnésium activé en milieu solvant hydrocarboné anhydre par réaction de magnésium métallique sous forme divisée avec un halogénure d' alkyle possédant une ou des branches alkyle sur les carbones en α ou β du carbone halogène.The subject of the invention is a process for the selective preparation of magnesium dihalide activated in anhydrous hydrocarbon solvent medium by reaction of metallic magnesium in divided form with an alkyl halide having one or more alkyl branches on the carbon atoms of α or β carbon halogen.
Le dihalogénure est, de préférence, un dichlorure ou un dibromure. De préférence, l'halogénure d'alkyle est primaire et possède au moins une branche alkyle sur le carbone en α de celui portant l'halogène. La réaction peut se faire en discontinu dans un réacteur, ou en continu dans un réacteur tabulaire. Les solvants utilisés sont préférentiellement des solvants hydrocarbonés aliphatiques linéaires ou cycliques et les solvants hydrocarbonés aromatiques, éventuellement en mélange.The dihalide is preferably a dichloride or a dibromide. Preferably, the alkyl halide is primary and has at least one alkyl branch on the carbon at α of that carrying the halogen. The reaction can be carried out batchwise in a reactor, or continuously in a tabular reactor. The solvents used are preferably linear or cyclic aliphatic hydrocarbon solvents and the aromatic hydrocarbon solvents, optionally as a mixture.
L'invention a également pour objet un procédé de préparation d'un composé dialkyl- magnésien par réaction d'un composé alkyl-lithien et d'un dihalogénure de magnésium préparé par le procédé ci-dessus. De préférence, le composé dialkyl- magnésien possède deux groupes alkyle secondaires ou tertiaires. Il peut être préparé directement in situ par ajout du composé alkyl-lithien dans la solution de dihalogénure de magnésium. Il peut être préparé également, soit en semi-continu en utilisant deux réacteurs en cascade, l'un servant à préparer le dihalogénure de magnésium et l'autre le composé dialkyl-magnésien, soit en continu dans un réacteur tubulaire. Description de l'inventionThe invention also relates to a process for the preparation of a dialkyl-magnesium compound by reaction of an alkyl-lithian compound and a magnesium dihalide prepared by the above process. Preferably, the dialkyl magnesium compound has two secondary or tertiary alkyl groups. It can be prepared directly in situ by adding the alkyl lithian compound to the magnesium dihalide solution. It can also be prepared, either semi-continuously using two cascade reactors, one serving to prepare the magnesium dihalide and the other the dialkyl-magnesium compound, or continuously in a tubular reactor. Description of the invention
Le procédé consiste pour l'essentiel à préparer, en solvant hydrocarboné anhydre, un halogénure, notamment du chlorure ou du bromure de magnésium anhydre, par action sur le magnésium en poudre, en tournure ou sous toute autre forme, d'un chlorure ou d'un bromure d' alkyle ramifié X-Rr, dont la formule générale est donnée à la formule 9. Le procédé peut être arrêté à ce stade ou poursuivi de façon à faire réagir directement sur cette solution hydrocarbonée de l'halogénure de magnésium in situ ou dans une étape séparée un dérivé alkyl-lithié secondaire ou tertiaire, de formule générale 10.The process essentially consists in preparing, in anhydrous hydrocarbon solvent, a halide, in particular anhydrous magnesium chloride or bromide, by action on the powdered magnesium, in turn or in any other form, of a chloride or d 'a branched alkyl bromide X-Rr, the general formula of which is given in formula 9. The process can be stopped at this stage or continued so as to react directly on this hydrocarbon solution of magnesium halide in situ or in a separate step, a secondary or tertiary alkyl-lithiated derivative, of general formula 10.
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X = halogène (Cl, Br,...)X = halogen (Cl, Br, ...)
Rr = alkyle ramifiéRr = branched alkyl
Rα, R'α, Rβ, R'β, R = hydrogène ou groupe alkyle linéaire ou ramifiéRα, R'α, Rβ, R'β, R = hydrogen or linear or branched alkyl group
(formule 9)(formula 9)
/R'/ R '
Li C R,Li C R,
\\
Rj, R2 = groupe alkyle linéaire ou ramifié R3 = hydrogène ou groupe alkyle linéaire ou ramifiéR j , R 2 = linear or branched alkyl group R 3 = hydrogen or linear or branched alkyl group
(formule 10)
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(formula 10)
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(réaction 11)(reaction 11)
Dans le procédé selon l'invention, contrairement aux procédés antérieurs, notamment le procédé décrit dans le brevet US 3,766,280 de Kamienski et al., la synthèse des dérivés disec-alkyl-magnésium et diter-alkyl-magnésium peut être réalisée, si cela est souhaité, en une seule opération dans un même réacteur à partir de magnésium métallique et d'un halogénure d'alkyle ramifié X-Rr selon la réaction 11 (a + c), puis de l'addition d'un alkyl-lithien selon la réaction 12.In the process according to the invention, unlike the previous processes, in particular the process described in US Pat. No. 3,766,280 to Kamienski et al., The synthesis of the disec-alkyl-magnesium and diter-alkyl-magnesium derivatives can be carried out, if this is the case. desired, in a single operation in the same reactor from metallic magnesium and a branched alkyl halide X-Rr according to reaction 11 (a + c), then the addition of an alkyl lithian according to the reaction 12.
Avec le procédé selon l'invention, il est possible de former dans un hydrocarbure un dihalogénure de magnésium selon la route a + c de la réaction 11 , sous une forme hautement active, à partir de magnésium métallique et d'un halogénure d'alkyle ramifié X-Rr. Cela est rendu possible grâce à un choix approprié de la structure de l'halogénure d'alkyle, et notamment par la présence d'une branche sur le groupe alkyle à proximité du carbone halogène, à savoir les carbone en α et/ou β. Grâce à ce branchement, il est possible d'orienter la réaction, après passage transitoire par un organomagnésien (équation a, réaction 11), vers la formation préférentielle, voire totale, de dihalogénure de magnésium, et d'un hydrocarbure inerte résultant du couplage de deux groupes alkyles (équation c, réaction 11). Par un choix judicieux de la structure de l'halogénure d'alkyle et des conditions réactionnelles, on obtient après réaction un système contenant presque exclusivement le dihalogénure de magnésium dans des hydrocarbures (solvant et produit de couplage). Seuls quelques % de dérivés dialkyl-magnésium, ainsi qu'éventuellement du magnésium métallique non réagi, peuvent être présents.With the process according to the invention, it is possible to form in a hydrocarbon a magnesium dihalide according to the route a + c of reaction 11, in a highly active form, from metallic magnesium and an alkyl halide. branched X-Rr. This is made possible by an appropriate choice of the structure of the alkyl halide, and in particular by the presence of a branch on the alkyl group near the halogenated carbon, namely the carbon at α and / or β. Thanks to this connection, it is possible to direct the reaction, after transient passage through an organomagnesium (equation a, reaction 11), towards the preferential, even total, formation of magnesium dihalide, and of an inert hydrocarbon resulting from the coupling. of two alkyl groups (equation c, reaction 11). By a judicious choice of the structure of the alkyl halide and of the reaction conditions, one obtains after reaction a system containing almost exclusively the magnesium dihalide in hydrocarbons (solvent and coupling product). Only a few% of dialkyl magnesium derivatives, as well as possibly unreacted metallic magnesium, may be present.
Ce processus de formation sélective de dihalogénure de magnésium résulte d'un ralentissement important de la réaction 11 (b). Ceci peut être attribué à l'encombrement stérique apporté par l'halogénure d'alkyle utilisé. Ceci a pour effet de favoriser la réaction 11 (c). Ainsi lorsque les groupes alkyle portant l'atome d'halogène sont secondaires, la réactivité de l'halogénure correspondant vis-à-vis du magnésium métallique est pratiquement supprimée. A l'inverse, lorsque seul un groupe alkyle est sur le carbone en β, il y a compétition entre les routes (b) et (c) de la réaction 11. Il est donc préférable d'utiliser des halogénures d'alkyle, bromure ou chlorure, dont l'halogène est rattaché à un carbone méthylénique -CH2-, et ayant au moins une branche alkyle sur le carbone en α de l'halogène (groupes Rα et/ou R'α) et/ou deux branches sur le carbone β (groupes Rβ et/ou R'β) . Le procédé est particulièrement intéressant en raison de la pureté et de la très grande réactivité des dihalogénures de magnésium ainsi formés en milieu purement hydrocarboné. Par ailleurs, les dihalogénures de magnésium préparés selon l'invention peuvent être directement mis à profit pour réaliser la synthèse de dérivés organomagnésiens, notamment les dérivés di-alkyle secondaires et/ou tertiaires de magnésium. Pour cela, il suffit d'effectuer un simple ajout à ce milieu réactionnel d' alkyl lithium secondaire ou tertiaire ou leur mélange en quantité stœchiométrique selon la réaction 12.This process of selective formation of magnesium dihalide results from a significant slowing down of reaction 11 (b). This can be attributed to the steric hindrance provided by the alkyl halide used. This has the effect of promoting reaction 11 (c). Thus, when the alkyl groups carrying the halogen atom are secondary, the reactivity of the corresponding halide with respect to metallic magnesium is practically suppressed. Conversely, when only one alkyl group is on the carbon at β, there is competition between routes (b) and (c) of reaction 11. It is therefore preferable to use alkyl halides, bromide. or chloride, the halogen of which is attached to a methylene carbon -CH 2 -, and having at least one alkyl branch on the carbon at α of the halogen (groups R α and / or R ' α ) and / or two branches on β carbon (R β and / or R ' β groups ). The process is particularly advantageous because of the purity and the very high reactivity of the magnesium dihalides thus formed in a purely hydrocarbon medium. Furthermore, the magnesium dihalides prepared according to the invention can be directly used to carry out the synthesis of organomagnesium derivatives, in particular the secondary and / or tertiary di-alkyl derivatives of magnesium. For this, it suffices to carry out a simple addition to this reaction medium of secondary or tertiary alkyl lithium or their mixture in stoichiometric quantity according to reaction 12.
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X = Cl, BrX = Cl, Br
Ri, R2, = groupe alkyle linéaire ou ramifié R3 = alkyle ou hydrogène (réaction 12) Un des avantages du procédé selon l'invention est de pouvoir opérer dans un même réacteur en réalisant successivement la préparation in situ du dihalogénure de magnésium, puis celle du dialkyl-magnésium. Ce procédé de synthèse peut être également adapté à la synthèse en continu de dialkyl-magnésiens en utilisant un réacteur de type tubulaire.Ri, R 2 , = linear or branched alkyl group R 3 = alkyl or hydrogen (reaction 12) One of the advantages of the process according to the invention is that it can operate in the same reactor by successively carrying out the in situ preparation of the magnesium dihalide, then that of the dialkyl magnesium. This synthesis process can also be adapted to the continuous synthesis of dialkyl-magnesians using a tubular type reactor.
On peut toutefois volontairement différencier les deux phases de l'opération ou s'arrêter à la préparation du dihalogénure de magnésium activé, qui peut être conservé en solution et sous atmosphère inerte, voire éventuellement stocké et transporté, en vue de diverses utilisations ultérieures. Un autre avantage lié à la réalisation séparée des deux phases de la synthèse des dialkyl-magnésiens est la possibilité d'utiliser un procédé en semi-continu, un premier réacteur servant spécifiquement à la préparation du dihalogénure de magnésium, et un second connecté au premier à la phase de dialkylation par les alkyl-lithiens.One can however voluntarily differentiate the two phases of the operation or stop at the preparation of activated magnesium dihalide, which can be stored in solution and under inert atmosphere, or even possibly stored and transported, for various subsequent uses. Another advantage linked to the separate realization of the two phases of the synthesis of dialkyl-magnesians is the possibility of using a semi-continuous process, a first reactor used specifically for the preparation of magnesium dihalide, and a second connected to the first during the dialkylation phase by the alkyl lithians.
ExemplesExamples
Dans les exemples ci-dessous, le rendement en dihalogénure de magnésium est calculé à partir du taux d'halogène total dans la fraction solide, isolée par filtration, lavée par du solvant anhydre et séchée sous vide dynamique pendant plusieurs heures. Le pourcentage en masse d'halogène est déterminé par dosage turbidimétrique après réaction de l'échantillon avec AgNO3. Les taux respectifs de dihalogénure formé et magnésium résiduel non réagi sont ensuite calculés en utilisant les équations suivantes : %MgX2 = (% massique X/masse molaire X) x (masse molaire MgX2) où X = Cl ou BrIn the examples below, the yield of magnesium dihalide is calculated from the total halogen level in the solid fraction, isolated by filtration, washed with anhydrous solvent and dried under dynamic vacuum for several hours. The mass percentage of halogen is determined by turbidimetric determination after reaction of the sample with AgNO 3 . The respective levels of formed dihalide and unreacted residual magnesium are then calculated using the following equations:% MgX 2 = (% by mass X / molar mass X) x (molar mass MgX 2 ) where X = Cl or Br
%Mg = 100 - %MgX2.% Mg = 100 -% MgX 2 .
L'absence ou la concentration de composés du type Grignard (R2Mg/MgX2 ou RMgX) éventuellement formé est contrôlée par analyse et dosage par absorption atomique de la teneur en magnésium de la phase liquide hydrocarbonée. Le rendement en dialkyl-magnésium est déterminé par dosage par absorption atomique de la teneur en magnésium de la solution d'hydrocarbure après filtration et élimination de la phase solide. La quantité de chlorure de lithium formé au cours de la réaction d'alkylation et présent dans la fraction solide est déterminée par adsoption atomique. La présence éventuelle d' alkyl-lithium non réagi est contrôlée par dosage par absorption atomique de la teneur en lithium de la solution d'hydrocarbure.The absence or concentration of Grignard type compounds (R2Mg / MgX2 or RMgX) possibly formed is checked by analysis and assay by atomic absorption of the magnesium content of the hydrocarbon liquid phase. The dialkyl-magnesium yield is determined by assay by atomic absorption of the magnesium content of the hydrocarbon solution after filtration and elimination of the solid phase. The amount of lithium chloride formed during the alkylation reaction and present in the solid fraction is determined by adsoption atomic. The possible presence of unreacted alkyl lithium is checked by atomic absorption assay of the lithium content of the hydrocarbon solution.
Exemple 1 (Synthèse du dichlorure de magnésium)Example 1 (Synthesis of magnesium dichloride)
Une masse de 19,4 g (0,8 mol) de poudre de magnésium (100 mesh) et quelques cristaux d'iode sont placés dans un ballon de 1000 ml à fond arrondi, muni de 3 cols et équipé d'un condenseur à reflux. Le ballon est chauffé pour vaporiser l'iode, puis refroidi. Le magnésium est mis en suspension dans 20 ml d'hexane. Une solution de 74 g (0.8 mol) de chlorure d'iso-butyle dans 350 ml d'hexane est ajoutée lentement pendant une heure dans le ballon. Le mélange est chauffé à reflux et agité pendant 24 heures. Après filtration et élimination de la phase liquide et des composés volatils, le rendement de chlorure de magnésium activé est d'environ 50% par rapport au rendement théorique et 0.2 mol de chlorure de magnésium est obtenu.A mass of 19.4 g (0.8 mol) of magnesium powder (100 mesh) and a few iodine crystals are placed in a 1000 ml flask with a rounded bottom, fitted with 3 necks and equipped with a condenser. reflux. The flask is heated to vaporize the iodine, then cooled. The magnesium is suspended in 20 ml of hexane. A solution of 74 g (0.8 mol) of iso-butyl chloride in 350 ml of hexane is added slowly over an hour to the flask. The mixture is heated to reflux and stirred for 24 hours. After filtration and elimination of the liquid phase and volatile compounds, the yield of activated magnesium chloride is approximately 50% compared to the theoretical yield and 0.2 mol of magnesium chloride is obtained.
Exemple 2 (Synthèse du dibromure de magnésium)Example 2 (Synthesis of magnesium dibromide)
Une masse de 0,243 g (0,01 mol) de poudre de magnésium (100 mesh) et quelques cristaux d'iode sont placés dans un ballon de 100 ml à fond arrondi, muni de 2 cols et équipé d'un condenseur à reflux. Le ballon est chauffé pour vaporiser l'iode, puis refroidi. Une solution de 2,74 g (0,02 mol) de bromure d'isobutyle dans 18 ml de cyclohexane est ajoutée dans le ballon en 10 mn. Le mélange est agité avec reflux pendant 8 h. Le rendement de bromure de magnésium est déterminé par dosage du brome dans la phase solide. Il est proche de 100% par rapport au rendement théorique et tout le bromure d'iso-butyle est consommé. Seules quelques traces de magnésium métal subsistent. Après extraction à l'éther d'un échantillon de la suspension de bromure de magnésium l'analyse par H RMN et par absorption atomique n'indique aucune trace de formation de di-iso-butyl-magnésium. Exemple 3 (Synthèse directe du di-sec- butyl-magnésium)A mass of 0.243 g (0.01 mol) of magnesium powder (100 mesh) and a few iodine crystals are placed in a 100 ml flask with a rounded bottom, fitted with 2 necks and equipped with a reflux condenser. The flask is heated to vaporize the iodine, then cooled. A solution of 2.74 g (0.02 mol) of isobutyl bromide in 18 ml of cyclohexane is added to the flask over 10 min. The mixture is stirred with reflux for 8 h. The magnesium bromide yield is determined by assaying the bromine in the solid phase. It is close to 100% compared to the theoretical yield and all the iso-butyl bromide is consumed. Only a few traces of magnesium metal remain. After extraction with ether of a sample of the suspension of magnesium bromide the analysis by H NMR and by atomic absorption does not indicate any trace of formation of di-iso-butyl-magnesium. Example 3 (Direct synthesis of di-sec-butyl-magnesium)
Une masse de 38,9 g (1,6 mol) de poudre de magnésium (100 mesh) et quelques cristaux d'iode sont placés dans un ballon de 1000 ml à fond arrondi, muni de 3 cols et équipé d'un condenseur à reflux. Le ballon est chauffé pour vaporiser l'iode, puis refroidi. Le magnésium est mis en suspension dans 20 ml d'hexane. Une solution de 148,1 g (1,6 mol) de chlorure d'iso-butyle dans 500 ml d'hexane est ajoutée lentement pendant une heure dans le ballon. Le mélange est chauffé à reflux et agité pendant 24 heures. Le rendement de chlorure de magnésium activé est déterminé comme précédemment sur un échantillon de la phase solide. Il est de 50% par rapport au rendement théorique et 0.4 mol de chlorure de magnésium est obtenu. 308 ml de solution 1.3 N de sec-butyl-lithium (0.7 mol) est ajoutée à la suspension de bromure de magnésium. Le mélange est agité pendant 24 heures à 40°C. Après filtration, on trouve 0,6 mol de chlorure de lithium dans la phase solide par analyse du lithium par adsoφtion atomique. La phase liquide contient 0,3 mol de composé dialkyl-magnésium mesuré par adsorption atomique du magnésium. L'analyse par 1H NMR d'un échantillon de la phase liquide confirme que le dialkyl-magnésium formé correspond très majoritairement (95%) au di-sec-butyl-magnésium, et la proportion groupes iso-butyle fixés au magnésium à la place des groupes sec-butyle est comprise entre 2 et 5%.A mass of 38.9 g (1.6 mol) of magnesium powder (100 mesh) and a few iodine crystals are placed in a 1000 ml flask with a rounded bottom, fitted with 3 necks and equipped with a condenser. reflux. The flask is heated to vaporize the iodine, then cooled. The magnesium is suspended in 20 ml of hexane. A solution of 148.1 g (1.6 mol) of iso-butyl chloride in 500 ml of hexane is added slowly for one hour to the flask. The mixture is heated to reflux and stirred for 24 hours. The yield of activated magnesium chloride is determined as previously on a sample of the solid phase. It is 50% compared to the theoretical yield and 0.4 mol of magnesium chloride is obtained. 308 ml of 1.3 N solution of sec-butyl lithium (0.7 mol) is added to the suspension of magnesium bromide. The mixture is stirred for 24 hours at 40 ° C. After filtration, 0.6 mol of lithium chloride is found in the solid phase by analysis of lithium by atomic adsorption. The liquid phase contains 0.3 mol of dialkyl-magnesium compound measured by atomic adsorption of magnesium. Analysis by 1H NMR of a sample of the liquid phase confirms that the dialkyl-magnesium formed corresponds for the most part (95%) to di-sec-butyl-magnesium, and the proportion of iso-butyl groups attached to magnesium instead sec-butyl groups is between 2 and 5%.
Exemple 4 (Synthèse en 2 étapes du di-sec butyl-magnésium)Example 4 (2-step synthesis of di-sec butyl-magnesium)
Une masse de 0,486 g (0,02 mol) de poudre de magnésium (100 mesh) et quelques cristaux d'iode sont placés dans un ballon de 1000 ml à fond arrondi, muni de 2 cols et équipé d'un condenseur à reflux. Le ballon est chauffé pour vaporiser l'iode, puis refroidi. Une solution de 1,85 g (0,02 mol) de chlorure d'isobutyle dans 18 ml de cyclohexane est ajoutée dans le ballon en 10 mn. Le mélange est chauffé au reflux et agité pendant 9h. Le rendement de chlorure de magnésium est d'environ 40% par rapport au rendement théorique et 0.004 mol de chlorure de magnésium est obtenu. La suspension est ensuite transférée et stockée sous atmosphère inerte dans un ballon de 1000 ml à fond arrondi servant de deuxième réacteur.A mass of 0.486 g (0.02 mol) of magnesium powder (100 mesh) and a few iodine crystals are placed in a 1000 ml flask with a rounded bottom, fitted with 2 necks and equipped with a reflux condenser. The flask is heated to vaporize the iodine, then cooled. A solution of 1.85 g (0.02 mol) of isobutyl chloride in 18 ml of cyclohexane is added to the flask over 10 min. The mixture is heated to reflux and stirred for 9 hours. The yield of magnesium chloride is approximately 40% compared to the theoretical yield and 0.004 mol of magnesium chloride is obtained. The suspension is then transferred and stored under an inert atmosphere in a 1000 ml flask with a rounded bottom serving as a second reactor.
Dans un deuxième temps, 6,3 ml de solution 1.27 N de sec-butyl-lithium (0.008 mol) dans l'heptane est ajoutée en 10 mn à la suspension de chlorure de magnésium (0,004 mole dans 18 ml). Le mélange est agité pendant 1 heure à la température ambiante. Après filtration pour éliminer la phase solide, on obtient 22 ml de solutionIn a second step, 6.3 ml of 1.27 N solution of sec-butyl lithium (0.008 mol) in heptane is added in 10 min to the suspension of magnesium chloride (0.004 mole in 18 ml). The mixture is stirred for 1 hour at room temperature. After filtration to remove the solid phase, 22 ml of solution are obtained
0,18 N de di-sec-butyl-magnésium. L'analyse par 1H NMR d'un échantillon de la solution confirme la formation sélective de di-sec-butyl-magnésium sans trace de groupes isobutyl-magnésium.0.18 N of di-sec-butyl-magnesium. Analysis by 1 H NMR of a sample of the solution confirms the selective formation of di-sec-butyl-magnesium without trace of isobutyl-magnesium groups.
Exemple 5 (Synthèse directe de di-sec-butyl-magnésium)Example 5 (Direct synthesis of di-sec-butyl-magnesium)
Une masse de 0,486 g (0,02 mol) de poudre de magnésium (100 mesh) et quelques cristaux d'iode sont placés dans un ballon de 100 ml à fond arrondi, muni de 2 cols et équipé d'un condenseur à reflux. Le ballon est chauffé pour vaporiser l'iode, puis refroidi. Une solution de 2,74 g (0,02 mol) de bromure d'isobutyle dans 18 ml de cyclohexane est ajoutée dans le ballon pendant 10 mn. Le mélange est agité avec reflux pendant 7 h. Le rendement de bromure de magnésium, déterminé par dosage du brome dans la phase solide, est d'environ 80% par rapport au rendement théorique et 0.008 mol de bromure de magnésium est obtenu.A mass of 0.486 g (0.02 mol) of magnesium powder (100 mesh) and a few iodine crystals are placed in a 100 ml flask with a rounded bottom, fitted with 2 necks and equipped with a reflux condenser. The flask is heated to vaporize the iodine, then cooled. A solution of 2.74 g (0.02 mol) of isobutyl bromide in 18 ml of cyclohexane is added to the flask for 10 min. The mixture is stirred with reflux for 7 h. The yield of magnesium bromide, determined by assaying bromine in the solid phase, is approximately 80% relative to the theoretical yield and 0.008 mol of magnesium bromide is obtained.
12,6 ml de solution 1.27 N de sec-butyl-lithium (0.016 mol) est ajoutée à la suspension de bromure de magnésium. Le mélange est agité pendant 1,5 heure à la température ambiante. Après filtration, on obtient 28 ml de solution 0,3 N de di-sec- butyl-magnésium. Le spectre 1H NMR d'un échantillon de la solution montre la présence d'environ 95% de groupes sec-butyle associés au magnésium pour 2 à 5% de groupes isobutyl-magnésium.12.6 ml of 1.27 N solution of sec-butyl lithium (0.016 mol) is added to the suspension of magnesium bromide. The mixture is stirred for 1.5 hours at room temperature. After filtration, 28 ml of 0.3 N di-sec-butyl magnesium solution are obtained. The 1H NMR spectrum of a sample of the solution shows the presence of approximately 95% of sec-butyl groups associated with magnesium for 2 to 5% of isobutyl-magnesium groups.
Exemple 6 (art antérieur)Example 6 (prior art)
Une masse de 0,486 g (0,02 mol) de poudre de magnésium (100 mesh) et quelques cristaux d'iode sont placés dans un ballon de 100 ml à fond arrondi, muni de 2 cols et équipé d'un condenseur à reflux. Le ballon est chauffé pour vaporiser l'iode, puis refroidi. Une solution de 3,02 g (0,02 mol) de bromure d'isoamyle dans 18 ml de cyclohexane est ajoutée dans le ballon pendant 10 mn. Le mélange est agité avec reflux pendant 4 h entre 92 et 94°C. Le rendement de bromure de magnésium est d'environ 80% par rapport au rendement théorique et 0.008 mol de bromure de magnésium est obtenu. 12,6 ml de solution 1.27 N de sec-butyl- lithium (0.016 mol) est ajoutée à la suspension de bromure de magnésium. Le mélange est agité pendant 1,5 heure à la température ambiante. Après filtration, on obtient 29 ml de solution 0,43 N de dialkyl-magnésium. Le spectre 1H NMR d'un échantillon de la solution montre la formation conjointe d'environ 60% de di-sec-butyl-magnésium et de 40% de di-iso- amyl-magnésium.A mass of 0.486 g (0.02 mol) of magnesium powder (100 mesh) and a few iodine crystals are placed in a 100 ml flask with a rounded bottom, fitted with 2 necks and equipped with a reflux condenser. The flask is heated to vaporize the iodine, then cooled. A solution of 3.02 g (0.02 mol) of isoamyl bromide in 18 ml of cyclohexane is added to the flask for 10 min. The mixture is stirred with reflux for 4 h between 92 and 94 ° C. The yield of magnesium bromide is approximately 80% compared to the theoretical yield and 0.008 mol of magnesium bromide is obtained. 12.6 ml of 1.27 N solution of sec-butyl lithium (0.016 mol) is added to the suspension of magnesium bromide. The mixture is stirred for 1.5 hours at room temperature. After filtration, 29 ml of 0.43 N solution of dialkyl magnesium is obtained. The 1H NMR spectrum of a sample of the solution shows the joint formation of approximately 60% of di-sec-butyl-magnesium and 40% of di-iso-amyl-magnesium.
Exemple 7 (Synthèse de di-ter-butyl-magnésium)Example 7 (Synthesis of di-butyl magnesium)
Une masse de 0,486 g (0,02 mol) de poudre de magnésium (100 mesh) et quelques cristaux d'iode sont placés dans un ballon de 100 ml à fond arrondi, muni de 2 cols et équipé d'un condenseur à reflux. Le ballon est chauffé pour vaporiser l'iode, puis refroidi. Une solution de 2,74 g (0,02 mol) de bromure d'isobutyle dans 18 ml de cyclohexane est ajoutée dans le ballon pendant 10 mn. Le mélange est agité avec reflux pendant 7 h. Le rendement de bromure de magnésium est d'environ 80% par rapport au rendement théorique et 0.008 mol de bromure de magnésium est obtenu. 9,4 ml de solution 1.7 N de tert-butyl-lithium (0.016 mol) est ajoutée à la suspension de bromure de magnésium. Le mélange est agité pendant 1,5 heure à la température ambiante. Après filtration, on obtient 27 ml de solution 0,34 N de di-tert-butyl- magnésium. Le spectre 1H NMR d'un échantillon de la solution confirme la formation de dialkyl-magnésium avec très majoritairement (> 95%) des groupes ter- butyle liés au magnésium et environ 2 à 5% de groupes iso-butyl-magnésium. A mass of 0.486 g (0.02 mol) of magnesium powder (100 mesh) and a few iodine crystals are placed in a 100 ml flask with a rounded bottom, fitted with 2 necks and equipped with a reflux condenser. The flask is heated to vaporize the iodine, then cooled. A solution of 2.74 g (0.02 mol) of isobutyl bromide in 18 ml of cyclohexane is added to the flask for 10 min. The mixture is stirred with reflux for 7 h. The yield of magnesium bromide is approximately 80% compared to the theoretical yield and 0.008 mol of magnesium bromide is obtained. 9.4 ml of 1.7 N solution of tert-butyl lithium (0.016 mol) is added to the suspension of magnesium bromide. The mixture is stirred for 1.5 hours at room temperature. After filtration, 27 ml of 0.34 N solution of di-tert-butyl magnesium is obtained. The 1H NMR spectrum of a sample of the solution confirms the formation of dialkyl-magnesium with very predominantly (> 95%) terbutyl groups bound to magnesium and approximately 2 to 5% of iso-butyl-magnesium groups.

Claims

Revendicationsclaims
1) Procédé de préparation sélective de dihalogénure de magnésium activé en milieu solvant hydrocarboné anhydre par réaction de magnésium métallique sous forme divisée avec un halogénure d'alkyle possédant une ou des branches alkyle sur les carbones en α ou β du carbone halogène.1) Process for the selective preparation of magnesium dihalide activated in anhydrous hydrocarbon solvent medium by reaction of metallic magnesium in divided form with an alkyl halide having one or more alkyl branches on the α or β carbons of the halogenated carbon.
2) Procédé selon la revendication 1 dans lequel le dihalogénure de magnésium est le dichlorure de magnésium.2) The method of claim 1 wherein the magnesium dihalide is magnesium dichloride.
3) Procédé selon la revendication 1 et selon lequel le dihalogénure de magnésium est le dibromure de magnésium.3) Process according to claim 1 and according to which the magnesium dihalide is magnesium dibromide.
4) Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le milieu solvant ne comporte aucun additif complexant4) Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the solvent medium does not contain any complexing additive
5) .Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'halogénure d'alkyle est primaire et possède au moins une branche alkyle sur le carbone en α de celui portant l'halogène.5) .Procédé according to one of claims 1 to 4, characterized in that the alkyl halide is primary and has at least one alkyl branch on the carbon in α of that carrying the halogen.
6) Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le dihalogénure de magnésium est préparé dans un réacteur en discontinu.6) Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the magnesium dihalide is prepared in a batch reactor.
7) Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, et selon lequel le dihalogénure de magnésium est préparé en continu dans un réacteur tabulaire.7) Method according to one of claims 1 to 5, and according to which the magnesium dihalide is prepared continuously in a tabular reactor.
8) Procédé de préparation d'un composé dialkyl-magnésien par réaction d'un composé alkyl-lithien et d'un dihalogénure de magnésium préparé par un procédé selon l'une des revendications 1 à 7. 9) Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que le composé dialkyl-magnésien possède deux groupes alkyle secondaires.8) Process for the preparation of a dialkyl-magnesium compound by reaction of an alkyl-lithian compound and a magnesium dihalide prepared by a process according to one of claims 1 to 7. 9) Method according to claim 8, characterized in that the dialkyl-magnesium compound has two secondary alkyl groups.
10) Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que le composé dialkyl-magnésien possède deux groupes alkyle tertiaires.10) Method according to claim 8, characterized in that the dialkyl-magnesium compound has two tertiary alkyl groups.
11) Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que le composé dialkyl-magnésien est préparé directement dans situ par ajout d'un composé alkyl-lithien dans la solution de dihalogénure de magnésium.11) A method according to claim 8, characterized in that the dialkyl-magnesium compound is prepared directly in situ by adding an alkyl-lithian compound in the solution of magnesium dihalide.
12) Procédé selon l'une des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que le composé dialkyl-magnésien est préparé en semi continu en utilisant deux réacteurs en cascade, l'un servant à préparer le dihalogénure de magnésium et l'autre le composé dialkyl-magnésien.12) Method according to one of claims 8 to 10, characterized in that the dialkyl-magnesium compound is prepared semi-continuously using two reactors in cascade, one used to prepare the magnesium dihalide and the other the compound di-magnesian.
13) Procédé selon l'une des revendications 8 à 11, caractérisé en ce que le composé dialkyl-magnésien est préparé en continu en utilisant un réacteur tubulaire. 13) Method according to one of claims 8 to 11, characterized in that the dialkyl-magnesian compound is continuously prepared using a tubular reactor.
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