WO2015132519A1 - Procédé de préparation de dérives de l'acide 11-aminoundecanoique et de l'acide 12-aminododecanoique - Google Patents

Procédé de préparation de dérives de l'acide 11-aminoundecanoique et de l'acide 12-aminododecanoique Download PDF

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WO2015132519A1
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WO
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formula
acid
reaction
aldehyde
aminoundecanoic
Prior art date
Application number
PCT/FR2015/050505
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Inventor
Bernard Pees
Guillaume Le
Ornella ZOVI
Michael De Paolis
Original Assignee
Arkema France
Centre National De La Recherche Scientifique
Universite De Rouen
Insa De Rouen
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Publication date
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    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
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    • C07C249/02—Preparation of compounds containing nitrogen atoms doubly-bound to a carbon skeleton of compounds containing imino groups
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    • C08G69/08—Polyamides derived from amino-carboxylic acids or from polyamines and polycarboxylic acids derived from amino-carboxylic acids

Definitions

  • the present invention relates to a process for the preparation of 11-aminoundecanoic acid derivatives or 12-aminododecanoic acid, and for example N-alkyl-11-aminoundecanoic acids.
  • polyamide 1 (polyundecanamide) is a particularly useful product for a multitude of applications because of a unique combination of interesting properties (chemical resistance, corrosion resistance, abrasion resistance, impact resistance). , low coefficient of friction ).
  • Such copolyamides are termed internal plasticized copolyamides. They exhibit combined properties of flexibility and transparency as well as excellent electrical properties independent of the humidity of the medium.
  • These copolyamides can be used by molding or by simple extrusion and generally possess the advantageous mechanical properties of the polyamide 11 mentioned above. Thus, they form ideal materials for example for the manufacture of catheters in the medical environment.
  • the N-heptyl-1-aminoundecanoic acid monomer is manufactured by reacting 11-bromo-undecanoic acid with N-heptylamine, itself synthesized by reductive amination from heptanal.
  • N-alkyl-1-aminoundecanoic acids such as N-heptyl-1-aminoundecanoic acid, and more generally acid derivatives 1 1-aminoundecanoic acid or 12-aminododecanoic acid.
  • the invention relates firstly to a process for the preparation of a 1-aminoundecanoic or 12-aminododecanoic acid derivative of the formula R-NH- (CH 2 ) n -COOR ', in which n is 10 or 11 , R represents an alkyl, fluoroalkyl, benzyl or alkylbenzyl group, and R 'represents a hydrogen atom or an alkyl group, the process comprising:
  • R represents an alkyl group comprising from 1 to 20 carbon atoms, preferably from 3 to 15 carbon atoms, more particularly preferably from 5 to 10 carbon atoms; and ideally is a heptyl group.
  • the reduction of the imine compound is also carried out in a halogenated solvent, and preferably in the same solvent as the reaction of the starting compound with the aldehyde; and, preferably, the reaction of the starting compound of the formula NH 2 - (CH 2 ) n -COOR 'with the aldehyde and the reduction of the imine compound are carried out monotopically; and, more preferably, all of the reaction steps are carried out monotopically.
  • the halogenated solvent is a fluorinated solvent, preferably comprises a fluorinated alcohol, and more preferably includes 2,2,2-trifluoroethanol.
  • the halogenated solvent comprises at least 50% of 2,2,2-trifluoroethanol, preferably at least 75% of 2,2,2-trifluoroethanol, more particularly at least 90% of 2,2 2- trifluoroethanol, and most preferably at least 95% 2,2,2-trifluoroethanol, by mass.
  • the method comprises adding a catalyst to catalyze the reduction of the imine compound, and preferably:
  • R ' represents a hydrogen atom, the process comprising:
  • the method comprises:
  • the starting compound is salified in the form of a hydrochloride, or a phosphoric acid salt or a para-toluenesulphonic acid salt, and preferably in the form of a hydrochloride .
  • R ' represents an alkyl or aryl group, preferably chosen from methyl, ethyl, propyl, butyl and benzyl groups, and which is more preferably a methyl group.
  • the method comprises:
  • esterification of 11-aminoundecanoic acid or 12-aminododecanoic acid in the ester of formula NH 2 - (CH 2 ) n -COOR ' preferably by reaction of 11-aminoundecanoic acid or 12-aminododecanoic with alcohol of formula R'-OH, more preferably in the presence of an acid such as hydrochloric acid.
  • R ' represents a hydrogen atom
  • the invention also relates to a process for the manufacture of a polyamide, comprising (1) the manufacture of the 1 1-aminoundecanoic or 12-aminododecanoic acid derivative of the formula R-NH- (CH 2 ) n -COOR ', as described above; and (2) polycondensation of said 11-aminoundecanoic or 12-aminododecanoic acid derivative.
  • this process is for the manufacture of a copolyamide, wherein step (2) is a polycondensation step of the 1 1 -aminoundecanoic or 12-aminododecanoic acid derivative with one or more other amino acids , aminoesters, diamines, diacids and / or lactams, and preferably with 11-aminoundecanoic acid.
  • an aldehyde such as heptanal
  • 11-aminoundecanoic acid or an ester thereof
  • hydrogenating reducing
  • halogenated solvents and very particularly 2,2,2-trifluoroethanol are particularly effective solvents for solubilizing for example 11-aminoundecanoic acid (or derivatives thereof). . They therefore make it possible to produce the desired products with an excellent yield.
  • 2,2,2-trifluoroethanol or a similar halogenated solvent
  • solvents having a lower solubilizing capacity with respect to 11-aminoundecanoic acid may also be used in the invention.
  • R preferably represents a linear or branched, preferably linear, alkyl group comprising from 1 to 20 carbon atoms, preferably from 3 to 15 carbon atoms, more particularly preferably from 5 to 10 carbon atoms. ; and ideally is a heptyl group.
  • this alkyl group is not substituted.
  • this alkyl group may be substituted. It may especially be a fluoroalkyl.
  • R represents a benzyl or alkylbenzyl group.
  • the method can be implemented according to several possible ways.
  • ⁇ 1 1 (without prior salification) is reacted directly with the aldehyde.
  • a good solvent for ⁇ 1 1, and more particularly a halogenated solvent it is advisable to choose a good solvent for ⁇ 1 1, and more particularly a halogenated solvent.
  • halogenated solvent is meant a solvent comprising at least one halogenated hydrocarbon (that is to say a hydrocarbon containing one or more halogen substituents).
  • the halogenated solvent may for example comprise at least 50% by weight of halogenated hydrocarbon (s); or not less than 60% by weight of halogenated hydrocarbon (s) or not less than 70% by weight of halogenated hydrocarbon (s) or not less than 80% by weight of halogenated hydrocarbon (s) ) or at least 90% by weight of halogenated hydrocarbon (s) or at least 95% by weight of halogenated hydrocarbon (s) or at least 98% by weight of halogenated hydrocarbon (s) ( s) or at least 99% by mass of halogenated hydrocarbon (s).
  • the halogenated solvent is preferably a fluorinated solvent, i.e. a solvent comprising at least one fluorinated hydrocarbon (i.e. a hydrocarbon having one or more fluorine substituents).
  • the halogenated solvent may for example comprise at least 50% by weight of fluorinated hydrocarbon (s); or at least 60% by weight of fluorinated hydrocarbon (s); or at least 70% by weight of fluorinated hydrocarbon (s); or at least 80% by weight of fluorinated hydrocarbon (s); or at least 90% by weight of fluorinated hydrocarbon (s); or at least 95% by weight of fluorinated hydrocarbon (s); or at least 98% by weight of fluorinated hydrocarbon (s); or at least 99% by weight of fluorinated hydrocarbon (s).
  • a fluorinated hydrocarbon there may be chosen a fluorinated alcohol, that is to say a hydrocarbon having at least one -OH function and at least one substituent -F.
  • a preferred fluorinated alcohol is trifluoroethanol (TFE).
  • TFE trifluoroethanol
  • trimoroethanol is meant in the present application more particularly 2,2,2-trifluoroethanol.
  • An advantageous halogenated solvent may therefore be a mixed solvent comprising TFE mixed with an aqueous solvent and / or other organic compounds.
  • TFE 50% by weight of TFE; or at least 60% by weight of TFE; or at least 70% by weight of TFE; or at least 80% by weight of TFE; or at least 90% by weight of TFE; or at least 95% by weight of TFE; or at least 98% by weight of TFE; or at least 99% by weight of TFE.
  • the halogenated solvent consists essentially of TFE or is TFE.
  • A1 1 and aldehyde are preferably introduced in an Al 1 / aldehyde molar ratio of 7: 1 to 1: 1, preferably of 3: 1 to 1.5: 1, and ideally of about 2: 1 .
  • the reductive amination reaction is preferably carried out at 0 to 100 ° C, and more preferably at 20 to 50 ° C.
  • the two stages of reductive amination can be carried out monotopically ("one-pot", in the same reactor).
  • the reductive amination is preferably carried out under a dihydrogen atmosphere and more particularly under dihydrogen pressure.
  • the reductive amination is preferably a heterogeneous catalytic reaction.
  • the catalyst used is preferably palladium supported on charcoal, or a Wilkinson catalyst, or Raney nickel.
  • the platinum group metals, in particular platinum, palladium, rhodium and ruthenium are particularly active catalysts, which act at low temperature and low H 2 .
  • the mass proportion of catalyst relative to the aldehyde is preferably from 2 to 100%, especially from 10 to 80%, more particularly from 20 to 50%, and ideally from 30 to 40%.
  • a mass proportion of about 35% can be cited as an example.
  • the catalyst makes it possible to catalyze the imine reduction step, it can be added to the reaction medium after the reaction with the aldehyde. forming the imine compound.
  • the catalyst may be present in the reaction medium from the beginning of the reductive amination.
  • the aldehyde is introduced gradually into the reaction medium which contains all ⁇ 1 1. It is thus possible to add dropwise, for example over a time of addition varying from 7 to 14 hours.
  • a molecular sieve is used for carrying out the reaction, in order to eliminate the water and thus to improve the conversion.
  • the process comprises a reaction step with hydrochloric acid, to form 1 1-aminoundecanoic acid hydrochloride (abbreviated A1 1 HCl), according to the scheme:
  • a hydrochloride In place of a hydrochloride, it is also possible to use a phosphoric acid salt (H 3 PO 4 ) or para-toluenesulphonic acid (PTSA).
  • H 3 PO 4 phosphoric acid salt
  • PTSA para-toluenesulphonic acid
  • A1 1 and hydrochloric acid (or other) are preferably used in a molar ratio A1 1 / hydrochloric acid (or other) of 0.5: 1 to 5: 1, preferably 0.75: 1 to 2: 1, and ideally about 1: 1.
  • This salification reaction is preferably carried out at a temperature of 0 to 100 ° C, and more preferably of 10 to 30 ° C.
  • the salification reaction may be carried out in a solvent, preferably a solvent having a heteroatom, preferably an alcohol, and more preferably an alcohol such as TFE. It is also possible to use more generally a halogenated solvent as described in detail above in connection with the "direct reaction". Mention may also be made of the following solvents: isopropanol, propanol, cyclohexanol, butanol, tetrahydrofuran (THF), terbutanol.
  • the solvent may comprise water. If it contains both water and an alcohol, the alcohol / water ratio in the solvent can be from 1: 1 to 20: 1, preferably from 5: 1 to 15: 1, and for example from about 12: 1.
  • the product R-NH- (CH 2 ) 10 -COOH is also obtained in salt form, for example hydrochloride.
  • the (intermediate) imine compound, for its part, can be obtained with a balance between a salified form and a non-salified form.
  • the reaction thus corresponds to the following scheme (in the particular case of a reaction with heptanal, making it possible to obtain N-heptyl-1-aminoundecanoic acid hydrochloride, abbreviated HAUHCI):
  • the reaction is carried out in a solvent, preferably a solvent having a heteroatom, preferably an alcohol, and more preferably an alcohol such as trifluoroethanol (TFE). Mention may also be made of the following solvents: isopropanol, propanol, cyclohexanol, butanol, tetrahydrofuran (THF), terbutanol, hexafluoroisopropanol (HFIP).
  • a solvent preferably a solvent having a heteroatom, preferably an alcohol, and more preferably an alcohol such as trifluoroethanol (TFE).
  • TFE trifluoroethanol
  • solvents isopropanol, propanol, cyclohexanol, butanol, tetrahydrofuran (THF), terbutanol, hexafluoroisopropanol (HFIP).
  • the solvent may contain water. If it contains both water and alcohol, the alcohol / water ratio in the solvent can be from 1: 1 to 20: 1, preferably from 5: 1 to 15: 1, and for example about 12: 1.
  • the same solvent is used as for the salification step.
  • the reductive amination is preferably carried out under a dihydrogen atmosphere, in particular under dihydrogen pressure.
  • the reductive amination is preferably a heterogeneous catalytic reaction.
  • the catalyst used is preferably palladium supported on charcoal, or a Wilkinson catalyst, or Raney nickel.
  • the platinum group metals in particular platinum, palladium, rhodium and ruthenium are particularly active catalysts, which act at low temperature and low H 2 .
  • the mass proportion of catalyst relative to the aldehyde is preferably from 2 to 100%, especially from 10 to 80%, more particularly from 20 to 50%, and ideally from 30 to 40%. A mass proportion of about 35% can be cited as an example.
  • the catalyst makes it possible to catalyze the imine reduction step, it can be added to the reaction medium after the reaction with the aldehyde.
  • the catalyst may be present in the reaction medium from the beginning of the reductive amination (even from the beginning of the salification).
  • the Al 1 salt and the aldehyde are preferably introduced in a molar ratio of Al 1 / aldehyde salt of 7: 1 to 1: 1, preferably of 3: 1 to 1, 5: 1, and ideally of about 2: 1
  • the reductive amination reaction is preferably carried out at 0 to 100 ° C, and more preferably at 20 to 50 ° C.
  • the two stages of reductive amination can be carried out monotopically ("one-pot", in the same reactor). According to one embodiment, both the salification step and the two stages of the reductive amination can be carried out in a monotopic ("one-pot") manner.
  • the A1 1 salt can be purified before the reaction with the aldehyde.
  • the A1 1 salt is prepared from ⁇ 1 1 and then the aldehyde is directly added to the reaction medium.
  • the aldehyde is introduced gradually into the reaction medium which contains all ⁇ 1 1. It is thus possible to add dropwise, for example over a time of addition varying from 7 to 24 hours, for example from 7 to 14 hours.
  • the hydrochloride (or other salt) of the N-alkyl-1-aminoundecanoic acid that is obtained can then be neutralized.
  • the neutralization can be carried out by addition of sodium hydroxide or of another base (for example calcium carbonate CaCO3, lime Ca (OH) 2 or sodium carbonate Na 2 CO 3) either directly in the reaction medium at the end of reductive amination (and therefore prior to purification of the desired product, N-alkyl-1-aminoundecanoic acid); or after purification of the hydrochloride (or other salt) of the N-alkyl-1-aminoundecanoic acid, by subsequent contact of the sodium hydroxide or other base with this purified hydrochloride (or other salt).
  • Neutralization before purification has the advantage to eliminate a part of the by-products (products of esterification with the alcohol of the solvent), by saponification reaction.
  • the purification of the N-alkyl-1-aminoundecanoic acid can be carried out by washing with a solvent, which can be, for example, tert-butyl methyl ether (TBME) or isopropanol and filtration.
  • a solvent which can be, for example, tert-butyl methyl ether (TBME) or isopropanol and filtration.
  • the solvent can be evaporated, then the product triturated in a first solvent and proceed to filtration to eliminate ⁇ 1 1; then evaporate the first solvent, and triturate the product in a second solvent and carry out another filtration to recover the desired product.
  • the first solvent may for example be dichloromethane and the second solvent may for example be tert-butyl methyl ether.
  • a ⁇ 1 1 ester (denoted AE1 1) is used as a starting reagent, namely the compound of formula NH 2 - (CH 2 ) 10 -COOR ', in which R' represents an alkyl group.
  • the group R ' may be linear or branched, preferably linear.
  • R ' is the methyl group
  • the starting compound AE1 1 is methyl 1-aminoundecanoate.
  • R 'can also be an aryl group, and in particular a benzyl group.
  • the ester form has the advantage of being more soluble than the acid form.
  • AE1 1 can be prepared by reacting ⁇ 1 1 with the alcohol of formula R'-OH (for example methanol).
  • R'-OH for example methanol
  • chlor1 1 hydrochloric acid may be added to the alcohol, which serves both as a reagent and as a solvent (possibly in combination with water).
  • the mixture is brought to reflux.
  • the hydrochloride of ⁇ 1 1 can be recovered.
  • We can then provide a neutralization, for example with sodium hydroxide or another base, then a liquid-liquid extraction of ⁇ 1 1.
  • thionyl chloride SOCI2
  • a weaker acid such as phosphoric acid (H 3 PO 4 ) or para-toluenesulfonic acid (APTS).
  • sodium hydroxide instead of sodium hydroxide, it is possible, for example, to use calcium carbonate, lime or sodium carbonate.
  • the acid / Al 1 molar ratio may be, for example, from 1: 10 to 10: 1, in particular from 1: 2 to 6: 1, and more particularly from 1: 1 to 5: 1. Alcohol is used in large excess.
  • the organic phase may be washed, for example with sodium carbonate solution, or with a saturated aqueous solution of
  • a suitable solvent for example an alkane, which may especially be heptane.
  • Other possible solvents are, for example, pentane, hexane and cyclohexane.
  • the imine R N- (CH 2 ) 10 -COOR 'in ester form is obtained, then in a second step the N-alkylaminoester compound of formula R-NH- (CH 2 ) 10 -COOR .
  • the reductive amination is preferably carried out under a dihydrogen atmosphere, in particular under dihydrogen pressure.
  • the reductive amination is preferably a heterogeneous catalytic reaction.
  • the catalyst used is preferably palladium supported on charcoal.
  • the catalyst used is preferably palladium supported on charcoal, the Wilkinson catalyst, Raney nickel.
  • Platinum group metals, in particular platinum, palladium, rhodium and ruthenium are particularly active catalysts, which act at low temperature and low pressure in H 2 .
  • the mass proportion of catalyst relative to the aldehyde is preferably 1 to 90%, especially 3 to 60%, more preferably 5 to 25%, and ideally 10 to 20%.
  • a mass proportion of about 14% can be cited as an example.
  • the AE1 1 and the aldehyde are preferably introduced in a molar ratio of AE1 / aldehyde of 5: 1 to 1: 5, preferably of 2: 1 to 1: 2 and ideally of about 1: 1.
  • the reductive amination reaction is preferably carried out at 0 to 100 ° C, and more preferably at 20 to 50 ° C.
  • the salt is recovered by filtration.
  • the solvent for example heptane
  • the salt can then be neutralized to recover the product R-NH- for example by adding sodium carbonate or soda or lime, then extracted, dried and concentrated.
  • a fourth route provides for the use of a so-called Leuckart-Wallach reaction scheme.
  • the imine R N- (CH 2 ) 10 -COOH in acid form is obtained, then in a second step the compound of formula R-NH- (CH 2 ) 10 -COOH desired.
  • the reaction can be carried out in a solvent such as trifluoroethanol (TFE).
  • TFE trifluoroethanol
  • the molar ratio of formic acid: Al 1 is preferably chosen from 1: 5 to 5: 1, in particular from 1: 2 to 2: 1 and for example from about 1: 1.
  • the aldehyde: Al 1 molar ratio is preferably selected from 1: 10 to 2: 1, especially from 1: 5 to 1: 1, and for example from about 1: 2.
  • the reaction is preferably a homogeneous catalytic reaction.
  • the catalyst used is preferably [R fcpC].
  • the mass concentration of catalyst in the reaction medium can be, for example, from 0.1 to 25%, preferably from 0.2 to 5%, more particularly from 0.3 to 1%.
  • the reaction is preferably carried out at a temperature of 0 to 100 ° C, and more preferably 40 to 90 ° C, for example 60 to 80 ° C.
  • the preferred order of addition is the following: A1 1, then formic acid, then aldehyde, then catalyst.
  • the duration of the reaction may be from 5 minutes to 20 hours, for example from 1 to 15 hours, in particular from 3 to 10 hours.
  • the solvent can be evaporated, then the product triturated in a first solvent and filtered to remove ⁇ 1 1; then evaporate the first solvent, and triturate the product in a second solvent and carry out another filtration to recover the desired product.
  • the first solvent may for example be dichloromethane and the second solvent may for example be tert-butyl methyl ether.
  • the product R-NH- (CH 2 ) 10 -COOR '(in acid or ester form) can be polycondensed to form a polyamide.
  • it is polycondensed with another amino acid (which may optionally be in esterified form), and particularly with 11-aminoundecanoic acid, to form a copolyamide.
  • the polymerization reaction can be carried out with the following parameters:
  • molar ratio A1 1 / HAU from 6: 1 to 2: 1, for example about 4: 1; catalyst: phosphoric acid, preferably in a mass quantity of from 1000 to 5000 ppm, for example approximately 2000 ppm;
  • reaction temperature 200 to 300 ° C, for example about 250 ° C;
  • the conversion rate and the yields are expressed relative to the heptanal used (limiting reagent).
  • the conversion rate takes into account all the products of the reaction of ⁇ 1 1 (or derivative) and heptanal.
  • the solvent isopropanol: H 2 O ratio of 46.2: 1 by volume
  • ⁇ 1 1 (10.2 g, 50 mmol, 2 eq.)
  • the bicol is placed in an oil bath at 55 ° C, at atmospheric pressure and with maximum stirring with a magnetic bar.
  • 36% hydrochloric acid (4.4 mL, 50 mmol, 2 eq) is then introduced.
  • the solvent reaches an iPrOH: H 2 O ratio of 12: 1 by volume.
  • the mixture is left under these conditions for 4 hours, until its pH stabilizes.
  • the solution becomes colorless and homogeneous.
  • the 10% dry Pd / C catalyst (0.83 g, 7% by weight of theoretically formed HCl HCl) is then wetted with a few drops of solvent and then introduced into the bicol. Thanks to a two-way adapter, a balloon filled with H 2 , under 1 atm, is then connected while the second channel is connected to a water pump. 3 H 2 / empty purges are carried out.
  • the bicol is then left under H 2 atmosphere and the temperature is set at 30 ° C. Once this temperature is reached, the heptanal (3.6 mL, 25 mmol, 1 eq) is then added using a syringe pump at a rate of 0.2 mL.h -1 .
  • the H 2 inlet is then cut off and the bicol is opened at atmospheric pressure to come down to ambient temperature
  • the reaction mixture is then filtered on Buchner topped of 4 filters standards to eliminate all traces of catalyst.
  • the latter is recovered for washing with ethanol and then dried for reuse while the filtrate is concentrated in a rotary evaporator.
  • the white solid obtained is triturated with TBME and filtered on sintered No. 3 surmounted by an 8 ⁇ filter. This operation is repeated twice.
  • the filtrate is then concentrated on a rotary evaporator to obtain 0.9 g of an orange-yellow oil.
  • the solid is recovered and dried overnight in an oven at 60 ° C to obtain 1.16 g of a white solid, with a yield of 22.5%.
  • Mass composition of the white solid (analysis by gas chromatography or GPC, after silylation of the products with trimethylchlorosilane): 1.09% of AH HCI isopropyl ester, 81.38% of AH HCI, 0.15% of HAU isopropyl ester, 16.69% HAUHCI, 0.69% A1 1 HCIR 2 .
  • AH HCIR 2 designates di-N-heptyl-1 1 -aminoundecanoic acid, which is the product of a side reaction.
  • the isopropyl ester forms of the various compounds are obtained by reaction with the solvent.
  • distilled water (488.12 mL) is introduced.
  • A1 1 (105.84 g, 0.53 mol, 1 eq.) Is then added along with 36% hydrochloric acid (44.74 mL, 0.53 mol, 1 eq.). The flask is then placed in a water bath heated to about 60 ° C, using a heated bench.
  • reaction mixture is left at this temperature, at atmospheric pressure and with maximum stirring for 4 hours 30 minutes, until complete dissolution of ⁇ 1 1.
  • This solution is then concentrated on a rotary evaporator.
  • the product is dried overnight in an oven at 75 ° C to obtain 124.2 g of a white solid, with a yield of 99.4%.
  • the reactor is then opened and emptied. With the cleaning, 1050 mL of solution are recovered from which only 100 mL are treated. This sample is filtered on Buchner surmounted by 4 standard filters to eliminate all traces of catalyst. The latter is recovered to be washed with ethanol and then dried, for later reuse, while the filtrate is concentrated on a rotary evaporator. The white solid obtained is triturated with TBME and filtered on sintered n ° 3 surmounted by an 8 ⁇ filter. This operation is repeated twice. The filtrate is then concentrated on a rotary evaporator to obtain 0.6 g of orange-yellow oil. The solid is recovered and dried overnight in an oven at 60 ° C to obtain 12.8 g of a white solid, with a yield of 63.9%.
  • This composition is that obtained at the outlet of the reactor.
  • the hydrochloride of the preceding example is diluted in 200 ml of distilled water and then a solution of Na 2 CO 3 (42.19 g, 398 mmol, in 200 ml of water, 1 eq with respect to the hydrochloride) is added and the everything is stirred at room temperature for 30 minutes.
  • the mixture is then extracted with ethyl acetate and washed with a solution of Na 2 CO 3 until a clear organic phase is obtained (use of 200 ml of a 200 g / L solution or 377 mmol of Na 2 CO 3 added, in total 2 eq relative to the hydrochloride).
  • the organic phase is then dried over MgSO 4 , filtered and concentrated in vacuo.
  • the methyl aminoundecanoate is obtained in the form of a colorless oil (81.9 g, 381 mmol).
  • the overall yield (hydrochloride synthesis and neutralization) is 97% (NMR analysis of 1 H and 13 C, infrared spectrography and mass spectrography).
  • the trifluoroacetate is diluted in 50 ml of distilled water and then a solution of Na 2 CO 3 (5.4 g, 51 mmol, in 50 ml of water, 1 eq with respect to the TFA salt) is added and the everything is stirred at room temperature for 30 minutes.
  • the mixture is then extracted with ethyl acetate and washed with a Na 2 CO 3 solution until a clear organic phase is obtained (use of 16 ml of a 200 g / L solution, ie mmol of Na2CO3 added, in total 1, 6 eq relative to the hydrochloride).
  • the crude product is triturated in dichloromethane and then sintered to remove unreacted .1.
  • the filtrate is evaporated, then the resulting product is triturated in TBME and then sintered to recover the mono-alkylated compound.
  • the filtrate is evaporated.
  • the yield of mono-alkylated compound is 26% and the yield of bis-alkylated compound is 54%.
  • the conversion rate is 82%.
  • the imine is preformed and then the hydrogenation is carried out.
  • the synthesis is carried out on 2.5 g to 50 g of A1 1.
  • A1 1 is dissolved in the solvent, optionally heated according to the reaction temperature.
  • the catalyst is added, it is placed under vacuum and then under H 2 .
  • the aldehyde is slowly added over 7 hours or 14 hours.
  • the purification is carried out by trituration of the crude in CH2Cl2, recovery of insoluble ⁇ 1 1 by sintering with a porosity of 2, evaporation of the filtrate; then trituration of the filtrate in the TBME, recovery of the insoluble / V-heptylamino acid by sinter filtration of porosity 4, the protonated ⁇ /, / V-diheptylamino acid remaining in the filtrate.
  • the purification is carried out by trituration of the crude in the TBME, recovery of the ⁇ -heptylamino acid and of insoluble ⁇ 1 by sinter filtration of porosity 3, the / V, / V-diheptylamino acid remaining in the filtrate.
  • the / V-heptylamino acid and ⁇ 1 1 are not separated.
  • the amount of catalyst is indicated relative to heptanal.
  • Pd / C (10%) is indicated as a percentage by mass with respect to heptanal.
  • the Adam catalyst (Pt.02) is indicated in molar percentage with respect to heptanal.

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Abstract

L'invention concerne un procédé de préparation d'un dérivé d'acide 11 -aminoundécanoïque ou 12-aminododécanoïque, ou d'un ester de celui-ci, de formule R-NH-(CH2)n-COOR', dans laquelle n vaut 10 ou 11, R représente un groupement alkyle, fluoroalkyle, benzyle ou alkylbenzyle, et R' représente un atome d'hydrogène ou un groupement alkyle, le procédé comprenant : la réaction du composé de départ de formule NH2-(CH2)n-COOR' avec l'aldéhyde de formule R=O dans un solvant halogéné, pour former un composé imine de formule R=N-(CH2)n-COOR'; et - la réduction du composé imine.

Description

PROCEDE DE PREPARATION DE DERIVES DE L'ACIDE 11 - AMINOUNDECANOIQUE ET DE L'ACIDE 12-AMINODODECANOIQUE
DOMAINE DE L'INVENTION
La présente invention concerne un procédé de préparation de dérivés de l'acide 1 1 -aminoundécanoïque ou de l'acide 12-aminododécanoïque, et par exemple d'acides N-alkyl-1 1 -aminoundécanoïques. ARRIERE-PLAN TECHNIQUE
Parmi les polyamides, le polyamide 1 1 (polyundécanamide) est un produit particulièrement utile pour une multitude d'applications en raison d'une combinaison unique de propriétés intéressantes (résistance chimique, résistance à la corrosion, résistance à l'abrasion, résistance aux chocs, faible coefficient de friction...).
Il est également connu de préparer des copolyamides dérivés du polyamide 1 1 , et notamment des copolyamides préparés à partir de polyamide 1 1 et d'un acide N-alkyl-1 1 -aminoundécanoïque, tel que l'acide N- heptyl-1 1 -aminoundécanoïque. De tels copolyamides sont qualifiables de copolyamides plastifiés internes. Ils présentent des propriétés combinées de souplesse et de transparence ainsi que d'excellentes propriétés électriques indépendantes de l'humidité du milieu. Ces copolyamides peuvent être mis en œuvre par moulage ou par extrusion simple et ils possèdent généralement les propriétés mécaniques avantageuses du polyamide 1 1 mentionnées ci-dessus. Ainsi, ils forment des matériaux idéaux par exemple pour la fabrication de cathéters dans le milieu médical.
A ce jour, le monomère acide N-heptyl-1 1 -aminoundécanoïque est fabriqué en faisant réagir l'acide 1 1 -bromo-undécanoïque avec la N- heptylamine, elle-même synthétisée par amination réductrice à partir de l'heptanal.
Toutefois, ce procédé de fabrication comporte de nombreuses étapes de synthèse et purification, entraînant un coût de production élevé. Le document BE 897566 décrit des dérivés d'acides ω-aminés et divers procédés d'obtention.
Il existe un besoin de mettre au point un procédé de synthèse simplifié et plus économique des acides N-alkyl-1 1 -aminoundécanoïques tels que l'acide N-heptyl-1 1 -aminoundécanoïque, et plus généralement des dérivés de l'acide 1 1 -aminoundécanoïque ou de l'acide 12-aminododécanoïque.
RESUME DE L'INVENTION
L'invention concerne en premier lieu un procédé de préparation d'un dérivé d'acide 1 1 -aminoundécanoïque ou 12-aminododécanoïque, de formule R-NH-(CH2)n-COOR', dans laquelle n vaut 10 ou 1 1 , R représente un groupement alkyle, fluoroalkyle, benzyle ou alkylbenzyle, et R' représente un atome d'hydrogène ou un groupement alkyle, le procédé comprenant :
- la réaction du composé de départ de formule NH2-(CH2)n-COOR' avec l'aldéhyde de formule R=O dans un solvant halogéné, pour former un composé imine de formule R=N-(CH2)n-COOR' ; et
- la réduction du composé imine.
Selon un mode de réalisation, R représente un groupement alkyle comportant de 1 à 20 atomes de carbone, de préférence de 3 à 15 atomes de carbone, de manière plus particulièrement préférée de 5 à 10 atomes de carbone ; et idéalement est un groupement heptyle.
Selon un mode de réalisation, la réduction du composé imine est également mise en œuvre dans un solvant halogéné, et, de préférence, dans le même solvant que la réaction du composé de départ avec l'aldéhyde ; et, de préférence, la réaction du composé de départ de formule NH2-(CH2)n-COOR' avec l'aldéhyde et la réduction du composé imine sont mises en œuvre de façon monotope ; et, de manière plus particulièrement préférée, l'ensemble des étapes de réaction sont mises en œuvre de façon monotope.
Selon un mode de réalisation, le solvant halogéné est un solvant fluoré, de préférence comprend un alcool fluoré, et de manière plus particulièrement préférée comprend du 2,2,2-trifluoroéthanol.
Selon un mode de réalisation, le solvant halogéné comporte au moins 50 % de 2,2,2-trifluoroéthanol, de préférence au moins 75 % de 2,2,2- trifluoroéthanol, de manière plus particulièrement au moins 90 % de 2,2,2- trifluoroéthanol, et idéalement au moins 95 % de 2,2,2-trifluoroéthanol, en masse. Selon un mode de réalisation, le procédé comprend l'ajout d'un catalyseur pour catalyser la réduction du composé imine, et, de préférence :
- le composé de départ de formule NH2-(CH2)n-COOR' est mis en présence de l'aldéhyde de formule R=O puis le catalyseur est ajouté ; ou
- le composé de départ de formule NH2-(CH2)n-COOR' est mis en présence du catalyseur, puis l'aldéhyde est ajouté de façon progressive ; ou
- le composé de départ de formule NH2-(CH2)n-COOR' réagit avec l'aldéhyde de formule R=O pour former le composé imine, puis le catalyseur est ajouté.
Dans un premier aspect du procédé, R' représente un atome d'hydrogène, le procédé comprenant :
- la salification du composé de départ par réaction avec un acide, avant la réaction avec l'aldéhyde ;
et le dérivé d'acide 1 1 -aminoundécanoïque ou 12- aminododécanoïque est obtenu sous forme salifiée à l'issue de la réaction avec l'aldéhyde.
Selon un mode de réalisation du premier aspect, le procédé comprend :
- la neutralisation du dérivé d'acide 1 1 -aminoundécanoïque ou 12- aminododécanoïque sous forme salifiée, pour récupérer le dérivé d'acide 1 1 -aminoundécanoïque ou 12-aminododécanoïque sous forme neutre.
Selon un mode de réalisation du premier aspect, le composé de départ est salifié sous forme d'un chlorhydrate, ou d'un sel d'acide phosphorique ou d'un sel d'acide paratoluènesulfonique, et de préférence sous forme d'un chlorhydrate.
Dans un deuxième aspect du procédé, R' représente un groupement alkyle ou aryle, de préférence choisi parmi les groupements méthyle, éthyle, propyle, butyle et benzyle, et qui est de manière plus particulièrement préférée un groupement méthyle.
Selon un mode de réalisation du deuxième aspect, le procédé comprend :
- à titre préliminaire, l'estérification de l'acide 1 1 - aminoundécanoïque ou 12-aminododécanoïque en l'ester de formule NH2-(CH2)n-COOR', de préférence par réaction de l'acide 1 1 -aminoundécanoïque ou 12-aminododécanoïque avec l'alcool de formule R'-OH, de manière plus particulièrement préférée en présence d'un acide tel que l'acide chlorhydrique.
Selon un mode de réalisation du deuxième aspect, le procédé comprend une étape de purification de l'ester R-NH-(CH2)n-COOR' par conversion en sel, de préférence par ajout d'acide chlorhydrique ou d'acide trifluoroacétique, puis filtration, lavage et neutralisation, de préférence avec une solution de carbonate de sodium.
Dans un troisième aspect du procédé, R' représente un atome d'hydrogène, et la réaction du composé de départ de formule NH2-(CH2)n- COOH avec l'aldéhyde de formule R=O est effectuée en présence d'acide formique.
L'invention concerne également un procédé de fabrication d'un polyamide, comprenant (1 ) la fabrication du dérivé de l'acide 1 1 - aminoundécanoïque ou 12-aminododécanoïque de formule R-NH-(CH2)n- COOR', comme décrit ci-dessus ; et (2) la polycondensation dudit dérivé de l'acide 1 1 -aminoundécanoïque ou 12-aminododécanoïque.
Selon un mode de réalisation, ce procédé est pour la fabrication d'un copolyamide, dans lequel l'étape (2) est une étape de polycondensation du dérivé de l'acide 1 1 -aminoundécanoïque ou 12-aminododécanoïque avec un ou plusieurs autres aminoacides, aminoesters, diamines, diacides et/ou lactames, et de préférence avec l'acide 1 1 -aminoundécanoïque.
La présente invention permet de surmonter les inconvénients de l'état de la technique. Elle fournit plus particulièrement un procédé de synthèse simplifié et plus économique des acides N-alkyl-1 1 -aminoundécanoïques tels que l'acide N-heptyl-1 1 -aminoundécanoïque (en abrégé HAU), et plus généralement des dérivés de l'acide 1 1 -aminoundécanoïque.
Cela est accompli en utilisant un procédé comportant deux étapes de synthèse : la formation d'une imine par réaction d'un aldéhyde (tel que l'heptanal) avec l'acide 1 1 -aminoundécanoïque (ou un ester de celui-ci) ; puis l'hydrogénation (réduction) de l'imine pour former l'aminé secondaire recherchée, notamment un acide N-alkyl-1 1 -aminoundécanoïque ou un ester de ceux-ci.
Selon un aspect particulièrement avantageux de l'invention, il a été découvert que les solvants halogénés et tout particulièrement le 2,2,2- trifluoroéthanol sont des solvants particulièrement efficaces pour solubiliser par exemple l'acide 1 1 -aminoundécanoïque (ou ses dérivés). Ils permettent donc de produire les produits recherchés avec un excellent rendement. L'utilisation du 2,2,2-trifluoroéthanol (ou d'un solvant halogéné analogue) permet notamment de mettre en œuvre directement une réaction entre l'acide 1 1 -aminoundécanoïque et un aldéhyde (tel que l'heptanal).
D'autres solvants ayant un moindre pouvoir solubilisant vis-à-vis de l'acide 1 1 -aminoundécanoïque peuvent également être utilisés dans l'invention. Dans ce cas, il est avantageux de prévoir une salification préalable de l'acide 1 1 -aminoundécanoïque, ou une estérification préalable de l'acide 1 1 -aminoundécanoïque, afin d'améliorer la solubilité du composé et de produire les produits recherchés avec un bon rendement.
Par ailleurs, l'invention s'applique de manière analogue aux dérivés de l'acide 12-aminododécanoïque.
DESCRIPTION DE MODES DE REALISATION DE L'INVENTION
L'invention est maintenant décrite plus en détail et de façon non limitative dans la description qui suit.
Les proportions indiquées dans la demande sont des proportions massiques sauf mention contraire.
L'ensemble de la description qui suit est effectué en prenant l'exemple de la préparation de dérivés de l'acide 1 1 -aminoundécanoïque. Toutefois, cette description s'applique de manière analogue aux dérivés de l'acide 12- aminododécanoïque. On peut donc également remplacer par analogie dans l'ensemble ce qui suit « acide 1 1 -aminoundécanoïque » par « acide 12- aminododécanoïque ».
Le procédé de l'invention repose sur une amination réductrice, à savoir la réaction de l'acide 1 1 -aminoundécanoïque NH2-(CH2)io-COOH (ci- après désigné A1 1 ), ou d'un ester de celui-ci, avec un aldéhyde de formule R=0.
Dans cette formule, R représente de préférence un groupement alkyle linéaire ou ramifié, de préférence linéaire, comportant de 1 à 20 atomes de carbone, de préférence de 3 à 15 atomes de carbone, de manière plus particulièrement préférée de 5 à 10 atomes de carbone ; et idéalement est un groupement heptyle. Avantageusement, ce groupement alkyle n'est pas substitué.
Alternativement, ce groupement alkyle peut être substitué. Il peut notamment s'agir d'un fluoroalkyle. L'aldéhyde peut alors obéir à la formule CmHpFqCH=O, avec m, p et q des nombres entiers vérifiant p+q=2m+1 . Parmi ces aldéhydes, le trifluoroacétaldéhyde est préféré. Alternativement encore, R représente un groupement benzyle ou alkylbenzyle.
L'ensemble de la description qui suit est effectué en prenant l'exemple d'un groupement R alkyle. Toutefois, cette description s'applique de manière analogue aux autres groupements R envisagés ci-dessus.
La réaction de Α1 1 (ou ester d'A1 1 ) avec l'aldéhyde conduit à la formation d'un composé imine. Puis ce composé imine est réduit.
Le procédé peut être mis en œuvre selon plusieurs voies possibles.
Réaction directe
Selon une première voie, on fait directement réagir Α1 1 (sans salification préalable) avec l'aldéhyde. Il convient de choisir dans ce cas un bon solvant pour Α1 1 , et plus particulièrement un solvant halogéné.
Par « solvant halogéné », on entend un solvant comprenant au moins un hydrocarbure halogéné (c'est-à-dire un hydrocarbure comportant un ou plusieurs substituants halogènes).
Le solvant halogéné peut par exemple comprendre au moins 50 % en masse d'hydrocarbure(s) halogéné(s) ; ou au moins 60 % en masse d'hydrocarbure(s) halogéné(s) ou au moins 70 % en masse d'hydrocarbure(s) halogéné(s) ou au moins 80 % en masse d'hydrocarbure(s) halogéné(s) ou au moins 90 % en masse d'hydrocarbure(s) halogéné(s) ou au moins 95 % en masse d'hydrocarbure(s) halogéné(s) ou au moins 98 % en masse d'hydrocarbure(s) halogéné(s) ou au moins 99 % en masse d'hydrocarbure(s) halogéné(s).
Le solvant halogéné est de préférence un solvant fluoré, c'est-à-dire un solvant comprenant au moins un hydrocarbure fluoré (c'est-à-dire un hydrocarbure comportant un ou plusieurs substituants fluor).
Le solvant halogéné peut par exemple comprendre au moins 50 % en masse d'hydrocarbure(s) fluoré(s) ; ou au moins 60 % en masse d'hydrocarbure(s) fluoré(s) ; ou au moins 70 % en masse d'hydrocarbure(s) fluoré(s) ; ou au moins 80 % en masse d'hydrocarbure(s) fluoré(s) ; ou au moins 90 % en masse d'hydrocarbure(s) fluoré(s) ; ou au moins 95 % en masse d'hydrocarbure(s) fluoré(s) ; ou au moins 98 % en masse d'hydrocarbure(s) fluoré(s) ; ou au moins 99 % en masse d'hydrocarbure(s) fluoré(s). A titre d'hydrocarbure fluoré, on peut notamment choisir un alcool fluoré, c'est à dire un hydrocarbure ayant au moins une fonction -OH et au moins un substituant -F.
Un alcool fluoré préféré est le trifluoroéthanol (TFE). Par « trifluoroéthanol » on entend dans la présente demande plus particulièrement le 2,2,2-trifluoroéthanol.
Un solvant halogéné avantageux peut donc être un solvant mixte comprenant du TFE en mélange avec un solvant aqueux et/ou d'autres composés organiques.
Selon un mode de réalisation, le solvant halogéné comprend au moins
50 % en masse de TFE ; ou au moins 60 % en masse de TFE ; ou au moins 70 % en masse de TFE ; ou au moins 80 % en masse de TFE ; ou au moins 90 % en masse de TFE ; ou au moins 95 % en masse de TFE ; ou au moins 98 % en masse de TFE ; ou au moins 99 % en masse de TFE.
Selon un mode de réalisation, le solvant halogéné consiste essentiellement en du TFE ou est du TFE.
L'A1 1 et l'aldéhyde sont introduits de préférence dans un rapport molaire A1 1 / aldéhyde de 7:1 à 1 :1 , de préférence de 3:1 à 1 ,5:1 , et idéalement d'environ 2:1 .
La réaction d'amination réductrice est de préférence effectuée à une température de 0 à 100 °C, et plus particulièrement de 20 à 50°C.
Les deux étapes de l'amination réductrice peuvent être mises en œuvre de façon monotope (« one-pot », dans un même réacteur).
L'amination réductrice est de préférence effectuée sous atmosphère de dihydrogène et plus particulièrement sous pression de dihydrogène.
L'amination réductrice est de préférence une réaction catalytique hétérogène. Le catalyseur utilisé est de préférence du palladium supporté sur du charbon, ou un catalyseur de Wilkinson, ou du nickel de Raney. Les métaux du groupe du platine, en particulier le platine, le palladium, le rhodium et le ruthénium sont des catalyseurs particulièrement actifs, et qui agissent à basse température et faible pression en H2.
La proportion massique de catalyseur par rapport à l'aldéhyde est de préférence de 2 à 100 %, notamment de 10 à 80 %, plus particulièrement de 20 à 50 %, et idéalement de 30 à 40 %. Une proportion massique d'environ 35 % peut être citée en exemple.
Le catalyseur permettant de catalyser l'étape de réduction de l'imine, il peut être ajouté dans le milieu réactionnel après la réaction avec l'aldéhyde formant le composé imine. Alternativement, le catalyseur peut être présent dans le milieu réactionnel dès le début de l'amination réductrice.
Selon un mode de réalisation, l'aldéhyde est introduit progressivement dans le milieu réactionnel qui contient la totalité de Α1 1 . On peut ainsi effectuer un ajout au goutte à goutte, par exemple sur un temps d'addition variant de 7 à 14 h.
Avantageusement on utilise un tamis moléculaire pour la mise en œuvre de la réaction, afin d'éliminer l'eau et d'améliorer ainsi la conversion. Salification préalable
Dans cette voie, on utilise ΓΑ1 1 sous forme protonée, en formant un sel par réaction avec un acide.
Ainsi, de préférence, le procédé comprend une étape de réaction avec de l'acide chlorhydrique, pour former du chlorhydrate d'acide 1 1 - aminoundécanoïque (en abrégé A1 1 HCI), selon le schéma :
Figure imgf000009_0001
A la place d'un chlorhydrate, on peut également utiliser un sel d'acide phosphorique (H3PO4) ou d'acide paratoluènesulfonique (APTS).
L'A1 1 et l'acide chlorhydrique (ou autre) sont utilisés de préférence dans un rapport molaire A1 1 / acide chlorhydrique (ou autre) de 0.5:1 à 5:1 , de préférence de 0,75:1 à 2:1 , et idéalement d'environ 1 :1 .
Cette réaction de salification est de préférence effectuée à une température de 0 à 100°C, et plus particulièrement de 10 à 30°C.
La réaction de salification peut être effectuée dans un solvant, de préférence un solvant comportant un hétéroatome, de préférence un alcool, et de manière plus particulièrement préférée un alcool tel que le TFE. On peut également utiliser plus généralement un solvant halogéné comme décrit en détail ci-dessus en relation avec la « réaction directe ». On peut encore citer les solvants suivants : isopropanol, propanol, cyclohexanol, butanol, tétrahydrofurane (THF), terbutanol. Le solvant peut comporter de l'eau. S'il contient à la fois de l'eau et un alcool, le rapport alcool / eau dans le solvant peut être de 1 :1 à 20:1 , de préférence de 5:1 à 15:1 , et par exemple d'environ 12:1 .
Il a été observé que l'utilisation de TFE (sans eau) donne des résultats particulièrement bons.
Ensuite, le sel d'acide 1 1 -aminoundécanoïque réagit avec l'aldéhyde de formule R=O, de sorte à former le composé imine de formule R=N- (CH2)io-COOR', ce dernier étant réduit en le produit recherché de formule R- NH-(CH2)io-COOH. Il faut noter que le produit R-NH-(CH2)io-COOH est lui aussi obtenu sous forme de sel, par exemple de chlorhydrate. Le composé (intermédiaire) imine, pour sa part, peut être obtenu avec un équilibre entre une forme salifiée et une forme non salifiée. La réaction répond ainsi au schéma suivant (dans le cas particulier d'une réaction avec l'heptanal, permettant d'obtenir du chlorhydrate d'acide N-heptyl 1 1 - aminoundécanoïque, en abrégé HAUHCI) :
Figure imgf000010_0001
La réaction est effectuée dans un solvant, de préférence un solvant comportant un hétéroatome, de préférence un alcool, et de manière plus particulièrement préférée un alcool tel que le trifluoroéthanol (TFE). On peut aussi citer les solvants suivants : isopropanol, propanol, cyclohexanol, butanol, tétrahydrofurane (THF), terbutanol, hexafuoroisopropanol (HFIP).
Le solvant peut contenir de l'eau. S'il contient à la fois de l'eau et de l'alcool, le rapport alcool / eau dans le solvant peut être de 1 :1 à 20:1 , de préférence de 5:1 à 15:1 , et par exemple d'environ 12:1 .
Selon un mode de réalisation, on utilise le même solvant que pour l'étape de salification.
L'amination réductrice est de préférence effectuée sous atmosphère de dihydrogène, notamment sous pression de dihydrogène.
L'amination réductrice est de préférence une réaction catalytique hétérogène. Le catalyseur utilisé est de préférence du palladium supporté sur du charbon, ou un catalyseur de Wilkinson, ou du nickel de Raney. Les métaux du groupe du platine, en particulier le platine, le palladium, le rhodium et le ruthénium sont des catalyseurs particulièrement actifs, et qui agissent à basse température et faible pression en H2. La proportion massique de catalyseur par rapport à l'aldéhyde est de préférence de 2 à 100 %, notamment de 10 à 80 %, plus particulièrement de 20 à 50 %, et idéalement de 30 à 40 %. Une proportion massique d'environ 35 % peut être citée en exemple.
Le catalyseur permettant de catalyser l'étape de réduction de l'imine, il peut être ajouté dans le milieu réactionnel après la réaction avec l'aldéhyde. Alternativement, le catalyseur peut être présent dans le milieu réactionnel dès le début de l'amination réductrice (voire dès le début de la salification).
Le sel d'A1 1 et l'aldéhyde sont introduits de préférence dans un rapport molaire sel d'A1 1 / aldéhyde de 7:1 à 1 :1 , de préférence de 3:1 à 1 ,5:1 , et idéalement d'environ 2:1
La réaction d'amination réductrice est de préférence effectuée à une température de 0 à 100 °C, et plus particulièrement de 20 à 50°C.
Les deux étapes de l'amination réductrice peuvent être mises en œuvre de façon monotope (« one-pot », dans un même réacteur). Selon un mode de réalisation, à la fois l'étape de salification et les deux étapes de l'amination réductrice peuvent être mises en œuvre de façon monotope (« one-pot »).
Alternativement, le sel d'A1 1 peut être purifié avant la réaction avec l'aldéhyde.
Selon un mode de réalisation alternatif, le sel d'A1 1 est préparé à partir de Α1 1 puis l'aldéhyde est directement ajouté dans le milieu réactionnel.
Dans un cas comme dans l'autre, de préférence, l'aldéhyde est introduit progressivement dans le milieu réactionnel qui contient la totalité de Α1 1 . On peut ainsi effectuer un ajout au goutte à goutte, par exemple sur un temps d'addition variant de 7 à 24 h, par exemple de 7 à 14 h.
Le chlorhydrate (ou autre sel) de l'acide N-alkyl 1 1 - aminoundécanoïque qui est obtenu peut ensuite être neutralisé. La neutralisation peut être effectuée par ajout de soude ou d'une autre base (par exemple le carbonate de calcium CaCO3, la chaux Ca(OH)2 ou le carbonate de sodium Na2CO3) soit directement dans le milieu réactionnel à la fin de l'amination réductrice (et donc avant purification du produit recherché, l'acide N-alkyl 1 1 -aminoundécanoïque) ; soit après purification du chlorhydrate (ou autre sel) de l'acide N-alkyl 1 1 -aminoundécanoïque, par mise en contact ultérieure de la soude ou autre base avec ce chlorhydrate (ou autre sel) purifié. La neutralisation avant purification a pour avantage d'éliminer une partie des produits secondaires (produits d'estérification avec l'alcool du solvant), par réaction de saponification.
La purification de l'acide N-alkyl 1 1 -aminoundécanoïque (ou du chlorhydrate ou autre sel de celui-ci) peut être effectuée par lavage avec un solvant, qui peut être par exemple le tert-butyl méthyl éther (TBME) ou de l'isopropanol et filtration.
Alternativement, afin de purifier le produit R-NH-(CH2)io-COOR', on peut évaporer le solvant, puis triturer le produit dans un premier solvant et procéder à une filtration pour éliminer Α1 1 ; puis évaporer le premier solvant, et triturer le produit dans un deuxième solvant et procéder à une autre filtration pour récupérer le produit recherché.
Le premier solvant peut être par exemple le dichlorométhane et le deuxième solvant peut par exemple être le tert-butyl méthyl éther. Estérification préalable
Dans cette voie, on utilise un ester de Α1 1 (noté AE1 1 ) en tant que réactif de départ, à savoir le composé de formule NH2-(CH2)io-COOR', dans laquelle R' représente un groupement alkyle. Le groupement R' peut être linéaire ou ramifié, de préférence linéaire. Le groupement R' comporte avantageusement de 1 à 10 atomes de carbone, plus particulièrement de 1 à 3 atomes de carbone. De préférence, R' est le groupement méthyle, et le composé de départ AE1 1 est donc le 1 1 -aminoundécanoate de méthyle. R' peut également être un groupement aryle, et notamment un groupement benzyle.
La forme ester présente l'avantage d'être plus soluble que la forme acide.
L'AE1 1 peut être préparé par réaction de Α1 1 avec l'alcool de formule R'-OH (par exemple le méthanol). Par exemple, on peut ajouter de l'acide chlorhydrique à Α1 1 dans l'alcool, qui sert à la fois de réactif et de solvant (en combinaison éventuellement avec de l'eau). Le mélange est porté à reflux. Après refroidissement et concentration sous vide on peut récupérer le chlorhydrate de ΑΕ1 1 . On peut ensuite prévoir une neutralisation, par exemple par la soude ou une autre base, puis une extraction liquide-liquide de ΑΕ1 1 .
A la place de l'acide chlorhydrique, on peut avantageusement utiliser du chlorure de thionyle (SOCI2) afin d'éviter l'introduction d'eau qui a tendance à équilibrer la réaction. On peut aussi utiliser un acide moins fort, comme l'acide phosphorique (H3PO4) ou l'acide paratoluènesulfonique (APTS).
A la place de la soude, on peut par exemple utiliser du carbonate de calcium, de la chaux ou du carbonate de sodium.
La réaction de Α1 1 avec l'alcool peut être effectuée de préférence à une température de 0 à 100°C, de préférence de 10 à 70°C et notamment de 20 à 60°C. La durée de la réaction peut être par exemple de 5 minutes à 20 heures, notamment de 10 minutes à 10 heures, de préférence de 20 minutes à 5 heures.
Le rapport molaire acide / A1 1 peut être par exemple de 1 :10 à 10:1 , notamment de 1 :2 à 6:1 , et plus particulièrement de 1 :1 à 5:1 . L'alcool est utilisé en large excès.
A titre de solvant d'extraction on peut utiliser par exemple de l'acétate d'éthyle. La phase organique peut être lavée par exemple avec une solution de carbonate de sodium, ou encore avec une solution aqueuse saturée en
NaCI (saumure).
Le procédé de l'invention prévoit ensuite la mise en présence de ΓΑΕ1 1 avec l'aldéhyde de formule R=O dans un solvant approprié, par exemple un alcane, qui peut être notamment l'heptane. D'autres solvants possibles sont par exemple le pentane, l'hexane, le cyclohexane.
Les autres solvants mentionnés ci-dessus en relation avec les voies précédentes sont aussi envisageables.
On obtient ainsi dans une première étape l'imine R=N-(CH2)io-COOR' sous forme ester, puis dans une deuxième étape le composé N-alkyl aminoester de formule R-NH-(CH2)io-COOR'.
L'utilisation d'un solvant non alcoolique permet d'éviter certaines réactions secondaires d'estérification et d'acétalisation que l'on rencontre avec la forme salifiée de Α1 1 .
Ces deux étapes de l'amination réductrice de ΑΕ1 1 peuvent être mises en œuvre de façon monotope (« one-pot »).
L'amination réductrice est de préférence effectuée sous atmosphère de dihydrogène, notamment sous pression de dihydrogène.
L'amination réductrice est de préférence une réaction catalytique hétérogène. Le catalyseur utilisé est de préférence du palladium supporté sur du charbon. Le catalyseur utilisé est de préférence du palladium supporté sur du charbon, le catalyseur de Wilkinson, du nickel de Raney. Les métaux du groupe du platine, en particulier le platine, le palladium, le rhodium et le ruthénium sont des catalyseurs particulièrement actifs, et qui agissent à basse température et faible pression en H2.
La proportion massique de catalyseur par rapport à l'aldéhyde est de préférence de 1 à 90 %, notamment de 3 à 60 %, plus particulièrement de 5 à 25 %, et idéalement de 10 à 20 %. Une proportion massique d'environ 14 % peut être citée en exemple.
L'AE1 1 et l'aldéhyde sont introduits de préférence dans un rapport molaire d'AE1 1 / aldéhyde de 5:1 à 1 :5, de préférence de 2:1 à 1 :2 et idéalement d'environ 1 :1 .
La réaction d'amination réductrice est de préférence effectuée à une température de 0 à 100 °C, et plus particulièrement de 20 à 50°C.
Dans cette voie, de préférence, l'aldéhyde et ΓΑΕ1 1 sont introduits séquentiellement (sans addition lente ou progressive de l'aldéhyde). Par exemple, on peut introduire la totalité de l'aldéhyde dans le milieu réactionnel qui contient la totalité de ΑΕ1 1 .
Afin de purifier le produit R-NH-(CH2)io-COOR', on peut le convertir en sel, par exemple par ajout d'acide chlorhydrique ou d'acide trifluoroacétique, toujours dans le solvant de la réaction, à hauteur par exemple d'un équivalent.
Après filtration du solvant et lavage du sel avec le solvant (par exemple heptane) on récupère le sel par filtration.
Le sel peut ensuite être neutralisé pour récupérer le produit R-NH-
Figure imgf000014_0001
par exemple par ajout de carbonate de sodium ou de soude ou de chaux, puis extrait, séché et concentré.
Réaction de Leuckart-Wallach
Une quatrième voie prévoit d'utiliser un schéma réactionnel dit de Leuckart-Wallach.
On utilise l'acide 1 1 -aminoundécanoïque (A1 1 ) comme réactif de départ, et on le fait réagir avec l'aldéhyde de formule R=O, ainsi qu'avec de l'acide formique en excès.
On obtient ainsi dans une première étape l'imine R=N-(CH2)io-COOH sous forme acide, puis dans une deuxième étape le composé de formule R-NH-(CH2)io-COOH recherché.
Ces deux étapes peuvent être mises en œuvre de façon monotope
(« one-pot »).
La réaction peut être mise en œuvre dans un solvant tel que le trifluoroéthanol (TFE). On peut également utiliser plus généralement un solvant halogéné comme décrit en détail ci-dessus en relation avec la « réaction directe ». On peut aussi citer les solvants suivants : isopropanol, propanol, cyclohexanol, butanol, tétrahydrofurane (THF), terbutanol.
Le rapport molaire acide formique : A1 1 est de préférence choisi de 1 :5 à 5:1 , notamment de 1 :2 à 2:1 et par exemple d'environ 1 :1 . Le rapport molaire aldéhyde : A1 1 est de préférence choisi de 1 :10 à 2:1 , notamment de 1 :5 à 1 :1 , et par exemple d'environ 1 :2.
La réaction est de préférence une réaction catalytique homogène. Le catalyseur utilisé est de préférence le [RhCpC^b- La concentration massique en catalyseur dans le milieu réactionnel peut être par exemple de 0,1 à 25 %, de préférence de 0,2 à 5 %, plus particulièrement de 0,3 à 1 %.
La réaction est de préférence effectuée à une température de 0 à 100°C, et plus particulièrement de 40 à 90°C, par exemple de 60 à 80°C.
L'ordre d'addition préféré est le suivant : A1 1 , puis acide formique, puis aldéhyde, puis catalyseur.
La durée de la réaction peut être de 5 minutes à 20 heures, par exemple de 1 à 15 heures, notamment de 3 à 10 heures.
Afin de purifier le produit R-NH-(CH2)io-COOR', on peut évaporer le solvant, puis triturer le produit dans un premier solvant et procéder à une filtration pour éliminer Α1 1 ; puis évaporer le premier solvant, et triturer le produit dans un deuxième solvant et procéder à une autre filtration pour récupérer le produit recherché.
Le premier solvant peut être par exemple le dichlorométhane et le deuxième solvant peut par exemple être le tert-butyl méthyl éther.
Polymérisation
Le produit R-NH-(CH2)io-COOR' (sous forme acide ou ester) peut être polycondensé pour former un polyamide. Avantageusement, il est polycondensé avec un autre aminoacide (pouvant éventuellement être sous forme estérifiée), et tout particulièrement avec l'acide 1 1 -aminoundécanoïque, pour former un copolyamide.
Alternativement, il peut être polycondensé avec des diamines, diacides et/ou lactames.
A titre d'exemple, la réaction de polymérisation peut être effectuée avec les paramètres suivants :
- rapport molaire A1 1/HAU : de 6:1 à 2:1 , par exemple environ 4:1 ; - catalyseur : acide phosphorique, de préférence en quantité massique de 1000 à 5000 ppm, par exemple environ 2000 ppm ;
- température de réaction de 200 à 300°C, par exemple d'environ 250°C ;
- inertage par balayage à l'azote puis sous vide, par exemple environ 60 min de balayage d'azote puis 120 min sous un vide de 250 mbar.
Les paramètres ci-dessus ont permis d'obtenir un copolymère présentant une viscosité inhérente de l'ordre de 1 ,3-1 ,4.
EXEMPLES
Les exemples suivants illustrent l'invention sans la limiter.
Dans ces exemples, le taux de conversion et les rendements sont exprimés relativement à l'heptanal utilisé (réactif limitant). Le taux de conversion prend en compte l'ensemble des produits de la réaction de ΓΑ1 1 (ou dérivé) et de l'heptanal.
Exemple 1 - synthèse de l'HAUHCI à partir d'A1 1
Dans un bicol de 250 mL, le solvant (rapport isopropanol:H2O de 46,2:1 en volume) est introduit, puis Α1 1 (10,2 g ; 50 mmol ; 2 éq.). Le bicol est placé dans un bain d'huile à 55°C, à pression atmosphérique et sous agitation maximale avec un barreau aimanté. De l'acide chlorhydrique à 36 % (4,4 mL ; 50 mmol ; 2 éq.) est alors introduit. En tenant compte de l'eau contenue dans l'acide chlorhydrique, le solvant atteint un rapport iPrOH:H2O de 12:1 en volume. Le mélange est laissé dans ces conditions pendant 4 heures, le temps que son pH se stabilise. La solution devient incolore et homogène. Le catalyseur Pd/C à 10 %sec (0,83 g ; 7 % en masse d'AH HCI théoriquement formé) est alors mouillé avec quelques gouttes de solvant puis introduit dans le bicol. Grâce à un adaptateur deux voies, un ballon de baudruche rempli d'H2, sous 1 atm., est alors connecté tandis que la seconde voie est reliée à une trompe à eau. 3 purges H2/vide sont réalisées. Le bicol est ensuite laissé sous atmosphère d'H2 et la température est réglée à 30 °C. Une fois cette température atteinte, l'heptanal (3,6 mL ; 25 mmol ; 1 éq.) est alors ajouté à l'aide d'un pousse seringue à un débit de 0,2 mL.h"1. L'ajout dure 18 heures, au bout desquelles la réaction est laissée 1 heure 30 minutes supplémentaires. L'arrivée d'H2 est alors coupée et le bicol est ouvert à pression atmosphérique pour redescendre à température ambiante. Le mélange réactionnel est ensuite filtré sur Buchner surmonté de 4 filtres standards afin d'éliminer toutes traces de catalyseur. Ce dernier est récupéré pour être lavé à l'éthanol puis séché, en vue d'être réutilisé, tandis que le filtrat est concentré à l'évaporateur rotatif. Le solide blanc obtenu est trituré avec du TBME et filtré sur fritté n°3 surmonté d'un filtre 8 Â. Cette opération est répétée deux fois. Le filtrat est ensuite concentré à l'évaporateur rotatif pour obtenir 0,9 g d'une huile jaune orangée. Le solide est récupéré et séché une nuit à l'étuve à 60°C pour obtenir 1 1 ,6 g d'un solide blanc, avec un rendement de 22,5 %.
Composition massique du solide blanc (analyse par chromatographie en phase gazeuse ou GPC, après silylation des produits avec du triméthylchlorosilane) : 1 ,09 % d'AH HCI isopropylester, 81 ,38 % d'AH HCI, 0,15 % d'HAU isopropylester, 16,69 % d'HAUHCI, 0,69 % d'A1 1 HCIR2. La notation AH HCIR2 désigne l'acide di-N-heptyl-1 1 -aminoundécanoïque, qui est le produit d'une réaction secondaire. Les formes isopropylesters des différents composés sont obtenues par réaction avec le solvant.
Exemple 2 - synthèse de Α1 1 HCI à partir d'A1 1
Dans un flacon de 1 L, de l'eau distillée (488,12 mL) est introduite.
L'A1 1 (105,84 g ; 0,53 mol ; 1 éq.) est ensuite ajouté ainsi que de l'acide chlorhydrique à 36 % (44,74 mL ; 0,53 mol ; 1 éq.). Le flacon est ensuite placé dans un bain d'eau chauffé à environ 60°C, grâce à un banc chauffant.
Le mélange réactionnel est laissé à cette température, à pression atmosphérique et sous agitation maximale pendant 4 heures 30 minutes, jusqu'à dissolution complète de Α1 1 . Cette solution est ensuite concentrée à l'évaporateur rotatif. Le produit est séché une nuit à l'étuve à 75°C pour obtenir 124,2 g d'un solide blanc, avec un rendement de 99,4 %.
Composition massique du solide blanc (GPC) : 100 % d'AH HCI.
Exemple 3 - synthèse de l'HAUHCI à partir d'A1 1 HCI
Dans un bicol de 250 mL, de l'AH HCI (1 1 ,9 g ; 50 mmol ; 2 éq.) est dissout dans 50 mL de solvant (iPrOH :H2O ; 12:1 en volume), à 55 °C, à pression atmosphérique et sous agitation maximale avec un barreau aimanté. La solution devient incolore et homogène. Le catalyseur Pd/C 10 %sec (0,83 g ; 7 % en masse d'AH HCI) est alors mouillé avec quelques gouttes de solvant puis introduit dans le bicol. Grâce à un adaptateur 2 voies, un ballon de baudruche rempli d'H2, sous 1 atm, est alors connecté tandis que la seconde voie est reliée à une trompe à eau. Trois purges H2/vide sont réalisées. Le bicol est ensuite laissé sous atmosphère d'H2 et la température est réglée à 30°C. Une fois cette température atteinte, l'heptanal (3,6 ml_ ; 25 mmol ; 1 éq.) est alors ajouté à l'aide d'un pousse seringue à un débit de 0,2 mL.h"1. L'ajout dure 18 heures, au bout desquelles la réaction est laissée 1 heure 30 minutes supplémentaires. L'arrivée d'H2 est alors coupée et le bicol est ouvert à pression atmosphérique pour redescendre à température ambiante. Le mélange réactionnel est ensuite filtré sur Buchner surmonté de 4 filtres standards afin d'éliminer toutes traces de catalyseur. Ce dernier est récupéré pour être lavé à l'éthanol puis séché, en vue d'être réutilisé ultérieurement, tandis que le filtrat est concentré à l'évaporateur rotatif. Le solide blanc obtenu est trituré avec du TBME et filtré sur fritté n°3 surmonté d'un filtre 8Â. Cette opération est répétée deux fois. Le filtrat est ensuite concentré à l'évaporateur rotatif pour obtenir 1 ,1 g d'huile orangée. Le solide est récupéré et séché une nuit à l'étuve à 60 °C pour obtenir 12,2 g d'un solide blanc, avec un rendement de 51 ,5 %.
Composition massique du solide blanc (analyse GPC) : 0,05 % d'AH HCI isopropylester, 69,39 % d'AH HCI, 28,29 % d'HAUHCI, 2,27 % d'A1 1 HCIR2.
Exemple 4 - synthèse de l'HAUHCI à partir d'A1 1 HCI
Dans un réacteur calorimétrique de Mettler Toledo RC 1 de 2 L, on introduit l'AH HCI (1 18,9 g ; 0,5 mol ; 2 éq.). Un catalyseur Pd/C à 10 %sec (8,32 g ; 7 % en masse d'A1 1 HCI), mis en suspension dans de l'eau distillée (38,5 g ; 38,5 mL), est ensuite ajouté puis le tout est rincé avec de l'iPrOH (361 ,9 g ; 461 mL). Le réacteur est fermé. Pour dissoudre l'A1 1 HCI, le réacteur est porté à 60 °C pendant 30 minutes à 1000 tours/minute d'agitation, sous pression atmosphérique. La température est ensuite redescendue à 33 °C pour effectuer une première calibration de 33°C à 30°C, sur 1 heure 10 minutes. L'agitation est ensuite arrêtée pour permettre de faire 3 purges au N2. En parallèle, un flacon contenant plus d'heptanal que nécessaire (28,55 g ; 35,24 mL ; 0,25 mol ; 1 éq.) est amorcé sur une pompe ProMinent beta/4, réglée à 10 % de sa course pour permettre l'ajout d'heptanal en 12 heures. Trois purges à l'H2 sont ensuite réalisées. Le réacteur est laissé à 30°C, sous atmosphère d'H2 à 1 bar, puis l'agitation est relancée à 1000 tours/minute et l'ajout d'heptanal est démarré. 1 heure 30 minutes après la fin de l'ajout, une seconde calibration d'1 heure 10 minutes est réalisée ainsi que trois purges à l'azote à pression atmosphérique. Le réacteur est ensuite ouvert et vidé. Avec le nettoyage, 1050 mL de solution sont récupérés dont seulement 100 mL sont traités. Ce prélèvement est filtré sur Buchner surmonté de 4 filtres standards afin d'éliminer toutes traces de catalyseur. Ce dernier est récupéré pour être lavé à l'éthanol puis séché, en vue d'être réutilisé ultérieurement, tandis que le filtrat est concentré à l'évaporateur rotatif. Le solide blanc obtenu est trituré avec du TBME et filtré sur fritté n°3 surmonté d'un filtre à 8 Â. Cette opération est répétée deux fois. Le filtrat est ensuite concentré à l'évaporateur rotatif pour obtenir 0,6 g d'huile jaune orangée. Le solide est récupéré et séché une nuit à l'étuve à 60°C pour obtenir 12,8 g d'un solide blanc, avec un rendement de 63,9 %.
Composition massique du solide blanc (GPC) : 0,24 % d'AH HCI isopropylester, 57,73 % d'AH HCI, 0,24 % d'HAU isopropylester, 39,89 % d'HAUHCI, 0,14 % d'A1 1 HCIR2 isopropylester et 1 ,76 % d'A1 1 HCIR2. Cette composition est celle obtenue en sortie de réacteur.
Exemple 5 - synthèse du chlorhydrate de l'aminoundécanoate de méthyle Le schéma de la réaction est le suivant : AJ ° MeOH 1 Ο
Η2ΝΛ / C02H + SOCI2 ► CI" +H3NA / C02Me
0°C à t.a., 3h
Dans un ballon monocol placé dans un bain de glace, surmonté par une ampoule de coulée et une garde à CaCI2 et contenant 1 L de méthanol, est ajouté goutte à goutte du SOCI2 (32 mL, 440 mmol, 1 ,1 éq. par rapport à l'aminoacide) via l'ampoule de coulée puis l'acide aminoundécanoïque 1 (80,6 g, 401 mmol). Le système forme un mélange blanc opaque, il est alors agité 3 heures à température ambiante. On obtient une solution limpide jaune pale. Le méthanol est ensuite évaporé à l'évaporateur rotatif, on obtient un solide blanc. 200 mL d'éther sont ajoutés au solide pour dissoudre l'acide restant provenant du SOCI2. Le mélange est alors filtré sur Buchner et lavé 2 fois à l'éther (2x50 mL) pour obtenir le chlorhydrate sous forme d'un solide cristallin blanc (98,8 g, 393 mmol). Le rendement est de 98 % (analyses en RMN du 1H et du 13C, en spectrographie infrarouge et en spectrographie de masse).
Exemple 6 - neutralisation du chlorhydrate de l'aminoundécanoate de méthyle
Le schéma de la réaction est le suivant ^ , ιο 1 ) Na2CO3 aq , « 10
CI" +Η3ΝΛ / CO2Me ► Η2ΝΛ / CO2Me
2) Extraction
Le chlorhydrate de l'exemple précédent est dilué dans 200 mL d'eau distillée puis une solution de Na2CO3 (42,19 g, 398 mmol, dans 200 mL d'eau, 1 éq par rapport au chlorhydrate) est ajoutée et le tout est agité à température ambiante pendant 30 minutes. Le mélange est ensuite extrait à l'acétate d'éthyle et lavé à l'aide d'une solution de Na2CO3 jusqu'à obtention d'une phase organique limpide (utilisation de 200 mL d'une solution à 200g/L soit 377 mmol de Na2CO3 ajoutés, en tout 2 éq par rapport au chlorhydrate). La phase organique est ensuite séchée sur MgSO4, filtrée et concentrée sous vide. L'aminoundécanoate de méthyle est obtenu sous forme d'une huile incolore (81 ,9 g, 381 mmol). Le rendement global (synthèse du chlorhydrate puis neutralisation) est de 97% (analyses en RMN du 1 H et du 13C, en spectrographie infrarouge et en spectrographie de masse).
Exemple 7 - synthèse de l'ester d'HAU
La synthèse répond aux schémas suivants : \J° /\ heptane ^Ι Ο
H2N \ / C02Me + C6H13^^0 *~ C6H 3 ΝΛ / C02Me + H20 t.a.. 3h
Figure imgf000020_0001
Dans un schlenk contenant une solution d'aminoundécanoate de méthyle issu de l'exemple précédent (1 1 ,00 g, 51 mmol) dans 100 mL d'heptane est ajouté 1 équivalent d'heptanal (6,85 mL, 51 mmol). On observe la formation d'un précipité blanc qui se dissout en quelque minutes pour mener à une solution légèrement trouble. Le mélange est agité 3 h à température ambiante. On obtient l'imine en solution dans l'heptane.
Dans un second temps, dans le schlenck contenant l'imine, 800 mg de palladium sur charbon (10% en masse) sont introduits. Le schlenk est mis sous vide puis sous pression d'hydrogène et agité pendant 18 h, il est ensuite ouvert à l'air et le palladium sur charbon est retiré du milieu réactionnel par filtration sur frité et lavage au pentane. Le N-heptyl-1 1 - aminoundécanoate de méthyle est obtenu en solution dans l'heptane. Exemple 8 - purification de l'ester d'HAU
La purification de l'ester d'HAU répond aux schémas suivants
^ ^yio TFA /\ + AJ0
R ΝΛ rC02Me ► R ΝΛ rC02Me , TFA"
H t.a. H2
+ ιο 1 ) Na2C03 aq ω ΐο
R ΝΛ / C02Me , TFA" R rC02Me
H2 2) Extraction H
Dans un premier temps, au filtrat contenant le N-heptyl-1 1 - aminoundécanoate de méthyle (voir exemple précédent) est ajouté 1 équivalent de TFA (3,9 ml_, 51 mmol), on observe la formation d'un précipité blanc correspondant au sel de TFA. Celui-ci est récupéré par filtration sur Buchner, et est lavé à l'heptane puis séché à la pompe à vide. On obtient le trifluoroacétate de N-heptyl-1 1 -aminoundécanoate de méthyle sous forme d'un solide blanc.
Dans un deuxième temps, le trifluoroacétate est dilué dans 50 mL d'eau distillée puis une solution de Na2CO3 (5,4 g, 51 mmol, dans 50 mL d'eau, 1 éq par rapport au sel de TFA) est ajoutée et le tout est agité à température ambiante 30 minutes. Le mélange est ensuite extrait à l'acétate d'éthyle et lavé à l'aide d'une solution de Na2CO3 jusqu'à obtention d'une phase organique limpide (utilisation de 16 mL d'une solution à 200 g/L soit 30 mmol de Na2CO3 ajoutés, en tout 1 ,6 éq par rapport au chlorhydrate). La phase organique est séchée sur MgSO4, filtrée et concentrée sous vide pour donner le N-heptylaminoundécanoate de méthyle sous forme d'un solide blanc (14,8 g, 47 mmol). Le rendement global de la synthèse de l'HAU ester est de 93 % (analyses en RMN du 1H et du 13C, en spectrographie infrarouge et en spectrographie de masse).
Exemple 9 - synthèse d'HAU
La synthèse répond au schéma suivant :
Figure imgf000021_0001
On dissout 2 g d'A1 1 (10 mmol) dans 10 mL de TFE, dans un monocol de 25 mL. Puis on ajoute 0,38 mL (10 mmol) d'acide formique, et ensuite 0,7 mL (5 mmol) d'heptanal. A température ambiante, on ajoute 16 mg de catalyseur [RhCpCl2]2 (soit 0,5 mol.% par rapport à l'aldéhyde). On maintient le milieu réactionnel à 70°C pendant 7 heures sous agitation. Le solvant est ensuite évaporé.
Le produit brut est trituré dans du dichlorométhane, puis filtré sur fritté de sorte à éliminer Α1 1 non réagi. Le filtrat est évaporé, puis le produit résultant est trituré dans du TBME puis filtré sur fritté de sorte à récupérer le composé mono-alkylé. Le filtrat est évaporé. Le rendement en composé mono-alkylé est de 26 % et le rendement en composé bis-alkylé est de 54 %. Le taux de conversion est de 82 %.
Exemple 10 - synthèse d'HAU
La synthèse répond au schéma suivant :
Figure imgf000022_0001
Dans un monocol de 25 mL sous argon, on dissout 1 ,01 g d'A1 1 (5 mmol) dans du TFE (10 mL, 0.5 M). On ajoute un tamis moléculaire à 3 Â, puis on ajoute 0,85 mL d'heptanal (6 mmol). On ajoute enfin 100 mg de catalyseur Pd/C (15 % massique / aldéhyde), puis on met sous vide et sous H2.
On agite à température ambiante pendant 14 heures. On filtre sur papier filtre puis on évapore le filtrat. Le brut obtenu représente environ 80 % du produit de départ.
Exemple 1 1 - synthèse d'HAU
Dans cette synthèse, on pré-forme l'imine puis on procède à l'hydrogénation.
La synthèse répond au schéma suivant :
H?N CO?H _ 1 équiv. H Pd/C (10%);
1 équiv. Tamis 3A, TFE, 2h, rt Hz, rt, 12h
Figure imgf000022_0002
Dans un monocol de 25 mL sous argon, on dissout 1 ,01 g d'A1 1
(5 mmol) dans du TFE (5 mL, 1 M) et on ajoute 0,7 mL d'heptanal (5 mmol). On ajout un tamis moléculaire à 3 Â. Après 2 h d'agitation à température ambiante pour former l'imine, on ajoute 100 mg de Pd/C (17% massique / aldéhyde), puis on met sous vide puis sous H2. On agite à température ambiante pendant 12 h. On filtre sur célite puis on évapore le filtrat. Le brut obtenu représente environ 80 % du produit de départ.
Exemple 12 - synthèse d'HAU
Dans cette synthèse, on procède à un ajout progressif d'aldéhyde dans du TFE. On teste différentes conditions expérimentales.
La synthèse répond au schéma suivant :
Figure imgf000023_0001
catalyseur; H2, Solvant, temps, T'
n equiv.
2) HCI conc. (n equiv.), 5min, rt
La synthèse est réalisée sur 2,5 g à 50 g d'A1 1 .
L'A1 1 est dissout dans le solvant, on procède à un chauffage éventuel selon la température de réaction.
On ajoute le catalyseur, on met sous vide puis sous H2. On procède ensuite à une addition lente de l'aldéhyde sur 7 h ou 14 h.
On filtre sur célite, on ajoute optionnellement de l'HCI concentré au filtrat, pour former un chlorhydrate, puis on évapore le filtrat.
Sous forme chlorhydrate, la purification est effectuée par trituration du brut dans le CH2CI2, récupération de ΓΑ1 1 insoluble par filtration sur fritté de porosité 2, évaporation du filtrat ; puis trituration du filtrat dans le TBME, récupération du /V-heptylaminoacide insoluble par filtration sur fritté de porosité 4, le Λ/,/V-diheptylaminoacide protoné restant dans le filtrat.
Sous forme zwiterion, la purification est effectuée par trituration du brut dans le TBME, récupération du /V-heptylaminoacide et de ΓΑ1 1 insoluble par filtration sur fritté de porosité 3, le /V,/V-diheptylaminoacide restant dans le filtrat. Sous forme zwiterion le /V-heptylaminoacide et Α1 1 ne sont pas séparés.
Les résultats obtenus en faisant varier les conditions expérimentales sont résumés dans le tableau ci-dessous.
La quantité de catalyseur est indiquée par rapport à l'heptanal. Le
Pd/C (10%) est indiqué en pourcentage massique par rapport à l'heptanal. Le catalyseur d'Adam (Pt.02) est indiqué en pourcentage molaire par rapport à l'heptanal.
Lorsque les produits sont purifiés sous forme neutre, des légères fluctuations de rendement peuvent s'expliquer par la précision de l'estimation du nombre de moles de /V-heptylaminoacide (voir procédure plus bas). Cette mesure se fait par intégration des pics en RMN du chlorhydrate.
Figure imgf000024_0001
Dans ce tableau, « Temp. » désigne la température, « Conv. » désigne le taux de conversion, « Rend, mono » désigne le rendement en composé mono-alkylé et « Rend, bis » désigne le rendement en composé bis-alkylé. « Durée » désigne la durée de l'addition d'aldéhyde. « IPA » désigne l'isopropanol.
Dans tous les essais du tableau ci-dessus, la purification est effectuée sous forme chlorhydrate.

Claims

REVENDICATIONS
Procédé de préparation d'un dérivé d'acide 1 1 - aminoundécanoïque ou 12-aminododécanoïque, de formule R-NH-(CH2)n-COOR', dans laquelle n vaut 10 ou 1 1 , R représente un groupement alkyle, fluoroalkyle, benzyle ou alkylbenzyle, et R' représente un atome d'hydrogène ou un groupement alkyle, le procédé comprenant :
- la réaction du composé de départ de formule NH2-(CH2)n-COOR' avec l'aldéhyde de formule R=O dans un solvant halogéné, pour former un composé imine de formule R=N-(CH2)n-COOR' ; et
- la réduction du composé imine.
Procédé selon la revendication 1 , dans lequel R représente un groupement alkyle comportant de 1 à 20 atomes de carbone, de préférence de 3 à 15 atomes de carbone, de manière plus particulièrement préférée de 5 à 10 atomes de carbone ; et idéalement est un groupement heptyle.
Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la réduction du composé imine est également mise en œuvre dans un solvant halogéné, et, de préférence, dans le même solvant que la réaction du composé de départ avec l'aldéhyde ; et dans lequel, de préférence, la réaction du composé de départ de formule NH2-(CH2)n-COOR' avec l'aldéhyde et la réduction du composé imine sont mises en œuvre de façon monotope ; et, de manière plus particulièrement préférée, l'ensemble des étapes de réaction sont mises en œuvre de façon monotope.
Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel le solvant halogéné est un solvant fluoré, de préférence comprend un alcool fluoré, et de manière plus particulièrement préférée comprend du 2,2,2-trifluoroéthanol.
5. Procédé selon la revendication 4, dans lequel le solvant halogéné comporte au moins 50 % de 2,2,2-trifluoroéthanol, de préférence au moins 75 % de 2,2,2-trifluoroéthanol, de manière plus particulièrement au moins 90 % de 2,2,2-trifluoroéthanol, et idéalement au moins 95 % de 2,2,2-trifluoroéthanol, en masse.
Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, comprenant l'ajout d'un catalyseur pour catalyser la réduction du composé imine, et dans lequel, de préférence :
- le composé de départ de formule NH2-(CH2)n-COOR' est mis en présence de l'aldéhyde de formule R=O puis le catalyseur est ajouté ; ou
- le composé de départ de formule NH2-(CH2)n-COOR' est mis en présence du catalyseur, puis l'aldéhyde est ajouté de façon progressive ; ou
- le composé de départ de formule NH2-(CH2)n-COOR' réagit avec l'aldéhyde de formule R=O pour former le composé imine, puis le catalyseur est ajouté.
Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel R' représente un atome d'hydrogène, le procédé comprenant :
- la salification du composé de départ par réaction avec un acide, avant la réaction avec l'aldéhyde ;
et dans lequel le dérivé d'acide 1 1 -aminoundécanoïque ou 12- aminododécanoïque est obtenu sous forme salifiée à l'issue de la réaction avec l'aldéhyde.
Procédé selon la revendication 7, comprenant :
- la neutralisation du dérivé d'acide 1 1 -aminoundécanoïque ou 12-aminododécanoïque sous forme salifiée, pour récupérer le dérivé d'acide 1 1 -aminoundécanoïque ou 12- aminododécanoïque sous forme neutre.
Procédé selon la revendication 7 ou 8, dans lequel le composé de départ est salifié sous forme d'un chlorhydrate, ou d'un sel d'acide phosphorique ou d'un sel d'acide paratoluènesulfonique, et de préférence sous forme d'un chlorhydrate.
10. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel R' représente un groupement alkyle ou aryle, de préférence choisi parmi les groupements méthyle, éthyle, propyle, butyle et benzyle, et qui est de manière plus particulièrement préférée un groupement méthyle.
11. Procédé selon la revendication 10, comprenant :
- à titre préliminaire, l'estérification de l'acide 1 1 - aminoundécanoïque ou 12-aminododécanoïque en l'ester de formule NH2-(CH2)n-COOR', de préférence par réaction de l'acide 1 1 -aminoundécanoïque ou 12- aminododécanoïque avec l'alcool de formule R'-OH, de manière plus particulièrement préférée en présence d'un acide tel que l'acide chlorhydrique.
12. Procédé selon la revendication 10 ou 1 1 , comprenant une étape de purification de l'ester R-NH-(CH2)n-COOR' par conversion en sel, de préférence par ajout d'acide chlorhydrique ou d'acide trifluoroacétique, puis filtration, lavage et neutralisation, de préférence avec une solution de carbonate de sodium.
13. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel R' représente un atome d'hydrogène, et dans lequel la réaction du composé de départ de formule NH2-(CH2)n-COOH avec l'aldéhyde de formule R=O est effectuée en présence d'acide formique.
Procédé de fabrication d'un polyamide, comprenant (1 ) la fabrication du dérivé de l'acide 1 1 -aminoundécanoïque ou 12- aminododécanoïque de formule R-NH-(CH2)n-COOR', selon l'une des revendications 1 à 13 ; et (2) la polycondensation dudit dérivé de l'acide 1 1 -aminoundécanoïque ou 12- aminododécanoïque.
Procédé selon la revendication 14, pour la fabrication d'un copolyamide, dans lequel l'étape (2) est une étape de polycondensation du dérivé de l'acide 1 1 -aminoundécanoïque ou 12-aminododécanoïque avec un ou plusieurs autres aminoacides, aminoesters, diamines, diacides et/ou lactames, et de préférence avec l'acide 1 1 -aminoundécanoïque.
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