CH616137A5

CH616137A5 -

Info

Publication number: CH616137A5
Application number: CH232177A
Authority: CH
Inventors: Jean-Pierre Decor
Original assignee: Rhone Poulenc Ind
Priority date: 1976-02-25
Filing date: 1977-02-24
Publication date: 1980-03-14
Also published as: HU178085B; JPS5653294B2; DE2708281C2; NL175906B; NL175906C; US4087465A; NL7701704A; CA1072970A; JPS52102213A; SE436867B; DE2708281A1; IT1085865B; SU847912A3; DD128421A5; GB1521436A; SE7702069L

Description

La présente invention concerne un procédé de préparation d'halogénoacétals d'aldéhydes éthyléniques de formule générale:

OR,

OR

dans laquelle:

X représente un atome d'halogène choisi parmi les atomes de chlore, de brome et d'iode,

Ri, R2, R3, R4 et R5, identiques ou différents, représentent un atome d'hydrogène ou un radical alcoyle contenant 1 à 6 atomes de carbone en chaîne droite ou ramifiée, en particulier un radical méthyle ou éthyle, ou alcényle contenant 3 à 6 atomes de carbone en chaîne droite ou ramifiée et dont la double liaison est en position autre que 1-2,

n est égal à 0,1, 2, 3 ou 4, étant entendu que, lorsque n est supé5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

3

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rieur à 1, les différents symboles R4 peuvent être identiques ou différents, et les symboles Rô représentent chacun un radical alcoyle contenant 1 à 6 atomes de carbone en chaîne droite ou ramifiée, en particulier un radical méthyle ou éthyle, ou forment ensemble un radical 5 alcoylène R'ö contenant 2 à 6 atomes de carbone en chaîne droite ou ramifiée et éventuellement substitué par un radical hydroxyle ou alcoyloxyle contenant 1 à 4 atomes de carbone, en particulier un radical — CH2 — CH2 —.

Il est précisé que le terme halogène tel qu'utilisé ci-après 10

englobe uniquement chlore, brome et iode.

Les halogénoacétals d'aldéhydes éthyléniques sont des composés organiques particulièrement utiles comme intermédiaires en synthèse organique. C'est ainsi qu'ils peuvent être utilisés pour introduire un motif aldéhydique a,(3-éthylénique sur un reste 15 mono ou polyénique par réaction avec une sulfone polyénique en présence d'un agent alcalin selon le procédé décrit dans le brevet belge N° 794872, la sulfone résultant de cette condensation étant ensuite désulfonée avec formation d'une double liaison supplémentaire. 20

En particulier, le rétinal (aldéhyde de la vitamine A) peut être préparé par action du bromo-1 méthyl-2 diéthoxy-4,4 butène-2 sur la phényl(triméthyl-2,6,6 cyclohexène-1 yl)-5 méthyl-3 pentadién-2,4 ylsulfone, puis désulfonation du phénylsulfonyl-(triméthyl-2,6,6 cyclohexène-1 yl)-9 diéthoxy-1,1 diméthyl-3,7 25 nonatriène-2,6,8 ainsi obtenu en rétinal.

Il est connu que les y-halogénoacétals d'aldéhydes a,P-éthyl-éniques peuvent être préparés par halogénoalcoylation d'un alcoyloxy-1 diène-1,3 par action d'un N-halogénosuccinimide en présence d'un alcool suivant le procédé décrit par S.M. Makin 30 et coll., «J. Gen. Chem. URSS», 32,1088 (1962). Mais ce procédé a pour inconvénient la difficulté d'accès aux éthers diéthyléniques de départ; ceux-ci sont en effet généralement préparés par traitement d'acétals d'aldéhydes a,ß- ou p,y-éthyléni-ques à haute température en présence de catalyseurs, les matières 35 premières utilisées étant elles-mêmes de synthèse difficile. Bien que la méthode de Makin soit également applicable à la synthèse d'w-halogénoacétals d'aldéhydes comportant un système de doubles liaisons conjuguées, la préparation de tels produits par cette méthode présente de très grandes difficultés du fait de l'accès 40 difficile aux matières premières nécessaires.

Le procédé selon l'invention permet de surmonter ces difficultés et conduit aux halogénoacétals d'aldéhydes insaturés avec de bons rendements à partir de matières premières facilement accessibles. 45

Selon l'invention on prépare les halogénoacétals d'aldéhydes éthyléniques de formule générale (I) par action d'un agent d'halo-génation choisi parmi les cations halogènes Cl+, Br+ et I+ sur un énoxysilane de formule générale :

50

R

A-O-Si-R'

I

R

dans laquelle :

A représente un radical de formule générale :

(II)

35

/

dans laquelle Ri, R2, R3, R4, R5 et n sont définis comme précédemment,

R représente un radical alcoyle contenant 1 à 12 atomes de carbone en chaîne droite ou ramifiée, en particulier méthyle ou éthyle, cycloalcoyle contenant 3 à 6 atomes de carbone, phényle, alcoylphényle dont la portion alcoyle contient 1 à 6 atomes de carbone ou phénylalcoyle dont la portion alcoyle contient 1 à 6 atomes de carbone, et

R' est identique à R ou représente un radical de formule générale :

R

I

— O—Si —O—A

I

R

dans laquelle R et A sont définis comme précédemment, et on fait réagir le produit de réaction sur un alcool primaire ou secondaire de formule générale RôOH dans laquelle Rß est défini comme précédemment ou sur un glycol de formule générale HO—R'ô—OH dans laquelle R'6 est défini comme précédemment.

Les cations halogènes sont connus depuis de nombreuses années, en particulier par J. Arotsky et M.C.R. Symons, «Quart. Rev.», 16, 282 (1962); il est également connu que ces cations halogènes peuvent être mis en évidence par différentes méthodes, telles que la mesure de la conductivité et la spectrométrie de masse par exemple. De nombreux produits sont connus pour être la source de tels cations halogènes (Peter B.D. de La Marre, «Electrophylic Halogenation», Cambridge Chemistry Texts, 1976). Une première classe de produits utilisables comme source de cations halogènes est constituée par les produits dans lesquels un atome d'halogène est lié par liaison covalente à un autre atome d'halogène ou à un atome d'azote ou d'oxygène; à titre d'exemple, on peut citer en particulier les hypohalogénites alcalins, les hypo-halogénites organiques, les N-halogénoamines, les N-halogéno-amides, les N-halogénocarbo-imides, les N-halogénosulfo-imides, les N-halogénocarbosulfo-imides, les N-halogénohydantoïnes, les N-halogénotriazoles ou -benzotriazoles. Une seconde classe de produits utilisables comme source de cations halogènes est constituée par les composés résultant de l'addition d'halogène moléculaire sur un halogénure d'ammonium quaternaire aliphatique, aromatique ou cyclique ou sur un halogénure aromatique. Une troisième classe de produits utilisables comme source de cations halogènes est constituée par les complexes formés par action d'un halogène moléculaire sur un amide aliphatique ou cyclique.

Peuvent être plus spécialement cités comme sources de cations halogènes les hypohalogénites alcalins, les hypohalogénites organiques, en particulier les hypohalogénites d'alcools aliphatiques tertiaires saturés contenant jusqu'à 13 atomes de carbone, les N-chloro- et N-bromosuccinimides, les N-bromo- et N-chloro-polymaléimides, les N-bromo- et N-chlorocaprolactames, les dichloro-1,3 et dibromo-1,3 diméthyl-5,5 hydantoïnes, les N-bromo- et N-chlorosaccharines, le chlorobenzotriazole, le N-bromoacétamide, la bromo-urée, la chloramine, le perbromure de phényltriméthylammonium, l'iodure de tétrachlorotétra-n-butylammonium, l'iodure de dichlorotétra-n-butylammonium, le tribromure de tétra-n-butylammonium, le perbromure de pyri-dinium, le dichlorure d'iodobenzène, les complexes fournis par action du chlore, du brome ou de l'iode sur le diméthylform-amide, le diméthylacétamide et la N-méthylpyrrolidone.

D'une manière générale, il est suffisant de faire réagir un cation halogène par mole d'énoxysilane de formule générale (II), c'est-à-dire d'utiliser la quantité de produit générateur de cation halogène nécessaire pour fournir un cation halogène par mole d'énoxysilane de formule générale (II), un excès de l'un ou l'autre de ces réactifs pouvant toutefois être utilisé sans inconvénient. D'une manière générale également, on effectue la réaction entre le cation halogène et l'énoxysilane de formule générale (II) en présence d'un excès de l'alcool de formule générale RßOH ou du glycol de formule générale HO—R'ô—OH, de

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telles conditions permettant de réaliser en une seule phase l'halo-génation et la dialcoyloxylation de l'énoxysilane de formule générale (II). La température de la réaction n'est pas critique et peut être comprise par exemple entre —40 et + 80° C, et de préférence entre —20 et +20°C afin d'éviter une décomposition appréciable des produits.

Lorsque l'on utilise comme source de cation halogène des produits dans lesquels un atome d'halogène est lié par liaison covalente à un autre atome d'halogène ou à un atome d'azote ou d'oxygène ou un composé résultant de l'addition d'un halogène moléculaire sur un halogénure d'ammonium quaternaire aliphatique aromatique ou cyclique ou sur un halogénure aromatique, on opère généralement à une température comprise entre —40 et + 80° C selon la stabilité du produit utilisé comme source de cation halogène, et particulièrement entre —20 et + 30°C. Habituellement on ajoute le produit générateur de cation halogène à une solution de l'énoxysilane de formule générale (II) dans un excès d'alcool de formule générale RôOH ou de glycol de formule générale HO—R'ô—OH; afin d'accélérer la vitesse de la réaction, il est avantageux d'opérer en présence d'une quantité catalytique d'un acide minéral ou organique fort connu comme catalyseur d'acétalisation, tel que les acides chlorhydrique, sulfurique et méthanesulfonique; cet acide peut être introduit dans le mélange réactionnel dès le début de la réaction ou seulement après réaction du produit générateur de cation halogène sur l'énoxysilane de formule générale (II).

Plus particulièrement lorsque l'on utilise comme source de cations halogènes un hypohalogénite d'alcool aliphatique tertiaire saturé, on préfère utiliser pour des raisons de commodité d'accès, un hypohalogénite dérivant du t-butanol. Généralement, l'hypohalogénite d'alcool aliphatique tertiaire saturé est utilisé sous la forme d'une solution dans un solvant organique inerte dans les conditions opératoires, tel qu'un hydrocarbure aliphatique liquide inférieur, par exemple le pentane, un hydrocarbure aromatique, par exemple le benzène, le toluène, les xylènes, ou un hydrocarbure aliphatique ou aromatique halogéné.

Lorsque l'on utilise comme source de cations halogènes un complexe formé par action d'un halogène moléculaire sur un amide aliphatique ou cyclique, on prépare généralement ledit complexe in situ par addition de l'halogène sur un excès d'amide au sein d'une solution de l'énoxysilane de formule générale (II) dans l'alcool de formule générale RôOH ou dans le glycol de formule générale HO—R'ô—OH. Habituellement, la réaction est réalisée à une température comprise entre —40 et +40°C et de préférence entre —20 et +20°C environ. Il est toutefois souvent avantageux de préparer le complexe halogène/amide au sein d'un excès d'amide utilisé comme solvant de l'énoxysilane de formule générale (II) et de faire ensuite réagir un excès d'alcool de formule générale RôOH ou de glycol de formule générale HO—R'ô—OH sur l'halogénure d'halogéno-immonium résultant de l'action du complexe d'halogène/amide sur l'énoxysilane de formule générale (II). Quel que soit le mode opératoire suivi, il est suffisant de mettre en œuvre une mole d'halogène par mole d'énoxysilane de formule générale (II).

Les énoxysilanes de formule générale (II) dans laquelle R' est identique à R utilisés comme matières premières peuvent être préparés par application de la méthode décrite dans le brevet belge N° 670769, qui consiste à faire réagir l'aldéhyde énolisable correspondant au radical A sur un halogénosilane de formule générale Hai—Si (R)3 dans laquelle Hai représente un atome d'halogène et R est défini comme précédemment. Les énoxysilanes de formule générale (II) dans laquelle R' représente un radical

R

— O—Si —O—A

I

R

r peuvent être préparés selon la même méthode par action de l'aldéhyde correspondant au radical A sur un dihalogénosilane de formule générale:

Cl-Si-O-Si-Cl

Le procédé selon la présente addition convient particulière-10 mgnt bien pour la préparation du diméthoxy-1,1 méthyl-3 chloro-4 butène-2 et du diméthoxy-1,1 méthyl-3 bromo-4 butène-2 à partir du triméthylsilyloxy-1 méthyl-3 butadiène-1,3; les rendements atteignent 85% et le produit obtenu est constitué en majorité par l'isomère trans, ce qui représente un avantage tout parti-15 culier lors de l'utilisation de ce produit pour la préparation du rétinal (aldéhyde de la vitamine A) selon le procédé décrit dans le brevet belge N° 794872.

Les exemples suivants, donnés à titre non limitatif, montrent 20 comment le procédé selon la présente invention peut être mis en pratique.

Exemple 1 :

A une solution de 9,36 g (6-10~2 mole) de triméthylsiloxy-1 25 méthyl-3 butadiène-1,3 dans 50 cm3 de méthanol refroidie à — 20° C, on ajoute en 90 mn 26,5 cm3 d'une solution pentanique 2,25 molaire d'hypochlorite de t-butyle. A la fin de l'addition on ajoute une goutte d'acide chlorhydrique concentré, puis laisse remonter la température à 20° C environ. On ajoute alors 80 cm3 30 d'eau et transvase le mélange en décanteur; le ballon réactionnel est rincé par 25 cm3 de pentane que l'on ajoute au contenu du décanteur; la phase aqueuse est séparée puis extraite 3 fois par 75 cm3 de pentane au total, que l'on réunit à la phase organique décantée. Les extraits organiques sont lavés 2 fois par 50 cm3 35 d'eau au total. Après séchage sur sulfate de sodium et filtration, la solution est amenée à 250 cm3 par addition de pentane. Une portion aliquote de 25 cm3 est concentrée à sec sous pression réduite (20 mm de mercure) à 20° C environ. On obtient ainsi un résidu pesant 1,1403 g et dans lequel on dose par RMN 73,7% en 40 poids de diméthoxy-1,1 méthyl-3 chloro-4 butène-2 eis et trans, ce qui correspond à un rendement de 85,1% par rapport au triméthylsilyloxy-1 méthyl-3 butadiène-1,3 de départ.

La solution pentanique d'hypochlorite de t-butyle peut être préparée de la manière suivante:

45 A 190 cm3 d'une solution aqueuse d'hypochlorite de sodium contenant 0,148 mole de NaOCl, on ajoute à 2° C et en 5 mn un mélange de 10,95 g (0,148 mole) de t-butanol et de 9,80 g (0,163 mole) d'acide acétique. Après la fin de l'addition, le mélange réactionnel est maintenu à 2° C sous agitation pendant so 10 mn. Après addition de 20 cm3 de pentane, la phase organique est décantée, lavée par 20 cm3 d'une solution aqueuse de bicarbonate de sodium, puis par 20 cm3 d'eau, séchée sur chlorure de calcium puis amenée à 50 cm3 par addition de pentane. On obtient ainsi 50 cm3 d'une solution pentanique 2,25 molaire ss d'hypochlorite de t-butyle.

Exemple 2:

A une solution de 8,52 g (6- IO-2 mole) de triméthylsilyloxy-1 butadiène-1,3 dans 50 cm3 de méthanol refroidie à — 20° C, on 60 ajoute en 90 mn 25,8 cm3 d'une solution pentanique 2,32 molaire d'hypochlorite de t-butyle. A la fin de l'addition, on ajoute une goutte d'acide chlorhydrique concentré, puis laisse remonter la température à 20° C en 40 mn. On ajoute alors 20 cm3 d'une solution aqueuse saturée de bicarbonate de sodium et 65 80 cm3 d'eau. La phase aqueuse est décantée, puis extraite 3 fois par 75 cm3 de pentane au total que l'on réunit à la phase organique. Les extraits organiques sont lavés par 25 cm3 d'eau puis 25 cm3 de solution aqueuse saturée de bicarbonate de sodium.

5

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Après concentration à sec sous pression réduite (20 mm de mercure) à 20° C environ, on obtient un résidu pesant 10,09 g dans lequel on dose par RMN 70,7% de chloro-4 diméthoxy-1,1 butène-2 trans, 25,4% d'hexaméthyldisiloxane et 4% de pentane. Le rendement en chloro-4 diméthoxy-1,1 butène-2 dosé est de 5 79%. Par distillation sous pression réduite, on obtient le produit pur de PEo,3 = 25° C.

Le triméthylsilyloxy-1 butadiène-1,3 de départ peut être préparé selon le procédé décrit dans le brevet belge N° 670769. Le produit obtenu est un mélange constitué de 20% d'isomère eis et io de 80% d'isomère trans.

Exemple 3:

A une solution de 8,1 g (3 • 10 ~~ 2 mole) de tétraméthyldi(buta-diène-1,3) yl-1 disiloxane dans 50 cm3 de méthanol refroidie à 15 —20° C, on ajoute en 90 mn 24 cm3 d'une solution pentanique 2,5 molaire d'hypochlorite de t-butyle. A la fin de l'addition, on ajoute 1 goutte d'acide chlorhydrique concentré, puis laisse la température remonter à 20° C environ. Après les traitements décrits à l'exemple 1 et distillation sous pression réduite, on 20 obtient 6,42 g de diméthoxy-1,1 méthyl-3 chloro-4 butène-2 trans de PEo,5=28-30° C.

Le tétraméthyldi(butadiène-l,3) yl-1 disiloxane de départ (PE2,5=87° C) peut être préparé par application de la méthode décrite dans le brevet belge N° 670769 par action de tétraméthyl- 25 dichlorodisiloxane sur le crotonaldéhyde.

Exemple 4:

A une solution de 11,2 g (5 ■ 10 ~2 mole) d'un mélange de diméthyl-3,7 triméthylsilyloxy-1 octatriène-1,3,6 et de méthyl-7 30 méthylène-3 triméthylsilyloxy-1 octadiène-1,6 dans 50 cm3 de méthanol refroidie à — 20° C, on ajoute en 90 mn 19,7 cm3 d'une solution pentanique 2,54 molaire d'hypochlorite de t-butyle. A la fin de l'addition, on ajoute une goutte d'acide chlorhydrique concentré, puis laisse remonter la température à 20eC environ. Après les traitements décrits à l'exemple 1 et distillation sous pression réduite, on obtient 9,15 g d'un liquide incolore (PEo,4-0,5 = 85-87,5° C) identifié par RMN et spectrographie de masse comme étant un mélange de chloro-4 diméthyl-3,7 dimé-thoxy-1,1 octadiène-2,6 et de chlorométhyl-3 méthyl-7 dimé-thoxy-1,1 octadiène-2,6 séparables par distillation sous pression réduite.

Exemple 5:

Dans un ballon préalablement purgé par un courant d'azote sec, on charge 4,05 g de triméthylsilyloxy-1 méthyl-3 butadiène-1,3 à 95% de pureté (2,46-10-2 mole) et 25 cm3 de diméthyl-formamide. Au mélange refroidi à — 20° C, on ajoute sous agitation et en 35 mn 4,0 g de brome (2,5 • 10 _ 2 mole), puis poursuit l'agitation pendant 10 mn. En maintenant toujours la température à — 20° C, on ajoute en 15 mn 25 cm3 de méthanol et poursuit l'agitation du mélange réactionnel pendant 90 mn tout en laissant la température remonter à 20° C environ. Le mélange réactionnel est alors versé sur une solution glacée de 6,9 g de bicarbonate de sodium dans 100 cm3 d'eau, ce qui provoque un dégagement de gaz carbonique. Lorsque celui-ci a cessé, le mélange est extrait 3 fois par 150 cm3 au total de pentane et les extraits organiques sont séchés sur bicarbonate de sodium, puis concentrés sous pression réduite. On obtient ainsi un résidu liquide incolore pesant 4,73 g dans lequel on dose par RMN 23,5% de cisdimé-thoxy-1,1 méthyl-3 bromo-4 butène-2 et 58,9% de transdimé-thoxy-1,1 méthyl-3 bromo-4 butène-2. Le rendement global en diméthoxy-1,1 méthyl-3 bromo-4 butène-2 est de 75,8% par rapport au triméthylsilyloxy-1 méthyl-3 butadiène-1,3 de départ.

r

Claims

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1

OR

R,

1. Procédé de préparation d'halogénoacétals d'aldéhydes éthyléniques de formule générale:

OR

R,

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la réaction entre le cation halogène et l'énoxysilane de formule générale:

R

I

A-O-Si-R'

I

R

est effectuée en présence de l'alcool de formule générale ReOH ou du glycol de formule générale HO—R'ô—OH.

2

dans laquelle:

Ri, R2, R3, R4 et R5, identiques ou différents, représentent un atome d'hydrogène ou un radical alcoyle contenant 1 à 6 atomes de carbone en chaîne droite ou ramifiée, ou alcényle contenant 3 à 6 atomes de carbone en chaîne droite ou ramifiée et dont la double liaison est en position autre que 1-2,

n est égal à 0, 1, 2, 3 ou 4, étant entendu que, lorsque n est supérieur à 1, les différents symboles R4 peuvent être identiques ou différents, et les deux symboles Rß représentent chacun un radical alcoyle contenant 1 à 6 atomes de carbone en chaîne droite ou ramifiée ou forment ensemble un radical alcoylène R'ß contenant 2 à 6 atomes de carbone en chaîne droite ou ramifiée et éventuellement substitué par un radical hydroxyle ou alcoyloxyle contenant 1 à 4 atomes de carbone,

caractérisé en ce que l'on fait réagir un cation halogène choisi parmi Cl+, Br+ et I+ sur un énoxysilane de formule générale:

R

I

A-O-Si-R'

I

R

dans laquelle :

A représente un radical de formule générale:

dans laquelle Ri, R2, R3, R4, Rs et n sont définis comme précédemment, R représente un radical alcoyle contenant 1 à 12 atomes de carbone en chaîne droite ou ramifiée, cycloalcoyle contenant 3 à 6 atomes de carbone, phényle, alcoylphényledont la portion alcoyle contient 1 à 6 atomes de carbone ou phényl-alcoyle dont la portion alcoyle contient 1 à 6 atomes de carbone, et R' est identique à R ou représente un radical de formule générale:

f

-O-Si-O-A R

dans laquelle R et A sont définis comme précédemment, et on fait réagir le produit de réaction sur un alcool primaire ou secondaire de formule générale RöOH dans laquelle Rô est défini comme précédemment ou sur un glycol de formule générale HO—R'ö—OH dans laquelle R'e est défini comme précédemment.

2

REVENDICATIONS

3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la source de cation halogène est constituée par un produit dans lequel un atome d'halogène est lié par liaison covalente à un autre atome d'halogène ou un atome d'azote ou d'oxygène.

4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la source de cation halogène est constituée par un hypohalogénite alcalin, un hypohalogénite organique, une N-halogénoamine, un N-halogénoamide, un N-halogénocarbo-imide, un N-halogéno-sulfo-imide, un N-halogénocarbosulfo-imide, une N-halogéno-hydantoïne ou un N-halogénotriazole ou -benzotriazole.

5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la source de cation halogène est constituée par un hypohalogénite d'alcool aliphatique tertiaire saturé contenant 4 à 13 atomes de carbone.

6. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la source de cation halogène est constituée par un N-halogéno-succinimide.

7. Procédé selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que la source de cation halogène est constituée par un produit résultant de l'addition d'un halogène moléculaire sur un halogé-nure d'ammonium quaternaire aliphatique, aromatique ou cyclique ou sur un halogénure aromatique.

8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que la source de cation halogène est constituée par le perbromure de pyridinium, l'iodure de tétrachloro tétra-n-butylammonium, l'iodure de dichlorotétra-n-butylammonium, le tribromure de tétra-n-butylammonium ou le dichlorure d'iodobenzène.

9. Procédé selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que la source de cation halogène est constituée par un complexe formé par action d'un halogène moléculaire sur un amide aliphatique dont l'atome d'azote est tertiaire.

10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que la source de cation halogène est constituée par un complexe formé par action d'un halogène moléculaire sur le diméthylformamide, le diméthylacétamide ou la N-méthylpyrrolidone.