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WO2019175511A1 - Preparation de bis-hydrazines - Google Patents

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Publication number
WO2019175511A1
WO2019175511A1 PCT/FR2019/050566 FR2019050566W WO2019175511A1 WO 2019175511 A1 WO2019175511 A1 WO 2019175511A1 FR 2019050566 W FR2019050566 W FR 2019050566W WO 2019175511 A1 WO2019175511 A1 WO 2019175511A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
formula
bis
hydrazine
iii
compound
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/FR2019/050566
Other languages
English (en)
Inventor
Lionel Joucla
Anne Dhenain
John EYMANN
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
ArianeGroup SAS
Universite Claude Bernard Lyon 1
Original Assignee
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
ArianeGroup SAS
Universite Claude Bernard Lyon 1
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Centre National de la Recherche Scientifique CNRS, ArianeGroup SAS, Universite Claude Bernard Lyon 1 filed Critical Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Publication of WO2019175511A1 publication Critical patent/WO2019175511A1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C241/00—Preparation of compounds containing chains of nitrogen atoms singly-bound to each other, e.g. hydrazines, triazanes
    • C07C241/02—Preparation of hydrazines

Definitions

  • the present invention relates to the preparation of bis-hydrazines. It more precisely relates to the synthesis of bis-hydrazines corresponding to the formula (I): (R) (NH 2 ) NAN (NH 2 ) (R), specified below.
  • the poly-nitrogenated polymers containing the bis-hydrazines of said family are of interest. in that they have a non-zero energy content, in that their bis-hydrazine units contain -NH functions that can be reacted and that the exact nature of said bis-hydrazine units can be optimized by view of properties, particularly mechanical properties, sought for the final product (binder of a composite propellant (charged poly-nitrogen polymer)).
  • the present invention therefore relates to an original and efficient synthetic route of bis-hydrazines of particular interest as poly-nitrogenated polymer units (which can be used as a propulsion binder (see above)).
  • the synthesis process in question comprises the reaction of two reagents: a hydrazine derivative (for example, of the monoalkylhydrazine type), on the one hand, and a dihalogenated compound (for example, of the alkylene dichloride type), on the other hand ; reagents of the type used for the reaction described by H. Bohme et al in Arch. Pharmaz. 307/74, 272-277 (see above) but reacted under different conditions (see below).
  • the present invention thus proposes a process for the preparation of bishydrazines which correspond to formula (I) below:
  • A is a linear, branched or saturated or unsaturated, saturated or unsaturated cyclic difunctional difunctional group having from 2 to 6 carbon atoms
  • R is a linear or branched, saturated or unsaturated, hydrogenated-carbon monofunctional group; , having 1 to 4 carbon atoms.
  • A is therefore a difunctional (-A-) hydrogenocarbon group (or radical) (ie composed of carbon and hydrogen atoms), possibly linear (for example, consisting of - (CH 2 ) n -, with n an integer of 2 to 6, but quite capable of containing at least one double and / or triple bond (see below), branched (for example, consisting of - (CH 2 ) 2 -CH (CH 3 ) - (CH 2 ) -; but also quite likely to contain at least one double and / or triple bond (see below)), or consisting of or containing a ring (for example, consisting of a cyclohexylene (-C) 6 H 10 -), or
  • A comprises at least 2 carbon atoms, with reference to the availability of the reagent of formula (III) (A is introduced into said formula (I) via the reagent of formula (III) (see below)) and to the reaction (II) with (III) (see below).
  • A comprises at most 6 carbon atoms, this with reference to the mechanical properties of the corresponding nitrogenous polymers and with reference to the proximity of the -NH functions within them (equivalent to the proximity of the functions -NH 2 in the formula (I)).
  • Said group A is advantageously a difunctional group corresponding to an alkyl, an alkenyl or an alkynyl. It responds very advantageously:
  • -R hydrogen-carbon monofunctional (-R) group (or radical) (
  • R comprises from 1 to 4 carbon atoms.
  • R comprises at least one carbon atom, with reference to the stability of the bis-hydrazines in question. It is not appropriate that it comprises more than 4 carbon atoms (in reference to the total number of carbon atoms relative to the total number of nitrogen atoms in the formula).
  • A is as defined above and X is a halogen selected from chlorine and bromine,
  • the intervening reagents - di-halogenated compound of formula (III), on the one hand, and hydrazine derivative of formula (II), on the other hand - are of the type of those involved in the process of the prior art according to H Bohme state. These are known products, generally commercially available.
  • said di-halogenated compound of formula (III) is added progressively to said hydrazine derivative of formula (II), with control of the reaction temperature (of the temperature of the reaction medium), maintained between 0 and 80 ° C. (extreme values included).
  • Said temperature is generally maintained between 10 and 70 ° C (including extreme values), more generally between 10 and 50 ° C (including extreme values); b) said di-halogenated compound of formula (III) is added in a limited amount: the total amount added (in the end total amount reacted) corresponds, at most, to the value of 0.25 for the molar ratio of said compound di-halogenated compound of formula (III) (added) to said hydrazine derivative of formula (II) (this value of 0.25 corresponds to the stoichiometric amount: in fact, to obtain a mole of one bis -hydrazine, it is appropriate that 4 moles of a derivative of formula (III) react with one mole of a compound of formula (II) (see the reaction scheme given below)); and
  • the reagents once brought into contact, are left to react, with always control of the temperature (maintained between 0 and 80 ° C (including extreme values)). Said temperature is generally maintained between 10 and 70 ° C (including extreme values), more generally between 10 and 50 ° C (including extreme values). Said reagents are thus allowed to react, generally for several hours, for a significant advance of the reaction. Advantageously, they are left to react long enough to reach a maximum conversion, even (almost) total if it is possible (see below), of the compound of formula (III) added.
  • the di-halogenated compound of formula (III) is added (in total) in an amount which remains limited (at most in the stoichiometric amount) so that it is theoretically possible to convert it completely.
  • the reaction of (III) over (II) always, after a while, more or less long, slowed down or even stopped (before its end Because of the thickening of the reaction medium, there is no interest in adding the di-halogenated compound of formula (III) in an amount beyond the stoichiometric amount.
  • di-halogenated compound of formula (III) in a minimal amount to obtain a minimum amount of bis-hydrazine desired. It is recommended, in this spirit, in no way limiting, that said di-halogenated compound of formula (III) is added to the total so that the di-halogenated compound molar ratio of formula (III) on hydrazine derivative of formula (III) II) is greater than 0.05, advantageously greater than 0.08.
  • the derivative of formula (II) remains in excess and it remains suitably in excess at the end of said addition (if, ultimately, the molar ratio compound of formula (III) derivative of formula (II) is less than 0.25).
  • a solvent is not totally excluded from the scope of the invention, but expediently, in the context of the invention, no solvent is used.
  • the method of the invention is particularly interesting in this respect. It can be implemented, in a very simple way, without solvent. It is generally advantageously implemented without a solvent.
  • reaction - II + III exothermic - must be continued.
  • the temperature of the reaction medium, during the gradual addition of the compound of formula (III) to the derivative of formula (II), is controlled, maintained between 0 and 80 ° C. (generally maintained between 10 and 70 ° C., more generally between 10 and 50 ° C). It is understood that this temperature depends essentially on the rate of addition of said compound to said derivative and the power of the cooling means used;
  • the reaction is continued, at a controlled temperature, maintained between 0 and 80 ° C. (generally maintained between 10 and 70 ° C., more generally between 10 and 50 ° C.). It is not excluded, during this continuation of the reaction, to have to involve heating means.
  • each of the steps is implemented at a given temperature (T +/- e) and one can even successively implement said two successive steps at the same temperature.
  • T +/- e a given temperature
  • the reaction medium freed from said salt therefore essentially contains the synthesized bis-hydrazine, water and the hydrazine derivative of formula (II) (at least the regenerated one and generally in excess of that provided in excess for the implementation of the invention. reaction).
  • the bis-hydrazine recovered after such stripping is conveniently dried and purified by vacuum distillation.
  • reaction medium together closing the synthesized bis-hydrazine and the salt of the hydrazine derivative of formula (II) co-synthesized, can be demixed by addition of an aqueous solution of an alkaline hydroxide (YOH), advantageously an aqueous solution of sodium hydroxide (NaOH).
  • YOH alkaline hydroxide
  • NaOH sodium hydroxide
  • the synthesized bis-hydrazine can then be recovered from the phase containing it, after removal by stripping of the hydrazine derivative of formula (II) also present in said phase (at least the regenerated one and generally in addition that provided in excess for the setting implementation of the reaction). It may incidentally be noted here that it is not completely excluded to find a bis-hydrazine of formula (I) in the aqueous phase (see Example 3 below).
  • FIGS. 1A, 2A (showing an enlarged area) and 4A are respectively 1 H NMR spectra of the compounds of Examples 1, 2 and 4 (compounds of formula (I)).
  • FIG. 3 corresponds to the 1 H NMR spectra of the compounds of example 3 (two compounds of formula (I) in a mixture: the majority compound and the by-product (see below)).
  • FIG. 3A corresponds to the NMR H spectrum of the majority compound of Example 3.
  • FIGS. 1B, 2B and 4B are respectively 13 C NMR spectra of the compounds of Examples 1, 2 and 4 (compounds of formula (I)).
  • FIG. 3B corresponds to the 13 C NMR spectrum of the majority compound of example 3.
  • reaction medium containing 1- (2-chloroethyl) -1-methylhydrazine hydrochloride (compound of formula (A) expected), monomethylhydrazine hydrochloride (salt coproduct) and also traces of bis-hydrazine: 1,1'- (ethane-1,2-diyl) bis (1-methylhydrazine) (of formula (Ia))
  • 1,1'- (ethane-1,2-diyl) bis (1-methylhydrazine) (of formula (Ia))
  • the reaction medium (containing the synthesized bis-hydrazine, the co-product salt (monomethylhydrazine hydrochloride), and the excess MMH) was then neutralized by pouring on it 16 ml of a solution of sodium hydroxide (NaOH ) at a concentration of 50% by mass.
  • the resulting mixture (synthesized bis-hydrazine + MMH in excess + regenerated MMH + water + NaCl) was filtered to remove the salt formed (NaCl) and then purified by stripping (with nitrogen), to remove the MMH (MMH in excess + regenerated MMH). Finally, by vacuum distillation ( ⁇ 10 1 mbar, 63 ° C) was removed and purified water charged synthesized bis-hydrazine (formula (Ia) specified above).
  • the compound was further analyzed by mass spectrometer (HRMS (ESI)).
  • R m (0.25) is the stoichiometric amount. The conversion is not total. The reaction is prematurely stopped by increasing the viscosity of the reaction medium. The reaction medium, however, contains much more (la) than (A). *** The amount of A is in fact below the detectable threshold by NMR.
  • the reaction medium (containing the synthesized bis-hydrazine, the co-product salt (hydrazine hydrochloride), and the excess MMH) was then neutralized by pouring on it 10 ml of a sodium hydroxide solution ( NaOH) at a concentration of 50% by weight in the reaction medium.
  • the resulting mixture (synthesized bis-hydrazine + MMH in excess + regenerated MMH + water + NaCl) was filtered to remove the salt formed (NaCl) and then purified by stripping (with nitrogen), to remove the MMH (MMH in excess + regenerated MMH). Finally, by vacuum distillation ( ⁇ 10 1 mbar, 42 ° C), water was removed and introduced purified synthesized bis-hydrazine (formula (Ib) above).
  • the NMR spectra corresponded to the expected.
  • the compound was further analyzed by mass spectrometer (HRMS (ESI)).
  • the first formula above (formula (Ie) of the predominantly synthesized compound) is reproduced hereinafter with, respectively, numbering of the hydrogen atoms and the carbon atoms.
  • the second (formula (Id) of the by-product) is also reproduced below with numbering of its hydrogen atoms. This numbering is appropriate for consideration of NMR spectra.
  • the reaction medium (containing the two synthesized bis-hydrazines, the co-produced salt (hydrazine hydrochloride) and the excess MMH) was then treated with 35 ml of a solution of sodium hydroxide (NaOH) of concentration of 50% by mass. This caused his demixtion.
  • the aqueous phase (containing water + NaOH + NaCl + bishydrazine of formula (Id)) was then separated from the demixed phase (supernatant, containing the bis-hydrazine (predominantly synthesized) of formula (Ic) + MMH ( in excess + regenerated) + traces of water, NaOH and NaCl).
  • the latter (the demixed phase, the supernatant phase) was then purified by stripping (with nitrogen), in order to eliminate traces of water as well as the MMH. After the stripping, NaOH and NaCl, precipitated, were removed by filtration.
  • the reaction medium (containing the synthesized bis-hydrazine, the co-product salt (hydrazine hydrochloride), and the excess MMH) was then neutralized with 30 ml of a solution of sodium hydroxide (NaOH) of concentration of 50% by mass. This caused the demixing of said reaction medium.
  • the aqueous phase (containing water + NaOH + NaCl) was then separated from the demixed phase (supernatant, containing synthesized bis-hydrazine + MMH (in excess + regenerated) + traces of water, NaOH and NaCl).
  • the latter (the demixed phase, the supernatant phase) was then purified by stripping (with nitrogen), in order to eliminate traces of water as well as the MMH. After the stripping, NaOH and NaCl, precipitated, were removed by filtration.
  • the NMR spectra corresponded to the expected.
  • the compound was further analyzed by mass spectrometer (HRMS (ESI)).

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Abstract

La présente invention a pour objet un procédé de préparation d'une bis-hydrazine de formule (I) : (R)(NH2)N-A-N(NH2)(R) (I) dans laquelle A et R sont tels que définis dans la description, qui comprend : - l'addition d'un composé de formule (III) : X-A-X (III) sur un dérivé d'hydrazine de formule (II) : R-NH-NH2 (II) dans lesquelles A, X et R sont tels que définis dans la description, à une température entre 0 et 80 °C; ledit composé de formule (III) étant au maximum ajouté en un rapport molaire dudit composé de formule (III) sur ledit dérivé de formule (II) égal à 0,25; - la poursuite de la réaction, avantageusement jusqu'à une conversion maximale dudit composé de formule (III) ajouté; et - l'isolement de la bis-hydrazine de formule (I) ainsi synthétisée.

Description

Préparation de bis-hydrazines
La présente invention concerne la préparation de bis-hydrazines. Elle a plus précisément pour objet la synthèse de bis-hydrazines répondant à la formule (I) : (R)(NH2)N-A-N(NH2)(R), précisée ci-après.
On s'est intéressé, tout particulièrement dans les années 1950-1970, à la synthèse de bis-hydrazines et à l'obtention de polymères (polyazotés) à motifs hydrazine. Ainsi il a notamment été décrit :
- en 1958, dans le brevet US 2 822 354, la réaction d'un dichlorure d'alkylène avec de lliydrazine en solution dans une solution aqueuse alcoolique. En utilisant un excès d'hydrazine (de 6 à 24 moles d'hydrazine pour une mole de chlorure d'alkyle) des composés de formule : H2NNHCnH2nNHNH2 ont été majoritairement obtenus ;
- en 1958 aussi, par R. F. Evans, dans Chemistry 8<. Industry, July 19, 1958, 915- 916 la réaction de l'hydrate d'hydrazine avec le dichlorure d'éthylène, en quantités équimoléculaires ; ladite réaction étant mise en œuvre dans l'éthanol au reflux. R. F. Evans et a! se sont intéressés plus tard au mécanisme de la réaction (dichlorure d'éthylène + hydrate hydrazine en excès (dans l'éthanol au reflux))(J. Chem. Soc. 1963, 4023-4031) ;
- en 1968 et 1972, l'utilisation de la diméthyléthylènediamine (DMEDA) comme matière première, pour accéder au chlorhydrate de la bis-hydrazine en 2 étapes (US 3 365 338). Ainsi, une première étape de nitrosation permet d'accéder au composé di- nitrosé avec un rendement de l'ordre de 80 à 90 %. La réduction de ce composé par un hydrure puissant, le LiAIH4, conduit à la bis-hydrazine souhaitée avec un rendement (molaire) d'environ 60 % (JACS 1972, 24, 8497). Cette voie de synthèse présente des inconvénients majeurs : synthèse d'un dérivé nitroso hautement cancérigène, utilisation d'un hydrure extrêmement réactif et dangereux, obtention de la bis-hydrazine sous la forme chlorhydratée, utilisation de solvants éthérés.
Figure imgf000002_0001
Il a par ailleurs été décrit en 1973, dans Arch. Pharmaz. 307/74, 272-271, par H. Bohme et al., la réaction de la monométhylhydrazine et du 1,2-dichloroéthane, mise en œuvre à la température ambiante, avec un excès de 1,2-dichloroéthane. L'hydrazine monoalkylée obtenue (composé de formule (A) de l'exemple A ci-après) est isolée sous la forme d'un chlorhydrate. Les inventeurs se sont intéressés à cette réaction. Ils l'ont mise en œuvre avec un excès de 1,2-dichloroéthane plus ou moins important (voir la partie exemple ci-après).
Il est du mérite des inventeurs d'avoir considéré les bis-hydrazines comme des monomères ou des co-monomères (précurseurs) de polymères (oligomères ou polymères de plus forte masse moléculaire) polyazotés, polymères polyazotés susceptibles de constituer, en propulsion, des liants de propergols composites (potentiels substituts des poybutadiènes hydroxytéléchéliques (PBHT) ou polyazotures de glycidyle (PAG) principalement utilisés à ce jour). Il est plus précisément du mérite des inventeurs d'avoir considéré une famille de bis-hydrazine (voir ci-après) et d'en proposer une voie de synthèse particulièrement intéressante (beaucoup plus intéressante que celle décrite dans les documents US 3 365 338 et JACS 1972, 24, 8497 mentionnés ci-dessus). Les polymères polyazotés renfermant les bis-hydrazines de ladite famille, comme monomère (motif) ou co-monomère (co-motif) (en combinaison avec d'autres monomères (motifs), par exemple dérivés du glyoxal ou du benzaldéhyde), sont intéressants, en ce qu'ils présentent un pouvoir énergétique non nul, en ce que leurs motifs bis-hydrazine renferment des fonctions -NH susceptibles d'être mises à réagir et en ce que la nature exacte de leursdits motifs bis-hydrazine peut être optimisée en vue des propriétés, notamment mécaniques, recherchées pour le produit final (liant d'un propergol composite (polymère polyazoté chargé)).
Selon son premier objet, la présente invention concerne donc une voie de synthèse, originale et performante, de bis-hydrazines particulièrement intéressantes comme motifs de polymères polyazotés (pouvant être utilisés comme liant en propulsion (voir ci-dessus)). Le procédé de synthèse en cause comprend la réaction de deux réactifs : un dérivé d'hydrazine (par exemple, de type monoalkylhydrazine), d'une part, et un composé di-halogéné (par exemple, de type dichlorure d'alkylène), d'autre part ; réactifs du type de ceux utilisés pour la réaction décrite par H. Bôhme et ai dans Arch. Pharmaz. 307/74, 272-277 (voir ci-dessus) mais mis à réagir dans des conditions différentes (voir ci-après).
Selon son premier objet, la présente invention propose donc un procédé de préparation des bis-hydrazines qui répondent à la formule (I) ci-après :
(R)(NH2)N-A-N(NH2)(R) (I) dans laquelle :
A est un groupe difonctionnel hydrogéno-carboné, linéaire, ramifié ou consistant en ou renfermant un cycle, saturé ou insaturé, comportant de 2 à 6 atomes de carbone, et R est un groupe monofonctionnel hydrogéno-carboné, linéaire ou ramifié, saturé ou insaturé, comportant de 1 à 4 atomes de carbone.
Ledit procédé est explicité ci-après. Préalablement, à propos de la formule (I), plus précisément des groupes A et R de ladite formule (I), on peut indiquer ce qui suit.
A est donc un groupe (ou radical) difonctionnel (-A-) hydrogéno-carboné (i.e. constitué d'atomes de carbone et d'hydrogène), possiblement linéaire (par exemple, consistant en -(CH2)n-, avec n un entier de 2 à 6 ; mais tout à fait susceptible de renfermer au moins une double et/ou triple liaison (voir ci-après)), ramifié (par exemple, consistant en -(CH2)2-CH(CH3)-(CH2)- ; mais aussi tout à fait susceptible de renfermer au moins une double et/ou triple liaison (voir ci-après)), ou consistant en ou renfermant un cycle (par exemple, consistant en un cyclohexylène (-C6H10-), ou en
Figure imgf000004_0001
mais tout à fait susceptible de renfermer au moins une double et/ou triple liaison (voir ci- après)) et donc possiblement saturé ou insaturé (il peut renfermer des doubles et/ou triples liaisons, notamment, une double liaison (A= -CH2-CH=CH-CH2-, par exemple), deux doubles liaisons (A = -CH2-CH=CH2-CH=CH-CH2, par exemple), trois doubles liaisons (A = -C6H4-, par exemple), ou une triple liaison (A = -CH2-C º C-CH2-, par exemple).
A comprend au moins 2 atomes de carbone, en référence à la disponibilité du réactif de formule (III) (A est introduit dans ladite formule (I) via le réactif de formule (III) (voir ci-dessous)) et à la réaction (II) avec (III) (voir ci-dessous). A comprend au plus 6 atomes de carbone, ceci en référence aux propriétés mécaniques des polymères azotés correspondants et en référence à la proximité des fonctions -NH en leur sein (équivalente à la proximité des fonctions -NH2 dans la formule (I)). De par sa nature exacte - nombre de carbone, degré de ramification, degré d'insaturation -, le groupe A difonctionnel (-A-) influence, voire détermine, les propriétés mécaniques des polymères polyazotés dont les bis-hydrazines de formule (I) sont des monomères (ou co- monomères) précurseurs.
Ledit groupe A est avantageusement un groupe difonctionnel correspondant à un alkyle, un alcényle ou un alcynyle. Il répond très avantageusement :
- à la formule : -CH2-CH2-
- à la formule : -CH2-CH(CH3)-
- à la formule : -CH2-CH=CH-CH2-,
- à la formule -CH(CH2=CH2)-CH2-, ou
- à la formule : -CH2-C º C-CH2-.
R est donc un groupe (ou radical) monofonctionnel (-R) hydrogéno-carboné (i.e. constitué d'atomes de carbone et d'hydrogène), possiblement linéaire (par exemple, consistant en -(CH2)n-CH3, avec n un entier de 0 à 3 ; mais tout à fait susceptible de renfermer au moins une double et/ou triple liaison (voir ci-après)) ou ramifié (par exemple, consistant en -CH2-CH(CH3)2 ; mais tout à fait susceptible de renfermer au moins une double et/ou triple liaison (voir ci-après)) et donc possiblement saturé ou insaturé (il peut renfermer des doubles et/ou triples liaisons, notamment une double liaison (R = -CH2-CH=CH2 ou -CH2-CH=CH-CH3, par exemple), deux doubles liaisons (R =- CH=CH-CH=CH2, par exemple), ou une triple liaison (R = -CH2-C º C-CH3, par exemple).
R comprend de 1 à 4 atomes de carbone. R comprend au moins un atome de carbone, en référence à la stabilité des bis-hydrazines en cause. Il est nullement opportun qu'il comprenne plus de 4 atomes de carbone (en référence au nombre total d'atomes de carbone par rapport au nombre total d'atomes d'azote dans la formule).
Le groupe R est avantageusement un groupe alkyle (droit ou ramifié), saturé ou monoinsaturé (i.e. avec une unique double liaison). Il consiste très avantageusement en un groupe méthyle, éthyle, /sopropyle ou allyle (-CH2-CH=CH2). Il consiste de préférence en un groupe méthyle.
On en vient maintenant au procédé de préparation des bis-hydrazines qui répondent à la formule (I) ci-dessus. Ledit procédé comprend :
- l'addition progressive, à des fins de réaction, d'un composé di-halogéné de formule (III) :
X-A-X (III)
dans laquelle A est tel que défini ci-dessus et X est un halogène choisi parmi le chlore et le brome,
sur un dérivé d'hydrazine de formule (II) : R-NH-NH2 (P)
dans laquelle R est tel que défini ci-dessus,
la température du milieu réactionnel, lors de ladite addition, étant contrôlée entre 0 et 80°C ; ledit composé de formule (III) étant, au final, au maximum ajouté en un rapport molaire dudit composé de formule (III) sur ledit dérivé de formule (II) égal à 0,25 ;
- à l'issue de ladite addition, la poursuite de la réaction, avec contrôle de la température du milieu réactionnel entre 0 et 80°C, avantageusement jusqu'à une conversion maximale dudit composé de formule (III) ajouté ; et
- l'isolement de la bis-hydrazine de formule (I) ainsi synthétisée.
Les réactifs intervenant - composé di-halogéné de formule (III), d'une part et dérivé d'hydrazine de formule (II), d'autre part - sont du type de ceux intervenant dans le procédé de l'art antérieur selon H. Bohme état. Il s'agit de produits connus, généralement commercialement disponibles.
Ces réactifs sont toutefois, selon le procédé de l'invention, mis à réagir de façon originale. De façon caractéristique :
a) ledit composé di-halogéné de formule (III) est ajouté progressivement sur ledit dérivé d'hydrazine de formule (II), avec contrôle de la température de réaction (de la température du milieu réactionnel), maintenue entre 0 et 80°C (valeurs extrêmes comprises). Ladite température est généralement maintenue entre 10 et 70°C (valeurs extrêmes comprises), plus généralement entre 10 et 50°C (valeurs extrêmes comprises) ; b) ledit composé di-halogéné de formule (III) est ajouté en quantité limitée : la quantité totale ajoutée (au final ; quantité totale mise à réagir) correspond, au maximum, à la valeur de 0,25 pour le rapport molaire dudit composé di-halogéné de formule (III) (ajouté) sur ledit dérivé d'hydrazine de formule (II) (cette valeur de 0,25 correspond à la quantité stoechiométrique : en effet, pour l'obtention d'une mole d'une bis-hydrazine, il convient que 4 moles d'un dérivé de formule (III) réagissent avec une mole d'un composé de formule (II) (voir le schéma réactionnel donné ci-après)) ; et
c) les réactifs, une fois mis en présence, sont laissés à réagir, avec toujours contrôle de la température (maintenue entre 0 et 80°C (valeurs extrêmes comprises)). Ladite température est généralement maintenue entre 10 et 70°C (valeurs extrêmes comprises), plus généralement entre 10 et 50°C (valeurs extrêmes comprises). Lesdits réactifs sont ainsi laissés à réagir, généralement pendant plusieurs heures, pour un avancement significatif de la réaction. Avantageusement, ils sont laissés à réagir suffisamment longtemps pour atteindre une conversion maximale, voire (quasi)totale si cela se révèle possible (voir ci-après), du composé de formule (III) ajouté.
La réaction en cause - mise en oeuvre par addition du composé di-halogéné de formule (III) sur le dérivé d'hydrazine de formule (II) - est très exothermique. Son exothermicité, à l'effet non diminué de par l'absence opportune de solvant (voir ci-après), doit impérativement être maîtrisée ; d'où l'addition dudit composé di-halogéné sur ledit dérivé d'hydrazine avec contrôle de la température, dans la plage de valeurs indiquées, ce qui implique inexorablement une addition lente, très lente, généralement répartie sur plusieurs heures.
Le composé di-halogéné de formule (III) est ajouté (au total) en une quantité qui reste limitée (au maximum en la quantité stoechiométrique) de sorte qu'il est théoriquement possible de le convertir totalement. Toutefois, au fur et à mesure que la réaction progresse, que ledit composé di-halogéné de formule (III) est ajouté, la viscosité du milieu réactionnel augmente (de par la formation du coproduit, sel du dérivé d'hydrazine utilisé (chlorhydrate (X = Cl) ou bromhydrate (X= Br)). Ainsi, la réaction de (III) sur (II) est-elle toujours, au bout d'un moment, plus ou moins long, ralentie voire même stoppée (avant son terme), du fait de l'épaississement du milieu réactionnel. Ainsi, n'existe-t-il aucun intérêt à ajouter le composé di-halogéné de formule (III) en une quantité au-delà de la quantité stoechiométrique. Au contraire, il est préconisé, dans le cadre de l'invention, de l'ajouter en une quantité en deçà (voire bien en deçà) de ladite quantité stoechiométrique, i.e. en une quantité qui correspond à un rapport molaire (au final) composé di-halogéné de formule (III) sur dérivé d'hydrazine de formule (II) inférieur (voire bien inférieure) à 0,25. Ainsi la réaction peut-elle être poursuivie jusqu'à une conversion maximale du composé (III) ajouté (étant évidemment bien entendu que des mises en œuvre non optimisées du procédé de l'invention ne sont pas exclues du cadre de l'invention).
On conçoit qu'il est opportun d'ajouter ledit composé di-halogéné de formule (III) en une quantité minimale pour l'obtention d'une quantité minimale de bis-hydrazine recherchée. On préconise, dans cet esprit, de façon nullement limitative, que ledit composé di-halogéné de formule (III) soit ajouté au total de sorte que le rapport molaire composé di-halogéné de formule (III) sur dérivé d'hydrazine de formule (II) soit supérieur à 0,05, avantageusement supérieur à 0,08.
En fait, on préconise la mise en œuvre du procédé de l'invention avec addition totale (au total) de (III) sur (II) correspondant à un rapport molaire (III)/(II) entre 0,10 et 0,20 (valeurs de 0,10 et 0,20 comprises), avantageusement à un rapport molaire entre 0,10 et 0,15 (valeurs de 0,10 et 0,15 comprises). Un rapport molaire de 0,125 (+/- 0,005) est tout particulièrement préféré. Avec de telles valeurs du rapport molaire, en laissant les réactifs réagirent suffisamment longtemps, on peut atteindre la conversion (quasi)totaie de (III) (voir les exemples ci-après).
Pendant l'addition progressive du composé de formule (III), le dérivé de formule (II) reste en excès et il reste opportunément en excès à la fin de ladite addition (si, au final, le rapport molaire composé de formule (III)/dérivé de formule (II) est inférieur à 0,25). On vient de voir que cela permet l'avancement de la réaction malgré l'augmentation de la viscosité du milieu réactionnel... De manière plus générale, cela permet la mise en œuvre de la réaction sans solvant. La présence d'un solvant n'est pas totalement exclue du cadre de l'invention mais opportunément, dans ledit cadre de l'invention, il n'est pas utilisé de solvant. Le procédé de l'invention est en cela particulièrement intéressant. Il peut être mis en œuvre, de façon simplissime, sans solvant. Il est généralement avantageusement mis en œuvre sans solvant. C'est le dérivé d'hydrazine de formule (II) qui sert de solvant (théoriquement tant qu'il n'a pas totalement réagi (si les deux réactifs sont finalement présents en quantités stœchiométriques) et au-delà, lorsqu'il est présent en excès (rapport molaire composé de formule (III)/dérivé de formule (II) < 0,25, i.e. rapport molaire dérivé de formule (II)/ composé de formule (III) > 4).
Une fois les réactifs mis en présence (en leur quantité totale d'intervention ; à l'issue de l'addition progressive du composé de formule (III)), pour atteindre un degré d'avancement significatif de la réaction, ladite réaction - II + III, exothermique - doit être poursuivie.
On a d'ores et déjà compris la spécificité et le grand intérêt du procédé de l'invention - basé sur la réaction d'un composé di-halogéné de formule (III) avec un dérivé d'hydrazine de formule (II) par addition dudit composé di-halogéné sur ledit dérivé - mis en œuvre avec contrôle de l'exothermicité de la réaction et aussi avantageusement avec fluidification du milieu réactionnel par la présence d'un excès, plus ou moins large, dudit dérivé de formule (II) (de sorte que la conversion du composé de formule (III) puisse être maximale). Ledit procédé de l'invention utilise des matières premières connues, généralement disponibles dans le commerce ; il permet la synthèse en une seule étape, sans utilisation de solvant. On se doit par ailleurs d'insister sur le fait que la réaction en cause est particulièrement intéressante en ce qu'elle génère peu, voire pas de produits secondaires, notamment de type hydrazone ou hydrazine monoalkylée.
Ii est du mérite des inventeurs de proposer cette synthèse originale des bis- hydrazines de formule (I), telle que décrite ci-dessus.
On se propose d'illustrer, de façon nullement limitative, ladite synthèse par le schéma réactionnel ci-après, dans l'hypothèse où le composé di-halogéné de formule (III) est le dichloroéthane (A = -CH2-CH2-) et le dérivé d'hydrazine de formule (II) est la monométhylhydrazine (R= CH3), et où lesdits dichloroéthane et monométhylhydrazine interviennent en un rapport « stoechiométrique » (rapport molaire (III)/(II) de 0,25) :
Figure imgf000009_0001
On souligne la non évidence de cette synthèse au vu de l'enseignement de l'art antérieur (voir ci-dessus), tout particulièrement au vu de celui de la publication de H. Bôhme étal, reproduit dans la première partie de la partie exemple ci-après.
On a précédemment indiqué que :
- la température du milieu réactionnel, lors de l'addition progressive du composé de formule (III) sur le dérivé de formule (II), est contrôlée, maintenue entre 0 et 80°C (généralement maintenue entre 10 et 70°C, plus généralement entre 10 et 50°C). On comprend que cette température dépend essentiellement du débit d'addition dudit composé sur ledit dérivé et de la puissance des moyens de refroidissement utilisés ;
- à l'issue de ladite addition, la réaction est poursuivie, à une température contrôlée, maintenue entre 0 et 80°C (généralement maintenue entre 10 et 70°C, plus généralement entre 10 et 50°C). Il n'est pas exclu, pendant cette poursuite de la réaction, de devoir faire intervenir des moyens de chauffage.
Des propos ci-dessus, on doit comprendre que les températures en cause ne sont pas forcément constantes. Indépendamment l'une de l'autre, elles présentent des valeurs, constantes ou pas, mais qui demeurent dans les intervalles (valeurs extrêmes comprises) indiqués.
En fait, généralement chacune des étapes est mise en œuvre à une température donnée (T +/- e) et l'on peut même mettre successivement en œuvre lesdites deux étapes successives à la même température. En référence à la durée de la réaction, on peut, de façon nullement limitative, indiquer ce qui suit. On a vu ci-dessus que l'addition du composé de formule (III) sur le dérivé de formule (II) était très lente et prenait généralement plusieurs heures. En fait, ladite addition prend généralement de 2 à 10 h. Les réactifs en présence poursuivent ensuite ladite réaction, généralement pendant plusieurs heures, parfois jusqu'à plus de 10 h.
Pour ce qui concerne la récupération de la bis-hydrazine synthétisée (l'isolement de celle-ci du milieu réactionnel (ayant réagi) renfermant au moins, en sus de ladite bis- hydrazine, le sel (chlorhydrate ou bromhydrate) d'hydrazine coproduit (co-synthétisé) et généralement ledit sel d'hydrazine coproduit (co-synthétisé) et le dérivé d'hydrazine n'ayant pas réagi (avantageusement prévu en excès (voir ci-dessus))), elle comprend avantageusement un stripping (évaporation avec un gaz d'entrainement (par exemple l'azote)). On peut également mettre en œuvre une évaporation sous vide.
Il n'est pas exclu de mettre en œuvre une telle récupération, avantageusement donc par stripping, directement sur ledit milieu réactionnel (stripping à température élevée) mais il est a priori vivement opportun, préalablement à la mise en œuvre d'un tel stripping, de débarrasser le milieu réactionnel dudit sel d'hydrazine coproduit. En fait, on préconise une neutralisation du milieu réactionnel pour régénérer du dérivé d'hydrazine de formule (II) à partir dudit sel d'hydrazine coproduit (à cette fin de neutralisation, on ajoute généralement au milieu réactionnel une solution aqueuse d'un hydroxyde alcalin (YOH), avantageusement une solution aqueuse de soude (NaOH)) ; ladite neutralisation produisant parallèlement un sel (YX, NaCI si NaOH est utilisé pour la neutralisation) que l'on élimine par filtration. Le milieu réactionnel débarrassé dudit sel renferme donc essentiellement la bis-hydrazine synthétisée, de l'eau et du dérivé d'hydrazine de formule (II) (a minima celui régénéré et généralement en sus celui prévu en excès pour la mise en œuvre de la réaction). Les deux produits - bis-hydrazine, d'une part et dérivé d'hydrazine de formule (II), d'autre part - se séparent aisément par stripping. On comprend que le dérivé d'hydrazine de formule (II) ainsi récupéré est opportunément recyclé. La bis-hydrazine récupérée à l'issue d'un tel stripping est, elle, opportunément séchée et purifiée par distillation sous vide.
Pour la récupération de la bis-hydrazine synthétisée, on peut procéder selon une autre variante. Le milieu réactionnel, refermant conjointement la bis-hydrazine synthétisée et le sel du dérivé d'hydrazine de formule (II) co-synthétisé, peut être démixté par addition d'une solution aqueuse d'un hydroxyde alcalin (YOH), avantageusement d'une solution aqueuse de soude (NaOH). Pour l'obtention d'une telle démixtion, il est a priori fait usage d'une plus grande quantité d'hydroxyde alcalin (que dans la variante précédente). La bis-hydrazine synthétisée peut ensuite être récupérée de la phase la renfermant, après élimination par stripping du dérivé d'hydrazine de formule (II) également présent dans ladite phase (a minima celui régénéré et généralement en sus celui prévu en excès pour la mise en oeuvre de la réaction). On peut incidemment noter ici qu'il n'est pas totalement exclu de trouver une bis-hydrazine de formule (I) dans la phase aqueuse (voir l'exemple 3 ci-après).
Le procédé de l'invention, tel que décrit ci-dessus, peut notamment être mis en oeuvre ;
- avec la monométhylhydrazine (MMH) et le 1,2-dichloroéthane, pour préparer la l,l'-(éthane-l,2-diyl)bis(l-méthylhydrazine) (CAS 20247-50-1) (voir le schéma réactionnel ci-dessus, la formule ci-dessous et l'exemple 1 ci-après) ;
- avec la monométhylhydrazine (MMH) et le 1,2-dichloropropane, pour préparer la l,l'-(propane-l,2-diyl)bis(l-méthylhydrazine) (CAS 20325-39-7) (voir la formule ci- dessous et l'exemple 2 ci-après),
- avec la monométhylhydrazine (MMH) et le trans-l,4-dichlorobut-2-ène pour préparer la l,l'-((E)-but-2-ène-l,4-diyl)bis(l-méthylhydrazine) et la l,l'-(but-l-ène- 3,4,diyl)bis(l-méthylhydrazine) (voir les formules ci-dessous et l'exemple 3 ci-après), et
- avec la monométhylhydrazine (MMH) et le l,4-dichlorobut-2-yne, pour préparer la l,l'-(but-2-yne-l,4-diyl)bis(l-méthylhydrazine) (voir la formule ci-dessous et l'exemple 4 ci-après).
A toutes fins utiles, on reproduit en effet ci-après les formules développées de chacun desdits cinq composés de formule (I):
Figure imgf000011_0001
l,l'-((E)-but-2-ène-l,4-diyl)bis(l-méthylhydrazine)
Figure imgf000012_0001
la l,l'-(but-l-ène-3,4,diyl)bis(l-méthylhydrazine)
Figure imgf000012_0002
la l, -(but-2-yne-l,4-diyl)bis(l-méthylhydrazine)
Parmi ces cinq composés, les trois derniers sont, à la connaissance des inventeurs, des composés (susceptibles donc d'être préparés par le procédé de l'invention tel que décrit ci-dessus), nouveaux per se . Ils constituent un autre objet de la présente invention.
On se propose maintenant d'illustrer l'invention par les exemples ci-après (l'exemple A illustre l'art antérieur et les exemples 1 à 4 illustrent l'invention) et les figures annexées.
Les figures IA, 2A (présentant une zone agrandie) et 4A sont respectivement des spectres 1H RMN des composés des exemples 1, 2 et 4 (composés de formule (I)). La figure 3 correspond aux spectres H RMN des composés de l'exemple 3 (deux composés de formule (I) en mélange : le composé majoritaire et le sous-produit (voir ci-après)). La figure 3A correspond au spectre H RMN du composé majoritaire de l'exemple 3.
Les figures IB, 2B et 4B sont respectivement des spectres 13C RMN des composés des exemples 1, 2 et 4 (composés de formule (I)). La figure 3B correspond au spectre 13C RMN du composé majoritaire de l'exemple 3.
ART ANTERIEUR
Exemple A
Synthèse (selon Bôhme et al.) du chlorhydrate de la l-(2-chloroéthyl)-l- méthylhydrazine de formule (A)
Figure imgf000013_0001
Dans un réacteur de 1,5 L double enveloppe, régulé à 20°C au moyen d'un cryostat, équipé d'un système d'agitation mécanique, du 1,2-dichloroéthane (DCE) (750 mL, 9,5 mol, 9,5 eq.) a été introduit. Il a été stabilisé à cette température de 20°C, sous agitation, pendant 30 minutes. Sur ledit dichloroéthane (DCE), de la monométhylhydrazine (MMH) (51 mL, 1 mol, 1,0 eq.) a alors été ajoutée, en utilisant un pousse-seringue, en une durée de 12 heures. Le mélange réactionnel a été maintenu, sous agitation, à 20°C, pendant 3 jours.
A l'issue de ces 3 jours, le milieu réactionnel (renfermant le chlorhydrate de la 1- (2-chloroéthyl)-l-méthylhydrazine (composé de formule (A) attendu), le chlorhydrate de monométhylhydrazine (sel coproduit) ainsi que des traces de la bis-hydrazine : 1,1'- (éthane-l,2-diyl)bis(l-méthylhydrazine) (de formule (la))) a été filtré pour en éliminer la majeure partie du sel coproduit. Ensuite, il a été traité en utilisant une solution aqueuse de HCl 2N suivant le protocole : 8 fois avec 20 mL d'acide, puis 1 fois avec 50 mL puis 1 fois avec 100 mL, afin tout d'abord d'en extraire sélectivement le reliquat de sel coproduit (ainsi que l'éventuel MMH qui n'aurait pas réagi), les traces de la bis-hydrazine puis le chlorhydrate de la l-(2-chloroéthyl)-l-méthylhydrazine (attendu). Les fractions acides récupérées ont été regroupées. L'eau a ensuite été éliminée par évaporation sous vide jusqu'à l'obtention d'un solide jaune. La masse de composé récupéré était de 17,17 g, soit un rendement (molaire) de 25 %.
Des analyses ont été réalisées :
par RMN du proton (*H RMN : 300 MHz, DzO, 25°C) : 6=3,03 (s, 3H, NMe), 6=3,56 (t, 2H,
NCH2), 6=3,91 (t, 2H, CH2CI)
et
par RMN du carbone (13C RMN : D20, 300 MHz, 25°C) : 6=38,09 (NMe), 6=45,15 (CH2CI), 6=60,09 (NCH2).
Les déplacements indiqués ci-dessus correspondaient au composé de formule (A) majoritaire. La présence de traces de la bis-hydrazine a été confirmée et quantifiée (voir le tableau ci-après). INVENTION
Exemple 1
Synthèse de la l,l'-(éthane-l,2-diyl)bis(l-méthylhydrazine) de formule (la) :
Figure imgf000014_0001
Dans un réacteur de 250 ml_ double enveloppe, équipé d'un système d'agitation magnétique, de la monométhylhydrazine (MMH) (80 mL, 1,52 mol, 8,0 eq .) a été introduite. Le tout a été refroidi, par un cryothermostat, à 15°C. Sur la monométhylhydrazine (MMH) ainsi refroidie, 15 mL de 1,2-dichloroéthane (DCE) (15 mL, 0,19 mol, 1,0 eq.) ont été additionnés, en utilisant un pousse-seringue, en un temps de 6 h. La réaction a été poursuivie pendant 12 heures supplémentaires, à 15°C, sous agitation (pour atteindre une conversion (quasi)totale du dichloroéthane additionné (le suivi par RMN a permis de s'assurer que ladite conversion était (quasi) totale)).
Le milieu réactionnel (contenant la bis-hydrazine synthétisée, le sel coproduit (le chlorhydrate de monométhylhydrazine), et la MMH en excès) a alors été neutralisé en coulant sur celui-ci 16 mL d'une solution d'hydroxyde de sodium (NaOH) à une concentration de 50 % en masse. Le mélange résultant (bis-hydrazine synthétisée + MMH en excès + MMH régénérée + eau + NaCI) a été filtré pour enlever le sel formé (NaCI) puis purifié par stripping (à l'azote), pour en éliminer la MMH (MMH en excès + MMH régénérée). Enfin, par distillation sous vide (< 10 1 mbar, 63°C), on a éliminé l'eau introduite et purifié la bis-hydrazine synthétisée (répondant à la formule (la) précisée ci- dessus).
12,39 g d'un liquide incolore ont ainsi été récupérés (rendement (molaire) : 55 % (ce rendement s'explique par la mise en œuvre de la distillation sur une faible quantité de produit). Ledit liquide se solidifiait rapidement à la température ambiante.
Des analyses du composé ont été réalisées :
par RMN du proton H RMN : 300 MHz, D20, 25°C) : 0=2,44 (s, 6H, NMe), ô=2,70 (s, 4H, NCH2) (cf. figure IA ; le pic à 4,79 ppm correspondant au solvant (H20 non totalement deutériée))
et
par RMN du carbone (13C RMN : D20, 300 MHz, 25°C) : 0=47,25 (NMe), 0=58,27 (NCH2) (cf. figure IB). Les spectres RMN obtenus correspondaient à l'attendu.
Le composé a par ailleurs été analysé, au spectromètre de masse (HRMS (ESI)). La masse molaire détectée était : m/z [M+H]+ = 119,1287 g (à comparer avec la masse calculée : 119,1291 g).
Ces synthèses (de l'art antérieur et de l'invention) ont été reproduites avec des rapports molaires (Rm) des réactifs Rm = dichloroéthane de formule (III) / monométhylhydrazine de formule (II) (Rm = DCE / MH = (III) / (II)) différents.
Les résultats des différents essais sont exprimés, dans le tableau ci-après, sous la forme du rapport molaire Rq du nombre de mole du composé de formule (la) sur le nombre de mole du composé de formule (A) (Rq = (la) / (A)) ; ledit rapport molaire étant déterminé par calcul à partir des intégrations sur les spectres H RMN des milieux réactionnels (avant toute intervention de HCl ou NaOH).
Figure imgf000015_0002
*Pour les essais 1, 2 et 3, on a identifié sur les spectres JH RMN les deux composés : celui de formule (A) majoritaire et la bis-hydrazine de formule (la).
**Le Rm (de 0,25) correspond à la quantité stoechiométrique. La conversion n'est pas totale. La réaction est prématurément stoppée de par l'élévation de la viscosité du milieu réactionnel. Le milieu réactionnel renferme toutefois beaucoup plus de (la) que de (A). ***La quantité de A est en fait en deçà du seuil détectable par RMN.
Exemple 2
Synthèse de la l,l'-(propane-l,2-diyl)bis(l-méthylhydrazine) de formule (Ib) :
Figure imgf000015_0001
La formule ci-dessus est reproduite ci-après avec, respectivement, numérotation des atomes d'hydrogène et des atomes de carbone. Cette numérotation est opportune pour la considération des spectres RMN.
Figure imgf000016_0001
Dans un réacteur de 250 ml_ double enveloppe, équipé d'un système d'agitation magnétique, de la monométhylhydrazine (MMH) (86,2 ml_, 1,64 mol, 8,0 eq.) a été introduite. Le tout a été refroidi, par un cryothermostat, à 20°C. Sur la monométhylhydrazine (MMH) ainsi refroidie, 20 mL de 1,2-dichloropropane (DCP) (0,205 mol, 1,0 eq.) ont été additionnés, en utilisant un pousse-seringue, sur une durée de 6 h. La réaction a été poursuivie pendant 5 jours supplémentaires en raison d'une conversion lente, à 20°C sous agitation. Le suivi RMN a permis de s'assurer que la conversion du DCP additionné était (quasi)totale.
Le milieu réactionnel (contenant la bis-hydrazine synthétisée, le sel coproduit (le chlorhydrate d'hydrazine), et la MMH en excès) a alors été neutralisé en coulant sur celui- ci 10 mL d'une solution d'hydroxyde de sodium (NaOH) à une concentration de 50 % en masse dans le milieu réactionnel. Le mélange résultant (bis-hydrazine synthétisée + MMH en excès + MMH régénérée + eau + NaCI) a été filtré pour enlever le sel formé (NaCI) puis purifié par stripping (à l'azote), pour en éliminer la MMH (MMH en excès + MMH régénérée). Enfin, par distillation sous vide (< 10 1 mbar, 42°C), on a éliminé l'eau introduite et purifié la bis-hydrazine synthétisée (répondant à la formule (Ib) ci-dessus).
13,358 g d'un liquide incolore ont ainsi été récupérés (rendement (molaire) : 45
%).
Des analyses du composé ont été réalisées :
par RMN du proton (JH RMN : 300 MHz, CDCI3, 25°C) : 6=0,84 (d, 3H, H3), d=2,12 (dd, 1H, H2), 6=2,37 (s, 3H, H4), 6=2,41 (s, 3H, Hl), 6=2,59 (dd, 1H, H2), 6=2,87 (m, 1H, H6), 6=2,96 (s, 4H, H5) (cf. figure 2A),
et par RMN du carbone (13C RMN : CDCI3, 300 MHz, 25°C) : 0=10,95 (C4), 0=45,70 (C5), 0=50,50 (Cl), 0=59,27 (C3), 0=66,47 (C2) (cf. figure 2B).
Les spectres RMN correspondaient à l'attendu.
Le composé a par ailleurs été analysé au spectromètre de masse (HRMS (ESI)). La masse molaire détectée était : m/z [M+H]+ = 133,1441 g (à comparer avec la valeur calculée 133,1448 g).
Exemple 3
Synthèse du l,l'-((E)-but-2-ène-l,4-diyl)bis(l-méthylhydrazine) de formule (le) :
-l-ène-3,4-diyl)bis(l-méthylhydrazine) de formule (Id) :
Figure imgf000017_0001
La première formule ci-dessus (formule (le) du composé majoritairement synthétisé) est reproduite ci-après avec, respectivement, numérotation des atomes d'hydrogène et des atomes de carbone. La seconde (formule (Id) du sous-produit) est également reproduite ci-dessous avec numérotation de ses atomes d'hydrogène. Cette numérotation est opportune pour la considération des spectres RMN.
Figure imgf000017_0002
Dans un réacteur de 250 mL double enveloppe, équipé d'un système d'agitation magnétique, de la monométhylhydrazine (MMH) (60 mL, 1,13 mol, 7,98 eq.) a été introduite. Le tout a été refroidi, par un cryothermostat, à 20°C. Sur la monométhylhydrazine ainsi refroidie, 15 mL de trans-l,4-dichlorobut-2-ène (0,142 mol, 1,0 eq.) ont été additionnés, en utilisant un pousse-seringue, sur une durée de 6 h. La réaction a été poursuivie pendant 12 h supplémentaires à 20°C, sous agitation. Le suivi RMN a permis 1) de s'assurer que la conversion du trans-l,4-dichlorobut-2-ène additionné était (quasi)totale et 2) de détecter la présence du sous-produit dont la formule (Id) a été précisée ci-dessus.
On propose, sur la figure 3 annexée, le spectre XH RMN (1H RMN, D20, 300 MHz, 25°C) du milieu réactionnel à l'issue de ces 6 + 12 h. Sur ce spectre, on trouve cumulé : le spectre de la l,l'-((E)-but-2-ène-l,4-diyl)bis(l-méthylhydrazine) de formule (le) : 0=2,40 (s, 6H, Hl), 0=3,19 (d, 4H, H2), ô=5,74 (m, 2H, H3),
et
le spectre de la l, -(but-l-ène-3,4-diyl)bis(l-méthylhydrazine) de formule (Id) : 0=2,44 (s, 6H, Hl), 0=3,31 (d, 2H, H2), ô=6,16 (m, 1H, H4), 0=5,71 (m, 1H, H5), 5=5,94 (m, 1H, H6).
Sur ledit spectre, on observe à 2,55 ppm, un pic correspondant à l'excès de MMH et un pic à 4,79 ppm correspondant au solvant (H20 non totalement deutériée).
Ledit spectre a permis de déterminer que le composé de formule (le) était largement majoritaire (92 % en mole, pour 8 % en mole du composé de formule (Id)).
Le milieu réactionnel (contenant les deux bis-hydrazines synthétisées, le sel coproduit (le chlorhydrate d'hydrazine) et la MMH en excès) a alors été traité avec 35 mL d'une solution d'hydroxyde de sodium (NaOH) d'une concentration de 50 % en masse. Ceci a provoqué sa démixtion. La phase aqueuse (contenant eau + NaOH + NaCI + la bis- hydrazine de formule (Id)) a ensuite été séparée de la phase démixtée (surnageante, contenant la bis-hydrazine (majoritairement synthétisée) de formule (le) + la MMH (en excès + régénérée) + traces d'eau, de NaOH et de NaCI). Cette dernière (la phase démixtée, la phase surnageante) a alors été purifiée par stripping (à l'azote), pour en éliminer les traces d'eau ainsi que la MMH. A l'issue du stripping, NaOH et NaCI, précipités, ont été éliminés par filtration.
14,989 g d'un liquide ambré (correspondant au composé de formule (le) ont ainsi été récupérés (rendement (molaire) : 73 %).
Les analyses de ce liquide ambré ont été réalisées : par RMN du proton (*H RMN, CDCI3, 300 MHz, 25°C) : ô=2,38 (s, 6H, Hl), ô=2,91 (s, 4H, H2), ô=3,03 (d, 4H, H3), d=5,64 (m, 2H, H4) (cf. figure 3A)
et
par RMN du carbone (13C RMN, CDCI3, 300 MHz, 25°C) : 0=48,77 (Cl), 0=65,09 (C2), 0=130,61 (C3) (cf. figure 3B).
Ce liquide ambré a aussi été analysé, au spectromètre de masse (HRMS (ESI)). La masse molaire détectée était : m/z [M+H]+ = 145,1441 g (à comparer avec la masse calculée : 145,1448 g).
Exemple 4
Synthèse de la l,l'-(but-2-yne-l,4-dyil)bis(l-méthylhydrazine) de formule (le) :
Figure imgf000019_0001
La formule ci-dessus est reproduite ci-après avec, respectivement, numérotation des atomes d'hydrogène et des atomes de carbone. Cette numérotation est opportune pour la considération des spectres RMN.
Figure imgf000019_0002
Dans un réacteur de 250 mL double enveloppe, équipé d'un système d'agitation magnétique, de la monométhylhydrazine (MMH) (50 mL, 0,950 mol, 7,98 eq.) a été introduite. Le tout a été refroidi, par un cryothermostat, à 20°C. Sur la monométhylhydrazine (MMH) ainsi refroidie, 11,6 mL de l,4-dichlorobut-2-yne (0,119 mol, 1,0 eq.) ont été additionnés, en utilisant un pousse-seringue, sur une durée de 6 h. La réaction a été poursuivie pendant 12 h supplémentaires à 20°C, sous agitation. Le suivi RMN a permis de s'assurer que la conversion du l,4-dichlorobut-2-yne additionné était (quasi)totale.
Le milieu réactionnel (contenant la bis-hydrazine synthétisée, le sel coproduit (le chlorhydrate d'hydrazine), et la MMH en excès) a alors été neutralisé avec 30 mL d'une solution d'hydroxyde de sodium (NaOH) d'une concentration de 50 % en masse. Ceci a provoqué la démixtion dudit milieu réactionnel. La phase aqueuse (contenant eau + NaOH + NaCI) a ensuite été séparée de la phase démixtée (surnageante, contenant la bis- hydrazine synthétisée + la MMH (en excès + régénérée) + traces d'eau, de NaOH et de NaCI). Cette dernière (la phase démixtée, la phase surnageante) a alors été purifiée par stripping (à l'azote), pour en éliminer les traces d'eau ainsi que la MMH. A l'issue du stripping, NaOH et NaCI, précipités, ont été éliminés par filtration.
13,48 g d'un liquide jaune ont ainsi été récupérés (rendement (molaire) : 80 %). Les analyses du composé (de formule (le)) ont été réalisées :
par RMN du proton (*H RMN, 300 MHz, CDCI3, 25°C) : d=3,52 (s, 4H, H3), ô=2,50 (s, 6H, H l), d=3,20 (s, 4H, H2) (cf. figure 4A),
et
par RMN du carbone (13C RMN, 300 MHz, CDCI3, 25°C) : 0=47,52 (Cl), d=51,76 (C2), 0=79,91 (C3) (cf. figure 4B).
Les spectres RMN correspondaient à l'attendu.
Le composé a par ailleurs été analysé, au spectromètre de masse (HRMS (ESI)). La masse molaire détectée était : m/z [M+H]+ = 143,1292 g (à comparer avec la masse calculée : 143,1291 g).

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de préparation d'une bis-hydrazine répondant à la formule (I) :
(R)(NH2)N-A-N(NH2)(R) (I)
dans laquelle :
A est un groupe difonctionnel hydrogéno-carboné, linéaire, ramifié ou consistant en ou renfermant un cycle, saturé ou insaturé, comportant de 2 à 6 atomes de carbone, et R est un groupe monofonctionnel hydrogéno-carboné, linéaire ou ramifié, saturé ou insaturé, comportant de 1 à 4 atomes de carbone,
caractérisé en ce qu'il comprend :
- l'addition progressive, à des fins de réaction, d'un composé di-halogéné de formule (III) :
X-A-X (III)
dans laquelle A est tel que défini ci-dessus et X est un halogène choisi parmi le chlore et le brome,
sur un dérivé d'hydrazine de formule (II) :
R-NH-NH2 (II)
dans laquelle R est tel que défini ci-dessus,
la température du milieu réactionnel, lors de ladite addition, étant contrôlée entre 0 et 80°C ; ledit composé de formule (III) étant, au final, au maximum ajouté en un rapport molaire dudit composé de formule (III) sur ledit dérivé de formule (II) égal à 0,25 ;
- à l'issue de ladite addition, la poursuite de la réaction, avec contrôle de la température du milieu réactionnel entre 0 et 80°C, avantageusement jusqu'à une conversion maximale dudit composé de formule (III) ajouté ; et
- l'isolement de la bis-hydrazine de formule (I) ainsi synthétisée.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit composé di-halogéné de formule (III) est ajouté, au final, en un rapport molaire dudit composé di-halogéné de formule (III) sur ledit dérivé d'hydrazine de formule (II) inférieur à 0,25.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit composé di- halogéné de formule (III) est ajouté, au final, en un rapport molaire dudit composé di- halogéné de formule (III) sur ledit dérivé d'hydrazine de formule (II) supérieur à 0,05, avantageusement supérieur à 0,08.
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit composé di-halogéné de formule (III) est ajouté, au final, en un rapport molaire dudit composé di-halogéné de formule (III) sur ledit dérivé d'hydrazine de formule (II) entre 0,10 et 0,20.
5. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que lesdites températures sont maintenues entre 10 et 70°C, avantageusement entre 10 et 50°C.
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la bis-hydrazine de formule (I) synthétisée est isolée par stripping.
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la bis-hydrazine synthétisée est isolée par stripping après 1) neutralisation du milieu réactionnel, refermant conjointement ladite bis-hydrazine synthétisée et le sel du dérivé d'hydrazine de formule (II) co-synthétisé, avec une solution aqueuse d'un hydroxyde alcalin (YOH), avantageusement une solution aqueuse de soude (NaOH), ladite neutralisation générant un sel (YX) tout en régénérant ledit sel du dérivé d'hydrazine de formule (II) en dérivé d'hydrazine de formule (II), puis 2) élimination dudit sel (YX) généré.
8. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le milieu réactionnel, refermant conjointement la bis-hydrazine synthétisée et le sel du dérivé d'hydrazine de formule (II) co-synthétisé, est démixté par addition d'une solution aqueuse d'un hydroxyde alcalin (YOH), avantageusement d'une solution aqueuse de soude (NaOH) ; ladite bis-hydrazine synthétisée étant ensuite récupérée de la phase la renfermant après élimination par stripping du dérivé d'hydrazine de formule (II) également présent dans ladite phase.
9. Procédé de préparation selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il est mis en œuvre : - avec la monométhylhydrazine et le dichloroéthane pour préparer la l,l'-(éthane- l,2-diyl)bis(l-méthylhydrazine) ;
- avec la monométhylhydrazine et le 1,2-dichloropropane, pour préparer la 1,1'- (propane-l,2-diyl)bis(l-méthylhydrazine ;
- avec la monométhylhydrazine et le trans-l,4-dichlorobut-2-ène pour préparer la l,l'-((E)-but-2-ène-l,4-diyl)bis(l-méthylhydrazine) et la l,l'-(but-l-ène-3,4,diyl)bis(l- méthylhydrazine), et
- avec la monométhylhydrazine et le l,4-dichlorobut-2-yne, pour préparer la 1,1'- (but-2-yne-l,4-diyl)bis(l-méthylhydrazine).
10. Bis-hydrazine, susceptible d'être préparée par le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, choisie parmi :
- la l,l'-((E)-but-2-ène-l,4-diyl)bis(l-méthylhydrazine), et
- la l,l'-(but-l-ène-3,4,diyl)bis(l-méthylhydrazine.
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