Brevet FR2008470A1 — publié le 19700123

-1- 2008470 les N-alcoyl et îT,I:T-dialcoyl-2-chloro-acéto-acétamides sont des produits intermédiaires dans la synthèse d'une classe importante d'insecticides comprenant des dialcoyl-phosphates d'acides 3-hydroxyerotoniques, comme décrit dans le brevet américain H0 2.802.855* Ce brevet enseigne que les insecticides peuvent être préparés par réaction du trialcoyl-phosphite approprié avec le ïT-alcoyl ou N,Iï-dialcoyl-2-chloro-aeéto-acétamide approprié pour former un insecticide de la formule R" - 0. Q ÇH2 H ï o r 10 ï-0-C = C- C-ÏT H" - dans laquelle R et R' représentent l'hydrogène ou un radical al-coyle et les deux substituants R" peuvent être de nombreux radicaux organiques, y compris des radicaux alcoyles. 15 II est très souhaitable que les 2-chloro-acéto-acétamides en réaction soient à peu près exempts des analogues 2,2-dichloro-acéto-acétamides, car ces derniers amides réagiront aussi avec le trialcoylphosphite pour former les produits chlorés indésirables 2° ?ÏÏ5 P - 0- C = C- C-N^ R" - 0 R' dans lesquels R", R' et R sont tels que décrits ci-dessus. Ces impuretés sont très indésirables parce qu'elles pré- 25 sentent pour les mammifères une toxicité supérieure à celle du composé non chloré analogue. Par conséquent, il est d'une grande importance de préparer un progéniteur 2-chloro-acéto-acétamide à peu près pur exempt du 2,2-dichloro-acéto-acétamide. 30 Les 2-chloro-acéto-acétamides ci-dessus sont habituelle ment préparés par chioration des acéto-acétamides correspondants. Toutefois, dans le cas de certains de ces amides, par exemple le U-méthylacéto-acétamide, on a trouvé à peu près impossible d'empêcher la formation de quantités notables des 2,2-dichloro-acéto- 35 acétamides correspondants. Par exemple, même par les procédés de chioration les plus efficaces connus, les îf-méthyl-2-chloro-acéto-acétamides peuvent être produits à un état de pureté de seulement 80 à 85 % environ, avec formation en même temps de 69 15231 -2- 2008470 15 à 20 % de 1'impureté 2,2-dichloro. En raison de la similitude étroite des propriétés physiques des produits monochloro et ai-chloro, une séparation physique, n'est pas possible industriellement . ■ 5 Par conséquent, le présent procédé pour préparer sélec tivement des M-aleoyl et jn ,jM-dialcoyl-2-chloro-acéto-acétamides à peu près exempts de l'analogue 2,2-dichloro est très avantageux. On a maintenant trouvé que des iN-alcoyl et jn ,N-dialcoyl-10 2,2-dichloro-aeéto-acétamides peuvent être réduits en U-alcoyl et H,II-dialcoyl-2-chloro-acéto-acétamides par des méthodes élec-trochimiques dans lesquelles le dichloro-amide est électrolysé à un potentiel suffisant pour le réduire sa. mono-chloro-amide correspondant sans réduction plus poussée du mono-chloro-amide. 15 La présente invention comprend la réduction électrochi mique en phase liquide dans laquelle la cathode est maintenue à un potentiel suffisant pour réduire sélectivement les 2,2-di-chloro-acéto-acétamides de la formule 0 01 0 E 20 GEL, - G- G- G- ÎT^ 3 1 X 01' R' dans laquelle E et E' représentent l'hydrogène ou tin radical alcoyle ayant de 1 à 4- atomes de carbone en 2-monochloro-acéto-acétamides de la formule 25 0 H 0 . E M I I» / CH-, - G - G - G - N 3 1 \ Cl E1 dans laquelle E et E! représentent l'hydrogène ou un. radical alcoyle ayant de 1 à 4 atomes de carbone. 30 La. réduction du 2,2-dichloro-acéto-acétamide en 2-mono- chloro-acéto-acétamide est effectuée dans n'importe quelle cellule électrolytique anode-cathode normale et elle est représentée par les formules suivantes pour les réactions électrolytiques : CATHODE 35 0 Cl O E . O H O >E CHZ- - C - C - G - yf + H+ + 2e~-»CHx -C-C-C-N + Cl" 3 t \ 3 1 \ Cl E* Cl . E1 ANODE 2 Cl" » ci2 + 2a' 1523 T -3- 2008470 La réduction sélective inattendue est rendue possible par la découverte surprenante que le 2,2-dichloro-acéto-acétamide peut être réduit électrochimiquemexit à certains potentiels sans réduction du 2-monochloro-acéto-acétamide en un acéto-acétamide 5 non chloré ou d'autres produits de dégradation. Par exemple, le ST-méthyl-2,2-dichloro-acéto-acétamide (MMDCAA) s'est révélé avoir un potentiel de réduction d'environ -0,3 volt, tandis qu'on a trouvé que le E-méthyl-2-chloro-acéto-acétamide correspondant (MMCAA) a un potentiel de réduction d'en-10 viron -0,8 volt. Ainsi, en conduisant 1'électrolyse à -0,4 volt environ, on a trouvé que le MMDGAA est réduit sélectivement en 1MCAA avec des conversions aussi élevées que 100 % par rapport à la matière de départ utilisée, et des rendements aussi élevés que 94- en moles, par rapport à la matière de départ utilisée. 15 Les 2,2-dichloro-acéto-acétamides qui sont des matières de départ utiles dans le présent procédé sont par exemple les suivants : 2,2-dichloro-acéto-acétamide Jîi-méthyl-2,2-dichloro-acéto-acétamide 20 N,N-diméthyl-2,2-dichloro-acéto-acétamide N-propyl-2,2-dichloro-acéto-acétamide jN-méthyl-.£i-éthyl-2,2-dichloro-acéto-acétamide U,jM-dibutyl-2,2-dichloro-acéto-acétamide et iJ-sec-butyl-]î-m.éthyl-2,2-dichloro-acéto-acétamide. 25 Les matières de départ comme le IT-méthyl-2,2-dichloro- acéto-acétamide sont préparées par chioration d'acéto-acétamides comme le ii-méthylacétoacétamide. Toutes les matières de départ ci-dessus peuvent être préparées par chioration d'acéto-acétamides préparés eux-mêmes par des méthodes connues de l'homme de 30 l'art. Les matières de départ préférées sont le JM-méthyl-2,2-dichloro-acéto-acétamide et le i\i ,is-diméthyl-2,2-dichloro-acéto-acétamide . L'électrolyse de la matière de départ est conduite dans la phase liquide. Des solvants utilisables dans le procédé sont 35 tous solvants qui dissolvent la matière de départ et qui sont inertes dans l'environnement du procédé. Par exemple, l'eau est un solvant utilisable pour la matière de départ préférée, le N-méthyl-2,2-dichlor o-a céto-acétamide. 69 15231 -4- 2008470 Dans le cas de toutes les matières de départ, spécialement les composés de masse moléculaire assez élevée, les alcools alcoyliques inférieurs sont des solvants utilisables. Des exemples en sont le méthanol, l'éthanol, le propanol et l'hexanol. 5 Les alcools peuvent être utilisés isolément, sous la forme de mélanges entre eux, ou en combinaison avec de l'eau pour fournir un solvant dans lequel la matière de départ est raisonnablement soluble. La température à laquelle 11électrolyse est conduite 10 n'est pas une particularité essentielle de l'invention. N'importe quelle température comprise entre le point d'ébullition et le point de congélation du mélange de réaction est utilisable. Dans le cas de la matière de départ préférée, le MMDCAA, des températures comprises entre 10 e"c foO°C environ sont utilisables, 15 des températures préférées étant celles de 20 à 50°C environ. Le procédé peut être mis en. oeuvre sous la pression atmosphérique ou sous des pressions élevées ou réduites. Comme spécifié dans la formule ci-dessus de réaction électrolytique à la cathode, de l'acide est consommé dans la ré-20 duction. De plus, les 2-monochloro-acéto-acétamides se dégradent dans des solutions alcalines. Par conséquent, le mélange de réaction doit être maintenu dans des conditions neutres ou acides par l'additioxi d'un acide, de préférexLce un acide minéral. Des exemples de tels acides sont l'acide chlorhydrique, l'acide sul-25 furique et l'acide nitrique. Dans la réduction préférée de MMDCAA en MMCAA, on a trouvé que l'acide chlorhydrique est spécialement utilisable. L'addition de 1 à 10 moles d'acide par mole de matière de départ est préférée, en particulier l'addition de 1 à 2 moles d'acide par mole de matière de départ. 30 La cathode et l'anode utilisées da.us la réduction élec trolytique peuvent être eu une matière quelconque utilisable comme cathode ou anode qui est inerte dans les conditions de réaction. Des matières préférées sont le cuivre, le carbone, le platine et xe plomb. La cathode et l'anode peuvent être for-35 mées des mêmes matières ou de matières différentes. Le procédé peut être mis en oeuvre en présence ou en l'absence d'un électrolyte de support, n'importe quel sel en lui-même connu comme électrolyte de support qui est inerte dans 15231 -5- 2008470 les conditions de réaction est utilisable, par exemple le chlorure de sodium, le nitrate de potassium et le chlorure de potassium sont des sels utilisables. Comme mentionné ci-dessus, la particularité essentielle 5 de la présente invention est le maintien de la cathode à un potentiel constant qui est suffisant" pour réduire le 2,i--dichloro-acéto-acétamide en 2-monochloro-acéto-acétamide, mais qui ne réduira pas davantage le 2-monochloro-acéto-acétamide. Ce potentiel critique de réduction est choisi égal ou presque égal au poten-10 tiel de cathode nécessaire pour réduire le 2,2-dichloro-acéto-acétamide, mais assez éloigné du potentiel de réduction du 2-monochloro-acéto-acétamide pour éviter une réduction supplémentaire de ce dernier composé. Par exemple, comme spécifié ci-dessus, le potentiel po-15 larographique de demi-palier pour la réduction de MMDCAA en MMCAA est de -0,3 volt tandis que la réduction de MMCAA en N-méthylacéto-acétamide (MMAA) est de -0,8 volt. En conduisant l'électrolyse avec un potentiel cathodique à une valeur quelconque comprise entre -0,3 et -0,65 volt environ, le. MMDCAA 20 réduit facilement le MMCAA sans réduction appréciable du MMCAA en MMAA. Cette réduction sélective est de préférence effectuée à un potentiel cathodique compris entre -0,35 et- -0,45 volt environ, un potentiel de -0,4 volt environ étant particulièrement préféré. 25 De même, le potentiel polarographique de demi-palier pour la réduction du N,H-diméthyldichloro-acéto-acétamide en îf,îr-diméthylchloro-acéto-acétamide est compris entre -0,01 et -0,2 volt environ, tandis que le potentiel de demi-palier pour la réduction du ÎT,ï]-diméthylchloro-aeéto-acétamide en ïT,ïT-dimé-30 thyl-acéto-acétamide est de -0,-55 volt environ. Par conséquent, une réduction électrolytique effectuée à un potentiel cathodique compris entre -0,01 et -0,45 volt environ réduit sélectivement le ÏT,ir-diméthyl-dichloro-acéto-acétamide en AT,lT-diméthyl-mono-chloro-acéto-acétamide sans réduction appréciable de ce dernier 35 composé en N,Iï-diméthylacéto-acétamide. Le potentiel cathodique préféré dans cette réduction est compris entre -0,05 et -0,4 volt environ, le potentiel particulièrement préféré étant compris entre -0,15 et -0,25 volt environ. 15231 -6- 2008470 Les densités de courant dans le présent procédé peuvent être maintenues entre des limites'relativement larges, car la densité de courant sur la cathode peut être maintenue entre 0,155 x 10~4 et 0,775 x 10"^ A/cm^ environ, en particulier entre _;z O 5 0,465 x 10 ^ et 0,155 x 1° A/cm pour les composés de départ préférés, le ^-méthyl-monochloro-acéto-acétacide et le F,, 17— diméthyl-dichloro=-acéto~acétamide. La quantité d'électricité passant à travers la solution est exprimée commodément aussi en Faradays par mole de matière à 10 réduire. En considérant que la présente réaction fait intervenir ua changement de deux électrons, un Faraday est défini dans ce procédé comme la quantité d'électricité théoriquement nécessaire pour réduire sélectivement % mole de la matière de départ. Par conséquent, 2 Faradays ou 53>6 ampère-heursa (2 x 96 500 coulomb^ 15 sont théoriquement nécessaires pour réduire une mole de la matière de départ. Toutefois, comme les rendements moyens réels des courants dépendent de la température, et peuvent varier entre de larges limites avec la variation de la température, le nombre 20 de Faradays réellement utilisé dans le procédé peut être notablement plus grand que la quantité théorique calculée. Par exemple, le rendement du courant pour la réduction du MMDCAA en MMCAA est d'environ 52 % à 20°C et 78 % à 50°C. En se basant sur le rendement, de 52 il faudrait environ 101 ampère-heures dans 25 la réduction ci-dessus pour réduire sélectivement une mole de matière de départ. Il n'est pas essentiel dans ce système qu'une membrane sépare les compartiments anodique et cathodique de la cellule électrolytique. Si on utilise une membrane, n'importe quelle 30 membrane appropriée connue de l'homme de l'art qui n'impose pas une résistance trop élevée peut être utilisée. Par exemple, on peut utiliser la cellulose régénérée, une fritte de verre .fine, le chlorure de polyvinyle poreux, etc. Des points de vue économie et simplicité, il peut être avantageux de conduire le pro-35 cédé sans membrane. Le temps de réaction.dépend du rapport entre le volume de la solution de corps en réaction et la surface de l'électrode. Plus ce rapport est élevé, plus long sera le temps de réaction. 69 15231 -7- 2008470 Par conséquent, des cathodes ayant une grande surface sont avantageuses. De plus, l'agitation de la solution par brassage ou par des méthodes similaires réduira le temps de réaction en amenant une plus grande quantité de corps en réaction en contact 5 avec la cathode en un laps de temps plus court. le produit est formé à la cathode par réduction cathodique. Les produits 2-chloro-acéto-acétamides de la structure ci-dessus sont par exemple les suivants : 2-chloro-acéto-acétamide 10 U-méthyl-2-chloro-acéto-acétamide U,IT-diméthyl-2-chloro-acéto-acétamide ïï-propyl-2-chloro-acéto-acétamide ÎT-méthyl-ÎT-éthyl-2-chloro-acéto-acétamide îr,îT-dibutyl-2-chloro-acéto-acétamide et 15 U-sec-butyl-JN-méthyl-2-chloro-acéto-acétamide. Les produits peuvent être recueillis à partir de la solution électrolytique par distillation, cristallisation, extraction ou toute autre méthode connue de l'homme de l'art. Les exemples montrent que le JN-méthyl-2-chloro-acéto-20 acétamide est produit avec des rendements bruts allant jusqu'à 94 % à une pureté allant jusqu'à 96 % et exempt, à l'exception de quantitég&égligeables, de jj-méthyl-2,2-dichloro-acéto-acétamide indésirable. Cette haute pureté et ce rendement élevé en N-méthyl-2-chloro-acéto-acétamide et l'absence d'.impuretés indé-25 sirables rendent le procédé de l'invention très avantageux pour la synthèse de ce composé et son utilisation comme produit intermédiaire dans la préparation d'insecticides phosphoriques. Les exemples non limitatifs suivants montreront bien comment l'invention peut être mise en oeuvre. Dans les exemples, 30 sauf spécification contraire, les proportions sont données en parties en poids. Exemple I 1000 grammes de ÏT-méthyl-2,2-dichloro-acêto-acétâmide (MMDCAA) d'une pureté de 99 % dissous dans une solution aqueuse 35 HCl-urée sont réduits sélectivement en ri-méthyl-2-chloro-acéto-acétamide (MMCAA) par électrolyse dans une cellule électrolytique classique à cathode en cuivre et anode en carbone à une température de 20°C. 69 15231 -8- 2008470 Le potentiel de 1'électrode active, une cathode en cuivre, est réglé à 0,40 volt par rapport à une électrode au calo-mel saturée, par application au couple cathode-anode d'une tension initiale de 2,3 volts qui est réduite progressivement à 5 1,8 volt pendant le temps ae réaction ae 5j8 heures avec une réduction correspondante de l'intensité de 1,8 à 0,8 ampère par l'utilisation d'un redresseur à courant continu ae 3 à 12 volts dont la tension ae sortie est réglée par contrôle de la tension a'entrée avec un autotransformateur. 10 La réduction progressive ae la tension appliquée est né cessaire parce que le potentiel de l'électrode active a tendance à s'élever au cours de la réduction. Pour maintenir constant le potentiel cathodique, on doit réduire la tension appliquée à la cathode durant la réaction, avec pour conséquence une réduction 15 du flux de courant. Le produit amide résultant est isolé du mélange de réaction d'électrolyse par cinq extractions, chacune avec un poids égal de chloroforme, et les extraits combinés sont soumis à un strippage dans un évaporateur rotatif Rinco à des conditions 20 terminales ae 80°C et 3 Torr. Le résidu, analysé par chromato-graphie gaz-liquide, contient 91»'! % de MMCAA et 7,2 % de MMDCAA, avec une conversion de 98 % et un rendement de 89 % en moles par rapport à la matière de départ utilisée. Exemple II 25 Par la technique de l'Exemple I, on conduit les expé riences indiquées dans le Tableau I ci-après. o sO tableau i Oonversioxis et; p ^ ' i Oomposition Produit rendements îemp. Poten- ge Oe-m^la5?e isoi4',/4 Couver- Hencle- ae tiel a?- catiao- Inten- Durée réao- réaction, en poids szon du «eM eu — —— réac- pliqué, dique sité, heu- tion — —■— MMDCAA MMCAA Anode Cathode tion volts volts A res g MMCAA MMDCAA MMCAA MMDCAA % mol. % mol. en K> to bon1" cuivre 50 4,5-2,6 0,40 8,0-1,0 4,8 800 — 99 92,3 2,0 100 88 bon.27"" cuiv3:e 20 2,4-6,0 0,40 2,0-4,0 7 616 48,9 48,2 92,4 4,6 92 94- vi> boiT" cuivre 20 0,55 1,5 3,0 96 44,6 53,2 96,2 2 100 91 ' bon^ cuivre 20 1,0-1,6 0,4 1,5-4,5 4,0 223 44,6 53,2 94,5 2,0 100 89 S) O o 00 -fe» o 69 15231 -10- 2008470 - KEYEàPICATIONS - 1 - Un procédé pour la réduction de 2,2-dichloro-acéto-acétamides de la formule S Cl "O: . . E . I ?! X 5 chx - c - c - c - r Cl R- dans laquelle iî et fî! peuvent être chacun H ou un radical alcoyle ayant de 1 à 4 atomes de carbone, en 2-monochloro-acéto-aeétamides correspondants de la formule 10 O H 0 E H I 8Î CHX - C - C - G - 1îf 0 s V 01 Bs' dans laquelle E et H8 ont la signification ci-dessus» selon lequel on effectue une électrolyse du 2,2-d.iohloro-acéto-acétamide 15 dans la phase liquide dans laquelle la cathode est maintenue à un potentiel suffisant pour réduire sélectivement le 2,2-dichlo-ïo-acéto-acétamide en 2-aonochloro-acéto-acétsmide correspondant. 2 - (Jn procédé pour la déchloration électrochimique sélective de 2,2-dichloro-acéto-acétamides de la formule 20 0 Cl 0 .CH. M ! 69 0 CH, - C - C - C - l*C 5 > \ Cl \E dans laquelle E est H ou CH^ en 2-monochloro-acéto-acétamides de la formule 25 0 H 0 CE-, 53- 9 H 0 CHx-G-C-C-îC ' 1 x. Cl E dans laquelle E est H ou CH^ selon la revendication 1, qui comprend 1'électrolyse du 2,2-dichloro-acéto-acétamide en phase li-30 quide à me température comprise entre le point de congélation et le point d'ébullition du mélange de réaction, la cathode étant maintenue à un potentiel compris entre -0,35 e"b -0,45 volt environ quand E est H et entre -0,01 et -0,45 volt environ quand R est CH^, en présence de 0,5 à- 10 moles environ d'acide minéral 35 par mole de 2,2-dichloro-acéto-acétamide. 3 - Un procédé selon la revendication 2, dans lequel E est H, le potentiel cathodique est maintenu entre -0,35 et -0,45 volt, 1 à 2 moles d'acide chlorhydrique sont présentes par 69 15231 "11~ 2008470 mole de matière de départ et la température est comprise entre 20°0 et 50°C dans une solution aqueuse" 4 - Un procédé selon la revendication 2, dans lequel E est CHj, le potentiel cathodique est maintenu entre -0,05 et 5 -0j45 volt, 1 à 2 moles d'acide chlorhydrique sont présentes par mole de matière de départ et la température est comprise entre 20°C et 50°C dans une solution aqueuse. 5 ~ Un procédé selon la revendication 3, dans lequel le potentiel cathodique est maintenu à -0,4 volt environ. 10 6 - Un procédé selon la revendication 4, dans lequel le potentiel cathodique est maintenu entre -0,15 et -0,25 volt environ. 7 - Les 2-monochloro-acéto-acétamides produits par un procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes.