Brevet FR2128410A1 — publié le 19721020

La présente invention concerne un procédé de formylation et elle a plus particulièrement trait à un procédé d'introduction d'un groupe formyle dans des esters carboxyliques. Les produits formylés sont particulièrement intéressants à utiliae?;* 5 comme composés intermédiaires dans la préparation d'esters insecticides du type décrit dans le .brevet des Etais-Unis d'Amérique N° 3 465 007. Ces esters insecticides sont particulièrement efficaces contre une grande variété d'insectes et notamment contre les mouches domestiques. 10 Les esters insecticides mentionnés ci-dessùs sont préparés par estérification d'acide chrysanthémique ou pyréthrique avec un alcool benzylfurylméthylique. On préfère particulièrement les alcools 5-benzyl-3-furylméthyliques. Les acides chrysanthémique et pyréthrique correspondent 15 à la formule développés suivants : Z - CH CH—C00H CH^ ^GH_ 3 3 dans laquelle Z désigne un groupe isobutényle dans le cas 20 de l'acide chrysanthémique et un groupe 2-carbométhcxy-prop-1 -ényle dans le cas de 1'acide pyréthrique. L'acide chrysanthémique peut être produit à l'échelle industrielle et les procédés de préparation de l'acide pyréthrique sont bien connus. Par contre, les alcools 5-benzyl-3-furylméthyliques 25 nécessitent un procédé de synthèse qui est assez compliqué et leur prix de revient est donc élevé. On peut les préparer au moyen des procédés décrits dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N° 3 465 00? précité ou le brevet des Etats-Unis d'Amérique N° 3 465 304, mais,comme on l'a mentionné, ces 30 procédés sont compliqués, et ils requièrent de nombreuses opérations dont certaines ont de faibles rendements en produit. L'efficacité de ces esters insecticides est si remarquable qu'il ost très désirable de pouvoir les préparer par un procédé efficace et économique. 35 La présente invention a donc pour principal but d'augmen ter lrefficacité du procédé général de préparation des alcools 5-benzyl-3-furylméthylioues en réduisant ainsi le coût de la BAD ORIGfNAL COPY 72 06342 2 2128410 préparation des insecticides du type des pyréthrines. l'invention concerne également un procédé perfectionné de préparation d'esters carboxyliques formylés. ^ perfectionné Elle concerne en outre un procédé/ae préparation de sels 5 de métaux alcalins d'esters 2-fôrmylcarboxyliques. l'invention parvient au but qu'elle s'est proposé d'atteindre, par un procédé de préparation de sels de métaux alcalins d'esters 2-formylcarboxyliques, qui consiste à faire réagir un acide, ester ou amide carboxylique ou un nitrile, portant 10 au moins 2 atomes d'hydrogène sur l'atome de carbone en alpha par rapport au groupe carboxylique ou nitrile, avec l'oxyde de carbone en présence d'un alcoolate de métal alcalin et de préférence dans un solvant inerte, le composé carboxylique peut être représenté par la formule -GH^ la réaction impliquée dans le procédé décrit ci-dessus 20 est illustrée par l'équation suivante î R' ONa -CHpCOOB. + CO » -C-C00R ^ CHOÎIa dans laquelle R et R' sont des groupes alkyle, de préférence des groupes alkyle inférieurs ayant jusqu'à 6 atomes de carbone. 25 le produit sodique formé dans cette réaction peut être transformé en ester 2-formylique correspondant, par simple traitement avec un acide à la température ambiante. la réaction illustrée ci-dessus peut être conduite à la température ambiante, bien qu'il soit ordinairement avantageux d'utiliser une température glus 30 légèrement/elevée, c'est-à-dire comprise dans la gamme d'environ 40 à 100°C. Comme on doit s'y attendre, la vitesse de réaction est d'autant plus grande que les températures de réaction sont plus hautes. On peut opérer dans une gamme de températures d'environ 10 à environ 100°C. 35 En général, la réaction de formylation est conduite à une pression supérieure à la pression atmosphérique, bien qu'elle puisse l'être à la pression atmosphérique. Dans ce 72 06842 3 2128410 dernier cas, on fait simplement barboter de l'oxyde de carbone dans on mélange des autres corps réactionnels. Toutefois, ordinairement, il est judicieux de placer le mélange réactionnel sous pression d'oxyde de carbone de manière à raccourcir la 5 période de temps requise pour conduire la réaction à bonne fin. On prévoit d'utiliser des pressions pouvant atteindre 100 bars, bien que la réaction puisse être conduite de manière tout à fait satisfaisante à une pression manométrique allant d'environ 0,35 à environ 7 bars. Des pressions plus hautes n'offrent 10 aucun avantage important, bien qu'on puisse en utiliser sans inconvénient, le cas échéant. Bien qu'il soit préférable d'utiliser une source extérieure d'oxyde de carbone gazeux, ce corps réactionnel peut être préparé in situ par réaction de carbonate de calcium et de poudre de zinc, ou bien (à des pressions élevées) 15 par décomposition d'un carbamate dialkylique tel que le carbamate diéthylique. La période de. temps nécessaire pour la conduite de la réaction peut varier dans une large mesure en fonction de l'importance du mélange réactionnel, de la température et de la 20 pression. Ordinairement, la réaction dure environ 5 à 30 heures. On doit agiter le mélange réactionnel pour assurer le mélange intime des corps réactionnels et la brièveté relative de la période de réaction. L'alcoolate de métal alcalin est en général un alcoolate 25 inférieur, c'est-à-dire qu'il est dérivé d'un alcool Inférieur tel que l'alcool méthylique ou éthylique. On entend désigner par l'expression "alcool inférieur" un alcanol ayant jusqu'à 6 atomes de carbone, à savoir les alcools méthylique, éthylique, propylique, butylique et amylique. On préfère des éthylates et 30 des méthylates, notamment ces derniers. Toutefois, on peut aussi utiliser des alcoolates supérieurs dérivés d'alcanols dont le nombre d'atomes de carbone va jusqu'à 10 inclus. En ce qui concerne le métal alcalin de 1'alcoolate, on préfère le sodium. La quantité d'alcoolate de métal alcalin que l'on doit utiliser 35 dans le procédé peut varier d'environ 1 à environ 5 moles par mole de composé carboxylique ou de nitrile prenant part à la réaction. Ordinairement, on en utilise environ 2 moles et aucun • 72 06842 4 2128410 avantage important ne semble résulter de l'utilisation de plus de 5 moles d'alcoolate, bien que ce nombre puisse être dépassé le cas échéant. L'un des avantages du procédé réside dans les plus faibles quantités d'alcoolate de métal alcalin qui sont 5 requises pour l'obtention des rendements optimaux, comparativement aux quantités requises dans les procédés antérieurs. Lorsque la réaction implique un ester carboxylique, si 1'alcoolate de métal alcalin que l'on choisit dérive d'un alcool qui diffère de celui avec lequel 1'ester carboxylique est esté-10 rifié, le produit résultant est un mélange d'esters, par suite d'une transestérification. Du fait que ces groupes ester sont ensuite réduits en groupes alcool, ceci est sans importance pour le brut principal de l'invention, c'est-à-dire la préparation d'insecticides du type des pyréthrines. Toutefois, si l'on 15 désire utiliser le produit 2-formylé à quelque autre fin, il peut être désirable ou nécessaire de choisir un alcoolate de métal alcalin portant un radical alkyle analogue à celui de l'ester carboxylique. Pour l'obtention des meilleurs rendements, il est avantageux 20 d'*a jouter au mélange réactionnel un alcool inférieur, c'est-à-dire un alcool ayant jusqu'à environ 6 atomes de carbone. Le méthanol, l'éthanol, 1'isopropanol, le n-butanol et l'alcool tertio-amylique sont des exemples de ces alcools, parmi lesquels on préfère l'éthanol. Il suffit d'en 'ajouter dé 25 très petites quantités, pouvant descendre jusqu'à environ 0,5 mole par mole de composé carboxylique ou de nitrile prenant part à la réaction. On peut en utiliser davantage et, en fait, on peut en utiliser une très grande quantité qui joue le rôle de solvant inerte. 30 Lorsqu'on utilise un solvant inerte, il s'agit générale ment d'un solvant hydrocarboné tel que le benzène, le toluène, le cyclohexane, l'heptane, etc. La nature du solvant n'est pas déterminante pour autant qu'il ne contient pas de groupes substituants réactifs capables de perturber la réaction désirée. 35 On peut utiliser des hydrocarbures chlorés tels que le trichlor-éthylène, le tétrachlorure de carbone, le chlorobenzène et le dichlorobenzène, mais on préfère des solvants hydrocarbonés, 72 06842 5 2128410 principalement des solvants hydrocarbonés aromatiques. En examinant l'équation donnée ci-dessus, on comprend pourquoi il est nécessaire que le composé carboxylique ou le nitrile utilisé comme matière première porte au moins 2 atomes 5 d'hydrogène sur l'atome de carbone en alph^ar rapport au groupe carboxylique ou nitrile. Ces deux atomes d'hydrogène n'apparaissent pas dans l'énolate de sodium obtenu comme produit, parce-qu'ils sont remplacés par le groupe sodio-hydroxyméthylène (HC-Oïïa) (le terme "sodio" est utilisé dans le présent mémoire pour 10 désigner le remplacement de l'atome d'hydrogène du groupe OH par un atome de sodium). la réaction est généralement applicable à ces composés carboxyliques et nitriles et il est particulièrement intéressant de l'appliquer à des 4-éthy1ène-dioxy-5-ary1-valérates et aux amides, acides et nitriles correspondants. 15 le groupe aryle peut contenir jusqu'à 3 noyaux aromatiques, c'est-à-dire qu'il peut s'agir d'un groupe phényle, naphtyle, anthracyle, etc., ou bien il peut contenir des substituants alkyle inférieurs, alkoxy inférieurs ou halogéno. Ainsi, il peut s'agir d'un .groupe chlorophényle ou anisyle ou 4-méthyl-1-naphtyle ou éthylphényle. 20 le terme "inférieur" signifie qu'il s'agit d'un substituant alkyle ou alkoxy contenant jusqu'à 6 atomes de carbone. On considère et on préfère en particulier le groupe phényle et les groupes phényle substitués dont le substituant est relativement inerte. On mentionne, par exemple^les groupes chloro-25 phényle, bromophényle, p-tolyle, xylyle, xényle, anisyle, p-éthoxyphényle,etc.Cette préférence se fonde sur l'utilisation ultérieure de l'énolate métallique obtenu comme produit, dans la préparation des esters d'acides chrysanthémique et pyréthrique mentionnés ci-dessus, le schéma suivant illustre l'applica-30 tion de cette réaction à la préparation d'un 5-phényl-valérate : C>H,_CH~— C CH„ CH„— C00R + CO ... RtQM V 6 5 2^ 2— 2" I i ch2-ch2 CrHcCH0— C_ CH_C C00R' 6 5 2 / \ 2j| 0 0 HC OM 35 CH2-CH2 72 06842 6 2128410 Dans ce schéma, R et R' désignent des groupes alkyle, de préférence des groupes alkyle inférieurs, et M désigne un métal alcalin, les groupes alkyle inférieurs que représentent dans ce cas R et R* ont un maximum de 6 atomes de carbone. 5 Le procédé de l'invention se caractérise par plusieurs avantages par rapport aux procédés antérieurs. Il prend relativement peu de temps, à savoir dans certains cas, quelques heures seulement. De même, il évite d'utiliser des corps réactionnels dangereux tels que l'hydrure de sodium et l'éther qui sont 10 très inflammables. De même, les rendements sont élevés, et dépassent généralement 90 $ de la théorie. De plus, les procédés antérieurs requièrent l'utilisation de grandes quantités de formiate d'éthyle, qui est un composé coûteux qui se décompose pendant la réaction en libérant de grandes quantités 15 d'oxyde de carbone que l'on doit séparer et éliminer sous quelque autre forme, de manière à écarter le danger d'intoxication associé avec cette substance. Malgré la préférence qu'on accorde à l'utilisation de l'oxyde de carbone introduit sous sa forme propre dans le procédé dé l'invention, la quantité d'oxyde de 20 carbone non consommé que l'on doit détruire est très faible, à savoir bien inférieure à celle dont on doit se débarrasser dans le^procédés antérieurs. Un autre avantage réside dans le fait que le mélange réactionnel ne mousse pas. Les procédés antérieurs se sont caractérisés par un moussage excessif qui 25 résiste au traitement par les agents . ànti-mousse ordi- ' naires et qui réduit notablement le volume efficace du réacteur. Le procédé de l'invention est illustré par les exemples suivants, donnés à titre non limitatif, dans lesquels toutes les parties et tous les pourcentages sont exprimés en poids, 30 sauf indication contraire. Exemple 1 Préparation du 4-éthylène-dioxy-5-phényl-valérate d'éthyI-2-formyle On charge 600 ml de toluène, 52,8 g (0,2 mole) de 4-éthylènedioxy-5-phényl-valérate d'éthyle, 21,6 g (0,4 mole) 35 de méthylate de sodium et 9,2 g (0,2 mole) d'éthanol dans un i autoclave de 1 1 de capacité, équipé d'un agitateur.. On ferme l'autoclave, on le purge à l'azote puis on fait monter sa pression 72 06842 7 2128410 manometrique interne à 3,5 "bars avec de l'oxyde de carbone. On agite le mélange résultant à 50°C pendant 15 heures, en maintenant-la pression manometrique à 3,5 bars avec de l'oxyde de carbone, pendant toute la durée de cette opération. On isole,par filtra-5 tion,le 4-éthylène-dioxy-5-phényl-valérate d'éthyl-2-(sodio)- hydroxyméthylène formé. On transforme le produit solide en composé 2-formylique correspondant, par neutralisation avec une solution aqueuse à 10 $ d'acide acétique puis extraction au benzène. L'extrait benzénique est lavé à l'eau, déshydraté sur du sulfate 10 de sodium, puis évaporé en laissant un résidu liquide pesant 51,4 g (91,7 i° de la théorie). L'analyse infrarouge fait apparaître une absorption de carbonyle à 6,1 n, tout comme celle qui existe initialement dans le spectre infrarouge de l'énolate de sodium à 5,7 \i. 15 Exemple 2 On répète le mode opératoire de l'exemple 1, à la différence que le mélange réactionnel est à une température de 70°C et que la réaction dure 20 heures. Le rendement en 4-éthylène-dioxy-5-phényl-valérate d'éthyl-2-formyle est de 54,5 g (97,1 fo de la 20 théorie). Exemple 5 On répète le mode opératoire de l'exemple 1 en utilisant le cyclohexane comme solvant, au lieu du toluène. On obtient des résultats analogues. 25 Exemple 4 En suivant le mode opératoire de l'exemple 1 et en remplaçant l'acide acétique par une solution aqueuse à 3 d'acide chlorhydrique, on obtient des résultats identiques. Exemple 5 30 On charge 600 ml de toluène, 52,8 g (0,2 mole) de 4-éthylène- dioxy-5-phényl-valérate d'éthyle et 21,6 g (0,4 mole) de méthylate de sodium dans un autoclave de 1 1 équipé d'un agitateur. On ferme l'autoclave, on le purge à l'azote puis on fait monter sa pression manométrique interne à 3,5 bars avec de l'oxyde 35 de carbone. On agite le mélange résultant à 50°C pendant 15 heures, sous pression manométrique d'oxyde de carbone de 3,5 bars. On isole par filtration le 4-éthylène-dioxy-5-phényl-valérate 72 06842 8 2128410 d,éthyl-2-(sodio)-hyâroxyméthylène résultant et on le transforme en composé 2-formylique correspondant, en procédant comme dans l'exemple 1. Le rendement est de 36,4 g (65 de la théorie). 5 L'ester 2-formylique,préparé au moyen des procédés décrits ci-dessus,peut être utilisé dans la préparation d'insecticides intéressants, par les procédés décrits dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N° 3 466 304 précité..Conformément au procédé décrit dans ce brevet, l'ester 2-formylique (ou le sel de métal 10 alcalin de son énol) est cyclisé pour former l'ester d'acide furoïque substitué que l'on réduit ensuite en alcool 3-furylique correspondant. L'estérification de cet alcool avec l'acide chrysanthémique (comme indiqué dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique ÏT° 3 4.65 007 précité) donne un insecticide très 15 efficace. Il va de soi que la présente invention n'a été décrite qu'à titre explicatif, mais nullement limitatif, et que de nombreuses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. 72 06342 9 2128410 REVENDICATIONS 1. Procédé de préparation de sels de métaux alcalins " de composés 2-formylcarboxyliques, caractérisé par le fait qu'il consiste à faire réagir un acide,ester ou amide carboxylique 5 ou un nitrile portant au moins 2 atomes d'hydrogène sur l'atome nitrile de carbone en alpha par rapport au groupe carboxylique ou/,avec l'oxyde de carbone en présence d'un alcoolate de métal alcalin. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que l'ester carboxylique est un ester alkylique inférieur 10 3. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que l'ester carboxylique est un 4-éthylène-dioxy-valérate 4. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que 1'alcoolate de métal alcalin est un alcoolate dérivé d'un alcanol inférieur. 15 5. Procédé de préparation de sels de métaux alcalins d'esters 2-formylcarboxyliques, caractérisé par le fait qu'il consiste à faire réagir un ester alkylique inférieur d'un acide 4-éthylène-dioxy-valériaue portant 2 atomes d'hydrogène sur l'atome de carbone en alpha par rapport au groupe carboxylique, 20 avec l'oxyde de carbone sous pression en présence d'un alcoolate de métal alcalin. 6. Procédé suivant la revendication 5, caractérisé par le fait que la réaction est conduite sous une pression manométrique d'oxyde de carbone d'environ 1,4 à environ 14 bars. 25 7. Procédé suivant la revendication 5, caractérisé par le fait que 1'alcoolate métallique est un alcoolate de sodium dérivé d'un alcanol inférieur. 8. Procédé suivant l'une des revendications 1 et 5, caractérisé par le fait que la réaction est conduite dans un 30 solvant inerte, notamment un solvant hydrocarboné tel qu'un hydrocarbure aromatique, de préférence le toluène. 9. Procédé de préparation de sels de métaux alcalins d'esters 2-formylcarboxyliques, caractérisé par le fait qu'il consiste à faire réagir un ester alkylique inférieur d'acide 35 4-éthylène-dioxy-valérique de formule développée i Ar— CH„ C CHoCHoC00R 2 / \ 2 2 ? ? CH2-CH2 I 72 06842 10 2128410 (dans laquelle Ar désigne un groupe phényle ou phényle portant un groupe substituant inerte et R est un groupe alkyle inférieur) avec de l'oxyde de carbone sous pression manométrique d'environ 1,4 à environ 14 bars, en présence d'un alcoolate de métal al-5 câlin dérivé d'un alcanol inférieur, et dans un solvant inerte. 10. Procédé suivant l'une des revendications 1 et 9 caractérisé par le fait que 1'alcoolate de métal alcalin est un alcoolate de sodium. 11. Procédé suivant la revendication 9, caractérisé par 10 le fait que la réaction est conduite à une température comprise dans la gamme d'environ 40 à environ 100°C. 1.2. Procédé de préparation de sels de sodium d'esters 2-formylcarboxyliques, caractérisé par le fait qu'il consiste à faire réagir le 5-phényl-4-éthylène-dioxy-valérate éthylique 15 avec de l'oxyde de carbone sous pression manométrique d'environ 0,35 à environ 140 bars en présence d'un excès stoechiométrique d'un alcoolate de sodium dérivé d'un alcanol inférieur, et dans un solvant hydrocarboné inerte. 13. Procédé de préparation d'un ester 2-formylcarboxylique, 20 caractérisé par le fait qu'il consiste à faire réagir un sel de sodium préparé au moyen du procédé conforme à l'une des revendications .1 et 12 avec un acide, notamment l'acide acétique. 14. Procédé suivant l'une des revendications 1, 5 et 12, caractérisé par le fait que la réaction est conduite en présence 25 d'un alcool inférieur.