Brevet FR2165836A1 — publié le 19730810

La présente invention est relative à de nouveaux dérivés de ss,#-dioxo-oenanthaldéhyde ainsi qu'à un procédé pour leur prepara- tion à ltétat très pur. Plus particulièrement, la présente invention est relative à de nouveaux ss,#-dioxo-oenanthaldéhyde dialcoyl acétals (I) représentés par la formule générale:: CE3CH2COCE2COCH2CH(OR )2 (I) dans laquelle R représente un groupe alcoyle inférieur de i à 4 atomes de carbone, ainsi qu'à un procédé pour la préparation de ces nouveaux composés de formule (I) par réaction de condensation,atec Liiinatiaii'abanol, dedialeoxypropionates d'alcoyle inférieur (II) reprEsentés par la formule générales (R1O)2CHCH2COOR2 (II) dans laquelle R1 a la signification précitée et R2 représente un groupe alcoyle inférieur de 1 à 4 atomes de carbone qui peut être identique à R1 ou différent, sur la méthyl éthyl cétone. Cette réaction peut être représentée par l'équation suivante: (R1O)2CHCH2COOR2 + CH3COCH2CH3 (II) CH3CH2COCH2COCH2CH(OR1)2 + R2OH (I) dans laquelle R1 et R2 représentent chscun des groupes alcoyle de 1 à 4 atomes de carbone et qui peuvent être identiques ou différents. Les ss,#-dioxo-oenanthaldéhyde dialcoyl acétals (I) précités sont des composés nouveaux qui existent sous forme tautomère céto- folique. Ils englobent les ss,#-dioxo-oenanthaldéhyde diméthyl acétal et diéthyl acétal, qui sont par eux-memes des agents ds chélation et qui peuvent également être utilisés comme composés de départ pour la synthèse de la 3-hydrozy-2-4thyl-4-pyrone, ctest-a-dire de l'éthylmaltol qui est un important agent d'exaltation de la saveur pour additifs alimentaires. En outre, les composés (I) peuvent aussi être utilisés comme produits intermediaires pour la synthèse de divers composés organiques utiles. Ce sont donc des composés tout-à-fait intéressants d'un point de vue industriel. On peut préparer les13,dioxo-oenanthaldéhyde dialcoyl acétals (I) avec de bons rendements en faisant réagir des ss,ss-dialcoxy-pro- pionates d'alcoyle inférieur (II) sur la méthyl dthyl cétone dans des conditions appropriées pour effectuer la réaction de condensation de Claisen. Toutefois, on a découvert que la pureté des dérivés de Ad"-aioxo-oenanthaldéhyde (I) a une influence significative sur le rendement et la qualité du produit lorsqu'on utilise les dérivés de ss dioxo-oenanthaldéhyde (I) comme intermédiaires pour la synthèse de divers composés utiles tels que ltéthyl maltol.On peut obtenir 1' éthyl maltol en faisant réagir des ss,#-dioxo-oenanthaldéhyde dialcoyl acétals (I) sur du tétracétate de plomb, afin d'obtenir un produit dans lequel la position g du composé (I) est acétoxylée par oxydation et en soumettant le produit soit à une décomposition thermique (pyrolyse) soit à un traitement avec un agent de condensation acide ainsi qu'à une hydrolyse simultanée ou ultérieure de la 3-acétoxy2-éthyl-4-pyrone produite afin d'obtenir l'éthyl maltol, qui est utile comme ingrédient aromatisant. Si on utilise un fi,-dioxo-oe nanthaldéhyde dialcoyl acétal contenant des impuretés, par exemple pour la synthèse précitée de ltéthyl maltol, le rendement en produit cherché, l'éthyl maltol, sera fortement réduit.Bien quXon ne connais se pas encore les structures de tous les composés contenus comme impuretés dans lesdits pR-dioxo-oenanthaldéhyde dialcoyl acétals produits, l'une des impuretés est un ester d'acide 4-méthyl-5-oxo-3 hexénoique qui a presque le même point d'ébullition que le composé (I) et, en conséquence, il ne peut être séparé aisément par les opérations de distillation habituelles . Dans certains buts, des dérivés de ss,#-dioxo-oenanthaldéhyde (I) contenant ces impuretés peuvent être utilisés de façon satisfaisante.Toutefois, il est préférable d'éliminer les impuretés pour obtenir des composés (I) purs, car cela améliore la qualité du composé en tant qutintermédiaire pour la synthèse de composés organiques et simplifie également le stade ultérieur de purification du produit final. La Demanderesse a mis au point un procédez permettant d'obtenir des dérivés de ss dioxo-oenanthaldéhyde (I) très purs, ne contenant pas d'impuretés. Dans le procédé selon la présente invention, le composé de départ, un 4s4-dialcoxypropionate d'alcoyle inférieur, est tout d'abord soumis à une réaction de condensation de Claisen avec la méthyl éthyl cétone, en présence d'un agent de condensation basique. Les agents de condensation basiques préférables à utiliser comme catalyseurs sont l'hydrure de sodium et l'amidure de sodium. On peut également utiliser d'autres agents de condensation basiques, habituellement utilisés dans la réaction de condensation de Claisen, tels que le sodium métallique, le méthylate de sodium et l'éthylate de sodium. Â titre de milieu réactionnel, il est recommandé d'utiliser des solvants inertes ayant un point d'ébullition relativement bas, tels que l'éther diéthylique ou le benzène. Les quantités, les rapports molaires ainsi que les modes opératoires utilisés pour mélanger les réactifs, le solvant et l'agent de condensation basique ne sont pas critiques et peuvent être choisis de façon appropriée pour que le ss,#- dioxo-oenanthaldéhyde dialcoyl acétal puisse être obtenu de façon éco nomiqueX La température de la réaction: est habituellement choisie dans une gamme de -10 C à 800C, mais cela n'a aucun caractère critique.Après la réaction, les constituants basiques dans le système doivent être soigneusement neutralisés à l'aide d'un agent neutralisant acide, puis le solvant, etc.. doit être éliminé, par distillation par exemple, pour obtenir un p, dldi oxo-oenanthsldéhyde di-alcoyl acétal contenant une petite quantité d'impuretés. On a découvert qu'au stade précité de neutralisation du catalyseur, une quantité considérable de l'ester ,/1dialcoxypropionique utilisé comme composé de départ reste souvent dans le liquide de la réaction de condensation et risque d'être hydrolysée. Par exemple, si le liquide de la réaction de condensation est neutralisé à l'aide d' une solution aqueuse d'acide sulfurique, la majeure partie du composé de départ restant est hydrolysée en l'acide ss,ss-dialcoxypropionique correspondant. L'acide , dialcoxypropionique ainsi obtenu peut être séparé du ss t-dioxo-oenanthaldéhyde dialcoyl acétal final, par exemple par rectification, car son point d'ébullition est légèrement supérieur à celui du produit final.Toutefois, la récupération de l'ester ,P-dialc oxypropionique en empêchant la la formation d'acide ,dialco- xypropionique dans ce traitement a pour résultat une élévation sensible du rendement en produit ainsi qu'une amélioration de la qualité du produit et, en conséquence, est industriellement très avantageuse. La réaction de condensation avec élimination d'alcanol, dans la condensation de Claisen d'un ester ss,ss-dialcoxypropionique répondant à la formule générale (II) précitée sur la méthyl éthyl cétone est effectuée pratiquement en milieu anhydre et, en conséquence, il n'y a pas formation de sel alcalin d'acide ss,ss-dialcoxypropionique. En outre on ne s'attend apparemment pas a la formation d'acide 4,9 dialco- xypropionique lorsqu'on neutralise à l'aide d'une solution aqueuse d' agent de neutralisation acide, car la neutralisation du liquide de la réaction de condensation ainsi que le stade de séparation ultérieur sont généralement effectués en un laps de temps relativement court. Toutefois, la Demanderesse a découvert que, en fait, le rendement et la qualité du produit final sont considérablement abaissés par la formation d'acide P,P-dialcoxypropioniqne. En conséquence, il est préférable que le traitement rde neutralisation soit effectué à l'aide d'un agent de neutralisation acide, en milieu à peu près anhydre, afin d'obtenir un mélange du produit final (I) et du restant du composé de départ (II), tout en empêchant la formation de tout produit de décomposition. A titre d'agent de neutralisation acide on peut utiliser des composés acides anhydres tels que l'acide formique, l'acide acétique,l' acide phosphorique, l'acide sulfurique et le chlorure d'hydrogène. Ces composés acides peuvent être utilisés tels quels, ou sous la forme d'une solution dans un solvant organique anhydre tel qu'un alcanol inférieur, un éther ou le benzène. Il va de soi que la quantité d' agent de neutralisation est de préférence équivalente à celle de 1' alcali utilisé. Bien que la température de neutralisation ne soit pas particulièrement limitée, la température préférée est comprise entre O et 300C. En outre, bien que le mode de neutralisation ou de sépare tion ne soit pas particulièrement limité, on peut neutraliser le liqui de réactionnel par addition dudit agent de neutralisation acide aqueux au liquide réactionnel en agitant, ou, inversement, en ajoutant le liquide réactionnel à l'agent de neutralisation acide, en agitant. D'une façon générale, le sel résultant précipite sous forme de cristaux qu'on sépare par filtration, puis on élimine le solvant par distillation, on soumet le liquide restant à une distillation fractionnée afin de recueillir le composé de départ (I) sans décomposition et, ainsi on obtient le produit à l'état très pur, exempt d'acide p$ dialcoxypropionique à partir du résidu à la partie inférieure de la colonne de distillation. Le composé de départ (II) peut être recyclé vers le dispositif réactionnel afin d'accrortre le rendement en produit final. En outre, lorsque l'ester /3,/3-dialcoxypropionique (il) a presque complètement réagi ou qu'il est inutile de recueillir l'ester ,dialcoxypropionique (II) pour mettre en oeuvre le procédé selon la présente invention, on peut obtenir le/3,dioxo-oenanthaldéhyde dialcoyl acétal désiré, ne contenant pas-d'impuretés telles qu'un es ter 4-méthyl-oxohexénoque, à l'aide du processus de purification suivant. Comme indiqué ci-dessus, les produits de réaction de type dioxo-oenanthaldéhyde dialcoyl acétal obtenus par la réaction de condensation de Claisen contiennent une certaine quantité d'impuretés après neutralisation du catalyseur utilisé. Ce produit de réaction, contenant une certaine quantité d'impuretés telles qu'un ester 4 méthyl-5-oxo-3-hexénofque, est additionné d'une solution aqueuse d' un hydroxyde, oxyde, carbonate ou bicarbonate de métal alcalin pour convertir le composé (I) dans le produit de réaction en son sel de sodium, de lithium ou de potassium, ou en mélanges de ces sels, puis les impuretés qui ne donnent pas de sels de métaux alcalins sont sé- paré par extraction à l'aide d'un solvant organique tel que l'éther diéthylique ou le benzène, après quoi le sel de métal alcalin du composé (I) est soigneusement neutralisé à l'aide d'un agent de neutralisation acide afin d'isoler le composé (I) å un pH de 5 à 6, afin de ne pas provoquer d'acidité excessive, même localement, et enfin le composé (I) est extrait par un solvant, ce qui permet d'obtenir un P-dioxo-oenanthaldéhyde dialcoyl acétal pur.Ou bien, le liquide réactionnel obtenu par la réaction de condensation de Claisen en présence d'un agent de condensation basique est additionné d'une quantité d'eau appropriée afin d'extraire le sel de sodium, de lithium ou de potassium du composé (I) produit, ou un mélange de ces sels formé par la présence dudit agent de condensation basique en une couche aqueuse, après quoi les impuretés sont éliminées par extraction à 1' aide d'un solvant organique tel que l'éther diéthylique, le benzène, etc.. et le composé (I) est isolé en le neutralisant è l'aide d'un agent de neutralisation acide, soigneusement, afin de ne pas provoquer d'acidité excessive inférieure à pH 5. Enfin, le composé (I) est extrait par un solvant organique, ce qui permet d'obtenir un 4 dio- xo-oenanthaldéhyde dialcoyl acétal (I) exempt d'impuretés.Comme exemples appropriés de solvants organique s à utiliser suivant ce mode de purification on citera l'éther diéthylique, le benzène, le toluène, 1' acétate d'éthyle, le chloroforme, l'éther isopropylique, etc.. Si le liquide contenant le composé (I) est rendu extrêmement acide par ce traitement, le composé (I), une fois obtenu, peut être conserti en 2-éthyl-4H-puran-4-one par cydisation pu condensation, ce qui réduit le rendement en produit final et, en outre, la 2-éthyl-4H pyran-4-one ainsi formée agit comme impureté qui ne peut etre facilement éliminée. En outre, lorsque de l'ester P -dialcoxypropionique (II) utilisé comme composé de départ reste dans le liquide réactionnel, il y aura formation de son produit d'hydrolyse, c'est-à-dire d' acide #,-dialcoxypropionique, qui souillera le produit final. Il a été confirmé par le spectre de RES du composé (I) dans le tétrachlorure de carbone utilisé comme solvant à température ambiante que 9O du composé (I) sont sous forme énolique dans les conditions ci-dessus. En conséquence, il est possible de purifier par isolement avec une base forte telle qu'un alcali caustique, et il est possible de préparer un composé (I) exempt d'impuretés par le procédé précité. Par exemple, avec de l'hydroxyde de sodium, on peut représenter la réaction par l'équation suivante: Comme exemples d'agents de neutralisation acides à utiliser dans le procédé d'extraction et de purification ci-dessus, on citera des acides minéraux tels que l'acide chlorhydrique, l'acide sulfurique et l'acide phosphorique ainsi que des acides organiques tels que l'acide acétique et l'acide formique. On utilise ces acides avec précaution, afin de ne pas provoquer d'acidité excessive dans le système. Les exemples non limitatifs suivants sont donnés à titre d'illustration du procédé de préparation de /3, -dioxo-oenanthaldéhyde dialcoyl acétals selon la présente invention. Exemple I On ajoute une solution de 36,0 parties en poids de méthyl éthyl cétone (on désignera ci-aprés "partie(s) en poids" par "partiefs)") dans 25 parties d'éther diéthylique sec, goutte à goutte, à un mélange de 150 parties d'éther diéthylique sec et 28,4 parties d'hydrure de sodium à 55% dans de l'huile, en refroidissant, en 40 minutes. On maintient la température à 50C pendant l'addition. Après avoir agité pendant 10 minutes, on ajoute au mélange une solution de 74,0 parties de /3,diméthoxypropionate de méthyle dans 160 parties d'éther dié thylique sec. On effectue la réaction à 200C, en agitant, pendant 2 heures.Après une nuit de repos, on ajoute une petite quantité d'eau au mélange réactionnel afin de décomposer l'hydrure de sodium n'ayant pas réagi et on neutralise le mélange à l'aide d'une solution aqueuse d'acide sulfurique à 10%, en refroidissant, jusqu'à obtention d'un pH de 6. Comme le mélange réactionnel se sépare en deux couches, une couche organique et une couche aqueuse, on sépare la couche organique et on extrait la couche aqueuse par l'éther diéthylique. On réunit la couche organique et l'extrait liquide dans l'éther diéthylique, et on sèche à l'aide de sel de Glauber.Puis on élimine l'éther diéthylique par distillation, et on distille le résidu sous vide, obtenant ainsi 32,3 parties de fraction de ss Jdioxooenanthaldéhyde diméthyl acétal ayant un point d'ébullition de 87-97,50C/4 mm de Hg. L'analyse par RNN révèle que la fraction contient du 4-méthyl-5-oxo-3-hexénoate de méthyle à titre de l'une des impuretés. On mélange 43,2 parties de la fraction de ,d-dioxo-oenanthaldéhyde diméthyl acétal avec une solution d'hydroxyde de sodium (9,0 parties) et d'eau (80 parties) et on agite soigneusement le tout afin d'obtenir une couche liquide uniforme qu'on extrait ensuite par l'éther diéthylique afin d'éliminer les impuretés telles que le 4-méthyl-5-oxo-3-hexénoate de méthyle.On neutralise la couche aqueuse restante à pH 6 à l'aide d'une solution aqueuse d'acide chlorhydrique à 15%. On sépare la couche organique formée et on extrait la couche aqueuse restante par éther diéthyli que, puis on réunit la couche organique et l'extrait éthéré, et on sèche. On distille, afin d'éliminer l'éther diéthylique utilisé comme solvant, puis on distille sous vide, obtenant ainsi 26,7 parties de #,G-dioxo-oenanthaldéhyde diméthyl acétal exempt d'impuretés telles que le 4-methyl-5-oxo-3-hexénoate de méthyle. Le produit a un point d'ébullition de 68-700C/2 mm de Hg. Le spectre IR du produit présente -1 une absorption très large à 1600 cm indiquant la forme énolique du produit.Le spectre de RMN du produit est conforme à celui du dioxo-oenanthaldéhyde diméthyl acétal et, ainsi, suggère l'absence d' impuretés dans le produit. Exemple 2 On ajoute lentement une solution de 72,0 parties de méthyl éthyl cétone dans 50 parties d'éther diéthylique sec à un mélange de 290 parties d'éther diéthylique sec et 56,8 parties d'hydrure de so dium à 55% dans l'huile, en 30 minutes, tout en maintenant la tempé- rature à une valeur de 15 à 200C. Après avoir agité à une ter.lpératu- re de 20 à 250C pendant 30 minutes, on ajoute une solution de 191,2 parties de fl,-dithoxypropionate d'éthyle dans 200 parties d'éther diéthylique soc, goutte à goutte, en une heure, après quoi on effectue la conversion à 200C pendant 3 heures.Après les mêmes traitements de neutralisation et de distillation qu'à l'exemple 1, on obtient 79,3 parties de fraction de /3,S-dioxo-oenanthaldChyde diéthyl acétal bouillant à 86-115 C/3,5-5mm de Hg. On prélève 43,2 g de la fraction qu'on additionne d'une solution de 8 parties de NaOII dans 80 parties d'eau, comme à l'exemple 1, et on soumet le mélange à sensiblement le même traitement de purification qu'à l'exemple i afin d'éliminer les impuretés. On obtient, à partir du produit neutralisé, 18,5 parties de ss,#-dioxo-oenanthaldéhyde diéthyl acétal exempt d' impuretés. Les spectres IR et de R1N du produit final sont similaires à ceux obtenus à l'exemple 1, ce qui confirme que le produit est du ss,#-dioxo-oenanthaldéhyde diéthyl acétal exempt d'impuretés. Exemple 3 On ajoute lentement 172,8 parties de méthyl éthyl cétone à un mélange de 156 parties de toluène sec et 113,5 parties d'hydrure de sodium à 66% dans l'huile, en 50 minutes, à une température de 150C, en agitant. Après avoir agité le mélange à cette température pendant 30 minutes, on ajoute une solution de 355,2 parties de /?,diméthoxy propionate de méthyle dans 625 parties de toluène sec, après quoi on effectue la réaction pendant 3 heures. Une fois la réaction terminée, on ajoute 187 parties d'acide acétique afin de neutraliser le mélange réactionnel. On sépare l'acétate de sodium formé par la réaction de neutralisation et on l'élimine du liquide réactionnel.On élimine le toluène par distillation puis. on distille le résidu sous vide, obtenant ainsi 210 parties d'une fraction essentiellement constituée par du ss,#-dioxo-oenanthaldéhyde diméthyl acétal ayant un point dtébul- lition de 68,5-930C/2 mm de ffg ainsi que 67,1 parties de p, dimétho- xypropionate de méthyle n'ayant pas réagi. On ne décèle pas d'acide ss,ss-diméthoxypropionique dans ladite fraction de ss,#-dioxo-oenanthal- déhyde diméthyl acétal. On soumet cette fraction à sensiblement le même traitement de purification qu'à l'exemple 1, afin d'éliminer les impuretés, obtenant ainsi du ss,#-dioxo-oenanthaldéhyde diméthyl acétal exempt d'impuretés telles que le 4-mdthyl-5-oxo-3-hexénoate de méthyle. ExemPle 4 On ajoute lentement 144 parties de méthyl éthyl cétone à un mélange de 130 parties de toluène sec et 94,6 parties d'hydrure de sodium à 66% dans l'huile, en 30 minutes, en agitant. Après avoir agité le mélange à 150C pendant 1,5 heure, on ajoute une solution de 296 parties de #, ss,ss-diméthoxypropionate de méthyle dans 520 parties de to- luène, après quoi on effectue la réaction pendant 3 heures à 15 C. Une fois la réaction terminée, on ajoute 350 parties d'eau au liquide réactionnel, tout en refroidissant. On sépare la couche organique et on extrait la couche aqueuse restante par le toluène, afin d'éliminer les impuretés. Après le traitement d'extraction, on neutralise la couche aqueuse par une solution aqueuse d'acide sulfurique à 15%. On élimine la couche organique séparée de la couche aqueuse, et on extrait la couche aqueuse restante à l'acétate d'éthyle. On réunit la couche organique et l'extrait dans l'acétate d'éthyle et on sèche à l'aide de sel de Glauber. Puis on élimine l'acétate d'éthyle par distillation, et on distille le résidu sous vide, obtenant ainsi 148,8 parties de fraction de ,J-dioxooenanthaldéhyde diméthyl acétal. L'analyse par RMN de cette fraction révèle qu'elle ne contient qu'un peu d'acide #,4-diméthoxypropionique et que les autres impuretés telles que le 4-méthyl-5-oxo-3-hexénoate de méthyle ont été complètement éliminées. REVENDICATIONS 1.Procédé de préparation de ss,#-dioxo-oenanthaldéhyde dialcoyl acétal répondant à la formule générale: CH3CH2CoCH2COCH2CH(OR )2 dans laquelle R représente un groupe alcoyle inférieur de un à quatre atomes de carbone, caractérisé en ce que (1) on fait réagir (a) un ,4-dialcoxypropionate d'alcoyle inférieur répondant à la formule générale {R10)2CllCH2COOR2 dans laquelle R a la signification précitée et R est un groupe alcoyle inférieur de un à quatre atomes de carbone et est identique à R , ou différent, sur (b) la méthyl éthyl cétone, en présence de (c) un agent de condensation basique et (d) un solvant inerte, puis (2) on neutralise le mélange réactionnel à l'aide d'un agent de neutralisation acide. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on effectue la réaction à une température d'environ -10 C à 80 C. 3. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on distille le mélange neutralisé afin de recueillir une fraction brute de ,S-dioxo-oenanthaldéhyde dialcoyl acétal à laquelle on ajoute une solution aqueuse d'hydroxyde, d'oxyde, de carbonate ou de bicarbonate de métal alcalin afin de convertir le ss -dioxo-oenanthaldéhyi dialcoyl acétal dans la fraction en son sel de métal alcalin, puis on extrait le mélange par un solvant organique afin d'éliminer les impuretés qui ne forment pas de sels de métaux alcalins, on neutralise le mélange par un agent de neutralisation acide afin d'isoler le dioxo-oenanthaldéhyde dialcoyl acétal et, enfin, on extrait le mélange ge neutralisé par un solvant organique, obtenant ainsi un ,-dioxo- oenanthaldéhyde dialcoyl acétal pur. 4. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on ajoute au mélange réactionnel obtenu en présence d'un agent de condensation basique une quantité suffisante d'eau pour extraire en une couche aqueuse le sel de sodium, de lithium ou de potassium du dioxo-oenanthaldéhyde dialcoyl acétal produit, puis on extrait la eou- che aqueuse par un solvant organique afin d'éliminer les impuretés, on la neutralise par un agent de neutralisation acide afin d'isoler le P dioxo-oenanthaldéhyde dialcoyl acétal et, enfin, on extrait le mélange neutralisé par un solvant organique, obtenant ainsi un ss,#-dioxo-oenanthaldéhyde dialcoyl acétal pur. 5. Bes /3,6-aioxo-oenantheldéhyde dialcoyl acétals répondant à la formule générale: CH3CH2COCH2COCH2CH(OR1)2 dans laquelle R1 représente un groupe alcoyle inférieur de un à quatre atomes de carbone. 6. Le /3,6-aioxo-oenanthaldéhyde diéthyl acétal. 7. Le ss,#-dioxo-oenanthaldéhyde diméthyl acétal.