Brevet FR2218318A1 — publié le 19740913

La présente invention concerne un procédé de préparation de 4-endo-tricgclo(5,2,1 02,6-endo)-décylzmrne steriquement homogène0 On sait que la (formule I) appelée dans ce qui suit 4-endo-tricyclodécylamine,peut s'obtenir avec un rendement relativement faible par de fréquentes recristallisations compliquées et astreignantes du mélange d'amines, converties sous forme de sels, obtenu par la réaction de Ritter d'acide cyanhydrique et de dîhydrolicyclo-pentadiène-et stdriquement hétérogne quant au groupe amino fixé à 11 atome de carbone 4. Or on a trouvé un procédé de préparation de 4-endotricylo(5,2,1,02,6-endo)-décylamine 3tériquement homogène selon lequel on réduit, par hydrogénation catalytique hétérogène au contact d'un métal du groupe du platine ou électrochimiquement,un composé de la formule II dans laquelle X représente H, OH ou OCOR et -R u reste allyle infé- rieur comportant 1 à 4 atomes de carbone. Ce qui caractérise la réduction stéréospécifique selon ltinventiont c'est une évolution hétérogène à la surface limite de phases de métaux. Selon l'une des formes de mise en oeuvre, on effectue la réduction d'un composé de la formule II, sous forme d'hydrogénation catalytique hétérogène, de préférence au contact avec un métal du groupe du platine dans un solvant. Le catalyseur particulièrement avantageux est le platine métal- lique qui s'utilise sous forme de platine finement divisé,éventuellement déposé sur du carbone comme matériau-support, sous forme de mousse de platine. L'utilisation du platine sous forme de dioxyde de platine est particulierement avantageuse. La réduction peut s'effectuer aussi au contact dZautres métaux du groupe du platine, tels que le palladium, le ruthénium ou le rhodium, mais le platine métallique est le catalyseur le plus effi cace quant au rendement et à l'homogénéité stérique élevés. Des mélanges de métaux du groupe du platine ou des alliages de métaux du groupe du platine sont éventuellement également utilisables. Les conditions dthydrogdnation correspondent aux conditions usuelles en soi dans les procédés d'hydrogénation catalytique hétérogène. On opère sous les pressions dthydrogène usuelles. Pour des raisons de simplicité des appareils, on établit cependant de préSé- rence la pression normale. Une pression accrue peut éventuellement étire appliquée également. Comme solvants, on envisagera les solvants appropriés pour les hydrogénations catalytiques, tels que des éthers, par exemple lté- ther éthylique, le tétrahydrofhranne, le dioxanne, des alcools comme le méthanol, méthanol ou le n- et lli-propanol, des acides car boxyliquea, en particulier 11 acide acétique, des anhydride# d'acides carboxyliques, en particulier l'anhydride acétique et d'autres. Des mélanges de solvants ou des mélanges avec de l'eau et éventuellement des acides inorganiques, comme des alcools aqueux, avant tout le méthanol ou l'méthanol additionnés de faibles quantités d'aoide chlorhydrique ou d'acide sulfurique aqueux, sont également utilisables. Des solvants particulièrement préférés sont le méthanol, méthanol et l'anhydride acétique. Comme zone de températures, on peut choisir toute la zone doris laquelle les solvants ou mélanges de solvants utilisés existent en phase liquide. On opère de préférence à température ordinaire. Le produit d'hydrogénation est traité ultérieurement de manib- re usuelle. Il est avantageusement distillé sous pression réduite. Pour l'hydrogénation catalytique hétérogène au contact de tla- tine, on utilise de préférence l'oxime et l'acétate d'oxime corres- pondant à la formule II (I = OH, 0a0 a ). Âvec cette forme de mise en oeuvre, l'endo-tricyclodécylamine est obtenue avec un bon ou un très bon rendement et une homogénéité d'au moins 9 %. Il est surprenant que l'on obtienne, au contact avec des métaux du groupe du platine, un produit pratiquement tout à fait homogène quant à la position stérique du groupe amino fixé à l'atome de carbone 4. Si l'on trouve à l'analyse par chromatographie en phase gazeuse une homogénéité d'au moins 98%, le faible - écart se situe alors à l'intérieur des limites d'erreurs de la méthode d'analyse. Bien que d'autres catalyseurs d'hydrogénation usuels du 8ème sous-groupe du tableau périodique des éléments, tels que le nickel Ranay, procurent des rendements assez élevés en amine, on obtiens alors cependant des fractions presque égales des deux amines iso mères. Une réduction en phase homogène, par exemple à laide du composé complexe soluble (Py)3 RH(3H)4 C12, conduit également au mélange d'isomères. Selon l'autre forme de mise en oeuvre qui mène également de façon surprenante à la 4-endo-tricyclodécylamine stériquement homogène, on effectue la réduction dlun composé de la formule Il-sous forme de réduction cathodique0 Le mercure liquide est alors particulièrement avantageux comme matériau de cathode Si l'on désire utiliser des électrodes à forme stable, on peut aussi utiliser des amalgames solides comme l'amalgame de plomb ou les amalgames d'autres métaux comme l'amalgame d'argent. Eventuellement, un autre matériau d'électrodes à surtension d'hydrogène élevée, par exemple le plomb, est également utilisable. Les rendements de courant sont alors cependant souvent un peu plus faibles par rapport à ceux des matériaux de cathode mentionnés. Les conditions opératoires correspondent aux conditions usuelles en soi pour les procédés de réduction cathodique. Il est par exemple avantageux d'utiliser un diaphragme séparant les enceintes cathodique et anodique pour assurer de bpns ren dements en matière et courant ainsi qutun fonctionnement continu sans troubles sous des tensions d'élément modérées. Le diaphragme peut entre constitué par une couche d argile poreuse, une membrane poreuse ou de façon particulièrement avantageuse par une membrane échangeuse d'ions. La limite supérieure de température pour ce procédé de réduction est située à environ 400C, des températures plus élevées augmentant la formation de produits secondaires, ce qui a pour conséquence une diminution du rendement. La température minimale pour la réduction électrochimique est située à environ -200C car, au-dessous de cette température, la solubilité réduite de la matière de départ et la résistance ohmique croissante de la solution rendent ltesécu- tion de la réduction plus difficile. On opère de préférence dans la région de O i 50 C. Comme solvant, est en soi utilisable ntimporte quel liquide qui dissout suffisamment un composé de la formule II, ne réagit pas de manière indésirable avec les substances en presence, est stable dans les conditions de l'électrolyse et assure une conductibilité suffisante de la solution,le solvant doit pouvoir être séparé facilement lors du traitement ultérieur.Pour des raisons indi quels, les alcools inférieurs, éventuellement mélangés avec de l'eau ou un éther, sont particulièrement avantageux. Les solvants préférés sont le méthanol, l'éthanol, le n- et l'isopropanol mélangés avec de l'eau. Comme éthers, le dioxanne ou le tétrahydrofuranne mélangés avec de l'eau et éventuellement des alcools inférieurs ont donné de bons résultats. La concentration du composé de départ à réduire doit avantageusement ere aussi élevée que possible. On ne dépassera en général pas au-dessous d'une teneur de 1% en poids.Le choix d'une concenbration juste audessous de la limite de saturation est particulièrement favorable Eventuellement, on peut aussi mettre en oeuvre une suspension du composé de la formule 11. La fraction dissoute est alors rédui- te, la 4-endo-tricyclodécylamine reste à l'état de sel en solution et, par suite du brassage de la solution d'électrolyse, il y a continuellement dissolution de matière de départ. Cela permet d1ef- fectuer le procédé pendant tout le temps à une concentration proche de la saturation. La densité de courant n'a, à l'intérieur de larges limites, qu'une très faible influence sur le rendement en matière et la stéréo sélectivité de la réduction. Pour obtenir un rendement de courant favorable et en présence de dimensions avantageuses de la cellule et de l'échangeur de chaleur, on applique de préférence une densité de courant comprise entre 1 A/dm et 20 A/dm2 La pression n'est pas décisive pour le procédé, et lion opère par conséquent de préférence à pression atmosphérique. il est avantageux d'opérer en atmosphère de gaz inerte. La-solution peut par exemple titre balayée par de l'azote lors de la réduction. Comme électrolyte conducteur, on peut utiliser n'importe quelle substance qui est suffismnent ionisée dans la solution à un pH d'environ 5 ou inférieur et ne gee pas ltélectroly e,par exemple des acides inorganiques tels que l'acide sulfuriqué,l'acide phosphorique ou un sel tel que le chlorure de lithium associé à un acide en vue de l'établissement' d'un pH inférieur à 5. Le traitement ultérieur s'effectue de manière usuelle en soi, par exemple par élimination poussée du solvant par distillation, réglane du pH du résidu à une valeur alcaline, extraction à l'aide d'un solvant organique tel que l'éther, le benzène ou d'autres solvants non miscibles avec l'eau et distillation fractionnée de la phase organique séchée. Selon. un mode de mise en oeuvre particulièrement avantageux, on effectue la réduction cathodique en continu. Selon un mode préféré de fonctionnement continu,l'utilisation de plusieurs cellules disposées en cascade, la première cellule fonctionnant à densité de courant élevée, chaque cellule suivante à densité de courant plus faible, est particulièrement favorable. Pour la réduction cathodique, on utilise de.préférence l'oxime. Le composé de départ de la formule II peut autre obtenu de manière usuelle en soi à partir du composé céto-4 qui est à la base du composé, par réaction avec de l'ammoniac ou de l'hydroxylamine ou par exemple par transformation d'un mélange stériquement hétérogène de 4-tricyclodécylamine par oxydation en oxime et éventuellement transformation subséquente en ester d'axiome par réaction par exemple avec un dérivé de acide acétique ou de l'acide propionique. On effectue ensuite la transformation en 4endo-tricyclodécylamine par réduction- selon l'invention. La 4-endo-tricyclodécylamine stériquement homogène est un produit intermédiaire chimique, en particulier pharmaceutique,de valeur. Le composé est d'importance particulière comme composant amine d'arylsulfonylurées fortement hypoglycémiantes et d'agents protecteurs des plantes. Les exemples ci-après servent à illustrer le procédé selon l'invention. SX22SPL 5,0 g d'oxime (formule II, X = OH) sont dissous dans 100 g de méthanol et, après addition de 0,2 g de dioxyde de platine, hydrogénés à 250C sous pression normale à l'aide d'hydrogène jusqu'à absotption de la quantité théorique. Après avoir séparé le catalyseur par filtration et éliminé le méthanol par distillation, on soumet la solution à la distillation frac tionnée. 3,4 g de 4-endo-tricyclodécylamine passent à une température de 111 à 113 C et sous 17 mm de Hg.Déterminée par analyse par chromatographie en phase gazeuse, lthomogénéité stérique est d'au moins 98 %0 SEMPLE 2 - 5,5 g d'acétate d'oxime (formule II, sont dissous dans 100 g d'anhydride acétique et additionnés de 0,2 g de dioxyde de platine.0n hydrogène à 250C à l'aide d'hydrogène sous pression normale jusqu'à absorption de la quantité théorique. Le catalyseur est séparé par filtration et l'anhydride acétique éliminé par distillation sous pression réduite Le résidu est chauffé pendant 8 heures à reflux avec de la lessive de potasse alcoolique, puis faiblement aeidifié, concentré, et la phase rendue alcaline à l'aide de lessive de potasse aqueuse est extraite à l'éther0 2,8 g de 4-endo-tricyclodécylamine passent à la distillation à une température de 111 à 11SOC et sous 17 mm de Hg; l'homo- généité, déterminée par chromatographie en phase gazeuse, est d'au moins 98 %0 EXEMPLE 3 : - La cellule d'électrolyse est constituée par une tubulure de verre cylindrique d1une capacité d'environ 600 ml comportant un bord rodé plan et un couvercle rodé plan muni d'orifices rodés destinés à recevoir les amenées de courant, un serpentin de réfrigération, un thermomètre, etc... Un filet de platine, séparé du reste de la cellule par un cylindre creux, fermé en bas, d'argile poreuse comme diaphragme, est disposé au milieu de la cellule. Un lac de mercure d'environ 0,6 dm2 de surface au fond de la cellule sert de cathode et reçoit le courant par un fil de platine noyé dans le verre du tube.On introduit dans la cellule une solution de 10,0 g d1oxime (formule II, X 5 OH), de 285 g de méthanol et de 40 g d'acide sulfurique (d'une concentration de 96 à 98 %, D = 1,84). Le cylindre d'argile qui forme l'enceinte anodique est rempli d'acide sulfurique aqueux à environ 10 %. On fait passer par la cellule pendant 13 heures un courant de 1,0 A (densité de courant cathodique 1,67 A/dm2). Pendant ce temps, on fait passer, par-dessus la solution, de l'azote comme gaz protecteur et lion maintient la température de l'électrolyte à lOOCo Le brassage est assuré par une agitation intense à l'aide diun agitateur magnétique. Après la fin de la réaction, la solution est fortement concentrée dans le vide, additionnée de lessive de soude aqueuse jusqu'8 réaction fortement alcaline et extraite à ltéther. Après séchage à l'aide de sulfate de sodium, le résidu de la phase éthérée est soumis à la distillation fractionnée. 8,10 g de 4-endo-tricyclodécylamine passent à une température de 111 à 11300 et sous 17 mm de Hg. L'homogénéité stérique, déterminée par chromatographie en phase gazeuse, est 1 98 %. EXEMPLE 4 .- On répète l'opération de l'exemple 3, mais en utilisant comme cathode un disque d'amalgame de plomb de 0,6 dm2 de surface, Le rendement est de 4,95 g de 4-endo-tricyclodécylamine d'une homogénéité > 98 %. EXEMPLE 5 .- Dans une installation d' électrolyse constituée par une cellule à circulation > munie de cathode de mercure, de membrane échangeuse d'ions comme diaphragme et d'anode de titane platinée ainsi que d'un récipient tampon, d'un échangeur de chaleur, d'une pompe et de dispositifs pour l'introduction continue d'une solution méthanolique d'oxime (formule Il, x = OH) et d'acide sulfurique, on électrolyse une solution de 50 g d'oxime, de l270 g de méthanol et de 160 g d'acide sulfurique ( D = 1,84) pendant 7 heures à une intensité de courant de 8 A ( 8 A/dm2). Puis on ajoute encore continuellement plus de solution méthanolique d'oxime et d'acide sulfurique.Pour assurer l'équilibre du liquide,l'élec- trolyte peut sortir par un trop-plein. Le rapport entre oxime et acide sulfurique ajoutés et quantité de courant amenée reste alors constant. Après 168 heures, on interrompt ltélectrolyse, on recueille l'électrolyte et on le soumet au traitement ultérieur. Après une mise en oeuvre de 1360 g d'oxime, on obtient un rendement de 980 g de 4-endo-tricyclodécylamine. - REVENDICATIONS - 1.- Procédé de préparation de 4-endo-tricyclo(5,2,1,02,6-endo)- décylamine stériquement homogène, caractérisé par le fait que l'on réduit électrochimiquement un composé de la formule dans laquelle X représente H, OH ou OCOR et R un reste alkyle inférieur comportant j à 4 atomes de carbone. 2.- Procédé selon la revendication 1, dans lequel on effectue la réduction électrochimique au contact d'une cathode de mercure ou d'amalgame. 3.- Procédé selon la revendication 2, dans lequel on exécute en continu la réduction cathodique. 4.- Procédé selon l'une des revendications 2 et 3, dans lequel le composé à réduire cathodiquement est l'oxime (I - OH).