Brevet FR2221424A1 — publié le 19741011

La présente invention est relative à un nouveau procédé d'alkylation des cyclopentadiènes. Elle est plus particulièrement relative à l'alkylation des cyclopentadiènes en position 5 qui r épondent à la formule I ci-après Les dérivés 5-alkyle's des cyclopentadiènes constituent des produits intermédiaires importants dans de nombreuses synthè Bes organiques. L'importance de ces dérivés s'est accrue de manière considérable depuis qu'ils constituent des intermédiaires dans la synthèse des Prostaglandines. E.J.COREY et Collaborateurs ont décrit (J. of Am.Soc. 91 p.5675 (1969) et J. of Am. Soc., 24 Mars 1971), plusieurs voies aboutissant à des 5-alkyl-cyclopentadiènes. Signalons en particulier les réactions II et III qui font appel au Sodium-cyclopentadiène, au chlorure de méthoxyméthyle (réaction II) et au Lithium-cyclopentadiène et au bromure de méthoxy-méthyle. Dans ces deux cas, non seulement les rendements sont loin d'être quantitatifs, ce qui est déjà un inconvénient en soi, mais de plus, fait beaucoup plus grave, il se forme l'isomère 1 qui ré pond à la formule Iv ci-après ce qui nécessite,en plus, des étapes de purification et de séparation. En outre, aussi bien le Sodium-cyclopentadiène que le Lithium-cyclopentadiène sont très instables, d'où la nécessité de procéder à la synthèse (réaction II ou III) aussitôt après leur préparation. E.J. GORET et son équipe ont amélioré cet état de choses en partant de Thallium-cyclopentadiène, suivant la réaction V Cette réaction donne déjà beaucoup moins d'isomère 1, mais sa durée est plus longue (16 à 20 heures de réaction au lieu de quelques heures) et surtout elle présente un inconvénient notable: le Thallium ainsi que tous ses sels sont élminemment toxiques: "Le Thallium et ses sels ont une toxicité rappelant celle du "mercure, du plomb et de l'arsenic.La dose mortelle est infé "rieure à 0,02 g par kg " (Traité de Pharmacie Chimique de P. LEBEAU et M.M. JANOT, Tome I, p. 652). La présente invention a en conséquence pour but de pourvoir à un nouveau procédé d'alkylation des cyclopentadiènes et plus particulièrement d'alkylation en position 5 (cf. formule I ci-dessus), qui répond mieux aux nécessités de la pratique que les procédés visant au même but antérieurement connus, notamment en ce qu'il fait appel à des composés peu ou pas toxiques, en ce que la réaction a un rendement supérieur ou égal à 90 %, en ce qu'il se forme à peine 1 à 2 % d'isomère 1, et en ce que la réaction ne dure pas plus d'une heure. La présente invention a pour objet un procédé de préparation de dérivés 5-alkylés de cyclopentadiènes, caractérisé en ce que l'on fait réagir des cyclopentadiénures des métaux de Terres Rares sur des composés de formule générale R X suivant la réaction où Ln est un Métal du groupe des Lanthanides ou Terres Rares, R représente un groupement alkyle ou méthoxyalkyle - CH2 - O - CH2 - R', R' étant soit de l'hydrogène, soit les groupements alkyle, aryle, alkaryde substi tués ou non, et X représente le groupement méthane - - sulfo ("mésylate") ou toluène-sulfonate ("tosylate") ou bromooluene-sulfonate 1"Brosylate") ou un atome d'halogène Suivant un mode de réalisation avantageux du procédé qui fait l'objet de la présente invention, la réaction d'alkylation a lieu dans un solvant appartenant au groupe constitué par l'éther le diméthoxyéthane et le tétrahydrofurane. Suivant un autre mode de réalisation avantageux du procédé qui fait l'objet de la présente invention, la réaction a lieu à des températures comprises entre -40 et -150C. Suivant un troisième mode de réalisation avantageux du procédé qui fait l'objet de la presente invention, le cyclopenta diènçe~dedépart est le cyclopentadiènure de Lanthane qui est le moins cher à préparer et très stable à la conservation. CVoir Birmingham et Wilkinson: JACS 76 (1954) p.6210 et JACS 78 (1956) p. 420, Les dérivés 5-alkylés de cyclopentadiènes ne sont pas isolés, mais la réaction de synthèse se poursuit par addition de chlorure de 2-ChloroacrySçyle ou de 2-ChloroaCylonitrile (réactions de Diels-Alder). Le produit habituellement isolé est la 7-synméthyl-2-norbornène-5-one ( cf. E.J.CQREY et al. dans JACS du 24 Mars 1971). La présente invention pourra être mieux comprise à l'aide du complément de description qui va suivre, dans lequel on trouvera des exemples de mise en oeuvre du procédé objet de la présente invention. I1 doit être bien entendu toutefois que ces exemples sont donnés uniquement à titre d'illustration de l'objet de l'invention, mais n'en constituent en aucune manière une limitation. Tous ces exemples s'arrêtent à la formation du dérivé 5-alkylé des cyclopentadiènes, étant bien entendu que la réaction de synthèse se poursuit à la manière usuelle. EXEMPLE 1 On dissout 11,3E g,soit 0,034 M,de tris-cyclopentadiénure de Lanthane dans 100 ml de tétrahydrofurane parfaitement sec. L'opération s'effectue sous atmosphère d'azote. On refroidit alors la solution à -20 à -220C (Carboglace + Cul4 ), et on ajoute sous bonne agitation et en 20 minutes, 11,01 g,soit 0,10 M,du méthane-sulfonate de méthyle ( CH3 - OS02 CH3 ). L'addition terminée, on poursuit l'agitation 1 heure encore, sous atmosphère d'azote. La formation du 5-méthyl-cyclopentadiène est pratiquement stoechiométrique. EXEMPLE 2 On opère très exactement comme dans l'exemple 1, mais à la place du méthane-sulfonate de méthyle on ajoute 18,62 g de p-toluène-sulfonate de méthyle. EXEMPLE 3 On opère comme dans l'exemple 1, mais à la place de méthane-sulfonate de méthyle on ajoute 14,02 g de méthanesulfonate de méthoxyméthyle. Le dérivé obtenu est le 5-méthoxyméthylcyclopentadiène. REVENDICATIONS 1) Nouveau procédé d'alkylation des cyclopentadiènes en position 5, caractérisé en ce que l'on fait réagir des cyclopenta- diénures de métaux de Terres Rares sur des composés de formule générale R X, suivant la réaction où Ln est un Métal du groupe des Lanthanides ou Terres Rares, R représente un groupement alkyle ou méthoxyalkyle - CH2 - O - CH2 - R' R' étant soit de l'hydrogène, soit les groupements alkyle, aryle, alkaryle substi tués ou non, et X représente le groupement néthane-sulfonate ("mésylate") ou Toluène sulfonate ("Tosylate") ou bromo-Toluène sulfonate ("brosylate") ou un atome d'halogène. 2) Procédé selon la Revendication 1, caractérisé en ce que la réaction d'alkylation a lieu dans un solvant appartenant au groupe constitué par l'éther, le diméthoxyéthane et le tétrahydrofurane. 3) Procédé selon la Revendication 1, caractérisé en ce que la réaction d'alkylation a lieu à une température comprise entre -40 et -150C. 4) Procédé selon l'une quelconque des Revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le cyclopentadiénure métallique est le cyclopentadiénure de Lanthane.