Brevet FR2298527A1 — publié le 19760820

La préparation des acétals du méthylglyoxal par réaction du méthylglyoxal avec un alcool en présence d'un catalyseur acide est décrite dans le brevet des E.U.A. N0 2.421.559. On obtient la substance de départ nécessaire pour cette synthèse, le méthylglyowal, par oxydation de l'acétone par l'anhydride sélénieux (brevet des E.U.A. No 1.955.890), par oxydation partielle du propylèneglycol (brevet des E.U.A N0 2.339.347) ou par transformation catalytique acide de la dihydroxyacétone (brevet allemand NO 1.914.037, brevet britannique Nb 1.234.685 et brevet des E.U.A. NO 3.607.943).Encore un autre procédé de préparation des acétals du méthylglyoxal demande la réaction de l'acétone avec un alcool et un agent de nitrosation en présence d'un catalyseur acide (brevet des E.U.A. N0 3.478.060). Le brevet des E.U.A. No 2.421.559 décrit que l'omission d'un solvant organique non miscible à l'eau et l'utilisation du monoalcool comme solvant entraient la formation de quantités importantes d'esters alkyliques indésirés d'un acide a-alcoxy-propionique et du double acétal dialkylique du méthylglyoxal. Le présent procédé en une étape qui utilise de préférence un excès d 1alcanol évite de manière surprenante la production de ces sous-produits ou de ces produits indésirables. Les composés de la présente invention sont particulièrement intéressants par la synthèse de promoteurs de croissance, par exemple dans la synthèse de quinoxaline-di-N-oxydes antibactériens, La présente invention concerne un procédé en une étape permettant de synthétiser les acétals de méthylglyoxal å partir de dihydroxyacétone où l'on fait réagir la dihydroxyacétone avec un alcanol en présence de quantités catalytiques d'une résine échangeuse de cation obtenue à partir d'acides forts ayant un pK inférieur à environ 1.Pour les besoins de la présente invention, le pK est défini comme le logarithme négatif de base 10 de la constante d'équilibre K déterminée à 35 C. Les acides minéraux en eux-memes peuvent etre utilisés comme catalyseur, par exemple l'acide sulfurique. L'acétal résultant est ensuite obtenu par des modes opératoires classiques d'extraction et de distillation. L'eau est un produit de cette réaction, mais son enlèvement continuel n'est pas iécessaire. Les impuretés présentes dans la dihydroxyacétone de départ ne genent pas la réaction. La réaction est illustrée de manière générale combe suit dans laquelle R est un groupement alkyle ayant de 1 à 4 atomes de carbone. Comme l'homme de l'art le verra facilement, le présent procédé marche également quand on utilise comme réactif un alcanol ayant jusqu'à iO atomes de carbone. De meme, les alcanols ayant comme substituant une partie non réactive sont également considérés dans la présente invention. Les résines échangeuses de cation utilisées dans le présent procédé sont celles à base d'acides forts comme définis ci-dessus et elies sont généralement utilisées à raison de I à 10 % par rapport au poids de la dihydroxyacétone. Des exemples des résines qui conviennent pour la présente invention sont le polystyrène sulfoné, et le copolymère styrène sulfond-diNinylbenzbne Normalement, on effectue la réaction en l'absence de solvant. Cependant, on peut utiliser un solvant non réactif comme le benzène, l'hexane ou le chloroforme. On utilise l'alcanol au moins en quantité équivalente par rapport à la dihydroxyacétone (2 moles - 1 mole), cependant on préfère utiliser un excès compris entre 2 moles et 200 moles, une quantité cinq fois équivalente étant particulièrement préférée (10 moles - 1 mole), Une caractéristique surprenante de l'invention est que l'on peut utiliser l'alcanol en excès pour servIr à la fois de réactif et de solvant de la réaction. Une large gamme de températures est possible pendant la réaction et elle va d'environ 50 à 1500C mais est de préférence d'environ 60 à 1200C. On effectue la réaction à la pression atmosphérique, à une pression supérieure ou à une pression inférieure à la pression atmosphérique. Le traitement du mélange réactionnel résultant est effectué d'une manière routinière par distillation ou par extraction du mélange réactionnel avec un solvant non miscible à l'eau comme le chlorure de méthylène, après addition d'eau au mélange réactionnel. On obtient les acétals de l'invention à une pureté supérieure à 98 %, et de manière surprenante ils ne sont pas contaminés par un quelconque sous-produit indésirable comme le 1,1,2,2-tétraalcoxypropane ou un ,-dialcoxypropionate d'allyle comme cela a lieu avec la mise en oeuvre de la technique antérieure mentionnée précédemment. Les exemples suivants sont des illustrations de la présente invention. EXEMPLE 1 Méthylglyoxal-diméthylacétal On chauffe à 65-70 C pendant 16 heures un mélange de 90 g de dihydroxyacétone, de 270 ml de méthanol et de 9 g dune résine cationique de polystyrène sulfoné sous forme acide On enlève la résine catalyseur par filtration et on dilue le filtrat avec de l'eau puis on extrait avec du chlorure de méthylène. La distillation de l'extrait au chlorure de méthylène donne le diméthylacétal avec un rendement de 82 % et une pureté de 98 %. EXEMpLE 2 On effectue la réaction de ltExemple 1 à 1000C dans un récipient sous pression pendant 4 heures. A ce moment, une analyse par chromatographie en phase gazeuse du mélange réactionnel en utilisant le toluène comme étalon interne indique un rendement de 96 %. On obtient un rendement en produit isolé de 80 % par extraction et distillation comme effectuées dans ltexemple 1. EXEMPLE 3 Méthylglyoxal-di-n-propylacétal (1,1-di-n-propoxy- 2-propanone) On chauffe à 800C-900C pendant 5 heures un mélange de 36 grammes de dihydroxyacétone, de 200 ml de l-propanol et de 4 g de résine cationique de polystyrène sulfoné On enlève la résine catalyseur par filtration et on extrait et on distille le mélange réactionnel comme décrit dans l'Exemple 1, pour obtenir le propylacétal isolé. EXEMPLE 4 Méthylqîvoxa l-di-n-butvlacétal {1 11-di-n-butoxv-2 opanone) On chauffe à 900C - 110 C pendant 4 heures un mélange de 30 g de dihydroxyacétone, de 100 ml de l-butanol et de 2 g d'une résine cationique de polystyrène sulfoné. On enlève par filtration la résine catalyseur et on extrait le filtrat que l'on distille comme décrit dans l'Exemple 1 pour obtenir le butylacétal. Les rendements et les données de caractérisation d'exemples représentatifs de produits préparés par ce mode opératoire sont donnés dans le Tableau I. TABLEAU I Synthèse de 1, l-dialcoxy-2-propanones (H3C-CO-CH-(OR)2) % de rendement R Essai NO substituant CPG Isolé p.ev RMN (CDC13, TMS) 1 CH3- 96 82 820 (70 mm! 2,2 (S,3H), r 2,4 (S,6H), et 4,43 (S,1H). 2 C2H5- 99 C2 82(5Omm) 1,23 (T,6H), 2,2 (S,3H), 3,7 (M,4H), 4,53 (S,1H) 3 CH2CH2CH2- 98,5 90 820(14mu) 0,91 (T,6H) 1,57 (M,4H) 2,15 (S,3H) 3,55 (M,4H) et 4,5 (S,lH). 4 CH3 CH- 98 85 590(14mm) 1,1 (paire de doublets, CH3 12H), 2,11 (S, 3H) 3,86 (M,2H), et 4,55 (S, 14H). 5 CH3CH2CH2CH2- 95 90 920(29mu) 0,93 (M,) et 1,5 (M, au total 14H), 2,15 (S, 3H), 3,61 (M,4H) et 4,5 (S,lH). R E V E N D I C A T I 0 N S 1. procédé de synthèse d'un composé de formule CH3COCH(OR)2 dans laquelle R est un groupement alkyle ayant de 1 à 4 atomes de carbone, qui comprend l'étape consistant à faire réagir à environ 50 - 15O0C la dihydroxyacétone avec au moins une quantité équivalente d'un alcanol ayant de 1 à 4 atomes de carbone, en présence d'une quantité catalytique d'une résine échangeuse de cation obtenue à partir d'un acide ayant un pK inférieur à 1. 2. procédé selon la revendication 1, où la résine échangeuse de cation est choisie dans le groupe formé du polystyrène sulfoné et des copolymères styrène sulfoné-divînylbenzène. 3. Procédé selon la revendication 1, où on maintient la teppé rature à environ 60-l200C pendant la réaction. 4. Procédé selon la revendication 1, où l'on utilise le catalyseur à raison de 1 à 10 % du poids de la dihydroxyacétone. 5. Procédé selon la revendication 1, où on utilise l'alcanol en excès par rapport à la quantité équivalente compris entre 2 et 200 moles. 6. procédé selon la revendication 1, où l'on utilise 10 moles d'alcanol par mole d'hydroxyacétone.