Brevet FR2359807A1 — publié le 19780224

La présente invention est relative à un nouveau procédé d'alkylation de composés carbonylés. Plusieurs méthodes d'alkylation, et plus précisément d'&alpha;-alkylation des cétones, ont été proposées récemment. C'est ainsi que l'on connaît un procédé d'&alpha;-alkylation de cétones par des oléfines électrophiles en opérant en présence d'une base, qui est un procédé qui s'applique de façon générale à toutes les cétones, mais dont les rendements sont très bas, en particulier lorsque l'on cherche à obtenir un produit monoalkylé (5 à 1O*)J en raison des réactions secondaires de self-condensation et de polyalkylation [Cf. en particulier ARAI et alia C.A. 56 (1962) p. 8585 et ROSS et alia J. ORG. CHEM. 29 (1964) p. 2341 STORK, TERREL et SZMUSZKOVICZ J. AM. CHEM. SOC. 76 (1954) p. 2029 ont proposé une méthode (qui porte le nom de méthode de STORK) qui consiste en l'addition d'énamines aux oléfines électrophiles; cette méthode donne lieu à des rendements beaucoup plus satisfaisants, mais n'est pas applicable dans tous les cas t en particulier elle ne permet pas l'alkylation de l'acétone. M. PFAU et C. RIBIERE ont proposé (Bull. Soc. Chim. de France, 1971 n 7, p. 2584) un perfectionnement à cette méthode d'alkylation de composés carbonylés, qui consiste à préparer les produits d'addition d'estersoC, ss- éthyléniques et d'imines (ou de tautomères énaminés d'imines) avec d'excellents rendements (de l'ordre de 86 %). J. FERARD-BRUNNER, M. KERAVEC et P.F. CASAIS ont décrit dans C.R. Acad Sc. PARIS, t. 274, p. 2111-2114 (1972) la synthèse de quelques polycétones-Ù; cette synthèse fait appel, notamment, à la formation de cyclopentanols qui, par déshydratation, donnent lieu à des cyclopentènes, qui, soumis à un traitement d'ozonation, permettent d'obtenir les polycétones- Ù recher- chées. Toutefois cette méthode comporte un grand nombre d'étapes, dont certaines constituent des opérations délicates à réaliser, qui la rendent longue et conteuse, et il ne semble pas que son application soit généralisable a' IJaîkylation des céto nes. La présente invention a en conséquence pour but de pourvoir à un nouveau procédé d'alkylation des composés carbo nylés par des composés carbonylés&alpha;, ss-éthyléniques, qui répond mieux aux nécessités de la pratique que les procédés précédemment connus, notamment en ce qutil s'agit d'un procédé d'alkylation des cétones applicable dans la généralité des cas et qui permet d'obtenir de très hauts rendements.De plus, le procédé suivant l'invention permet, par un choix judicieux des conditions expérimentales, de diriger et d'orienter la synthèse soit vers la dialkylation en&alpha;, &alpha;', soit vers la monoalkylation, soit vers l1alkylation-aldolisation, soit vers l'alkylation-aldolisation-crotonisation, sans jamais aboutir à des produits de selfcondensation ou à des polyalkylations, ce que l'Art antérieur ne permettait pas d'obtenir. La présente invention a pour objet un procédé d'alkylation de composés carbonylés, caractérisé en ce que l'on obtient des composés carbonylés alkylés en réalisant la réaction d'addition d'une imine de composés carbonylés sur un composé carbonylé , - éthylénique. Selon un mode de réalisation avantageux du procédé qui fait l'objet de la présente invention à la suite de la réaction d'addition d'une imine de composés carbonylés sur un composé &alpha;, ss- éthylènîque, l'on effectue l'hydrolyse et la neutralisation de l'amine formée au cours de la réaction susdite. Selon une disposition avantageuse de ce mode de réalisation, le traitement d'hydrolyse et de neutralisation est effectué à l'aide d'un acide minéral, tel que l'acide sulfurique de iréférence. Selon une autre disposition avantageuse de ce mode de réalisation, le traitement d'hydrolyse et de neutralisation est effectué à l'aide d'une résine échangeuse d'ions. Conformément à cette disposition de l'invention, l'hy- drolyse et la neutralisation de l'amine sont effectuées à l'aide d'une résine échangeuse d'ions acide. L'on effectue, de préférence, l'hydrolyse et la neutralisation de l'amine en présence d'un excès de résine échangeuse d'ions. Selon encore une autre disposition avantageuse de l'invention, la résine échangeuse d'ions mise en oeuvre est mise en suspension dans une solution aqueuse saturée de chlorure de so dium. ConÎormément à la présente invention, le composé carbo nylé&alpha;, ss-éthylénique mis en oeuvre est, de préférence, la méthyl vinylcétone. Conformément à l'une des dispositions de l'invention, l'imine de composé carbonylé mise en oeuvre est une imine de l'acétone ou la N-isopropylidène-isopropylamine qui répond à la formule 1 ci-après t ou bien elle peut Autre avantageusement, mais non limitativement, choisie parmi les imines de cétones&alpha;, ss - éthyléniques telles que, par exemple, une imine de l'acétophénone, une imine de l'isobutyraldéhyde, etc... Suivant un mode de réalisation du procédé qui fait l'objet de la présente invention, l'on met en oeuvre la méthylvinylcétone et l'imine d'un composé carbonylé dans un rapport molaire de l'ordre de 0,25, pour réaliser une monoalkylation ou une monoalkylation-aldolisation-crotonisation. Suivant un autre mode de réalisation du procédé qui fait l'objet de la présente invention, la méthylvinylcétone et une imine de composé carbonylé sont mises en oeuvre dans un rapport molaire inférieur ou égal à 1, pour réaliser une réaction dialkylation-aldolisation. Suivant encore un autre mode de réalisation du procédé qui fait l'objet de la présente invention, la méthylvinylcétone et une imine de composé carbonylé sont mises en oeuvre dans un rapport molaire égal ou supérieur à 2, par exemple de l'ordre de 3, pour réaliser une réaction de dialkylation alpha;, &alpha;'. La présente invention a également pour objet les composés issus du procédé conforme à l'invention, qu'ils aient été signalés dans la littérature antérieure, ou qu'il s'agisse de produits nouveaux, comme ctest notamment le cas de lthydroxy-3- méthyl-3-cyclohexanone qui répond à la formule Il ci-après : de la benzoyl-5 nonanedione- 2,8 qui répond à la formule VII1 ci-après CH3-CO-(CH2)2-CH(CO-Ph)-(CH2)2-CO-CH3 (VIII) et du diméthyl-2,2-oxo-5 hexanal qui répond à la formule IX ciaprès s OHC-C(CH3)2-(CH2)2-CO-CH3 (IX) Outre les dispositions qui précèdent, l'invention comprend encore d'autres dispositions, qui ressortent de la doscription qui va suivre. La présente invention vise particulièrement les procédés de fabrication de composés carbonylés alkylés, conformes aux dispositions qui précèdent, ainsi que les moyens propres à la mise on oeuvre de ces procédés, et les procédés d'ensemble dans lesquels sont inclus les procédés conformes à la présente invontion et les appareillages et installations dans lesquels ces derniors sont mis en oeuvre. La présente invention pourra être mieux comprise à l'aide du complément de description qui va suivre, dans lequel on trouvera différents exemples de préparation de produits d'alkylation de cétones, mais il doit être bien entendu toutefois que les exemples décrits dans ce qui va suivre, sont donnés uni quement à titre d'illustration de l'objet de l'invention et n'en constituent en aucune manière une limitation. Exemple 1 s Préparation de l'undécane-trione-2, 6, 10 do formule III: CH3CO(CH2)3CO(CH2)3COCH3 (III) On mélange à -15 C, 46,1 g, soit 0,66 mole, de méthyl vinylcétone et 33 g, soit 0,33 mole, d'imine de formule I i prdalablement refroidies. Le mélange est laissé à cette température pendant 8 jours au repos. Au bout de ce temps, on effectue l'hydrolyse avec 50 ml d'acide sulfurique à 5 % pendant 4 heures et à OOC. On sépare la couche organique, puis l'on blimine la partie volatile dans un évaporateur rotatif sous vide. Le résidu cristallise au repos, à froid. On obtient 38 g (soit un rendement de 58 %) de undécanetrione-2, 6, 10. Le produit obtenu fond à 930C. Le spectre infrarouge (dans du CHCl3): Le spectre UV (dans l'éthanol) t 275 nm; #= 194. Exemple 2 s Préparation de l'heptanedione-2, 6 de formule IV t CH3CO(CH2)3COCH3 (IV) On mélange à -15 C, 70 g (1 mole) de méthylvinylcétone avec 396 g (4 moles) d'imine de formule I: (CH3)2C=N-CH(CH3)2 (I) préalablement refroidies. Le mélange est laissé à - 15 - - 200C dans le congélateur pendant une semaine. Au bout de ce temps on hydrolyse par H2SO4 à 5 % à 0 C. L'hydrolyse terminée, on extrait à ltéther. Après séchage et évaporation, on obtient lshep- tanedione - 2,6 cristallisée, incolore, se conservant sans altération à la température ambiante. Exemple 3 : Préparation de l'hydroxy-3-méthyl-3-cyclohexanone de formule Il 46,8 g (soit 0,61 mole) de MVC et 66,5 g (soit 0,61 mole) d'imine de formule I t sont mélangées, refroidies à 40C et conservées 8 jours à cette température. On élimine à l'évaporateur rotatif sous vide toute fraction volatile. On refroidit à 0 C et on acidifie avec H2SO4 à 10 % jusqu'à pH 3,5. On sature ensuite avec NaCl et on extrait au chlorure de méthylène.Après séchage et évaporation on distille le résidu et obtient 35,2 g (soit un rendement de 41 %) l'hydroxy-3-méthyl-3-cyclohexanone de formule Il s - Eb. (0,5 mm) : 73-750C - IR (film) 3420 cm1 (OH); 1710 cm-1 (C= O) -RMN (CCl4): #3,59 (1 H, S déplacé avec F3CCOOH, OH): 1,45 - 2,50 (8 H, m avec 2 d à 2,00 et 2,40, système AB par tiellement masqué, I = 12 Hz, CH2); 1,26- (3 H, S, CH3) - Uv (éthanol) : fin d'absorption à 215 nm max. 285 nm, #30 (n#*) Exemple 4 s Préparation de la méthyl-3-cyclohexène-2-one de vor- mule Y 7,01 g (soit 0,1 mole) de MVC sont ajoutés goutte à goutte en une heure à 39,6 g (soit 0,4 mole) d'imine de formule I, chauffée à environ 700. (CH3)2C=N-CH(CH3)2 (I) Le mélange est maintenu encore une demi-heure à cette température puis distillé à la pression atmosphérique. On recupère ainsi 29,5 g d'imine (I). Le résidu de distillation est refroidi à 0t puis hydrolysé et neutralisé par H2S04 10 %. On sature la phase aqueuse avec NaCl puis extrait la phase organi- que avec du chlorure de méthylène. Après séchage sur sulfate de sodium et évaporation on distille le résidu et obtient 5,58 g (soit un rendement de 51 %) de méthyl-3 cyclohexène-2 one de formule (V). Exemple 5 : Préparation de l'undécanetrione-2, 6, 10 de formule III s CH3CO(CH2)3 CO(CH2)3COCH3 (III) Cn mélange à -20 C, 32 e (3 équ.) de méthylvinylcétone et 15 g ti équ.) d'une imine de l'acétone de formule I préalablement refroidies. (CH3)2C=N-CH(CH3)2 (I) Le mélange est laissé cotte température pendant 16 jours au repos. Au bout de ce temps, on effectue l'hydrolyse et la neutralisation de l'isopropylamine libérée, à l'aide d'une résine échangeuse d'ions acide (10 Ç en excès) en suspension dans une solution aqueuse saturée de chlorure do sodium. On agite pondant une heure, puis on laisse réchauffer le mélange à température ordinaire. On filtre le mélange et lave à l'eau. Ensuite, on extrait le mélange solide avec du chlorure de méthy lène i l'on sèche sur du sulfate de magnésium et évapore à sec. On obtient un résidu solide, blanc, d'undécanetrione-2, 6, 10 avec un rendement de 25 à 32 %. Le produit obtenu fond à 93 . Le spectre infrarouge (dans CHCl3): #(C=0) = 1710 cm-1 Le spectre UV (dans C2H5CH): 275 mm; #=194. Exemple 6: Préparation de l'heptanedione-2, 6 de formule IV: CH3CO(CH2)3COCH3 (IV) On mélange, à -15 C, 70 g (1 mole) de méthylvinylcétone (MVC) avec 396 g (4 moles) d'imine de formule I: (CH3)2=N-CH(CH3)2 (I) préalablement refroidies. Le mélange est laissé à -15 C -20 C dans le congélateur pendant une semaine. Au bout de ce temps, on hydrolyse à l'aide d'une résine échangeuse d'ions, comme dans l'exemple I ci-dessus. L'hydrolyse terminée, on extrait à l'éther. Après séchage et évaporation, on obtient l'heptanedione-2,6 cristallisée, incolore, qui se conserve sans altération à la température ordinaire. Exemple 7 : Préparation de la phényl-1 hexanedione-1,5 de for mule VI : Ph-CO-(CH2)3-CO-CH3 (VI) On chauffe à environ 75 C, pendant 12 heures, une solution benzénique de méthylvinylcétone (0,4 M) et d'une imine de l'acétophénone de formule VII (1,6 M). Ph-C(CH3)-N-CH(CH3)2 (VII) On hydrolyse et neutralise la solution à l'aide d'une résine échangeuse d'ions acide en suspension dans un mélange eau-méthanol, en agitant quelques heures. On concentre la solution filtrée, extrait au chlorure de méthylène, sèche et évapore à sec. On obtient ainsi le composé recherché avec un rendement de plus de 55 %. - Point de fusion s 67 - 67,5 C. - IR (nujol): 1712 cm-1 (CH3-CO): 1675 cm-1 (Ph-CO). - Masse: m/e 190 (M+). Exemple 8 s Préparation de la benzoyl-5 nonanedione-2,8 de for mule VIII CH3-CO-(CH2)2-CH(CO-Ph)-(CH2)2-CO-CH3 (VIII) On opère comme à l'exemple 7 ci-dessus, avec la méthylvinylcétone (1,2 M) et l'imine de formule VII (0,4 M), en poursuivant le chauffage pendant 3 jours. Le composé recherché se présente sous la forme d'une huile visqueuse. Le rendement est de 64 %. - IR (film) s 1718 cas (CH3-CO): 1680 cm-1 (Ph-CO) -RMN (CDCl3): (ppm/TMS): 7,85,m,5H (Ph): 3,61,q, J = 6,5 Hz, 1 H (H tert.); 2,37,q, J = 6 Hz, 4 H (CH2-CO); 2,10,s, 6 H (CH3); 2,03 m, 4 H (CH2-CH), Exemple 9 t Préparation du diméthyl-2,2 oxo-5 hexanal (formule IX) OHC-C(CH3)2-(CH2)2-CO-CH3 (IX) On chauffe à environ 750C, pendant 12 heures, une solution benzénique de méthylvinylcétone (1,2 M) et d'une imine de l'isobutyraldéhyde de formule X (1,2 M). (CH3)2CH-CH=N-CH2-CH(CH3)2 (X) On évapore ensuite le solvant, puis l'on hydrolyse et neutralisé avec H2SO4 à 5 %. On agite le mélange 5 minutes, sature de chlorure de sodium, extrait au chlorure de méthylène, sèche sur sulfate de magnésium, évapore le solvant et distille le résidu huileux On obtient le composé recherché avec un rende ment de 48 %. - Eb. (0,8 mm) : 490C - IR (film) : 1722 cm-1 (CO) Ainsi que cela ressort de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes de mise en oeuvre, de réalisation et d'application qui viennent autre décrits de façon plus explicite. Elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes qui peuvent venir à l'esprit du technicien en la matière, sans s'carter du cadre, ni de la portés de la présente invention. REVENDICATIONS 1 - Procédé d'alkylation de composés carbonylés, caractérisé en ce que l'on prépare des composés carbonylés alkylés en réalisant la réaction d'addition d'une imine de composés carbonylés sur un composé carbonylé&alpha;. éthylénique. 20- Procédé selon la Revendication 1, caractérisé en ce que la réaction d'addition d'une imine de composés carbonyles sur un composé, ss -éthylénique est suivie d'une hydrolyse et d'une neutralisation de l'amine formée au cours de ladite réaction d'addition. 30- Procédé selon la Revendication 2, caractérisé en ce que l'hydrolyse et la neutralisation de l'amine sont effectuées à l'aide d'un acide minéral, tel que l'acide sulfurique de préférence. 40- Procédé selon la Revendication 3, caractérisé en ce que l'hydrolyse et la neutralisation de l'amine sont effectuées à l'aide d'une résine échangeuse d'ions. 5 - Procédé selon la Revendication 4, caractérisé en ce que la résine échangeuse d'ions mise en oeuvre est une résine échangeuse d'ions acide. 6 - Procédé selon la Revendication 4, caractérisé en ce que l'on effectue l'hydrolyse et la neutralisation de l'amine en présence d'un excès de résine échangeuse d'ions. 7"- Procédé selon la Revendication 4, caractérise en ce que la résine échangeuse d'ions mise en oeuvre est mise en suspension dans une solution aqueuse saturée de chlorure de sodium. 8 - Procédé selon l'une quelconque des Revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le composé&alpha;,ss-éthylénique mis en oeuvre est la méthylvinylcétone. 90- Procédé selon l'une quelconque des Revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'imine d'un composé carbonylé mise en oeuvre est une imine de l'acétone, la N-isopropylidène-îsopropyl- amine qui répond à la formule I ci-après (CH3)2C=N-CH(CH3)2 (I) iO Procédé selon l'une quelconque des Revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'imine de composés carbonylés mise en oeuvre est une imine de l'acétophénone. 11 - Procédé selon l'une quelconque des Revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'imine de composé carbonylé mise en oeuvre est une imine de l'isobutyraldéhide. 120- Procédé selon l'une quelconque des Revendications 1 à 11, caractérisé en ce que le composé carbonylé&alpha;,ss -éthylénique et l'imine de composé carbonylé sont mises en oeuvre dans un rapport molaire égal ou supérieur à 2, par exemple de l'ordre de 3, pour réaliser une réaction de dialkylation&alpha;,&alpha;'. 13 - Procédé selon l'une quelconque des Revendications 1 à 11, caractérisé en ce que le composé carbonylé&alpha;,ss-éthylé- nique et l'imine de composé carbonylé sont mises en oeuvre dans un rapport molaire inférieur ou égal à 1, pour réaliser une réaction d'alkylation-aldolisation. 140 Procédé selon l'une quelconque des Revendications 1 à 11, caractérisé en ce que l'on met en oeuvre la méthylvinylcétone et l'imine d'un composé carbonylé dans un rapport molaire de l'ordre de 0,25, pour réaliser une réaction de monoalkylation ou de monoalkylation-aldolisation-crotonisation. 15 - Composés carbonylés alkylés obtenus en mettant en oeuvre le procédé selon l'une quelconque des Revendications 1 à 14. 16 - Composé carbonylé alkylé selon la Revendication 15, caractérisé en ce qu'il est constitué par l'hydroxy-3méthyl-3-cyclohexanone qui répond à la formule II ci-après 17 - Composé carbonylé alkylé selon la Revendication 15, caractérisé en ce qu'il est constitué par la benzoyl-5-nonanedione- 2,8 qui répond à la formule VIII ci-après 3-CO-(CH2)2-CH(CO-Ph)-(CH2)2-CO-CH3 (VIII) 18 - Composé carbonylé alkylé selon la Revendication45, caractérisé en ce qu'il est constitué par le diméthyl-2,2-oxo5-hexanal qui répond à la formule IX ci-après OHC-C(CH3)2-(CH2)2-CO-CH3 (IX)