Brevet FR2479213A1 — publié le 19811002

- 1 - - i 2479213 La présente invention concerne un procédé de prépara- tion d'acide pentérnoique Possédant une fonction aldéhyde. L'invention a pour objet un procédé de préparation de l'acide 3-formyl 4-méthyl pent-3ène-1-coque (I) H C CH2Z 3 / H C02H caractérisé en ce que l'on fait réagir, en présence d'une base forte, au sein d'un solvant polaire, un composé de formule générale (II): C = CH SH XZ (II) dans laquelle Z représente un groupement cyano ou un groupe- ment -C02R1, R1 étant un radical alcoyle comportant de 1 à 6 atomes de carbone, R représente un radical alcoyle com- portant de 1 à 6 atomes de carbone ou bien les deux radicaux R représentent ensemble une chaine polymnéthylène comportant de 2 à 3 atomes de carbone, avec une sulfone de formule (III) p /3 so 2(III) dans laquelle R2 et R3 représentent un radical alcoyle linéaire ou ramifié comportant de 1 à 4 atomes de carbone ou R2 et R3 représentent ensemble, avec l'atome de - Il - 2479213 carbone auquel ils sont liés, un homocycle carboné compor- tant de 3 à 6 atomes de carbone, et dans laquelle Y repré- sente un reste aromatique, pour obtenir un composé de for- mule générale (IV) Y R2 H___CH2 -3 -(IV) fH- H2 R H R dans laquelle Y, Z, R, R2 et R3 conservent les significations précitées, fait réagir sur le composé (IV), soit lorsque Z représente un groupe C02R1, un agent basique susceptible de saponifier le groupement -CO2R1 pour obtenir l'acide correspondant de formule (V), OR- 3) (V) O \ R dans laquelle Y, R, R2 et R3 conservent les significations précitées, soit lorsque Z représente un groupement cyano, un agent d'hy- drolyse susceptible de transformer le nitrile en acide, pour obtenir également l'acide de formule (V), fait réagir sur le composé de formule (V) un agent acide susceptible d'hydroly- ser la fonction acétalique de la molécule, obtient un com- posé de formule (VI): -3- Y R2 R (VI) HO et le soumet à l'action d'un agent basique pour obtenir l'acide 3-formyl 4-méthyl pent-3-ène-1-oique (I) désiré. L'invention a notamment pour objet un procédé de pré- paration de l'acide 3-formyl 4-méthyl pent-3-ène-1-oique, caractérisé en ce que le substituant Y de la formule (III) représente un radical phényle, tolyle ou xylyle. Dans le procédé selon l'invention, de préférence, la base forte en présence de laquelle on fait réagir le compo- sé (II) avec le composé (III) est choisie dans le groupe constitué par les alcoolates alcalins, les hydrures alcalins, les amidures alcalins, le phényl lithium et les alcoyls li- thiens et le solvant polaire au sein duquel on fait réagir le composé de formule (II) et le composé de formule (III) est choisi dans le groupe constitué par le diméthylsulfoxy- de, le diméthoxyéthane, le diméthyl formamide, le tétra- hydrofuran, l'hexaméthylphosphoro triamide utilisé pur ou en mélange avec des hydrocarbures aromatiques monocycliques ou des cycloalcanes et un mélange de ces solvants, l'agent basique susceptible de saponifier le groupement -C02R1 pour obtenir le composé de formule (V) est un hydroxyde alcalin en solution hydroalcoolique, l'agent d'hydrolyse du groupe- ment cyano du composé de formule (IV) est également un hydro- xyde alcalin en solution hydroalcoolique mais que l'on utili- se en solution plus concentrée et dans un temps plus long que pour le groupement ester. Dans le procédé de l'invention, de préférence, l'agent acide susceptible d'hydrolyser la fonction cétal du compo- sé (V) est choisi dans le groupe constitué par des acides forts à l'état de trace tel que l'acide sulfonique, l'acide chlorhydrique, l'acide paratoluènesulfonique, en milieu acétoniaue et aqueux et l'agent basique aue l'on fait agir sur le composé de formule (VI) est un carbonate al- calin, L'invention a également pcur objet à titre de produits nouveaux et notamment de produits nécessaires à l'exécution du procédé de l'invention les composés dont les noms suivent: - composés de formule générale (IV) Y I)o R2. $ R3 R2z i -R3 (IV) R R dans laquelle Y, Z, R, R2 et R3 conservent les significations précitées, - composés de formule générale (V) Of (V) )2H formule dans laquelle Y, R, R2, R3 conservent les significa- tions précitées, - composés de formule générale (VI) - 4 - - 5 2479.213 o0,-s----=>o R2 -..!R3 R 2 ---t-RD (VI) H formule dans laquelle Y, R2 et R3 conservent les significa- tions précitées. L'acide 3-formyl 4-méthyl pent-3-ène-1-oique obtenu selon le procédé de l'invention est particulièrement utile parcequ'il permet de préparer des composés de formule- H3C CH3 (Vii) R40 formule dans laquelle R4 représente un atome d'hydrogène ou le reste d'un alcool R10H par exemple selon le procédé de la demande française intitulée, acide penténoique substitué, son procédé de préparation et son application à la prépara- tion de dérivés cyclopropaniques substitués, déposée en France le 6 Juin 1979, sous le numéro 79 14425. Les compo- sés (VII) servent, notamment à préparer les acides d'esters insecticides très actifs. Les composés de formule: H3 /CH 3 I 3 (VII) dans laquelle R4 conserve la signification précitée peuvent être préparés selon cette demande en. suivant le schéma ci- après t 1t HX (hydracide) FIHX (h-alogénure de lithium) R40H, chiral ou achiral H34 R43 agent basique I - 6 - - ?- 2479213 H3C CH3 R4 dédoublement éventuel H3 CH3 3 53 R 0 t(VII) L'exemple ci-après illustre l'invention sans la limiter. Exemple I.: Acide 3-formyl 4-méthyl pent-3-ène-1-oliaue. Stade A: 4-aratolvl sulfonXl 4-méthyl 3-diméthoxy Méthvl pentane nitrile. Dans 40 cm3 de tétrahydrofuran, on introduit 7,79 g de paratolyl isopropyl sulfone, refroidit à -20, 30 C, ajoute 22,5 cm3 de solution benzenique de n-butyl lithium à 1,75M1-1 agite, refroidit à -60, -70 C et introduit une solution de -5gdediméthyl acétal P-cyanoacroleine dans 30 cm3 de têtra- hydrofuranne, agite pendant 40 minutes à -60, -70 C puis pendant 1 heure 30 minutes à -30/-35 C, verse le mélange réactionnel sur une solution aqueuse glacée de dihydrogéno- phosphate de sodium, extrait au benzène, concentre à sec sous pression réduite, chromatographie le produit brut et obtient 8,33 g de 4-paratolyl sul-fonyl 4-méthyl 3-diméthoxyméthyl pentane nitrile, F = 99 C. Spectre IR (chloroforme) absorption à 2240 cm-1 attribuée au C - N absorption à 1593 cm-1 _ 1490 cm-i1 attribuées aux noyaux aromatiques, absorption à 1307 cm-1 _ 1295 cm-1 _ 1142 cm-1 attribuées au S02, Spectre de RMN (deuterochloroforme) pic à 1,35 p p m attribué aux méthyles géminés, -8- pic à 2,46 p p m attribué aux hydrogènes du méthyl du tolyle pics à 2,75 p p m attribués aux hydrogènes en a et B du nitrile, pic à 3, 4 p p m attribué aux hydrogènes des méthoxy, pic à 4,7 p p m attribué à l'hydrogène en a des méthoxy, pics à 7,3, 7,5 p p m attribués aux hydrogènes aromatiques en position 3 et 5du radical paratolyl, pics à 7,7, 7,9 p p m attribués aux hydrogènes en position 2 et 6 du paratolyle. Stade B: Acide 4-raratolvl sulfonyl 4-mét-yl 3-diméthoxy mé_neX_2entanoîaue. Dans 200 cm3 d'une solution à 50% en volume de soude 2N dans l'alcool éthylique, on introduit 4,98 g de 4-para- tolyl sulfonyl 4-méthyl 3-diméthoxy méthyl pentar.e nitrile, porte le mélange réactionnel au reflux, l'y maintient pen- dant 110 heures, extrait au chlorure de méthylène les pro- duits non acides, acidifie à pH 2 la phase aqueuse avec de l'acide oxalique, extrait la phase aqueuse ainsi acidifiée au chlorure de méthylène, concentre à sec les liqueurs chlorométhyléniques sous pression réduite et obtient 4,5 g d'acide 4-paratolyl sulfonyl 4-métyl 3-diméthoxy méthyl pentanoique F = 1440C. Srectre IR (Chloroforme) Absorption à 3510 cm-1 attribuée à l'OH acide (monomère + dimère.) Absorption à 1745 cm-1 attribué à - de l'acide monomère, Absorption à 1711 c-' attribuéeà - de l'acide dimère, Absorption à 1606 cm-1 1425 cm-1 attribuée aux noyaux aro- matiques, Absorption à 1289, 1148, 1128 cm-1 attribuée à -S02. SDectre RMN (deuterochloroforme) pics à 1,31 - 1,36 p p m attribués aux méthyles géminés, pic:i 2,46 p p m attribué aux hydrogènes du méthyle du para- tolyle, pics à 2,66 - 3,08 p p m attribués aux hydrogènes en a et 5 du carboxyle, pics à 3,29 - 3,38 p p m attribués aux hydrogènes des méthoxy, - 9 - 9- - 2479213 pics à 4,4 - 4,46 p p m attribués à l'-ydrogène en C des réet'-oxy, pics à 7,3 - 7,4 p mn attribués aux hydrogènes er. 3 et en 5 du paratolyl, pics à 7,75 - 7,9 p p m attribués aux hydrogènes en 2 et 6 du paratolyle. Stade C:dl trans 4(2-Daratolyl sulfor.1_2ro-2-yl) 5- ZydoI étrah.ydro-furan-2-one.; Dans un mélange de 14 cr.3 d'acétone et de 20 cm3 de solution aqueuse d'acide chlorhydrique-N, on introduit 1 g d'acide 4-paratolyl sulfonyl 4-méthyl 3-diméthoxy méthyl pentanoique, porte le mélange réactiomnnel au reflux, main- tient le reflux pendant 4 heures, extrait au chlorure de méthylène, concentre les liqueurs chlorométhyléniques à sec par distillation sous pression réduite et obtient 0,793 g de dl trans 4(2-paratolyl sulfonyl prop-2-yl) 5-hydroxy tétra- hydrofuran-2-one. Spectre IR (chloroformne) Absorption à 3580 cm-1 attribuée à lOH associé, Absorption à 1785 cm-1 attribuée à C de la T lactone g Absorptions à 1595 cm-1 _ 1488 cm-1 attribuées aux noyaux aromatiques, Absorption à 1310 cm-1, 1300 cm-1 1125 cm-1 attribuées au SO2. Stade D: Acide 3-formyl 4-méthzl -ent-3-ène 2-olue. Dans une solution de 20 cm3 d'eau et de 2,4 cm3 de méthanol, on introduit 0,788 de dl trans 4(2-paratolyl sul= fonyl prop-2-yl) 5-hydroxy tétrahydrofurar-2-one, agite à - 5 C, ajoute 0,790 g de carbonate de sodium, agite pendant 2 heures à 200C, extrait à l'éther éthylique les impuretés organiques non acides, acidifie la phase aqueuse à pH = 3,5 à l'aide d'une solution chlorhydrique aqueuse 1N, extrait la phase aqueuse au chloroforme, concentre les liqueurs chloroformiques à sec par distillation sous pression réduite et obtient 0,310 g d'acide 3-formyl 4-méthyl pent-3-ène-1- olque, F = 102 C. Soectre de RMN (deutérochloroforme) pics à 2,0 et 2,26 p p m attribués aux méthyles, pic à 3,38 p p m attribué aux hydrogènes en 2, - 10 - pic à 10,13 p p m attribué à l'hydrogène du formyl. ExemDle Il: Acide 3-formvyl 4-méthy. rent-3-ène-1-o7oue. Stade A: 4-maratoluène sulfonyl 4-méthi 3- eméthoxv méth-Xl -oentanoate de mét-ole. Dans 13 cn3 de té-ra' drouran, on rtrduit 1,2 z de oara-tolyl issroryl sulfzne, intrultà -70oC 3,' z= d'une solution de butyl-lit ium dans l'hexane à 1,95 mole/ litre, agite pendant 15 minutes, ajoute lentement I g de l'ester méthylique de l'acide (E) 4,4-diméthoxy 2-butène en solution dans 20 cm3 de tétrahydrofuran, agite pendant 1 heure à - 70 C, verse le mélange réactionnel sur une so- lution aqueuse de phosphate monosodique, extrait au chlo- rure de méthylène, sèche, concentre à sec scus pression ré- duite, chromatographie le résidu sur silice en éluant avec un mélange d'éther de péStrôle (eb 40-70?C) et d'éther éthy- liaue, cristallise dans l'éther isopropylicue et obtient 1,1 g de 4paratoluène sulfonyl 4-méthyl 3-diméthoxy méth-yl pentanoate de méthyle F = 1100C. SDectre IR (chloroforme) absorption à 1732 cm-1 attribuée à C = 0, absorption à 1600 cm-1 1495 cm-1 attribuée au noyau aro- matique, absorption à 1310 cm-1 1301 cm-1, 1250 cm-1 attribuée à S02, absorption à 690 cm-1 attribuée à Spectre de RMN (deutérochloroforme) pics à 1,31 - 1,35 p p m attribués aux hydrogènes des CH3 géminés, pic à 2,45 p p m attribué aux hydrogènes du méthyle du para- tolyl, pics à 3,26 - 3,35 p p m attribués aux hydrogènes des méthoxy, pic à 3,6 p p m attribué aux hydrogènes de l'ester méthylique, pics à 4,3 - 4,4 p p m attribués à l'hydrogène en a des métho- xy, pics à 7,3 - 7,4 p p m et 7,45 - 7,3 p p m attribués aux hydro- gènes du noyau aromatique. Stade B; Acide 4-maratoluène sulfonyl 4-mét'1-v 3-diméthOxX méthvl nentanoioue. Dans un mélange de 20 cm3 de solution aqueuse 2N de - 11 - soude et de 20 cm3 d'éthanol on introduit I D de 4-parato- luène -sultoryl-4-rmhyl 3-diméenoxy méthyl pentanoate de méthyle, porte le mélange réactionnel au reflux, l'y main- tient pendant 17 heures et après les traitements habituels obtient l'acide 4-paratoluène sulfonyl 4-méthyl 3-diméthoxy méthyl pentanoique. Stades C et D: Ils sont identiques à ceux de l'exemple 1 et conduisent à l'acide 3-formyl 4-méthyl pent-3-ène 1-olque de mêmes constantes que celui de l'exemple 1. L'exemple suivant illustre le procédé de préparation des composés de formule (VII) au départ de l'acide 3-formyl 4-méthyl pent-3-ène 1-oique. (6,6-diméthyl 4-hydroxy 3-oxa bicyclo/3.1.0./ hexan 2-one S) - Stade A: 4-(2-chloro-R2ro 2-y!!) 5-hdroxztétrahydrofuran 2- one dl trans. Sous un courant d'acide chlorhydrique anhydre, on agite 1 g d'acide 3formyl 4-méthyl pent-3-ène 1-olque obtenu à l'exemple précédent, 25 cm3 d'éther éthylique anhydre et 1 g de chlorure de lithium sec pendant 2 heures à -30 C, puis 2 heures à 0 C, arrête le-courant d'acide chlorhydrique et continue l'agitation 48 heures à température ambiante, après 54 heures de contact, verse le mélange réactionnel dans de l'eau glacée, décante, extrait au benzène, sèche, concentre à sec sous pression réduite, obtient 1,1 g de pro- duit brut, le chromatographie sur silice en éluant par un mélange benzène acétate d'éthyle: 1 - 1, récupère r"/ 545 mg d'un produit qui cristallise F = 80 C. Spectre RMN pics à 1,55 et 1,66 p p m attribués aux hydrogènes des méthy- les, pics à 2,42 à 2,92 p p m attribués aux hydrogènes en position 3 et 4 du cycle, pics à 5,82 - 5,89 p p m attribués à l'hydrogène en 5 du cycle, pic à 3,83 p p m attribué à l'hydrogène de l'hydroxyle. Stade B: 4-(2-chloro-proo-2-Xl) 5-/(3-hénoxhénvl2 métho- Xtétrahdrofulran 2-one. On agite pendant 19 heures à température ambiante 393 mg -40 - 12 - 2479213 du prtoduit obtenu précédemment, 668 g d'alcool métaphénoxry- benzylique, 20 mg dtacide paratoluènesulfonique et 5 cm3 de benzène, neutralise avec un peu de bicarbonate de sodium, sèche, concentre à sec sous pression réduite, obtlent 1,18 de produit brut, e cromatorap-ie sur silice en éluant par du benzene, récurère 467 mg de nroduit, aui, recristal- lisé dans l'éther de pétrole fond près de 500C. Spectre RPN pics à 1,5 et 1,55 attribués aux hydrogènes des méthyles, pics à 2,55 - 2,72 p p m attribués aux hydrogènes en posi- tion 3 et 4 du cyclopentyle, pics à 5,52 - 5,56 p p m attribués à l'hydrogène en position du cyclopentyle, pics à 6,92 - 7,5 p p m attribués aux hydrogènes des noyaux aromatiques, pics à 4,47 - 4,66 et 4,77 - 4,97 p p m attribués aux Iydro- genes du méthylène benzylique. Stade C dl 6a6-din étl L'- roX_ -oxa bicirclo /3.1.0/ hexan 2-one. On refroidit, vers -20 C, 0,55 cm3 d'une solution molai- re de diisopropylamine dans du tétrahydro-furane et 5 cm3 de tétrahydrofurane, ajoute 0,25 cm3 d'une solution de n-butyl- lithium 2M dans du cyclohexane, laisse remonter la tempéra- ture à 0 C, puis refroidit à -60 C-700C, ajoute en une seule fois 180 mg du produit obtenu au stade B, après deux heures de réchauffement Jusqu'à 0 C, maintient 1 heure cette tempé- rature, verse le mélange réactionnel dans de l'acide chlor- hydrique 2N glacé et laisse 17 heures à 200 C sous vive agi- tation, décante, extrait au chloroforme, sèche, concentre à sec, reprend le résidu obtenu par un mélange éther isopro- pylique-éther de pétrôle, extrait à l'eau, concentre à sec sous pression réduite la phase aqueuse pour obtenir 30 mg de produit cristallisé F = 80 Cc REVENDI CAT I ONS 1) Les composés de formule y R2-C R3 H--CH RO-H R dans laquelle Y représente un reste aromatique, R2 et R3 représentent un radical alcoyle linéaire ou ramifié compor- tant de I à 4 atomes de carbone ou R2 et R3 représentent ensemble avec l'atome de carbone auquel ils sont liés un homocycle carboné comportant de 3 à 6 atomes de carbone, R représente un radical alcoyle comportant de I à 6 atomes de carbone ou bien les 2 radicaux R représentent ensemble une chatne polyméthylène comportant.2 ou 3 atomes de car- bone, et Z' représente un groupements C02H ou -un groupement Z, Z. étant un groupement cyano, ou un groupement CO2 R1 R1 étant un radical alcoyle comportant de 1 'à 6 atomes de car- bone. 2) - Les composés tels que définis à la revendication 1, ré- pondant à la formule (IV) 1 /, y ! a,- S-- 0 R2, C, R3 (IV) H C., RO-C OR k dans laquelle Y,Z, R, R2 et R3 conservent les mêmes signifi- cations que dans la revendication 1. 3) - Les composés tels que définis à la revendication I ré- pondant à la formule (V) y 0 1,>0 (V) R '3 H-CH RO-I,,-CH %_ RO- + 02H R dans laquelle Y, R, R2 et R3 conserventlés. mêmessignifications que dans la revendication 1. 4) - Procédé de préparation des composés définis à l'une quel- conque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'on fait réagir, en présence d'une base forte, au sein d'un sol- vant polaire, un composé de formule générale (II): AH 'Z (II) :jt R dans laquelle Z représente un groupement cyano ou un groupe- ment -C02R1, R1 étant un radical alcoyle comportant de I à 6 atomes de carbone, R représente un radical alcoyle com- portant de I à 6 atomes de carbone ou bien les deux radicaux R représentent ensemble une chaîne polyméthylène comportant de 2 à 3 atomes de carbone, avec une sulfone de formule (III): | (III) S02 Y dans laquelle R2 et R3 représentent un radical alcoyle liné- aire ou ramifié comportant de 1 à 4 atomes de carbone ou R2 et R3 représentent ensemble, avec l'atome de carbone auquel ils sont liés, un homocycle carboné comportant de 3 à 6 atomes de carbone, et dans laquelle Y représente un reste aromatique, pour obtenir un composé de formule générale (IV): Y R R---. (IV) R dans laquelle Y,. Z, R, R2 et R3 conservent les significations réc-tes,; s o iré,fit r....r sur le composé de -- n:e (TV), - rt r;ve.rde>--s^-t. un r-ut -*-ô -un '..cnt b's1 ue susceptible de saponifier le groupement C02R1 pour obtenir l'acide corresuondant de formule (V): y- ! R. R3 (V)' 0 HsH -CH2 02H R dans laquelle Y, R, R2 et RD conservent les significations précitées, - soit lorsque Z représente un groupement cyano, un agent d'hydrolyse susceptible de transformer le nitrile en acide, pour obtenir également l'acide de formule (V). ) - Procédé de préparation, selon la revendication 4, carac- térisé en ce eue le substituant Y de la formule (III) repré- sente un radical phényle, tolyle ou xylyle. 6) - Procédé de préparation selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce Que la base forte en présence de laquelle on fait réagir le composé (II) avec le composé (III), est choisie dans le groupe constitué par les alcoolates alcalins, les hydrures alcalins, les amidures alcalins, le phényl lithium et les alcoyls lithiens. 7) - Procédé de préparation selon la revendication 4 ou 5 caractérisé en ce que le solvant polaire au sein duquel on fait réagir le composé de formule (II) et le composé de for- mule (III) est choisi dans le groupe constitué par le di- méthyl sulfoxyde, le diméthoxyéthane, le diméthyl formamide, le tétrahydrofurarnel héxaméthylphosphorotriamide utilisé pur ou en mélange avec des hydrocarbures aromatiques monocycli- aues ou des cycloalcanes et un mélange de ces solvants. 8) - Procédé selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que l'agent basique susceptible de sa- ponifier le groupement -C02R1 pour obtenir le composé de for- mule (V) est un hydroxyde alcalin en solution hydroalcooli- que. 9) - Procédé selon l'une quelconque des revendications 4 à 87 caractérisé en ce que l'agent d'hydrolyse du groupement cyano du composé de formule (IV) est également un hydroxyde alcalin en solution hydroalcoolique mais que l'on utilise en solution plus concentrée et dans un temps plus long que pour le groupe- ment ester. 10) - Application des composés définis à l'une quelconque des revendications 1 à 3,qui consiste à transformer le composé de formule (IV) en composé de formule (V) selon le procédé défini à la revendication 4 etestcaractériséeenceque l'on fait réagir sur le composé de formule (V) un agent acide susceptible d'hydrolyser la fonction cétal de la molécule, obtient ainsi un composé de formule (VI) Y R I 3 o.-S----$...0 Rd - - Ri (VI) HO 0 et le soumet à l'action d'un agent basique pour obtenir l'acide 3-formyl 4-méthyl pent-3-ène-1-oique. il) -Appicationslonla revendication 10, caractérisée en ce qur l'agent susceptible d'hydrolyser la fonction cétal du compose de formule (V) est un acide fort utilisé à l'état de traces, choisi dans le groupe constituépar l'acide sulfurique, l'acide chlorhydrique et l'acide paratoluène sulfonique, ledit acide fort étant utilisé en milieu acétonique et aqueux. 12) - Application selon la revendication 10, caractérisée en ce que l'agent basique que l'on fait agir sur le composé de formule (VI) est un carbonate alcalin.