Brevet FR2533558A1 — publié le 19840330

1. Il est souvent souhaitable de transformer un N-or- ganoamide en un N,N-bis(organo)amide Lorsque l'atome d'hy- drogène amido du N-organoamide est fortement encombré stéri- quement par le groupe N-organo, autrement dit si l'amide présente un grand encombrement stérique, la transformation est difficile à réaliser. Il a été découvert à présent que de nombreux car- bonates organiques sont utiles pour la transformation de N- organoamides présentant un grand encombrement stérique en N,N-bis(organo) amides Par conséquent, la présente invention est un procédé consistant à faire réagir un amide présentant un grand encombrement stérique représenté par la formule: H R C N Ar I il o dans laquelle a R est l'hydrogène ou un groupe organique mono- valent, et b Ar est un groupe aryle qui est substitué sur au moins une position ortho avec un carbonate organique d'au moins un alcool primaire pour former un N,N-bis(organo)amide. De nombreux N-organoamides comportant un grand en- combrement stérique, différents et très variés peuvent être transformes en NN-bis(organo)amides conformément à cette in- ventiono La caractéristique commune de ces N-organoamides est qu'un groupe aryle substitué sur au moins une position ortho est fixé sur l'azote de l'amide Par conséquent, R de la for- mule I peut être l'hydrogène ou un groupe organique monova- lent quelconque qui n'empêche pas la formation de N,N=bis(or- gano)amide Le groupe organique monovalent peut être simple ou très complexe Des exemples de groupes organiques monova- lents pouvant être utilisés sont les groupes alkyle, alcény- le, aryle, (cycloalkyl)alkyle, arylalkyle ou cycloalkyle Ces groupes organiques peuvent être substitués ou non substitués. Ils peuvent être eux-mêmes inertes dans les conditions de ré- action ou peuvent contenir des groupes tels que mercapto, hy- droxyle, amino, amido, N-(organo)amido ou sélényle qui peu- 2. vent réagir avec le carbonate organique Lorsqu'on utilise un groupe aryle ou un groupe contenant une partie aryle, ce- lui-ci peut être homocyclique ou hétérocyclique; il peut renfermer un seul noyau ou un ensemble de noyaux. De la même manière, on peut faire varier dans une large mesure le groupe Ar de la formule I Tout groupe aryle substitué en ortho qui n'empêche pas la formation du N,N-bis (organo)amide peut, pratiquement, être utilisé pour Ar Il peut être simple ou très complexe; il peut être homocyclique ou hétérocyclique et peut renfermer un seul noyau ou un en- semble de noyaux Bien que le groupe aryle soit substitué sur au moins une position ortho, il peut en outre être subs- titué sur d'autres positions ou il peut être dépourvu de tout autre substituant Comme exemples de groupes aryle qui, lors- qu'ils sont substitués sur au moins une position ortho, peu- vent être utilisés, on citera les groupes phényle, pyridyle- 2, pyridyle-3, pyrazinyle, pyridazinyle-2, naphtyle-l, naph- tyle-2, isoquinoléyle-3, quinoléyle-2, carbazolyle-2, anthry- le-2, phénanthryle-2 et acridinyle-2 On préfère le phényle. Le ou les substituants fixés sur le groupe aryle peuvent également largement varier Pratiquement, tout subs- tituant qui n'empêche pas la formation du N,N-bis(organo)a- mide peut être utilisé Ils peuvent être eux-mêmes non rdac- tifs dans les conditions de la réaction comme c'est habituel- lement le cas ou un ou plusieurs d'entre eux peuvent réagir dans ces conditions Des exemples de substituants pouvant ê- tre utilisés sont les halogéno, nitro, alkyle, alkoxy, alko- xyalkyle, aryloxy, arylalkyle, carboxy, acyloxy, aroyloxy, hydroxy, cyano, cycloalkyle, (cycloalkyl)alkyle, acyle, aroy- le, mercapto, alkylthio, séléno, alkylséléno, alcényle et al- cadiényle Les substituants eux-mêmes peuvent être substituée par exemple ils peuvent être des halogénoalkyle, halogénocy- cloalkyle, nitrobenzyle et similaires Les chloro et bromo sont utilisés de manière typique comme halogéne L'alkyle peut être linéaire ou ramifié et compte habituellement 1 à environ 20 atomes de carbone L'alkoxy possède habituellement 1 à environ 4 atomes de carbone L'alkoxyalkyle contient gé- néralement 1 à 4 atomes de carbone dans la partie alkoxy et 1 à environ 10 atomes de carbone dans la portion alkyle La par- 3. tie aryle de l'aryloxy renferme souvent 6 à environ 10 ato- mes de carbone L'arylealkyl contient souvent 6 à environ 10 atomes de carbone dans la partie aryle et 1 à environ 10, ato- mes de carbone dans la partie alkyle L'acyloxy contient ha- bituellement 2 à environ 12 atomes de carbone L'acyloxy con- tient de manière typique 2 à environ 7 atomes de carbone Le cycloalkyle compte habituellement entre environ 6 et environ 8 atomes de carbone Le (cycloalkyl)alkyle contient générale- ment environ 6 à 8 atomes de carbone dans la portion cycloal- kyle et 1 à environ 10 atomes de carbone dans la portion al- kyle L'aroyle possède souvent 7 à environ 11 atomes de car- bone L'alkylthio et l'alkylséléno comptent généralement 1 à environ 4 atomes de carbone L'alcényle possède de manière typique 2 à environ 10 atomes de carbone L'alcadiényle pos- sède habituellement environ 4 à environ 10 atomes de carbone. Fréquemment, de nombreux substituants et quelque- fois la totalité des substituants sur le groupe aryle de la formule I sont chacun indépendamment un chloro, un bromo, un alkyle non substitué ou un alkyle substitué On préfère par- ticulièrement que ces substituants soient des chloro, bromo ou alkyle non substitué contenant 1 à environ 4 atomes de carbone. Dans de nombreux cas, le groupe aryle est substitué dans les deux positions ortho. Une sous-classe d'amides à grand encombrement sté- rique d'un intérêt particulier est celle représentée par la formule: E R 1 R R C N \ R 3 II o dans laquelle a R est l'hydrogène ou un groupe organique mono- valent, b R 1 est un substituant, et c R 2, R 3, R 4 et R 5 sont chacun indépendamment de l'hydrogène ou un substituant. La discussion ci-dessus à propos des groupes orga- niques monovalents pouvant être utilisés pour R est applica- $ 3 3558 4. ble dans le cas présent De la même manière, la discussion ci-dessus concernant les substituants s'applique à R 1 et à l'un quelconque des R 2, R 3, R 4 et R 5 qui sont des substitu- ants plutôt que de l'hydrogène. Il est préférable que R 1 et R 5 de la formule II soient tous les deux des substituants puisque cette sous- classe est plus fortement encombrée que lorsque R 5 est de l'hydrogène. On préfère en particulier que R 1, R 3 et R 5 de la formule II soient des substituants Bien que chaque substi- tuant puisse être l'un de ceux décrits ci-dessus, R 1, R 3 et R 5 sont souvent chacun un halogène Les groupes halogéno particuliers peuvent être identiques ou différer de l'un quelconque des autres mais ils sont habituellement identi- ques Souvent, R 1, R 3 et R 5 sont chacun un chloro ou chacun un bromo. Une autre sous-classe d'amide à grand encombrement stérique présentant un intérêt particulier est celle repré- sentée par la formule: R R lH R R 2 R -N -C N 3 III 8 R il 3 i R 9 Rlo O O R 5 R 4 dans laquelle a R' est un groupe organique bivalent, b R 1 et R 6 sont des substituants, et c -R 2, R 3, R 4, R 5, R 7, R 8, R 9 et R 10 sont chacun indépendamment de l'hydrogène ou un substituant. R O de la formule III peut être n'importe quel grou- pe organique bivalent qui n'empêche pas la formation de N,N- bis(organo)amide au niveau de l'une au moins des parties N- organoamide de la molécule R O est de préférence tel qu'il n'empêche pas la formation de N,N-bis(organo)amide sur les deux parties N-organoamide Le groupe organique bivalent peut être simple ou très complexe Comme exemples de groupes orga- niques bivalents pouvant être utilisés, on peut citer les groupes alcanediyle, alcènediyle, arylènediyle, cycloalcane- diylbis(alcanediyle), arylènediylbis(alcanediyle) et cyclo- alcanediyle Ces groupes organiques peuvent être substitués ou non substitués Ils peuvent être eux-mêmes inertes dans les conditions de la réaction ou contenir des groupes suscep- tibles de réagir avec le carbonate organique Lorsqu'on uti- lise un groupe arylènediyle, ou un groupe contenant une par- tie arylènediyle, celui-ci peut être homocyclique ou hétéro- cyclique; il peut renfermer un seul noyau ou un ensemble de noyaux. La discussion ci-dessus concernant les substituants s'applique à R 1 et R 6 et à l'un quelconque des R 2, R 3, R 4, R 5, R 7, R 8, R 9 et Rl O qui sont des substituants plutôt que de l'hydrogène. R 1,R 5 et R 6 de la formule III sont de préférence des substituants puisque cette sous-classe est plus fortement encombrée que lorsque R 5 est de l'hydrogène Pour la même raison, il est même préférable que R 1, R 5, R 6 et Rl O soient des substituants. On préfère en particulier que R 1 RS R 5, R 6, R 8 et Ri O de la formule III soient des substituants Bien que chaque substituant puisse être l'un de ceux décrits ci-des- sus, R 1, R 3, R 5, R 6, R 8 et Rl O sont souvent chacun un halogè- ne Les groupes halogéno individuels peuvent être identiques ou différer de l'un quelconque des autres mais sont habitu= ellement identiques Souvent, R 1, R 3, R 5, R 6 e R 8 et Rl O sont chacun un chloro ou sont chacun un bromo. Le carbonate organique d'au moins un alcool primai- re utilisé dans le procédé est sujet à grande variation Une classe d'une importance particulière peut être représentée par la formule: R CH Of ORI IV dans laquelle R' est l'hydrogène, un alkyle, un arylalkyle, un (cycloalkyl)alkyle, un cycloalkyle ou un aryle inférieur et R" est un alkyle, un arylalkyle, un (cycloalkyl)alkyle, un cycloalkyle ou un aryle inférieur Lorsqu'on utilise un alkyle, il compte habituellement 1 à environ 20 atomes de carbone, souvent 1 à environ 10 atomes de carbone Un alkyle inférieur ayant 1 à environ 4 atomes de carbone est préféra- 6. ble On préfère en particulier les méthyle et éthyle Lors- qu'on utilise un arylalkyle, la partie aryle contient généra- lement 6 à environ 10 atomes de carbone et la partie alk 7 le en contient habituellement 1 à environ 4; le benzyle est pré- féré Lorsqu'on utilise un (cycloalkyl)alkyle, la partie cy- cloalkyle contient généralement environ 6 à environ 8 atomes de carbone et la partie alkyle contient de manière typique 1 à environ 4 atomes de carbone; le cyclohexylméthyle est pré- féré Le cycloalkyle contient de manière typique environ 6 à 8 atomes de carbone; le cyclohexyle est préféré L'aryle in- férieur possède habituellement de 6 à environ 10 atomes de carbone, la préférence allant au phényle Ces groupes sont habituellement non substitués bien qu'un ou plusieurs substi- tuants mineurs qui ne rendent pas le carbonate organique im- propre à l'usage prévu puissent être présents sur l'un quel- conque des groupes De la même manière, les groupes possédant un ou plusieurs noyaux sont habituellement homocycliques mais un ou plusieurs hétéroatomes peuvent être présents dans la mesure o ils n'entravent pas sérieusement la formation du N,N-bis(organo)amide Les groupes aliphatiques et les porti- ons aliphatiques des groupes hybrides tels qu'aralkyle, peu- vent être linéaires ou ramifiés mais il est préférable qu'ils soient linéaires Un carbonate organique seulement ou plusi- eurs carbonates organiques peuvent être utilisés le cas é- chéant Il est préférable que R' soit de l'hydrogène ou un méthyle. Une sous-classe importante de carbonates organiques pouvant être utilisée dans le procédé est celle constituée par les carbonates de dialkyle dans lesquels au moins un des groupes alkyle du carbonate de dialkyle est un méthyle non substitué ou est un groupe alkyle possédant au moins 2 atomes de carbone o sur l'atome de carbone numéro un du groupe al- kyle sont fixés deux atomes d'hydrogène. Les groupes alkyle du carbonate de dialkyle de cet- te sous-classe peuvent être identiques ou différents; il est préférable qu'ils soient identiques De manière typique, cha- que groupe alkyle contient indépendamment 1 à environ 20 ato- mes de carbone, souvent 1 à environ 10 atomes de carbone On préfère un alkyle inférieur ayant 1 à environ 4 atomes de 7. carbone Les méthyle et éthyle sont particulièrement préfé- rés Les groupes alkyle du carbonate de dialkyle sont habi- tuellement non substitués bien que l'un ou l'autre ou les deux, soumis aux conditions du paragraphe précédent, puis- sent contenir des-substituants mineurs qui ne rendent pas le composé impropre à l'usage prévu Uniquement un ou un mélan- ge de carbonates de dialkyle peut être utilisé si on le dé- sire. Comme exemples de carbonates organiques pouvant être utilisés, on citera les carbonate de diméthyle carbo- nate de méthyle et d'éthyle, carbonate de diéthyle, carbona- te de méthyle et de propyle, carbonate de méthyle et d'iso- propyle, carbonate d'éthyle et d'isopropyle, carbonate de méthyle et butyle, carbonate de méthyle et sec-butyle, car. bonate de méthyle et isobutyle, carbonate de méthyle et ter- tio-butyle, carbonate de méthyle et cyclohexyle, carbonate de méthyl et benzyle et carbonate de méthyle et phényle Les carbohates organiques préférés sont le carbonate de diméthy- le et le carbonate de diéthyle, avec une préférence particu- lière pour le carbonate de diméthyle o La réaction d'un N-organoamide aromatique présen- tant un grand encombrement stérique et d'un carbonate organi- que est habituellement conduite en phase liquide Elle peut s'effectuer de façon discontinue, continue, de façon semi- discontinue ou semi-continue Lorsque le carbonate organique est un liquide dans les conditions de la réaction, il agit souvent comme solvant vis-a-vis du N-organoamide On utilise de manière typique mais pas nécessairement un excès de car- bonate organique et cela sert habituellement à dissoudre le N-organoamide tout au long de la réaction Dans de nombreux cas, un ou plusieurs sousproduits de la réaction, notamment particulièrement des alcools, ont également tendance à dis- soudre le N-organoamide Bien que d'ordinaire on n'utilise pas d'autre solvant, ou solvant extrinsèque, celui-ci peut être employé si on le désire ou si nécessaire pour dissoudre un ou plusieurs des réactifs Des exemples d'autres solvants appropriés sont le méthanol, l'éthanol, l'acétonitrile, le benzène, le toluène, le dioxanne, le diméthylformamide et les solvants chlorés tels que le chloroforme, le chlorure de mé- S. thylène, le chlorure d'éthylènes le tétrachiorure de carbone et le chlorobenzène Un autre solvant seulement ou plusieurs autres solvants peuvent être utilisés si on le désire Pour de nombreuses réactions, il n'est pas nécessaire d'introdui- re un autre solvant et la réaction peut être sans. Lorsqu'on utilise un autre solvant, le rapport pondéral du solvant au N-organoamide initialement présent est sujet à de larges variations D'une manière générale, la quantité de solvant devra être suffisante pour dissoudre les réactifs à la température de la réaction Le rapport pondéral de l'autre solvant, lorsqu'il est utilisé, au N-organoamide initialement présent se situe habituellement dans la gamme d'environ 0,01:1 à environ 20:1 On préfère la gamme d'envi- ron 0,1:1 à environ 5:1. Les températures auxquelles sont effectuées la ré- action peuvent considérablement varier mais elles se situent habituellement dans l'intervalle d'environ 120 C à environ 250 C On préfère des températures se situant dans l'inter- valle d'environ 150 C à environ 220 C. Les pressions auxquelles sont effectuées la réaction est de même susceptible de grandes variations Il est généralement fait appel à des pressions atmosphériques et supra-atmosphériques bien que des pressions moindres puis- sent quelquefois être utilisées Généralement, la pression manométrique est comprise entre environ zéro et environ 5000 kilopascals, des pressions supérieures pouvant cependant e- tre utilisées La pression manométrique se situe de préféren- ce dans la gamme d'environ zéro à environ 1500 kilopascals. La réaction peut être réalisée en présence d'un catalyseur bien que, dans de nombreux cas, l'utilisation d'un catalyseur ne soit pas nécessaire Comme catalyseurs suscep- tibles d'être utilisés, on peut citer par exemple des cataly- seurs contenant de l'azote hétérocyclique comme la pyridine, la (diméthylamino)-4 pyridine, l'imidazole, la lutidine-2,6 et la collidine2,4,6 On peut, si on le désire, n'utiliser qu'un seul catalyseur ou un mélange de catalyseurs Le cata- lyseur préféré est la (diméthylamino)-4 pyridine. Le rapport équivalent du catalyseur, lorsqu'il est utilisé, au N-organoamide à grand encombrement stérique ini- 9. tialement présent peut varier dans de larges limites mais se situe habituellement dans la gamme d'environ 0,005:1 à envi- ron 0,5:1 Il est préférable que le rapport équivalent se situe entre environ 0,01:1 et environ 0,2:1. A la suite de la préparation, le N,N-bis(organo) amide peut être récupéré à partir du mélange réactionnel par l'une quelconque des diverses techniques connues de l'homme de l'art La cristallisation est une de ces techniques fré- quemment utilisées. La présente invention est particulièrement utile pour l'alkylation de Norganoamides fortement encombrés pour obtenir les N-alkyl-N-organoamides correspondants Dans ces cas, au moins un des R'CH 2 et R" dans la formule IV ci-des- sus est un alkyle. L'invention est décrite plus loin en liaison avec l'exemple suivant qui est à considérer comme illustratif plutôt que comme limitatif. EXEMPLE. Dans un réacteur de 1 litre équipé d'un agitateur, d'un régulateur automatique de température, d'un manomètre et d'une calotte chauffante électrique, on a chargé 50,7 g de N,N'-bis(tribromo-2,4,6 phényl)=trans-butènediamide représen- té par la formule: Br Br N -(\= / 1 o I c H / Br H C = C H Br H C N Br I- Br 0 Br et 160 g de carbonate de diméthyle Le réacteur a été fermé et chauffé Les températures et pressions à divers temps a- près le démarrage du chauffage sont reportées dans le ta- bleau 1. Temps, heures: minutes 0:00 0:35 Tableau 1. Température, Pression, remarques OC ki ascals ambiante O Début de chauffage 1379 10. Tableau 1 (suite). Temps, heures: Température, Pression, remarques minutes C kilopascals 1:50 190 2137 3:08 190 2206 4:35 190 2275 arrêt de chauf- fage 21:25 ambiante 276 Il a été vérifié que le gaz dans le réacteur con- tenait de l'anhydride carbonique La pression a été relâchée et le contenu liquide du réacteur a été versé dans un bal- lon Le liquide dans le ballon pesait 188,3 g L'analyse par chromatographie en phase liquide a montré que le liquide contenait 93 % en surface de N,N'-diméthyl-N,N'-bis(tribro- mo-2,4,6 phényl)-trans-butènediamide Il n'a pas été décelé de N,N'-bis(tribromo-2,4,6 phényl)-trans-butènediamide. Bien que la présente invention ait été décrite en fonction de détails spécifiques de certains de ses modes de réalisation, il n'est pas question de considérer ces détails comme limitant la portée de l'invention, sauf dans la mesure o ils sont inclus dans les revendications jointes. 11. REVENDICATIONS. 1 Un procédé de réaction d'un amide avec un car- bonate organique d'au moins un alcool primaire en vue de pré- parer un N,N-bis(organo)amide, caractérisé en ce que ledit a- S mide est un amide présentant un grand encombrement stérique, représenté par la formule: H I. R N Ar O dans laquelle E est l'hydrogène ou un groupe organique mono- valent et Ar est un aryle qui est substitué sur au moins une position ortho - 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit amide présentant un grand encombrement stéri- que est représenté par la formule: H R 1 R 2 R C N R R 3 O O R 5 R 4 dans laquelle R est l'hydrogène ou un groupe organique mono- valent, R 1 est un substituant et R 2, R 3, R 4 et R 5 sont chacun indépendamment de l'hydrogène ou un substituant. 3 Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que R 1, R 3 et R 5 sont chacun un halogène. 4 Procédé selon la revendication 1, caractérisé er ce que ledit amide présentant un grand encombrement stéri- que est représenté par la formule: R 7 R 6 H H R 1 R 2 R N C R C N R 3 87 R 6 I i\l Il R 9 R 10) O R 5 R 4 dans laquelle R O est un groupe organique bivalent, R 1 et R 6 sont des substituants et R 2, R 3, R 4, R 5, R 7, R, R 9 et R 10 sont chacun, indépendamment, de l'hydrogène ou un substituanto Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que R 5 et R 10 sont des substituants. 12. 6 Procédé selon la revendication 4, caractérise en ce que R 3, R 5, R 8 et Rlo sont des substituants. 7 Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que R 1, R 3, RS, R 6, R 8 et R 10 sont chacun un halogène. 8 Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que R 1, R 3, R 5, R 6, R 8 et R 10 sont chacun un chlore. 9 Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que R 1, R 3, R 5, R 6, R 8 et R 10 sont chacun un brome. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit amide présentant un grand encombrement stéri- que est le N,N'-bis(tribromo-2,4,6 phényl)-trans-butènedia- mide.