Brevet FR2555162A1 — publié le 19850524

La présente invention concerne un nouveau procédé de préparation de dérivés éthyléniques chlorés de formule générale: CH3 Dû \ /CH2\ H2C CH R 2 1 Cl dans laquelle R1 représente un radical acétyle, formyle éventuelle- ment sous forme d'acétal, hydroxy éventuellement sous forme d'éther ou d'ester, alcoyloxycarbonyle, dont la partie alcoyle contient 1 à 4 atomes de carbone, alcoyle contenant 1 à 12 atomes de carbone substitué par un ou plusieurs radicaux, identiques ou différents, choisis parmi les radicaux acétyle, formyle éventuellement sous forme d'acétal, hydroxy éventuellement sous forme d'éther ou d'ester ou alcoyloxycarbonyle dont la partie alcoyle contient 1 à 4 atomes de carbone, alcényle contenant 2 à 12 atomes de carbone et une ou plusieurs doubles liaisons éventuellement substitué par un ou plusieurs radicaux, identiques ou différents, choisis parmi les radicaux acétyle, formyle éventuellement sous forme d'acétal, hydroxy éventuellement sous forme d'éther ou d'ester ou alcoyloxycarbonyle dont la partie alcoyle contient 1 à 4 atomes de carbone. Il est connu, par exemple d'après J. Mathieu et al, "L'aménagement fonctionnel en synthèse organique", Hermann (1977), p. 237 et suivantes, 242 et suivantes, 281 et suivantes, qu'à partir de molécules comportant des groupements électro-attracteurs, tel qu'un groupement carbonyle, ou des doubles liaisons isolées ou conjuguées, l'halogénation par divers agents halogénants conduit, selon les cas, soit à une substitution en a du groupement électro-attracteur, soit à une addition sur les doubles liaisons. Cependant, il est connu de préparer sélectivement des dérivés allyliques halogénés à partir de composés complexes, c'est-à-dire de composés fonctionnalisés ou comportant plusieurs doubles liaisons, par action de l'acide hypochloreux par exemple sur 2555 1 6 2 le y-géranate de méthyle, le myrcène, le citral sous forme d'énol ou le farnésol fcf. S.G. Hedge et coll., Tetrahedron Letters, 21, 441 (1980) et S.G. Hedge et coll., Tetrahedron, 22, 5019 (1981) ou par action du chlore gazeux en présence d'une base minérale telle que le carbonate ou le bicarbonate de sodium en opérant dans un solvant organique tel que le tétrachlorure de carbone (cf. par exemple le brevet américain US 2 995 600). Cependant ces procédés sont de mise en oeuvre industrielle difficile et nécessitent souvent une technologie complexe. Il a maintenant été trouvé, et c'est ce qui fait l'objet de la présente invention, que la chloration d'un produit de formule générale: CH3 C \ CH' %H/2 dans laquelle R1 est défini comme précédemment, au moyen de.chlore en opérant dans un solvant organique aprotique apolaire, conduit sélectivement au produit de formule générale (I) quelle que soit la nature du radical R1. La mise en oeuvre du procédé selon l'invention consiste à faire passer un courant de chlore gazeux éventuellement dilué dans un gaz vecteur inerte tel que l'azote ou l'argon dans une solution d'un produit de formule générale (II) dans un solvant organique anhydre convenable. Comme solvants organiques qui conviennent particulièrement bien peuvent être cités les hydrocarbures saturés aliphatiques, par exemple le butane, le pentane ou l'hexane, cycloaliphatiques, par exemple le cyclopentane ou le cyclohexane ou les hydrocarbures aromatiques, par exemple le benzène ou le toluene. Le procédé est généralement mis en oeuvre à une température comprise entre -10 et 100 C et, de préférence entre 10 et 50 C. Il est avantageux d'opérer à la température d'ébullition du solvant éventuellement sous pression réduite. Cette manière d'opérer facilite l'élimination de l'acide chlorhydrique formé au cours de la réaction. I1 est également possible de distiller le solvant, tout en introdui- sant du solvant frais afin d'opérer à volume constant, le solvant récupéré pouvant être recyclé dans des opérations ultérieures, après lavage pour éliminer l'acide chlorhydrique et séchage. La concentration du produit de formule générale (II) dans le solvant n'est pas critique et elle est généralement de 1 partie en poids de produit de formule générale (II) pour 1 à 4 parties de solvant. Les produits de formule générale (I) peuvent être séparés du mélange réactionnel après évaporation totale du solvant éventuel- lement lavé pour éliminer l'acide chlorhydrique formé. Les produits de formule générale (I) ainsi obtenus peuvent être purifiés par application des méthodes habituelles telles que la cristallisation, la distillation ou la chromatographie. Les produits de formule générale (I) dans laquelle R1 représente un radical oxo-2 carbométhoxy-l propyle, oxo-6 méthyl-2 heptène-2 yle, oxo-6 carbométhoxy-5 méthyl-2 heptène-2 yle, oxo-6 méthylène-2 heptyle, oxo-6 méthylène-2 carbométhoxy-5 heptyle, diméthyl-î,6 oxo-lO undécadiène-2,6 yle, diméthyl-2,6 carbométhoxy-9 oxo-10 undécadiène-2,6 yle, méthyl-2 méthylène-6 oxo-lO undécène-2 yle, méthyl-2 méthylène-6 carbométhoxy-9 oxo-10 undécène-2 yle éventuellement sous forme d'acétal, sont des produits nouveaux qui constituent un autre objet de la présente invention. Le procédé selon la présente invention permet d'obtenir les produits de formule générale (I) avec des rendements généralement supérieurs à 80 % par la mise en oeuvre de techniques industrielles plus simples que celles nécessaires à la réalisation des procédés antérieurement connus. Les produits obtenus selon le procédé de la présente invention constituent des intermédiaires particulièrement utiles pour la prépa- ration de produits terpéniques tels que la vitamine E. D'un intérêt tout particulier sont la chloro-3 méthylhepténone (chloro-3 méthyl-2 heptène-1 one-6), la chloro-3 géranylacétone (diméthyl-2,6 chloro-3 undécadiène-l,6 one-10), la chloro-3 farnésylacétone (triméthyl-2,6,10 chloro-3 pentadécatriène-l,6,10 one-14) et le chloro-3 myrcène (chloro-3 méthyl-2 méthylène-6 octadiène-l,7). Les exemples suivants, donnés à titre non limitatif, montrent comment l'invention peut être mise en pratique. EXEMPLE 1 Dans un ballon de 500 cm3, on introduit, sous atmosphère d'argon, 58,96 g de géranylacétone, mélange cis-trans (CH3)2C=CH-CH2CH2-C(cH3)=CH-CH2CH2CO-CH37 soit 0,3031 mole, et cm3 de pentane sec. On chauffe à reflux puis on introduit dans cette solution 21,5 g de chlore gazeux (0,3 mole) en 1 heure minutes. Après évaporation du solvant, on obtient 75,08 g d'une huile jaune qui, par distillation à 119-124 C sous une pression de 0,02 kPa, fournit 35,98-g de chloro-3 géranylacétone de formule: CH3C(=CH2)-CHCl-CH2-CH2-C(CH3)=CH-CH2-CH2-CO-CH soit 0,157mole. 3 2 2 2 3 2 2 3 Le rendement en produit isolé est de 51,8 % par rapport à la géranylacétone mise en oeuvre. Le dosage, par chromatographie en phase gazeuse du produit brut de la réaction, montre que: - le taux de transformation de la géranylacétone est de 88,5 Z - le rendement en chloro-3 géranylacétone est de 64,9 % par rapport à la géranylacétone mise en oeuvre - le rendement en chloro-3 géranylacétone est de 73,3 % par rapport à la géranylacétone transformée. La structure du produit obtenu est confirmée par le spectre infra-rouge et le spectre de masse. Le spectre de résonance magnétique nucléaire du proton montre que le produit obtenu est constitué de 60 Z d'isomère trans et de 40 % d'isomère cis. 5 5 1 6 2 EXEMPLE 2 Dans un ballon tricol de 500 cm3, on introduit, sous atmosphère d'argon 25 g (128,8 m.moles) d'un mélange équimoléculaire des deux produits isomères de formule: (CH3)2C=CH-CH2CH2-C(CH3)=CH-CH2CH2-CO-CH et (CH3)2C=CH-CH2CH2-C(=CH2)-CH2CH2CH2CO CH3 et 100 cm3 de pentane sec. On chauffe à reflux puis on introduit en 1 heure 8,87 g de chlore gazeux (125 m.moles). Après évaporation du solvant, on obtient 32,54 g d'une huile jaune qui, par distillation à 121-126 C sous une pression de 0,02 kPa fournit 17,5 g (76 m.moles) d'un mélange 2575 des produits de formule: CH C(CH)-CHCl-CH2CH2-C(CH3)=CH-CH 2CH H et CH 2=C(CH3)-CHCl-CRCH2 C(=CH 2)-CHCH2CH2CO CH3 2 3 2 2 2 2 22 3 Le rendement en produit isolé est de 59,5 % par rapport aux produits mis en oeuvre. Le dosage, par chromatographie en phase gazeuse, du produit brut de la réaction montre que: - le taux de transformation des produits mis en oeuvre est de 95,7 % - le rendement est de 60,6 % par rapport aux produits mis en oeuvre - le rendement est de 63,3 % par rapport aux produits mis en oeuvre transformés. Les produits obtenus sont caractérisés par le spectre infra-rouge, le spectre de masse et le spectre de résonance magnétique nucléaire du proton. EXEMPLE 3 (essai comparatif) Dans un ballon tricol de 500 cm3, on introduit, sous atmosphère d'argon, 53,74 g (0,277 mole) de géranylacétone (mélange cis-trans), 200 cm3 de pentane sec et 30 g de carbonate de sodium (0,283 mole). On chauffe à reflux puis on introduit en 1 heure 30 minutes, 19,6 g de chlore gazeux (0,277 mole). Après refroidisse- ment, le mélange réactionnel est filtré puis lavé à l'eau jusqu'à neutralité. Les phases organiques sont séchées. Après filtration sur 2555 1 6 2 papier-filtre (papier Whatmann), le solvant est évaporé. On obtient ainsi 67,07 g d'une huile jaune qui, après distillation sous pression réduite, fournit 23,4 g (0,102 mole) d'un mélange cis-trans du produit de formule: CH2=C(CH3)-CHC1-c2HCH2-C(CH3)=CH-CH2CH2CO CH 3 Le rendement en produit isolé est de 37 % par rapport à la géranylacétone mise en oeuvre. Le dosage, par chromatographie en phase gazeuse, du produit brut de la réaction montre que: - le taux de transformation de la géranylacétone est de 88,6 % - le rendement en chloro-3 géranylacétone est de 40,1 % par rapport à la géranylacétone mise en oeuvre - le rendement en chloro-3 géranylacétone est de 45,2 % par rapport à la géranylacétone transformée. La structure du produit obtenu est confirmée par le spectre infra-rouge, le spectre de masse et le spectre de résonance magnétique nucléaire du proton. EXEMPLE 4 Dans un ballon tricol de 500 cm3, on introduit, sous atmosphère d'argon, 38 g (0,3 mole) de méthylhepténone [(CH3)2C=CH-CH2CH2-CO-CH 7 et 200 cm3 de pentane sec. On chauffe au reflux puis on introduit, en 1 heure 30 minutes, 21,3 g de chlore gazeux (0,3 mole). Après refroidissement, on évapore le solvant. On obtient 52,74 g d'une huile jaune qui, par distillation à 58 C sous pression réduite (0,17 kPa), fournit 42,46 g d'un mélange contenant Z de chloro-3 méthylhepténone, d'après dosage par le spectre de résonance magnétique nucléaire du proton. Le taux de transformation de la méthyl-6 heptène-5 one-2 est de 75 Z. Le rendement en chloro-3 méthyl-2 heptène-l one-6 est de % par rapport à la méthylhepténone mise en oeuvre. La sélectivité est de 46,6 %. La structure du produit obtenu est confirmée par le spectre infra-rouge, le spectre de masse et le spectre de résonance magnétique nucléaire du proton. EXEMPLE 5 Dans un ballon tricol de 500 cm3, on introduit, sous atmosphère d'argon, 77,84 g (0,297 mole) de (CH3)2C=CH-CH2CH2- C(CH3)=CH-CH2CH2-C(CH3)=CH-CH2CH2-CO-CH3 et 200 cm3 de pentane sec. On chauffe au reflux puis on introduit, en 1 heure 30 minutes, 21,3 g de chlore gazeux (0,3 mole). Après évaporation du solvant, on récupère 89,20 g d'une huile jaune qui, par distillation à -175 C sous pression réduite (0,053 kPa), fournit 30 g (0,101 mole) de produit de formule: CH2=C(CH3)CHCl-CH2 CH2C(CH3)=CH-CH2CH2-C(CH3)=CH-CH2CH2-CO-CH3 avec un rendement de 34,1 % par rapport au produit mis en oeuvre. La structure du produit obtenu est confirmée par le spectre de masse et le spectre infra-rouge. EXEMPLE 6 Dans un ballon tricol de 1 litre, on introduit, sous atmosphère d'argon, 42 g (0,3088 mole) de myrcène distillé et 104 cm3 d'hexane sec. On chauffe à 65 C, puis on introduit, en 2 heures 30 minutes, 21,6 g (0,3088 mole) de chlore gazeux tout en distillant l'hexane (400 cm3), l'hexane distillé étant compensé par l'introduction, en cours de distillation, de 400 cm3 d'hexane. Après évaporation du solvant sous pression réduite (2,7 kPa), on obtient 54,52 g d'une huile jaune, dont l'analyse par chromatographie en phase gazeuse montre qu'elle contient 71,3 % de chloro- 3 myrcène et ,1 % de myrcène n'ayant pas réagi. Le taux de transformation du myrcène est de 86,8 %. Le rendement est de 63,5 % par rapport au myrcène mis en oeuvre et de 73,2 % par rapport au myrcène transformé. EXEMPLE 7 Dans un ballon tricol de 500 cm3, on introduit, sous atmosphère d'argon, 25 g d'un mélange cis-trans de (CH3) C=CH-CH2CH2-C(CH3) =CH-CH2CH2 -C-CH 0 0 l l I I CH2-CH2 2 2 titrant 85 % soit 89,3 m.moles et 100 cm3 de pentane. On chauffe au reflux puis on introduit, en 30 minutes, 89,3 m.moles de chlore gazeux. Après évaporation du solvant, on obtient 29,2 g d'une huile jaune qui, par distillation à 135 C sous une pression de 0,12 kPa, fournit 17,68 g (64,8 m.moles) d'un mélange cis-trans de produit de formule: CH -C(=C H2 -CH H - CH -C(CH3)=CH-CH CH -C-CH 3 C2-HC 2 2 3 2 2 \ 3 o o À I CH -CH Le rendement en produit isolé est de 72,6 % par rapport à l'acétal mis en oeuvre. La structure du produit obtenu est confirmée par le spectre infra-rouge, le spectre de masse et le spectre de résonance magnétique nucléaire du proton. EXEMPLE 8 Dans un ballon tricol de 500 cm3, on introduit, sous atmosphère d'argon, 28,21 g d'un mélange constitué des produits: (CH3)2C=CH-CH2CH2-C(CH3)=CHCH2-CH(COCH3)-COOCH3 et (3)2 2 22 3 2 3 3 (CH3)2C=CH-CH2CH2-C(=CH2)-CH2-CH2 CH(COCH3) CoOCH3 soit 112 m.moles, et 100 cm3 de pentane sec. On chauffe au reflux puis on introduit, en 1 heure 30 minutes, 112 m.moles de chlore gazeux. Après évaporation du solvant, on obtient 33,62 g d'une huile jaune clair qui, par distillation à 146 C sous 0,11 kPa, fournit 27,86 g (97,2 m.moles) d'un mélange des produits de formule: CH2=C(CH3)-CHC1-CH2CH2-C(CH3)=CH-CH2-CH(COCH3)COOCH3 et CH2=C(CH3)-CHCl-CH2CH2-C(=CH2)-CH2CH2-CH(COCH3)COOCH3. Le taux de transformation des produits mis en oeuvre est de 100 %. - Le rendement est de 86,7 % par rapport aux produits mis en oeuvre. EXEMPLE 9 On utilise un réacteur de 4 litres muni d'une agitation mécanique, d'un thermomètre, d'un dispositif de barbotage de gaz, d'une arrivée de pentane (réglée par une pompe), d'une colonne de distillation dont la sortie est reliée à un ballon de 5 litres contenant de la soude 1,5 N, que l'on fait circuler au moyen d'une pompe de haut en bas d'une colonne garnie d'anneaux de Raschig surmontant le ballon (afin d'éliminer l'acide chlorhydrique entraîné par le pentane), et relié lui-même à un ballon dans lequel le pentane est condensé. Dans le réacteur, on introduit, sous atmosphère d'argon, 840 g (6,176 moles) de myrcène pur et 2 litres de pentane. On chauffe le ballon au mcyen d'un bain à 45-55 C. La température du mélange réactionnel est de 35 C. On fait alors passer un mélange gazeux de chlore et d'argon, le rapport des débits de chlore et d'argon étant 7/12. On élimine par distillation le pentane et l'acide chlorhydrique formé tout en ajoutant simultanément du pentane afin de maintenir un volume constant. La vitesse d'addition du chlore est de 167 g/heure et celle du pentane de 2 litres/heure. Au bout de 2 heures 40 minutes, on a introduit 440 g de chlore (6,19 moles) et 5 litres de pentane. Le volume de pentane recueilli est de 5,5 litres. Après la fin de l'addition du chlore, le pentane contenu dans le réacteur est éliminé par distillation à 40 C sous 5,3 kPa. On obtient ainsi un résidu pesant 1080 g qui est distillé rapidement entre 34 et 60 C sous 0,08 kPa. Le distillat obtenu (1026 g) titre 86,9 % en chloro-3 myrcène. Le rendement est de 84,6 % par rapport au myrcène mis en oeuvre. Le dosage du myrcène dans les distillats légers montre que le taux de conversion est de 96,4 %. Le rendement est de 87,8 % par rapport au myrcène ayant réagi. REVENDICATIONS 1 - Procédé de préparation de dérivés éthyléniques chlorés de formule générale:,. CH3 CH 'e CH R C1 dans laquelle R1 représente un radical acétyle, formyle éventuellement sous forme d'acétal, hydroxy éventuellement sous forme d'éther ou d'ester, alcoyloxycarbonyle dont la partie alcoyle contient 1 à 4 atomes de carbone, alcoyle contenant 1 à 12 atomes de carbone substitué par un ou plusieurs radicaux, identiques ou différents, choisis parmi les radicaux acétyle, formyle éventuellement sous forme d'acétal, hydroxy éventuellement sous forme d'éther ou d'ester ou alcoyloxycarbonyle dont la partie alcoyle contient 1 à 4 atomes de carbone, alcényle contenant 2 à 12 atomes de carbone et une ou plusieurs doubles liaisons éventuellement substitué par un ou plusieurs radicaux, identiques ou différents, choisis parmi les radicaux acétyle, formyle éventuellement sous forme d'acétal, hydroxy éventuellement sous forme d'éther ou d'ester ou alcoyloxycarbonyle dont la partie alcoyle contient 1 à 4 atomes de carbone, caractérisé en ce que l'on effectue la chloration d'un produit de formule générale: CH3 C /CH2-R1 CH3 CH au moyen de chlore en opérant dans un solvant organique aprotique apolaire à une température comprise entre -10 et 100 C. 2 - Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que le solvant est choisi parmi les hydrocarbures saturés aliphatiques ou cycloaliphatiques et les hydrocarbures aromatiques. 255 5 16 2 3 - Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'on opère à la température de reflux du mélange réactionnel éventuellement sous pression réduite. 4 - Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'on distille le solvant en opérant à volume constant. - Les nouveaux dérivés éthyléniques chlorés de formule générale: CH3 4 \ /C 2\ CH C CH R C1 dans laquelle R1 représente un radical oxo-2 carbométhoxy-l propyle, oxo-6 méthyl-2 heptène-2 yle, oxo-6 carbométhoxy-5 méthyl-2 heptène-2 yle, oxo-6 méthylène-2 heptyle, oxo-6 méthylène-2 carbo- méthoxy-5 heptyle, diméthyl-2,6 oxo-10 undécadiène-2,6 yle, diméthyl-2,6 carbométhoxy-9 oxo-lO undécadiène-2,6 yle, méthyl-2 méthylène-6 oxo-10 undécène-2 yle et méthyl-2 méthylène-6 carbo- méthoxy-9 oxo-0l undécène-2 yle éventuellement sous forme d'acétal.