Brevet FR2652808A1 — publié le 19910412

- 1 - La présente invention concerne un procédé de préparation d'alcoxy-3 hydroxy-4 benzaldéhydes à partir de halogéno-3 hydroxy-4 benzaldéhydes. Un article de Canadian Journal of Chemistry 31, page 476 (1953) décrit la méthoxylation des halogéno-5 hydroxy-4 méthoxy-3 benzaldéhydes (ou halogéno-5 vanillines) par le méthylate de sodium, dans le méthanol et en présence d'un composé du cuivre II. Le rendement obtenu avec le dérivé bromé est d'environ 60 %. Le brevet américain n 4218567 décrit notamment la préparation du diméthoxy-3,5 hydroxy-4 benzaldéhyde. Le brevet GB-A-2089672 décrit la préparation de diméthoxy-3,5 hydroxy-4 benzaldéhyde à partir du bromo-5 hydroxy-4 méthoxy-3 benzaldéhyde et du méthylate de sodium, en présence d'un catalyseur constitué d'un ester de l'acide formique et d'un sel de cuivre I. Dans ce procédé la fonction aldéhyde est préalablement protégée en le transformant en acétal. La réaction est très lente. La présente invention se propose de réaliser l'alcoxylation des dérivés halogénés de l'hydroxy-4 benzaldéhyde dans un alcool et sans qu'il soit nécessaire de protéger la fonction aldéhyde sous forme d'acétal. Plus précisément l'invention consiste en un procédé de préparation d'alcoxy-3 hydroxy-4 benzaldéhydes par réaction d'halogénohydroxy-4 benzaldéhydes de formule générale (I) OH X R l d (I) CHO dans laquelle: - X représente un atome d'iode, de brome ou de chlore; - R1 représente un atome d'hydrogène, un atome d'iode, un atome de brome, un atome de chlore, un radical alkyle ayant 1 à 4 atomes de carbone, un radical alcoxy - 2 - ayant 1 à 4 atomes de carbone, un radical hydroxyle, avec un alcoolate de métal alcalin, ayant 1 à 4 atomes de carbone et en présence d'un composé du cuivre, caractérisé en ce que l'on opère en présence d'une quantité efficace d'un carbonate organique, d'un carbonate mixte organo-métallique, de dioxyde de carbone ou d'un composé susceptible de former du dioxyde de carbone dans le milieu réactionnel. Les carbonates organiques et les carbonates mixtes organo-métalliques utilisés dans l'invention sont plus particulièrement les carbonates de formule générale (II) [R2-O-CO-O-]n-R3 (II) dans laquelle: - R2 représente - un radical alkyle, linéaire ou ramifié, ayant 1 à 6 atomes de carbone; - un radical aryle; - un radical aryle substitué par 1 ou 2 radicaux alkyle ayant 1 à 12 atomes de carbone; - un radical cycloalkyle ayant 5 à 6 atomes de carbone; - un radical cycloalkyle, ayant 5 ou 6 atomes de carbone substitué par un ou deux radicaux alkyle ayant I à 12 atomes de carbone; - un radical R4-O-CO- dans lequel R4 représente un radical alkyle, linéaire ou ramifié ayant 1 à 6 atomes de carbone, un radical aryle, un radical cycloalkyle ayant 5 ou 6 atomes de carbone; - R3 représente - un radical alkyle, linéaire ou ramifié, ayant I à 6 atomes de carbone; - un radical aryle; - un radical aryle substitué par 1 ou 2 radicaux alkyle ayant 1 à 12 atomes de carbone; - un radical cycloalkyle ayant 5 ou 6 atomes de carbone; - 3 - - un radical cycloalkyle ayant 5 ou 6 atomes de carbone substitué par un ou deux radicaux alkyle ayant 1 à 12 atomes de carbone; - un métal alcalin ou alcalino-terreux de sodium ou de potassium; - n = 1 ou n = 2 lorsque R3 représente un métal alcalino-terreux; - R2 et R3 forment ensemble un radical alkylène ayant 2 à 6 atomes de carbone. De préférence les carbonates organiques et les carbonates mixtes organo-métalliques sont les carbonates de formule générale (III) R2-O-CO-O-R3 (III) dans laquelle: - R2 représente - un radical alkyle, linéaire ou ramifié, ayant 1 à 6 atomes de carbone; - un radical phényle; - un radical phényle substitué par 1 ou 2 radicaux alkyle ayant i à 4 atomes de carbone; - un radical cycloalkyle ayant 5 à 6 atomes de carbone; - un radical cycloalkyle, ayant 5 ou 6 atomes de carbone substitué par un ou deux radicaux alkyle ayant 1 à 4 atomes de carbone; - un radical R4-0-CO- dans lequel R4 représente un radical alkyle, linéaire ou ramifié ayant 1 à 6 atomes de carbone, un radical phényle, un radical cycloalkyle ayant 5 ou 6 atomes de carbone; - R3 représente - un radical alkyle, linéaire ou ramifié, ayant 1 à 6 atomes de carbone; - un radical phényle; - un radical phényle substitué par un ou deux radicaux alkyle ayant 1 à 4 atomes de carbone; - 4 - - un radical cycloalkyle ayant 5 ou 6 atomes de carbone - un radical cycloalkyle ayant 5 ou 6 atomes de carbone substitué par un ou deux radicaux alkyle ayant 1 à 4 atomes de carbone; - un atome de sodium ou de potassium; - R2 et R3 forment ensemble un radical alkylène ayant 2 à 6 atomes de carbone. Le dioxyde carbone peut être mis en oeuvre en solution dans le milieu liquide réactionnel par circulation dans celui-ci ou à l'aide d'une pression superatmosphérique. Lorsque l'on utilise une pression de dioxyde de carbone, elle est généralement de 0,1 à 5 MPa. Comme exemples de carbonates organiques ou organo-métalliques, on peut citer: le carbonate de ditertiobutyle, le carbonate de diéthyle, le carbonate de diméthyle, le carbonate d'éthylène, le carbonate de propylène, le carbonate de phényle et de tertiobutyle, le carbonate de tertiobutyle et de sodium, le dicarbonate de ditertiobutyle. Comme exemples de composés susceptibles de former du dioxyde de carbone dans le milieu réactionnel, on peut citer: - les a(ou p)cétoesters et les a(ou p) cétoacides; - les carbonates d'amine, les urées et les carbodiimides; les acides dicarboxyliques comme l'acide malonique, les acides a-cyano- ou a-nitro-carboxyliques; - les acides carboxyliques py-insaturés. Parmi les alcoolates de métaux alcalins mis en oeuvre dans le procédé de l'invention, les alcoolates de sodium ou de potassium des alcanols primaires ou secondaires ayant 1 à 4 atomes de carbone conviennent particulièrement bien. Les plus fréquemment utilisés sont le méthylate de sodium et l'éthylate de sodium. Les composés du cuivre servant de catalyseurs sont connus. Ce sont d'une manière générale tous les composés organiques ou inorganiques du cuivre I ou du cuivre II. - Le cuivre métal peut être utilisé, mais son action est beaucoup plus lente car il faut préalablement qu'il se transforme en partie en cuivre I ou cuivre II. A titre non limitatif on peut citer comme composé du cuivre le chlorure cuivreux, le chlorure cuivrique, le carbonate cuivreux, le carbonate de cuivre II basique, le nitrate cuivreux, le nitrate cuivrique, le sulfate cuivrique, l'acétate cuivrique, le trifluorométhylsulfonate cuivrique, l'hydroxyde cuivrique, le picolinate de cuivre II, le méthylate de cuivre I, le méthylate de cuivre II, le chélate de cuivre II de la 8-quinoléine. La quantité de composé du cuivre utilisée dans le procédé de l'invention peut varier très largement. Habituellement le rapport molaire composé du cuivre/composé de formule (I) est de 1% à 50 % et de préférence de 2 % à 20 %. La quantité d'alcoolate de métal alcalin utilisé est égale ou supérieure à la quantité stoechiométrique nécessaire, d'une part pour transformer le composé de formule (I) en phénate de métal alcalin (c'est-à-dire à salifier le ou les groupements OH) et d'autre part pour transformer le ou les atomes d'halogène en groupements alcoxy. Généralement l'alcoolate de métal alcalin mis en oeuvre représentera de 1 fois à 4 fois la quantité stoechiométrique ainsi définie et de préférence de 1,5 à 3 fois. Le solvant utilisé dans le procédé est le plus souvent l'alcanol correspondant à l'alcoolate de métal alcalin utilisé. De manière pratique l'alcoolate de métal alcalin est formé in situ, en faisant réagir un excès d'alcanol avec le métal alcalin choisi. La concentration en composé de formule (I), exprimée en poids de composé (I) par rapport au poids total composé (I) + solvant est généralement de 3 % à 40 % et de préférence de 10 % à 30 %. La quantité de carbonate organique ou organo-métallique de formule (II) ou (III) habituellement utilisée est telle que l'on ait un rapport molaire carbonate de formule (II) ou (III)/composé du cuivre de 1 à 50 et de préférence de 1 à 10. - 6 Parmi les halogéno hydroxy-4 benzaldéhydes de formule (I) qui servent de substrats de départ dans le présente procédé, le bromo-3-, dibromo-3,5, iodo-3- et diodo-3,5-hydroxy-4 benzaldéhydes conviennent tout particulièrement bien. A titre d'exemples de tels substrats on peut citer: - le bromo-3 hydroxy4 benzaldéhyde, - le dibromo-3,5 hydroxy-4 benzaldéhyde, - le bromo-3 méthoxy-5 hydroxy-4 benzaldéhyde, - le bromo-3 hydroxy-4,5 benzaldéhyde, le iodo-3 hydroxy-4 benzaldéhyde, - le diiodo-3,5 hydroxy-4 benzaldéhyde, - le iodo-3 méthoxy-5 hydroxy-4 benzaldéhyde, - le iodo-3 dihydroxy-4,5 benzaldéhyde, - le bromo-3 éthoxy-5 hydroxy-4 benzaldéhyde, - le iodo-3 éthoxy-5 hydroxy-4 benzaldéhyde. La température à laquelle est réalisé le procédé est généralement de 90 C à 200 C et de préférence de 100 C à 180 C. La pression n'est pas un paramètre critique en soi, sauf pour dissoudre le dioxyde de carbone lorsque celui-ci est utilisé, mais pour atteindre les températures indiquées précédemment et ne pas perdre de solvant, le procédé est habituellement réalisé sous pression autogène. Généralement cette pression autogène du mélange réactionnel est inférieure ou égale à 5MPa (50 bars). Les exemples qui suivent illustrent l'invention. EXEMPLE 1 Dans un réacteur téfloné de 40 cm3, muni d'un système de chauffage et d'une agitation, on charge: - 2,22 g (9,62 mmol) de bromo-3-hydroxy-4méthoxy-5 benzaldéhyde (BHMB) - 25 g d'une solution méthanolique contenant 2 g (37 mmol) de méthylate de sodium - 0,099 g (1 mmol) de chlorure cuivreux. - 7 - On fait bu]]er dans cette suspension du dioxyde de carbone anhydre pendant 30 secondes, puis on chauffe 3 heures à 125 C sous agitation et sous pression autogène. On refroidit à température ambiante, on dilue à l'eau distillée, on ajuste le pH du mélange réactionnel à 4 à l'aide d'acide sulfurique. On filtre la partie insoluble. On dose par chromatographie en phase liquide. Taux de transformation du BHMB (TT %): 100 %. Rendement (RT %) en syringaldéhyde (hydroxy-4 diméthoxy-3,5 benzaldéhyde): 97,5 %. EXEMPLE 2 On répète l'exemple 1, avec les mêmes charges, les mêmes conditions opératoires, mais en travaillant sous une atmosphère d'azote et en remplaçant le dioxyde de carbone par 4 mmoles de dicarbonate de ditertiobutyle. Après traitement on obtient les résultats suivants: TT% du BHMB: 100 % RT % en syringaldéhyde: 96 %. ESSAI COMPARATIF A On répète l'exemple 2, avec les mêmes charges, les mêmes conditions opératoires, en remplaçant le dicarbonate de ditertiobutyle par 0,70 g (11 mmol) de formiate de méthyle. On obtient les résultats suivants: TT % du BHMB: 68 % RT % en syringaldéhyde: 93 %. EXEMPLE 3 On répète l'exemple 1, avec les mêmes charges, les mêmes conditions opératoires, en remplaçant le dioxyde de carbone par 0,440 g (5 mmol) carbonate d'éthylène, le chlorure cuivreux par 0,110 g de carbonate de cuivre (II) basique. Après traitement on obtient les résultats suivants: TT % du BHMB: 98 % RT % en syringaldéhyde: 93 %. - 8 - EXEMPLE 4 On répète l'exemple 3, avec les mêmes charges, les mêmes réactifs, les mêmes conditions opératoires, en remplaçant le carbonate d'éthylène par 0, 42 g (4 mmol) de carbonate de propylène et en effectuant la réaction à 150 C. Après traitement on obtient les résultats suivants: TT% du BHMB: 100 % RT % en syringaldéhyde: 89 %. EXEMPLE 5 On répète l'exemple 3, avec les mêmes charges, les mêmes conditions opératoires, en remplaçant le carbonate d'éthylène par 0,5 cm3 (4 mmol) de diéthylcarbonate. Après traitement on obtient les résultats suivants: TT % du BHMB: 97 % RT % en syringaldéhyde: 96 % EXEMPLE 6 Dans un réacteur téfloné de 40 cm3, muni d'un système de chauffage et d'une agitation, on charge: - 2,10 g d'hydroxy-4-bromo-3-benzaldéhyde (HBB) à 95 % - 2,16 g de méthylate de sodium - 0,110 g de carbonate de cuivre basique - 25 ml de méthanol. On fait buller dans cette solution du dioxyde de carbone anhydre pendant 30 secondes, puis on chauffe 5 heures à 125 C (sous pression autogène) sous agitation. On refroidit à température ambiante, on dilue à l'eau distillée, on ajuste le pH du mélange réactionnel à 4 à l'aide d'acide sulfurique. On filtre la partie insoluble. On dose par chromatographie en phase liquide. TT% du HBB: 100%. RT % en vanilline: 99 %. -9 - EXEMPLE 7 Dans un réacteur téfloné de 400 cm3, muni d'un système de chauffage et d'une agitation, on charge: - 21,3 g de bromo-3-hydroxy-4-méthoxy-5 benzaldéhyde (BHMB) (pureté 98 %) - 21,6 g de méthylate de sodium - 1,10 g de carbonate de cuivre basique - 4,40 g de carbonate d'éthylène - 250 cm3 de méthanol. On chauffe 3 heures à 125 C (sous pression autogène) sous agitation. On refroidit à 40 C, on dilue à l'eau distillée, on ajuste le pH du mélange réactionnel à 4 à l'aide d'acide sulfurique concentré, on filtre puis on évapore les solvant sous vide. On extrait deux fois au toluème chaud, on filtre et l'on évapore le toluène sous vide. On obtient 17,25 g de syringaldéhyde (pureté 95 %). Rendement en syringaldéhyde: 91 % Analyses: C, 59,13 % H, 5,60 % Calculé: C, 59,33 % H, 5,53 % EXEMPLE 8 On répète l'exemple 7, avec les mêmes charges, les mêmes conditions opératoires, en remplaçant le carbonate d'éthylène par 5 cm3 (59 mmol) de diméthylcarbonate. On chauffe 3 heures à 150 C. Après traitement on obtient les résultats suivants: TT % du BHMB:98 % RT % en syringaldéhyde: 94 %. EXEMPLE 9 On répète l'exemple 7, avec les mêmes charges, les mêmes conditions opératoires, en remplaçant le diméthylcarbonate par 5 cm3 (40 mmol) de diéthylcarbonate. - 10 - On chauffe 3 heures 30 minutes à 150 C. Après traitement on obtient les résultats suivants: TT % du BHMB: 99% RT % en syringaldéhyde: 92 %. EXEMPLE 10 Dans un réacteur téfloné de 40 cm3, muni d'un système de chauffage et d'une agitation, on charge: - 2,79 g de dibromo-3,5-hydroxy-4benzaldéhyde (DBHB) - 0,406 g de trifluorométhylsulfonate de cuivre II 2,70 g de méthylate de sodium - 35 cm3 de méthanol. On fait buller dans cette suspension du dioxyde de carbone anhydre pendant 30 secondes puis on chauffe 4 heures à 1500C (sous pression autogène) sous agitation. Puis on procède comme dans l'exemple 1. On obtient les résultats suivants: TT % du DBHB: 100 % RT % en syringaldéhyde: 87 %. RT % en bromovanilline: 9 %. - 11 - REVENDICATIONS 1 - Procédé de préparation d'alcoxy-3 hydroxy-4 benzaldéhydes par réaction d'halogénohydroxy-4 benzaldéhydes de formule générale (I) OH X R1 o (I) CHO dans laquelle: - X représente un atome d'iode, de brome ou de chlore; - R1 représente un atome d'hydrogène, un atome d'iode, un atome de brome, un atome de chlore, un radical alkyle ayant 1 à 4 atomes de carbone, un radical alcoxy ayant 1 à 4 atomes de carbone, un radical hydroxyle, avec un alcoolate de métal alcalin, ayant 1 à 4 atomes de carbone et en présence d'un composé du cuivre, caractérisé en ce que l'on opère en présence d'une quantité efficace d'un carbonate organique, d'un carbonate mixte organo-métallique, de dioxyde de carbone ou d'un composé susceptible de former du dioxyde de carbone dans le milieu réactionnel. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on opère en présence d'un carbonate de formule générale (II) [R2-0-CO-0-]n-R3 (II) dans laquelle: - R2 représente - un radical alkyle, linéaire ou ramifié, ayant 1 à 6 atomes de carbone; - un radical aryle; - un radical aryle substitué par 1 ou 2 radicaux alkyle ayant 1 à 12 atomes de carbone; - un radical cycloalkyle ayant 5 à 6 atomes de carbone; - 12 - - un radical cycloalkyle, ayant 5 ou 6 atomes de carbone substitué par un ou deux radicaux alkyle ayant 1 à 12 atomes de carbone; - un radical R4-0CO- dans lequel R4 représente un radical alkyle, linéaire ou ramifié ayant 1 à 6 atomes de carbone, un radical aryle, un radical cycloalkyle ayant 5 ou 6 atomes de carbone; - R3 représente - un radical alkyle, linéaire ou ramifié, ayant 1 à 6 atomes de carbone; - un radical aryle; - un radical aryle substitué par 1 ou 2 radicaux alkyle ayant 1 à 12 atomes de carbone; - un radical cycloalkyle ayant 5 ou 6 atomes de carbone; - un radical cycloalkyle ayant 5 ou 6 atomes de carbone substitué par un ou deux radicaux alkyle ayant 1 à 12 atomes de carbone; - un métal alcalin ou alcalino-terreux de sodium ou de potassium; - n = 1 ou n = 2 lorsque R3 représente un métal alcalino-terreux; - R2 et R3 forment ensemble un radical alkylène ayant 2 à 6 atomes de carbone. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on opère en présence d'un carbonate de formule générale (III) R2-O-CO-O-R3 (III) dans laquelle: - R2 représente - un radical alkyle, linéaire ou ramifié, ayant i à 6 atomes de carbone; - un radical phényle; - un radical phényle substitué par 1 ou 2 radicaux alkyle ayant 1 à 4 atomes de carbone; - 13 - - un radical cycloalkyle ayant 5 à 6 atomes de carbone; - un radical cycloalkyle, ayant 5 ou 6 atomes de carbone substitué par un ou deux radicaux alkyle ayant 1 à 4 atomes de carbone; - un radical R4-O-CO- dans lequel R4 représente un radical alkyle, linéaire ou ramifié ayant 1 à 6 atomes de carbone, un radical phényle, un radical cycloalkyle ayant 5 ou 6 atomes de carbone; - R3 représente - un radical alkyle, linéaire ou ramifié, ayant 1 à 6 atomes de carbone; - un radical phényle; - un radical phényle substitué par un ou deux radicaux alkyle ayant 1 à 4 atomes de carbone; - un radical cycloalkyle ayant 5 ou 6 atomes de carbone; - un radical cycloalkyle ayant 5 ou 6 atomes de carbone substitué par un ou deux radicaux alkyle ayant 1 à 4 atomes de carbone; - un atome de sodium ou de potassium; - R2 et R3 forment ensemble un radical alkylène ayant 2 à 6 atomes de carbone. 4. Procédé selon l'une des revendications i à 3, caractérisé en ce que l'alcoolate de métal alcalin est un alcoolate de sodium ou de potassium d'un alcanol primaire ou secondaire ayant 1 à 4 atomes de carbone. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'alcoolate de métal alcalin est le méthylate de sodium ou l'éthylate de sodium. - 14 - 6. Procédé selon l'une des revendications i à 5, caractérisé en ce que le composé du cuivre est un composé organique ou inorganique du cuivre I ou du cuivre II, choisi parmi le chlorure cuivreux, le chlorure cuivrique, le carbonate cuivreux, le carbonate de cuivre II basique, le nitrate cuivreux, le nitrate cuivrique, le sulfate cuivrique, l'acétate cuivrique, le trifluorométhylsulfonate cuivrique, l'hydroxyde cuivrique, le picolinate de cuivre II, le méthylate de cuivre I, le méthylate de cuivre II, le chélate de cuivre II de la 8-quinoléine. 7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la quantité d'alcoolate de métal alcalin utilisée est égale ou supérieure à la quantité stoechiométrique nécessaire pour transformer le composé de formule (I) en phénate alcalin correspondant et pour transformer le ou les atomes d'halogène qu'il comporte en groupements alcoxy. 8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le rapport molaire composé du cuivre/composé de formule (I) est de 1 % à 50 % et de préférence de 2 % à 20 %. 9. Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la réaction est conduite dans un solvant constitué par l'alcanol correspondant à l'alcoolate de métal alcalin utilisé. 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que la concentration initiale de composé de formule (I) par rapport au mélange composé de formule (I)/solvant est de 3 % à 40 % en poids par poids et de préférence de 10 % à 30 %. 11. Procédé selon l'une des revendications i à 9, caractérisé en ce que le rapport molaire carbonate de formule (II) ou (III)/composé du cuivre est de 1 à 50 et de préférence de 1 à 10. - 15 - 12. Procédé selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que l'on opère à une température de 90 C à 200 C et de préférence de 100 C à 180 C.