Brevet FR2670482A1 — publié le 19920619

DERIVES DES ACIDES NAPHTYLOXY BENZOIQUES ET NAPHTOIQUES LEUR PROCEDE DE SYNTHESE La présente invention concerne des dérivés d'acides (hy- droxy, alcoxy et acétyloxy naphtyloxy) benzoïques et naphtoïques qui répondent à l'une ou l'autre des formules: RO.Q,1 J COOH RO /Jj C OOH O O dans lesquelles R représente l'hydrogène, une chaîne hydrocarbonée aliphatique, cycloaliphatique, linéaire ou ramifiée ayant de i à 4 atomes de carbone ou un radical -C-R', RI étant un radical méthyle ou éthyle. I O Les substituants -OR et -COOH des cycles naphtalènes des formules cidessus peuvent occuper les positions i à 8, étant entendu que les positions 1 et 3 sont particulièrement défavorables. Parmi ces acides benzoïques, on peut tout particulièrement citer: les acides (méthoxy-6 ' naphtyloxy-2 ') 3 et 4 benzoïques les acides (hydroxy-6 ' naphtyloxy-2 ') 3 et 4 benzoïques les acides (acétoxy-6 ' naphtyloxy-2 ') 3 et 4 benzoïques Les acides (alcoxy-naphtyloxy) benzoïques peuvent être préparés par condensation d'un dérivé halogéné d'un alcoxy naphtalène de formule: dans laquelle X est un atome d'halogène, de préférence Cl ou Br, et R répond à la définition précédente, sur l'hydroxybenzoate d'alkyle de formule HO OOR 1 dans laquelle R 1 représente un radical alkyle, linéaire ou ramifié, ayant de 1 à 4 atomes de carbone, de préférence méthyle, en présence d'un composé du cuivre selon la réaction de Ullmann bien connue dans la littérature L'ester obtenu est ensuite saponifié, par exemple-à la potasse de façon à obtenir le sel de l'acide correspondant qui est acidifié. Pour préparer les acides (alcoxy-naphtyloxy) naphtoïques on peut opérer de façon identique en remplaçant l'hydroxybenzoate d'alkyle par l'h droxynaphtoate d'alkyle: HO O Q 3 COOR 1 Le solvant utilisé peut être un glyme diéther de bas poids moléculaire tel que le diéthylène glycol diéthyl éther. On peut également effectuer la réaction en présence d'agent séquestrant tel qu'un éther couronne, du polyéthylène glycol(diéther) de haut poids moléculaire (> 1000), une triamine telle que définie dans la demande de brevet EP 21868 de formule NlCH Ri-CHR 2-0-(CHR 3- CHR 4-O)n-R 5 l 3 avec O correspondant obtenu est acidifié. Les acides (hydroxy-naphtyloxy) benzoïques peuvent être obtenus à partir des acides (alcoxy-naphtyloxy) benzoïques précédents ou de leurs sels (il n'est alors pas nécessaire de procéder à l'étape d'acidification finale décrite ci-dessus). L'acide ou le sel est mis en solution dans l'acide acétique que l'on chauffe à une température d'environ 120 C préalablement à l'introduction de H Br On porte l'ensemble à reflux et agite pendant plusieurs heures et laisse refroidir avant de récupérer le produit qui a précipité. Lorsque le produit de départ est un acide, il est préférable que le rapport molaire H Br/acide soit voisin de 5. Lorsque le produit de départ est un sel, il est nécessaire d'opérer avec un équivalent supplémentaire de H Br. Etant donné la faible solubilité des produits de départ dans l'acide acétique, il est souhaitable d'opérer avec un fort excès d'acide acétique en général de l'ordre de 15 à 20 fois la quantité de produit de départ. Les acides (acétoxy-naphtyloxy) benzoïques peuvent être synthétisés à partir des acides (hydroxy-naphtyloxy) benzoïques et d'anhydride d'acide. On opère de préférence en présence d'un excès d'anhydride. Une fois le mélange des constituants réalisé, il est chauffé jusqu'au reflux pendant 30 mn environ On refroidit alors le mélange, le dilue à l'eau et filtre le solide obtenu. De préférence le solide est ensuite recristallisé, par exemple dans un mélange eau/acétone. Les acides (hydroxy-naphtyloxy) et (acétoxy-naphtyloxy) naphtoïques peuvent être synthétisés de façon identique aux acides (hydroxynaphtyloxy) et (acétoxy-naphtyloxy) benzoïques. Les acides benzoïques et naphtoïques naphtyloxy- substitués selon l'invention peuvent être utilisés comme monomères et notamment ce sont des monomères particulièrement intéressants pour la synthèse de polymères thermotropes. Exemple 1 Synthèse de l'acide (méthoxy-6 ' naphtyloxy-2 ')4 benzoïque Mode opératoire A Dans un réacteur de 0,25 1 équipé d'une bonne agitation, d'un thermomètre et d'un dean stark on place: 0,21 M ( 49,8 g) de bromo- 2 méthoxy-6 naphtalène 0,2 M ( 30,4 g) de parahydroxybenzoate de méthyle 0,2 M ( 27,6 g) de carbonate de potassium 2 M ( 0,63 g) de cuivre métallique ( 5 % molaire) 22 g de diéthylèneglycol diéthyléther Le milieu est porté à 200 C sous agitation au moyen d'un bain d'huile thermostaté On maintient lh 45 à 200 C On distille ainsi 3,6 g de phase liquide et il se dégage 3 1 de gaz On refroidit le milieu vers 100 C et transvase dans un réacteur de 1 1 puis on ajoute 0,3 M de potasse 85 % dans 570 cm 3 d'eau La suspension est chauffée à 100 C pendant 4 h. On filtre la solution pour éliminer le catalyseur (cuivre, oxydes de cuivre). Après séchage on obtient 57 g de sel de potassium dosé à 92 % par potentiométrie et 94 % en HPLC après acidification. Le rendement en produit isolé est de 80 % L'acidification du filtrat et des eaux de lavage donne 2 autres fractions Le rendement global est de 84 %. B Dans le même appareillage que sous A, on introduit: 0,308 M ( 73 g) de bromo-2 méthoxy-6 naphtalène 0,28 M ( 42,6 g) de parahydroxybenzoate de méthyle 0,28 M ( 38,6 g) de carbonate de potassium 1,4 x 10-2 M ( 0, 88 g) de cuivre métallique 31 g de diéthylèneglycol diéthyléther 1 g d'éther couronne (dicyclohexano-18 crown-6) et réalise la synthèse dans les mêmes conditions que décrites sous A Le rendement global en sel de potassium est de 89 %. Caractéristiques du produit CH 30 COOH M = 294 o O F : 212 -213 C (après recristallisation dans l'acide acétique). RMN: structure conforme en RMN: C 13 et H 1 pureté > 99 % HPLC: un seul pic analyse élémentaire: % C % H % O théorie 73,46 4,79 21,74 exp 73,31 4,53 21,41 Exemple 2 Synthèse de l'acide (hydroxy-6 ' naphtyloxy-21 ')4 benzoïque Mode opératoire Dans un réacteur de 1 1 agité pour le reflux on place 0,275 M du méthoxyacide de l'exemple 1 sous forme de sel d'acide avec 5 M ( 300 g) d'acide acétique puis 1,39 M ( 240 g) d'H Br 47 % On chauffe tout d'abord la solution acétique avant de couler l'H Br en 45 mm (température 120 C) Le reflux s'établit à 1160 C On laisse agiter au reflux pendant 6 h Le bromure de méthyle qui se dégage est piégé En fin de réaction on laisse refroidir Le produit qui précipite est filtré et lavé à l'eau On obtient 48,5 g de produit (pureté RMN: ,3 %) Le filtrat est dilué avec 400 cm 3 d'eau pour récupérer le produit solubilisé Le rendement total est de 78 %. Caractéristiques du produit: HON COOH M= 280 FO: 2210 2220 c RMN: conforme en RMN Hi et C 13 pureté: 99,4 % après purification HPLC: un seul pic Exemple 3 Synthèse de l'acide (acétoxy-6 'naphtyloxy-2 ')4 benzoïque Mode opératoire: Dans un réacteur de 100 cm 3 agité équipé pour le reflux on place 20 mmoles d'hydroxyacide de l'exemple 2 dans 73 mmoles ( 7,5 g) d'anhydride acétique On chauffe le tout à 1360 C pendant 30 mn On refroidit et on dilue à l'eau puis on filtre le solide. On récupère ainsi 3,2 g après recristallisation dans un milieu acétone/eau La pureté HPLC est de 99 %. Caractéristiques du produit: CH 3 CO 0 COOH O M= 322 F : 2000 C RMN: conforme en RMN H 1 et C 13 HPLC: un seul pic Exemple 4: Synthèse de l'acide (méthoxy-6 ' naphtyloxy-2 ')3 benzoïque Mode opératoire: Dans un réacteur équipé d'une bonne agitation, d'un thermomètre et d'un dean stark on place: 0,208 M ( 49,3 g) de bromo-2 méthoxy-6 naphtalène 0,19 M ( 29 g) de métahydroxybenzoate de méthyle 0, 19 M ( 26,2 g) de carbonate de potassium 0,6 g de cuivre métallique 21,5 g de diéthylèneglycol diéthyléther Le milieu est porté sous agitation à 2000 C pendant 45 '. On ajoute alors 60 g de glyme supplémentaire On refroidit après 2 h 30 de réaction Il s'est dégagé 2,9 1 de gaz et l'on a distillé une fraction liquide de 2,6 g On saponifie en coulant à 100 C 29 g de potasse 85 % dans 750 g d'eau La réaction dure 4 h à 1000 C On filtre à chaud pour éliminer le cuivre A froid le sel reste dissous On acidifie alors avec HC 1 12 N ( 35 cm 3) Le précipité est filtré, lavé et séché: ( 43,7 g)- pureté RMN: 97 % Rendement: 83,7 % On note une solubilité plus grande du sel obtenu que celle du sel de l'exemple 1. Caractéristiques du produit Me O O COOH M= 294 FO: 1780 C RMN: conforme à la structure en RMN H 1 et C 13 pureté: 97 % dosage potentiométrique: 97,2 % HPLC: compatible avec le système adopté. Exemple 5 Synthèse de l'acide (hydroxy-6 ' naphtyloxy-2 ')3 benzoïque Mode opératoire: Dans un réacteur de 0,5 1 équipé pour le reflux on place 0, 135 M ( 41 g) du méthoxyacide de l'exemple 4 dans 120 g ( 2 M) d'acide acétique Puis on coule 120 g ( 0,7 M) d'H Br 48 % Le tout est porté sous agitation à reflux ( 116 C) pendant 4 h puis 6 h En fin de réaction le milieu étant homogène on précipite le composé par ajout de 600 g d'eau On récupère ainsi un solide qui est filtré, lavé et séché ( 16,5 g) La pureté est de 98 % ce qui donne un rendement de 43 %. Caractéristiques du produit HO O COOH M= 280 F : 1930 C 1960 C RMN: conforme en RMN H 1 et C 13 pureté: 98,8 % HPLC: un seul pic pureté: 98 % Exemple 6 Synthèse de l'acide (acétoxy-6 ' naphtyloxy-2)3 benzoïque Mode opératoire: Dans un réacteur de 100 cm 3 équipé pour le reflux on place ( 0,02 M) 5,6 g du composé de l'exemple 5 avec 16 g ( 0,156 M) d'anhydride acétique On porte à 130 C en agitant pendant 15 mn. Après refroidissement, filtration, lavage à l'eau on isole 4,2 g du dérivé acétylé pur à 98,5 % Le rendement non optimisé est de 64 % en produit isolé. Caractéristiques du produit CH 3 C OCOOH M= 322 F : 186 1870 C RMN: structure conforme en RMN Hiet C 13 pureté: 98,5 % HPLC un seul pic dans le système adopté - pureté: 99 % R E V E N D I C A T IONS 1 Dérivés des acides naphtyloxy benzoïques et naphtoïques de formule RO COOH OR OOH o ou o o ou dans lesquelles R représente l'hydrogène, une chaine hydrocarbonée aliphatique, cycloaliphatique, linéaire ou ramifiée ou un radical -C-R', R' étant un radical alkyle. Il 2 Acides (méthoxy-6 ' naphtyloxy-2 ') 3 et 4 benzoïques 3 Acides (hydroxy-6 ' naphtyloxy-2 ') 3 et 4 benzoïques 4 Acides (acétoxy-6 ' naphtyloxy-2 ') 3 et 4 benzoïques Procédé de synthèse des acides (alcoxy-naphtyloxy) benzoïques et naphtoïques (ou de leurs sels) par condensation de Ullman en présence d'un catalyseur à base de cuivre à partir d'un alcoxy naphtalène halogéné de formule X R X est un atome d'halogène, et de préférence Cl ou Br, sur l'hydroxybenzoate (hydroxynaphtoate) d'alkyle suivi d'une saponification (et d'une acidification). 6 Procédé de synthèse des acides (hydroxy-naphtyloxy) benzoïques (naphtoïques) à partir d'acides (alcoxy-naphtyloxy) benzoïques (naphtoïques)et H Br en milieu acétique. 7 Procédé de synthèse des acides (acétyloxy-naphtyloxy) benzoïques (naphtoïques) à partir d'acides (hydroxy- naphtyloxy) benzoïques (naphtoïques) et d'anhydride d'acide. 8 Polymères obtenus à partir des acides (hydroxy- naphtyloxy) benzoïques (naphtoïques) et/ou des acides (acétoxy-naphtyloxy) benzoïques (naphtoïques).