Brevet FR2693188A1 — publié le 19940107

Procéda de télomérisation de diènes cornu gués avec des polvols et notamment avec des sucres et des dérivés de sucres. La présente invention concerne un nouveau procédé de télomérisation de diènes conjugués avec des polyols et notamment avec des sucres et des dérivés de sucres. 1l est bien connu que les diènes conjugués peuvent télomériser avec des alcools pour donner des alcadiényléthers et une abondante littérature décrit en particulier des réactions de ce type mettant en oeuvre des systèmes catalytiques en phase homogène. Toutefois, il y a eu fort peu de travaux consacrés à la télomérisation des diènes conjugués avec des polyols et plus particulièrement avec des polyols dérivés de sucres. La publication intitulée synthesis of 6-(Z-,7-octadienyl)-a-D- galactopyranose, L.I. Zakharkin et al., parue dans Zhumal Organicheskoi Khimii, Vol. 24, n 1, pages 119-121, january 1988, décrit un procédé de télomérisation du butadiène avec le glucose dans lequel les groupes hydroxy de l'a-D-galactopyranose ont été préalablement protégés par des groupements isopropylidène. Cette réaction est réalisée en solution dans le toluène en présence d'un système catalytique constitué d'acétylacétonate de palladium, de triphénylphosphine et de triéthylaluminium et conduit après déprotection et purification au 6-(Z-1,7-octa diényl)-a-D-galactopyranose sous forme d'hydrate. La demande de brevet international publiée sous le numéro WO 90/13531 décrit, entre autres, des alcadiényléthers obtenus par télomérisation de diènes avec des polyols. Le procédé de télomérisation décrit dans ce document utilise de faibles quantités de catalyseur au palladium et nécessite l'utilisation d'un alcool secondaire ou tertiaire comme solvant. Des essais menés par la demanderesse ont mis en évidence que, dans les conditions du procédé décrit dans le document ci-dessus, il se produisait des pertes non négligeables en diène, d'une part, par dimérisation et, d'autre part, par télomérisation de ce dernier avec le solvant, ce qui nuit au rendement de la réaction et rend plus difficile la séparation des produits. La demanderesse a maintenant découvert un nouveau procédé de télomérisation des diènes conjugués avec des polyols dans lequel il ne se produit pas de télomérisation du diène avec le solvant et où les pertes par dimérisation du diène se trouvent très nettement réduites tout en ayant une réactivité des produits au moins égale à celle décrite dans la demande de brevet WO 90/13531 et en utilisant des quantités de catalyseur comparables. Un autre avantage du procédé mis au point par la demanderesse est d'utiliser de l'eau comme solvant des polyols et du système catalytique. Selon une caractéristique essentielle, la présente invention concerne un procédé de télomérisation de diènes conjugués avec des polyols en présence d'un catalyseur au palladium, caractérisé en ce que le diène conjugué réagit avec une solution aqueuse concentrée de polyol contenant de 10 à 90 % en poids de polyol, ledit catalyseur au palladium étant associé à un ligand assurant sa solubilité dans le milieu aqueux. Selon une variante avantageuse de l'invention, la solution aqueuse de polyol contient de 60 à 80 Wo en poids de polyol. Selon une variante avantageuse permettant d'améliorer considérablement la réactivité du système, la solution aqueuse de polyol est portée à un pH basique. Le pH basique est, à titre d'exemple, obtenu par addition d'une base forte. On utilise avantageusement une solution aqueuse de soude de concentration au moins égale à 0,1 N comme solution aqueuse et de préférence supérieure ou égale à 1 N. Les polyols utilisables dans le procédé de l'invention seront avantageusement choisis parmi les sucres et leurs dérivés. Selon une variante de l'invention, les polyols sont des sucres non réducteurs choisis en particulier parmi les mono-, les di- et les trisaccharides non réducteurs. A titre d'exemple de tels polyols, on citera le saccharose, le tréhalose, les alkylglucosides, plus particulièrement ceux où le groupement alkyle contient de 1 à 12 atomes de carbone. Une autre classe de dérivés de sucres particulièrement utiles selon l'invention est constituée par les produits résultant de l'hydrogénation des sucres. Parmi les produits résultant de lthydrogénation des sucres, on citera le sorbitol, le xylitol, l'érythritol, le maltitol, le lactitol, le palatinit qui est un mélange des deux polyols ci-dessous: D'autres polyols dérivant des sucres utilisables dans le procédé de l'invention sont des produits résultant de la déshydratation d'un produit d'hydrogénation des sucres, par exemple, le sorbitan ou monoanhydrosorbitol, l'isosorbide ou dianhydrosorbitol. Tous les diènes conjugués peuvent être utilisés dans le procédé selon l'invention. Toutefois, pour des raisons de réactivité liée à l'accessibilité des doubles liaisons par le système catalytique, on choisira avantageusement des diènes conjugués faiblement substitués, en particulier des diènes conjugués contenant de 4 à 10 atomes de carbone. Ainsi, une excellente réactivité sera obtenue avec le butadiène. On pourra également utiliser des diènes substitués comme. par exemple, l'isoprène ou le pipérylène. Pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, on utilisera comme catalyseur un dérivé de palladium rendu soluble dans l'eau par association avec un ligand connu pour cet effet. Les principaux catalyseurs utilisabIes selon l'invention sont des sels de palladium à ltétat d'oxydation II, par exemple sous forme d'acétate, d'acétylacétonate ou de chlorure ou des dérivés du palladium à l'état d'oxydation O lié à un ligand non coordinant. A titre d'exemple de tels dérivés du palladium, on citera le bis(dibenzylidène acétone)palladium désigné par Pd(dba)2. Le ligand rendant soluble le système catalytique au palladium sera avantageusement choisi parmi les dérivés de phosphines hydrosolubles. On choisira avantageusement le triphénylphosphine trisulfonate de sodium (TPPTS). On pourra également choisir les mono- ou disulfonates de sodium de triphénylphosphine. Dans le procédé selon l'invention, on utilise des quantités de catalyseur telles que le rapport polyol/palladium en nombre de moles soit compris entre 50 et 2000, de préférence entre 250 et 500. Par ailleurs, le rapport en nombre de moles du diène au palladium est compris entre 1 000 et 20 000, de préférence entre 3 000 et 10 000. Le rapport entre le nombre de moles du diène et du polyol dépend du nombre de groupements hydroxyle du diol et du degré de substitution moyen que l'on désire obtenir. Le procédé selon l'invention est réalisé à une température comprise entre 40 et 100in, de préférence entre 50 et 80'C, sous pression de vapeur saturante du diène conjugué. Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, le produit de télomérisation est préparé dans une enceinte fermée, par exemple un autoclave, munie d'une double enveloppe permettant le chauffage ou le refroidissement de son contenu. Le polyol, le dérivé du palladium et le ligand assurant sa solubilité dans l'eau sont introduits dans l'autoclave qui est ensuite dégazé en tirant sous vide. Le milieu aqueux, lui-même dégazé, est introduit sous atmosphère inerte. Le diène préalablement piégé est ensuite transféré sous atmosphère inerte dans l'autoclave dont le contenu est porté sous agitation à la température de réaction. En fin de réaction, le diène non réagi est éliminé par évaporation et le produit de télomérisation constitué d'un mélange d'alcadiényléthers est récupéré et analysé. Les exemples qui suivent sont donnés à titre purement illustratif du procédé selon l'invention. Exemples Dans les exemples ci-dessous, les réactions de télomérisation sont réalisées dans un autoclave de 100 ml équipé d'une double enveloppe. Le polyol, le dérivé de palladium et la phosphine sont introduits dans l'autoclave qui est alors dégazé en tirant sous vide. Le solvant, dégazé également, est ajouté sous atmosphère d'azote. L'autoclave est aussitôt refroidi à -10iC par un cryostat. Le butadiène est piégé dans un tube de schlenck refroidi à -400C; il est ensuite transféré sous atmosphère d'azote dans l'autoclave. L'agitation magnétique est déclenchée en même temps que le chauffage par circulation d'eau préchauffée. Lorsque l'essai est terminé, l'autoclave est refroidi et le butadiène non réagi est dégazé. Les conditions particulières et les résultats de différents essais sont résumés ci-dessous: Exemple 1 Solvant: NaOH 1 N Température : 80iC Durée : 30 min Saccharose : 8 g Butadiène : 15 g Pd(OAc)2 :20 mg TPPTS : 150 mg NaOH : 2 mol. Masse finale: 16, 33 g. Le solvant et les sous-produits sont éliminés par une évaporation sous pression réduite, le saccharose restant et les télomères sont acétylés et étudiés en chromatographie en phase gazeuse. La conversion du saccharose est de 96 %. La conversion du butadiène est de 41 % dont 1 % en dimères. La répartition des produits de télomérisation, éther octadiényl et éther hexadécatétraényl est la suivante: Mono éther octadiényl (C8) : 9 % Monoéther hexadécatétraényl (C16) : 6 % Diéther C8 : 23,5 % Ether C8 + C16: 8 % Triéther C8 :26,5 % Tétraéther C8 : 4 % Pentaéther C8 : 3 % Le degré moyen de substitution (N) est de 2,7. Exemple 2 Solvant : NaOH 1 N Température :50 C Durée :2,5 h Saccharose: 8 g Butadiène: 15 g Pd(OAc)2 :21 mg TPPTS: 150 mg NaOH: 2 ml. Masse finale: 18,6 g. L'analyse est réalisée comme dans l'exemple 1. Le taux de conversion du saccharose est de 98 %. Le taux de conversion du butadiène est de 56 %. La répartition des produits de télomérisation est la suivante: Mono C8 : 3% Mono C16 :5 % Di C8:12,5% C8+C16:9% Tri C8: 22,5 % Tétra C8: 36 % Penta C8 :12 %. Le degré moyen de substitution (N) est de 3,2. Exemple 3 Solvant: 2 N Température: 80-C Durée : 2,5 h Saccharose : 8 g Butadiène: 15 g Pd(OAc)2 :20 mg TPPTS :0,15 g NaOH : 2 ml. Masse finale : 22,64 g. Conversion du butadiène: 82 % dont 4 % en dimères. Conversion du saccharose: 100 %. N=4,7. Exemple 4 Solvant : NaOH 1 N Température: 80-C Durée :2,5 h Saccharose : 8 g Butadiène: 15 g Pd(dba)2 :51 mg TPPTS : 100 mg NaOH : 2 ml. Masse finale : 21,78 g. Conversion du butadiène : 78 %. Conversion du saccharose: 100 %. N=4,7. Exemple 5 Solvant : NaOH Température : 80 C Durée : 2,5 h Saccharose: 8 g Butadiène: 15 g Pd(OAc)2: 6,2 mg TPPTS :49mg NaOH: 2 ml. Masse finale: 19,44 g. Conversion du butadiène: 63 %. Conversion du saccharose : 98 %. N=3,6. Exemple 6 Solvant : NaOH 1 N Température: 800C Durée : 30 min Sorbitol : 8 g Butadiène: 15 g Pd(OAc)2: 20 mg TPPTS : 150 mg NaOH:2ml. Masse finale: 18,17 g. Conversion du sorbitol : 95 %. Conversion du butadiène :53 % dont 1 % en dimères. N= 1,6. Exemple 7 Solvant : NaOH 1 N Température: 80-C Durée : 30 min Méthylglucoside : 8 g Butadiène: 15 g Pd(OAc)2 20 mg TPPTS: 150 mg NaOH: 2 ml. Masse finale: 19,05 g. Conversion du méthylglucoside : 95 %. Conversion du butadiène : 59 %. N=2. REVENDICATIONS 1. Procédé de télomérisation de diènes conjugués avec des polyols en présence d'un catalyseur au palladium, caractérisé en ce que le diène conjugué réagit avec une solution aqueuse concentrée de polyol contenant de 10 à 90 % en poids de polyol, ledit catalyseur au palladium, étant associé à un ligand assurant sa solubilité dans le milieu aqueux. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la solution aqueuse de polyol contient de 60 à 80 % en poids de polyol. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la solution aqueuse de polyol a un pH basique. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le milieu aqueux est une solution aqueuse de soude de concentration au moins égale à 0,1 N. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le polyol est un sucre non réducteur. 6. Procédé selon les revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le polyol est un mono-, un di- ou un trisaccharide non réducteur. 7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le polyol appartient au groupe du saccharose, du tréhalose et des alkylglucosides comprenant un groupement alkyle contenant de 1 à 12 atomes de carbone. 8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le polyol résulte de l'hydrogénation d'un sucre. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que le polyol appartient au groupe constitué du sorbitol, du xylitol, de l'érythritol, du maltitol, du lactitol, du palatinit. 10. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le polyol est un produit résultant de la déshydratation d'un produit d'hydrogénation d'un sucre. 11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que le produit résultant de la déshydratation d'un produit d'hydrogénation d'un sucre est le sorbitan ou l'isosorbide. 12. Procédé selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que le diène conjugué contient de 4 à 10 atomes de carbone. 13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que le diène conjugué est le butadiène. 14. Procédé selon Ia revendication 12, caractérisé en ce que le diène conjugué est l'isoprène ou le pipérylène. 15. Procédé selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que le catalyseur au palladium est un sel de palladium Il associé à une phosphine soluble dans l'eau ou un dérivé du palladium à l'état 0 associé à un ligand non coordinant, associé à une phosphine soluble dans l'eau. 16. Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce que la phosphine soluble dans l'eau est le triphénylphosphine trisulfonate de sodium (TPPTS). 17. Procédé selon l'une des revendications 1à 16, caractérisé en ce que le rapport polyol/palladium en nombre de moles est compris entre 50 et 2000, de préférence entre 250 et 500. 18. Procédé selon l'une des revendications 1 à 17, caractérisé en ce que le rapport diène/palladium en nombre de moles est compris entre 1 000 et 20000, de préférence entre 3 000 et 10 000. 19. Procédé selon l'une des revendications 1 à 18, caractérisé en ce qu'il est réalisé à une température comprise entre 40 et 100in, de préférence entre 50 et 80-C, sous pression de vapeur saturante du diène conjugué.