Brevet FR3099930A1 — publié le 20210219

Description Titre de l'invention : COMPOSES CARBONYLES, LEURS PROCEDES DE PREPARATION ET LEURS UTILISATIONS [0001] La présente invention a pour objet de nouveaux isomères d'alcanes ramifiés carbonylés, seuls ou en mélanges, ainsi que leurs procédés de préparation. Elle a également pour objet l'utilisation desdits composés seuls ou en mélanges. [0002] Les alcanes ramifiés fonctionnalisés comprenant un nombre important d'atomes de carbone, notamment 8 atomes de carbone ou plus, ont des applications variées. Ils peuvent notamment être utilisés en tant que tensioactifs, émollients, solvants ou monomères pour la préparation de polymères variés. [0003] Cependant, ces composés sont généralement issus de ressources fossiles, notamment pétrole. En plus d'avoir un impact négatif sur l'environnement, l'utilisation de ressources fossiles, et notamment pétrole, aboutit à des alcanes présentant des impuretés de type composés aromatiques. De plus, pour obtenir des alcanes supérieurs, notamment avec un nombre d'atomes de carbone au moins égal à 16, il est nécessaire notamment de passer par des réactions d'oligomérisation, ces réactions menant à des mélanges d'oléfines puis à des mélanges d'alcanes (après hydrogénation des oléfines) comprenant n atomes de carbone qui présentent des impuretés en n-4 et n+4 atomes de carbone lorsqu'on accède aux oléfines par oligomérisation. De telles impuretés ne sont pas souhaitées. [0004] La présente invention a pour but de fournir de nouveaux composés carbonylés pouvant notamment être utilisés en tant que plastifiant, lubrifiant, tensioactif ou pour des applications cosmétiques, lesdits composés étant biosourcés. [0005] Ainsi, la présente invention concerne un composé de formule (I) suivante : [0006] . (I)ti R- [0007] dans laquelle : [0008] - R', R2, R3 et R4 représentent, indépendamment les uns des autres, H ou un groupe (C 1-C30)alkyle, [0009] la somme totale du nombre d'atonies de carbone de R', R2, R3 et R4 étant égale à 6+4x, x étant un nombre entier compris de 1 à 6, [0010] sous réserve que : [0011] - deux au plus parmi les groupes R', R2, R3 et R4 sont H, [0012] - lorsque l'un des groupes R' ou R2 est H ou lorsque les groupes R' et R2 sont H, 2 alors les groupes R3 et R4 sont des groupes (C1-C30)alkyles, et [0013] - lorsque l'un des groupes R3 ou R4 est Hou lorsque les groupes R3 et R4 sont H, alors les groupes RI et R2 sont des groupes (C1-C30)alkyles ; - R" représente H, OR, NR'R" [0014] - R, R' et R", identiques ou différents, représentent H, un groupe (C1-C10)alkyle. [0015] Les composés de formule (I) correspondent à des isomères d'alcanes ramifiés carbonylés, selon la nature du groupe R" susmentionné. [0016] Ces composés comprennent au total (sans compter le groupe R5) 8+4x atomes de carhone, ce qui correspond au nombre total d'atomes de carbone des groupes RI, R2, R3 et R4 et des deux atonies de carhone portant ces groupes (le tout est considéré par la suite comme la chaîne hydrocarbonée ramifiée comprenant 8+4x atomes de carbone). Les composés de formule (1) selon l'invention sont donc des composés ramifiés dont la chaîne principale comprend 12, 16, 20, 24, 28 ou 32 atomes de carbone et portant une chaîne latérale COR" telle que définie ci-dessus. [0017] Dans le cadre de la présente invention, on entend par Ci-C, une chaîne carbonée pouvant avoir de t à z atonies de carbone, par exemple une chaîne carbonée qui peut avoir de 1 à 3 atomes de carbone. [0018] Selon l'invention, un groupe alkyle désigne un groupe aliphatique hydrocarboné, saturé, linéaire ou ramifié comprenant, sauf mention contraire, de 1 à 30 atomes de carhone. A titre d'exemples, on peut citer les groupes méthyle, éthyle, n-propyle, isopropyle, butyle, isobutyle, tertbutyle ou pentyle, ou également les groupes undecényle, lauryle, palmyle, oléyle, linoléyle, érucyle, terpényle et ricinoléyle. [0019] La présente invention concerne également un mélange d'isomères d'alcanes ramifiés carbonylés, chaque alcane ramifié carbonylé comprenant une chaîne hydrocarbonée ramifiée et une chaîne latérale de formule COR", 125. étant tel que défini ci-dessus, ladite chaîne hydrocarbonée ramifiée de chaque alcane ramifié carbonylé comprenant 8-F4x atomes de carbone, x étant un nombre entier compris de 1 à 6. [0020] Selon un mode de réalisation, le mélange d'isomères d'alcanes ramifiés carbonylés selon l'invention comprend au moins deux composés de formule (I) telle que définie ci-dessus. [0021] Selon un mode de réalisation, le mélange d'isomères d'alcanes ramifiés carbonylés selon l'invention comprend au moins deux composés de formule (I) telle que définie ci-dessus. [0022] Selon un mode de réalisation, les mélanges de l'invention sont tels que tous les composés de formule (I) telle que définie ci-dessus comprennent une chaîne hydrocarbonée ramifiée comprenant 8+4x atomes de carbone, x étant tel que défini ci-dessus et étant identique pour tous les composés dudit mélange et comprenant une chaîne latérale de formule COR'. 3 [0023] La présente invention concerne également un procédé de préparation d'un composé tel que défini ci-dessus, répondant notamment à la formule (1), ou du mélange tel que défini ci-dessus, comprenant une étape de carbonylation, notamment hydro-, hydroxy-, alkoxy-, amido- carbonylation, d'au moins un isomère d'oléfines ramifiées ou mélange d'isomère d'oléfines ramifiées, chaque oléfine ramifiée étant formée d'une chaîne hydrocarbonée comprenant 8+4x atomes de carbone, x étant tel que défini ci-dessus. [0024] L'étape dc carbonylation correspond à une étape d'addition d'un composé CO ad- ditionné de H2 pour l'hydrocarbonylation, de H2O pour l'hydroxycarbonylation, de R, OH pour l'alkoxycarhonylation et R'R"-NH pour l'amidocarhonylation. [0025] De préférence, l'étape de carbonylation est effectuée par catalyse organométallique, notamment à l'aide d'un catalyseur à hase de Rh ou Co, par exemple. [0026] L'étape dc carbonylation est mise en oeuvre à une température comprise entre 40°C et 150°C, de préférence entre 70°C et 120°C. [0027] Selon un mode de réalisation du procédé de l'invention, les isomères d'oléfines ramifiées sont de formule (II) suivante : [0028] R R, (II) R4 100291 dans laquelle R1,122, R' et R4 sont tels que définis ci-dessus dans la formule (I). 100301 Comme mentionné ci-dessus, dans la formule (II) : 100311 - deux au plus parmi les groupes R', R2, R' et R4 sont H, 100321 - lorsque l'un des groupes R' ou R2 est H ou lorsque les groupes R' et R2 sont H, alors les groupes R' et R4 sont des groupes (CI-C30)alkyles, et [0033] - lorsque l'un des groupes R3 et R4 ou H ou lorsque les groupes R3 et R4 sont H. alors les groupes R' et R2 sont des groupes (C1-C3u)alkyles. [0034] Le procédé de l'invention peut mettre en oeuvre une oléfine ramifiée de formule (II) ou un mélange d'oléfines ramifiées de formule (II) comportant le même nombre d'atomes de carbone ou un nombre d'atomes de carbone différent, de préférence le même nombre d'atomes de carbone. [0035] Selon un mode de réalisation du procédé de l'invention, le mélange d'isomères d'oléfines ramifiées comprend au moins deux isomères d'oléfines ramifiées de formule (II). [0036] Les oléfines de formule (II) répondent donc à l'une des formules suivantes : [0037] 3 R4 H Rt. X3'' R1 ', / / \ /1 --- \ - ",__ _ _ , R' 2 R: ,,, R> 2 [0038] dans lesquelles R'1, R'2, R':let W 4 sont des groupes (C,-Cm,)alkyles. [0039] Comme mentionné ci-dessus, les composés de formule (II) sont des composés ramifiés comprenant au total 8+4x atomes de carbone avec x compris entre 1 et 6. Les composés de formule (II) sont donc des composés ramifiés dont la chaîne principale comprend 12. 16, 20, 24, 28 ou 32 atomes de carbone. [0040] Le mélange d'isomères d'oléfines ramifié selon l'invention est un mélange comprenant au moins deux oléfines de formule (II). De préférence, les mélanges de l'invention sont tels que tous les composés de formule (II) telle que définie ci-dessus comprennent 8+4x atomes de carbone, x étant tel que défini ci-dessus et étant identique pour tous les composés dudit mélange. [0041] Les oléfines ramifiées ou mélange d'isomères d'oléfines ramifiées selon l'invention, notamment lorsque n représente 16, 24 ou 32, peuvent être obtenus par dimérisation d'un mélange d'isomères d'oléfine ramifiée comprenant n/2 atomes de carbone. [0042] Ainsi, les oléfines ramifiées ou le mélange d'isomères d'oléfines ramifiées tel que défini ci-dessus est obtenu par dimérisation d'un mélange d'isomères d'oléfines ramifiées comprenant 4+2x atomes de carbone, avec x un nombre pair défini ci-dessus, de préférence obtenu à partir de bioressources. [0043] Ainsi, les oléfines ramifiées comprenant 16 atomes de carbone peuvent être obtenues par dimérisation d'oléfines ramifiées comprenant 8 atomes de carbone. Les oléfines ramifiées comprenant 24 atomes de carbone peuvent être obtenues par dimérisation d'oléfines ramifiées comprenant 12 atomes de carbone. Les oléfines ramifiées comprenant 32 atomes de carbone peuvent être obtenues par dimérisation d'oléfines ramifiées comprenant 16 atomes de carbone. 100441 L'étape de dimérisation peut être réalisée en présence d'un catalyseur choisi parmi les acides de Briinsted en solution, par exemple H,SO4, H3PO4, HF ; les acides de Briinsted solides, par exemple résines organiques, argiles, zéolites, H3PO4 sur silice ; les acides de Lewis, par exemple ZnC1,, AlC13 ; les composés organométalliques, par exemple complexes Ni, mélanges de complexes de Ni et de Al ; les liquides ioniques, par exemple IBM ImlIN(CF3S0,)21 / HN(CF,S02)2 ; les argiles à structures lamellaires comme la Montmorillonite ; les résines organiques comme les Amberlysts, résine sulfonique ; les composés organométalliques comme tel que par exemple1LNiCH,R9 11A1C141 dans lequel L = PR,o, R9 représente un alkyle, linéaire ou ramifié, comprenant H X 3 H X4 X .4 9 atomes de carbone et R10 représente un groupe -CH,-R9. [0045] L'étape de dimérisation est de préférence mise en oeuvre à une température comprise entre 30 et 250°C. [0046] De façon particulièrement avantageuse, les oléfines ramifiées comprenant 8 et 12 atomes de carbone sont obtenues à partir d' isobutène. De préférence, ledit isobutene est obtenu à partir de bioressources, notamment tel que décrit dans la demande W02012052427, par exemple à partir de polysaccharides (sucres, amidons, celluloses, etc). [0047] De façon particulièrement avantageuse, l'obtention des oléfines ramifiées par dimé- risation permet d'obtenir des oléfines ramifiées ou mélange d'oléfines ramifiées exempte d'oléfines en n-4 et n+4. [0048] Les oléfines ramifiées ou mélange d'isomères d'oléfines ramifiées selon l'invention, peuvent également être obtenus par oligomérisation d'au moins deux mélanges d'oléfines ramifiées comprenant respectivement m et p atomes de carbone de façon à avoir m+p=n. [0049] L'étape d'oligomérisation peut également être suivie d'une ou plusieurs étapes de pu- rification, par exemple par distillation, par exemple pour supprimer les oléfines en n-4 et n+4. [0050] De préférence, les oléfines ramifiées comprenant m +p atomes de carbone sont obtenus à partir de bioressources et notamment à partir d' isobutène obtenu selon le procédé décrit dans la demande W02012052427, par exemple à partir de polysaccharides (sucres, amidons, celluloses, etc). [0051] La présente invention concerne également l'utilisation d'un composé tel que défini ci-dessus, répondant à la formula (I) susmentionnée, ou du mélange tel que défini ci-dessus, comme plastifiant, lubrifiant, tensioactif ou dans une composition cosmétique. [0052] La présente invention concerne également l'utilisation d'un composé de formule (I) pour lequel W = H, pour l'obtention : [0053] - du composé acide correspondant par oxydation ; ou [0054] - du composé alcool correspondant par réduction ; ou [0055] - d'un composé de type ester obtenu par dismutation (Réaction de Tishenko) de deux composés de formule (I). [0056] La réaction d'oxydation peut notamment être une oxydation à l'air ou en présence d'02. La réaction peut être catalysée par un catalyseur métallique notamment à base de Mn, Co ou Cu. La réaction peut être mise en oeuvre à une température comprise entre 20 et 200°C, de préférence entre 50 et 150°C. [0057] La réaction de réduction peut notamment être une réaction d'hydrogénation catalysée par un catalyseur métallique en solution ou déposé sur un support, par exemple Ni Raney, Pd/C, Pd/SiO2, Pt/A1,03. La réaction peut être mise en oeuvre à une température 6 comprise entre 20 et 150°C, de préférence entre 50 et 100°C. [0058] La réaction de dismutation peut être mise en oeuvre en présence de catalyseur notamment choisi parmi CaO, BaO, MgO, de préférence CaO. De préférence, la réaction est mise en oeuvre à une température comprise entre 50 et 150°C, de préférence entre 70 et 120°C. La réaction de dismutation peut durer de 5 à 15h, de préférence de 7 à 12h. [0059] La présente invention concerne également les produits obtenus de ces réactions d'oxydation, de réduction et de dismutation. [0060] La présente demande va maintenant être décrite à l'aide d'exemples non limitatifs. Exemples [0061] Exemple 1 : Préparation des composés de formule (1) selon l'invention [0062] [0063] [0064] Après avoir solubilisé 40 mg (0.156 mmol) de Rh(CO)2(acac) et 466 mg (0.82 mmol) de TPP( triphcnyl phosphine) dans du toluène (150 mL), l'isododécène (22 mmol) est alors ajouté. Après avoir transféré la solution dans un réacteur en inox, le système est purgé 3 fois avec de l'argon. Le milieu réactionnel est alors chauffé à 80°C puis mis sous une pression de 50 bar de Syngas (CO/H2 = 1:1). Le milieu réactionnel est alors mis sous agitation à une vitesse de 800trs/min. Après 6 heures de chauffage, le réacteur est refroidi à température ambiante et dégazé puis le milieu brut est alors hydrolysé avec 75 mL d'eau. Après une extraction avec de l'acétate d'éthyle (3x 50 mL), la phase organique est séchée sur Na2SO4 puis concentrée sous pression réduite. Les aldéhydes sont obtenus en mélange dans un ratio 43/56 (Branché /Linéaire) avec un rendement de 75%. [0065] [0066] Exemple 2 : Oxydation des composés issus de l'exemple 1 [0067] [0068] RuiAE:,O, Dodécaneleau 205100 [0069] [0070] Dans un réacteur PARR instrument de 300 mL sont introduits 15 g d'un mélange d'aldéhydes 43/56 (B/L=5,5-dimethy1-3-neopentylhexanal) 6%mol de Ru/A1201(5w%) 7 ainsi que 40 mL de dodécane et 200 mL d'eau. Après avoir purgé le système sous argon le réacteur est chargé à 4 bar d'oxygène, mis sous agitation. Après 2 heures de chauffage à 150°C, le réacteur est refroidi à 25°C puis le milieu réactionnel est filtré. 50 mL d'eau sont ajoutés puis les deux phases sont séparées. La phase aqueuse est extraite avec de l'acétate d'éthyle 2x 40mL. Puis les phases organiques rassemblées sont concentrées sous pression réduite conduisant aux acides correspondant avec un bon rendement de 81%. [0071] [0072] Exemple 3 : Réduction des composés issus de l'exemple 1 [0073] OH Raney Ni Cyclohexane 'OH [0074] Dans un autoclave de 300 mL type PARR instrument sont introduits 10 g d'un mélange d'aldéhydes 43/56 (B/L=5,5-dimethyl-3-neopentylhexanal) dans 120 mL de cyclohexane ainsi que 200 mg de Nickel de Rancy. Après avoir purgé le système avec de l'argon une pression de 10 bar d'hydrogène est fixée puis l'autoclave est chauffé à 80°C, l'agitation mécanique est réglée à 800 tr/min. Après 4 heures de réaction le système est refroidi à 25°C puis le milieu réactionnel est filtré pour rctircr le catalyseur puis concentré sous pression réduite pour conduire à un mélange d'alcools avec un rendement de 92%. [0075] Exemple 4 : Dismutation des composés issus de l'exemple 1 [0076] [0077] A 100 g (l'un mélange d'aldéhydes 43/56 (B/L=5,5-dimethy1-3-neopentylhexanal) disposé dans un réacteur parfaitement agité sont ajoutés 5 g d'oxyde de calcium puis 8 l'ensemble est chauffé à 80°C pendant 8 heures. Après un retour à 25°C du réacteur, 200 mL d'ester diisopropylique ou d'isooctane sont ajoutés et le milieu réactionnel est alors filtré afin de séparer le catalyseur. Le filtrat est alors concentré sous pression réduite pour conduire au mélange statistique des esters attendus avec un rendement de 76%. 9 REVENDICATIONS[Revendication I] Composé de formule (I) suivante : (I) H Rj O R [Revendication 2] [Revendication 3] [Revendication 4] [Revendication 5] [Revendication 6] dans laquelle : - R2, R3 et R4 représentent, indépendamment les uns des autres, H ou un groupe (Ci-C30)alkyle, la somme totale du nombre d'atomes de carbone de R', R2. R3 et R4 étant égale à 6+4x, x étant un nombre entier compris de 1 à 6, sous réserve que : - deux au plus parmi les groupes R', R2, R3 et R4 sont H, - lorsque Fun des groupes R1 ou R2 est H ou lorsque les groupes R1 et R2 sont H, alors les groupes R3 et R4 sont des groupes (CI-C30)alkyles, et - lorsque Fun des groupes R3 ou R4 est H ou lorsque les groupes R3 et R4 sont I-1, alors les groupes R' et R2 sont des groupes (CI-C30)alkyles ; - R5 représente 1-1, OR, ou NR' R" - R, R' et R", identiques ou différents, représentent H, un groupe (C I -C I 0)alkyle. Composé selon la revendication 1 dans lequel R5 représente H ou OH, de préférence H. Mélange d'isomères d'alcanes ramifiés fonctionnalisés par une fonction C=0125, comprenant au moins deux composés de formule (I) selon la revendication 1 ou 2. Mélange selon la revendication 3, dans lequel tous les composés de formule (I) comprennent, en plus du groupement C(0)R5, 8+4x atonies de carbone, x étant tel que défini dans la revendication 1 et étant identique pour tous les composés dudit mélange. Procédé de préparation d'un composé selon la revendication 1 ou 2 ou du mélange selon la revendication 3 ou 4, comprenant une étape de carbonylation, d'au moins un isomère d'oléfines ramifiées, chaque oléfine ramifiée étant formée d'une chaîne hydrocarbonée comprenant 8+4x atomes de carbone, x étant tel que défini dans la revendication 1. Procédé de préparation selon la revendication 5, dans lequel l'étape de carbonylation est effectuée par catalyse organométallique. 10 [Revendication 7] Procédé de préparation selon la revendication 5 ou 6, dans lequel le mélange d'isomères d'oléfines ramifiées comprend au moins deux isomères d'oléfines ramifiées de formule (H) suivante : R (II) R4. [Revendication 81 [Revendication 91 [Revendication 101 [Revendication 111 dans laquelle R1, R2, R3 et R4 sont tels que définis dans la revendication 1. Procédé selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, clans lequel le mélange d'isomères d'oléfines ramifiées est obtenu par dimérisation d'un mélange d'isomères d'oléfines ramifiées comprenant. 4+2x atomes de carbone, avec x représentant un nombre pair, de préférence obtenu à partir de bioressources. Procédé selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, clans lequel le mélange d'isomères d'oléfines ramifiées est obtenu par oligomérisation d'au moins deux mélanges d'isomères d'oléfines ramifiées comprenant respectivement m et p atomes de carbone, m et p, différents, étant des nombres entiers égaux à 4, 8, 12 ou 16, et étant tels que m+p=8+4x. Utilisation d'un composé selon la revendication 1 ou 2 ou du mélange selon la revendication 3 ou 4, comme plastifiant, lubrifiant, tensioactif ou dans une composition cosmétique. Utilisation d'un composé selon la revendication 2 avec R` représente H pour l'obtention : - du composé acide correspondant par oxydation ; ou - du composé alcool correspondant par réduction ; ou - d'un composé de type ester obtenu par dismutation de deux composés de formule (1).