<Desc/Clms Page number 1>
BREVET D'INVENTION " ESTERS # 1- ALKENYL CYANOACETIQUES ET PROCEDE POUR LES
FABRIQUER"
Cette invention est relative à de nouveaux dérivés des esters maloniques et cyanoacétiques. Elle concerne plus particulièrement les esters # 1- alkényl maloniques et cyanoacétiques et comprend non seulement ces nouveaux produits, mais aussi le procédé nouveau par lequel on peut les fabriquer.
Les nouveaux composés qui font l'objet de cette invention sont des esters maloniques et cyanoacétiques dans lesquels un des hydrogènes du méthylène est remplacé par un radical #1-alkényle, qui peut être primaire ou secondaire, et l'autre par un radical hydrocarbure, simple ou substitué tel qu'un radical alkyle, aralkyle ou aryle, un radical cyclo-
<Desc/Clms Page number 2>
hydrocarbure, tel que le radical cyclohexyle ou cyclopentyle, ou d'autres radicaux alicycliques. Le groupe # 1-alkényle, qui remplace un des hydrogènes du méthylène possède en général la structure suivante :
EMI2.1
dans laquelle deux des radicaux R1, R2 et R3 peuvent être l'hydrogène mais dans laquelle un de ces radicaux au moins doit être un groupe alkyle, saturé ou non saturé.
Si R1 est l'hydrogène, le groupe # 1-alkényle est appelé ci-après " # 1-alkényle primaire" ; si R1 est un groupe alkyle,le groupe # 1-alkényle est appelé ci-après " #1-alkényle secondaire ".
On peut avantageusement préparer les nouveaux produits par l'alkylation des esters alkylidène maloniques ou cyanoacétiques correspondants, alkylation au cours de laquelle la double liaison qui unit le groupe alkylidène et le groupe d'ester malonique ou cyanoacétique vient à la positon #1, de sorte que le groupe alkylidène se trouve converti, par isomérisation ou un autre moyen, en le groupe alkényle correspondant avec une double liaison à la position #1, comme représenté dans l'équation suivante qui illustre la conversion d'un ester alkylidène cyanoacétique en un ester #1-alkényl-cyanoacéti- que :
EMI2.2
<Desc/Clms Page number 3>
EMI3.1
Le groupe !¯¯a 1-alkényle de ces esters anényiiques peut varier grandement, de même que tous les esters alkylidé- niques primaires et secondaires, à l'exception du composé éthylidénique peuvent être convertis aisément en les esters
EMI3.2
Q 1-aJ¯kényl-ma7¯oniques ou cyanoacetiques correspondants par le présent procédé, et la gamme des esters alkenyliques qui peuvent être fabriqués n'est limitée que par ceux des divers esters alkylidène maloniques et cyanoacétiques qu'on a à sa disposition.
EMI3.3
Les esters 4/ i-alkényl-maloniques et cyanoacétiques que le groupe alkényle soit primaire ou secondaire, sont des . produits nouveaux, dont-beaucoup sont utiles comme intermédiaires pour la fabrication des acides #1-alkényl barbitu- riques et thiobarbituriques, par la condensation de l'urée ou de la thiourée avec l'ester malonique ou cyanoacétique correspondant, et remplacement subséquent du groupe imino par un atome d'oxygène, par hydrolyse, si on utilise les esters cyanoacétiques: et ils sont aussi utiles pour la préparation des acides non saturés par l'élimination du groupe nitrile des esters cyanoacétiques ou la décarboxylation des esters maloniques.
Suivant l'invention on peut soumettre -les esters alkylidène maloniques et cyanoacétiques, en solution, à une al- kylation par un halogénure, sulfate ou autre sel approprié alkylique ou aralkylique, en présence d'un agent alkylant approprié, par exemple d'un alkoxyde de sodium, comprenant l'isopropoxyde, le méthoxyde et l'éthoxyde de sodium, d'une amide d'un mé- tal alcalin tel que le sodium,-ou d'un métal alcalin tel que le sodium. Dans la réaction qui intervient, la double liaison de l'ester alkylidène malonique ou cyanoacétique vient à la position #1 du groupe alkényle, et le groupé alkyle ou
<Desc/Clms Page number 4>
aralkyle de l'halogénure, sulfate ou autre sel vient se fixer au carbone méthylénique de l'ester.
L'invention sera mieux comprise par les exemples particuliers suivants, auxquels elle n'est toutefois pas limitée:
Exemple 1 - Préparation du méthyl ester 1-npropyl A 1-butényl éthyl cyanoacétique
EMI4.1
Dans un récipient de réaction convenable muni d'un agitateur mécanique, d'un condenseur à reflux, d'un entonnoir de chute et d'un thermomètre, on place 300 parties d'éther sec contenant 33,1 parties d'éthoxyde de sodium. On refroidit la solution au-dessus de 0 à l'aide d'un mélange de glace et de sel et on verse, lentement et en agitant, 105 parties d'ester 1-n-propyl-butylidène cyanoacétique, en quantité telle , par unité de temps, que la température du mélange ne s'élève pas au-dessus de 0 .
Lorsque tout l'ester a été ajouté on continue à agiter pendant quelque temps, puis on ajoute en une seule portion 85 parties de sulfate de diéthyle Le rapport moléculaire utilisé entre l'ester cyanoacétique et le sulfate de diéthyle est 10:11. Après l'addition du sulfate de diéthyle on enlève le bain réfrigérant et l'on chauffe rapidement le mélange de réaction jusqu'à la température de reflux, et il s'effectue alors une réaction plus ou moins énergique. Il faut faire en sorte que la réaction n'ait pas la possibilité de s'effectuer trop rapidement.
<Desc/Clms Page number 5>
Lorsque la réaction commence, un sulfate d'éthyle sodique se sépare de la solution sous forme d'un précipité. On continue à faire refluer et à agiter pendant environ 8 à 14 heures, puis on laisse le mélange reposer d'un jour au suivant. On le dilue alors avec environ 2 volumes d'eau, on sépare la couche organique, on épuise la couche aqueuse à l'aide de plusieurs portions de benzène constituant en tout environ 300 parties et on lave à l'aide d'eau la couche organique et l'extrait au benzène réunis. On élimine alors le benzène sous une pression quelque peu réduite et on purifie le produit par distillation. Il bout à 117-119 /4mm.
Exemple 2 - Préparation du méthyl ester 1-npropyl #1-n-butényl allyl cyanoacétique
EMI5.1
On fait réagir du bromure d'allyle, du méthyl ester 1-npropyl-butylidène cyanoacétique et du méthoxyde de sodium approximativement dans les mêmes rapports moléculaires et les mêmes conditions que dans l'exemple 1, en utilisant le méthanol comme solvant. On isole le produit désiré et on le purifie par distillation. Il bout à 125-126 /4mm.
Exemple 3 - Préparation de l'éthyl ester allyl isopropényl cyanoacétique
EMI5.2
On fait réagir 30 parties de bromure d'allyle, 28, 5 parties
<Desc/Clms Page number 6>
d'ester isopropylidène cyanoacétique et 12,7 parties d'éthoxyde de sodium dans 80 parties d'alcool absolu, commue dans l'exemple 2. On isole le produit ci-dessus et oh le purifie par distillation.
Exemple 4 - Préparation des esters éthylique et isopropylique mixtes de l'acide 1-méthyl # 1-butényl éthyl cyanoacétique
EMI6.1
On dissout 13,8 parties de sodium dans 600 parties d'alcool isopropylique absolu dans un récipient convenable.
On refroidit la solution à 65 et on ajoute 108,6 parties de cyanoacétate d'éthyl 1-méthyl-butylidène au cours d'une période de 5 minutes pendant qu'on refroidit dans un bain de glace. On ajoute alors en une seule portion 94 parties de sulfate de diéthyle et on chauffe aussitôt le mélange jusqu'au reflux. L'alkylation est régulière et énergique ; est terminée en une heure. On refroidit le mélange dans de la glace et ajoute 1400 parties d'eau. On sépare la couche d'ester et épuise quatre fois la couche d'eau par du benzène. On lave deux fois le benzène et l'ester à l'aide d'eau et élimi- ne le benzène dans le vide : distille alors l'ester dans le vide.
On peut purifier cet ester brut en le secouant avec 200 parties de solution de bisulfite de sodium à 20% pendant 14 heures et en le redistillant ensuite dans le vide. L'ester purifié bout à 129-133 (14 mm) exemple 5 - Préparation des esters éthylique et isopropylique mixtes de l'acide 1-méthyl #1-butényl propyl cyanoacétique:
<Desc/Clms Page number 7>
EMI7.1
On dissout 23 parties de sodium dans 1200 parties.d'alcool isopropylique absolu dans un récipient approprié. On refroidit la solution à 45 et ajoute 181 parties de cyanoacétate d'étyl 1-méthyl-butylidène au cours d'une période de lo minutes pendant qu'on refroidit dans un bain de glace.
On agite le mélange pendant cinq minutes, on ajoute alors en une seule portion 125 parties de bromure de n-propyle et on chauffe le mélange jusqu'au reflux. Après deux heures de reflux, on refroidit le mélange et on le dilue avec 2000 parties d'eau On rend le mélange neutre au tournesol avec de l'acide chlorhydrique 6/N et on sépare la couche d'ester. On épuise 4 fois la couche d'eau avec du benzène, ct lave deux fois le benzène et l'ester avec de l'eau. On élimine le benzène dans le vide et on distille l'ester dans le vide. Il bout à 130-145 (15 mm). On peut purifier l'ester brut en le maintenant en état d'agitation d'un jour au suivant avec 200 parties d'une solution à 20% de bisulfite de sodium et en le redistillant ensuite dans le vide. L'ester purifié bout à 129-141 (12mm).
Dans les procédés des exemples 4 et 5 on a obtenu des esters propylique et éthylique mixtes en raison de la réestérification par l'alcool isopropylique utilisé comme solvant. Ceci n'introduit toutefois pas de complications, car les esters mixtes de ce genre peuvent être utilisés pour la préparation d'autres produits, tels que les acides barbituriques, de la même manière et avec les mêmes résultats qu'en
<Desc/Clms Page number 8>
partant des esters pur s.
Exemple 6 - On réduit en poudre 11,5 parties de sodium au-dessous de xylène et rince ce métal avec 350 parties d'éther sec dans un récipient de réaction approprié, pourvu d'un agitateur mécanique, d'un condenseur à reflux et d'un entonnoir de chute. On refroidit le récipient dans un bain à la glace pendant qu'on ajoute, en agitant, 107 parties d'ester n-butylidène malonique, au cours d'une période de dix minutes. On fait refluer pendant environ 6 heures la solution résultante (un dérivé sodique de l'ester prend lentement naissance), puis on ajoute au cours d'une période de 10 mi- nutes 35 parties de sulfite de diéthyle et continue à faire refluer pendant une nouvelle période de 24 heures.
L'ester n-butylidène malonique ct le sodium sont utilisés en propor- tions approximativement équimoléculaire: et l'agent alkylant le sulfate de diéthyle, est utilisé en quantité légèrement en sur les proportions équimoléculaires. Après avoir fait refluer le mélange de réaction pendant environ 24 heures, on l'acidifie avec de l'acide chlorhydrique dilué, enlève la couche d' éther et épuise la couche aqueuse avec de l'éther.
On réunit la couche d'éther et l'extrait, élimine l'éther par évaporation sous une pression réduite et secoue alors le résidu pendant environ 24 heures avec de l'ammoniaque aqueuse pour éliminer la matière non alkylée qu'il est susceptible de contenir, puis on épuise l'ammoniaque avec de l'éther pour en recueillir l'ester désiré, qu'on lave à l'eau et distille.
Le produit résultant, l'ester n- #1-butényl éthyl malonique bout à 104-107 /2-3 mm.
<Desc/Clms Page number 9>
Lorsque la réaction est réalisée avec l'aide de sodium ou d'un autre métal alcalin à l'état métallique, comme dans cet exemple', on peut utiliser divers solvants inertes, c'est-à-dire des solvants qui ne réagissent pas avec le métal ou autre réactif, solvants parmi lesquels on citera l'éther sec, le benzène, le toluène etc.. En général, le solvant qui se prête le plus avantageusement à la. préparation d'un ester # 1-alkényl malonique ou cyanoacétique primaire donné est le solvant dans lequel le dérivé sodique intermédiaire est le plus utile. Ainsi, pour certains produits, l'éther est le meilleur solvant alors que le benzène ou le toluène peuvent donner de meilleurs résultats pour d'autres produits.
On peut aussi utiliser d'autres solvants inertes, en particulier des solvants dans lesquels les dérivés sodiques inter- médiaires sont relativement solubles. Des alcools peuvent être utilisés comme solvants mais, en pareil cas, les alkoxydes correspondants seront engendrés et agiront comme catalyseur, car si le sodium est utilisé avec un alcool comme solvant, ce métal réagit évidemment avec l'alcool.
Exemple 7 - Bréparationde l'ester isopropényl diphényl-méthyl malonique
EMI9.1
On pulvérise 11,7 parties de sodium au-dessous de xylène et on rince ce métal avec 400 parties environ d'éther sec dans un récipient de réaction pourvu d'un agitateur, d'un condenseur à reflux et d'un entonnoir de chuté. On refroidit
<Desc/Clms Page number 10>
le récipiont dans un bain de glace pendant qu'on ajoute en agitant 100 parties d'ester isipropylidène malonique, au cours d'une période de dix minutes, On. fait alors refluer pendant environ 10 heures la suspension agitée, on ajoute ensuite au cours d'une période de 10 minutes 130 parties de bromure de diphépyl-méthyle, puis on continue le reflux pendant 24 heu- res de plus.
On ajoute de l'acide chlorhydrique dilué, élimi- ne la couche d'éther et épuise la couche aqueuse à. l'aide d'éther. On élimine l'éther de la couche d'éther et de l'extrait réunis, sous une pression réduite, et on secoue le résidu avec de ].'ammoniaque pour élininer la matière non al- kylée. On extrait l'ester de l'ammoniaque en épuisant celle- ci avec de l'éther, lave cet ester avec de l'eau et le purifie par distillation et recristallisation. Il fond à 89,5-90,5 .
Dans le procédé des deux exemples précédents, on peut substituer la sodainide au sodium métallique. La sodamide doitêtre utilisée avec précaution car elle est explosive si elle n'est pas convenablement manipulée. Pour l'utiliser en toute sécurité, on peut la dissoudre dans de l'ammoniaque liquide, additionner la solution d'un solvant inerte tel que le benzène, l'éther etc.. et éliminer l'ammoniaque liquide par vaporisation. Le solvant inerte contenant la sodamide, peut alors être utilisé dans le procédé. On peut utiliser presque tous les solvants inertes à l'égard du sodium tels que l'éther, le benzène, le toluène etc..
Dans les exemples précédents, on peut utiliser divers sels alkyliques ou aralkyliques, tels que les sulfates halogénures, etc. pour alkyler les esters alkylidène maloni- ques et cyanoacétiques et obtenir des esters alkyl 1-al-
<Desc/Clms Page number 11>
kényl maloniques et cyanoacétiques en présence d'isopropoxyde de méthoxyde, d'éthoxyde de sodium ou d'autres alkoxydes ou en présence.de sodium ou de sodamide. Lorsque les halogénures sonutilisés comme agents alkylants, il est préférable d'utiliser les bromures et iodures plus réactifs, parce qu'ils donnent des rendements un peu supérieurs, mais on peut utiliser les chlorures si on le désire.
On peut utiliser divers solvants, entre autres des solvants inertes tels que l'éther, le benzène etc. et les alcools tels que le méthanol, l'alcool absolu, le propanol, l'isopropanol etc. On obtient des rendements particulièrement élevés en utilisant l'isopropoxyde de sodium avec l'aléoàl isopropylique comme solvant.
Les groupes qui peuvent ainsi être introduits comprennent non seulement les groupes alkyles primaires, mais aussi les groupes alkyles secondaires, tels que les groupes isopropylé ou butyle secondaire, ainsi que des groupes alkyles non saturés, tels que les groupes allyle, crotyle ou citronellyle, des groupes aralkyles, tels que le groupe benzyle etc. des groupes cycliques, tels que le groupe cyclohexyle ou cyclopentyle etc...
Les esters alkylidène cyanoacétiques et maloniques à partie desquels on prépare les esters #1-alkényl alkyl cyanoacétiques et maloniques suivant la présente' invention, comprennent à la fois les esters alkylidène cyanoacétiques et maloniques primaires et secondaires.
On peut préparer ces esters de toute manière appropriée, mais il est avantageux de les préparer par la condensation d'une aldéhyde ou d'une cétone avec un ester malonique ou cyanoacétique, en présence d'un sel soluble ou d'une amide acide ou de ses sels, en particulier dans un solvant acide tel que l'acide acétique
<Desc/Clms Page number 12>
et en éliminant l'eau pendant la réaction, par exemple par distillation ou à l'aide d'un absorbant de l'eau.
EMI12.1
Parmi les nouveaux esters 41-alkényl cyanoacétiques: et maloniques qu'on peut préparer par le procédé suivant l'invention et qui constituent de nouveaux produits compris dans cette invention et utiles comme intermédiaires pour la
EMI12.2
prép8ration'autres produits, on citera les composés dans lesquels le radical # 1- alkényle est un des suivants:
# 1-n- Propényle
Isopropényle # 1-Butényle (normal ou iso)
EMI12.3
1- Pentényle (normal ou iso) # 1- Hexényle (normal ou iso)
EMI12.4
4l 13-Butadiényle 1,'7-1,3-Diméthyl octadiényle (Citronellenyle) 1-Méthyl- 1-n-propényle I-bthyl- A -n-pnopényie 1-n-Propyl- i-n-butényle
1-n-Butyl- # 1-n-pentényle et d'autres et dans lesquels ''.'autre liaison du carbone méthylénique ou radical malonique ou cyanoacétique peut être fixée à l'un des radicaux suivants Méthyle Ethyle
Propyle (normal et iso)
Butyle (normal,iso ou secondaire)
Allyle Crotyle
Citronellyle
Cinnamyle
<Desc/Clms Page number 13>