Procédé de préparation d'une lactone macrocyclique. Dans le brevet principal, il a été décrit un procédé de préparation de lactones macro- c,ycliques, basé sur une réaction de double décomposition interne de certains esters en s présence de catalyseurs favorisant l'échange des groupements fonctionnels. Une réaction de double décomposition de ce genre pour la préparation d'esters organiques a été prévue dans le brevet américain N 1860092.
Dans ce brevet, il- est dit qu'on peut pré parer un ester R4-C00-R3 par interréac tion des deux esters Ri-C00-R3 et- R4-C00-R2 en présence d'un catalyseur d'échange de radicaux, R1-C00 .et R4-C00 étant des anions d'acides carboxyliques, R2 et R3 étant des radicaux- alcoyle; la réaction équilibrée est la suivante:
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C'est à partir de cette équation (1) que l'on peut le mieux saisir le mécanisme du procédé nouveau qui fait l'objet de cette invention.
A cet effet, considérons un diester dérivé d'un acide oméga-hydroxylé, correspondant à la formule R1-COOR-COOR2 dans laquelle R est une chaîne d'au moins 11 atomes de carbone.
On peut décomposer formellement ce radical R en deux parties, R3 et R4, représentant chacune des chaînes ouvertes contenant au moins 5 atomes de car- boue; le diester ci-dessus peut donc s'écrire: Ri-COOR3-R4-COOR2 Ainsi représenté, il présente une analogie frappante avec le mélange équimoléculaire des esters:
R1-C00-Rs et R4-C00-R2 L'expérience a montré que, dans certaines conditions, ce corps se comporte exactement comme un tel mélange- en fournissant la lactone R4-C00-Rs-r et l'ester Ri-C00-R2 suivant l'équation équilibrée:
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que l'on peut écrire, en rétablissant R = Rs -I- R4, -sous la forme suivante
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Si Ri et R2 sont des groupes alcoyle infé rieurs, l'ester obtenu Ri-C00-R2 est très volatil, il s'échappe donc du milieu réaction nel, l'équilibre est rompu et la réaction (3) se poursuit de gauche à droite en donnant la lactone cherchée.
L'expérience a montré également que la réaction (3) pouvait se faire de la même faon si l'anion carboxylique R1-C00 était remplacé par un anion minéral AO-, suscep tible de donner un ester très volatil avec l'alcool R2-OH; l'équation devient dans ce cas:
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ou, ce qui revient au même
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Le -présent brevet a pour objet un procédé de préparation d'une de ces lactones macro- cycliques, la dodécanolide-1,12, correspondant à la formule
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déjà décrite par Stoll et Rouve (Helv. Chim. Acta [1935] 18, 1120).
Ce procédé est carac térisé par la décomposition, en présence d'un catalyseur d'échange de radicaux, d'un di- ester g 0-(CH2)ii-COOR, R désignant. un groupe alcoyle et X désignant un reste d'un acide X-OH, la formation de la lactone
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étant accompagnée de celle d'un ester X-OR, volatil dans les conditions de la réaction.
Le choix de l'acide X-OH, organique ou minéral, et de l'alcool R-OH doit être effec tué de telle sorte que l'ester obtenu X-OR soit volatil dans les conditions de la réaction, de façon que la réaction puisse évoluer rapi dement de gauche à droite et fournir ainsi, avec le meilleur rendement et le minimum de chauffage, la lactone monomère cherchée.
La lactone obtenue par ce procédé est chi miquement et olfactivement très pure.
Voici deux exemples de mise en aeuvre de ce procédé: <I>Exemple 1:</I> 20 g de dodécanol-12-oate-de méthyle sont transformés en borate dé dodécanyl-12-oate de méthyle, par traitement à l'acide borique.
On chauffe ensuite le diester à 220 à 230 , sous une pression réduite à 5 mm de mercure, en présence de méthylate de sodium. En 80 minutes, on recueille 10,1 g de distillat.
C'est une huile incolore, parsemée de petits cristaux blancs brillants. Son odeur est dés agréable; elle rappelle celle de la chandelle brûlée et du bouchon de liège moisi, avec un léger relent menthé.
Soumis à la distillation fractionnée, sous 2 mm de mercure, ces 10,1 g fournissent, entre 83 et 85 , 8,5 g d'une huile incolore, de même odeur et 1,45 g de résidu.
L'huile distillée possède les caractères sui vants: densité d'4 = 0,9800; indice de réfraction nD = 1,4715; indice de saponification = 280,7. A l'erreur d'expérience près, ces constan tes sont celles de la dodécanolide-1,12, indi quées dans la littérature (Helv. Chim. Acta, Vol. 18, 1120 [1935], Stoll et Rouvé).
Le rendement atteint 49,3 % du rendement théorique, alors que Stoll et Rouvé n'ont ob- tenu que 16 % par la méthode des grandes dilutions.
Le résidu du fractionnement, recristallisé deux fois dans l'alcool, fond à 104 et possède un indice de saponification de 282,8. C'est l'in dice théorique de la dilactone pour laquelle Stoll et Rouvé indiquent un point de fusion de 101 .
<I>Exemple 2:</I> 18 g d'acétyloxy-dodécanoate de méthyle (2/s0 de mole environ) sont chauffés à 220 à <B>2 2</B> 30" (bain chauffant) sous une pression de 5 mm de mercure, en présence de méthylate de sodium. Dans l'espace d'une heure, on recueille 7,9 g de distillat, sous forme d'une huile incolore parsemée de petits cristaux blancs.
Ce distillat, fractionné sous une pression de 2 mm de mercure, fournit entre 83 et 85 , 6,8 g d'une huile incolore possédant les mêmes caractères olfactifs, physiques et chimiques (lue ceux du produit obtenu dans l'exemple ci-dessus.
Rendement: 52 % environ du rendement théorique.
Process for preparing a macrocyclic lactone. In the main patent, a process for the preparation of macro-c, yclic lactones has been described, based on a reaction of internal double decomposition of certain esters in the presence of catalysts promoting the exchange of functional groups. A double decomposition reaction of this kind for the preparation of organic esters has been provided for in US Pat. No. 1,860,092.
In this patent, it is said that an ester R4-C00-R3 can be prepared by interreaction of the two esters R1-C00-R3 and-R4-C00-R2 in the presence of a radical exchange catalyst. , R1-C00. And R4-C00 being anions of carboxylic acids, R2 and R3 being alkyl radicals; the balanced reaction is as follows:
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It is from this equation (1) that we can best grasp the mechanism of the new process which is the subject of this invention.
For this purpose, consider a diester derived from an omega-hydroxy acid, corresponding to the formula R1-COOR-COOR2 in which R is a chain of at least 11 carbon atoms.
This radical R can be formally decomposed into two parts, R3 and R4, each representing open chains containing at least 5 carbon atoms; the above diester can therefore be written: Ri-COOR3-R4-COOR2 Thus represented, it presents a striking analogy with the equimolecular mixture of esters:
R1-C00-Rs and R4-C00-R2 Experience has shown that under certain conditions this body behaves exactly like such a mixture - providing the lactone R4-C00-Rs-r and the ester Ri-C00 -R2 according to the balanced equation:
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that we can write, by re-establishing R = Rs -I- R4, -in the following form
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If R 1 and R 2 are lower alkyl groups, the ester obtained R 1 -C00-R2 is very volatile, it therefore escapes from the reaction medium, the equilibrium is upset and reaction (3) continues from left to right, giving the desired lactone.
Experience has also shown that reaction (3) could be carried out in the same way if the carboxylic anion R1-C00 were replaced by an inorganic anion AO-, capable of giving a very volatile ester with the alcohol R2- OH; the equation becomes in this case:
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or, which amounts to the same
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The subject-matter of the present patent is a process for preparing one of these macrocyclic lactones, dodecanolide-1,12, corresponding to the formula
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already described by Stoll and Rouve (Helv. Chim. Acta [1935] 18, 1120).
This process is characterized by the decomposition, in the presence of a radical exchange catalyst, of a di-ester g 0- (CH2) ii-COOR, R denoting. an alkyl group and X denoting a residue of an acid X-OH, the formation of the lactone
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being accompanied by that of an X-OR ester, volatile under the reaction conditions.
The choice of the acid X-OH, organic or inorganic, and the alcohol R-OH must be made such that the ester obtained X-OR is volatile under the reaction conditions, so that the reaction can evolve rapidly from left to right and thus provide, with the best yield and the minimum of heating, the desired monomeric lactone.
The lactone obtained by this process is chemically and olfactory very pure.
Here are two examples of implementation of this process: <I> Example 1: </I> 20 g of methyl-12-dodecanyl-oate are converted into methyl-12-dodecanyl-oate borate, by treatment with boric acid.
The diester is then heated to 220 to 230, under reduced pressure to 5 mm Hg, in the presence of sodium methoxide. In 80 minutes, 10.1 g of distillate are collected.
It is a colorless oil, studded with small shiny white crystals. Its smell is pleasant; it is reminiscent of the burnt candle and the moldy cork stopper, with a slight hint of mint.
Subjected to fractional distillation, under 2 mm of mercury, these 10.1 g provide, between 83 and 85, 8.5 g of a colorless oil, of the same odor and 1.45 g of residue.
Distilled oil has the following characteristics: density of 4 = 0.9800; refractive index nD = 1.4715; saponification number = 280.7. Except for experimental error, these constants are those of dodecanolide-1,12, indicated in the literature (Helv. Chim. Acta, Vol. 18, 1120 [1935], Stoll and Rouvé).
The yield reached 49.3% of the theoretical yield, whereas Stoll and Rouvé obtained only 16% by the method of large dilutions.
The residue from the fractionation, recrystallized twice from alcohol, melts at 104 and has a saponification number of 282.8. This is the theoretical index of dilactone for which Stoll and Rouvé indicate a melting point of 101.
<I> Example 2: </I> 18 g of methyl acetyloxy-dodecanoate (approximately 2 / s0 of mole) are heated to 220 to <B> 2 2 </B> 30 "(heating bath) under pressure of 5 mm of mercury, in the presence of sodium methoxide, in the course of one hour, 7.9 g of distillate are collected in the form of a colorless oil sprinkled with small white crystals.
This distillate, fractionated under a pressure of 2 mm of mercury, provides between 83 and 85, 6.8 g of a colorless oil having the same olfactory, physical and chemical characteristics (read those of the product obtained in the example above .
Yield: about 52% of the theoretical yield.