Procédé de préparation de 1:1:3-trialcoyloxyprop-2-ènes La présente invention se rapporte à un pro cédé de préparation de 1 : 1 : 3-trialcoyloxy- prop-2-ènes.
Ce procédé est caractérisé en ce que l'on fait réagir un 1 : 1 : 3-trialcoyloxy-2-halogéno- propane avec un alcoolate de métal alcalin, à 4-8 atomes de carbone, en solution dans un al- canol à 4-8 atomes de carbone, l'alcoolate et l'alcanol ayant chacun une chaîne droite d'au moins 3 atomes de carbone.
Les 1 : 1 : 3-trialcoyloxy-2-halogénopro- panes utilisés comme matière de départ dans la présente invention peuvent être préparés de fa çon pratique à partir d'acroléine, en faisant réa gir celle-ci avec un acide hypo-halogéneux aqueux, par exemple avec une solution aqueuse de chlore ou de brome, en distillant le produit en présence de vapeur et en faisant réagir en suite l'a-halogénoacroléine formée avec un al- canol en présence d'un acide comme cataly seur pour former l'acétal.
On a trouvé que le mélange brut d'acétals préparé de cette manière peut être employé avec avantage dans le procédé selon la présente invention.
De préférence, l'alcoolate de métal alcalin est employé sous forme d'une solution dans l'al- canol correspondant, et de préférence aussi, celui-ci correspond aux groupes alcoyloxy de la matière de départ. D'après une manière pré- férée de mettre en aeuvre l'invention, on em ploie un butylate de métal alcalin, et l'on a trouvé aussi que les alcoolates du potassium réagissent plus rapidement que les composés du sodium.
Dans une forme d'exécution préférée de l'invention, on prépare du 1: 1 :3-tri-n-butoxy- prop-2-ène ou du 1 : 1 : 3-triisobutoxyprop-2- ène en soumettant à une déshydrochloruration le 1 : 1 : 3-tributoxy-2-halogénopropane corres pondant avec du n-butylate de potassium dans du n-butanol, respectivement de l'isobutylate de potassium dans de l'isobutanol, à une tem pérature d'environ 120-130o C.
L'emploi des alcoolates spécifiés en solu tion dans l'alcool correspondant permet l'em ploi de températures de réaction supérieures à environ 1000 C sans avoir recours à une pres sion. De plus, le mélange de réaction contient des sels inorganiques en suspension, et l'emploi des alcoolates spécifiés permet de laver le pro duit avec de l'eau, comme cela est décrit ci- après.
La déshydrohalogénation du 1 : 1 : 3-tri- alcoyloxy-2-halogénopropane, conformément à la présente invention, est effectuée convenable ment à température élevée, par exemple 100 1600 C, et de préférence à environ 120-1400 C. De préférence le 1 : 1 : 3-trialcoyloxy-2-halo- génopropane et l'alcoolate de métal alcalin en solution dans l'alcool correspondant sont mé langés ensemble et chauffés à une température élevée, d'environ 120-140 C.
Dans la pratique, il est indiqué d'employer un excès de l'alcoo- late, par exemple de 100 %, pour obtenir une vitesse de réaction suffisante.
Le produit de réaction contient des halo- génures inorganiques en suspension ainsi que l'excès de l'alcoolate de métal alcalin, et, selon une façon préférée de mettre en oeuvre l'inven tion, le trialcoyloxypropène est isolé du pro duit de réaction en traitant le mélange avec une quantité limitée d'eau de façon que tout l'halo- génure de métal se dissolve et qu'il se forme une phase aqueuse séparée, et en retirant le trialcoyloxypropène de la phase alcoolique.
L'alcoolate de métal alcalin est hydrolysé pen dant ce traitement, et l'hydroxyde de métal al calin formé passe presque complètement dans la phase aqueuse, laissant une phase à solvant qui est sensiblement exempte de composés inor ganiques. L'eau employée peut, si on le désire contenir de l'acide, qui neutralise alors tout ou partie de l'alcali en excès. De préférence, on n'emploie qu'une quantité d'acide insuffisante pour cette neutralisation, de sorte que le mé lange final reste alcalin. Il est préférable que la quantité d'eau employée ne soit que juste suffisante pour dissoudre l'halogénure de mé= tal formé pendant la réaction.
L'emploi d'un grand excès d'eau doit être évité lorsqu'on uti lise un alcanol ayant une miscibilité avec l'eau appréciable.
Le trialcoyloxypropène peut être retiré de la phase alcoolique en distillant l'alcool, par exemple sous pression réduite.
Les trialcoyloxyprop-2-ènes obtenus selon la présente invention constituent des produits intermédiaires de valeur ; ils réagissent par exemple avec des amidines, telles que la gua- nidine, pour donner des pyrimidines substituées en 2, telles que la 2-aminopyrimidine. La 2- aminopyrimidine est elle-même un produit in termédiaire important pour la production de sulfadiazines. Les 1 : 1 :
3-trialcoyloxyprop-2- ënes sont aussi des produits intermédiaires pour des sensibilisateurs photographiques, qu'on ob- tient en les condensant avec un dérivé conve nable du pyrrol, conformément au brevet an glais 696646.
Dans les exemples qui suivent, le signe p/p signifie poids/poids, et les parties en poids indiquées sont par rapport aux parties en vo lume comme les kilogrammes aux litres.
<I>Exemple 1</I> On a chàuffé avec reflux pendant 9 heures un mélange de 147,3 parties en poids de 2-chloro- 1 : 1 : 3-tri-n-butoxypropane (proportion molé- culaire 0,5) et une solution à 30 % p/p de n- butylate de potassium (proportion moléculaire 1)
dans du n-butanol. Le produit, après refroi dissement, a été extrait avec 320 parties en vo lume d'eau et la couche huileuse lavée a alors été soumise à une distillation sous une pression de 100 mm de mercure pour en éliminer le n- butanol et un peu d'eau qui était dissoute.
L'huile restante a été ensuite distillée sans frac tionnement sous une pression de 10-12 mm de mercure, et l'on a obtenu un distillat conte nant le 1 : 1 : 3-tri-n-butoxyprop-2-ène (0,41 mole) avec une pureté .
d'environ 75 %. Un fractionnement de ce distillat a donné les iso mères cis et trans de ce tributoxypropène. L'isomère trans pur avait un point d'ébullition de 157/8 mm, et un indice de réfraction n de 1,4380 ; la masse de l'isomère cis contenait encore un 'peu de l'isomère trans.
Le 2-chloro-1 : 1 : 3-tri-n-butoxypropane employé comme substance de départ dans le présent exemple peut être préparé comme suit De l'a-chloroacroléine, obtenue en faisant réagir de l'acroléine avec de l'acide hypochlo- reux aqueux et en distillant à la vapeur l'aldé hyde a-chloro-(3-hydroxypropionique résultante, est chauffée avec un excès de n-butanol en pré sence d'une quantité catalytique d'acide sul furique concentré, tout en enlevant azéotropi- quement l'eau de réaction.
<I>Exemple 2</I> On a chauffé avec reflux pendant 8 heures un mélange d'une solution à 35 '% p/p d'iso- butylate de potassium (1 proportion molécu laire) dans de l'isobutanol et de 2-chloro-1 : 1 3-tri-isobutoxypropane (proportion moléculaire 0,5).
Après refroidissement, le produit de réac tion a été lavé avec 300 parties en volume d'eau, la couche huileuse a été séparée et l'iso- butanol en a été séparé par distillation sous une pression d'environ 100 mm de mercure. L'huile résiduaire a été soumise à une distilla tion rapide sous une pression de 10-12 mm de mercure et l'on a obtenu un distillat contenant du 1 : 1 : 3-tri-isobutoxyprop-2-ène (proportion moléculaire 0,39), duquel le tri-isobutoxypro- pène pur a été retiré par fractionnement.
La substance purifiée avait un point d'ébullition de 138 /13,5 mm, et un indice de réfraction nD de 1,4321. <I>Exemple 3</I> Une solution à 35 ' /o p/p d'isobutylate de sodium dans de l'isobutanol, contenant 1 mole d'isobutylate de sodium, a été chauffée avec re flux pendant 8 heures avec 145 parties en poids de 2-chloro-1 : 1 :
3-tri-isobutoxypropane con- tenant environ 4 % de 2-chloro-1 : 1-di-iso- butoxyprop-2-ène. Après refroidissement, le produit de réaction a été extrait avec de l'eau (500 parties en volume), la couche huileuse a été débarrassée de l'isobutanol, et la matière restante a été soumise à la distillation, sans fractionnement, sous une pression de 12 mm de mercure.
Le distillat contenait 0,29 mole de 1 : 1 : 3-tri-isobutoxyprop-2-ène. <I>Exemple 4</I> On a préparé comme suit le produit de dé- part : on a fait passer une solution à 4,19 % p/p d'acroléine dans l'eau à contre-courant avec du chlore, à travers un tube de réaction verti cal en verre, d'une capacité de 20 parties en volume.
La température de réaction a été main tenue contre 5 et 100 C à l'aide d'une saumure de refroidissement passant par un serpentin à l'intérieur du tube. La solution d'acroléine était fournie à raison de 10 parties en volume par heure, et le chlore était introduit à une vitesse telle que le produit sortant contenait un faible excès de chlore et pas d'acroléine.
Le produit résultant de la chlorhydrination a été alors amené- à raison de 10 parties en volume par heure au sommet d'une colonne de distillation continue à trois plateaux. Les pla teaux de la colonne étaient disposés de telle façon qu'à la vitesse d'alimentation employée, le temps pendant lequel le liquide restait sur chacun d'eux était d'une demi-heure ; le temps pendant lequel le liquide restait dans la chaudière était aussi d'une demi-heure. La colonne était surmontée d'une tête d'alambic à séparation des phases, de laquelle la couche plus lourde d'a-chloracroléine était continuel lement enlevée tandis que la couche aqueuse était retournée en tête de colonne.
La solu tion aqueuse s'écoulant continuellement de la chaudière était mise au rebut. Dans des con ditions constantes, on obtenait 2,637 parties en poids d'a-chloracroléine par 40 parties en volume de solution fournie, ce qui correspon dait à un rendement de 97,41)/o en a-chloracro- léine calculé sur l'acroléine soumise à la chlor- hydrination.
Un mélange de 4,525 parties en poids d'a- chloracroléine, 22,2 parties en poids d'isobu- tanol et 0,27 parties en poids d'acide sulfurique concentré a été amené au point moyen d'une colonne de fractionnement continu, pourvue d'une tête d'alambic de décantation. De cette- tête d'alambic la couche inférieure riche en eau de l'azéotrope isobutanol/eau était enlevée, tandis que la couche supérieure riche en iso- butanol était retournée à la colonne.
Le produit déshydraté sortant de la base de l'alambic s'écoulait dans une seconde chaudière, la vi tesse d'alimentation étant telle que le temps total de séjour dans le système était de 4 heu res.
24,03 parties en poids de ce produit brut contenant des quantités approximativement égales des acétals en mélange (1 : 1 : 3-triiso- butoxy-2-chloropropane, 1 : 1-di-isobutoxy-2- chloroprop-2-ène) et de l'isobutanol non mo difié,
ont été mélangées avec 61 parties en poids d'une solution à 21 '% p/p d'isobutylate de po- tassium dans de l'isobutanol. Le mélange a été conduit au point moyen d'une colonne de dis tillation fractionnée continue, du sommet de laquelle était éliminée par distillation une quantité d'isobutanol équivalent à (a)
l'isobu- tanol non modifié provenant de l'opération d'acétalisation et (b) une autre quantité néces saire pour élever la concentration de l'iso- butylate de 21 à 35 '% en poids. Le trop-plein de la chaudière de l'alambic passait à une se conde chaudière et cela à une vitesse telle que le séjour total dans le système était de 1-6 heu-
res. Lorsque des conditions constantes eurent été établies, 25,26 parties en poids du pro duit de la seconde chaudière ont été mêlées avec agitation mécanique" avec 12,15 parties en poids d'eau. La couche supérieure huileuse qui s'est séparée a été conduite à un évapora teur à couche montante à raison d'environ 40 parties en volume par heure, avec une tempéra ture de paroi d'environ 90o et une pression in terne de 17 mm de mercure.
On a obtenu ainsi un distillat (16,91 parties en poids) consistant principalement en isobutanol, et un résidu de 7,87 parties en poids. 7,74 parties en poids de ce résidu ont été distillées de façon continue à 116--130o C sous une pression de 5 mm de mercure.
Le distillat (6,35 parties en poids) contenait, à l'analyse, 58,7 % en poids de 1 : 1 :
3-triisobutoxyprop-2-ène, le rendement étant de 57,6 % de la théorie, calculé sur l'a-chloracroléine. <I>Exemple 5</I> Un mélange de 2-chloro-1 : 1 : 3-tri-iso- butoxypropane (73,7 parties en poids) et d'une solution de potassium (19,5 parties en poids) dans du 2-éthylhexanol (325 parties en poids) a été chauffé avec reflux pendant 6 heures.
La température de base était de 1940.
Le produit refroidi a été lavé avec de l'eau (250 parties en volume) et distillé sous pres sion réduite, en recueillant les trois fractions suivantes donné 300 parties en poids d'une matière con- tenant 2,5 '% en poids de l'acétal de [3-alcoyl- oxyacroléine (calculé comme acétal diisobuty- lique de (3-isobutoxyacroléine). La fraction (3) (67,
9 parties en poids) contenait 67,5 % en poids de cet acétal, et le rendement total était ainsi de 82,7 % du rendement théorique.
Le résidu de la distillation et les eaux de lavage ont été analysés quant à leur ion chlore ; la quantité trouvée a montré que la déshydro- chloruration avait été accomplie à 99,5 %.
Des parties de la fraction (3) ont été con densées avec du chlorhydrate de guanidine et l'on a obtenu de la 2-aminopyrimidine avec un rendement de 94 % (calculé sur une pureté de 67,5 0/0).
Process for the preparation of 1: 1: 3-trialkyloxyprop-2-enes The present invention relates to a process for the preparation of 1: 1: 3-trialkyloxy-prop-2-enes.
This process is characterized in that a 1: 1: 3-trialkyloxy-2-halogenopropane is reacted with an alkali metal alcoholate, with 4-8 carbon atoms, in solution in a 4-8 carbon alkanol. -8 carbon atoms, the alcoholate and the alkanol each having a straight chain of at least 3 carbon atoms.
The 1: 1: 3-trialkyloxy-2-halopropans used as the starting material in the present invention can be conveniently prepared from acrolein by reacting it with an aqueous hypohalogenous acid. , for example with an aqueous solution of chlorine or bromine, distilling the product in the presence of vapor and subsequently reacting the formed α-haloacolein with an alkanol in the presence of an acid as a catalyst to form l 'acetal.
It has been found that the raw mixture of acetals prepared in this way can be employed with advantage in the process according to the present invention.
Preferably, the alkali metal alcoholate is employed as a solution in the corresponding alkanol, and also preferably this corresponds to the alkyloxy groups of the starting material. In a preferred manner of carrying out the invention, an alkali metal butoxide is employed, and it has also been found that the potassium alcoholates react more rapidly than the sodium compounds.
In a preferred embodiment of the invention, 1: 1: 3-tri-n-butoxy-prop-2-ene or 1: 1: 3-triisobutoxyprop-2-ene is prepared by subjecting to dehydrochlorination the corresponding 1: 1: 3-tributoxy-2-halopropane with potassium n-butoxide in n-butanol, respectively potassium isobutoxide in isobutanol, at a temperature of about 120-130o vs.
The use of the specified alcoholates in solution in the corresponding alcohol allows the use of reaction temperatures above about 1000 ° C. without resorting to pressure. In addition, the reaction mixture contains suspended inorganic salts, and the use of the specified alcoholates allows the product to be washed with water, as described below.
The dehydrohalogenation of 1: 1: 3-tri-alkyloxy-2-halopropane in accordance with the present invention is suitably carried out at elevated temperature, for example 100 1600 C, and preferably at about 120-1400 C. Preferably 1: 1: 3-trialkyloxy-2-halogenopropane and the alkali metal alcoholate in solution in the corresponding alcohol are mixed together and heated to an elevated temperature, about 120-140 C.
In practice, it is advisable to use an excess of the alcohol, for example 100%, to obtain a sufficient reaction rate.
The reaction product contains inorganic halides in suspension as well as the excess of the alkali metal alcoholate, and, according to a preferred way of carrying out the invention, the trialkyloxypropene is isolated from the reaction product by treating the mixture with a limited amount of water so that all of the metal halide dissolves and a separate aqueous phase forms, and removing the trialkyloxypropene from the alcohol phase.
The alkali metal alcoholate is hydrolyzed during this treatment, and the formed alkali metal hydroxide passes almost completely into the aqueous phase, leaving a solvent phase which is substantially free of inorganic compounds. The water used can, if desired, contain acid, which then neutralizes all or part of the excess alkali. Preferably, only an insufficient amount of acid is used for this neutralization, so that the final mixture remains alkaline. It is preferable that the amount of water employed is only just sufficient to dissolve the metal halide formed during the reaction.
The use of a large excess of water should be avoided when using an alkanol having appreciable water miscibility.
Trialkyloxypropene can be removed from the alcohol phase by distilling the alcohol, for example under reduced pressure.
The trialkyloxyprop-2-enes obtained according to the present invention constitute valuable intermediates; they react, for example, with amidines, such as guanidine, to give 2-substituted pyrimidines, such as 2-aminopyrimidine. 2-aminopyrimidine is itself an important intermediate for the production of sulfadiazines. The 1: 1:
3-trialkyloxyprop-2-enes are also intermediates for photographic sensitizers, obtained by condensing them with a suitable derivative of pyrrol, according to the English patent 696646.
In the following examples, the sign p / p signifies weight / weight, and the parts by weight indicated are relative to parts by volume such as kilograms to liters.
<I> Example 1 </I> A mixture of 147.3 parts by weight of 2-chloro-1: 1: 3-tri-n-butoxypropane (molecular proportion 0.5) was heated under reflux for 9 hours. ) and a 30% w / w solution of potassium n-butoxide (molecular proportion 1)
in n-butanol. The product, after cooling, was extracted with 320 parts by volume of water and the washed oily layer was then subjected to distillation under a pressure of 100 mm of mercury to remove n-butanol and a little of it. water that was dissolved.
The remaining oil was then distilled without fractionation under a pressure of 10-12 mm of mercury, and a distillate containing 1: 1: 3-tri-n-butoxyprop-2-ene (0 , 41 mole) with purity.
about 75%. Fractionation of this distillate gave the cis and trans isomers of this tributoxypropene. The pure trans isomer had a boiling point of 157/8 mm, and a refractive index n of 1.4380; the mass of the cis isomer still contained some of the trans isomer.
The 2-chloro-1: 1: 3-tri-n-butoxypropane used as the starting material in the present example can be prepared as follows α-chloroacolein, obtained by reacting acrolein with acid hypochlorous aqueous and by steam distilling the resulting aldehyde a-chloro- (3-hydroxypropionic) is heated with an excess of n-butanol in the presence of a catalytic amount of concentrated sulfuric acid, while azeotropically removing the water of reaction.
<I> Example 2 </I> A mixture of a 35% w / w solution of potassium isobutoxide (1 molecular proportion) in isobutanol and isobutanol was heated under reflux for 8 hours. 2-chloro-1: 1 3-tri-isobutoxypropane (molecular proportion 0.5).
After cooling, the reaction product was washed with 300 parts by volume of water, the oily layer was separated and the isobutanol was distilled off therefrom under a pressure of about 100 mm Hg. The waste oil was subjected to rapid distillation under a pressure of 10-12 mm Hg and a distillate containing 1: 1: 3-tri-isobutoxyprop-2-ene (molecular proportion 0, 39), from which pure tri-isobutoxypropene has been removed by fractionation.
The purified substance had a boiling point of 138 / 13.5 mm, and an index of refraction nD of 1.4321. <I> Example 3 </I> A 35 '/ op / w solution of sodium isobutoxide in isobutanol, containing 1 mole of sodium isobutoxide, was heated with reflux for 8 hours with 145 parts by weight of 2-chloro-1: 1:
3-tri-isobutoxypropane containing about 4% 2-chloro-1: 1-di-isobutoxyprop-2-ene. After cooling, the reaction product was extracted with water (500 parts by volume), the oily layer was freed from isobutanol, and the remaining material was subjected to distillation, without fractionation, under pressure. of 12 mm of mercury.
The distillate contained 0.29 moles of 1: 1: 3-tri-isobutoxyprop-2-ene. <I> Example 4 </I> The starting product was prepared as follows: a 4.19% w / w solution of acrolein in water was passed countercurrently with chlorine, through a vertical glass reaction tube, with a capacity of 20 parts by volume.
The reaction temperature was kept at 5 and 100 ° C with the aid of a cooling brine passing through a coil inside the tube. The acrolein solution was supplied at a rate of 10 parts by volume per hour, and the chlorine was introduced at such a rate that the output product contained a slight excess of chlorine and no acrolein.
The product resulting from the hydrochlorination was then fed at 10 parts by volume per hour to the top of a three-plate continuous distillation column. The trays of the column were so arranged that at the feed rate employed, the time during which the liquid remained on each of them was half an hour; the time during which the liquid remained in the boiler was also half an hour. The column was surmounted by a phase separation still head, from which the heavier α-chloracolein layer was continuously removed while the aqueous layer was returned to the column head.
The aqueous solution continuously flowing from the boiler was discarded. Under constant conditions, 2.637 parts by weight of α-chloracolein were obtained per 40 parts by volume of the solution supplied, which corresponds to a yield of 97.41) / o of α-chloracrolein calculated on the basis of acrolein subjected to hydrochlorination.
A mixture of 4.525 parts by weight of a-chloracolein, 22.2 parts by weight of isobutanol and 0.27 parts by weight of concentrated sulfuric acid was brought to the midpoint of a continuous fractionation column, fitted with a settling still head. From this still head the lower water-rich layer of the isobutanol / water azeotrope was removed, while the upper isobutanol-rich layer was returned to the column.
The dehydrated product leaving the base of the still flowed into a second boiler, the feed rate being such that the total residence time in the system was 4 hours.
24.03 parts by weight of this crude product containing approximately equal amounts of mixed acetals (1: 1: 3-triisobutoxy-2-chloropropane, 1: 1-di-isobutoxy-2-chloroprop-2-ene) and unmodified isobutanol,
were mixed with 61 parts by weight of a 21% w / w solution of potassium isobutoxide in isobutanol. The mixture was taken to the midpoint of a continuous fractional distillation column, from the top of which was removed by distillation an amount of isobutanol equivalent to (a)
unmodified isobutanol from the acetalization process and (b) another amount necessary to raise the isobutylate concentration from 21 to 35% by weight. The overflow of the still boiler passed to a second boiler and this at a rate such that the total stay in the system was 1-6 hours.
res. When constant conditions had been established, 25.26 parts by weight of the product from the second boiler was mixed with mechanical stirring "with 12.15 parts by weight of water. The oily top layer which separated was mixed with mechanical stirring". conducted to a rising film evaporator at a rate of about 40 parts by volume per hour, with a wall temperature of about 90o and an internal pressure of 17 mm Hg.
There was thus obtained a distillate (16.91 parts by weight) consisting mainly of isobutanol, and a residue of 7.87 parts by weight. 7.74 parts by weight of this residue was continuously distilled at 116-130 ° C under a pressure of 5 mm Hg.
The distillate (6.35 parts by weight) contained, on analysis, 58.7% by weight of 1: 1:
3-triisobutoxyprop-2-ene, the yield being 57.6% of theory, calculated on α-chloracolein. <I> Example 5 </I> A mixture of 2-chloro-1: 1: 3-tri-isobutoxypropane (73.7 parts by weight) and a solution of potassium (19.5 parts by weight) in 2-ethylhexanol (325 parts by weight) was heated with reflux for 6 hours.
The base temperature was 1940.
The cooled product was washed with water (250 parts by volume) and distilled under reduced pressure, collecting the following three fractions yielding 300 parts by weight of a material containing 2.5% by weight of. [3-Alkyloxyacolein acetal (calculated as (3-isobutoxyacolein diisobutyl acetal). Fraction (3) (67,
9 parts by weight) contained 67.5% by weight of this acetal, and the total yield was thus 82.7% of the theoretical yield.
The residue from the distillation and the washing waters were analyzed for their chlorine ion; the amount found showed that dehydrochlorination was 99.5% complete.
Portions of fraction (3) were condensed with guanidine hydrochloride and 2-aminopyrimidine was obtained in 94% yield (calculated on a purity of 67.5%).