Procédé de fabrication de carbamates organiques
La présente invention a pour objet un procédé de fabrication de carbamates organiques.
Le procédé selon l'invention est caractérisé en ce qu'on fait réagir, en vue de former le carbamate correspondant, une amine ou de l'ammoniaque avec un composé de l'une des formules:
EMI1.1
dans lesquelles Rt représente un radical aromatique, R2 représente un atome d'hydrogène ou un radical alcoyle contenant moins de 4 atomes de carbone, W représente un radical aliphatique contenant moins de 4 atomes de carbone et X représente soit un atome d'hydrogène, soit le radical - OR3,
soit le radical
EMI1.2
R3 étant lui-même un atome d'hydrogène ou un groupe alcoyle contenant moins de 4 atomes de carbone et B étant un atome de chlore ou bien le radi cal - OR3 et l'un des X représentant le radical
EMI1.3
I1 est évident que le procédé dans lequel on utilise le réactif de formule 1 ci-dessus comporte une réaction de condensation, tandis que celui où l'on utilise le réactif de formule 2 ci-dessus comporte une réaction d'addition.
On peut préparer le réactif représenté par la formule 1 en condensant avec le phosgène un composé répondant à la formule:
EMI1.4
dans laquelle Rt, R2 et W représentent les radicaux indiqués plus haut, l'un des X représente un groupe hydroxyle et l'autre X représente l'hydrogène ou le radical - OR3 dans lequel R3 est l'hydrogène ou un groupe alcoyle contenant moins de 4 atomes de carbone; on forme ainsi les composés répondant aux formules isomères
EMI1.5
dans lesquelles R, R2, W et X représentent les radicaux indiqués plus haut.
On peut aussi obtenir le réactif représenté par la formule 1 ci-dessus en condensant, d'une part, un carboxylate d'halogénoalcoylène, dont le groupe alcoylène contient moins de 4 atomes de carbone et, d'autre part, un composé de formule:
EMI2.1
dans laquelle R1, R2 et W représentent les radicaux décrits plus haut, l'un des X représente un groupe hydroxyle et l'autre X représente l'hydrogène ou le radical - OR3 dans lequel R3 est l'hydrogène ou un groupe alcoyle contenant moins de 4 atomes de carbone, de manière à former le composé répondant aux formules isomères
EMI2.2
dans lesquelles Rt, R2, W, X et R3 représentent les radicaux indiqués plus haut.
D'autre part, on peut préparer le réactif représenté par la formule 2 ci-dessus en faisant réagir, d'une part, un composé de formule:
EMI2.3
dans laquelle RI, R2 et W représentent les radicaux décrits plus haut et, d'autre part, un carbonate d'alcoylène, tel que le carbonate de propylène, pour. obtenir le carbonate cyclique correspondant.
On peut utiliser comme amine une amine hétérocyclique, telle que l'uracile, ou bien l'hydrazine, l'uréthane, ou le radical - NR3 dans lequel R3 représente un atome d'hydrogène ou un groupe alcoyle contenant moins de 4 atomes de carbone.
Bien que R2 dans les formules précédentes puisse être un atome d'hydrogène ou un groupe alcoyle contenant moins de quatre atomes de carbone, on obtient de meilleurs résultats quand R2 représente l'hydrogène ou un groupe méthyle.
On obtient les meilleurs résultats quand on fait réagir l'amine ou l'ammoniaque sur l'un des composés répondant aux formules:
EMI2.4
dans lesquelles R1, R, et X représentent les radicaux indiqués plus haut et l'un des X représente le radical
EMI2.5
Bien que Rt dans les formules précédentes puisse être n'importe quel radical aromatique, par exemple un noyau benzène substitué par des groupes capteurs d'électrons, tels que nitro, carboxyle, sulfonamide, carboxamide, nitrile et ammonium quaternaire, ou des groupes donneurs d'électrons, par exemple amine, méthoxyle, hydroxyle, halogène et alcoyle, on obtient de meilleurs résultats avec un radical chlorophényle et on obtient des résultats spécialement désirables avec un radical phényle.
Exemple I
On utilise le procédé suivant pour fabriquer le 2-hydroxy-2-phényléthyl-carbamate :
On ajoute goutte à goutte une solution de 32,0 g (0,3 molécule-gramme) de phosgène dans 200 cm3 de benzène à une solution agitée de 44,2. g de styrolène-glycol (0,3 molécule-gramme) dans 400 cm3 de benzène. On maintient les solutions à une température de 300 C pendant l'addition.
On agite le mélange réactionnel obtenu pendant une heure, après quoi on ajoute 48,0 g de diéthylaniline dans 100 cm3 de benzène et on agite le mélange pendant encore une heure. On ajoute alors dans la bouteille environ 500 cm3 d'eau glacée et on sépare de la couche aqueuse la couche de benzène qui se forme alors; on la lave avec un supplément de 500 cm3 d'eau glacée.
A la fraction soluble dans le benzène, on ajoute 500 cm3 d'une solution aqueuse d'ammoniaque à 30 % et ensuite on maintient le mélange obtenu à une température de 5O C pendant 3 heures. Au repos, il se forme des cristaux en aiguilles que l'on sépare de la liqueur-mère. On peut faciliter la cristallisation en éliminant sous pression réduite l'excès d'ammoniac du mélange de cristallisation. Le rendement de cristaux est de 30 g. On récupère de cette liqueur-mère une quantité supplémentaire de produit réactionnel.
Le rendement global après recristallisation par le chloroforme est de 40,5 g. Le point de fusion du produit réactionnel est de 111-1120 C.
On soumet ce produit réactionnel à l'analyse et les résultats sont les suivants
C H N
Calcul 59,65 6,12 7,73
Analyse 59,55 6,15 7,67
59,75 6,17 7,54
Exemple Il
On prépare du 2-hydroxy-2-phényléthyl-carbamate par le procédé de l'exemple I, sauf que l'on remplace le benzène par le chloroforme comme solvant de la réaction.
Exemple III
On prépare du 2-hydroxy-2-phényléthyl-carbamate suivant le procédé de l'exemple I, sauf que l'on remplace l'ammoniaque aqueuse, dans la réaction d'amination, par une solution d'ammoniac dans le chloroforme.
Exemple IV
On utilise le procédé suivant pour préparer du 2-hydroxy-1-phényléthyl-carbamate et du 2-hydroxy2-phényléthyl-carbamate:
Dans une bouteille à fond rondéquipée d'une colonne de 25 cm, on mélange 100 g de styrolèneglycol et 200 g de carbonate de propylène. On chauffe le mélange obtenu pendant 3 heures à une température de bain de 150-1600 C et à une pression de 35 mm.
On chauffe alors le système réactionnel à une température de 150-1600 C et à une pression de 3338 mm pendant 5 heures. Pendant ce temps, il se distille lentement un liquide qui a un point d'ébullition de 1080 C sous une pression de 34-35 mm. On réduit alors la pression de ce système à 3,5 mm et on soumet le résidu à la distillation fractionnée pour obtenir 100 g de carbonate de styrolène qui a un point d'ébullition de 1570 C sous une pression de 3,5 mm. Ce produit a un point de fusion de 55-560 C.
On soumet ce produit réactionnel à l'analyse et les résultats sont les suivants
C H
Calcul 65,84 4,91
Analyse 65,87 5,03
65,68 4,89
On mélange 5,0 g de carbonate de styrolène avec 25 cm : 3 d'une solution aqueuse concentrée d'ammoniaque. On chauffe le mélange obtenu pendant 1 heure au bain de vapeur, puis on sépare le solvant du produit réactionnel sous un courant d'air. On mélange le produit réactionnel séparé avec du chloroforme et on distille le mélange obtenu pour chasser du chloroforme jusqu'à ce que les dernières traces d'eau aient été éliminées du produit de condensation.
On cristallise le résidu par le chloroforme. Le produit réactionnel cristallin est obtenu avec un rendement de 2,0 g; il a un point de fusion de 1121140 C.
On concentre jusqu'à siccité le filtrat séparé du produit réactionnel cristallin et on le dissout dans l'éther. On précipite la solution obtenue par le Skelly B (fraction hydrocarbure de pétrole). On recristallise ce précipité par le chloroforme et le produit recristallisé a un point de fusion de 95-970 C.
Le point de fusion en mélange indique que le produit recristallisé est différent du produit à point de fusion plus élevé. On soumet le produit à point de fusion le plus bas à l'analyse spectrophotométrique et son spectre infrarouge démontre que le produit est le 2-hydroxy- 1 -phényléthyl-carbamate isomère.
On peut acétyler les carbamates obtenus qui possèdent un groupement hydroxyle.
Ainsi, pour préparer du 2racétoxy-2-phényléthyl- carbamate, on dissout dans 100 cm3 de pyridine 20 g de 2-hydroxy-2-phényléthyl-carbamate obtenu suivant l'exemple I. On refroidit la solution obtenue au bain de glace à une température de 0 à 5o C. A la solution refroidie, on ajoute lentement 20 cm3 de chlorure d'acétyle. On maintient le mélange de réaction à la température ambiante pendant 1 heure et la température s'élève alors à 15 C.
On verse le mélange de réaction réchauffé sur de la glace pilée et on extrait à deux reprises avec 500 cm3 de chloroforme. On réunit les extraits au chloroforme, on lave le tout avec 500 cm3 d'eau, puis on lave à deux reprises avec 500 cm3 d'une solution d'acide chlorhydrique à 5 % et finalement on lave avec 500 cm3 d'eau. On sèche la solution de chloroforme lavée sur du sulfate de sodium anhydre, puis on chasse le solvant sous pression réduite.
L'huile résiduelle se solidifie et on l'obtient avec un rendement de 21 g. On recristallise cette huile par le chloroforme et l'hexane et le rendement de produit cristallin est de 16,5 g, le point de fusion étant de 107 à 109o C. On calcule que le rendement est de 67 %.
On analyse ce produit de réaction et les résultats sont les suivants
C H N
Calcul 59,01 5,88 6,26
Analyse 58,99 5,79 6,28
58,92 5,90 6,19
Exemple V
On prépare le 2ihydroxy-2-phényléthyl-4-mor- pholine-carboxylate par le procédé suivant:
On mélange la fraction soluble dans le benzène obtenue suivant le procédé de l'exemple I avec 400 cm3 de morpholine et on maintient le mélange obtenu pendant 3 heures à une température de 5o C.
On extrait cette solution à deux reprises avec 250 cm3 d'eau. On soumet la solution de benzène lavée à une pression réduite pour obtenir l'élimination du solvant. Le produit obtenu est une huile visqueuse de couleur brunâtre. On distille cette huile à une température de 1650 C et sous une pression de 75 microns de mercure. Le rendement en produit est de 35 g. On calcule que cela représente 47 % du rendement théorique.
On soumet ce produit de réaction à l'analyse et les résultats sont les suivants
C H N
Calcul 62,55 6,77 5,57
Analyse 62, 11 6,93 5,60
62,06 7,04 5,45
Exemple VI
On utilise le procédé suivant dans la préparation de 2-hydroxy-2-phényléthyl-N-méthyl-c arb am ate:
On mélange la fraction soluble dans le benzène obtenue suivant le procédé de l'exemple I avec 500 cm3 d'une solution aqueuse de méthylamine à 40 % et on maintient le mélange obtenu à une température de 5o C pendant 3 heures. On sépare la couche de benzène de la couche aqueuse et on chasse le solvant sous pression réduite. On distille le concentré tiré de cette fraction benzène pour obtenir 18,6 g de produit de réaction qui a un point de fusion de 1 SOU C, sous une pression de 260 microns de mercure.
On recristallise ce produit de réaction à partir de benzène et on l'obtient avec un rendement de 10 g, le point de fusion étant de 85,5 à 87,50 C.
On soumet ce produit de réaction à l'analyse et les résultats sont les suivants
C H N
Calcul 61,54 6,67 7,18
Analyse 61,58 6,76 6,98
61,50 6,80 7,00
Exemple VII
On utilise le procédé suivant pour préparer du 2-hydroxy-2-phényléthyl-N,N-diméthyl-carbamate:
On mélange la fraction soluble dans le benzène obtenue suivant le procédé de l'exemple I avec 500 cm3 d'une solution aqueuse de diméthylamine à 40 % et on maintient le mélange obtenu à une température de 50 C pendant 3 heures. On sépare la couche de benzène de la couche aqueuse et on concentre chaque couche séparément au bain de vapeur sous pression réduite.
On récupère la majeure partie du produit de réaction à partir de la couche de benzène et on distille cette fraction pour obtenir 42 g d'un produit qui a un point d'ébullition de 1300 C sous une pression de 150 microns de mercure. On calcule que cela représente 66 % du rendement théorique.
On soumet le produit de réaction à l'analyse et les résultats sont les suivants
C H N
Calcul 63,16 7,18 6,70
Analyse 63,18 7,18 6,53
63,34 7,34 6,72
Exemple VIII
On utilise le procédé suivant pour préparer du 2-hydroxy-2-phényléthyl-N-amino-carbamat
On mélange la fraction soluble dans le benzène obtenue suivant le procédé de l'exemple I avec 220 cm3 d'hydrate d'hydrazine et on maintient le mélange obtenu à une température de 5o C pendant 3 heures. On sépare par filtrage le précipité blanc qui se forme et on le recristallise à partir d'éthanol pour obtenir 23,5 g de produit de réaction qui a un point de fusion de 156 à 159 C. On calcule que cela représente 40 Wo du rendement théorique.
On soumet le produit de réaction à l'analyse et les résultats sont les suivants
C H N
Calcul 55,10 6,12 14,28
Analyse 55,05 6,21 14,47
54,85 6,22 14,42
Exemple IX
On utilise le procédé suivant pour préparer du 2-phényléthyl-carbamate:
On ajoute goutte à goutte une solution de 32,0 g (0,3 moléculegramme) de phosgène dans 200 cm3 de benzène à une solution agitée de 39,0 g d'alcool bêta-phényléthylique (0,3 molécule-gramme) dans 400 cm3 de benzène. On maintient les solutions à une température de 300 C pendant l'addition.
On agite le mélange de réaction obtenu pendant 1 heure, puis on ajoute 48,0 g de diéthylaniline dans 100 cm3 de benzène et on agite le mélange pendant encore une heure. On ajoute alors dans la bouteille environ 500 cm3 d'eau glacée et on sépare de la couche aqueuse la couche de benzène qui se forme, puis on la lave avec un supplément de 500 cm3 d'eau glacée.
A la couche de benzène lavée, on ajoute 500 cm3 d'une solution aqueuse d'ammoniaque à 30 So, puis on maintient le mélange obtenu pendant 3 heures à une température de 50 C. On sépare le précipité ainsi formé de la liqueur-mère. Le rendement de solides est de 35,2 g. De cette liqueur-mère, on récupère un supplément de produit de réaction. Le rendement global après recristallisation par le chloroforme est de 32,8 g. Le point de fusion du produit de réaction est de 91 à 91,5 C.
On soumet ce produit de réaction à l'analyse et les résultats sont les suivants
C H N
Calcul 65,45 6,66 8,48
Analyse 65,31 6,66 8,31
65,60 6,72 8,38
Exemple X
On utilise le procédé suivant pour préparer le 2-hydroxy-2-phénylpropyl-carbamate :
On mélange 10,0 g de 2-phénylpropylène-carbonate avec 200 cm3 d'une solution aqueuse concentrée d'ammoniaque. On chauffe le mélange obtenu au bain de vapeur pendant 1 heure. On sépare du produit de réaction l'excès d'ammoniaque et d'eau, sous pression réduite. Le produit de réaction séparé a la consistance d'une huile; on le fractionne par distillation. Le produit ainsi obtenu avec un rendement de 5,15 g a un point d'ébullition de 160 à 1670 C.
Exemple XI
Par des procédés analogues à ceux décrits dans les exemples précédents, on peut préparer des carbamates organiques présentant la structure suivante
EMI5.1
On a préparé des carbantates de cette formule,
R,, R2 et R3 ayant la signification suivante:
EMI5.2
<tb> <SEP> R1 <SEP> R2 <SEP> R3
<tb> <SEP> O
<tb> <SEP> OH <SEP> H <SEP> O-C-NH,
<tb> <SEP> O
<tb> <SEP> H <SEP> H <SEP> O-C-NH
<tb> <SEP> O
<tb> H <SEP> H <SEP> O-C-NH2
<tb> <SEP> O
<tb> II
<tb> <SEP> OH <SEP> CH3 <SEP> O-C-NH.,
<tb> <SEP> o
<tb> <SEP> OH <SEP> C2H5 <SEP> O-C-NH2
<tb> <SEP> O
<tb> <SEP> II
<tb> <SEP> OH <SEP> C3H7 <SEP> o-C-NH2
<tb> <SEP> O
<tb> <SEP> II
<tb> <SEP> OH <SEP> H <SEP> O-C-NCH3
<tb> <SEP> O
<tb> <SEP> jl
<tb> <SEP> OH <SEP> H <SEP> O-C-N(CH3)2
<tb> <SEP> O
<tb> <SEP> OH <SEP> H <SEP> O-C-N=NH
<tb> <SEP> O <SEP> O
<tb> <SEP> II <SEP> Il
<tb> <SEP> OCCH3 <SEP> H <SEP> O-C-NH2
<tb>
Exemple XII
Du 2-hydroxy-2-phényléthyl-carbamate fut préparé par le procédé suivant:
Du styrène-glycol (qualité industrielle), en une quantité de 4,5 kg, fut dissous dans un mélange de 5,3 1 de pyridine et de 33 1 de benzène.
On ajouta à la solution résultante, dans un appareil de réaction chemisé de verre, à une température de 23,90 C, 3, 7 1 d'éthylchloroformate, lentement, avec agitation et avec refroidissement extérieur. Après que l'addition eut été achevée, le mélange de réaction fut chauffé à une température de 460 C et maintenu à cette température pendant 1 heure. Ensuite, le mélange de réaction fut conservé pendant une nuit à la température ambiante.
Le mélange de réaction fut après cela refroidi à une température de 4, 440 C et acidifié à un pH d'environ 2 avec approximativement 550 cm3 d'acide sulfurique concentré dans 16,5 1 d'eau distillée froide, tout en maintenant ce mélange de réaction sous agitation. La phase aqueuse du mélange de réaction résultant fut séparée de sa phase benzène et la solution de benzène séparée fut lavée avec 4 1 d'eau froide contenant 50 cm3 d'acide sulfurique. Ensuite, la solution de benzène fut lavée avec 4 1 d'eau froide supplémentaires.
La réaction d'ammoniolyse fut exécutée en combinant avec la solution de benzène tirée de l'opération précédente 30 1 d'une solution ammoniacale aqueuse à 28 %, puis agitée avec le mélange résultant à une température de 29,4 à 32,20 C pendant une heure. Après cela, la phase ammoniacale aqueuse de ce mélange fut séparée de sa phase benzène et la solution de benzène séparée fut de nouveau soumise à l'extraction avec 10 I d'une solution aqueuse d'ammoniaque à une température de 29,4 à 32,20 C pendant 15 minutes. Les solutions ammoniacales aqueuses séparées furent combinées et distillées sous une pression réduite jusqu'à ce que l'on obtînt une température de pot de 460 C sous une dépression de 68,6 cm. A ce moment, le volume de la solution aqueuse avait été réduit à environ 22 à 27 1.
Cette solution concentrée fut refroidie à 1,670 C en la laissant reposer pendant une nuit à -5,000 C pour obtenir des cristaux du monocarbamate correspondant.
Après cela, la suspension aqueuse épaisse fut filtrée et les cristaux furent lavés avec de l'eau distillée refroidie par de la glace jusqu'à ce qu'elle soit débarrassée de l'ammoniaque. La liqueur-mère fut concentrée d'un volume d'environ 33 1 à 20 1 par distillation et on obtint ensuite une nouvelle récolte de cristaux.
La récolte de cristaux obtenue en premier lieu pesait 3,29 kg et montrait un point de fusion de 43,6 à 45,10 C, tandis que la seconde récolte de cristaux pesait 0,36 kg et montrait un point de fusion de 42,4 à 44,20 C. Ainsi, on obtint un rendement total de cristaux de 2-hydroxy-2-phényléthyl-carbamate de 3,65 kg, ce qui représentait environ un rendement de 61,8 % basé sur la quantité de styrène-glycol utilisée dans la réaction.
Les 3,65 kg de cristaux furent recristallisés à partir d'environ 18 1 d'eau à une température de 29,40 C et ces cristaux furent traités avec un mélange de 60 g de charbon de bois de la marque Norite A et de 60 g de terre d'infusoires vendue sous la marque Supercel, puis filtrés et refroidis à une température de 15 C. Après refroidissement, la solution fut de nouveau filtrée et lavée et séchée sous vide à une température de 430 C. Le rendement de produit sec était de 3, 27 kg, ce qui équivalait à un rendement de 55,5 % basé sur la quantité de styrène-glycol utilisée dans la réaction, puis montrait un point de fusion de 43,9 à 45,1" C.
Par des méthodes analogues aux procédés décrits on peut préparer les carbamates organiques suivants 2-hydroxy-2-phényléthyl-carbamate, N-amino-2-hydroxy-2-phényléthyl-carbamate, N-méthyl-2-hydroxy2-phényléthyl-carbamate, N,N-diméthyl-2-hydroxy-2phényléthyl-carbamate, 2-hydroxy-2-phényléthyl-4morpholine-carboxylate, N-benzyl-2-hydroxy-2-phényléthyl-carbamate, N-octyl-2-hydroxy-2-phényléthylcarbamate, N-phényl-2-hydroxy-2-phényléthyl -car- bamate, 2-hydroxy-1-phényléthyl-4-morpholine-carboxylate, 2-hydroxy-1-phényléthyl-carbamate, Namino-2-hydroxy-1-phényléthyl-carbamate, N-méthyl2-hydroxy-1-phényléthyl-carbamate, N,N-dimétyl-2hydroxy-l-phényléthyl-carbamate, N-octyl-2-hydroxy1-phényléthyl-carbamate, N-benzyl-2-hydroxy-1-phé- nyléthyl-carbamate,
N-phényl-2-hydroxy- 1 -phényl - éthyl-carbamate, 1-phényléthyl-1, 2-dicarbamate, N,
N'-diamino-1-phényléthyl-1,2-dicarbamate, N-amino l-phényléthyl-1 ,2-dicarbamate, N,N'-diméthyl-1-phé- nyléthyl- 1 ,2-dicarb amate, N,N'-tétraméthyl- 1 -phényl éthyl-1, ,2-dicarbamate, N-phényl- 1 -phényléthyl- 1,2- dicarbamate, N,N'-diphényl-1-phényléthtyl-1,2-dicarbamate, N-diméthyl-l-phényléthyl-1, 2-dicarbamate,
N-méthyl-1-phényléthyl-1,2-dicarbamate, N-octyl-1 phényléthyl- 1 ,2-dicarb amate, N,N'-dioctyl- I -phényl- éthyl-1, 2-dicarbamate, N-benzyl- 1 -phényléthyl- 1, 2-di- carbamate, N,N'-dibenzyl-1-phényléthyl-1,
2-dicarbamate 2-acétoxy-2-phényléthyl-carbamate et ses dérivés, 2-acétoxy- 1 -phényléthyl-carbamate et ses dérivés,
1-phényléthyl-carbamte et ses dérivés et 2-phényléthyl-carbamate et ses dérivés.