La présente invention a pour objet un procédé nouveau pour la préparation de diols vicinaux.
Les 1,2-diols, ou diols vicinaux, en vertu de la réactivité de leurs groupes fonctionnels, représentent en chimie organique des composés fort intéressants et, en effet, ils sont utilisés en tant que produits de départ dans bon nombre de synthéses [voir par exemple Angewandte Chemie, Int. , Ed. Engl., 12, 401(1973)].
Plusieurs méthodes pour leur préparation ont été développées par le passé. C'est ainsi que les 1,2-diols peuvent être préparés par exemple par réduction, généralement catalytique, des aldols ou cétols obtenus par condensation aldolique; par réduction bimoléculaire de composés carbonylés, notamment des cétones aliphatiques ou cycloaliphatiques; par hydrolyse de diesters; par scission hydrolytique d'époxydes ou par oxydation sélective d'oléfines à l'aide de tétroxyde d'osmium. Le choix particulier de l'une ou l'autre des méthodes citées ci-dessus dépend, en tout premier lieu, de la disponibilité du produit de départ.
Récemment, J. Dunogues et al. [ J. Organom. Chem. , 87, 151(1975)] ont montré comment par O-silylation de cétones saturées en présence de lithium, suivie d'une hydrolyse des alcoxysilanes obtenus, il était possible de préparer des alcools ou des 1,2-diols. Cependant, I'obtention des composés attendus s'accompagne de produits dérivés des réactions concurrentielles d'énolisation et de réduction, ce qui entraîne des rendements assez faibles en dérivés d'O-silylation et, par conséquent, des diols qui en dérivent.
T. H. Chan et E. Vinokur [ Tetrahedron Letters , 75 (1972)] ont décrit la préparation d'un 1,2-diol de formule:
EMI1.1
par un procédé qui consiste en la réaction entre le benzaldéhyde et le chlorure de triméthylsilyle en présence de magnésium et d'hexaméthylphosphoramide, suivie d'une hydrolyse. Ce procédé s'est révélé fort peu satisfaisant lorsqu'il était appliqué à la préparation de 1,2-diols aliphatiques. En effet, les conditions de réaction requises pour effectuer la réaction d'O-silylation sont trop vigoureuses, ce qui tend à favoriser la formation de produits secondaires non désirés.
Nous avons maintenant découvert qu'il était désormais possible de préparer aisément des diols vicinaux symétriques de formule
EMI1.2
dans laquelle chacun des symboles R désigne un reste alcoyle contenant de I à 12 atomes de carbone, par un procédé qui consiste en la réaction entre un aldéhyde aliphatique de formule:
RCHO II dans laquelle R a le sens indiqué ci-dessus, et le chlorure de triméthylsilyle en présence de lithium dans un solvant organique inerte et à une température comprise entre - 10 et -500C, suivie d'une hydrolyse du bistriméthylsilyloxyalcane obtenu de formule:
EMI1.3
dans laquelle R a le sens indiqué ci-dessus. Comme solvant organique inerte, on peut utiliser un éther, tels par exemple le tétrahydrofuranne et le diméthoxyéthane. Ce dernier est utilisé de préférence.
L'hydrolyse du bistriméthylsilyloxyalcane de formule (III) peut s'effectuer à l'aide d'une solution aqueuse, de préférence acide. Une solution aqueuse d'HCI dans un solvant alcoolique, tel le méthanol ou l'éthanol, est convenablement utilisée à cet effet.
La premiére étape de la réaction qui caractérise le procédé de l'invention consiste formellement en un type nouveau de réduction bimoléculaire ou hydrodimérisation [voir à ce sujet:
H. O. Housse, Modern Synthetic Reactions , 2' éd., Benjamin
Inc., Menlo Park (1972)]. Elle est effectuée, selon un mode particulier d'exécution, de la façon suivante:
40 mmoles de lithium en copeaux ont été ajoutées à - 30C C sous atmosphére d'argon à une solution de 10 mmoles de l'aldéhyde choisi et 30 mmoles de chlorure de triméthylsilyle dans 20 ml de diméthoxyéthane. Après avoir été agité pendant 15 h à - 30 C, le mélange de réaction a été dilué avec du pentane.
Après les traitements usuels de lavage et séchage, suivis d'une distillation fractionnée, on a obtenu le bistriméthylsilyloxyalcane (III) désiré.
L'hydrolyse de ce dernier, ce qui représente la deuxième étape du procédé de l'invention, a été effectuée au moyen d'une solution aqueuse d'HCI dans l'éthanol. On a ainsi obtenu avec un rendement proche de 90% le 1,2-diol de formule II qui a été séparé du mélange réactionnel par une distillation fractionnée.
En effectuant la première étape du procédé de l'invention à une température inférieure à -50' C, les rendements en bistriméthylsilyloxyalcane (III) décroissent sensiblement et les temps de réaction augmentent considérablement en ne rendant guère satisfaisante l'utilisation de telles températures pour toute application industrielle: cependant, des températures supérieures à - C tendent à promouvoir des réactions secondaires non désirées.
Au vu des résultats expérimentaux observés, on peut postuler un mécanisme probable pour la réaction qui caractérise la première étape du procédé de la présente invention. Suivant un tel mécanisme, la réaction entre l'aldéhyde (II) et le lithium comporte un transfert d'électrons avec formation d'un radical anionique. Ce radical peut ensuite directement dimériser pour donner lieu à la formation d'un dialcoolate, qui se transforme ensuite en le composé silylé (III) correspondant, ou il peut d'abord additionner le radical triméthylsilyle et dimériser ensuite.
Ledit mécanisme réactionnel est illustré de façon plus détaillée par le schéma suivant:
EMI1.4
<tb> RCEfO <SEP> r'i <SEP> e <SEP> e <SEP> R-CHOe <SEP> Ci(CH <SEP> R-G"Hi(CH
<tb> <SEP> R <SEP> CHO <SEP> bi
<tb> <SEP> (11) <SEP> | <SEP> dimérisatioil
<tb> <SEP> I <SEP> Li <SEP> H <SEP> +(CH3)5SîCl
<tb> <SEP> R-C <SEP> C-R <SEP> (III)
<tb> <SEP> 1e
<tb> <SEP> Il <SEP> C)
<tb>
Le procédé de l'invention est illustré par l'exemple suivant sans pour autant y être limité. Les températures sont indiquées en degrés centigrades.
Exemple:
a) 0,280 g environ de lithium en copeaux (env. 40 mM), préalablement immergé dans du méthanol jusqu'à brillance, a été ajouté à une solution maintenue sous argon à - 30' de 1,00 g (10 mM) d'hexanal et 3,24 g (30 mM) de chlorure de triméthylsilyle dans 20 ml de diméthoxyéthane et le tout a été maintenu sous agitation à -30"C pendant 15 h. Un précipité blanc épais s'est ainsi formé. Après séparation du lithium en excès, le mélange résultant a été dilué avec du pentane froid (+5' C) et il a été lavé à + 5 C avec une solution aqueuse à 5% de bicarbonate de sodium, puis avec de l'eau.
Après les traitements usuels de séchage sur du MgSO4 et sur du tamis moléculaire, évaporation et distillation fractionnée, on a obtenu un mélange dont la pureté était d'environ 95%, de (+)- et méso-6,7-bis-triméthylsilyloxydodécane, dans un rapport pondéraI de 1:1, ayant Eb. env.
100 /12 torrs (rend. 60%), 1,04 g.
RMN (60 MHz): 3,4-3,7 (2H, bande large; m); 1,1-1,8 (16H, bande large, m); 0,7-1,1 (6H, m); 0,12 (18H, s) 3 ppm.
SM: M+/2=173 (100); m/e: 73 (59), 174 (16), 147, 103 (12).
Les constituants dudit mélange peuvent être séparés à l'aide de chromatographie préparative en phase gazeuse.
b) 0,200 g d'un mélange 1:1 de (+) et méso-6,7- bistriméthylsilyloxydodécane, obtenu comme indiqué ci-dessus, a été mélangé avec 2 ml d'une solution aqueuse 0,8N d'HCI et 3 ml d'éthanol.
Le tout a été laissé à température ambiante pendant 30 mn. Après les traitements usuels d'extraction à l'éther, lavage, neutralisation et séchage, on a obtenu par distillation fractionnée 0,100 g d'une substance à Eb. 100 /12 torrs qui cristallise aussitôt (rend. 87%).
Cette substance consiste en un mélange, env. 1:1, de (+)-dodé- cane--6,7-diol et rnésododécane-6,7-diol. Ce dernier peut être séparé du mélange par une cristallisation fractionnée dans 1'hexane: P. F. 135-6 . Le dodécane-6,7-diol, obtenu par le procédé décrit ci-dessus sous forme d'un mélange racémique ( ) et méso-, peut également être soumis à une séparation à l'aide de chromatographie préparative en phase gazeuse. L'isomère mésoétant ainsi séparé de l'isomère racémique en utilisant une colonne
Carbowax.
L'isomère méso- était caractérisé par les données spectrales suivantes:
RMN (90 MHz: 3,4-3,9 (2H, m); 1,8-1,9 (20 H); 1,1-1,65 (16 H, m):0,7-1,1 H, m) 3 ppm;
SM: m/e: 83 (100)55(86), 101(30), 100(23), 57(21), 82 (17).
L'isomère racémique a montré les caractères analytiques suivants:
RMN (90 MHz): 3,1-3,5 (2H, m), env. 2,0 (20 H); 1,1-1,65 (16H,m);0,7-1,1 (6H,m)oppm.
REVENDICATION I
Procédé pour la préparation d'un diol vicinal symétrique de formule:
EMI2.1
dans laquelle chacun des symboles R désigne un reste alcoyle contenant de 1 à 12 atomes de carbone, caractérisé en ce que l'on traite un aldéhyde aliphatique de formule:
RCHO II dans laquelle R a le sens indiqué ci-dessus, par le chlorure de triméthylsilyle en présence de lithium dans un solvant organique inerte et à une température comprise entre - 10' et - C, suivie d'une hydrolyse du bistriméthylsilyloxyalcane obtenu de formule:
EMI2.2
dans laquelle R a le sens indiqué ci-dessus.
SOUS-REVENDICATIONS
1. Procédé suivant la revendication, caractérisé en ce que le solvant organique inerte est le tétrahydrofuranne ou le diméthoxyéthane.
2. Procédé suivant la sous-revendication 1, caractérisé en ce que l'hydrolyse du bistriméthylsiloxyalcane est effectuée à l'aide d'une solution aqueuse d'HCI.
REVENDICATION II
Diol vicinal symétrique de formule I obtenu par le procédé selon la revendication I.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
The present invention relates to a new process for the preparation of vicinal diols.
1,2-diols, or vicinal diols, by virtue of the reactivity of their functional groups, represent very interesting compounds in organic chemistry and, in fact, they are used as starting products in a good number of syntheses [see for example Angewandte Chemie, Int. , Ed. Engl., 12, 401 (1973)].
Several methods for their preparation have been developed in the past. Thus the 1,2-diols can be prepared for example by reduction, generally catalytic, of the aldols or ketols obtained by aldol condensation; by bimolecular reduction of carbonyl compounds, in particular aliphatic or cycloaliphatic ketones; by hydrolysis of diesters; by hydrolytic cleavage of epoxides or by selective oxidation of olefins using osmium tetroxide. The particular choice of one or the other of the methods mentioned above depends, first and foremost, on the availability of the starting material.
Recently, J. Dunogues et al. [J. Organom. Chem. , 87, 151 (1975)] have shown how by O-silylation of saturated ketones in the presence of lithium, followed by hydrolysis of the alkoxysilanes obtained, it was possible to prepare alcohols or 1,2-diols. However, obtaining the expected compounds is accompanied by products derived from competitive enolization and reduction reactions, which results in fairly low yields of O-silylation derivatives and, consequently, of the diols which are derived therefrom.
T. H. Chan and E. Vinokur [Tetrahedron Letters, 75 (1972)] have described the preparation of a 1,2-diol of the formula:
EMI1.1
by a process which consists of the reaction between benzaldehyde and trimethylsilyl chloride in the presence of magnesium and hexamethylphosphoramide, followed by hydrolysis. This process has proved to be highly unsatisfactory when applied to the preparation of aliphatic 1,2-diols. Indeed, the reaction conditions required to carry out the O-silylation reaction are too vigorous, which tends to promote the formation of unwanted side products.
We have now discovered that it is now possible to easily prepare symmetrical vicinal diols of formula
EMI1.2
in which each of the symbols R denotes an alkyl residue containing from 1 to 12 carbon atoms, by a process which consists of the reaction between an aliphatic aldehyde of formula:
RCHO II in which R has the meaning indicated above, and trimethylsilyl chloride in the presence of lithium in an inert organic solvent and at a temperature between -10 and -500C, followed by hydrolysis of the bistrimethylsilyloxyalkane obtained of formula:
EMI1.3
in which R has the meaning indicated above. As inert organic solvent, an ether can be used, such as, for example, tetrahydrofuran and dimethoxyethane. The latter is preferably used.
The hydrolysis of the bistrimethylsilyloxyalkane of formula (III) can be carried out using an aqueous solution, preferably acidic. An aqueous solution of HCl in an alcoholic solvent, such as methanol or ethanol, is suitably used for this purpose.
The first stage of the reaction which characterizes the process of the invention formally consists of a new type of bimolecular reduction or hydrodimerization [see on this subject:
H. O. Couverture, Modern Synthetic Reactions, 2nd ed., Benjamin
Inc., Menlo Park (1972)]. It is carried out, according to a particular embodiment, as follows:
40 mmoles of lithium in chips were added at - 30 ° C. under argon atmosphere to a solution of 10 mmoles of the aldehyde chosen and 30 mmoles of trimethylsilyl chloride in 20 ml of dimethoxyethane. After being stirred for 15 h at -30 C, the reaction mixture was diluted with pentane.
After the usual washing and drying treatments, followed by fractional distillation, the desired bistrimethylsilyloxyalkane (III) was obtained.
The hydrolysis of the latter, which represents the second step of the process of the invention, was carried out using an aqueous solution of HCl in ethanol. There was thus obtained with a yield close to 90% the 1,2-diol of formula II which was separated from the reaction mixture by fractional distillation.
By carrying out the first step of the process of the invention at a temperature below -50 ° C., the yields of bistrimethylsilyloxyalkane (III) decrease appreciably and the reaction times increase considerably, making the use of such temperatures hardly satisfactory for all. industrial application: however, temperatures above -C tend to promote unwanted side reactions.
In view of the observed experimental results, one can postulate a probable mechanism for the reaction which characterizes the first step of the process of the present invention. According to such a mechanism, the reaction between aldehyde (II) and lithium involves a transfer of electrons with the formation of an anionic radical. This radical can then directly dimerize to give rise to the formation of a dialcoholate, which then transforms into the corresponding silyl compound (III), or it can first add the trimethylsilyl radical and then dimerize.
Said reaction mechanism is illustrated in more detail by the following diagram:
EMI1.4
<tb> RCEfO <SEP> r'i <SEP> e <SEP> e <SEP> R-CHOe <SEP> Ci (CH <SEP> R-G "Hi (CH
<tb> <SEP> R <SEP> CHO <SEP> bi
<tb> <SEP> (11) <SEP> | <SEP> dimerizatioil
<tb> <SEP> I <SEP> Li <SEP> H <SEP> + (CH3) 5SîCl
<tb> <SEP> R-C <SEP> C-R <SEP> (III)
<tb> <SEP> 1st
<tb> <SEP> It <SEP> C)
<tb>
The method of the invention is illustrated by the following example without however being limited thereto. Temperatures are given in degrees centigrade.
Example:
a) approximately 0.280 g of lithium in chips (approx. 40 mM), previously immersed in methanol until shine, was added to a solution kept under argon at - 30 'of 1.00 g (10 mM) of hexanal and 3.24 g (30 mM) of trimethylsilyl chloride in 20 ml of dimethoxyethane and the whole was kept under stirring at -30 ° C for 15 h. A thick white precipitate thus formed. After separation of the lithium. in excess, the resulting mixture was diluted with cold pentane (+ 5 ° C) and it was washed at + 5 ° C with 5% aqueous sodium bicarbonate solution, then with water.
After the usual drying treatments on MgSO4 and on a molecular sieve, evaporation and fractional distillation, a mixture was obtained, the purity of which was about 95%, of (+) - and meso-6,7-bis-trimethylsilyloxydodecane , in a 1: 1 weight ratio, having Eb. approx.
100/12 torr (60% yield), 1.04 g.
NMR (60 MHz): 3.4-3.7 (2H, broadband; m); 1.1-1.8 (16H, broadband, m); 0.7-1.1 (6H, m); 0.12 (18H, s) 3 ppm.
MS: M + / 2 = 173 (100); m / e: 73 (59), 174 (16), 147, 103 (12).
The constituents of said mixture can be separated using preparative gas chromatography.
b) 0.200 g of a 1: 1 mixture of (+) and meso-6,7-bistrimethylsilyloxydodecane, obtained as indicated above, was mixed with 2 ml of a 0.8N aqueous solution of HCl and 3 ml of ethanol.
The whole was left at room temperature for 30 min. After the usual treatments of extraction with ether, washing, neutralization and drying, 0.100 g of a substance at Eb was obtained by fractional distillation. 100/12 torr which immediately crystallizes (yield 87%).
This substance consists of a mixture, approx. 1: 1, of (+) - dodecane - 6,7-diol and rnesododecane-6,7-diol. The latter can be separated from the mixture by fractional crystallization from hexane: m.p. 135-6. Dodecan-6,7-diol, obtained by the process described above in the form of a racemic () and meso- mixture, can also be subjected to separation using preparative gas chromatography. The meso isomer thus being separated from the racemic isomer using a column
Carbowax.
The meso- isomer was characterized by the following spectral data:
NMR (90 MHz: 3.4-3.9 (2H, m); 1.8-1.9 (20H); 1.1-1.65 (16H, m): 0.7-1, 1H, m) 3 ppm;
MS: m / e: 83 (100) 55 (86), 101 (30), 100 (23), 57 (21), 82 (17).
The racemic isomer has shown the following analytical characteristics:
NMR (90 MHz): 3.1-3.5 (2H, m), approx. 2.0 (20H); 1.1-1.65 (16H, m); 0.7-1.1 (6H, m) oppm.
CLAIM I
Process for the preparation of a symmetrical vicinal diol of the formula:
EMI2.1
in which each of the symbols R denotes an alkyl residue containing from 1 to 12 carbon atoms, characterized in that an aliphatic aldehyde of formula is treated:
RCHO II in which R has the meaning indicated above, by trimethylsilyl chloride in the presence of lithium in an inert organic solvent and at a temperature between - 10 'and - C, followed by hydrolysis of the bistrimethylsilyloxyalkane obtained of formula :
EMI2.2
in which R has the meaning indicated above.
SUB-CLAIMS
1. Method according to claim, characterized in that the inert organic solvent is tetrahydrofuran or dimethoxyethane.
2. Method according to sub-claim 1, characterized in that the hydrolysis of the bistrimethylsiloxyalkane is carried out using an aqueous solution of HCl.
CLAIM II
Symmetric vicinal diol of formula I obtained by the process according to claim I.
** ATTENTION ** end of DESC field can contain start of CLMS **.