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" PROCEDE POUR LA PRODUCTION D'ALCOOLS, LE CAS ECHEANT NON
SATURES, OU DE LEURS ESTERS " .-
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On sait qu'on peut transformer des animes carbexyliques ou leurs esters, au moyen d'alanate de lithium, en alcools correspondants. A partir d'acides carboxyliques non saturés en ci ,ss ou de leurs esters, on obtient, de cette manière, des alcools non saturés en Ó,ss. Les rendements sont en général très bons. Toutefois, l'emploi de l'alanate de lithium, notamment lors d'une mise en oeuvre du procédé à l'échelle industrielle, exige l'application de mesures de sécurité spéciales, étant donné que le produit a tendance à se déco- poser et à exploser.
Suivant le brevet belge No 550.998 du 12 septembre 1956, les esters de la vitamine A-acide se laissent réduire en vi- tamine A-alcool au moyen de dialcoylalanes. Ces derniers sont toutefois pyrophoriques, tout comme l'alanate de lithium, de sorte qu' on ne peut les utiliser qu'en observant des mesures de précaution particulières.
Or, on a trouvé qu'on obtient, de façon avantageuse, des alcools, le cas échéant non silures,ou leurs esters, par ré- duction des acides carboxyliques correspondants, éventuelle- ment non saturés, ou de leurs esters, en faisant réagir les subs tances de départ, dans un solvant ou dans un agent de mise en suspension approprié, avec des alcoyl-alcoxy-alanes ou avec des composés complexes de ces derniers avec des hydrures de métaux alcalins ou alcalino-terreux, en isolant les alcools ainsi obtenus ou en les acylant dans le mélange réactionnel et en séparant les esters qui se forment.
Le nouveau procédé présente un très grand intérêt techni- que, du fait qu'il permet de réduire, de façon simple, des groupes acide carboxylique et ester d'acide carboxylique en
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groupes hydroxyméthyle. Les doubles liaisons carbone-carbone ne sont pas attaquées. Les rendements sont, en général, très bons et dans de nombreux cas même pratiquement quantitatifs.
Les alcoyl-alcoxy-alanes et leurs composés complexes avec des hydrures de métaux alcalins ou @lcaline terreux sont, contrai- rement aux réducteurs organiques d'aluminium connus, parfai- tement stables en présence de l'oxygène de l'air. Onpeut donc également les utiliser, sans risques, pour les réactions à l'échelle industrielle.
Comme matières de d épart convenant pour le nouveau pro- cédé on peut citer, par exemple, l'acide éthyl-2 hexylique, l'acide stéarique, l'acide benzoïque, l'acide phényl-acétique, l'acide cènnamique, l'acide cinnamylidène-acétique, l'acide géranique, l'acide cyclogéranique, l'acide ss-ionylidène- acétique, l'acide muconique, la vitamine A-acide, l'home- isopréno-vitamineA-acide, l'acide sorbique, la dicarboxy-2-7 octatriène-2-5-7, la bixine, la crocétine, ainsi que les esters de ces acides.
Comme composés organiques d'aluminium pouvant être utilisés comme réducteurs, on peut xiter, par exemple, l'éthyl-éthoxy-alane, l'éthyl-éthoxy-alanate de sodium, l'éthyl-butoxy-alane et l'éthyl-butoxy-alanate de lithium.
On prépare les alanes ou lesalanates, par exemple, en faisant agir du chlorure d'aluminium sur des éthers, en présence de réducteurs, puis en transformant l'alcoyl-alcoxy-chlor- alane avec des hydrures àlcalins ou alcaline-terreux .
Comme solvants ou agents de mise en suspension conviennent tous ceux qui ne réagissent pas avec les composés organiques d'aluminium. On peut citer en premier lieu des hydrocarbures comme l'hexane, l'heptane, l'octane, le cyclohgxane et le cyclooctane, ainsi que des étehrs, tels que les éthrs dié- éthylique et diisopropylique, le tétrahydrofurane et le dio- xane. En choisissant.,comme réducteur, del'alcoyl-alcoxy-
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alane, on utilise, de préférence, des hydrocarbures comme solvant .
Lorsqu'on emploie les composés complexes des alcoyl-alcoxy-alanes avec des hydrures alcalins ou alalino- terreux, on utilise avantageusement le réducteur en sus- pension dans un hydrocarbure, de préférence dans de l'octa- ne ou bien en solution dans un éther, notamment dans du tétra- hydrofurane, ou dans un mélange de ces solvants.
La mise en oauvre du procédé est très simple. On peut, par exemple, ontroduire d'abord dans le récipient le féducteur dissous ou mis en suspension dans un des eolvants précités, puis faire arriver une solution de l'acide ou de son ester à réduire. On peut toutefois aussi ajouter à l'acide carboxylique ou à son ester la solution ou la suspen- du réducteur Ó sion. Il est en outre possible de mélanger en continu le réducteur et le composé à réduire.
Lorsqu'on choisit, comme réducteur, de l'alcoyl-alcoxy- alane, on utilise, de préférence, 2 moles d'alane par mole d'esterdacide carboxylique ou 2 1/2 à 3 moles d'alane par mole d'acide carboxylique. Lors de l'emploi d'un alanate; on utilise, avantageusement, 1 mole d'alanate par mole d'ester d'acide carboxylique ou environ 1 1/2 mole d'alanate par mole d'acide carboxylique. Un faible excès de -éducteur, par rap- prt aux quantités indiquées, est recommandé. La tempéra- ture de réaction se situe en général entre-50 et + 150 C; on opère avantageusement à la température ambiante.
Lorsqu'on veut obtenir l'alcool de la matière de départ mise en oeuvre, on décompose d'abord, par addition d'eau, de préférence en présence d'acides ou de bases, le complexe d'aluminium formé en premier lieu. L'alcool est ensuite obtenu, de façon connue en soi, par exemple par distillation de la phase organique. Lorsqu'on désire,par contre, obtenir l'ester de l'alcool, on traite le mélange réactionnel, sans décomposition préalable, avec un produit d'acylation, par
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exemple avec un anhydride ou un chlorure d'acide. Le trai- tement ultérieur est effectué, de préférence, de la même manière que lobs de la préparation de l'alcool, ou bien par séparation mécanique des composés d'aluminium qui précipitent après addition du produit d'acylation, et par distillation du filtrat.
Lorsqu'on effectue la réaction en employant des substan- ces sensibles à l'air ou lorsqu'on obtient de telles substan- ces au cours de la réaction, il est avantageux d'effec- tuer toutes les opérations dans une atmosphère d'un gaz inerte comme l'azote ou l'argon.
Les parties indiquées dans les exemples suivants sont des parties en poids. Elles se rapportent aux parties en volume, comme le gramme se rapporte au centimètre cube.
Exemple'1
A 50 parties d'omni-trans-vitamine-A-acide en suspension dans 250 parties de cyclohexane, on ajoute, goutte à goutte, entre 20 et 30 C, 500 parties en volume d'une solution 2,0 molaire d'éthyl-éthoxy-alane dans du cyclohexane. On brasse le pendant @mélange/encore 2 heures, puis on l'ajoute lentement, entre
15 et 20 C, en agitant énergiquepent, à 1000 parties en volume de lessive de soude à 20%, après quoi on brasse pendant encore 3 à 4 heures. Onsépare ensuite la couche organmque, on la lave avec de l'eau jusqu'à réaction neutre, on la sèche sur du sulfate de sodium et on élimine le solvant par distillation, à la fin, sous un vide poussé. Toutes les opérations sont effectuées en atmosphère d'azote.
On obtient 46 parties de vitamine A-alcool sous forme d'un résidu huileux.
Exemple 2
A 100 parties d'ester méthylique de la vitamine A-acide dans 250 parties d'octane, on ajoute goutte à goutte, entre
15 et 20 C, une solution de 180 parties d'éthyl-butoxy-alane dans 300 parties n'octane. On brasse le mélange pendant
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encore 2 heures, puis on le verse lentement, entre 15 et 20 C, dans 900 parties de lessive de soude à 20%. Après avoir agité pendant 3 heures, on sépare la couche organique, puis on travaille comme décrit dans l'exemple 1. Toutes les opérations sont effectuées en atmosphère d'azote. On obtient 82 parties de vitamine A-alcool brut.
Exemple 3
On dissout 250 parties de vitamine A-acide dans un mélange de 550 parties d'octane et de 100 parties de tét a- hydrofurane absolu. On introduit, dans la solution, goutte à goutte, à 20 C, 300 parties en volume d'une solution 3-molaie d'éthyl-thoxy-alanate de sodium dans dutétrahydrofurane ab- solu et on brasse le mélange pendant encore 3 heures. On le verse ensuite lentement, en agitant énergiquement, à 20 C, dans 500 parties en volume de lessive de soude à 3% et on bras- se pendant encore 2 heures. On sépare la couche organique, on lalave avec de l'eau jusqu'à réaction neutre et on la sèche sur du sulfate de sodium. Après séparation du solvant par distillation, on obtient 225 parties de vitamine A-alcool brut. Toutes les opérations sont effectuées en atmosphère d'azote.
Exemple 4
Dans une suspension de 200 parties d'éthyl-éthoxy- alanate de sodium dans 300 parties d'octane, on fait couler goutte à goutte, en brassant énergiquement, entre 15 et 20 C, en atmosphère d'azote, une solution de 320 parties d'ester méthylique de la vitamine A-acide dans 600 parties d'octane, puis on brasse le mélange pendant encore 3 heures. On le verse ensuite lentement, en remuant énergiquement, en atmos- phère d'azote, entre 15 et 20 C, dans 1000 parties en volume de lessive.de soude à 8%, on brasse pendant encore 2 heures, pais on opère comme décrit dans l'exemple 1. On obtient 280 parties de vitamine A-alcool brut.
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Exemple 5
A 1000 parties en volume d'une solution 2,4-molaire d'éthyl-butoxy-alane dans du cyclohexane, on ajoute lentement une solution de 162 parties de cinnamate de méthyle dans 200 parties en volume de cyclohexane, en veillant à ce que la tem- pérature du mélange réactionnel ne dépasse pas 60 C. Après avoir brassé pendant encore 2 heures à température ordinaire, on ajoute, goutte à goutte, 500 parties d'anhydride acétique, puis on brasse pendant encore 3 heures à +40 C. On reoidit ensuite le mélange et, tout en agitant énergiquement, on l'a- joute lentement à 2000 parties en volume d'acide sulfurique à 15%. Après avoir brassé pendant 3 heures, il s'est formé deux couches limpides.
On sépare la couche de cyclohexane et on la lave avec de l'eau et avec une solution de bicarbonate de sodium juqu'à réaction neutre, on la sèche sur du sulfa- te de sodium et on sépare le solvant par distillation. L'huile résiduaire est rectifiée. On obtient ainsi 75 parties d'acétate de l'alcool cinnamique d'un point d'ébullition de 170 C/50 mm Hg. (nD20= 1,5477).
Exemple 6
A une solution de 45 parties de benzoate d'éthyle dans 400 parties en volume d'octane on ajoute, entre 0 et 20 C, 145 parties en volume d'une solution 2,8-molaire d'éthyl- butoxy-alanate de sodium dans du tétrahydrofurane absolu. On brasse le mélange pendant 15 heures, puis on l'additionne lentement, entre 0 et 10 C, d'un mélange de 72 parties en volume de chloreure d'acétyle et de 75 parties en volume d'octane. Après avoir brassé ependant 4 heures, on ajoute lentement 500 parties d'eau. Il se forme deux couches dont on sépare la couche d'octane qu'on traite comme indiqué dans l'exemple 5. On obtient 38 parties d'acétate de benzyle qui passent entre 110 et 114 C/25 mm Hg.
Exemple 7
On ajoute, à 20 C, une solution de 65 parties d'acide
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éthy.-Z.=:ex3liqus dans 20G parties en volume de eyclohxana, à 720 parties en volume d'une solution 2,0-molaire d'éthyl- éthoxy-alane dans du cyclohexane. On brasse le mélange pendant encore 1 1/2 heure, puis on ajoute lentement, en brassant énergiquement, à 20 C, 1000 parties en volume de lessive de soude à 20%. Des deux couches qui se forment, on sépare la cou- che de cyclohexane , on la lave avec de l'eau et on la sèche sur du sulfate de sodium. On sépare le solvant par distilla- tion et on rectifie le résidu. On obtient 40 parties d'éthyl-2 hexanol, d'un point d'ébullition compris entre 183 et 185 C/755 mm H@.
Revendications
1. Procédé pour la production d'alcools, le cas échéant non saturés, ou de leurs esters, par réduction d'acides carbo- xyliques, le cas échéant non saturés, ou de leurs esters, caractérisé en ce qu'on fait réagir, en présence d'un solvant ou d'un agent de mise en suspension approprié, les matières de départ avec des alcoyl-alcoxy-alanes ou avec les composés complexes de ces derniers avec deshydrures de métaux alcalins ou alcalino-terreux, 'on extrait les alcools ainsi obtenus ou on les acyle dans le mélange réactionnel et on sépare les esters qui se forment.
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"PROCESS FOR THE PRODUCTION OF ALCOHOLS, IF ANY NOT
SATURES, OR THEIR ESTERS ".-
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We know that carbexylic animes or their esters can be transformed by means of lithium alanate into corresponding alcohols. From, ss unsaturated carboxylic acids or their esters, Ó, ss unsaturated alcohols are obtained in this way. The yields are generally very good. However, the use of lithium alanate, particularly when carrying out the process on an industrial scale, requires the application of special safety measures, since the product has a tendency to decompose. and explode.
According to Belgian patent No. 550,998 of September 12, 1956, the esters of vitamin A-acid can be reduced to vitamin A-alcohol by means of dialkylalanes. However, these are pyrophoric, just like lithium alanate, so that they can only be used with special precautionary measures.
Now, it has been found that one obtains, advantageously, alcohols, where appropriate non-silide, or their esters, by reducing the corresponding carboxylic acids, possibly unsaturated, or of their esters, by reacting the starting substances, in a solvent or in a suitable suspending agent, with alkyl-alkoxy-alanes or with compounds complex of the latter with alkali or alkaline earth metal hydrides, thus isolating the alcohols obtained or by acylating them in the reaction mixture and separating the esters which form.
The new process is of very great technical interest, since it makes it possible to reduce, in a simple manner, carboxylic acid and carboxylic acid ester groups to
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hydroxymethyl groups. The carbon-carbon double bonds are not attacked. The yields are in general very good and in many cases even practically quantitative.
The alkyl-alkoxy-alanes and their compounds complex with alkali or alkali earth metal hydrides are, unlike known organic aluminum reducing agents, perfectly stable in the presence of oxygen in the air. They can therefore also be used, without risk, for reactions on an industrial scale.
As starting materials suitable for the new process, there may be mentioned, for example, 2-ethylhexylic acid, stearic acid, benzoic acid, phenylacetic acid, cennamic acid, l. cinnamylidene-acetic acid, geranic acid, cyclogeranic acid, ss-ionylidene-acetic acid, muconic acid, vitamin A-acid, home- isopreno-vitamin A-acid, sorbic acid , dicarboxy-2-7 octatriene-2-5-7, bixin, crocetin, as well as the esters of these acids.
As organic aluminum compounds which can be used as reducing agents, there can be xitated, for example, ethyl-ethoxy-alane, sodium ethyl-ethoxy-alanate, ethyl-butoxy-alane and ethyl-butoxy. -lithium alanate.
Alanes or alanates are prepared, for example, by causing aluminum chloride to act on ethers, in the presence of reducing agents, then by converting the alkyl-alkoxy-chlor-alane with alkali or alkaline-earth hydrides.
Suitable solvents or suspending agents are all those which do not react with organic aluminum compounds. There may be mentioned in the first place hydrocarbons such as hexane, heptane, octane, cyclohgxane and cyclooctane, as well as ethers, such as diethyl and diisopropyl ethers, tetrahydrofuran and dio-xane. By choosing., As reducing agent, alkyl-alkoxy-
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alane, hydrocarbons are preferably used as the solvent.
When the complex compounds of the alkyl-alkoxy-alanes are employed with alkali or alkaline earth hydrides, the reducing agent is advantageously used in suspension in a hydrocarbon, preferably in octane or alternatively in solution in a hydrocarbon. ether, in particular in tetrahydrofuran, or in a mixture of these solvents.
The implementation of the process is very simple. It is possible, for example, to first introduce into the receptacle the federator dissolved or suspended in one of the aforementioned solvents, then to bring in a solution of the acid or of its ester to be reduced. However, it is also possible to add to the carboxylic acid or its ester the solution or the suspension of the reducing agent. It is also possible to continuously mix the reducing agent and the compound to be reduced.
When alkyl-alkoxyalane is chosen as reducing agent, preferably 2 moles of alane are used per mole of carboxylic acid ester or 2 1/2 to 3 moles of alane per mole of acid. carboxylic. When using an alanate; Advantageously, 1 mole of alanate per mole of carboxylic acid ester or about 1 1/2 mole of alanate per mole of carboxylic acid is used. A small excess of reducer, compared to the amounts indicated, is recommended. The reaction temperature is generally between -50 and + 150 ° C; the operation is advantageously carried out at ambient temperature.
When it is desired to obtain the alcohol from the starting material used, the aluminum complex formed in the first place is first decomposed by addition of water, preferably in the presence of acids or bases. The alcohol is then obtained, in a manner known per se, for example by distillation of the organic phase. When it is desired, on the other hand, to obtain the ester of the alcohol, the reaction mixture is treated, without prior decomposition, with an acylation product, by
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example with an anhydride or an acid chloride. The further processing is preferably carried out in the same manner as for the preparation of the alcohol, or by mechanical separation of the aluminum compounds which precipitate after addition of the acylation product, and by distillation of the filtrate. .
When the reaction is carried out using substances sensitive to air or when such substances are obtained during the reaction, it is advantageous to carry out all the operations in an atmosphere of inert gas such as nitrogen or argon.
The parts shown in the following examples are parts by weight. They relate to parts by volume, just as the gram relates to the cubic centimeter.
Example'1
To 50 parts of omni-trans-vitamin-A-acid suspended in 250 parts of cyclohexane is added, dropwise, between 20 and 30 C, 500 parts by volume of a 2.0 molar solution of ethyl -ethoxy-alane in cyclohexane. Stir it for a further 2 hours, then add it slowly, between
15 and 20 C, with vigorous stirring, to 1000 parts by volume of 20% sodium hydroxide solution, after which it is stirred for a further 3 to 4 hours. The organic layer is then separated, washed with water until neutral reaction, dried over sodium sulfate and the solvent is removed by distillation, at the end, under high vacuum. All the operations are carried out in a nitrogen atmosphere.
46 parts of vitamin A-alcohol are obtained in the form of an oily residue.
Example 2
To 100 parts of methyl ester of vitamin A-acid in 250 parts of octane is added dropwise, between
15 and 20 C, a solution of 180 parts of ethyl-butoxy-alane in 300 parts of octane. We stir the mixture for
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another 2 hours, then poured slowly, between 15 and 20 C, in 900 parts of 20% sodium hydroxide solution. After stirring for 3 hours, the organic layer is separated, then the work is carried out as described in Example 1. All the operations are carried out in a nitrogen atmosphere. 82 parts of raw vitamin A-alcohol are obtained.
Example 3
250 parts of vitamin A-acid are dissolved in a mixture of 550 parts of octane and 100 parts of absolute tet a-hydrofuran. 300 parts by volume of a solution of 3-mol of sodium ethyl-thoxy-alanate in absolute tetrahydrofuran are introduced into the solution dropwise at 20 ° C. and the mixture is stirred for a further 3 hours. It is then poured slowly, with vigorous stirring at 20 ° C., into 500 parts by volume of 3% sodium hydroxide solution and the mixture is brazed for a further 2 hours. The organic layer is separated, washed with water until neutral reaction and dried over sodium sulfate. After separation of the solvent by distillation, 225 parts of crude vitamin A-alcohol are obtained. All the operations are carried out in a nitrogen atmosphere.
Example 4
In a suspension of 200 parts of sodium ethyl ethoxyalanate in 300 parts of octane, a solution of 320 parts is poured dropwise, while stirring vigorously, between 15 and 20 ° C., in a nitrogen atmosphere. of vitamin A-acid methyl ester in 600 parts octane, then the mixture is stirred for a further 3 hours. It is then poured slowly, with vigorous stirring, in a nitrogen atmosphere, between 15 and 20 ° C., into 1000 parts by volume of 8% sodium hydroxide solution, the mixture is stirred for a further 2 hours, then the operation is carried out as described. in Example 1. 280 parts of crude vitamin A-alcohol are obtained.
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Example 5
To 1000 parts by volume of a 2,4-molar solution of ethyl-butoxy-alane in cyclohexane is slowly added a solution of 162 parts of methyl cinnamate in 200 parts by volume of cyclohexane, making sure that the temperature of the reaction mixture does not exceed 60 C. After stirring for a further 2 hours at room temperature, 500 parts of acetic anhydride are added dropwise, followed by stirring for a further 3 hours at +40 C. The mixture is then cooled and, with vigorous stirring, slowly added to 2000 parts by volume of 15% sulfuric acid. After stirring for 3 hours, two clear layers formed.
The cyclohexane layer is separated and washed with water and with neutral reacting sodium bicarbonate solution, dried over sodium sulfate and the solvent removed by distillation. The residual oil is rectified. In this way 75 parts of cinnamic alcohol acetate are obtained with a boiling point of 170 C / 50 mm Hg (nD20 = 1.5477).
Example 6
To a solution of 45 parts of ethyl benzoate in 400 parts by volume of octane is added, between 0 and 20 C, 145 parts by volume of a 2.8-molar solution of sodium ethyl-butoxy-alanate in absolute tetrahydrofuran. The mixture is stirred for 15 hours, then added slowly, between 0 and 10 C, of a mixture of 72 parts by volume of acetyl chlorine and 75 parts by volume of octane. After stirring for 4 hours, 500 parts of water are slowly added. Two layers are formed from which the octane layer is separated and treated as indicated in Example 5. 38 parts of benzyl acetate are obtained which pass between 110 and 114 C / 25 mm Hg.
Example 7
A solution of 65 parts of acid is added at 20 ° C.
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ethy.-Z. =: ex3liqus in 20G parts by volume of eyclohxana, to 720 parts by volume of a 2,0-molar solution of ethyl-ethoxy-alane in cyclohexane. The mixture is stirred for a further 1 1/2 hour, then slowly added, with vigorous stirring, at 20 ° C., 1000 parts by volume of 20% sodium hydroxide solution. From the two layers which form, the cyclohexane layer is separated, washed with water and dried over sodium sulfate. The solvent is distilled off and the residue rectified. 40 parts of 2-ethylhexanol are obtained with a boiling point of between 183 and 185 C / 755 mm H @.
Claims
1. Process for the production of alcohols, where appropriate unsaturated, or their esters, by reduction of carboxylic acids, where appropriate unsaturated, or of their esters, characterized in that one reacts, in the presence of a suitable solvent or suspending agent, the starting materials with alkyl-alkoxy-alanes or with the complex compounds of the latter with alkali or alkaline earth metal hydrides, the alcohols thus obtained or they are acylated in the reaction mixture and the esters which form are separated.