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CA1186326A - Derives d'acrylamides hydroxyles et leur preparation - Google Patents

Derives d'acrylamides hydroxyles et leur preparation

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Publication number
CA1186326A
CA1186326A CA000344043A CA344043A CA1186326A CA 1186326 A CA1186326 A CA 1186326A CA 000344043 A CA000344043 A CA 000344043A CA 344043 A CA344043 A CA 344043A CA 1186326 A CA1186326 A CA 1186326A
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CA
Canada
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fact
approximately
sulfuric acid
unsaturated derivative
formula
Prior art date
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Application number
CA000344043A
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English (en)
Inventor
Gerard Lang
Alain Malaval
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LOreal SA
Original Assignee
LOreal SA
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Publication date
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Expired legal-status Critical Current

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Abstract

PRECIS DE LA DIVULGATION :

La présente invention concerne de nouveaux dérivés d'acrylamides hydroxylés de formule générale I:

Description

~8632~i La présente invention a pour obje-t de nouveaux dérivés d'acr~lamides hydroxylés, ainsi qu'un procédé de préparation de ces nouveaux dérivés.
L'invention a plus précisément pour objet les composés de formule générale I:

Rll 13 R2-CH = C - CO - NH C ~ (CH2)n- O ~ R5 (I) dans laquelle: n est un nombre entier pouvant varier de 1 à 3, Rl et R2 représentent indépendamment un atome d'hydrogène ou un groupement méthyle, R3 représente un groupement alcoyle inférieur, R4 représente un atome d'hydrogène ou un yroupement alcoyle inférieur, et R5 représente un groupement de protection temporaire de la fonction alcool primaire~
Dans la formule générale I, le substituant R5 représente notamment le reste acyle d'un acide carboxylique. Le substi-tuant R5 représente en particulier un groupement acyle de for-mule -CO-R6, dans lequel R6 représente un radical aliphatique, linéaire ou ramifié, alicyclique, aromatique ou aryIaliphatique, substitué ou non, pouvant contenir jusqu'à 20 atomes de carbone.
Les composés de formule I sont des composés particulière-ment intéressants en tant que monomères pour la préparation d'homo- ou de copolymères.
Les composés de formule I sont des intermédiaires utiles dans la préparation des acrylamides hydroxylés de formule ~1 13 R2 - CH = C - CO - NH - C - (CH2)n~ OH

CH2-R'~

par élimination du ~roupement de protection temporaire de la fonction alcool primaire, ~ar exemple par saponi~ication lors~ue R5 représen~e un rest~ acyLe.

-:L-;326 On sait que ces acrylamides hydrox~lés sont particulièrement intéressants en tant que monomères dans la préparation d'hGmo- ou de co-polymères tels que ceux d~crits dans la demande de brevet françals n 77.10221 publiée le 5 avril 1977 sous le num~ro
2.~32.528 qui concerne l'utilisation de ces polymères notamment dans la r~alisation de lagues pour cheveux et de lotions de mise en plis.
Jusqu'à présent, les acrylamides hydroxylés étaient obtenus par condensation d'un chlorure d'acide de formule :
R2CH = C (Rl~ - COCl sur l'amine de formule :

H2N f - ( CH2)n~ OH

Cette technique de préparation présente toutefois de graves inconvénients au stade industriel, notamment du fait que les chlorures d'acides sont très chers et très dif~iciles à
manipuler.
C'est pourquoi la société demanderesse a cherché à

accéder aux acrylamides hydroxylés mentionnés ci-dessus en uti-lisant la réaction de RITTER~
Toutefois, tous les essais de préparation selon les conditions classiques de la réaction de RITTE.R (décrites par exemple dans Organic Reaction, Vol XVII, page 213, ~ohn Wiley Ed.) ont conduit soit à des rendements médiocres en produits de formule I, avec formation importante de sous-produits, soit à
la formation exclusive de sous-produits dérivant en particulier : de l'addition de l'acide acétique utilisé comme solvant sur l'oléfine de départ, avec formation d'ester à la place de l'amide attendu.
La societé demanderesse a découvert, après d'importantes .i ~ "~

1~63Z6 recherches, un procédé amélioré permettant d'obtenir les composés de formule I avec un rendement généralement élevé, et dans les cas les plus défavorables supérieur à 50%.
L'originalité de ce procédé repose notamment sur le fait que la réaction est effectuée avec un excès de nitrile, en l'absence de tout solvant ajouté, l'excès de nitrile jouant le rôle de solvant, et que l'oléfine et l'acide sulfurique sont ajoutés simultanément sur le nitrile.
L'invention a également pour objet un procédé de prépa-ration d'un composé de formule générale I. Ce procédé est carac-térisé par le fait que l'on ajoute progressivement à un excès d'un nitrile de formule II:
Rll R2 - CH = C - CN (II) dans laquelle Rl et R2 sont définis comme précédemment, un dérivé
insaturé de formule III:

R3 ~ .
~ (II~) R~
dans laquelle R3 et R4 sont définis comme précédemment, R7 p e (CH2)n_l O - R5, n et R5 étant définis comme précé-demment~ et le trait pointillé indique la présence d'une double liaison soit entre les carbones porteurs des substituants R3 et R7, soit entre les carbones porteurs des substituants R3 et R4, que l'on ajoute simultanément de l'acide sulfurique, en l'absence de tout solvant.ajouté, que l'on maintient le mélange en réaction pendant un temps suffisant, que l'on verse ledit mélan~e réac-tionnel dans l'eau puis que l'on isole le produit recherché de formule (I).
Dans ses modes d'exécution, ce procédé peut présenter notamment les caractérist.iclues suivantes, pr.ises isvLement ou en combinaison:

1~86326 - le rapport molaire nitrile/dérivé insaturé varie entre 2 et 6 environ, et de préférence ledit rapport molaire varie entre 4 et S environ;
- le rapport molaire acide sulfurique/dérivé insaturé
varie entre 1,5 et 3,5 environ; et de préférence ledit rapport molaire varie entre 2 et 3 environ;
- le dérivé insaturé et l'acide sulfurique sont ajoutes simultanément, mais séparément sur le nitrile en un temps cbmpris entre 15 minutes et-deux heures environ; ledit temps est compris de préférence entre 30 minutes et une heure environj - pendant l'addition du dérivé insaturé la température du milieu réactionnel est maintenue entre 30 et 50C environ;
de préférence ladite température est maintenue entre 40 et 45C
environ;
- le temps de réaction est de préférence le temps au bout duquel le rendement a atteint au moins le seuil minimal désiré, ou le temps au bout duquel le rendement n'augmente plus de facon significative;
~ après addition du dérivé insaturé et de l'acide 2~ sulfurique, le mélange réactionnel est maintenu pendant au moins quatre heures à une température de 30 à 50C environ, et de préférence à la température de 40 à 45C environ;
- l'acide sulfurique est ajouté sous forme concentrée, par exemple sous forme d'une solution à environ 96% au moins d'acide sulfurique.
L'invention a en particulier pour o~jet un procéde de -préparation d'un composé de formule I, caractérisé par le fait que l'on ajoute progressivement, à un excès d'un nitrile de formule II, simultanément mais séparément, un dérivé insaturé
de formule III et de l'acide sulfurique concentré, en l'absence de tout solvant ajouté, le rapport molaire nitrile/derivé insature _ ~} _ ~1~63Z6 variant entre 2 et 6 environ, et en particulier entre 4 et 5 environ, et le rapport molaire acide sulfurique/dérivé insaturé
variant entre 1,5 et 3,5 environ et en particulier entre 2 et 3 environ, l'addition du dérivé insaturé et de l'acide sulfurique durant entre 15 minutes et 2 heures environ, et en particulier entre 30 minutes et 1 heure environ, tandis que le mélange réactionnel est maintenu à une température variant entre 30 et 50C environ et en particulier entre 40 et 45C environ, qu'après addition du dérivé insaturé et de l'acide sulfurique, on main-tient le mélange réactionnel pendant au moins 4 heures à unetempérature de 30 à 50C environ et en particulier de 40 à 45C
environ, puis que l'on verse ledit mélange réactionnel dans l'eau en effectuant une extraction à l'aide d'un solvant organique pour former le produit de formule I désiré, et isole ce dernier selon les méthodes classiques, par exemple.
L'invention a notamment pour objet les composés de formule I ainsi que leurpréparation, qui sont décrits ci-après dans la partie expérimentale.
Les exemples suivants illustrent l'invention sans toutefois la limiter~

Préparation d'un composé de formule I, pour lequel:

~1~ R2, R4 = ~1 ; R3 = CH3; n - 1 et R5 = - C - C - CH3 . O CH3 Dans un réacteur équipé d'une agitation, d'un réfrigé-rant, d'un thermomètre et de deux ampoules à addition sont intro-duits 149 cm3 (2,25 M) d'acrylonitrile et 0,4 ~ d'hydroquinone.
Le mélange réactionnel est porté à ~C puis 78,11 g (0,5M) de pivalate de méth~llyle et ~ moles d`acide sul~urique 11~6326 sont introduits simultanément goutte à goutte. L'introduction se fait en 45 minutes environ en maintenant avec un bain froid la température à ~C (réaction exothermique3.
Après introduction on maintient par chauffage la tem-pérature à 0C pendant 4 heures.
Le mélange réactionnel est ensuite versé sur 1 litre d'eau glécée et extrait avec 4 x 200 cm3 de benzène. La phase organique est lavée avec 150 cm3 de bicarbonate de sodium puis 2 x 150 cm3 de saumure. La phase benzénique est ensuite séchée sur sulfate de sodium et concentrée à sec.
L~ résidu est repris par un mélang~ de 2 cm3/g dléther isopropylique et 2,5 cm3/g d'hexane à chaud. On refroidit à
5C sous agi~ation t essore et sèche le solide blanc.
Les rendements obtenus suivant les valeurs de ~ et de X sont indiqués dans le tableau ci-dessous:

6C X moles 1 le r i n G Ren de~en t-__ . , . . "
3g 1,25 2,5 56 1,~5 2,5 76 0,75 1,5 60 1,4 2,8 76 42 1,32 2,64 80 ; Le produit obtenu présente les caractéristiques suivan~es:

Eb0,15 mm 112 C
P.F.~ 60C
Analyse: Calc.% : C 63,41 H 9,31 N 6,16 Tr. % 63,28 9,14 5,94 A titre de comparaison, on a essayé de preparer le composé de l'exemple 1 selon les conditions classiques de la réaction de RITTER, par addition progressive d'acide sulfurique au mélange des réactifs en solution dans l'acide acetique. Les 11~6326 rendements sont Eaibles et ont varié de zéro à 34 %.
Le produit obtenu ci-dessus peut être saponifié pour obtenir l'acrylamide hydroxylé correspondant, par exemple de la façon suivante:
Dans un réacteur de 1 litre équipé d'une agitation mécanique, on charge 400 g de Résine IRA 401 (forme OH-) et ~0 g de produit obtenu à l'exemple 1, dissous dans 350 ml de méthanol anhydre. Après 5 heures à température ambiante la résine est filtrée et lavée 2 x 250 ml de méthanol anhydre.
Le méthanol est évaporé rapidement sous vide sans trop chauffer (environ 40C).
Le résidu est repris par 500 ml d'éther isopropylique jusqu'a dissolution à chaud puis laissé refroidir jusqu'à fin de précipitation.
On obtient 20 g d'un composé blanc cristallin.
Rendement 79 %.
Point de fusion : 78-79C.

Préparation du composé de formule I, dans lequel:
Rl, R2, R~ = H, R3 = CH3, R5 = -CO-CH3, et n = 1 Dans un réa,~teur équipé d'une agitation, d'un réfri-gérant, d'un thermomètre et de deux ampoules à addition sont introduits 149 cm3 (2,25 M) d'acrylonitrile et 0,4 g d'hydroqui-none.
Le mélange réactionnel est porté à environ 40C, puis 57 g (0,5 M) d'acétate de méthallyle et 73,9 cm3 (1,32 M) d'acide sulfurique sont introduits simultanément goutte à goutte en 45 minutes environ en maintenant avec un bain froid, la température à 40C.
Après introduction on maintient par chauffage, la tempérautre à 40C pendant 4 heures.

~18~3Z6 Le mélange réactionnel est ensuite versé sur 1 litre d'eau glacée et extrait avec 4 x 200 cm3 de benzène. La phase organique est lavée avec 150 cm3 d'une solution saturée de bicar-bonate de sodium puis 2 x 150 cm3 de saumure. La phase benzé-nique est ensuite séchée sur sulfate de sodium et concentrée à sec.
Ie résidu est alors distillé sous vide.
Ebo 3 = 100 - 105C

P.F. = 78C
Rendement = 52%
Analyse: Calc. % : C 58,36 H 8,16 N 7,56 Tr. % : 58,22 8,02 7,47 ____ _ ~ ---------- ~
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Claims (17)

Les réalisations de l'invention, au sujet desquelles un droit exclusif de propriété ou de privilège est revendiqué, sont définies comme il suit:
1. Composés de formule générale I:

(I) dans laquelle n est un nombre entier pouvant varier de 1 à 3, R1 et R2 représentent indépendamment un atome d'hydrogène ou un groupement méthyle, R4 représente un atome d'hydrogène ou un groupement alcoyle inférieur, R3 représente un groupement alcoyle inférieur et R5 représente un groupement de protection temporaire de la fonction alcool primaire.
2. Composés selon la revendication 1, caractérisés par le fait que R5 représente le reste acyle d'un acide carboxylique.
3. Composés selon la revendication 2, caractérisés par le fait que R5 représente un groupement -CO-R6, dans lequel R6 représente un radical aliphatique, linéaire ou ramifié, alicyclique, aromatique ou arylaliphatique, substitué ou non, pouvant contenir jusqu'à 20 atomes de carbone.
4. Procédé de préparation d'un composé selon la reven-dication 1, caractérisé par le fait que l'on ajoute progres-sivement à un excès d'un nitrile de formule II:

(II) dans laquelle R1 et R2 sont définis comme dans la revendication 1, un dérivé insaturé de formule III:

(III) dans laquelle: R3 et R4 sont définis comme dans la revendication 1, et R7 représente -(CH2)n-1 - O - R5, n et R5 étant définis comme dans la revendication 1, et le trait pointillé indique la présence d'une double liaison soit entre les carbones porteurs des substituants R3 et R7, soit entre les carbones porteurs des substituants R3 et R4, que l'on ajoute simultanément de l'acide sulfurique, en l'absence de tout solvant ajouté, et que l'on maintient le mélange en réaction pendant un temps suffisant, que l'on verse ledit mélange réactionnel dans l'eau, puis que l'on isole le composé de formule I formé.
5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé par le fait que le rapport molaire nitrile/dérivé insaturé varie entre 2 et 6 environ.
6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé par le fait que ledit rapport molaire varie entre 4 et 5 environ.
7. Procédé selon la revendication 4, caractérisé par le fait que le rapport molaire acide sulfurique/dérivé insaturé
varie entre 1,5 et 3,5 environ.
8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé par le fait que ledit rapport molaire varie entre 2 et 3 environ.
9. Procédé selon la revendication 4, caractérisé par le fait que le dérivé insaturé et l'acide sulfurique sont ajoutés simultanément, mais séparément, sur le nitrile en un temps compris entre 15 minutes et deux heures environ.
10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé par le fait que ledit temps est compris entre 30 minutes et une heure environ.

//
11. Procédé selon la revendication 4, caractérisé par le fait que pendant l'addition du dérivé insaturé, la tempéra-ture du milieu réactionnel est maintenue entre 30 et 50°C
environ.
12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé par le fait que ladite température est maintenue entre 40 et 45°C
environ.
13. Procédé selon la revendication 4, caractérisé par le fait qu'après addition du dérivé insaturé et de l'acide sulfurique, le mélange réactionnel est maintenu pendant au moins quatre heures à une température de 30 à 50°C environ.
14. Procédé selon la revendication 13, caractérisé par le fait que le mélange réactionnel est maintenu au moins 4 heures à la température de 40 à 45°C environ.
15, Procédé selon la revendication 4, caractérisé par le fait que l'acide sulfurique est ajouté sous forme concentrée.
16. Procédé de préparation d'un composé tel que défini dans la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on ajoute progressivement, à un excès d'un nitrile de formule II, (II) dans laquelle R1 et R2 sont définis comme dans la revendication 1, simultanément mais séparément, un dérivé insaturé de formule III, (III) dans laquelle R3 et R4 sont définis comme dans la revendication 1, et R7 représente -(CH2)n-1 - O - R5, n et R5 étant définis comme dans la revendication 1, et de l'acide sulfurique concentré, en l'absence de tout solvant ajouté, le rapport molaire nitrile/
dérivé insaturé variant entre 2 et 6 environ, et le rapport molaire acide sulfurique/dérivé insaturé variant entre 1,5 et 3,5 environ, l'addition du dérivé insaturé et de l'acide sul-furique durant entre 15 minutes et 2 heures environ, tandis que le mélange réactionnel est maintenu à une température variant entre 30 et 50°C environ et qu'après addition du dérivé
insaturé et de l'acide sulfurique, on maintient le mélange réactionnel pendant au moins 4 heures à une température de 30 à 50°C environ, puis que l'on verse ledit mélange réactionnel dans l'eau pour former le produit de formule I désiré telle que définie dans la revendication 1, et isole celui-ci.
17. Procédé selon la revendication 16, caractérisé par le fait que l'on ajoute progressivement, à un excès d'un nitrile de formule II, simultanément mais séparément, un dérivé insaturé
de formule III et de l'acide sulfurique concentré, en l'absence de tout solvant ajouté, le rapport molaire nitrile/dérivé
insaturé variant entre 4 et 5 environ, et le rapport molaire acide sulfurique/dérivé insaturé variant entre 2 et 3 environ, l'addition du dérivé insaturé et de l'acide sulfurique durant entre 30 minutes et 1 heure environ, tandis que le mélange réactionnel est maintenu à une température variant entre 40 et 45°C environ, qu'après addition du dérivé insaturé et de l'acide sulfurique, on maintient le mélange réactionnel pendant au moins 4 heures à une température de 40 à 45°C environ, puis que l'on verse ledit mélange réactionnel dans l'eau pour former le produit de formule I désiré, et isole celui-ci.
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