L'invention se rapporte à un procédé de prépara¬ tion d'aldéhydes acycliques, porteurs de deux ou trois doubles liaisons dans une chaîne à plus de 5 atomes de carbone. Elle concerne, plus particulièrement, la produc- tion de diènes et triènes aldéhydes en C_ à C ₄₄ , notamment surtout C-, à C- ₃₄ pour les diènes et C-. à C ₄₄ pour les tri¬ ènes. De tels composés présentent des propriétés odorantes et sont utiles à l'industrie de parfums et à celle des cos¬ métiques. Grâce à leurs fonctions et insaturations, ils se prêtent à diverses synthèses organiques, notamment à cel¬ les de médicaments et vitamines. Un exemple typique est celui du citral, diméthyl-3,7 octadiénal-2,6, qui - en plus de ses utilisations comme arôme ^" et parfum, à cause de sa saveur et odeur de citron - sert à la préparation de l'io- none, de la méthyl ionone et de la vitamine A.

Cependant, la préparation des composés de ce genre s'avérait, jusqu'à présent, fort laborieuse et peu écono¬ mique ; dans le cas du citral elle comporte 6 à 10 étapes, suivant la technique connue, à partir de l'Cf-pinène, de l'acétylène en passant par la méthyl-hepténone, ou de l'i- soprène. Or, de façon nouvelle, au départ d'un diène cy¬ clique, la présente invention permet l'obtention économi¬ que de toute une gamme d'aldéhydes acycliques à 2 ou 3 dou¬ bles liaisons, en seulement 3 étapes. Le nouveau procédé, suivant l'invention, est ca¬ ractérisé par les trois stades opératoires successifs : (1) - métathèse d'un diène cyclique, pouvant porter des ramifications al yliques, avec une olefine ramifiée, de manière à produire un diène ou/et un triene acyclique ; (2) - hydroxylation du diène ou/et du triene ainsi obte¬ nus ; (3) - deshydrogénation en aldéhyde de l'alcool for¬ mé au stade (2) .

Les diènes cycliques, matières de départ du nouveau procédé, sont de préférence les diènes répon¬ dant à la formule

où R 1 et R2, semblables ou différents, sont des alky- les en C, à C _g , et surtout C. à C . , ou/et des atomes de H ; n et m sont des nombres entiers de 1 ou 2, indépendants l'un de l'autre.

Les diènes cycliques préférés sont des mono-alkyl- ou dialkyl-hexadiènes (n≈m≈l) , heptadiènes (n=2, m=l) ou octadienes (n=m=2) , à posi¬ tions symétriques des doubles liaisons.

Les oléfines, utilisées dans la métathèse croisée avec les cycles (1) , sont généralement du ty¬ pe R ³

R R 3 et R4 étant des alkyles en C. à C. , et de préfé¬ rence C. à C. , semblables ou différents, tandis que R ⁵ est H ou C, à C..

1 4

En faisant réagir 2 moles d'olefine (2) a- vec 1 mole de diène cyclique (1) , on obtient les diè¬ nes acycliques _R 3

ainsi que, généralement, les triènes : *, ^" ^ C=CH-(CH,) -C=CH-(CH.) -C=CH-R ⁵ (5)

R R

Λ et R _

C=CH- (CH _n ) -C=CH- (CHA -C=CH-R ⁵ (6 )

ΕC _R ^« * R ¹ qui / de la coupure métathétique d'une seule des 2 doubles liaisons du diène cyclique (1) par l'o- léfine (2) .

Par une nouvelle métathèse de cesftriènes (5)et(6) avec 1'olefine (2) on peut obtenir les diènes (3) et (4) . Une autre olefine permet d'aboutir à des diènes différents.

Au sujet de la facilité de la mise en oeuvre et de l'économie du nouveau procédé, il y a lieu de remarquer que les cycladiènes utilisés sont aisément accessibles ; ils peuvent d' illeurs être préparés fa- cilement ; ainsi, par exemple le cyclooctadiène (1) à n=2 et R 1=R2=CH. s'obtient par cyclodimérisation de l' isoprène, c'est-à-dire de méthyl-2 butadiène-1, 3 (P.W.

JOLLY et G. ILKE - "The Organic Chemistry of Nickel" -

Académie Press, New-York 1975) . La métathèse exige - comme on le sait - un catalyseur : aussi la 1ère étape du procédé selon 1* invention, réaction de (1) avec (2) pour donner les produits (3) , (4),(5)et(6) , est-elle conduite en présen¬ ce d'un des catalyseurs connus dans l'art. On peut em- ployer, par exemple les. catalyseurs indiqués dans les publications de brevets : FR 2 547 513, 2 577 216 et 2 612 422.

Des catalyseurs à base de tungstène sont particulière¬ ment recommandables. De préférence, le catalyseur est constitué par un complexe diphenoxy du tungstène de formule générale :

R ¹³ où X est un halogène, R un groupe hydrocarboné ou un groupe ou atome électronégatif, R un alkyle ou un halogène, R et R des atomes d'hydrogène ou des alkyles et R ¹ un alkyle. On peut trouver la méthode de préparation et la description de tels catalyseurs dans la publication de brevet français 2 577 216. De façon préférée, X est un atome de chlo¬ re, R des alkyles de C. à C, , des phényles ou des atomes de Cl, Br ou F, R 11 un groupe néopentyle -CH -C(CHA .. ou un atome de chlore, R 12 un groupe tertiobutyle -C(CH_) , , R 13 un atome d'hydrogène et R 14 un groupe éthyle, -CH_CH_ , ou un groupe isopro- pyle, -CH(CH ₃ ) ₂ .

Les catalyseurs de métathèse de formule générale ( 7) peuvent être employés seuls, mais il vaut mieux les utiliser en association avec un co- catalyseur acide de Lewis, tel qu'un composé organo- métallique ou un halogénure de Ga, Al, Sn, Pb, Mg, Ti ou B. Dans des formes préférées de l'invention, le co-catalyseur est GaCl, , GaBr» , A1C1_ ou AlBr-, , et le rapport molaire co-catalyseur/catalyseur est compris entre 0,5 et 2 , ou mieux égal à 1.

La réaction de métathèse est effectuée dans un solvant qui peut être un hydrocarbure aromatique ou saturé. Des solvants préférés sont le chloroben- zène , benzène ou toluène. La réaction de métathèse peut être réalisée

à une température de 20°C à lC °C, mais preferable¬ ment entre 60° et 90°C.

Les rapports molaires cycladiène/cataly- seur à base de tungstène sont compris entre 10 et 200, de préférence entre 20 et 50, et les rapports molaires oléfine/cycladiène sont de 1 à 80, de pré¬ férence entre 2 et 10.

La seconde étape du procédé de 1'invention est une hydroxylation en bout de chaîne, ou réaction de PRINS. Elle consiste en la réaction de HCHO sur les diènes (3) ou/et (4) , ce qui conduit à des alco¬ ols :

R ou R'

Comme plusieurs isomères sont possibles, la partie de la molécule en traits discontinus diffère par sa forme d'un isomère à l'autre ; mais ils sont tous doués d'un parfum agréable et sont utilisables en parfumerie et en cosmétique, ainsi qu'en tant que matière de départ pour la synthèse d'autres composés.

De même, l'action du formaldehyde sur les triènes (5) ou/et (6) conduit aux alcools : R ² ou R ¹

intéressants comme les précédents.

La réaction de PRINS consiste à faire réa¬ gir, entre 20° et 180°C du formaldehyde, ou un poly¬ mère de cet aldéhyde, avec un composé hydrocarboné comportant une double liaison oléfinique pour former, selon les conditions reactionnelles utilisées, des

dioxannes-1,3, des glycols-1,3, des alcools insaturés ou des dioléfines. Cette réaction est effectuée dans un solvant organique tel que méthanol, chloroforme, dichlorométhane, dioxanne ou tétrahydrofuranne et, en général, en présence d'un composé à caractère acide, tel qu'un acide minéral ou organique, par exemple H ₂ S0 ₄ , HC1, CH ₃ COOH, HNO- _j , ^H ₃ ^p 0 ₄ , TsOH, HOCl, ou un composé acide de Lewis, BF ₃ , A1C1-, ZnCl ₂ , TiCl ₄ , SnCl ₄ , SnCl ₂ , Me ₂ AlCl, Et ₂ AlCl etc. On peut trouver oies exemples des conditions reactionnelles et des com¬ posés acides qui conviennent, dans la publication D.R. ADAMS et S.P. BHATNAGAR, Synthesis, 661 (1977) .

Dans des formes préférées de l'invention, on met à réagir des diènes ou triènes, comme les (3) , (4),(5)et(6) ci-dessus, avec du formaldehyde, qui peut être sous la forme paraformaldéhyde (CH-0) dans du dichlorométhane ou du dioxanne, à une température com¬ prise entre 20°C et 40°C, en présence d'un composé a- cide de Lewis tel que BF ₃ , SnCl ₄ ou Me_AlCl. Le rap- port molaire formaldéhyde/diène ou triene est compris entre 0,5 et 2 et de préférence égal à 1. Le rapport molaire composé acide de Lewis/formaldéhyde peut être compris entre 0,01 et 2. Dans ces conditions on trou¬ ve que la réaction conduit très sélectivement à la formation des alcools diéniques.

Dans le cas particulier de l'iso-nonadiène, la réaction avec HCHO conduit très majoritairement aux isogéraniols de formule générale :

où A est un groupe -CH≈C-CH_- , un groupe -CH_-C-CH,-

CH. CH, ou un groupe -CH ₂ -C=CH-, CH ₃

Ici le groupe A est un exemple de la partie des molé¬ cules (3'),(4' ) (5' )et(6 ¹ ) représentée plus haut en traits discontinus.

A partir des alcools insaturés, obtenus sui- vant l'invention, on peut passer à d'autres composés, notamment aux aldéhydes par les méthodes con¬ nues dans 1'art.

Un procédé particulier, applicable dans le ca¬ dre de l'invention et pouvant en constituer une 3ème é- tape, permet une oxydation ménagée des alcools en aldé¬ hydes. Cette oxydation peut être réalisée par la réac¬ tion dans un solvant organique, de l'alcool, que l'on veut transformer, avec un agent oxydant doux, tel que le di éthyl-sulfoxyde, le réactif de COLLINS c. à d. Cr0 ₃ ,2 pyridine, le chlorochromate de pyridinium (C ₅ H ₅ N.ClCr0 ₃ H) , le dichromate de pyridinium

* ^C 10 ^H lO ^N 2 ^H 2 ^Cr 2 ⁽ V ' ^(NH ₄ ⁾ 2 ^CetN0 3 ⁾ 6' ^Na 2 ^Cr 2°7' °2-PY ^ridi ~ ne-CuCl ou Pb(OAc) ₄ _ pyridine (J. MARCH, "Advanced Orga- nic Chemistry", Wiley, New-York (1985)). a préparation des aldéhydes peut être égale¬ ment réalisée par déshydrogénation catalytique des al¬ cools, sur des catalyseurs tels que chromite de cuivre, RuCl ₂ (pph ₃ ) ₃ - Me ₃ SiOOSiMe ₃ , Ru0 ₂ , ou des catalyseurs à base d'argent et de cuivre (HEINS et PAULSEN, Angewan- dte Chemie, _, 69,600 (1957)).

Selon les formes préférées de l'invention, on réalise l'oxydation, en mettant à réagir, à tempéra¬ ture ambiante, dans du dichlorométhane, les alcools in¬ saturés, dont les formules générales sont données plus haut, avec un agent oxydant tel que le dichromate de py¬ ridinium, le chlorochromate de pyridinium ou le réactif de COLLINS. Le rapport molaire agent oxydant/alcool peut être compris entre 0,5 et 3 mais de préférence égal à 1,5, ou voisin de cette valeur. L'invention est illustréepar les exemples

non limitatifs qui suivent et qui montrent, en particu¬ lier, l'application de l'invention à une production ai¬ sée du produit industriel important que constitue le citral. Exemples 1 à 3

Métathèse entre le diméthyl-1,5-cyclooctadiène-l,5 (DMCOD) et l'isobutène.

Elle conduit à l'isononadiène, selon l'équation chimi¬ que suivante :

Dans un réacteur pour travail discontinu, pré¬ alablement purgé à l'argon, on introduit d'abord 20 ml de chlorobenzène servant de solvant, puis 0,7 ml, soit

_ 5x10 mol, de diméthyl-il,5 cyclooctadiène-1,5 et 500

2 ml, soit 2x10 mol,d'isobutène gazeux. Le réacteur est ^m - ^s sous agitation et chauffé à 85°C. Ensuite on intro¬ duit 4 ml d'une solution de chlorobenzène contenant 2x10 -4 mol de catalyseur à base de tungstène indiqué dans le tableau 1 et 2x10 mol de co-catalyseur acide de Lewis à base de Al ou de Ga, indiqué également dans le tableau 1. Après 30 minutes de réaction, on analyse la phase liquide et on détermine les rendements en di- méthyl-2, 6-heptadiène-l,5 (isononadiène) et en trimé- thyl-2,6,10-undécatriène-l,5,9 formés. Le tableau 1 in¬ dique les rendements obtenus pour chacun des systèmes catalytiques essayés. Le triene,

est également un produit intéressant, notamment pour

la préparation de farnesol, squalène, phytone, vitami _¬ nes E et K etc. ; il redonne le diène ci-dessus par métathèse avec de 1*isobutène.

Tableau 1

Rendements (mol %) en diméthyl-2, 6-heptadiène-l , 5 (A) et en triméthyl-2 , 6, 10-unâécatriène-l , 5, 9 ( B) .

Exemple n° Catalyseur Co-catalyseur Rendement Rendement en (A) en (B)

1 10% 43%

2 10% 42%

3 10% 30%

Rendement en (A) = nombre de moles de (A) formé/

2 x nombre de moles de DMCOD introduit Rendement en (B) = nombre de moles de (B) formé/ nombre de moles de DMCOD introduit

Le diméthyl-1,5-heptadiène-l,5 (isononadiène) et le triméthyl-2, 6, 10-undécatriène-l,5, 9 sont caracté- risés par leurs spectres de RMN 1H (100 MHz) et 13C

(découplé ^X H) (25 MHz) dans le deutérochloroforme (dé-

placements chimiques en ppm par rapport à un étalon té- traméthylsilane) .

Diméthyl-2,6-heptadiène-l,5 . Spectre RMN ¹ H

Déplacements chimiques : 5,1 ppm (multiplet, -CH≈) 4,7 ppm (singulet, ≈CHA 2,1 ppm (singulet, -CH ₂ -CH ₂ -) 1,7, 1,65, 1,60 ppm (3 singulets, 3 groupes

-CH ₃ )

. Sp

131,2 ppm (carbone 6) 124,1 ppm (carbone 5)

109.7 ppm (carbone 1) 37,9 ppm (carbone 3) 26,4 ppm (carbone 4)

25,7, 22,4, 17,6 ppm (carbones 7, 8 et 9)

Triméthyl-2,6,10-undécatriène-l,5,9 . Spectre RMN ¹ H Déplacements chimiques :

5,1 ppm (multiplet, 2 groupes -CH≈) 4,7 ppm (singulet, =CH_) 2,0 ppm (multiplet, 4 groupes -CH ₂ ~) 1,7 ppm (multiplet, 3 groupes -CH

.

135,3 ppm (carbone 6)

131,5 ppm (carbone 10) 124,8 , 124,3 ppm (carbones 5 et 9) 109,7 ppm (carbone 1) 38,1 ppm (carbone 3) 31,9 ppm (carbone 7)

26.6 , 26,1 ppm (carbones 4 et 8)

25.7 , 23,3 , 17,6 ppm (carbones 11,12,13 et

14)

Exemple 4

Métathèse entre le triméthyl-2, 6, 10-undécatriène-l, 5, 9 et l'isobutène

Dans un réacteur pour travail discontinu, pré¬ alablement purgé à l'argon, on introduit d'abord 20 ml

_3 de chlorobenzène servant de solv»ant, puis 5x10 mol de triméthyl-2, 6,lO-undécatriène-1,5, 9 et 500 ml, soit

_2 2x10 mol, d'isobutène gazeux. Le réacteur est mis sous agitation et chauffé à 85°C. Ensuite on introduit 4 ml d'une solution de clorobenzène contenant 2x10 mol de catalyseur WCl(0-2,6-C ₆ H ₃ Ph ₂ ) ₂ (CHCMe ₃ ) (CH ₂ CMe ₃ ) (OiPr ₂ ) et 2xl0~ mol de co-catalyseur GaCl ₃ . Après 30 minutes de réaction, on analyse la phase liquide et on trouve qu'il s'est formé 1x10 ^" mol de diméthyl-2, 6-heptadiène -1,5 (isononadiene), ce qui correspond à un rendement de 10% en isononadiene par rapport au triene de départ.

Exemple 5

Réaction de PRINS entre le diméthyl-2,6-heptadiène-l,5

(isononadiene) et le formol Dans un ballon tricol purgé à l'argon, on in¬ troduit 50 ml de dichlorométhane servant de solvant, lg (8x10 mol) d'isononadiene et 0,24 g (8x10 mol) de paraformaldéhyde. Le mélange est mis sous agitation à température ambiante et à ce mélange on ajoute ensuite goutte à goutte une solution contenant lOμl (8x10 mol)

d'éthérate de trifluorure de bore 2] ^dans 25 ml de dichlorométhane. Après environ 16 heures de réaction, le mélange est hydrolyse par addition de 5 ml d'une solution aqueuse saturée de carbonate de sodium. Après extraction, la phase organique est lavée à l'eau, séchée sur sulfate de sodium anhydre et purifiée par chromatographie sur colonne de silice (éluant : n-hexa- ne/acétate d'éthyle = 2/1). Après évaporation des sol¬ vants on récupère 0,74 g d'isogéraniols (soit un rende- ment de 60% par rapport à l'isononadiene de départ). Ce mélange d ¹ isogéraniols est constitué en majorité de l'isomère (C) qui a pour formule :

On trouve également dans le mélange une proportion mino¬ ritaire de l'isomère (D) qui a pour formule :

ainsi que du géraniol et du nérol qui ont pour formule :

cis≈nérol trans≈géraniol

Les différents isogéraniols sont caractérisés par cou- plage chromatographie phase gazeuse - spectrométrie de masse (M=154) .

L'isomère (C), majoritaire,est de plus caracté¬ risé par ses spectres de RMN H (100 MHz) et C (décou¬ plé -^H) (25 MHz) dans le deutérochloroforme.

Isogéraniol (C)

. Spectre RMN H

Déplacements chimiques : 5,0 ppm (multiplet, -CH≈) 4,7 ppm (singulet, =CH ₂ )

3,6 ppm (triplet, -CH ₂ -o_) 2,2 ppm (triplet, 1 groupe -CH ₂ ~) 2,0 ppm (multiplet, 2 groupes -CH ₂ ~) 1,6 , 1,5 ppm (2 singulets, 2 groupes -CHA

. Spectre RMN ¹³ C (découplé ¹ H)

Déplacements chimiques : 143,9 ppm (carbone 3)

129,8 ppm (carbone 7) 121,7 ppm (carbone -6)

109,5 ppm (carbone 10) 58,5 ppm (carbone 1) 37,2 ppm (carbone 2) 33,9 ppm (carbone 4) 24,4 ppm (carbone 8)

23.7 ppm (carbone 5)

15.8 ppm (carbone 9)

Exemple 6 Réaction d'oxydation des isogéraniols

Dans un ballon tricol purgé à 1'argon on in¬ troduit 20 ml de dichlorométhane servant de solvant et

_ ₃ 1,6 g (4,3x10 mol) de dichromate de pyridinium

^(H ₂ ^Cr 2°7* ^c 1 ₀ ^H 1 ₀ ^N 2^ . Le mélange est placé sous agitation à température ambiante, puis on introduit 0,45 g

(2,9xlO~ mol) du mélange d ¹ isogéraniols préparés comme indiqué précédemment,dans l'exemple 5. Après environ 16 heures de réaction à température ambiante, on ajoute en¬ viron 10 ml de diéthyl-éther puis on filtre le mélange obtenu sur gel de silice. Le filtrat est récupéré, puis.

après évapor tion des solvants,on récupère le citral, sous ses formes cis et trans (néral et geranial) avec un rendement de 40% par rapport aux isogéraniols de départ. Le citral ainsi préparé,est caractérisé par chromatographie phase gazeuse, spectro étrie infra¬ rouge, et couplage chromatographie phase gazeuse - spectrométrie de masse (M=152) . Les analyses montrent que ce produit est rigoureusement identique à un é- chantillon de citral commercial.

Bien que le mélange d'isogéraniols de départ soit constitué principalement d'un isogéraniol homoal- lylique (isomère (C) et ne contienne qu'une quantité minoritaire de géraniol et de nérol, les produits ma- joritaires de la réaction d"-oxydation sont le néral et le geranial (noms des formes cis et trans du citral) . Ce résultat montre que,de manière avantageuse^le pro¬ cédé selon l'invention permet d'effectuer les réactions d'oxydation de la fonction alcool et de migration de double liaison en une seule étape.