Brevet FR2010654A1 — publié le 19700220

i 20TÛ654 Cette invention a pour objet une méthode de préparation du sulfonamide de méthane ou de ses dérivés. Plus particulièrement, cette invention comme le procédé par lequel le suifonaraide de méthane ou un dérivé de celui-ci est préparé en faisant réagir du chlorure de méthane suifonyle ave s de l'ammoniac ou une aminé primaire ou secondaire, le perfectis nement du procédé comprenant le fait d'effectuer cette yéaetios dans Un diluait iaerte comprenant «n nitroalkane» Le sulfonamide de méthane et sea dérivés sont préparés de manière décrits ici, en mettant en contact du c&lorurs de 5aé= thane suifonyle avec de 1'ammoniacs ou v.ne asine primaire ou secondairef selon la réaction ï 0 X 0 X X # I B • 1 CH3SCI + 2(!f-H) ? CB3S-N + NH.ECI 11 » « * * » 0 X 0 T Y T (chlorure de méthane suifonyle + aaine ^ composé de sulfô- natiid® de méthane + sel d'hydrochlorure d'aminé). Dans les formules ci-dessus X et T sont séparément de l'hydrogène et des radicaux alcoyles ayant jusqu'à 12 atomes de carbone. Les aminés typiques primaires et seoendaires repréee~-X t téea par M-H sont la méthylamlne, la diméthylaraisa, l'éthyla^ T rain», la diéthylsmine» la propylamiae» la dipsoj^-lasâjaa» propylamine, la diisobropylamiae, la îsutylamine» la iî"batjlr:Q_V^ ne» la 2-éthylheaEylaaine^ la &i (2-éthylhe3^l} aiaiaa etc.®» Quand X et Y de la formule ci-dessus soat tous deux de lsh^«= drogène en sorte que le réactif "aminé"est de l'ammoniac et le sous-produit que forme le sel d'hydrochlorure d3ammoniac9 la réaction est ainsi représentée t 0 0 s « CEgSCl + 2NH3 , CIï3SNH2 + MH4CI 0 0 Les réactions précédentes de préparation du sulfonamide dQ méthane et de ses dérivés ont été mises en oeuvre auparavant dans divers solvants et diluaats' de réaction oui ne se sont pas avérés satisfaisants pour une eu plusieurs raisons dont 1% sence d'inertie chimique et leurs propres caractéristiques de solubilité» Bar -axemp!^ la réastien ©ffsetraé© "dans 1*eau-dosas bad original 69 t9Q41 2010654 iiisaatîti élsrré® ladésirslilQ âs .œdtlum© suifonate d'ammonium et des produits &nalogti©s0 L1 utilisât ion de §&l©?ures i* aUsgrlèa©» d'hy&r ©carburas aliphatiques ou aromatiques ©««a© élisants réactissmsls est 5 désavantageux ©ft* .les ami^ss prsfetfcs aussi bien qm l®s sous produits constitués à 'fc^r©©*!©?*!*©© d'amla® sont ble© daas 4© tels -allisus^ ©-s ©u? *mv&*ih.9 leur F-4?aratl©a ~sr? flitra^iea m e^&trif&gati©s* les alcools @© .constituent pas "4©s «ilieux r^tl©?®©!*} 1_°ù pr ©priés-. n'étant pas sufflsaranant 1a©?t©S' et p?c4,?f©Miaa* la formation ©aima® sous-peeâults 4© éthers et â'asterc d'acide méthase aulî®niou©s De plus, les sous produits constitués par le sel d'hydre® olhorure d'amis© sont parfait©®«Bt-- selubleç dans les sl©©©lo& oe qui ©rolnt la possibilité de "l©s séparer facilementc 'On h maintenant 44a ouvert g ««**or»4»©at à c©tt© 'is*7«ati©a£ eue dans la mét&©4© posjar 'préfar©? 1* sulfomamid® d® aêtlusa» ou un âérlTé de ©elul-eie sa £ai«?.at réagir le eïxlosîîa?® 4«. -méthane suf©syl« ars© d© î'aswwaiasttsp «ne- araina priroalra ©m une aminé secondai#©^ on ©btierat 4© meilleurs -résultats m u® tilisaat ©©mm© 4iî«s.at peur la yéaotiaa# un mtr©al!ma% «® qui -facilité la sépaas.tâ-©?* SB***©;. le pr©4iïit suiftesnâ® - 1-3 «jt % 1A Bêvm&at&m ©s* e©g> Vv «ulfi^sigaide -©©t ôn " '* r- : faoea ar^-é^'labla daaa le- aAt^ealteaii à des températures èe® âé^ôaest élevées-, ja* ©x©mj»le3 'située® antre esTir^c 5© a& 30#C5 et «IsT&atageo ©©psadant* «11© est rslatlr-s^s®*; Saaclm-ble à la température ambiante et à des. températures iaférleiareo par e*empl#9 entre environ 0 «t 25*0® D'autre fart» le sel g,. .«©us^produit 4e la réaction est essentiellement insoliîbl© -dan? la i&trç&llcB&e dass $©ut A ©et égard d'ailleurs» 1© nltroal&ane employé "©«fôa© â±lwo£ ;v. :©st inerte, -yls à vis des .réactifs ©t "ainsi la f©rraa$l©a- â'isBjns^ - retés aos!ffl9;.ao%s-p?©duits':4®®3 1» mélange réaoti,3»£.Ql- :'3s$ * * " -f **' "■ - •- : ... .*• ~ » 40 ^éjçliseabl©^ bad original 69 19041 2010654 Par. oonséquent, le nitroalkane utilisé comme diluant qui oontient généralement du su!fonamide dissous, peut Stre recyclé sans autre traitement à l'étape de synthèse» éliminant de oe fait les étapes de purification et augmentant aussi le 5 rendement en sulfonamide* Le solvant et le diluant de réaction employés dans le procédé selon l'invention est un nitroalkane peu couteax et facilement disponible, ayant de 1 à 4 atomes de carbone* oomme par exemple le nitrométhane, le nitroéthane, le 1-nitropropane, 10 2-nitropropane et le nitrobutane. Comme on l'a déjà dit, la valeur de ces solvants comme diluants dans le précédé selon la présente invention découle de l'insolubilité du sel d'hydroohlorure d'amine dans ces solvants à toutes les températures que l'on peut pratiquement rencontrer 15^ et de là relative insolubilité dans les solvants, du sulfonamide produit, à des températures inférieures, par rapport à la> solubilité appréciable du sulfonamide dans 4es solvants aux températures élevées* Ce phénomène est illustré par les données suivantes, repré-20 sentant la solubilité des produits intervenant dans le proeédéf dans les solvants représentatifs du type nitroalkane'» Plus particulièrement, la sufonamide donné en exemple est la sulfonamide de méthane (MSAm) et le sel d'hydrochlorure d'amine est du chlorure d'ammonium (NH4CI) 25 Soluté Solubilité dans le diluant réaotlonnel pourcentage en poids Solvant 30 25°C 35 40 MSAm NH4.CI 50 °C J»SAm NH4CI 75°C MSAm NH4CI Nitrométhane 17.0 Insoluble 47.3 Insoluble 80.5 Insoluble Nltroéthane 2-Nitropropane 1-Nitropro pane 5.0 Insoluble 15.0 Insoluble 75.0 Insoluble 1.7 Insoluble ca 10 Insoluble 12.5 Insoluble oa, 1 Insoluble 4.7 Trace 6.8 Trace 2010654 19041 Pour la mise en oeuvre de cette invention, le ohlorure de méthane suif onyle est mis en" contactions le nitro alkane utilisé oomme diluant, avec de l'ammoniac gazeux ou une aminé primaire ou secondaire* ~ Il est avantageux d'effectuer la réaction en l'absence d'eau pour éviter des réactions secondaires indésirables. Par conséquent; le nitroalkane devra Stre sensiblement aahydr% c'est à dire contenir par exemple moins de 2 % d'eau. L'aminé, le chloasure de méthane suif onyle et le nitroalkane sont habituellement nisoibles en larges proportions* Le rapport en poids du nitroalkane utilisé comme diluant au chlorure de méthane suifonyle se situe en général entre environ 2|1 et environ 2.0*1, de préférence entre 3îl et 4tl* La température de réaotitm peut aller d'environ 10 à -vt ; . 15 90°C.t*JBiais est habituellement maintenue entre environ 50 et 70°C* En général, on «mploleun léger excès d'amine. 'J> Au fur et à mesure que la réaction progresse le soua-pro-duit constitué par l'hydrochloruré d'amine apparaît' sous forme 20 d'un sel qui précipite. Une partie du produit sulfonamide peut préoipiter, la quan-, tité de ce produit qui se dégage de la solution dépendant de la température de réaction* Après la fin de la réaction) ce qui, en général demande en-25 vlron de 20 & 180 minutes, les étapes suivantes, sont la séparation et la récupération des produits et du diluant* Le processus de récupération est amorcé en élevant la température du mélange réactionnel si besoin est, pour solubiliser tout sulfonamide ayant précipité, par exemple d'environ 50 à 30 80°C« Naturellement, si la réaction a été effectuée à ces températures plus élevées, la solubilisâtion est déjà complète* Le mélange réactionnel, qui est maintement une bouillie de cristaux de sel d'hydroohlorure d'amine dans les eaux-mères du produit oonstitue l'ensemble nitroalkane-aulfonamide, est 35 soumis à une opération ordinaire de séparation liquides-solides, telle que la filtration ou la oentrifugation. Le sel, formé oomme sous-prodult est. récupéré sous forme d'un gâteau humide qu'il est approprié de laver avec comme solvant un nitroalkane frais et chauffé, 40 Le nitroalkane résiduel se trouvant dans le gateau du sel 69 19041 2010654 peut Itre récupéréedans un deeeioaateur à évaporation paorvu de moyens permettant de récupérer le solvant, ou autrement en dissolvant dans de l'eau le gâteau humide du sel et en séparait par décantation le nitroalkane non miscible à l'eau, 5 Trois méthodes permettent de récupérer le sulfonamide produit à partir du filtrat (solution de nitroalkane)# Selon le mode de réalisation préféré» la solution est refroidie pour en précipiter le sulfonamide sous forme de oristaux facilement récupérables en utilisant les techniques de filtra-10 tion ou de centrifugatioa, les températures employées pour préoipiter la sulfonamide sont de l'ordre d'environ 0®C à environ 25°C# Le filtrat de nitroalkane centlent @noore un peu de sulfonamide dissous, la quantité dépendant de la température ào cristallisation et de ses qualités particulières de solubilités 15 cependant, le nitroalkane est recyclé à l'étape de synthèse, sans autre purification ou traitement, ce qui assure la récupération éventuelle du sulfonamide dissoua et un bon rondement en produit. Selon, une méthode moins préférée de récupération du aulfo-20 namide & partir de la solution de nitroalkane, @n traite le filtrat avec de l'eau oomme solvant d ' esetraotion du sulfonamide. On utilise approximativement de 0,2 à 0,3 parties ee poids, d'eau par partie en poids de la solution sulfonamide-nitrc-alkane. La oouohe aoqueuse d'extrait et la couche du solvant 25 constitué par le nitroalkane sont séparées pa? décantation. L'inoonvénlent de oette technique est que le nitroalkane doit itre séohé jusqu'à devenir sensiblement anhydre avant d'ttre recyclé à l'étape de synthèse, soit en la faisant pasesï à travers un agent désséohant tel que des oristaux Aa ohlorure 30 de oaloium ou de sulfate de oalolun soit en éliminant l'eau résiduelle par distillation aaéjtiopiquc* Le sulfonamide produit peut ?t.vo prepocé et - utilisé Qewaes^ oialement sous forme d'une solûtiém à^uemse^•ou'esdirait.de 1g oouche aqueuse par élimination de l.fQau: par distillation. eui-35 vie de refroidissement pour précipiter "la sulfonamide et pour finir, d'une filtration de la bouillie» Une autre méthode enoore moins préférée dé récupération de la sulfonamide à partir de la solution de nitroalkane «ônsiste à effectuer une séparation par distillation sous pression at- 4-0 mosphèrioue ou sous pression réduite, V t ' ' ' . BADÔRlôiNAU 69 19041 2010654 Le nitroalkane eat extrait de la solution et recyclé sans autre traitement» Si on 1g désire» le sulfonamide peut être encore purifié pai? dlstx liâtion à basse pression» par exemple de 1 à environ 5 150 mm de mersure absolus# Les exemples suivants sont exposés pour illustrer ^invention ot n@ doiTeat pas être interprétés comme en limitant le domaine dJapplioation, EXEMPLE I 10 On ajoute à et on dissout dans 1 900 parties en .poids de nitroéthane, 573 parties en poids de chlorure de méthane suifonyle. Oa fait passer à travers le mélange de l^ammoniae gazeux à une terapéraiure de réaction de 40 à 50°C, jusqu^à oe que le mélaago devienne légërment basique} pendant oette réao-15 tion, bn observe une préaipitation du sous-produit constitué par le chlorure dsararaonium. Oa onauffe le mélange à 50°C et on le filtre. Le gâteau de chlorure d'ammonium est lavé aveo d«ux doses de 100 parties de nitroéthane à 70°C# et les liquide® de lavage sont mélangés au filtrat# 20 On refroidit le filtrat à environ 8eC, pour précipiter le sulfonamide de méthane produit qui est réoupéré par filtra-tion sous forme dEun produit blanc, cristallin, avec tua reM®» T3®nt de 77 $"du reniement théorique § 11 est séché à 7©®C et . sous une pression de 50 & 150 mm de mercure* Le filtrat de 35 nitroéthane (^compris 100 parties utilisées pour laver le gâteau) qui contient du sulfonamide de méthane dissous est racyelé et utilisé dans une série de préparations additionnel— les sensiblement telles qua dêorites ci-dessus, La sréoupôration du suifonamide de méthane après une série 30 d» sept ©yels.s» aveo recyclage du nitroéthane aboutit à un rendement dû 94 % par rapport à la récupération théorique«. 'EXEMPLE 2 On fait passer de, l'ammoniao ^gazeux à travers un mélange d§ 5& parties de, chlorure de méthane suif onyle et de 4-00 parties 35 de 2-nitropropana ; maintonu à, use température de 15 à 30 °C, jusqu'à ce que le mélange de .réaction devienne légèrement basique* On . ohaufftf ensuite le mélange à 65°C» et. on le filtre pour séparer le chlorure d^ammonium précipité?; -dont le gâteau est lavé avec 100 parties de nitropropane chauffé, , 40 On mélange de l'eau (100 parties) aveo le filtrat et on bad original .. 2010654 69 19041 laisse le mélange1se diriser an une couohe organique et une phase inférieure aqueuse» Cette oouohe d'extrait aqueux contient du sulfonamide de méthane à raison de 84 # du rendement théorique. Le gâteau de chlorure d'ammonium en contient 3,1 % du 5 rendement théorique» Le filtrat de nitropropane rend compte du reste en tant eue-suifonamide de méthane dissous. Le filtrat est recyclé à l'usage de solvant dans des préparations additionnelles sans autre traitement sauf le passage à travers un gel de silice ou des cristaux de ohlorure de calcium pour éliminer TO le reste de l'humidité, ■ EXEMPLE 3. On ajoute du ohlterure de méthane suifonyle (916 parties, 8 moles) sur une période d'environ 90 minutes à une diméthyl aminé anhydre dans 2000 parties de nitroéthane» La température réao-15 tionnelle est de 25 à 30®C» Le mélange est ensuite chauffé à 50°C et filtté pour séparer sous forme de gâteau le sous-pro-dult cùe constitue le sel d'hydro-chlorure d'amine; le gâteau est lavé aveo du nitroéthane frais et chauffé. Le nitroéthane (point d'ébullitièn 114°C sous 760 mm de mer-20 oure) est séparé du filtrat par distillation et le sulfonamide de diméthyl méthane (point de fusion 48,5°C) est réoupéré par distillation sous pression réduite de 10 mm de meroure à 108°C. Le rendement en sulfonamide est égal à 94»S ^ de la théorie» ' EXEMPLE 4 25 On ajoute de la monométhylamine anhydre (186 parties, 6 moles) à du ohlorure de méthane suifonyle (344 parties» 3 moles) -en solution dans 1 000 parties de 1-nitropropane, Le temps d'addition est de 1,5 & 2,0 heures, la température de réaction étant maintenue entre 15 et 25°C» Le mélange est chauffé à environ 30 50°C, filtré pour séparer le sel que. oonstltue l'hydroofclnnuee d'amine, le gâteau est lavé avec du 1-nitropropane frais et ûhaud et le produit de lavage mélangé au filtrat, La sulfonamide de N-méthyl méthane est extraite du 1-nitro-propane avec 400 parties d'eau» Le 1-nitropropane résiduel est 35 éliminé de la solution aqueuse de N-méthyl méthane par chauffage à environ 75°C sous vide, et ensuite oonoentré par élimination de l'eau Jusqu1à obtention d'une solution à 50 jfc. Le rendement en produit est de 96 % déterminé par analyse chimique» 40 69 19041 s 2010654 REVENDICATIONS 1) - Preeéâê dlo préparation de sulfonamide de méthane et de ssa dérivés alooylés comprenant la réaction du chlorure •le méthane suif onyle avec de l'ammoniac ou une alky lamine primaire ou secondaire contenant de 1 à 12 atomes de carbone dans le ou dans chaque groupe Alkyle, la réaction s*effectuant en présence d'un diluant liquide dans lequel le diluant liquide est un nitroalkane sensiblement anhydre oontenant de 1 à 4 atomes de oarbone. 2) - Prooédé selon la revendication 1, dans lequel la réaction s'effectue à une température comprise entre 50 et. 70°C» 3) - Procédé selon las revendications 1 ou 2 dans lequel le rapport en poids du diluant au chlorure de méthane sulfa-nyle est de 3fl à 4glo 4) - Prooédé selon Isa revendications 1,2 ou 3 dans lequel le. diluant ast du nitrométhane, du nitroéthane ou du nitropropane. 5) - Prooédé selon les revendioatiops 1,2, 3 ou 4 dans lequel le ohlorure de méthane suifonyle est mis en réaotiûn aveo 1'ammoniac, la raonoéthlylamine ou la diméthylamine• 6) - Sulfonamide de méthane et ses dérivés alcoylés préparés s©loa le procédé défini dans l'une quelconque des revendications précédentes.