Brevet FR2004866A1 — publié le 19691205

On sait gu'il est possible de préparer des nxtriles en chauffant un mélange constitué d'un acide carboxylique , ou d'un de ses dérivés fonctionnels,et d'urée à une' température supérieure à 250°C. 5 Or la demanderesse a trouvé que cette réaction se fait à une température plus "basse et en un temps plus court si l'on ajoute de l'acide amid.o-sulfonique, corps qui répond à la formule Eyï-SO^H, au mélange réactionnel. les acides carboxyliques qui peuvent être convertis -10 en nitriles, selon le procédé de l'invention, avec des rendements particulièrement bons sont des acides carboxyliquesaliphati-ques, plus particulièrement les acides mono-carboxyliques ali-phatiques saturés contenant de 2 à 10 atomes de carbone, par exemple l'acide acétique, l'acide propionique, l'acide buty-15 rique, l'acide hexane-carboxylique et l'acide octane-carboxy-lique, des acides carboxyliques cycloaliphatiques, par exemple l'acide cyclohexane-monocarboxylique, des acides monocarboxy-liques et dicarboxyliques aromatiques à un ou deux noyaux, par exemple l'acide benzène-carboxylique, l'acide naphtalène-1-20 carboxylique, l'acide naphtalène-2-carboxylique, l'acide di- phényle-2-, -3- ou-4-carboxylique, l'acide isophtalique, l'acide téréphtalique eb l'acide diphényle-2.2'-dicarboxylique, et des acides carboxyliques bétérocycliques, par exemple des acides monocarboxyliques à noyaux bétérocycliques pentagonaux ou hexa-25 gonaux qui contiennent, comme Ixétéro-atomes , surtout 1 ' azote, l'oxygène ou le soufre, par exemple l'acide thiophène-2- ou -3-carboxylique et l'acide nicotique.Ces acides peuvent porter des substituants sur leurs atomes de carbone, par exemple des halogènes, surtout le chlore ou le brome, comme dans l'acide 30 chloro-acétique, l'acide 2-chloro-propionique et l'acide 2-, 3- ou 4-fluoro-, -chloro-, -bromo-ou-iodo-benzène-carboxylique, des groupes alkyles, comme dans l'acide 2-méthyl-butyrique, l'acide 2-méthyl-3-éthyl-pentane-carboxylique, l'acide 2-, 3- ou méthyl-benzène-carboxylique, les acides méthyl-naphtalène 35 carboxyliques, les acides quinaldine-carboxyliques et l'acide 5-méthyl-nicotique, des radicaux aralkyles, comme dans l'acide 5-benzyl-nicotique, des radicaux aryles, par exemple des restes phényles, comme dans l'acide phényl-acétique, l'acide benzo-thiophène-2-carboxylique, l'acide benzothiophène-3-carboxyli-40 que ou l'acide 5-ph.ényl-thiophène-2-carboxylique, des groupes 69 09116 2 2004866 nitro, comme dans l'acide 2-, 3- ou 4-nitro-benzoîques, des radicaux hétérocycliques, surtout des noyaux uniques pentagonaux ou hexagonaux qui renferment de l'azote, de l'oxygène ou du soufre comme hétéro-atomes, comme dans 1'acide thiophène-2-5 acétique, des radicaux acyles, comme dans les acides bromo-benzo-phénone-carboxyliques, ainsi que des groupes cyano, mercapto, tertio-amino, alcoxy, éthers et esters et des groupes sulfonyles organiques. Il va sans dire que la réaction ne s'applique qu'aux acides carboxyliques qui résistent à la tem-10 pérature de la réaction, donc qu'elle ne saurait être envisagée par exemple pour les acides carboxyliques qui sont décarboxy-lés à la température réactionnelle. Comme dérivés fonctionnels de ces acides carboxyliques particulièrement appropriés pour la réaction de l'invention, 15 on peut utiliser leujs sels, surtout leurs sels alcalins, par exemple les sels sodiques et potassiques, et leuis sels d'ammonium, leurs anhydrides, leurs halogénures, par exemple leurs chlorures et, dans la série aromatique, également les composés trihalogéno méthyliques correspondants. Comme exemples de dérivés fonction-20 nels d'acides, on citera le 2-chloro-benzoate d'ammonium, 1'anhydride acétique, le chlorure de 4-nitro-benzoyle et le 4-méthyl-phényl-chloroforme. Il est particulièrement avantageux d'utiliser l'acide amido-sulfonique en quantités allant d'environ 1 à 2,5 moles, 25 plus particulièrement d'environ 1,5 à 2 moles, pour un équivalent de groupe carboxylique ou de groupe dérivé fonctionnel d'acide carboxylique,et l'urée en quantités comprises entre environ 0,5 et 2 moles, plus particulièrement entre 1 et 1,5 mole. 30 Au lieu d'ajouter l'acide amido-sulfonique tel quel on peut le créer in situ, c'est-à-dire dans le mélange réaction-nel, par exemple en ajoutant à ce mélange les quantités d^urée et d'acide sulfurique nécessaires peur la formation de la quantité voulue d'acide amido-sulfonique. La formation d'acide amido-sulfoni-35 Que à partir de l'urée et de l'acide sulfurique est décrite par exemple dans Helvetica Chimica Acta 29,"14-38 (1.946). La réaction du nitrile peut être effectuée en présen-. ce ou non d'un milieu réactionnel inerte. C'est ainsi qu'on peut dissoudre ou mettre en suspension i'"acide carboxylique, 40 l'acide amidosulfonique et l'urée dans un composé* organique 69 09116 3 2004866 à haut point d1ébullition, liquide et inerte dans les conditions de la réaction, par exemple dans la benzophénone, ou encore fondre ensemble les composantes sans aucun milieu réactionnel inerte. On chauffe jusqu'à ce que la réaction 5 engendrant le nitrile soit terminée, généralement d'environ 30 à 60 minutes à une température comprise entre 180 et 240°, de préférence entre 220 et 240°. la réaction terminée, on isole le nitrile formé de la manière habituelle et, si on le désire, on le purifie. C'est ainsi 10 qu'on peut en éliminer les impuretés peu volatiles par distillation ou le soumettre à une extraction avec un solvant organique à bas point d'ébullition, par exemple avec un hydrocarbure aliphatique chloré, plus particulièrement le chloroforme, le trichloréthylène ou le perchloréthylène, le cyclohexane ou le 15 benzène, puis distiller. Dans bien des cas on peut également extraire les impuretés à 1'eau. Les exemples suivants illustrent la présente invention. Les températures y sont exprimées en degrés centigrades et les parties en poids. 20 EXEMPLE 1 : On chauffe à reflux à 220-230°, pendant une heure, 60 parties d'acide acétique glacial, 194 parties d'acide amido-sulfonique et 60 parties d'urée. On sépare ensuite par distillation 1'acétonitrile formé. 25 Si, au lieu des 60 parties d'acide acétique glacial, on utilise 5^ parties d'anhydride acétique, le résultat est tout aussi bon. On prépare de même le nitrile de 1'acidè thiophène-2-carboxylique à partir de 128 parties d'acide thiophène-2-30 carboxylique, et le nitrile de l'acide pyridine-3-carboxylique à partir de 143 parties d'acide pyridine-3-carboxylique. EXEMPLE 2 : On mélange 31,4 parties d'acide 2-chloro-benzoïque, 36 parties d'acide amido-sulfonique et 16,8 parties d'urée 35 et on chauffe le mélange dans un récipient surmonté d'un réfrigérant à air pendant une heure à une température intérieure 69 09116 4 2004866 Au lieu de .l'acide 2-chloro-benzoïque on utilise, avec le même succès-, des quantités équivalentes de ses sels alcalins, de son sel d'ammonium ou de son anhydride. En opérant de même on prépare : 5 - le nitrile de l'acide -naphtalène-1-carboxylique à partir de l'acide naphtalène-1-carboxylique, - le nitrile de l'acide naphtalène-2-carboxylique à partir de l'acide naphtalène-2-carboxylique, - le 2-fluoro benzonitrile à partir de l'acide 2-fluoro-10 benzoïque et - le phényl-acétonitrile à partir de l'acide phényl-acétique. EXEMPLE 3 : On chauffe à reflux à 240°, pendant -une heure, 196 par-15 ties de phényl-chloroforme, 194 parties d'acide amido-sulfonique et 80 parties d'urée. Après avoir séparé par distillation le benzonitrile formé on le secoue avec une solution saturée de carbonate de potassium, on le sèche et on le distille encore une fois. 20 EXEMPLE 4 : On chauffe à 240° pendant une heure 167 parties d'acide isophtalique, 194 parties d'acide amido-sulfonique et 120 parties d'urée. Après refroidissement on extrait au chloroforme et on filtre. On chasse le chloroforme par distillation et l'on 25 obtient ainsi le nitrile de l'acide isophtalique. On obtient le nitrile de l'acide téréphtalique en utilisant l'acide téréphtalique au lieu de l'acide isophtalique. En opérant de même on peut préparer, avec des quantités équivalentes d'autres acides, les composés indiqués ci-dessous: 30 le 2-nitro-benzonitrile à partir de l'acide 2-nitro-benzoïque, le 3-nitro-benzonitrile à partir de 1'acide 3-nitro-benzoïque, le 2-chloro-5-nitro-benzonitrlle à partir de l'acide 2-chloro- 5-nitro-benzoîques le 3-chloro-benzonitrile à partir de l'acide 3-chloro-benzoïque le 4-chloro-benzonitrile à partir de l'acide 4-chloro-benzoïque le 2-bromo-benzonitrile à partir de l'acide 2-bromo-benzoïque,e le 2-iodo-benzonitrile à partir de l'acide 2-iodo-benzoîque. EXEMPLE 5 : On mélange 46 parties de 2-chloro-phényl-chloroforme, 40 56 parties d'acide amido-sulfonique et 16,8 parties d'urée et 69 09116 5 2004866 on chauffe le mélange dans un récipient équipé d'un réfrigérant à air pendant une heure, à une température intérieure de 220-240° tout en agitant. Après refroidissement on ajoute de l'eau dont la température a été portée à 7C°,on refroidit à 5 nouveau, on filtre,on lave avec une solution aqueuse d'ammoniac, on sèche et on distille. On obtient le 2-chloro-benzo-nitrile. Les résultats sont tout aussi bons si l'on part de parties de chlorure de 2-chloro-benzoyle. 10 0n obtient également,de la même façon, le 4-nitro- benzonitrile à partir de 33,4 parties d'acide 4-nitro-benzoï-que; dans ce cas la purification peut se faire par recristallisation dans l'alcool. Si on utilise 25 parties d'acide nicotique il se forme le nitrile de l'acide nicotique que l'on 15 isole par extraction avec du chloroforme et élimination du chloroforme par distillation. EXEMPLE 6 : On mélange 25,6 parties d'acide cyclohexane-carboxy-lique, 36 parties d'acide amido-sulfonique et 16,8 parties 20 d'urée et on chauffe le mélange dans un récipient muni d'un réfrigérant à reflux, pendant une heure, à une température intérieure de 220-230°. Après refroidissement on extrait le résidu plusieurs fois avec du chloroforme chaud# Ayant chassé le chloroforme par distillation on obtient le nitrile de 25 l'acide cy.clohexane-carboxylique, que l'on peut purifier par distillation. Par le même mode opératoire on peut préparer le benzonitrile à partir de l'acide benzoïque, et le 4-méthyl-benzonitrile à partir de l'acide 4-méthyl-benzoïque. 30 Dans les réactions effectuées selon les indications données dans les exemples les rendements obtenus sont bons ou même très bons, ce qui se comprend aisément étant donné les températures relativement douces auxquelles on opère. 35 C'est ainsi que de nombreux nitriles sont obtenus avec des rendements supérieurs à 75% Que certains, par exemple le bromo-benzonitrile et l'iodo-benzonitrile, avec des rendements d'environ 90 69 09116 D 2004866 REVENDICATIONS 1.- Un procédé de préparation de nitriles par chauffage d1 acides carboxyliques, ou de leurs dérivés fonctionnels, avec de l'urée et isolement du nitrile formé, procédé caractérisé en 5 ce qu'on ajoute de l'acide amido-sulfonique au mélange réactionne 1. 2.- Un procédé tel que spécifié à la revendication 1, caractérisé en ce que l'on chauffe à des températures comprises entre 180 et 240°. 10 3«- Un procédé tel que spécifié aux revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'on chauffe à des températures comprises entre 220 et 240°. 4.- Un procédé tel que spécifié à la revendication 1, caractérisé en ce qu'on crée l'acide amido-sulfonique in situ. 15 5.- Un procédé tel que spécifié aux revendications 1 et 4, caractérisé en ce qu'on ajoute de l'urée et de l'acide sulfurique au mélange réactionnel.