Brevet FR2003123A1 — publié le 19691107

La présente invention a pour objet un procédé amélioré pour la fabrication du fluorure de trifluoro-acétyle. On connaît déjà nombre de procédés conduisant à cette substance très réactive que l'on peut aisément trans-5 former en acide trifluoroacétique et en ses dérivés. C'est ainsi que le brevet américain 2 922 816 propose d'oxyder cata-lytiquement le tétrafluoro-éthylène par l'oxygène, la méthode qui ne donne cependant que des taux de transformation de l'ordre de 3 a 15% et des rendements de 75% an maximum. 10 Autre procédé connu, la réaction du tétrafluoro- éthylène avec l'anhydride sulfurique SO^ qui fournit, comme produits de réaction intermédiaires, le 3-3—"tétrafluoro-2.2-dioxo~1 .2-oxathiétanne (I), le 4-.4.5«5-tétrafluoro-2-oxo-1.3»2-dioxathiolanne (II) et le fluorure de 2-ëulfofluorido-15 difluoro-acétyle (III). CF0 - CF0 CF0 - CF0 CF0 - COF I 2 I 2 + / 2 \2 + / 2 S02 - 0 0 0 S02F ^ SO"""" (I) (II) (III) 20 Parmi ceux-ci le produit (I) est obtenu en quantité majeure et est transformé, par traitement avec la triéthyl-aminé, en le produit III à partir duquel on obtient ensuità le fluorure de trifluoro-acétyle par décomposition thermique à 250-270°C (voir G.ii. SS0K0LSKI et J.L. KMIÎÎJÀNZ, Izv. Akad. S.S.S.R. 9, 25 1655 - 1657 (1965) )• Ce procédé est pourtant compliqué et ne conduit qu'à des rendements insuffisants. Or, la demanderesse a trouvé qu'on peut beaucoup simplifier la préparation de fluorure de trifluoro-acétyle, surtout lorsqu'on opère à des températures assez basses, et 30 obtenir de bons rendements en chauffant le 3 • 3 • 4- • Wb étrafluoro-2.2-dioxo-1.2-oxathiétanne (I) ou le 4.4.5*5-tétrafluoro-2-oxo-1.3.2-dioxathiolanne (II) et/ou le fluorure de 2-s.ulfo-fluorido-difluoro-acétyle (III), ou des mélanges de ces composés, en présence de catalyseurs, à des températures compri-35 ses entre 50 et 240°C. Il se forme alors de l'anhydride sulfureux S02 qui, après réoxydation en anhydride sulfurique SO^ peut être réintroduit dans l'opération. En tant que catalyseurs conviennent ceux qui sont solides et possèdent une grande surface active, par exemple 69 05633 2 2003123 le charbon actif ou l'alumine» Même si l'on travaille bien au-dessous de 100°C les taux de transformation peuvent encore être bons et les rendements satisfaisants. Les rendements en fluorure de trifluoro-acétyle s'élèvent à plus de 75% par 5 rapport à la quantité de tétrafluoro-éthylène utilisée. Il y a aussi avantage à mettre en oeuvre, pour la pyrolyse, des mélanges des produits primaires indiqués. Il ressort du brevet américain 3 163 656 que les produits de réaction du tétrafluoro-éthylène avec SO^ se for- 10 ment même à des températures très élevées, atteignant environ 380°C ou supérieures. Par conséquent, étant donné la stabilité thermique de ces composés, il est très étonnant qu'ils puissent être coupés dans des conditions douces, conformément à l'invention, par une réaction aisée et avec un bon rende- 15 ment, en formant le fluorure de trifluoro-acétyle. Les exemples qui suivent feront mieux comprendre l'invention, mais ils ne sauraient aucunement en limiter la portée. Les parties et pourcentages s'entendent en poids, sauf indication contraire. 20 EXEMPLE 1 : On relie à un autoclave en acier inoxydable ayant une capacité de 2 litres, doté d'un agitateur et d'un thermomètre interne, par une vanne, un dispositif de pyrolyse. Celui-ci est également en acier inoxydable et consiste en un 25 tube d'un diamètre intérieur de 19 mm contenant de l'alumine à grande surface active (diamètre des grains : 3 à 4- mm). L'extrémité du tube est reliée à un ballon à distiller, refroidi par un mélange d'acétone et de glace carbonique,qui fait partie d'un appareil de distillation à basse température. ^ Dans l'autoclave on met 116,3 g (1,4-55 mole) d'anhydride sulfurique fraichement distillé et l'on introduit, sous pression, en agitant vigoureusement, du tétrafluoro-éthylène jusqu'à ce que la pression atteigne 5 à 6 kg/ 2 cm , La réaction qui se déclenche étant exothermique, on re- 35 froidit à l'air afin de maintenir la température à 70°C. On introduit, une nouvelle fois, du tétrafluoro-éthylène, de sorte que la quantité totale de ce composé introduite et transformée dans l'autoclave s'élève à 134- g, soit 1,34- mole. On conduit ensuite les produits de réaction,à travers la vanne, 4-0 dans l'appareil de pyrolyse, en chauffant légèrement 1'autocla- 69 05633 3 2003123 ve de façon que sa température interne soit de 50 à 60°C. La pyrolyse elle-même s'effectue entre 110 et 130°C. A partir des produits réactionnels receuillis dans le "ballon de distillation à l'aide du mélange réfrigérant, on obtient, 5 lors de la distillation, 117 g de fluorure de trifluoro-acétyle. Le rendement est donc de 75% par rapport au tétrafluoro-éthylène mis en jeu. EXEMPLE 2 : Dans le dispositif de pyrolyse décrit à l'exemple 10 1, on introduit goutte à goutte en deux heures et demie, par la tubulure latérale, 132 g (soit 0,733 mole) de fluorure de 2-sulfofluorido-difluoro-acétyle (III) et on fait passer à travers une masse d'alumine à grande surface active de 15 cm de longueur. La température à laquelle a lieu la pyrolyse est 15 comprise entre 7O-9O°0. Les gaz qui s'échappent à l'extrémité du tube sont condensés et distillés. On recueille 65 g soit 76% cLe la quantité théorique, de fluorure de trifluoro-acétyle : .son point d'ébullition est de -59 à -56°C sous 760 mm cLe mercure (d'après Ohem. Ber. 89 , 862 (1956): de 20 -57 à -58°C). Comme produits secondaires on obtient 38,5 S d'anhydride sulfureux et 2,3 g d'un résidu de distillation, ce qui indique que la pyrolyse se fait presque quantitativement. On introduit le fluorure de trifluoro-acétyle, pour 25 l'identifier, dans de l'éthanol absolu. On obtient alors avec un rendement de 80%, l'ester éthylique de l'acide trifluo-roacétique qui bout à 61-62°C sous 760 torr (d'après H.Gilman, R.G. Jones, J.Am. Chem. Soc. 65, 14-58 - 14-60 (194-1) : 60 - 62°C)o. EXEMPLE 3 : 30 0l pyrolyse de la manière décrite à l'exemple 1 le îluorure de sulfofluorido-difluoro-acétyle (III). La seule modification consiste à travailler à 150-180°C. Avec 94-,5 g, soit 0,525 mole de fluorure de sulfofluorido-difluoro-acétyle (III) on obtient 4-8 g de fluorure de trifluoro-acétyle et on récupère 35 8 g de corps de départ. Le taux de transformation est donc de 91,5% et le rendement de 86%. EXEMPLE 4- Ï Dans le dispositif décrit à l'exemple 1 on pyrolyse 162 g, soit 0,9 mole, de 3.3»4-.4~tétrafluoro-2.2-dioxo-1 .2- 69 05633 4 2003123 oxathiétanne (I) à une température de 160-170°C. On obtient ainsi 76 g de fluorure de trifluoro-acétyle et on récupère 11 g du corps de départ, ce qui correspond à un rendement de 78% et à un taux de transformation de 93%. 5 EXEIJPLE 5 : On soumet à la pyrolyse, conformément.au procédé décrit à l'exemple 1, 102 g, soit 0,566 mole de 3«3.4-«4— tétrafluoro-2.2-dioxo-1.2-oxathiétanne (I). La réaction s'opère à une température comprise entre 80 et 90°C. La distilla-10 tion fournit 35 g de fluorure de trifluoro-acétyle et 34- g de corps de départ non transformé. Le rendement est donc de 81% et le taux de transformation de 66%. EXEMPLE 6 : En utilisant le dispositif décrit à l'exemple 1 on 15 soumet à la pyrolyse 94-,5 g, soit 0,525 mole, de fluorure de sulfofluorido-difluoro-acétyle (III), à 150-220"C, en présence de 20 ml de charbon actif ayant un diamètre de grains de 2,5 mm. Le traitement complémentaire du produit réaction-nel donne 61 g, soit 68% de fluorure de trifluoroacétyle. 69 05633 5 2003123 REVENDICATIONS 1.- Un procédé de préparation du fluorure de trifluoro-acétyle à partir de l'anhydride sulfurique et du tétrafluoro-éthylène, procédé caractérisé en &e qu'on soumet 5 à la pyrolyse le 3.3.4-.4-tétrafluoro-2.2-dioxo-1.2-oxatfc.ié-tanne ou le 4-.4-.5-5-tétrafluoro-2-oxo-1 .3^2-siioxathiolanne ou le fluorure de 2-sulfofluorido-difluoro-acétyle ou des mélanges de ces composés, à des températures comprises entre 50 et 24-0°C et en présence de catalyseurs. 10 2.- Un procédé tel que spécifié à la revendication 1, caractérisé en ce qu'on utilise du charbon actif comme catalyseur. 3.- Un procédé tel que spécifié aux revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'on utilise de l'alumine comme 15 catalyseur. 4-.- Un procédé tel que spécifié aux revendications 1 et 3, caractérisé en ce que l'on effectue la pyrolyse à des températures de 80 à 200°0.