Brevet FR2043534A1 — publié le 19710219

La présente invention se rapporte à un procédé de préparation d'alcoyl-étains: et plus particulièrement d'alcoyl-étains de formule générale SnR^ dans laquelle R est un radical'alcoyle comportant de 1 à 8 atomes de carbone. Ces composés présentent un intérêt tout particulier pour 1'obtention de 5 peinture pour navires et en tant que stabilisants du chlorure de polyvinyle. On sait préparer des alcoyl-étains par réaction de tétratialogênure d'étain et d'un composé organo-métallique, par exemple par réaction d'ion tétrachlorure d'étain et d'un composé de Grignard : SnCl^ + k BMgCl SnE^ + k MgCl2 10 Un tel procédé présente de nombreux inconvénients dont celui d'exiger l'u tilisation de sels d'étain et d'agents d'alcoylation organo-métalliques d'un prix élevé et en outre difficiles à préparer et à manipuler. Un autre inconvénient de la présente invention est qu'il conduit à la formation de sous-produits halogènes tels que SnRgCl et SnEgClg qu'il est difficile de 15 séparer. La présente invention se propose de fournir un procédé de préparation d'alcoyl-étains qui soit exempt des inconvénients de l'art antérieur et qui soit simple, pratique et économique. Suivant le procédé de la présente invention, les alcoyl-étains peuvent 20 être obtenus par aleoylation directe de l'étain métallique par des halogénures d'alcoyle, en faisant réagir un mélange consistant en étain divisé et en un métal alcalin ou alcalino-terreux M auxiliaire, également divisé, avec un halo-génure d'alcoyle EX en présence d'un catalyseur choisi dans le groupe formé de sels d'onium et de bases de Lewis, ou de leurs mélanges, à des températures 25 comprises entre 0° et 150°C. L'halogénure d'alcoyle sert d'agent d'alcoylation et de milieu réaction-nel. La réaction peut etre représentée schématiquement de la façon suivante : a) en présence de métaux alcalins : Sn + k M + h EX ► SnB^ + UMX ' 30 b) en présence de métaux alcalino-terreux : Sn + 2M + îl-EX s- SnR^ + 2MX2 Au cours de la réaction, l'étain se transforme en alcoyl-étain tandis que le métal auxiliaire est transformé en halogénure. La réaction a lieu à une température et à une pression choisies en fonction 35 de la température d'ébullition de l'agent d'alcoylation, de préférence- en atmosphère inerte. La température à laquelle a lieu la réaction peut varier entre 0° et 150°C mais le procédé est de préférence réalisé a la température de reflux du mélange ; en outre, lorsque l'on emploie des agents d'alcoylation de bas points 0 17550 2 2043534 d'ébullition, il est préférable d'opérer sous pression. Le procédé suivant la présente invention peut être effectué en continu ou en discontinu. Suivant une forme préférée de réalisation de la présente invention, la 5 suspension des poudres métalliques Sn + M dans l'agent d'alcoylation est maintenue sous agitation dans l'appareil de réaction. Les réactifs et le catalyseur sont introduits simultanément dans le réacteur tandis que l'on retire par le trop-plein une partie de la solution dont on sépare par filtration les résidus métalliques et les sels formés. Ensuite, par distillation sous vide, on récu-10 père les composants volatiles (halogénures d'alcoyle, catalyseurs volatiles) et on obtient un résidu formé d'alcoyl-étain que l'on purifie suivant les techniques connues. L'étain utilisé dans le procédé suivant la présente invention doit être sous une forme divisée : sous une forme pulvérisée ou sous une forme fragmen— 15 tée. Les métaux alcalins ou alcalino-terreux auxiliaires tels que par exemple Na, K., Mg, Ca, doivent également être utilisés sous une forme divisée. Aussi bien l'étain que le métal auxiliaire doivent présenter une forme granulaire inférieure à 1 mm ; la granulométrie influence la vitesse de réaction gui croît avec la diminution de la dimension des particules métalliques. 20 L'état de surface de l'étain présente une grande importance pour le dérou lement du procédé suivant la présente invention. Afin d'obtenir un déroulement satisfaisant de la réaction, il est donc nécessaire d'utiliser la poudre dans une forme particulièrement active. A cette fin, on a constaté qu'il était préférable d'effectuer un pré-lavage de la poudre 25 par des solutions d'halogènes (Cl2, Br2, I2) dans des solvants inertes tels que CCl^ par exemple. Une autre forme tout particulièrement active de l'étain est obtenue par cémentation par des métaux électropositifs (par exemple Mg ou Zn) de solutions de sels; d'étain dans des solvants organiques. 30 En tant qu'agents d'alcoylation se sont avérés particulièrement intéressants et économiques les halogénures d'alcoyle EX dont E est un radical alcoylé comportant de 1 à 8 atomes de carbone et dont X est un halogène tel que par exemple chlore, brome et iode. Il est également possible d'employer un mélange d'halogénures d'alcoyle; dans 35 ce cas, on obtient un alcoyl-étain SriR^ dont les radicaux alcoyles sont différents. Afin d'obtenir une bonne vitesse rêactionnelle et de-bons rendements, il est nécessaire d'effectuer la réaction en présence de catalyseurs appropries. Les catalyseurs utilisés sont des sels d'onium et des bases de Leiri-S du 17550 3 2043534 type éther, thioéther et aminé.- L'emploi de mélanges de ces deux classes de produits s'est avère particulièrement efficace. Des exemples de sels d'onium pouvant être utilises dans le procédé suivant la présente invention consistent en les tialogénures de tétraalcoylammonium tels que iodure de tétrabutylammo-5 nium, "bromure de tetrabutylammonium, bromure de tétraisopentylammonium, iodure de tétraheptylammonium. Les sels d'ammonium'dans lesquels 1'alcoyle contient au moins quatre atomes de carbone sont utilisés de préférence, car ils sont plus solubles que les sels d'ammonium dont les alcoyles contiennent 3 ou moins de 3 atomes de carbone. 10 En tant que base de Le-wis, on peut employer soit des éthers aliph.atiqu.es, (Et20, Bu?0, carbitols), soit des éthers cycliques (furane, tétrahydrofurane, pyrane, tétrahydropyrane, dioxane). On a également constaté que l'emploi de thioéther tel que le tétrahydrothiophène et d'amines telles que Et3U, CgH5HEt2 convient tout particulièrement dans le cadre de la présente invention. 15 Les éthers cycliques et les polyéthers de formule R0CH2CÏÏ20B et de for mule R0-CH2_CH2-O-CH2-CH2-0R sont utilisés de préférence dans le cadre de la présente invention. Des résultats particulièrement intéressants et satisfaisants ont été obtenus grâce à l'emploi de tétrahydrofurane et d'éthers diéthyliques et diméthy-20 liques du diéthylène-glycol. Le rapport étain/métal auxiliaire est déterminé par la stoechiométrie de la réaction ; dans le cas où l'on utilise le magnésium en tant que métal auxiliaire, il est préférable que le rapport molaire Sn/Mg soit égal à 1/2 quoiqu'il soit possible d'opérer en présence d'un excès de Sn ou de Mg. 25 Les catalyseurs sont introduits en même temps que l'halogénure d'alcoyle qui agit en outre en tant que solvant. Lorsque le catalyseur est a l'état liquide, comme dans le cas des bases de Lewis, le rapport en volume du catalyseur à l'agent d'alcoylation est compris entre 1/2 et 1/20 mais est de préférence supérieur à 1/10. 30 Lorsque le catalyseur est à l'état solide, comme dans le cas des sels de tétraalcoylammonium., on l'emploie de préférence à des concentrations élevées de façon à atteindre un taux plus- élevé de réaction ; la concentration doit être supérieure à 10 g/l si ceci est compatible avec la solubilité du sel. Afin d'obtenir une cinétique élevée, il est préférable d'employer des 35 suspensions dont le rapport solide/liquide soit élevé, de préférence compris entre 0,1 et 2 si l'on s'exprime en kg de solide/litre de liquide. Le procédé faisant l'objet de la présente invention, en outre, présente divers avantages par rapport aux méthodes habituelles de préparation des alcoyl-étains. 17550 2043534 Les avantages principaux proviennent de ce qu'il est possible d'utiliser de l'étain métallique au lieu d'un halogénure d'étain et qu'il n'est pas nécessaire de former au préalable des composés organo-métalliques dont la manipulation est difficile. 5 La présente invention sera décrite de façon plus détaillée dans les exem ples non limitatifs suivants : EXEMPLE 1 Dans un ballon, contenant une solution saturée de chlorure stanneux dans l'acétone, on introduit des morceaux de Mg. Le Mg se couvre alors d'une 10 masse spongieuse de Sn que l'on sépare mécaniquement et lave par EtBr. L'étain ainsi obtenu, est mis en suspension dans EtBr et introduit, sous atmosphère d'azote, dans un ballon de 250 ce, pourvu d'un agitateur à pales, d'un réfrigérant à reflux refroidi à -60°C, d'un thermomètre et d'une conduite de sortie des gaz. 15 On ajoute alors dans ce ballon : - du Mg â l'état pulvérulent de granulométrie comprise entre 0,120 mm et 0,0^3 mm (120 et 325 mesh) ; - de l'EtBr de titre supérieur à 95% ; - le catalyseur. 20 Cette suspension est maintenue sous forte agitation durant 7 heures, à température constante, sous atmosphère d'azote. A la fin de la réaction, la masse rêactionnelle est filtrée et les résidus solides et liquides obtenus sont analysés. Les conditions opératoires et les résultats obtenus sont consignés dans 25 le tableau 1 ci—dessous. Les taux de Sn converti ont été déterminés dans les essais 1"et 2. Le résultat est de 9&% pour l'essai 1 et de 75% pour l'essai 2. 30 35 Essai Sn EtBr Mg Catalyseur T SnEt^ n° g cc g °C mg 1 3 b5 1,5 Bu^NI 2 g 38 330 2 8 30 2 Bu^HT 2 g 38 820 3 8 30 2 Pe^NI 2 g Uo 310 h 3 ^5 1,5 THF 3 cc Uo 360 5 3 ^5 1,5 THT . 3 cc 1*0 1*30 6 3 ^5 1,5 DEC 3 cc Uo 230 T 7 30 1,5 EtgN 6 cc 1*0 85 17550 5 2043534 Bu^I iodure de tétrabutylammonium Pe^NI iodure de têtrapentylammonium THF tétrahydrofurane THT t ét rahydrothiophène DEC diéthylcarbitol (EtO—CK^-CH,^ ) ^0 Et3I triéthyl aminé. EXEMPLE 2 Une suspension de poudre de Sn commercial de granulométrie supérieure à Q,Ql*3 mm (inférieure à 325 mesh.) est maintenue sous agitation dans une solution 10 de 6% de Brçdansr CCl^ durant 6 heures à température ambiante. La poudre ainsi obtenue est lavée par décantation par EtBr. L'étain ainsi obtenu est mis en suspension dans EtBr puis introduit dans un "ballon de 250 cc, sous atmosphère d'azote. Le "ballon est pourvu d'un agitateur à pales, d'un réfrigérant à reflux refroidi à -60°C, d'un thermomètre et 15 d'une conduite de sortie des gaz. On ajoute alors dans ce "ballon le Mg, à l'état pulvérulent, de granulométrie comprise entre 0,120 mm et 0,0^*3 mm (120 et 325 mesh.), le bromure d'éthyle et le catalyseur. La masse rêactionnelle est maintenue sous forte agitation sous atmosphère d'azote durant 7 heures et à température constante. A la fin de la réaction, 20 la masse est filtrée et les résidus solides et liquides sont analysés. Les conditions opératoires et les résultats obtenus sont consignés dans le tableau 2 ci-dessous. 25 Essai Sn EtBr Mg Catalyseur Temp. SnEt^ n° g cc g °C mg 1 2 b5 1,5 Bu^NI 2 g 38 80 2 7 30 2 Bu^UBr 5 g 38 303 3 5 i*o 1,5 DEC î* cc 1*0 1*02 30 EXEMPLE 3 Une suspension de 5 g de Sn dans 30 cc de EtBr (obtenu suivant la méthode décrite dans l'exemple 1) est introduite sous atmosphère d'azote dans le même appareillage que dans l'exemple 1, en même temps que 5 ce de tétrahydrothio-phène. 35 On ajoute ensuite 3 g de la en pellets dont le diamètre principal est de 0,5 œm environ (obtenus à partir de morceaux de Na dans du toluène bouillant). La masse rêactionnelle est maintenue sous agitation durant 7 heures. A la fin de la réaction, on constate que le mélange réactionnel contient 1+5 mg de SnEtij. 17550 6 2043534 REVENDICATIONS 1. Procédé de préparation d'alcoyl-étains à partir d'étain métallique et d'halogénures d'alcoyle caractérisé en ce que l'on fait réagir un mélange, forme d'étain divise et d'un métal alcalin ou alcalino-terreux auxiliaire M 5 également divisé, avec un halogénure d'alcoyle RX en présence d'un catalyseur choisi dans le groupe consistant en sels d'onium, hases de Lewis ou de leurs mélanges, à une température comprise entre 0 et 150°C. 2. Procédé de préparation suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'on utilise des halogénures d'alcoyle RX dans lesquels R est un radical 10 alcoyle comportant de 1 à 8 atomes de carbone et X est un halogène choisi parmi Cl2,Br2et I2- 3. Procédé de préparation suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le métal alcalino-terreux auxiliaire est du Mg. i*. Procédé de préparation suivant la revendication 1, caractérisé en ce 15 que les sels d'onium sont choisis parmi les halogénures de tétraalcoylammonium. 5. Procédé de préparation suivant la revendication ^, caractérisé en ce que 1'halogénure de tétraalcoylammonium est 1'iodure ou le bromure de tétra-butyl ammonium. 6. Procédé de préparation suivant la revendication 1, caractérisé en ce 20 que la "base de Lewis est choisie parmi les éthers, thioéthers et aminés. J. Procédé de préparation suivant la revendication 6, caractérisé en ce que la base de Lewis est un éther saturé. 8. Procédé de préparation suivant la revendication J, caractérisé en ce que. la base de Lewis est un tétrahydrofurane. 25 9- Procédé de préparation suivant la revendication 7, caractérisé en ce que 1'éther est 1'éther diéthylique de diéthylène-glycol. 10. Procédé de préparation suivant la revendication 1, caractérisé en ce que. la poudre d'étain utilisée est activée par lavage préalable de la poudre à l'aide de. solutions d'halogènes dans des solvants inertes. 30 11. Procédé de préparation suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la poudre d'étain est obtenue par cémentation par des métaux électroposi— tifs de solutions de sels d'étain dans des solvants organiques. 12. Alcoyl-étains obtenus à l'aide du procédé de préparation suivant une quelconque des revendications 1 à 11.