Brevet FR2219937A1 — publié le 19740927

La présente invention concerne un procédé de nature chimique particulière pour la préparation de nouvelles N-halo- génométhylurées et -thiourées substituées sur les atomes N,N', que l'on peut utiliser comme produits intermédiaires pour la préparation d'agents phytosanitaires et d'adjuvants textiles, de préférence des agents hydrotropes. Il est déjà connu que des N-halogénéthylurées peuvent être préparées par réaction des N-hydroxyéthylurées correspondantes avec des halogénures de thionyle (voir brevet des Etats-Unis d'Amérique N 2 985 663) ; il est en outre connu que l'on peut obtenir des s bis-N-halogénométhylurées par le môme procédé à partir de bis-Bl-hydroxyméthylurées (voir Melliand, "Textilberichte", Heidelberg, volume 43, fascicule 4, 1962,-page 382) ; ces réactions sont illustrées par les schémas (a) et (b) suivant R1 = groupe aryle éventuellement substitué ; = atome d'hydrgène ou groupe alkyle. R3 = H ou NO. Cette réaction n'a pas encore été décrite dans le cas des N-hydroxyméthylurées trisubstituées sur les atomes d'azote N,N'. La Demandresse vient de découvrir qu'on obtient avec un haut degré de pureté et en un excellent rendement, pra tiquement quantitatif, des N-halogénométhylurées et -thiourées trisubstituées en N,N' de formule (dans laquelle R1 désigne un groupe alkyle, cycloalkyle, cyclo alcényle, bicycloalkyle, bicycloalcényle, aryle ou aralkyle, chacun pouvant ètre substitué ;; R2 désigne un groupe aIkyle, alcényle, alcynyle ou alkoxy, chacun pouvant outre substitué, ou encore un groupe halogénaîkyle ou cycloalkyle R3 désigne un groupe alkyle éventuellement substitué par un halogène, ou encore un groupe alcényle ou alcynyle, R2 et R3 pouvant éventuellement srassocier pour former un pont méthylénique, qui peut Etre interrompu par des hétéroatomes tels que du soufre ou de l'oxygène ou le groupe NH et pouvant former avec l'atome adjacent d'azote un noyau hétérocyclique;; X désigne un atome dtoxygène ou de soufre et Y désigne le chlore ou le brome), en faisant réagir des urées trisubstituées sur les atomes N,N2, de formule (dans laquelle R1, R2, R3 et X ont les définitions données ci-dessus) avec au moins une mole de formaldéhyde ou de substances libérant du formaldéhyde et un agent d'halogénation, à des températures de -10 à environ +150 C, éventuellement en présence d'un diluant et d'un gaz halogénhydrique ou d'un acide de tewis comme catalyseur. Il est surprenant de constater que le procédé de l'invention permet d'obtenir des composés mono-halogénométhyli- ques d'urées substituées sur les atomes N,it', parce que d'après les connaissances techniques actuelles, on devrait s'attrendre à ce que ces composés,tout comme les composés correspondants de méthylol (cf. Melliand, "Textilberichte", volume 43, fascicule 4, page 381, 1962),soientfinstaùles et se décomposent 'en leurs composants de départ. tes produits de l'invention se présentent, pour la plupart, sous la forme d'huiles incolores, qui sont tout à fait stables lorsqu'on les conserve à l'abri de l'humidité. te procédé conforme àl'invention présente toute une série d'avantages. Ainsi, il évite la préparation de dérivés monohydroxyméthyliques, à laquelle on devrait s'attendre en tant qu'étape intermédiaire d'après les connaissances techniques actuelles. Il y a lieu de remarquer, en particulier, qu'on peut ainsi introduire de façon pratique le groupe chlorométhylique réactionnel, sans que des réactions secondaires apparaissent sur d'autres substituants de l'urée. Si l1on utilise comme matières premières la 1-(3,4 dichlorophényl-3,3-diméthylurée, le formaldéhyde et le chlorure -de thionyle, on peut reproduire le processus réactionnel par le schéma suivant : tes matières premières sont définies d'une façon générale par la formule (II). Dans cette formule, RI désigne de préférence un groupe alkyle à channe droite ou ramifiée en à C12, notamment en C1 à C6, dont les représentants ayant de préférence deux à six atomes de carbone peuvent etre substitués, notamment par un halogène tel que le fluor, le chlore ou le brome ou par un groupe alkyle en C1 à C3.En outre, R désigne de préférence un groupe cycloalkyle ou cycloalcényle ayant chacun 5 à 8 atomes de carbone et substitués; le cas échéant, par un groupe alkyle en C1 à C4, notamment un groupe méthyle,Rt pouvant en outre désigner un groupe bicycloalkyle cu bicycloalcényle en 7à C10 éventuellement substitué par les restes mentionnés. A titre d'autres substftuants des restes cycloalkyle, cycloalcényle, bicycloalkyle et bicycloalcényle, on mentionne un halogène, notamment le chlore, un groupe halogénalkyle en C1 ou C2 et comportant 1 à 5 atomes d'halogènes, notamment de chlore ou de fluor, et le groupe nitro. En outre, R1~ désigne de préférence un groupe aryle éventuellement substitué en C6 à C10, notamment un groupe phényle, ou un groupe aralkyle ayant 1 ou 2 atomes de carbone dans la partie alkylique et 6 à 10 atomes de carbone dans la partie acrylique, notamment un groupe benzyle. A titre de substituants, on considère de préférence un halogène, notamment fluor, chlore ou brome, un groupe alkyle à chains droite ou ramifiée en C1 à C4, un groupe halogénalkoxy, alkoxy ou alkylthio en C1 à C4, notamment un groupe#trifluorométhoxy, un groupe halogénalkyle ou halogénalkylthio ayant un ou deux atomes de carbone et deux à cinq atomes d'halogènes, notamment un groupe trifluorométhyle ou chlorodifluorométhylthio, un groupe dialkylaminosulfonyle ayant un ou deux atomes de carbone dans les groupes alkyliques, un groupe alkylthioalkyle ayant un ou deux atomes de carbone dans la partie alkylthio et 1 à 4 atomes de carbone dans la partie alkylique, un groupe aryloxy ayant 6 à 10 atomes de carbone, éventuellement substitué par du chlore, et le groupe nitro. Dans la formule (II),R2 désigne de préférence un group alkyle en C1 à C4, alcényle en C2 à C6, alcynyle en-C3 à ou alkoxy en C1 à C4, chacun de ces groupes à chains droite ou ramifiée pouvant titre substitué. Comm substituants préférés on mentionne un groupe alkyle en C1 à C3 ou halogénalkyle ayant un ou deux atomes de carbone et un à trois atomes d'halogènes, notamment chlore ou brome. En outrwe, R2 désigne, de préférence, un groupe halogènalkyle ayant un à trois atomes de carbone et 1 à 5 atomes dthalogènes, notamment chlore, brome, ou un groupe cycloalkyle en C3 à C6.R3 de la formule (II) désigne de préfé rence un groupe alkyle à channe droite ou ramifiée en C1 à C4, qui peut Etre substitué par un halogène, ou bien un groupe al cényle à channe droite ou ramifiée en C2 à C6 ou un groupe al cynyle en C3- à C6, et en outre, un groupe halogénalkyle ayant un à trois atomes de carbone et 1 à 5 atomes dthalogènes, notam ment chlore ou brome. R2 et R3 peuvent en outre slassocier pour former de préférence un pont méthylénique à chaine droite ou ramifiée comprenant 3 à 8 termes, ce pont pouvant outre interrompu par des hétéroatomes tels que de ltoxygène ou du soufre ou par le groupement NH et pouvant former un noyau hétérocyclique avec l'atome adjacent d'azote. A titre d'exemples d'urées trisubstituées sur les atomes N,N' que l'on peut utiliser conformément à l'invention, on mentionne en particulier les composés suivants: I -propyl-3 , 3-diméthylurée 1 -butyl-3 ,3-diméthylurée 1-[2-méthylpropène-(1)]-3,3-diméthylurée 1-cyclooctyl-3,3-diméthylurée 1-cyclooctyl-3-méthyl-3-méthoxyurée -1 -bicycloheptyl-3-méthyl-3-méthoxyurée 1-[(bicycloheptyl-1)-méthyl]-3,3-diméthylurée 1-[(3a,4,5,6,7,7a-hexahydro)-4,7-méthano-indans-5-yl]-3,3 diméthylurée 1-[(3a,4,5,6,7,7a-hexahydro)-4,7-méthano-indans-2-yl] 3,3-diméthylurée 1-[(3a,4,5,6,7,7a-hexahydro)-4,7-méthano-indans-1-yl]-3,3 diméthylurée 1-(5-nitro-3-méthyl-norbornyl-2)-3,3-diméthylurée 1-bicyclo-(3,3,0=octyl-3,3-diméthylurée 1-(3,4-dichlorophényl)-3-diméthyl-3-(1'-méthyl-prop-2-ynyl) urée 1-(3,4-dichlorophényl)-3-pipéridino-urée 1 - ( 3- chlo ro-b enzyl ) ,3-dinèthylurée 1-(3,4-dichloro-benzyl)-3,3-diméthylurée 1-phényl-3,3-diméthylurée 1-(4-chlorophényl)-3-méthyl-3-méthoxyurée 1-(3,4-dichlorophényl)-3,3-diméthylurée 1 - (3 ,4-dichloropjényl)-3-méthyl-3-métoxyurée 1-(3,4-dichlorophényl)-3-butyl-3-méthylurée 1-(3,4-dichlorophényl)-3-méthyl-3-propine-(2)-ylurée 1-(3,4-dichlorophényl)-3-morpholino-urée 1-(4-méthylphényl)-3,3-diméthylurée 1-(3-trifluorométhylphényl)-3,3-diméthylurée 1-(4-trifluorométhylphényl)-3,3-diméthylurée 1-(3-chloro-4-trifluorométhylphényl)-3,3-diméthylurée 1-(4-chloro-3-trifluorométhylphényl)-3,3-diméthylurée 1-(3-chloro-4-difluorochlorométhylmercaptophényl)-3,3-diméthylurée 1-(3-chloro-4-méthylphényl)-3,3-diméthylurée 1-(4-chloro-3-nitrophényl)-3,3-diméthylurée 1-(4-chloro-3-méthylthiophényl)-3,3-diméthylurée 1-(4-éthoxyphényl)-3,3-diméthylurée 1-(4-butoxyphényl)-3,3-diméthylurée 1-(3-chloro-4-méthoxyphényl)-3,3-diméthylurée 1-(4,4'-chlorophénoxyphényl)-3,3-diméthylurée 1-(3-chloro-3-méthylthiométhylphényl)-3,3-diméthylurée 1-(4-diméthylaminosulfonylphényl)-3,3-diméthylurée 1 -(phényl)-3 , 3-diméthylurée 1-(4-bromophényl)-3-méthoxy-3-méthylurée 1-(3-méthylphényl)-3,3-diméthylthiourée 1-(4-chlorophényl)-3,3-diméthylthiourée 1-(3,4-dichlorophényl)-3,3-diméthylthiourée 1-(3-chloro-4-bromophényl)-3-méthoxy-3-méthylurée tes urées et thiourées utilisées comme matières premières sont connues pour la plupart et celles qui ne le sont pas encore peuvent être préparées par des procédés connus (voir "Angew ndte Chemie" 75 (1963), pages 851-854). Les autres composants utilisés conte matières pre mières, à savoir le formaldéhyde ou des substances libérant du formaldéhyde telle s que la formaline, le trioxanne, le paraformaldéhyde, sont également connues. Comme diluants, on peut considérer dans la réaction conforme à l'invention tous les solvants organique inertes. A ces solvants appartiennent de préférence des hydrocarbures tels que l'éther de pétrole, la ligroïne, le toluène, des hydrocarbures halogénés tels que le chlorobenzène, le 12-dichloroben- zène, le 1,2-dichloroéthans, le chlorure de méthylène, le chloroforme, des hydrocarbures nitrés tels que le nitrobenzène ou le nitrométhane, et des éthers tels que l'éther diéthylique. On considère comme agents dthalogénation des halogénures dtacides organiques ou minéraux, mais on préfère le chlorure droxalyle, le chlorure d'acétyle, le bromure d'acétyle, le chlorure de phtaloyle, le chlorure de thionyle, le bromure de thionyle, le trichlorure de phosphore, le tribromure de phosphore, 12 oxychlorure de phosphore, le pentachlorure de phosphore et le pentabromure de phosphore.Toutefois, on peut aussi utiliser comme agents d'halogénation des composés organiques renfermant des atomes actives d'halogènes, par exemple 11 éther &alpha;,&alpha;-dichlorométhylméthylique. Il est particulièrement avantageux d'utiliser les halogénures d'acides minéraux déjà mentionnés, tels que le trichlorurede phosphore, le tribromure de phosphore et le chlorure de thionyle. Comme catalyseurs, on utilise de préférence des composés libérant des protons ou les acides de tewis. On doit mentionner en partibulier le gaz chlorhydrique, le gaz bromhydrique, le chlorure ferrique, et le chlorure de zinc-II Dans quelques cas, il est avantageux d'associer les catalyseurs mentionnés. tes températures de réaction peuvent varier dans une 'assez large gamme. Généralement, on opère entre -10 et +150 C, de préférence entre +10 et +60 C. La pression peut également varier dans une assez large gamme. Généralement on-opère à la pression normale, mais on peut sussi utiliser surpresions d'environ 1,1 à environ 5 bars. Dans la mise en oeuvre du procédé conforme à l'in- vention, on utilise par mole de composé de départ de formule (If) 1 à environ 1,5 mole de formaldéhyde ou de substances libérant du formaldéhyde, l à environ 1,5 mole d'agent d'halogénation et, le cas échéant, 0,1 à environ 5 moles de catalyseur. Aucune amélioration notable du rendement ne résulte du dépassement des proportions stoechiométriques. Pour isoler les composés de formule I de l'invention, on chasse le solvant par distillation sous vide, en opérant à l'abri de l'humidité. Un excès éventuel de formaldéhyde est déjà éliminé pendant la réaction par un excès correspondant agent dthalogénation, parce que la réaction de ces deux composants donne des produits gazeux tels que, par exemple, le gaz chlorhydrique et l'anhydride sulfureux, qui se dégagent, ainsi que du chlorure de méthylène qui peut etre chassé par distillation. te cas échéant, le résidu est additionné de tétrachlorure de carbone et le solvant est chassé par distillation jusqu'à ce qu'un précipité cristallin se forme éventuellement. Ce précipité est purifié, le cas échéant, par recristallisation. te procédé conforme à l'invention permet de préparer des N-halogénométhylurées et -thiourées encore inconnues, qui sont capables de nombreuses autres réactions et c'est pourquoi on peut les utiliser; entre autres, comme produits intermédiaires pour la préparation d'agents phytosanitaires. tes nouvelles Nhalogénométhylurées et -thiourées peuvent en outre, après réaction avec l'éthylène-glycol, trouver des applicationien tant qu'agents auxiliaires dans des procédés de teinture (substances hydrotropes) (voir exemple 33) et elles ont donc une grande importance pour la préparation d'adjuvants textiles. Le procédé conforme à 12 invention est illustré par les exemples suivants 'Exemple 1 On met en suspension 164 g (1 mole) de 1-phényl 3,3-dlméthylurée et 45 g (1,5 mole) de paraformaldéhyde dans 1500 ml de benzine anhydre. On sature cette suspension de gaz chlorhydrique anhydre en y faisant passer ce gaz à une tempéra- ture de 10 à 150C. Ensuite, on ajoute lentement goutte à goutte, en agitant et en refroidissant à la glace,179 g (1,5 mole) de chlorure de thionyle à une température de- 15-200C. Après agitation pendant environ 16 heures à la température ambiante, on chasse le solvant par distillation sous vide, à l'abri de l'humidité et à une température du bain de 400C. On ajoute au résidu 100 nl de tétrachlorure de carbone, on le filtre et on distille le filtrat sous vide. t'huile produite est séchée sous vide poussé. On obtient en un rendement quantitatif, 212,5 g de 1-chlorométhyl-1-phényl-3,3-diméthylurée. Ce composé est caractérisé de la meilleure façon par son spectre de résonance des protons : Le décalage chimique ô du groupe CH2 nouvellement formé dans la réaction conforme à l'invention : mesuré à 60 MEz dans le tétrachlorure de carbone comme solvant -et par rapport au tétraméthylsilane -( ô = O ppm) comme étalon interne, est de 5,58 ppm. En suivant le mode opératoire décrit dans l'exemple 1, on prépare les composés indiqués sur le tableau I suivant ; là aussi, on les caractérise de la meilleure façon par le dé calage chimique ("valeur 6 @ en ppm) des protons nouvellement formés de CH, comme grandeur physico-chimique caractérisante :: TABLEAU I Numéro de 1 2 3 Valeur 6 (ppm), exemple R R R X Y 60 pn3Iz,tétra méthylsilane comme étalon interne * Solvant ~ ~ ~ ~~ 2 lb 02% Cb o ci 5,46 C1- I (CClq) 3 Cl C113 cH3 O C1 5t49 (C'Ôl4) 4 | 00113 CH3 O Cl (cal4 TABLEAU I (suite) Numéro de 2 l'exemple R R2 R3 X Y Valeur 6 (ppm), 60 NHz, tétra méthylsilane comme étalon interne * sortant lIU 5,6t (dDCe ) > 5 ou b CH3 0if3 O 15,6r fusior1 55 C cF 6 CfI, CX3 e Cl 5,67 (CCCI I C1 7 C7z3C 0113 E3 O Cl 5t56 (01013) C1 8 H30 b 0113 O Cl 5,58 (cDcl,) 9 Cl t O t CH3 cH3 O Cl 5,62 (CîCl3) Cl - 10 7DG b Cst3 CH3 O | Cl 5,69 ~~~~~~~ ~ I (01013) TABLEAU I (suite) Numéro de l l'exemple R R 60 MHz, tdwra &num; méthylsilane comme étalon interne * Solvant 1 I.. 11 c,a CB3 CH3 0113 O Ol 5,61 3 (CDC13) NO2 v 12 C1 0113 CH3 O Cl 5,66 z SCH3 13 Cl 0113 CH3 O Cl 5,54 (0D013) 14 4 e CH3 CH3 O Cl 5,60 (cDcl, 15 ( 3)2N-02S o CH3 0113 O Cl - 5163 (01013) 16 CH3 cE3 S Cl (CDCl3) TABLEAU I (suite) Numéro de l 2 5 aleur (ppm), 11 exemple R1 R2 R X Y EO m, étra méthylsilane comme étalon interne * Solvant SclSrant 17 Cl b CRg | CH3 o cl 5 J 5,59 (0l3) cl 18 Cl- O Cl 5,58 (oral3) ci I 19 C1- CH3 CH S Cl ( 5,58 19 (cncl o 21 Cl D -CH2-CH-CH CH2CH=CH2 - Cul 21 C1 L 22 cîffi' ClA CHS CI 559 TABLEAU I (suite) Valeur 6 Numéro de l 2 3 X H (ppm),60 exemple R R R X T NHz,tétra NHz,tétra méthylsi lane com me étalon interne * Solvan-t; . , 111 'T 23 Cl o ~CYR(CH3!~CECX OH3 O Cl 5,60 (CDC1,) 24 F3C 0113 OH3 O CI LS7?c (CDCI 25 Br 0113 CH3 O Cl 5,66 (01 > 013) 26 5 CH2CH2Cl CH2CH2Gl O Cl 5,61 (CDC1,) Cl o 0 27 0l H2C11=0H2 'H2-Cll=C112 Cl 5,62 l (DC13) -CfiZ E2- C 0113 O Cl CII, (0Da13 > TABLEAU I (suite) Numéro de R1 R2 R3 X Y Valeur 6-(ppm), l'exemple R 60 MHz, tétra méthylsilane comme étalon interne * Solvant u CK, 2 OH3 O Cl 5,41 (cncls) H 3o H3 CE3 CH3 O Cl (CDUO 31 O- U CH3 CH3 O Cl- 5,39 (01)013) 1 32 C4H9 0113 CE3 O Cl 5,35 (01)013) I C2H5 33 U ~ ~ . CE3 o Cl 5,59 ppm * Voir exemple ! Exemple 33 On dissout 212 g (1 mole) de 1-chlorométhyl-1phényl-3,3-diméthylurée dans 100 ml d'acétate éthylique anhydre, et en refroidissant à la glace, on ajoute goutte à goutte 63 g (1,0 mole) dtéthylène-glycol et 60 g (1,0 mole) de triéthylamine. Après agitation pendant deux heures à 10-15 C, on sépare par filtration le chlorhydrate de triéthylamine formé et on chasse le solvant par distillation. On obtient en un rendement quantitatif 238 g de 1-ss-hydroxyéthoxyméthyl-1-phényl-3,3-diméthylurée sous la forme dtune huile. La 1-ss-hydroxy-éthoxyméthyl-1-phényl-3,3-diméthylurée peut être utilisée par exemple dans un bain de foulardage de composition suivante : 20-40.g de pate de colorant pigmentaire à 10-20 % 50 g de gomme adragante à 6 % 30 g de 1-ss-hydroxyéthoxyméthyl-1-phényl-3,3-diméthyl- urée 10 g d'ammoniac à 25 % 8 g de sulfocyanure dZammonium 100 g dtémulsion de "Buna" 782-762 g dteau 1000 g REVENDICATIONS 1. Procédé de préparation de @-halogénométhyluréco et -thiourées trisubstituées sur les atomes N,N', de formule (dans laquelle R1 désigne un groupe alkyle, cycloalkyle, cycloacényle, bicycloalkyle, bicycloalcényle, aryle ou aralkyle, chacun pouvant être substitué ; ss désigne un groupe aikyle, alcényle, alcynyle ou alkoxy, chacun pouvant outre substitué, ou encore un groupe halogénaîkyle ou cycloalkyle;R3 désigne un groupe alkyle éventuallement substitué par un halogéne, ou encore un groupe alcényle ou alcynyle, R2 et R3 pouvant éventuellement s'associer pour former un pont mèthylénique, qui peut être interrompu par des hétéroatomes tels que du soufre ou de l'oxygéne ou le groupe NH et pouvant former avec atome adjacent d'azote un noyau hétérocyclique ;X désigne un atome dtoxygène ou de soufre et Y désigne le chlore ou le brome), caractérisé par le fait qu'on fait réagir des urées trisubstituées sur les atomes N,N' de formule : (dans laquelle R1, R2, R3 et X ont les définitions données cidessus) avec au moins une mole de formaldéhyde ou de substances libérant du formaldéhyde et un agent d'halogénation à des températures de -10 à environ +150 C, éventuellement en présence d'irn diluant et d'un gaz halogénhydrique ou d'un acide de Lexis comme catalyseur 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qu'on conduit la réaction à des températures comprises entre 10 et 600C. 3. Procédé suivant la revendication l, caractérisé par le fait qu'on conduit la réaction en présence dtun solvant organique inerte, de préférence un hydrocarbure. 4. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qu'on utilise comme agent d'halogénation des halogénures d'acides minéraux, notamment le trichiorure de phosphore et le chlorure de thionyle. 5. Nouvelles urées trisubstituées sur les atomes N,N', caractérisées par le fait qu'elles répondent à la formule dans laquelle R1 R2, R3, X et Y ont les définitions donnes dans la revendication 1.