Brevet FR2262019A1 — publié le 19750919

La présente invention, à laquelle a participe Monsieur Yvon QUEROU, a pour objet un procédé de préparation du p-nitrophénétole par nitration du phénétole Le p-nitrophénétole est un intermédiaire de synthèse de la p-phénétidine, produit organique recherché pour la synthèse de colorants et de produits pharmaceutiques. On a proposé divers procédés de préparation du p-nitrophénétole. Le procédé le plus utilisé consiste à condenser un p-halogenoni.trobenzène avec un éthanolate alcalin ou avec de l'éthanol en présence d'une base. Une autre voie d'accès plus directe au p-nitrophénétole consiste à effectuer la nitration du phénétole. Cette réaction peut être réalisée par action du peroxyde d'azote sur le phénétole dans le tétrachlorure de carbone (cf. demande allemande F 8186). Par ce procédés le rendement en isomère para ne dépasse pas 63 %. On a encore préconisé de procéder à la nitration du phénétole par action d'acide nitrique au sein d'anhydride acétique [cf. BRANDT,Tetrahedron 28, 59 (1972)]. Outre l'obtention dtun mélange d'isomères ne contenant que 34,1 % de dérivé para, un tel procédé présente un intéret industriel limité car il utilise de acide nitrique concentré et présente les dangers d'explosion inhérents à la mise en oeuvre du mélange anhydride acétique-acide nitrique concentré. Il était donc souhaitable de disposer dlun procédé permettant d'obtenir, avec d'excellents rendements, une nitration sélective du phénétole en position para. Il a maintenant été trouvé,et c'est ce qui constitue l'objet de la présente invention, un procédé de préparation du p-nitrophénétole par nitration du phénétole,caractérisé en ce que l'on fait réagir ce dernier avec une solution aqueuse d'acide nitrique contenant de 50 à 80 t en poids de HN03, et de préférence 60 à 75 %,en présence d'une petite quantité d'acide nitreux à une température comprise entre -10 et 500C et de préférence entre -10 et 300 C. Le rapport molaire de l'acide nitrique mis en jeu au phénétole n'est pas critique. il est déterminé de manière à assurer le maintien de la concentration en acide nitrique, durant la réaction, entre les limites indiques ci- dessus. Pendant la durée de la réaction, la-concentration de l'acide nitrique, exprimée par le pourcentage pondéral de HNO3 dans le mélange HNOB + eau, peut etre maintenue à une valeur constante prise entre les limites précédemment fixées, ou varier mais en restant cependant à l'intérieur de ces mêmes limites. Cela peut être réalisé en limitant le taux dc conversion du phénétole et/ou de préférence en procédant à l'addition d'acide nitrique frais au fur et à mesure de Sa consoanflation. La concentration de l'acide nitrique ajouté en cours de réaction peut être égale ou supérieure à celle de l'acide initialement engagé. On a constaté que la présence d'acide nitreux dans le milieu réactionnel améliore la sélectivité de la réaction en faveur de la formation du dérivé de nitration en position para, de même que les rendements. Cependant on a encore constaté de manière inattendue que la présence d'une quantité trop importante d'acide nitreux se traduit par une chute notable des rendements en produits de nitration , de sorte que pour obtenir simulLanément de bons rendements en produits de nitration et une excellente sélectivité en faveur du p-nitrophénétole, il convient que la quantité d'acide nitreux engagée au cours de la réaction soit comprise entre o,ol et 0,5 mole et de préférence entre 0,05 et 0,3 mole par mole de phénétole. Bien que le mode d'introduction des réactifs puisse faire l'objet de diverses variantes, on a encore constaté qu'il est particulièrement avantageux pour les rendements de procéder à l'addition progressive du phénétole et/ou de l'acide nitreux L'addition du phénétole peut être réalisée- soit par arrivée du réactif au sein de la masse réactionnelle, soit par coulée à la surface du mélange de nitration. L'introduction d'acide nitreux peut être réalisée par addition d'un nitrite alcalin ou passage, dans la masse réactionnelle, d'un oxyde d'azote tel que N02, NO ou N203 ou leurs mélanges. La vitesse d'introduction de ces divers composés dans le milieu de nitration dépend des autres conditions de la réaction (température, concentration de l'acide nitrique) et peut être aisément déterminée, pour chaque cas particulier, au moyen d'essais simples. Les réactifs et les conditions opératoires du procédé qui fait l'objet de la présente invention se prêtent tout particulièrement bien à Sa mise en oeuvre en continu. Les exemples suivants illustrent l'invention et montrent comment elle peut être mise en pratique. EXEMPLE 1 : Dans une fiole conique de 250 cm3 à double enveloppe, équipée d'un thermomètre et d'un dispositif d'agitation et que l'on refroidit au préalable à 50C, on charge 100 cm3 d'acide nitrique à 63 % (1,38 mole). La régulation de la température est assurée par circulation, à travers la double paroi de la fiole conique, d'un mélange refroidi eau-glycol. Après quelques minutes, on ajoute avec agitation 0,21 g de nitrite de sodium à 98,5 % de pureté (3. 10 3 mole). La température se stabilise à 50C. Par une tubulure latérale placée à la base de la fiole conique, on injecte en 60 mn 11,834 g de phénétole (9,7. 10 2 mole) au sein de la masse réactionnelle. En même temps, on coule 10,9 g d'acide nitrique à 90 % (0,156 mole). Après 5 minutes de réaction, la température se stabilise à 7-8 C. On maintient cette température pendant l'addition des réactifs. Parallèlement à l'addition du phénétole et de l'acide nitrique, on rajoute 1,05 g de nitrite de sodium (1,5. 10 2 mole) par portions de 0,21 g après 10 mn, 20 mn, 30 mn, 40 mn et 50 mn de réaction. A la fin de lladditionBon laisse remonter lentement la température à 20-250C, en continuant l'agitation pendant 2 h 30 mn. On dilue la masse réactionnelle par 400 cm3 d'eau. On filtre le précipité obtenu sur verre fritté. Le précipité est lavé avec 10 cm3 d'eau puis séché sous vide vers 20-30 C. La filtration permet d'isoler 12,325 g d'un produit dans lequel on dose par chromatographie en phase vapeur 96 % de p-nitrophénétole et 2,2 % d'o- nitrophénéto le. On extrait le filtrat par 3 fois 100 cm3 de chloroforme. On dose dans la phase aqueuse l'acide nitrique non consommé. On évalue la consommation de l'acide nitrique à 8 à 9 % de la quantité chargée initialement. On concentre la phase chloroformique au 1/10 environ de son volume. On y ajoute 50 cm3 d'eau et on neutralise à l'aide d'une solution aqueuse concentrée de soude. Ensuite on procède à un entratnement à la vapeur d'eau.Le distillat(environ lOoecm3) est extrait à l'éther. Les couches éthérées réunies, sont sechées sur sulfate de sodium et évaporées à sec après filtration. Ce traitement a pour but de récupérer les nitrophénétoles non précipités et éventuellement le phénétole non transformé. On ne retrouve pas de phénétole et le distillat contient exclusivement des nitrophénétoles. On recueille 1,612 g de résiduaaprès évaporation à seç,dans lequel on dose par chromatographie en phase vapeur 54,4 % de p-nitrophénétole et 45,6 % d'o-nitro phénétole. Au total, on a obtenu 13,715 g de nitrophénétoles,soitun rendement de 84,7 % par rapport au phénétole engage. La sélectivité en isomèrc para exprimée par le pourcentage pondéral de ce composé dans le mélange d'isomères s'élève à 93 %. iXEMPLES à à 8 8 On opère comme à l'exemple 1 mais en faisant varier la concentration en acide nitrique, la quantité de nitrite de sodium mise en jeu, le mode d'introduction de réactifs et la température. Les conditions et résultats sont consignés dans le tableau suivant. Température Mode d'intro- HNO3 HNO3 HNO3 NaNO2 Rendement en Sélectivité en Ex. d'addition Durée duction des % en phéne- à 90% phéne- nitrophénétoles sur para-phénétole des réactifs réactifs poids tole en g tole le phénétole engagé NaNO2 chargé au départ; 2 5 - 8 C 3 h 30 phénétole et 63 % 13,8 10,9 0,18 73 89/11 HNO3,coulée simultanée 3 " " " 71 % 16,0 " " 79,7 90/10 Pas de NaNO2; ; phénétole et 4 " " 63 % 13,8 " 0 52,5 57,5/42,5 HNO3,coulée simultanée 5 " " comme ex. 2 " " " 0,09 80 83,5/16,5 NaNO2 chargé par portions; 6 " " phénétole et " " " 0,18 84 90,5/9,5 HNO3,coulée simultanée 7 - 3-+ 5 C 72 91/9 " comme ex. 2 " " " " 8 21-26 C 73 81,5/18,5 " " " " " " REVENDICATIONS t. Procédé de préparation du p-nitrophénétole par nitration du phénétole, caractérisé en cc que l'on fait réagir ce dernier avec une solution aqueuse d'acide nitrique contenant de 50 à 80 % en poids de tIN03, en présence d'une petite quantité diacide nitreux, à une température comprise entre -10 et 500C. 2. Procédé selon la revendication 1,caractérisé en ce que la solution aqueuse d'acide nitrique contient de 60 à 75 % en poids de HN03 3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la température est comprise entre -10 et 3Q C. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le rapport molaire-acide nitreux/phénétole varie de 0,01 à 0,5. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le rapport molaire acide nitreux/phénétole est de 0,05 à 0,3. 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la concen tration de l'acide nitrique est maintenue à sa valeur initiale, ou entre les valeurs fixées, par addition d'acide nitrique au fur et à mesure de sa consom mation. 7. Procédé selon l'une des revendications 1 à ó, caractérisé en ce que la présence d'acide nitreux dans la masse réactionnelle est assurée par addition d'un ni trite alcalin ou d'un oxyde d'azote tel que N02, NO ou N203 ou leurs mélanges. 8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7,caractérisé en ce que l'on intro duit progressivement dans la solution aqueuse d'acide nitrique le phénétole et l'acide nitreux ou un nitrite alcalin ou un oxyde d'azote tel que N02, NO ou N203 ou leurs mélanges.