Brevet FR2314174A1 — publié le 19770107

La présente inventior concerne un procédé de préparation de chlorures de chlorosulfonylbenzoyl, utiles comme intermédiaires pour la préparation de médicaments, d'additifs pour l'alimentation et de produits chimiques agricoles. Jusqu'ici, on copiait les procédés suivants pour la préparation de chlorure de chlorsulfonylbenzoyl : (1) Le chlorure de chlorsulfonylbenzoyl est préparé en chlorurant un sel de métal alcalin ou un sel d'ammonium d'acide sulfocarboxylique aromatique à l'aide de pentachlorure de phosphore ou d'un mélange de pentachlorure de phosphore et d'oxychlorure de phosphore (Berihite Vol. 31, page 1649 ; ibid. Vol. 31, page 1654 ; ibid. Vol. 55, page 1506 ; American Chemical Journal Vol. 13, page 261 ; ibid. Vol. 30, page 487 ; ibid. Vol. 23, page 235 ; ibid. Vol. 23, page 239 ; ibid. Vol. 25, page 204 et ibid. Vol. 50, page 196). (2) Du benzotrichlorure est chlorosulfonaté par l'acide chlorosulfonique pour donner du m-chlorosulfonylbenzotrichlorure. Le produit est chauffe pour donner du chlorure de m-chlorosulfonylbenzoyl (brevet US n 3 290 370). (3) On soumet à chlorosulfonation de l'acide benzoïque, ce qui donne de l'acide m-chlorosulfonylbenzoique. On chlore le produit par du chlorure de thionyle pour obtenir du chlorure de m-chlorosulfonylbenzoyl (brevet britannique n 921 520). Cependant, ces procédés classiques présentent différents inconvénients et ne conviennent pas à la mise en oeuvre industrielle. Dans le premier procédé classique (1), mettant en oeuvre du pentachlorure de phosphore ou unmélange de pentachlorure de phosphore et d'oxychlorure e phosphore à titre d'agent chlorurant, l'agent chlorurant est cher et l'oxychlorure de phosphore ou l'acide métaphosphorique ont obtenus en tant que sous-produits, de sorte qu'il est indispensable de purifier l'oxychlorure de phos- phore par distillation. Les sous-produits consistant en chlorure de phosphore ou en acide cétaphosphorique peuvent provoquer de la pollution. Les autres inconvéniente dudit roc tiennent a ce qu'il entraîne une remarquable coloration du produit de réaction, et à ce qu'il présente un faible rendement en chlorure de chlorosulfonylbenzoyî. Par ailleurs, darus le procédé classique (2) dans lequel on soumet a. chlorosulfonation et chauffe du benzotrichlorure, il est difficile d'empêcher l'hydrolyse du produit recherché, et il est difficile d'obtenir le produit recherché consistant en chlorure de chlorosulfonylbenzoyl avec un fort rendement. Dans le procédé classique (3), dans lequel on sovmet à chlorosulfonation de l'acide benzoïque puis chlorure le produit par du chlorure de thionyle, il y a production de dioxyde de coudre gazeux, ce qui soulève un sérieux problème de pollution. Par les procédée (2) et (3) de chlorosulfonation, il n'est ps pos:ible de préparer des chlorures de o- ou p-chlorosulfonylbenzoyl qui présentent un groupement chlorosulfonyl en position o- ou p-du groupe chloroformyl. L'un des objets de la pro sente invention est de prparer du chlorure de chlorosulfonylbenzoyl 1 à l'échelle industrielle et d'une manière éco- nomique. Un autre objet de l'invention est de préparer du chlorure de chloro- sulfonylbenzoyl de haute puret avec un rendement élevé. Les objets de l'invention ont été atteints par la réalisation d'un procédé de préparetion de chlorure de chlorsulfonylbenzoyl de formule où X représente un atome d'hydrogène, un atome d'halogène ou un groupement nitro, consistant à faire réagir du phosgène avec un acide sulfocarboxylique aromatique de formule ou avec un sel de métal alcalin ou de métal alcalino-terreux de l'acide sulfocarboxylique aromatique, en présence de diméthylformamide. Les inventeurs ont étudié le procédé de préparation de chlorure de chlorosulfonylbenzoyl de haute pureté avec un rendement élevé en remédiant aux Inconvénients des procédés classiques. A titre de résultant, ils ont trouvé que le groupement carboxylique et le groupement acide sulfonique de l'acide sulfocarboxylique aromatique peuvent être simultamément chlorés, en faisant reagir du phosgène avec de l'acide sulfocarboxylique aromatique ou avec un sel de natal alcalin ou un sel de métal alcalino-terreux de celui-ci, en présence de diméthylformamide, de sorte qu'on obtient avec rendement élévé le composé recherché consistant en chlorure de chlorosulfonylbenzoyl de haute purété.Dans la réaction de l'invention, telle qu'elle ressort de la formule de réaction suivante, le diséthylformamide rlagit avec le phosgène selon la réaction (), ct le produit de réaction (Ii) est utilisé co.e agent de chloration de l'acide sulfocarboxylique aromatique (a) ou du sel de métal alcalin de l'acide sulfocarboxylique aromatique (b) (c) et (d) ou du col de métal alcalino terreux de l'acide sulfocarboxylique aromatique (e) (f) et (g), de sorte que la chloruration est conduite conformément à la réac- tion (2), (3) et (4). On peut ainsi obtenir le coapose recherché consistant en chlorure de chlorosulfonylbenzoyl (II), et également récupérer le diméthylformamide. Réaction (1) : Réaction (2): Réaction (3) : Réaction (4): où A représente un noyau benzènique qui peut porter un atome d'halogène ou un groupement nitro ; I' représente un atome de métal alcalin et M' représente un atome de metal alcalino-terreux. Lorsqu'on utilise a titre de matière première l'acide o-sulfocarboxylique ou son sel de métal alcalin dans lequel le groupement acide sulfoni- que est placé en position ortho du grouperont carboxylique dans la formule (i), le mélange de chlorure de o-chlorosulfonylbenzoyl et de dichloro- tolylsulfone est préparé comme indiqué par le schéma réactionnel suivant. Le mélange de chlorure de o-chlorosulfon3lbenzoyl et de dichlorotolylsulfone peut être utilisé à titre de matière première pour l'étape suivante dans aucune séparation ou purification. A titre d'exemple, dans le procédé de l'invention, le phongène réagit avec l'acide o-sulfobenzoïque ou avec lc sel de métal alcalin ou avec le de métal alcalino-terroux d'acide o-sulfobenzoïque en prétence de diméthylformamide. Le mélange de réaction résultant consistant en chlorure de o-chlorosulfonylbenzoyl et en dichlorotolylsulfone est mélangé avec un alcool pour estérifier le chorure de o-chlorosulfonylbenzoyl. Le mélange de l'ester du chlorure de o-chlorosulfonylbenzoyl et de dichlortolylsul- fone est mélangé à de l'ammoniac pour donner un sel d'ammonium de o-sulfobenzimide. Le o-sulfobenzimide, qui est utile comme intermédiaire pour la préparation de médicaments (sucre pour diabétique), d'additifs pour l'alinenta- tion (pour donner un goût sucré) ou de produits chimiques agricoles, peut être préparé en traitant un sel d'as oniua de o-sulfobenzimide avec un acide minéral. Pour la ise en oeuvre du procédé selon l'invention, on utilise l'acide su'focarbox--lique aromatique de orsule (l) ou le sel de létal alcalin ou alcalino-terreux de l'acide sulfocarboxylique aromatique. On peut fixer en une position convenable du noyau benzène le groupement acide sulfonique et X de la orule (I). X désigne un atome d'hydrogène, un groupement nitro ou un atome d'halogène tel que chlore, brome, iode ou Fluor. L'acide sulfocarboxylique aromatique (I) peut être obtenu nar oxydation de l'acide toluenesulfonique ou par sulfonation de l'acide carboxylique aromatique. Les sels de métal alcalin ou les sels de métal alcalino-terreux de l'acide sul-focarboxylique aromatique peuvent etre les sels de métal alcalin (b) (c) et (d) apparaissant à la réaction (3) ou les sels de métal alcalino-terreux (e) (f) et (g) apparaissant i la réaction (4), ou leur mélange. Le métal alcalin peut être le sodium ou le potassium, et le sel de métal alcalino-terreux peut etre le magnésium, le calcium, le baryum et analogues. A titre d'exemple, les sels mono-métalliques (b) et (e) apparaissant dans les Réactions (3) et (4) peuvent être préparés par salification de l'acide sulfocarbonxylique aromatique (I). Les sels dimétalliques (d), (f) et (g) apparaissant dans les action (3) et (4) peuvent être préparés par neutralisation de l'acide sulfocarboxylique aromatique (I) à l'aide d'un hydroxyde de métal alcalin ou d'un hydroxyde de métal alcalino-terreux. La réaction de l'acide sulfocarboxylique aromatique (I) ou d'un sel de métal alcalin-ou alcalino-terreux do ce dernier avec le phosgène et en présence de diméthylformamide est généralement conduite dans un solvant organique inerte. La quantité de diméthylformamide utilisée pour la réaction est inférieure à 1 mole, et est généralement comprise entre 0,01 et 0,3 moles, de préférence entre 0,03 et 0,1 mole par mole d'acide sulfocarboxylique aromatique (I) ou de son sel. Il est possible d'utiliser un excès de diméthylformamide, bien que cela ne soit pas économique. La quantité de phosgène est supérieure à la quantité équivalente (quantité stoechiométriquo) et représente générale- ment un excès de 5 à 20 %. On peut introduire le phosgène directement dans le systére do réaction, et on peut également l'utiliser en dissolution dans un solvant inerte tel que le tétrachlorure de carbone, le toluène et analogues. Les solvants organiques inertes utilisés pour le mise on oeuvre de la réaction peuvent être des hydrocarbures aliphatiques tels que le cyclohe pane, le n-hexane, etc. ; des hydrocarbures halogénés tels que le chloro- forme, le tétrachlorure de carbone, le trichloroéthylène, le tétrachloro- éthylène, etc. ; des hydrocarbures aromatiques tels que le bezène, le toluène, le xylène, le chlorobenzène etc. ; des éthers tels que le diéthyl- éther, le dibutyl éther, le dioxane, etc. ; des cétones telles que llacéto- ne, la méthylèthyl cétone, la méthyllisopropyl cétone, etc. ; des nitriles tels que l'acétonitrile, le propionitrile, etc. ; et des esters tels que l'acétate d'éthyl, I'acétate de butyl etc. La température de réaction et le temps de réaction sont choisis en fonction du.ty-e acide sulfocarboxylieue aromatique, de son sel de métal alcalin ou alcalino-terreux et de la vitesse d'introduction du phosgène. La température de réaction est généralement comprise entre 20 et 150 C, de préférence entre 40 et 100 C, Le temps de réaction est généralement compris entre 5 et 7 heures, Il peut être supérieur à cette valeur, puurvu qu'il reste inférieur à 8 heures. Par mise en oeuvre du procédé de l'invention tel qu'il ressort du schéma réactionnel, on obtient à titre de sous produit du chlorure d'hydrogène, du chlorure de métal alcalin ou du chlorure de métal alcalino-terreux. Le chlorure d'hydrogène peut être aisément récupéré par l'emploi d'une tour d'absorption convenable. Les chlorures de métal peuvent être faciLement séparés par les procédés classiques. Les caractéristiques et avantages du procédé selon l'invention sont illustrées ci-apres. (1) On peut chlorurér simultanément le groupe carboxylique et le groupe acide sulfonique de acide sulfocarboxylique aromatique dans des conditions douces. En conséquence, il n'est pas nécessaire d'extraire le melange intermédiaire de réaction et de le purifier. Le chlorure de chlorosulfonylbenzoyl peut être obtenu avec un rendement élevé en une étape sans décomposition du produit (2) On préparer conformément au procédé de l'invention du chlorure de chlorosulfonylbenzoyl dans lequel le groupement chlorosullonyl est lié en la position o-, m- ou p- choisie par rapport au groupement chlorofor- myl, en choisissant le produit de départ. (3) Le chlorure de chlorosulfonylbenzoyl produit par le procédé selon l'invention présente une pureté élevée et, en conséquence, il n'est pas n3cessaire de mettre en oeuvre une étape de purification. Le produit peut être utilisé directement à titre de matière première pour l'étape suivante. (4) Le -':hesgo'no que l'on trouve aisément et qui est économique est utilisé à titre d'agent chlorurant. En conséquence, en procédé est le plus avantageux pour la mise en oeuvre industrielle, comparativement aux procédés c'assiques mettant en oeuvre un ont chlorurant coûteux tel que le nenta- chlorure de phosphore, l'oxychlorure de phosphore et le chlorure de thionyle. L'invention est illustrée plus en détail par quelques exemples. Exemple 1 On introduit goutte à goutte dans un ballon à quatre cols équipé d'un agitateur, d'un thermomètre, d'un condenseur et d'un entonnoir, 2C,2 g d'acide o-sulfobenzoïque, 75 ml de tétrachlorure de carbone, et 0,22 g de diméthylformamide. On soumet le mélange à agitation à une température comprise entre 70 et 75 C et ajoute goutte à goutte 75 ml d'une solution de phosgène dans le tétrachlorure de carbone (teneur en phosgène de 30 % en poids/volume). On laisse réagir pendant 7 heures. Après la réaction, on injecte de l'azote gazeux pour éliminer l'excès de phosgène. a solution de réaction est concentrée pour éliminer le solvant et on distille le produit sous pression réduite.On obtient ainsi 21,8 g de produit distillé présentant un point d'ébullition compris entre 142 et 146 C sous 4 mm de mercure (rendement : 91,2 50). L'analyse par chromatographie en phase gazeuse confirme que le produit distillé est un mélange de chlorure de o-chlorosulfonylbenzoyl et de di- chlorosulfone. Préparation de 6-sulfonbenzimide On ajoute goutte à goutte 20 g du mélange de chlorure de o-chlorosulfo- nylbenzoyl et de dichlorosulfone à 40 ml de méthanol, tout en agitant et en maintenant la température du mélange à une valaur comprise entre 15 et 20 C. On soumet ensuite le mélange à agitation Fendant une heure pour permettre la réaction. Après la réaction, on ajoute goutte à goutte le mélange de réaction à 35 g d'eau ammoniacale à 8 % tout en agitant à une température voisine de 25 C, et laisse reposer le mélange pendant une nuit. Ensuite, on chasse le méthanol du mélange réactionnel par distillation sous pression réduite, et ajoute de l'acide chlorhydrique au produit rsiduel pour ajuster son pH à une valeur comprise entre 1 et 2.On filtre les cristaux pré- cipités, les lave v l'eau et les sèche. On obtient ainsi 14,3 g de cristaux blancs de o-sulfobenzimide ayant un point de fusion conpris entre 227 et 228 C (rendement: 93 %). Exemple 2 On conduit la réaction de l'acide p-sulfobenzoïque avec le phosgène conformément au procédé de l'exemple 1, en mélangeant 20,2 g d'acide p-sulfobenzoïque dans 75 ml de tétrachlorure de carbone et 0,22 g de diméthylformamide avec 75 ml de solution de phosgène dans le tétrachlorure de carbone (teneur en phosgène : 30 % en poids/volume). Après la réaction, on élimine l'excès de phosgène, concentre le mélange réactionnel, et filtre les cristaux précipites pour obtenir 22,0 g de cristaux blancs de chlorure de p-chlorosulfonylenzoyl, ayant un point de fusion compris entre 56 et 58 C (rendement : 92 %). Exemple 3 On introduit dans un ballon (à quatre cols) équipé d'un agitateur, d'un thermomètre, d'un condenseur at d'ure arrivée de phosgène, 24,0 g de sel monopotassique d'acide m-sulfobenzoique de formule : 150 ml de toluène, et 0,2? g de diméthylformamide. On agite- le mélange à 80 C et introduit 23 g de phosgène en 4 heures. La réaction est ensuite poursuivie sous reflux entre 80 et 90 C pendant 3 heures tout en agitant. Après la réaction, on introduit de l'azote gazeux pour éliminer l'excès de phosgène. Le mélange réactionnel est filtré pour éliminer le chlorure de potassium, puis on condense le filtrat et le distille sous pression réduite. pour obtenir 22,8 g de liquide incolore consistant en du chlorure de m-chlorosulfonylbenzoyl, ayant un point de fusion compris entre 146 et 148 C/5 mm Hg (rendement: 95,2 %) Exemple 4 On opère la réaction du sel de calcium de l'acide p-sulfobenzoïque de formule avec le phosgène, en mélangeant 24,1 g de sel de calcium de l'acide p-sulfobenzoïque, 150 ml de toluène, 0,35 g de diméthylformamide et 23 g de phosgène. Après la réaction, on injecte de l'azote gazeux pour éliminer l'excès de phosgène. Le mélange réactionnel est filtré pour éliminer le chlorure de potassium, uis on concentre le filtrat et filtre les cristaux précipités.On recristallise ces cristaux dans de l'éther le pétrole et obtient ainsi 21,3 g de cristaux blancs de chlorure de p-chlorosulfonylbenzoyl ayant un point de fusion compris entre 57et 58 C (rendement: 89,0 %). Test de comparaison: Dans un flacon à quatre cols équippé d'un agitateur, d'un thermomètre êt d'un condenseur, on introduit 24,0 g de sel monopotassique d'acide m-sulfobenzoïque, et 20,8 g de pentachlorure de phosphore, puis soumet le mélange G agitation pour pern.-ottre la réaction à une température cornprise entre 100 et 110 C pendant 5 heures. .Après la réaction, on chasse l'oxychlorure de phosphore par distillation, puis extrait le produit à l'éther, le lave a l'eau et le sèche. La solution éthérée est condensée et séchée.On obtient ainsi 13,6 g de chlorure de m-chlorosulfonylbenzoyi (rendement: 78,0 %) Exemple 5 On conduit la réation de chacun des acides sulfocarboxyliques aromatiques, de leurs sels de métal alcalin et de métal alcalino-terreux avec du phosgène dans un solvant inerte en présente de diméthylformamide, comme indiqué au tableau 1. On obtient ainsi chacune des variétés de chlorure de chlorosufonylbenzoyl. Les résultats sont rapportés au tableau 1. Tableau n 1 produit de dé art Quaeltité Solvant quantité Temp.de Tems.de c a1uantité de quantité de Di- réac- réaction Composé (g) phosgène tion (g) (ml) o F il :g - 25s9 23,0 Chloro- 0,3 80 6 S03Na-- ~-- Y su SNa-- benzène - = tv 15C o F m wl- - s ~ > I ~ ~~~ ~ ~ ~ ~ CoOR =, , -, - '.- - L ~ ~f 23,5 Xylène : O,j 90 7 S03 B2 150 1 C I = =~ . , ., o 1- \--CL--- --~ 2----i---- ---c --- $ilc 5,7 ~ S03K 5,7 22,0 nitrile -~3 0,25 t - 150 Br J'lcéto O.175 8 thylcéto- Q4 g C,nr I L 150 t Note: DMF:Diméthylformamide Tableau n 1' 5 Proarit laatité enae- Point ( 3a, 0 tq, - Rende- Point de (g) (g) (g) ment (,;) fusion ( C) 1 coci J '7 i SC)CL --a-- -- - , . . 2 zss 24tO 8gt 40 - 42 B zi o 80 40-42 SOZC1 C1 cool Cl C1 3 01À' '3 t O 2913 9210 8 - 59 - O 29 3 92 O 8?. - 89 I I F1 Cool NO2, CX / l À,','À'Su I 4 ssU -t | o 25;3 8910 z 5 G 9N s02 Revendications 1) Procédé de préparation d'un chlorure de chlorosulfonylbenzoyl de formule : où X représente un atome d'kydroxène, un atoae d'halogène ou un groupement nitro, caractérisé en ce qu'il consiste faire rsagir du phosgène avec un acide sulfocarboxylique aromatique de formule ou avec un sel de métal alcalin ou de métal alcalino-terreux de l'acide sulfocarboxylique aromatique en présence de diméthylformamide. 2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la réaction est conduite dans un solvant inerte. 57 Procédé selon la revendication 1, caractérise en ce que l'acide sulfocarboxylique aromatique est l'acide O-7 m- ou p-sulfobenzoïque. 4) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'acide sulfo carboxylique aromatique est l'acide o-, m- ou p- halosulfobenzoïque ou nitrosulfonbenzoïque. 5) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le sel de métal alcalin ou de métal alcalino-terreux de l'acide sulfocarboxylique aromatique est le sel monométallique ou le sel dimétallique de ce dernier. 6) Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la quantité de diméthylformamide est comprise entre 0,01 et 0,3 mole pour 1 mole d'acide sulfocarboxylique aromatique (I).