Brevet FR2286129A1 — publié le 19760423

I1 est connu d'obtenir des esters aromatiques d'acide cyanique par réaction de monophénols ou de polyphénols avec un halogénure de cyanogène en présence de bases organiques ou minérales comme fixateurs d'acide. Dans un procédé connu, décrit dans l'imprimé mis à l'inspection publique du brevet allemand nO 1.195.764, on fait réagir le phénol avec une quantité équivalente de l'halogénure de cyanogène et avec une quantité équivalente d'une amine tertiaire dans un milieu organique inerte (rapport molaire: 1 : 1 : 1). Dans l'imprimé mis à l'inspection publique du brevet allemand nO 1.24ss.6gS, on utilise au lieu de l'amine tertiaire une base minérale capable de former un phénolate dans les conditions de la réaction, de préférence un hydroxyde alcalin. Alors que dans les réactions décrites antérieurement (Liebigs Ann. Chem. Vol. 287, page 319 et Ber. dtsch. chem. Ges. Vol. 2S, page 2467), des drivés de triazine sont formés en prédominance par la voie d'un stade intermédiaire d'esters phénylés d'-acide imidocarboxylique,les esters d'acide cyanique demandés sont obtenus par les procédés décrits dans les spécifications de brevet citées plus haut,mais fréquemment de qualité inadéquate. Les esters d'acide cyanique impurs ne sont pas très stables parce qu'ils forment facilement les dérivés de triazine cités plus haut, spécialement aux températures élevées.Les tentatives de production d'esters aromatiques d'acide cyanique en phase aqueuse, par exemple par introduction dthalogénure de cyanogène dans une solution aqueuse du phénolate, conduisent généralement au stade d'ester phénylé d'acide imidocarboxylique. On vient présentement de découvrir que l'on peut obtenir des esters aromatiques d'acide cyanique de grande pureté en exécutant la réaction des phénolates avec lthalogénure de cyanogène sous forme de condensation à la surface limite de deux phases en solution aqueuse, à la fois en présence d'un solvant organique non miscible à l'eau et en présence d'une quantité catalytique d'une amine tertiaire et en prenant les mesures appropriées pour produire un système fortement dispersé comme milieu de réaction, dans lequel la solution aqueuse de phénolate forme une phase tandis que la solution de l'halogénure de cyanogène dans un solvant organique forme l'autre phase. Dans le contexte de l'invention, les esters aromatiques d'acide cyanique sont des composés répondant à la formule générale (I) : R - (OCN)n (I) dans laquelle R représente un radical aromatique éventuellement substitué, par exemple phényle, phénylène ou deux ou plusieurs de ces radicaux aromatiques éventuellement substitués (par exemple 2 à 10) qui sont attachés l'un à l'autre, soit directement ou par des cha;- nons-ponts comme, par exemple, -O-, -CO-,-O-C-O-, -S-, -SO2- et/ou O des ponts hydrocarbonés, par exemple des alcoylènes inférieurs tels que méthylène, isopropylidène, cyclohexylidène, et n peut être un nombre de 1 à 5. Le radical aromatique peut être substitué par un ou plusieurs groupes alcoyle ayant 1 à 9 atomes de carbone, de préférence 1 à 4 atomes de carbone, par un ou plusieurs groupes alcoxy ayant 1 à 4 atomes de carbonyle, de préférence des groupes méthoxy, par un ou plusieurs groupes cycloalcoyle ayant 5 à 10 atomes de carbonyle, de préférence des groupes cyclohexyle, par un ou plusieurs atomes dthalo- gène, de préférence des atomes de fluor et de chlore, par un ou plusieurs groupes nitro, par un ou plusieurs groupes alcényle ayant 2 à 6 atomes de carbonyle, de préférence des groupes allyle ou vinyle, par un ou plusieurs groupes carbonyle (R-CO-) ayant 1 à 4 atomes de carbone dans le groupe alcoyle, de préférence acétyle, par un ou plusieurs groupes alcanoylamino (R-CO-NH-) ayant 1 à 4 atomes de carbone dans le groupe alcoyle (R), de préférence acétamino, par un ou plusieurs groupes formyle, par un ou plusieurs groupes alcoxycarbonyle (RO-CO-) ayant 1 à 12 atomes de carbone dans le groupe al- coxy, de préférence 1 à 4 atomes de carbone dans le groupe alcoxy, ou des groupes phényloxycarbonyle. Ci-après sont donnés des exemples d'esters d'acide cyanique répondant à la formule générale (I) qui précède : phényl-cyanate, 2-méthylphényl-cyanate, 3-méthylphényl-cyanate > 4 méthylphényl-cyanate, 2 2,6-diméthylphényl-cyanate, 3,5-diméthylphé- nyl-cyanate, 2,4-diéthylphényl-cyanate, 2-t-butylphényl-cyanate, nonylphényl-cyanate, 4-cyclohexylphényl-cyanate, 4-vinylphénylcyanate, 2-chlorophényl-cyanate, 3-chlorophényl-cyanate, 2 2,6-dichlorophényl-cyanate, 2-méthyl-3-chlorophényl-cyanate, nitrophénylcyanate, 4-nitro-2-éthylphényl-cyanate, 3-méthoxyphényl-cyanate, 2-méthoxy-4-allylphényl-cyanate, 4-méthylmercaptophényl-cyanate, 3-trifluorométhylphényl-cyanate, alpha-naphtyl-cyanate, bêta-naphtyl-cyanate, 4-cyanato-diphényle, 1,3-dicyanatobenzène, 1,4-dicyanatobenzène, 3,5-dicyanatotoluène, 1,3,5-tricyanatobenzène, 4-acétylphényl-cyanate, 2-acétylphényl-cyanate, 4-cyanatobenzaldéhyde, 4-cyanatobenzoate de méthyle, 4-acétaminophényl-cyanate, 4-benzoylphényl-cyanate, 4-cyanatobenzoate de phényle, 2,6-di-t-butylphényl-cyanate, 5-cyanato-quinoléine, 4,4'-dicyanatodiphényle, 2,2bis-(4-cyanatophényl)-propane, 2,2'-dicyanato-1,1'-dinaphtyle, 1,5dicyanato-anthraquinone, 4,4'-dicyanato-benzophénone, 4,4'dicyanato-3-3'-diméthoxi-carbonyl-diphénylméthane, 2,2-bis-(4-cyanatophényl)-butane, 1,1-bis-(4-cyanatophényl)-cyclohexane, 4,4'-dicyanato-diphénylsulfone, 4,4'-dicyanato-diphényl-éther, 4,4' -dicyana- to-diphényl-carbonate, 2,2-bis-(3,3-diméthyl-4-cyanatophényl)-propane, de mAeme que :: Des phénols appropriés pour l'usage dans la préparation des composés de formule générale (I) par le procédé conforme à l'inven- tion sont les monophénols et polyphénols qui répondent à la formule générale R - (OH)m (II) dans laquelle R représente un radical aromatique éventuellement sub stitué > par exemple phényle, phénylène, ou deux ou plusieurs de ces radicaux aromatiques éventuellement substitués (par exemple 2 à 10) qui sont attachés l'un à l'autre directement ou par des chainons- ponts, par exemple -O-, -CO-, -S-, -S02- et/ou des ponts hydrocarbonés bivalents, par exemple des alcoylènes inférieurs tels que méthylène, isopropylidène, cyclohexylidène,et m est un nombre entier de 1 à 5. Ci-après sont donnés des exemples de phénols répondant à la formule générale (II). phénol, 2-méthylphénol, 3-méthylphénol, 4-méthylphénol, 2,6-dimé- thylphénol, 3,5-diméthylphénol, 2,4-diéthylphénol, 2-t-butylphénol, nonylphénol, 4-cyclohexylphénol, 4-vinylphénol, 2-chlorophénol, 3chlorophénol, 2,6-dichlorophénol, 2-méthyl-3-chlorophénol, nitrophénol, 4-nitro-2-éthylphénol, 3-méthoxyphénol, 2-méthoxy-4-allylphénol, 4-méthylmercaptophénol, 3-trifluorométhylphénol, alpha-naphtol, beta-naphtol, 4-hydroxydiphényle, résorcine, hydroquinone, 3,5 dihydroxytoluène, 1 > 3 1,3,5-trihydroxybenzène, 4-acétyl-phénol, 2-acé- tylphénol, 4-hydroxybenzaldéhyde, 4-hydroxybenzoate de méthyle, 4acétaminophénol, 4-hydroxybenzophénone, 4-hydroxybenzoate de phény le, 2,6-di-t-butylphénol, 5-hydroxyquinoléine, 4,4'-dihydroxydiphé- nyle, 2,2-bis-(4-hydroxyphényl)-propane, 2,2'-dihydroxy-1,1'-dinaph tyle, 1,5-dihydroxy-anthraquinone, 4,4"-dihydroxy-benzophénone, 4,4'-dihydroxy-3,3'-diméthoxy-carbonyl-diphinylméthane, 2 ,2-bis-(4- hydroxyphényl)-butane, l,l-bis-(4-hydroxyphényl)-cgclohexane, 4,4'dihydroxydiphényl-sulfone, 4,4'-dihydroxydiphényl-éther, 4,4'-dihydroxydiphényl-carbonate, 2,2-bis-(3,3-diméthyl-4-hydroxyphényl)-propane, de meme que On obtient des esters aromatiques d'acide cyanique particulièrement purs par le procédé conforme à l'invention aux températures inférieures à la température ambiante, de préférence aux températures de O à 10 C., et à des valeurs de pH dans la gamme neu tre à faiblement acide, de préférence à des valeurs de pH dans la gamme d'environ 5,5 à environ 7,5. Dans ces conditions, la réaction a lieu à une vitesse suffisamment élevée. Toutefois, la formation des esters aromatiques d'acide cyanique conformément à l'invention se fait également aux températures plus élevées et en milieu alcalin. I1 est particulièrement surprenant que l'hydrolyse dè l'ha- logénure de cyanogène par une réaction secondaire est largement supprimée en solution aqueuse. On peut obtenir des systèmes fortement dispersés par exemple par agitation vigoureuse (par exemple à 600 tours/minute) du mélange d'une solution aqueuse de phénolate avec, par exemple, des hydre carbures aromatiques contenant de l'halogénure de cyanogène, facultativement en présence de petites quantités de substances tensioactives. Des systèmes fortement dispersés peuvent aussi Btre formés par une recirculation à la pompe de la solution aqueuse de phénolate conjointement avec la phase organique contenant lthalogénure de cyanogène à vitesse élevée à travers un système tubulaire. I1 est connu aussi que l'on peut obtenir des systèmes fortement dispersés par pulvérisation d'une phase dans l'autre. Comme l'homme de métier le sait, on peut à cet effet utiliser des tuyères, des plaques perforées, des plaques frittées, etc. Les phénols de formule II ci-dessus sont utilisés sous la forme de solutions aqueuses de phénolates qui sont le mieux préparées en dissolvant un phénol dans une liqueur alcaline ou alcalinoterreuse. Le mieux est d'utiliser des solutions diluées ayant une teneur en phénolate qui normalement est inférieure à 20 90 en poids. Des résultats particulièrement bons peuvent être obtanus avec des solutions ayant une teneur en phénolate de 3 à 10 ss en poids, de préférence de 4 à 6 0 en poids. Des exemples de solvants appropriés non miscibles à l'eau sont les hydrocarbures aromatiques éventuellement substitués, comme le benzène, le toluène, les xylènes, éthylbenzène, chlorobenzène, dichlorobenzène, bromobenzène, nitrobenzène, t-butyl-benzène, ainsi que des hydrocarbures aliphatiques et cycloaliphatiques éventuelle lement substitués comme le chlorure de méthylène, chloroforme, tétrachlorure de carbone, chlorure d'éthylène, tétrachloréthane, tri chloréthylène, bromure d'éthyle, chlorure de n-propyle, bromure de méthylène, nitrométhane, n-hexane, cyclohexane, isooctane, cyclohexanone, cyclopentanone, 2-butanone, ainsi que des éthers comme le diéthyl-éther et le diisopropyl-éther.Il peut aussi Btre avantageux d'utiliser des mélanges des solvants précités immiscibles à liteau. Parmi ces solvants, il est particulièrement avantageux d'uti- liser des hydrocarbures chlorés aliphatiques, parce qu'on peut les émulsifier simplement par une agitation modérée avec la phase aqueuse et que certains des esters d'acide cyanique formés y sont très solubles, ce qui permet une séparation aisée des produits de la réaction. Dans les cas où on a l'intention d'utiliser des substances tensioactives, on peut employer à cet effet un émulsifiant ionique ou non ionique quelconque qui est actif en milieu neutre à faiblement acide, par exemple des éthers polyglycoliques. Dans le contexte de l'invention, les amines tertiaires sont des composés qui répondent à la formule générale (III) dans laquelle : R1, R2 et R3 représentent des radicaux identiques ou différents al- coyle, aryle, cycloalcoyle, alcaryle et aralcoyle ayant 1 à 25 atomes de carbonyle, qui peuvent être raccordés entre eux pour former des cycles. R1, R2 et R3 représentent de préférence des radicaux alcoyle identiques ou différents ayant 1 à 12 atomes de carbone ou des radicaux hydroxyalcoyle ayant 2 à 6 atomes de carbone, un radical cyclohexyle, phényle, benzyle ou diphényle, ou conjointement avec un atome d'azote ,un radical pyridine ou diazabicyclooctane. Ci-après sont donnés des exemples d'amines tertaires appropriées. triméthylamine, triéthylamine, tri-n-butylamine, triamylamine, diéthylbutylamine, méthyldibutylamine, tribenzylamine, triéthanolamine, diméthylaniline, diéthylaniline, méthyléthylbutylamine, tricyclohexylamine, diphénylméthylamine, diéthylcyclohexylamine, pyridine, diazabicyclooctane, dodécyldiméthylamine, etc. Les amines peuvent être ajoutées à la solution aqueuse de phénolate et aussi à la solution organique d'halogénure de cyanogène. I1 peut être avantageux de distribuer le catalyseur entre les deux phases. La quantité suivant laquelle on utilise l'amine tertaire est généralement de 0,01 à 10 y en poids, par rapport à la quantité totale de composant phénolique. On obtient des résultats particulièrement bons avec des additions de 0,1 à 1 %0 en poids. Le chlorure de cyanogène et le bromure de cyanogène, aisément procurables dans le commerce, peuvent être utilisés comme halogénure de cyanogène. I1 est avantageux d'utiliser un exces de l'halogénure de cyanogène; par exemple, des quantités de 5 à 100 moles ss peuvent être utilisées par rapport aux groupes OH phénoliques. Le procédé conforme à l'invention peut être exécuté en dispersant la solution aqueuse de phénolate dans un excès d'une solution consistant en l'halogénure de cyanogène dans un solvant du type qui vient d'entre cité. I1 est possible cependant aussi de n'introduire initialement qu'une partie de l'halogénure de cyanogène dans la phase organique au début de la réaction et d'ajouter le restant au cours de la réaction sous la forme liquide ou gazeuse. Dans ce cas, on devra toutefois éviter un excès de solution aqueuse de phénolate. Au terme de la réaction, la dispersion résultante de la solution aqueuse de sel minéral et de la solution de l'ester aromatique d'acide cyanique dans le solvant inerte se sépare aisément en une phase organique et en une phase aqueuse. On peut récupérer ltes- ter aromatique d'acide cyanique à partir de la phase organique après lavage extractif à l'eau et distillation du solvant. Le procédé se prête particulièrement bien à un mode opératoire continu. L'invention est illustrée mais non limitée par les exemples suivants. Les pourcentages indiqués dans les exemples sont expri més en poids. Exemple 1. Dans un récipient d'une capacité d'un litre, muni d'un agitateur à pale plane (pale plane de 10 cm2), on refroidit à +50C. des solutions de 20 g. de chlorure de cyanogène dans des charges de 400 g. de différents solvants organiques et l'on ajoute à chaque solution, 0,1 g. de triéthylamine. Puis, on ajoute goutte à goutte une solution refroidie à 50C. de 20 g. de bisphénol A, 7,3 g. de Na0H et 500 ml. d'eau distillée. Cette addition demande une période de 30 minutes sous agitation à différentes vitesses de rotation, tandis que l'on fait barboter de l'azote comme gaz inerte, la température étant maintenue à 5 C. par refroidissement extérieur tandis que la valeur du pH de l'émulsion est maintenue à 5-6. Au terme de l'addition goutte à goutte et de l'agitation, l'émulsion laiteuse se sépare en deux phases.On lave la phase organique avec 3x200 ml. d'eau distillée, puis on élimine le solvant à une température inférieure à 65 C. sous environ 100 mm. Hg. La masse fondue rési- duelle commence à cristalliser soudainement. Le 2,2-bis-(4-cyanatophényl)-propane- très pur fond à 820G. et possède un indice de réfraction n90 de 1,5385. Les déviations D dans les indices de réfraction constituent une bonne indication de la présence d'impuretés. Par exemple des valeurs de 1,5390 indiquent une teneur en impuretés allant jusqu'à 0,2 i. (Voir tableau I ci-après.) Exemple 2. Dans un récipient de 1 litre muni d'un agitateur à pale plane (pale plane de 10 cm), on refroidit à 50C. des solutions de 40 g. de chlorure de cyanogène dans 800 ml, de chlorure de méthylène et on ajoute à chaque solution 0,2 g. de triéthylamine. Les solutions refroidies à 50C. des phénols cités au tableau 2 sont alors ajoutées goutte à goutte tout en agitant à 600 t/min. en une période de 30 min., temps durant lequel on fait barboter de l'azote comme gaz inerte, la température étant maintenue à 50C. par refroidissement extérieur.Les mélanges de réaction sont traités comme à l'ex. 1. 2,2-bis-(4-cyanatophényl)-propane 82 C 1,5385 Essai n Solvent Vitesse d'agitation Rendement en % Indice de en tours/minute sur la base P.F. C réfraction Remarques théorique du bisphénol A nD90 1 toluène 1200 100 82 1,5385 2 toluène 600 98,5 75-80 1,5412 + 0,3 g. de Erkantol Bx 3 Chorure de = émulsifiant méthylène 600 100 82 1,5385 = acide di-nbutylnaphtalène-l-sulfonique Tableau 1. *)Sur la base du composé phénolique. Essai n Solution aqueuse de phénolate Indice de % de OCN Rendemment Remarques réfraction % *) nD90 Trouvé Théorique 1 32,8 g.de phénol + 14,7 g. 1,5118 35,4 35,4 94,4 liquide clair de NaOH + 1000 g. de H2O 2 64,2 g. de 2,2-bis-(3,5- décomp. 19,9 20,2 99,5 cristaux clairs dichloro-4-hydroxy phényl)-propane +14,7 g. de NaOH + 1000 g. de H2O 3 37 g. de 11,1-bis-(4- 1,5622 26,4 25,9 97,3 masse fondue hydroxy-phényl)-cyclo jaunâtre hexane + 16,4 g. de NaOH + 1000 g. de H2O Tableau 2. Exemple 3. Dans un récipient équipé d'un agitateur et refroidi à l'eau avec trop-plein latéral, on émulsifie continuellement et intensément 840 g/heure d'une solution de chlorure de cyanogène/chlorure de méthylène (à 5 % en poids de chlorure de cyanogène, 0,05 % de triéthylamine) à 5 C. avec 1.054 g/heure d'une solution aqueuse de bisphénolate de sodium (3,8 % de bisphénol A, 1,4 % de NaOH, 0,05 ,0 de triéthylamine). Pour parfaire la réaction, on fait passer le mélange à travers deux autres récipients à trop-plein refroidis à l'eau. Le temps de séjour total est d'environ 15 minutes. On recueille alors le mélange dans un récipient de verre dans lequel il se sépare en deux phases liquides. On traite la phase organique conformément à l'exemple 1. Le 2,2-bis-(4-cyanatophényl)-propane obtenu fond à 82 C. et possède un indice de réfraction ND90 de 1,5385. Rendement : 99 ç Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs et/ou procédés qui viennent d'etre décrits uniquement à titre d'exemples illustratifs sans sor- tir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS. 1. Procédé de production d'esters aromatiques d'acide cyanique répondant à la formule R - (OCN)n dans laquelle R représente un ou plusieurs radicaux aromatiques éventuellement substitués qui sont attachés l'un à l'autre par au moins un membre choisi dans le groupe consistant en une liaison directe, -O- -CO-, -S-, -S02- ou des ponts hydrocarbonés bivalents et n peut être un nombre de 1 à 5, caractérisé en ce qu'on fait réagir une solution aqueuse correspondante de phénolate avec de lthalogénure de cyanogène dissous dans des solvants organiques, la réaction étant effectuée en présence de quantités catalyti- ques d'une amine tertiaire dans un système fortement dispersé sous forme d'une réaction & la surface limite de deux phases. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on effectue la réaction à O - 100C. dans une gamme de pH neutre à faiblement acide. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on utilise des solutions aqueuses de phénolate contenant 3 à 10 % en poids de phénolate. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on effectue la réaction en présence d'un excès d'halogénure de cyanogène. 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on effectue la réaction en présence de 0,01 à 10 i en poids d'une amine tertiaire par rapport à la quantité totale du composant phénolique. 6. Esters aromatiques d'acide cyanique obtenus par le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5.