Brevet FR2348181A1 — publié le 19771110

La présente invention concerne un procédé pour préparer des hydroxycétones et plus particulièrement un procédé pour préparer des hydroxycétones en faisant réagir des halogénures d'acides carboxyliques avec des phénols dans l'acide fluorhydrique liquide. A ce jour on pouvait uniquement préparer l'échelle industrielle les hydroxycétones qui sont couramment utilisées dans l'industrie pharmaceutique (pour la synthèse de vasodilatateurs) ou pour la production d'agents de protection des végétaux, à partir des esters d'acides phénolcarboxyliques correspondants par réarrangement de Frisa dans le nitrobenzène avec le trichlorure d'aluminium (voir Méthoden der praparativen organischen Chemise Houben Weyl 7/2a Ketone I (1973), 379). On ne peut appliquer facilement à des phénols une acylation de Friedel-Crafts avec des chlorures d'acides carboxyliques, comme on le fait normalement pour les composés aromatiques. Par conséquent.à ce jour on prépare actuellement à l'échelle industrieDe les hydroxycétones selon un réarrangement de Fries en faisant réagir les esters d'acides phénolcarboxyliques correspondants dans le nitrobenzène avec du trichlorure d'aluminium à températures élevées. Malheureusement ce procédé présente des inconvénients considérables. Pour produire les hydroxycétones on doit tout d'abord former selon une réaction séparée le phénol-ester correspondant. A l'échelle industrielle, on ne peut obtenir le réarrangement de ce phénol-ester en hydroxycétone qu'avec des rendements très médiocres (environ 50 %). Un facteur dont on doit tenir compte est que cette réaction ne conduit jamais à un seul composé, mais à des mélanges d'isomères constitués des o-et p-hydroxycétones qui sont très difficiles à séparer. Cependant, comme on utilise rarement le mélange des isomères et qu'un seul des composés formés est nécessaire, ce procédé est non économique. Bien qu'on puisse effectuer le réarrangement dans le nitrobenzène à des températures relativement basses en favorisant la formation des composés p-hydroxy, les rendements et les conversions obtenus sont de façon correspondante plus faibles. Des températures relativement élevées accroissent le taux de conversion aux dépens des composés de type p-hydroxy, si bien qu'il se forme essentiellement des o-hydroxycétones. En plus de ces rendements peu satisfaisants, la réaction dans le nitrobenzène avec le trichlorure d'aluminium pose d'autres problèmes. Souvent la réaction est explosive et l'utilisation du trichlorure d'aluminium sensible à I'hydrolyse pose des difficultés techniques. De plus on ne peut recycler ou réemployer le nitrobenzène qu'apres un traitement tres coûteux du mélange réactionnel. L'invention a pour objet un procédé simple et économique de préparation des hydroxycétones. Selon le procédé de l'invention, on prépare des hydroxycétones correspondant a la formule générale où chacun des symboles R représente indépendamment un radical alkyle ou alcoxy comportant jusqu'à 18 atomes de carbone, inerte vis- & vis de l'acide chlorhydorique, un radical halogéno, un radical nitro, un radical alcinyle en C4 formant un second cycle aromatique ou un radical alkyle perfluoré comportant 1 à 5 atomes de carbone, R1 représente un radical alkyle ou aryle comportant jusqu'a 12 atomes de carbone, un radical aralkyle comportant jusqu'à 14 atomes de carbone, un radical alkyle perfluoré ou un radical aryle perfluoroalkyl-substitué comportant 1 à 12 atomes de carbone, ou le radical m est égal à zéro, 1 ou 2 et n est égal à 1 ou 2, caractérisé par le fait que l'on fait réagir un phénol correspondant à la formule générale où R, m et n ont la mEme définition que prdeédemment, dans de l'acide fluorhy- drique liquide avec un halogénure d'acide carboxylique correspondant a la formule générale où R a la même signification que le symbole R ou représente un radical ou tau y est un nombre entier de 1 à 6) et X represente un racinai nalogeno. L'invention concerne également des hydroxycétones de formule générale où R représente un radical alkyle perfluoré C F2n+l (où n est un nombre entier n de 1 à 5) ou un atome d'hydrogbne, sous réserve que,si R -représente un atome d'hydrogène, RI représente un radical perfluore, R1 représente un radical alkyle, aryle, alkyle perfluoré ou aryle perfluoro alkyle-substitue comportant 1 à 12 atomes de carbone, m est égal à zéro, 1 ou 2 et n est égal à 1 ou 2. la demanderesse a découvert que de façon surprenante on peut obtenir les hydroxycétones et en particulier les p-hydroxycétones avec d'excellents rendements et un degré de pureté élevé des produits finals, à condition de faire réagir directement les phénols avec les halogénures d'acides carboxyliques correspondants dans l'acide fluorhydrique liquide. La température ordinaire suffit généralement pour que la réaction steffectue. Des substances de départ convenant dans le procédé de l'invention sont des halogénures d'acides carboxyliques aliphatiques et aromatiques tels que par exemple le chlorure d'acétyle, le chlorure de propionyle, le fluorure d'octanoyle, le chlorure de benzoyle, le chlorure d'oxalyle, le chlorure de succinoyle, le chlorure de chloro-3 benzoyle, le fluorure de m-trifluorobenzoyle, CF3COF, C2F5COCl C7FlsCOCl, C7F15COF, le chlorure de chloro-3 benzoyle, C4FgCH2COCl ou le chlorure de B-phénylpropionyle. Le composant phénolique peut-4tre par exemple. le phénol, l'hydroquinone, le pyrocatéchol, le résorcinol, l'o-,m- ou p-cholorophénol, I'o-, m- ou p-crésol, le m-nitrophénol, le gaïacol, le m-méthoxyphénol, le chloro-7 naphtol-2, le naphtol-2, le méthyl-4 résorcinol et le o, m, p-trifluorohydroxybenzène. On effectue la réaction de l'invention dans de l'acide fluorhydrique liquide. Onpeut utiliser de l'acide fluorhydrique de qualité ordinaire du commerce. Cependant la teneur en eau ne doit pas dépasser 5 / en poids. On met en pratique le procédé de l'invention d des températures de -20 à 150 C, de préférence de O à 100"C. la durée réactionnelle est généralement comprise entre 10 minutes et environ 10 heures. On peut effectuer la réaction sous la pression ordinaire ou s'il est nécessaire sous pression élevée (jusqu'à environ 30 bars. manométriques). Le rapport molaire de l'acide fluorhydrique au phénol peut être compris entre environ 1 et 100. Le rapport du phénol à l'halogénure d'acide peut être compris entre environ 1,1 et 0,5. Un mode opératoire possible du procédé de l'invention est le suivant On introduit le composant phénolique dans un récipient susceptible d'être chauffé, muni d'un agitateur et convenant au travail sous pression puis on introduit lentement l'acide fluorhydrique en agitant. On introduit ensuite l'halogénure d'acide carboxylique dans le mélange à la température ordinaire et, après un certain temps, on verse l'ensemble du mélange dans de l'eau ou mieux de l'eau glacée. Comme l'hydroxycétone formée est insoluble ou pratiquement insoluble, on peut la séparer et la sécher après lavage à l'eau fraîche. On peut également traiter le mélange réactionnel obtenu selon le procédé de l'invention en séparant l'acide fluorhydrique du produit réactionnel par distillation. Dans ce dernier cas on peut recycler dans le procédé l'acide fluorhydrique ainsi récupéré. Selon une autre variante du procédé de l'invention on peut effectuer la réaction à température élevée et sous pression élevée en réduisant de façon correspondante la durée de réaction. On peut éliminer de façon connue l'hydracide halogéné formé lors de la réaction (acide chlorhydrique dans le cas de chlorures d'acides carboxyliques) par exemple par lavage ou par distillation éventuellement sous pression élevée. L'invention est illustrée par les exemples non limitatifs suivants dans lesquels les pourcentages sont exprimés en poids sauf indications contraires. Exemple 1 On introduit 282 g de phénol dans un autoclave à agitation de 3 litres et on les dissout dans 1 000 ml d'acide fluorhydrique anhydre liquide en agi tant à la température ordinaire, puis on ajoute lentement,en an 15 minutes, 234g de chlorure d'acétyle. De l'acide chlorhydrique est immédiatement libéré sous l'effet de la transhalogénation initiale du chlorure d'acétyle par l'acide fluorhydrique. Il est préférable de séparer en continu l'acide chlorhydrique de l'acide fluorhydrique etsdu chlorure d'acétyle entraînés ou du chlorure d'acétyle entraîné sous une légère surpression constante en utilisant un réfrigérant à reflux au fur et à mesure de l'addition du chlorure d'acétyle. Lorsque l'addition est achevée, on agite le mélange réactionnel pendant 5 heures à la température ordinaire, puis. on en verse la totalité dans 3 litres d'eau glacée pour obtenir la p-hydroxyacétophénone avec un rendement de 95 % et une pureté de 96 % (en plus de 2,7 % d'o-hydroxyacétophénone). Exemple 2 On reprend le mode opératoire et les conditions de l'exemple 1 si ce n'est qu'on utilise 276 g de chlorure de propionyle. On traite le mélange réactionnel en chassant l'acide fluorhydrique par distillation sans réaction préalable avec liteau glacée On obtient ainsi la p-hydroxyphényl-l propanone-l pure à 97,2 % avec un rendement de 96 /0. Exemple 3 On reprend le mode opératoire et les conditions de exemple 1 si ce n'est qu'on utilise le chlorure de benzoyle au lieu du chlorure d'acétyle. On obtient l'hydroxy-4 benzophénone avec un rendement de 98 % et une pureté de 94,8 7.. Exemple 4 On introduit 94 g (1 mole) de phénol dans un autoclave de 3 litres muni d'un agitateur et on les dissout en agitant dans 1 000 ml d'acide fluorhydrique liquide déshydraté que l'on a refroidi à -100C,puis on fait réagir avec un mélange de fluorure de trifluoroacétyle et d'acide fluorhydrique (produit brut de l'électrofluoration), ce mélange étant introduit directement dans l'autoclave à partir d'un cylindre d'acier placé le robinet en bas. On ajoute également 110 g (0,95 mole) de fluorure de trifluoroacétyle. Après 2 heures de réaction à 100 C, on traite la totalité du produit réactionnel par distillation pour chasser l'acide fluorhydrique. Le résidu renferme 75 % de p-hydroxytrifluoroacétophénone selon les résultats de l'analyse infrarouge et de la résonance magnétique nucléaire (19F et 1H). Exemple 5 On mélange 192 g (immole) de fluorure de m-trifluorobenzoyle et 94 g (1 mole) de phénol, puis on place le mélange dans un autoclave. On ajoute à la solution 1 000 ml d'acide fluorhydrique refroidi anhydre provenant d'un récipient de stockage. On ferme l'autoclave, on crée une pression d'azote de 5 bars et on chauffe le mélange à 1000C pendant 6 heures en agitant. Après une nuit de refroidissement on verse le mélange sur 2 kg de glace et on isole le produit réactionnel sous forme d'un composé insoluble qu'on sépare par filtration, qu'on lave et qu'on sèche. On recueille de la m-trifluorohydroxy-4 benzophénone pure à 95 % avec un rendement de 92,1 Z. Exemple -6 On dissout 162 g (1 mole) de p-trifluorocrésol dans 1 000 ml d'acide Fluorhydrique anhydre dans un autoclave de 3 litres muni d'un agitateur, puis on fait réagir en agitant avec 82,5 g (1,05 mole) de chlorure d'acétyle on crée ensuite une pression d'azote de 3 bars absolus, puis on chauffe pendant 6 heures à 100 C. Lorsque la réaction est achevée, on refroidit le mélange pendant une nuit à la température ordinaire puis on le verse sur 2 kg de glace. On sépare le produit réactionnel insoluble par filtration, onle lave et on le sèche. On détermine le spectre infrarouge et le spectre de résonance magnétique nucléaire qui montrent la production d'acétyl-2 p-trifluorocrésol avec un rendement de 87,8 Z. Exemple 7 On introduit 94 g (1 mole) de phénol dans un autoclave de 3 litres muni d'un agitateur et on les dissout en agitant dans 1 000 ml d'acide fluorhydrique anhydre, puis on introduit 411 g (0,95 mole) de chlorure de perfluoro-octanwle. L'acide chlorhydrique qui se forme immédiatement s'échappe par la canalisation de régulation de la pression du réfrigérant. On crée ensuite une pression d'azote de 3 bars absolus et on fait réagir pendant 2 heures à 1000C, puis on refroidit pendant une nuit à la température ordinaire. On verse le mélange sur de la glace et on sépare par filtration le produit insoluble qu'on lave et qu'on sèche. Le spectre infrarouge et le spectre de résonance magnétique nucléaire (19F et 1H) montrent qu'on a obtenu l'hydroxyperfluoro-octanoylphénone avec un rendement de 98 X. Bien entendu diverses modifications peuvent etre apportées par l'homme de l'art aux dispositifs ou procédés qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. R E V E Nj D I C A T I O N S 1 - Procédé pour préparer des hydroxycétones de formule générale où R représente un radical alkyle ou alcoxy comportant jusqu'à 18 atomes de carbone, inerte vis-à-vis de l'acide fluorhydrique, un radical alkyle perfluoré comportant 18 5 atomes de carbone, un radical halogéno, un radical nitro ou un radical alcynyle en C4 formant un second cycle aromatique, R1 représente un radical alkyle ou aryle comportant jusqu'à 12 atomes de carbone, un radical araîkyle comportant jusqu'à 14 atomes de carbone, un radical perfluoroalkyle ou aryle perfluoroalkyl-substitué comportant 1 à 12 atomes de carbone, ou le radical m est égal a o, 1 ou 2 et n est égal à 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on fait réagir dans l'acide fluorhydrique liquide un phénol correspondant à la formule générale où R, m et n ont la méme définition que précédemment, avec un halogénure d'acide carboxylique de formule générale où R2 représente un radical alkyle ou aryle comportant jusqu'à 12 atomes de carbone, un radical aralkyle comportant jusqu'à 14 atomes de carbone ou les radicaux -C-X ou -(CH2) -C-X (où y est un nombre entier de 1 à 6), et y 0 O X représente un radical halogéno. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on fait réagir le phénol avec le chlorure d'acétyle. 3 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on fait réagir le phénol avec le chlorure de benzoyle. 4 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on fait réagir le phénol avec le chlorure de propionyle. 5 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on maintient la température de réaction entre environ O et environ 1000C et en ce que la pression est d'au plus 10 bars absolus. 6 - Hydroxycétones comportant des radicaux perfluoroalkyles, caractérisées en ce qu'elles correspondent à la formule générale où R représente un radical alkyle perfluoré, CnF2n+1 (où n a une valeur de 1 à 5), ou un atome dhydrogène,-sous réserve que, lorsque R représente un atome d'hydrogène, R représente un radical perfluoré, R1 représente un radical alkyle, aryle, alkyle perfluoré ou aryle perf1uoroalky1substitué comportant 1 à 12 atomes de carbone, m est égal à 0, 1 ou 2 et n est égal à 1 ou 2.