Brevet FR2475535A1 — publié le 19810814

PROCEDE DE PREPARATION DE CHLORURES D'ARYLE La présente invention a pour objet un procédé de préparation de chlorures d'aryle. Elle concerne plus particulièrement un procédé de préparation de chlorures d'aryle a partir des amines primaires aromatiques correspondantes. Il existe dans l'art antérieur un procédé bien connu pour passer d'une telle amine a un tel chlorure. Ce procédé est connu sous le nom de réaction de Sandmeyer qui consiste dans une première étape a préparer le sel de diazonium de l'amine et dans une deuxième étape a décomposer le sel de diszonium avec du chlorure cuivreux en présence d'un excès d'acide chlorhydrique. La presente invention apporte un perfectionnement a ce procédé pour la préparation, notamment, de chlorures de formule générale à partir de l'amine de formule générale dans laquelle A représente au moins un atome d'hydrogène ou un groupement électrodonneur comme, par exemple, les groupements alkyle, aryle, alkoxy et aryloxy ayant de 1 à 12 atomes de carbone, et B reprUsente au moins un atome d'hydrogène ou un groupement Clectroattracteur comme par exemple les radicaux halogéno, NO2 , C 2ll , CO2 alkyl , NH2 , CF3 , S03H > OH et CN. Parmi les composés de formule (I) qui peuvent être obtenus selon le procédé de l'invention, il faut particulièrement mentionner les composés de formule ou A a la signification précédente, qui sont utilisés notamment, en tant qu'intermédiaires de synthèse pour la préparation de composés a activité pesticide.Parmi ces composés (Ia), il faut tout particulièrement mentionner le dichloro-2,6 toluène, de formule : La présente invention a donc pour objet un procédé de préparation de chlorures d'aryle a partir de l'amine primaire aromatique correspondante, selon lequel, dans une première étape, on prépare par actIon d'une solution aqueuse d'acide nitreux le sel de diazonium de l'amine primaire et dans une deuxième étape, on chauffe le sel de diazonium en présence de chlorure cuivreux en solution aqueuse et d'acide chlorhydrique, le procédé étant caractérisé en ce que l'on effectue la deuxième étape en présence, en outre, de fer métallique et/ou d'au moins un sel de fer (II). Le sel de fer (II) est choisi de préférence parmi le groupe comprenant : l'acétate ferreux, le bromure ferreux, le carbonate ferreux, le chlorure ferreux, le nitrate ferreux, l'oxalate fer-reux, le sulfate ferreux, le thiosulfate ferreux...... On utilise encore plus préférentiellement : le chlorure ferreux. Je sel de fer (II) est utilisé, de préférence, en quantité telle que le rapport molaire du chlorure cuivreux au sel de fer (II) est supcrieur a O et inférieur ou égal à environ 10. Encore plus préfêrentiellement, ce rapport est compris entre environ 0,1 et environ 5. Le fer métallique est utilisé, de préférence, sous forme de tiges présentant une surface d'au moins 5 cm2 par litre de solution réactionnelle. Encore plus préférentiellement cette surface est d'ais moins 15 cm2 par litre de solution réactionnelle. Ces surfaces peuvent etre encore abaissées quand le fer métallique est utilisé conjointement avec au moins un sel de fer (II). lin des avantages du procédé selon l'invention est que la quantité de chlorure cuivreux a utiliser est notablement diminuée par rapport à l'art antérieur. Ceci est d'un grand intéret pratique dans la mesure où, d'une part, le chlorure cuivreux est un produit onereux, et d'autre part, il représente un facteur important de pollution. On utilise en effet, selon l'invention, de préférence, le chlorure cuivreux en quantité telle que le rapport molaire du chlorure cuivreux au sel de diazonium dérivé de l'amine de formule (II) est compris entre environ 0,01 et environ 0,7. On préfère utiliser un rapport compris entre environ 0,02 et environ 0,3 alors que dans l'art antérieur il fallait une quantité de chlorure cuivreux approximativement stoechiométrique. La première étape est, de préférence, conduite à une température comprise entre - 100C et 100C et plus préférentiellement entre O et 50C. On opère généralement à pression atmosphérique bien que des pressions supérieures ou inférieures à la pression atmospherique ne soient pas exclues. Comme cela est bien connu, on prépare le sel de diazonium de l'amine primaire aromatique en mettant en oeuvre une solution aqueuse de nitrite de potassium ou de nitrite de sodium et de l'acide chlorhydrique. On utilise préférentiellement par mole d'amine mise en jeu due 1 a 10 moles de flCl environ (et encore plus préférentiellement de 2 à 5 moles) et environ 1 mole de nitrite de sodium ou un léger excès. La quantité d'eau à utiliser est celle nécessaire à ce que le sel de diazonium reste à l'tat dissous. Cette quantité varie en Eonction du produit de repart. Il est important de conserver la solution obtenue entre O et 100C, de préférence entre 0 et 50C pour la mettre en oeuvre telle quelle dans la deuxième étape, pour des raisons de stabilité du sel de diazonium. Cette deuxième étape est conduite à une température de préférence comprise entre environ 60 et environ 1080C, point d'ébullition du mélange azéotropique HCl - H20. Plus particulièrement encore, on opère à 70 - 90du. On opère généralement à pression atmosphérique bien que, dans cette étape aussi, des pressions supérieures ou inférieures à la pression atmosphérique ne soient pas exclues. La quantité minimum d'acide chlorhydrique à mettre en oeuvre est celle nécessaire à la solubilisation du chlorure et du sel de fer (II) quand ce dernier est utilisé. On utilise, de préférence, une solution aqueuse d'acide chlorhydrique à 30 - 40 %. la deuxième étape est, de préférence, conduite par introduction lente du sel de diazonium sur un pied de cuve constitué d'une solution chlorhydrique de chlorure cuivreux contenant le fer métallique et/ou le sel de fer (Il). Le produit de la réaction est éliminé de la masse réactionnelle en continu, par exemple par distillation azéotropique, de préférence sous une légère dépression permettant de maintenir le pied de cuve à 70 - 900C. On peut également opérer par décantation, donc sous pression normale. Le produit de la réaction est ensuite purifié selon les techniques bien connues de lihomme de l'art. D'autres avantages et caractéristiques de 1 invention apparaitront plus clairement a la lecture des exemples suivants qui ne saiiraient etre interprêtés comme limitant de façon quelconque l'invention. Exemple 1 l > réparation de dichloro-2,6 toluène à partir d'amino-9 chloro-6 toluène. ,1) Préparation du sel de diazonium. Ikins un rLactellr de 70 litres, double enveloppe, équipé d'une agi station, on charge 1E,250 kg (116,45 moles) d'acide chlorhydrique 26% et 4,245 kg (30 moles) d'amino-2 chloro-h toluène. La -masse rtactionnelle est alors retroidie à + 50C par une circulation de saumure, et on introduit en cinq heures une solution de nitrite de sodium (2,175 kg, 31,5 moles dans 5,5 litres d'eau). On laisse la réaction se poursuivre pendant une heure, la fin est déterminée par des tests au papier iodo-amidoné. b) Décompositon du sel de diazonium. Dans un bouilleur de 50 litres, en acier verré, équipé d'une agitation et d'un système de décantation en continu en fond de réacteur, on charge 4,740 kg (26,2 moles) d'acide chlorhydrique 20 Z et 0,450 kg (4,54 moles) de chlorure cuivreux. On ajoute à cette masse reactioiitielle 100 grammes de fer métallique. Dans cette solution chauffée à 80 C-85 C, on introduit sous agitation en 5 h 30 la to talité de la solution du sel de diazonium préparée à l'exemple 1, partie a). Le dichloro-2,6 toluène formé est éliminé par décantation.Après lavage avec de l'acide sulfurique concentré et froid, puis avec de l'eau jusqu a neutralité et séchage avec du chlorure de calcium, on obtient après distillation sous pression réduite (Eb13 = 8O0C), 4,291 kg de dichloro-2,6 toluène. Le rendement en dichloro-2,6 toluène est de 88,8 . Exemple 2 : Préparation de dichloro-2,6 toluène à partir d'amino-2 chloro-6 toluène. a) Préparation du sel de diazonium. Dans un réacteur double enveloppe équipé d'une agitation et d'un réfrigérant droit, on charge 550 g (3,92 moles) d'acide chlorhydrique 26 % et 141,5 g (1 mole) d'amino-2 chloro-6 toluène. La masse réactionnelle étant alors refroidie à 0,+50C par une circulation de saumure, on introduit, en une heure environ une solution de nitrite de sodium (1,04 mole, 72 g dans 200 ml d'eau). On laisse la réaction se poursuivre sous agitation pendant une heure environ. La solution est claire et limpide, et la fin de réaction est déterminée par des tests au papier iodo-amidoné. b) Décomposition du sel de diazonium. Dans un réacteur en verre double enveloppe, muni d'une agitation, d'une ampoule de coulée et d'un réfrigérant et équipé en fond d'une prise d'échantillon, on charge 160 g (0,88 mole) d'acide chlorhvdrique 20 %, 15 g (0,15 mole) de chlorure cuivreux, et 27,81 g (0,15 note) de chlorure ferreux cristallisé avec quatre molécules d'eau. Dans cette masse réactionnelle chauffée - 8ü"C, on introduit sous agitation en deux heures 950 g de la solution du- sel de dia zonlun préparée à l'exemple 2, partie a. Le dichloro-2,6 toluène formé est éliminé de la masse réactionnelle par décantation. Après lavage à l'eau, séchage sur du sulfate de sodium et distillation sous pression réduite (Eb13 = 800C), on obtient 129,1 g de dichloro-2,ó toluène. Le rendement en dichloro-2,6 toluène est de 80,2 7o Exemple comparatif on répète l'exemple 2, mais en l'absence de chlorure ferreux lors de la réaction de decompostion du sel de diazonium. Dans ces conditions, on obtient par distillation sous pression réduite 118,5 g de dichloro-2,6 toluène. Le rendement en dichloro-2,6 toluène est-de 73,6 %. Exemple 3 : Préparation de dichloro-2,6 toluène a partir d'amino-2 chloro-6 toluène. a) Préparation du sel de diazonium. Le sel de diazonium est préparé selon le mode opératoire décrit dans la partie a) de l'exemple 2. La réaction est effectuée sur une mole d'amino-2 chloro-6 toluène. b) Décomposition du sel de diazonium. Dans un réacteur en verre double enveloppe, muni d'une agitation d'une ampoule de coulée et d'un réfrigérant droit, on charge 114 g (0,88 mole) d'acide chlorhydrique 28 %, 3,75 g de chlorure cuivreux (0,0375 mole), (7,45 g) (0,0375 mole) de chlorure ferreux cristallisé avec quatre molécules d'eau. Dans cette masse réactionnelle chauffée à 80 - 850C, on introduit sous agitation en deux heures la solution du sel de diazonium préparée à la partie a). Le dichloro-2, 6 toluène formé est éliminé de la masse réactionnelle par décantation en continu. Après lavage à l'eau, séchage sur du sulfate de sodium, on effectue une distillation sous pression réduite. le dichloro-2,6 toluène obtenu est analysé par chromatographie en phase gazeuse. On obtient 128,6 g (0,80 mole) de dichloro-2,t toluène. Le rendement est de 80 Z. Exemple comparatif : On opère comme dans l'exemple 3, mais sans ajouter de Fe Cl2 > 4 H20. On ohtient 64,7 g (0,4 mole) de dichloro-2,6 toluène soit un rendement de 40 z. Exemple 4 i 8 : Préparation de dichloro-2,6 toluène à partir d'amino-2 chloro-6 toluène. Dans ces exemples, l'influence du rapport cuivre sur fer sur le rendement de la réaction est étudié. a) Préparation du sel de diazonium. isins les exemples, le sel de diazonium est preparé selon le mode opératoire Décrit dans la partie a) de l'exemple 2. La réaction est effectuée sur une mole d'amino-2 chloro-6 toluène. h) Décomposition du sel de diazonium. li un réacteur en verre double enveloppe, muni d'une agitation, d'une ampoule de coulée et d'un réfrigérant droit, on charge 114 g (0,88 mole) d'acide chlorhydrique 28 Z, la quantité de chlorure cuivreux et la quantité de chlorure ferreux cristallisé avec quatre molécules d'eau indiquées dans le tableau 1. Dans cette masse réactionnelle chauffée a 80 - 850C, on introduit sous agitation en deux heures la solution du sel de diazonium préparée a la partie a). Le dichloro-2,6 toluène formé est éliminé de la masse réactionnelle par décantation. Après lavage à l'eau, séchage sur du sulfate de sodium, on effectue une distillation sous pression réduite.Le dichloro-2,6 toluène obtenu est analysé par chromatographie en phase vapeur. Les résultats sont donnés dans le tableau 2. Exemple 9 : Préparation de chlorobenzène à partir d'aniline. a) Préparation du sel de diazonium. I)ans un réacteur en verre double enveloppe équipé d'une agitation et d'un réfrigérant droit, on charge 910 g (6,5 moles) d'acide chlorhydrique 26 % et 139,6 g (1,5 mole) d'aniline. La masse réactionnelle est alors refroidie à 0, +50C par une circulation de saumure et on introduit en une heure une solution de nitrite de sodium (1,58 mole , 109 g , dans 700 ml d'eau). On laisse le réaction se poursuivre sous agitation pendant une heure environ. La solution claire et limpide est engagée dans la réaction de décomposition. b) Décomposition du sel de diazonium. flans un réacteur en verre double enveloppe, muni d'une agitation, d'une ampoule de coulée et d'un réfrigérant droit, on charge 114 g (0,88 mole) d'acide chlorhydrique 28 Z, 5,58 g (0,0563 mole) de chlorure cuivreux et 11,19 g (0,0563 mole) de chlorure ferreux cristallisé avec quatre molécules d'eau. La masse réactionnelle est cliauf fée à 80 - 85 C et on introduit sous agitation en deux heures la solution du sel de diazonium préparée à la partie a). Le chlorobenzène formé est éliminé de la masse réactionnelle par entrainement à la vapeur. Après decantation, séchage sur du sulfate de sodium, et distillation (Ebll0 = 750C) on obtient 83,2 g de chlorobenzène. Le rendement en chlorobenzène est de 49,3 Z. Exemple comparatif : On répète l'exemple 9, mais en l'absence de chlorure ferreux lors de la réaction de décomposition du sel de diazonium. Dans ces conditions, on obtient par distillation sous pression réduite 65,1 g de chlorobenzène. Le rendement en chlorobenzène est de 38,5 %. Exemple 10 : Préparation de chloro-4 toluène a partir de méthyl-4 aniline. a) Préparation du sel de diazonium. Dans un réacteur en verre double enveloppe équipé d'une agitation et d'un réfrigérant droit, on charge 910 g (6,5 moles) d'acide chlorhydrique 26 Z et 160,7 g (1,5 mole) de méthyl-4 aniline. La masse reactionnelle est alors refroidie a 0,+ 50C par une circulation de saumure et on introduit en une heure une solution de nitrite de sodium (1,58 mole - 109 g dans 300 ml d'eau). On laisse la réaction se poursuivre sous agitation pendant une heure environ. La solution du sel de diazonium limpide et peu colorée, est engagée dans la réaction de décomposition. b) Décomposition du sel de diazonium. Dans un réacteur en verre double enveloppe muni d'une agitation, d'une ampoule de coulée et d'un réfrigérant droit, on charge 114 g (0,88 mole) d'acide chlorhydrique 28 %, 5,58 g (0,0563 mole) de chlorure cuivreux et 11,19 g (0,0563 mole) de chlorure ferreux cristallisé avec quatre molécules d'eau. La masse réactionnelle est chauffée à 80 - 850C et on introduit sous agitation en deux heures la solution du sel de diazonium préparée à la partie a). Le chloro-4 toluène formé est éliminé de la masse réactionnelle par entraînement à la vapeur. Après décantation, séchage sur sulfate de sodium et distillation sous pression réduite (Ebl8 = 540C), on obtient 66,8 g de chloro-4 toluène. Ie rendement en chloro-4 toluène est de 35,3 %. Exemple comparatif On repete l'exemple 10, mais en l'absence de chlorure ferreux lors de la réaction de décomposition du sel de diazonium. Dans ces conditions, on obtient par distillation sous pression réduite 58,4 g de chloro-4 toluène. Le rendement en chloro-4 toluène est de 30,8 %. Exemple 11 : Préparation de chloro-2 méthoxybenzène à partir de méthoxy-2 aniline. a) Préparation du sel de diazonium. Dans un réacteur en verre double enveloppe, équipé d'une agitation et d'un réfrigérant droit, on charge 600 g (4,3 moles) d'acide chlorhydrique 26 Z et 123,15 g (1,2 mole) de méthoxy-2 aniline. La masse réactionnelle est alors refroidie a 0,+50C par une circulation de saumure et on introduit en une heure une solution de nitrite de sodium (1,24 mole - 86 g dans 200 ml d'eau). On laisse la réaction se poursuivre sous agitation pendant une heure environ. La solution du sel de diazonium, fortement colorée est engagée dans la réaction de décomposition. b) Décomposition du sel de diazonium. Dans un reacteur en verre double enveloppe muni d'une agitation, d'une ampoule de coulée et d'un réfrigérant droit, on charge 141 g (1,09 mole) d'acide chlorhydrique 28 Z, 4,45 g (0,045 mole) de chlorure cuivreux et 8,94 g (0,045 mole) de chlorure ferreux cristallisé avec quatre molécules d'eau. Dans la masse réactionnelle, chauffée à 80-850C, on introduit en deux heures sous agitation la solution de sel de diazonium préparée à la partie a). Le chloro-2 methoxy-benzène formé est éliminé de la masse réactionnelle par entrainement à la vapeur, décantation et séchage sur du sulfate de calcium. On obtient ainsi 85,4 g de chloro-2, méthoxy-benzène. Le rendement en chloro-2 methoxy-benzène est de 50 t. Exemple comparatif : On répète l'exemple 11, mais en l'absence de chlorure ferreux lors de la réaction de décomposition du sel-de diazonium. Dans ces conditions, on récupère 60,7 g de chloro-2 méthoxy-benzène, ce qui donne un rendement de 35,5 t. TABLEAU 1 Conditions de décomposition Dichloro-2,6 toluène Exemples CuCI FeCl2,4H2O Cu Fe g mole R Z g mole g mole 4 3,75 0,0375 64,7 0,40 40,1 5 3,75 0,0375 14,91 0,075 0,5 130 0,80 80,7 6 3,75 0,0375 7,45 0,0375 1 128,6 0,80 79,9 7 3,75 0,0375 3,727 0,0187 2 127,8 0,79 79,4 8 3,75 0,0375 1,491 0,0075 5 61 0,38 38 REVENDICATIONS 1. Procédé de préparation de chlorures d'aryle a partir de l'amine primaire aromatique correspondante, selon lequel, dans une première étape, on prépare par action d'une solution aqueuse d'acide nitreux le sel de diazonium de l'amine primaire et dans une deuxième étape, on chauffe le sel de diazonium en présence de chlorure cuivreux en solution aqueuse et d'acide chlorhydrique, le procédé étant caractérisé en ce que l'on effectue la deuxième étape en présence, en outre, de fer métallique et/ou d'au moins un sel de fer (II). 2, Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le sel de fer (II) est choisi parmi le groupe comprenant l'acétate ferreux, le bromure ferreux, le carbonate ferreux, le chlorure ferreux le nitrate ferreux, l'oxalate ferreux, le sulfate ferreux, le thiosulfate ferreux..... 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le sel de fer (Il) est le chlorure ferreux. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le sel de fer (II) est utilisé en quantite telle que le rapport molaire du chlorure cuivreux au sel de fer (II) est supérieur à O et inférieur à environ 10. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le rapport est compris entre environ 0,1 et environ 5. 6. Procédé selon la revendication l,caractérisé en ce que le fer métallique est utilisé sous forme de tiges présentant une sur 2 face d'au moins 5 cm par litre de solution réactionnelle. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la surface est supérieure à 15 cm Par litre de solution réaction nelle. 8. Application du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes à la préparation de dichloro-2,6 toluène a partir d'amino-2, chloro-6 toluène.