Brevet FR2479810A1 — publié le 19811009

La présehte invention concerne un procédé d'oxy- acétylation catalysée par le palladium de l'acétate de phé- nyle en acétoxyacétophénones. De façon générale, l'invention concerne la prépa- ration de diverses acétoxyacétophénones et notamment la conversion de l'acétate de phényle en acétoxyacétophénones avec un catalyseur au palladium en présence d'oxygène, d' anhydride acétique et d'acide acétique à température éle- vée et sous pression élevée. La présence d'un acétate mé- tallique ou d'un acide minéral en plus des matières pré- citées peut modifier la distribution des produits. Des acé- toxyacétophénones sont employées dans des compositions pharmaceutiques. La préparation d'acétate de phényle est décrite dans le brevet U.S. nO 4 156 783. On indique pages 934-935 de Preparative Organic Chemistry, publié par G. Hilgetag et Ao Martini, John Wiley & Sons, 1972, que l'acétylation de composés aromati- ques contenant des substituants donneurs d'électrons, com- me c'est le cas de l'acétate de phényle, produit presque exclusivement les composés ortho et para. Il est donc sur- prenant que le procédé de l'invention favorise la produc- tion de l'isomère méta. Selon Eberson et colle, Acta Chemica Scandinavia B30 (1976) 361-364, l' acétoxylation de l'acétophénone avec du palladium divalent et du peroxydisulfate de potassium produit des dérivés de type acétoxy avec la distribution suivante des isomères: ortho 1%, méta 77 %, et para 22 %o Comme indiqué, plus haut, le procédé de l'inven- tion consiste à faire réagir l'acétate de phényle en pré- sence d'acide acétique, d'anhydride acétique, d'oxygène et d'un catalyseur au palladium à température élevée et sous pression élevée pour produire des acétoxyacétophénones se- lon la réaction suivante: 0 0 O0-C-CHO3 O-C-CH3 ÉbC-CH3 +(CH3C0)20 3 + CH3C02H C-CH3 Il 3 O La présence facultative d'un acétate métallique ou d'un acide minéral, en plus des matières précitées, mo- difie la distribution des produits et des isomères. Cette réaction produit des hydroxyacétophénones et des diacétates de phénylène, en plus des acétoxyacétophénones. Les graphiques annexés illustrent l'effet de la concentration et de la nature de l'ion métallique sur la distribution des produits et desisanères. La figure 1 mon- tre l'effet de diverses concentrations d'acétate de sodium sur la distribution des produits; le graphique de gauche montre la distribution des acétoxyacétophénones dans le produit et le graphique de droite celle des diacétates de phénylène dans le produit. La figure 2 montre les effets de divers ions métalliques sur la distribution des produits et des isomères; le graphique de gauche montre la distri- bution des acétoxyacétophénones dans le produit, tandis que le graphique de droite illustre celle des diacétates de phénylène. Dans la présente description, on entend par "oxy- acétylation", l'addition, catalysée par le palladium, du radical acétyle, CH3-G-, à l'acétate de phényle en présence -C3 d'oxygène, dans les conditions dans lesquelles il ne se produit pas d'acétylation en l'absence d'oxygèie. Il est approprié de mettre en pratique le procédé de l'invention à une température d'oxyacétylation, c'est-.- dire à une température favorisant la formation d'acétoxyacé- tophénones. On préfère des températures élevées d'environ C à environ 250 C et mieux d'environ 1500C à environ 2000C. On applique également une pression d'oxyacétyla- tion. Des pressions réactionnelles d'au plus environ 103 bars manométriques sont préférées. La durée de la réac- tion varie dans une gamme étendue selon notamment les con- ditions opératoires, telles que par exemple les concentra- tions relatives des matières, les températures et les pressions utilisées. On peut également opérer encontinu. Il est souhaitable de faire réagir l'acétate de phényle en présence d'acide acétique et d'anhydride acé- tique. Il est souhaitable que l'anhydride acétique soit présent à raison d'environ 0,1 à environ 3 parties en poids et mieux de 0,3 à 1,5 partie en poids par partie en poids d'acétate de phényle utilisée. Le rapport molaire du cata- lyseur au palladium à l'acétate de phényle que l'on uti- lise est compris dans la gamme d'environ 0,0001 à environ 1 et mieux de 0,001 à 0,5. Dans le procédé d'oxyacétylation de l'invention on emploie de l'oxygène. La quantité d'oxygène est celle qui provoque une oxyacétylation, c'est-àdire la formation d'acétoxyacétophénones et d'autres composés, la formation des acétoxyacétophénones étant favorisée. Généralement, l'oxygène utilisé peut être contenu dans un gaz inerte, tel que l'azote, et sa concentration dans le mélange peut être élevée. Par exemple, comme indiqué dans les exemples, on a utilisé de façon efficace un mélange gazeux (air syn- thétique) contenant 21% d'oxygène et 79% d'azote. Le catalyseur au palladium est de façon souhai- table constitué d'alumine palladiée. On peut utiliser d'au- tres catalyseurs au palladium, par exemple l'acétate de palladium et du palladium fixé à d'autres supports, tels que par exemple charbon et silice, pour obtenir un mélange réactif. Comme sigalé plus haut, la présence éventuelle d'un acétate métallique ou d'un acide minéral peut modifier la distribution des produits. Parmi les acétates métalli- ques, on préfère ceux des métaux du groupe IA, c'est-à- dire de lithium, sodium, potassium, rubidium et césium. Lorsqu'on incorpore un acétate de métal du groupe IA au mélange réactionnel, la distribution des isomères se dé- place d'une proportion prédominante d'ortho-acétoxyacé- tophénone à une proportion prépondérante de méta-acétoxy- acétophénone. Ce phénomène est illustré graphiquement par la figure 2. Il est souhaitable que l'acétate métallique soit présent en une quantité égale à 1 à 200 fois celle du catalyseur. On peut citer comme exemples d'acides minéraux, l'acide nitrique, l'acide sulfurique, l'acide phosphorique et similaires. Comme le montrent les exemples, lorsqu'on ajoute de l'acide nitrique au mélange réactionnel (en l'absence d'acétate métallique), le produit obtenu est principalement constitué d'ortho-acétoxyacétophénone. Il est souhaitable que l'acide minéral soit présent à raison d'environ 0,5 à 5 mol par mol de catalyseur. De façon générale, le procédé de l'invention transforme l'acétate de phényle en une quantité importante d'acétoxyacétophénones et d'hydroxyacétophénones. La dis- tribution des isomères de l'acétoxyacétophénone et de l'hy- droxyacétophénone peut varier beaucoup selon notamment la concentration et la nature de l'acétate métallique ou de l'acide minéral utilisés. Le produit contient également di- verses petites quantités de diacétate de phénylène, de py- rocatéchol, d'hydroquinone, de résorcinol et de phénol. Les exemples non limitatifs suivants illustrent divers modes de réalisation de l'invention. EXEMPLES Voici un mode opératoire du procédé d'oxyacéty- lation de l'acétate de phényle suivant l'invention. Dans un autoclave à agitation en acier inoxydable, on introduit 4 192 mmol d'acide acétique, 508 mmol d'anhydride acétique, 946 mmol d'acétate de phényle et de l'alumine palladiée d 5 % (4,7 mmol de palladium). On chauffe le mélange ré- actionnel à 175eC sous azote (34,5 bars manométriques) puis on fait passer à travers le mélange de l'air synthé- tique (21% d'oxygène et 79% d'azote) pendant une heure un débit de 1 1/min (sous 34,5 bars manométriques). On opère sans acétate métallique. L'analyse quantitative est effectuée par chromatographie gazeuse d'un échantillon du mélange réactionnel, après séparation du catalyseur. Les résultats analytiques figurent dans le tableau I. TABLEAU I Rendement et distribution des isomères Produit* Rendement Isomères (%) mmol % Ortho Méta Para CH (OAM) 9,9 10 35,9 29,2 34,9 u 'r C6H4(OAc) (Ac) 59,8 C6H4(OH) (Ac) 16,3 C6H4(OH)2 13,5 81,8 16 >98 1,2 ,3 17,6 2,9 81,2 Ac désigne CH3-C- Les résultats du tableau I montrent qu'environ % du produit sont constitués d'acétoxyacétophénones avec une sélectivité d'environ 82% en l'isomère ortho. Plusieurs essais, pour déterminer l'effet de la nature et de la quantité de l'acétate métallique, sont ef- fectués de la façon suivante. On introduit dans un auto- clave de 300 ml, monté sur un chariot d'agitation, 1 040 mmol d'acide acétique, 127 mmol d'anhydride acétique, 235 mmol d'acétate de phényle, de l'alumine palladiée à 5% (1,175 mmol de palladium) et diverses quantités de diffé- rents acétates métalliques. L'air synthétique, employé, contient 21% d'oxygène et 79% d'azote sous une pression manométrique de 20,7 bars à 1750C. Les résultats sont il- lustrés par les figures 1 et 2; ceux de la figure 1 ont été obtenus avec diverses concentrations (indiquées sur le graphique) d'acétate de sodium. Le graphique de la fi- gure 2 a été obtenu avec 100 mmol de divers acétates mé- talliqueso Les courbes (graphique de gauche) de la figure 1 montrent que, lorsque la concentration de l'acétate métal- lique (acétate de sodium) s'accrolt, la distribution des isomères d'acétylation se déplace d'une concentration pré- dominante en ortho-acétoxyacétophénone vers une concentra- tion prédominante en méta-acétoxyacétophénone. Cependant, comme le montre le graphique de droite, on n'observe pas un tel déplacement des proportions dans le cas des isomères d'acétoxylation. Egalement, la figure 1 montre le pourcen- tage d'acétylation, c'est-à-dire la quantité de produits d'acétylation formés, divisée par la quantité totale des produits d'acétylation et des produits d'acétoxylation (x 100) qu'on observe dans les conditions décrites. La courbe des pourcentages d'acétylation montre qu'au moins environ 84% du produit formé proviennent de l'acétylation. Les courbes (graphique de gauche) de la figure 2 montrent que, si le numéro atomique de l'ion métallique s'élève, la distribution des isomères d'acétylation se déplace d'une proportion prédominante de l'ortho-acétoxy- acétophénone à une proportion prédominante de la méta-acé- toxyacétophénone. La distribution des isomères d'acétoxy- lation se déplace d'une distribution à prédominance de 1' isomère ortho, vers une distribution à prédominance de l'i- somère para comme le montrent les courbes (graphique de droite) de la figure 2. Celle-ci montre également le pour- centage d'acétylation dans les conditions décrites. La courbe du pourcentage d'acétylation montre qu'au moins environ 65% du produit formé résultent de l'acétylation. Le tableau II montre les rendements et les dis- tributions des isomères que l'on obtient lorsqu'on utilise mmol d'acétate de potassium avec le mode opératoire et les matières précédemment décrits dans l'expérience avec l'autoclave monté sur un chariot d'agitation. TABLEAU II Effet de l'acétate métallique sur les rendements et la distribution des isomères Produite Rendement Isomères (%) mmol % Ortho Méta Para C6H4(0Ac) 9 1,2 9,5 23,0 29,6 47,4 C6H4(OAc) (Ac) 8,9 C6H4(OH) (Ac) 2,5 C6H4(0H)2 trace ,6 19,8 19,7 76,0 4,3 _99 "Ac signifie CH3-C- Lorsqu'on supprime les acétates métalliques et qu'on utilise de l'acide nitrique dans un rapport de 1/1 avec le catalyseur au palladium (et dans les conditions décrites pour l'expérience avec l'autoclave monté sur un chariot d'agitation) on obtient les distributions des iso- mères qui figurent dans le tableau III. TABLEAU III- Effet de l'acide sur les rendements et la distribution des isomères Produit* Rendement Isomères (-%) mmol X, Ortho Méta Para CHA(0Ac), 1,4 13, 3 37 21 42 C6H4(OAc) (Ac) C6H4(0H)(Ac) C6H4 (OH)2 C6H5OH 6,7 1,0 64,0 9,4 traces traces 1,4 13,3 Ac signifie CH3-- es - On peut séparer les acétoxyacétophénones, les diacétates de phénylène et les autres produits du mélange réactionnel et les séparer les uns des autres selon des procédés connuso Egalement, peut-on séparer les uns des autres les isomères des différents produits selon des pro- cédés connus par exemple par combinaison d'une distillation et d'une cristallisation. Revendications 1. Procédé pour l'oxyacétylation de l'acétate de phényle, caractérisé en ce qu'il consiste à faire réagir l'acétate de phényle avec une quantité oxyacétylante d'o- xygène à des températures et des pressions élevées en pré- sence d'acide acétique, d'anhydride acétique et d'un ca- talyseur au palladium. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, de plus, un acétate métallique est présent. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le milieu réactionnel contient également un acide minéral. 4. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le métal de l'acétate métallique appartient au groupe IA. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la température est com- prise entre environ 1250C et environ 2500C. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la quantité d'anhydride acé- tique présente est comprise entre environ 0,1 et environ trois fois le poids de l'acétate de phényle. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le rapport molaire du cata- lyseur au palladium à l'acétate de phényle est compris en- tre environ 0,0001 et environ 1. 8. Procédé selon l'unes quelconque des revendications l à 4, caractérisé en ce que la quantité d'anhydride acé- tique présent est comprise entre environ 0,1 et environ 3 fois le poids de l'acétate de phényle, et-le rapport du catalyseur au palladium à l'acétate de phényle est com- pris entre environ 0,0001 et environ 1, la température é- tant d'environ 125 C à environ 2500C et les produits prin- cipaux étant constitués d'acétoxyacétophénones et d'hydro- xyacétophénoneso