Brevet FR2519979A1 — publié le 19830722

S.I 1 PROCEDE DE PREPARATION DE TRIFLUOROMETHOXY OU TRIFLUOROMETHYLTHIOPHENYLSULFONES La présente invention a pour objet un procédé de préparation de trifluorométhoxy ou trifluorométhylthiophénylsulfones. On connait dans l'art antérieur des documents décrivant la préparation de composés de ce type. C'est ainsi que la référence Chemical Abstracts 61 8217 décrit la préparation de p-F 3 COC 6 H 4 SO 2 CF 3 Selon le procédé décrit, la para- trifluoromiéthoxyphénylaniline, elle-même obtenue par nitration du parafluorométhoxybenzène est soumise à une diazotation en milieu H Cl aqueux, le produit résultant est d'abord traité par Et OC 52 K puis à la potasse, puis par le diméthylsulfate pour donner le paratrifluo- rométhoxythioanisole Ce dernier composé est chloré pour donner le paratrifluorométhoxytrichlorométhylthiobenzène Ensuite, ce composé est traité à Sb F 3 pour donner le paratrifluorométhoxytrifluorométhyl- thiobenzène qui est converti en produit recherché par oxydation chro- mique dans l'acide acétique. On connait également la référence Chemical Abstracts 87 134 226 h qui décrit la préparation de m-CF 3 S-C 6 H 4-SO 2-CF 3 par trifluoromé- thylation avec CF 3 I du thtol correspondant dans l'ammoniaque liquide sous irradiation ultraviolette. A la lecture de ces deux documents, l'homme de l'art constate que ces procédés sont très difficilement transposables à l'échelle industrielle, du fait des nombreuses étapes nécessaires, de la difficulté de mise en oeuvre de chacune de ces étapes ou encore de la non-accessibilité industrielle de certains réactifs impliqués dans ces procédés. Il faut souligner, de plus, les mauvais rendements obtenus. Les trifluorométhylthiophénylsulfones sont préparées dans l'art antérieur par réaction de Grignard sur le benzonitrile correspondant (voir par exemple le brevet des Etats-Unis d'Amérique 3732307). La réaction de Grignard limite, bien évidemment, l'intérêt industriel de ce type de procédé. On connait encore dans l'art antérieur (Olah "Friedel-Crafts' and Related Reactions III Part I 1964 Interscience Pu- blishers" p 1319 et suivantes) des réactions de sulfonylation di- recte, c'est-à-dire la réaction d'un acide sulfonique, d'un dérivé S.I 2 ou d'un précurseur de ce dernier sur des dérivés benzéniques en pré- sence de chlorure d'aluminium notamment. Les expériences de la demanderesse ont montré que ces procédés ne donnent aucun résultat lorsque le composé benzénique porte un substituant OCF 3 ou SCF 3 (ces derniers sont même dégradés). La demanderesse a maintenant découvert les conditions opéra- toires permettant de mettre en oeuvre la réaction de sulfonylation sur les substrats aromatiques ayant un substituant trihalogeno- méthoxy ou trihalogenométhylthio, ce qui n'avait pu être obtenu dans l'art antérieur. La présente invention concerne un procédé de préparation de trifluorométhoxy ou trifluorométhylthiophénylsulfones caractérisé en ce que l'on fait réagir un trihalogénométhoxybenzène ou un trihalo- génométhylthiobenzène avec un acide sulfonique, un dérivé ou un pré- curseur de cet acide, en présence de trifluorure de bore en quantité telle que la pression absolue de trifluorure de bore dans l'enceinte réactionnelle soit supérieure à 1 bar et en présence d'acide fluor- hydrique comme solvant, Le procédé selon l'invention présente un caractère d'autant plus surprenant qu'il est précisé dans l'art antérieur (OLAH précité p 1338) que le trifluorure de bore BF 3 est inactif lorsqu'il est employé comme catalyseur dans les réactions de sulfonylation. On entend au sens de la présente invention par trihalogénomé- thoxybenzène ou trihalogénométhylthiobenzène d'une part ces produits proprement dits et, d'autre part, leurs homologues correspondant à la présence d'un ou plusieurs radicaux substituant le noyau benzé- nique. Plus particulièrement encore, les trihalogénométhoxybenzènes ou trihalogénométhylthiobenzènes concernés par la présente invention ont pour formule générale: ACX X X Ré dans laquelle Xl, X 2 et X 3 identiques ou différents représentent Cl, 25199 '79 S.I 3 Br, I ou F, A représente O ou S et R 1 représente au moins un élément choisi parmi le groupe comprenant l'hydrogène et les radicaux alkyle et alkoxy ayant de 1 à 6 atomes de carbone environ, les radicaux phényle et phénoxy substitués par au moins un groupement plus désac- tivant que le groupement ACX 1 X 2 X 3, OH, C 1, Br, I et F. 12 3 ' Les radicaux R 1 phényle et phénoxy doivent être substitués par des groupements plus désactivants que le groupement ACX 1 X 2 X 3 pour que la réaction d'acylation intervienne sur le noyau benzénique por- teur du groupement ACX 1 X 2 X 3 Dans le cas contraire, la réaction d'acylation se ferait sur le radical phényle ou phénoxy On peut citer comme exemples de groupements plus désactivants que le grou- pement ACX 1 X 2 X 3 les groupements COOH, CN, NO 2, CX 1 X 2 X 3 et cétones. Les composés de formule I dans laquelle X 1 X 2 et X 3 sont iden- tiques sont encore plus particulièrement concernés par la présente invention On préfère mettre en oeuvre parmi ceux-ci les composés dans lesquels X 1 X 2 et X 3 représentent le fluor. On peut citer comme exemples de tels composés, les composés suivants: le trifluorométhoxybenzene, le trifluorométhylthioben- zène, l'o-,m et p-chlorotrifluorométhoxybenzène, l'o-,m et p-chlo- rotrifluorométhylthiobenzene, l'o-,m et p-bromotrifluorométhylthio- benzene, l'o-,m et p-bromotrifluorométhoxybenzène, l'o-,m et p-méthyltrifluorométhoxybenzène, l'o-,m et p-méthoxytrifluorométho- xybenzène, l'o-,m et p-méthoxytrifluorométhylthiobenzàne, l'o-,m- et p-hydroxytrifluorométhoxybenzène, l'o-,m et p-hydroxytrifluoromé- thylthiobenzène, le trifluorométhyl-4 trifluorométhoxy-4 ' biphényle, le nitro-3 trifluorométhoxy-4 ' diphényle oxyde. On peut également citer comme exemples de composés pour lesquels X 1 X 2 et X 3 sont identiques les homologues chlorés, bromés et iodés des composés ci-dessus Des exemples de composés pour lesquels X 1, X 2 et X 3 ne sont pas identiques sont le difluorobromométhoxybenzène, le difluorobromo- méthylthiobenzène, le dichlorofluorométhoxybenzene, le dichlorofluo- rométhylthiobenzène, le difluorochlorométhoxybenzene, le difluoro- chlorométhylthiobenzène. On entend au sens de la-présente invention par acide sulfonique le précurseur ou le dérivé de cet acide, tous les réactifs de sul- fonylation bien connus dans l'art antérieur. 251997 9 S.I 4 Selon un mode de réalisation particulier de la présente inven- tion l'acide sulfonique, le précurseur ou le dérivé de cet acide répond à la formule générale: R 2-SO 2 X 4 (II) dans laquelle: R 2 représente un radical aliphatique ou aromatique X 4 représente un halogène, OH, OR 3, NH 2, NHR 4, NR 5 R 6 o R 3, R 4, R 5 et R 6 sont un radical aromatique ou aliphatique. L'invention est particulièrement bien adaptée à la mise en oeuvre d'un composé II dans laquelle R 2 représente un radical alkyle, phényle, alkylphényle, phénylalkyle ou phényle comportant au moins un substituant comme par exemple un halogène, NO 2, CN, NH 2, COOH. On peut citer comme exemples de tels composés: chlorure de paratoluènesulfonyle, chlorure de benzène sulfonyle, acide para- toluène sulfonique, acide benzènesulfonique, chlorure de méthanesul- fonyle, chlorure d'éthanesulfonyle, chlorure d'orthotoluènesulfonyle, chlorure de 2,4 diméthylbenzènesulfonyle, chlorure de métanitroben- zènesulfonyle, chlorure de méthoxy-2 benzène sulfonyle, chlorure de parachlorobenzènesulfonyle, chlorure de nitro-3 chloro-4 benzène sulfonyle, fluorure de parahydroxybenzènesulfonyle, le chlorure de parabenzylbenzènesulfonyle. Le procédé selon l'invention est mis en oeuvre de préférence en utilisant une quantité d'acide fluorhydrique telle que le rapport molaire de l'acide fluorhydrique au trihalogénométhoxybenzène ou au trihalogénométhylthiobenzène est compris entre 5 et 50 Plus parti- culièrement, ce rapport est compris entre 10 et 30. L'acide fluorhydrique mis en oeuvre est de préférence anhydre. La mise en oeuvre d'acide fluorhydrique aqueux entrainerait une consommation inutile de trifluorure de base sous forme HF, BF 3, H 20 (H 30 BF 4). Le trihalogénométhoxybenzène ou trihalogénométhylthiobenzène et l'acide sulfonique son précurseur ou son dérivé sont utilisés en quantité sensiblement équimolaire Un léger excès du premier peut cependant tre souhaitable. On préfère plus particulièrement utiliser une quantité de trifluorure de bore telle que la pression absolue de BF 3 dans l'en- ceinte réactionnelle soit comprise entre 6 et 20 bars Une pression 2 519979 S.I 5 supérieure à 20 bars n'est pas exclue de l'invention mais n'apporte pas d'avantages particuliers L'homme de l'art adaptera donc la pres- sion à l'économie du procédé. Le procédé selon l'invention est de préférence mis en oeuvre à une température comprise entre -20 C et 150 C. Les temps de réaction sont généralement compris entre quelques minutes et plusieurs heures. Les trifluorométhoxy ou trifluorométhylthiophénylsulfones obte- nues selon le procédé selon l'invention ont pour formule générale: A-CF, SO R Fso2 R 2 R 1 o A, R 1 et R 2 ont la signification précédente. Lors de la réaction qui s'effectue en milieu HF, les groupe- ments ACC 13, AC Br 3, ACI 3, ACF 2 Br, ACC 12 F, ACF 2 C 1, etc se trans- forment en ACF 3. La position du groupement 502 R 2 par rapport aux groupements A-CF et R obéit aux règles de substitution bien connues du chi- miste organicien. Les sulfones obtenues selon le procédé de l'invention sont utiles notamment comme intermédiaires de synthèse de composés ayant une activité pharmaceutique ou phytosanitaire. On peut citer comme exemples de composés pouvant être préparés par le procédé selon l'invention: trifluorométhoxy-4 diphénylsulfone trifluorométhoxy-4 méthyl-4 ' diphénylsulfone, trifluorométhylthio-4 méthyl-4 ' diphénylsulfone, nitro-4 trifluorométhoxy-4 ' diphénylsul- fone, nitro-4 trifluorométhylthio-4 ' diphénylsulfone, trifluoromé- thoxy-4 chloro-4 ' diphénylsulfone, trifluorométhoxy-4 méthyl-2 ' di- phénylsulfone, trifluorométhoxy-4 chloro-2 diphénylsulfone, trifluo- rométhylthio-4 méthyl-2 ' diphénylsulfone, trifluorométhoxy-4 phényl- méthylsulfone, trifluorométhylthio-4 phénylméthylsulfone, trifluoro- méthoxy-4 phényléthylsulfone, trifluorométhylthio-4 diméthyl-2 ',4 ' diphénylsulfone, nitro-3 trifluorométhylthio-4 ' diphénylsulfone. L'invention va être maintenant plus complètement décrite à 251997 9 S.I 6 l'aide des exemples qui vont suivre Ces derniers ne sauraient être consid&rés comme limitant de façon quelconque l'invention. Exemple 1 Dans un réacteur inox de 250 ml muni d'un système d'agita- tion magnétique, on introduit aux environs de O C, 100 ml d'HF anhydre, 38,1 g ( 0,2 mole) de chlorure de p-toluène sulfonyle et 32,4 g ( 0,2 mole) de trifluorométhoxybenzène On ferme le réacteur puis on introduit du trifluorure de bore (BF 3) gazeux jusqu'à la pression constante de 10 bars On laisse alors réagir sous agitation pendant 20 heures à -la température ambiante Apres réaction, on décomprime le réacteur jusqu'à pression atmosphérique puis on coule le mélange réactionnel sur 200 g de glace pilée On extrait alors le mélange hétérogène ainsi obtenu par trois fois 200 cm 3 de chlorure de m 6thylène Les phases organiques sont lavées par trois fois 200 cm 3 d'eau, 1 fois 200 cm 3 d'une solution aqueuse à 3 % de potasse et 2 fois 200 cm 3 d'eau La phase organique ainsi traitée est séchée sur sulfate de magnésium et le solvant est éliminé par distillation sous pression réduite On recueille ainsi 59 g (rendement: 94 Z) de trifluorométhoxy-4 méthyl-4 ' diphényl sulfone de pureté 99,4 Z. Point de fusion: 75,5 76 C (Me OH). Exemple 2 On procède comme à l'exemple 1 avec les composés et condi- tions suivantes: Acide fluorhydrique anhydre: 100 g Trifluorométhoxybenzène: 32,4 g 0,2 mole Chlorure de benzene sulfonyle: 35,2 g 0,2 mole Trifluorure de bore: 10 bars à 20 C Température: 20 C Durée: 3 heures On recueille 46 g (rendement: 76 %) de trifluorométhoxy-4 diphénylsulfone à 98,5 % de pureté Point de fusion: 59 60 C (Meo R). Exemple 3 - On procède comme à l'exemple 1 avec les composés et conditions suivantes: -Acide fluorhydrique anhydre: 100 g Trifluorométhoxybenzène: 32,4 g 0,2 mole DOZ , sauq 01 ajoq ap ainion Ig Tzl -' alom Z 40 2 Ie Sú al Kuollns auanloz-d ap ajnaolq D alom Z&O 2 Czi, auazuaq Xxoqlgmoaolqo Tij. 2 ool aapxquv anb Tapxxlaon Tg ap Tov : sa 4 uv A Tns suo TZ Tpuo D za sasodmoz sel ze,&u 1 aldwaxal k, ammoo appoid uo 9 alduta Fâ -gzaind a P ZOL , auoj Tnel Xuglqd Tp i 7-o- Llqzl Xqzgmoionlgli,4 ap (%çS zuemapuaa) 2 l Z ell Tan-jax -uo saznaq OU agan(j DO ainzeagdmal DOZ k sjvq 01 ajoq ap aanionjjjil alom l'O 2 94 LI: ej,uojjns au 2 zuaq ap ainiolqj alom 110 2 84 LI: auazuaqo Tqzl Xqzgmoionljljl 2 ool: azp Xqur anb Tap Xqaon Tj ap Izy sazuu A Tns suo Ti Tpuov za sa-sodmoz sel De Au 1 aldmaxal Q ammoz ep Q Doid uo ç alduiaxî -auoglns lj qz>m Ilîup-qd -, kxèqzqm -ozon Ij T-i:l ap % 09:Iuie-ziodmoz a Zuulgm unp 2 új alllan Dax uo seanaiq ç agin(j - D'OS ainjuladmel - DOOZ 1:, sauq 01 ajoq ap ainion Ij Tal - a Tom Z 40 6 'ZZ alúuoglns auvq 4 pm ap aanioliqa - alom Z'O fi'n auzuaq Kxoqlgmozon Ig Til - 2 ool a 1 p lquu anb Tap Xqzonlj ap Tzy - : sa 4 uv A Ths quo Tz ipuoz za s;-asodmo D sel Da Ae 1 aldwaxal k, ammoo epz 2 zold uo q aldma g- (HO'a K) O 9 L L uo Tsnj ap jujoa -pzaind a P % 66 e auojlns I Xuaqd Tp &i 7-l iqzgm -úx Olq Z 9 m O 2 Onl JT-IZ a P (% ZL: -4 u-amapuai) 2 9 Iç all Tenaai u( saanaq' il saine - D'oc aanzeagdmel - 9,OZ k, sarq 01 aaoq'ap -ainion Ig Tij, - alom Z-0 2 Vivc anb Tuoglns aunjoj-d ap Tay - L 6 Z 66 1 SZ -j-jq a 2 ugqog T Op Zueua Aoid anb Tip Xquioaq aplovil OP -41-ed'*P '%'9 enp uo Tssad OP uo Tzvzueuf 2 ne aun &uo T 4 vvqa VI OP Sinop nv ealou UO glaand OP Z 96 Q aufflns Iúugqdlp i 7-1 &qzgm _,Kxoiqj qujoaonjj T,, :L Op 98::Iuamapua 1) 9 tic all-Fan-a;D 1 U( sainaq ç ae 1 m Dlot, aaniviadm-a;L DOZ e sanq 8 aaoq Op ainzon Il Tai ajou Z&O 2 149 ú a I Xuollns aua-nloz-d ap aanaolq D alom Z&O 2 911 " auazuaq Xxoqlgmomoaqoion Ij T(l 2 ool aipfquv anb Tap Xlqaonll ap Tzy : seluv A Tns SUOTZTPUOD za S 9 sodwoz sel Da Av 1 aldmexail k ammoo appoid uo L a, maxa à-ID agueqzgl OP Zueua Aoid anb Tap Xqaolqz ap'zvp zavdap ne enp uo'rssaid OP uo-ize:iuam 2 n L, aun luo-rz'-a-eax VI OP sanov n U 11 azou uo e Za Ind OP Z 6 1 au O Jlnsl Xua-qd TP -IX 1 qz 9 m -Xxoqi 9 moion 1 j T-1:1 OP (Y SI Z 8,:Iuamapua 1) 2 Z al I Tan Dai uo sexuaq 9: oain(j aanlvagdmal 6 Z 6 6 L 'S Z S.I 9 REVENDICATIONS 1 Procédé de préparation de trifluorométhoxy ou trifluoro- méthylthiophénylsulfones caractérisé en ce que l'on fait réagir un trihalogénométhoxybenzène ou un trihalogénométhylthiobenzène avec un acide sulfonique, un dérivé ou un précurseur de cet acide, en présence de trifluorure de bore en quantité telle que la pression absolue de trifluorure de bore dans l'enceinte réactionnelle soit supérieure à i bar et en présence d'acide fluorhydrique comme sol- vant. 2 Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que le trihalogénométhoxybenzène ou le trihalogénométhylthiobenzène a pour formule: CX 1 X 2 X 3 l i (I) 1. dans laquelle X 1, X 2 et X 3 identiques ou différents représentent Cl, Br, I ou F A représente O ou S et R 1 représente au moins un élément choisi parmi le groupe comprenant l'hydrogène et les radicaux alkyle et alkoxy ayant de 1 à 6 atomes de carbone environ, les radicaux phényle et phénoxy substitués par au moins un groupement plus désac- tivant que le groupement ACX 1 X 2 X 3, OH, Cl, Br, I et F. 3 Procédé selon la revendication 2 caractérisé en ce que, dans la formule I, X 1, X 2 et X 3 sont identiques. 4 Procédé selon la revendication 3 caractérisé en ce que Xi, X 2 et X 3 représentent le fluor. Procédé selon l'une quelconque des revendications précé- dentes caractérisé en ce que l'acide sulfonique, le précurseur ou le dérivé de cet acide a pour formule générale R 2-SO 2 X 4 (II) dans laquelle: R 2 représente un radical aliphatique ou aromatique X 4 représente un halogène, OH, OR 3, NH 2, NHR 4, NR 5 R 6 o R 3, R 4, R 5 et R 6 sont un radical aromatique ou alipha- tique. 6 Procédé selon la revendication 5 caractérisé en ce que, dans S.I 10 la formule II, R 2 représente un radical alkyle, phényle, alkyl- phényle, phénylalkyle ou phényle comportant au moins un substituant halogène, NO 2, CN, NH 2, COOH. 7 Procédé selon l'une quelconque des-revendications précé- dentes caractérisé en ce que on utilise une quantité d'acide fluo- rhydrique telle que le rapport molaire de l'acide fluorhydrique au trihalogénométhoxybenzène ou au trihalogénométhylthiobenzène est compris entre 5 et 50. 8 Procédé selon l'une quelconque des revendications précé- dentes caractérisé en ce que l'acide fluorhydrique mis en oeuvre est de l'acide fluorhydrique anhydre. 9 Procédé selon l'une quelconque des revendications précé- dentes caractérisé en ce que le trihalogénométhoxybenzène ou tri- halogénométhylthiobenzène et l'acide sulfonique, son précurseur ou son dérivé sont utilisés en quantité sensiblement équimolaire. Procédé selon l'une quelconque des revendications précé- dentes caractérisé en ce que on utilise une quantité de trifluorure de bore telle que la pression absolue de BF dans l'enceinte réac- tionnelle soit comprise entre 6 et 20 bars. 11 Procédé selon l'une quelconque des revendications précé- dentes caractérisé en ce que on opère à une température comprise entre -20 C et 150 C.