Brevet FR2529881A1 — publié le 19840113

La présente invention concerne un procéda de préparation du méta-diisopropylbenzène pratiquement pur par alkylation du cumbne à l'aide d'un agent de propylation, les produits de réaction étant isomérisés préférentiellement en dérivé méta au moyen d'un catalyseur super-acide. Le mXta-diisopropylbenzène est un produit industriel, nécessaire notamment à la préparation du résorcinol selon le procédé décrit dans la demande de brevet français N Et 04481 au nom de la demanderesse. Il est indispensable dans ce procédé que la pureté isomérique du méta-diisopropylbenzène soit très grande. Les procédés pratiques connus pour la préparation de ce composé, consistant en une isopropylation du cumène, donnent des mélange d'isomères dans lesquels les isomères ortho et para prédominent. L'isomérisation ultérieure, cata- lysées par un acide, en utilisant les conditions habituelles de Friedel-Crafts ou des catalyseurs acides solides, augmente la quantité d'isomères meta à concurrence de 60 % environ du mélange, mais nXcessite encore la séparation des isomères, qui, en raison de leurs points d'ébullition très rapprochés, ne peut généralement pas être effectuée uniquement par une simple distillation ; ainsi la séparation des isomères est difficile et coûteuse à raliser. Le mélange thermodynamique des diisopropylbenzènes isomères ne contient qu'environ 66 % de l'isomère méta. L'isomérisation de Friedel-Crafts des diisopropylbenzènes, catalysée par le chlorure d'aluminium, a été étudiée par Olah, Meyer et Overchuck (J. Org. Chem. 29, 2315 (1964) et il a été montré qu'elle donnait une composition dtéquilibre contenant 66 % d'isomères méta et 34 % d'isomères para, et quelle s'accompagnait également d'une dismutation importante donnant du cumène et des triisopropylbentènes. Il a maintenant été découvert que, lorsqu'on réalise l'isomérisation du mélange des diisopropylbenzènes en présence d'un excès d'acide fluorhydrique anhydre, ou en présence d'un acide alcanesulfonique perfluorX ayant de 1 à 6 atomes de carbone, et d'un fluorure d'acide de Lewis, tel que le trifluorure de bore, le pentafluorure de phosphore, le pentafluorure d'antimoine, le pentafluorure d'arsenic, le pentafluorure de tantale, le pentafluorure de niobium, ou un fluorure d'acide similaire, à une température comprise entre - 50 et + 2000C, de préférence entre O et 500C, cette isomérisation conduit à la formation de meta-diisopropylbenzène pratiquement pur (99 à 100 %). Cette isomérisation s'accompagne d'une dismutation en cumène et en tri-isopropylbenzène (principalement l'isomère 1,3,5).On peut cependant supprimer cette dernière réaction en ajoutant (recyclant) le 1,3,5triisopropylbenzène au transaîkylat de cumène. On peut même utiliser cette réaction de transalkylation pour préparer le méta-diisopropylbenzène avec une grande pureté (99 % et plus) en mettant en oeuvre le procédé, par exemple, dans un mélange d'acide fluorhydrique et de trifluorure de bore, entre - 200C et 0 C. Les compositions de superacide forment des complexes protonés avec les produits aromatiques, c'est-àwdire des ions arénium. Dans lecas des diisopropylbenzènes, c'est le complexe formé à partir de l'isomère méta qui est le plus stable. Ainsi, les compositions de superacide tendent à extraire sélectiveinent l'isomère méta et à permettre une transformation sélective de tous les isomères en isomères méta. Une telle isomérisation, déplacée au-delà de l'équilibre thermodynamique des isomères hydrocarbonés neutres, n'était déjà connue que pour les méthylbenzènes [McCaulay et Lien, J. Am. Chem. Soc., 74, 6246 (19520 mais pas pour les isopropylbenzènes. Les méthylbenzènes s'isomérisent intramoléculairement alors que les isopropylbenzènes tendent à stisomériser par un procédé inter-moléculaire. Aussi aucune extrapolation n'est-elle possible des méthylbenzènes aux isopropylbenzènes, dont on s'attend également à ce qu'ils se dismutent de manière appréciable, pas plus que des résultats quelconques n'étaient prévisibles ou attendus concernant le traitement des diisopropylbenzènes dans des superàcides. L'alkylation (transaîkylation) du cumène avec le propylène, les halogénures d'isopropyle ou l'alcool isopropylique, dans un milieu contenant de acide fluorhydrique anhydre ou un acide perfluoralcanesulfonique, en présence des catalyseurs susmentionnés à base de fluorure d'acide de Lewis, conduit également à la formation exclusive de métadiisopropylbenzène. On peut également obtenir le méta-diisopropylbenzène (avec une pureté pratiquement de 100 %) en réalisant l'isopropylation du cumène par transalkylation avec du triisopropylbenzène dans les mêmes compositions de superacides. Ces conditions tendent également à réduire au minimum la dismutation des méta-diisopropylbenzènes formés, On va mieux expliciter le champ d'application de l'invention en décrivant les exemples suivants qui ne sont donnés qu'd titre d'illustration et ne doivent pas être considérés comme limitant le champ d'applicatiDn de l'invention d'une façon quelconque. EXEMPLE t On dissout dans 150 ml d'acide fluorhydrique anhydre, un mélange commercial de 16 g (0,1 mole) de diisopropylbenzène contenant 60 % environ de l'isomère para et 40 % environ de l'isomère ortho. On refroidit le mélange réactionnel entre - 20 et ODC et on le sature, tout en agitant, de trifluorure de bore. Après avoir agité à cette tem pérature pendant 30 minutes, on élève la température et on chasse par distillation l'acide fluorhydrique et le trifluorure de bore, (qui peuvent être réutilisés). Après lavage, neutralisation et séchage, on sépare la couche organiqus, on la distille et on l'analyse par chromatographie gaz-liquide. La fraction diisopropylbenzène se compose de 99 % de métadiisopropylbenzène et de 1 % de para-diisopropylbenzène. Il se forme également du cumène et du triisopropyl-1,3,5-benzène, comme produits de dismutation, dans une proportion de 20 % environ. EXEMPLE 2 On dissout 12 g (0,1 mole) de cumène et 10 g (0,05 mole) de triisopropylbenzène dans 150 ml d'acide fluorhydrique anhydre, 8.une température comprise entre - 20 et OOC. Tout en agitant le mélange réactionnel à cette température, on le sature de trifluorure de bore, et on continue l'agitation pendant deux heures. Après élaboration, comme dans l'exemple 5, on obtient 36 % de diisopropylbenzène, comprenant 99,2 % de l'isomère méta et 0,8 % de l'isomère para. EXEMPLE 3 On dissout 12 g (0,1 mole) de cumène dans 150 ml d'acide fluorhydrique anhydre, et, tout en maintenant la solution agitée entre - 200C et 0 C, on introduit 0,05 mole de propylène et on continue l'agitation pendant 15 minutes. On sature ensuite le mélange réactionnel de trifluorure de bore et on continue l'agitation pendant encore 15 minutes. Après élaboration, on obtient 41 % de diisopropylbenzène, comprenant 99,6 % de l'isomère méta et 0,4 % de l'isomère para, ainsi que 15 % environ de triisopropyl-1,3,5-benzène, que l'on peut recycler dans les conditions de l'exemple 6 pour obtenir davantage de méta-diisopropylbenzêne. REVENDICATIONS 1 - Procédé de préparation de méta-diisopropylbenzène pratiquement pur par alkylation du cumène à l'aide d'un agent de propylation, caractérisé en ce que les produits de réaction sont isomérisés en dérive méta au moyen d'un catalyseur superacide constitué d'un mélange d'acide fluorhydrique anhydre ou d'un acide alcanesulfonique perfluoré, ayant de un à six atomes de carbone, avec un fluorure d'acide de Lewis. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le fluorure d'acide de Lewis est le trifluorure de bore, le pentafluorure de phosphore, le pentafluorure d'arsenic, le pentafluorure d'antimoine, le pentafluorure de tantale ou le pentafluorure de niobium. 3 - Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le traitement par le catalyseur superacide est réalisé à une température comprise entre - 50 et + 1500C environ. 4 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'agent de propylation du cumène est le propylène, un halogénure d'isopropyle, l'alcool isopropylique ou le triisopropylbenzène. 5 - Procédé selon l'une quelconque des revendications d à 4, caractérisé en ce que le catalyseur superacide sert également de catalyseur d'alkylation du cumène.