Brevet FR2534911A1 — publié le 19840427

La présente invention concerne la purification d'halogénures d'organosulfonyle liquides contaminés par des métaux Elle a plus particulièrement trait à l'éli- mination de composés métalliques dissous ou en suspension, par exemple des composés de fer et de cuivre, de ces halogénures liquides par passage du liquide à travers du carbone activé. Du fait de leur nature corrosive, les halogé- nures d'organosulfonyle, illustrés par les chlorures d'alcanesulfonyle, sont aisément contaminés par des sels métalliques et d'autres composés métalliques au cours de leur préparation, de leur manipulation et de leur entreposage La contamination par des métaux, modifiant la couleur du produit et pouvant catalyser des réactions secondaires indésirables telles qu'une hydrolyse, rend le produit inapte à être utilisé pour de nombreuses applications industrielles. La littérature décrit l'utilisation du carbone activé pour éliminer des métaux à l'état de traces d'une eau résiduaire (Analytical Chemistry, Vol. 49, 311 ( 1977)),mais le métal est tout d'abord chélaté par un agent de chélation tel que la 8-hydroxyquinoléine et le chélate, quant à lui, est absorbé par le carbone. L'art antérieur fait également connaître l'élimination de métaux combinés organiquement de charges consistant en gas'oils lourds (brevet des EtatsUnis d'Amérique N 2 884 369) à haute température ( 149-399 C) par le carbone activé En outre, l'art antérieur montre l'uti- lisation de certains composés organiques acides tels que des acides phtaliques pour éliminer des composés métalliques,tels que des composés de fer, du carbone activé (brevet des Etats-Unis d'Amérique N 3 168 485). La présente invention a trait au procédé de purification d'un halogénure d'organosulfonyle liquide contenant un composé métallique comme impureté par passage dudit halogénure liquide au contact de carbone activé de manière à réduire la quantité d'impureté formée par le composé métallique Une forme de réalisation appréciée du procédé utilise du carbone activé contenant jusqu'à environ 2,5 % d'eau sur la base du poids de la masse carbone-eau. L'exemple suivant illustre l'invention sans la limiter d'aucune manière Des chlorures d'alcane- sulfonyle, tels qu'ils apparaissent dans les exemples, sont représentatifs des halogénures d'organosulfonyle liquides qui peuvent être purifiés par le procédé de la présente invention. Exemple 1 On a chargé dans une burette en verre de ml enveloppée d'un ruban chauffant, 22 cm 3 de carbone activé granulaire ("NACAR-600 " de la firme North American Carbon, Inc) et le carbone a été saturé d'eau L'eau en excès a été chassée à 250 C par injection d'un courant d'azote sec à travers le carbone Le carbone contenait plus de 0,1 mais moins d'environ 5 % d'eau sur la base du poids de la masse Un échantillon de 100 ml de chlorure de méthanesulfonyle décoloré (CMS) contenant des composés de fer /142 parties par million (ppm) de fer d'après l'analyse 7 a été chauffé à 50 'C et versé sur la colonne formée par la burette qui a été maintenue à 50 C Le CMS recueilli était limpide et, lorsqu'on l'a analysé, on a trouvé qu'il ne contenait que 5,3 ppm de fer On a fait passer un total de 500 ml de CMS contaminé sur la couche de carbone et aucune proportion de fer n'a été trouvée dans l'effluent à des concentrations supé- rieures à 5,3 ppm. On a répété le mode opératoire ci-dessus en utilisant le même carbone activé à la différence qu'il avait été séché à 185 C pendant une heure de manière qu'il contienne moins de 0,1 % d'eau Le CMS résultant contenait 14,5 ppm de fer. On a répété le mode opératoire ci-dessus à la différence qu'une résine d'échange cationique sèche ("Dowex A-1 " de la firme Dow Chemical Company) a remplacé le carbone activé L'analyse du CMS a montré que la quantité initiale de 142 ppm de fer était présente. Le mode opératoire ci-dessus a été répété de nouveau à la différence que le carbone activé a été remplacé par du gel de silice sec (Grace Davidson - qualité 40) On a trouvé que le CMS constituant l'effluent contenait les 142 ppm de fer existant à l'origine. Exemple 2 La burette contenant le carbone activé séché (à moins de 0,1 % d'eau) a été préparée comme décrit dans l'exemple 1 Un échantillon de 100 ml de CMS décoloré contenant des composés de cuivre en suspension ( 13 ppm de cuivre d'après l'analyse) a été chauffé à 50 C et versé sur la colonne formée par la burette qui a égale- ment été maintenue à 50 C Le CMS recueilli était limpide et, lorsqu'on l'a analysé, on a trouvé qu'il ne contenait que 0,6 ppm de cuivre. On a répété le mode opératoire ci-dessus avec 100 ml de chlorure de butanesulfonyle (CBS) décoloré contaminé avec 3,7 ppm de cuivre Le CBS sortant était limpide et, lorsqu'on l'a analysé, on a trouvé qu'il ne contenait que 0,9 ppm de cuivre. On a répété le mode opératoire avec 100 ml de CBS décoloré contenant 6,8 ppm de fer Le CBS sortant était limpide et on a trouvé à l'analyse qu'il contenait 2,7 ppm de fer. Exemple 3;: La burette contenant le carbone activé séché (à moins de 0,1 %,d'eau) a été préparée comme décrit dans l'exemple 1 Un échantillon de 100 ml de chlorure d'octanesulfonyle (COS) décoloré contenant 0,2 % ( 2000 ppm) en poids de fer /-déterminé par absorption atomique (AA)7 a été chauffé à 50 C et versé sur la colonne contenue dans la burette maintenue à 50 C Le COS sortant est resté coloré et on a trouvé qu'il contenait 0,14 % ( 1400 ppm) en poids de fer (déterminé par AA). L'exemple ci-dessus démontre que la forte quantité d'impureté contenue dans l'échantillon surcharge le lit de carbone activé utilisé dans cet exemple Un lit plus grand serait nécessaire pour éliminer des quantités additionnelles d'impuretés métalliques des halogénures d'organosulfonyle. Le procédé de la présente invention permet l'élimination peu coûteuse et efficace d'impuretés formées par des composés métalliques d'halogénures d'organo- sulfonyle liquides par passage du liquide à travers un lit de carbone activé, de préférence du carbone activé contenant une petite proportion d'eau. Les halogénures d'organosulfonyle liquide qui sont traités par ce procédé répondent à la formule R SO 2 X dans laquelle R est un groupe alkyle, alkyle substitué, aryle ou aryle substitué et X est l'ion chlorure ou fluorure Des exemples de ces groupes R sont les groupes méthyle, éthyle, propyle, isopropyle, butyle, octyle, dodécyle, octadécyle, hydroxyéthyle, hydroxypropyle, phényle et tolyle Des halogénures d'organosulfonyle appréciés sont les chlorures d'alkyl- sulfonyle à groupe alkyle en C 1 à C 6. Un chlorure d'alcanesulfonyle qui revêt une importance commerciale particulière est le chlorure de méthanesulfonyle (CMS) et son traitement de purifica- tion est une forme de réalisation particulièrement appréciée de l'invention La pureté du CMS est importante à cause de son utilisation dans la préparation, par exemple, de colorants et de produits pharmaceutiques. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique N 4 035 242 décrit un procédé de production de CMS et recommande la rectification sous vide du produit brut pour obtenir une matière ayant une pureté de plus de 99 %. Toutefois, à cause de leur manque de volatilité, toutes les impuretés métalliques ne pourraient pas être éli- minées dans l'opération de rectification. Des composés métalliques qui sont éliminés dans ce procédé sont des composés métalliques en suspen- sion ou en solution Les composés métalliques particu- lièrement concernés sont ceux du fer et du cuivre. Le carbone activé qui est utilisé dans la présente invention est une forme microcristalline de carbone qui a été traité pour acquérir une porosité interne et il est caractérisé par une grande surface spécifique de 300 à 2500 m 2/g Ce carbone peut être préparé par traitement correct de toute matière carbonée d'origine animale, végétale ou minérale comprenant le lignite, le charbon, les os, le bois, la tourbe et les résidus de fabrication du papier (lignine). Selon une forme de réalisation appréciée de l'invention, le carbone activé contient un peu d'eau absorbée La teneur en eau va avantageusement d'environ 0,1 à environ 2,5 % sur la base du poids de la masse carboneeau La présence d'eau dans le carbone améliore de façon inattendue les résultats de là purification, mais le rôle de l'eau n'est pas élucidé On suppose is que l'eau peut aider à retenir les composés métalliques dans les pores du carbone par un effet de coordination. La température de mise en oeuvre du procédé n'est pas déterminante dans la plage des températures de congélation et de vaporisation de l'halogénure d'organo- sulfonyle liquide particulier que l'on traite Une plage de températures appréciées va de -10 à 1000 C, une plage de 20 à 500 C étant très avantageuse du point de vue de la commodité et de l'économie. Le procédé de la présente invention peut être misien oeuvre en discontinu ou en continu, et on pré- conise cette dernière forme de mise en oeuvre dans laquelle on fait passer continuellement un courant de produit contaminé à travers un lit de carbone activé et on envoie le courant sur une colonne contenant un lit neuf lorsque le lit originel est usé. L'élimination de grandes quantités d'impuretés formées de composés métalliques par le procédé de l'in- vention est particulièrement inattendue, si on la compare notamment au procédé connu d'utilisation de composés organiques acides tels que l'acide phtalique dont l'acidité est semblable à celle des halogénures d'organo- sulfonyle pour éliminer des composés métalliques de carbone activé Le résultat opposé d'élimination de composés métalliques de l'halogénure d'organosulfonyle liquide par passage à travers du carbone activé est surprenant. REVENDICATIONS 1 Procédé de purification d'un halogénure d'organosulfonyle liquide contenant comme impuretés un composé métallique, caractérisé en ce qu'il consiste à faire passer ledit halogénure d'organosulfonyle liquide au contact de carbone activé de manière à réduire la quantité d'impureté formée par le composé métallique dans l'halogénure liquide. 2 Procédé suivant la revendication 1, carac- térisé en ce que le carbone activé contient environ 0,1 à environ 2,5 % d'eau adsorbée sur la base du poids de la masse carbone-eau. 3 Procédé suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'halogénure d'organo- sulfonyle liquide répond à la formule R SO 2 X dans la- quelle R est un groupe alkyle ayant 1 à 6 atomes de carbone et X représente l'ion chlorure ou fluorure. 4 Procédé suivant la revendication 3, carac- térisé en ce que R est le groupe méthyle et X représente l'ion chlorure. Procédé suivant la revendication 3, carac- térisé en ce que l'impureté métallique consiste en composés de fer ou de cuivre ou leurs mélanges, en suspension.