Brevet FR2543547A1 — publié le 19841005

La présente invention concerne de nouveaux composés importants; par exemple comme intermédiaires dans la préparation d'esters d'halogénoalkyles d'acides carboxyliques ou de diesters d'alkylènes (dérivés d'alkylidènes) d'acides carboxy- liques L'invention concerne également des procédés pour la préparation de ces nouveaux intermédiaires, ces procédés étant également intéressants dans la préparation de composés de structure semblable. Les nouveaux intermédiaires sont représentés par la formule générale: 0 R. Il 1. CI S O x (I) Ii i 0 R dans laquelle X est un halogène,par exemple le chlore ou le brome, ou un autre reste facilement éliminable, par exemple, o Il Cl-S-O-, et R 1 et R 2 représentent l'hydrogène ou un groupe Il alkyle inférieur. Le composé de formule (I),dans laquelle R 1 et R 2 sont tous deux l'hydrogène et X représente le chloreest connu d'après Ber 60, page 2288 ( 1927). Les composés de formule (T) sont des réactifs très R il efficaces pour introduire le groupe -C-X, par exemple, lorsque R 2 l'on prépare les esters d'a-halogénoalkyles de formule générale: R 1 R c O C X (Il) O R 2 dans laquelle R et R 2 ont les significations ci-dessus, X est un halogène et R indique un restnorganique, par réaction d'un sel d'un acide carboxylique R-COOH avec un composé de formule (I) (X = halogène), pour obtenir ainsi le composé de formule (II) avec de meilleurs rendements et une pureté plus élevée que lorsque l'on utilise le procédé habituel de réaction d'un dihalogénoalcane avec un sel d'un acide carboxylique. Selon la réactivité de X par rapport à celle du groupe chlorosulfate (chlorosulfonyloxy) comme groupe éliminable, il est possible de produire un composé de formule générale: O R il il R C O C -X' (I Ia) R 2 dans laquelle R, R 1 et R 2 ont les significations ci-dessus, et II X' représente X ou R-C-O-, c'est-à-dire, selon que X a une O I réactivité plus faible ou la même réactivité que Cl-S-O-. R Les composés de formule (I) sont des esters ou diesters (bis-dérivés) de l'acide chlorosulfonique Comme les alcools a-halogéno- substitués n'existent pas, il n'est pas possible de préparer ces composés par la technique classique de réaction du chlorure de sulfuryle avec un tel alcool. Selon la présente invention, on peut préparer les composés de formule (I) par réaction de l'acide chlorosulfonique avec un composé de formule générale: R il R 2 -X(II R 2 dans laquelle R 1, R 2 et X ont les significations ci-dessus et Y représente un groupe s'éliminant mieux que X Dans le cas o Y a la même réactivité que X, la réaction donne un bis(chlorosulfo- nyloxy)alcane(ou bischlorosulfonate d'alkylidène) La réaction est effectuée avec ou sans solvant selon les réactifs en question et à une température comprise entre -20 et 100 C. Dans un second procédé de l'invention, on peut préparer les composés de formule (I) dans laquelle X représente un halogène, en particulier le chlore, par une halogénation photochimique de chlorosulfonates (chlorosulfates) d'alkyles de formule générale: O R Il Cl S O CH (IV) Il I O R 2 o dans laquelle R 1 et R 2 sont tels que définis ci-dessus, dissous si on le désire dans un solvant organique convenable inerte dans la réaction, tel que le tétrachlorure de carbone, dans lequel l'halogène désiré est introduit avec irradiation simultanée de la solution. Lorsque la réaction a eu lieu, on isole le produit par exemple, par distillation. Si dans la formule (I) ci-dessus, R 1 =R 2 = H et X = Cl-S-O, on peut préparer ce composé, le bis(chlorosulfonyloxy)- If o méthane ou bis-chlorosulfate (ou bis-chlorosulfonate) de méthylène, par une réaction entre le chlorosulfonate de chlorométhyle et le trioxyde de soufre Le composé est obtenu à partir du mélange de réaction par distillation sous pression réduite. Les exemples suivant illustrent l'invention sans toutefois en limiter la portée. Exemple 1 Chlorosulfonate (ou chlorosulfate) de chlorométhyle On mélange 200 ml ( 349 g) d'acide chlorosulfonique ( 3 moles) et 100 ml ( 194 g) de bromochlorométhane ( 1,5 mole) et on chauffe au reflux pendant 3 h Il y a production d'une grande quantité de brome On refroidit le mélange et on le verse dans de la glace et on ajoute 100 ml de chlorure de méthylène On lave la phase organique par 100 ml d'eau, on sèche sur sulfate de magnésium et on élimine le solvant sous vide avec le brome On obtient 93, 7 g de résidu que l'on distille sous vide et on recueille le chlorosulfonate de chlorométhyle à 45-50 C/12, 11-13,46 mbar ( 9-10 mm Hg). Exemple 2 Chlorosulfonate de chlorométhyle On ajoute en une demi-heure une solution de 58,3 g (= 33,3 ml = 0,5 mol) d'acide chlorosulfonique depuis une ampoule à brome dans une solution glacée de 44,1 g (= 18,3 ml = 0,25 mol) de chloroiodométhane dans 100 ml de chlorure de méthylène Après agitation pendant une autre heure en refroidissement par la glace, on verse le mélange sur la glace On lave la phase organique par l'eau, on la décolore par le thiosulfate de sodium et on sèche sur sulfate de magnesium On concentre sous vide la phase organique presque incolore: rendement 22,4 g La distillation sous vide donne le chlorosulfonate de chlorométhyle à 4245 C/ 12,11 mbar ( 9 mm Hg). Exemple 3 Chlorosulfonate de chlorométhyle On place dans un bain-marie à température ambiante un ballon contenant 10 ml de chlorosulfonate de méthyle On fait barboter du chlore à travers le liquide irradié par la lumière ultraviolette d'une lampe haute pression Apres trois heures, un spectre de RMN indique une conversion de 70 % en chlorosulfonate de chlorométhyle On refroidit le mélange dans la glace et on ajoute 4,6 ml de méthanol pour détruire le chlorosulfonate de méthyle n'ayant pas réagi La distillation sous vide donne le chlorosulfonate de chlorométhyle pur,E 550 C/26,92 mbar. Exemple 4 Chlorosulfonate d'a-chloroéthyle On place dans un bain-marie à température ambiante un ballon de réaction contenant 15 ml de chlorosulfonate d'éthyle et on l'irradie par la lumière U V d'une lampe haute pression, tandis que l'on fait barboter du chlore dans le liquide On suit la réaction par spectroscopie de R 1 N et on arrête la chloruration lorsque tout le produit de départ a été consommé On balaye le système par l'azote et on distille le produit (mélange de produits de chloruration) sous vide à travers une colonne de Vigreux La fraction bouillant a 49-51 C/13,46 mbar est le chlorosulfonate d'a-chloroéthyle. Le spectre IR (CHIC 12) présente de fortes bandes à 1 415, 1 192, 900 et 600 cm Lespectre de RMN (CDC 13) présente des pics à = 1,97 (d, J = 5,9 Hz, 3 H) et 6,47 ppm (q, J = 5,9 Hz 1 H). Exemple 5 Chlorosulfonate d 'a-chloroéthyle On ajoute lentement 10 ml d'acide chlorosulfonique a une solution agitée glacée de 9,3 ml de l-chloro-liodoéthane dans 50 ml de chlorure de méthylène Après agitation pendant encore 1 heure en refroidissant par la glace, on verse le mélange rouge foncé sur de la glace On extrait la phase aqueuse par le chlorure de méthylène et on lave les phases organiques réunies par le bicar- bonate de sodium aqueux et par le thiosulfate de mdium aqueux On sèche la phase organique presque incolore et on concentre sous vide. La distillation sous vide donne le chlorosulfonate d'a-chloroêthyle identique au produit obtenu a l'exemple 4. Exemple 6 Chlorosulfonate de bromométhyle On ajoute 52,4 g (= 30 ml = 0,45 mot) d'acide chlorosulfonique en quatre portions égales à invervalis de 1/2 h à une solution agitée glacée de 22,1 g (= 7,55 m I = 0,1 mole) de bromoiodométhane dans 100 ml de tétrachlorométhane Après agitation pendant encore 1/2 hon verse le mélange sur la glace et on filtre. On lave la phase organique par l'eau, on la décolore par le thiosulfate de sodium et on sèche sur sulfate de magnésium La distillation sous vide donne le chlorosulfonate de bromométhyle, E 62-66 C/16,05 mbar. Spectre de REN 1 H: 6,00 (CDC 13). Analyse élémentaire C(%) H( 7) S(%) Calculé pour CH 2 Br C 103 S: 5,73 0, 96 15,31 Trouvé: 5,88 0,96 15,63 Exemple 7 Bis(chlorosulfonyloxy)méthane (bis-chlorosulfate de méthylène) On mélange 65,2 g (= 40 ml = 395 mmoles) de chloro- sulfonate de chlorométhyle et 38,5 g ( 478 mmoles) de trioxyde de soufre a la température ambiante Après 20 jours, on verse le mélange dans la glace et on ajoute 100 ml de chlorure de méthylène. On lave la phase organique par 100 ml d'eau, on sèche sur sulfate de magnésium et on élimine le solvant sous vide On distille le résidu sous un vide de 13,46-14,80 mbar ( 10-11 mm Hg), et l'on obtient ainsi le chlorosulfonate de chlorométhyle (produit de départ) à 41-45 C et le bis(chlorosulfonyloxy)méthane à 102-105 C/ ,76-13,46 mbar ( 8-10 mm Hg). Spectre de RMN 1 H: 6,15 (CC 14). Analyse élémentaire C(%) H(%) S(%) C 1 (%) Calculé pour C 1 H 2 (O 502 C 1)2: 4,90 0,82 26,17 28,94 Trouvé 5,12 0,86 25,79 28,79 Exemple 8 Bis(chlorosulfonyloxy)méthane On ajoute lentement 74,6 ml d'acide chlorosulfonique à une solution glacée agitée de 15 ml d'iodure de méthylène dans 100 ml de chlorure de méthylène Apres agitation pendant encore min, on verse le mélange de réaction sur la glace On sépare la phase organique, on la lave par le bicarbonate de sodium et le thiosulfate de sodium aqueux et on sèche sur sulfate de magnésium On élimine le solvant par distillation sous pression atmosphérique et on distille le résidu sous vide Le bis(chloro- sulfonyloxy)méthane distille à 108-110 C/13,46 mbar ( 10 mm Rg). Exemple 9 Bis(l 11-dioxopénicillanoyloxy)méthane On charge 150 ml d'eau, 200 ml de chlorure de méthylène, 1,0 g d'hydrogénosulfate de tétrabutylammonium, 13, 4 g (= 160 mmoles) de bicarbonate de sodium et 11,65 g (= 50 mmoles) d'acide 1,1- dioxopénicillanique et on refroidit à 2 C On ajoute 5 g ( 21 mmoles) de bis(chlorosulfonyloxy)méthane dans 30 ml de chlorure de méthylène en 1/2 heure On fait réagir le mélange pendant 1 heure à 20 C et 1 heure à la température ambiante On sépare le mélange de réaction et on extrait la phase aqueuse par 100 ml de chlorure de méthylène On sèche les phases combinées de chlorure de méthylène sur Mg SO 4 et on filtre On ajoute de l'isopropanol et on évapore le chlorure de méthylène sous vide jusqu'à ce que le bis(l,l-dioxopénicillanoy Loxy)méthane cristallise La filtration et le séchage donnent un produit pur, dont le spectre de RMN est identique à celui d'un échantillon authentique, voir brevet des E U A 4 309 347. Exemple 10 1 l-dioxopénicillanate d'a-chloroéthyle On ajuste à 20-22 C la température d'un mélange de 8,85 g de l,l-dioxopénicillanate de sodium, 35 ml d'eau, 35 ml de chlorure de méthylène, 11,7 g de bicarbonate de sodium et 1,2 g d'hydrogénosulfate de tétrabutylammonium On ajoute au mélange agité 7,17 g de chlorosulfonate d'a-chloroéthyle en 15 min Après agitation pendant encore 30 min, on ajoute 5 g d'iodure de sodium,puis du thiosulfate de sodium pour décolorer le mélange On sépare la phase organique, on sèche et on concentre sous vide On ajoute de l'acétate d'éthyle et on élimine sous vide le chlorure de méthylène restant On recristallise le produit (mélange des deux formes diastéréomères) dans l'acétate d'éthyle. Le spectre de RMN (CDC 13) présente les deux formes diastéréomères (dénommées ci-après A et B). La forme A présente des pics à = 1,45 (s, 3 H); 1,65 (s, 3 H); 1,87 (d, J = 5,5 Hz, 3 H); 3,49 (d, J = 4 Hz, 2 H); 4,40 (s, 1 H); 4,67 (t, J = 4-Hz, 1 H); et 6,59 ppm (q, J = 5,5, 1 H). La forme B présente des pics à S = 1,48 (s, 3 H); 1,65 (s, 3 H); 1,87 (d, J = 5,5 Hz, 3 H); 3,49 (d, J = 4 Hz, 2 H); 4,42 (s, 1 H); 4,67 (t, J = 4 Hz, 1 H); et 6,63 ppm (q, J = 5,5 Hz, 1 H). Exemple 11 1,l-dioxopéricillanate de bromométhyle On prépare ce composé comme décrit pour le 1,1- dioxopénicillanate d'a-chloroéthyle en remplaçant le chlorosulfonate d'a-chloroéthyle par le chlorosulfonate de bromométhyle. Le spectre de RMN (CDC 13) présente des pics à = 1,50 (s, 3 H); 1,63 (s, 3 H); 3,50 (d, J = 4 Hz, 2 H); 4,45 (s, 1 H); 4,67 (t, J = 4 Hz, 1 H); 5, 76 (d, J = 5 Hz, 1 H); et 6,08 ppm (d, J = 5 Hz, 1 H). II est entendu que l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation préférés décrits ci-dessus à titre d'illustration et que l'homme de l'art pourra y apporter des modifications sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Nouveaux mono et bis-chlorosulfonates utiles notamment comme intermédiaires de synthèse, caractérisés en ce qu'ils répondent à la formule générale: O R cl S o C -x (I) O R 2 dans laquelle X est un halogène, par exemple le chlore ou le brome ou un autre reste s'éliminant facilement, par exemple, O Il Cl-S-O-, et R et R représentent l'hydrogène ou un groupe alkyle O inférieur, avec la condition que,lorsque X est le chlore, l'un au moins des restes Ri et R 2 est un groupe alkyle inférieur. 2 Composé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste en bis(chlorosulfonyloxy)méthane. 3 Composé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste en chlorosulfonate d'a-chloroéthyle. 4 Composé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste en chlorosulfonate de bromométhyle. Procédé pour la production d'un composé de formule: O R Cl S o c -X () R 2 dans laquelle X est un halogène, par exemple le chlore ou le brome, ou un autre reste s'éliminant bien, par exemple, O O Cl-S-O-, et R et R 2 représentent l'hydrogêne en groupe alkyle, Il R 2 caractérisé en ce que l'on fait réagir l'acide chlorosulfonique avec un composé de formule générale: R Y C X (III) R 2 ' dans laquelle R 1 R 2 et X ont les significations ci-dessus et Y représente un reste s'éliminant mieux que X, la réaction étant effectuée en présence ou en l'absence de solvant selon les réactifs en question et à une température comprise entre -20 et 1000 C. 6 Procédé pour la production d'un composé de formule ( 1) selon la revendication 5, caractérisé en ce que-X représente un halogène,, en particulier le chlore, caractérisé en ce que l'on effectue l'halogénation photochimique d'un chlorosulfonate d'alkyle de formule générale 0 R Cl S O CH (IV) O R 2 dans laquelle R 1 et R 2 sont tels que définis ci-dessus, dissous éventuellement dans un solvant organique convenable inerte dans la réaction, tel que le tétrachlorure de carbone, dans lequel, on introduit l'halogène désiré avec irradiation simultanée de la solution, après quoi, lorsque la réaction a eu lieu, le produit est isolé,par exemple par distillation. 7 Procédé pour la production d'un composé de formule (I) O selon la revendication 5, dans lequel R 1 = R = H et X = Cl-S-O-, 2 il o caractérisé en ce que l'on fait réagir le chlorosulfonate de chlorométhyle avec le trioxyde de soufre, en isolant le produit de réaction du mélange de réaction par distillation sous pression réduite.