Brevet FR2609287A1 — publié le 19880708

La présente invention se rapporte à un procédé de préparation de l'acide 4-trifluorométhyl-2-nitrobenzoique et un nouvel isomère, c'est-à-dire l'acide 4-trifluorométhyl- 3-nitrobenzoique. L'acide 4-trifluorométhyl-2-nitrobenzoique (ayant pour abréviation 4-TFM-2-NBA) est un composé utile comme matière intermédiaire de certains médicaments, produits chimiques pour l'agriculture et cristaux liquides, et le nouvel isomère sera également utile dans des buts semblables. On sait obtenir 4-TFM-2-NBA par les étapes de convertir d'abord la 4trifluorométhyl-2-nitroaniline en 4-trifluorométhyl-2-nitrobenzonitrile par réaction de Sandmeyer puis hydrolyser le nitrile (Chem. Abstr., 49, 3897b (1955)). Le produit de ce procédé a une assez haute pureté,comme cela est indiqué par le point rapporté de fusion de 140-140,5 C. Cependant, ce procédé n'est pas approprié à la pratique industrielle parce qu'il pose des problèmes tels qu'une difficulté de préparation indus- trielle de la matière première, la 4-trifluorométhyl-2- nitroaniline, l'utilisation d'un cyanure très toxique dans la réaction essentielle de Sandmeyer et la complica- tion des opérations. Un autre procédé connu de préparation de 4-TFM-2- NBA consiste à nitrurer l'acide 4-trifluorométhylbenzoique (Chem. Abstr., 64, 3487f (1966)). Cependant, le produit de ce procédé doit avoir une faible pureté car le point rapporté de fusion du produit réactionnel, 1091110C, diffère considérablement du point ci-dessus mentionné de fusion. La présente invention a pour objet un procédé avantageux et industriellement pratique de préparation de 4-TFM-2-NBA. La présente invention a pour autre objet un nouvel isomère de 4-TFM-2-NBA. Selon l'invention, on prévoit un procédé de préparation de 4-TFM-2-NBA, comprenant les étapes de nitruration d'un dérivé de benzotrifluorure représenté par la formule générale (1), CF3- Z (1) o Z représente COY ou CY3, et Y représente un atome d'halogène, avec un agent de nitruration comprenant de l'acide nitrique et à hydrolyser simultanément le radical Z du dérivé de benzotrifluorure pour ainsi obtenir un mélange comprenant l'acide 4-trifluorométhyl-2-nitrobenzoique et l'acide 4-trifluorométhyl-3-nitrobenzoique (4-TFM-3-NBA), le traitement du mélange avec un agent neutralisant basique afin d'obtenir une solution contenant 4-TFM-2-NBA et un précipité contenant 4-TFM-3-NBA, et l'isolement de 4-TFM-2-NBA de la solution et de 4-TFM-3-NBA du précipité. CF3_ Q COOH 4-TFM-3-NBA NO2 4-TFM-3-NBA que l'on obtient par ce procédé est un nouveau composé. Dans 4-TFM-2-NBA et 4-TFM-3-NBA, le groupe nitro et le groupe carboxylique sont tous deux des groupes fonctionnels ayant une haute réactivité. En conséquence, 4-TFM-2-NBA et 4-TFM-3-NBA servent tous deux de matières intermédiaires pour la synthèse de divers composés aromatiques contenant du fluor comprenant ceux utiles comme médicaments, produits chimiques pour l'agriculture ou cristaux liquides. La matière première pour le procédé selon l'inven- tion, un dérivé de benzotrifluorure de la formule générale (1), est facilement disponible en tant que matière indus- trielle. En nitrurant le composé de départ à l'acide nitrique ou avec un acide mélangé d'acide nitrique et d'acide sulfurique, le radical Z du composé de départ est simultanément hydrolysé en groupe carboxylique. En effet, les composés nitro souhaités se forment très facilement. La réaction de nitruration et d'hydrolyse donne un mélange d'isomères de 4-TFM-2-NBA et 4-TFM-3-NBA o la proportion de 4-TFM-2-NBA à 4-TFM-3-NBA est d'environ 2:1, et chacun de ces deux isomères peut facilement être isolé par traitement partiel de neutralisation du mélange. En conséquence, le procédé de l'invention est très approprié et favorable à une application industrielle. Dans la mise en pratique de la présente invention, l'agent de nitruration est l'acide nitrique concentré ou l'acide nitrique fumant, ou bien un acide mélangé d'acide nitrique concentré ou fumant et d'acide sulfurique concentré ou d'acide sulfurique fumant. Il est approprié d'utiliser 0,9 à 5,0 moles, et de préférence 0,9 à 2,5 moles,d'acide nitrique par mole du composé de départ représenté par la formule générale (1). La réaction de nitruration du composé de départ et d'hydrolyse de son radical Z est effectuée usuellement à une température comprise entre la température ambiante et environ 150 C et de préférence à une température comprise entre 40 et C. La durée de la réaction est comprise entre environ 1 heure et plusieurs heures. Après la réaction ci-dessus, le liquide réactionnel est dilué à l'eau pour ainsi précipiter le produit réactionnel contenant à la fois 4-TFM-2- NBA et 4-TFM-3-NBA, et le précipité est partiellement neutralisé en utilisant un composé basique en tant qu'agent neutralisant. Dans la pratique, l'agent neutralisant est choisi parmi des hydroxydesi carbonates et hydrogénocarbonates de métaux alcalins ou de métaux alcalino-terreux. Des exemples typiques sont NaOH, KOH, Ca(OH)2, Na2C03, K2C03, NaHCO3 et KHCO3. Il est possible de dissoudre sélectivement 4-TFM- 2-NBA en utilisant une quantité appropriée d'un tel agent neutralisant, qui n'est pas plus qu'équimolaire à 4-TFM-2-NBA existant dans le précipité traité. Après séparation de 4-TFM-3-NBA qui est en phase solide, la liqueur mère est rendue fortement acide pour ainsi précipiter 4-TFM-2-NBA. L'invention sera mieux illustrée par les exemples non limitatifs qui suivent. EXEMPLE 1 Un réacteur chemisé de résine, d'une capacité de litres, a été chargé de 100 kg d'acide sulfurique concentré et de 12,5 kg d'acide nitrique fumant à 98%, et on a graduellement placé, dans l'acide mélangé, 10 kg de chlorure de 4-trifluorométhylbenzoyle, tout en mainte- nant la température du liquide à 40-60C. Alors, la réaction de nitruration a été effectuée à 60 C pendant 3 heures. Après la réaction ci-dessus, le liquide réaction- nel a été placé dans 120 litres d'eau glacée pour préci- piter le produit réactionnel. Le précipité a été séparé par filtration et placé dans 18 litres d'eau contenant 1,05 kg de Na2CO3, et l'agitation a été effectuée pendant minutes. Ensuite, une partie non dissoute du précipité a été séparée par filtration et séchée pour ainsi obtenir 2,3 kg de 4-TFM-3-NBA. La liqueur mère a été rendue acide par addition de 8 kg d'acide chlorhydrique concentré et un précipité résultant a été récupéré par filtration et raffiné par cristallisation en utilisant 20 kg de chloroforme. Par suite, on a obtenu 6,3 kg de 4-TFM-2-NBA d'une pureté de 99,9% (point de fusion 140,5 C). Le rendement total de 4-TFM-2-NBA et 4-TFM-3-NBA était de 76,3%. L'analyse du 4-TFM-3-NBA obtenu a donné ce qui suit. Point de fusion: 169 C. 19F-RMN (substance standard: CF3C02H, dans CDC13): -15,5 ppm (3F, s). 1H-RMN (substance standard: TMS, dans CDCl3): 8,1-8,5 6 (3H, m); 9,9 j (1H, s). Infrarouge (boulette de KBr): 2510-3130 cm 1, 921 cm1 (-O OH); 1730 cm-1 (ô C=O); 1562 cm 1, 1375 cm1 ( 2 NO2) EXEMPLE 2 Un réacteur en verre (capacité 100 ml) a été chargé de 128 g d'acide sulfurique fumant à 30% et de 9,0 9 de 4-trifluorométhylbenzotrichlorure, et on a introduit, goutte à goutte, dans le réacteur, 12,8 g d'acide nitrique concentré (environ 65-68%), tandis que la température du liquide était maintenue à environ 50 C. Alors, la réaction de nitruration a été effectuée à 60 C pendant 2 heures. Ensuite, le liquide réactionnel a été placé dans 100 ml d'eau glacée pour précipiter le produit réactionnel. Le précipité a été séparé par filtration et placé dans 20 ml d'eau contenant 0,3 g de NaOH, et l'agitation a été effectuée pendant 30 minutes. Ensuite, une partie non dissoute du précipité a été séparée par filtration et séchée pour ainsi obtenir 2,1 g de 4-TFM-3-NBA. La liqueur mère a été rendue acide par addition de 1,8 g d'acide sulfurique, et un précipité résultant a été récupéré par filtration et raffiné par recristallisation en utilisant 12 9 de chloroforme. Par suite, on a obtenu 4,0 g de 4-TFM-2-NBA. Le rendement total de 4-TFM-2-NBA et 4-TFM-3-NBA était de 75,9%. L'analyse de 4-TFM-3-NBA obtenu dans cet exemple a donné les mêmes résultats qu'à l'Exemple 1. EXEMPLE 3 Un réacteur en verre d'une capacité de 100 ml a été chargé de 98 g d'acide sulfurique concentré et de ,0 g d'acide nitrique fumant à 98%, et on a introduit, goutte à goutte, dans le réacteur, 12,0 g de bromure de 4-trifluorométhylbenzoyle, tout en maintenant la tempéra- ture du liquide à environ 50 C. Alors, la réaction de nitruration a été effectuée à 70 C pendant 2 heures. Ensuite, le liquide réactionnel a été placé dans 100 ml d'eau glacée pour précipiter le produit réactionnel. Le précipité a été séparé par filtration et placé dans 40 mi d'eau contenant 2,0 g de K2C03 et l'on a effectué l'agita- tion pendant 30 minutes. Ensuite, une partie non dissoute du précipité a été séparée par filtration et séchée pour ainsi obtenir 2,6 g de 4-TFM-3NBA. La liqueur mère a été rendue acide par addition de 10 g d'acide chlorhydrique, et un précipité résultant a été récupéré par filtration et raffiné par recristallisation en utilisant 200 ml d'eau. Par suite, on a obtenu 5,4 g de 4-TFM-2-NBA. Le rendement total de 4-TFM-2-NBA et de 4TFM-3-NBA était de 70,4%. L'analyse de 4-TFM-3-NBA obtenu dans cet exemple a donné les mêmes résultats qu'à l'Exemple 1. R EV E N D I C A T I 0 N S 1.- Procédé de préparation de l'acide 4-trifluoro- méthyl-2-nitrobenzoique et de l'acide 4-trifluorométhyl-3- nitrobenzoique, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes de: nitrurer un dérivé de benzotrifluorure représenté par la formule générale (1), CF3 c Z (1) o Z représente COY ou CY3 et Y représente un atome d'halogène, avec un agent de nitruration comprenant de l'acide nitrique et hydrolyser simultanément le radical Z dudit dérivé de benzotrifluorure pour ainsi obtenir un mélange comprenant l'acide 4-trifluorométhyl-2-nitrobenzoique et l'acide 4-trifluorométhyl-3-nitrobenzoique; traiter ledit mélange avec un agent neutralisant basique afin d'obtenir une solution contenant l'acide 4-trifluorométhyl-2-nitrobenzoique et un précipité contenant l'acide 4-trifluorométhyl-3-nitrobenzoique; et isoler l'acide 4trifluorométhyl-2-nitrobenzoique de ladite solution et l'acide 4-trifluorométhyl-3-nitro- benzoique dudit précipité. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la réaction dudit dérivé de benzotrifluorure avec ledit agent de nitruration est effectuée à une température comprise entre la température ambiante et environ 150 C. 3.- Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la température est comprise entre 40 et 100 C. 4.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'agent de nitruration contient de plus de l'acide sulfurique. 5.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le radical X dans la formule générale est choisi dans le groupe consistant en -COC1, COBr et -CC13. 6.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'agent neutralisant est un sel inorganique d'un métal alcalin. 7.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'agent neutralisant est un sel inorganique d'un métal alcalino-terreux. 8.- Acide 4-trifluorométhyl-3-nitrobenzoique caractérisé en ce qu'il est obtenu par le procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes.