Brevet FR2617837A1 — publié le 19890113

PROCEDE DE PREPARATION D'ALDEHYDES AROMATIQUES La présente invention concerne un procédé de préparation d'aldéhydes aromatiques. Elle concerne plus particulièrement un procédé de formylation. Il est connu de préparer les aldéhydes aromatiques selon deux types de méthodes: une méthode directe qui consiste à fixer un groupe CHO sur un dérive aromatique, une méthode indirecte qui consiste à oxyder un groupe déjà présent sur le dérivé aromatique. Parmi les documents décrivant la formylation directe on peut cnter le brevet US 4.588.844 qui décrit la réaction entre un dérivé aromatique et l'urotropine en milieu acide fluorhydrique. Ze procédé utilise d'une part une matière première coûteuse: l'urotropine. Cette dernière contient 4 groupes formol potentiels et un seul d'entre eux est utilisable pour former le benzaldéhyde, en effet on doit toujours utiliser l'urotropine en quantité molaire vis à vis de l'aromatique de départ. D'autre part les rendements obtenus sur des composés tels que le fluorobenzéne sont trop faibles (environ %) pour envisager une exploitation industrielle. Il est également décrit dans le brevet US 4 622 429 un procédé qui consiste à faire réagir un dérivé aromatique avec du monoxyde de carbone dans un milieu superacide ou en présence d'un acide de Lewis. La réaction se déroule en deux étapes et d'autre part l'emploi de monoxyde de carbone oblige l'industriel à posséder un réacteur pouvant accepter une forte pression ce qui implique un investissement coûteux. Il est encore décrit dans le brevet CH 597 149 un procédé consistant à faire réagir un formamide avec un dérivé aromatique en présence d'oxychlorure de phosphore, de phosgéne ou de thiophosgène. Cette réaction ne peut être mise en oeuvre qu'avec des contraintes de seécurité importantes ce qui a toujours fait reculer l'industrie chimique. Il est également connu d'après le brevet DE 2 732 227 un procédé - 2 - qui consiste à faire réagir un dérivé aromatique non aminé avec l'acide cyanhydrique en milieu acide puis à effectuer une hydrolyse acide. L'utilisation de l'acide cyanhydrique impose des contraintes de seécurité équivalentes au document précédent. Parmi les documents décrivant le deuxième mode de préparation des aldéhydes aromatiques on peut citer l'oxydation de dérivés méthyles sur le noyau aromatique (brevet GB 2 165 536) ou de dérivés aromatiques de l'acide glyoxalique (JP 79 66 639). Ces procédés de préparation en deux étapes n'ont jamais satisfait pleinement l'industrie car le changement de réacteur est toujours nuisible à la rentabilité du procédé. Aucun de ces procédés de formylation directe ou indirecte ne permet d'obtenir a un coût avantageux, sans normes de sécurité très dures un aldéhyde aromatique. La présente invention a atteint cet objectif, elle a pour objet un procédé de préparation d'aldéhydes aromatiques caractérisé en ce qu'on fait réagir au sein de l'acide fluorhydrique un dérivé aromatique avec du formiate d'alkyle en présence de trifluorure de bore. On entend par dérivé aromatique tout composé mono ou polycyclique ou hétérocycllque substitue par un ou plusieurs élément choisi parmi l'hydrogène, les halogénes, de préférence le fluor, les groupes alkyles, alkoxy, hydroxy, phénoxy, phényle. Les dérivés aromatiques peuvent être définis par la formule (I) suivante (R) - Ar dans laquelle: Ar représente un radical mono, ou polycyclique ou hétérocyclique, n est un nombre entier compris entre 1 et 3 R est choisi parmi les groupes alkyle contenant 1 à 6 atomes de carbone, les groupes alkoxy contenant 1 à 6 atomes de carbone, perhalogénoalkoxy, thioalkyl contenant 1 à 6 atomes de carbone halogéno et plus particulièrement fluoro, phénoxy ou phényl éventuellement substitué. -3- On peut citer parmi les matières premières pouvant être mises en oeuvre dans le procédé de la présente invention, le b=-zène, le fluorobenzene, le chlorobenzène, l'oxyde de phenyle, le gaiacol, l'anisole le biphényle. Parmi les formiates d'alkyle utilisables on peut citer non limitativement le formiate de méthyle, d'éthyle,de n propyle, de n butyle. 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 bore sous forme HF, BF3, H2O (H30 BF4). On utilise avantageusement une quantité d'acide fluorhydrique telle que le rapport molaire du dérivé aromatique à!'acide fluorhydrique soit compris entre 5 et 50. On utilise préférentiellement une quantité de formiate d'alkyle telle que le rapport molaire du formiate d'alkyle au dérive aromatique soit compris entre la stoechiométrie de la réaction et 2 et de préférence entre 1 et 1,5. On préfèere utiliser une quantIté de trifluorure de bore teile que la pression absolue de BF3 dans l'enceinte réactionnelle soit comprise entre 1 et 20 bars. Une pression supérieure à 20 bars n'est pas exclue de l'invention mais n'apporte pas d'avantages particuliers. Le procedé de l'invention est de préférence mis en oeuvre à une température comprise entre 0 et 100 C. La durée de la réaction varie avec les matières premières mises en oeuvre ainsi qu'avec la température de réaction. Une durée de quelques heures semble convenir à la plupart des matières premières lorsqu'une température comprise entre 30 et 60 C est utilisée. On isole facilement le produit issu de la réaction soit par distillation de l'acide fluorhydrique soit par extraction par tout solvant connu de l'homme de l'art tel que notamment: le chlorure de méthylène, l'éther isopropylique, la méthylisobutylcétone, le toluène. Parmi les composés obtenus par le présent procédé on peut citer de manière non limitative le benzaldéhyde, le fluorobenzaldehyde, le chlorobenzaldéhyde, le phénoxy benzaldéhyde, le méthoxy-3 hydroxy-4 - 4 benzaldéhyde, le méthoxy-4 benzaldéhyde, le méthoxy-2 benzaldéhyde, le phényibenqaldéhyde. Les exemples suivants sont donnés à titre indicatif et ne peuvent être considérés en aucune façon comme limitatifs de l'invention. EXEMPLE 1: formulation du fluorobenzène par le formiate de méthyle en milieu HF: BF3. Un solution de fluorobenzène (0,025 mole, 2,4 g) dans du formiate de méthyle (0,033 mole, 2 g) est introduite à - 5 C dans 20 g d'HF anhydre. Le mélange est mis sous pression de 10 bar de BF3, puis porté 6 heures à 60 C. Après refroidissement à 0 C, le mélange réactionnel est soutiré sur 80 g de glace, extrait avec 100 ml d'éther isopropylique, neutralisé avec une solution saturée de bicarbonate de potassium. La phase organique est séparée et séchée sur KF. Les rendements sont déterminés par chromatographie phase gazeuse. Plusieurs substrats aromatiques ont été soumis à cette réaction de formylatlon par HCOOMe dans le rapport suivant 0,025 mole de substrat par 0,033 mole de formiate de méthyle. Le tableau qui suit décrit les conditions mises en oeuvre et rassemble les résultats obtenus: - taux de conversion du substrat, - nature de l'aldéhyde formé, - sélectivité en aldéhyde. - 5- Pression t TT Substrats BF3 T (heures) Produits RT (bar) ( C) (%) 60 6 95 85 (F F CHO 2,5 40 4 55 92 50 5 80 *63 i @ o@ 50 5 85 O CHO 63 30 5 20 63 oMe OMe OMe 90 HO CO4 e CHO 50 4 25 95 !I 55 MeO - S CHO Mec MeO II. 58 CHO !5 50 5 25 95 42 MeO - CHO _|__ 1O 10 I 6 55 C HO 95 Tableau I: formylation par le formiate de méthyle en milieu HF: BF3 EXEMPLE 2 On reproduit l'exemple 1 avec le fluorobenzene en remplaçant le formiate de méthyle par le formiate d'éthyle. Après 6 heures de réaction à 60 C on obtient 85 % de perafluorobenzaldéhyde. 2 6 1 7 8-37 -6- REVENDICATIONS 1) Procédé de préparation d'a!dehydes aromatiques caractérisé en ce qu'on met er. présence dans l'acide fluorhydrique liquide un dérivé aromatique de formule générale (I) (R) - Ar (I) dans laquelle: - Ar représente un radical mono, polycyclique ou hétérocyclique - n est un nombre entier compris entre 1 et 3 - R est choisi parmi les groupes alkyles contenant 1 a 6 atomes de carbone, les groupes alkoxy contenant i à 6 atomes de carbone, perhalogenoalkoxy, thioalkyl contenant 1 a 6 atomes de carbone halogéno et plus particulièrement fluoro, phénoxy ou phényl éventuellement substitué avec un formiate d'alkyle en présence de trifluorure de bore. 2) Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que le composé de formule I est choisi parmi le fluorobenzene, l'oxyde de biphényle et le biphényle. 3) Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que le formiate d'alkyle est le formiate de méthyle. 4) Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que le rapport molaire du dérivé aromatique à l'acide fluorhydrique est de préférence compris entre 5 et 50. ) Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que le rapport molaire du formiate d'alkyle ou dérivé aromatique est compris entre 1 et 1,5. 6) Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que la pression de trifluororure de bore est de préférence comprise entre 1 et 20 - 7 - bars. 7 Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que la température de réaction est comprise entre 0 et 100 C et de préférence entre 30 et 60 C.