Brevet FR2634759A1 — publié le 19900202

PROCEDE DE PREPARATION DE TETRACHLORO-2,3,4,6 PHENOL La présente invention a trait à un procédé amélioré de préparation de tétrachloro-2,3,4,6 phénol, par chloration du trichloro-2,4,6 phénol. La chloration du trichloro-2,4,6 phénol par le chlore gazeux conduit au pentachlorophénol ou aux mélanges de tétrachloro-2,3,4,6 phénol et de pentachlorophénol. Cependant il s'avère que dans les procédés connus, il n'est pas possible d'obtenir le tétrachloro-2,3,4,6 phénol sans la présence d'une forte proportion de pentachlorophénol, lorsque l'on atteint des taux de transformation du trichloro-2,4,6 phénol supérieurs à 70 S ou 80 t. En effet, on constate que la chloration du deuxième atome de carbone du cycle situé en position méta par rapport à la fonction OH du tétrachloro-2,3,4,6 phénol, commence avant que tout le trichloro-2,4,6 phénol ne soit transformé. Il a maintenant été trouvé un procédé de chloration, par le chlore gazeux, du trichloro-2,4,6 phénol en milieu fondu en tétrachloro-2,3,4,6 phénol, contenant une faible proportion de pentachlorophénol, caractérisé en ce que l'on opère en présence d'une quantité efficace - d'halogénure d'aluminium ou de l'un de ses précurseurs, - et d'une amine primaire, secondaire ou tertiaire. Les halogénures d'aluminium pouvant servir de catalyseurs sont le chlorure, le bromure, l'iodure et le fluorure d'aluminium. On peut également utiliser des précurseurs de ces halogénures, c'est-à-dire soit l'aluminium, soit certains de ses dérivés, tels que notamment l'alumine ou le carbonate d'aluminium, qui se transforment au moins partiellement en chlorure d'aluminium, dans le milieu réactionnel. Dans le présent texte, lorsqu'il sera question des halogénures d'aluminium, cela englobera aussi bien les halogénures introduits sous cette forme que le chloruré d'aluminium formé in-situ à partir de ses précurseurs. De préférence l'halogénure d'aluminium utilisé dans le présent procédé sera le chlorure d'aluminium introduit ou formé in-situ. Par amine, on entend dans le présent texte tout composé, liquide ou solide dans les conditions opératoires du procédé, comportant une ou plusieurs fonctions amine. Un tel composé peut également comporter une ou plusieurs autres fonctions chimiques, telles que par exemple la fonction hydroxyle, la fonction acide carboxylique, la fonction ester d'acide carboxylique, la fonction amide ou la fonction imine. I1 est bien évident que les amines utilisées peuvent être introduites également sous la forme de leurs sels et plus particulièrement de leurs chlorhydrates respectifs. Dans le présent texte, le terme "amine" englobe également l'ammoniac ainsi que les sels, notamment les chlorhydrates d'amines. Les amines utilisées comme catalyseur dans le présent procédé sont plus particulièrement les amines de formule générale (I) dans laquelle - R1, R2 et R3, identiques ou différents, représentent un radical alkyle linéaire ayant de 1 à 12 atomes de carbone, un radical alkyle secondaire ayant 3 à 12 atomes de carbone ou un radical alkyle tertiaire ayant 4 à 12 atomes de carbone, ces radicaux alkyles pouvant comporter une ou deux fonctions éther -O- ou fonctions hydroxyle, amine, acide carboxylique, ester d'acide carboxylique, amide ou imine un radical phényle, un radical cyclohexyle, un radical cycloheptyle ou un radical cyclopentyle un radical phénylalkyle, cyclohexylalkyle, cycloheptylalkyle ou cyclo pentylalkyle dont la partie alkyle comporte 1 à 4 atomes de carbone ; un atome d'hydrogène. - R1 peut représenter un groupement NH2 ; - R2 et R3 forment ensemble et avec l'atome d'azote un hétéro cycle, saturé ou comportant une ou plusieurs doubles liaisons, éventuellement substitué par un ou plusieurs groupements alkyles ayant i à 4 atomes de carbone - R2 et R3 ou R1, R2 et R3 forment ensemble, avec l'atome d'azote et avec un ou plusieurs atomes d'azote et/ou d'oxygène et/ou de soufre, un hétérocycle, saturé ou insaturé, éventuellement substitué par un ou plusieurs groupements alkyles ayant 1 à 4 atomes de carbone - R1, R2 et R3 forment ensemble et avec l'atome d'azote un hétérocycle insaturé éventuellement substitué par un ou deux groupements méthyle ou éthyle - R2 et R3 ou R1, R2 et R3 forment ensemble, avec l'atome d'azote et éventuellement avec un ou plusieurs atomes d'azote et/ou d'oxygène et/ou de soufre, un composé polycyclique, saturé ou insaturé, éventuellement substitué par un ou plusieurs groupements alkyles ayant 1 à 4 atomes de carbone. A titre d'exemples illustratifs, on peut citer comme amines de formule (I) - l'ammoniac - des amines primaires telles que la n-propylamine, l'isopropylamine, l'isobutylamine, la n-butylamine, la tertiobutylamine, la n-pentylamine, la méthyl-2 butylamine, la méthyl-3 butylamine, la n-hexylamine, l'éthyl-2 hexylamine, l'aniline, la laurylamine, la cyclohexylamine, la cyclopentylamine, la benzylamine, la guanidine, l'acétamidine, l'ester éthylique de la glycine, l'éthanolamine, l'éthylènediamine, l'hexaméthylènediamine, la N-aminoéthylpyrrolidine, la pyrazoline, la lysine, la N-aminomorpholine, la N-aminopipéridine - des amines secondaires telles que la dibutylamine, la dipropylamine, la méthylpropylamine, la méthylbutylamine, la méthylisobutylamine, la méthyltertiobutylamine, la méthylbenzylamine, la ditertiobutylamine, la méthyl-1 cyclopentylamine, la néthyl-1 cyclohexylamine, la dicyclohexylamine, la morpholine, l'imidazole, la pyrrolidine, l'imidazolidine, la pipérazine, l'indole, la pipéridine - des amines tertiaires telles que la triéthylamine, la tributylamine, la pyridine, la tris(dioxa-3,6 heptyl)amine, le diaza-1,8 bicyclo(5,4,0)undécène-7. On peut utiliser également des composés aminés comme l'hydrazine ou ses dérivés, notamment les dérivés obtenus par substitution d'un ou de deux atomes d'hydrogéne par des radicaux alkyles, aryles, cycloaliphatiques ou hétérocycliques. Parmi les amines de formule générale (I), on préfère dans le cadre du présent procédé1 les amines primaires ou secondaires de formule (II) dans laquelle - R2 ou R3 représente un atome d'hydrogène - R2 et R3, identiques ou différents, représentent un radical alkyle linéaire ayant 1 à 10 atomes de carbone un radical alkyle secondaire ayant 3 à 10 atomes de carbone un radical alkyle tertiaire ayant 4 à 10 atomes de carbone un radical cyclohexyle ou cyclopentyle un radical phényle un radical benzyle ou phénéthyle ; - R2 et R3 forment ensemble, avec l'atome d'azote et avec un autre atome d'azote et/ou d'oxygène, un hétérocycle saturé ou comportant une ou plusieurs insaturations - R2 et/ou R3 comportent une ou plusieurs fonctions amine, hydroxyle ou ester d'acide carboxylique. A titre d'exemples d'amines primaires de formule générale (II), on peut citer la n-propylamine, l'isopropylamine, la n-butylamine, l'isobutylamine, la tertiobutylamine, la n-pentylamine, la méthyl-2 pentylamine, la méthyl-3 pentylamine, l'éthyl-2 hexylamine, la laurylamine, la cyclohexylamine, la cyclopentylamine, la benzylamine, l'ester éthylique de la glycine et l'éthanolamine. En ce qui concerne plus particulièrement les amines secondaires de formule générale (II), on préfère encore plus spécialement celles pour lesquelles au moins un des symboles R2 et R3 et de préférence les deux symboles R2 et R3 représentent: un radical alkyle secondaire ayant de 3 à 10 atomes de carbone tel qu'isopropyle, butyle-2, pentyle-2, pentyle-3, hexyle-2, hexyle-3, heptyle-2, heptyle-3, heptyle-4, octyle-2, octyle-3, octyle-4, nonyle-2, nonyle-3, nonyle-4, nonyle-5, décyle-2, décyle-3, dècyle-4 et décyle-5 . un radical cyclohexyle ou cyclopentyle ; et celles pour lesquelles R2 et R3 forment avec l'atome d'azote un hétérocycle comportant éventuellement un autre atome d'azote ou un atome d'oxygène. A titre d'exemples de telles amines secondaires, on peut citer la diisopropylamine, la diisobutylamine, la dicyclohexylamine, la morpholine, l'imidazole. Le trichloro-2,4,6 phénol peut être mis en oeuvre seul ou sous la forme de mélanges avec d'autres chlorophénols. On peut, par exemple, en particulier utiliser les mélanges issus de la chloration du phénol ou des mono- ou dichlorophénols. La chloration se fait en l'absence de solvant, le trichloro-2,4,6 phénol ou le mélange de chlorophénols étant à l'état fondu. La quantité d'halogénure d'aluminium dans le milieu réactionnel peut varier dans de larges limites. Généralement elle est de 0,1 % å 10 % en poids par rapport au poids du trichloro-2,4,6 phénol ou du mélange de chlorophénols. De préférence cette quantité sera de 0,5 t à 5 t en poids par poids. La quantité d'amine est liée à celle de l'halogénure d'aluminium. Généralement le rapport pondéral balogénure d'aluminium/amine est situé entre 1 et 20 et de préférence entre 2 et 10. On opère généralement å une température allant du point de fusion du ou des chlorophénols engagés à 1200C. De préférence cette température sera comprise entre 700C et 1000C. La quantité de chlore utilisée est essentiellement fonction du taux de transformation souhaité du trichloro-2,4,6 phénol et des éventuels autres chlorophénols. Un des avantages du présent procédé étant de permettre un taux de transformation du trichloro-2,4,6 phénol supérieur à 80 t et souvent supérieur à 90 t, sans pour autant former du pentachlorophénol ou des pentachlorocyclohexadiénones en quantités supérieures à 10 t environ, la quantité de chlore introduite sera généralement sensiblement égale à la quantité stoechiométrique ou supérieure à cette quantité stoechiometrique, afin de tenir compte de ce qu'une partie du chlore peut être évacuée de l'appareil sans avoir réagi. En effet, le plus souvent, bien que ce ne soit pas impératif, le chlore est introduit par barbotage dans le milieu réactionnel et la partie qui ne réagit pas immédiatement ressort de l'appareil où s'effectue la réaction. La pression dans le réacteur est donc habituellement sensiblement égale ou légèrement supérieure à la pression atmosphérique. Le chlore peut être utilisé seul ou être dilué par un gaz inerte, tel que l'azote par exemple. La présence d'-un gaz inerte permet, si nécessaire, d'augmenter le débit gazeux sans augmenter corrélativement la quantité de chlore introduite en un temps donné. Le chlore peut être également forme in-situ, à partir de l'acide chlorhydrique, par addition d'un composé oxydant, tel que le peroxyde d'hydrogène par exemple. Le tétrachloro-2,3,4,6 phénol est un composé qui peut être utilisé dans les applications du pentachlorophénol, sous forme phénolique ou sous forme de phénate de métal alcalin. C'est donc notamment un agent protecteur du bois, qui présente l'avantage de ne pas contenir ou de ne contenir que très peu de sous-produits lourds, tels que les phénoxyphénols par exemple, car il peut facilement être purifié par distillation. Les exemples qui suivent illustrent l'invention. Exemples 4 et 2 et essais comDaratifs A à C Dans un ballon en verre de 150 cm3, muni d'un thermomètre, d'un agitateur mécanique à contre-pales, d'un tube plongeant pour l'errivee du chlore et d'un réfrigérant dont la sortie est reliée à une colonne de lavage, puis à un ballon rempli de soude aqueuse, on charge - 49,38 g de trichloro-2,4,6 phénol (0,25 mol) - une quantité (indiquée dans le tableau ci-après) de chlorure d'aluminium et d'amine. On chauffe sous agitation à 800C ou à 100 C, puis on introduit le chlore par le tube plongeant avec un débit de 5 1/h. La température est maintenue a 800C ou a 100 C pendant toute la durée d'introduction du chlore. Après la fin d'introduction du chlore, l'appareil est purgé à l'azote et le mélange réactionnel est refroidi. On dose par chromatographie liquide haute performance (CLHP) les constituants du mélange réactionnel final. Le tableau ci-après rassemble les indications concernant les différents exemples et essais comparatifs, ainsi que les résultats obtenus. Les abréviations suivantes sont utilisées - TT du TCP-2,4,6 = taux de transformation du trichloro-2,4,6 phénol - RR en TTCP = rendement en tétrachloro-2,3,4,6 phénol par rapport au trichloro-2,4,6 phénol engagé - RR en PCP = rendement en pentachlorophénol par rapport au au trichloro-2,4,6 phénol engagé - RR en PCCD = rendement en pentachlorocyclohexadiénones par rapport au trichloro-2,4,6 phénol engagé - DIPA = diisopropylamine catalyseur chlore TT % du RR % en RR % en RR % en Exemples poids/poids par T C engagé TCP-2,4,6 TTCP PCP PCCD rapport au TCP-2,4,6 (em mol) Ex. 1 AlCl3 1,0 % 80 0,375 90 82 4 0 pyrrolidine 0,25 % Ex. 2 AlCl3 1,0 % 100 0,375 99 87 7 0,2 DIPA 0,3 % Essai A AlCl3 1,0 % 80 0,375 92 73 15 0 Essai B AlCl3 1,8 % 80 0,375 99 82 13 0 Essai C AlCl3 1,8 % 100 0,375 99 77 22 0 TABLEAU REVENDICATIONS 1. Procédé de chloration, par le chlore gazeux, du trichloro-2,4,6 phénol en milieu fondu en tétrachloro-2,3,4,6 phénol, contenant une faible proportion de pentachlorophénol, caractérisé en ce que lton opére en présence d'une quantité efficace - d'halogénure d'aluminium ou de l'un de ses précurseurs, - et d'une amine primaire, secondaire ou tertiaire. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on utilise comme précurseurs des halogénures d'aluminium, soit l'aluminium, soit certains de ses dérivés, tels que notamment l'alumine ou le carbonate d'aluminium, qui se transforment au moins partiellement en chlorure d'aluminium dans le milieu réactionnel. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'on utilise comme amine une amine de formule générale (I) dans laquelle - R1, R2 et R3, identiques ou différents, représentent un radical alkyle linéaire ayant de 1 à 12 atomes de carbone, un radical alkyle secondaire ayant 3 à 12 atomes de carbone ou un radical alkyle tertiaire ayant 4 à 12 atomes de carbone, ces radicaux alkyles pouvant comporter une ou deux fonctions éther -O- ou fonctions hydroxyle, amine, acide carboxylique, ester d'acide carboxylique, amide ou imine ; un radical phényle, un radical cyclohexyle, un radical cycloheptyle ou un radical cyclopentyle ;; un radical phénylalkyle, cyclohexylalkyle, cycloheptylaîkyle ou cyclo pentylalkyle dont la partie alkyle comporte 1 à 4 atomes de carbone un atome d'hydrogène. - R1 peut représenter un groupement NH2 - R2 et R3 forment ensemble et avec l'atome d'azote un hétéro cycle, saturé ou comportant une ou plusieurs doubles liaisons, éventuellement substitué par un ou plusieurs groupements alkyles ayant 1 à 4 atomes de carbone - R2 et R3 ou R1, R2 et R3 forment ensemble, avec l'atome d'azote et avec un ou plusieurs atomes d'azote et/ou d'oxygène et/ou de soufre, un hétérocycle, saturé ou insaturé, éventuellement substitué par un ou plusieurs groupements alkyles ayant 1 à 4 atomes de carbone ; - R1, R2 et R3 forment ensemble et avec l'atome d'azote un hétérocycle insaturé éventuellement substitué par un ou deux groupements méthyle ou éthyle ;; - R2 et R3 ou R1, R2 et R3 forment ensemble, avec l'atome d'azote et éventuellement avec un ou plusieurs atomes d'azote et/ou d'oxygène et/ou de soufre, un composé polycyclique, saturé ou insaturé, éventuellement substitué par un ou plusieurs groupements alkyles ayant 1 à 4 atomes de carbone. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'on utilise comme amine - l'ammoniac - des amines primaires telles que la n-propylamine, l'isopropylamine, l'isobutylamine, la n-butylamine, la tertiobutylamine, la n-pentylamine, la méthyl-2 butylamine, la méthyl-3 butylamine, la n-hexylamine, l'éthyl-2 hexylamine, l'aniline, la laurylamine, la cyclohexylamine, la cyclopentylamine, la benzylamine, la guanidine, l'acétamidine, l'ester éthylique de la glycine, ltéthanolamine, l'éthylénediamine, l'hexaméthylènediamine, la N-aminoéthylpyrrolidine, la pyrazoline, la lysine, la N-aminomorpholine, la N-aminopipéridine ;; - des amines secondaires telles que la dibutylamine, la dipropylamine, la méthylpropylamine, la méthylbutylamine, la méthylisobutylamine, la méthyltertiobutylamine, la méthylbenzylamine, la ditertiobutylamine, la méthyl-1 cyclopentylamine, la méthyl-1 cyclohexylamine, la dicyclohexylamine, la morpholine, l'imidazole, la pyrrolidine, l'imidaz'olidine, la pipérazine, l'indole, la pipéridine - des amines tertiaires telles que la triéthylamine, la tributylamine, la pyridine, la tris(dioxa-3,6 heptyl)amine, le diaza-1,8 bicyclo(5,4,0)undécene-7. 5 Proce4 > selor l'une des revendications 1 â 4, caractérisé en ce que l'on utilise comme amine, une amine primaire ou secondaire de formule (II) : dans laquelle - R2 ou R3 représente un atome d'hydrogène ; - R2 et R3 identiques ou différents, représentent un radical alkyle linéaire ayant 1 à 10 atomes de carbone un radical alkyle secondaire ayant 3 & 10 atomes de carbone un radical alkyle tertiaire ayant 4 à 10 atomes de carbone un radical cyclohexyle ou cyclopentyle ;; un radical phényle un radical benzyle ou phénéthyle - R2 et R3 forment ensemble avec l'atome d'azote et avec un autre atome d'azote et/ou d'oxygène, un hétérocycle saturé ou comportant une ou plusieurs insaturations - R2 et/ou R3 comportent une ou plusieurs fonctions amine, hydroxyle ou ester d'acide carboxylique. 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'on utilise comme amine la n-propylamine, l'isopropylamine, la n-butylamine, l'isobutylamine, la tertiobutylamine, la n-pentylamine, la méthyl-2 pentylamine, la méthyl-3 pentylamine, l'éthyl-2 hexylamine, la laurylamine, la cyclohexylamine, la cyclopentylamine, la benzylamine, l'ester éthylique de la glycine, l'éthanolamine, la diisopropylamine, la diisobutylamine, la dicyclohexylamine, la morpholine, l'imidazole. 7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'on met en oeuvre le trichloro-2,4,6 phénol seul ou sous forme de mélanges avec d'autres chlorophénols. 8. Procédé selcn l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'on opére à une température allant du point de fusion du ou des chlorophénols engagés a 1200c et de préférence comprise entre 700c et 100 C. 9. Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'on met en oeuvre de 0,1 % à 10 % en poids et de préférence de 0,E % à 5 % en poids d'halogénure d'aluminium, par rapport au poids du trichloro-2,4,6 phénol ou du mélange de chlorophénols engagé. 10. Procédé selon l'une des revendications i à 9, caractérisé en ce que le rapport pondéral halogénure d'aluminium/amine est situé entre 1 et 20 et de préférence entre 2 et 10.