Brevet FR2623803A1 — publié le 19890602

ALKYLTHI0LATI0tl DES PHENOLS =o 00= La présente invention concerne la synthèse d'alkylthiophénols par réaction d'un disulfure de dialkyle avec un phénol et a plus particulièrement pour objet la préparation d'alkylthio-2 phénols. Les alkylthio-phénols sont des produits connus, utilisés notamment comme intermédiaires en chimie pharmaceutique pour la préparation de médicaments hypotenseurs et vasodilatateurs ou en agrochimie pour celle d'herbicides ou de pesticides. Pour ces utilisations, il est particulièrement important de disposer spécifiquement de l'isomère ortho ou de l'isomère para. Pour préparer sélectivement chaque isomère, les méthodes connues font généralement intervenir un produit de départ correctement disubstitué (chloronitrobenzène, nitrophénol, mercaptophénol, dichlorobenzène) ; ces méthodes comprennent de nombreuses étapes et les rendements obtenus sont souvent très faibles. Parmi les nombreuses voies d'acces aux alkylthiophénols, la plus simple consiste à faire réagir un disulfure de dialkyle avec un phénol en présence dtun acide de Lewis. Cependant, les procédés décrits à ce jour ne permettent pas d'associer une bonne sélectivité et un taux élevé de conversion du phénol de départ. Ainsi, par exemple, par réaction du phénol et du disulfure de diméthyle (DMDS) en présence de chlorure ferrique ou de chlorure d'aluminium dans le chlorobenzène (brevet US 2 923 743), la sélectivité isomère ortho/isomère para n'est que de 85/15 et le rendement ne dépasse pas 48 %. Selon le même brevet, en l'absence de solvant et avec une terre décolorante (Tonsil), l'isomère para est prépondérant, mais le rendement maximal est de 37 %. La réaction du phénol et du DMDS a également été étudiée par Farah et Gilbert (brevet BE 627 306 et J. Org. Chem. 28, 2807, 1963). En utilisant comme acide de Lewis soit un acide sulfonique, soit le système P205/H3P041 soit encore une résine acide (polymère sulfoné Dowex-50), ces auteurs ont obtenu des taux de-coEversion de l'ordre de 20 a 30 Z avec une sélectivité para/ortho de 82/18. Plus récemment (Synthesis 117, 1984 et brevet US 4 324 920), Ranken et McKinnie out proposé d'effectuer la réaction d'un phénol et d'un disulfure de dialkyle en l'absence de solvant en utilisant comme catalyseur un phénate d'aluminium. Dans le cas du phénol et du DMDS, cette méthode conduit à une sélectivité ortho/para de 71/29 et les rendements en méthylthio-2 phénol sont de l'ordre de 40 z seulement. I1 a maintenant été trouvé que, sous certaines conditions opératoires, la réaction d'un phénol avec un disulfure de dialkyle permet d'obtenir les alkylthio-phénols et notamment les alkylthio-2 phénols avec une sélectivité et un rendement excellents. Le procédé selon l'invention qui consiste à faire réagir un phénol comportant au moins un atome d'hydrogène en ortho du groupe hydroxyle et un disulfure de dialkyle linéaire, est caractérisé en ce qu'on utilise comme acide de Lewis le chlorure d'aluminium ou le chlorure ferrique et qu'on opère au sein d'un solvant du type alkyl-benzène ou, seulement dans le cas de la méthylthiolation, dans un excès de disulfure de diméthyle. Le procédé selon l'invention est plus particulierement destiné à l'alkylthiolation du phénol, mais il peut également être appliqué a des phénols porteurs d'un ou plusieurs groupes activants (alkyl en C1 à Cg, phényl, hydroxy) ou modérément attracteurs (par exemple C1) tels que le paracrésol, le diméthyl-2,4 phénol, le tert-butyl-4 phénol, le di(tert-butyl)-2,4 phénol, l'hydroquinone et le parachlorophénol. Lorsqu'on utilise le chlorure d'aluminium comme acide de Lewis, l'alkylthiolation s'effectue essentiellement en ortho du groupe hydroxyle avec une sélectivité ortho/para pouvant atteindre et même parfois dépasser 95/5. Avec le chlorure ferrique comme acide de Lewis, la réaction a lieu principalement en position para lorsque celle-ci est libre ; dans le cas contraire, la réaction prend place en ortho. Les disulfures de dialkyle linéaires conformes à l'invention peuvent contenir jusqu'à 18 atomes de carbone. On préfère cependant utiliser le disulfure de diméthyle (DNDS). La quantité de disulfure de dialkyle a utiliser par mole de phénol peut varier de 1 à 10 moles, mais est de préférence comprise entre 1 et 5 moles. Cependant, quand on opère en l'absence d'alkyl-benzène en présence d'un excès de DMDS jouant le rôle de solvant, la proportion de DMDS par mole de phénol peut aller jusqu'à environ 30 moles et est avantageusement comprise entre 10 et 25 moles. Le radical alkyle du solvant alkyl-benzène selon l'invention peut être linéaire ou ramifié et contenir de 1 à 12 atomes de carbone. Le solvant préféré est le toluène, mais on peut citer également, à titre d'exemples non limitatifs, l'éthylbenzène et le cumène. La quantité de solvant alkyl-benzène peut varier dans de larges limites, mais est généralement comprise entre 0,2 et 4 litres par mole de phénol, de préférence entre 0,5 et 2 litres. Lorsque l'acide de Lewis mis en oeuvre est le chlorure d'aluminium, celui-ci doit être utilisé en une quantité qui est au moins égale à la stoechiométrie et peut aller jusqu'à 10 moles par mole de phénol, tandis qu'avec le chlorure ferrique on obtient déja de bons résultats avec seulement 0,7 mole par mole de phénol. On obtient les meilleurs résultats en utilisant le chlorure d'aluminium ou le chlorure ferrique en une quantité allant de 1 è 3 moles par mole de phénol. La réaction qu'il n'est pas nécessaire de réaliser sous atmosphère inerte, peut être menée à une température allant d'environ OOC jusqu'au reflux. En général, on obtient les meilleurs résultats en travaillaùt à une température allant de 25 à 1200C. Les exemples suivants illustrent l'invention sans la limiter. EXEMPLE 1 A une solution de 0,94 g (10 mmoles) de phénol dans 15 mi de toluène, on ajoute 1,6 g (12 mmoles) de chlorure d'aluminium, puis 2,66 ml (30 mmoles) de DMDS. Le mélange, fortement agité, est ensuite porté à 1050C et maintenu pendant 14 heures a cette température. Après refroidissement à une température inférieure à 400C, on hydrolyse par 10 ml d'une solution d'acide chlorhydrique à 10 Z (en volume). On extrait ensuite avec du dichlorométhane (5 fois 16 ml), puis on évapore les solvants et purifie le méthylthio-2 phénol par chromatographie éclair sur 30 g de silice en utilisant comme éluant un mélange de 100 parties en volume d'éther de pétrole (point d'ébullition : 40-60 C) et 6 parties en volume d'éther diéthylique. La purification -peut également être réalisée sur Florisil (silicate de magnésium - cf. Merck Index 9ème édition nO 5514 en utilisant comme éluant un mélange d'éther de pétrole et d'éther diéthylique dans le rapport volumique 100/1. Le rendement en méthylthio-2 phénol est de 94 %. Outre le méthylthio-2 phénol, on récupere environ 4 X de di(méthylthio)-2,4 phénol et 2 x de phénol. I1 n'y a pas de méthylthio-4 phénol. En opérant de la même façon, mais avec une durée de réaction de seulement 8 heures, le rendement en méthylthio-2 phénol est de 92 %. EXEMPLE 2 A une solution de 0,94 g de phénol dans 20 ml de toluène, on ajoute 1,33 g (10 mmoles) de chlorure d'aluminium, puis 3,69 ml (30 mmoles) de disulfure de diéthyle. La suspension, fortement agitée, est ensuite portée à 900C et maintenue pendant 6 heures à cette température. Le mélange réactionnel est ensuite traité de la même façon qu'è l'exemple 1 et purifié sur Florisil avec l'éther de pétrole comme éluant. On obtient ainsi ltéthylthio-2 phénol avec un rendement de 82 %. EXEMPLE 3 On répète l'exemple 2, mais en remplaçant le disulfure de diéthyle par 5,64 ml de disulfure de dibutyle et en maintenant è 1000C pendant 5 heures. La purification est effectuée sur Florisil en utilisant comme éluant un mélange éther de pétrole/éther diéthylique (rapport volumique 100/3). On obtient ainsi le butylthio-2 phénol avec un rendement de 79 %. EXEMPLE 4 A une solution de 1,08 g (10 mmoles) de paracrésol dans 20 ml de toluène, on ajoute 1,6 g de chlorure d'aluminium, puis 2,66 ml de DMDS. La suspension, vigoureusement agitée, est ensuite portée a 1000C et maintenue pendant 5 heures à cette température. Après traitement du mélange réactionnel de la même façon qu'a l'exemple 1 et purification sur Florisil avec, comme éluant, un mélange éther de pétrole/éther diéthylique (rapport volumique 100/0,5), on obtient le méthyl-4 méthylthio-2 phénol avec un rendement de 92 %. EXEMPLE 5 A une solution de 1,1 g (10 mmoles) d'hydroquinone dans 30 ml de DMDS, on ajoute 1,33 g de chlorure d'aluminium. Le mélange, sous vive agitation, est ensuite porté à 1050C et maintenu à cette température pendant 4 heures. Le mélange réactionnel est ensuite traité comme à l'exemple 1 et la méthylthio-2 hydroquinone est purifiée par chromatographie éclair sur 30 g de silice en utilisant comme éluant un mélange de 2 volumes d'éther de pétrole (Eb: 40-600C) et d'un volume d'éther diéthylique. Le rendement en méthylthio-2 hydroquinone est de 83 %. EXEMPLE 6 On ajoute 1,33 g de chlorure d'aluminium à une solution de 1,29 g (10 mmoles) de chloro-4- phénol dans 20 ml de DMDS puis le mélange vigoureusement agité est porté-et maintenu pendant 4 heures à reflux (1100C). Après traitement et purification comme à l'exemple 1, l'éluant étant un mélange éther de pétrole/éther diéthylique dans le rapport volumique 100/10, on- obtient le chloro-4 méthylthio-2 phénol avec un rendement de 82 %. EXEMPLE 7 A une solution de 1,5 g (10 mmoles) de para-tert.butylphénol dans 20 ml de toluène, on ajoute 1,33 g de chlorure d'aluminium, puis 1,6 ml de DMDS. La suspension, vivement agitée, est ensuite portée et maintenue à 1000C pendant 5 heures. Après traitement et purification comme à l'exemple 1, on obtient le méthylthio-2 phénol avec un rendement de 70 %. Le groupe tert-;butyle a été éliminé. EXEMPLE 8 On répète l'exemple 7, mais en remplaçant le chlorure d'aluminium par 1,62 g (10 mmoles) de chlorure ferrique et en portant à 2,66 ml la quantité de DMDS. La purification est réalisée sur Florisil avec l'éther de pétrole comme éluant. On obtient ainsi le méthylthio-2 tert-butyl-4 phénol avec un rendement de 83 %. EXEMPLE 9 A une solution de 2,06 g de di(tert-butyl)-2,4 phénol dans 20 ml de DMDS, on ajoute 1,62 g de chlorure ferrique. La suspension est ensuite vigoureusement agitée pendant 14 heures à température ambiante (20"C). Après traitement comme à l'exemple 1 et purification par chromatographie éclair sur 30 g de Florisil en utilisant comme éluant un mélange éther de pétrole/éther diéthylique (rapport volumique 100/1), on obtient le di(tert-butyl)-2,4 méthylthio-6 phénol avec un rendement de 68 %. EXEMPLE 10 On répète l'exemple 4, mais en remplaçant le paracrésol par 1,22 g de diméthyl-2,4 phénol et le chlorure d'aluminium par 1,62 g de chlorure ferrique. La purification est effectuée sur Florisil avec, comme éluant, un mélange éther de pétrole/éther diéthylique (rapport volumique 100/2). On obtient ainsi le diméthyl2,4 méthylthio-6 phénol avec un rendement de 83 %. EXEMPLE 11 On ajoute 1,62 g de chlorure ferrique à une solution de 0,94 g de phénol dans 20 ml de DMDS. La suspension, fortement agitée, est ensuite portée à reflux (110 C) et y est maintenue pendant 14 heures. On traite ensuite comme à l'exemple 1 et le méthylthio-4 phénol est purifié par chromatographie éclair sur 30 g de silice en utilisant comme éluant un mélange de 10 parties en volume d'éther de pétrole (Eb: 40-60 C) et 1 partie en volume d'éther diéthylique. Le rendement en méthylthio-4 phénol est de 87 Z. On récupère en outre 6 X de méthylthio-2 phénol et 6 Z de phénol. il n'y a pas de dérivé disubstitué. EXEMPLE 12 Dans un réacteur de 5 litres, on introduit 203,6 g de phénol et 3,25 litres de toluène, puis on porte au reflux pour sécher éventuellement les réactifs. On ajoute ensuite 346 g de chlorure d'aluminium anhydre et 610 g de DMDS, puis on maintient la température à 1050C pendant 14 heures. Après refroidissement, on ajoute 1,1 litre d'acide chlorhydrique à 20 X, puis on décante la phase organique et la phase aqueuse est extraite par du dichlorométhane. Après séparation des solvants et du DMDS en excès par distillation sous vide, on obtient 394 g d'un produit organique qu'on purifie par distillation. On recueille finalement 275 g de méthylthio-2 phénol ce qui correspond à un rendement de 91 X par rapport au phénol de départ. REVENDICATIONS -roOo=- 1. Procédé de préparation d'alkylthio-phénols par réaction d'un phénol comportant au moins un atome d'hydrogène en ortho du groupe hydroxyle avec un disulfure de dialkyle linéaire, caractérisé en ce que l'on effectue la réaction en présence de chlorure d'aluminium ou de chlorure ferrique au sein d'un solvant du type alkylbenzène ou, seulement dans le cas de la méthylthiolation, dans un excès de disulfure de diméthyle. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel on utilise du chlorure d'aluminium à raison de 1 à 10 moles, de préférence 1 à 3 moles, par mole de phénol. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel on utilise de 0,2 à 4 litres de solvant alkyl-benzène par mole de phénol. 4. Procédé selon la revendication 3, dans lequel l'alkylbenzène est le toluène. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel le rapport molaire disulfure/phénol est compris entre 1 et 10, de préférence entre 1 et 5. 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel le disulfure de dialkyle est le disulfure de diméthyle. 7. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le disulfure de dialkyle est le disulfure de diméthyle qu'on emploie, en l'absence d'alkyl-benzène, à raison de 10 à 25 moles par mole de phénol.