Brevet FR2643901A1 — publié le 19900907

PROCEDE DE FABRICATION DE CHLORURE D'ACRYLOYLE La présente invention porte sur un procédé de fabrication de chlorure d'acryloyle par réaction de l'acide acrylique sur le phénylchloroforme. Le chlorure d'acryloyle constitue un intermédiaire de synthèse très réactif. Les voies d'accès à ce chlorure d'acide, par l'intermédiaire des réactifs classiques, comme le phosgène le chlorure de sulfonyle, les tri- ou penta- chlorures de phosphore, etc., représentent une technologie complexe, compte tenu de la formation d'HCl et de la réactivité de la double liaison acrylique. Il en résulte une chute de rendement non négligeable. On connaît cependant, une autre voie d'accès au chlorure d'acryloyle, basée sur la réaction de l'acide acrylique avec le phénylchloroforme, en présence d'un acide de Lewis comme catalyseur et d'un inhibiteur de polymérisation de l'acide acrylique, le chlorure de benzoyle étant également formé par la réaction. Le schéma reactionnel de cette dernière, qui consiste en une solvolyse du phénylchloroforme par l'acide acrylique, est le suivant: Cl Catalyseur | H2C=CH-C-OH + CC13 H2C=CH-C-C1 + C=O +HC1 RI Il 3I j o O Le brevet américain US-A-3 691 217 décrit, en son exemple 19, la fabrication du chlorure d'acryloyle par cette méthode, la réaction étant conduite à une température de 100 C et le catalyseur utilisé étant le chlorure stannique. Divers sous-produits sont susceptibles de se former dans la réaction de l'acide acrylique sur le phénylchloroforme, par réaction entre l'acide acrylique et un chlorure d'acide (formation d'anhydride et d'HCl, favorisée par une élévation de la température), par réaction d'échange entre le chlorure de benzoyle et l'acide acrylique (formation d'acide benzoique) et, surtout, comme indiqué ci- dessous, addition de l'acide chlorhydrique sur la double liaison acrylique. Les données cinétiques montrent en effet que l'acide acrylique réagit mieux avec HC1 que son chlorure associé, et que, quel que soit le chemin réactionnel suivi, le chlorure de chloro-3 acryloyle est obtenu comme sous- produit majoritaire: H C=CH-C-Cl PhényLchLoroforme t J L H2C=CH-C-OH CLH2C-CE2-jCL -- O2 HC ', _._. PhényLchLoroforme CLH2C-CH -C-OH 2 2 Le brevet américain précité montre bien cette production parallèle de chlorure de chloro-3 acryloyle, puisque dans son exemple 19, il est indiqué qu'il se forme %.en poids de chlorure de chloro-3 acryloyle, quantité importante empêchant l'exploitation industrielle de ce procédé. Pour résoudre cette difficulté et obtenir un chlorure d'acryloyle de grande pureté, avec un bon rendement, la Société déposante a découvert que cette même réaction pouvait être conduite à des températures relativement élevées, contrairement aux indications de la technique antérieure qui préconise des températures modérées quand le milieu réactionnel comprend de l'acide acrylique compte tenu de la faible stabilité thermique de ces acides, avec, par ailleurs, utilisation de catalyseurs différents de SnC14' La présente invention a donc pour objet un procéde de fabrication de chlorure d'acryloyle par réaction de l'acide acrylique sur le phénylchloroforme, en présence d'au moins un acide de Lewis comme catalyseur et d'au moins un agent inhibiteur de polymérisation, caractérisé par le fait que le catalyseur est choisi parmi l'oxyde de zinc et le tétrachlorure de zirconium et qu'on conduit la réaction à une température d'au moins 105 C. On conduit généralement la réaction avec un rapport sensiblement molaire de l'acide acrylique au phénylchloroforme. Dans un mode de réalisation préféré, on additionne l'acide acrylique au milieu constitué par le phényl- chloroforme, le catalyseur et l'inhibiteur de-polyméri- sation, et porté à une température d'au moins 105 C, le chlorure d'acryloyle formé distillant dès le début de l'introduction de l'acide acrylique. Compte tenu du niveau thermique élevé nécessaire selon l'invention pour obtenir un chlorure d'acryloyle de qualité élevée, et compte tenu du bas point d'ébullition de ce produit, il est indispensable d'utiliser une réfrigé- ration très efficace d'autant plus nécessaire que ce produit est lacrymogène. L'addition de l'acide acrylique s'effectue, de préférence, par le fond du réacteur, pour éviter une perte de réactif par entrainepent avec HC1l, pour favoriser la réaction de l'acide acrylique et du phénylchloroforme, et pour limiter l'addition d'HCl sur la double liaison acrylique par suite d'une concentration en HCl plus faible. Le chlorure d'acryloyle formé est récupéré en sortie d'une colonne de distillation montée sur la sortie du réacteur, à la partie supérieure de celui-ci. L'acide acrylique est introduit à une vitesse qui est fonction de l'appareillage utilisé, et la facilité à éliminer l'acide chlorhydrique formé et à condenser le chlorure d'acryloyle volatil. De préférence, on conduit la réaction selon l'invention à une température comprise entre 105 C et OC. En particulier, on maintient la température choisie tout au long de l'addition de l'acide acrylique, puis on l'élève progressivement pour permettre l'achèvement de la distillation du chlorure d'acryloyle. Une fois cette distillation achevée, on recueille le chlorure de benzoyle restant par distillation, de préférence sous pression réduite. La réaction de l'acide acrylique sur le. phénylchloroforme est, quant à elle, généralement conduite à la pression atmosphérique.; elle pourrait cependant être effectuée à une pression infêeieure à la pression atmosphérique. La durée de la réaction selon l'invention dépend de la quantité de catalyseur et de la vitesse d'introduction de l'acide acrylique. Elle se situe notamment entre 0,5 et 5 heures. Par ailleurs, on utilise de façon habituelle une quantité de catalyseur et une quantité d'inhibiteur de polymérisation se situant respectivement entre environ 0,1 et 5% en poids, et environ 0,05 à 2 % en poids, par rapport à la quantité d'acide acryiique mise en jeu. L'hydroquinone, l'éther méthylique de l'hydro- quinone, le ditert.-butyl paracrésol, la phénothiazine et le chlorure de cuivre sont des exemples d'inhibiteurs de polymérisation que l'on peut utiliser conformément à l'invention. Par ailleurs, le fait de conduire la réaction de l'invention en présence d'air assure déjà une inhibition de la polymérisation de l'acide acrylique. Les exemples suivants sont destinés à mieux illustrer la présente invention, sans toutefois en limiter la portée. Dans ces exemples, les pourcentages sont exprimés en poids. L'exemple 5 est un exemple comparatif. Exemples 1 à 5 Mode opératoire général Les paramètres qui varient d'un exemple à l'autre et les résultats obtenus figurent dans le Tableau ci-après. Dans un réacteur d'une capacité de 1 litre, à double enveloppe, équipé d'un dispositif d'agitation mécanique centrale, d'une colonne adiabatique (15 plateaux théoriques environ) et de réfrigérants ascendants très efficaces, on introduit 0,14 g d'hydroquinone (0,1% en poids par rapport à l'acide acrylique à introduire), une quantité donnée d'oxyde de zinc ou de tétrachlorure de zirconium comme catalyseur et 399,2 g de phénylchloroforme (2 moles; pureté: 97,9%). On porte l'ensemble à la température indiquée. Lorsque cette température est atteinte, on additionne, en fond de réacteur, en l'espace de 70 minutes environ, par l'intermédiaire d'une pompe doseuse, 144 g d'acide acrylique glacial (2 moles). La température indiquée est maintenue tout au long de l'addition de l'acide acrylique, lequel distille simultanément a pression atmosphérique (température de la tête de colonne: environ 51 C). Puis, après l'achèvement de l'addition de l'acide acrylique, la température est progressivement élevée jusqu'à environ 180 C pour permettre une distillation totale du chlorure d'acryloyle. L'acide chlorhydrique, qui se forme simultanément au cours de la réaction, est piégé par barbotage dans l'eau. En fin de réaction, le chlorure de benzoyle formé est distillé sous pression réduite (température de tête de colonne: environ 100 C; pression: 6,7 x 103Pa). Tableau Chlorure Chlorure d'acryloyle de chloro-3 Exemple Catalyseur Température (mole **) acryloyle Oc (mole**) 1 ZnO 0,72 g 110 0,74 0,01 2 ZnO 0,72 g 162 0,74 0,005 3 ZrCl4 0,72 g 120 0,78 0,005 4 ZrCl4 2,06 g 120 0,78 0, 005 * ZnO 0,72 g 92 0,61 0,36 (comp.) La réaction a'duré 1 h et a été conduite en deux étapes: la réaction proprement dite et la distillation des produits formés. Par mole d'acide acrylique engagée REVENDICATIONS 1 - Procédé de fabrication de chlorure d'acryloyle par réaction de l'acide acrylique sur le phénylchloroforme, en présence d'au moins un acide de Lewis comme catalyseur et d'au moins un agent inhibiteur de polymérisation, caracté- risé par le fait que le catalyseur est choisi parmi l'oxyde de zinc et le tétrachlorure de zirconium, et qu'on conduit la réaction à une température d'au moins 105 OC. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'on additionne l'acide acrylique au milieu constitué par le phénylchloroforme, le catalyseur et l'inhibiteur de polymérisation, et porté à une température d'au moins 105 C, le chlorure d'acryloyle formé distillant dès le début de l'introduction de l'acide acrylique. 3 - Procéde selon la revendication 2, caractérisé par le fait qu'on additionne l'acide acrylique par le fond du réacteur contenant le milieu constitué par le phényl- chloroforme, le catalyseur et l'inhibiteur de polyméri- sation, le chlorure d'acryloyle formé étant récupéré en sortie d'une colonne de distillation montée sur la sortie du réacteur, à la partie supérieure de celui-ci. 4 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait qu'on conduit la réaction a une température comprise entre 105 C et 180 C. 5 - Procédé selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé par le fait qu'on maintient la température choisie tout au long de l'addition de l'acide acrylique, puis qu'on l'élève progressivement pour permettre l'achèvement de la distillation du chlorure d'acryloyle. 6 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait qu'on travaille à la pression atmosphérique. 7 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait qu'on conduit la réaction avec un rapport sensiblement molaire de l'acide acrylique au phénylchloroforme. 8 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait qu'on utilise une quantité de catalyseur se situant entre 0,1 et 5% en poids par rapport à la quantité d'acide acrylique mise en jeu. 9 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait qu'on utilise au moins un inhibiteur de polymérisation choisi parmi l'hydroquinone, l'éther méthylique de l'hydroquinone, le ditert.-butyl paracrésol, la phénothiazine et le chlorure de cuivre, à raison de 0,05 à 2% en poids par rapport à la quantité d'acide acrylique mise en jeu.