Brevet FR2751326A1 — publié le 19980123

La présente invention concerne un procédé de préparation de dérivés du 2-amino ou 2-acétamido trifluorométhylbenzène halogénés en position 5 sur le cycle benzénique. Le 5-chioro 2-aminotrifluorométhylbenzène est un intermédiaire de synthèse utilisé notamment dans la fabrication de colorants, ou d'un fongicide, le triflumizole. De nombreuses voies de synthèse ont été proposées pour atteindre ce composé le plus souvent en au moins deux étapes à partir d'un précurseur simple. Ainsi, le brevet FR-A-800 343 décrit la préparation du 5-chloro 2-aminotrifluorométhylbenzène à partir du 3-chlorotrifluorométhylbenzène par nitration dans un mélange acide nitrique-acide sulfurique, suivie d'une réduction. Plus récemment, des procédés en une seule étape ont été proposés. Le brevet JP-A-57 018 638 du 07.07.80 décrit la trifluorométhylation de la pchloroaniline. La chloration du 2-amino trifluorométhyl benzène a également été envisagée mais il est difficile d'obtenir avec une sélectivité suffisante le produit de chloration désiré. Dans le brevet US-A-4 008 278 est présentée une solution pour éviter la formation d'autres produits de monochloration que le 5-chloro 2aminotrifluorométhylbenzène. Elle consiste à faire réagir le 2-aminotrifluorométhylbenzène, ou un dérivé N-acétylé ou N-formylé, avec de l'acide chlorhydrique en présence d'un oxydant. Le réactif de départ est converti a 64,5 % en 5-chloro 2-aminotrifluorométhylbenzène, à 34,2 * en 3,5-dichloro 2-aminotrifluorométhylbenzène et on ne relève que des traces de 3-chloro 2-amino trifluorobenzène. La sélectivité de la réaction dans ces conditions reste cependant insuffisante car on obtient les produits de mono- et dichloration dans un rapport de l'ordre de 2:1. Cela impose une étape finale de séparation des isomères dans laquelle il faut traiter un volume important de produit réactionnel pour isoler le composé désiré. La productivité de tels procédés est donc faible. Le but de l'invention est de proposer des conditions opératoires imposant une sélectivité élevée à la réaction d'halogénation du 2-amino ou du 2acétamido trifluorométhylbenzène pour une productivité améliorée. D'autres aspects de l'invention en relation avec cet objectif apparaîtront par la suite. Il s'est révélé qu'une sélectivité améliorée pouvait être atteinte en effectuant l'halogénation sous l'action d'un gaz dihalogène dans un solvant déterminé. Ainsi, l'invention a pour objet un procédé de préparation de 2-amino ou 2-acétamido trifluorométhylbenzène halogéné en position 5, comprenant une étape d'halogénation d'un composé de formule (1) dans laquelle Q représente un groupe NE2 éventuellement sous forme d'un sel d'addition avec un acide tel que l'acide chlorhydrique, ou un groupe NHCOCH3, au moyen d'un composé de formule X2 où X représente un atome d'halogène, dans un solvant choisi parmi un hydrocarbure halogéné anhydre, un mélange d'eau et d'hydrocarbure halogéné et le composé de formule (1) lui-même, pour donner majoritairement un composé de formule (2) ou (3) formules dans lesquelles Q et X sont tels que définis ci-dessus. Le produit de départ de formule (1) peut être le 2-amino trifluorométhylbenzène (Q = NH2), dans lequel le groupe amino est éventuellement sous forme d'un sel d'addition avec un acide connu en soi, tel que notamment l'acide chlorhydrique, ou encore le 2-acétamido trifluorométhylbenzène (Q = NHCOCH3). Ces composés présentent une réactivité sensiblement identique vis-à-vis de l'halogénation dans les conditions de l'invention. Le ou les atomes d'halogène susceptibles d'être greffés sur le noyau benzénique suivant l'invention comprennent l'iode, le brome et le chlore, avec une préférence pour le brome et le chlore, tout particulièrement pour le chlore. Le réactif d'halogénation sera choisi, en fonction du dérivé halogéné souhaité, parmi Cl2, Br2 et 12. I1 est apparu que le choix du solvant permet d'orienter la régiosélectivité de l'introduction du ou des atomes d'halogène. Ainsi, lorsque la réaction est conduite dans un hydrocarbure halogéné anhydre, on obtient majoritairement le produit de formule (2). L'isomère de monochloration en position 3 n'est présent à la fin de la réaction qu à l'état de traces. En fait, il a été mis en évidence que ce composé peut se former au cours de la réaction mais est totalement converti en composé dihalogéné de formule (3) avec l'avancement de la réaction. Le composé de formule (3) ne se forme qu'en quantité limitée, les rendements en composés (2) et (3) sont dans un rapport molaire (2)/(3) d'au moins 3:1. Pour garantir une sélectivité maximale et éviter la présence d'isomère monohalogéné en position 3, il est préférable d'opérer à conversion complète ou presque complète. Avantageusement; la réaction d'halogénation est conduite jusqu'à ce que le taux de transformation du composé de formule (1) soit d'au moins 80 %, de préférence d'au moins 85 %, et même d'au moins 90 % (le taux de transformation TT étant le rapport molaire de la quantité de composé (1) disparue au cours de la réaction sur la quantité de composé (1) initiale). On parvient, de manière générale, à un rendement de transformation du composé de formule (1) en composé de formule (2) de l'ordre de 70 % ou plus, avantageusement d'au moins 75 % et même d'au moins 80 % (le rendement de transformation RT de (1) en (2) étant le rapport molaire de la quantité de composé (2) formée sur la quantité de composé (1) disparue). Concernant les hydrocarbures halogénés appropriés, il peut s'agir aussi bien d'hydrocarbures aliphatiques ou aromatiques. On pourra citer notamment le dichlorométhane, le monochlorobenzène, le dichlorobenzène ou encore le trifluorométhylbenzène. De manière avantageuse, le réactif X2 est introduit de façon progressive dans le solvant réactionnel pendant la réaction, éventuellement par portions, de préférence en continu. Avantageusement, la quantité de X2 introduite dans le milieu réactionnel est telle que le rapport molaire de la quantité de X2 introduite à la quantité de composé de formule (1) est de 1 à 2 environ. Le composé de formule (1) peut être introduit en une seule fois dans le mélange réactionnel au début de la réaction, ou bien être introduit de façon progressive tout comme le réactif d'halogénation au cours de la réaction. Suivant une variante de l'invention, il est possible de conduire la réaction d'halogénation sans solvant ou, plus exactement, dans un solvant constitué du composé de formule (1) lui-même. Dans ces conditions, on forme également de façon majoritaire le composé de formule (2) avec un rendement de transformation de (1) en (2) de l'ordre de 70 % ou plus, notamment d'au moins 75 %, avantageusement d'au moins 80 %. Pour qu'une partie du composé de formule (1) puisse jouer le rôle de solvant, ce composé doit être en relatif excès par rapport au réactif d'halogénation introduit. De manière avantageuse, le rapport molaire de la quantité de X2 introduite à la quantité initiale de composé de formule (1) est de l'ordre de 0,1 à 0,5. Le taux de transformation du composé de formule (1) sera d'autant plus limité que ce dernier sera en excès. A la différence de la variante précédente, du fait de la transformation incomplète, on obtient un mélange des isomères monohalogénés majoritairement en position 5 et minoritairement en position 3. Cependant, en raison de la quantité plus importante de composé (1) susceptible de réagir dans un volume de réacteur donné et du rendement de transformation (sélectivité) très élevé en faveur de l'isomère 5-halogéné, la productivité en cet isomère est excellente, de l'ordre de 300 kg/m3 de mélange réactionnel. Dans ces conditions, la séparation des isomères par distillation ne grève pas excessivement le coût de production et donc la productivité globale est satisfaisante. Suivant une troisième variante, on peut totalement renverser la sélectivité en faveur du composé dihalogéné de formule (3) en choisissant un solvant constitué d'un mélange d'eau et d'un hydrocarbure halogéné, tel que ceux décrits précédemment, et en introduisant le composé de formule (1), de même que le réactif X2, de façon progressive, avantageusement continue, dans le solvant réactionnel. De préférence, le solvant contient au moins 20 %, par exemple de 20 à 80 % en poids d'hydrocarbure halogéné, avantageusement au moins 30 %, notamment environ 50% en poids. Pour réaliser la dihalogénation, la quantité de X2 introduite est avantageusement de l'ordre de 1,5 à 2,5 mol par mol de composé de formule (1). Le rendement de transformation en le composé de formule (3) est d'au moins 70 %, avantageusement de 75 % ou plus. La réaction d'halogénation dans ces trois variantes a lieu avantageusement à une température de l'ordre de 5 à 800C. De préférence, lorsque le composé de départ de formule (1) est le 2-amino trifluorométhylbenzène ou un sel d'addition en dérivant, la température du milieu réactionnel est de 5 à 500C, avantageuseent de 5 à 20-250C, et lorsque le composé de départ de formule (1) est le 2-acétamido trifluorométhylbenzène, la température du milieu réactionnel est de 70 à 800C. Comme il a été dit précédemment, la présente invention fournit les moyens de réaliser de façon complète ou presque complète la réaction d'halogénation d'un dérivé du 2-amino ou du 2-acétamido trifluorométhylbenzène halogéné en position 3 pour donner les dérivés dihalogénés de formule (3). A cet égard, l'invention a également pour objet un procédé de préparation d'un dérivé dihalogéné du 2-amino ou du 2-acétamido trifluorométhylbenzène, comprenant une étape d'halogénation d'un composé de formule (2') dans laquelle Q représente un groupe NH2 éventuellement sous forme d'un sel d'addition avec un acide tel que l'acide chlorhydrique, ou un groupe NHCOCH3, et X représente un atome d'halogène, au moyen d'un composé de formule X2 dans un solvant contenant un hydrocarbure halogéné. La conversion du composé (2') en composé de formule (3) peut être obtenue de façon complète dans un mélange d'hydrocarbure halogéné et d'eau, mais aussi dans un hydrocarbure halogéné anhydre, sous réserve de veiller à ce que le degré d'avancement soit élevé. Cette réaction permet de valoriser les composés de formule (2') sous-produits de réaction d'halogénation, qui n'ont pas d'application propre. Lorsque le composé de formule (1) est le 2acétamido trifluorométhylbenzène, le groupe Q = NHCOCH2 reste intact au cours de la réaction d'halogénation Il peut, si on le désire, être transformé en groupe amino par solvolyse dans un solvant approprié, tel qu'un alcool. On réalisera par exemple une méthanolyse au reflux du méthanol ou une hydrolyse. Ainsi, l'invention a également pour objet un procédé de préparation d'halogéno 2-amino trifluorométhylbenzène, comprenant une étape d'halogénation du 2-acétamido trifluoronéthylbenzène au moyen d'un composé de formule X2 où X représente un atome d'halogène suivant un procédé décrit précédemment pour former le 5-halogéno 2acétamido trifluorométhylbenzène de formule (2), suivie d'une étape de solvolyse du composé de formule (2) obtenu. Le procédé de mono- ou dihalogénation sélective selon l'invention peut être mis à profit dans une séquence réactionnelle en assurant à cette dernière un rendement global élevé en le produit désiré. Ainsi, l'invention a pour autre objet un procédé de préparation du 3,5-dichloro trifluorométhylbenzène, comprenant une étape de dihalogénation du 2-amino trifluorométhylbenzène au moyen d'un composé de formule X2 où X représente un atome d'halogène, les réactifs étant introduits simultanément de façon progressive dans un solvant constitué d'un mélange d'hydrocarbure halogéné et d'eau, suivie d'une étape de diazotation-réduction du 2-amino 3,5-dihalogéno trifluorométhylbenzène obtenu (formule (3)), en présence d'acide hypophosphoreux HPO2 et de nitrite de sodium NaNO2. Le réactif de diazotation-réduction HPO2/NaNO2 peut être mis en oeuvre de façon connue en soi. De préférence, la température de réaction dans cette étape est inférieure ou égale à 300C. Les exemples suivants illustrent l'invention plus en détail. Exemple 1 On réalise la chloration du 2-aminotrifluorométhylbenzène ou ortho-trifluorométhylaniline (o-TFMA) dans le dichlorométhane. Dans un réacteur, muni d'un agitateur Mixel, on charge l'o-TFMA à raison de 79,9 kg/m3 et du dichlorométhane dans un rapport molaire CH2Cl2/o-TFMA de 31,471. Dans ce mélange à la température de 200C, on insuffle du chlore C12 en continu jusqu'à une quantité finale de 1,218 mol de Cl2 par mol d'o-TFMA. Après 60 minutes de réaction, la masse réactionnelle prend un aspect pâteux, dû à la précipitation de chlorhydrates des amines présentes. Cette masse est alors neutralisée par 66,1 kg/m3 de soude caustique à 30 % puis lavée à l'eau. Une analyse de la phase organique par chromatographie en phase gazeuse conduit aux résultats suivants TT (o-TFMA) =94,0% RT (3-chioro 2-aminotrifluorométhylbenzène) = RT(3-CI) = 0,0 % RT (5-chloro 2-aminotrifluorométhylbenzène) = RT(5-Cl) = 80,7 % RT (3,5-dichloro 2-aminotrifluorométhylbenzène) = RT(3,5-diCI) = 19,3 % La production du 5-chloro 2aminotrifluorométhylbenzène est de 50 à 60 kg/m3 de mélange réactionnel. La même analyse effectuée sur la masse réactionnelle pour des taux de transformation inférieurs montre que le dérivé 3-chloré se forme mais finit par être transformé en dérivé 3,5-dichloré. Les résultats sont rassemblés dans le tableau 1. Tableau 1 Rapport molaire TT(o-TEMA) RT(3-Cl) RT(5-Cl) RT (3,5-diCi) Cl2/o-TFMA (%) (%) (%) (%) 0,391 50,5 14,2 81,7 4,1 0,682 66,0 6,9 77,6 15,5 1,218 94,0 0,0 80,7 19,3 ExemPles 2 à 4 - Exemple comParatif 1 La même réaction est conduite en reproduisant le protocole de l'exemple 1 en remplaçant le dichlorométhane respectivement par du monochlorobenzène (MCB), du trifluorométhylbenzène (TFMB), de l'o-dichlorobenzène (o-DCB) et de l'eau. On vérifie dans le tableau 2 ci-après que les solvants halogénés offrent une bonne sélectivité alors que l'eau a un rôle néfaste sur la sélectivité de la chloration. Tableau 2 Exemple i 2 3 4 Comp I Solvant CH2Cl2 MCB TFMB o-DCB Eau Rapport molaire 1,218 1,236 1,322 1,229 1,129 C12/o-TFMA TT(o-TFMA) 94,0 85,0 90,7 89,4 97,9 RT(3-C1) 0,0 0,4 0,3 0,0 22,1 RT (5-C1) 80,7 77,2 74,9 76,3 61,6 RT (3,5-diCl) 19,3 22,7 25,1 23,7 16,3 Exemple 5 La réaction de l'exemple 2 a été reproduite à la température de 50C avec un rapport molaire C12/o-TFMA de 1,780 avec les résultats suivants TT (o-TFMA) = 86,5 % RT(3-Cl) = 0,6 % RT (5-Cl) = 78,6 % RT (3,5-diCl) = 20,7 % Exemples 6 à 8 On réalise la chloration en masse du 2-amino trifluorométhylbenzène (o-TFMA). Dans un racteur muni d'un agitateur Mixel, on charge 415 g d'o-TFMA et l'on insuffle dans cette masse d'o-TFMA à 200C du chlore Cl2 en continu jusqu'à une quantité finale d'environ 0,3 mol de Cl2 par mol d'o TFMA. A la fin de la réaction, la masse réactionnelle se compose d'un précipité et d'une phase organique. Le précipité constitué de chlorhydrates des diverses amines présentes est filtré, lavé au monochlorobenzène, puis neutralisé à la soude caustique. Les analyses effectuées sur le précipité neutralisé et sur les phases liquides obtenues donnent les compositions suivantes, Tableau3 o-TFMA 3-Cl S-C1 3.5-diCI Précipité (g) 125.4 2.7 15.2 0.3 Filtrat (g) 126,3 27.9 73,5 3,3 Lavage MCB 38.5 8.6 Total(g) 290,2 39,2 110,6 4,5 (1.80 mol) (0,200 mol) (0,565 mol) (0,020 mol) soit le bilan molaire suivant TT (o-TFMA) = 30,3 % RT(3-C1) = 25,5 % RT (5-C1) = 72,0 % RT (3,5-diCl) = 2,5 % Les dérivés monohalogénés se trouvent principalement dans la partie soluble, vraisembablement sous forme de base libre. Deux autres essais donnent les résultats rassemblés dans le tableau 4 suivant Tableau4 Exemple 7 8 Rapport molaire 0,340 0,297 C12/o-TFMA TT(o-TFMA) 32,0 26,8 RT(3-C1) 27,5 26,7 RT (5-C1) 69,3 71,6 RT(3,5-diC1) 3,2 1,6 Dans ces trois exemples, la productivité en 2-amino 5-chloro trifluorométhylbenzène est de l'ordre de 300 kg/m3 de mélange réactionnel. Exemnle 9 On réalise la chloration du 2-acétamido trifluorométhylbenzène selon l'invention. Pour les besoins de cet exemple, le produit de départ a été synthétisé par acétylation de l'orthotrifluorométhyl aniline par l'anhydride acétique à 600C, dans le monochlorobenzène, de façon connue en soi, suivant l'équation La chloration du 2-acétamido trifluorométhylbenzène a ensuite été effectuée en reproduisant le protocole de l'exemple 2 en chauffant à la température de 800C. Le 5-chloro 2-acétamido trifluorométhyl benzène est formé avec un RT de 66,4 %. On peut isoler le 5-chloro 2-amino trifluorométhylbenzène correspondant après méthanolyse à reflux (5 heures au reflux du méthanol) puis distillation de l'acétate de méthyle formé et du méthanol en excès. ExemPle 10 Synthèse du 3,5-dichloro trifluorométhyl benzène A - Préparation du 2-amino 3.5-dichloro trifluorométhvlbenzène Dans un mélange de 250 g d'eau et 250 g de monochlorobenzène, à température ambiante (20 à 250C), on introduit simultanément 100 g d'orthotrifluorométhylaniline à raison de 0,54 g/min et 305 g de chlore à raison de 0,30 g/min (rapport molaire C12/o-TFMA = 2,111). En fin de réaction, la masse réactionnelle constituée de 380 g de phase organique et 300 g de phase aqueuse est neutralisée avec 208 g de lessive de soude à 27 % en poids de NaOH (rapport molaire NaOH/C12 = 1,082), puis lavée à l'eau. La phase organique est concentrée et distillée sous vide (7 à ll mbar) pour isoler le 2amino 3,5-dichlorotrifluométhylbenzène. Les résultats sont les suivants TT (o-TFMA) = 100,0 % RT(3-Cl) = 0,2 % RT (5-Cl) = 0,4 % RT (3,5-diCl) = 76,6 % B - Diazotation-réduction du 2-amino dichlorotrifluorométhvlbenzène Dans un réacteur de 500 ml, on charge 49,3 g d'eau, 15,8 g d'acide hypophosphoreux à 50 % (0,120 mol) et 0,13 g de sulfate de cuivre pentahydraté (0,52.10-3 mol). On ajoute ensuite à température ambiante 19,5 g d'acide sulfurique concentré (0,195 mol). 23 g de 2-amino 3,5-dichloro trifluorométhyl benzène (0,100 mol) sont alors ajoutés en 25 minutes à 250C environ, puis on ajoute 17,1 g d'une solution à 41,5 % de nitrite de sodium. La température est maintenue à 300C maximum au cours de cette addition exothermique, puis pendant 1 heure à 250C. La phase organique est ensuite décantée et lavée à l'eau. On obtient finalement un mélange constitué à 22,8 % d'aniline et à 72,3 % de 3,5-dichloro trifluorométhylbenzène. Le taux de transformation du produit de départ a été de 78,2 % et le rendement réel en dichlorotrifluorométhylbenzène est de 74,0 %. On remarque que lorsque la température de réaction est de 350C au lieu de 250C, on obtient un mélange de 65,2 % d'aniline et 29,6 % de dichloro trifluorométhyl benzène (rendement réel = 28,9 % ; taux de transformation 40,5 %). REVENDICATIONS 1. Procédé de préparation de dérivés du 2-amino ou du 2-acétamido trifluorométhylbenzène halogénés en position 5 du cycle benzénique, comprenant une étape d'halogénation d'un composé de formule (1) dans laquelle Q représente un groupe NH2 éventuellement sous forme d'un sel d'addition avec un acide tel que l'acide chlorhydrique, ou un groupe NHCOCH3, au moyen d'un composé de formule X2 où X représente un atome d'halogène, dans un solvant choisi parmi un hydrocarbure halogéné anhydre, un mélange d'eau et d'hydrocarbure halogéné, et le composé de formule (1) lui-même, pour donner majoritairement un composé de formule (2) ou (3) formules dans lesquelles Q et X sont tels que définis ci-dessus. 2. Procédé selon la revendication 1 dans lequel ledit solvant est un solvant halogéné anhydre et le produit majoritairement obtenu est le composé de formule (2). 3. Procédé selon la revendication 2 dans lequel le rapport molaire de la quantité de X2 introduite à la quantité de composé de formule (1) est de 1 à 2. 4. Procédé selon la revendication 2 ou 3, dans lequel la réaction d'halogénation est conduite jusqu'à ce que le taux de transformation du composé de formule (1) soit d'au moins 80 %. 5. Procédé selon la revendication 1, dans lequel ledit solvant est constitué du composé de formule (1) lui-même et le produit majoritairement obtenu est le composé de formule (2). 6. Procédé selon la revendication 5, dans lequel le rapport molaire de la quantité de X2 introduite au composé de formule (1) est de 0,1 à 0,5. 7. Procédé selon la revendication 1 dans lequel on obtient majoritairement le composé de formule (3) en introduisant le composé de formule (1) de façon progressive, de même que le réactif X2, dans un solvant constitué d'un mélange d'hydrocarbure halogéné et d'eau. 8. Procédé selon la revendication 7, dans lequel ledit solvant contient au moins 20 % en poids d'hydrocarbure halogéné. 9. Procédé selon la revendication 7 ou 8, dans lequel le rapport molaire de la quantité de X2 introduite à la quantité de composé de formule (1) introduite est de 1,5 à 2,5. 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel la température du milieu réactionnel est de 5 à 800C. 11. Procédé selon la revendication 10, dans lequel Q, dans la formule (1), représente un groupe NH2 éventuellement sous forme d'un sel d'addition, et la température du milieu réactionnel est de 5 à 500C. 12. Procédé selon la revendication 10, dans lequel Q, dans la formule (1), représente un groupe NHCOCH3 et la température du milieu réactionnel est de 70 à 800C. 13. Procédé de préparation d'un dérivé dihalogéné du 2-amino ou 2-acétamido trifluorométhylbenzène, comprenant une étape d'halogénation d'un composé de formule (2') dans laquelle Q représente un groupe NH2 éventuellement sous forme d'un sel d'addition avec un acide tel que l'acide chlorhydrique, ou un groupe NHCOCH3, et X représente un atome d'halogène, au moyen d'un composé de formule X2 dans un solvant contenant un hydrocarbure halogéné. 14. Procédé selon la revendication 13, dans lequel le solvant contient en outre de l'eau. 15. Procédé de préparation d'halogéno 2-amino trifluorométhylbenzène, comprenant une étape d'halogénation du 2 -acétamido trifluorométhylbenzène au moyen d'un composé de formule X2 où X représente un atome d'halogène, suivant l'une quelconque des revendications 1 à 12, pour former le 5-halogéno 2acétamido trifluorométhylbenzène de formule (2) suivie d'une étape de solvolyse du composé de formule (2) obtenu. 16. Procédé de préparation du 3,5-dichloro trifluorométhylbenzène, comprenant une étape de dihalogénation du 2-amino trifluorométhylbenzène au moyen d'un composé de formule X2 où X représente un atome d'halogène, suivant un procédé selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, suivie d'une étape de diazotation-réduction du 2-amino 3,5-dihalogéno trifluorométhyl benzène de formule (3) obtenu, en présence d'acide hypophosphoreux HPO2 et de nitrite de sodium NaNO2. 17. Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce que la température dans l'étape de diazotation-réduction est inférieure ou égale à 300C.