Brevet FR2783826A1 — publié le 20000331

PROCEDE DE PREPARATION DE 4-HYDROXYQUINOLEINES ET/OU FORMES TAUTOMERES, La présente invention a pour objet un procédé de préparation de 4- hydroxyquinoléïnes et/ou formes tautomères. L'invention concerne plus particulièrement la 5,7-dichloro-4-hydroxyquinoléïne et/ou ses formes tautomères. La 5,7-dichloro-4-hydroxyquinoléine (DCHQ) est un produit intermédiaire utilisé dans le domaine phytosanitaire. La préparation industrielle d'un tel produit pose problème et nécessite de perfectionner les procédés existants. Il est connu selon US-A-5 731 440 et les auteurs C. C. Price et al (Organic Synthesis, 3, p. 272) de préparer les 4-hydroxyquinoléïnes selon un procédé qui consiste à effectuer la décarboxylation des acides 4-hydroxy-3quinoléïnecarboxyliques obtenus préalablement par hydrolyse alcaline ou acide, des esters correspondants. Un des inconvénients de ce procédé est que la mise en oeuvre d'une base ou d"un acide pour effectuer l'hydrolyse implique une étape de neutralisation. D'autre part, dans la plus part des cas, il est nécessaire d'isoler le produit intermédiaire, à savoir l'acide 4-hydroxy-3-quinoléïnecarboxylique ce qui alourdit le procédé. On a proposé d'améliorer ce procédé selon US-4 380 632, en opérant la décarboxylation par traitement thermique, en présence d'un catalyseur acide tel que l'acide sulfurique, phosphorique, ou p-toluènesulfonique : les opérations d'hydrolyse et décarboxylation ayant lieu en même temps. La présence d'un catalyseur acide entraîne des étapes supplémentaires de neutralisation et de purification afin d'éliminer le catalyseur. La demanderesse a trouvé un procédé perfectionné de préparation d'hydroxyquinoléïnes. La caractéristique du procédé de l'invention est de chauffer un acide 4hydroxyquinoléïnecarboxylique, ses dérivés ou précurseurs, en présence d'eau et en l'absence de catalyseur. Contrairement à ce qui était décrit dans la littérature, il a été trouvé qu'il était possible d'effectuer l'hydrolyse et la décarboxylation des esters d'acides 4-hyroxyquinoléinecarboxyliques, avec de très bons rendements réactionnels, en l'absence de catalyseur ce qui présente l'avantage d'une simplification de procédé. Dans le procédé de l'invention, on met en #uvre un composé quinoléique. Par "composé quinoléïque", on entend un composé hétérocyclique comprenant un motif quinoléine. Ce terme est également utilisé pour les composés de type naphtypyridine qui sont également inclus dans le procédé de l'invention. L'hétérocycle du composé quinoléïque porte au moins un groupe hydroxyle en position 4 et un groupe fonctionnel en position a du groupe hydroxyle. D'autres substituants peuvent être également présents notamment en position 5 et/ou 7. En ce qui concerne la nature du groupe fonctionnel qui est symbolisé sur la formule (1) suivante par Y, il s'agit d'un groupe carboxylique (COOH), d'un groupe précurseur (nitrile) ou d'un groupe dérivé (ester ou amide). Le composé quinoléique de départ de l'invention peut être symbolisé par la formule générale suivante : dans ladite formule (I), -R1 identiques ou différents, représentent : . un groupe alkyle, linéaire ou ramifié, ayant de 1 à 12 atomes de carbone, de préférence de 1 à 4 atomes de carbone, tel que méthyle, éthyle, propyle, isopropyle, butyle, isobutyle, sec-butyle, tert-butyle, . un groupe alkyle, porteur d'un ou plusieurs atomes d'halogène, linéaire ou ramifié, ayant de 1 à 6 atomes de carbone, de préférence de 1 à 4 atomes de carbone, tel que méthyle, éthyle, propyle, isopropyle, butyle, isobutyle, sec-butyle, tert-butyle, . un groupe alcényle linéaire ou ramifié ayant de 2 à 12 atomes de carbone, de préférence, de 2 à 4 atomes de carbone, tel que vinyle, allyle, . un groupe cyclohexyle, phényle ou benzyle, . un groupe alkoxy ou thioéther, linéaire ou ramifié ayant de 1 à 6 atomes de carbone, de préférence de 1 à 4 atomes de carbone tel que les radicaux méthoxy, éthoxy, propoxy, isopropoxy, butoxy, . un groupe acyle ayant de 2 à 6 atomes de carbone, . un groupe nitro, . un groupe amino éventuellement substitué par des groupes alkyle ayant de 1 à 6 atomes de carbone, . un atome d'halogène, de préférence, un atome de chlore ou de brome, . un groupe triflurométhyle, . un groupe alcénylène ayant 3 ou 4 atomes de carbone susceptible de former un cycle avec les atomes de carbone adjacents au cycle phényle, - Y représente l'un des groupes suivants : . un groupe CN, un groupe COOR2' . un groupe CO NR3R4' .dans lesquels groupes, R2, R3 ou R4, identiques ou différents, représentent un atome d'hydrogène ou un groupe alkyle, cyclohexyle, phényle ou benzyle, - n est un nombre compris entre 1 et 4, de préférence, égal à 1 ou 2. Comme substituants en position 5 et/ou 7, conviennent plus particulièrement les atomes d'halogène tels que fluor, chlore, brome, iode ou un groupe de type CF3. Parmi la liste des substituants donnés à titre illustratif et sans caractère limitatif, les substituants préférés sont les atomes de chlore, un radical méthyle ou méthoxy. En ce qui concerne la nature de R2, R3 ou R4, elle n'est pas critique dans la mesure ou le groupe carboxylate est éliminé. Il s'agit pour des raisons économiques, essentiellement d'un groupe alkyle, linéaire ou ramifié ayant de 1 à 6 atomes de carbone, de préférence de 1 à 4 atomes ce carbone mais il est possible d'avoir d'autres groupes, par exemple cyclohexyle, phényle ou benzyle ou autre groupe. Comme composés de formule (1) mis en #uvre préférentiellement dans le procédé de l'invention, on peut citer plus particulièrement, le 4-hydroxy-5,7dichloroquinoléïne-3-carboxylate de méthyle ou d'éthyle. Les composés quinoléiques de départ qui répondent à la formule (I) sont des produits connus et qui peuvent être obtenus notamment par réaction des anilines substituées sur les alkoxyméthylènemalonates d'alkyle (cf. C. C. Price et al, Organic Synthesis 2, p. 272). Il est à noter que l'invention s'applique aux composés quinoléiques répondant à la formule (I) mais également aux formes tautomères qui peuvent être représentées par la formule (II) : dans ladite formule (11), R Y et n ont les significations données précédemment pour la formule (I). Conformément au procédé de l'invention, l'hydrolyse est effectuée par l'eau sous forme liquide et/ou vapeur. La quantité d'eau mise en oeuvre est de préférence, au moins égale à la quantité stoechiométrique, et plus préférentiellement en présence d'un excès qui peut être très large, par exemple 20 fois la quantité stoechiométrique. Avantageusement, l'eau est en excès allant de 5 à 15 fois la quantité stoech iométrique. D'une manière préférentielle, l'addition de l'eau se fait de manière progressive au cours de la réaction afin de limiter l'entraînement du solvant. La décarboxylation est obtenue, soit par chauffage du mélange réactionnel, en l'absence de solvant organique à son point de fusion ou à une température légèrement inférieure à son point de fusion en cas de décomposition du produit de départ, soit par chauffage en présence d'un solvant organique à haut point d'ébullition. La température de décarboxylation est, de préférence, supérieure ou égale à 200 C, de préférence, comprise entre 200 C et 250 C, et encore plus préférentiellement comprise entre 230 C et 240 C. Une température plus élevée que 250 C peut être choisie en fonction de la nature du solvant réactionnel. Elle se situe aux environs de 270 C lorsque le solvant réactionnel utilisé est une huile paraffinique. Un solvant préféré pour ce type de réaction est le mélange eutectique d'oxyde de biphényle et de biphényle référencé par les appellations commerciales de THERMINOL VP1#, DOWTHERM ou GILOTHERM DO#. Lors de sa mise en oeuvre, la température de décarboxylation est choisie avantageusement dans la zone de température préférée. On peut également envisager de mettre en oeuvre d'autres solvants tels que par exemple, le triphénylméthane, le sulfolane, le benzylbenzène, le 1,4dibenzylbenzène, une huile silicone ou les coupes pétrolières de température d'ébullition élevée supérieure à la température de réaction choisie. D'un point de vue pratique, on introduit généralement, le composé quinoléique dans le solvant organique précité à raison, par exemple de 10 à 50 %, de préférence, entre 10 et 30 % du poids total du mélange réactionnel, puis l'on chauffe progressivement à la température de décarboxylation choisie (à raison de 0,5 à 1 C par minute). Il n'est pas nécessaire que tout le produit de départ soit solubilisé dans la milieu réactionnel. On ajoute l'eau progressivement à la température de réaction choisie. En fin d'opération, on récupère un précipité comprenant essentiellement le composé quinoléïque recherché (B) en équilibre avec sa forme tautomère (A) et qui répondent aux formules suivantes : dans ladite formule R1 et n ont la signification donnée précédemment. Le précipité est séparé selon les techniques classiques de séparation solide-liquide, de préférence, par filtration. Il peut être opportun de laver le précipité afin d'éliminer les traces de solvant lourd. A cet effet, on peut utiliser l'eau ou un solvant ayant un bas point d'ébullition, par exemple inférieur à 150 C et de préférence compris entre 60 C et 120 C. Comme exemples particuliers de solvants convenant tout à fait bien, on peut mentionner : l'o-dichlorobenzène, le méthylcyclohexane, le benzène, le toluène, le chlorobenzène, le méthanol ou l'éthanol. On obtient ainsi avec un très bon rendement, le produit décarboxylé sans avoir le problème de neutralisation et d'élimination du catalyseur. L'invention s'applique tout particulièrement à la préparation de 4-hydroxy- 7-halogénoquinoléïne, de préférence, de 4-hydroxy-7-chloroquinoléïne et de son isomère, la 4-hydroxy-5-halogénoquinoléine, de préférence, la 4-hydroxy-5- chloroquinoléïne. Il est tout à fait bien adapté à la préparation de 5,7-dichloro-4- hydroxyquinoléïne. On donne des exemples de réalisation de l'invention. Les exemples qui suivent illustrent l'invention sans toutefois la limiter. Exemple 1 a - Préparation du 4-hvdroxv-5.7-dichloroquinoléine-3-carboxylate d'éthyle Dans un réacteur agité muni d'une colonne à distiller, d'un système d'injection d'eau et chauffé par un bain d'huile, on introduit 210 ml de Therminol VP1 #( solvant : mélange eutectique de diphényle et oxyde de diphényle), 27,8 g (0,129 mol) d'éthoxyméthylènemalonate d'éthyle , 20,65 g (0,125 mol) de 3,5-dichloroaniline. On chauffe le mélange de la température ambiante à 248 C en 3 h , et l'on maintient à 248 C pendant 1 h 30 min ; l'éthanol formé est distillé au fur et à mesure. b - Hydrolyse - décarboxylation du 4-hydroxy-5.7-dichloroquinoléïne-3- carboxylate d'éthyle obtenu : On baisse la température du mélange réactionnel obtenu ci-dessus à 230 C et l'on injecte, au moyen d'un tube affleurant la surface du mélange réactionnel, 10,4 g (0,58 mol) d'eau en continu pendant 3 h 20 min. Après refroidissement à température ambiante, le précipité de 4-hydroxy- 5,7-dichloroquinoléïne formé est filtré, lavé 2 fois par 100 ml d'odichlorobenzène. puis séché. Poids obtenu : 22,5 g de 4-hydroxy-5,7-dichloroquinoléïne de pureté 95,4 % (impuretés : 3 % de 4-hydroxy-5,7-dichloroquinoléine-3-carboxylate d'éthyle, 0,4 % d'acide 4-hydroxy-5,7-dichloroquinoléïne-3-carboxylique, 0,1% de 4-hydroxy-7-chloroquinoléïne, 0,7% Therminol VP1#). Exemple 2 a - Préparation du 4-h dr-5.7-dichloroauinoléïne-3-carboxvlate d'éthyle : A partir de 33,5 g (0,155 mole) d'éthoxyméthylène malonate d'éthyle , 24,3 g (0,15 mol) de 3,5-dichloroaniline et 263 g de Therminol VP1#), on prépare comme décrit dans l'exemple 1, la suspension de 4-hydroxy-5,7-dichloroquinoléine 3-carboxylate d'éthyle. b - Hydrolyse-décarboxylation du 4-hydroxy-5,7-dichloroquinoléïne-3carboxylate d'éthyle obtenu : On baisse la température du mélange réactionnel obtenu ci-dessus à 240 C. On injecte, au moyen d'un tube plongeant dans le mélange réactionnel, 10,4 g (0,58 mol) d'eau en continu pendant 3 heures . Après refroidissement à température ambiante, le précipité de 4-hydroxy- 5,7-dichloroquinoléïne formé est filtré, lavé par 2 fois 100 ml d'o-dichloro benzène. puis séché. Poids obtenu 27,64 g de 4-hydroxy-5,7-dichloroquinoléine de pureté 98,3% (impuretés : 0,3 % de 4-hydroxy-5,7-dichloroquinoléine-3-carboxylate d'éthyle, 0,1 % d'acide 4-hydroxy-5,7-dichtoroquinoléïne-3-carboxylique, 0,2 % de 4-hydroxy-7-chloroquinoléine , 0,6% Therminol VP1#). REVENDICATIONS 1 - Procédé de préparation d'une 4-hydroxyquinoléïne et/ou formes tautomères, à partir d'un acide 4-hydroxyquinoléinecarboxylique, ses dérivés ou précurseurs caractérisé par le fait qu'il consiste à chauffer ledit composé, en présence d'eau et en l'absence de catalyseur. 2 - Procédé selon la revendication 1 caractérisé par le fait que l'on met en #uvre un acide 4-hyroxyquinoléinecarboxylique, son précurseur, nitrile ou ses dérivés, ester ou amide. 3 - Procédé selon l'une des revendications 1 et 2 caractérisé par le fait que le composé quinoléïque de départ répond à la formule générale suivante : dans ladite formule (I), -R1 identiques ou différents, représentent : . un groupe alkyle, linéaire ou ramifié, ayant de 1 à 12 atomes de carbone, de préférence de 1 à 4 atomes de carbone, tel que méthyle, éthyle, propyle, isopropyle, butyle, isobutyle, sec-butyle, tert-butyle, . un groupe alkyle, porteur d'un ou plusieurs atomes d'halogène, linéaire ou ramifié, ayant de 1 à 6 atomes de carbone, de préférence de 1 à 4 atomes de carbone, tel que méthyle, éthyle, propyle, isopropyle, butyle, isobutyle, sec-butyle, tert-butyle, . un groupe alcényle linéaire ou ramifié ayant de 2 à 12 atomes de carbone, de préférence, de 2 à 4 atomes de carbone, tel que vinyle, allyle, . un groupe cyclohexyle, phényle ou benzyle, . un groupe alkoxy ou thioéther, linéaire ou ramifié ayant de 1 à 6 atomes de carbone, de préférence de 1 à 4 atomes de carbone tel que les radicaux méthoxy, éthoxy, propoxy, isopropoxy, butoxy, . un groupe acyle ayant de 2 à 6 atomes de carbone, . un groupe nitro, . un groupe amino éventuellement substitué par des groupes alkyle ayant de 1 à 6 atomes de carbone, . un atome d'halogène, de préférence, un atome de chlore ou de brome, . un groupe tnflurométhyle, . un groupe alcénylène ayant 3 ou 4 atomes de carbone susceptible de former un cycle avec les atomes de carbone adjacents au cycle phényle, - Y représente l'un des groupes suivants : . un groupe CN, un groupe COOR2' . un groupe CO NR3R4' ,dans lesquels groupes, R2, R3 ou R4, identiques ou différents, représentent un atome d'hydrogène ou un groupe alkyle, cyclohexyle, phényle ou benzyle, - n est un nombre compris entre 1 et 4, de préférence, égal à 1 ou 2. 4 - Procédé selon la revendication 3 caractérisé par le fait que les groupes R1, identiques ou différents, représentent un atome de chlore, un radical méthyle ou méthoxy. 5 - Procédé selon la revendication 3 caractérisé par le fait que les groupes R2, R3 ou R4, identiques ou différents, représentent un atome d'hydrogène, un groupe alkyle ayant de 1 à 6 atomes de carbone et de préférence un groupe alkyle ayant de 1 à 4 atomes de carbone. 6- Procédé selon la revendication 3 caractérisé par le fait que le groupe quinoléïque de formule (I) est sous forme tautomère (II) : dans ladite formule (II), R, Y et n ont les significations données précédemment pour la formule (1). 8 - Procédé selon la revendication 1 caractérisé par le fait que le composé quinoléique, son précurseur ou dérivé est choisi parmi : - l'acide 4-hydroxy-7-chloroquinoléïne carboxylique, - l'acide 4-hydroxy-5-chloroquinoléine carboxylique, - l'acide 4-hydroxy-5,7-dichloroquinoléïne carboxylique, 9 - Procédé selon la revendication 1 caractérisé par le fait que le composé quinoléïque est le 4-hydroxy-5,7-dichloroquinoléïne-3-carboxylate de méthyle ou d'éthyle. 10 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 9 caractérisé par le fait que l'hydrolyse est effectuée par l'eau sous forme liquide et/ou vapeur. 11 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 10 caractérisé par le fait que la quantité d'eau mise en oeuvre est au moins égale à la quantité stoechiométrique, et de préférence en excès de 20 fois la quantité stoechiométrique et encore plus préférentiellement entre 5 à 15 fois la quantité stoechiométrique. 12 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 11caractérisé par le fait que la température de décarboxylation est, de préférence, supérieure ou égale à 200 C, de préférence, comprise entre 200 C et 250 C, et encore plus préférentiellement comprise entre 230 C et 240 C. 13 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 12 caractérisé par le fait que la réaction est conduite en l'absence de solvant organique. 14 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 12 caractérisé par le fait que la réaction est conduite dans un solvant organique. 15 - Procédé selon la revendication 14 caractérisé par le fait que le solvant organique est une huile paraffinique, un mélange eutectique d'oxyde de biphényle et de biphényle, le triphénylméthane, le sulfolane, le benzylbenzène, le 1,4-dibenzylbenzène, une huile silicone ou les coupes pétrolières. 16 - Procédé selon l'une des revendications 14 et 15 caractérisé par le fait que l'on introduit le composé quinoléïque dans le solvant organique précité à raison, de 10 à 50 %, de préférence, entre 10 et 30 % du poids total du mélange réactionnel, puis l'on chauffe progressivement à la température de décarboxylation choisie puis l'on ajoute l'eau progressivement et l'on récupère le produit formé.