Brevet FR2780400A1 — publié le 19991231

! La présente invention a pour objet un procédé de préparation de dérivés perfluoroalkyle sulfones aromatiques. Les procédés conventionnels pour préparer ce type de composés font généralement appel soit à une condensation du type Friedel-Crafts comme la réaction de l'anhydride trifluoroalkyle sulfonique sur un noyau aromatique par exemple (James B. Hendrickson & Kenneth W. Bair, J. Org. Chem. 1977. 3875- 3878), à une fonctionnalisation d'un dérivé aromatique sulfoné par CF31 (Kondratenko N.V et ai; J. Org. Chem. USSR 1977; 2086-2087) ou encore à une io oxydation des sulfures aromatiques correspondants. (Beaumont A.J et al; J. Fluorine Chem 1991 - 295). La présente invention a précisément pour objet de proposer une nouvelle voie d'accès aux dérivés perfluoroalkyle sulfones aromatiques qui fait intervenir la réaction entre un diazonium aromatique et un trifluoroalkyle sulfinate. Les sels de trifluoroalkyle sulfinates sont industriellement facilement accessibles et ceci pour un coût modéré. Ils constituent donc une matière première intéressante pour la synthèse organique. Les inventeurs ont ainsi mis en évidence que les sels de trifluoroalkyle sulfinates pouvaient réagir avec un sel de diazonium aromatique pour conduire aux dérivés perfluoalkyle sulfones aromatiques correspondants. A l'issue de la condensation, une molécule d'azote est éliminée ce qui conduit à l'introduction directe sur le noyau aromatique d'un groupement trifluoroalkyle sulfone. On sait déjà que la réaction d'un dérivé diazonium arylique avec un sel de benzenesulfonate conduit au dérivé aryldiazosulfone correspondant. [James A. Carrol, David R. Fisher, Geoffroy W. Rayner Canham, Derek Suhon, Can. J. Chem. p 1941, 52 (1974)]. Un tel composé s'avère stable et peut être isolé et stocké de manière prolongée. De manière inattendue, dans le cas de la présente invention, on n'isole pas ce type d'intermédiaire aryldiazosulfone. Avantageusement, la réaction conduit directement au dérivé perfluoralkyle sulfone aromatique attendu. La présente invention propose donc une voie de synthèse intéressante pour obtenir directement et facilement à partir de produits aisément accessibles des dérivés perfluoroalkyle sulfones aromatiques. En conséquence, la présente invention a pour objet un procédé de préparation de composés de formule générale I (R)m S02-(CX2)p- GEA (1) sous une forme non ionique et non zwitterionique dans laquelle: - A symbolise le reste d'un cycle formant tout ou partie d'un système carbocyclique aromatique, monocyclique ou polycyclique, comprenant éventuellement au moins un hétéroatome choisi parmi l'azote, l'oxygène et le soufre, ledit reste cyclique pouvant porter un ou plusieurs substituants R, - R représente un ou plusieurs substituants, identiques ou différents, autre que l'hydrogène, et - m est un nombre entier variant de zéro à 5 - les X, identiques ou différents, représentent un atome de fluor ou un radical de formule CnF2.+1 avec n représentant un entier au plus égal à 5 de préférence à 2; - p représente un entier au plus égal à 2 et le symbole GEA représente un groupe électroattracteur dont les éventuelles fonctions sont inertes dans les conditions de la réaction, avantageusement un atome de fluor ou un reste perfluoré de formule Cn'F2n'+1 avec n' représentant un entier au plus égal à 8, avantageusement à 5 et avec le nombre total d'atomes de carbone du dérivé perfluoroalkyle compris entre 1 et 15, de préférence entre 1 et 10, s caractérisé en ce que l'on met en présence au moins un dérivé de formule générale Il (R)m N=N+ (Il) dans laquelle A, R et m sont tels que définis en formule générale I avec une quantité suffisante d'un dérivé de formule générale III -SO2-(CX2)p-GEA (111) avec GEA, X et p étant tels que définis en formule générale I pour obtenir ledit composé de formule générale I. De manière inattendue, les inventeurs ont observé que la mise en présence d'un composé de formule générale Il avec un composé de formule générale III conduit directement à la formation du composé de formule générale I attendu. Il n'est pas nécessaire de mettre en oeuvre des conditions opératoires propres à une pyrolyse d'un dérivé diazosulfone correspondant. Dans le cadre de la présente invention, la réaction de condensation des composés de formules générales Il et III et la perte d'azote se réalisent conjointement. Avantageusement, elles ne semblent pas nécessiter de conditions opératoires respectives spécifiques. Dans les formules générales (I) et (Il) des dérivés aromatiques, le reste A peut représenter le reste d'un composé carbocyclique aromatique ou hétéroaromatique, monocyclique ayant au moins 4 atomes de carbone et de préférence 6 atomes de carbone ou le reste d'un composé carbocyclique polycyclique qui peut être constitué par au moins 2 carbocycles aromatiques ou hétéroaromatiques et formant entre eux des systèmes orthoou ortho- et péricondensés ou par au moins 2 carbocycles dont au moins l'un d'entre eux est aromatique ou hétéroaromatique et formant entre eux des systèmes ortho- ou ortho- et péricondensés. On peut citer plus particulièrement, un reste naphtalénique. Le reste A peut porter un ou plusieurs radicaux R sur le noyau aromatique. Des exemples de substituants R sont donnés ci-après, mais cette liste ne présente pas de caractère limitatif. N'importe quel substituant peut être présent sur le cycle dans la mesure o il n'interfère pas bien entendu au niveau du produit désiré. Pour ce qui est du ou des substituant(s) R présent(s) sur le cycle aromatique, leur caractère électronégatif est apprécié dans le cadre de la présente invention selon l'échelle d'électronégativité établie par Jerry March "Advanced Organic Chemistry", 4ème édition, John Wiley and Sons, 1992, pp. 14 et suivantes. Plus précisément, le caractère électronégatif d'un radical est évalué au regard de celui de l'atome d'hydrogène dont la valeur est de 2,176. A titre illustratif des radicaux pouvant être représentés par R dans les formules générales (I) et (Il), on peut notamment citer les radicaux: Z(R1)x avec Z représentant un atome d'oxygène ou de soufre avec dans ce cas x étant égal à 1, ou un atome d'azote avec x égal à 2 et R1 figurant un groupement choisi parmi: un alkyle, linéaire ou ramifié en Ci à C6 et de préférence en Ci à C4 tel que méthyle, éthyle, propyle, isopropyle, butyle, isobutyle, sec-butyle, tert-butyle; * un cycloalkyle en C3 à C8 tel que le cyclohexyle; un aryle en C5 à C12, condensé ou non tel que le phényle; À un aralkyle en Cl à C12 comme le benzyle, et * CON(R2)2 - COOR2 - COR2 - COR2 - SO3R2 - SO2N(R2)2 - S02R2 - PO(OR2)2 - CHO - SOR2 - CF3 - SO3 - CN - NO2 - un atome d'halogène choisi parmi F, Cl, Br et 1, avec R2 représentant un atome d'hydrogène ou un radical hydrocarboné linéaire ou ramifié, saturé ou insaturé ayant de 1 à 6 atomes de carbone et R2 pouvant lui-même porter un ou plusieurs substituants de type groupement hydroxy, amino ou atome d'halogène, comme par exemple un ou plusieurs atomes de fluor. Bien entendu, le ou les substituant(s) présent(s) sur le cycle aromatique se doivent de ne pas interagir avec le composé de formule générale III. L'homme de l'art est à même de procéder à la sélection des substituants R dans ce sens. Selon un mode privilégié de l'invention, le ou les groupements R présents sur le cycle aromatique symbolisé par A sont choisis de manière à induire un appauvrissement en électrons du ou des noyau(x) aromatique(s). Cet effet est préférentiellement obtenu par le choix de groupements R dits électroattracteur. De manière générale, on entend par groupe électroattracteur un groupe tel que défini par H.C. BROWN dans l'ouvrage de Jerry March Advanced Organic Chemistry chapitre 9, pages 243 et 244. De préférence, ce groupement électroattracteur se caractérise par une constante de Hammett sigma p au moins égal à 0,30 et avantageusement compris entre 0,40 et 0,50. Toutefois, cet effet peut être également obtenu par mise en oeuvre de substituants R, possédant un effet attracteur par effet mésomérique. Cet effet est alors la conséquence d'une interaction par résonance entre le groupement R considéré et le ou les noyau(x) aromatique(s). Cet effet est notamment particulièrement significatif avec des Io groupements R de type CN, NO2, -CONR2, -CHO par exemple. En ce qui concerne le dérivé de formule générale 11, il peut être mis en oeuvre sous une forme associée à un contre ion. Il est clair que ce contre ion doit être inerte dans les conditions de la réaction. Il est notamment nécessaire de s'affranchir des réactions de compétition de cet anion vis-à-vis du diazonium. A cet effet, on met de préférence en oeuvre un anion non nucléophile. A titre représentatif de ce type d'anion on peut citer CI-, PF6-, C104-, BF4-, CF3SO3-, Ph4B- et HSO4-. Pour ce qui est du composé de formule générale III, il peut également être associé à un contre ion. Ce contre ion peut être notamment choisi parmi les alcalins comme Li+, Na+, Cs+ et K+ et les sels R'4N+, R'4P+ avec R' représentant indépendamment l'un de l'autre un atome d'hydrogène ou un alkyle en Ci à C4. Dans le cas des alcalins, on privilégiera ceux de rang atomique au moins égal à celui du sodium. Selon une variante de l'invention, le composé de formule III peut représenter le contre ion du composé de formule Il. Ce type de composés peut être obtenu par précipitation à partir du mélange des deux composés de formules générales Il et III sous forme de leurs solutions homogènes respectives. Il est alors isolé selon des techniques conventionnelles. On peut également envisager de le former in situ par échange des contre ions respectifs. Selon un mode préférentiel de l'invention, le cycle aromatique symbolisé par A est substitué par au moins un groupement R à effet électroattracteur. Le procédé de l'invention s'applique tout particulièrement à la préparation de dérivés aromatiques carbocycliques de formule générale I substitués par au moins deux radicaux à effets électroattracteurs, identiques ou différents, figurés par R. Le procédé de l'invention est tout particulièrement approprié à la préparation de composés de formule générale I dans laquelle le symbole (CX2)p-GEA représente un groupement CF3. Un tel produit peut notamment être obtenu par mise en présence d'un sel de trifluoromethyl sulfinate avec un composé de formule générale Il. Le procédé de l'invention s'applique plus particulièrement à la préparation de composés de formule générale IA (R)m S02- (CX2)p-GEA IA avec R, m, X, p et GEA étant tels que définis en formule générale I et B représentant un groupe -CH- ou un atome d'azote. Selon un mode privilégié de l'invention -(CX2)p-GEA représente un groupement trifluorométhyle dans les formules générales 1, IA et III. Plus préférentiellement, B représente un groupe -CH- dans la formule IA En ce qui concerne R, il représente avantageusement dans les formules 1, IA et Il un groupement nitro, nitrile, ester, un atome d'halogène et/ou un groupement CF3. Le composé de formule générale III est de préférence un trifluoromethyl sulfinate. Les composés auxquels s'applique de manière plus particulièrement intéressante le procédé selon l'invention sont le p- nitrophenyl trifluoromethyl sulfone et le 2-4 dinitrophenyl trifluoromethylsufone. Le composé de formule générale III est généralement introduit à raison d'environ au moins un équivalent, de préférence entre environ 2 à équivalents et plus préférentiellement à raison de 3 équivalents du composé de formule générale Il. Généralement, on charge tout d'abord le composé de formule générale III dans le solvant organique considéré. L'ensemble est alors maintenu sous agitation et l'on procède ensuite à l'addition du dérivé diazonium de formule générale Il. En ce qui concerne plus particulièrement le solvant de la réaction, il doit bien entendu également ne pas interférer avec les composés de formules générales Il et 111 dans les conditions opératoires retenues. Il se doit d'être inerte dans les conditions opérationnelles. Conviennent plus particulièrement à la présente invention, les solvants polaires aprotiques, de préférence à caractère peu acide. A titre illustratif de ce type de solvants, on peut notamment citer I'acétonitrile, le bioxyde de tétrahydrothiofène dit sulfolane , la N- méthylpyrrolidone et le diméthylformamide. Toutefois, on peut envisager la mise en oeuvre de solvants peu polaires en présence d'un agent de transfert de phase. Il peut notamment s'agir du tétrachlorure de carbone, du toluène et du dichlorométhane mis en oeuvre avec un sel d'ammonium quaternaire. Il est également possible d'introduire dans le milieu réactionnel un agent chélatant de type éther couronnes. Ce type de composés est plus particulièrement avantageux lorsque l'on souhaite augmenter la solubilité de l'un ou l'autre des réactifs et accroître la réactivité de l'anion. Enfin, dans certains cas il peut être préférable de recourir à des solvants anhydres. La température réactionnelle n'est pas en soi un élément déterminant pour la réaction. Généralement, I'introduction des différents composés est réalisée à une température comprise entre la température ambiante et 50 C et, de préférence, à température ambiante. Un chauffage ultérieur du milieu réactionnel à une température entre 20 C et C et plus préférentiellement entre 40 C et 60 C peut le cas échéant être avantageux. Généralement, la réaction est conduite à pression atmosphérique. On peut conduire la réaction sous atmosphère contrôlée de gaz inertes tels que l'azote ou les gaz rares comme l'argon. Le déroulement de la réaction peut être contrôlé à travers l'observation du dégagement d'azote. La durée de la réaction est bien entendu variable selon la nature des conditions opératoires sélectionnées (solvant, température) et de la réactivité des composés de formules générales Il et III I'un vis-à-vis de l'autre. C'est ainsi que pour un composé de formule générale Il possédant un noyau aromatique fortement appauvri en électron, comme par exemple substitué par deux groupements nitro, la réaction se déroule quasi- instantanément dès la température ambiante. Le composé de formule générale I est isolé en fin de réaction selon des méthodes conventionnelles. Les exemples figurant ci-après sont presents à titre illustratif et non limitatif de la présente invention. EXEMPLE 1: Préparation du p-nitrophényl trifluorométhyl sulfone. 1 g (4,2 mmol.) de tétrafluoroborate de p-nitrobenzènediazonium commercial et 1,98 g (12,7 mmol.) de trifluorométhyl sulfinate de sodium sont dissous dans 30 ml d'acétonitrile. Le milieu est chauffé au reflux de I'acétonitrile pendant 16h30. Une extraction par l'éther du milieu réactionnel, suivie d'une purification sur colonne de gel de silice (heptane / acétate d'éthyle de 8 / 2 à 4 / 6) fournit 213 mg (20%) de p-nitrophenyl trifluorométhyl sulfone sous la forme d'un solide blanc de point de fusion 87 C. Ce composé a pu être complètement caractérisé: RMH 'H (8, ppm) 8,29 (d, J = 11,0 Hz, 2H, arom); 8,54 (d,J = 11,0 Hz, 2H, arom) CD13,200 MHz IR (film, cm') 1612 y(C=C); 1550 y (NO2); 1375 y (NO2); 1206 y (SO2); 1131 'Y (SO2). Microanalyse calculée pour C7H4F3NO4S; trouvée (C 33,18%; H 1,62%) calculée (C 32,95%; H 1,58 %) EXEMPLE 2: Préparation du p-nitrophényl trifluorométhyl sulfone. mg (0,4 mmol.) de tétrafluoroborate de p-nitrobenzènediazonium commercial et 198 g (1,3 mmol.) de trifluorométhyl sulfinate de sodium sont placés dans 3 ml de sulfolane. Tout le sulfinate n'est pas en solution. Le milieu est chauffé à 80 C. Un dégagement gazeux est observé au bout de 10 min (T =60 C), pendant 20 min. Après 6 heures de chauffage, le milieu est extrait par l'heptane puis est purifié dans les mêmes conditions que précédemment et fournit le même composé avec un rendement de 17%. EXEMPLE 3: Préparation du 2,4-dinitrophényl trifluorométhVl sulfone. 333 mg (2,1 mmol) de sel de sodium de sulfinate sont solubilisés dans 5 ml d'acétonitrile. 200 mg (0,7 mmol) de sel de diazonium sont ajoutés en une fois à température ambiante. Le milieu rougit instantanément et on observe un dégagement d'azote. Après 4 heures à température ambiante, le milieu est concentré et chromatographié sur une colonne de gel de silice (heptane / acétate d'éthyle 9/1) et fournit 83 mg (39%) du produit io voulu. Le composé est un solide jaune pâle de point de fusion 91-92 C, identique aux données de la littérature (Yagupol'skii, M.; Boiko.V.N.J. Gen. Chem. USSR 1969, 39, 179-182). Les données analytiques complémentaires suivantes ont été déterminées: RMN 1H (6, ppm) 8,74-8,71 (m, 1H, arom); 8,68 (d,J=2,2Hz, 1H, arom); 8,51 CDCI3, 200 MHz (d,J=8,5 Hz, 1H, arom) RMN 13C (6, ppm) 152,4 (C-NO2). 150,5 (m, C-SO2CF3); 136,0 (CH arom); 131,6 CDCI3, 67,5 MHz (C-NO2); 127,3 120,9 (CH arom); 119,7 (q,J=, CF3) IR (Nujol, cm-1) 311; 1615y(C=C); 1564y (NO2); 1351y (NO2); 1216y (SO2); 1125y (SO2); 1093 Microanalyse calculée pour C7H3F3N206S; trouvée (C 27,87%; H 1,23%); calculée (C 28,01%; H 1,01%). EXEMPLE 4: Préparation du 2,4-dinitrophényl trifluorométhvl sulfone. 367 mg (2,1 mmol) de trifluorométhyle sulfinate de potassium sont solubilisés dans 5 ml d'acétonitrile. 200 mg (0,7 mmol) de sel de diazonium sont ajoutés en une fois à température ambiante. Le milieu rougit instantanément et on observe un dégagement d'azote. Après une heure à température ambiante, le milieu est évaporé puis repris par le dichlorométhane. La phase organique est lavée par l'eau, puis, la phase aqueuse est extraite trois fois par le dichlorométhane. La phase organique est séchée, évaporée puis chromatographiée sur une colonne de gel de silice (heptane / acétate d'éthyle 95/ 5) et fournit 131 mg (62%) du produit attendu. REVENDICATIONS 1. Procédé de préparation de composés de formule générale I (R)m S02-(CX2)p-GEA (I) sous une forme non ionique et non zwitterionique dans laquelle: - A symbolise le reste d'un cycle formant tout ou partie d'un système carbocyclique aromatique, monocyclique ou polycyclique, comprenant éventuellement au moins un hétéroatome choisi parmi l'azote, I'oxygène et le soufre ledit reste cyclique pouvant porter un ou plusieurs substituants R, - R différent d'un atome d'hydrogène représente un ou plusieurs substituants, identiques ou différents, et - m est un nombre entier variant de zéro à 5 - les X, identiques ou différents, représentent un atome de fluor ou un radical de formule CnF2n+1 avec n représentant un entier au plus égal à 5 de préférence à 2; - p représente un entier au plus égal à 2 et - le symbole GEA représente un groupe électroattracteur dont les éventuelles fonctions sont inertes dans les conditions de la réaction, avantageusement un atome de fluor ou un reste perfluoré de formule Cn'F2n'+1 avec n' représentant un entier au plus égal à 8, avantageusement à 5 et avec le nombre total d'atomes de carbone du dérivé perfluoroalkyle compris entre 1 et 15, de préférence entre 1 et 10, caractérisé en ce que l'on met en présence au moins un dérivé de formule générale Il (R)m N=N+ (Il) dans laquelle A, R et m sont tels que définis en formule générale I avec une quantité suffisante d'un dérivé de formule générale III -SO2-(CX2)p-GEA (1ll) avec GEA, X et p étant tels que définis en formule générale I pour obtenir ledit composé de formule générale I. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que R est au moins un radical choisi parmi: - Z(R1)x avec Z représentant un atome d'oxygène ou de soufre avec dans ce cas x étant égal à 1, ou un atome d'azote avec x égal à 2 et R1 figurant un groupement choisi parmi * un alkyle, linéaire ou ramifié en Cl à C6 et de préférence en Cl à C4 tel que méthyle, éthyle, propyle, isopropyle, butyle, isobutyle, sec-butyle, tert-butyle; * un cycloalkyle en C3 à C8 tel que le cyclohexyle; * un aryle en C5 à C12, condensé ou non tel que le phényle; * un aralkyle en C1 à C12 comme le benzyle, et * CON(R2)2 - COOR2 - COR2 - SO3R2 - SO2N(R2)2 - SO2R2 - PO(OR2)2 - CHO - SOR2 - CF3 - CN - S03- - NO2 - un atome d'halogène, F, Cl, Br et 1, avec R2 représentant un atome d'hydrogène ou un radical hydrocarboné linéaire ou ramifié, saturé ou insaturé ayant de 1 à 6 atomes de carbone et R2 pouvant lui- même porter un ou plusieurs substituants de type groupement hydroxy, amino ou atome d'halogène comme par exemple un ou plusieurs atomes de fluor. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le reste A représente le reste d'un composé carbocyclique aromatique ou hétéroaromatique, monocyclique ayant au moins 4 atomes de carbone et de préférence 6 atomes de carbone ou le reste d'un composé carbocyclique polycyclique qui peut être constitué par au moins 2 carbocycles aromatiques ou hétéroaromatiques et formant entre eux des systèmes orthoou ortho- et péricondensés ou par au moins 2 carbocycles dont au moins l'un d'entre eux est aromatique ou hétéroaromatique et formant entre eux des systèmes ortho- ou ortho- et péricondensés. 4. Procédé selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que le dérivé aromatique carbocyclique répond à la formule générale la S(R)mS02 -(CX2)p-GEA IA dans laquelle: R, m, X, p et GEA sont tels que définis en revendication 1 et B représentent un groupe -CH- ou un atome d'azote. 5. Procédé selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que le groupement -(CX2)p-GEA présent dans les formules générales I et III représente un groupement trifluorométhyle. 6. Procédé selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que les composés de formule générale I et Il portent au moins un substituant R à effet électroattracteur. 7. Procédé selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que R figure un groupement nitro, nitrile, ester, un atome d'halogène et/ou un groupement CF3. 8. Procédé selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que le composé de formule générale III est un trifluorométhyl sulfinate. 9. Procédé selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que le composé de formule générale III est introduit à raison d'environ au moins un équivalent de composé de formule générale Il. 10. Procédé selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que le composé de formule générale III est introduit entre environ 2 à 5 équivalents de composé de formule générale Il. 11. Procédé selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que la réaction du composé de formule générale Il avec le composé de formule générale III est conduite au sein d'un solvant organique inerte dans les conditions réactionnelles retenues. 12. Procédé selon la revendication 11 caractérisé en ce qu'il s'agit d'un solvant polaire aprotique. 13. Procédé selon la revendication 11 ou 12 caractérisé en ce qu'il s'agit de l'acétonitrile, du bioxyde de tétrahydrothiofène, de la N- méthylpyrrolidone ou du diméthylformamide. 14. Procédé selon la revendication 11 caractérisé en ce que la réaction est conduite en présence d'un agent de transfert de phase ou d'un agent chélatant. 15. Procédé selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que la réaction est conduite en chargeant tout d'abord le composé de formule générale III dans le solvant organique puis en y introduisant sous agitation, le composé de formule générale Il.