Brevet FR2791669A1 — publié le 20001006

La présente invention concerne un procédé de préparation du fluoformiate de tertiobutyle à partir du phosgène, du diphosgène ou du triphosgène et du tertiobutanol. Le fluoroformiate de tertiobutyle de formule (CH3)3COCF Il O est un composé connu. Il est particulièrement utile pour fabriquer des dérivés tertiobutyloxycarbonylés d'amino- acides. Plusieurs procédés de préparation de ce fluoroformiate ont été proposés mais ils ne donnent pas entière satisfaction. Le plus ancien de ces procédés, décrit dans le brevet français n 1 549 815, consiste à faire réagir le fluorochlorure ou le fluorobromure de carbonyle avec le tertiobutanol mais ce procédé présente plusieurs inconvénients. Le fluorochlorure et le fluorobromure de carbonyle sont très difficiles à préparer et par conséquent très peu courants. La température au début de la réaction doit être très basse, aux environs de - 70 C et un cycle complexe de température de - 70 C à 0 C doit être ensuite mis en oeuvre, ce qui entraîne des frais opératoires très élevés. Le fluoroformiate obtenu est impur en raison des sous-produits formés ou du produit de départ non transformé et le rendement est par conséquent faible, de l'ordre de 50 à 55 %. Selon un autre procédé, la réaction est effectuée sous des pressions élevées, comme décrit dans le brevet FR n 2 010 922, mais alors des installations particulières sont nécessaires. Dans le brevet européen n 176 412, on fait réagir un carbonate alphachloré de tertiobutyle avec un fluorure alcalin mais la préparation du carbonate de départ nécessite une matière première supplémentaire et plusieurs étapes. La réaction du carbonate avec le fluorure produit le fluoroformiate de tertiobutyle avec un aldéhyde qu'il faut éliminer. Des essais au laboratoire ont été effectués en mélangeant à une température de - 78 C du phosgène avec du fluorure de sodium dans un solvant comprenant en majorité du sulfolane puis en faisant réagir les produits résultants avec du fluorure de potassium et du tertiobutanol mais les résultats n'ont pas pu être reproduits. Il existait, par conséquent, un besoin d'un procédé de préparation du fluoroformiate de tertiobutyle, simple, qui soit reproductible et qui permette d'obtenir ce fluoroformiate avec de bons rendements et une bonne stabilité. On a maintenant découvert un procédé qui présente ces caractéristiques. Selon le procédé de l'invention, on fait réagir, dans un premier réacteur, du phosgène, du diphosgène ou du triphosgène, ou un de leurs mélanges, avec un excès de fluorure de sodium en poudre dont les grains ont un diamètre inférieur à 20 pm et une surface spécifique supérieure à 0,1 m2/g, dans un solvant choisi parmi les nitriles aliphatiques, une température comprise entre environ 25 et 120 C, on introduit dans un deuxième réacteur, au fur et à mesure de leur formation, les gaz produits par la réaction après les avoir fait passer dans un condenseur dont la température est comprise entre environ 0 et - 50 C et on les fait réagir avec du tertiobutanol en présence d'un fluorure alcalin dans un solvant choisi parmi les éthers cycliques ou non, à une température comprise entre environ - 20 et 40 C. Les rendements en fluoroformiate de tertiobutyle obtenus grâce à ce procédé sont excellents. Le phosgène est généralement introduit progressivement sous forme gazeuse dans le premier réacteur, en quantité au moins stoechiométrique par rapport au tertiobutanol mis en oeuvre dans le deuxième réacteur. De préférence, on utilise de 1,1 à 2 moles de phosgène par mole de tertiobutanol. Le diphosgène ou le triphosgène sont introduits en solution dans le solvant en quantités suffisantes pour donner les mêmes proportions de phosgène que précédemment indiquées. Les caractéristiques de la poudre de fluorure de sodium sont importantes pour une bonne réalisation du procede. On a en effet constaté que lorsque les grains de fluorure de sodium présentent un diamètre moyen supérieur à 20 pm et une surface spécifique inférieure à 0,1 m 2/g, les rendements obtenus sont nettement moins bons. Il est également préférable d'utiliser dans le premier réacteur une quantité comprise entre 2 et 6 moles de fluorure de sodium par mole de tertiobutanol engagé dans le procédé. La quantité de solvant est généralement comprise entre 0,3 et 0,6 litre par mole de tertiobutanol. De préférence on choisit comme solvant l'acétonitrile. La température du premier réacteur est de préférence comprise entre environ 350 et 80 C. Les gaz qui se dégagent de la réaction passent à travers un condenseur et sont introduits dans la solution de tertiobutanol contenue dans le deuxième réacteur. La température du condenseur est de préférence comprise entre environ - 20 C et - 40 C. Les liquides condensés par le condenseur sont généralement recyclés dans le premier réacteur. La deuxième réaction s'effectue en présence d'une quantité voisine de la stoechiométrie ou d'un excès de fluorure alcalin. De préférence, on utilise une quantité comprise entre 1,1 et 2 moles de fluorure alcalin par mole de tertiobutanol. Comme fluorure alcalin, on choisit de préférence le fluorure de sodium. Les éthers qui peuvent être utilisés comme solvant dans la deuxième réaction sont par exemple, l'éther de tertiobutyle et de méthyle, le dioxanne, le tétrahydrofuranne, l'éther de dibenzyle, les diméthyléthers d'éthylèneglycol ou de polyéthylèneglycol (glymes). Le diméthoxyéthane et le diméthoxytétra- éthylèneglycol en particulier conviennent bien. La quantité de solvant dans le deuxième réacteur est généralement comprise entre 100 et 300 ml de solvant par mole de tertiobutanol. La température dans le deuxième réacteur est de préférence comprise entre environ - 50 et 40 C. Le procédé dure, en général, trois ou quatre heures. Lorsque la réaction est terminée, on filtre le mélange réactionnel et on recueille le fluoroformiate de tertiobutyle en solution. Par distillation, on obtient le fluoroformiate pur. Il peut être intéressant de conserver le fluoroformiate de tertiobutyle en solution. On a découvert que l'on améliorait de façon considérable la stabilité du fluoroformiate de tertiobutyle en solution lorsqu'on ajoute à la solution environ 1 à 3 % en poids de diméthylformamide par rapport au fluoroformiate. on peut ainsi conserver cette solution plusieurs mois à une température comprise entre 0" et 5 C. La solution peut être utilisée directement pour effectuer d'autres réactions telle que, par exemple, la réaction avec des acides aminés. Le procédé est illustré dans les exemples qui suivent. FYEMpLE: 1 Dans le premier réacteur, on a placé 189 g (4,5 moles) de fluorure de sodium en poudre dont les grains ont un diamètre moyen de 8,6 pm et une surface spécifique de 0,27 m2/g et 340 ml d'acétonitrile. Ce premier réacteur est surmonté d'un condenseur maintenu & - 30 C qui est relié au deuxième réacteur dans lequel on a placé 74 g (1 mole) de tertiobutanol et 49 g (1,17 mole) de fluorure de sodium de mêmes caractéristiques que précédemment et 150 moles de tétraglyme (diméthoxytétraéthylèneglycol), les deux réacteurs sont munis d'un système d'agitation. On chauffe le premier réacteur à une température de 50 C et la température du deuxième réacteur est maintenue aux environs de + s C. On introduit progressivement 148,5 g (1,5 mole) de phosgène pendant environ 4 heures. A la fin de la réaction, les gaz sont éliminés par un courant d'azote. Le contenu du deuxième réacteur est filtré et le gâteau est rincé avec quelques millilitres de têtraglyme. Par analyse RMN iH, on constate que la conversion en fluoroformiate de tertiobutyle est de 100 %. On distille la solution et on récupère 83,5g d'un liquide incolore qui bout à 29-32 C sous 90 mm Hg. EYEMPLE: 2 Dans le premier réacteur, on a placé 30 g (0,7 mole) de fluorure de sodium dont les grains ont un diamètre moyen de 15 Mm et une surface spécifique de 0,2 m2/g et 76 ml d'acétonitrile, et dans le deuxième réacteur, on a placé 11,1 g (0,15 mole) de tertio- butanol, 11g (0,26 mole) de fluorure de sodium et 25 ml de monoglyme (diméthoxyéthane). Les deux réacteurs sont reliés comme précédemment par l'intermédiaire d'un condenseur à - 30 C. On chauffe le premier réacteur & une température de 55 à 600C et on maintient le deuxième réacteur à une température de 20 à 25 C. On introduit 18,5 g (0,19 mole) de phosgène en trois heures. La réaction terminée, on fait passer un courant d'azote. On filtre le mélange réactionnel du deuxième réacteur. On rince le g&teau avec quelques millilitres de monoglyme. On recueille ainsi le fluoroformiate de tertiobutyle en solution dans le monoglyme. La quantité de fluoroformiate obtenue déterminée par analyse chromatographique en phase gazeuse est de 18 g soit un rendement de 100 %. On ajoute à cette solution 0,36 g de diméthylformamide. La solution a pu être conservée 6 mois à une température comprise entre 0* et 5 C. EXEMPLE! 3 Dans le premier réacteur, on a placé 75,6 g (1,8 mole) de fluorure de sodium dont les grains ont un diamètre moyen de 12 pm et une surface spécifique de 0,23 m2/g et 100 ml d'acétonitrile. Dans le deuxième réacteur, on a placé 22,2 g (0,3 mole) de tertiobutanol, 14,7 g (0,35 mole) de fluorure de sodium et 40 ml de tétraglyme. on chauffe le premier réacteur à 80 C et on maintient à 5 C la température du deuxième réacteur. On introduit en moins d'une heure dans le premier réacteur 44,6 g (0,15 mole) de triphosgène dans 100 ml d'acétonitrile. On laisse réagir pendant deux heures et on dose le fluoroformiate formé par RMN du proton. La conversion en fluoroformiate de tertiobutyle est de %. Dans un autre essai, on a remplacé le triphosgène par une quantité équivalente de diphosgène. Les résultats obtenus sont identiques. Revendications 1. Procédé de préparation du fluoroformiate de tertiobutyle caractérisé en ce que dans un premier réacteur, on fait réagir du phosgène, du diphosgène ou du triphosgène, ou un de leurs mélanges, avec un excès de fluorure de sodium en poudre dont les grains ont un diamètre moyen inférieur à 20 gm et une surface spécifique supérieure à 0,1 m2/g, dans un solvant choisi parmi les nitriles aliphatiques, & une température comprise entre environ 25 et 1200C, on introduit dans un deuxième réacteur, au fur et à mesure de leur formation, les gaz produits par la réaction après les avoir fait passer dans un condenseur dont la température est comprise entre environ 0 et - 50 C et on les fait réagir avec du tertiobutanol en présence d'un fluorure alcalin dans un solvant choisi parmi les éthers cycliques ou non, à une température comprise entre environ - 200 et 400C. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les liquides condensés par le condenseur sont recyclés dans le premier réacteur. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la quantité de fluorure de sodium dans le premier réacteur est comprise entre 2 et 6 moles par mole de tertiobutanol présent dans le deuxième réacteur. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le solvant dans le premier réacteur est l'acétonitrile. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1, 3 et 4, caractérisé en ce que la température de la réaction dans le premier réacteur est comprise entre environ 35 et 80 C. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la température du condenseur est comprise entre environ - 200 et -400C. 7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la quantité de fluorure alcalin utilisée dans le deuxième réacteur est comprise entre 1,1 et 2 moles par mole de tertiobutanol. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 7, caractérisé en ce que le fluorure alcalin utilisé dans le deuxième réacteur est le fluorure de sodium. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1, 7 et 8, caractérisé en ce que la température dans le deuxième réacteur est comprise entre environ - 5 et 400C. 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 7 à 9, caractérisé en ce que le solvant dans le deuxième réacteur est choisi parmi l'éther de tertiobutyle et de méthyle, le dioxanne, le tétrahydrofuranne, l'éther de dibenzyle, les diméthyl- éthers d'éthylèneglycol ou de polyéthylèneglycol. 11. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'à la solution de fluoroformiate de tertiobutyle obtenue, on ajoute i à 3 % en poids de diméthylformamide par rapport au fluoroformiate.