Brevet FR2833595A1 — publié le 20030620

La présente invention concerne un procédé de préparation de fluorophénylhydrazines et de leurs sels par diazotation de fluoroanilines, réduction, hydrolyse et éventuellement neutralisation. Les fluorophénylhydrazines dont la stru*ure correspond à la formule suivante: \NH constituent des produits intermédiaires précieux pour la préparation de pri nci pes actifs da ns l 'i ndustrie agroch i mique (USA-5 449 784) et dans l'industrie pharmaceutique (DE-A-198 16 882). On prépare les phénylhydrazines substituées par diazotation de l'aniline correspondante puis rédu*ion du sel de diazonium. Un grand nombre de composés sont utilisés comme rédu*eurs dans la littérature, par exemple le zinc et le chlorure d'étain (II). Toutefois, le système constitué par le sulfite de sodium, le bisulfite de sodium et l'acide sulfureux a une grande importance industrielle. Un procédé de préparation de la 2-fluorophénylhydrazine ou du chlorure de 2-fluorophénylhydrazine est décrit dans le document EP-A- 0 723 953. Selon ce procédé, on diazote la 2-fluoroaniline, on réduit le sel de diazonium obtenu avec de la lessive de bisulfite en oc,-disulfonate de 2fluorophénylhydrazine que l'on saponifie avec de l'acide chlorhydrique en le chlocLydrate de 2-fluorophénylhydrazine, on ajoute de la lessive alcaline pour la neutralisation puis on refroidit, on sépare le précipité de 2-fluorophénylhydrazine par filtration et on le fait éventuellement réagir avec de l'acide chlorhydrique pour former le chlorhydrate de 2fluorophénylhydrazine. Dans ce procédé, I'utilisation en un excès défini d'acide chlorhydrique dans l'étape de diazotation est essentielle. On utilise 3 à 3,5 mol d'acide chlorhydrique, en particulier 3,2 mol d'acide chlorhydrique par mole de 2-fluoroaniline. Toutefois, un grand excès d'acide minéral conduit à une grande pollution des eaux usées qui se forment et à des problèmes de corrosion dans les réacteurs utilisés. La grande proportion d'acide minéral dans les eaux usées conduit à une augmentation des coûts pour le traitement de ces eaux usées et à des investissements techniques augmentés pour la régénération de l'acide minéral. Le document EP-A-0 723 953 indique en outre qu'il est particulièrement préférable de conduire la rédu*ion du sel de diazonium à un pH situé dans le domaine de 4,5 à 7,5. Le respect de ce pH est décisif pour les proportions de sulfite de sodium, de bisulfite de sodium et d'acide sulfureux dans le système. Toutefois, du fait que l'on utilise un grand excès d'acide chlorhydrique dans l'étape de diazotation, il est nécessaire de prévoir une quantité sensible de lessive de soude dans I'étape de rébuction subséquente et d'ajouter en outre un supplément de lessive de soude lors de l'addition de la solution du sel de diazonium dans le mélange de sulfites. Le rendement que l'on peut obtenir avec ce procédé est de l'ordre de 91 % de la théorie seulement. On sait également par le document US-A-6 087 534 qu'il est possible de préparer des arylhydrazines en mettant en contact le composé du diazonium correspondant avec une lessive de bisulfite ayant un pH d'au moins 7 et de préférence de 7,5 à 10. L'inconvénient de ce procédé est que l'on utilise des bases azotées, en particulier l'ammoniac, pour régler le pH. Ces bases azotées sont envoyées inévitablement sous forme de sels d'ammonium dans les eaux usées desquelles ils doivent être retirés par des mesures coûteuses. Ce procédé ne permet de préparer des arylhydrazines qu'avec un rendement de 92 % de la théorie. - Le document EP-A-0 959 067 décrit la préparation d'arylhydrazines par hydrolyse d'oc,-disulfonates d'arylhydrazine en présence d'un solvant organique inerte avec de l'eau et un acide inorganique puis réaction du sel d'arylhydrazine formé avec une base pour produire l'arylhydrazine. Grâce à la présence du solvant lors de l'hydrolyse il est possible, dans un certain nombre de cas, en particulier dans le cas de sels d'arylhydrazine instables, de réduire la quantité d'acide inorganique à utiliser dans l'étape d'hydrolyse. Le document cité ne contient que peu d'indications concernant la diazotation et la réduction en amont. Le rapport molaire de la 2-fluroaniline à l'acide chlorhydrique au cours de la diazotation en amont, qui est de 1:2,5 et 1:2,4, est nettement plus bas que dans le procédé selon le document EP-A-0 723 953. Cependant, ce procédé ne permet d'obtenir que des rendements insuffisants de 74-78 % de la théorie. Ainsi, la présente invention a pour but de fournir un procédé permettant d'obtenir des fluorophénylhydrazines avec de meilieurs rendements et de manière techniquement simple. L'invention concerne donc un procédé de production de fluorophénylhydrazines ou de leurs sels par 1) diazotation d'une fluoroaniline en présence d'acide chlorhydrique, la fluoroaniline et l'acide chlorhydrique étant utilisés dans un rapport molaire de 1:(2-2,9), 2) réduction en présence de lessive de bisulfite avec addition de lessive alcaline à un pH situé dans le domaine de 5 à 8 avec formation d'oc,-disulfonate de 2-fluorophénylhydrazine, 3) hydrolyse de l'cc"disulfonate de 2-fluorophénylhydrazine avec des acides minéraux dans un milieu aqueux qui est exempt de solvants organiques, et 4) éventueliement addition d'une base, par exemple d'une lessive alcaline, pour la neutralisation. Dans ie procédé selon la présente invention, il est possible d'utiliser des fluoroanilines de formule (I) F (R)n = NH2 (1) o R représente un reste alkyle en Ci-C4 linéaire ou ramifié et n représente 0, 1, 2, 3 ou 4. Le substituant fluor peut être situé en position 2, 3 ou 4, de préférence en position 2, par rapport au substituant NH2 dans la formule (I). R représente de préférence méthyle ou éthyle et n représente de préférence 1, de préférence encore 0. On utilise de manière particulièrement préférée ia 2-fluoroaniline. Pour la diazotation dans l'étape 1) du procédé selon l'invention, on utilise l'acide chlorhydrique et la fluoroaniline dans un rapport molaire de (2-2,9):1, de préférence de (2,2-2,6):1. On conduit habituellement la diazotation en ajoutant du nitrite de sodium comme réactif de diazotation. On ajoute le réactif de diazotation, en refroidissant, jusqu'à ce que l'on obtienne une touche au nitrite positive avec du papier iodoamidonné. On conduit la réduction dans l'étape 2) du sel de diazonium obtenu dans l'étape l) du procédé selon l'invention en ajoutant de la lessive de bisulfite qui est une solution aqueuse de sulfite de sodium, de bisulfite de sodium et d'acide sulfureux. Le pH du mélange réactionnel est décisif pour le rapport du sulfite de sodium, du bisulfite de sodium et de 1'acide sulfureux dans le mélange réactionnel. Avec de la lessive de soude, on établit un pH de 5 à 8, de préférence de 6 à 7. Le rapport molaire de la somme du sulfite de sodium, du bisulfite de sodium et de l'acide sulfureux à la fluoroaniline utilisée est situé dans le domaine de 2-3, de préférence dans le domaine de 2-2,4. Il est avantageux d'ajouter la solution de sel de diazonium à la lessive de bisu lfite en ma i ntenant habituel lement da ns le méla nge réactionnel une température de 30 à 100 C, de préférence de 50 à 80 C. Au cours de cette réduction, I'oc,-disulfonate de 2-fluorophénylhydrazine se forme à partir du sel de diazonium. Dans la troisième étape du procédé selon l'invention, on hydrolyse cet oc"-disulfonate de 2-fluorophénylhydrazine en le mettant en contact avec un acide minéral dans un mélange réactionnel aqueux qui est exempt de solvants organiques. Il suffit d'utiliser des quantités catalytiques d'acide minéral, mais des quantités plus importantes accélèrent la réaction. Il est avantageux d'ajouter l'oc,-disulfonate de 2fluorophényldydrazine à 1'acide minéral car, ainsi, il est possible d'évacuer régulièrement le dioxyde de soufre libéré à partir du bisulfite en excès. De préférence, on utilise l'acide chlorhydrique comme acide minéral. Il est possible de soumettre directement à une réaction subséquente, sans isoiement, la solution ou suspension de sel de 2fluorophénylhydrazinium formée dans 1'étape 3). Cependant, il est possible aussi d'isoler le sel selon des méthodes courantes de l'état de la technique, par exemple par cristallisation dans le mélange réactionnel. Lorsqu'il s'agit d'isoler la fluorophénylhydrazine elle-même, on opère une neutralisation conformément à l'étape 4) du procédé selon l'invention. A cet effet, on amène le mélange réactionnel à un pH supérieur à 8, de préférence de 9 à 12 et de préférence encore de 10 à 11 au moyen d'une base appropriée, de préférence d'une lessive alcaline, en pa rticu l ier de lessive de soude. Pu is on extra it la fluorophényl hyd razi ne libre avec un solvant organique approprié qui peut être par exemple un éther aliphatique ou un composé aromatique comme le toluène, le xylène ou le chlorobenzène. Bien entendu, il est possible d'utiliser dans des réactions subséquentes la fluorophénylhydrazine sous forme de la solution ainsi produite, ou bien encore de concentrer la solution pour obtenir la fluorophénylhydrazine en tant que telle. Les sels des fluorophénylhydrazines sont plus stables au stockage que les fluorophénylhydrazines libres. Il est possible d'obtenir ces sels à pa rti r de la solution des fluorophénylhyd razi nes li bres da ns le solvant organique en ajoutant un acide organique, comme l'acide acétique, ou un acide minéral comme l'acide chlorhydrique ou l'acide sulfurique. De préférence on convertit les fluorophényldydrazines en le chlorhydrate correspondant en ajoutant goutte à goutte de l'acide chlorhydrique ou en introduisant du gaz chlorure d'hydrogène dans la solution de fluorophénylhydrazine libre. On peut ensuite isoler le ch lorhyd rate sous forme sol ide par essorage et séchage. De manière surprenante, il est possible de mettre en _uvre le procédé selon l'invention avec un rapport molaire de l'acide chlorhydrique à la 2fluoroaniline plus bas que dans le procédé selon le document EP-A-0 723 953. Ceci n'était pas prévisible car le document EP-A-0 723 953 évoque plusieurs fois la nécessité de respecter le haut rapport molaire de l'acide chlorhydrique à la fluoroaniline indiqué ci-dessus et car, selon le document EP-A-0 959 067, on obtient des résultats nettement moins bons lorsque l'on utilise un rapport molaire HCI: 2-fluoroaniline plus bas, de 2,4 à 2,5:1. Le faible rapport molaire du procédé selon la présente invention présente plusieurs avantages: une économie d'acide chlorhydrique et, dans l'étape de réduction, une économie équivalente de lessive de soude et, par suite, une diminution du volume des eaux usées et des rejets de sel. Il en résulte une élévation correspondante du rendement spatio-temporel. On observe un autre effet favorable lors de l'introduction de la solution de sel de diazonium dans le mélange de bisulfites: après avoir été ajusté au préalable, le pH demeure dans un domaine optimal étroit pendant l'introduction et l'agitation subséquentes sans qu'il soit nécessaire de prendre des mesures supplémentaires comme l'addition simultanée de lessive de soude qui est connue par le document EP-A-0 723 053. Il est avantageux également que le solvant organique essentiel selon le document EP-A-0 959 067 dans l'étape d'hydrolyse ne soit pas nécessaire dans le procédé selon l'invention. Par ailleurs, le procédé selon l'invention conduit à un plus haut rendement en produit. L'invention sera mieux comprise à la lecture de l'exemple non limitatif suivant. Exemple Diazotation A 100 ml d'eau et 127 ml d'acide chlorhydrique à 30 % (1,2 mol), on ajoute goutte à goutte à la température amblante 55,6 9 de 2fluoroaniline (0,5 mol) en mélangeant de manière intensive. On ajoute ml d'une solution de nitrite de sodium à 25 % (0,52 mol) à la suspension de chlorhydrate de 2-fluoroaniline ainsi obtenue. Rébuction aux sulfites On introduit en 40 min la solution de chlorure de 2 fiuorophényldiazonium obtenue lors de la diazotation dans une solution chauffée à 60 C de 215 ml de lessive de bisulfite (à 39 %, 1,08 mol) que l'on a réglée au préalable à un pH de 6,5 avec 45 ml de lessive de soude. On agite le mélange pendant 1 h à 60 C et, à la fin de cette période, le pH est situé à 6,3. Hydrolyse Dans un autre réacteur, on dispose au préalable 50 ml d'acide chlorhydrique (à 30 %) et on chauffe à 100 C. En 30 min. on introduit dans l'acide chlortydrique le mélange réactionnel provenant de la réduction aux sulfites. On agite pendant 2 h à 100 C puis on refroidit le mélange à 60 C. Isolement On ajoute goutte à goutte la solution de sel de 2- fluorophénylhydrazinium à 80 ml de lessive de soude (à 45 %) et 100 ml de toluène. A la fin de l'addition, le pH est situé entre 10 et 11. On sépare les phases à 40 C et on lave la phase aqueuse deux fois avec 100 ml de toluène à chaque fois. On ajoute 62 ml d'acide chlorhydrique (à 37 %) à la température ambiante aux phases organiques réunies. On essore et sèche le chlorhydrate de 2-fluorophénylhydrazine précipité et on obtient ainsi 78,19 de produit ayant une teneur de 99 %, ce qui correspond à un rendement de 95 % de la théorie. 8 2833595 REVENDICATIONS 1. Procédé de production de fluorophénylhydrazines ou de leurs sels caractérisé par les étapes suivantes: 1) diazotation d'une fluoroaniline en présence d'acide chlorhydrique, la fluoroaniline et l'acide chlorhydrique étant utilisés dans un rapport molaire de 1:(2-2,9) 2) réduction en présence de lessive de bisulfite avec addition de lessive alcaline à un pH situé dans le domaine de 5 à 8 avec formation d'oc,disulfonate de 2-fluorophénylhydrazine, 3) hydrolyse de l'oc,-disulfonate de 2-fluorophénylhydrazine avec des acides minéraux dans un milieu aqueux qui est exempt de solvants organiques, et 4) éventueliement addition d'une base pour la neutralisation. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on uti l ise da ns l'éta pe 1 u ne fl uoroa nili ne de form u le (I) F (l) o R représente un reste alkyle en Ci-C4 linéaire ou ramifié et n représente 0, 1, 2, 3 ou 4. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le substituant fluor est en position 2 par rapport au substituant NH2 dans la formule (I). 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que R représente méthyle ou éthyle et n est égal à 1. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on utilise l'acide chlorhydrique et la fluoroaniline dans un rapport molaire de (2,2 à 2,6):1. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on conduit la diazotation en ajoutant du nitrite de sodium comme réactif de diazotation. 9 2833595 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on conduit la réduction à un pH de 6 à 7. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on ajoute la solution de sel de diazonium à la lessive de bisulfite en respectant un domaine de température de 30 à 100 C, de préférence de 50 à 80 C, dans le mélange réactionnel. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on conduit l'hydrolyse en utilisant de l'acide chlorhydrique. 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, ca ractérisé en ce que, da ns l 'éta pe 4, on règ le le méla nge réactionnel à un pH supérieur à 8, de préférence à un pH de 9 à 12, de préférence encore à un pH de 10 à 11 avec une lessive alcaline, de préférence de la lessive de soude, et on extrait la fluorophénylhydrazine avec un solvant organique approprié. 11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que, pour isoler un sel de fluorophénylhydrazine à la suite de l'étape 4, on ajoute à la solution de fluorophénylhydrazine dans le solvant organique un acide organique, de préférence l'acide acétique, ou un acide minéral, de préférence l'acide chlorhydrique ou sulfurique, et on isole le sel de