Brevet FR2855824A1 — publié le 20041210

Procédé pour la fabrication d'un composé organique comprenant au moins un groupement fonctionnel oxygéné La présente invention concerne un procédé pour la fabrication d'un composé organique comprenant au moins un groupement fonctionnel oxygéné. Des composés contenant au moins un groupement fonctionnel oxygéné peuvent être utilisés par exemple comme monomères, comme constituants de compositions cosmétiques ou comme agents tensioactifs. Il est connu d'effectuer des réactions d'époxydation d'alcènes avec l'acide peracétique comme agent oxydant. Cet agent d'oxydation présente des risques 10 d'hydrolyse pour des substrats sensibles et ne présente pas toujours une sélectivité et un rendement d'oxydation satisfaisants. L'invention vise à remédier aux problèmes mentionnés ci-avant. L'invention concerne dès lors un procédé pour la fabrication d'un composé organique comprenant au moins un groupement fonctionnel oxygéné, selon 15 lequel on soumet un précurseur organique comprenant une fonctionnalité oxydable à une réaction avec un acide percarboxylique imidoaromatique. Dans le procédé selon l'invention, l'acide percarboxylique imidoaromatique répond souvent à la formule ett I \ C) CE - ; - C MR} n - ICI o (I) dans laquelle A représente un cycle benzénique ou napthalénique éventuellement substitué, le groupement ou les groupements R, qui peuvent être identiques ou différents, représentent l'hydrogène, un groupement alkyle éventuellement substitué, COOH ou COOOH et n est un nombre entier de 1 à 5. De préférence, tous les groupements R sont H. n est de préférence 4 ou 5. L'acide s-phtalimidoperoxyhexanoïque (PAP), disponible commercialement chez SOLVAY SOLEXIS, est tout particulièrement préféré. Il présente des avantages particuliers comme étant solide à température ambiante et présentant 5 une bonne stabilité tout en possédant une réactivité suffisante dans la réaction et une solubilité particulièrement bonne dans des milieux de synthèse organique. Dans le procédé selon l'invention, la réaction est généralement effectuée à une température d'au moins -100 C. Souvent, cette température est d'au moins 0 C. De préférence, elle est d'au moins 20 C. Dans le procédé selon l'invention, 10 la réaction est généralement effectuée à une température d'au plus 150 C. Souvent, cette température est d'au plus 80 C. De préférence, elle est d'au plus 60oC. Dans le procédé selon l'invention, la réaction est généralement effectuée à une pression d'au moins 0,5 bar. De préférence, cette pression est supérieure ou 15 égale à environ 1 bar (pression atmosphérique). Dans le procédé selon l'invention, la réaction est généralement effectuée à une pression d'au plus 100 bar. Souvent, cette pression est d'au plus 25 bar. De préférence, elle est d'au plus bar. Dans le procédé selon l'invention la réaction est généralement effectuée 20 dans un milieu réactionnel présentant une teneur en acide percarboxylique imidoaromatique d'au moins 0,1 % en poids par rapport au poids total du milieu réactionnel. Souvent, cette teneur est d'au moins 5%. De préférence, elle est d'au moins 7%. Dans le procédé selon l'invention, cette teneur est généralement d'au plus 90%. Souvent, cette teneur est d'au plus 80%. De préférence, elle est d'au 25 plus 70%. Dans le procédé selon l'invention, la réaction est généralement effectuée dans un milieu réactionnel présentant une teneur en précurseur organique d'au moins 1 % en poids par rapport au poids total du milieu réactionnel. Souvent cette teneur est d'au moins 10%. De préférence, elle est d'au moins 30%. Dans le 30 procédé selon l'invention, cette teneur est généralement d'au plus 80%. Souvent cette teneur est d'au plus 75%. De préférence elle est d'au plus 70%. Le procédé selon l'invention peut être effectué en présence d'un solvant organique, de préférence un solvant organique polaire tel que par exemple le dioxane ou le tétrahydrofurane. Le procédé selon l'invention peut également être effectué en l'absence de solvant, l'acide percarboxylique imidoaromatique étant généralement soluble dans le précurseur organique. Ceci permet d'effectuer la réaction avec un volume de milieu réactionnel moindre et une productivité volumique élevée. Dans un premier mode de réalisation, on effectue une addition progressive de l'acide percarboxylique imidoaromatique au milieu réactionnel. Dans un premier mode de réalisation, on effectue une addition continue de l'acide percarboxylique imidoaromatique au milieu réactionnel. Dans le procédé selon l'invention, l'acide percarboxylique imidoaromatique peut être introduit dans la réaction par exemple sous la forme d'une solution dans un solvant organique ou sous forme pure. Dans le procédé selon l'invention, la réaction est généralement effectuée pendant une durée d'au moins 10 min. Souvent, cette durée est d'au moins 30 min. De préférence, elle est d'au moins lh. Dans le procédé selon l'invention, la réaction est généralement effectuée pendant une durée d'au plus 50h. Souvent, cette durée est d'au plus 20h. De préférence, elle est d'au plus 10Oh. Une durée 15 d'au plus 5h est plus particulièrement préférée. Il a été trouvé que l'acide percarboxylique imidoaromatique est capable de réagir rapidement avec le précurseur. Dans une variante préférée du procédé selon l'invention, la réaction est effectuée en l'absence substantielle d'eau. Dans cette variante la réaction est généralement effectuée dans un milieu réactionnel présentant une teneur en eau d'au plus 10 % en poids par rapport au poids total du milieu réactionnel. Souvent, cette teneur est d'au plus 5%. De préférence, elle est d'au plus 1%. Dans cette variante, un milieu réactionnel présentant une teneur en eau une teneur supérieure ou égale à environ 100 mg/kg 25 donne de bons résultats. A l'issue de la réaction, le composé oxygéné peut être séparé du milieu réactionnel par des techniques connues en elles mêmes telles qu'une distillation ou une cristallisation. L'acide carboxylique imidoaromatique sous-produit de la réaction peut éventuellement être éliminé du milieu réactionnel, par exemple, par 30 une extraction aqueuse. Dans le procédé selon l'invention, le précurseur organique est souvent choisi parmi les oléfines cycliques ou acycliques substituées ou non, les cétones cycliques ou acycliques substituées ou non, les composés contenant au moins un atome de soufre oxydable, les composés contenant au moins un atome de 35 sélénium oxydable, les composés contenant au moins un atome d'azote oxydable, les composés contenant au moins un atome de phosphore oxydable et les composés contenant au moins un atome d'iode oxydable. De préférence, le précurseur organique est un composé fluoré oxydable. Lorsque le précurseur organique est une oléfine acyclique, il comprend généralement de 2 à 100, de préférence de 2 à 20 atomes de carbone. Souvent, il comprend une double liaison en position 1 ou 2. De préférence, il comprend une double liaison en position 1 (terminale). Des exemples spécifiques d'oléfines acycliques sont l'éthylène, le propylène, le 1 butène, le 2-butène et leurs dérivés substitués tels que le chlorure d'allyle, l'alcool allylique, le chorure de vinyle, le 10 chlorure de vinylidène, le fluorure de vinyle, le fluorure de vinylidène et l'hexafluoropropylène. Lorsque le précurseur organique est une oléfine cyclique, il comprend généralement de 3 à 100, de préférence de 4 à 20 atomes de carbone. Souvent, il comprend un cycle comprenant de 4 à 8, de préférence de 5, 6 ou 7 atomes. Le 15 cycle peut être un carbocycle ou un hétérocycle. Des exemples spécifiques d'oléfines cycliques sont le cyclopropène, le cyclobutène, le cyclopentène, le cyclohexène, le norbomène, le dicyclopentadiène, le cE-pinène, et leurs dérivés substitués. Lorsque le précurseur organique est une cétone acyclique, il comprend 20 généralement de 3 à 100, de préférence de 3 à 20 atomes de carbone. Des exemples spécifiques de cétones acycliques sont l'acétone, la butanone, la pentanone, l'hexanone et leurs dérivés substitués tels que par exemple la trifluoroacétone, l'hexafluoroacétone ou la 4,4'difluorobenzophénone. Lorsque le précurseur organique est une cétone cyclique, il comprend 25 généralement de 4 à 100, de préférence de 4 à 20 atomes de carbone. Des exemples spécifiques de cétones cycliques sont la cyclobutanone, la cyclopentanone, la cyclohexanone, la cycloheptanone et leurs dérivés substitués. Lorsque le précurseur organique est choisi parmi les composés contenant au moins un atome de soufre oxydable, il est souvent choisi parmi les thioéthers 30 symétriques ou asymétriques et les mercaptans, en particulier les thioéthers et les mercaptans d'alkyle ou d'aryle, comprenant généralement de 1 à 100, de préférence de 1 à 20 atomes de carbone. Des exemples spécifiques sont le mercaptan de méthyle, d'éthyle, de propyle ou de n-butyle, parmi le sulfure de diméthyle, de diéthyle, de dipropyle ou de di n-butyle, parmi le sulfure de méthyl-éthyle ou de méthyle-n-butyle, le phénylthiol et leurs dérivés substitués. Le procédé selon l'invention permet d'accéder à une variété de composés organiques contenant du soufre, qui peuvent le cas échéant également servir de précurseur organique, comme par exemple les disulfures, les acides sulféniques ou sulfiniques, et les disulfoxydes. Lorsque le précurseur organique est choisi parmi les composés contenant au moins un atome d'azote oxydable, il est souvent choisi parmi les amines, en particulier les alkyl- ou arylamines et les imines, comprenant généralement de 1 à 100, de préférence de 1 à 20 atomes de carbone. On peut mettre en oeuvre des amines primaires, secondaires ou tertiaires. Des exemples spécifiques sont la 10 méthylamine, la diméthylamine, la triéthylamine, la diisopropylamine, la diisopropyléthylamine, la N,Ndiméthyldodécylamine, l'aniline, la pyridine, le PhSO2-N=CH-Ph et leurs dérivés substitués. Le procédé selon l'invention permet d'accéder à une variété de composés organiques contenant de l'azote, qui peuvent le cas échéant également servir de 15 précurseur organique, comme par exemple les hydroxylamines et les oximes. Lorsque le précurseur organique est choisi parmi les composés contenant au moins un atome d'iode oxydable, il est souvent choisi parmi les iodures d'aryle ou de hétéroaryle comprenant généralement de 5 à 100, de préférence de 6 à 24 atomes de carbone et leurs dérivés substitués. Un exemple spécifique est 20 l'iodobenzène. Lorsque le précurseur organique est choisi parmi les composés contenant au moins un atome de phosphore oxydable, il est souvent choisi parmi les phosphines, en particulier les alkyl- ou arylphosphines, les oxydes de phosphine et les phosphonates, comprenant généralement de 3 à 100, de préférence de 3 à 25 20 atomes de carbone et leurs dérivés substitués. Des exemples spécifiques sont les trialkylphosphines et les triarylphosphines Les exemples ci-après entendent illustrer l'invention sans toutefois la limiter. Exemple 1 Une solution de peracide a été préalablement préparée en dissolvant 277 g de PAP dans 700 ml de dioxane contenus dans un ballon jaugé d'un litre. 3,5 g de cyclohexène (0.043 mol) ont été introduits dans un réacteur en verre à double enveloppe (volume utile de 70 cm3) surmonté d'un condenseur refroidi à -15 C. 32 ml de la solution de peroxyde préparée ci-dessus ont été 35 ajoutés progressivement au moyen d'un perfuseur équipé d'une seringue de 50 ml à un débit de 0,16 ml/min, ce qui représente 8,86 g de PAP (0.032 mol). La température était de 60 C. Le milieu réactionnel a été agité au moyen d'un barreau magnétique. Après la fin de l'addition du peracide, le brut réactionnel a été refroidi à température ambiante, et analysé par CPV. Le rendement en époxyde était de 81%. Exemple 2 En suivant des procédures analogues à l'exemple 1 mais en remplaçant le dioxane par le tétrahydrofurane, on a obtenu du glycidol au départ de l'alcool allylique. Le glycidol a été hydrolysé en glycérine en présence d'acide 10 sulfurique. Exemple 3 La synthèse de l'épichlorhydrine par époxydation du chlorure d'allyle a été réalisée en présence de PAP solide. La synthèse a été réalisée dans un ballon de 25 cm3 chauffé à 60 C au 15 moyen d'un bain d'huile et surmonté d'un condenseur refroidi à -10 C par circulation d'un mélange eau/éthylène glycol. Aucun système d'agitation n'a été utilisé. 1,28 g de PAP (0.0046 mol) ont été introduits dans 2,32 g de chlorure d'allyle (0.030 mol). La température a été maintenue à 60 C pendant 17 h. Le 20 rendement en épichlorhydrine était de 91%. Exemple 4 La synthèse de l's-caprolactone par oxydation de la cyclohexanone a été réalisée en présence de PAP solide. 1,55 g de PAP (0.0056 mol) ont été introduits dans 4,14 g de cyclohexanone (0,042 mol) dans un ballon de 25 cm3 chauffé à 60 C au moyen d'un bain d'huile et surmonté d'un condenseur refroidi à -10 C par circulation d'un mélange eau/éthylène glycol. Aucun système d'agitation n'a été utilisé. La température a été maintenue durant 3 h. Le rendement en s-caprolactone était de 75 %. 30 Exemple 5 La synthèse de la dibutylsulfone par oxydation du sulfure de dibutyle a été menée en présence de PAP mis en solution dans le dioxane (voir exemple 1). La synthèse a été réalisée dans un ballon à trois cols de 100 cm3 maintenu à C par immersion dans un bain d'eau thermostatisé. Le ballon est surmonté 35 d'un condenseur refroidi à -10 C par circulation d'un mélange eau/éthylène glycol. Une cartouche de CaCl2 est située à la sortie du condenseur pour éviter l'entrée d'humidité. Le milieu réactionnel a été homogénéisé par agitation magnétique. 2,57 g de PAP (0,0093 mol) et 21,53 g de dioxane (0,245 mol) ont été introduits initialement dans le réacteur et mélangé durant 1 h avant l'introduction du sulfure de dibutyle. 4,96 g (0,034 mol) de sulfure de dibutyle ont ensuite été ajouté en 111 minutes. Le rendement en dibutylsulfone déterminé par CPV était de 77 %. REVENDICATIONS 1 - Procédé pour la fabrication d'un composé organique comprenant au moins un groupement fonctionnel oxygéné, selon lequel on soumet un précurseur organique comprenant une fonctionnalité oxydable à une réaction avec un acide percarboxylique imidoaromatique. 2 - Procédé selon la revendication 1, dans lequel la réaction est effectuée à une température de -100 à + 150 OC. 3 - Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la réaction est effectuée à une pression de 0,5 à 100 bar. 4 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel la réaction est effectuée dans un milieu réactionnel présentant une teneur en acide percarboxylique imidoaromatique de 0,1 à 90% en poids par rapport au poids total du milieu réactionnel. - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel 15 on effectue une addition progressive ou continue de l'acide percarboxylique imidoaromatique. 6 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel l'acide percarboxylique imidoaromatique est introduit dans la réaction sous la forme d'une solution dans un solvant organique ou sous forme pure. 7 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel la réaction est effectuée pendant une durée de 10 min à 50 Oh. 8 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel la réaction est effectuée en l'absence substantielle d'eau. 9 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel le 25 précurseur organique est choisi parmi les oléfines cycliques ou acycliques substituées ou non, les cétones cycliques ou acycliques substituées ou non, les composés contenant au moins un atome de soufre oxydable, les composés contenant au moins un atome de sélénium oxydable, les composés contenant au moins un atome d'azote oxydable et les composés contenant au moins un atome 30 de phosphore oxydable. - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel le précurseur organique est un composé fluoré oxydable. 11 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel l'acide percarboxylique imidoaromatique est l'acide Ephtalimidoperoxyhexanoïque.