Brevet FR2894958A1 — publié le 20070622

PROCEDE DE PREPARATION DE DIFLUOROETHANOL. La presente invention a pour objet un nouveau procede de preparation de difluoroethanol. Le difluoroethanol est un alcool utilise dans la synthese organique, notamment dans le domaine de I'agrochimie et de la pharmacie. On a deja propose differents procedes de synthese du difluoroethanol. On peut notamment produire du difluoroethanol par reduction du chlorure de difluoroacetyle, soit par des hydrures [AL. Henne, RL. Pelley ù JACS 74 (1952), 1426-8], soit par hydrogenation catalytique [Asahi Chemical ù brevet JP61268639 du 24/05/85], par reduction du difluoroacetate d'ethyle a I'aide de borohydrure de sodium [M. Lewis, E. de Clerck ù J. Chem. Res. Miniprint 8 (2001), 844-56]. On peut egalement citer la reduction de I'acide difluoroacetique par le complexe borane/dimethylsulfure [W.G. Reifenrath, E.B. Roche, J. Med. Chem. 23(9), (1980), 985-90]. Toutefois, ces procedes necessitent plusieurs etapes de synthese a partir 20 de I'acide difluoroacetique ou mettent en oeuvre des reactifs onereux qui en font des procedes complexes et pas economiquement viables Une autre voie d'acces au difluoroethanol consiste a effectuer I'hydrolyse de 2,2-difluoro-1-bromoethane entre 150 et 200 C. Les rendements annonces sont de 50 % environ. 25 L'objectif de la presente invention est de fournir un procede de preparation de difluoroethanol a partir d'un reactif aisement accessible. II a maintenant ete trouve et c'est ce qui constitue I'objet de la presente invention, un procede de preparation de difluoroethanol caracterise par le fait 30 qu'iI comprend une hydrogenation catalytique d'un halogenure d'acetyle repondant a la formule suivante : X O F F X (I) dans ladite formule, X represente un atome d'halogene autre qu'un atome de fluor. 35 Dans la formule (I), X represente un atome de chlore, de brome ou d'iode. Le procede de ('invention s'applique tout particulierement a un substrat repondant a la formule (I) dans laquelle X represente un atome de chlore. Conformement au procede de !'invention, on effectue une triple hydrogenation catalytique a savoir la reduction du groupe carbonyle et une double deshydrohalogenation. Comme catalyseurs d'hydrogenation preferes, on met en oeuvre un element metallique choisi parmi les elements du groupe VIII de la Classification periodique des elements. Pour la definition des elements, on se refere ci-apres a la Classification periodique des elements publiee dans le Bulletin de la Societe Chimique de France, n 1 (1966). II s'agit plus particulierement des metaux nobles tels que : le ruthenium, le rhodium, le palladium, ('osmium, ('iridium, le platine. On peut egalement utiliser un melange desdits elements. Comme elements metalliques mis en oeuvre preferentiellement, on peut citer le palladium et/ou le platine. Le metal peut titre depose sur le support sous forme d'un metal finement divise ou sous la forme d'un compose qui sera reduit en metal en presence d'hydrogene. Ainsi, on peut le mettre en oeuvre sous forme d'un derive inorganique tel qu'un oxyde ou un hydroxyde. II est possible de faire appel a un sel mineral de preference, nitrate, sulfate, oxysulfate, halogenure, oxyhalogenure, silicate, carbonate, ou a un derive organique de preference, cyanure, oxalate, acetylacetonate ; alcoolate et encore plus preferentiellement methylate ou ethylate ; carboxylate et encore plus preferentiellement acetate. Peuvent titre egalement mis en oeuvre des complexes, notamment chlores dudit metal noble et/ou de metaux alcalins, de preference sodium, potassium ou d'ammonium Ledit metal peut titre apporte sous une forme finement divisee ou bien depose sur un support. Le support est choisi de telle sorte qu'il soit inerte dans les conditions de la reaction. Ledit metal peut titre apporte sous une forme finement divisee ou bien depose sur un support. Comme exemples de supports, on peut mentionner le charbon, le noir d'acetylene, la silice, I'alumine, la zircone, la bentonite ou les materiaux eqivalents. Generalement, le metal est depose a raison de 0,5 % a 95 %, de preference de 1 % a 5 % du poids du catalyseur. On utilise de preference, des catalyseurs de platine et/ou de palladium, pris sous toutes les formes disponibles telles que par exemple : le noir de platine, le noir de palladium, I'oxyde de platine, I'oxyde de palladium ou le metal noble luimeme depose sur des supports divers tels que le noir de carbone. De preference, le platine et/ou le palladium est depose sur un support. Generalement, it est depose a raison de 0,5 % a 5 % du poids du catalyseur. Le catalyseur peut titre mis en oeuvre sous forme d'une poudre, de pellets ou bien de granules. Le procede de ('invention peut titre mis en ceuvre en phase vapeur ou en phase liquide. Un mode de realisation prefere de ('invention consiste a conduire le procede de ('invention en phase vapeur. La temperature est alors choisie dans une gamme de temperatures allant de 150 C a 300 C et plus particulierement entre 200 C et 270 C. La reaction se deroule sous pression d'hydrogene allant d'une pression legerement superieure a la pression atmospherique jusqu'a une pression de quelques bars. Avantageusement, la pression d'hydrogene varie entre 1 et 10 bars et plus preferentiellement entre 1 et 5 bars. Un mode de realisation prefere de !'invention consiste a mettre en oeuvre le procede selon la technique de lit fixe. D'une maniere preferee, on conduit la reaction en continu, dans un reacteur 20 tubulaire equipe de moyens de chauffage, comportant le catalyseur solide dispose en lit fixe. Le lit catalytique est porte a la temperature de reaction choisie dans la gamme definie ci-dessus sur lequel on fait passer le courant d'hydrogene. Le compose de formule (I) est ensuite envoye sur le lit catalytique. 25 II peut egalement titre introduit dans un solvant tel que defini ci-apres. En phase gazeuse, le temps de sejour du flux de matiere sur le lit catalytique est tres court et varie generalement entre moins d'une seconde a 1 min environ : la pression etant aussi proche de la pression atmospherique mais it est possible de travailler sous pression pouvant atteindre 10 bars. 30 Apres passage sur le lit fixe, le flux gazeux est condense par exemple a une temperature comprise entre 20 C et 40 C. On obtient une phase liquide comprenant le difluoroethanol qui peut titre recupere de maniere classique, par distillation ou bien par extraction liquideliquide a ('aide d'un solvant non miscible, par exemple le diisopropylether. 35 Le flux non condense est envoye sur une colonne d'abattage a la soude pour eliminer I'acide halohydrique forme au cours de la reaction. Ainsi, I'hydrogene epure peut titre recycle a la reaction. Selon un autre mode de realisation de ('invention, it est possible de conduire la reaction en phase liquide. La temperature de la reaction est alors choisie avantageusement entre 20 C a 150 C et de preference entre 40 C et 70 C. La reaction se deroule sous pression d'hydrogene allant d'une pression legerement superieure a la pression atmospherique jusqu'a une pression de plusieurs dizaines de bars. Avantageusement, la pression d'hydrogene varie entre 1 et 50 bars et plus preferentiellement entre 10 et 20 bars. La reaction peut avoir lieu en ('absence de solvant. Toutefois, it est preferable d'operer en presence d'un solvant. On peut notamment utiliser de ('eau ou un compose organique inerte, tel qu'un hydrocarbure aliphatique ou cycloaliphatique halogene ou non, de preference ('hexane, le cyclohexane, le methylcyclohexane ou un hydrocarbure aromatique halogene ou non de preference le toluene, le monochlorobenzene. Selon un mode discontinu, on charge dans le reacteur, le solvant eventuel, le compose de formule (I) et le catalyseur. La quantite de catalyseur d'hydrogenation mis en oeuvre, exprimee en poids de catalyseur par poids de compose de formule (I) peut varier, par exemple, entre 0,5 et 20 %, de preference entre 0,5 et 5 %. On se met sous la pression d'hydrogene souhaitee. On chauffe a la temperature definie ci-dessus. On maintient le milieu reactionnel sous agitation jusqu'a cessation de la consommation d'hydrogene. II peut titre judicieux tout en maintenant la pression constante dans le reacteur, d'effectuer une purge en continu pour eliminer I'acide halohydrique forme au cours de la reaction. Ainsi, celui peut titre recupere dans une colonne d'abattage a la soude. En fin de reaction, on separe le catalyseur selon les techniques classiques de separation solide/liquide, de preference par filtration. On recupere le produit obtenu d'une maniere classique, de preference par distillation ou par extraction liquide-liquide. Une variante du procede de ('invention, consiste dans un procede en phase liquide, a generer in situ I'hydrogene, par decomposition de I'acide formique ou run de ses sels par exemple le sel de sodium, d'ammonium ou de triethylamine. Dans ce cas, la quantite d'acide formique ou ses sels est telle que son rapport molaire par rapport au compose de formule (I) est d'au moins 3, et plus particulierement compris entre 3 et 4. La reaction se deroule alors en presence d'un solvant organique et sous pression atmospherique et de preference a la temperature de reflux du solvant. D'un point de vue pratique, on charge preferentiellement d'abord le solvant organique, I'acide formique ou ses sels puis le catalyseur. On ajoute ensuite progressivement le compose de formule (I), de preference par coulee. On chauffe le melange de preference a la temperature de reflux du solvant organique. Dans le cas de la mise en oeuvre d'acide formique, it y a lieu d'envisager egalement la recuperation de I'acide halohydrique forme dans une colonne d'abattage. En fin de reaction, on recupere le difluoroethanol comme mentionne cidessus. On donne ci-apres, un exemple de realisation de ('invention donne a titre illustratif et sans caractere limitatif. Dans les exemples, le taux de conversion correspond au rapport entre le nombre de substrat transformees et le nombre de moles de substrat engagees et le rendement donne correspond au rapport entre le nombre de moles de produit formees et le nombre de moles de substrat engagees. Exemple 1 Dans un reacteur tubulaire en nickel de diametre interne de 2,54 cm et equipe d'une grille permettant de retenir le catalyseur, on introduit 20 ml de catalyseur compose de 2,5 % en poids de palladium supporte sur des billes d'alumine de type alpha. L'alumine est de type alpha et se trouve sous forme de billes de diametre 3 mm. Au dessus du catalyseur, on introduit 10 ml de poudre de verre pour vaporiser et melanger les reactifs avant passage sur le catalyseur. Le reacteur est alors chauffe a 300 C a I'aide d'un four electrique sous un courant de 5 I/h d'hydrogene. On maintient pendant 30 min dans ces conditions et I'on injecte alors avec une pompe le chlorure de chlorodifluoroacetyle, tout en maintenant le debit d'hydrogene. L'hydrogenat est alors condense dans un recepteur plonge dans un bain d'eau. Une partie de I'acide chlorhydrique forme est entraine par le courant d'hydrogene en exces. Apres 10 heures de fonctionnement dans ces conditions, on trouve apres dosage de I'hydrogenat par chromatographie en phase gazeuse que la conversion du chlorure de chlorodifluoroacetyle est de 85 % et que le rendement en difluoroethanol est de 75 %. Exemple 2 Dans un reacteur en Hastelloy B2 de 300 ml, on introduit 100 g de chlorure de chlorodifluoroacetyle, 50 g de cyclohexane et 4 g de catalyseur a 3 % en poids de palladium depose sur noir de carbone sec. On purge le reacteur 2 fois avec de I'azote sous 10 bars. Puis, avec 2 fois de I'hydrogene sous 10 bars, on pressurise ensuite le reacteur sous 15 bars, on agite et I'on chauffe a 75 C. On maintient la pression constante dans le reacteur pendant toute la duree de la reaction. Apres 5 heures, la consommation d'hydrogene cesse. On purge le reacteur, on filtre le catalyseur et I'on analyse le milieu reactionnel. La conversion est totale et le rendement en difluoroethanol est de 60 %. Dans ces conditions, on forme un melange d'esters compose de 20 difluoroacetate de difluoroethyle et de chlorodifluoroacetate de difluoroethyle. REVENDICATIONS 1 - Procede de preparation de difluoroethanol caracterise par le fait qu'il comprend une hydrogenation catalytique d'un halogenure d'acetyle repondant a 5 la formule suivante : F X (I) dans ladite formule, X represente un atome d'halogene autre qu'un atome de fluor. 10 2 - Procede selon la revendication 2 caracterise par le fait que I'halogenure d'acetyle mis en oeuvre repond a la formule (I) dans laquelle X represente un atome de chlore, de brome ou d'iode, de preference un atome de chlore. 3 - Procede selon rune des revendications 1 et 2 caracterise par le fait que I'on 15 opere en presence d'un catalyseur a base d'un element metallique choisi parmi les elements du groupe VIII de la Classification periodique des elements. 4 - Procede selon la revendication 3 caracterise par le fait que le catalyseur est a base d'un element metallique choisi parmi : le ruthenium, le rhodium, le 20 palladium, ('osmium, ('iridium, le platine, de preference le palladium et/ou le platine. - Procede selon ('une des revendications 1 a 4 caracterise par le fait que ('element metallique peut titre depose sur le support sous forme d'un metal 25 finement divise ou sous la forme d'un compose qui sera reduit en metal en presence d'hydrogene. 6 - Procede selon ('une des revendications 1 a 5 caracterise par le fait que ('element metallique est depose sur un support, de preference le charbon, le noir 30 d'acetylene, la silice, I'alumine, la zircone, la bentonite et materiaux equivalents. 7 - Procede selon ('une des revendications 1 a 6 caracterise par le fait que le catalyseur est le palladium et/ou le platine depose sur noir de carbone.8 - Procede selon rune des revendications 1 a 6 caracterise par le fait que la reaction est conduite en phase vapeur. 9 - Procede selon la revendication 8 caracterise par le fait que la reaction est 5 conduite a une temperature choisie dans une gamme de temperatures allant de 150 C a 300 C et preferentiellement entre 200 C et 270 C. 10 - Procede selon rune des revendications 8 et 9 caracterise par le fait que la reaction se deroule sous pression d'hydrogene variant entre 1 et 10 bars et plus 10 preferentiellement entre 1 et 5 bars. 11 - Procede selon rune des revendications 8 a 10 caracterise par le fait que le temps de sejour du flux de matiere sur le lit catalytique est tits court et varie entre moins d'une seconde a 1 min environ. 12 - Procede selon rune des revendications 8 a 11 caracterise par le fait que la reaction est conduite selon la technique du lit fixe. 13 -Procede selon la revendication 12 caracterise par le fait que I'on porte le lit 20 catalytique a la temperature de la reaction, I'on fait passer le courant d'hydrogene puis I'on introduit le compose de formule (I). 14 -Procede selon rune des revendications 1 a 6 caracterise par le fait que la reaction est conduite en phase liquide. 15 - Procede selon la revendication 14 caracterise par le fait que la pression d'hydrogene est comprise entre 1 et 50 bars, de preference entre 10 et 20 bars. 16 -Procede selon rune des revendications 14 et 15 caracterise par le fait que 30 la reaction est conduite a une temperature choisie dans une gamme de temperatures allant de 20 C a 150 C et choisie plus particulierement entre 40 C et 70 C. 17 - Procede selon rune des revendications 14 a 16 caracterise par le fait que 35 Ia reaction est conduite dans un solvant organique choisi parmi les hydrocarbures aliphatiques, cycloaliphatiques, aromatiques halogenes ou non, de preference I'hexane, le cyclohexane, le methylcyclohexane, le toluene, le monochlorobenzene. 15 2518 - Procede selon rune des revendications 14 a 17 caracterise par le fait que la quantite de catalyseur d'hydrogenation mis en oeuvre, exprimee en poids de catalyseur par poids de compose de formule (I) varie entre 0,5 et 20 %, de preference entre 0,5 et 5 %. 19 - Procede selon la revendication 14 caracterise par le fait que I'hydrogene est genere in situ a partir de I'acide formique ou ses sets. 20 - Procede selon rune des revendications 1 a 19 caracterise par le fait que I'on recupere le difluoroethanol en fin de reaction par distillation ou par extraction liquide-liquide.