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BREVET D'INVENTION
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Procède de préparation d'aryl-a-Oximino-alkYle6tones.
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On sait préparer des composés a-oximino de oétones
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mixtes aromat1ques-al1phaques selon Claîsen et Sandmeyer par réaction de oétones avec des nitrites dalky?.e en présence d'aoide, en partioulier d'acide chlorhydrique- (Berichte'der Deutschen Chemisohen Cesellschatt, Tome 20, 1887, pages 252 et 639, Organie Réaotions, Tome VII, page 351). Dans ce procédé, on fait . ' réagir sur une solution dé la cétoné à nitroser dans un solvant approprié,une quantité légèrement supérieure à la
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quantité stoechiometrique de", nitr3.te d'alkyle en présence d'une quantité d'acide chlorhydrique- variable suivant les cas.
On retire du mélange l'aryl-a-oximino-alkylcétone formée par extrao- tion par une base alcaline aqueuse et précipitation par un acide ou bien on l'isole par distillation du solvant ou par précipita- tion par l'eau. Ce procédé connu présente cependant des lacunes qui provoquent des difficultés notables lorsque l'on passe à l'échelle industrielle.
Un inconvénient important est constitué par les rendements la plupart du cas assez faibles, qui ne dépassent que dans les cas les plus favorables 70 à 75% de la théorie. En outre, le degré de pureté des a-oximino-oétones obtenues, insuf- fisante pour la plupart des applications, nécessite dans la plupart des cas un traitement ultérieur, Ceci est valable en particulier pour la transformation des aryl-méthylcétones du type
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aryl.--CO-CH3, par exemple l'acétophénone, en a-oximinodérivés correspondants, que l'on obtient avec des rendements et un degré de pureté notablement plus faibles que les composés oximino des
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.ryl-a1ky1cÓtones supérieurs du type aryl-CO-CH2-alkyle.
Par exemple, l'acétophénone n'est transformée selon le procédé de Claisen et Sandmeyer qu'à 40%, tandis que la propiophénone donne dans les mêmes conditions des rendements maxima de 75% (Journal of the Chemical Society, Londres, Tome 117, 1920, page 5907).
En outre, les rendements en oximinoacétophénones sont variables; on indique des rendements de 6 à 12% (Journal of the American Chemical Society, Tome 52, 1930, page 3317) ou de 2,9% de la théorie (Journal of the American Chemical Society, Tome 72, 1950, page 802). On a donc fréquemment préparé les oximinoacétophénones moins faciles à obtenir en passant par les esters coûteux de
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l'acide benzoylaoétique; par exemple, on obtient l'oximinoacétophénone avec un rendement de 63% par saponification de l'ester benzoylacdtique, nitrosation de l'acide bonzoylacetique.obtenu et décarboxylation (Journal of the American Chemioal Society, Tome 76, 1954, page 4563).
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Dans tous les oas, on utilise comme solvant 1 éther di- éthylique ou des alcools. L'éther diéthylique comme base faible, favorise l'aotion oatalytique de 1 acide chlorhydrique de sorte qu'une faible concentration d'acide chlorhydrique est suffisante au début de la nitrosation (voir par exemple Nitrosation de la propiophénone : Journal of the Americna Chemical Society, Tome 51 1929, pages 2262 à 2266; Organie Syntheses, Collective, Volume 11 pages 363 et 364).
A mesure que la transformation se poursuit, la concentration de l'alcool formé à partir du nitrite d'alkyle augmente, de sorte que l'on doit souvent compenser par apport constant d'acide ohlorhydrique le déplacement de l'équilibre précédant la réaction de nitrosation :
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dans la mesure où la nitrosation par le chlorure de nitrosyle doit se poursuivre avec une vitesse suffisante.
L'éther diéthylique est donc peu approprié pour une application teohnique en raison de son inflammabilité et ses risques d'explosion. On a alors remplacé l'éther di6thylique par les alcools.' Ainsi, par exemple, le brevet des E.U.A. n 3.090.812 décrit la nitrosation de la propiophénone dans le méthanol, variante qui par rapport au procédé à l'éther diéthylique conduit à des rendements améliorés. Toutefois, ce procédé n'est pas encore satisfaisant car la mise en oeuvre du méthanol au lieu de l'éther diéthylique nécessite une très forte élévation de la concentration en acide chlorhydrique anhydre, correspondant aux développements indiqués ci-dessus.
Comme on isole l'oximinopropiophénone par précipitation par l'eau, il se forme comme produit secondaire de grandes quantités d'acide chlorhy- drique fortement hydro-méthanolique. La dépense entraînée pour la régénération des solvants ou l'élimination de l'acide en excès est un inconvénient notable qui nuit à l'économie du procédé.
La demanderesse a découvert selon l'invention quo l'on peut préparer avec de très bons rendements et une pureté élevée des Ó-oximinocétones de formule : Ar - C - C - R 0 N - OH dans laquelle Ar représente un reste aromatique éventuellement substitué et R représente un atome d'hydrogène ou un radical alkyle ou un groupe méthylène directement lié au groupe Ar, ou leurs sels, 'par réaction de cétones de formule :
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dans laquelle Ar et R sont tels que définis ci-dessus$ aveo des nitrites d'alkyle en présence d'acides halohydriques ou d'agents libérant un acide halohydrique, lorsque l'on fait réagir la cétones dissoute dans un solvant organique inerte non miscible à l'eau, avec une quantité de nitrite'd'alkyle insuffisante pour la nitro-. sation totale, on extrait le mélange réactionnel par des solutions aqueuses à réaction alcaline, on effectue à nouveau la nitrosation incomplète du mélange extrait, éventuellement après remplacement de la cétone consommée et on extrait le mélange et éventuellement, on isole les Ó-oximinocétones ou leurs sels des extraits aqueux alcalins.
Dans la formule générale ci-dessus, le 'reste aromatique Ar représente en particulier un reste phényle ou naphtyle éventuel- lement substitué, tandis que R représente de préférence un atome d'hydrogène et en outre un reste alkyle inférieur à chaîne droite ou ramifiée ayant jusqu'à 5 atomes de carbone, qui dans le cas d'un atome de carbone, peut être directement lié au reste Ar.
A titre d'exemple de substituants du reste Ar, on peut citer de préférence : les atomes d'halogène tels que fluor; chlore et/ou brome, les restes.alkyle inférieurs tels que méthyle, éthyle, n-propyle, iso-propyle n-butyle, i-butyle tertiobutyle et/ou amyle, un reste phényle éventuellement substitué par le fluor, le ohlore, le brome ou un radical alkyle ou alkoxy inférieur, ' les groupes alkoxy inférieurs tels que méthoxy, éthoxy n- et i-propoxy et/ou butoxy, un groupe phénoxy éventuellement substitué par le fluor,le chlore, le brome, un reste alkyle ou alkoxy inférieur, le groupe nitro ou cyano.
Parmi les cétones que l'on peut transformer sel,on le procédé de l'invention et qui correspondent à la formule générale indiquée oi-dessus, on peut citer toutes les aryl-alkylcétones ' qui doivent bien entendu être exemptes de substituants qui réa gissent eux-mêmes aveo l'acide nitreux ou ses dérivés, par exemple les groupes amino ou les substituants qui communiquent'déjà à la cétone de départ la solubilité dans l'eau ou dans les solutions alcalines aqueuses, par exemple les groupes acide sulfonique, . acide carboxylique ou hydroxy.
Parmi les cétones que l'on peut utiliser dans le procédé de l'invention, on peut citer par exemple les composés suivants
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acétophénone, m- et p-fluoracétophênone, m-.et p- chloracdtophénone, m- et p-bromacétophénones ,4-diohloraotoph.. none* o-, m- et p-méthylaaétoph4none) p-éthylacdtophénone, p-pztopyl- aoétophénone,' p-butylacétophénone, o-, m- et p-méthoxyacétophénone, o-, m- et p-ébhoxyaa4tophénone, p-phénoxyacétophénone, p-phényl- aoétophénone, 2-méthoxy-4-méthylaoétophénonc, a-raêtonaphtone, 3- aodtonaphtone# propiophénone, o-, m- et p-fluoropropiophdnone, 0-, m- et p-ohloroprôpiophénone, o-, m- et p-bromapropiophénone, m-eyanopropi.ophnone, o- et p. ',éthoxyprop1ophénonc, p-mdthyl- et éthylpropiophnane, butyrophénone, p-méthylbutyrapbénor.a9 p..méthoxy..
butyrophénone, valérophdnone, p-méthylvalôroph±none, oaprophénone, lndanone-(1), 3.., 4-, 5- ou 6-méthyiindanone-(1).
Dans la réaction de l'acétophénone avec le nitrite de méthyle gazeux en présence d'acide chlorhydrique, on constate
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que l'absorption du nitrite de ni-kt'tYle est pratiquement total- au débuta mais qu'elle se ralentit toujours beaucoup après la nitrosation d'une partie de 1la,oétophrore présente malgré Introduction d'acide chlorhydrique supplémentaire jusqu'à cesser pràtiquemnnt L'ine troeluatïon supp16menbaire'de nitrite de méthyle et d'acide chlorhy- drique n'entratne pratiquement pas d'augmentation du rendement mais diminue la qualité de l' oX1m1noaoétophénone La majeure partie du nitrite de méthyle introduit quitte alors le mdlanse r4aotionnel sans modification.
Mais si l'on retire ensuite du mélange non
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seulement le méthanol formé à partir du nitrite de méthyle utilise, mais également 1 ox.minoaaétophnonA déjà former par extraction au moyen de solutions alcalines aqueuses, la nitrosation redémarre pour s'arrêter à nouveau après la transformation d'une nouvelle
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portion do ltaodtophdnone, Selon la présente invention, on obtient toutefois des résultats particulièrement favorables si l'on interrompt déjà l'introduction de nitrite de méthyle avant que l'on n'ob- serve une baisse de l'absorption, on extrait ensuite le mélange par un al- cali aqueux et on répète la nitrosation comme d6crit ci-dessus.
De plus, tandis que dans la nitrosation de l'acéto- phénone suivant les modes de mise en oeuvre de la méthode de Claisen et Sandmeyer connus dans la littérature, il se forme dans le traitement des solvants de grandes quantités de résidus goudronneux et de point d'ébullition élevé, la formation de ces produits secondaires indésirables passe totalement à l'arrière- plan. De très faibles quantités de produits secondaires chlorés et plus nitrosés (par exemple les produits dits composés pernitroso)
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sont d4çomposé,((.p#r l'action répétée des alcalis et éliminées dans la phase aqueuse, de sorte qu'il n'y a pas d'enrichissement
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en sous-produits gênants.
Un traitement des solvants utilisés, si toutefois il est nécessaire, ne l'est qu'après une utilisation prolongée ou après la transformation de quantités importantes de produits ;on l'effectue facilement dans la technique par distillation et il n'y a au total que de très faibles pertes de solvants. On peut remplacer de temps en temps la cétone consommée.
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On peut isoler ltoximinoacétoph6none formée des extraits alcalins aqueux sous forme libre par acidification ou sous forme de sels alcalins par relargar;.Selon l'invention, on peut, par nitrosations incomplètes alternées répétées, extractions par des solutions d'alcali aqueux et acidification des extraits, préparer pour la première fois do manière économique avec un rendement supérieure à 90% et une pureté suffisantes l'oximinoaoétophénone que l'on n'obtenait jusqu'à présent qu'avec de mauvais rendements et une faible qualité.
Par quantité de ni frite d'alkyle insuffi- sante pour la nitrosation totale, .on entend selon le type de la
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oétone' dont on veut effectuer la nitrosationk des quantités d'environ f, . à environ 50%, de préférence de 1 à 15p de la quantité théoriquement nécessaire.
Lorsque l'on peut aussi .nitroser les alkyl-arylodtonea
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supérieures, par exemple la propiophénone, obtenue jusqu'à présent avec des rendements notablement meilleurs, en ax.minaetones plus pures que les rnêthYl..at'ylcétoncs, le nouveau procédé selon .:.! ::.1)" Il-ia%ientiod prouve c sa supériorité aussi dans la nitrosation de ces cétones, qui se révèle dans l'obtention de rendements pratiquement quantitat1i'$, l' absence'" de produits secondaires indé.. sirables et en ce qu'il évite un traitement coûteux des solvants.
On peut effectuer la nitrosation et l'extraction aux mêmes températures ou à des températures différentes dans un
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domaine d'environ -10 à +50OCs de préférence de +15 à +45*C.
Les solvants à utiliser selon l'invention peuvent appartenir à différentes classes de composés. Ils doivent cependant satisfaire les exigences suivantes ; le/ Ils doivent être indifférents dans les conditions réactionnelles.
2 / Ils doivent présenter une non-miscibilité la plus complète possible dans le système formé avec l'eau ou les solutions alcalines aqueuses d'extraction dans le domaine de température utilisé,
3 Ils doivent dissoudre suffisamment la cétone et
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.'oximinoeone.
4 / Le solvant doit avoir une densité suffisamment
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lifférente de celle de la phase aqueuse; et
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5 Le coefficient de distribution de l'oximino- cétone dans le système "phase alcaline aqueuse réceptrice"/"phase oprganique donneuse" doit avoir:: t la valeur la plus élevée possible.
A titre d'exemple de solvants, on peut utiliser les composés suivants seuls ou en combinaison : éthyl- (n-butyl) éther, di-(n-propyl)éther, diisopropyléther, di-(n-butyl)éther, di(sec-butyl)éther di-(n-amyl)éther, diisomyléther, 4,4'-dichloro- di-(n-butyl)éther, anisole, pénétol, méthyl-cyclohexyléther, bezylméthyléther benzyléthyléther nitrobenzène, chlorure de méthylène et chloroforme.
Les nitrites d'alkyle à utiliser dans le procédé selon l'invention dérivent de préférence des alcools inférieurs se dissolvant bien dans l'eau, par exemple nitri.te de méthyle, nitrite d'éthyle, nitrite de n- et i-propyle et sont introduits dans la réaction à l'état liquide ou gazeux. A titre d'acide halohydrique ou d'agents libérant un acide halohydrique, on peut oiter le gaz bromhydrique et l'acide bromhydrique aqueux, mais de préférence le gaz chlorhydrique ou l'acide chlorhydrique.
Pour l'extraction des oximinocétones, on utilise des solutions à réaction aloaline, par exemple des solutions aqueuses de carbonate de sodium ou de potassium, une solution de potasse et en particulier une solution de soude, la concentration en"alcali" étant avantageusement comprise dans le domaine d'environ 0,3 à environ 3N. Pour corriger la différence de densité ou pour améliorer la séparation des phases, on peut ajouter à la solution alcaline des substances habituellement utilisées à cet effet, par exemple des sels neutres, tels que chlorure de sodium ou sulfate de sodium.
Pour l'extraction de l'oximinoacétophénone et de la plupart de ses dérivés substitués au noyau, il suffit en général d'une distribution en une fois entre les phases; aveo l'oximino- propiophénone ses dérivés substitués au noyau et les oximino- acylphénones supérieure sil peut être avantageux, en raison de leur coefficient de distribution moins favorable, d'effectuer des extractions répétées que l'on effectue selon le type de distribution multiple pour une meilleure utilisation de la solution aqueuse d'alcali.
En raison des avantages du procédé selon l'in- vention indiqués ci-dessus, à savoir une vitesse élevée de réaction, un rendement stoechiométrique élevé et des produits purs, l'absence d'enrichissement en produits secondaires dans le mélange réactionnel et par conséquent l'inutilité pratique de la régénération du solvant,
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l'utilisation dans la nitrosation de quantités faibles d'acide chlorhydrique retirées d'une solution aqueuse d'acide ohlorhydrique, l'absence d'eau résiduelle fortement acide, il est particulièrement approprié de mettre le procédé en oeuvre en continu, de sorte que l'on obtient un rendement spatial horaire élevé.
Les a-oximinocétones que l'on peut préparer par le procédé selon l'invention sont des produits intermédiaires intéressants pour la synthèse de colorants, de réactifs analytiques, d'agents de protection des plantes et d'éclaircissants optiques, voir par exemple le brevet français n 1.480.699. Les autres=: substances que l'on peut obtenir par le procédé selon l'invention peuvent aussi de la même manière être utilisées comme décrit dans le brevet français ci-dessus mentionné.
Les exemples suivants illustrent l'invention sans toutefois en limiter la portée.
EXEMPLE 1
On effectue la nitrosation de l'acétophénone en discontinu dans l'appareillage suivant
1 / Ballons de réaction Ballons de 4 litres , à 4 tubulures munis d'un agitateur avec tube d'introduction.de gaz, d'un verre fritte pour introduction de l'acide chlorhydrique, d'un thermomètre, d'un réfrigérant à reflux muni d'un compte-bulles et robinet de soutirage.
2 Cénératue rde nitrite de méthyle Ballons de 2 litres à 4 tubulures munis d'un agitateur d'un thermomètre, d'une ampoule à brome de 500 ml graduée et d'un réfrigérant à reflux avec compte-bulles branché sur l'agitateur à introduction de gaz du ballon de réaction.
On charge le ballon du générateur de nitrite de méthyle avec 360 g (5,2 moles) de nitrite de sodium, 400 ml d'eau et 235 ml (186 g 5,8 moles) de méthanol; on remplit l'ampoule à brome avec 500 ml d'acide sulfurique ION. Cette charge est renou- velée chaque fois après consommation de 5 moles de nitrite de méthyle (100 ml d'acide sulfurique 10N correspondent approximati- vement à 1 mole de nitrite de méthyle).
Dans le ballon de réaction, on verse 1,5 1 de di-n-butyl éther et 480 g 4,0 moles) d'acétophénone technique.
Pour éliminer les impuretés de la cétone technique, qui abaissent la qualité de l'oximincacxtophénne, on agite vigoureusement le mélange avec 250 ml de soude 1,5N Après quelques minutes, on laisse reposer le mélange, on soutire la couche alcaline aqueuse lourde par le robinet inférieur et on jette le liquide faiblement jaunâtre.
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'Dans le mélange ainsi purifd, on introduit lentement à la tempé rature ambiante et en agitant suffisamment de gaz chlorhydrique fourni par une bouteille, pour qu'un échantillon soit nettement acide au papier oongo. Ensuite, après avoir coupe le gaz chlorhy- , drique, on commence l'introduction du nitrite de méthyle gazeux que l'on fait dégager en ajoutant lentement goutte à goutte l'acide sulfurique ION dans la solution hydrométhanolique de nitrite,
Le nitrite de méthyle introduit est absorbe totalement ;le compte- bulles de sortie dans le réf igérant à reflux du ballon réactionnel reste au repos, Le mélange réactionnel doit toujours avoir une réaction fortement acide au papier congo;
éventuellement, il faut introduire davantage de gaz ohlorhydrique. Aprts l'absorption de
0,9 mole de nitrite de méthyle, on interrompt;l'introduction du nitrite et on agite le mélange réactionnel pendant encore 10 à 15 minutes. La température s'élève pndant la nitrosation d'environ
20 à 32 c
On fait ensuite couler dans le mélange par l'ajutage du thermomètre 600 ml de soude 1,5N glacée en agitant rapidement ; on agite vigoureusement pendant environ 2 minutes et on laisse reposer le mélange. La couche alcaline aqueuse brun jaune plus lourde se sépare rapidement et totalement de la couche organique légère presque incolore. On soutire l'extrait alcalin par le robinet de fond du ballon.
On acidifie à nouveau par l'acide chlorhydrique la solution organique restant dans le ballon qui a repris la température ambiante et on la traite en agitant ' aveo 0,8 mole de nitrite de méthyle gazeux qui est pratiquement totalement absorbé. La température s'élève à 30,5 c On agite ensuite pendant un court instant et on extrait à nouveau comme décrit ci-dessus par 550 ml de soude 1,5N glacée,
On répète tout d'abord la nitrosation et l'extraction alcaline 5 fois l'une après l'autre. On introduit à 'chaque fois en agitant les extraits alcalins aqueux individuelle- ment dans un mélange de glace et d'une quantité d'acide chlorhy- drique suffisante pour une légère acidification (PH 2,5à 3)
ot l'oximinoacétophénone précipite en cristaux couleur crème presque blanc que l'on essore à fond après repos pendant quelque temps, on les lave avec un peu d'eau glacée et on les sèche à l'air. Le tableau 1 ci-après indique la consommation en nitrite, la quantité de soude 1,5N utilisée 4 chaque fois pour l'extraction et le rendement en oximinoacétophénone Après le cinquième passage, on remplace l'acétone consommée par addition de 264 g (2,2 moles) d'acétophénone technique au mélange réactionnel.
Après une puri-
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fiction par extraction avec 200 ml de soude 1,5N, comme décrit plus haut, et élimination de la couche alcaline aqueuse, on effectue à nouveau 5 fois de la même manière à chaque fois la nitrosation par le gaz chlorhydrique et le nitrite de méthyle et on extrait par la soude 1,5N (passages 6 à 10).
TABLEAU 1
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<tb> Nitrite <SEP> de <SEP> méthyle <SEP> Soude <SEP> 1.5N <SEP> Rendement
<tb>
<tb>
<tb> Passage <SEP> consomme <SEP> consommée <SEP> en
<tb>
<tb>
<tb> oximinooétone
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 1er <SEP> 0,9 <SEP> mole <SEP> 600 <SEP> ml <SEP> 10g=0,61 <SEP> mole
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 2ème <SEP> 0,8 <SEP> mole <SEP> 550 <SEP> ml <SEP> 81g=0,54 <SEP> mole
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 3ème <SEP> 0,7 <SEP> mole <SEP> 475 <SEP> ml <SEP> 65g=0,44 <SEP> mole
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 4 <SEP> ème <SEP> 0, <SEP> 6 <SEP> mole <SEP> 400 <SEP> ml <SEP> 52g <SEP> =0,35 <SEP> mole'
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 5ème <SEP> 0,5 <SEP> mole <SEP> 350 <SEP> ml <SEP> 38g=0,25 <SEP> mole
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 6ème <SEP> 0,9 <SEP> mole <SEP> 600 <SEP> ml <SEP> 95g=0,64 <SEP> mole
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 7ème <SEP> 0,8 <SEP> mole <SEP> 550 <SEP> ml <SEP> 78g=0,
52 <SEP> mole
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 8ème <SEP> 0,7 <SEP> mole <SEP> 475 <SEP> ml <SEP> 60g=o,40 <SEP> mole
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 9ème <SEP> 0,6 <SEP> mole <SEP> 400 <SEP> ml <SEP> 48g=0,32 <SEP> mole
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 10ème <SEP> 0,5 <SEP> mole <SEP> 350 <SEP> ml <SEP> 30g=0,20 <SEP> mole
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Total <SEP> : <SEP> 7,0 <SEP> moles <SEP> 4750 <SEP> ml <SEP> 638g=427 <SEP> moles
<tb>
Pour déterminer le rendement, on interrompt l'essai après le dixième passage. On extrait à nouveau le mélange réactionnel à fond par la soude 1,5N et ensuite on le rectifie dans une colonne à garnissage.
Après séparation du di-(n-butyl)éther (point d'ébul- lition 105-106 C sous 250 mm Hg; récupération 1,4 1) et après une faible'quantité de produits intermédiaires (12 g), il passe à 132=133 c sous 100 mm Hg 155,5 g= 1,30 mole d'acétophénone pure, tandis qu'il ne reste dans le ballon qu'une faible quantité de substance non distillable.
Consommation en acétophénone : 4,0 + 2,2 - 1,3 mole = 4,9 moles.
Rendement en oximinoacéthopénone 638 g = 4,27 moles (87% de la théorie)
L'oximinoacétophénone obtenue (point de fusion 123-124 c est suffisamment pur pour la plupart des applications; on peut la purifier par reoristallisation dans le méthanol ce qui élève le point de fusion à 128 C. Rendement 606 g 82,5% de la théorie.
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EXEMPLE 2
On dissout 410 g (2,5 moles) de p-éthoxyaoéto- . phénone dans 1;2 1 de di-(n-propyl)éther et on traite comme'décrit pour l'acétophéone dans l'exemple 1 en 6 passages avec un total de 2,5 moles de nitrite de méthyle. Les 6 extractions avec au total 2,25 l de soude 1,5N donnent après précipitation par l'acide chlorhydriques essorage, lavage et séchage, 332 g = 1,72 mole
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d'oximino-p-dthoxyacétophénone, point de fusion 110-112 C.
Par rectification du mélange réactionnel, on récupère 93,7 g 0,57 mole de p-éthoxyaoétophénone.
Consommation en p-éthoxyacétophénone : 2,5 - 0,57 moles = 1,93 mole, Rendement en oximino-p-éthoxyacétophénone : 1,72 mole = 89% de la théorie.
Le produit est assez pur pour la plupart des applications; par reoristallisation dans le méthanol, on l'obtient totalement pur sous forme de cristaux jaune clair, point de fusion 116-118 c
EXEMPLE 3
On effectue la nitrosation de l'acétophénone en continu dans l'appareil représenté schématiquement dans la figure 1 ;
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1 / 5SË9Q2 ! s Le réacteur 1 est un récipient cylindrique'dLenv1ron 4 1 de capacité muni d'un thermomètre et d'un ajutage relié par la pompe 2 au réservoir à niveau 3 d'une contenance d'environ 3 1 placé plus haut. Ce dernier est muni d'un réservoir de soutirage 3a. La partie supérieure du réservoir à niveau 3 est reliée à celle du réacteur 1 par la conduite 5 et à l'atmosphère par le compte- bulles de sortie 6. Le tube de trop-plein 4 permet le retour du liquide de 3 vers 1.
Le générateur de nitrite de méthyle 7 est un ballon de 3 1 muni d'un agitateur, d'un thermomètre, d'une ampoule à brome graduée de 1 1, d'un ajutage de soutirage et d'un tube de sortie de gaz qui est branché par l'intermédiaire du compte-bulles d'entrée 9 au verre fritte du réacteur 1.
2 Extraction : Le mélangeur 11 est un récipient cylindrique à agitation d'environ 600 ml de capacité muni d'un agitateur rapide relié, chaque fois par un tube de fond, à l'ampoule à brome graduée 12 et aussi, par l'intermédiaire de la soupape 10, au tube de trop- plein 4; le mélangeur 11 est relié par le tube 13 à la chambre de dépôt 14 d'où peuvent s'écouler chacune par un tube les deux phases séparées. Le tube de sortie de la phase légère 15 oonduit à un deuxième mélangeur 16 qui est relié à l'ampoule à brome graduée 17.de 2 1 et par ailleurs correspond en tous point au
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premier mélangeur 11. La phasé lourde passe par le tube 22 dans- le récipient de précipitation 24 qui est muni d'un agitateur et d'un autre tube de soutirage 25.
Le deuxième mélangeur 16 est relié par la canalisation 18 à la chambre de repos 19 dont les dimensions correspondent à peu prés à oelles de la chambre 14.
La phase légère s'écoule de la chambre 19 par la canalisation 20 et retourne au réacteur 1 par l'intermédiaire d'un nouveau sépa rateur. Le tube 20 est relié à une ampoule à brome graduée 21 de
1 1, Le tube 23 de soutirage de la phase lourde conduit également dans le récipient de précipitation 24.
On remplit le générateur.de nitrite de méthyle
7 avec 736 g (10,6 moles) .de nitrite de sodium, 800 ml d'eau et
520 ml (412 g 12,8 moles de méthanol et on charge l'ampoule à brome 8 avec 1 1 d'acide sulfurique ION. La charge totale de 7 et 8 est renouvelée chaque fois à mesure de sa consommation,
On place dans le réacteur 1 à la température ambiante un mélange de 5 1 de di(n-butyl)éther 1200 g (10,0 moles) d'acétphénone et 10 ml d'acide chlorhydrique de denstié
1,19. On fait également fonctionner la pompe 2 de telle manière que le récipient à niveau 3 se remplisse, que la solution revienne en 3 par 4 et que le recyclage entre 1 et 3 soit constant.
On remplit l'ampoule à brome 12 avec 2 1 de soude 2N, l'ampoule à brome 17 avec 2 1 d'acide chlorhydrique de densité 1,16 (31 5% en poids d'acide chlorhydrique) et l'ampoule à brome de réserve .
21 avec 1 1 d'acétophénone On fait tomber goutte à goutte l'acide sulfurique 10N de 8 dans le ballon 7 en agitant. Le dégagement de nitrite de méthyle commence immédiatement et le gaz pénétre. dans la solution acide de cétone dans 1 par l'intermédiaire du verre fritte. Tandis que le compte-bulles d'entrée 9 fonctionne rapidement, le compte-bulles de sortie 6 réste totalement au repos.
Après avoir introduit environ 0,8 mole de nitrite, do méthyle (100 ml d'acide sulfurique 1ON correspondent à 1 mole de nitrite de méthyle), on commence l'extraction continue. On fait d'abord démarrer les agitateurs des mélangeurs 11 et 16, on introduit la soude 2N de 12 et l'acide chlorhydrique de 17 dans les mélangeurs 11 et 16 respectivement.
Enfin, on ouvre la soupape 10 par laquelle la solution organique réactionnelle pénètre partiellement dans 11 où elle est vigoureusement mélangée aveo la soude, L'oximinoacétophénone - formée passe presque quantitativement de la phase organique nous forma de sels de sodium dans la phase aqueuse qui extrait également le méthanol formé à partir du nitrite de tnéthyle. En butre, de faibles quantités de sous-produits
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chlores et oxydés sont dégradés'; dans le traitement alcalin.en 11 ou extraits de la phase organique. L'acide chlorhydrique dissous dans la phase organique est aussi nécessairement éliminer de sorte qu'il doit à nouveau être ajouté dans le stade suivant dans le mélangeur 16.
On projette tout d'abord le mélange de,11 par le ', tube 13 dans la chambre de repos 14 où les deux phases se séparent, rapidement et s'écoulent par les tubes 22 et 15.
On règle la quantité de soude à soutirer de 12 par la soupape ouverte 10 de telle manière que la solution aqueuse brun orange de l'oximinoaoétophénone de sodium s'écoulant do la chambre 14 par le tube 22 ait encore une réaction faiblement alcaline au triacène
La solution organique extraite entraînée par 15 est à nouveau chargée d'aoide chlorhydrique par l'acide chlorhy- . drique provenant de 17. Après la séparation de phase dans la chambre 19, la couche organique légère retourne par 20 dans le réacteur 1.
Sur son trajet, on remplace le produit de départ consomma par addition goutte à goutte d'acétophénone du récipient de réserve 21 son débit est ajusté en fonction du rendement en oximinoacétophé none par unité de temps.
La couche ohlorhydrique aqueuse lourde s'écoule. de 19 par le tube 23 dans le récipient de précipitation 24 dans lequel pénètre aussi avec agitation la solution alcaline de l'oximino- acétophénone de sodium provenant de la chambre 14 par le tube 22.
On ajuste la quantité d'acide ohlorhydrique à ajouter goutte à - goutte par le tube 23 au moyen de la soupape de l'ampoule à brome 17 de telle:manière que la suspension cristalline pâteuse de l'oximino-- acétophénone libre¯'formée dans le récipient 24 ait un pH d'environ 3.0 à 3,5 La pâte cristalline est soutirée en continu par le tube 25 de grand diamètre, réunie' sur un entonnoir-filtre, lavée avec un peu d'eau froide, essorée:à sec et séchée dans une étuve à cirou lation.d'air à 65 C.
Apres la mise en marche de la phase d'extraction les deux mélangeurs et les chambres de décantation se remplissent ' progressivement aveo la solution réactionnelle, de sorte que le niveau liquide dans le réacteur 1 baisserait trop fort; on introduit alors simultanément en 1 une solution de 240 g (2,0 moles) d'acéto- phénone dans 1 1 de di-(n-butyl-éther par l'ajutage d'entrée.
Après une courte durée de fonctionnement, la concentration de l'oximinoacétophénone dans la solution circulant à travers 1 et 3 s'ajuste à une valeur à peu près constante par les vitesses réglées en fonction l'une de l'autre, d'une part de
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l'introduction du nitrite de méthyle (réglage en 8a) et d'autre part de la sortie de l'oximinoacétophénone (réglage en 10).
Comme les réglages en 12,17 et 21 dépendant du réglage de la soupape 10 sont aussi faciles à trouver, on atteint rapidement des résultats stationnaires dans l'appareil en fonctionnement.La température de réaction se maintient constamment pendant le fonctionnement dans le domaine très favorable de 27 à 29 c la vitesse de ' nitrosation est alors si élevée que l'on ne peut pratiquement plus déceler de nitrite de méthyle dans la solution à l'entrée dans le mélangeur 11, Le mélange réaotionnel dans le réacteur 1 contient toujours des quantités suffisantes d'acide chlorhydrique.
Pour obtenir le rendement, on arrête l'instal lation après 180 heures de fonctionnement; on soutire et on traite toutes les solutions.
1 / Consommation en nitrite de méthyle : 176 0males 2 Consommation en acétophénone : quantité introduite au départ 1,44 kg quantité ajoutée +18,96 kg
20,40kg quantité récupérée après l'arrêt - 0,91 kg quantité transformée 19,49 kg 162 4 moles On obtient 22,40 kg 150,33 moles d'oximinoacétophénone de oouleur crème clair$ point de fusion 123-125 c ' Rendement ;92,5% de la théorie, calculé sur l'acéophénone transformée.
Utilisation du nitrite de mêthyle 85,5% EXEMPLE 4
On effectue la nitrosation de 18,32 kg 136,6 moles) de p-méthylacétophénone en continu par le nitrite de méthyle et d'acide chlorhydrique de manière analogue à l'acétophénone dans l'appareil décrit dans l'exemple 3. On obtient 22,65 kg de p-méthyl oximino acétophénone presque incolore, séché à l'air, contenant de l'eau de cristallisation, de point de fusion 78-84 c et renfermant 20,39 kg (91,4% de la théorie) en oximino-p-méthylacétophénone anhydre, suffisamment pure pour la plupart des applications. On peut la recristal- liser dans le méthanol et après séchage elle fond à 104-106 C.
Consommation en nitrite : 149,0 moles; l'utilisation du nitrite de méthyle est donc de 84,1%.
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EMI15.1
t1!:0J;5 On °'^y 9'rL! 11-a #.ài.l;io>1,i'ôs<Jii de .3.., 40 q (i53, ç moles) dt m iâwliaX2 =*beaâ$'u::¯' .¯;ç,#; '1 >;>:1i;rilti de inG"oi>y.['.<P o. présenoE d'acide ohlo;: ',ych':t;;',1Y: ').Ç.:,:è lee oanditions. :;;oJaot:t;'.Ímc-!11r:; et suivant le nnO"',,::;F1,' ',;:,,'lr;!11; r . 'r, " P..IC1 " :V""Y- .. aw#a¯ç'E"' On obtient 'G', 1 kg (,;1 v' ., ;1"'1-,"','1 '" 9 . 6''ï' rt s!,5' 4 3i i()q' aC4tOph4;;one de ooum-- 5 tja Àe.: ..1.-.-, g>oinl <1t< '1"''''1 """1' 1 'j ,-' ±:'tlr ...on"'''''''m''t'1''''''' Ls04 GC.S,Tf.= w r:i' 9tJ 3:Dt:.. t5 .y¯'¯ .' 59 Moles.s ')1'j'"I'Inn(''I''''''' du .iß' o,'<.; m.s: - .. - , U ya, i.t¯:9. : 1 .,,:a '.<,"';
Q;; w..6 'x. ,: .. " - # :. : ,. : .... ,,, ;.. i. ,'- ;#..#1 ,j, ::1".t\C' 1f¯- F¯ i; Pt?iPioi>h4none '#. ry¯'. k9¯ . ..'".-- .: . :<;: ,':l;,- ?.... 'l. # oee;#;15.i;,i j i:,1, - suivant le m8w>1/ ;':..;,;;,4d6" mt, J w .,F .¯. .,.¯ ,2,yfha 'i>-1 '&!.1.,".V--Y;' <1c l' à 42'C'et "," Ht,'1'r.;>r';--," Éô 6 , µ; f ,','1,"-"'""" "h'1-!"'t--;''-'" ,"t"J',',1"\'" solvant inittÓ0no Apres 160 h.3U:.."... ':('J i'(r;(\ \';:îo'),n1t!('n,'\.; .-. d --:'"OC' satioa (1'iJn total de 'r2b() ;..(:; (;5L:(: w)Iûi:1) (1/:, p!:>pi0)Jh0'\i':, a 07i2r"'t811Cat 600 moles de , ' { 1 tèl, ttESj â ." On obtf..:i>1# llji jµ 6 (549,9 c.e.) :'"yà''szï'isdi's"r'':p .;:wsàts:â2ia- ."'-..'2 trus ,'tnl'-:.' 9¯'= Y'â5â âil'.âl'é est de 94,5 'Í;i,10C;1\';'--' . 5 . i . i . T du A,..,.P de râr. q est: de 91.) 3%.
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PATENT
EMI1.1
Process for the preparation of aryl-a-Oximino-alkYle6tones.
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It is known to prepare α-oximino compounds of oetones
EMI2.1
mixed aromatics-al1phaques according to Claîsen and Sandmeyer by reaction of oetones with dalkyl nitrites in the presence of anoide, in particular hydrochloric acid- (Berichte'der Deutschen Chemisohen Cesellschatt, Tome 20, 1887, pages 252 and 639, Organie Réaotions, Tome VII, page 351). In this process, we do. '' react with a solution of the keton to be nitrosed in an appropriate solvent, an amount slightly greater than the
EMI2.2
stoichiometric amount of ", alkyl nitr3.te in the presence of an amount of hydrochloric acid- variable depending on the case.
The aryl-α-oximino-alkyl ketone formed by extraction with an aqueous alkali base and precipitation with an acid or isolated by distillation of the solvent or by precipitation with water is removed from the mixture. However, this known process has shortcomings which cause significant difficulties when moving to an industrial scale.
An important drawback is constituted by the yields which are mostly quite low, which only exceed 70 to 75% of theory in the most favorable cases. In addition, the degree of purity of the α-oximino-oetones obtained, insufficient for most applications, necessitates in most cases a subsequent treatment. This is particularly valid for the transformation of aryl-methyl ketones of the type.
EMI2.3
aryl - CO-CH3, for example acetophenone, in the corresponding α-oximino derivatives, which are obtained in significantly lower yields and degree of purity than the oximino compounds of
EMI2.4
Higher acryl-a1ky1cÓtones of the aryl-CO-CH2-alkyl type.
For example, acetophenone is only converted according to the Claisen and Sandmeyer process at 40%, while propiophenone gives maximum yields of 75% under the same conditions (Journal of the Chemical Society, London, Tome 117, 1920, page 5907).
In addition, the yields of oximinoacetophenones are variable; yields of 6 to 12% (Journal of the American Chemical Society, Tome 52, 1930, page 3317) or of 2.9% of theory (Journal of the American Chemical Society, Tome 72, 1950, page 802) are indicated . The less easily obtainable oximinoacetophenones have therefore been frequently prepared by passing through the expensive esters of
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benzoylaoetic acid; for example, oximinoacetophenone is obtained in 63% yield by saponification of the benzoylacetic ester, nitrosation of the obtained bonzoylacetique acid and decarboxylation (Journal of the American Chemioal Society, Vol. 76, 1954, page 4563).
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In all cases, 1 diethyl ether or alcohols are used as the solvent. Diethyl ether as a weak base favors the oatalytic reaction of hydrochloric acid so that a low concentration of hydrochloric acid is sufficient at the start of nitrosation (see for example Nitrosation of propiophenone: Journal of the Americna Chemical Society , Volume 51 1929, pages 2262 to 2266; Organie Syntheses, Collective, Volume 11 pages 363 and 364).
As the transformation proceeds, the concentration of the alcohol formed from the alkyl nitrite increases, so that the shift in equilibrium preceding the reaction of hydrochloric acid must often be compensated by constant supply of hydrochloric acid. nitrosation:
EMI3.1
insofar as the nitrosation by nitrosyl chloride must proceed at a sufficient rate.
Diethyl ether is therefore unsuitable for a technical application because of its flammability and its risk of explosion. The diethyl ether was then replaced by the alcohols. Thus, for example, the U.S. Patent No. 3,090,812 describes the nitrosation of propiophenone in methanol, a variant which compared to the process with diethyl ether leads to improved yields. However, this process is not yet satisfactory because the use of methanol instead of diethyl ether requires a very strong increase in the concentration of anhydrous hydrochloric acid, corresponding to the developments indicated above.
Since oximinopropiophenone is isolated by precipitation with water, large quantities of strongly hydromethanolic hydrochloric acid are formed as a side product. The expense involved in regenerating solvents or removing excess acid is a notable drawback which impairs the economy of the process.
The Applicant has discovered according to the invention that it is possible to prepare Ó-oximinoketones of formula with very good yields and high purity: Ar - C - C - R 0 N - OH in which Ar represents an aromatic residue optionally substituted and R represents a hydrogen atom or an alkyl radical or a methylene group directly bonded to the Ar group, or their salts, by reaction of ketones of formula:
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EMI4.1
wherein Ar and R are as defined above $ aveo alkyl nitrites in the presence of hydrohalic acids or agents releasing a hydrohalic acid, when reacting the ketones dissolved in an inert, immiscible organic solvent to water, with an insufficient quantity of alkyl nitrite for the nitro-. The reaction mixture is extracted with aqueous solutions with an alkaline reaction, the incomplete nitrosation of the extracted mixture is carried out again, optionally after replacement of the consumed ketone and the mixture is extracted and optionally, the Ó-oximinoketones or their salts of alkaline aqueous extracts.
In the above general formula, the aromatic residue Ar represents in particular an optionally substituted phenyl or naphthyl residue, while R preferably represents a hydrogen atom and in addition a straight or branched chain lower alkyl residue having up to 5 carbon atoms, which in the case of a carbon atom can be directly bonded to the Ar residue.
By way of example of substituents of the Ar residue, there may be mentioned preferably: halogen atoms such as fluorine; chlorine and / or bromine, lower alkyl residues such as methyl, ethyl, n-propyl, iso-propyl, n-butyl, i-butyl tert-butyl and / or amyl, a phenyl residue optionally substituted by fluorine, chlorine, chlorine and / or amyl. bromine or an alkyl or lower alkoxy radical, 'lower alkoxy groups such as methoxy, ethoxy n- and i-propoxy and / or butoxy, a phenoxy group optionally substituted by fluorine, chlorine, bromine, an alkyl or alkoxy residue lower, the nitro or cyano group.
Among the ketones which can be converted to salt, using the process of the invention and which correspond to the general formula indicated above, there may be mentioned all the aryl-alkyl ketones' which must of course be free from substituents which react. themselves with nitrous acid or its derivatives, for example amino groups or substituents which already impart to the starting ketone solubility in water or in aqueous alkaline solutions, for example sulfonic acid groups,. carboxylic or hydroxy acid.
Among the ketones which can be used in the process of the invention, there may be mentioned for example the following compounds
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acetophenone, m- and p-fluoracetophenone, m-. and p- chloracdtophenone, m- and p-bromacetophenones, 4-diohloraotoph .. none * o-, m- and p-methylaaetoph4none) p-ethylacdtophenone, p-pztopyl- aoetophenone , 'p-butylacetophenone, o-, m- and p-methoxyacetophenone, o-, m- and p-ebhoxyaa4tophenone, p-phenoxyacetophenone, p-phenyl- aoetophenone, 2-methoxy-4-methylaoetophenonc, a-raetonaphthone, 3- aodtonaphthone # propiophenone, o-, m- and p-fluoropropiophdnone, 0-, m- and p-ohloropropiophenone, o-, m- and p-bromapropiophenone, m-eyanopropi.ophnone, o- and p. ', ethoxyprop1ophenonc, p-mdthyl- and ethylpropiophnane, butyrophenone, p-methylbutyrapbenor.a9 p..methoxy ..
butyrophenone, valerophenone, p-methylvaloroph ± none, oaprophenone, lndanone- (1), 3 .., 4-, 5- or 6-methyiindanone- (1).
In the reaction of acetophenone with gaseous methyl nitrite in the presence of hydrochloric acid, there is
EMI5.2
that the absorption of ni-kt'tYl nitrite is practically total at the beginning but that it still slows down considerably after the nitrosation of part of the oetophrore present despite the introduction of additional hydrochloric acid until it ceases practically The additional introelution of methyl nitrite and hydrochloric acid practically does not increase the yield but decreases the quality of the oX1noaoetophenone. The major part of the methyl nitrite introduced then leaves the reactional median without modification. .
But if we then remove from the mixture no
EMI5.3
only methanol formed from methyl nitrite uses, but also 1 ox.minoaaetophnonA already formed by extraction using aqueous alkaline solutions, nitrosation restarts to stop again after the transformation of a new
EMI5.4
ltaodtophdnone portion. According to the present invention, however, particularly favorable results are obtained if the introduction of methyl nitrite is already interrupted before a decrease in absorption is observed, then the mixed with an aqueous alkali and the nitrosation repeated as described above.
In addition, while in the nitrosation of acetophenone according to the embodiments of the Claisen and Sandmeyer method known in the literature, in the treatment of solvents large amounts of tarry residues and point high boiling, the formation of these unwanted byproducts goes completely to the background. Very small quantities of chlorinated and more nitrosated secondary products (for example the products known as pernitroso compounds)
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are decomposed, ((. p # r the repeated action of alkalis and eliminated in the aqueous phase, so that there is no enrichment
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into troublesome by-products.
Treatment of the solvents used, if however necessary, is only after prolonged use or after the processing of large quantities of products; it is easily carried out in the art by distillation and there is in total no only very low losses of solvents. One can replace the ketone consumed from time to time.
EMI6.1
The oximinoacetophenone formed from the aqueous alkaline extracts can be isolated in free form by acidification or in the form of alkali salts by salting;. According to the invention, it is possible, by repeated alternate incomplete nitrosations, extractions with aqueous alkali solutions and acidification of the extracts. to prepare for the first time in an economical manner in a yield of more than 90% and a sufficient purity the oximinoaoetophenone which has heretofore only been obtained in poor yields and low quality.
By quantity of nil fried alkyl insufficient for total nitrosation is meant depending on the type of the
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oetone 'which we want to nitrosatek amounts of about f,. to about 50%, preferably 1 to 15% of the theoretically necessary amount.
When one can also .nitrose the alkyl-arylodtonea
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higher, for example propiophenone, obtained so far with significantly better yields, in purer ax.minaetones than rnêthYl..at'yl kétoncs, the new process according to.:.! ::. 1) "Il-ia% ientiod proves its superiority also in the nitrosation of these ketones, which is revealed in the obtaining of practically quantitative yields, the absence" of undesirable side products and. in that it avoids costly treatment of solvents.
The nitrosation and extraction can be carried out at the same or different temperatures in a
EMI6.4
range of about -10 to + 50OCs, preferably +15 to + 45 ° C.
The solvents to be used according to the invention can belong to different classes of compounds. However, they must meet the following requirements; the / They must be indifferent under the reaction conditions.
2 / They must have the most complete possible immiscibility in the system formed with water or aqueous alkaline extraction solutions in the temperature range used,
3 They must dissolve the ketone sufficiently and
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.'oximinoeone.
4 / The solvent must have a sufficient density
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different from that of the aqueous phase; and
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The coefficient of distribution of the oximinoketone in the "recipient aqueous alkaline phase" / "donor organic phase" system should be as high as possible.
As an example of solvents, the following compounds can be used alone or in combination: ethyl- (n-butyl) ether, di- (n-propyl) ether, diisopropyl ether, di- (n-butyl) ether, di ( sec-butyl) ether di- (n-amyl) ether, diisomylether, 4,4'-dichloro- di- (n-butyl) ether, anisole, penetol, methyl-cyclohexyl ether, bezylmethyl ether benzylethyl ether nitrobenzene, methylene chloride and chloroform.
The alkyl nitrites to be used in the process according to the invention are preferably derived from lower alcohols which dissolve well in water, for example methyl nitrite, ethyl nitrite, n- and i-propyl nitrite and are introduced into the reaction in the liquid or gaseous state. As hydrohalic acid or as agents releasing a hydrohalic acid, hydrobromic gas and aqueous hydrobromic acid can be oiter, but preferably hydrochloric gas or hydrochloric acid.
For the extraction of the oximinoketones, solutions with an aloaline reaction are used, for example aqueous solutions of sodium or potassium carbonate, a potassium hydroxide solution and in particular a sodium hydroxide solution, the "alkali" concentration being advantageously included in the range of about 0.3 to about 3N. In order to correct the difference in density or to improve the separation of the phases, it is possible to add to the alkaline solution substances usually used for this purpose, for example neutral salts, such as sodium chloride or sodium sulphate.
For the extraction of oximinoacetophenone and most of its ring-substituted derivatives, it is generally sufficient to dispense all at once between the phases; With the oximinopropiophenone its ring-substituted derivatives and the higher oximinoacylphenones, it may be advantageous, due to their less favorable distribution coefficient, to perform repeated extractions which are carried out according to the type of multiple distribution for better use of the aqueous alkali solution.
Due to the advantages of the process according to the invention indicated above, namely a high reaction speed, a high stoichiometric yield and pure products, the absence of enrichment of side products in the reaction mixture and therefore the practical uselessness of solvent regeneration,
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the use in the nitrosation of small amounts of hydrochloric acid withdrawn from an aqueous solution of hydrochloric acid, the absence of strongly acidic residual water, it is particularly suitable to carry out the process continuously, so that a high hourly space efficiency is obtained.
The a-oximinoketones which can be prepared by the process according to the invention are useful intermediates for the synthesis of dyes, analytical reagents, plant protection agents and optical brighteners, see for example the patent French n 1.480.699. The other =: substances which can be obtained by the process according to the invention can also be used in the same way as described in the French patent mentioned above.
The following examples illustrate the invention without, however, limiting its scope.
EXAMPLE 1
The nitrosation of acetophenone is carried out batchwise in the following apparatus
1 / Reaction flasks 4-liter flasks, with 4 tubes fitted with a stirrer with gas introduction tube, a sintered glass for introducing hydrochloric acid, a thermometer, a condenser to reflux equipped with a bubble counter and draw-off valve.
2 Methyl nitrite cenerate 2-liter flasks with 4 tubes fitted with a stirrer, a thermometer, a 500 ml graduated bromine funnel and a reflux condenser with bubble counter connected to the stirrer with introduction of gas from the reaction flask.
The methyl nitrite generator flask is charged with 360 g (5.2 moles) of sodium nitrite, 400 ml of water and 235 ml (186 g of 5.8 moles) of methanol; fill the dropping funnel with 500 ml of ION sulfuric acid. This charge is renewed each time after consumption of 5 moles of methyl nitrite (100 ml of 10N sulfuric acid corresponds approximately to 1 mole of methyl nitrite).
1.5 l of di-n-butyl ether and 480 g (4.0 moles) of technical acetophenone are poured into the reaction flask.
To remove the impurities from the technical ketone, which lower the quality of the oximincacxtophen, the mixture is stirred vigorously with 250 ml of 1.5N sodium hydroxide. After a few minutes, the mixture is left to stand, the heavy aqueous alkaline layer is withdrawn by the lower tap and discard the slightly yellowish liquid.
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The mixture thus purified is slowly introduced at room temperature and with stirring sufficient hydrochloric gas supplied by a bottle, so that a sample is clearly acidic to oongo paper. Then, after having cut off the hydrochloric gas, the introduction of the gaseous methyl nitrite is started, which is released by slowly adding the ION sulfuric acid dropwise to the hydromethanolic nitrite solution,
The methyl nitrite introduced is completely absorbed, the outlet bubble counter in the reflux coolant of the reaction flask remains at rest, The reaction mixture should always have a strongly acid reaction with congo paper;
possibly more hydrochloric gas must be introduced. After absorption of
0.9 mole of methyl nitrite, the introduction of nitrite is stopped and the reaction mixture is stirred for a further 10 to 15 minutes. The temperature rises during nitrosation of about
20 to 32 c
600 ml of ice-cold 1.5N soda are then poured into the mixture through the nozzle of the thermometer, with rapid stirring; stir vigorously for about 2 minutes and allow the mixture to stand. The heavier yellow-brown aqueous alkaline layer quickly and completely separates from the light, almost colorless organic layer. The alkaline extract is withdrawn through the bottom valve of the flask.
The organic solution remaining in the flask, which has returned to room temperature, is acidified again with hydrochloric acid and treated with stirring with 0.8 mole of gaseous methyl nitrite which is practically completely absorbed. The temperature rises to 30.5 ° C. The mixture is then stirred for a short time and the mixture is again extracted as described above with 550 ml of ice-cold 1.5N sodium hydroxide,
First, the nitrosation and the alkaline extraction are repeated 5 times one after the other. The aqueous alkaline extracts are introduced each time with stirring individually into a mixture of ice and a quantity of hydrochloric acid sufficient for slight acidification (pH 2.5 to 3).
ot the oximinoacetophenone precipitates in almost white cream-colored crystals which are filtered off thoroughly after standing for some time, washed with a little ice-water and dried in air. Table 1 below indicates the nitrite consumption, the quantity of 1.5N sodium hydroxide used each time for the extraction and the yield of oximinoacetophenone After the fifth passage, the acetone consumed is replaced by adding 264 g (2 , 2 moles) of technical acetophenone to the reaction mixture.
After a puri-
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fiction by extraction with 200 ml of 1.5N sodium hydroxide, as described above, and removal of the aqueous alkaline layer, the nitrosation is carried out again 5 times in the same way each time with hydrochloric gas and methyl nitrite and it is extracted with 1.5N sodium hydroxide (passages 6 to 10).
TABLE 1
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<tb> <SEP> Methyl <SEP> Nitrite <SEP> Soda <SEP> 1.5N <SEP> Yield
<tb>
<tb>
<tb> Passage <SEP> consumes <SEP> consumed <SEP> in
<tb>
<tb>
<tb> oximinooetone
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 1st <SEP> 0.9 <SEP> mole <SEP> 600 <SEP> ml <SEP> 10g = 0.61 <SEP> mole
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 2nd <SEP> 0.8 <SEP> mole <SEP> 550 <SEP> ml <SEP> 81g = 0.54 <SEP> mole
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 3rd <SEP> 0.7 <SEP> mole <SEP> 475 <SEP> ml <SEP> 65g = 0.44 <SEP> mole
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<tb>
<tb>
<tb> 4 <SEP> th <SEP> 0, <SEP> 6 <SEP> mole <SEP> 400 <SEP> ml <SEP> 52g <SEP> = 0.35 <SEP> mole '
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 5th <SEP> 0.5 <SEP> mole <SEP> 350 <SEP> ml <SEP> 38g = 0.25 <SEP> mole
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 6th <SEP> 0.9 <SEP> mole <SEP> 600 <SEP> ml <SEP> 95g = 0.64 <SEP> mole
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 7th <SEP> 0.8 <SEP> mole <SEP> 550 <SEP> ml <SEP> 78g = 0,
52 <SEP> mole
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 8th <SEP> 0.7 <SEP> mole <SEP> 475 <SEP> ml <SEP> 60g = o, 40 <SEP> mole
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 9th <SEP> 0.6 <SEP> mole <SEP> 400 <SEP> ml <SEP> 48g = 0.32 <SEP> mole
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 10th <SEP> 0.5 <SEP> mole <SEP> 350 <SEP> ml <SEP> 30g = 0.20 <SEP> mole
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Total <SEP>: <SEP> 7,0 <SEP> moles <SEP> 4750 <SEP> ml <SEP> 638g = 427 <SEP> moles
<tb>
To determine the yield, the test is stopped after the tenth run. The reaction mixture is again extracted thoroughly with 1.5N sodium hydroxide and then rectified in a packed column.
After separation of the di- (n-butyl) ether (boiling point 105-106 C at 250 mm Hg; recovery 1.4 l) and after a small quantity of intermediates (12 g), it passes to 132 = 133 c at 100 mm Hg 155.5 g = 1.30 mol of pure acetophenone, while only a small amount of non-distillable substance remains in the flask.
Acetophenone consumption: 4.0 + 2.2 - 1.3 moles = 4.9 moles.
Yield of oximinoacethopenone 638 g = 4.27 moles (87% of theory)
The oximinoacetophenone obtained (melting point 123-124 c is sufficiently pure for most applications; it can be purified by reoristallization in methanol which raises the melting point to 128 C. Yield 606 g 82.5% of the theory.
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EXAMPLE 2
410 g (2.5 moles) of p-ethoxyaoeto are dissolved. phenone in 1.2 L of di- (n-propyl) ether and treated as described for acetophéone in Example 1 in 6 passes with a total of 2.5 moles of methyl nitrite. The 6 extractions with a total of 2.25 l of 1.5N sodium hydroxide give, after precipitation with hydrochloric acid, draining, washing and drying, 332 g = 1.72 mol
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oximino-p-dthoxyacetophenone, mp 110-112 C.
By rectification of the reaction mixture, 93.7 g 0.57 mol of p-ethoxyaoetophenone are recovered.
Consumption of p-ethoxyacetophenone: 2.5 - 0.57 moles = 1.93 moles, Yield of oximino-p-ethoxyacetophenone: 1.72 moles = 89% of theory.
The product is pure enough for most applications; by reoristallization in methanol, it is obtained completely pure in the form of light yellow crystals, melting point 116-118 c
EXAMPLE 3
The nitrosation of acetophenone is carried out continuously in the apparatus shown schematically in FIG. 1;
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1 / 5SË9Q2! s Reactor 1 is a cylindrical vessel with a capacity of Lenv1ron 4 1 fitted with a thermometer and a nozzle connected by pump 2 to the level tank 3 with a capacity of approximately 3 1 placed higher. The latter is provided with a draw-off tank 3a. The upper part of the level tank 3 is connected to that of the reactor 1 by line 5 and to the atmosphere by the outlet bubble counter 6. The overflow tube 4 allows the liquid to return from 3 to 1.
The methyl nitrite generator 7 is a 3 1 flask fitted with a stirrer, a thermometer, a 1 1 graduated bromine funnel, a withdrawal nozzle and a gas outlet tube which is connected via the inlet bubble counter 9 to the sintered glass of reactor 1.
2 Extraction: The mixer 11 is a cylindrical stirring vessel of about 600 ml capacity provided with a rapid stirrer connected, each time by a bottom tube, to the graduated bromine funnel 12 and also, via from valve 10, to overflow tube 4; the mixer 11 is connected by the tube 13 to the deposition chamber 14 from which each of the two separate phases can flow through a tube. The light phase outlet tube 15 leads to a second mixer 16 which is connected to the graduated bromine funnel 17 of 2 1 and moreover corresponds in all points to the
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first mixer 11. The heavy phase passes through tube 22 into precipitation vessel 24 which is provided with a stirrer and another draw-off tube 25.
The second mixer 16 is connected by line 18 to the quiescent chamber 19, the dimensions of which correspond approximately to those of the chamber 14.
The light phase flows from chamber 19 through line 20 and returns to reactor 1 via a new separator. The tube 20 is connected to a graduated bromine bulb 21 of
1 1, The tube 23 for withdrawing the heavy phase also leads into the precipitation vessel 24.
The generator is filled with methyl nitrite
7 with 736 g (10.6 moles) of sodium nitrite, 800 ml of water and
520 ml (412 g 12.8 moles of methanol and the bromine funnel 8 is charged with 1 1 of ION sulfuric acid. The total charge of 7 and 8 is renewed each time as it is consumed,
A mixture of 5 l of di (n-butyl) ether 1200 g (10.0 moles) of acetphenone and 10 ml of denstié hydrochloric acid is placed in reactor 1 at room temperature.
1.19. The pump 2 is also made to operate in such a way that the container at level 3 is filled, that the solution returns to 3 by 4 and that the recycling between 1 and 3 is constant.
Fill the bromine funnel 12 with 2 1 of 2N soda, the bromine funnel 17 with 2 1 of hydrochloric acid of density 1.16 (31 5% by weight of hydrochloric acid) and the bromine funnel reserve.
21 with 1 l of acetophenone 10N sulfuric acid 8 is dropped dropwise into flask 7 with stirring. The evolution of methyl nitrite begins immediately and gas enters. in the acidic solution of ketone in 1 through the sintered glass. While the inlet bubble counter 9 operates rapidly, the outlet bubble counter 6 remains completely at rest.
After introducing about 0.8 mole of nitrite, do methyl (100 ml of 1N sulfuric acid correspond to 1 mole of methyl nitrite), the continuous extraction is started. The stirrers of mixers 11 and 16 are first started, 2N sodium hydroxide 12 and hydrochloric acid 17 are introduced into mixers 11 and 16 respectively.
Finally, we open the valve 10 through which the organic reaction solution partially enters 11 where it is vigorously mixed with the soda. The oximinoacetophenone - formed passes almost quantitatively from the organic phase formed us of sodium salts into the aqueous phase which extracts also methanol formed from tnethyl nitrite. However, small amounts of by-products
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chlorine and oxidants are degraded '; in the alkaline treatment. in 11 or extracts from the organic phase. The hydrochloric acid dissolved in the organic phase is also necessarily removed so that it must again be added in the next stage in the mixer 16.
First of all, the mixture of, 11 is thrown through the ', tube 13 into the quiescent chamber 14 where the two phases separate rapidly and flow through the tubes 22 and 15.
Adjust the amount of sodium hydroxide to be withdrawn from 12 through the open valve 10 so that the orange-brown aqueous solution of sodium oximinoaoetophenone flowing from chamber 14 through tube 22 still has a weakly alkaline reaction with triacene.
The extracted organic solution entrained by 15 is again charged with hydrochloric acid by hydrochloric acid. drric from 17. After phase separation in chamber 19, the light organic layer returns through 20 to reactor 1.
Along its path, the starting product consumed is replaced by dropwise addition of acetophenone from the reserve container 21, its flow rate is adjusted as a function of the yield of oximinoacetophen none per unit of time.
The heavy aqueous hydrochloric layer flows out. 19 through tube 23 into precipitation vessel 24 into which also enters with stirring the alkaline solution of sodium oximinacetophenone from chamber 14 through tube 22.
The quantity of hydrochloric acid to be added dropwise through tube 23 is adjusted by means of the valve of the bromine funnel 17 in such a way that the pasty crystalline suspension of the oximino-acetophenone is libr'formée in the container 24 has a pH of about 3.0 to 3.5 The crystalline paste is continuously withdrawn through the tube 25 of large diameter, collected on a filter funnel, washed with a little cold water, drained: to dry and dried in an air-circulating oven at 65 C.
After starting the extraction phase, the two mixers and the settling chambers gradually fill up with the reaction solution, so that the liquid level in reactor 1 would drop too much; a solution of 240 g (2.0 mol) of acetophenone in 1 l of di- (n-butyl-ether is then introduced simultaneously at 1 through the inlet nozzle.
After a short period of operation, the concentration of the oximinoacetophenone in the solution flowing through 1 and 3 is adjusted to an approximately constant value by the speeds set in relation to each other, on the one hand of
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the introduction of methyl nitrite (adjustment in 8a) and on the other hand the exit of the oximinoacetophenone (adjustment in 10).
As the settings in 12, 17 and 21 depending on the setting of the valve 10 are also easy to find, steady results are quickly achieved in the device in operation. The reaction temperature is constantly maintained during operation in the very favorable range. from 27 to 29 c the rate of nitrosation is then so high that it is practically impossible to detect any methyl nitrite in the solution at the entrance to the mixer 11, The reaction mixture in the reactor 1 always contains quantities sufficient hydrochloric acid.
To obtain efficiency, the installation is stopped after 180 hours of operation; we extract and process all the solutions.
1 / Methyl nitrite consumption: 176 0 males 2 Acetophenone consumption: quantity introduced at the start 1.44 kg quantity added +18.96 kg
20.40 kg quantity recovered after stopping - 0.91 kg quantity processed 19.49 kg 162 4 moles 22.40 kg 150.33 moles of oximinoacetophenone of light cream color $ melting point 123-125 c 'Yield are obtained ; 92.5% of theory, calculated on the transformed aceophenone.
Use of 85.5% methyl nitrite EXAMPLE 4
The nitrosation of 18.32 kg (136.6 moles) of p-methylacetophenone is carried out continuously with methyl nitrite and hydrochloric acid in a manner analogous to acetophenone in the apparatus described in Example 3. One obtains 22.65 kg of almost colorless p-methyl oximino acetophenone, air dried, containing water of crystallization, melting point 78-84 c and containing 20.39 kg (91.4% of theory) anhydrous oximino-p-methylacetophenone, sufficiently pure for most applications. It can be recrystallized from methanol and after drying it melts at 104-106 ° C.
Nitrite consumption: 149.0 moles; the use of methyl nitrite is therefore 84.1%.
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