WO2004002951A2 - Procede de synthese de derives a radical hydrogenofluoromethylenesulfonyle - Google Patents

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WO2004002951A2
WO2004002951A2 PCT/FR2003/001940 FR0301940W WO2004002951A2 WO 2004002951 A2 WO2004002951 A2 WO 2004002951A2 FR 0301940 W FR0301940 W FR 0301940W WO 2004002951 A2 WO2004002951 A2 WO 2004002951A2
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Laurent Saint-Jalmes
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Rhodia Chimie
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C319/00—Preparation of thiols, sulfides, hydropolysulfides or polysulfides
    • C07C319/14—Preparation of thiols, sulfides, hydropolysulfides or polysulfides of sulfides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C303/00—Preparation of esters or amides of sulfuric acids; Preparation of sulfonic acids or of their esters, halides, anhydrides or amides
    • C07C303/02—Preparation of esters or amides of sulfuric acids; Preparation of sulfonic acids or of their esters, halides, anhydrides or amides of sulfonic acids or halides thereof
    • C07C303/16—Preparation of esters or amides of sulfuric acids; Preparation of sulfonic acids or of their esters, halides, anhydrides or amides of sulfonic acids or halides thereof by oxidation of thiols, sulfides, hydropolysulfides, or polysulfides with formation of sulfo or halosulfonyl groups

Definitions

  • the subject of the present invention is a new synthesis of derivatives having a hydrogenofluoromethylenesulfonyl or sulfinyl radical.
  • the sulphonic acids carried by electron-withdrawing groups and in particular carried by electro-attracting groups whose carbon carrying the sulphonic function also carries at least one fluorine are compounds which are increasingly interesting, on the one hand, because they allow to give specific properties specific to drugs or derivatives for agriculture and, on the other hand, because they can serve as constituent elements of salts for batteries, in particular so-called lithium batteries.
  • the sulfonyl and sulfinyl halides mention may be made of the relatively unstable bromide, the chloride and the fluoride. The processes for obtaining these compounds are generally long and difficult or give relatively low yields, or else require the use of solvents or particularly expensive operating conditions.
  • one of the aims of the present invention is to provide a process for the synthesis of acids, or acid derivatives with a hydrogenofluoromethylenesulfonyl or sulfinyl radical, which make it possible to avoid the use of expensive solvents which are unstable or difficult to apply. implemented.
  • Another object of the present invention is to provide a reaction of the above type which makes it possible to obtain good yields and in particular transformation yields (RT, that is to say the yield of the desired product obtained relative to the quantity of starting material consumed) high, that is to say greater than 60%, preferably greater than 70%.
  • RT transformation yields
  • Another object of the present invention is to provide a process of a versatile nature so that it can lead as well to the formation of acid salts, acids, or acid halides.
  • Another object of the present invention is to provide a process which makes it possible to obtain derivatives of sulfinic nature.
  • aqueous phase comprising a non-aqueous solvent miscible with water
  • this solvent is not basosensitive, that is to say that it is not destroyed by the presence of base, in particular, amides and soluble esters are, as far as possible, to be avoided.
  • water miscible is meant a solvent miscible in any proportion with water.
  • the water-immiscible solvents are advantageously chosen from those which have a solubility in water, by mass, of at most 10%, that is to say that the water can dissolve at most 10%, under normal conditions of temperature and pressure, solvent immiscible with water.
  • solvent immiscible with water it is possible to use chlorinated aromatic derivatives, or even certain ethers.
  • the water solubility of said immiscible solvent is at most 5% by mass, preferably 2% by mass.
  • immiscible solvents special mention may be made of the aromatic derivatives, optionally substituted and in particular the haloaromatic derivatives, such as the mono-di- or tri-chlorobenzenes.
  • Anisole is likely, like other phenol ethers, to be of interest.
  • activation by oxygen, or by an aromatic hydrogen nucleus of an aliphatic nature can hinder in the second step and in this case, the solvent should be removed before the so-called halogenation step.
  • aqueous phase comprising little or, preferably, no miscible organic solvent, but which can comprise dissolved salts and in particular water-soluble bases.
  • the ratio between the quantity, expressed in equivalent, of the thiolate and the quantity of water expressed in mole is at most equal to 30, advantageously 20.
  • the quantity of thiolate is expressed in equivalent terms to take account of the case where compounds containing two sulfide functions or two thiolate functions are used. It is even conceivable, although doubtless economically unattractive, to use compounds with multiple thiol functions. According to the present invention, it is preferable that the amount of water is large enough to form a significant phase.
  • said aqueous phases comprise at most a quarter by mass of non-aqueous solvent, preferably at most a tenth.
  • the [H 2 O] / ([H 2 O] + [water-miscible solvent]) molar ratio is at least 0.9, advantageously 0.95.
  • concentration of the base in the aqueous phase it is preferable to limit the concentration of the base in the aqueous phase to 0.5 equivalent per kg of aqueous phase.
  • the thiolate can be written under the general formula RSM where M corresponds to a metal, or to a cation which, associated with the OH anion " , constitutes a strong base, that is to say a base whose acid associated has a pKa at least equal to 10, advantageous to 12, preferably to 14.
  • the present invention can, in certain cases, especially when there is an organic phase comprising an organic solvent immiscible with water, a phase transfer agent, these agents are well known to those skilled in the art and little known. in particular be chosen from oniums and from iniums, from crown ether or encrypting ethers such as TDA1 (N [CH 2 - CH 2 -O- CH 2 -CHakN). According to the present invention, it is preferable to work with a small amount (or excess relative to the amount necessary to neutralize the thiol to thiolate) of base in the aqueous phase, this amount being advantageously at least equal to 5%, advantageously at 10%, of the amount of said thiolate (RSM).
  • RSM thiolate
  • the aqueous medium of step a) comprises an amount of base at most equal to once the amount of said thiolate, preferably at most 50%, more preferably at most 30%.
  • GEA is an electro-attractor group chosen from fluorine and those whose ⁇ p (Hammett constant) is at least equal to 0.2, advantageously 0.4, or ⁇ represents either a halogen, advantageously chosen among chlorine and bromine, either oxygen carrying itself or hydrogen, or a negative charge.
  • the step reaction can be written as follows
  • R represents an alkyl in the etymological sense of the term, that is to say an alcohol from which the OH function has been eliminated.
  • step b) The halogenation reaction which constitutes a preferred embodiment of step b) can be symbolized by one or more of the following reactions:
  • step b) be carried out in the presence of a dissociated salt dissolved in the aqueous phase, advantageously in sufficient quantity, to reach and / or exceed a concentration of 1 N, preferably 2N (as an anion), advantageously the anion is a halide, preferably the halide corresponding to the acid halide which is desired. This is particularly true when the desired acid halide is acid chloride and sulfonyl chloride.
  • the sulfonyl halide that which corresponds to the halide of highest rank in the medium is formed.
  • Another characteristic favoring the formation of the acid halide is the maintenance at a pH situated in a range going from 4 to 9, advantageously from 5 to 8.
  • the saline solution specified above is a solution of an alkali halide (bromide and preferably chloride, but not iodide) at a concentration of at least 1 N, preferably at least 2N of halide.
  • an alkali halide bromide and preferably chloride, but not iodide
  • sulfonic acid it is preferable to then place oneself at acidic pH, that is to say pH at most equal to 2, preferably at most equal to 1, preferably around 0, and avoid carrying out chlorination or hydrolysis in a saline environment. It is thus advisable to avoid a content of saline medium greater than 1 N. It is also desirable, in order to lower the saline content, to separate the aqueous phase from the sulphide phase which generally forms during step a).
  • One of the advantages of the present invention is to be able to carry out the synthesis of a halide (bromide and advantageously chloride) in a single stage without changing the medium, by carrying out the reaction in an aqueous medium concentrated in stage a) and taking up the aqueous medium after optionally eliminating the miscible or immiscible solvents and cleavage with the formation of a sulfinyl or sulfonyl group as described in step b).
  • a halide bromide and advantageously chloride
  • the reaction temperature is advantageously between 50 ° C and 110 ° C, preferably between 60 ° C and 90 ° C.
  • the pressure is relatively high due to the fact that often the compounds presenting a sp 3 hybridization carbon carrying a hydrogen, a fluorine, and a heavy halogen, are volatile, as is the case when GEA is fluorine and that said compound and the compound used as a refrigerant under the name of R-22 (that is to say chlorodifluoromethane) are very volatile, which leads to high pressure to maintain a minimum of these compounds in a liquid and especially aqueous phase.
  • the electro-attracting group such as that which is represented by GEA in the preceding equations, is a highly fluorinated group, advantageously the total number of carbon of GEA (electro-attracting group), more specifically Rf, is between 1 and 15, preferably between 1 and 10.
  • the electron-withdrawing group is advantageously chosen from fluorine and the Rf groups; by Rf is meant a radical of formula:
  • X similar or different, represent a chlorine, a fluorine or a radical of formula C n F 2n + ⁇ , with n integer at most equal to 5, preferably 2, with the condition that at least one of the X either fluorine, fluorine advantageously carried by the carbon connected to the sulfur;
  • GE represents an electron-withdrawing group (ie ⁇ p greater than zero, advantageously 0.1, preferably 0.2) the possible functions of which are inert under the conditions of the reaction, advantageously fluorine or a residue perfluorinated with formula C n F 2 n + ⁇ with n integer at most equal to 8, advantageously 5.
  • one of the preferred embodiments of the invention is that which corresponds to the case where the electron-withdrawing group is fluorine, which implies that the compound is R-22, that is to say -to say chlorodifluoromethane.
  • step a it is desirable that there is a minimum amount of water, and this minimum can be defined in the following manner.
  • the ratio between the water expressed in moles and the cation, more exactly the sum of the cations present, expressed in equivalent, is at least equal to 4, advantageously to 6, preferably to 8, to prevent the medium from being too polar and interferes with the solubility of the substrate comprising a sp 3 hybridization carbon carrying a hydrogen, a fluorine and a heavy hydrogen.
  • the cation (s) present in the aqueous phase are monovalent cations. It is preferable that these cations are chosen from quaternary phosphoniums, quaternary ammoniums, and alkali cations, and, advantageously the latter, and more preferably from the latter, the cations corresponding to sodium and corresponding to potassium.
  • the temperature is at least equal to 80 ° C. in step a).
  • the halide formed R- ⁇ is recovered and then subjected to an alkali sulfide to reform the starting product, namely the mixed alkyl and cation sulfide.
  • TT means transformation rate.
  • C is the ratio between the quantity of substrate considered which disappeared during the reaction over the initial quantity.
  • the yield is calculated relative to the benzylmercaptan initially used.
  • the RR is the reaction yield, that is to say the quantity of desired product, brought back to the initial considered substrate
  • RT is the transformation yield, that is to say the quantity of desired product obtained, divided by the quantity of substrate considered having disappeared.
  • BT means benzylthiol, i.e. benzylmercaptan
  • DFBS means benzyl and difluoromethyl sulfide.
  • test 2k The conditions of test 2k were reproduced by increasing the amount of water significantly so that there are 5 moles of benzylmercaptan per kg of water present in the phase.
  • the result obtained shows a dramatic degradation of the yield, namely the yields of the order of 15%.
  • the double jacket temperature setpoint is regulated at -5 ° C.
  • Chlorine is introduced in 3 hours (31.6 g exactly).
  • reaction medium is allowed to return to ambient temperature, a nitrogen sweep is carried out and the stirring is stopped.
  • the two phases decant easily.
  • the aqueous phase is clear, colorless.
  • the organic phase is clear yellow.
  • the organic phase is dried over MgSO 4 and filtered through a frit.

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Abstract

La présente invention vise un procédé de synthèse de dérivés à radical hydrogénofluorométhylènesulfonyle. Ce procédé comporte a) une étape de condensation d'un thiolate (c'est-à-dire un sel de sulfure de monoalcoyle) avec un composé présentant un carbone d'hybridation sp3 porteur d'un hydrogène, d'un fluor, d'un halogène lourd choisi parmi le chlore, le brome et l'iode et d'un groupe électroattracteur choisi parmi le fluor et ceux dont le Op est au moins égal à 0,2, avantageusement à 0,4; b) une étape d'oxydation du composé obtenu dans l'étape a). Application à la synthèse de divers composés ayant un groupe sulfinyle ou sulfonyle.

Description

PROCEDE DE SYNTHESE DE DERIVES A RADICAL HYDROGENOFLUOROMETHYLENESULFONYLE
La présente invention a pour objet une nouvelle synthèse de dérivés à radical hydrogénofluorométhylènesulfonyle ou sulfinyle.
Elle vise plus particulièrement la synthèse de dérivés de l'acide difluorométhanesulfinique ou sulfonique, et notamment l'acide proprement dit, ses sels et ses chlorures d'acide. Les acides sulfoniques portés par des groupes électroattracteurs et notamment portés par des groupes électro-attracteurs dont le carbone porteur de la fonction sulfonique porte également au moins un fluor sont des composés de plus en plus intéressants, d'une part, parce qu'ils permettent de donner des propriétés particulières spécifiques aux médicaments ou aux dérivés pour l'agriculture et, d'autre part, parce qu'ils peuvent servir d'éléments constitutifs de sels pour les batteries, notamment les batteries dites au lithium. Parmi les produits intéressants, il convient de signaler notamment les halogénures de sulfonyle et de sulfinyle. Parmi les halogénures, on peut citer le bromure, relativement instable, le chlorure et le fluorure. Les procédés d'obtention de ces composés sont en général longs et difficiles ou donnent des rendements relativement faibles, ou bien nécessitent l'utilisation de solvants ou de conditions opératoires particulièrement onéreuses.
Si l'on se réfère plus spécifiquement à l'acide difluorométhanesulfonique, parfois appelé acide diflique, sa synthèse est peu décrite dans la littérature et nécessite l'emploi de solvants relativement coûteux et nécessite la formation de sels en grande quantité.
C'est pourquoi un des buts de la présente invention est de fournir un procédé de synthèse des acides, ou des dérivés d'acide à radical hydrogénofluorométhylènesulfonyle, ou sulfinyle, qui permettent d'éviter l'utilisation de solvants coûteux instables ou difficiles à mettre en œuvre.
Un autre but de la présente invention est de fournir une réaction du type précédent qui permette d'obtenir de bons rendements et notamment des rendements de transformation (RT, c'est-à-dire le rendement en produit désiré obtenu par rapport à la quantité de produit de départ consommé) élevés, c'est- à-dire supérieurs à 60%, de préférence supérieurs à 70%. Un autre but de la présente invention est de fournir un procédé de nature polyvalente de manière qu'il puisse conduire aussi bien à la formation de sels d'acides, d'acides, ou d'halogénures d'acides.
Il est également souhaitable que l'on puisse obtenir essentiellement l'acide correspondant au radical sulfonique.
Un autre but de la présente invention est de fournir un procédé qui permette l'obtention de dérivés de nature sulfinique.
Ces buts, et d'autres qui apparaîtront par la suite, sont atteints au moyen d'un procédé de synthèse de dérivés à radical hydrogénofluorométhane- sulfonyle ou sulfinyle comportant au moins les étapes suivantes : a) une étape de condensation dans un solvant d'un thiolate (c'est-à-dire un sel de sulfure de monoalcoyle), dont le contrecation (c'est-à-dire le cation assurant la neutralité électrique de la molécule) est avantageusement non basique (c'est-à-dire un cation dont l'hydrolyse n'intervient pour des concentrations de 10"2-N qu'à des pH supérieurs à 10, avantageusement à 12), avec un composé présentant un carbone d'hybridation sp3 porteur d'un hydrogène, d'un fluor, d'un halogène lourd choisi parmi le chlore, le brome et l'iode, et d'un groupe électro-attracteur choisi parmi le fluor et ceux dont le dont le σp est au moins égal à 0,2 ; avantageusement à 0,4 ; b) une étape d'oxydation, avantageusement d'halogénation, de préférence de chloration ou de bromation, en présence d'une phase aqueuse ; ledit solvant de l'étape a) étant choisi parmi les solvants non miscibles à l'eau, parmi les phases aqueuses et parmi la combinaison biphasique d'un solvant non miscible à l'eau et d'une phase aqueuse, lesdites phases aqueuses comportant au plus 1/3 en masse de solvant non aqueux miscible à l'eau ; le rapport entre la quantité en équivalent du thiolate et la quantité d'eau en mole étant au plus égal à 50.
Lorsque l'on utilise une phase aqueuse comportant un solvant non aqueux miscible à l'eau, il est préférable que ce solvant ne soit pas basosensible, c'est-à-dire qu'il ne soit pas détruit par la présence de base, en particulier les amides et les esters solubles sont, dans la mesure du possible, à éviter. Par l'expression "miscible à l'eau", il convient de comprendre un solvant miscible en toute proportion avec l'eau. Les solvants non miscibles à l'eau sont avantageusement choisis parmi ceux qui présentent une solubilité dans l'eau, en masse, d'au plus 10%, c'est-à-dire que l'eau puisse dissoudre au plus 10%, dans les conditions normales de température et de pression, du solvant non miscible à l'eau. Comme solvant non miscible à l'eau, on peut utiliser les dérivés aromatiques chlorés, voire certains éthers.
Il est également préférable que la solubilité dans l'eau dudit solvant non miscible soit au plus 5% en masse, de préférence 2% en masse. Parmi les solvants non miscibles, on peut faire une mention particulière des dérivés aromatiques, éventuellement substitués et notamment les dérivés halogénoaromatiques, tels que les mono di- ou tri-chlorobenzènes.
L'anisole est susceptible, comme les autres éthers de phénol, d'être intéressant. Toutefois, l'activation par l'oxygène, ou par noyau aromatique hydrogène de nature aliphatique peut gêner dans la deuxième étape et dans ce cas là, il conviendra d'éliminer le solvant avant l'étape dite d'halogénation.
Toutefois, selon la présente invention, il est préférable d'utiliser comme solvant une phase aqueuse comportant peu ou, de préférence, pas de solvant organique miscible, mais pouvant comporter des sels dissous et notamment des bases hydrosolubles.
Un point important de la présente invention est que pour maximiser le rendement, il est très préférable d'utiliser une faible quantité d'eau. Ainsi, il est préférable que le rapport entre la quantité, exprimée en équivalent, du thiolate et la quantité d'eau exprimée en mole, soit au plus égal à 30, avantageusement à 20.
On exprime la quantité de thiolate en équivalent pour tenir compte du cas où l'on utiliserait des composés comportant deux fonctions sulfure, ou deux fonctions thiolate. Il est même envisageable, quoique sans doute peu intéressant économiquement, d'utiliser des composés à multiples fonctions thiol. Selon la présente invention, il est préférable que la quantité d'eau soit suffisamment importante pour former une phase significative. Ainsi, le rapport entre la quantité en équivalent du sulfure d'alcoyle, et la quantité d'eau (dans la ou les phases basiques) exprimée en mole, soit au moins égal à 0,5, avantageusement à 1 , de préférence à 1 ,5. Selon la présente invention, il est préférable que lesdites phases aqueuses comportent au plus un quart en masse de solvant non aqueux, de préférence au plus un dixième.
Il est également préférable que le rapport molaire [H2O]/([H20]+[solvant miscible à l'eau]) soit au moins égal à 0,9, avantageusement à 0,95. Enfin, il est préférable de limiter la concentration de la base dans la phase aqueuse à 0,5 équivalent par kg de phase aqueuse. Il convient de signaler que le thiolate cationique qui constitue un des substrats de l'étape A peut être fait in situ par action d'un sulfure R-SH sur une base plus forte que R-S".
La limitation sur la concentration de la base, et notamment de OH", ne vise que l'excès de base et donc ne tient pas compte de la quantité de base consommée pour faire le thiolate.
Le thiolate, peut être écrit sous la formule générale R-S-M où M correspond à un métal, ou à un cation qui, associé avec l'anion OH", constitue une base forte, c'est-à-dire une base dont l'acide associé présente un pKa au moins égal à 10, avantageuse à 12, de préférence à 14.
La présente invention peut, dans certains cas, surtout lorsqu'il y a une phase organique comportant un solvant organique non miscible à l'eau, un agent de transfert de phase, ces agents sont bien connus de l'homme du métier et peu en particulier être choisis parmi les oniums et parmi les iniums, parmi les éther-couronnes ou les éthers cryptants tels que la TDA1 (N[CH2 - CH2 -O- CH2 -CHakN). Selon la présente invention, il est préférable de travailler avec une faible quantité (ou excès par rapport à la quantité nécessaire pour neutraliser le thiol en thiolate) de base dans la phase aqueuse, cette quantité étant avantageusement au moins égale à 5%, avantageusement à 10%, de la quantité dudit thiolate (R-S-M).
Il est toutefois préférable que le milieu aqueux de l'étape a) comporte une quantité de base au plus égale à une fois la quantité dudit thiolate, de préférence au plus 50%, plus préférentiellement au plus 30%.
Selon la présente invention, il a été montré qu'il était souhaitable d'utiliser des sulfures portés par un alcoyle qui soit tertiaire ou de nature benzylîque ou allylique.
Cette activation du carbone porteur du soufre permet de faciliter la coupure carbone-soufre qui est réalisée dans l'étape b). Toutefois, le radical allylique étant susceptible de donner des polymérisations et des réactions parasites gênantes, il est préférable de se cantonner aux dérivés alcoyles de nature tertiaire ou benzylîque.
Il est également possible d'exprimer la limitation en solvant organique polaire miscible à l'eau en indiquant que le rapport molaire entre la quantité d'un éventuel solvant polaire miscible, exprimée en mole, et la somme, exprimée en équivalent, des cocations du sulfure et de la base éventuelle, soit avantageusement au plus égal à 1 , de préférence au plus égal à 1 ,5, plus préférentiellement au plus égal à 1/10.
Parmi les composés intéressants à synthétiser, on peut citer les composés radicaux hydrogénofluorométhylène de formule I et IV
Figure imgf000006_0001
formule I formule IV
Dans cette formule, GEA est un groupe électro-attracteur choisi parmi le fluor et ceux dont le σp (constante de Hammett) est au moins égal à 0,2, avantageusement à 0,4, ou Ξ représente soit un halogène, avantageusement choisi parmi le chlore et le brome, soit un oxygène porteur lui-même soit d'un hydrogène, soit d'une charge négative.
La réaction de l'étape peut être écrite comme suit
Figure imgf000006_0002
formule II formule III
Dans les formules ci-dessus, R représente un alcoyle au sens étymologique du terme, c'est-à-dire un alcool dont on a éliminé la fonction OH.
La réaction d'halogénation qui constitue un mode préféré de mise en œuvre de l'étape b) peut être symbolisée par l'une ou plusieurs des réactions ci-après :
F F
GEA— C S-R + OH2 + 2 Ξ2 * GEA— Ç S-Ξ R-Ξ + 2 H-Ξ
H H O formule III formule IV
F
GEA— C— -s- -Ξ . OH2 *- GEA — C — S-OH + H-Ξ
H 0 H O formule IV formule IV Dans cette réaction, l'on constate que l'halogène, symbolisé ici par Ξ2, oxyde le soufre, libère le radical alcoyle sous forme d'un halogenure d'alcoyle R- Ξ et libère trois acides H-Ξ. Cette réaction conduit à un dérivé sulfinique. Ce dérivé sulfinique figuré dans cette équation est l'acide sulfinique lui-même. D'une part, il est possible de récupérer le dérivé intermédiaire de IV qui peut constituer un réactif de valeur et, d'autre part, la réaction ne s'arrête pas à cette étape, sauf si on limite la quantité d'halogène car l'acide sulfinique est oxydé en dérivés sulfoniques ; ce dérivé peut être soit un halogenure de sulfonyle, selon la réaction suivante :
formule V
ou bien, suivant les conditions opératoires, elle peut conduire à l'acide sulfonique ou ses sels, et ce, selon la réaction ci-après :
GEA— + 2 H-Ξ
Figure imgf000007_0002
formule V
Selon la présente invention, il a pu être montré que l'on pouvait choisir les conditions opératoires pour optimiser la réaction soit vers un halogenure de sulfonyle, soit vers l'acide sulfonique ou ses sels. Ainsi, lorsque l'on désire obtenir un halogenure d'acide, il est souhaitable que l'étape b) soit menée en présence d'un sel dissocié dissous dans la phase aqueuse, avantageusement en quantité suffisante, pour atteindre et/ou dépasser une concentration de 1 N, de préférence 2N (en anion), avantageusement l'anion est un halogenure, de préférence l'halogenure correspondant à l'halogenure d'acide que l'on désire. Ceci est particulièrement vrai lorsque l'halogenure d'acide désiré est le chlorure d'acide et le chlorure de sulfonyle. Lorsque l'on utilise un halogenure de rang atomique supérieur à celui de l'halogène utilisé, bien entendu, l'on forme comme halogenure de sulfonyle celui correspondant à l'halogenure de rang le plus élevé dans le milieu. Une autre caractéristique favorisant la formation de l'halogenure d'acide est le maintien à un pH situé dans un intervalle allant de 4 à 9, avantageusement de 5 à 8. Ces deux conditions opératoires n'étant pas antagonistes, il est possible de les combiner et donc d'obtenir un bon résultat en utilisant une solution saline à un pH allant de 4 à 9.
Il est préférable que la solution saline spécifiée ci-dessus soit une solution d'un halogenure alcalin (bromure et de préférence chlorure, mais non iodure) à une concentration au moins 1 N, de préférence au moins 2N en halogenure.
Si l'on désire privilégier la formation d'acide sulfonique, il est préférable de se placer alors à des pH acides, c'est-à-dire des pH au plus égaux à 2, de préférence au plus égaux à 1 , de préférence aux alentours de 0, et d'éviter de réaliser la chloration ou l'hydrolyse en milieu salin. Il convient ainsi d'éviter une teneur en milieu salin supérieure à 1 N. Il est également souhaitable, pour abaisser la teneur saline, de séparer la phase aqueuse de la phase sulfure qui se forme en général lors de l'étape a). Lorsque cette étape de sulfure ne s'est pas formée, il est alors souhaitable de faire une extraction liquide-liquide ou liquide-solide pour récupérer le sulfure, chasser le solvant, et ensuite traiter la phase sulfure dans une phase aqueuse de manière à réaliser le clivage entre l'atome de soufre et l'atome de carbone de l'alcoyle lié au soufre.
Un des intérêts de la présente invention est de pouvoir réaliser la synthèse d'un halogenure (bromure et avantageusement chlorure) en une seule étape sans changer de milieu, en réalisant la réaction dans un milieu aqueux concentré à l'étape a) et en reprenant le milieu aqueux après éventuellement élimination des solvants miscibles ou non miscibles et clivage avec formation d'un groupement sulfinyle ou sulfonyle comme décrit dans l'étape b).
La température de réaction est avantageusement comprise entre 50°C et 110°C, de préférence entre 60°C et 90°C. La pression est relativement élevée en raison du fait que souvent les composés présentant un carbone d'hybridation sp3 porteur d'un hydrogène, d'un fluor, et d'un halogène lourd, sont volatils, comme c'est le cas quand GEA est fluor et que ledit composé et le composé utilisé comme réfrigérant sous le nom de R-22 (c'est-à-dire le chlorodifluorométhane) sont très volatils, ce qui conduit à une pression élevée pour maintenir un minimum de ces composés dans une phase liquide et surtout aqueuse.
Selon un mode avantageux de l'invention, le groupe électro-attracteur, tel que celui qui est figuré par GEA dans les équations précédentes, est un groupe hautement fluoré, avantageusement le nombre total de carbone de GEA (groupe électro-attracteur), plus spécifiquement Rf, est compris entre 1 et 15, de préférence entre 1 et 10. Ainsi le groupe électroattracteur est avantageusement choisi parmi le fluor et les groupes Rf ; par Rf on entend un radical de formule :
Figure imgf000009_0001
- où les X, semblables ou différents, représentent un chlore, un fluor ou un radical de formule CnF2n+ι, avec n entier au plus égal à 5, de préférence à 2, avec la condition qu'au moins un des X soit fluor, fluor avantageusement porté par le carbone relié au soufre ;
- où p représente un entier au plus égal à 2 ;
- où GE représente un groupe électroattracteur (c'est à dire σp supérieur à zéro, avantageusement à 0,1 , de préférence à 0,2) dont les éventuelles fonctions sont inertes dans les conditions de la réaction, avantageusement fluor ou un reste perfluoré de formule CnF2n+ι avec n entier au plus égal à 8, avantageusement à 5.
Ainsi qu'il a déjà été mentionné, une des mises en oeuvre préférées de l'invention est celle qui correspond au cas où le groupe électroattracteur est le fluor, ce qui implique que le composé est le R-22, c'est-à-dire le chlorodifluorométhane.
Dans la première étape, l'étape a), il est souhaitable qu'il y ait un minimum de quantité d'eau, et ce minimum peut être défini de la manière ci-après. Le rapport entre l'eau exprimée en mole et le cation, plus exactement la somme des cations présents, exprimée en équivalent, est au moins égal à 4, avantageusement à 6, de préférence à 8, pour éviter que le milieu ne soit trop polaire et gêne la solubilité du substrat comportant un carbone d'hybridation sp3 porteur d'un hydrogène, d'un fluor et d'un hydrogène lourd.
Avantageusement, le ou les cations présents dans la phase aqueuse, sont des cations monovalents. Il est préférable que ces cations soient choisis parmi les phosphoniums quaternaires, les ammoniums quaternaires, et les cations alcalins, et, avantageusement ces derniers, et plus préférentiellement parmi ces derniers, les cations correspondant au sodium et correspondant au potassium.
Pour obtenir une cinétique satisfaisante, il est préférable que la température soit au moins égale à 80°C dans l'étape a).
Au cours de la réaction, l'halogenure formé R-Ξ est récupéré puis soumis à un sulfure alcalin pour reformer le produit de départ, à savoir le sulfure mixte d'alcoyle et de cation.
Les exemples non limitatifs suivants illustrent l'invention.
Exemple 1 - Synthèse du sulfure de benzyle et de difluorométhyle
Un équivalent de soude à 40% en masse dans l'eau a été mélangé à un équivalent de benzylmercaptan avec du R-22 (1 ,1 équivalent molaire) à 60°C pendant
1 h. Les essais sont réalisés dans un réacteur de 500 ml en Hastalloy à une pression autogène à 60°C. La pression est de 3,5 bars. Sur deux essais réalisés dans les mêmes conditions, on obtient un rendement chimique de 75% par dosage par RMN sur l'isotope 19 du fluor.
Exemple 2 - Variation des différents paramètres de la synthèse du sulfure de benzyle et de difluorométhyle à partir du benzylmercaptan
Le mode opératoire décrit ci-dessus a été repris en modifiant la durée et en introduisant un large excès de R-22 (chlorodifluorométhane) progressivement. La réaction a été faite à pression atmosphérique pendant une durée de 4 h.
Les détails des conditions opératoires sont indiqués dans le tableau ci-après, ainsi que les différents rendements. Rappelons que TT signifie taux de transformation. C est le rapport entre la quantité de substrat considérée qui a disparue au cours de la réaction sur la quantité initiale. Ici, le rendement est calculé par rapport au benzylmercaptan mis initialement. Le RR est le rendement de réaction, c'est-à-dire la quantité de produit désirée, ramenée au substrat considéré initial, et RT est le rendement de transformation, c'est-à-dire la quantité de produit désirée obtenue, divisée par la quantité de substrat considéré ayant disparu.
Le tableau suivant résume les différents essais réalisés
Figure imgf000011_0001
Dans le tableau, BT signifie benzylthiol, c'est-à-dire le benzylmercaptan, Le DFBS signifie le sulfure de benzyle et de difluorométhyle.
Exemple 3 - Exemple comparatif - Rôle de l'eau
Les conditions de l'essai 2k ont été reproduites en augmentant la quantité d'eau de manière significative de manière qu'il y ait 5 moles de benzylmercaptan par kg d'eau présente dans la phase. Le résultat obtenu montre une dégradation dramatique du rendement, à savoir les rendements de l'ordre de 15%.
Exemple 4 - Essai de chloration
Dans un réacteur, 75 g d'eau sont chargés, puis 26,1 g de difluorométhylthiobenzyl sont additionnés. Le milieu réactionnel est incolore biphasique. Le mélange est refroidi à
10°C et on introduit lentement le chlore (32 g) dans la masse.
Pour maintenir les 10°C, malgré la très forte exothermie, la consigne de température de double enveloppe est régulée à -5°C.
L'introduction de chlore est arrêtée lorsque l'exothermie cesse et que le milieu réactionnel commence à jaunir.
Le chlore est introduit en 3 heures (31 ,6 g exactement).
Au terme des 3 heures, on laisse le milieu réactionnel revenir à température ambiante, on effectue un balayage d'azote et on coupe l'agitation. Les deux phases décantent facilement. La phase aqueuse est limpide incolore. La phase organique est limpide jaune.
La phase organique est séchée sur MgSO4 et filtrée sur fritte.
On récupère m = 37,6 g de phase liquide dont l'analyse par chromatographie en phase gazeuse indique un rendement chimique de 82% en chlorure de difluorométhanesulfonyle. Après distillation, on obtient 14,3 g de chlorure de difluorométhanesulfonyle de pureté supérieure à 99% (point d'ébullition : 66°C sous 300 mbars).

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de synthèse de dérivés à radical hydrogénofluorométhylène- sulfonyles comportant : a) une étape de condensation dans un solvant d'un sulfure d'alcoyle et d'un cation (thiolate) avec un composé présentant un carbone d'hybridation sp3 porteur d'un hydrogène, d'un fluor, d'un halogène lourd choisi parmi le chlore, le brome et l'iode, et d'un groupe électro-attracteur choisi parmi le fluor et ceux dont le dont le σp est au moins égal à 0,2, avantageusement à 0,4 ; b) une étape d'oxydation, avantageusement d'halogénation, de préférence de chloration ou de bromation, en présence d'une phase aqueuse ; ledit solvant de l'étape a) étant choisi parmi les solvants non miscibles à l'eau, parmi les phases aqueuses, et parmi la combinaison biphasique d'un solvant non miscible à l'eau et d'une phase aqueuse, lesdites phases aqueuses comportant au plus 1/3 en masse de solvant non aqueux miscible à l'eau ; le rapport entre la quantité en équivalent du sulfure d'alcoyle et la quantité d'eau en mole étant au plus égale à 50.
2. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé par le fait que le milieu aqueux de l'étape a) comporte en outre une base forte de pKa de l'acide associé au moins égal à 10, avantageuse à 12, de préférence à 14, dont la quantité exprimée en équivalent est avantageusement au moins égale à 5% la quantité dudit thiolate (R-S-M).
3. Procédé selon les revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que le milieu aqueux de l'étape a) comporte en outre une base forte pKa, avantageusement au plus égale à une fois la quantité dudit thiolate (R-S-M).
4. Procédé selon les revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que l'alcoyle est, soit tertiaire, soit un aralcoyle de nature benzylîque.
5. Procédé selon les revendications 1 à 4, caractérisé par le fait qu'à l'étape a), le rapport molaire entre la quantité en un éventuel solvant polaire exprimé en mole et la somme exprimée en équivalents des cocations du sulfure et de la base éventuelle est au plus égal 1 , et avantageusement au plus égal 1/2, de préférence à 1/10.
6. Procédé selon les revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que le groupe électro-attracteur est choisi parmi le fluor et les groupes Rf ; par Rf on entend un radical de formule : GE -(CX2)p-
- où les X, semblables ou différents, représentent un chlore, un fluor ou un radical de formule CnF2n+1 , avec n entier au plus égal à 5, de préférence à 2, avec la condition qu'au moins un des X soit fluor, fluor avantageusement porté par le carbone relié au soufre ; - où p représente un entier au plus égal à 2 ;
- où GE représente un groupe électro-attracteur (c'est à dire σp supérieur à zéro, avantageusement à 0,1 , de préférence à 0,2) dont les éventuelles fonctions sont inertes dans les conditions de la réaction, avantageusement fluor ou un reste perfluoré de formule CnF2n+1 avec n entier au plus égal à 8, avantageusement à 5.
7. Procédé selon les revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que le nombre total de carbone de Rf est avantageusement compris entre 1 et 15, de préférence entre 1 et 10.
8. Procédé selon les revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que le groupe électroattracteur est le fluor et ledit composé est le R-22.
9. Procédé selon les revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que le rapport entre l'eau, exprimée en mole, et le cation, exprimé en équivalent, est au moins égal à 4, avantageusement à 6, de préférence à 8.
10. Procédé selon les revendications 1 à 9, caractérisé par le fait que ledit cation est monovalent.
11. Procédé selon les revendications 1 à 10, caractérisé par le fait que ledit cation est choisi parmi le phosphonium, les ammoniums quaternaires et les alcalins, avantageusement ces derniers.
12. Procédé selon les revendications 1 à 11 , caractérisé par le fait que lorsque l'on désire obtenir un halogenure d'acide, l'étape b) est menée, soit en présence d'un sel dissocié dissous dans le mélange réactionnel, soit en maintenant un pH dans l'intervalle allant de 4 à 9, avantageusement de 5 à 8, et lorsque l'on désire l'obtention d'un acide en milieu acide fort et peu salin.
13. Procédé selon les revendications 1 à 12, caractérisé par le fait que la température est alors avantageusement au moins égale à 80°C.
14. Procédé selon les revendications 1 à 13, caractérisé par le fait que l'halogenure RΞ est utilisé pour former à nouveau un sulfure d'alcoyle.
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