PROCFDF FACILITANT LA REGENERATION D'UN CATALYSEUR A RASF m INF 7FOI ITHF MIS EN OEUVRE DANS UNF RFAOTIDN D'AOYI ATION

CATALYSEUR ET UTILISATION.

La présente invention a pour objet un procédé facilitant la régénération d'un catalyseur à base d'une zéolithe utilisé dans une réaction d'acylation.

Un autre objet de l'invention est un procédé d'acylation d'un éther aromatique, comportant dans une variante préférée, une étape additionnelle de régénération du catalyseur.

Plus particulièrement, l'invention a trait à un procédé d'acylation en para du groupe al oxy porté par le noyau aromatique.

L'invention s'applique notamment à la préparation d'alkylcétones alkoxyaromatiques.

Les procédés classiques d'acylation des composés aromatiques, notamment des éthers de phénols, font appel à titre de réactif d'acylation, à un acide carboxylique, ou à l'un de ses dérivés tels que halogénure d'acide, ester ou anhydride. La réaction est conduite généralement, en présence d'un catalyseur du type acide de Lewis (par exemple AICI3) ou du type acide de Brônsted (H2SO4, H F, etc.).

Depuis une dizaine d'années, on a proposé de mettre en oeuvre, les zéolithes, comme catalyseurs d'acylation. Ainsi, on a décrit dans EP-A-0279322, la réaction en phase vapeur, d'un composé aromatique (vératrole) avec un dérivé d'acide carboxylique, en présence d'une zéolithe sous forme H telle que mordénite, faujasite et ZSM-5.

Il est également décrit dans US-A 4 960 943, un procédé d'acylation notamment de l'an isole, en présence de zéolithes ayant une taille de pores d'au moins 5 Angstrόms et qui répondent à la formule suivante M- z [mMe ¹ 02. nMe202-- H θ] dans laquelle M est un cation échangeable, z est la valence du cation et Me ¹ et Me ² représentent les éléments du squelette anionique, n/m est un nombre entre 1-3000, de préférence, 1-2000 et q représente l'eau adsorbée. Le développement à l'échelle industrielle des zéolithes se trouve limité par le fait que les zéolithes se désactivent relativement rapidement En effet, la désactivation est attribuée, sans doute à l'empoisonnement du catalyseur par les produits organiques lourds formés au cours de la réaction, ce qui provoque une

baisse du taux de conversion du substrat de départ entraînant ainsi une chute de la productivité.

Il se pose alors le problème de la réactivation du catalyseur qui implique souvent une procédure de régénération lourde, à haute température (température supérieure ou égale à 500°C) nécessitant un équipement spécifique.

Le but de l'invention est de fournir un procédé permettant d'obvier aux inconvénients précités.

La présente invention a précisément pour objet un procédé facilitant la régénération d'un catalyseur à base d'une zéolithe utilisé dans une réaction d'acylation caractérisé par le fait que l'on modifie la zéolithe par ajout d'une quantité efficace d'au moins un élément métallique M choisi parmi les éléments du groupe 8 de la classification périodique des éléments.

On a trouvé que le fait de doper la zéolithe par un élément de transition du groupe 8 améliore la régénération du catalyseur qui peut être faite, préférentiel lement, par une simple oxydation à l'air, à une température peu élevée.

Dans une variante préférée de l'invention, le procédé consiste à choisir parmi les métaux du groupe 8, plus particulièrement ceux de la mine du platine. On désigne communément par "mine du platine" l'ensemble des six métaux suivants : le ruthénium, le rhodium, le palladium, l'osmium, l'iridium, le platine.

On a constaté, de façon inattendue, que le fait de modifier la zéolithe par un élément de la mine du platine symbolisé par M ₁ conduisait non seulement à une régénération aisée du catalyseur, mais aussi permettait d'obtenir au niveau de la réaction d'acylation d'un éther aromatique, un bon rendement réactionnel et une excellente sélectivité de la réaction.

Les zéolithes ainsi modifiées constituent d'excellents catalyseurs d'acylation d'un éther aromatique. L'invention réside donc également en un procédé d'acylation d'un éther aromatique suivie préférentiellement par une étape de régénération du catalyseur.

Selon une variante préférée du procédé de l'invention, on effectue d'abord l'acylation de l'éther aromatique en le faisant réagir avec un agent d'acylation, en présence d'une quantité efficace d'une zéolithe modifiée par au moins un élément de la mine du platine M ₁ tel que défini, puis on procède après réaction, à la régénération du catalyseur, en le traitant thermiquement, par un gaz contenant de l'oxygène moléculaire.

Ce mode de mise en oeuvre préférentiel du procédé de l'invention permet non seulement d'avoir de bonnes performances au niveau de la réaction

d'acylation mais il est également possible de régénérer très facilement le catalyseur.

Conformément au procédé de l'invention, on modifie la zéolithe utilisée comme catalyseur dans une réaction d'acylation, par un élément métallique choisi parmi les éléments du groupe 8 de la Classification périodique des éléments.

Pour la définition des éléments, on se réfère ci-après à la Classification périodique des éléments publiée dans le Bulletin de la Société Chimique de France, n°1 (1966).

Il s'agit plus particulièrement du fer, du nickel, du ruthénium, du rhodium, du palladium, de l'osmium, de l'iridium, du platine.

On peut également utiliser un mélange desdits éléments. Comme éléments métalliques mis en oeuvre préférentiellement, on peut citer le palladium ou le platine.

La teneur de la zéolithe en élément métallique M est généralement telle que le pourcentage pondéral du métal par rapport à la zéolithe soit compris entre 0,1 % et 25 %, de préférence entre 3 et 15%.

L'élément métallique M est introduit dans la zéolithe par un échange cationique.

Par "zéolithe", on entend un tectosilicate cristallisé d'origine naturelle ou synthétique dont les cristaux résultent de l'assemblage tridimensionnel d'unités tétraédriques de SiC-4 et TO4 : T représentant un élément trivalent tel que aluminium, gallium, bore, fer, de préférence, l'aluminium. Les zéolithes de type alumiπosilicate sont les plus communes.

Les zéolithes présentent au sein du réseau cristallin, un système de cavités reliées entre elles par des canaux d'un diamètre bien défini que l'on appelle les pores.

Les zéolithes peuvent présenter un réseau de canaux monodimensionnel, bidimensionnel ou tridimensionnel.

Dans le procédé de l'invention, on peut faire appel à une zéolithe naturelle ou synthétique.

Comme exemples de zéolithes naturelles susceptibles d'être utilisées, on peut citer, par exemple : la chabazite, la ciinoptilolite, l'érionite, la phillipsite, l'offrétite.

Conviennent tout à fait bien à la mise en oeuvre de l'invention, les zéolithes synthétiques.

Comme exemples de zéolithes synthétiques à réseau monodimensionnel, on peut citer entre autres, la zéolithe ZSM-4, la zéolithe L, la zéolithe ZSM-12, la zéolithe ZSM-22, la zéolithe ZSM-23, la zéolithe ZSM-48.

A titre d'exemples de zéolithes à réseau bidimensionnel mises en oeuvre préférentiellement, on peut mentionner la zéolithe β, la mordénite, la ferrierite.

En ce qui concerne les zéolithes à réseau tridimensionnel, on peut nommer plus particulièrement, la zéolithe Y, la zéolithe X, la zéolithe ZSM-5, la zéolithe ZSM-11, lOffrétite.

On fait appel préférentiellement aux zéolithes synthétiques et plus particulièrement aux zéolithes qui sont sous les formes suivantes :

- la mazzite de rapport molaire Si/Ai de 3,4,

- la zéolithe L de rapport molaire Si/Ai de 1 ,5 à 3,5,

- la mordénite de rapport molaire Si/Ai de 5 à 15,

- la ferrierite de rapport molaire Si/Ai de 3 à 10, - l'offrétite de rapport molaire Si/Ai de 4 à 8,5.

- les zéolithes β de rapport molaire Si/Ai supérieur à 8, de préférence, compris entre 10 et 35, et encore plus préférentiellement entre 12 et 35,

- les zéolithes Y en particulier les zéolithes obtenues après traitement de désalumination (par exemple hydrotraitement, lavage à l'aide d'acide chlorhydrique ou traitement par SiCl4) et l'on peut citer plus particulièrement les zéolithes US-Y de rapport molaire Si/Ai supérieur à 3, de préférence compris entre 6 et 60 ;

- la zéolithe X de type faujasite de rapport molaire Si/Ai de 0,7 à 1 ,5,

- les zéolithes ZSM-5 ou silicalite d'aluminium de rapport molaire Si/Ai de 10 à 500,

- la zéolithe ZSM-11 de rapport molaire Si/Ai de 5 à 30.

Parmi toutes ces zéolithes, on fait appel préférentiellement dans le procédé de l'invention aux zéolithes β et Y.

Les zéolithes mises en oeuvre dans le procédé de l'invention, sont des produits connus décrits dans la littérature [cf. Atlas of zeolites structure types by W. M. Meier and D. H. Oison published by the Structure Commission of the International Zeolite Association (1978)].

On peut faire appel aux zéolithes disponibles dans le commerce ou bien les synthétiser selon les procédés décrits dans la littérature. On peut se référer à l'Atlas précité, et plus particulièrement, pour la préparation :

- de la zéolithe L à la publication de Barrer R. M. et al, Z. Kristallogr., 128. pp. 352 (1969)

- de la zéolithe ZSM-12, au brevet US 3 832449 et à l'article LaPierre et al, Zeolites 5. pp. 346 (1985),

- de la zéolithe ZSM-22, à la publication Kokotailo G.T. et al, Zeolites 5, pp. 349 (1985), - de la zéolithe ZSM-23, au brevet US 4076 842 et à l'article Rohrman A. C. et al, Zeolites 5, pp. 352 (1985),

- de la zéolithe ZSM-48, aux travaux de Schlenker J. L et al, Zeolites 5, pp. 355 (1985),

- de la zéolithe β, au brevet US 3 308 069 et à l'article Caullet P. et al, Zeolites 12, pp. 240 (1992),

- de la mordénite, aux travaux de Itabashi et al, Zeolites £, pp. 30 (1986),

- des zéolithes X et Y respectivement aux brevets US 2 882 244 et US 3 130 007,

- de la zéolithe ZSM-5, au brevet US 3 702 886 et à l'article Shiralkar V. P. et al, Zeolites â, pp. 363 (1989),

- de la zéolithe ZSM-11, aux travaux de Harrison I. D. et al, Zeolites Z, pp. 21 (1987).

Les zéolithes peuvent être utilisées sous différentes formes dans le procédé de l'invention : poudre, produits mis en forme tels que granulés (par exemple, cyclindres ou billes), pastilles, monolithes (blocs en forme de nids d'abeilles) qui sont obtenus par extrusion, moulage, compactage ou tout autre type de procédé connu. En pratique, sur le plan industriel, ce sont les formes de granulés, de billes ou de monolithes qui présentent le plus d'avantages tant sur le plan de l'efficacité que sur le plan de commodité de mise en oeuvre. L'invention n'exclut pas la présence de liants utilisés lors de la mise en forme de la zéolithe, par exemple des alumines ou des argiles.

Quelle que soit la zéolithe choisie, on fait un traitement si nécessaire qui la rend acide.

A cet effet, on fait appel aux traitements classiques. Ainsi, on peut échanger les cations alcalins en soumettant la zéolithe à un traitement réalisé avec de l'ammoniaque conduisant ainsi à un échange du cation alcalin par un ion ammonium puis à calciner la zéolithe échangée afin de décomposer thermiquement le cation ammonium et le remplacer par un ion H ⁺ . La quantité d'ammoniaque à mettre en oeuvre est au moins égale à la quantité nécessaire pour échanger tous les cations alcalins en ions NH4+.

On met donc au moins en jeu de 10"5 à 5.10 ^* 3 mole d'ammoniaque par gramme de zéolithe.

La réaction d'échange du cation échangeable par NH4+ est effectuée à une température qui se situe entre la température ambiante et la température de reflux du milieu réactionnel. L'opération dure quelques heures et peut être répétée. La zéolithe peut être également acidifiée en soumettant celle-ci à un traitement acide classique. Ce traitement peut être effectué par addition d'un acide tel que notamment l'acide chlorhydrique, l'acide sulfurique, l'acide nitrique, l'acide perchlorique, l'acide phosphorique et l'acide trifluorométhanesulfonique.

Selon un mode préférentiel de mise en oeuvre, la zéolithe est acidifiée par passage d'un volume d'acide présentant une normalité comprise entre 0,1 et 2 N par gramme de zéolithe comprise entre 10 ml/g et 100ml/g. Ce passage peut être réalisé en une seule étape ou de préférence en plusieurs étapes successives.

Pour préparer les catalyseurs intervenant dans le procédé de l'invention, on peut recourir aux techniques classiques, connues en elles-mêmes, de préparation de catalyseurs métalliques supportés. On peut se référer, notamment, pour la préparation des différents catalyseurs à l'ouvrage : [J. F. LEPAGE "Catalyse de contact", conception, préparation et mise en oeuvre des catalyseurs industriels, Edition Technip (1978)].

Un mode de préparation des catalyseurs de l'invention consiste à déposer le ou les éléments M sur la zéolithe, en précipitant les composés de manière en soi connue et en soumettant la masse de contact ainsi obtenue à un séchage et une calcination.

D'autres modes de préparation sont également possibles, en particulier un mode de fabrication desdits catalyseurs consiste à réaliser l'imprégnation de la zéolithe avec une solution d'imprégnation comprenant au moins un composé approprié des éléments métalliques choisis, dans un solvant volatil, de préférence l'eau, puis à sécher et calciner la masse de contact ainsi obtenue.

La zéolithe peut être chimiquement modifiée par imprégnation à sec ou voie humide. Ainsi, un mode de préparation consiste à effectuer l'imprégnation à sec de la zéolithe, à l'aide d'une solution d'au moins un composé d'un élément métallique du groupe 8.

L'imprégnation est réalisée à sec c'est-à-dire que le volume total de solution utilisée est approximativement égal au volume poreux total présenté par la zéolithe. On sèche et calcine le produit obtenu.

Plus précisément, l'imprégnation à sec consiste à ajouter à une masse m-j d'une poudre du produit à imprégner un volume V d'une solution aqueuse d'un ou des sels de cations ou d'anions à fixer sur la surface du solide. Le volume V de

solution est choisie tel que V/m-j soit égal au volume poreux à l'eau du solide à imprégner.

La concentration C en cations ou anions de la solution imprégnante est choisie telle que le rapport CVM2 m-| soit égal au pourcentage en poids choisi d'espèce imprégnante fixée sur la surface du produit à imprégner (avec M2 = masse molaire de l'espèce imprégnante). On procède goutte à goutte à l'ajout de la solution de manière à obtenir une adsorption homogène.

Le produit peut ensuite être laissé au repos pendant un temps variable à température ambiante. Le produit est ensuite séché suivant les techniques classiques connues de l'Homme du Métier. Le séchage est généralement conduit à la pression atmosphérique ou sous pression réduite ou lyophilisation. Il peut être également calciné.

L'imprégnation voie humide se fait en dispersant la zéolithe, dans une solution aqueuse de sels de cations et/ou d'anions à fixer sur la surface du solide.

Cette solution peut présenter une concentration variant de 10 ^* 3 M à 10 M en l'espèce imprégnante.

Le pH de la solution pourra être avantageusement ajusté à une valeur au moins égale à celle du point isoélectrique du produit à modifier pour fixer préférentiellement les cations (cas usuel) ; toutefois, cette condition n'est pas impérative. Il est possible, au-dessous de ce point isoéiectrique, de fixer correctement les cations lorsque les anions associés ont un caractère très "covalent".

La température de la solution peut varier de l'ambiante à 100°C. La dispersion est agitée vigoureusement, pendant un temps variable.

Le produit est ensuite filtré et éventuellement lavé.

Selon les deux variantes telles que précédemment décrites, on obtient une zéolithe sur laquelle est déposée au moins un élément métallique M.

Le dépôt sur la zéolithe de plusieurs éléments métalliques peut bien entendu être réalisé successivement mais de de préférence, simultanément.

Dans les étapes suivantes, la zéolithe modifiée est soumise à une opération de séchage conduite avantageusement à une température variant de 50°C à 200°C, pendant une durée allant de préférence, de 2 à 12 heures.

En ce qui concerne l'opération de calcination, celle-ci est conduite à une température comprise entre 200°C et 700°C, de préférence entre 400°C et 600°C, pendant une durée variant de 1 à 15 heures, de préférence de 2 à 6 heures.

La nature des composés apportant les différents éléments utilisés pour la préparation des catalyseurs de l'invention n'est pas critique.

Les éléments métalliques M peuvent être apportés sous forme d'un métal ou sous forme d'un dérivé inorganique tel qu'un oxyde ou un hydroxyde. Il est possible de faire appel à un sel minéral de préférence, nitrate, sulfate, oxysulfate, halogénure, oxyhalogénure, silicate, carbonate, ou à un dérivé organique de préférence, cyanure, oxalate, acétylacétonate ; alcoolate et encore plus préférentiellement méthylate ou éthylate ; carboxylate et encore plus préférentiellement acétate. Peuvent être également mis en oeuvre des complexes, notamment chlorés ou cyanés de métaux M et/ou de métaux alcalins, de préférence sodium, potassium ou d'ammonium

A titre d'exemples de composés susceptibles d'être mis en oeuvre pour la préparation des catalyseurs de l'invention, on peut citer notamment : - pour le fer: . le bromure de fer (II)

. le bromure de fer (III)

. le chlorure de fer (II) anhydre ou hydraté

. le chlorure de fer (III) anhydre ou hydraté

. l'iodure de fer (II) . l'iodure de fer (III)

. le fluorure de fer (II)

. le fluorue de fer (III)

. l'hydroxyde de fer (II)

. le carbonate de fer (II) anhydre ou hydraté . le nitrate de fer (II)

. le nitrate de fer (III)

. le sulfate de fer (II) anhydre ou hydraté

. le sulfate de fer (III) anhydre ou hydraté

. l'hydroxysulfate de de fer (III) . l'oxyde de fer (II) anhydre ou hydraté

. l'oxyde de fer (III) anhydre ou hydraté

. l'orthophosphate de fer (II)

. l'orthophosphate de fer (III)

. l'oxalate de fer (III) . l'acétate de fer (II)

. l'acétate basique de fer (III)

. le citrate de fer (II)

. le citrate de fer (III)

. l'acétylacétonate de fer (III) . le chlorure d'hexamine de fer (II)

- pour le nickel :

. le bromure de nickel (II) . le chlorure de nickel (II)

. l'iodure de nickel (II)

. le carbonate de nickel (II)

. le carbonate basique de nickel (II)

. le cyanure de nickel (II) . le nitrate de nickel (II) hydraté

. le sulfate de nickel (II) anhydre ou hydraté

. l'oxyde de nickel (II)

. l'hydroxyde de nickel (II)

. l'acétate de nickel (II) . le nitrate de tétramine de nickel (II)

. le nitrate d'hexamine de nickel (II)

. le chlorure de tétramine de nickel (II)

. le chlorure d'hexamine de nickel (II)

- pour le ruthénium : . le chlorure de ruthénium (III)

. le chlorure de ruthénium (IV)

. le pentafluorure de ruthénium

. l'hydroxyde de ruthénium (III)

. l'oxyde de ruthénium (II) . l'oxyde de ruthénium (IV)

. l'oxychlorure de ruthénium ammoniaque Ru2(OH)2Cl4, 7NH3, 5H2O

. l'acétate de ruthénium

- pour le palladium :

. le bromure de palladium (II) . le chlorure de palladium (II)

. l'iodure de palladium (II)

. le cyanure de palladium (II)

. le nitrate de palladium (II) hydraté

. le sulfate de palladium (II) dihydraté . le monoxyde de palladium (II) hydraté ou non

. le dioxyde de palladium (IV) hydraté ou non

. l'acétate de palladium (II)

. l'acétylacétonate de palladium (II)

. le tétrachloropalladate(ll) d'ammonium

. l'hexachloropalladate (IV) de potassium

. le nitrate de tétramine de palladium (II)

. le dichlorobis(acétonitrile) de palladium (II) . le dichlorobis(benzonitrile) de palladium (II)

. le dichiorod ,5-cyclooctadiène) palladium (II)

. le dichlorodiamine palladium (II) - pour le platine :

. le bromure de platine (II) . le chlorure de platine (II)

. le chlorure de platine (IV)

. l'iodure de platine (II)

. l'hydroxyde de platine (II)

. l'hydroxyde de platine (II) hydraté . le monoxyde de platine (II) hydraté ou non

. le dioxyde de platine (IV) hydraté ou non

. le cyanure de platine (II)

. l'acétylacétonate de platine (II)

. le bis(oxalato)platinate (II) de potassium . le tétrachloroplatinate (II) d'ammonium

. l'hexachloroplatinate (IV) d'ammonium

. le tétrachloroplatinate (IV) de sodium hydraté

. l'hexachloroplatinate (IV) de sodium hexahydraté

. l'hexachloroplatinate (IV) de potassium . l'hexacyanoplatinate (IV) de potassium

. le chlorure de tétramine de platine (II) hydraté

. l'hydroxyde de tétramine de platine (II) hydraté

. le dichlorodiamine de platine (II)

. le tétrachlorodiamine de platine (IV) . le dibromod ,5-cyclooctadiène) platine (II)

. le dichiorod ,5-cyclooctadiène) platine (II)

. le dichlorobis(benzonitrile) de platine (II)

. le dichlorobis(pyridine) platine (II)

. l'acide chloroplatinique hexahydraté . le chlorure de bis(éthylènediamine) de platine (II)

- pour le rhodium :

. le bromure de rhodium (III)

. le chlorure de rhodium (III) anhydre

. le chlorure de rhodium (III) hydraté

. l'iodure de rhodium (III)

. le nitrate de rhodium (III)

. le dioxyde de rhodium (IV) hydraté ou non . le sesquioxyde de rhodium (III) hydraté ou non

. l'acétate de rhodium (II) dimère

. l'acétylacétonate de rhodium (III)

. l'hexachlororhodate (III) de sodium hydraté

. l'hexachlororhodate (III) d'ammonium . l'acétylacétonatobis(éthylène) de rhodium (I)

. l'hexanitritorhodate (III) de potassium - pour l'osmium :

. le chlorure d'osmium (II)

. le chlorure d'osmium (III) . le chlorure d'osmium (IV)

. l'iodure d'osmium (IV)

. l'oxyde d'osmium (II)

. l'oxyde d'osmium (III)

. l'oxyde d'osmium (IV) - pour l'iridium :

. le bromure d'iridium (III)

. le bromure d'iridium (IV)

. le chlorure d'iridium (II)

. le chlorure d'iridium (III) . le chlorure d'iridium (IV)

. l'iodure d'iridium (III)

. l'iodure d'iridium (IV)

. le nitrate d'iridium (II) hydraté

. le sulfate d'iridium (III) hydraté . le dioxyde d'iridium (IV) hydraté ou non

. le sesquioxyde d'iridium (III) hydraté ou non

. l'acétate d'iridium (II)

. le nitrate d'hexamine d'iridium (III)

. le chlorure d'hexamine d'iridium (III) Le catalyseur obtenu consistant donc en une zéolithe modifiée et mis en oeuvre comme catalyseur d'acylation, est très facilement régénérée, en fin de réaction.

Par "réaction d'acylation", on entend une réaction bien connue de l'Homme du Métier qui consiste à faire réagir un substrat, de préférence, aromatique avec un agent d'acylation : la réaction pouvant être conduite en phase vapeur ou liquide. Après élimination si nécessaire de la phase liquide, on envoie sur le catalyseur un flux gazeux chaud d'oxygène moléculaire ou d'un gaz en contenant.

Ce gaz peut être de l'oxygène pur ou de l'oxygène dilué avec un gaz inerte, par exemple l'azote ou un gaz rare, de préférence, l'argon. On fait appel préférentiellement à l'air.

Le débit du gaz est, par exemple, de 0,1 à 50 litres/heure.

La température du flux gazeux est avantageusement inférieure à 350°C, et est comprise de préférence entre 100°C et 250°C.

La durée du traitement peut varier largement, par exemple, entre 1 et 20 heures.

En fin de réaction, on récupère un catalyseur qui a repris toute son activité cataiytique initiale.

On note donc que la régénération est effectuée à basse température contrairement à ce qui est fait habituellement avec une simple zéolithe. Une illustration de la régénération d'un catalyseur zéolithique modifié est donné dans la réaction d'acylation d'un éther aromatique qui suit.

Par ailleurs, on a trouvé que la zéolithe dopée par un élément de la mine du platine était un très bon catalyseur de la réaction d'acylation d'un éther aromatique.

Un autre objet de la présente invention est un procédé d'acylation d'un éther aromatique qui consiste à faire réagir ledit éther aromatique avec un agent d'acylation, en présence d'un catalyseur, puis à récupérer le produit formé, ledit procédé étant caractérisé par le fait que l'on conduit la réaction d'acylation en présence d'une quantité efficace d'une zéolithe modifiée par au moins un élément de la mine du platine M-|.

Selon une variante préférée du procédé de l'invention, on effectue d'abord l'acylation de l'éther aromatique en le faisant réagir avec un agent d'acylation, en présence d'une zéolithe modifiée par un élément métallique Mi tel que défini, puis on procède après réaction, à la régénération du catalyseur, en traitant thermiquement, ladite zéolithe par un gaz contenant de l'oxygène moléculaire.

Dans l'exposé qui suit de la présente invention, on entend "par éther aromatique", un composé aromatique dont un atome d'hydrogène directement lié au noyau aromatique est remplacé par un groupe éther et par "composé aromatique", la notion classique d'aromaticité telle que définie dans la littérature, notamment par Jerry MARCH, Advanced Organic Chemistry, 4 ^èmθ édition, John Wiley and Sons, 1992, pp. 40 et suivantes.

Plus précisément, la présente invention a pour objet un procédé d'acylation d'un éther aromatique de formule générale (I) :

OR'

dans laquelle :

- A symbolise le reste d'un cycle formant tout ou partie d'un système carbocyclique aromatique, monocyclique ou polycyclique, système comprenant au moins un groupe OR' : ledit reste cyclique pouvant porter un ou plusieurs substituants, - R représente un ou plusieurs substituants, identiques ou différents,

- R' représente un radical hydrocarboné ayant de 1 à 24 atomes de carbone, qui peut être un radical aliphatique acyclique saturé ou insaturé, linéaire ou ramifié ; un radical cycloaliphatique saturé, insaturé ou aromatique, monocyclique ou polycyclique ; un radical aliphatique saturé ou insaturé, linéaire ou ramifié, porteur d'un substituant cyclique,

- n est un nombre inférieur ou égal à 4.

Dans le présent texte, on désigne, de manière simplifiée, par "groupes alkoxy", les groupes du type R'-O- dans lesquels R' a la signification donnée précédemment. R' représente donc aussi bien un radical aliphatique acyclique ou cycloaliphatique, saturé, insaturé ou aromatique qu'un radical aliphatique saturé ou insaturé porteur d'un substituant cyclique.

L'éther aromatique qui intervient dans le procédé de l'invention répond à la formule (I) dans laquelle R' représente un radical aliphatique acyclique, saturé ou insaturé, linéaire ou ramifié. Plus préférentiellement, R' représente un radical alkyle linéaire ou ramifié ayant de 1 à 12 atomes de carbone, de préférence de 1 à 6 atomes de carbone : la chaîne hydrocarbonée pouvant être éventuellement interrompue par un hétéroatome (par exemple, l'oxygène), par un groupe fonctionnel (par exemple -CO-) et/ou porteuse d'un substituant (par exemple, un halogène, un groupe carboxylique).

Le radical aliphatique acyclique, saturé ou insaturé, linéaire ou ramifié peut être éventuellement porteur d'un substituant cyclique. Par cycle, on entend de préférence, un cycle carbocyclique saturé, insaturé ou aromatique, de préférence cycloaliphatique ou aromatique notamment cycloaliphatique comprenant 6 atomes de carbone dans le cycle ou benzénique.

Le radical aliphatique acyclique peut être relié au cycle par un lien valentiel, un hétéroatome ou un groupe fonctionnel et des exemples sont donnés ci- dessus.

Le cycle peut être éventuellement substitué et à titre d'exemples de substituants cycliques, on peut envisager, entre autres, les substituants tels que R dont la signification est précisée pour la formule (la).

R' peut représenter également un radical carbocyclique saturé ou comprenant 1 ou 2 insaturations dans le cycle, ayant généralement de 3 à 8 atomes de carbone, de préférence, 6 atomes de carbone dans le cycle ; ledit cycle pouvant être substitué avec des substituants tels que R.

R' peut représenter également un radical carbocyclique aromatique, de préférence monocyclique ayant généralement au moins 4 atomes de carbone, de préférence, 6 atomes de carbone dans le cycle ; ledit cycle pouvant être substitué avec des substituants tels que R. Le procédé de l'invention s'applique tout particulièrement aux éthers aromatiques de formule (I) dans laquelle R' représente un radical alkyle linéaire ou ramifié ayant de 1 à 4 atomes de carbone ou un radical phényle.

Comme exemples de radicaux R' préférés selon l'invention, on peut citer les radicaux méthyle, éthyle, propyle, isopropyle, butyle, isobutyle, sec-butyle, tert- butyle ou phényle.

Dans la formule générale (I) des éthers aromatiques, le reste A peut représenter le reste d'un composé carbocyclique aromatique, monocyclique ayant au moins 4 atomes de carbone et de préférence 6 atomes de carbone ou le reste d'un composé carbocyclique polycyclique qui peut être constitué par au moins 2 carbocycles aromatiques et formant entre eux des systèmes ortho- ou ortho- et péricondensés ou par au moins 2 carbocycles dont au moins l'un d'entre eux est aromatique et formant entre eux des systèmes ortho- ou ortho- et péricondensés.

Le reste A peut porter un ou plusieurs substituants sur le noyau aromatique. Des exemples de substituants R sont donnés ci-après mais cette liste ne présente pas de caractère limitatif. N'importe quel substituant peut être présent sur le cycle dans la mesure où il n'interfère pas au niveau du produit désiré.

Le reste A pouvant entre autres porter plusieurs groupes alkoxy, il est possible selon le procédé de l'invention d'acyler des composés polyalkoxylés.

Le procédé de l'invention s'applique plus particulièrement, aux éthers aromatiques de formule (la) :

dans laquelle :

- n est un nombre inférieur ou égal à 4, de préférence égal à 0, 1 ou 2,

- le radical R' représente un radical alkyle, linéaire ou ramifié, ayant de 1 à 6 atomes de carbone, de préférence de 1 à 4 atomes de carbone, tel que méthyle, éthyle, propyle, isopropyle, butyle, isobutyle, sec-butyle, tert-butyle ou phényle,

- le ou les radicaux R représentent l'un des atomes ou groupes suivants :

. un atome d'hydrogène,

. un radical alkyle, linéaire ou ramifié, ayant de 1 à 6 atomes de carbone, de préférence de 1 à 4 atomes de carbone, tel que méthyle, éthyle, propyle, isopropyle, butyle, isobutyle, sec-butyle, tert-butyle,

. un radical alkoxy linéaire ou ramifié ayant de 1 à 6 atomes de carbone, de préférence de 1 à 4 atomes de carbone tel que les radicaux méthoxy, éthoxy, propoxy, isopropoxy, butoxy, isobutoxy, sec-butoxy, tert-butoxy, . un atome d'halogène, de préférence un atome de fluor, chlore ou brome, un radical trifluorométhyle.

- les radicaux R' et R et les 2 atomes successifs du cycle benzénique peuvent former entre eux, un cycle ayant de 5 à 7 atomes, comprenant éventuellement un autre hétéroatome.

Lorsque n est supérieur ou égal à 1 , les radicaux R' et R et les 2 atomes successifs du cycle benzénique peuvent être liés entre eux par un radical alkylène, aicénylène ou alcénylidène ayant de 2 à 4 atomes de carbone pour former un hétérocycle saturé, insaturé ou aromatique ayant de 5 à 7 atomes de carbone. Un ou plusieurs atomes de carbone peuvent être remplacés par un autre hétéroatome, de préférence l'oxygène. Ainsi, les radicaux R' et R peuvent représenter un radical méthylène dioxy ou éthylène dioxy.

Le procédé de l'invention s'applique plus particulièrement aux éthers aromatiques de formule (la) dans laquelle n est égal à 1 , les radicaux R et R' représentant tous deux, des radicaux alkoxy, identiques ou différents.

A titre illustratif de composés répondant à la formule (I), on peut mentionner plus particulièrement :

- des monoéthers tels que l'anisole, l'éthoxybenzène (phénétole), le butoxybenzène, l'isobutoxybenzène, le 2-chloroanisole, le 3-chloroanisole, le 2- bromoanisole, le 3-bromoan isole, le 2-méthylan isole, le 3-méthylanisole, le 2- éthylanisole, le 3-éthylanisole, le 2-isopropylanisole, le 3-isopropylan isole, le 2- propylanisole, le 3-propylanisole, le 2-allylanisole, le 2-butyianisole, le 3- butylanisole, le 2-benzylanisole, le 2-cyclohexylanisole, le 1-bromo 2- éthoxybenzène, le 1-bromo 3-éthoxybenzène, le 1 -chloro 2-éthoxybenzène, le 1- chloro 3-éthoxybenzène, le 1 -éthoxy 2-éthylbenzène, le 1 -éthoxy 3-éthylbenzène, le 2,3-diméthylanisole, le 2,5-diméthylanisole, - des diéthers comme le vératrole, le 1 ,3-diméthoxybenzène, le 1 ,2-diéthoxy- benzène, le 1 ,3-diéthoxybenzène, le 1 ,2-dipropoxybenzène, le 1 ,3-dipropoxy- benzène, le 1 ,2-méthylènedioxybenzène, le 1 ,2-éthylènedioxybenzène,

- des triéthers comme le 1 ,2,3-triméthoxybenzène, le 1 ,3,5-triméthoxybenzène, le 1 ,3,5-triéthoxybenzène. Les composés auxquels s'applique de manière plus particulièrement intéressante le procédé selon l'invention sont l'anisole et le vératrole.

Pour ce qui est du réactif d'acylation, il répond plus particulièrement à la formule (II) :

° (II) dans laquelle :

- R représente :

. un radical aliphatique saturé ou insaturé, linéaire ou ramifié ayant de 1 à 24 atomes de carbone ; un radical cycloaliphatique, saturé, insaturé ou aromatique, monocyclique ou polycyclique, ayant de 3 à 8 atomes de carbone ; un radical aliphatique saturé ou insaturé, linéaire ou ramifié, porteur d'un substituant cyclique,

- X' représente :

. un atome d'halogène, de préférence un atome de chlore ou de brome,

. un groupe hydroxyle, . un radical -O-CO-R2 avec R2, identique ou différent de R^, ayant la même signification que R^ : Ri et R2 pouvant former ensemble un radical divalent aliphatique saturé ou insaturé, linéaire ou ramifié, ayant au moins 2 atomes de carbone.

Par substituant cyclique, on se réfère à ce qui est décrit précédemment. Plus préférentiellement, Ri représente un radical alkyle linéaire ou ramifié ayant de 1 à 12 atomes de carbone, de préférence de 1 à 6 atomes de carbone : la chaîne hydrocarbonée pouvant être éventuellement interrompue par un

hétéroatome (par exemple, l'oxygène), par un groupe fonctionnel (par exemple - CO-) et/ou porteuse d'un substituant (par exemple, un halogène ou un groupe CF ₃ ).

R- _\ représente de préférence un radical alkyle ayant de 1 à 4 atomes de carbone, tel que méthyle, éthyle, propyle, isopropyle, butyle, isobutyle, sec- butyle, tert-butyle.

Le radical Ri représente également d'une manière préférentielle un radical phényle qui peut être éventuellement substitué. N'importe quel substituant peut être présent sur le cycle dans la mesure où il n'interfère pas au niveau du produit souhaité.

Comme exemples plus particuliers de substituants, on peut citer, notamment :

. un radical alkyle, linéaire ou ramifié, ayant de 1 à 6 atomes de carbone, de préférence de 1 à 4 atomes de carbone, tel que méthyle, éthyle, propyle, isopropyle, butyle, isobutyle, sec-butyle, tert-butyle,

. un radical alkoxy linéaire ou ramifié ayant de 1 à 6 atomes de carbone, de préférence de 1 à 4 atomes de carbone tel que les radicaux méthoxy, éthoxy, propoxy, isopropoxy, butoxy, isobutoxy, sec-butoxy, tert-butoxy,

. un groupe hydroxyle, . un atome d'halogène, de préférence un atome de fluor, chlore ou brome.

Les agents d'acylation préférés sont les anhydrides d'acides. Ils répondent plus particulièrement à la formule (II) dans laquelle Ri et R2 sont identiques et représentent un radical alkyle ayant de 1 à 4 atomes de carbone.

Lorsque l'agent d'acylation est un halogénure d'acide, il répond préférentiellement à la formule (II) dans laquelle X' représente un atome de chlore et R ₁ représente un radical méthyle ou éthyle.

A titre illustratif d'agents d'acylation répondant à la formule (II), on peut citer plus particulièrement :

- l'anhydride acétique, - l'anhydride propanoïque,

- l'anhydride isobutyrique,

- l'anhydride trifluoroacétique,

- l'anhydride benzoïque.

- le chlorure d'acétyle, - le chlorure de monochloroacétyle,

- le chlorure de dichior oacétyie,

- le chlorure de propanoyle,

- le chlorure d'isobutanoyle,

- le chlorure de pivaloyle,

- le chlorure de stéaroyle,

- le chlorure de crotonyie,

- le chlorure de benzoyle, - les chlorures de chlorobenzoyle,

- le chlorure de p-nitrobenzoyle

- les chlorures de méthoxybenzoyle,

- les chlorures de naphtoyle,

- l'acide acétique. Conformément à l'invention, la réaction d'acylation est conduite avantageusement en phase liquide comprenant l'éther aromatique et l'agent d'acylation, en présence du catalyseur.

L'un des réactifs de départ peut servir de solvant réactionnel mais il est également possible de faire appel à un solvant organique. Comme exemples de solvants convenant à la présente invention, on peut citer en particulier les hydrocarbures aliphatiques ou aromatiques, halogènes ou non, les éther-oxydes aliphatiques, cycloaliphatiques ou aromatiques.

A titre d'exemples d'hydrocarbures aliphatiques, on peut citer plus particulièrement les paraffines tels que notamment, l'hexane, l'heptane, l'octane, le nonane, le décane, le undécane, le dodécane, le tétradécane ou le cyclohexane, et le naphtalène et les hydrocarbures aromatiques et plus particulièrement les hydrocarbures aromatiques comme notamment le benzène, le toluène, les xylènes, le cumène, les coupes pétrolières constituées de mélange d'alkylbenzènes notamment les coupes de type Solvesso®. En ce qui concerne les hydrocarbures halogènes aliphatiques ou aromatiques, on peut mentionner plus particulièrement, les hydrocarbures perchlorés tels que notamment le tétrachloroôthylène, l'hexachloroéthane ; les hydrocarbures partiellement chlorés tels que le dichlorométhane, le chloroforme, le 1 ,2-dichloroéthane, le 1,1,1-trichloroéthane, le 1,1,2,2-tétrachloroéthane, le pentachloroéthane, le trichloroéthylène, le 1-chlorobutane, le 1,2- dichlorobutane ; le monochlorobenzène, le 1 ,2-dichlorobenzène, le 1 ,3- dichlorobenzène, le 1 ,4-dichlorobenzène, le 1 ,2,4-trichlorobenzène ou des mélanges de différents chlorobenzènes ; le bromoforme, le bromoéthane ou le 1 ,2-dibromoéthane ; le monobromobenzène ou des mélanges de monobromobenzène avec un ou plusieurs dibromobenzènes ; le 1- bromonaphtalène.

On peut utiliser également à titre de solvants organiques, les éther-oxydes aliphatiques, cycloaliphatiques ou aromatiques et, plus particulièrement, l'oxyde

de diéthyle, l'oxyde de dipropyle, l'oxyde de diisopropyle, l'oxyde de dibutyle, le méthyltertiobutyléther, l'oxyde de dipentyle, l'oxyde de diisopentyle, le diméthyléther de l'éthylèneglycol (ou 1 ,2-diméthoxyéthane), le diméthyléther du diéthylèneglycol (ou 1 ,5-diméthoxy 3-oxapentane) ; l'oxyde de benzyle ; le dioxane, le tétrahydrofuranne (THF).

On peut faire appel à des solvants aprotiques polaires tels que les composés nitrés comme par exemple, le nitrométhane, le nitroéthane, le 1- nitropropane, le 2-nitropropane ou leurs mélanges, le nitrobenzène ; les nitriles alphatiques ou aromatiques comme l'acétonitrile, le propionitrile, le butanenitrile, l'isobutanenitrile, le benzonitrile, le cyanure de benzyle ; la tétraméthylène sulfone (sulfolane).

Les solvants préférés sont : le dichlorométhane, le tétrachlorométhane, le THF et l'oxyde de diéthyle.

On peut également utiliser un mélange de solvants organiques. On utilise préférentiellement, le substrat de départ comme solvant réactionnel.

Dans une première étape du procédé de l'invention, on conduit l'acylation de l'éther aromatique. Selon une variante préférée, on effectue dans une étape suivante, la régénération du catalyseur. Le rapport entre le nombre de moles d'éther aromatique et le nombre de moles d'agent d'acylation peut varier car le substrat peut servir de solvant réactionnel. Ainsi, le rapport peut aller de 0,1 à 10, et se situe de préférence entre 0,5 et 4,0.

La quantité de catalyseur que l'on met en oeuvre dans le procédé de l'invention peut varier dans de larges limites.

Lorsque l'on réalise le procédé en discontinu, le catalyseur peut représenter en poids par rapport à l'éther aromatique engagé, de 0,01 à 50 %, de préférence, de 1,0 à 20 %.

Cependant si l'on réalise le procédé en continu, par exemple en faisant réagir un mélange de l'éther aromatique et de l'agent d'acylation sur un lit fixe de catalyseur, ces rapports catalyseur/éther aromatique n'ont pas de sens et à un instant donné, on pourra avoir un excès pondéral de catalyseur par rapport à l'éther aromatique de départ. Dans ce cas, le temps de séjour du flux de matière sur le lit catalytique varie, par exemple, entre 5 mn et 10 heures, et de préférence, entre 15 mn et 3 heures, selon la température de la réaction et du taux de conversion souhaité.

Pour ce qui est de la quantité de solvant organique mis en oeuvre, elle est choisie généralement de telle sorte que le rapport entre le nombre de moles de

solvant organique et le nombre de moles d'éther aromatique varie, de préférence, entre 0 et 100 et encore plus préférentiellement entre 0 et 50.

La température à laquelle est mise en oeuvre la réaction d'acylation dépend de la réactivité du substrat de départ et de celle de l'agent d'acylation. Elle se situe entre 20°C et 300°C, de préférence entre 40°C et 200°C.

Généralement, la réaction est conduite à pression atmosphérique mais des pressions plus faibles ou plus élevées peuvent également convenir. On travaille sous pression autogène lorsque la température de réaction est supérieure à la température d'ébullition des réactifs et/ou des produits. D'un point de vue pratique, le procédé peut être mis en oeuvre en discontinu ou en continu.

Selon la première variante, il n'y a pas de contraintes au niveau de la mise en oeuvre des réactifs. Ils peuvent être introduits dans un ordre quelconque.

Après mise en contact des réactifs, on porte le mélange réactionnel à la température souhaitée.

L'autre variante de l'invention consiste à conduire la réaction en continu, dans un réacteur tubulaire comportant le catalyseur solide disposé en lit fixe.

L'éther aromatique et l'agent d'acylation peuvent être introduits séparément ou en mélange dans le réacteur. Ils peuvent également être introduits dans un solvant tel que mentionné précédemment.

En fin de réaction, on récupère une phase liquide comprenant l'éther aromatique acylé qui peut être récupéré de manière classique, par distillation ou par recristallisation dans un solvant approprié, après élimination préalable des réactifs en excès.

Selon un mode préféré de réalisation de l'invention, on effectue dans une étape suivante du procédé de l'invention, une régénération du catalyseur utilisé.

Après élimination de la phase liquide, on envoie sur le catalyseur un flux gazeux chaud d'oxygène moléculaire ou d'un gaz en contenant. La régénération du catalyseur est conduite comme décrite précédemment.

En fin de traitement, on récupère un catalyseur qui a repris toute son activité catalytique initiale.

Le procédé de l'invention est particulièrement bien adapté à la préparation de la 4-méthoxyacêtophénone et de la 3,4-diméthoxyacétophénone dénommée couramment acétovératrole, par acétylation respectivement de l'anisole ou du vératrole.

Un avantage du procédé de l'invention est que la réaction d'acylation s'effectue sans qu'il y ait une O-désalkylation de l'éther aromatique de départ.

De plus, on note la présence de peu d'isomère ortho en raison du caractère para-orienteur du catalyseur.

Les exemples qui suivent, illustrent l'invention sans toutefois la limiter.

Dans les exemples, les rendements mentionnés correspondent à la définition suivante : nombre de moles d'agent d'acylation introduites Rendement : RRA.A. = — — - ^% nombre de moles de composé aromatique acylé formées

Exemple 1

Préparation d'une zéolithe β modifiée oar du palladium. Dans un flacon de polyéthyiène de 250 cm ³ , on place :

- 39,5 cm ³ d'une solution d'hydroxyde de tétramine de palladium Pd(NH ₃ ) ₄ (OH) ₂ ; solution CLAL 8949 à 15,2 g/l de palladium,

- 60,5 cm ³ d'eau désionisée.

On ajoute ensuite, 20 g d'une poudre de zéolithe β sous forme H+ commercialisée par VALDOR sous la dénomination (PQ)CBV 811 -25.

On laisse 24 heures sous agitation, à température ambiante (20°C). On sépare la zéolithe modifiée par centrifugation, on la sèche à l'étuve à 110°C puis on la calcine à 450°C, pendant 2 heures.

On obtient une zéolithe comprenant 3 % en poids de palladium.

Exemple 2

Dans un réacteur tubulaire, chauffé par une double enveloppe, on introduit 13 ml de zéolithe Pd (3%)/Hβ (soit environ 5 g) sous forme de poudre préparée selon l'exemple 1. La double enveloppe est chauffée à 100°C et l'on introduit alors par le bas du réacteur, à l'aide d'une pompe HPLC, un mélange d'anisole et d'anhydride acétique mis en oeuvre dans un rapport molaire de 2, avec un débit de 0,2 ml/mn.

Le mélange réactionnel est soutiré en continu par débordement. On suit le rendement de la réaction au cours du temps par prélèvement d'aliquotes qui sont ensuite analysés par chromatogr aphie en phase vapeur.

Après 100 heures de réaction, le rendement en acétoanisole a chuté à environ 10%.

Tableau (I) : activité initiale

On vidange le réacteur et l'on réactive le catalyseur sous air à 190°C pendant 3 heures.

On reprend alors l'injection du mélange anisole/anhydride acétique (2/1) à 100°C.

On obtient les performances suivantes:

Tahleau (II. : après réactivation (sous air. 3 h à 190°C.

Exemple 3

Dans un réacteur tubulaire, chauffé par une double enveloppe, on introduit 13 ml de zéolithe Pd (3%)/Hβ (soit environ 5 g) préparée selon l'exemple 1 , sous forme d'extrudés contenant 40% de liant alumine.

La double enveloppe est chauffée à 105°C et l'on introduit alors par le bas du réacteur, à l'aide d'une pompe HPLC, un mélange d'anisole et d'anhydride acétique mis en oeuvre dans un rapport molaire de 2, avec un débit de 0,2 ml/mn.

Le mélange réactionnel est soutiré en continu par débordement.

On suit le rendement de la réaction au cours du temps par prélèvement d'aliquotes qui sont ensuite analysés par chromatographie en phase vapeur.

Après 120 heures de réaction, le rendement en acétoanisole a chuté à environ 13%.

Tableau (III) : activité initiale

On vidange le réacteur et l'on réactive le catalyseur sous air à 180°C pendant 3 heures. On reprend alors l'injection du mélange anisole/anhydride acétique (2/1) à

105°C.

On obtient les performances suivantes:

Tableau (IV) : après réactivation (sous air. 3 h à 18Q°C)