La présente invention a pour objet I'hydrogénolyse d'halogène lourd porté par un carbone portant lui-mme au moins un atome de fluor.

La présente invention a plus particulièrement pour objet un procédé d'obtention de composés portant un atome de fluor et un atome d'hydrogène sur un carbone d'hybridation Sp3, ledit carbone portant lui-mme une fonction électro-attractrice. La présente invention porte plus particulièrement sur un procédé en phase liquide.

Les dérivés fluorés de nature aliphatique, c'est-à-dire les dérivés fluorés dans lesquels le fluor se trouve porté, au moins en partie, par un carbone Sp3, sont en général obtenus par un échange du fluor avec un autre atome d'halogène. Cet échange se fait en général en utilisant I'acide fluorhydrique ou bien des sels de I'acide fluorhydrique.

Toutefois, un des problèmes rencontrés est qu'il est souvent difficile de faire t'échange entre le fluor et un halogène de nombre atomique plus élevé lorsque l'halogène à échanger est porté par un carbone portant lui-mme un atome d'hydrogène.

C'est pourquoi il est assez difficile d'obtenir des composés où un carbone aliphatique porte à la fois un hydrogène et au moins un fluor. Une des voies proposées consiste à déshydrohalogéner (c'est-à-dire à éliminer une molécule d'acide halohydrique pour donner un composé éthylénique, puis d'hydrogéner ce composé éthylénique). Cette voie n'est pas possible pour tous les composés car il faut nécessairement un hydrogène en position bta pour réaliser l'élimination de l'hydrogène et de l'halogène que l'on désire éliminer II a été proposé dans le brevet GB 1364 495 de synthétiser certains composés perfluorés monohydrogénés (Rf-H) à partir d'iodure correspondant (Rf-I), mais cet emploi de dérivé iodé est très coûteux et les conditions de pression décrites dans ce document sont très élevées pour des cinétiques qui ne semblent pas très élevés.

Dans la demande de brevet européen EP0726244, on décrit la réduction, d'une structure cyclopropanique acide très spécifique mais qui ne porte pas de groupe électro-attracteur en en sus d'un chlore et d'un fluor (en effet la fonction acide est certes un groupe électro attracteur mais elle n'est pas reliée directement au carbone porteur du fluor et de l'halogène).

On a également proposé des procédés en voie gazeuse (notamment EP0657 413 A), mais outre les inconvénients afférents à la voie gazeuse, il semble difficile d'obtenir une sélectivité élevée en mme temps qu'un taux de conversion élevé.

C'est pourquoi un des buts de la présente invention est de fournir un procédé en phase liquide qui permette le remplacement d'un halogène lourd par un hydrogène et ce avec un atome de fluor porté par le mme carbone que celui qui porte l'halogène à remplacer par un hydrogène.

Un autre but de la présente invention est de fournir un procédé du type précédent qui soit séiectif vis-à-vis du fluor.

Un autre but de la présente invention est de fournir un procédé du type précédent qui soit susceptible de donner de bons résultats avec un composé ne présentant pas d'hydrogène en bta de l'halogène à faire partir.

Un autre but de la présente invention est de fournir un procédé du type précédent qui soit sélectif vis-à-vis du fluor sans nécessiter l'utilisation d'iodure.

Ces buts, et d'autres, qui apparaîtront par la suite sont atteints au moyen d'un procédé d'hydrogénodéshalogénation (c'est-à-dire l'opération qui consiste à éliminer l'halogène d'une molécule en traitant cette dernière au moyen d'hydrogène pour donner d'une part de I'acide halohydrique et d'autre part la molécule initiale modifiée par le remplacement d'un halogène par un hydrogène) sélective qui comporte une étape de mise en contact d'un substrat présentant un atome de carbone d'hybridation Sp3 porteur : d'au moins un groupe électro-attracteur (GEA) (c'est à dire un groupe dont la constante de Hammett opou o, est positive), d'au moins un atome de fluor, et d'au moins un atome d'halogène plus lourd que le fluor ; avec un réactif comportant : une phase aqueuse, une base, un métal appartenant groupe Vit ! et à la quatrième ou à la sixième période du tableau périodique comme catalyseur d'hydrogénation, et de l'hydrogène dissous dans la phase aqueuse, à une concentration en équilibre avec une phase gazeuse dont la pression partielle en hydrogène est au moins égale à 50 kPa, avantageusement comprise entre 50 kPa et 2. 107 Pa.

Bien entendu la phase aqueuse est une phase liquide.

La présente invention vise plus particulièrement le cas où ledit atome d'hybridation Sp3 est porteur de deux atomes de fluor.

Les fonctions électro-attractrices préférées sont d'une part les aryles éventuellement substitués et d'autre part celles dont la constante de Hammett up est au moins égale à 0,1 et il est égaiement préférable que la composante inductive de (yp, cvj soit au moins égale à 0,1, avantageusement à 0,2, de préférence à 0,3 (par exemple, cf. March"advanced organic chemistry", 3ème édition, John Wiley and son, pages 242 à 250 et notamment tableaux 4 et 5).

Lorsque qu'il n'y a qu'un seul groupe (ou fonction) électro attracteur et un seul fluor, ii est souhaitable que l'une, de préférence les deux, conditions ci-après soit remplie : . soit le groupe électro attracteur présente un a ; supérieur ou égal à 0,15, avantageusement au moins égal à 2, de préférence à 3 ; soit l'halogène qui doit tre déplacé est en position allylique d'une liaison z (double, triple ou aromatique, y compris les liaisons carbonyles et nitriles), la liaison 71 pouvant appartenir au groupe électroattracteur.

Parmi les groupes électro-attracteurs (GEA), on peut citer : -les atomes de chalcogène substitués, -les groupements aryliques, -les groupements présentant, comme atome porteur de la liaison le reliant au reste de la molécule, un atome de carbone relié à au moins deux atomes de fluor, -les chalcogènes de nombre atomique au moins égal à celui du soufre perfluoré (par exemple SF5) ; -les fonctions carboxyliques, sulfoniques, sulfiniques, c'est-à-dire les fonctions qui dérivent des acides carboxyliques, sulfoniques et sulfiniques [Ces fonctions peuvent tre la fonction acide proprement dite (sous forme acide ou avantageusement sous forme salifiée) mais aussi les amides, les imides et les esters].

D'une manière générale, le procédé marche particulièrement bien lorsque le groupe électro-attracteur (GEA) correspond à une fonction acide salifiée.

En d'autres termes, le groupe électro-attracteur (GEA) est choisi alors parmi les groupes chargés négativement.

Parmi les métaux du groupe VIII, on préfère ceux de ! a quatrième période, notamment le nickel et le cobalt et, plus particulièrement, le nickel. Dans la présente demande, il est fait référence au tableau de la classification périodique des éléments publiés au supplément du bulletin de la Société chimique de France en janvier 1966).

En effet, les métaux de la mine du platine, présentent une sélectivité relativement médiocre vis-à-vis du fluor à éliminer. Toutefois la période du platine est préférable à celle du palladium.

Les formes les plus utilisables dans le procédé sont les formes de catalyseurs solides et, plus particulièrement pour le nickel et le cobalt, les formes dites"de Raney".

Les catalyseurs préférés sont les catalyseurs à base de nickel de Raney, c'est-à-dire les catalyseurs dont le principal élément actif, de préférence le seul élément actif, est le nickel de Raney.

Les substrats ne présentent en général pas plus de 50 atomes de carbone, et mme pas plus de 25. II convient toutefois de souligner que le procédé ne présente pas les mmes limitations que les voies en phase gazeuse et donc que la masse moléculaire ne présente pas de caractère critique.

Pour obtenir un bon rendement et une bonne sélectivité, il est très souhaitable de mener la réaction en maintenant le pH à une valeur suffisante pour ioniser l'éventuelle fonction acide et, plus généralement, au moins égale à 4, avantageusement à 7, de préférence à 10.

La quantité de base à introduire dans le milieu réactionnel est au moins égale à la quantité nécessaire à la neutralisation de I'acide halohydrique dégagé au cours de I'hydrogénodéshalogénation sélective et, le cas échéant, la quantité de base nécessaire à la neutralisation des fonctions acides du substrat lorsque ce dernier présente de telles fonctions. II est rare que la quantité de base excède trois, et mme deux, fois la quantité nécessaire à la neutralisation de l'acide halohydrique dégagé et à la neutralisation des fonctions acides du substrat.

En général, I'halogène plus lourd que le fluor est le chlore. En effet, le chlore est l'halogène préféré non du point de vue technique mais du point de vue économique. Le choix du chlore rend plus difficile la sélectivité de l'hydrogénodéshalogénation vis-à-vis du fluor. La présente invention présente peu d'intért pour les cas où l'halogène est l'iode, en effet la sélectivité entre le fluor et l'iode est telle que !'effet du présent procédé est moins marqué que dans le cas du brome et a fortiori du chlore.

La réaction de hydrogénodéshalogénation est avantageusement menée à une température comprise entre la température ambiante (environ 20°C) et environ 150°C. Dans la présente description le terme"environ"est employé pour mettre en exergue le fait que les valeurs qui le suivent correspondent à des arrondis mathématiques et notamment que lorsque le ou les chiffres les plus à

droite d'un nombre sont des zéros, ces zéros sont des zéros de position et non des chiffres significatifs, sauf bien entendu s'il en est précisé autrement.

En général, on préfère mener l'hydrogénodéshalogénation à une température comprise entre 30°C et 100°C (deux chiffres significatifs).

Les bases n'ont pas besoin d'tre complètement solubles dans le milieu réactionnel. II suffit qu'elles le soient un peu et qu'elles maintiennent le pH aux valeurs désirées.

On peut notamment citer les oxydes et les sels basiques d'alcalins, d'alcalino-terreux, ainsi que les hydroxydes correspondants.

Les bases organiques peuvent aussi tre utilisées soit seules, soit pour faciliter le transfert des ions OH-/H+. Parmi ces dernières, on peut citer les hydroxydes d'ammonium, les amines primaires, secondaires ou tertiaires. On peut également utiliser d'autres agents de transfert de phase, notamment des "cryptants"tels que des éthers couronnes.

Lorsque les bases organiques sont utilisées pour faciliter l'action d'une base peu soluble (notamment minérale), on peut les utiliser à hauteur d'environ 0,1 fois la quantité de substrat exprimée en moles (ou plus généralement en équivalent). Dans le cas de l'utilisation conjointe d'une base minérale et d'une amine il est inutile que la quantité d'amine soit supérieure à 0,4 fois la quantité de substrat exprimée en équivalent. Les amines préférées sont celles qui ne sont pas facilement alcoylables et notamment les tertiaires.

II peut tre intéressant de prévoir un tiers solvant pour aider le substrat à tre au moins partiellement soluble dans la phase aqueuse.

II est préférable de choisir comme tiers solvant un des solvants miscibles, partiellement ou de préférence en toute proportion, avec l'eau, mais moins polaire que cette dernière.

II est préférable que ces solvants ne soient pas susceptibles d'tre hydrogénés dans les conditions de la réaction. Cette contrainte peut conduire à exclure en particulier les cétones et les nitriles ou à choisir des conditions douces.

Aussi, parmi les solvants qui peuvent tre envisagés, il convient de citer les éthers, les alcools et leurs mélanges.

D'une manière plus générale, il est souhaitable que les constituants du mélange réactionnel et surtout le substrat ne comporte pas de fonction susceptible d'tre hydrogénée dans les conditions de la réaction.

Les substrats répondent en généra à la formule générale suivante : GEA-CFX-Y

où X représente un halogène de rang supérieur à celui du fluor (c'est-à-dire essentiellement chlore et brome, de préférence chlore) ; où Y représente un hydrogène (mais cela n'est pas la valeur préférée), un atome d'halogène (avantageusement un fluor), un radical carboné avantageusement électro-attracteur, ou mme un groupe électro- attracteur (tel que défini dans la présente description et notamment ci dessous) ; où GEA représente un groupe électro-attracteur dont les éventuelles fonctions sont inertes dans les conditions de la réaction.

Le nombre total de carbone du substrat étant avantageusement compris dans l'intervalle fermé 1 à 15, de préférence 2 à 10 (hors la partie carbonée des fonctions amide, imide ou ester lorsque les substrats sont des acides sous l'une des formes précédentes).

Y est avantageusement : fluor si l'on désire obtenir un méthyle monofluoré (-CH2F), Y peut avoir les mmes valeurs que X avec les mmes sous-préférences un reste de formule (II) R-(C~2) p- où les u, semblables ou différents, représentent un fluor ou un radical perfluoré de formule CnF2n, avec n entier au plus égal à 8, avantageusement à 5 ; où p représente un entier au plus égal à 2 ; où R est un atome d'hydrogène, un atome de fluor ou un radical hydrocarboné, avantageusement alcoyle ou aryle.

II est souhaitable que GEA soit choisi parmi : les aryles dont le noyau est avantageusement appauvri en électron (homocycle porteur d'une fonction électro-attractrice ou hétérocycle à 6 chaînons) ; - les fonctions acides (c'est-à-dire porteuses d'hydrogène acide, avantageusement dont le pKa est au plus égal à 7, de préférence à 4) ; il est avisé de choisir les fonctions acides parmi celles dont le proton est porté par un métalloïde, avantageusement par un atome de chalcogène, de préférence par un atome d'oxygène ; < un radical alcoyloxyle ; dans ce cas, GEA répond avantageusement à la formule-O-(CH2 mwm)(CH2 mwm) p-R (cf. infra).

II est ainsi avantageux que GEA réponde à la formule (III)-Z-H ou-Z-dans laquelle Z représente un radical bivalent avantageusement choisi parmi -C(O)-O-;-S (O)-O-;-S (0) 2-0.

Parmi les substrats préférés, on peut citer plus particulièrement les acides carboxyliques mono-ou bi-fluorés sur I'atome de carbone porteur de la fonction carboxylique et, en particulier, ceux dont le carbone en alpha est à la fois chloré et fluoré.

On peut également citer les aralcoyles dont le carbone en position benzylique est fluoré et chloré.

On peut enfin citer comme substrats présentant un caractère spécifique et un avantage particulier les éthers dont au moins un des carbones porteurs de la fonction éther est à la fois chloré et fluoré dans lesquels GEA répond à la formule : -0- (CH2.) p-R où les ~, semblables ou différents, représentent un fluor ou un radical perfluoré de formule CnF2n+1 avec n entier au plus égal à 8, avantageusement à 5 ; où p représente un entier au plus égal à 2 ; où les m, semblables ou différents, représentent zéro ou un entier au plus égal à2 ; où R est un atome d'hydrogène, un atome de fluor ou un radical hydrocarboné d'au plus 10 atomes de carbone, avantageusement alcoyle ou aryle.

Les valeurs de m, de X et quand p est égal à 1 de R, sont avantageusement choisies de manière que le chaînon porteur de l'oxygène présente au moins un atome d'hydrogène et un atome de fluor ; cela peut notamment tre intéressant lors de la synthèse d'éthers anesthésiques comme le desflurane.

Le procédé est particulièrement intéressant pour les substrats ne présentant pas d'hydrogène en D de l'halogène à hydrogénodeshalogéner (voir la présentation du problème dans la partie introductive).

Le substrat peut, mais cela ne présente que rarement un intért, comporter plusieurs sites de type GEA-CFX-, auquel cas les différents X seront remplacés simultanément par t'hydrogène Le procédé s'est revte particulièrement intéressant pour les acides carboxyliques fluorés dont le carbone en alpha est chloré, en particulier I'acide chlorodifluoroacétique qui permet d'obtenir I'acide difluoroacétique.

Ces fonctions carboxyliques dont on a parte précédemment sont avantageusement utilisées sous la forme de sels, en général alcalins, d'acide.

Ils peuvent toutefois tre utilisés sous d'autres formes, notamment les fonctions dérivées des acides qui ont été mentionnées ci-dessus (par exemple, ester imide ou amide).

La stoechiométrie de la réaction est :

et lorsque Y est choisi parmi les valeurs de X : Les exemples non limitatifs suivants illustrent l'invention : Exemple 1 Dans un réacteur SOTELEM de 300 ml en Hastelloy HB2, on introduit 57 g d'eau, on agite et, en refroidissant, on ajoute 57 g d'acide chlorodifluoroacétique (0,44 mole). Toujours en refroidissant, on introduit 137 g d'une solution aqueuse 10 N d'hydroxyde de sodium (environ 1,2 mole). On ajoute ensuite 1 g de nickel de Raney. On ferme le réacteur, on purge à l'azote par 2 fois 10 bar et à t'hydrogène par 2 fois 10 bar.

On place le réacteur sous 20 bar de pression et on chauffe à 70°C en agitant. On maintient le réacteur sous une pression constante de 20 bar.

Lorsque la consommation d'hydrogène cesse, on maintient dans ces conditions encore 15 mn, puis on refroidit à 20°C ; la consommation d'hydrogène est alors sensiblement égale à la quantité stchiométrique. On purge à I'azote par 2 fois 10 bar.

Le catalyseur est filtré. Par analyse du milieu réactionnel par chromatographie ionique, on obtient un TT = 99,8% avec un RR difluoroacétate de sodium de 98,7%.

Exemple 2 comparatif On procède comme dans l'exemple 1, mais en utilisant comme catalyseur 0,50 g de Pd/C à 5% de palladium. Les résultats sont les suivants : Consommation d'hydrogène = environ 50% de la QS (c'est-à-dire Quantité Stoechiométrique) : -TT = 25% -RRdifluoroacétate de sodium = 12% -RT= 50% -RRacétate de sodium = 10% Exemple 3 comparatif On procède comme dans 1'exemple 1, mais en supprimant la soude. Les résultats sont les suivants : Consommation d'hydrogène = environ 10% de la QS (c'est-à-dire Quantité Stoechiométrique) : -TT < 10% -Présence d'ion fluor en quantité significative -Présence d'acide acétique -Présence de fluorure de nickel -Présence de DFA (difluoroacétate difluoroacétique) en très faible quantité.