META-DIHYDROXYLE.

La présente invention a pour objet un procédé de préparation d'un composé aromatique méta-dihydroxylé.

L'invention concerne plus particulièrement la préparation de résorcine ou 1 ,3-diphénol.

L'invention vise également la préparation d'un acide aromatique méta- dihydroxylé en tant que produit intermédiaire.

Plusieurs méthodes de préparation de la résorcine sont décrites dans la littérature [KIRK-OTHMER - Encyclopedia of Chemical Technology 12, p 48, 3ème édition]. Ainsi, on peut mentionner la préparation de la résorcine par disulfonation du benzène suivie d'une fusion alcaline. L'inconvénient dont souffre ce procédé est qu'il produit du sulfate de sodium en grandes quantités ce qui pose des problèmes de pollution notamment ceux des effuents aqueux.

Une autre voie d'accès à la résorcine est un procédé d'hydroperoxydation du m-diisopropylbenzène. Le procédé comporte deux étapes : une oxydation à l'air du m-diisopropylbenzène en dihydroperoxyde correspondant puis une séparation du m-diisopropylbenzène des produits d'oxydation et l'excès de m- diisopropylbenzène est recyclé. Ce procédé coproduit l'acétone en grandes quantités et l'intérêt économique du procédé repose sur la demande du marché en acétone. Par ailleurs, il est à noter la présence de produits secondaires à l'oxydation.

La présente invention propose un nouveau procédé permettant d'obvier aux inconvénients précités.

li a maintenant été trouvé et c'est ce qui constitue l'objet de la présente invention, un procédé de préparation d'un composé aromatique méta-dihydroxylé caractérisé par le fait qu'il consiste à soumettre un composé aromatique porteur d'au moins un groupe carboxylique et/ou carboxylate et de part et d'autre, en position ortho, un groupe hydroxyle et un atome d'hydrogène, à une étape d'hydroxylation et de décarboxylation ; lesdites étapes pouvant avoir lieu successivement ou simultanément.

Selon une première variante du procédé de l'invention, on effectue les deux étapes successivement. Ainsi, le procédé de l'invention consiste à préparer un acide aromatique méta-dihydroxylé, par hydroxylation d'un composé aromatique porteur d'au moins un groupe carboxylate et d'un groupe hydroxyle en position ortho, puis à effectuer la décarboxylation du composé obtenu conduisant ainsi à un composé aromatique méta-dihydroxylé.

Selon une deuxième variante de l'invention, on effectue l'hydroxylation et la décarboxylation simultanément en partant d'un composé aromatique porteur d'au moins un groupe carboxylique sous forme acide et d'un groupe hydroxyle en position ortho.

Le substrat de départ intervenant dans le procédé de l'invention, est tout composé aromatique dont le noyau aromatique est porteur d'au moins un groupe carboxylique et/ou carboxylate et présentant de part et d'autre, en position ortho, un groupe hydroxyle et un atome d'hydrogène. Dans l'exposé qui suit de la présente invention, on entend par "composé aromatique", la notion classique d'aromaticité telle que définie dans la littérature, notamment par Jerry MARCH, Advanced Organic Chemistry, 4 ^eme édition, John

Wiley and Sons, 1992, pp. 40 et suivantes.

Conformément au procédé de l'invention, on effectue une première réaction d'hydroxylation d'un composé aromatique qui peut être représenté symboliquement par la form

dans laquelle :

- Z représente un ou plusieurs substituants, identiques ou différents, - Y représente un atome d'hydrogène, un cation métallique ou le reste d'une base,

- n est un nombre inférieur ou égal à 3,

- la position en ortho du groupe COOY est un atome d'hydrogène.

Les composés de formule (I) sont de type salicylique. Le noyau benzénique peut porter un ou plusieurs substituants sur le noyau aromatique.

Des exemples de substituants Z 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.

En ce qui concerne la signification de Y, il s'agit préférentiellement d'un atome d'hydrogène. Dans ce cas, le groupe COOY est désigné "groupe carboxylique".

Le groupe COOY est alors appelé "groupe carboxylate" lorsque Y représente un cation métallique notamment du groupe la, Ma ou Ib de la classification périodique des éléments, un radical ammonium ou un groupe aminé primaire, secondaire ou tertiaire.

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).

Parmi les cations métalliques, Y représente de préférence, un métal du groupe la de la classification périodique, à savoir un métal alcalin et, de préférence, le sodium et le potassium ; un métal du groupe lia, c'est-à-dire un métal alcalino-terreux et plus particulièrement, le magnésium, le calcium ou le baryum ; un métal du groupe Ib, le cuivre.

Le procédé de l'invention s'applique plus particulièrement, aux composés aromatiques de formule (I) dans laquelle :

- n est un nombre inférieur ou égal à 3, de préférence égal à 0, 1 ou 2,

- Y représente un atome d'hydrogène, le sodium ou le potassium, - le ou les radicaux Z 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 groupe nitro,

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

Le procédé de l'invention s'applique plus particulièrement aux composés aromatiques de formule (I) dans laquelle n est égal à 0 ou 1 , le groupe Z représente un radical alkyle ou alkoxy ayant de 1 à 4 atomes de carbone.

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

- l'acide 2-hydroxybenzoïque (acide salicylique)

- l'acide 3-méthylsalicylique

- l'acide 4-méthylsalicylique

- l'acide 5-méthylsalicylique

- l'acide 3-méthoxysalicylique

- l'acide 4-méthoxysalicylique

- l'acide 5-méthoxysalicylique - l'acide 3-nitrosalicylique

- l'acide 3,5-diiodosalicylique.

Le composé aromatique choisi préférentiellement est l'acide salicylique. Selon la première étape du procédé de l'invention, on réalise l'hydroxylation du composé aromatique de formule (I) sous forme acide ou sous forme salifiée. Un premier mode de mise en oeuvre de l'invention consiste à faire réagir ledit composé avec un oxydant qui est un composé du cuivre.

Une autre forme de réalisation de l'invention est de mettre en contact ledit composé de formule (I), avec de l'oxygène moléculaire ou un gaz en contenant, en présence d'une quantité efficace de cuivre et/ou d'un composé du cuivre. Dans ce cas, le cuivre et/ou le composé du cuivre est mis en oeuvre en quantités catalytiques.

Les composés du cuivre sont des produits connus. Ce sont d'une manière générale tous les composés organiques ou inorganiques du cuivre I ou du cuivre Il mais on choisit les composés de cuivre II lorsqu'ils sont utilisés, seuls, à titre d'oxydants.

A titre non limitatif, on peut citer comme composé du cuivre, le bromure cuivreux, le bromure cuivrique, l'iodure cuivreux, le chlorure cuivreux, le chlorure cuivrique, le carbonate de cuivre II basique, le nitrate cuivreux, le nitrate cuivrique, le sulfate cuivreux, le sulfate cuivrique, le sulfite cuivreux, l'oxyde cuivreux, l'hydroxyde cuivrique, l'acétate cuivreux, l'acétate cuivrique, le trifluorométhylsulfonate cuivrique, le salicylate de cuivre I, le salicylate de cuivre II, le p-hydroxybenzoate de cuivre I, le p-hydroxybenzoate de cuivre II, le benzoate de cuivre I, le benzoate de cuivre II, le méthylate de cuivre I, le méthylate de cuivre II, le méthylate chlorocuivrique On peut utiliser un mélange de composés du cuivre.

Parmi lesdits composés, les acétates, les salicylates, les benzoates de cuivre et le chlorure cuivrique sont préférés.

La quantité de composé au cuivre utilisée dans le procédé de l'invention peut varier très largement, selon la variante mise en oeuvre. Ainsi, lorsque le composé au cuivre est utilisé comme réactif, le rapport molaire composé au cuivre/composé de formule (I) est de 100 % à 500 % et, de préférence, aux environs de 200 %.

PCÏYFR96/00814

5

Lorsque l'on fait appel à un catalyseur au cuivre, le rapport molaire catalyseur au cuivre/composé de formule (I) est de 0,01 % à 10 % et, de préférence, de 2 % à 5 %.

La réaction d'hydroxylation peut être conduite en milieu aqueux ou en milieu organique.

Le solvant mis en oeuvre doit au moins partiellement mais de préférence complètement solubiliser le substrat de départ.

On donne ci-après, des exemples de solvants convenant tout à fait à la présente invention : - l'eau,

- les monalcools ou les diols, de préférence, aliphatiques ou arylaliphatiques et plus préférentiellement, le méthanol, l'éthanol, le propanol, l'isopropanol, le butanol, l'alcool β-phényléthylique, l'éthylèneglycol, le diéthylèneglycol, le propylèneglycol, le glycérol ; - les acides aliphatiques carboxyliques, de préférence, l'acide acétique, l'acide propionique, l'acide butyrique, l'acide isobutyrique, l'acide pentanoïque, l'acide 2-méthylbutanoïque, l'acide benzoïque.

- les cétones aliphatiques, cycloaliphatiques ou aromatiques de préférence, l'acétone, la méthyléthylcétone, la méthylisobutylcétone, - les esters d'alkyle ou d'arylalkyle d'acides carboxyliques, aliphatiques, cycloaliphatiques ou aromatiques, et plus préférentiellement, l'acétate d'éthyle, l'acétate de butyle, le salicylate de benzyle, le laurate de méthyle, le benzoate de méthyle, le citrate d'éthyle,

- les hydrocarbures halogènes aliphatiques ou aromatiques, et l'on peut mentionner plus particulièrement, les hydrocarbures perchlorés tels que notamment le tétrachloroéthylène, Thexachloroéthane ; 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 également utiliser un mélange de solvants. Parmi les différents solvants, on choisit avantageusement un acide carboxylique, de préférence, l'acide acétique et/ou l'eau.

La concentration pondérale du composé aromatique de formule (I) dans le milieu est habituellement comprise entre 5 % et 30 %.

Selon l'un des modes d'exécution de l'invention, on conduit la réaction en présence 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 peut donc faire appel à l'air.

La quantité d'oxygène à mettre en oeuvre est adaptée en fonction de la quantité du composé de formule (I), de la vitesse de la réaction et de la quantité engagée du catalyseur au cuivre.

Le rapport molaire entre l'oxygène à consommer et le composé de formule (I) est, de préférence, d'au moins 0,5 mais est choisi avantageusement entre 0,5 et 5,0.

On opère à pression atmosphérique, en faisant buller l'oxygène dans le milieu réactionnel mais on peut aussi le cas échéant opérer sous pression, de préférence, entre 1 et 20 bar.

Les modes préférés de réalisation de l'invention consiste à conduire le procédé de l'invention sous courant d'air ou à faire buller de l'oxygène.

Pratiquement une manière d'exécuter le procédé consiste à mettre en contact le composé de formule (I) éventuellement dans un solvant organique, avec un composé du cuivre ou avec de l'oxygène moléculaire ou un gaz en contenant, en présence d'un catalyseur au cuivre selon les proportions indiquées ci-dessus.

Le mélange est ensuite agité à la température désirée jusqu'à consommation d'une quantité d'oxygène correspondant à celle nécessaire pour fixer un groupe hydroxyle.

La température réactionnelle à adopter varie selon la stabilité thermique des produits à préparer.

D'une façon générale, la réaction est conduite dans une gamme de température allant de 100°C à 200°C, de préférence allant de 100°C à 180°C.

En fin de réaction, on obtient un acide aromatique méta-dihydroxylé si l'on part d'un substrat sous forme salifiée c'est-à-dire un composé aromatique porteur d'au moins un groupe hydroxyle et d'un groupe carboxylate.

Ainsi, partant d'un composé aromatique porteur d'au moins un groupe carboxylate et d'un groupe hydroxyle représenté par la formule (I), le produit intermédiaire obtenu en fin d'étape d'hydroxylation peut être symbolisé par la formule (II) :

dans ladite formule (II), Z, n et Y ont la signification donnée précédemment à l'exception de Y qui n'est pas un atome d'hydrogène.

Il est à noter que le groupe OH qui est additionné sur le noyau benzénique ne se trouve pas toujours sous forme OH. Il peut être également sous forme esterifiée OR pouvant résulter de sa réaction soit avec le composé aromatique de départ (I) ou de la réaction avec le composé du cuivre dans le cas où celui-ci est mis en oeuvre sous forme d'un ligand carboxylique. La fonction ester si existante est hydrolysée lors de l'étape suivante de décarboxylation et l'on arrive au composé (II).

Selon la première variante du procédé de l'invention, on fait donc suivre l'étape d'hydroxylation par une étape où l'on effectue alors une réaction de décarboxylation.

Les produits intermédiaires obtenus répondant de préférence, à la formule (II) présentant éventuellement un groupe OH sous forme esterifiée, subissent alors une décarboxylation.

Pour ce faire, on acidifie le milieu résultant par addition d'un acide protonique d'origine minérale, de préférence l'acide chlorhydrique ou l'acide sulfurique ou d'un acide organique tel que par exemple, l'acide acétique, l'acide triflurométhanesulfonique ou l'acide méthanesulfonique jusqu'à obtention d'un pH inférieur ou égal à 5.

On chauffe le milieu réactionnel à une température variant par exemple entre 100°C et 220°C et, de préférence, de 100°C et 180°C.

Le procédé est conduit, de préférence, sous la pression autogène des réactifs.

En fin de réaction, on refroidit le milieu réactionnel entre 20°C et 80°C. On obtient un milieu essentiellement homogène constitué d'une phase organique ou aqueuse comprenant d'une part, éventuellement le substrat de départ de formule (I) et d'autre part, le composé aromatique méta-dihydroxylé obtenu, répondant de préférence, à la formule (III) :

dans ladite formule (III), Z et n ont la signification donnée précédemment.

On sépare le substrat de départ de formule (I) par extraction à pH contrôlé dans un solvant organique qui peut être choisi parmi ceux qui ont été précités.

On amène le pH entre 6 et 8 par ajout d'une base, de préférence l'hydroxyde de sodium, le carbonate ou le bicarbonate de sodium. On obtient une phase aqueuse comprenant le composé de formule (I) sous forme salifiée et une phase organique comprenant le composé aromatique méta- dihydroxylé répondant de préférence, à la formule (III).

Il y a éventuellement présence, à titre de produit secondaire, d'un composé qui résulte de la décarboxylation du composé de formule (I), qui peut éventuellement servir pour préparer le composé aromatique de départ de formule (I).

On sépare les phases organique et aqueuse et l'on récupère le composé aromatique méta-dihydroxylé à partir de la phase organique, selon les techniques classiques de séparation, de préférence, par distillation ou par cristallisation. Selon la deuxième variante du procédé de l'invention, on accède directement au composé aromatique méta-dihydroxylé, dans le cas où le substrat de départ est sous forme acide (alors Y = H).

On obtient alors un produit final répondant plus particulièrement à la formule (III). II est récupéré comme précédemment décrit.

Le procédé de l'invention est particulièrement bien adapté pour la préparation de la résorcine, à partir de l'acide salicylique.

On donne ci-après des exemples de réalisation de l'invention. Ces exemples sont donnés à titre illustratif et sans caractère limitatif.

Dans les exemples, les rendements mentionnés correspondent à la définition suivante : nombre de moles d'acide salicylique transformées Conversion : TTAS = % nombre de moles d'acide salicylique introduites

nombre de moles de résorcine formées Rendement : RRRESORCINE = ^0o nombre de moles d'acide salicylique introduites

Exemple 1 :

Dans un réacteur agité de 100 ml, on charge 0,203 g (1,46 mmol) d'acide salicylique, 0,5084 g (2,79 mmol) de diacétate de cuivre, 2,53 g (140 mmol) d'eau, et 7,5 g d'acide acétique.

On porte le mélange réactionnel au reflux pendant 30 heures.

Le milieu réactionnel est alors refroidi et dosé par chromatographie liquide haute performance et par chromatographie en phase gazeuse.

La conversion de l'acide salicylique est de 23% et le rendement en résorcine de 12%.

Exemple 2 :

Dans un autoclave agité de 100 ml, on charge 0,201 g (1,46 mmol) d'acide salicylique, 0,0127 g (0,07 mmol) de diacétate de cuivre, 2,5 g d'eau et 7,5 g d'acide acétique. Le milieu réactionnel est chauffé à 120°C sous une pression de 20 bar d'air, avec un débit d'air de 1 l/h pendant 30 heures.

Après être ramené à la pression atmosphérique et refroidi, le milieu réactionnel est analysé par chromatographie liquide haute performance et par chromatographie en phase gazeuse. La conversion de l'acide salicylique est de 21%, et le rendement en résorcine de 11%.