EP0260262A1 - Procede de preparation d'aldehydes par formylation - Google Patents

Procede de preparation d'aldehydes par formylation

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EP0260262A1
EP0260262A1 EP86903439A EP86903439A EP0260262A1 EP 0260262 A1 EP0260262 A1 EP 0260262A1 EP 86903439 A EP86903439 A EP 86903439A EP 86903439 A EP86903439 A EP 86903439A EP 0260262 A1 EP0260262 A1 EP 0260262A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
reaction
medium
starting compounds
process according
alkali hydroxide
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP86903439A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Annick Thoer
Ghislain Denis
Michel Delmas
Antoine Gaset
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Institut National Polytechnique de Toulouse INPT
Original Assignee
Institut National Polytechnique de Toulouse INPT
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Filing date
Publication date
Application filed by Institut National Polytechnique de Toulouse INPT filed Critical Institut National Polytechnique de Toulouse INPT
Publication of EP0260262A1 publication Critical patent/EP0260262A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D207/00—Heterocyclic compounds containing five-membered rings not condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom
    • C07D207/02—Heterocyclic compounds containing five-membered rings not condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom with only hydrogen or carbon atoms directly attached to the ring nitrogen atom
    • C07D207/30—Heterocyclic compounds containing five-membered rings not condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom with only hydrogen or carbon atoms directly attached to the ring nitrogen atom having two double bonds between ring members or between ring members and non-ring members
    • C07D207/32—Heterocyclic compounds containing five-membered rings not condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom with only hydrogen or carbon atoms directly attached to the ring nitrogen atom having two double bonds between ring members or between ring members and non-ring members with only hydrogen atoms, hydrocarbon or substituted hydrocarbon radicals, directly attached to ring carbon atoms
    • C07D207/33—Heterocyclic compounds containing five-membered rings not condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom with only hydrogen or carbon atoms directly attached to the ring nitrogen atom having two double bonds between ring members or between ring members and non-ring members with only hydrogen atoms, hydrocarbon or substituted hydrocarbon radicals, directly attached to ring carbon atoms with substituted hydrocarbon radicals, directly attached to ring carbon atoms
    • C07D207/333—Radicals substituted by oxygen or sulfur atoms
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C45/00—Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds
    • C07C45/008—Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by reaction with tri- or tetrahalomethyl compounds

Definitions

  • phase transfer catalyst quaternary ammonium salt
  • the invention relates to a process for the preparation of aromatic or heteroaromatic aldehydes by formylation of starting compounds comprising one or more aromatic or heteroaromatic rings; it applies to starting compounds whose aromatic cycle is functionalized by at least one hydroxyl function (in particular phenolic compounds) or whose heteroaromatic cycle is nitrogenous (in particular pyrrolic compounds).
  • the Reimer-Tiemann formylation reaction has been known since 1876 and aims to manufacture phenolic aldehydes from phenols.
  • the benefit of this reaction is considerable since the aldehydes obtained (parahydroxybenzaldehyde or salicylaldehyde) are industrial synthetic intermediates used in a large number of sectors (fine chemistry, pharmacy 7), in particular salicylaldehyde is the precursor of aspirin.
  • This reaction consists in bringing into the presence of an aqueous solution of alkali hydroxide, the starting phenolic compound and chloroform.
  • This reaction has undergone some modifications since its discovery, but its performance has not been improved significantly since the origin.
  • the yield of this reaction is in the absence of a specific catalyst of the order of 30% by weight of aldehyde formed relative to the initial phenol; the current mixers, of the order of 50%, have been obtained in the presence of very expensive specific catalysts such as ammonium salts or cyclodextrins; (it should be noted that some authors provide the yield by relating the aldehyde formed to the consumed phenol and not to the initial phenol, which gives a higher value but does not take into account the large quantities of phenol remaining and therefore distorts the reality) .
  • the present invention proposes to indicate a new implementation of the Reimer-Tiemann formylation reaction, which allows, at the same time:. to increase in considerable and very surprising proportions the yield of the reaction defined as the number of moles of aldehyde formed relative to the number of moles of starting compounds initially involved (in the following, the yields indicated will be defined by this report),
  • Another objective is to make it possible to completely or largely exhaust the compounds starting aromatic or heteroaromatic.
  • Another objective of the invention is to allow, in the case of phenols, to orient the formylation towards the para form of the phenolic aldehyde obtained.
  • the process aimed by the invention for preparing aromatic or heteroaromatic aldehydes by formylation of aromatic or heteroaromatic rings of starting compounds is of the type consisting in using starting compounds comprising at least one aromatic ring functionalized by at least a hydroxyl function and / or at least one heteroaromatic nitrogen ring, and to bring them into the presence of chloroform and an excess alkali hydroxide, disposed in solid form, with a view to carrying out a so-called Reimer-Tiemann formylation reaction in the medium solid / liquid; according to the present invention, the initial hydration rate of said medium is adjusted within a range such as:.
  • said hydration rate is less than 1.5 moles of water per mole of alkali hydroxide initially placed in the medium, so as to keep the hydroxide in solid form in the medium,.
  • said hydration rate is greater than 0.05 mole of water per mole of starting compound, so as to have a sufficient quantity of water at the solid / liquid interface to ensure solvation of the reactive species in the presence.
  • the alkali hydroxide is used in the reaction medium in solid form in the form of powders or granules, in order to increase the solid / liquid contact surface.
  • alkali hydroxide in the form solid is initially placed in excess in the reaction medium
  • alkali hydroxide in solid form is then added to the reaction medium during the reaction until the starting compounds are used up.
  • the initial concentrations are preferably adjusted as follows:. the alkali hydroxide in solid form is provided in excess in a molar ratio greater than 3 relative to the starting compounds, and in particular of the order of 4,
  • the chloroform is provided in excess in a molar ratio greater than 3 relative to the starting compounds, and in particular of the order of 10.
  • the Reimer-Tiemann reaction is exothermic but requires an energy supply to the reaction medium.
  • the compounds of departure can be constituted by phenolic compounds (phenol, gua ⁇ col, syringol, naphthol ...) or pyrrolic compounds (pyrrole, indole ).
  • phenolic compounds phenol, gua ⁇ col, syringol, naphthol
  • pyrrolic compounds pyrrole, indole
  • the alkali hydroxide used is especially soda or potash; it has been observed that, as in the conventional reaction, the use of potash preferentially directs towards the para form of the aldehyde.
  • the mixture of aldehydes obtained is in sodium form. It is neutralized until a neutral brine is obtained.
  • Salicylaldehyde can be recovered according to conventional techniques with a yield close to 77% (9.4 g) relative to the initial phenol by steam stripping or by extraction with ether.
  • the aqueous effluent can be neutralized and does not contain residual toxic phenolic products.
  • the salicylaldehyde is then recovered according to the conventional technique of steam entrainment of the aqueous phases (after recovery of methanol). A yield of 32% (3.9 g) in salicylaldehyde and 27% (3.2 g) in p is obtained. hy droxybenzaldéhy de compared to the initial phenol.
  • EXAMPLE 3 Is introduced into a 250 cm 3 reactor equipped with a condenser, a mechanical stirrer and a thermometer 5 cm 3 of dioxane, 95 cm of chloroform and 9.4 g of phenol.
  • reaction mixture is added with water.
  • chloroform phase is then separated and evaporated-dehydrated over anhydrous sodium sulfate.
  • the yield obtained in pyrrole carboxaldehydes contained in chloroform is 15% with a significant amount of chloropyridine.
  • the reaction is continued in the ultrasonic tank at 30 ° for 2 h 30 min.
  • the syringaldehyde (eviuenoe by 2-4 dinitrophenylhydrazine (melting point 213o) is obtained with a yield of 12% (1.1 g).
  • the aldehyde mixture is in sodium form. It is neutralized until a neutral brine is obtained.
  • the salt cyaldehyde can be recovered according to conventional techniques with a yield close to 30% (3.6 g) relative to the initial phenol by steam stripping or by extraction with ether.

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Abstract

Procédé de préparation d'aldéhyde aromatique ou hétéroaromatique par la réaction de formylation de REIMER-TIEMANN. Le procédé se caractérise en ce que l'on utilise un hydroxyde alcalin sous forme solide de façon à réaliser la réaction en milieu solide/liquide, et en ce que l'on ajuste le taux d'hydratation initial du milieu de sorte que celui-ci soit supérieur à 0,05 mole d'eau par mole de composé de départ, et inférieur à 1,5 mole d'eau par mole d'hydroxyde alcalin disposé initialement dans le milieu. Un tel procédé permet d'accroître notablement le rendement de la réaction de REIMER-TIEMANN et d'éviter totalement ou en très grande partie la formation de goudrons.

Description

défaut majeur de cette réaction dans sa mise en oeuvre industrielle actuelle, est de générer des goudrons en quantité notable qui compliquent l'extraction des aldéhydes. On pourra notamment se reporter aux publications suivantes qui détaillent l'évolution de cette réaction depuis son origine jusqu'à nos jours :
(1) K. REIMER and F. TIEMANN, Berichte 1876, vol. 9, p. 824, 1268, 1285, fournissant les données de base de la réaction,
(2) brevet US 3 365 500 de 1964 (Donald F. Pontz) préconisant l'addition de méthanol ou éthanol pour améliorer le rendement et orienter la réaction vers la forme para, (3) brevet GB 1 490 350 de 1974
(I.C.I.), préconisant l'utilisation d'un catalyseur de transfert de phase (sel d'ammonium quaternaire),
(4) Article de Sasson Y. et Yonovitch M. Tetrahedron lett. 1979, vol. 39, p. 3753, contestant l'influence de certains catalyseurs de transfert de phase,
(5) brevet US 4 324 922 de 1980 (William E. Smith), décrivant une mise en oeuvre sous pression à haute température,
(6) demande de brevet européen 0 074 272 del982 (Sumitomo chemical Cmy Ltd ), préconisant l'utilisation d'un catalyseur de transfert de phase combiné à un solvant inerte,
(7) "The Reimer Tiemann reaction" Organic Réactions 1982, vol. 28, p. 1 à 33, faisant le point de cette réaction en 1982.
(8) article de SMITH et al, Journal of Organic Chemistry, 1985, 50, p 790, qui constate l'extrême difficulté qu'il y a à réaliser la formylation du pyrrole et de ses dérivés. L'ensemble de ces publications vise une réaction se déroulan t en milieu aqueux biphasique liquide/liquide ; l'hydroxyde alcalin est toujours ajouté en solution aqueuse plus ou moins concentrée.
En outre, les publications suivantes visent un processus de déroulement de la réaction en milieu PROCEDE DE PREPARATION D'ALDEHYDES PAR FORMYLATION
L'invention concerne un procédé de préparation d'aldéhydes aromatiques ou hétéroaromatiques par formylation de composés de départ comprenant un ou des cycles aromatiques ou hétéroaromatiques ; elle s'applique à des composés de départ dont le cycle aromatique est fonctionnalisé par au moins une fonction hydroxyle (notamment composés phénoliques) ou dont le cycle hétéroaromatique est azoté (notamment composés pyrroliques).
La réaction de formylation dite de Reimer-Tiemann est connue depuis 1876 et vise à fabriquer des aldéhydes phénoliques à partir de phénols. L'intérêt de cette réaction est considérable puisque les aldéhydes obtenus (parahydroxybenzaldéhyde ou salicylaldéhyde) sont des intermédiaires industriels de synthèse utilisés dans un grand nombre de secteurs (chimie fine, pharmacie...) , en particulier le salicylaldéhyde est le précurseur de l'aspirine.
Cette réaction consiste à mettre en présence d'une solution aqueuse d'hydroxyde alcalin, le composé phénolique de départ et du chloroforme. Cette réaction a subi quelques modifications depuis sa découverte, mais ses performances n'ont pas été améliorées de façon conséquente depuis l'origine. Ainsi, le rendement de cette réaction est en l'absence de catalyseur spécifique de l'ordre de 30 % en poids d'aldéhyde formé par rapport au phénol initial ; les mêilleurs rendements actuels, de l'ordre de 50 %, ont été obtenus en présence de catalyseurs spécifiques très onéreux tels que sels d'ammonium ou cyclodextrines ; (il est à noter que certains auteurs fournissent le rendement en rapportant l'aldéhyde formé au phénol consommé et non au phénol initial, ce qui donne une valeur plus élevée mais ne tient pas compte des importantes quantités de phénol restantes et donc fausse la réalité). Le défaut provenant des faibles rendements obtenus jusqu'à présent dans la réaction de Reimer-Tiemann est accentué par le fait que le phénol restant est difficilement extractible et recyclable et représente un facteur de pollution très gênant des effluents aqueux. De plus, un autre anhydre solide/liquide :
(9) brevet US 3 972 945 (C.F. ALBRIGHT),
(10) brevet EP 0 068 725 (SUMITOMO CHEMICAL) .
Les auteurs ajoutent l'hydroxyde alcalin sous forme solide et recherchent le caractère strictement anhydre du milieu comme condition impé rative de fonctionnement. Pour rendre les performances de la réaction acceptables, ils prévoient l'addition de catalyseurs spécifiques tels que le N-N diméthylformamide pour le brevet (9) ou un surfactant ("Tween 80", "Span 85") pour le brevet (10). Toutefois, ces procédés présentent trois défauts graves : d'une part, une pollution du produit obtenu par le catalyseur, d'autre part, un rendement relativement faible, enfin un reliquat de composés de départ dans les corps produits.
En fait, les progrès faits depuis 1876 sur cette réaction de Reimer-Tiemann sont peu significatifs, ce qui amène les auteurs de la publication (7) à constater dans celle-ci (p. 14) :
"Even 105 years after its discovery, conditions for the Reimer-Tiemann reaction cannot be said to hâve been optimized. This is not too surprising for a reaction in which a quantitative yield has never been reported, and in which useful yields (of abnormal products) of 3-10 % are not unusual."
La présente invention se propose d'indiquer une nouvelle mise en oeuvre de la réaction de formylation de Reimer-Tiemann, qui permette, à la fois : . d'accroître dans des proportions considérables et très surprenantes le rendement de la réaction défini comme le nombre de moles d'aldéhyde formé rapporté au nombre de moles de composés de départ initialement mis en jeu (dans toute la suite, les rendements indiqués seront définis par ce rapport),
. de réduire, voire éliminer totalement la formation de goudrons.
Un autre objectif est de permettre d'épuiser totalement ou dans leur majeure partie les composés aromatiques ou hétéroaromatiques de départ.
Un autre objectif de l'invention est de permettre, dans le cas des phénols, d'orienter la formylation vers la forme para de l'aldéhyde phénolique obtenu.
A cet effet, le procédé visé par l'invention pour préparer des aldéhydes aromatiques ou hétéroaromatiques par formylation de cycles aromatiques ou hétéroaromatiques de composés de départ, est du type consistant à utiliser des composés de départ comprenant au moins un cycle aromatique fonctionnalisé par au moins une fonction hydroxyle et/ou au moins un cycle hétéroaromatique azoté, et à les mettre en présence de chloroforme et d'un hydroxyde alcalin en excès, disposé sous forme solide, en vue de réaliser une réaction de formylation dite de Reimer-Tiemann en milieu solide/liquide ; selon la présente invention, l'on ajuste le taux d'hydratation initial dudit milieu dans une plage telle que : . ledit taux d'hydratation soit inférieur à 1,5 mole d'eau par mole d'hydroxyde alcalin disposé initialement dans le milieu, de façon à conserver de 1' hydroxyde sous forme solide dans le milieu, . ledit taux d'hydratation soit supérieur à 0,05 mole d'eau par mole de composé de départ, de façon à disposer d'une quan-tité d'eau suffisante à l'interface solide/liquide pour assurer une solvatation des espèces reactives en présence.
(Le terme "en excès" se réfère à la quantité de composés de départ mise en oeuvre initialement). Les expérimentations ont permis de constater qu'une telle réaction mise en oeuvre en milieu hétérogène liquide/solide faiblement hydraté, fournissait des rendements tout à fait remarquables supérieurs à 70 % et atteignant des valeurs de l'ordre de 95 % dans certaines conditions optimales de mise en oeuvre précisées plus loin, un épuisement total des composés de départ pouvant être obtenu. Il semble possible d'expliquer ce résultat par les phénomènes ci-après décrits, qui résultent de la mise en oeuvre en milieu hétérogène solide/liquide, faiblement hydraté. L'hydroxyde alcalin se trouve à l'état solide dans le milieu et les molécules d'eau solvatent superficiellement celui-ci, fragilisant la liaison ionique entre le cation alcalin et l'ion hydroxyde. Ce dernier peut ainsi réagir avec le chloroforme pour former le dichlorocarbène, corps intermédiaire très réactif qui réagit avec les composés de départ pour donner les aldéhydes correspondants après hydrolyse des formes natives intermédiaires. Il semble que le rendement et la sélectivité observés résultent du rôle de l'eau comme élément de transfert de phase et de la localisation de la réaction à l'interface solide/liquide : la solvatation engendrée par l'eau à cette interface donne les espèces intermédiaires à l'état natif, lesquelles conduisent ensuite aux aldéhydes aromatiques ou hétéro-aromatiques recherchés.
Les observations ont montré qu'au dessous de 0,05 mole d'eau par mole de composés de départ, la quantité d'eau devient insuffisante pour solvater correctement les cations alcalins et libérer des hydroxydes en proportion suffisante par rapport aux composés de départ pour amorcer la réaction ; au dessus de 1,5 moles d'eau par mole d'hydroxyde alcalin, le caractère hétérogène solide/liquide du milieu risque d'être masqué par une trop forte mise en solution de l'hydroxyde alcalin, d'autant que la réaction est génératrice d'eau.
En pracique, les meilleurs résultats sont obtenus en ajustant initialement le taux d'hydratation du milieu réactionnel entre 1 et 2 moles d'eau par moles de composés de départ (cette plage se trouve bien en dessous du seuil de solubilité de l'hydroxyde alcalin compte-tenu du fait que celui-ci est prévu en excès) .
De préférence, l'hydroxyde alcalin est mis en oeuvre dans le milieu réactionnel sous forme solide à l'état de poudres ou de granulés, afin d'augmenter la surface de contact solide/liquide.
5elon un mode de mise en oeuvre préféré permettant de porter le rendement à des valeurs proches de 95 % et d'épuiser la totalité ou la majeure partie de s composés de départ, . de l'hydroxyde alcalin sous forme solide est disposé initialement en excès dans le milieu réactionnel,
. et de l'hydroxyde alcalin sous forme solide est ensuite ajouté au milieu réactionnel en cours de réaction jusqu'à épuisement des composés de départ.
L'étude de la cinétique de la réaction a montré que le rendement atteint un palier au terme d'une période déterminée de réaction ; la présence d'un tel palier s'explique par une inactivation progressive de l'interface solide/ liquide par formations d'anions dans le milieu (chlorure, etc.). L'ajout d'hydroxyde alcalin, de préférence au point d'inflexion de la courbe cinétique, fournit une nouvelle interface active solide/liquide qui permet à la réaction de se poursuivre à une vitesse satisfaisante ; cet ajout peut être renouvelé à chaque inflexion de la courbe jusqu'à épuisement des composés de départ.
Les concentrations initiales sont préférentiellement ajustées de la façon suivante : . l'hydroxyde alcalin sous forme solide est prévu en excès dans un rapport molaire supérieur à 3 par rapport aux composés de départ, et notamment de l'ordre de 4,
. le chloroforme est prévu en excès dans un rapport molaire supérieur à 3 par rapport aux composés de départ, et notamment de l'ordre de 10.
Par ailleurs, il est connu que la réaction de Reimer-Tiemann est exothermique mais demande un apport énergétique au milieu réactionnel. Dans le procédé de l'invention, il est dans certains cas intéressant de refroidir le milieu réactionnel pendant le mélange des réactifs jusqu'à une température comprise entre -10° C et +10° C, puis de la réchauffer par un apport énergétique. Ce dernier peut être effectué :
- soit de façon classique, par chauffage, de façon à porter la température du milieu entre 40° C et 60° C,
- soit en associant à un léger apport thermique, l'action d'ultrasons, ce qui permet d'opérer à température plus basse, entre 20° C et 40° C. De façon classique, les composés de départ peuvent être constitués par des composés phénoliques (phénol, guaïcol, syringol, naphtol...) ou des composés pyrroliques (pyrrole, indole...). Dans le cas d'un phénol, l'addition
(connue en elle-même) d'un alcool au milieu réactionnel permet d'obtenir un aldéhyde dans lequel le radical aldéhyde est majoritairement situé en para de la fonction phénol.
L'hydroxyde alcalin utilisé est notamment de la soude ou de la potasse ; on a pu observer que, comme dans la réaction classique, l'utilisation de potasse oriente préférentiellement vers la forme para de l'aldéhyde.
Les expérimentations ont montré que l'addition (connue en soi) d'un solvant aprotique inerte (dioxanne, toluène...) peut augmenter légèrement le rendement dans certains cas.
Le procédé de l'invention est illustré par les exemples 1 à 9 qui suivent ; la courbe de rendement obtenue à l' exemple 1 est représentée sur le dessin annexe. EXEMPLE 1
On Introduit dans un réacteur de 250 cm3 muni d'un réfrigérant, d'un agitateur mécanique et d'un thermomètre 100 cm3 de chloroforme, 9,4 g de phénol, 20 g de soude déshydratée et 3,6 cm d'eau en maintenant par un système thermostaté la température du milieu réactionnel à 50° C. Ces conditions de mélange initial correspondent à un taux d'hydratation de 0,4 mole d'eau par mole de soude (2 moles d'eau par mole de composé de départ) et à 12,6 fois plus de chloroforme que de composé de départ (exprimé en mole). Puis la température dudit milieu réactionnel est portée à 58° C pendant une heure. On ajoute ensuite 12 g de soude en poudre progressivement sur une durée de 2 heures, la température étant maintenue constante à 58° C. La réaction est poursuivie pendant 1 heure. En fin de réaction, le phénol initial a totalement disparu. Le chloroforme résiduel est récupéré et recyclé.
La courbe A représentée à la figure 1 fournit l'évolution du rendement R de la réaction en fonction du temps exprimé en heures, dans le cas d'une seule addition de soude à l'instant t = 0 . La courbe B illustre le rendement obtenu dans l'exemple lorsque, en plus de l'addition initiale, l'on ajoute une nouvelle quantité de soude au temps t = 1 heure : la cinétique de la réaction redevient voisine de la cinétique initiale jusqu'à un rendement de l'ordre de 85% (t = 1,5 heure) ; bien entendu de la soude en poudre peut à nouveau être ajoutée pour attendre plus rapidement un rendement très voisin de 100 %.
Le mélange d'aldéhydes obtenu est sous forme sodée. Il est neutralisé jusqu'à l'obtention d'une saumure neutre.
Le salicylaldéhyde peut être récupéré selon les techniques classiques avec un rendement voisin de 77 % (9,4 g) par rapport au phénol initial par entraînement à la vapeur ou par extraction par l'éther.
Le phy droxybenzal déhy de est récupéré avec un rendement de 17 % (2 g) par extraction à l'éther de la saumure résiduelle acidifiée à pH = 1.
L'effluent aqueux peut être neutralisé et ne contient pas de produits phénoliques toxiques résiduels.
EXEMPLE 2
On introduit dans un réacteur de 250 cm3 muni d'un réfrigérant, d'un agitateur mécanique et d'un thermomètre 10 cm3 de méthanol, 90 cm3 de chloroforme et 9,4 g de phénol.
On ajoute alors 20 g de soude en poudre déshydratée et 3,6 cm3 d'eau en maintenant la température du mélange réactionnel refroidit préalablement à 0° C.
Ces conditions de mélange initial correspondent à un taux d'hydratation de 0,4 mole d'eau par mole de soude (2 moles d'eau par mole de composé de départ) et à 11,3 fois plus de chloroforme que de composé de départ
(exprimé en mole).
Puis le mélange est ramené lentement à température ambiante et très progressivement porté à 58° C.
Après 1 heure de réaction, on ajoute
12 g de soude en poudre progressivement sur une durée de
2 heures. La température est maintenue constante à 58° C. La réaction est poursuivie pendant 1 heure. A la fin de la réaction, le phénol initial a totalement disparu. Mais le chloroforme résiduel n'est pas pur. Il contient des produits secondaires (triphénoxyméthanes identifiés par résonance, magnétique nucléaire et spectroscopie infra-rouge).
Le mélange d'aldéhyde phénolique est sous forme sodée. Il est neutralisé et acidifié à pH = 5. Le salicylaldéhyde est alors récupéré selon la technique classique d'entraînement à la vapeur des phases aqueuses (après récupération du méthanol). On obtient un rendement de 32 % (3,9 g) en salicylaldéhyde et 27 % (3,2 g) en p. hy droxybenzaldéhy de par rapport au phénol initial.
EXEMPLE 3 On introduit dans un réacteur de 250 cm3 muni d'un réfrigérant, d'un agitateur mécanique et d'un thermomètre 5 cm3 de dioxanne, 95 cm de chloroforme et 9,4 g de phénol.
On ajoute alors 15 g de soude en poudre et 3 cm3 d'eau en maintenant la température du mélange réactionnel, refroidit préalablement, à 0° C. Ces conditions de mélange initial correspondent à un taux d'hydratation de 0,42 mole d'eau par mole de soude. (2 moles d'eau par mole de composé de dépArt) et à 11,9 fois plus de chloroforme que de composé de départ (exprimé en moles). Puis le mélange est ramené lentement à température ambiante et très progressivement à 58° C. Après 1 heure de réaction, on ajoute 12 g de soude en poudre progressivement sur une durée de 2 heures. La température est maintenue constante à 58° C. La réaction est poursuivie pendant 1 heure.
A la fin de la réaction, le phénol initial a totalement disparu. Mais le chloroforme résiduel n'est pas pur. Il contient comme dans l'exemple précédent des triphénoxymé thanes. Le mélange d'aldéhyde est sous forme sodée. Il est neutralisé et acidif ié à pH = 5. Le salicylaldéhyde est alors récupéré selon la technique classique d'entraînement à la vapeur des phases aqueuses. On obtient un rendement de 46 % (5,6 g) de salicylaldéhyde et de 37 % (4,5 g) de p. hy droxybenzaldéhyde. EXEMPLE 4
On introduit dans un réacteur de 250 cm3 muni d'un réfrigérant, d'un agitateur mécanique et d'un thermomètre, 100 cm3 de chloroforme et 9,4 g de phénol.
On ajoute alors 16,8 g de potasse commerciale (contenant 15 % d'eau) et 1,7 g d'eau en maintenant la température du mélange réactionnel préalablement refroidi à 0° C. Ces conditions de mélange initial correspondent à un taux d'hydratation de 0,31 mole d'eau par mole de potasse commerciale (0,94 mole d'eau par mole de composé de départ) et à 12,6 fois plus de chloroforme que de composé de départ (exprimé en mole). Puis le mélange est ramené lentement à température ambiante et très progressivement porté à 56° C.
Après 1 heure de réaction, on ajoute 28 g de potasse en poudre progressivement sur une durée de
2 heures. La température est maintenue constante à 58° C. La réaction est poursuivie pendant 1 heure.
A la fin de la réaction, le phénol initial a totalement disparu. Mais le chloroforme résiduel n'est pas pur et contient des triphénoxyméthanes. Le salicylaidéhyde et le p. hydroxybenzaldéhyde sont récupérés par les techniques précédemment mentionnées. On obtient an rendement, en salicylaldéhyde 38 % (4,6 g) et en p. hydroxybenzaldéhyde 17 % (2 g).
EXEMPLE 5.
On introduit dans un réacteur de 250 cm3 muni d'un réfrigérant, d'un agitateur mécanique et d'un thermomètre, 100 cm3 de chloroforme, 2 g de soude, 1,8 g de β naphtol et 0,3 cm3 d'eau, en maintenant par un système thermostaté la température du milieu réactionnel à 50° C. Ces conditions de mélange initial correspondent à un taux d'hydratation de 0,33 mole d'eau par mole de soude (1,33 mole d'eau par mole de composé de départ) et à 100,8 fois plus de chloroforme que de composé de départ (exprimé en mole).
Puis la température dudit milieu réactionnel est portée à 60° C pendant 1 heure. On ajoute ensuite 1 g de soude en poudre. La réaction continue pendant 3 heures. Après neutralisation, la phase chloroformique est séparée. La saumure aqueuse est extraite à l'éther. Les phases organiques sont rassemblées et l'hydroxy-2 naphtaidéhyde-1 obtenu avec un rendement de 30 %.
EXEMPLE 6
On introduit dans un réacteur de 250 cm3 muni d'un réfrigérant, d'un agitateur mécanique et d'un thermomètre 50 cm3 de méthanol, 50 cm de chloroforme et 0,8 g de pyrrole. On ajoute alors 7 g de potasse commerciale et 0,5 g d'eau. Ces conditions de mélange initial correspondent à un taux d'hydratation de 0,216 mole d'eau par mole de soude (2,25 moles d'eau par mole de composé de départ (pyrrole)) et à 52,5 fois plus de chloroforme que de composé de départ. La réaction est soumise aux ultra-sons dans la cuve "BRANS0NIC" pendant 15 heures.
A l'issue de la réaction, le mélange réactionnel est additionné d'eau. La phase chloroformique est alors séparée et évaporée-déshydratée sur du sulfate de sodium anhydre. Le rendement obtenu en pyrrole carboxaldéhydes contenus dans le chloroforme est de 15 % avec une quantité notable de chloropyridine.
EXEMPLE 7
On introduit dans un réacteur de 250 cm3 muni d'un réfrigérant, d'un agitateur mécanique et d'un thermomètre 10 cm3 de méthanol et 90 cm3 de chloroforme ainsi σje 6,2 g de guaiacol. On ajoute alors 16 g de soude en poudre et 6 g d'eau en maintenant la température du mélange réactionnel à 0° C. Ces conditions de mélange initial correspondent à un taux d'hydratation de 0,825 mole d'eau par mole de soude (6,6 moles d'eau par mole de composé de départ (guaiacol)) et à 22,7 fois plus de chloroforme que de composé de départ. Puis le mélange est lentement ramené à température ambiante et très progressivement porté à 58° C. Après réaction, on ajoute 16 g de soude en poudre progressivement sur une durée de 2 heures. La température est maintenue constante pendant 1 heure. Le mélange réactionnel est alors refroidi à 40° C et le pH ramené à 2 par ajout progressif d'acide sulfurique. La phase chloroformique est alors séparée de la phase aqueuse et séchée sur sulfate de sodium. La phase aqueuse est réextraite par l'éther. Les phases organiques sont alors évaporées. Elles contiennent les aldéhydes et le guaiacol résiduel. Le rendement est de 32 % en vanilline
(2,4 g) et de 38 % en isovanilline (2,8 g).
EXEMPLE 8
On introduit dans un réacteur de 250 cm3 muni d'un réfrigérant, d'un agitateur mécanique et d'un thermomètre 10 cm3 de méthanol et 190 cm3 de chloroforme, ainsi que 7,7 g de syringol. Le mélange est soumis aux ultrasons pendant 6 heures dans une cuve de nettoyage "BRANS0NIC" (47 kHz 180W 3 céramiques). Au terme de ce pré-traitement, on ajoute 8 g de soude en poudre et 0,9 g d'eau. Ces conditions de mélange initial correspondent à un taux d'hydratation limite de 0,25 mole d'eau par mole de soude (0,05 mole d'eau par mole de composé de départ) et à 25,2 fois plus de chloroforme que de composé de départ exprimé en mole. Le rendement chute considérablement pour une hydratation plus faible.
La réaction est poursuivie dans la cuve à ultra-sons à 30° pendant 2 h 30 mn .
Le syringaldéhyde (mis en éviuenoe par la 2-4 dinitrophénylhydrazine (point de fusion 213º) est obtenu avec un rendement de 12 % (1,1 g).
EXEMPLE 9
On introduit dans un réacteur ds 250 cm3 muni d'un réfrigérant, d'un agitateur mécanique et d'un thermomètre 100 cm3 de chloroforme 9,4 g de phénol, 20 g de soude en poudre et 13,5 g d'eau en maintenant par un système thermostaté la température du milieu réactioαnel à 50° C. Ces conditions de mélange initial correspondent à un taux d'hydratation limite supérieure de 1,5 mole d'eau par mole de soude (15 moles d'eau par mole de substrat) et à 12,6 fois plus de chloroforme que de composé de départ exprimé en mole.
La température dudit milieu réactionnel est ensuite portée à 58° C pendant 1 heure. On ajoute ensuite
12 g de soude en poudre progressivement sur une durée de
2 heures, la température étant maintenue constante à 58° C. La réaction est poursuivie pendant 1 heure. A la fin de la réaction, le phénol initial n'a pas totalement disparu.
Le mélange d'aldéhyde est sous forme sodée. Il est neutralisé jusqu'à l'obtention d'une saumure neutre. Le sali cy laldéhy de peut être récupéré selon les techniques classiques avec un rendement voisin de 30 % (3,6 g) par rapport au phénol initial par entraînement à la vapeur ou par extraction par l'éther. Le p. Hydroxybenzaldéhyde est récupéré avec un rendement de 10,7 % (1,3 g) par extraction à l'éther de la saumure résiduelle acidifiée à PH = 1.

Claims

REVENDICATIONS
1/ - Procédé de préparation d'aldéhydes aromatiques ou hétéroaromatiques par formylation de cycles aromatiques ou hétéroaromatiques de composés de départ, du type consistant à utiliser des composés de départ comprenant au moins un cycle aromatique fonctionnalisé par au moins une fonction hydroxyle et/ou au moins un cycle hétéroaromatique azoté, et à les mettre en présence de chloroforme et d'un hydroxyde alcalin en excès, disposé sous forme solide, en vue de réaliser une réaction de formylation dite de Reimer-Tiemann en milieu solide/liquide, ledit procédé étant caractérisé en ce que l'on ajuste le taux d'hydratation initial dudit milieu dans une plage telle que : ledit taux d'hydratation soit inférieur à 1,5 mole d'eau par mole d'hydr oxyde alcalin disposé initialement dans le milieu, de façon à conserver de l'hydroxyde sous forme solide dans le milieu, ledit taux d'hydratation soit supérieur à 0,05 mole d'eau par mole de composé de départ, de façon à disposer d'une quantité d'eau suffisante à l'interface solide/liquide pour assurer une solvatation des espèces réactives en présence.
2/ - Procédé de préparation selon la revendication 1, dans lequel l'hydroxyde alcalin est mis en oeuvre dans le milieu réactionnel sous forme soli d e à l'état de poudre ou de granulés.
3/ - Procédé de préparation selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel de l'hydroxyde alcalin sous forme solide est disposé initialement en excès dans le milieu réactionnel, caractérisé en ce que de l'hydroxyde alcalin sous forme solide est ensuite ajouté au milieu réactionnel en cours de réaction jusqu'à épuisement des composés de départ.
4/ - Procédé de préparation selon l'une des revendications 1, 2 ou 3, dans lequel initialement :
. l'hydroxyde alcalin sous forme solide est prévu en excès dans un rapport molaire supérieur à 3 par rapport aux composés de départ,
. le chloroforme est prévu en excès dans un rapport molaire supérieur à 3 par rapport aux composés de départ.
5/ - Procédé de préparation selon l'une des revendications 1, 2, 3 ou 4, caractérisé en ce que l'on dispose l'hydroxyde alcalin sous forme solide deshydratée ou peu hydratée dans un réacteur avec un mélange liquide de chloroforme et de composés de départ et l'on ajoute de l'eau en quantité appropriée pour ajuster le taux d'hydratation du milieu dans la plage précitée.
6/ - Procédé de préparation selon l'une des revendications 1, 2, 3, 4 ou 5, dans lequel le milieu réactionnel est refroidi pendant le mélange des réactifs jusqu'à une température comprise entre -10° C et +10° C, puis chauffé progressivement jusqu'à la porter à une température comprise entre 40° C et 65° C.
7/ - Procédé de préparation selon l'une des revendications 1, 2, 3, 4 ou 5, caractérisé en ce que le milieu réactionnel est refroidi pendant le mélange des réactifs jusqu'à une température comprise entre -10° C et +10° C, puis maintenu à une température comprise entre 20°C et 40° C et soumis à l'action d'ultrasons.
8 / - P rocé dé de pré par a ti o n selon l' un e d e s revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6 ou 7, caractérisé en ce que l'on ajuste initialement le taux d'hydratation du milieu réactionnel entre 1 et 2 moles d'eau par mole de composés de départ.
9/ - Procédé de préparation selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les composés de départ utilisés sont des composés phénoliques ou des composés pyrroliques.
10/ - Procédé selon l'une des revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 ou 8, en vue de préparer, à partir d'un phénol, un aldéhyde dans lequel le radical aldéhyde est majoritairement situé en para de la fonction phénol, consistant à ajouter un alcool au milieu réactionnel.
11/ - Procédé selon l'une de s revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 ou 9, dans lequel un solvant aprotique inerte est ajouté au milieu réactionnel.
1 2 / - P r o c é d é s e l o n l ' u n e d e s revendications précédentes, dans lequel l'hydroxyde alcalin utilisé est de la soude ou de la potasse.
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