CH668064A5

CH668064A5 - Procede de preparation de derives bromes du diphenylether.

Info

Publication number: CH668064A5
Application number: CH2695/86A
Authority: CH
Inventors: Robert Decaudin; Bernard Gurtner; Andre Gagnieur
Original assignee: Atochem
Priority date: 1985-07-03
Filing date: 1986-07-03
Publication date: 1988-11-30
Also published as: IT8620959A0; IT1190649B; BE905038A; IT8620959A1; GB2178426B; NL8601649A; DE3622224A1; FR2584396B1; US4701564A; GB2178426A; JPS6210034A; GB8616123D0; IL79286A0; FR2584396A1; ES2000305A6

Description

DESCRIPTION

io

L'invention a pour objet un procédé de préparation de dérivés bromés du diphényléther. Elle s'intéresse tout particulièrement aux dérivés renfermant 8 à 10 atomes de brome par molécule, et plus précisément elle vise à l'obtention de produits sous-bromés et à la 15 valorisation des sous-produits sous forme de produits perbromés.

Dans le présent document et par simplification, on qualifiera de «perbromé» le diphényléther renfermant 10 atomes de brome et par «sous-bromé» le diphényléther renfermant moins de 10 atomes de brome.

20 Selon une première mise en œuvre de l'invention, le procédé, qui met en œuvre le diphényléther, un catalyseur de bromation, un solvant organique et un agent de bromation, est caractérisé en ce qu'il consiste à:

a) ajouter progressivement l'agent de bromation à un mélange 25 comprenant le diphényléther, le catalyseur de bromation et le solvant organique, l'agent de bromation étant mis en œuvre en une quantité correspondant sensiblement à la stœchiométrie, rapportée au brome, du produit sous-bromé désiré;

b) laisser la réaction se poursuivre jusqu'à obtention, d'une part, 30 de diphényléther sous-bromé (I) imprégné de solvant et, d'autre part, de solvant brut (II) renfermant du diphényléther sous-bromé (iii);

et à sécher ensuite le produit sous-bromé (I) ainsi obtenu.

Selon une autre mise en œuvre de l'invention, le procédé est ca-35 ractérisé en ce qu'il consiste à exécuter les étapes a et b du procédé défini ci-dessus, puis à:

c) ajouter dans le solvant brut (II) du catalyseur de bromation et à ajouter progressivement dans ce mélange l'agent de bromation en excès molaire par rapport à la stœchiométrie de la perbromation du

40 diphényléther sous-bromé (III);

d) élever la température du milieu obtenu en c jusqu'à température de reflux du solvant organique et à maintenir à cette température jusqu'à ce que la réaction de perbromation soit complète;

e) après refroidissement, recueillir, d'une part, du diphényléther 45 perbromé (IV) renfermant du solvant et, d'autre part, le solvant;

et à sécher le diphényléther perbromé (IV) ainsi obtenu.

Dans ce qui suit, on utilisera indiiféremment les termes «phase» ou «étape» pour désigner les différentes opérations a à e.

L'invention utilise comme produit de départ le diphényléther:

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0-0-0

55 II va sans dire qu'elle s'étend aux mélanges renfermant un tel produit et notamment aux mélanges de ce produit avec des diphényléthers faiblement bromés, c'est-à-dire renfermant moins de 8 atomes de brome par molécule.

Dans le présent document, le terme utilisé pour chaque type de 60 produit (catalyseur, agent de bromation, solvant) désignera indifféremment un seul produit ou un mélange de plusieurs produits du même type.

L'agent de bromation peut être choisi parmi les produits connus pour la bromation de noyaux aromatiques. Cet agent est avantageu-65 sement constitué par le brome lui-même.

Divers types de catalyseurs ont été décrits dans la littérature et peuvent être mis en œuvre dans le présent procédé. On peut se référer à ce sujet au brevet américain 4287373. Bien que certains

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métaux tels que l'aluminium soient utilisables, on choisira avantageusement les halogénures d'aluminium, et notamment un halogé-nure choisi dans le groupe constitué par le chlorure ou le bromure d'aluminium. Le catalyseur peut se présenter sous forme de particules ou d'agglomérats, le diamètre moyen des particules pouvant aller de 0,05 à 15 mm, ces valeurs n'ayant qu'un rôle informatif. Le catalyseur non métallique peut présenter une structure amorphe ou cristalline.

Les réactions de bromation s'effectuent, dans le présent procédé, en milieu solvant organique. D'une manière générale, le solvant peut être choisi parmi les hydrocarbures halogénés. Parmi ceux-ci, on recommandera les hydrocarbures renfermant un atome de carbone et substitués par du brome et/ou du chlore, la préférence allant au bromure de méthylène.

Dans le procédé conforme à l'invention, on met avantageusement en œuvre les différents agents et réactifs énumérés précédemment dans les proportions suivantes:

— s'agissant du catalyseur de bromation, la quantité peut représenter de 2 à 20% en moles de catalyseur par mole de diphényléther;

— s'agissant du solvant, on peut utiliser de 1 à 6 moles de solvant par mole de diphényléther engagé dans le procédé;

— s'agissant de l'agent de bromation, l'excès molaire par rapport à la stœchiométrie de perbromation du diphényléther sous-bromé (III) — phase c — peut atteindre 10%, et est de préférence compris entre 3 et 8%, ces valeurs étant calculées sur la stœchiométrie de la perbromation du diphényléther sous-bromé augmenté, le cas échéant, du diphényléther complémentaire mentionné plus loin.

Les phases a, b, c et e du procédé de l'invention peuvent se faire à température ambiante ou tout au moins dans la zone de 20 à 50° C. La température de mise en œuvre de la phase d du procédé dépend du solvant utilisé. Ainsi, dans le cas particulier du bromure de méthylène, et pour une réaction effectuée à pression atmosphérique, la température sera de l'ordre de 95-99° C.

Quant à la température de séchage du procédé, elle dépend naturellement de la nature des produits formés, du solvant utilisé et des conditions du séchage lui-même. D'une manière générale, cette température est supérieure à 50° C et inférieure au point de fusion du composé sous-bromé ou perbromé désiré.

Dans le procédé conforme à l'invention, l'étape a consiste dans l'introduction progressive de l'agent de bromation dans le mélange comprenant le diphényléther, le catalyseur de bromation et le solvant organique. II est avantageux d'effectuer en premier lieu ce mélange par incorporation, sous agitation, du diphényléther et du catalyseur dans le solvant organique. L'introduction de l'agent de bromation s'effectue par coulée de celui-ci, de manière continue ou discontinue, dans ledit mélange. D'une manière générale, la durée de cette opération de coulée varie entre 1 et 10 heures, ces valeurs ne devant être considérées que comme un ordre de grandeur. La coulée est elle-même suivie d'une phase dite de réaction permettant à celle-ci de se poursuivre et de se terminer, la durée de cette phase (phase b du procédé) pouvant atteindre quelques heures, par exemple jusqu'à 4 heures.

Aussi bien la phase de coulée proprement dite que la phase de réaction s'effectuent de préférence sous agitation du milieu.

L'obtention de diphényléther sous-bromé (I) et du solvant brut (II) (phase b du procédé) est avantageusement précédée d'un traitement d'épuration du milieu et de séparation liquide/solide. Il s'agit d'opérations comprenant essentiellement la désactivation du catalyseur, par exemple par ajout d'eau, éventuellement acidifiée, suivie, si nécessaire, d'une destruction de l'agent de bromation (notamment Br2) résiduel, par exemple au moyen de métabisulfite de sodium ou d'hydrazine, d'une phase de décantation et d'élimination de la phase aqueuse surnageante, comprenant essentiellement le catalyseur et, enfin, d'opérations de lavage au moyen d'eau, puis d'essorage permettant de récupérer, d'une part, le diphényléther sous-bromé (I) imprégné de solvant et, d'autre part, le solvant organique brut (II) renfermant en solution une autre fraction de diphényléther sous-bromé (III).

Concernant la phase c du procédé et selon une variante, on ajoute également dans le solvant brut (II) du diphényléther en une quantité pouvant représenter jusqu'à 100% (en moles) du diphényléther sous-bromé (III). On peut également ajouter du solvant dans les limites des proportions indiquées précédemment.

Le maintien à la température de reflux du solvant de la phase d dure avantageusement entre 30 minutes et 2 heures.

La récupération, d'une part, du diphényléther perbromé (IV) renfermant du solvant et, d'autre part, du solvant selon la phase e du procédé est également précédée avantageusement, mutatis mutan-dis, de tout ou partie des traitements d'épuration et de séparation solide/liquide mentionnés ci-avant. Le refroidissement mentionné dans cette phase e signifie le retour du milieu à température ambiante ou plus généralement à 20-50° C.

Le procédé de l'invention peut comporter la seule succession des étapes a à e définies ci-avant, le séchage du diphényléther sous-bromé (II) pouvant se faire à tout moment après l'étape b.

Selon une variante particulièrement intéressante du procédé de l'invention, on renouvelle n fois (n pouvant être compris entre 1 et 5 par exemple) les opérations a et b, avant les opérations c et suivantes en mettant en œuvre le solvant brut II de l'étape b à titre de «solvant organique» et en ramenant la quantité de solvant organique à celle prévue dans l'étape a en ajoutant au solvant brut (II) la quantité adéquate de solvant neuf.

La préparation de composés sous-bromés donne en général, à côté du produit recherché, une solution renfermant une proportion non négligeable de produit sous-bromé, par exemple de l'ordre de 15 à 20%, voire davantage. Le recyclage multiple de cette solution permet de limiter la perte dudit produit, mais au détriment de sa qualité, notamment sur le plan de la coloration. Le procédé conforme à l'invention permet de valoriser le produit sous-bromé ainsi présent sous forme de solution en le perbromant, lesdits produits perbromés ainsi obtenus constituant en eux-mêmes des produits intéressants, notamment comme agents d'ignifugation.

A titre purement informatif, ce procédé permet de bromer le diphényléther avec un rendement élevé (rendement molaire en produits sous-bromés et perbromés recueillis par rapport au diphényléther engagé supérieur à 90%, voire 95%).

Les exemples suivants illustrent l'invention.

Exemple 1 :

a) On introduit dans un réacteur agité contenant 435 g de bromure de méthylène:

— 85 g de diphényléther

— 10 g de chlorure d'aluminium

On coule en 3 heures à température ambiante (25° C) 640 g de brome dans le mélange réactionnel ci-dessus. Après un maintien complémentaire de 2 heures à la même température (25° C), le catalyseur est détruit par addition de 100 g d'eau.

Après destruction des traces de brome résiduel par une solution aqueuse d'hydrazine, on décante et élimine la phase aqueuse surnageante contenant le catalyseur désactivé. On effectue ensuite trois opérations de lavage à l'eau et décantation. On filtre la phase organique et l'essore.

On recueille ainsi:

— une phase A1 de diphényléther sous-bromé imprégné de solvant,

— une phase B! constituée de solvant contenant du diphényléther sous-bromé dissous.

b) La phase Aj est séchée (70° C sous vide; 3 heures) et on recueille 287,3 g de diphényléther sous-bromé ayant en moyenne 8,2 atomes de brome par molécule.

Dans une partie aliquote de la phase Bj (271 g) contenant 26,9% de produit dissous à 7,43 atomes de brome par molécule, on ajoute sous agitation et à température ambiante 39,6 g de bromure de méthylène, 12,6 g de diphényléther et 5,4 g de chlorure d'aluminium.

On coule en 1 heure à 23° C dans ce mélange 167 g de brome.

On porte l'ensemble à ébullition et le maintient 1 heure à température de reflux du solvant.

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10

15

20

25

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35

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45

50

55

60

65

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4

Après traitements d'épuration et de séparation indiqués sous a, on recueille:

— une phase A2 de diphényléther perbromé imprégnée de solvant,

— une phase B2 de solvant (5,6% de solvant diphényléther sous-bromé de degré moyen de bromation de 9,5),

Après séchage de la phase A2, on recueille 141,7 g de diphényléther perbromé.

Exemple 2:

a) Dans un réacteur contenant 1092 kg de bromure de méthylène, on introduit:

— 209 kg de diphényléther

— 25 kg de chlorure d'aluminium

On coule à température ambiante, en 5 heures 30, 1608 kg de brome, on maintient 2 heures à cette température (25° C).

On effectue les traitements d'épuration/séparation de l'exemple 1 pour obtenir une phase Ai (diphényléther sous-bromé imprégné de solvant) et une phase Bj (solvant contenant des dérivés sous-bromés dissous).

b) Dans la solution Bx contenant 20,4% en poids de produit dissous (degré moyen de bromation 7,4), on rajoute:

— 110 kg de bromure de méthylène

— 209 kg de diphényléther

— 25 kg de chlorure d'aluminium

On coule à 25° C, en 5 heures 30, dans ce mélange 1614 kg de brome et maintient à 25° C pendant 2 heures.

On récupère, après les traitements mentionnés précédemment, une phase A2 (diphényléther sous-bromé imprégné de solvant) et une phase B2 (solvant contenant du dérivé bromé dissous).

c) Dans la solution B2 (24,6% en poids de produit dissous, degré moyen de bromation 7,4) on ajoute:

— 115 kg de bromure de méthylène

— 210 kg de diphényléther

— 25 kg de chlorure d'aluminium

On coule dans ce mélange (25° C pendant 5 heures 30) 1623 kg de brome.

Après les traitements appropriés, on recueille:

— une phase A3 (diphényléther sous-bromé imprégné de solvant),

— une phase B3 (solvant contenant des dérivés bromés dissous).

d) Dans la solution B3 (24,5% de produits dissous, degré moyen de bromation 7,4) on ajoute:

— 40,1 kg de diphényléther

— 20 kg de chlorure d'aluminium

On coule à 25° C, en 2 heures, dans ce mélange 580 kg de brome. Après chauffage à ébullition, maintien de 1 heure et refroidisse-5 ment, puis traitements d'épuration/séparation mentionnés plus haut, on recueille:

— A4: une phase de diphényléther perbromé imprégné de solvant,

— B4: une phase de solvant (2,6% en poids de diphényléther io sous-bromé dissous).

Après séchage des phases Ax, A2, A3 et A4, on obtient: — 2460 kg de diphényléther sous-bromé (taux moyen de bromation 8,1),

— 578 kg de diphényléther perbromé.

15 La perte en diphényléther dans le solvant B4 est inférieure à 2%.

Exemple 3:

On renouvelle l'essai de l'exemple 2 en préparant quatre phases de diphényléther sous-bromé (au lieu de 3) et une phase de diphényl-20 éther perbromé, en utilisant les réactifs dans les proportions suivantes:

Phase ai a2

a3

a4

a5

Diphényléther

(kg)

194

207

237

63,8

Bromure de méthylène

(kg)

1092

105

120

110

105

a1c13

(kg)

25

30

24,2

Brome

(kg)

1503

1594

1606

1860

800

Solution Bn

—

b!

b2

b3

b4

(Solution Bn désigne la solution de la phase précédente mise en œuvre dans l'opération concernée.)

Après séchage des phases Aj, A2, A3 A4 et As, on obtient: 35 — 3640 kg de diphényléther sous-bromé (taux moyen de bromation 8,1),

— 650 kg de diphényléther perbromé.

La solution finale Bs contient 5,75% de diphényléther sous-bromé dissous.

40 La perte totale en diphényléther dans le solvant B5 est inférieure à 2%.

Le rendement molaire en produits sous-bromés et perbromés par rapport au diphényléther engagé est supérieur à 96%.

R

Claims

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1. Procédé de préparation de produits sous-bromés à partir de diphényléther, de catalyseur de bromation, de solvant organique et d'agent de bromation, caractérisé en ce qu'il consiste à:

a) ajouter progressivement l'agent de bromation à un mélange comprenant le diphényléther, le catalyseur de bromation et le solvant organique, l'agent de bromation étant mis en œuvre en une quantité correspondant sensiblement à la stœchiométrie, rapportée au brome, du produit sous-bromé désiré;

b) laisser la réaction se poursuivre jusqu'à obtention, d'une part, de diphényléther sous-bromé (I) imprégné de solvant et, d'autre part, de solvant brut (II) renfermant du diphényléther sous-bromé

(m);

et à sécher le diphényléther sous-bromé (I) ainsi obtenu.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à renouveler n fois les opérations a et b, n pouvant être compris entre 1 et 5, en mettant en œuvre le solvant brut (II) de l'étape b à titre de solvant organique et en ramenant la quantité de solvant organique à celle prévue dans l'étape a en ajoutant au solvant brut (II) la quantité adéquate de solvant neuf.

2

revendications

3. Procédé de préparation de produits perbromés à partir de produits sous-bromés, caractérisé en ce qu'il consiste i mettre en œuvre les étapes a et b du procédé selon la revendication 1, puis à:

c) ajouter dans le solvant brut (II) du catalyseur de bromation et à ajouter progressivement dans ce mélange l'agent de bromation en excès molaire par rapport à la stœchiométrie de la perbromation du diphényléther sous-bromé (III);

e) après refroidissement, recueillir, d'une part, du diphényléther perbromé (IV) renfermant du solvant et, d'autre part, le solvant;

et à sécher le diphényléther perbromé (IV) ainsi obtenu.

4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il consiste à renouveler n fois les opérations a et b avant les opérations c et suivantes, n pouvant être compris entre 1 et 5, en mettant en œuvre le solvant brut (II) de l'étape b à titre de solvant organique et en ramenant la quantité de solvant organique à celle prévue dans l'étape a en ajoutant au solvant brut (II) la quantité adéquate de solvant • neuf.

5. Procédé selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que, dans la phase c, on ajoute dans le solvant brut (II) du diphényléther en une quantité pouvant représenter jusqu'à 100% en moles du diphényléther sous-bromé (III).

6 moles de solvant par mole de diphényléther engagé dans le procédé.

6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'agent de bromation est le brome.

7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le catalyseur de bromation est un halogénure d'aluminium choisi dans.le groupe constitué par le chlorüre et le bromure d'aluminium.

8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le solvant organique est un hydrocarbure halogéné.

9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que le solvant est du bromure de méthylène.

10. Procédé selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la quantité de catalyseur représente 2 à 20% en moles de catalyseur par mole de diphényléther.

11. Procédé selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le solvant est mis en œuvre dans la phase a à raison de 1 à

12. Procédé selon l'une des revendications 3 à 11, caractérisé en ce que l'excès molaire d'agent de bromation par rapport à la stœchiométrie de perbromation du diphényléther sous-bromé (III) (étape c) peut atteindre 10% et est de préférence compris entre 3 et 8%, ces valeurs étant calculées sur la stœchiométrie de la perbromation du diphényléther sous-bromé augmenté, le cas échéant, du diphényléther complémentaire de la revendication 5.

13. Procédé selon l'une des revendications 1,2 et 6 à 11, appliqué à la préparation d'octabromodiphényléther en tant que produit sous-bromé.

14. Procédé selon l'une des revendications 3 à 12, appliqué à la 5 préparation de décabromodiphényléther en tant que produit perbromé.