FR2763586A1

FR2763586A1 - Composes utiles pour la perhalogenoalcoylation et reactif pour mettre en oeuvre ces composes

Info

Publication number: FR2763586A1
Application number: FR9706516A
Authority: FR
Inventors: Nicolas Roques
Original assignee: Rhodia Chimie SAS
Current assignee: Rhodia Chimie SAS
Priority date: 1997-05-23
Filing date: 1997-05-23
Publication date: 1998-11-27
Anticipated expiration: 2017-05-23
Also published as: FR2763586B1

Abstract

La présente invention a pour objet un réactif et une famille de composés. Ce réactif et ces composés se définissent en ce qu'ils peuvent être obtenus par mise en contact dans un milieu polaire et peu ou non protique, d'un matériau de formule RfH et d'une base (ou d'une espèce susceptible d'engendrer une base forte en présence d'un composé à hydrogène mobile tel que par exemple le toluène, on peut citer comme exemple d'une telle espèce les métaux alcalins, voire alcalino terreux) avec un substrat porteur d'au moins une double liaison de type >C=Y où Y représente un azote avantageusement substitué ou un atome de chalcogène. Application à la synthèse organique.

Description

COMPOSES UTILES POUR LA PERHALOGENOALCOYLATION ET REACTIF
POUR METTRE EN OEUVRE CES COMPOSES
La présente invention a pour objet un procédé utile pour la perfluoroalcoylation et ainsi qu'un réactif pour mettre en oeuvre ce procédé. Elle concerne plus particulièrement un réactif et un procédé pour greffer un groupement difluorométhyle substitué sur un composé comportant au moins une fonction électrophile. Elle concerne plus particulièrement une technique pour perfluoroalcoyler différents composés par des réactions de substitution nucléophile ou d'addition typiquement réalisées par des dérivés organométalliques.

Les techniques de perfluoroalcoylation, ou les techniques équivalentes, utilisent en général des dérivés du type iodure ou bromure de perfluoroalcoyle, en présence de zinc. Cette technique est donc coûteuse, tout en nécessitant des installations de traitement des rejets métalliques qu'il convient de traiter car le zinc est un polluant important des cours d'eau. En outre les composé de type bromure de trifluorométhyle présentent un effet de serre considérable.

Les autres techniques, où le radical perfluoroalcoyle ne forme pas un intermédiaire réactif stabilisé du type organo-métallique, sont en général difficiles à mettre en oeuvre en raison de la très faible stabilité des anions perfluorés libres dans les milieux réactionnels. Ces derniers conduisent en général à des produits du type carbone, lesquels lorsqu'ils réagissent ont perdu un de leurs substituants.

C'est pourquoi un des buts de la présente invention est de fournir un réactif qui permette une perfluoroalcoylation selon un mécanisme du type faisant intervenir carbanion, sans faire appel à des organométalliques de métaux de transition comme le zinc.

On a souvent cherché à utiliser comme source de radicaux perfluoroalcoyle, plus généralement de radicaux trifluorométhyle, des acides perfluorocarboxyl iques, en mettant en oeuvre des réactions de décomposition visant à éliminer le fragment carboxylique desdits acides en libérant du bioxyde de carbone. Toutefois, les succès qui avaient été obtenus étaient très mitigés et utilisaient des systèmes catalytiques particulièrement compliqués. Les radicaux perfluoroalcoyle ou leurs équivalents engendrés par la décomposition desdits acides perfluorocarboxyliques étaient en outre instables dans le milieu réactionnel et nécessitaient l'emploi d'agents stabilisants.

Plus récemment SHONO dans un article intitulé "a novel trifluorométhylation of aldéhydes and ketones promoted by an electrogenerated base " et publié dans J.

Org. Chem. 1991, 56, 2-4 a essayé de réaliser des réactions de perfluorométhylation à partir de fluoroforme et montré qu'il était très difficile d'obtenir des résultats positifs en l'absence de la base constituée de l'anion pyrolidonyle associé à un cation ammonium quaternaire et ce à la condition expresse que cette base fût engendrée par électrolyse.

Au cours de cette étude comparative, en prenant comme réaction test la trifluorométhylation du benzaldéhyde selon la technique dite de Barbier (qui sera détaillée ci-après), cet auteur concluait que les résultats obtenus à partir d'autres bases donnaient des rendements nuls ou médiocres et que les réactions parasites et notamment celle de Cannizaro (dismutation du benzaldéhyde en acide benzolque et en alcool benzylique), étaient majoritaires [mais les modes opératoires relatifs aux bases usuelles (tertiobutylate de potassium, hydrure de sodium, ) n'y sont pas décrits].

Toutefois les techniques utilisant les bases électroengendrées décrites par cet auteur nécessitent d'une part un appareillage complexe et d'autre part un tour de main tel qu'elles sont délicates à reproduire et extrêmement difficiles à extrapoler à des échelles industrielles. Enfin l'utilisation des ammoniums quaternaires qui sont très hygroscopiques implique beaucoup de minutie.

La présente invention se propose d'obvier aux inconvénients des procédés existants en foumissant un réactif non nocif pour l'environnement et capable de conduire aux produits désirés avec un rendement satisfaisant.

Ces buts et d'autres qui apparaîtront par la suite sont atteints au moyen d'un réactif obtenu par mise en contact dans un milieu polaire et peu ou non protique, d'un matériau de formule RfH et d'une base (ou d'une espèce susceptible d'engendrer une base forte en présence d'un composé à hydrogène mobile tel que par exemple le toluène, on peut citer comme exemple d'une telle espèce les métaux alcalins, voire alcalino terreux) avec un substrat porteur d'au moins une double liaison de type > C=Y où Y représente un azote avantageusement substitué ou plus préférentiellement un atome de chalcogène (avantageusement soufre ou plus généralement oxygène).

Dans la présente description, par H-Rf on entend des radicaux de formule:
H-(CX2)p-GEA (II) où les X semblables ou différents représentent, un fluor ou un radical de formule CnF2n+ avec n entier au plus égal à 5 de préférence à 2, voire un chlore; où p représente un entier au moins égal à 1 et au plus égal à 2; où GEA représente un groupe électroattracteur dont les éventuelles fonctions sont inertes dans les conditions de la réaction, avantageusement fluor ou un reste perfluoré de formule CnF2n+r avec n entier au plus égal à 8, avantageusement à 5.

Avantageusement X ne peut être qu'une fois chlore sur un même carbone. Le cas où le carbone portant l'atome d'hydrogène, présente deux X différents de chlore est particulièrement intéressant.

II est également souhaitable que parmi les X et GEA au moins un avantageusement 2 soient des atomes (de chlore ou de fluor).

Le nombre total de carbone de Rf est avantageusement compris entre 1 et 15, de préférence entre 1 et 10.

Dans le matériau RfH du réactif de l'invention, l'entité GEA qui exerce un effet électroattracteur sur l'atome de carbone difluoré est de préférence choisie parmi les groupes fonctionnels dont la constante de Hammett ap est au moins égale à 0,1. Il est en outre préférable que la composante inductive de ap, aj, soit au moins égale à 0,2, avantageusement à 0,3. A cet égard, on se référera à l'ouvrage de March, "Advanced Organic Chemistry", troisième édition, John Wiley and Son, pages 242 à 250, et notamment au tableau 4 de cette section.

Plus particulièrement, l'entité électroattractrice peut être choisie parmi les atomes d'halogène, de préférence légers, notamment de chlore et de fluor. Le matériau
RfH correspondant est, quand p est égal à 1, un Halogénoforme.

GEA peut également etre avantageusement choisie parmi les groupements nitriles, carbonylés, sulfonés et perfluoroalcoylés.

Des matériaux préférés de formule RfH de ce type qui peuvent être utilisés répondent à la formule R - G - CF.2 - H
où G représente un groupement divalent de formule -Z-G'- dans lequel le divalent Z représente un liaison simple, un atome de chalcogène, un reste divalent -Y(R')- où R' est un radical hydrocarboné d'au plus dix atomes1 avantageusement d'au plus six atomes avantageusement d'au plus deux atomes de carbone et où Y est un atome métalloide de la colonne V (azote, phosphore,....); G' représente > C=O, > S=O, -S02-, ou - (CF.2) n- avec n entier supérieur ou égal à 1;
et où R représente un résidu organique ou minéral indifférent, de préférence un radical organique tel que aryle, alcoyle, y compris aralcoyle, éventuellement substitué. R peut également représenter un support solide minéral ou organique, tel qu'une résine;
ou bien l'ensemble R - G représente un groupe nitrile, ester, amide (avantageusement non porteur d'hydrogène), y compris sulfamide.

Dans le cas où G représente un groupe perfluoroalcoylène - (CF.2)n -, n est avantageusement compris entre 1 et 10, de préférence entre 1 et 5. Toujours dans ce cas, R peut également représenter un atome d'halogène, notamment le fluor.

Ainsi, selon une variante avantageuse de la présente invention, ledit matériau de formule RfH répond à la formule Il où GEA représente un groupe électroattracteur de formule lil:
R-CnX'2n' (III)
Où n est un entier au plus égal à 5, où R est choisi parmi l'hydrogène, un radical hydrocarboné, tel que les aryles et les alcoyles de 1 à 10 atomes de carbone, et les halogènes légers (chlore ou fluor, avantageusement fluor) où les X', semblables ou différents représentent un halogène léger (chlore ou fluor, avantageusement fluor) ou un radical de formule CmF2m+r avec m entier au plus égal à 5 de préférence à 2.

Lorsque R représente un hydrogène, la réaction est plus complexe, ledit matériau pouvant réagir par plusieurs bouts; et les rapports entre les réactifs doivent tenir compte de cette réactivité dans la stoechiométrie. Cette polyvalence des matériaux peut être un inconvénient et de ce fait la valeur hydrogène pour R n'est pas communément souhaitable.

II est souhaitable que au moins trois quarts, avantageusement au moins neuf dixièmes, de préférence la totalité, éventuellement moins un, des X et des X' soient des fluors ou des perfluoroalcoyles (stricto sensu soit de formule générale de type CvF2v+1)
Selon la présente invention ledit substrat est avantageusement un composé de type:

(formule I) où Y à déjà été défini et où R1 est un radical choisi parmi l'hydrogène, les radicaux hydrocarbonés tels que aryle (y compris alcoylaryle), alcoyle (y compris aralcoyle et cycloalcoyle) où R2 est un radical choisi parmi l'hydrogène, les radicaux hydrocarbonés tel que aryle (y compris alcoylaryle), alcoyle (y compris aralcoyle et cycloalcoyle), parmi les fonctions amines avantageusement persubstituées (c'est-à-dire dont l'azote ne porte plus d'hydrogène), les fonctions acyloxyles, les fonctions hydrocarbyloxyles, avec la condition que lorsque R1 est hydrogène R2 n'est ni phényle ni diméthyl amino.

Ces chaînes R1 et R2 peuvent être reliées entre elles pour former un (voire plusieurs) cycle(s). Avantageusement les substituants sont tels que la somme des carbones présents dans la molécule est au plus égale à environ 50, de préférence à 30. Il est souhaitable que l'un des, avantageusement les deux, R1 et
R2 ne soit pas encombrant, c'est-à-dire l'atome reliant ledit radical à la dite fonction > C=Y ne porte lui-même qu'au plus deux chaînes (radical secondaire), de préférence qu'au plus une chaîne (radical primaire).

Egalement, bien qu'il ait été de nombreuses fois préconisé d'utiliser avec les agents de perfluoroalcoylation, des éléments de la colonne VIII de la classification périodique des éléments, pour favoriser certains substrats et favoriser certains types de réaction, cela ne s'est pas révélé particulièrement faste pour la réaction visée ci-dessus. C'est pourquoi il est préférable d'utiliser des réactifs ne contenant pas de métaux de la colonne VIII, notamment des métaux de la mine du platine qui est le groupe constitué du platine, de l'osmium, de l'iridium, du palladium, du rhodium et du ruthénium.

Dans la présente description, il est fait référence au supplément au bulletin de la
Société Chimique de France numéro 1, janvier 1966, où une classification périodique des éléments a été publiée.

Ainsi il est préférable que la teneur en métaux de la mine du platine, voire en métaux de la colonne VIII, soit inférieure à 100 ppm, avantageusement à 10 ppm, de préférence 1 ppm. Ces valeurs s'entendent par rapport à l'acide la base de départ et sont exprimées en moles.

D'une manière plus générale et plus empirique, on peut indiquer qu'il est souhaitable que ces deux catégories de métaux, à savoir les éléments de transition à deux états de valence et les éléments de la colonne VIII, soient chacune présente dans le réactif à un niveau de concentration globale au plus égal à 1000 ppm molaires, de préférence à 10 ppm molaires.

On notera que les différents métaux présents à un tel niveau de concentration globale sont en quantité extrêmement faible et, à cet égard, ils ne jouent aucun rôle catalytique. Leur présence n'améliore pas la cinétique de la réaction, voire lui est néfaste lorsqu'ils sont présents en trop grande quantité.

L'utilisation, en plus des composants de réactifs précités, de fluorure de métal alcalin ou de fluorure de phosphonium quaternaire [voire d'ammonium quaternaire si l'on respecte les contraintes que ce type de composé engendre], habituellement présents dans les systèmes réactifs utilisant des carboxylates fluorés, ne s'est pas révélée néfaste, mais elle s'est révélée en général de peu d'intérêt, notamment en raison du fait qu'elle produit des effluents salins difficiles à traiter. C'est la raison pour laquelle il est préférable de limiter leur teneur, en particulier leur teneur initiale. Ainsi il est préférable que la teneur en fluorure, que l'on qualifie de ionique, c'est-à-dire susceptible d'être ionisé dans le milieu polarisant du réactif, soit au plus égale à la concentration molaire initiale en ledit matériau RfH, avantageusement à la moitié, de préférence au quart.

Lorsque le substrat est sensible à la dégradation par base, il convient d'en limiter la quantité et surtout l'excès; ainsi dans le cas où les substrats sont susceptibles de se dismuter, comme c'est le cas des aldéhydes pouvant donner lieu à des réactions de Cannizaro et/ou de Tishchenko, ou des réactions de crotonisation, il convient de limiter la quantité de base à 4/3, avantageusement à 5/4, de préférence à 1,1 la Q.S. (c'est-à-dire Quantité Stoechiométrique) par rapport au substrat.

L'utilisation de substrat non-sensible à la dégradation par base, permet ainsi d'utiliser de larges excès de base et donc de réactif. Alors un excès de 20 à 300 % est possible; mais il est préférable de le limiter pour des questions de coût, en général, à une valeur d'environ 100 %. Bien entendu les mêmes valeurs sont applicables que lorsque le substrat est sensible aux bases.

Lorsque le substrat joue aussi un rôle de solvant, on peut alors utiliser des quantités de base bien inférieure (Cf. infra).

La réaction est en général menée à une température comprise entre la température de fusion du milieu et la température d'ébullition dans les conditions de pression de la réaction.

Plus spécifiquement, la réaction est menée en phase liquide, à une température comprise entre environ -100"C et OOC, avantageusement entre environ - 60"C et 10 C. Lorsque RfH est très volatil il est préférable pour s'assurer qu'il n'y ait pas d'évaporation; pour ce faire il convient soit d'éviter que l'écart entre la température de réaction et le point d'ébullition soit trop important, plus précisément, il est souhaitable de travailler à une température qui ne soit pas supérieure au point d'ébullition (sous pression atmosphérique) de plus 100"C (deux chiffres significatifs), avantageusement de plus 800C; soit de travailler en enceinte fermée, soit d'opérer sous pression partielle élevée dudit RfH. Soit de travailler en technique Grignard. II est possible et même avantageux de combiner au moins deux des mesures ci-dessus.

Enfin quand la formation de carbène est favorisée par la température. Cette formation de carbène est corrélée à un dégagement d'acide halohydrique ce qui favorise les réactions parasites. Aussi est-il préférable d'éviter de travailler à des températures au plus égales à l'ambiante (200C) lorsqu'il y a un tel risque (essentiellement lorsque le nombre de carbone de RfH est égal à 1 ou lorsque
GEA et/ou X est un chlore).

Lorsque le substrat est sensible à la dégradation basique il est également préférable d'opérer à une température au plus égale à l'ambiante. S'il y a risque double de formation de carbène et sensibilité au base du substrat il est alors préférable de ne pas dépasser environ -20" C.

Selon une mise en oeuvre particulièrement avantageuse de la présente invention, la réaction est menée de manière à introduire en premier dans le milieu soit le matériau RfH, soit la base, et enfin le substrat. En d'autre terme de constituer un réactif à partir du matériau RfH, de la base et le cas échéant du solvant et/ou du diluant, puis de faire agir ce réactif sur le substrat. Cette variante sera désignée ci-après sous l'expression de variante Grignard.

La réaction est menée de manière à introduire le demier composant du réactif progressivement et avantageusement sur une période de temps comprise entre 5 et 300 minutes.

La réaction est menée de manière à introduire ladite base progressivement et avantageusement sur une période de temps comprise entre 5 et 300 minutes.

Ainsi, au cours de l'étude qui a mené à la présente invention, II a été montré que le réactif conduisait à une nouvelle espèce

(formule V)
Cette espèce,

M+ n'a été décrite nulle part à la connaissance de la
Demanderesse. Aussi une caractéristique majeure du réactif selon la présente invention est la présence de ladite espèce (ou de plusieurs) dans le réactif; avantageusement à des concentrations qui seront exposées ci-après pour les dérivés d'amides.

Aussi la présente invention vise les composés de formule:

Dans cette formule M+ représente un cation avantageusement monovalent et correspondant aux bases spécifiées dans la présente description; avantageusement les alcalins et les phosphoniums. Les préférences pour les Rf, pour R1 et R2 sont exposées ci-après pour les dérivés de amides, R1 correspondant à R13
Ce composé intermédiaire tétraédrique peut servir de réactif de perfluoroalcoylation(s), comme décrit ci-dessus, mais aussi peut constituer un intermédiaire réactionnel conduisant à d'autres composés intéressants que ceux issus de l'hydrolyse. La forme tétraédrique peut notamment être bloquée par les agents (essentiellement électrophiles) connus pour s'additionner aux alcoolates,
En particulier pour donner des dérivés Osilylés, O-acylés, (bi)sulfitique. Ces dérivés bloqués constituent des réactifs et des intermédiaires de synthèse particulièrement intéressants.

Lorsqu'il est utilisé comme réactif de perfluoroalcoylation, il est préférable que les substituants R1 ,R2 et celui éventuel de Y soient de faible taille, c'est-à-dire que lorsqu'ils sont alcoyles leur nombre de carbones soit avantageusement au plus égal à 6, avantageusement à 3, de préférence méthyles; lorsqu'ils sont aryles, avantageusement phényles (substitués ou non), il est préférable que leur nombre de carbones soit avantageusement au plus égal à 10, avantageusement à 8. Il est préférable que globalement les R1 ,R2 et Y présente un nombre de carbones au plus égal à 15, avantageusement à 12, de préférence à 8.

Lorsqu'il n'est pas utilisé comme réactif de perfluoroalcoylation, mais comme intermédiaire de synthèse, les R1 ,R2 et Y peuvent être de taille plus élevée (sous réserve qu'il soit au moins partiellement, de préférence totalement soluble dans le milieu), le nombre global de carbone peut alors atteindre environ 50. Cependant il est préférable que l'on ne dépasse pas environ 30 atomes de carbone.

Lorsqu'ils sont employés, les amides utilisés jouent un rôle dans la formation du réactif. En effet on a pu mettre en évidence que le réactif formé dans les amides (surtout lorsqu'ils répondent au précurseur de la formule du composé tétraédrique ci-après) était un réactif dont l'espèce réactive était le composé d'addition du CF.3- sur le carbone de la fonction carbonyle, l'oxygène de cette dernière fonction devenant an ionique.

C'est ce composé qui joue le rôle de vecteur de CF.3- ou plus exactement de Rf-.

selon la présente invention, les composés de formule V peuvent être également obtenue par les voies suivantes:
addition d'une amine sur l'hydrate de fluoral ou le fluoral (dans les deux équations de réactions suivantes, CF3 est le paradigme de Rf):

suivi d'une an ion isation au moyen d'une base, par exemple du type de celles visée dans le présente demande. Mais ces bases peuvent être des bases relativement faibles.

Les conditions opératoires sont avantageusement les mêmes que celles de la technique qui vient d'être détaillée plus haut mais la présence d'amide, quoique souhaitable, n'est pas indispensable.

Les amines peuvent être de type R2NH ou RNH2 (R= alcoyle ou aryle simple et correspondant à R11 et/ou R12 de la formule IV), cette méthode n'a jamais été décrite.

Selon une autre voie possible on peut utiliser les dérivés de type Rf- Si-(R)3 en présence d'une base dont l'anion peut être silicophile. L'an ion tétraédrique obtenu est lui-même silicophile la base peut être en quantité catalytique (avantageusement 1/50 à 1/2, de préférence de 1/20 à 1/3 de la QS (c'est-à-dire
Quantité stoechiométrique)). La réaction peut s'écrire en prenant comme modèle
CF3SiEt3 et le formamide et comme silicophile un fluorure (d'ammonium quaternaire). II est à noter que cette technique pallie certains inconvénients de l'utilisation de ammonium quaternaires.

(Sa) (R= nBu4N)
(fui) (R= SiEt3)
Ainsi ce procédé consiste à faire réagir un composé de formule Rf-Si (R')3 avec une base dont l'an ion est silicophile, où les R' semblables ou différents sont de radicaux hydrocarbonés de 1 à environ 20 atomes de carbone1 avantageusement de 1 à 10, de préférence de 1 à 5. Le nombre total de carbone de Rf-Si (R')3 étant avantageusement au plus égal à 50, de préférence à 30.

Par silicophile on entend les bases qui sont susceptibles de former une liaison avec un silyle présentant une énergie d'au moins 110 Kcal par mole, avantageusement à environ 120, de préférence à 130. (cf R. Walsh Acc. Chem.

Res.).

Selon une mise en oeuvre avantageuse de la présente invention, le composé de formule V et notamment de formule IV peut être obtenu par réaction d'une base (avantageusement silicophile dans le cas où R20 est silyle) sur un composé de formule R1 R2 Rf C-Y-R20
où R20 est un radical avantageusement d'au plus environ 10 carbones, choisi parmi les silyles, les acyle;
où Y représente un azote, avantageusement substitué, ou un atome de chalcogène;
où R1 est un radical choisi parmi l'hydrogène, les radicaux hydrocarbonés tel que aryle, alcoyle;
où R2 est un radical choisi parmi l'hydrogène, les radicaux hydrocarbonés tel que aryle, alcoyle, parmi les fonctions amines avantageusement persubstituées, les fonctions acyloxyles, les fonctions hydrocarbyloxyles.

Aussi une caractéristique importante de ce nouveau réactif est la présence de cette espèce dans le réactif. Aussi la présente invention vise en particulier les composés de formule (IV) Rf-C[O-(M+)XR1N(R11)(R12)] et les réactifs en contenant au moins un.

(formule IV)
Bien sûr, la formule ci-dessus vise aussi l'autre énantiomère.

Cet intermédiaire est identifiable par RMN du fluor (dans le cas du diméthylformamide, 6 de 1 ppm environ [doublet difficile à résoudre] par rapport à HCF3).

Dans cette formule M+ représente un cation avantageusement monovalent et correspondant aux bases spécifiées dans la présente description; avantageusement les alcalins et les phosphoniums.

Rf a déjà été défini ci dessus, R11 ,R12 et R13 représentent des chaînes hydrocarbonées aryle, y compris alcoylaryle, alcoyle, y compris aralcoyle et cycloalcoyle, ces chaînes peuvent être reliées entre elles pour former un (voire plusieurs) cycle(s). En ce qui concerne R13 présente une valeur de constante de
Hammett inférieure en valeur absolue à 0,2, de préférence à 0,1.

Toutefois R13 peut aussi prendre la valeur hydrogène et c'est là sa valeur préférée. Une autre valeur satisfaisante de R13 est la valeur aryle avantageusement dont la constante de Hammett est inférieure en valeur absolue à 0,2, de préférence à 0,1.

Cet intermédiaire présente une bonne stabilité, notamment aux basses températures (Par exemple -10, avantageusement -20, de préférence -30 C).

Ainsi selon la présente invention, vise un réactif du type précédent qui comporte au moins un composé de formule IV à une concentration au moins égale à une millimole par litre, avantageusement à 5 millimoles par litre, de préférence 10 millimoles par litre.

Cet intermédiaire peut servir de réactif de perfluoroalcoylation(s), comme décrit ci-dessous, mais aussi peut constituer un intermédiaire réactionnel conduisant des composés intéressants. En particulier aldéhyde, dérivé O-silylé, dérivé (bi)sulfitique,.O-acylé.

Lorsqu'il est utilisé comme réactif de perfluoroalcoylation, il est préférable que les
R11 ,R12 et R13 soient de faible taille, c'est-à-dire que lorsqu'ils sont alcoyles leur nombre de carbones soit avantageusement au plus égal à 6, avantageusement à 3, de préférence méthyles; lorsqu'ils sont aryles, avantageusement phényles (substitués ou non), il est préférable que leur nombre de carbones soit avantageusement au plus égal à 10, avantageusement à 8. Il est préférable que globalement les R11 ,R12 et R13 présente un nombre de carbones au plus égal à 15, avantageusement à 12, de préférence à 8.

Lorsqu'il n'est pas utilisé comme réactif de perfluoroalcoylation, mais comme intermédiaire de synthèse, les R11 ,R12 et R13 peuvent être de taille plus élevée (sous réserve qu'il soit soluble dans le milieu), le nombre global de carbone peut alors atteindre environ 50. Cependant il est préférable que l'on ne dépasse pas environ 30 atomes de carbone.

II est donc très recommandable d'utiliser, seul(s) ou en mélange (éventuellement avec d'autres amides), les amides de formule R13-CO-N(R11)(R12), le rapport préconisé entre ces amides et la base utilisée étant alors d'être au moins égal à 1, avantageusement à 2, de préférence à 5. Il n'y a pas de limite supérieure, sinon qu'il(s) constitue(nt) la totalité du solvant polaire. Quand ces amides sont utilisés comme solvants le plus souvent dans les tests effectués (sans que cela soit nécessairement un optimum) la teneur en ces amides par rapport à la somme des solvants polaires est comprise entre environ 40 et 80 %.

Parmi les diluants, on peut citer les hydrocarbures aliphatiques ou aromatiques, tels les alcanes ou les dérivés aryliques. Mention doit être faite des arylméthanes qui peuvent à la fois servir de diluant, (car inerte dans les conditions de la réaction) et de sources de base lorsque cette dernière est fate préalablement in situ.

L'utilisation de ce réactif comme agent perhalogénoalcoylant, se fait simplement en ajoutant le dit réactif au substrat cible considéré ou vice-versa, les dérivés d'amide constituent à ce jour les meilleurs réactifs (formule IV).

Les substrats cibles sont avantageusement choisis parmi ceux porteurs d'au moins une fonction électrophile par addition. En d'autres termes que la réaction se fasse, en tout cas à titre transitoire, par addition sur une fonction présentant une double liaison (naturellement y compris celle de type donneur accepteur) ou un doublet appartenant à un métalloïde de période de rang au moins égale à 3.

Ainsi, selon une mise en oeuvre particulièrement avantageuse de la présente invention, une telle fonction électrophile par addition1 est choisie parmi les fonctions carbonyle, thiocarbonyle( > C=S), éventuellement conjuguées avec une ou plusieurs liaisons de type éthylénique, les chalcogènures (dont le chalcogène est de rang atomique au moins égal à celui du soufre) portant un bon groupe partant (voir ci-dessus) et notamment les dichalcogènures (dont les chalcogènes sont des rangs atomique au moins égal à celui du soufre).

Ainsi, le réactif réagit également avantageusement sur un composé choisi parmi les composés carbonylés de type cétone, aldéhyde, ester activé ou (voire halogénure d'acide), en réalisant une addition sur la fonction carbonyle. Le produit de la réaction est un alcool(ate) dont l'atome de carbone porteur de la fonction hydroxyle est substitué par un groupement difluorométhyle substitué.

Ces alcoolates transitoires, après hydrolyse (en général acide), donnent le composé de substitution ou d'addition. Le cas des amides est développé dans le passage relatif à l'intermédiaire tétraédrique.

Lorsque la fonction électrophile du substrat risque de donner des réactions de type transestérification avec la base, il est alors souhaitable que la basicité du groupe partant soit similaire ou supérieure à celle de la base mise initialement comme réactif.

La réaction est avantageusement menée à une températ
où R20 est un radical avantageusement d'au plus environ 10 carbones, choisi parmi les alcoyles, les silyles, les acyles, celui correspondant au combinaison bisulfitique;
où Y représente un azote, avantageusement substitué, ou un atome de chalcogène;
où R1 est un radical choisi parmi l'hydrogène, les radicaux hydrocarbonés tel que aryle, alcoyle;
où R2 est un radical choisi parmi l'hydrogène, les radicaux hydrocarbonés tel que aryle, alcoyle, parmi les fonctions amines avantageusement persubstituées, les fonctions acyloxyles, les fonctions hydrocarbyloxyles, avec la condition que lorsque R1 est hydrogène, que R2 est phényle ou diméthylamino et que Rf ne comporte qu'un carbone, R2 ne peut être silyle de moins de 10 carbones.

Ou plus restrictivement, avec la condition que lorsque R1 est hydrogène, R2 n'est ni phényle ni diméthyl amino ou avec la condition lorsque Rf ne comporte qu'un carbone R2 ne peut être silyle de moins de 10 carbones.

Les composés ci-dessus (y compris ceux auxquel on a renoncé) sont aussi utiles (lorsque R20O- esun bon groupe partant) pour former un sel de Vilsmeyer (CF3CH=N+Me2 en général avec comme contre anion le dit groupe partant R20O-)
Dans la présente description, est considéré comme comme bon groupe partant les pseudohalogène c'est-à-dire un radical (en général ce radical possède un chalcolgène léger (soufre ou de préférence oxygène) par lequel il est relié au reste de la molécule) qui en partant constitue un anion dont l'acide associé présente une acidité (mesurée par la constante de Hammett) au moins égale à celle de l'acide acétique. Parmi les pseudohalogènes typiques on peut citer les radicaux acyloxyles correspondant aux acides perhalogénés en alpha de la fonction acyloxyle, tels le trifluoroacétyloxyle (CF3-CO-O-), et surtout les radicaux sufonyloxyles, surtout ceux dont le carbone porteur du soufre est perfluoré dont le paradigme est le trifluorométhylsulfonyloxyle (CF3 - S02-0-).

Pour la présente invention, on préfère ceux des pseudohalogènes qui en partant présentent une acidité au moins égale à celle des acides sulfoniques, tel le tosylique (paradigme des acides arylsulfoniques) ou le mésylique (paradigme des acides alcoylsulfoniques).

Les exemples non limitatifs suivants illustrent l'invention.

MODE OPERATOIRE TYPE
Méthode 1Grignard"
A une solution * convenablement agitée de halogénoforme dans le DMF anhydre est additionnée goutte à goutte une solution de base dans un solvant polaire en le plus souvent éther [cyclique ou non tel que THF éther symétrique ou non de dialcoyle (Par exemple éther de diméthyle, éther de di éthyle, éthers de dibutyle, éther de méthyle et d'éthyle,...), polyéther tel que les glymes] à - 40"C et sur une période de 10 min.

Le milieu réactionnel est laissé sans agitation 30 min. A -400C avant d'additionner le substrat
Cette solution est maintenue sans agitation à -40 C, 30 min. supplémentaires avant l'addition de l'acide acétique.

On laisse remonter la température à l'ambiante et la composition du mélange est déterminée par dosage CGL avec étalonnage interne.

o Mode opératoire général (Méthode dite de 1Gdgnard',I
A une solution convenablement agitée (400t/min) de fluoroforme (3,0g, 43 mmol) dans 30 ml de DMF anhydre est additionnée goutte à goutte à -40 C sur une période 10 minutes, une solution de tBuOK 1M dans le THF (5 ml, Smmol).

Le milieu réactionnel est laissé sous agitation 30 minutes à -400C, avant d'additionner le benzaldéhyde (0,47g, 4,4 mmol).

La solution est laissée sous agitation à -40 C, 30 minutes supplémentaires, avant addition d'acide acétique (0,5 ml).

La composition du mélange est déterminée par dosage CGL avec étalonnage interne:
TT(PhCHO) = 67% RR(PhCHOHCFa) = 46%
RR(PhCH2OH) > traces
EXEMPLE N 1: ROLE DE LA NATURE DU SOLVANT

<SEP> oH
<tb> CF3H <SEP> + <SEP> tl3OK <SEP> 1) <SEP> Solvant, <SEP> -lOQC, <SEP> 30 <SEP> min
<tb> <SEP> w <SEP> (2) <SEP> 2) <SEP> PhCHO, <SEP> -109(:, <SEP> 60 <SEP> min <SEP> H
<tb> <SEP> 3) <SEP> AcOH <SEP> (a)
<tb>
A une solution convenablement agitée (40otlmin) de tBuOK (0,53g, 4,7 mmol) dans 30 ml de solvant anhydre(S) est additionnée, à -10 C, du fluoroforme (3g, 42,85 mmol). Le milieu réactionnel est laissé sous agitation 30 minutes à -100C, avant d'additionner le benzaldèhyde (0,47g, 4,4 mmol).

La solution est laissée sous agitation à -100C, 60 minutes supplémentaires, avant addition d'acide acétique (0,5 ml).

La composition du mélange est déterminée par dosage CGL avec étalonnage interne:

<tb> Solvant <SEP> RR <SEP> (3) <SEP> %
<tb> THF <SEP> 25
<tb> DMF <SEP> 57
<tb> N-Formylpipéridine <SEP> 5
<tb>
EXEMPLE N 2: ROLE DE LA NATURE DE LA BASE
= > Cation associé (Mode opératoire général)

<tb> tBuOM <SEP> (a) <SEP> 60C <SEP> T <SEP> TT <SEP> (3) <SEP> RR <SEP> (4) <SEP> RT(4 > <SEP> RR <SEP> (5) <SEP> RT
<tb> <SEP> (min) <SEP> (%) <SEP> (%) <SEP> (%) <SEP> (%) <SEP> (%)
<tb> tBuOK <SEP> -20 <SEP> 30 <SEP> 88 <SEP> 64 <SEP> 73 <SEP> traces <SEP> <SEP> . <SEP>
<tb>

tBuONa <SEP> -20 <SEP> 30 <SEP> 83 <SEP> 59 <SEP> 71 <SEP> traces <SEP> <SEP> . <SEP>
<tb>

tBuOLi <SEP> -20 <SEP> 30 <SEP> 32,5 <SEP> 13 <SEP> 40 <SEP> traces
<tb> (a) CF.3H/tBuOM/PhCOH (9/1,1/1).

EXEMPLE N 3: MISE EN EVIDENCE ET ROLE DE L'INTERMEDIAIRE
TETRAEDRIQUE
O Synthèse d'hémiaminal du fluoral et de dérivés
A une solution convenablement agitée de base dans 30 ml de DMF anhydre, on additionne à -10 C du fluoroforme (39, 42,85 mmol). Cette solution est maintenue à -10 C durant 30 min puis on additionne goutte à goutte à cette même température:
3 AcOH (0,379, 6,2 mmol) dans le cas où R= H (base: KH/DMSO, 5,7 mmol),
3 Me3SiCI (1,3 ml, 10,25 mmol) dans le cas où R= Me3Si (base: KHMDZ, 7 mmol)
# SO2 (0,89, 12,5 mmol) dans le cas où R= SO2-K+ (base: KH/DMSO, 5,9 mmol).

Le milieu réactionnel est alors maintenu à cette même température durant 30 minutes avant de le laisser remonter à température ambiante.

Les produits formés ont été identifiés par RMN 1H, 19F, 13C.

<tb>

<SEP> QR
<tb> CF3H <SEP> + <SEP> Base <SEP> I) <SEP> DMF, <SEP> -159C. <SEP> 30 <SEP> min <SEP> R
<tb> <SEP> w <SEP> w <SEP> 2)RX <SEP> F3CH <SEP> NM
<tb> <SEP> H
<tb>
RX= AcOH, (3a), R= H
RX= MqSiC1. Ub), R= Me3Si
RX= SO2, (3c), R= SO2- K+

<tb> RX <SEP> RR(dosé)
<tb> AcOH <SEP> X, <SEP> <SEP> 76%
<tb> Me3SiCl <SEP> X, <SEP> 79% <SEP>
<tb> S02 <SEP> 3c, <SEP> 77% <SEP>
<tb>
8 Synthèse d'hydrate de fluoral
A une solution convenablement agitée de tBuOK (5 mmol) dans un solvant anhydre (30 ml), maintenue à -15 C, on ajoute du fluoroforme (3g, 42,85 mmol).

Après 30 min à cette température, le milieu réactionnel est acidifié par 2 ml d'acide sulfurique.

Le tableau suivant donne les résultats en hydrate de fluoral en fonction des paramètres opératoires:

<tb> <SEP> OH
<tb> CF3H <SEP> + <SEP> tBuOK <SEP> 1) <SEP> Solvant, <SEP> -15RC, <SEP> 30 <SEP> min
<tb> <SEP> (1) <SEP> (2) <SEP> 2) <SEP> H2S04 <SEP> F3C <SEP> \ <SEP> OH
<tb> <SEP> w <SEP> w <SEP> 2)HO4 <SEP> H
<tb> <SEP> SolWd.... <SEP> '
<tb> <SEP> DMF <SEP> 60
<tb> <SEP> C- <SEP> 56
<tb> <SEP> Go <SEP> 56
<tb> <SEP> N0 <SEP> 52
<tb> <SEP> H
<tb>
(1) Dosage RMN 19F avec étalon inteme.

EXEMPLE N 4: Synthèse de 2,2,2-trifluoroacetophénone
A une solution convenablement agitée (400t/min) de KHMDZ (1,159, 5,75 mmol) dans 30 ml de DMF anhydre est additionnée à -10 C, du fluoroforme (3,09, 43 mmol). Le milieu réactionnel est laissé sous agitation 30 minutes à -10 C, avant d'additionner goutte à goutte le benzoate de méthyle (0,51 g, 3,75 mmol).

La solution est laissée sous agitation à -10 C, 1,5 heures supplémentaires, avant addition d'acide acétique (0,6 ml).

Après un traitement classique du milieu réactionnel (extraction et distillation), la trifluoroacétophénone est isolée avec un rendement de 55%.

EXEMPLE N 5: 1,1,1,3,3,3-Hexafluoro-2-phényl-2-propanol
A une solution convenablement agitée (400t/min) de dimsylate de potassium (5,85 mmol) dans 30 ml d'un mélange DMF/DMSO anhydre (2/1), est additionnée à -10 C, du fluoroforme (3,09, 43 mmol). Le milieu réactionnel est laissé sous agitation 30 minutes à -10 C, avant d'additionner goutte à goutte la trifluoroacétophénone (0,6159, 3,5 mmol).

La solution est laissée sous agitation à -10 C, 1h10 supplémentaire, avant addition d'acide acétique (0,6 ml).

La composition du mélange est déterminée par dosage RMN 19F et CGL avec étalonnage interne:
TT(PhCOCF3) = 35%
RR(PhCOH(CF.3)2) = 79%
RT(PhCOH(CF.3)2) = 44%
EXEMPLE N 6: AUTRES HALOFORMES
Mode opératoire générale
Dans un réacteur parfaitement agité de 500 ml, comportant une agitation mécanique (650 t/min) et maintenu sous balayage d'azote, on introduit environ 5 g de tertiobutylate de potassium, puis 120 ml de DMF anhydre. Le milieu réactionnel est alors refroidi à -40 C au moyen d'un bain acétone-carboglace. Environ 5 g de benzaldéhyde sont alors introduits goutte à goutte, puis 3 à 4 équivalents d'haloforme, par bullage au sein du milieu réactionnel s'il est gazeux (CCl2FH,
CF.3CF.2H), au goutte à goutte s'il est liquide (CCl3H). Après une heure d'agitation entre -40 et -450C, on ajoute goutte à goutte 5 ml d'acide acétique concentré puis on laisse revenir à température ambiante. Le milieu réactionnel brut est analysé en CGL, puis par couplage CGLISM afin d'identifier le produit et les sous-produits formés.

On dilue le milieu réactionnel dans 150 ml d'eau, puis on extrait les produits avec de l'acétate d'éthyle (3x170 ml). Les phases organiques rassemblées sont alors lavées 4 à 6 fois avec 100 ml d'eau afin d'éliminer le DMF (contrôle CGL), puis deux fois avec 50 ml de solution saturée en NaCI. La phase organique est alors séchée sur MgSO4 anhydre durant 30 à 60 minutes, puis filtrée sur verre fritté.

Si la température d'ébullition du composé synthétisé est suffisamment élevée, l'acétate d'éthyle peut être évaporé à l'évaporateur rotatif, sous un vide de 20 mm
Hg et à une température de 35 C ; dans le cas contraire, I'acétate d'éthyle est alors distillé à pression atmosphérique.

On effectue une distillation fractionnée sous un vide d'environ 15 mm Hg. On isole ainsi le carbinol avec une pureté supérieure à 90%.

Résultats

<tb> CXYZH <SEP> point <SEP> (a) <SEP> (a) <SEP> (a) <SEP> (3) <SEP> H <SEP> W <SEP> RR <SEP> (4) <SEP>
<tb> <SEP> d'ébullitionx <SEP> (%) <SEP> (%) <SEP>
<tb> CF. <SEP> H <SEP> -80 C <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 86 <SEP> 94 <SEP> 67
<tb> CF.3CF.2 <SEP> -50 C <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 4 <SEP> 98,5 <SEP> 71
<tb> H
<tb> CCI <SEP> PH <SEP> 100C <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 3 <SEP> -100 <SEP> 64
<tb> CCI?,H <SEP> 60 C <SEP> i <SEP> 1 <SEP> 3,6 <SEP> -100 <SEP> 62
<tb>
(a)-Nombre d'équivalents.

(B)- Arrondi et sous pression atmosphérique
EXEMPLE N 7 : addition de l'anion -CF3 (ex CF3SiMe3) sur le DMF:

(4a) (R= nBu4N) (4b) (R= SiEt3)

<tb> <SEP> Esti <SEP> I
<tb> A-RMN'(2?C > <SEP> {w.} <SEP> h
<tb> <SEP> ( <SEP> .)
<tb> <SEP> 95RON5 <SEP> (RR <SEP> (RR <SEP> 8056), <SEP> CF3SiEt3 <SEP> (Tr <SEP> =100%)
<tb> <SEP> 7A
<tb> <SEP> 95RON5 <SEP> 0,1 <SEP> CF3H <SEP> (RR <SEP> = <SEP> 2256), <SEP> 3
<tb> <SEP> 7B <SEP> RR=
<tb> <SEP> CF3SiEt3 <SEP> (Tr <SEP> = <SEP> H <SEP> 60%
<tb> <SEP> 100%), <SEP> et
<tb> (1) dosage RMN 19F avec étalonnage interne.

Claims

REVENDICATIONS

1. Réactif caractérisé par le fait qu'il peut être obtenu par mise en contact dans un milieu polaire et peu ou non protique, d'un matériau de formule RfH et d'une base avec un substrat porteur d'au moins une double liaison de type > C=Y où Y représente un azote avantageusement substitué ou un atome de chalcogène.

2. Réactif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que par H-Rf on entend des radicaux de formule:

H-(CX2)p-GEA (II) où les X semblables ou différents représentent, un fluor ou un radical de formule CnF2n+l avec n entier au plus égal à 5 de préférence à 2, voire un chlore; où p représente un entier au moins égal à 1 et au plus égal à 2; où GEA représente un groupe électroattracteur dont les éventuelles fonctions sont inertes dans les conditions de la réaction, avantageusement fluor ou un reste perfluoré de formule CnF2n+ avec n entier au plus égal à 8, avantageusement à 5.

3. Réactif selon les revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que ledit substrat est avantageusement un composé de type

où Y à déjà été défini et où R1 est un radical choisi parmi l'hydrogène, les radicaux hydrocarbonés tel que aryle (y compris alcoylaryle), alcoyle (y compris aralcoyle et cycloalcoyle) où R2 est un radical choisi parmi l'hydrogène, les radicaux hydrocarbonés tel que aryle (y compris alcoylaryle), alcoyle (y compris aralcoyle et cycloalcoyle), parmi les fonctions amines avantageusement persubstituées (c'est-à-dire dont l'azote ne porte plus d'hydrogène), les fonctions acyloxyles, les fonctions hydrocarbyloxyles, avec la condition que lorsque R1 est hydrogène R2 n'est ni phényle ni diméthylamino.

4. Réactif selon les revendications 1 à 3, caractérisé par le fait qu'il comporte au moins un des composés de formule:

5. Composé de formule:

où R2 est un radical choisi parmi l'hydrogène, les radicaux hydrocarbonés tel que aryle,.alcoyle,.parmi les fonctions amines avantageusement persubstituées, les fonctions acyloxyles, les fonctions hydrocarbyloxyles, avec la condition que lorsque R1 est hydrogène R2 n'est ni phényle ni diméthyl amino.

où R1 est un radical choisi parmi l'hydrogène, les radicaux hydrocarbonés tel que aryle, alcoyle

où Y représente un azote, avantageusement substitué, ou un atome de halogène

M+ représente un cation avantageusement monovalent et correspondant aux bases spécifiées dans la présente description; avantageusement les alcalins et les phosphoniums

où R2 est un radical choisi parmi l'hydrogène, les radicaux hydrocarbonés tel que aryle, alcoyle, parmi les fonctions amines avantageusement persubstituées, les fonctions acyloxyles, les fonctions hydrocarbyloxyles, avec la condition que lorsque R1 est hydrogène R2 n'est ni phényle ni diméthyl amino avec la condition que quand Rf ne comporte qu'un carbone R2 ne peut être silyle de moins de 10 carbones.

où R1 est un radical choisi parmi l'hydrogène, les radicaux hydrocarbonés tel que aryle, alcoyle;

où Y représente un azote, avantageusement substitué, ou un atome de chalcogène;

où R20 est un radical, avantageusement d'au plus environ 10 carbones, choisi parmi les alcoyles, les silyles, les acyles, celui correspondant au combinaison bisulfitique;

R1 R2 Rf C-Y-R20

6. Composé de formule

6. Procédé de préparation d'un réactif selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il consiste à faire réagir le un composé de formule Rf-Si (R')3 avec une base dont l'an ion est silicophile, où les R' semblables ou différents sont de radicaux hydrocarbonés de 1 à environ 20 atomes de carbone, avantageusement de 1 à 10, de préférence de 1 à 5. Le nombre total de carbone de Rf-Si (R')3 étant avantageusement au plus égal à 50, de préférence à 30.