Nouvelles voies de synthèses du paracétamol et de son précurseur

New synthetic routes to paracetamol and its precursor synthesis

• Auteur / Autrice : Roxan Joncour
• Direction : Marc Lemaire
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 11/12/2014
• Etablissement(s) : Lyon 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale de Chimie (Lyon ; 2004-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : ICBMS - Institut de Chimie et Biochimie Moléculaires et Supramoléculaires - UMR 5246 (Villeurbanne, Rhône)
• Jury : Président / Présidente : Catherine Pinel
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Nicolas Duguet, Amadeo Ferreira
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Franck Dumeignil, Florian Monnier

Mots clés

Mots clés contrôlés

Nitrobenzène

Niobium

Catalyse

Paracétamol

Mots clés libres

Paracétamol

P-aminophénol

Nitrobenzène hydrogénation

Réarrangement de Bamberger

Niobium

Catalyse

Hydroquinone

Amidation

Acétate d’ammonium

Paracetamol

P-aminophenol

Nitrobenzene hydrogenation

Bamberger rearrangement

Niobium

Catalysis

Hydroquinone

Amidation

Ammonium acetate

Résumé

Le paracétamol est un analgésique parmi les plus consommés dans le monde. Les synthèses actuelles de cette molécule induisent la formation de quantités non-négligeables de sels ou de produits secondaires non valorisables. En plus d'induire de faibles économies d'atomes, la présence de ces déchets engendre des surcoûts importants pour la synthèse du paracétamol dus aux lourds traitements des réactions. Les objectifs de la thèse étaient à la fois de proposer une synthèse plus respectueuse de l'environnement mais également économiquement viable. En ce sens, deux synthèses du paracétamol ont été étudiées. La première synthèse étudiée concerne la réduction sélective du nitrobenzène en p-aminophénol, l'intermédiaire clé du paracétamol. Cette synthèse nécessite typiquement une quantité importante d'acide sulfurique qui est corrosif et engendre la formation de sels (sulfate d'ammonium) importante. Un catalyseur acide recyclable à base d'oxyde de niobium a été utilisé et associé à l'acide sulfurique. Ainsi les sélectivités en aminophénol de 74 % sans catalyseur de niobium ont été améliorées à 82 % en présence de ce catalyseur. En outre, la quantité d'acide sulfurique a été réduite au minimum sans pertes significatives de sélectivité. La deuxième synthèse est la substitution de l'hydroquinone par l'acétate d'ammonium en milieu acide acétique. Cette synthèse innovante s'est révélée être particulièrement performante car elle induit la formation du paracétamol en une étape en partant d'un produit disponible en grande quantité, avec de très bons rendements et sélectivités. De plus, un test à large échelle a permis de montrer que le paracétamol produit est facilement récupérable par précipitation et l'acide acétique récupérable par distillation. Enfin, la réaction a été testée avec succès à d'autres polyhydroxybenzènes et aux naphtols

Paracetamol is an analgesic among the most consumed in the world. Currents syntheses of paracetamol induce a quantity of salts and non-reusable by-products. These wastes lead to both a low atom economy and a high process cost due to the work-ups. The main objectives of this thesis were to propose eco-friendly and competitive synthesis of paracetamol. Two syntheses have been studied. The first one was the selective reduction of nitrobenzene to p-aminophenol, the key intermediate of paracetamol. This synthesis requires a large amount of sulphuric acid which is corrosive and induces salts formation. A reusable niobium oxide-based catalyst has been associated with sulphuric acid. This association gave better selectivities to aminophenol (82%) compare to sulphuric acid alone (74%). Moreover, the quantity of sulphuric acid has been minimized without significant loss of selectivities. The second synthesis study was the hydroquinone substitution to paracetamol with ammonium acetate in acid acetic. This new synthesis is very powerful due to the one-step synthesis of paracetamol from bulk quantity available products, with very good conversion and selectivity. Moreover, a large scale synthesis has been tested which demonstrates that paracetamol and acetic acid were easily recovered by precipitation and distillation, respectively. The reaction has been successfully extended to other polyhydroxybenzenes and naphtols