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JP2568093B2 - ペルハロ炭化水素次亜塩素酸エステルの製造方法 - Google Patents

ペルハロ炭化水素次亜塩素酸エステルの製造方法

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JP2568093B2
JP2568093B2 JP62219299A JP21929987A JP2568093B2 JP 2568093 B2 JP2568093 B2 JP 2568093B2 JP 62219299 A JP62219299 A JP 62219299A JP 21929987 A JP21929987 A JP 21929987A JP 2568093 B2 JP2568093 B2 JP 2568093B2
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catalyst
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JP62219299A
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JPS63139151A (ja
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ジオルジオ・グリエルモ
グリエルモ・グレゴリオ
ピエランジェロ・カリニ
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Solvay Specialty Polymers Italy SpA
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Ausimont SpA
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C41/00Preparation of ethers; Preparation of compounds having groups, groups or groups
    • C07C41/01Preparation of ethers
    • C07C41/18Preparation of ethers by reactions not forming ether-oxygen bonds
    • C07C41/22Preparation of ethers by reactions not forming ether-oxygen bonds by introduction of halogens; by substitution of halogen atoms by other halogen atoms
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C71/00Esters of oxyacids of halogens
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J27/00Catalysts comprising the elements or compounds of halogens, sulfur, selenium, tellurium, phosphorus or nitrogen; Catalysts comprising carbon compounds
    • B01J27/06Halogens; Compounds thereof
    • B01J27/08Halides
    • B01J27/12Fluorides

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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明の分野 本発明はクロル−オキシ−ハロ化合物の製造に関す
る。更に特定すれば、本発明は、一般式: [式中RはF或は、随意塩素及び(または)臭素をも含
みうる炭素1〜12個のふっ素化炭化水素基であり、R′
はF或はペルフルオルアルキル基である]のクロルハロ
化合物を製造するための連続的製造方法に関する。
本発明の背景 ペルフルオルアルカンのクロル−オキシ誘導体の製造
は技術文献ないし特許文献から知られているが、それら
方法は、以下に詳述する如く大抵不満足なものである。
SchackおよびNayaの両名は、CF3OCl製造の一連の第1
段階で−78℃〜室温範囲の温度を用い、またより進んだ
段階で−78℃を用いるバッチ法を報告している[J.A.C.
S.(1969)2902〜91、11]。この方法は液相の反応体を
用い、場合に依ってはその自生圧下で実施される。より
進んだ段階での反応で採用される低い温度は、室温での
その不安定性が高いためと記述されている。第1段階に
関しても、初期化合物の形成速度は、室温でさえあまり
高くない(1時間後わずか60%)。
米国特許第3,842,156号は、その請求項でSbF5、HCl又
はBF3タイプの気体触媒を記しており、そして該触媒が
従来法の金属ふっ化物より良くまた気相反応にも適する
としている。実際、記述された製造は、液相の反応体に
対し−20℃で実施されているが、反応時間はかなり長い
(24時間)。
米国特許第3,769,312号の場合も、−78℃〜0℃好ま
しくは−20℃の低い温度で実施されるバッチタイプの方
法で、反応時間は10時間程度である。
そして、仏国特許第1,589,946号は、専ら気相、室
温、バッチ態様で実施されるCF3COClの合成に関し;数
時間の反応時間を挙げている。この特許は、MgF2とAl2O
3から特別な仕方で調製した触媒を用いている。
それ故、検討した従来法より本発明者等が結論し得た
ことは、反応が液相で実施され、しかも反応時間がかな
り長いということである。而して、好適な温度は0℃よ
り低く或は最高0℃、好ましくは−78℃〜−20℃であ
る。Schackに依れば、第1段階の室温で、収率は1時間
後に60%にすぎず、99%の収率に達するには、約12時間
を必要とする。
気相での唯一の方法は、仏国特許第1,589,946号に開
示されたもので、CF3OClの合成に限定され、しかも常に
バッチ法による。この方法も亦、示されている時間はか
なり長い。
本発明 本発明の目的は、従来技術の方法の制約ないし欠点を
示さないクロル−オキシ化合物の改良された製造方法を
提供することである。
更に特定するに、本発明の目的は、クロル−オキシ化
合物を連続的に製造するための工業的方法を提供するこ
とである。
本発明の別の目的は、初期のクロル−オキシ化合物を
選択的態様で且つ高収率で製造することを可能にする工
業的方法を提供することである。
本発明の更に別の目的は、生成物の不安定性の高さに
関連したリスクや制約を排除するようにして、後続の単
離および(又は)加工を必要とせずに、クロル−オキシ
化合物を高い生産性および高い純度を以て製造すること
を可能にする工業的方法を提供することである。
然るに、本発明者等は、驚くべきことに、上記および
他の目的が、好ましくはK,Rb,Cs,BaおよびSrより選ばれ
るアルカリ金属若しくはアルカリ土類金属のふっ化物
(特にCsF)によって達成される固体触媒(好ましくは
金属特に銅で担持ないし混合されたもの)の存在下、酸
素原子をカルボニルの形で炭素原子に直接結合させた分
子構造の有機化合物すなわち後記一般式(II)の有機化
合物とFClとを気相連続態様で直接反応させることによ
り遂行されることを見出した。本発明方法のかかる触媒
は、数時間程度のかなり長い寿命の触媒活性を示す。
反応温度は0〜100℃好ましくは25〜50℃範囲の値に
保持される。反応時間は常に10分以内特に1分以内であ
る。
特に活性な触媒を用いて上記条件下で作業することに
より、反応が秒単位の非常に短い時間内で定量的収率を
以て生じることが分かっているので、不活性ガスによる
反応体の希釈は、信頼しうる制御を遂行するのに適して
いる。該不活性ガスは、例えば窒素又は、反応条件下で
不活性なクロルフルオルカーボン特にC2F4Cl2又はHeで
ありうる。
反応は、大気圧に等しいか或はそれより高い圧力で実
施しうる。
前記触媒は50〜1000ミクロン好ましくは250〜500ミク
ロン範囲の粒度で用いられ、それは粉砕によって得るこ
とができる。触媒は好ましくは、数mm程度の大きさの金
属粒子と混合される。金属は例えばCu,Ni又はAlであり
うる。特に、触媒は金属粒子によって担持される。
用いられる反応体はH2OおよびHFのないものでなけれ
ばならず、またH2および水素化化合物(例 アルコー
ル、アルデヒド、炭化水素)は存在すべきでない。
記述の如く、本発明の目的であるクロル−オキシ−ハ
ロ化合物は直接用いられるので、後続使用特にオレフィ
ンと反応させ次いで、変性ふっ素化ポリマー、プラスト
マーおよびフルオルエラストマーの製造に用いられる入
手困難な化合物フルオルアルキル−ビニルエーテルを脱
ハロゲン化によって得るのに本化合物は単離精製の必要
がない。
周知の如く、この経路によるフルオルアルキル−ビニ
ルエーテルの工業的規模における製造の蓋然性は、フル
オル−クロル−オキシ化合物の製造コストが高過ぎるこ
とによりこれまで制約があった。
事実、従来法に依れば、該化合物はこれまで、ミリモ
ル程度の極く少量の反応体を用いたバッチ態様によって
常時製造されてきた。
本発明に用いられる出発化合物はカルボニル基を含
み、一般式: [式中R′はF又はペルフルオルアルキルであり得、 R=F或は、式(I)で定義したタイプの他のハロゲン
をも含みうるふっ素化炭化水素]を有する。
特に、出発化合物は、R′=F、R=F若しくはC1
C6ペルフルオルアルキルの化合物例えばCOF2、CF3COF、
C2F5COF、C3F6COF、CF2Br COFである。
特に、CF3OClを得るのに、出発化合物COF2は、本出願
人の所有に係るイタリア国特許出願21,172A/86で第1段
階として開示されたCOとF2との反応による連続プロセス
に従い有利に製造される。FClとの後続反応では、この
第1段階からの気体反応混合物が直接用いられる。
反応体は、好ましくは僅かな加圧下等モル量気相で、
各反応体の流量を触媒1g当り5・10-6モル/hrとして連
続供給される。而して、各反応体の流量は触媒1g当たり
10-4〜10-1モル/hr範囲であることが好ましい。
一般的に、反応器はステンレス鋼製、銅製又は銅合金
製であり、或は反応体に対し不活性な他の材料で製せら
れたものである。
本発明によって呈される特定の利点は、本発明方法で
得られるクロル−オキシ化合物が、対応エーテルを取得
すべくハロゲン化オレフィンとの反応で、可能な希釈剤
との気体混合物としてそのまま使用しうることにある。
本発明の実際の具体化に関する一層の理解に資するた
め、非制限的例を以下に示す。
全ての例で、反応体FClを用いるとき、それは、400℃
に保持せる11容量のニッケル製反応器に、3 l/hrの塩素
と3.1 l/hrのふっ素を搬入させることにより得た。反応
器出口において、冷トラップを−80℃で冷却し続けるこ
とにより、ClF3の除去を確実にした。而して、得られた
気体は純度の高いFClであり、そのまま反応体として下
記例で用いられた。
例 1 50cm3容量の円筒形鋼製反応器に銅線破片を充填し、
その上にふっ化セシウムをメタノール溶液から蒸着させ
た。このように準備した反応器内のCsF量は15gであっ
た。該反応器は温度調節浴で30℃に保持した。この反応
器に、上記方法により調製したふっ化塩素(FCl)6 l/h
rとトリフルオルアセチルふっ化物5 l/hrとの気体混合
物を供給した。トリフルオルアセチルふっ化物を確実に
完全転化させるために、それは、化学量論的量に対しわ
ずかに低い量とした。希釈剤としてヘリウムを30 l/hr
の量で用いた。反応混合物をIR分光光度計およびガスク
ロマトグラフィーで分析した。検知されたのは、わずか
に過剰使用されたFClの存在、 の消失およびクロマトグラフィーにより検出し得たCF3C
F2−OCl誘導体に相当する単一化合物の存在である。気
体のIRスペクトルは、J.A.C.S.91 2902(1969)に報告
されたものに相当する。
このようにして得た気体を、反応溶剤として作用する
CF2−CF2Clの入った、−80℃に保持せるガラス製反応器
に流し入れ、それと同時に次亜塩素酸エステル合成反応
器に供給されるトリフルオルアセチルふっ化物と等モル
量のCFCl=CFClを供給することにより、反応終了時、供
給オレフィに対し約70モル%の収率で形成せる主要生成
物: CFCl2−CFCl−O−CF2−CF3 (NMR分析で同定)を含む溶液を得た。該生成物は蒸溜
により単離し得た。他の反応副生成物は沸点が低く、オ
ーバヘッド製品として留去した。
例 2 例1と同じ反応器に、外部水冷管内で夫々3、3およ
び30 l/hr量のCO、F2およびヘリウムを混合することに
より形成した、ヘリウム30 l/hrによる、FCl(6 l/hr)
とCOF2(6 l/hr)との希釈混合物を流し入れた。
本例では、反応器を50℃に保った。出口反応生成物に
おいて、転化はほぼ完全であり、気体のIRスペクトル
は、730および790cm-1における二つの吸収帯を示した。
技術文献は、これら吸収帯をCF3OClのOCl基の存在に帰
している。
例 3 例1と同じ反応器に、ヘリウム30 l/hrによる、FCl
(6 l/hr)とCF2Br−COF(4 l/hr)との希釈混合物を流
し入れた。反応器を20℃に保った。
反応器から出てくる流れに関し、CF2Br−COFが90%よ
り多く反応していることが観察された。それは、IR吸収
でC=O基がほとんど消失していること、また775およ
び1290cm-1で新たな二つの吸収帯が存在すること而して
それが先行例との類推により化合物 CF2Br−CF2OCl に帰せられることによって立証される。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特公 昭47−26771(JP,B1) 米国特許3654335(US,A)

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】式: [式中RはF或は、随意塩素及び(または)臭素をも含
    みうる炭素1〜12個のふっ素化炭化水素基であり、R′
    はF或はペルフルオルアルキル基である] のクロルハロ化合物を、アルカリ金属若しくはアルカリ
    土類金属のふっ化物により構成される固体触媒の存在
    下、式: [式中R及びR′は上記の如くである] の有機化合物とFClとの直接反応により製造する方法に
    おいて、該反応を0〜100℃範囲の温度でしかも、反応
    媒体中での前記反応体の滞留時間が10分より短くなるよ
    う該反応体を連続供給し且つ反応生成物を除去する条件
    下、また温度が予備設定値以下に保たれるよう反応熱を
    除去する条件下気相で実施することを特徴とする方法。
  2. 【請求項2】Rが、炭素原子1〜6個を有するペルフル
    オルアルキル基であることを特徴とする、特許請求の範
    囲第1項記載の方法。
  3. 【請求項3】式(II)の化合物とFClとの反応が、触媒
    を含み且つ所望の熱交換を確保しうる固定層に反応体を
    気相で連続的に通すことにより遂行されることを特徴と
    する、特許請求の範囲第1項又は2項記載の方法。
  4. 【請求項4】触媒の担体として用いらるふっ素に対し本
    質上不活性な金属物質の存在で実施されることを特徴と
    する、特許請求の範囲第1項〜3項のいずれか一項記載
    の方法。
  5. 【請求項5】触媒が、削り屑、ラッシヒリングおよび類
    似充填体の如き金属物質と混合されていることを特徴と
    する、特許請求の範囲第3項又は4項記載の方法。
  6. 【請求項6】金属物質が、黄銅およびモネルの如き銅又
    はその合金であることを特徴とする、特許請求の範囲第
    4項又は5項記載の方法。
  7. 【請求項7】反応体が、5〜70容量%範囲の濃度で不活
    性ガスにより希釈された形で供給されることを特徴とす
    る、特許請求の範囲第1項〜6項のいずれか一項記載の
    方法。
JP62219299A 1986-09-08 1987-09-03 ペルハロ炭化水素次亜塩素酸エステルの製造方法 Expired - Lifetime JP2568093B2 (ja)

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US4801741A (en) 1989-01-31
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