JPH1072382A - 1,1,1,3,3−ペンタフルオロプロパンの製造方法 - Google Patents
1,1,1,3,3−ペンタフルオロプロパンの製造方法Info
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- JPH1072382A JPH1072382A JP8227083A JP22708396A JPH1072382A JP H1072382 A JPH1072382 A JP H1072382A JP 8227083 A JP8227083 A JP 8227083A JP 22708396 A JP22708396 A JP 22708396A JP H1072382 A JPH1072382 A JP H1072382A
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Abstract
1,1,3,3−ペンタフルオロプロパンを簡便に高収
率で製造する。 【解決手段】1,1,1,3,3−ペンタクロロプロパ
ンをフッ化水素とともに反応器に連続的に供給し、フッ
素化生成物を気相から連続的に抜き出し、かつ、反応系
中に存在するフッ素化触媒に対する1,1,1,3,3
−ペンタクロロプロパンの濃度を200モル%以下で反
応させる1,1,1,3,3−ペンタフルオロプロパン
の製造方法。
Description
−ペンタフルオロプロパン(以下、R245faと略
す。)の製造方法に関する。R245faは、発泡剤な
どとして有用なオゾン層を破壊しないヒドロフルオロカ
ーボン(HFC)である。
の方法が知られている。 (1)CF3 CH=CF2 をPd触媒の存在下に水素還
元する方法(Izvest.Akad.Nauk S.S.S.R.,Otdel.Khim.N
auk.1960,1412 )。 (2)CF3 CCl2 CClF2 をPd触媒の存在下に
水素還元する方法(米国特許2942036)。 (3)CF3 CClHCClF2 をPd触媒の存在下に
水素還元する方法(特開平6−256235)。
素でフッ素化し、CF3 CH2 CClF2 を生成させた
後に、水素化触媒存在下に水素還元する方法(特開平7
−138194)。 (5)CFy Cl3-y CH2 CHFw Cl2-w (y:0
〜3の整数、w:0〜2の整数)で示される化合物をフ
ッ素化触媒存在下に50〜175℃の温度範囲でフッ化
水素によりフッ素化する方法(WO−96/0179
7)。 (6)CCl3 CH2 CHCl2 を触媒存在下に無水フ
ッ化水素酸と反応させる方法(特開平8−10465
5)。
料を工業的に入手することが困難である。(2)、
(3)の方法はいずれも還元触媒にPdを用いているが
反応活性および耐熱性が不充分である。(4)の方法は
フッ素化によって選択的にCF3 CH2 CClF2 のみ
を生成させることが困難であり、最終的にR245fa
の収率を上げることが困難である。(5)、(6)の方
法の出発原料であるCCl3 CH2 CHCl2は、不安
定でオレフィンなどの分解物を生成しやすく、この副反
応は五塩化アンチモンのようなルイス酸性の強い触媒の
存在下で促進されやすく、目的物の収率低下が顕著にな
る。
れる欠点を克服したR245faの製造方法であり、フ
ッ素化触媒存在下に1,1,1,3,3−ペンタクロロ
プロパンをフッ化水素で液相フッ素化することによるR
245faの製造方法において、1,1,1,3,3−
ペンタクロロプロパンをフッ化水素とともに反応器に連
続的に供給し、フッ素化生成物を気相から連続的に抜き
出し、かつ反応系中に存在するフッ素化触媒に対する
1,1,1,3,3−ペンタクロロプロパンの濃度を2
00モル%以下で反応させることを特徴とする1,1,
1,3,3−ペンタフルオロプロパンの製造方法であ
る。
ンは、汎用のモノマーである塩化ビニルと四塩化炭素の
ラジカル的な付加反応によって、容易に合成できる。
ンをフッ化水素によりフッ素化し目的物のR245fa
を得る反応は、クロミア、アルミナをはじめとする種々
のフッ素化触媒存在下に気相でも行いうるが、これら気
相フッ素化反応は150℃以上の高温で触媒と接触する
ため、脱塩化水素反応によるオレフィンの副生が多く、
高収率で目的物であるR245faを得ることは困難で
ある。したがって、本発明ではフッ素化触媒存在下にフ
ッ化水素で液相フッ素化を行う。
Taから選ばれる1種以上の元素のハロゲン化物を含む
フッ素化触媒が好ましい。このハロゲン化物は、塩素化
物、フッ素化物または塩素化フッ素化物が好ましい。具
体的には、SbF5 、SbCl5 、SbCl2 F3 、N
bCl5 、NbClF4 、NbF5 、TaF5 、TaC
l5 、TaClF4 などが好ましい。これらのハロゲン
化物は、上記元素の種類やハロゲンの種類の異なる2種
以上の混合物を用いてもよい。また、上記元素のハロゲ
ン化物にTi、Snなどの元素のハロゲン化物をさらに
含んだ触媒を用いてもよい。
う。反応温度は、0℃〜175℃が好ましく、10〜1
20℃が特に好ましい。反応温度が高すぎると、原料で
ある1,1,1,3,3−ペンタクロロプロパンの分解
によるオレフィンなどの副生が多く、目的物であるR2
45faの選択率が下がるため好ましくない。この分解
反応は液相フッ素化反応に用いられるSb、Nb、Ta
などの金属のハロゲン化物触媒存在下で著しく促進され
る。
溶液中に反応原料である1,1,1,3,3−ペンタク
ロロプロパンと反応によって消費されるフッ化水素を連
続的に供給し、フッ素化によって生成するR245fa
などのフッ素化生成物を気相部より、通常、ガスとし
て、連続的に抜き出すことによって行われる。副生され
る塩化水素および未反応のフッ化水素も反応系外へ連続
的に抜き出される。
3,3−ペンタクロロプロパンのモル量をコントロール
することによって、反応系中に存在する1,1,1,
3,3−ペンタクロロプロパン濃度を、反応系中に存在
するフッ素化触媒に対して200モル%以下に保つこと
が、分離困難なオレフィンの副生を抑えR245faを
高収率で製造するためには重要である。反応系中に存在
するフッ素化触媒に対する1,1,1,3,3−ペンタ
クロロプロパンの濃度は150モル%以下が好ましく、
100モル%以下がより好ましい。
属元素のハロゲン化物の場合には、反応系中に存在する
フッ素化触媒のモル量は当該金属の単体のモル量に換算
し、そのモル量に対する1,1,1,3,3−ペンタク
ロロプロパンのモル量の比が上記数値以下となるように
保つ。
は、目的物であるR245faと1,1,1,3,3−
ペンタクロロプロパンの部分フッ素化物を意味する。
1,1,1,3,3−ペンタクロロプロパンの部分フッ
素化物とは、1,1,1,3,3−ペンタクロロプロパ
ン中の塩素原子の一部がフッ素原子に置換されたものを
いう。
ンのの部分フッ素化物には、1,1,3,3−テトラク
ロロ−1−フルオロプロパン(R241fa)、1,
1,3−トリクロロ−1,3−ジフルオロプロパン(R
242fb)、1,3,3−トリクロロ−1,1−ジフ
ルオロプロパン(R242fa)、1,1−ジクロロ−
1,3,3−トリフルオロプロパン(R243fc)、
3,3−ジクロロ−1,1,1−トリフルオロプロパン
(R243fa)、1,3−ジクロロ−1,1,3−ト
リフルオロプロパン(R243fb)、3−クロロ−
1,1,1,3−テトラフルオロプロパン(R244f
a)などがあり、原料である1,1,1,3,3−ペン
タクロロプロパンに比べてフッ素化触媒存在下でも安定
で、オレフィンなどの分解生成物を副生しにくい。
れる反応粗ガスから目的物であるR245faを回収す
る際に分離されるこれらのフッ素化中間体は、反応系中
のフッ素化触媒に対するこれら有機成分の濃度に関係な
く、すべて原料とともにリサイクルさせうる。
に入手可能で、しばしば工業的スケールの液相フッ素化
反応触媒として用いられる5価のSb触媒では、副反応
によって生成したオレフィンと触媒との反応によりハロ
ゲン付加物を生成し、触媒が3価に還元される反応が容
易に進行するため、目的物の収率が低くなるうえ、早期
の触媒失活にもつながる。
は、触媒に対して常に過剰量のフッ化水素を共存させる
ことにより触媒中のフッ素濃度を高くして用いることが
好ましい。
塩素含有量の多い触媒を初期触媒として用いた場合は、
あらかじめ過剰のフッ化水素と反応させることにより、
触媒中のフッ素濃度を高くした後に原料供給を開始し、
反応を行うとよい。
NbCl5 、TaCl5 触媒のように塩素含有量の高い
触媒を用いる場合は、Sb触媒と同様に反応開始前にフ
ッ化水素のみを供給し触媒をあらかじめフッ素化させて
フッ素化能を持たせておくことが好ましい。これによっ
て、反応原料の供給と同時に1,1,1,3,3−ペン
タクロロプロパンのフッ素化が開始され、反応初期に反
応系中に未反応の1,1,1,3,3−ペンタクロロプ
ロパンが触媒に対して高濃度に蓄積されるのを回避でき
る。
一般式MClx Fy (MはSb、NbまたはTa、xは
0または1、yは4または5、x+y=5)で表される
ハロゲン化物を含むフッ素化触媒が特に好ましい。
媒とするが、その他の反応溶媒を用いてもよい。その他
の反応溶媒としては、原料を溶かし込みさらに溶媒自身
が原料よりフッ素化されにくいものであれば特に限定さ
れない。このような溶媒としては、ペルフルオロポリエ
ーテル類、ペルフルオロオクタンなどのペルフルオロカ
ーボン類、反応生成物以外のヒドロフルオロカーボン類
などが挙げられる。
ロロプロパンとともに供給されるフッ化水素の供給モル
比は1,1,1,3,3−ペンタクロロプロパンに対し
て化学量論量以上であれば特に限定されない。反応容器
効率やフッ化水素の回収によるロスなどを考えると、化
学量論量に対し1〜10倍モル、特には1〜5倍モルの
範囲が好ましい。反応圧は通常0〜20kg/cm2 G
であるが、溶媒を用いる場合は溶媒の種類などによって
も異なる。
媒を用いたフッ素化反応に用いる反応器としては、より
耐食性の優れた素材を用いるのが好ましい。本反応に適
する耐食材料は標準酸化電位が高く、本フッ素化反応の
ような超強酸下でも酸化されにくい金属材料である。
ブデン、イリジウム、レニウム、タングステン、アルミ
ニウムおよびマグネシウムから選ばれる1種以上の金属
から実質的になる耐食金属材料または前記金属を10重
量%以上含む耐食金属材料からなる内表面を有する反応
器を用いることにより、腐食による装置の劣化を低減
し、触媒活性を損なうことなく、長期に亘って好成績で
反応を継続できる。
が実質的に各金属からなる割合である。耐食金属材料が
実質的に前記金属からなるとは、製造上混入する前記金
属以外の微量の金属不純物を含んでもよいことを意味す
る。
属材料においては本反応環境下における耐食成分は本質
的には耐食金属材料のごく表面に存在するアルミニウム
を含むフッ化物であるので耐食金属材料表面にこのフッ
化物の保護皮膜を形成するために必要なアルミニウムの
成分量は少なくてもよく、耐食金属材料中に金属成分と
して1〜10重量%程度の含有量でも充分効果を発揮で
きる。
用の金属材料に用いられる金属成分が採用でき、特に
鉄、銅、マンガン、クロムから選ばれる1種以上の成分
が好ましく、Fe−Cr−Al系合金、Cu−Al系合
金などが挙げられる。
材料として、または、上記耐食金属材料の少なくとも1
種を表面材(クラッド材)とし、それ以外の材料の少な
くとも1種を耐食金属材料の下地となる基材(コア材)
とする複合材料として用いることもできる。
求される諸特性、例えば強度、溶接性、熱伝導性などを
満足すれば特に限定されず、通常、炭素鋼、ステンレス
鋼、ニッケル系合金、アルミニウムなどが用いられる。
コア材と耐食金属材料の接着性などを改善するため、コ
ア材を2層以上にしてもよい。複合材料の製作方法とし
ては、耐食金属材料をコア材へメッキ、溶射、爆着など
の方法で複合化する方法が挙げられる。
ア材を腐食性の環境から保護するためにクラックのない
緻密な層を形成しているのが好ましく、その厚みは製作
方法および選ぶ耐食金属材料にもより、特に限定されな
いが、材料の耐久性、機械的強度を考慮するとある程度
の厚みを有すること、すなわち、好ましくは10μm〜
30mm、さらに好ましくは30μm〜10mm、特に
好ましくは100μm〜10mmが適当である。
物に覆われ、不動態が形成されている。本フッ素化反応
においては、耐食金属材料の表面の少なくとも一部が金
属フッ化物を含む保護皮膜により覆われていることが望
ましい。特にアルミニウム、マグネシウムなどの比較的
標準酸化電位の低い金属成分を含む耐食金属材料におい
ては、より望ましい。金属フッ化物を含む保護皮膜に覆
われることにより、より安定な不動態が形成され本フッ
素化反応系のような超強酸の環境下においても優れた耐
食性が発現する。
形成させることが望ましいが、反応中に保護皮膜を形成
させることもできる。反応前に少なくとも金属フッ化物
を含む保護皮膜を形成させるためには、内表面が耐食金
属材料に覆われた反応器を適当なフッ素化剤で処理すれ
ばよい。
れず、例えばフッ素ガス、フッ化水素、五フッ化アンチ
モンなどが用いられる。処理温度は使用する耐食金属材
料にもよるが、フッ素ガスの場合は好ましくは0℃〜3
00℃、特に好ましくは室温〜200℃であり、フッ素
ガスは通常イナートガス、例えば窒素、でフッ素ガス濃
度を20〜100体積%に調整して用いる。
0℃、特に好ましくは室温〜300℃であり無水のフッ
化水素を液状またはガス状にて用いる。五フッ化アンチ
モンの場合は好ましくは0℃〜200℃、特に好ましく
は室温〜120℃である。これらフッ素化剤は単独で用
いてもよく、2種以上を同時または段階的に用いてもよ
い。
H2 Oと150gのMg(NO3 )2 ・6H2 Oを2.
5リットルの水に溶解し、これと28%の水酸化アンモ
ニウムの水溶液2000gを撹拌しながら、加熱した4
リットルの水に添加して水酸化物の沈殿を得た。
燥を行った後、420℃で5時間焼成して酸化物の粉末
を得た。これを打錠成形機を用いて直径5mm、高さ5
mmの円筒状に成形した。こうして得た触媒を反応前に
フッ化水素/窒素の混合ガス気流中、200〜400℃
でフッ素化して活性化した。
イC製オートクレーブ内に、SbF5 800gとフッ化
水素400gとを仕込んだ。オートクレーブを40℃ま
で加熱した後、撹拌しながら1,1,1,3,3−ペン
タクロロプロパンを80g/時(0. 37モル/時)、
フッ化水素を60g/時(3モル/時)の平均供給速度
でそれぞれ供給し反応を開始した。
制御し、25℃に保温した冷却管より反応で副生する塩
化水素、未反応のフッ化水素とともにフッ素化生成物を
連続的に留出させた。反応系中に存在するフッ素化触媒
に対する1,1,1,3,3−ペンタクロロプロパンの
濃度は200モル%以下であった。24時間後の留出ガ
ス中の有機成分を表1に示す。表1、表3中の数値の単
位はモル%である。
イC製オートクレーブ内に、TaCl5 400gを仕込
んだ後に、室温でフッ化水素を300g/時で供給し、
副生するHClを排出することによって反応器内の圧力
を2. 0kg/cm2 Gに保った。フッ化水素を600
g供給した後、反応器を40℃に加温しさらに1時間撹
拌を行って、触媒をフッ素化した。
がら1,1,1,3,3−ペンタクロロプロパンを50
g/時(0. 23mol/時)、フッ化水素を40g/
時(2mol/時)の平均供給速度でそれぞれ供給し反
応を開始した。
制御し、25℃に保温した冷却管より反応で副生する塩
化水素、未反応のフッ化水素とともにフッ素化生成物を
連続的に留出させた。反応系中に存在するフッ素化触媒
に対する1,1,1,3,3−ペンタクロロプロパンの
濃度は200モル%以下であった。24時間後の留出ガ
ス中の有機成分を表1に示す。
400gの代わりにNbCl5 400gを用いる以外
は、例3と同様に触媒のフッ素化と反応を行った。24
時間後の留出ガス中の有機成分を表1に示す。
400gの代わりにSbCl5 400gとTiCl4 1
00gを室温下で混合して調製した触媒を用いる以外
は、例3と同様に触媒のフッ素化と反応を行った。24
時間後の留出ガス中の有機成分を表1に示す。
400gの代わりにSbCl5 400gとSnCl4 1
00gを室温下で混合して調製した触媒を用いる以外
は、例3と同様に触媒のフッ素化と反応を行った。24
時間後の留出ガス中の有機成分を表1に示す。
イC製オートクレーブ内に、約40mm×10mm×3
mmの腐食試験用テストピース6種類を取り付け、12
0℃で減圧脱気後、室温にてフッ化水素を100g仕込
んだ。120℃に昇温して1時間保持した後オートクレ
ーブ内のフッ化水素をパージし、さらに窒素ガスを通じ
た。
化水素400gとを仕込んだ。オートクレーブを80℃
まで加熱した後、撹拌しながら1,1,1,3,3−ペ
ンタクロロプロパンを80g/時(0. 37mol/
時)、フッ化水素を60g/時(3mol/時)の平均
供給速度でそれぞれ供給し反応を開始した。
制御し、70℃に保温した冷却管より反応で副生する塩
化水素、未反応のフッ化水素とともに生成物を連続的に
留出させた。反応系中に存在するフッ素化触媒に対する
1,1,1,3,3−ペンタクロロプロパンの濃度は2
00モル%以下であった。24時間後の留出ガス中の有
機成分を表1に示す。
を回収した。テストピースの腐食速度(単位:mm/
年)を測定した結果を表2に示す。表2においてHCは
ハステロイC(ニッケル系合金の商品名)を表す。
00cmのインコネル600製U字型反応管をフッ素化
反応器とし、例1で示したように調製したフッ素化触媒
を400ml充填した。反応器を330℃に加熱し、ガ
ス化させた1,1,1,3,3−ペンタクロロプロパン
を100ml/分、フッ化水素を1000ml/分で供
給し、反応を進めた。反応粗ガスはアルカリ水層および
−78℃に冷却したトラップに捕集した。反応系中に存
在するフッ素化触媒に対する1,1,1,3,3−ペン
タクロロプロパンの濃度は200モル%を超えていた。
24時間経過後の反応粗ガスをガスクロマトグラフおよ
び19F−NMRを用いて分析した。結果を表3に示す。
イC製オートクレーブに0℃の冷却管を取り付けた反応
器に、1,1,1,3,3−ペンタクロロプロパン40
0gとSbCl5 180g、フッ化水素450gを仕込
み、脱気後に反応温度135℃で反応を行った。
管を通してパージしながら、反応器内圧を25kg/c
m2 Gに保って3時間反応を行った後に、反応器の内容
物をアルカリ中和槽を通して全量(250g)回収し
た。反応系中に存在するフッ素化触媒に対する1,1,
1,3,3−ペンタクロロプロパンの濃度は310モル
%であった。回収した反応粗液の組成をガスクロマトグ
ラフおよび19F−NMRを用いて分析した結果を表3に
示す。
が困難であったR245faを簡便に高収率で製造しう
る。
Claims (3)
- 【請求項1】フッ素化触媒存在下に1,1,1,3,3
−ペンタクロロプロパンをフッ化水素で液相フッ素化す
ることによる1,1,1,3,3−ペンタフルオロプロ
パンの製造方法において、1,1,1,3,3−ペンタ
クロロプロパンをフッ化水素とともに反応器に連続的に
供給し、フッ素化生成物を気相から連続的に抜き出し、
かつ反応系中に存在するフッ素化触媒に対する1,1,
1,3,3−ペンタクロロプロパンの濃度を200モル
%以下で反応させることを特徴とする1,1,1,3,
3−ペンタフルオロプロパンの製造方法。 - 【請求項2】フッ素化触媒がアンチモン、ニオブおよび
タンタルから選ばれる1種以上の元素のハロゲン化物を
含むフッ素化触媒である請求項1の製造方法。 - 【請求項3】金、白金、パラジウム、モリブデン、イリ
ジウム、レニウム、タングステン、アルミニウムおよび
マグネシウムから選ばれる1種以上の金属から実質的に
なる耐食金属材料または前記金属を10重量%以上含む
耐食金属材料からなる内表面を有する反応器中で、液相
フッ素化反応を行う請求項1または2の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8227083A JPH1072382A (ja) | 1996-08-28 | 1996-08-28 | 1,1,1,3,3−ペンタフルオロプロパンの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8227083A JPH1072382A (ja) | 1996-08-28 | 1996-08-28 | 1,1,1,3,3−ペンタフルオロプロパンの製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1072382A true JPH1072382A (ja) | 1998-03-17 |
Family
ID=16855248
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8227083A Pending JPH1072382A (ja) | 1996-08-28 | 1996-08-28 | 1,1,1,3,3−ペンタフルオロプロパンの製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH1072382A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106964402A (zh) * | 2017-04-14 | 2017-07-21 | 张玲 | 一种氟化氢活化催化剂的制备方法 |
CN111108065A (zh) * | 2017-11-20 | 2020-05-05 | 株式会社德山 | 三氯硅烷制造装置以及三氯硅烷的制造方法 |
-
1996
- 1996-08-28 JP JP8227083A patent/JPH1072382A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN106964402A (zh) * | 2017-04-14 | 2017-07-21 | 张玲 | 一种氟化氢活化催化剂的制备方法 |
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