説明

1,1,1,3,3−ペンタフルオロプロパンの製造方法

金属触媒の実質的な非存在下で1,1,1,3−テトラフルオロプロペンにフッ化水素を付加することを含む、1,1,1,3,3−ペンタフルオロプロパンの製造方法。他の実施形態は、アミンフッ化水素酸錯体および金属触媒の存在下で1,1,1,3−テトラフルオロプロペンにフッ化水素を付加することを含む、1,1,1,3,3−ペンタフルオロプロパンの製造法を提供する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、1,1,1,3,3−ペンタフルオロプロパンの製造方法に関する。1,1,1,3,3−ペンタフルオロプロパンは、とくに、1,1,1,3,3−ペンタフルオロブタンを有する組成物中のポリウレタンフォーム用発泡剤の成分として有用である。
【特許文献1】JP2004−043410−A
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【0002】
本発明は、1,1,1,3,3−ペンタフルオロプロパンの効率的な製造を可能にする。
【0003】
本発明は、一実施形態では、金属触媒の実質的な非存在下でフッ化水素を1,1,1,3−テトラフルオロプロペンに付加することを含む、1,1,1,3,3−ペンタフルオロプロパンの製造方法に関する。
【0004】
「金属触媒の実質的な非存在」の意味は、当業者には明らかである。たとえば、この用語は、痕跡量の金属または金属化合物の存在または添加を除外するものでもなければ、とくに−10℃〜200℃の温度範囲内で5%を超えて、好ましくは2%を超えて反応速度を加速することのない量の金属または金属化合物の存在または添加を除外するものでもない。たとえば、この用語はまた、望ましくない不純物、たとえば、反応混合物中に導入された出発原料に含まれる不純物、またはたとえば反応器、ライン、もしくは他の装置の腐食の結果として反応混合物中に混入した不純物の存在を除外するものでもない。好ましくは、金属触媒は、反応混合物に添加されない。
【0005】
前記付加は、一般的には、1,1,1,3,3−ペンタフルオロプロパンの製造量を最大化するのに十分な条件下で行われる。出発原料の1,1,1,3−テトラフルオロプロペンを提供する特定の方法は、たとえば、JP2004−043410−Aから公知である。
【0006】
したがって、本発明に係る方法は、好適には、クロロ(フルオロ)化合物のフッ素化により1,1,1,3−テトラフルオロプロペンを製造する工程をさらに含む。クロロ(フルオロ)化合物は、好ましくは、1−クロロ−3,3,3−トリフルオロプロペンである。1−クロロ−3,3,3−トリフルオロプロペンは、1,1,1,3,3−ペンタクロロプロパンのフッ化水素化により取得可能であり、一実施形態では、その反応はフッ素化触媒の非存在下で行われる。
【0007】
本発明に係る方法で使用しうる反応温度は、一般的には約−10℃以上、好ましくは約0℃以上、とくに好ましくは約20℃以上または約50℃以上である。本発明に係る方法で使用しうる反応温度は、一般的には約200℃以下、好ましくは約100℃以下、とくに好ましくは約80℃以下である。特定の実施形態では、反応温度を200℃よりも高くすることさえも可能である。たとえば、400℃程度に高くすることが可能である。
【0008】
本発明に係る方法は、密閉圧力槽内または大気圧下で実施可能である。反応をバッチ方式で行う場合、便宜上、反応を自生圧力下で進行させうる撹拌オートクレーブが選択される。この場合、反応の進行は、通常、内圧の低下により認識可能である。撹拌フラスコ(場合により還流凝縮器を備える)を使用することも可能である。反応終了後、好適な方法により、たとえば、HFの注入、凝縮導入、またはポンプ送入により、HFの消費量を再補充することが可能であり、そしてさらに反応を継続することが可能である。
【0009】
連続方式でも同様に好適に反応を行うことが可能である。
【0010】
反応は、好ましくは液相中、より好ましくは均一液相中で行われる。
【0011】
加圧することなく液相反応を行おうとするのであれば、反応に必要とされる基質の滞留時間をガス循環により実現することが可能である。HFの添加は、この場合、基質の添加と同時に行うことも可能である。この場合、耐食性金属、ホウケイ酸ガラス、または合成材料で構成しうる気泡塔中で連続方式で本方法を実施することが好ましい。
【0012】
一般的には、溶媒の添加は不要である。しかしながら、必要に応じて、適正量の非プロトン性極性溶媒、たとえば、ジオキサン、テトラヒドロフラン、アセトニトリル、またはN−メチルピロリドンの存在下で反応を行うことが可能である。
【0013】
フッ化水素化生成物は、たとえば、蒸留により(圧力槽を使用する場合)または圧力を開放して凝縮させることにより、単離可能である。こうして調製されたフッ化水素化生成物が、高温で進行する他の調製プロセスを妨害する不純物の生成を伴わないことは、本発明に係る方法のとくに有利な点である。
【0014】
特定の態様では、金属触媒以外のHF用活性化剤の存在下で反応を行うことが可能である。
【0015】
さらなる特定の態様では、本発明は、1,1,1,3−テトラフルオロプロペンへのフッ化水素の付加を前記1,1,1,3−テトラフルオロプロペンとアミンフッ化水素酸錯体との接触により行うことを含む、1,1,1,3,3−ペンタフルオロプロパンの製造方法に関する。本明細書で以上に示される本発明の一般的な説明は、とくにこのさらなる特定の態様に適用されうる。
【0016】
アミンフッ化水素酸錯体は、好ましくは、式(I)
[BnHF] (I)
〔式中、Bは有機窒素塩基であり、そしてnは4以下の整数または小数である〕
で示される有機窒素塩基の少なくとも1つのフッ化水素酸塩である。
【0017】
式(I)に好適な窒素塩基Bは、窒素複素環を含むアミンである。このアミンに対して与えられる式が、式(II)
N (II)
である場合、式中、R基、R基、およびR基は、同一であっても異なっていてもよく、水素、1〜20個、好ましくは1〜12個、特定的には1〜6個の炭素原子を有するアルキル基、2〜20個、好ましくは2〜12個、特定的には2〜6個の炭素原子を有するアルケニル基、5〜7個の炭素原子を有するシクロアルキル基、5〜7個の炭素原子を有するシクロアルケニル基、7〜10個の炭素原子を有するアラルキル基、または6〜10個の炭素原子を有するアリール基であり、これらは、C〜C−アルキル基またはC〜C−アルコキシ基により追加的に置換可能である。
【0018】
この場合、指定のアルキル基、シクロアルキル基、アラルキル基、およびアリール基が好ましい。
【0019】
そのほかに、R基〜R基の2つは、それらを有する窒素原子と一緒になって、酸素原子またはさらなる窒素原子を含有しうる5〜7員の環を形成することが可能であるが、好ましくは、そのような環は、酸素原子およびさらなる窒素原子のいずれをも含有しない。したがって、この環は5〜7員を有し、そのうちの1つは窒素原子であり、他のものは好ましくはCH基である。CH基のうちの1つは、酸素原子または窒素原子により置換え可能であるが、これは好ましくない。
【0020】
基〜R基はまた、それらを有する窒素原子と一緒になって、たとえばヘキサメチレンテトラミンまたはジアザビシクロオクタンなどの、さらなる窒素原子を含有しうる2つもしくは3つの5〜7員の好ましくは飽和の環を形成することが可能である。
【0021】
窒素塩基Bは、このほかに、1もしくは2個の窒素原子を含有し、かつベンゾ縮合でありうる6員の複素環式環、たとえば、ピリジン、ピリミジン、またはキノリンでありうる。
【0022】
とくに好ましい有機窒素塩基Bは、合計で3〜12個の炭素原子を有する第三級アミン(N−複素環を包含する)、特定的には次のもの:トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリ−n−プロピルアミン、イソプロピルジエチルアミン、トリ−n−ブチルアミン、N,N,−ジメチルアニリン、N−メチルピペリジン、ピリジン、キノリン、N,N’−テトラ−メチルエチレンジアミン、およびヘキサメチレンテトラミンである。
【0023】
式(I)中の数nは、塩基Bの窒素原子1個あたりのHFのモル量であり、4以下、好ましくは0.5〜3.5、特定的には2〜3の整数または小数である。
【0024】
以下に、本発明に係る方法に利用しうる式(II)で示されるフッ化水素酸錯体の例を与える。
[(CH2.8HF]
[(C2.8HF]
[(n−C3.0HF]
[(i−C(C)N2.6HF]
[(n−C2.6HF]
【0025】
これらのフッ化水素酸塩は、フランス化学会誌(Bulletin Soc.Chim.France)、1965年、1890〜1892頁やフッ素化学誌(J.Fluorine Chemistry)、第15巻(1980年)、423〜434頁などの文献から公知である。与えられたモル組成では、それらは、[ピリジン9HF]すなわち「オラー(Olah)試薬」などのようなより高いフッ化水素含有率(n>4)を有するアミンフッ化水素酸塩とは対照的にHF蒸気圧を示さない安定な錯体であり、したがって、取扱いが著しく簡単になり、場合により、ホウケイ酸ガラス製の装置を用いて蒸留することさえも可能である。本発明に係る方法では、[トリエチルアミン2.8HF]または[トリブチルアミン*2.6HF]の使用がとくに好ましい。
【0026】
本発明の他の実施形態は、1,1,1,3−テトラフルオロプロペンへのフッ化水素の付加を金属触媒の存在下における前記1,1,1,3−テトラフルオロプロペンとアミンフッ化水素酸錯体との接触により行うことを含む、1,1,1,3,3−ペンタフルオロプロパンの製造方法に関する。この実施形態にも適用されうるアミンフッ化水素酸錯体およびその好ましい特徴は、以上に記載されている。金属触媒は、好ましくは、HFの存在下で1,1,1,3−テトラフルオロプロペンからの1,1,1,3,3−ペンタフルオロプロパンの生成を促進することが知られる金属または金属化合物である。たとえば、アミンフッ化水素酸錯体と共にこの実施形態に適用されうる好適な触媒としては、EP−A522639に記載の金属化合物が挙げられうる。その出願によれば、周期表の第IIIa族、第IVa族および第IVb族、第Va族および第Vb族、ならびに第VIb族の金属の金属化合物さらにはそのような金属化合物の混合物を適用することが可能である。好ましくは、チタン、タンタル、モリブデン、ホウ素、スズ、およびアンチモンの化合物、とくに好ましくはスズおよびアンチモンの化合物が適用される。化合物としては、金属の塩、特定的にはハロゲン化物が挙げられる。好ましいハロゲン化物は、塩化物、フッ化物、およびクロロフッ化物である。本発明のこの実施形態でアミンフッ化水素酸錯体と共に適用されるとくに好ましい金属触媒は、アンチモンおよびスズの塩化物、フッ化物、またはクロロフッ化物、ならびにそれらの混合物である。多くの場合、金属触媒として金属塩化物を添加することが有利である。アミンフッ化水素酸錯体と金属触媒とのモル比は、好ましくは1:100〜100:1の範囲内である。アミンフッ化水素酸塩および金属触媒は、バッチ方式で行われる反応の反応時間の少なくとも一部で同時に適用可能である。
【0027】
特定の実施形態では、本発明に係る方法は、他のフッ素化試薬や触媒の実質的な非存在下でフッ化水素を用いて実施される。この実施形態では、1,1,1,3−テトラフルオロプロペンへのフッ化水素の付加は、有利には熱的に促進可能である。この場合、反応は、典型的には50〜400℃、好ましくは60〜350℃の温度で行われる。この態様では、反応は、液相中または気相中、好ましくは気相中で行われうる。液相中で行う場合、反応温度は、好ましくは下側の範囲内、たとえば50〜150℃の範囲内である。この場合、好ましい温度範囲は、60〜120℃である。気相中で行う場合、反応は、好ましくは上側の範囲内、たとえば100〜400℃の範囲内である。好ましい温度範囲は、100〜350℃、さらにより好ましくは150〜300℃である。
【0028】
以下の実施例により本発明に係る方法を例示するが、これに限定されるものではない。
[実施例]
【0029】
実施例1
1900g(8.0mol)の[(n−C2.6HF]を5リットル撹拌オートクレーブに導入し、そして20℃で撹拌しながら452gの1,1,1,3−テトラフルオロプロペン(4.0mol)を貯蔵槽からポンプ送入した。次に、オートクレーブを75℃に加熱し、この温度に達した後、ドライアイスで冷却されたトラップを介して圧力を開放した。このトラップの内容物(610g)は、本質的に1,1,1,3,3−ペンタフルオロプロパンからなる。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
金属触媒の実質的な非存在下で1,1,1,3−テトラフルオロプロペンにフッ化水素を付加することを含む、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】
アミンフッ化水素酸錯体の存在下で1,1,1,3−テトラフルオロプロペンにフッ化水素を付加することを含む、1,1,1,3,3−ペンタフルオロプロパンの製造方法。
【請求項3】
前記アミンフッ化水素酸錯体が、好ましくは、式(I)
[BnHF] (I)
〔式中、Bは有機窒素塩基であり、そしてnは4以下の整数または小数である〕
で示される有機窒素塩基の少なくとも1つのフッ化水素酸塩である、請求項2に記載の方法。
【請求項4】
前記反応が−10〜200℃の温度で行われる、請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。
【請求項5】
前記反応が50〜80℃の温度で行われる、請求項4に記載の方法。
【請求項6】
前記反応が液相中で行われる、請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。
【請求項7】
前記反応が連続方式で行われる、請求項1〜6のいずれか一項に記載の方法。
【請求項8】
1,1,1,3−テトラフルオロプロペンをクロロ(フルオロ)化合物のフッ素化により製造する工程をさらに含む、請求項1〜7のいずれか一項に記載の方法。
【請求項9】
前記クロロ(フルオロ)化合物が1−クロロ−3,3,3−トリフルオロプロペンである、請求項8に記載の方法。
【請求項10】
前記1−クロロ−3,3,3−トリフルオロプロペンがフッ素化触媒の非存在下で1,1,1,3,3−ペンタクロロプロパンのフッ化水素化により取得される、請求項9に記載の方法。
【請求項11】
アミンフッ化水素酸錯体および金属錯体の存在下で1,1,1,3−テトラフルオロプロペンにフッ化水素を付加することを含む、1,1,1,3,3−ペンタフルオロプロパンの製造方法。

【公表番号】特表2009−530355(P2009−530355A)
【公表日】平成21年8月27日(2009.8.27)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−500875(P2009−500875)
【出願日】平成19年3月22日(2007.3.22)
【国際出願番号】PCT/EP2007/052771
【国際公開番号】WO2007/110379
【国際公開日】平成19年10月4日(2007.10.4)
【出願人】(591001248)ソルヴェイ(ソシエテ アノニム) (252)
【Fターム(参考)】