CH507217A - Verfahren zur Herstellung von Perfluorpropan-2-sulfonylfluorid - Google Patents

Description

  
 



  Verfahren zur Herstellung von Perfluorpropan -2-sulfonylfluorid
Bisher wurde die Verbindung   Perfluorpropan-2-sulfo-    nylfluorid im allgemeinen durch elektrochemische Fluorierung von Propansulfonylhalogenid in wasserfreiem Fluorwasserstoff hergestellt. Dieses Verfahren ist in der USA-Patentschrift 2732398 beschrieben (vgl. auch T. Gramstad und R.N. Haszeldine [Univ. Chem. Lab., Cambridge, England] J. Chem. Soc. 1957, 2640-2645).



   Die bisherigen Verfahren sind sehr teuer und zeitraubend u. weisen die bekannten, bei der Verwendung von Fluorwasserstoff auftretenden Handhabungsschwierigkeiten auf.



   Die vorliegende Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur spezifischen Herstellung von Perfluorpropan-2-sulfonylfluorid.



   Das erfindungsgemässe Verfahren bringt eine weitgehende Vereinfachung der Herstellung von Perfluorpropan-2-sulfonylfluorid gegenüber den bisher bekannten Verfahren mit sich.



   Das erfindungsgemässe Verfahren ist offenbar spezifisch für   Perfluorpropan-2-sulfonylfluorid.    Bei Versuchen zur Herstellung der entsprechenden Perfluoräthan, Perfluorheptan-, Perfluorhexan- und Perfluorbutan-sulfonylfluoridverbindungen nach den gleichen Verfahren trat keine erkennbare Umsetzung auf.



   Gegenstand des Patentes ist nun ein Verfahren zur Herstellung von   Perfluorpropan-2-sulfonylfluorid,    dadurch gekennzeichnet, dass Hexafluorpropylen und Sulfurylfluorid in Gegenwart einer katalytischen Menge an Fluoridionen umgesetzt werden.



   Eine typische Durchführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens besteht darin, Hexafluorpropylen, Sulfurylfluorid, das vorzugsweise in einem leichten Überschuss vorhanden ist, eine katalytische Menge eines Fluoridsalzes und ein Lösungsmittel durch Schütteln in einem Bombenrohr sorgfältig miteinander zu vermischen.



  Dann wird die Mischung auf mindestens 1000C und vorzugsweise auf etwa   1000C    bis 2000C erhitzt, wobei etwa   1 500C    die am besten geeignete Reaktionstemperatur zu sein scheint. Der Reaktionsverlauf wird anhand eines Druckabfalls innerhalb der Bombe gemessen. Wenn der Druck einen konstanten Wert erreicht, ist die Umsetzung praktisch beendet.



   Die Menge des vorhandenen Katalysators muss mindestens 0,02 Moläquivalente Hexafluorpropylen betragen und liegt vorzugsweise in dem Bereich von 0,02 bis 0,30.



  Eine besonders geeignete Menge Katalysator scheint etwa 0,20 zu sein, die ein vernünftiges Gleichgewicht zwischen Umsetzungsgeschwindigkeit und Katalysatormaterialkosten ergibt. Es wurde gefunden, dass selbst ein grosser Katalysatorüberschuss die Umsetzung nicht nachteilig beeinflusst, dass also die Menge des vorhandenen Katalysators lediglich durch wirtschaftliche Erwägungen beschränkt wird.



   Obwohl jeder Katalysator, der ein Fluoridion liefert, geeignet ist, sind Natriumfluorid, Kaliumfluorid und Cäsiumfluorid die für die Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens besonders bevorzugten Katalysatoren.



   Das Perfluorpropan-2-sulfonylfluorid ist brauchbar als Zwischenprodukt zur Herstellung der entsprechenden Säure, die als Säurekatalysator brauchbar ist. Das Kaliumsalz ist brauchbar als Fluss- und Bindemittel oder in geschmolzenem Zustand als Wärmeaustauschflüssigkeit und dient ebenso als ein ausserordentlich nützliches Ausgangsmaterial zur Herstellung anderer perfluorierter Verbindungen.



   Die folgenden Beispiele, die bestimmte repräsentative Ausführungsformen des erfindungsgemässen Verfahrens beschreiben. sollen die vorliegende Erfindung näher erläutern, ohne sie jedoch darauf zu beschränken. Wenn nicht anders angegeben, bedeutet das Verhältnis Gewichtsteile/ Volumenteile g/ccm.



   Beispiel   1       Herstelluzlg    von   Perf luorpropan-2-sulfonylfluorid   
Eine Mischung aus 25 Volumenteilen Hexafluorpropylen,   22,4    Volumenteilen Sulfurylfluorid, 2 Volumenteilen Kaliumfluorid und 20 Volumenteilen Acetonitril wird in ein 100 ml-Bombenrohr gegeben und bei 1500C geschüttelt. Während des zweistündigen Erhitzens fällt der Druck auf 19,0 kg/cm2 (270   psi).    Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur wird die Bombe durch eine in Trockeneis/Aceton gekühlte Falle belüftet, in der 20,7   Teile kondensieren. Die Falle wird dann in ein bei   - 400C      bis -500C    gehaltenes Bad eingetaucht, um das Sulfurylfluorid (Kp -520C) abdampfen zu lassen. Der Gewichtsverlust beträgt 5,9 Teile.

  Die Falle wird dann in ein Eis-Wasserbad gebracht, das Hexafluorpropylen    < Kp. - 29,40C)    wird abdampfen gelassen und es bleibt ein Rückstand von 5,0 Teilen zurück. Dieser Rückstand wird zu dem Inhalt der Bombe zugegeben und durch eine 45,72   (1 8")-Drehbandkolonne    destilliert. Das Gewicht des bei 34 - 400C siedenden Destillats beträgt 20,0 Teile. Die Massenspektralanalyse dieses Stoffs zeigt an, dass er die Struktur
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 besitzt. Zur weiteren Bestätigung der Struktur des Per   fluorpropan-2-sulfonylfluorids    wird es mit Ammoniak zum Sulfonamid umgesetzt, das ein Feststoff ist und leichter charakterisiert werden kann.



   Beispiel 7
Das Verfahren nach Beispiel I wird wiederholt. wobei in einem Falle äquivalente Mengen Natriumfluorid und im anderen Falle äquivalente Mengen Cäsiumfluorid verwendet werden. Es werden ähnliche Ausbeuten an Perfluorpropan-2-sulfonylfluorid erhalten.



   Beispiel 3
Das Verfahren nach Beispiel 1 wird wiederholt unter Anwendung von Temperaturen von etwa   1000C.    In diesem Falle fällt der Druck sehr langsam und es wird selbst nach   l00stündigem    Erhitzen nur eine kleine Ausbeute der Verbindung erhalten.

 

   Das Verfahren nach Beispiel 1 wird wiederholt unter Anwendung einer Umsetzungstemperatur von 1950C und die Umsetzung ist nach einer Stunde praktisch beendet.



   Beispiel 4
Das Verfahren nach Beispiel 1 wird wiederholt mit der Ausnahme, dass 0,2 Teile Kaliumfluorid verwendet werden. Die Umsetzung läuft ausserordentlich langsam ab, selbst wenn die Temperatur auf 2000C erhöht wird. Die Produktausbeute beträgt weniger als   10    Teile.



   Beispiel 5
Bei der Wiederholung des Verfahrens nach Beispiel   1    wird das Kaliumfluorid durch 4 Teile Cäsiumfluorid ersetzt und es werden praktisch die gleichen Ausbeuten erhalten. 

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH

   Verfahren zur Herstellung von Perfluorpropan-2 -sulfonylfluorid, dadurch gekennzeichnet, dass Hexafluorpropylen und Sulfurylfluorid in Gegenwart einer katalytischen Menge an Fluoridionen umgesetzt werden.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Umsetzungstemperatur mindestens 1000C beträgt.

   2. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass ein Moläquivalent-Überschuss an Sulfurylfluorid vorhanden ist.

   3 Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass ein Fluoridionenkatalysator in einer Menge von etwa 0.02 bis 0,30 Moläquivalente pro Moläquivalent Hexafluorpropylen vorhanden ist.

   4. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur bei etwa 1500C gehalten wird, ein Moläquivalentüberschuss an Sulfurylfluorid verwendet wird und 0,02 bis 0,30 Moläquivalente Fluoridkatalysator pro Moläquivalent Hexafluorpropylen vorliegt.

   5. Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 4. dadurch gekennzeichnet, dass als Katalysator 0,20 Moläquivalente Kaliumfluorid verwendet werden.