CN101979364A - 2,3,3,3-四氟丙烯的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种2,3,3,3-四氟丙烯的制备方法,其步骤为:第一步以3,3,3-三氟丙烯CF3CH=CH2(I)为原料,使其与氯气在紫外灯照射下加成反应,制备3,3,3-三氟-1,2-二氯丙烷CF3CHClCH2Cl(II),采用卤代烷烃作溶剂,反应温度-10℃-100℃;第二步将式(II)的化合物,用碱金属氢氧化物为催化剂,以高分子聚醚或大分子醚类为助催化剂;在0-150℃下脱HCl反应,生成CF3CCl=CH2(III);第三步将式(III)与HF加成反应生成CF3CClFCH3(IV)反应以SnCl4、TiCl4氟磺酸为催化剂,阻聚剂为非质子惰性化合物,反应温度与5-100℃,压力为0.2-1.0MPa,第四步将(IV)化合物,在碱金属催化剂存在下,温度为0-100度,压力为0-0.5MPa,以有机胺卤化物为相转移催化剂进行脱HCl反应生成FO-1234yf。

Description

2,3,3,3-四氟丙烯的制备方法
技术领域:
本发明涉及一种2,3,3,3-四氟丙烯的制备方法。 
背景技术
HFC-134a(CF3CH2F,1,1,1,2-四氟乙烷)作为CFC-12(二氯二氟甲烷,CF2Cl2)较为理想的替代品已被广泛应用于制冷、发泡、气溶胶、灭火和清洗行业。虽然其臭氧消耗潜值(ODP)为零,但它的温室效应潜值(GWP)高和在大气中停留的寿命长,大量使用会引起全球气候变暖。因此欧州指令2006/40关于汽车空调系统(MAC)规定在2011年1月1日后禁止使用GWP高于150的氟气体(F-gases)。欧盟要求从2011年开始,所有新的汽车平台要淘汰HFC-134a;美国从2008年开始逐步淘汰汽车用HFC-134a冷媒。 
在寻找HFC-134a的替代物过程中,1,3,3,3-四氟丙烯(HFO-1234ze)、2,3,3,3-四氟丙烯(HFO-1234yf)和自然工质CO2(R744)受到了广泛关注,但由于R744的使用条件较为苛刻,需对现有设备进行较大程度的改进;而HFO-1234ze因为存在顺反异构体,两者沸点相差28℃,不能单独作为制冷工质使用;因此HFO-1234yf作为制冷剂就脱颖而出了。经权威部门评价,虽然HFO-1234yf具有可燃性,但在汽车空调中的使用是安全的,在所有的备选替代品中,HFO-1234yf表现出更优的环境效益。并且在以后使用HFO-1234yf作为制冷剂的汽车中,使用ISO以示区别。HFO-1234yf已成为最有可能替代HFC-134a的制冷剂。 
制备HFO-1234yf工艺路线有很多,从三氟丙烯和三氟氯丙烯出发的工艺路线,有如下专利: 
2005年4月29日霍尼韦尔公司专利US7189884,WO2005/108334“1,3,3,3- 四氟丙烯和2,3,3,3-四氟丙烯的合成方法”,实施方案中使式(I)X1X2的化合物与式(II)CF3CH=CH2反应以生产式(III)CF3CHX1CH2X2,其中X1和X2各自独立地选自氢、氯、溴和碘,条件是X1和X2不都为氢,并且式(III)中的X1是氟、X2是氟以外的卤素,再将式(III)的化合物脱卤化氢生成HFO-1234yf。另一种合成HFO-1234yf的方法是,使IF与CF3CH=CH2反应生成CF3CHFCH2I。再将CF3CHFCH2I脱HI生成HFO-1234yf。 
2007年5月17日霍尼韦尔公司,公开号US20070112230,发明名称:含氟有机化合物制备方法中提到用式(III)CXnY3-nCY=CHmY2-m的化合物和一种卤素添加剂制备式(I)CF3CHXCH2X,其中X独立地选自氯、氟;Y独立地选自氢、氯、氟;n=1,2或3,m=1或2。(III)优选3,3,3-三氟-1-丙烯,卤素添加剂选自ClF,Cl2,F2,HF或以上几种组合,将式(I)CF3CHXCH2X转化为式(II)CF3CZ=CHZ的化合物,其中X独立地选自氯、氟、溴和碘,Z独立地选自氢和氟;优选每个Z为不同的原子;反应温度250-600℃,优选450-500℃,反应压力68.96-827.52kpa;催化剂选自含Ni催化剂,优选活性炭负载Ni催化剂。制备HFO-1234yf时(I)为1,1,1,2,3-五氟丙烷,转化率80%,HFO-1234yf的选择性为90%。 
霍尼韦尔公司2007年8月23日公开的US20070197842,提到制备HFO-1234yf最好分3步进行:(a)CCl2=CClCH2Cl和HF进行气相催化反应生成CF3CCl=CH2(HCFC-1233xf),选择性为80-96%,当使用Cr2O3和FeCl3/C为催化剂时,选择性为96%;(b)CF3CCl=CH2与HF进行加成反应,生成CF3CFClCH3(HCFC-244)催化剂为SbCl5/c;(c)CF3CFClCH3在活性碳催化剂存在下进行气相催化脱HCl反应生成HFO-1234yf。中间产物可经蒸馏分离和提纯,经进一步蒸馏可得纯度95%以上的产品。 
霍尼韦尔公司2009年4月16日公开,公开号US20090099396,该发明公开了一种含氟烯烃的合成方法,特别适合合成氟原子在非末端不饱和碳原 子上的四氟烯烃,如HFO-1234yf。该方法包括:(a)使式(I)X1X2的化合物与式(II)CX1X2X3=CX1X2的化合物反应生产包括式(III)CF3CHX1CH2X2的化合物,适宜的X1X2为HF,其中X1、X2、X3各自独立地选自氢、氯、溴、氟和碘,在(I)中的X1、X2不都为氢;(b)将(III)的化合物在有效条件下转化为CF3CZ=CH2。Z独立地选自氯、溴、氟和碘,步骤(a)的条件为在反应温度0-250℃,反应压力3448-6896kpa下,在SnCl4作用下进行液相催化反应;步骤(b)为液相/气相反应,当进行液相反应时条件为:以氢氧化钾为溶剂,反应温度25-90℃,反应压力689.6-1379.2kpa,当进行气相反应时条件为:反应温度200-500℃,催化剂为金属基催化剂,优选pd/c,Ni/c催化剂。合成HFO-1234yf时适宜的(III)为CF3CH2CH2F、CF3CH2CH2Cl。 
发明内容
为了克服上述缺陷,本发明的目的是提供一种2,3,3,3-四氟丙烯的制备方法。 
为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案: 
一种2,3,3,3-四氟丙烯的制备方法,其步骤为: 
第一步以3,3,3-三氟丙烯CF3CH=CH2(I)为原料,使其与氯气在紫外灯照射下加成反应,制备3,3,3-三氟-1,2-二氯丙烷CF3CHClCH2Cl(II),采用卤代烷烃作溶剂,可以釜式反应也可以管道反应,优选CCl4、CH2ClCH2Cl、CHCl2CH3、HCCl3,反应温度-10℃-100℃,(I)的转化率为95%,(II)的选择性90%;其反应式为: 
Figure BSA00000291672400031
第二步将式(II)的化合物,用碱金属氢氧化物为催化剂,优选KOH、NaOH为催化剂,以高分子聚醚或大分子醚类为助催化剂优选聚乙二醇、聚醚多元醇、一缩二乙二醇、氟醚油,更优选聚乙二醇为助催化剂。在0-150℃下脱HCl反应,生成CF3CCl=CH2(III)。(II)的转化率为90%,(III)的选择性 90%;其反应式为: 
Figure BSA00000291672400041
第三步将式(III)与HF加成反应生成CF3CClFCH3(IV)反应以SnCl4、TiCl4氟磺酸为催化剂,阻聚剂为非质子惰性化合物,阻聚剂优选DMF、二甲基亚砜或环丁砜,反应温度与5-100℃,压力为0.2-1.0Mpa,(III)的转化率为95%,(IV)的选择性为90-96%;其反应式为: 
Figure BSA00000291672400042
第四步将(IV)化合物,在碱金属催化剂存在下,温度为0-100度,压力为0-0.5Mpa,以有机胺卤化物为相转移催化剂进行脱HCl反应生成FO-1234yf。(IV)的转化率为95%,HFO-1234yf的选择性为90-95%,经精馏可得含量98%的产品;其反应式为: 
Figure BSA00000291672400043
本工艺特点:均为液相反应,设备要求相对简单生产容易控制,催化剂寿命长且易得,副反应较少,产品纯度高。 
具体实施方式
下面结合实施例进一步说明: 
实施例1、一种2,3,3,3-四氟丙烯的制备方法: 
(a)5L的玻璃三口烧瓶中加入CCl41kg,在紫外光照射下,以三氟丙烯500ml/min、CL2420ml/min分别通入三口烧瓶CCl4层,反应温度为50℃,反应24h得产品HFC-243db(CF3CHClCH2Cl)5kg。 
(b)5L的玻璃三口烧瓶中加入工业液碱3L、一缩二乙二醇2g,反应温度60℃,8小时滴加HFC-243db 3kg,用冰水收集产品2.2kg,经GC分析三氟氯丙烯(HCFC-1234xf)含量92%。 
(c)5L的氟化反应釜中,加入二甲基亚砜300ml、TiCl420g、氟磺酸10g、无水氟化氢2kg、三氟氯丙烯(HCFC-1234xf)1.3kg,反应18小时后收集到冰水中,得四氟氯丙烷(HCFC-244bb)1.43kg,以GC分析四氟氯丙烷含量为96%。 
(d)5L的玻璃三口烧瓶中加入工业液碱3L,十六烷基三甲基氯化胺1g,四氟氯丙烷2kg,得产品为1.46kg,经GC分析HFO-1234yf含量为99%。 

Claims (5)

1.一种2,3,3,3-四氟丙烯的制备方法,其特征在于:其步骤为:
第一步以3,3,3-三氟丙烯CF3CH=CH2(I)为原料,使其与氯气在紫外灯照射下加成反应,制备3,3,3-三氟-1,-二氯丙烷CF3CHClCH2Cl(II),采用卤代烷烃作溶剂,可以釜式反应也可以管道反应,优选CCl4、CH2CICH2Cl、CHCl2CH3、HCCl3,反应温度-10℃-100℃,(I)的转化率为95%,(II)的选择性90%;其反应式为:
Figure FSA00000291672300011
第二步将式(II)的化合物,用碱金属氢氧化物为催化剂,优选KOH、NaOH为催化剂,以高分子聚醚或大分子醚类为助催化剂优选聚乙二醇、聚醚多元醇、一缩二乙二醇、氟醚油,更优选聚乙二醇为助催化剂。在0-150℃下脱HCl反应,生成CF3CCI=CH2(III)。(II)的转化率为90%,(III)的选择性90%;其反应式为:
Figure FSA00000291672300012
第三步将式(III)与HF加成反应生成CF3CClFCH3(IV)反应以SnCl4、TiCl4氟磺酸为催化剂,阻聚剂为非质子惰性化合物,阻聚剂优选DMF、二甲基亚砜或环丁砜,反应温度与5-100℃,压力为0.2-1.0Mpa,(III)的转化率为95%,(IV)的选择性为90-96%;其反应式为:
Figure FSA00000291672300013
第四步将(IV)化合物,在碱金属催化剂存在下,温度为0-100度,压力为0-0.5Mpa,以有机胺卤化物为相转移催化剂进行脱HCl反应生成FO-1234yf。(IV)的转化率为95%,HFO-1234yf的选择性为90-95%,经精馏可得含量98%的产品;其反应式为:
Figure FSA00000291672300021
2.根据权利要求1所述的2,3,3,3-四氟丙烯的制备方法,其特征在于:优选溶剂为CCl4、CH2ClCH2Cl、CHCl2CH3、HCCl3
3.根据权利要求1所述的2,3,3,3-四氟丙烯的制备方法,其特征在于:优选KOH、NaOH为催化剂。
4.根据权利要求1所述的2,3,3,3-四氟丙烯的制备方法,其特征在于:优选聚乙二醇、聚醚多元醇、一缩二乙二醇、氟醚油为助催化剂。
5.根据权利要求1所述的2,3,3,3-四氟丙烯的制备方法,其特征在于:阻聚剂优选DMF、二甲基亚砜或环丁砜。
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Patentee after: QUZHOU HUANXIN FLUORINE MATERIAL Co.,Ltd.

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Denomination of invention: Preparation method of 2,3,3,3-tetrafluoropropylene

Effective date of registration: 20231201

Granted publication date: 20130109

Pledgee: Zhejiang Tailong commercial bank Quzhou branch of Limited by Share Ltd.

Pledgor: QUZHOU HUANXIN FLUORINE MATERIAL Co.,Ltd.

Registration number: Y2023980068691

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