CS255099B1

CS255099B1 - Způsob výroby fluoridu karbonylu

Info

Publication number: CS255099B1
Application number: CS86302A
Authority: CS
Inventors: Josef Pola
Original assignee: Josef Pola
Priority date: 1986-01-14
Filing date: 1986-01-14
Publication date: 1988-02-15
Also published as: CS30286A1

Abstract

Řešení se týká způsobu výroby fluoridu karbonylu laserem indukovanou oxidací tetrafluoretylenu molekulárním kyslíkem. Podstata řešení spočívá v iniciaci uvedené reakce zářením kontinuálního CO2 laseru s výkonem alespoň 3 W v přítomnosti fluoridu sírového jako fotosenzibilátoru infračerveného záření.

Description

Řešeni se týká způsobu výroby fluoridu karbonylu laserem indukovanou oxidací tetrafluoretylenu molekulárním kyslíkem.

Je známo, že fluorid karbonylu lze připravit reakcí oxidu uhelnatého s fluoridem stříbrným (Inorg. Synthesis ξ_, 155 (1960)) a reakcí fosgenu s fluoridem sodným v polárních rozpouštědlech (J. Am. Chem. Soc. _8_4, 4275 (1962), US patent č. 3 088 975) nebo s fluoridy některých kovů při vysokých teplotách a tlacích (J. Chem. Soc. 1948, 2183, US patent č. 3 244 746, Britský patent č. 990 649, US patent č. 2 836 622) v tlakových aparaturách. Jinými výrobními postupy jsou termolýza bis(trifluormetyl)amidu kyseliny fluormravenčí (US patent č. 2 966 517) nebo reakce uhlíku a fluoridu vápenatého s oxidem titaničitým probíhající při velmi vysokých teplotách (2 800 až 3 500 °C) v atmosféře argonu (US patent č. 3 322 823). Nevýhodou těchto postupů však je, že vycházej! ze sloučenin, které jsou značně agresivní a vyžadují zvláštní pozornost při manipulaci, nebo že k jejich realizaci je třeba zvláštních zařízení. Je známa i laserová příprava fluoridu karbonylu z fluoridu sírového a oxidu uhelnatého (A.O. č. 208 205), která vede při poměrně velkých energetických nákladech k vysokým výtěžkům a laserový proces tvorby fluoridu karbonylu z tetrafluorhydrazi nu a oxidu uhelnatého (Tr. Mosk. Inst. Tenkoi Khim. Tekhnol. 5, 53 (1975) .

Fluorid karbonylu vzniká i oxidaci fluorovaných uhlovodíků, nejčastěji tetrafluoretylenu. Zářením indukovaná oxidace (Nátuře 201, 610 (1964) , Kogyo Kagaku Zashi 72, 1884 (1969)), UV-fotosenzibilovaná oxidace (U.S. Govt. Res. Rept. 39, 18 (1964), J. Phys. Chem. 70, 3893 (1966), Rev. Latinoam. Quim. 2< (1976)) nebo ozonem iniciovaná oxidace (Chem.

Ind. (London) 1966, 340) tetrafluoretylenu molekulárním kyslíkem však vede k reakční směsi, ve které je fluorid karbonylu kontaminován fluoridem kyseliny trifluoroctové, tetrafluoretylenoxidem a blíže neurčenými vysokovroucími látkami. Obsah těchto vedlejších produktů lze podstatně snížit při reakci ekvimolárních množství tetrafluoretylenu s kyslíkem v přítomnosti recyklovaného fluoridu karbonylu, výtěžek fluoridu karbonyl však dosahuje pouze 48 % (Nizozem. patent č. 6 509 518).

Kontaminován vzniká fluorid karbonylu i oxidační degradací polytetrafluoretylenu (J. Polym. Sci. Chem. Ed. 11, 1465 (1973), Ind. Health 10, 107 (1972)) a elektrolytickým pochodem z oxidu uhelnatého (Japonský patent č. 7 026 611).

Výše uvedené nedostatky nemá způsob výroby fluoridu karbonylu podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že oxidace tetrafluoretylenu molekulárním kyslíkem se iniciuje nefokusovaným zářením kontinálního CO^ laseru pracujícího na vlnové délce 10,6 yum v přítomnosti fluoridu sírového jako. senzibilátoru.

Způsob výroby fluoridu karbonylu podle vynálezu vychází z levných a snadno dostupných sloučenin, které nejsou agresivní a umožňuje provést přípravu fluoridu karbonylu o vysoké čistotě ve velmi jednoduchém experimentálním uspořádání při dosažení vysokých konverzí v krátkém reakčním čase.

Podle vynálezu lze výrobu fluoridu karbonylu uskutečnit oxidací tetrafluoretylenu molekulárním kyslíkem, která se iniciuje infračerveným zářením laseru v přítomnosti fluoridu sírového jako senzibilátoru. Typický laser poskytující uspokojivé výsledky je kontinuální COg laser o výkonu větším než 3 W pracujícím na vlnové délce 10,6 yum. Plynná směs obou reagentů, tj. tetrafluoretylenu a kyslíku se senzibilátorem (fluorid sírový) o celkovém tlaku menším než 100 kPa, ve vhodné kovové nebo skleněné nádobě, opatřené vstupním okénkem z chloridu sodného pro průchod záření laseru a napouštěcím ventilem se exponuje zářením laseru, přičemž probíhá reakce laser

CF₂=CF₂ + O₂ -> 2 COF₂

Reakce má explosivní charakter při tlacích vyšších než limitní tlak. Ten je určován parametry,záření, koncentrací senzibilátoru a objemem reaktoru. Při explosivní reakci vznikají též nežádoucí produkty jako sulfurylchlorid, tetrafluormetan a oxid uhličitý.

Pod limitním tlakem však probíhá oxidace tak, jak je uvedeno výše. Oxidace má charakter reakce 2. 'řádu a probíhá výhradně v plynné fázi uvnitř reaktoru bez účasti jeho stěn. Vedlejší produkty jako tetrafluoretylenoxid, perfluorcyklopropan a peroxidické polymery, které vznikají vznikají v konvenčních zařízeních s přispěním horkých stěn reaktorů (Tetrahedron 22, 1765 (1968), J. Chem. Soc. 5430 (1964), Phys. Fluids 125 (1969)), vůbec nevznikají.

Reakce, vedoucí během krátké doby k vysokým konversím a kvantitativnímu výtěžku fluoridu karbonylu může být uskutečněna opakovaně nebo v průtokovém uspořádání. Resultující fluorid karbonylu je nepatrně kontaminován pouze inertním senzibilátorem (fluoridem sírovým) a jako takový může být proto přímo používán pro syntetické účely (adiční a inserční činidlo pro zabudování karbonylově skupiny do organických sloučenin s kyselým vodíkem (Fieser, Fieser: Reagents in Organic Synthesis, 1967) .

Příklady provedení vynálezu

Příklad 1

Kovová nádoba válcovitého tvaru o délce 0,8 cm a vnitřním průměru 3,6 cm vybavená NaCl okénky byla napuštěna směsí fluoridu sírového (2,6 kPa), tetrafluoretylenu (3,5 kPa) a kyslíku (3,5 kPa) a ozařována nefokusovaným zářením kontinuálního C0₂ laseru pracujícího na vlnočtu 944,2 cm'¹' o výkonu 9 W. Analýza reakění směsi pomoci IČ spektroskopie prokázala, že téměř 1004 konverze bylo dosaženo během 6 minut a že jediným produktem je fluorid karbonylu .

Příklad 2

V případě ozařování ekvimolární směsi tetrafluoretylenu a kyslíku (oba 20 kPa) a fluoridu sírového (2 kPa) ve skleněném 1 1 kulovém reaktoru opatřeném NaCl okénkem bylo při použiti téhož záření o výkonu 7,5 W dosaženo 804 konverze na fluorid karbonylu během 20 minut .

Claims

Způsob výroby fluoridu karbonylu oxidací tetrafluoretylenu molekulárním kyslíkem vyznačený tím, že oxidace se iniciuje zářením kontinuálního CO₂ laseru o vlnové délce 10,5 až 10,8/um v přítomnosti fluoridu sírového jako senzibilátoru infračerveného záření.