CZ304716B6

CZ304716B6 - Způsob přípravy fluormethyl 2,2,2-trifluor-1-(trifluormethyl) ethyletheru

Info

Publication number: CZ304716B6
Application number: CZ2002-3069A
Authority: CZ
Inventors: Ashot Khrimian; Barry Malcolm Jones
Original assignee: Halocarbon Products Corporation
Priority date: 2000-03-16
Filing date: 2001-03-15
Publication date: 2014-09-10
Also published as: EP2036877B1; US6469219B1; HUP0300589A2; CZ20023069A3; EP1268381B1; PL202495B1; EP2272816A1; PL365368A1; CA2403105C; DE60137206D1; JP2014005287A; EP2036877A2; EP2036877A3; EP1268381A1; ATE419228T1; EP1268381A4; CN1430592A; JP2003530323A; KR100685072B1; DE08173108T1

Abstract

Způsob výroby fluormethyl 2,2,2-trifluor-1-(trifluormethyl)ethyletheru (sevofluranu), který zahrnuje reakci směsi obsahující 1,1,1,3,3,3-hexafluor-2-propanol, formaldehyd a fluorovodík, oddestilování azeotropu sevofluranu a fluorovodíku z reakční směsi a oddělení sevofluranu z tohoto azeotropu, přičemž reakce může probíhat v přítomnosti nebo za dodatečného přidání rozpouštědla, které je schopno selektivně extrahovat sevofluran.

Description

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu přípravy anestetika, fluormethyl 2,2,2-trifluor-l-(trifluormethyl)ethyletheru (rovněž známého jako sevofluran), rovnovážným způsobem, při kterém se rovnováha příznivě posouvá odváděním produktu destilací za aktivních rovnovážných podmínek nebo extrakcí produktu z rovnovážné směsi. Tento způsob vychází z komerčně dostupných výchozích materiálů, produkuje vysoké výtěžky požadovaného produktu a je ekonomičtější než doposud známé způsoby.

Dosavadní stav techniky

Pro přípravu sevofluranu (SVF) již byla publikována celá řada metod. Patenty US 3 683 092 a US 3 689 571 popisují náhradu chloru v chlormethyl 2,2,2-trifluor-l-(trifluormethyl)ethyletheru fluorem za použití fluoridu draselného v rozpouštědle, konkrétně v sulfolanu, při 120 °C. Patent US 4 874 901 popisuje náhradu bez přidání rozpouštědla za vysoké teploty (185 °C) a tlaku (1,93 MPa). Pro náhradu chloru byly použity i další fluorační činidla. Patent US 5 886 239 používá diisopropylethylamin hydrofluorid, evropská patentová přihláška EP 0 901 999 Al používá směs aminu a fluorovodíku (HF). Výchozí materiál, tj. chlormethyl 2,2,2-trifluor-l-(trifluormethyi)ethylether, není komerčně dostupný. Podle patentu US 3 683 092 se připraví chlorací methyl 2,2,2-trifluor-l-(trifluormethyl)ethyletheru, který lze syntetizovat z l,l,l,3,3,3-hexafluor-2propanolu, viz patent US 3 911 024.

Přímou fluoraci methyl 2,2,2-trifluor-l-(trifluormethyl)ethyletheru na SVF za použití extrémně drahých reakčních činidel, jakým je například fluorid bromitý, popisuje patent US 3 683 092, zatímco 20% molekulární fluor v argonu zase popisuje patent US 3 897 502.

Dalším způsobem získání SVF je způsob popsaný v patentu US 4 874 902, který jako výchozí materiál používá l,l,l,3,3,3-hexachlor-2-propanol, přičemž tento výchozí materiál se převede na methyl 2,2,2-trichlor-l-(trichlormethyl)ethylether a ten se následně fluoriduje fluoridem bromitým za vzniku SVF. Alternativně se methyl 2,2,2-trichlor-l-(trichlormethyl)ethylether chloruje a odpovídající chlormethylether se několikrát fluoruje za použití fluoridu bromitého.

Patent US 5 705 710 popisuje přípravu SVF fluoraci methoxymalononitrilu, která využívá fluorid bromitý.

Výše popsané způsoby přípravy SVF jsou vícestupňovými způsoby nebo způsoby, které vycházejí z komerčně nedostupných výchozích produktů, případně způsoby, které používají nebezpečné reakční látky.

Přímá fluormethylace komerčně dostupného l,l,l,3,3,3-hexafluor-2-propanolu (HFIP) na SVF je popsána v několika patentech. V patentu US 4 250 334 se HFIP, HF a formaldehyd (CH₂O) zahřívají v přítomnosti kyseliny sírové za kontinuální produkce SVF jímaného ve vymrazovače. Podle patentu US 4 469 898 se výtěžek SVF zlepší přidáním přebytku kyseliny sírové nebo dalších aditiv do odloučené vody vznikající při fluormethylaci HFIP.

(CF₃)₂CH-OH + HF + CH₂O θ (CF₃)₂CH-O-CH₂F + H₂O

Nicméně pro dosažení 76% až 78% výtěžku je zapotřebí použít velké množství koncentrované kyseliny sírové nebo další Bronstedovy a/nebo Lewisovy kyseliny (cca 3krát větší než HFIP (hmotnostní)). V důsledku těchto velkých množství potom při provádění tohoto způsobu vzniká velké množství odpadů (anorganický a organický).

CZ 304716 Β6

PCT mezinárodní patentová přihláška WO 97/25303 popisuje přípravu SVP reakcí HFIP s bis(fluormethyl)etherem v přítomnosti kyseliny sírové, při kterém se požadovaný produkt připravuje v 55% až 60% výtěžku, společně s acetálovým meziproduktem.

Jak ukazuje zastavená patentová přihláška US 771 365, podaná 28. října 1968, a rovněž patent US3 689 571, pokud se nepoužije žádná kyselina sírová nebo dehydratační činidlo, protonační činidlo a činidlo generující ťluoridové ionty, potom jsou výtěžky SVF velmi nízké.

Podstata vynálezu

Vynález poskytuje způsob přípravy SVF uvedením HFIP do reakce s CH₂O a HF za podmínek, za kterých se požadovaný produkt SVF z existující rovnovážné směsi odstraní buď A) destilací nebo B) extrakcí.

Díky tomu, že byl objeven azeotrop SVF a HF s nízkou teplotou varu, z něhož lze SVF izolovat destilací, lze SVF izolovat z reakční směsi jako azeotrop s HF. Během tohoto procesu se destilací konstantně vařící směsi vody a HF (t.v. 115 °C) rovněž odstraňuje voda. Odstraněný SVF, jako HF azeotrop, se z HF separuje několika možnými způsoby: (i) propláchnutím směsi vodou; (ii) extrakcí rozpouštědly rozpouštějícími SVF, ale nikoliv HF; (iii) ochlazením azeotropu za současného vytvoření vrstev; a (iv) destilací SVF/HF azeotropu při různých tlacích za vzniku směsi bohaté na SVF.

Při extrakčních metodách se SVF odstraní z rovnovážné směsi pomocí rozpouštědla, které je schopné selektivně rozpouštět SVF a další reakční produkty, ale nikoliv výchozí produkty a vodu.

1. Odstranění SVF destilaci během reakce

Jedno výhodné provedení vynálezu zahrnuje fluormethylační reakci během destilace. Toto provedení lze realizovat v reaktoru, který je vybaven dvěma kolonami. Jedna se použije pro separaci produktu odebíraného z hlavy kolony, kterým je směs HF/SVF, z výparů nad rovnovážnou směsí. Zjistilo se, že SVF a HF tvoří azeotrop s nízkou teplotou varu, jehož charakteristiku uvádí tabulka 4. Druhá kolona je napájena tekutinou z reaktoru a odstraňuje produkt odebíraný z paty kolony, tj. konstantně vařící směs HF a vody. Destilát odebíraný z hlavy této kolony se opět zavádí do reaktoru.

V praxi může HF/SVF azeotropní destilát obsahovat přebytek HF, protože azeotrop vře pouze při teplotě o něco nižší než HF. [Výrazem „SVF/HF azeotrop“ v celém textu se rozumí skutečný azeotrop i azeotrop, který obsahuje přebytek HF.]. Produkt odebraný z hlavy první kolony, který se označuje jako „HF/SVF azeotrop“, bude dále zpracován jednou z několika separaěních metod poskytujících čistý SVF a HF bude vrácen do reakčního a destilačního procesu.

A. Separace HF/SVF azeotropu poskytující čistý SVF

HF/SVF azeotrop lze velmi snadno separovat vypláchnutím HF vodou. SVF má přibližně 99% čistotu.

Alternativním způsobem může být separace SVF z HF extrakcí některým z rozpouštědel zvolených ze široké škály vhodných rozpouštědel, která jsou nerozpustná ve fluorovodíku (viz část 2., níže). Po extrakci SVF lze HF zavést zpět do reakce a SVF lze separovat z rozpouštědla a purifikovat do požadované čistoty.

Dalším přístupem k separaci SVF z HF je ochlazení směsi. Po ochlazení dojde k separaci, přičemž konkrétní separační teplota bude záviset na složení HF/SVF směsi. Poměr SVF ku HF je

CZ 304716 Β6 v každé vrstvě jiný. Separovanou vrstvu s vyšším obsahem SVF lze destilovat a získat tak SVF/HF azeotrop, jako produkt vroucí při nižší teplotě, a přebytek SVF, jako produkt vroucí při vyšší teplotě. Vrstvu s vyšším obsahem HF lze vrátit do reakčního/destilačního procesu.

Ještě dalším prostředkem separace SVF z HF je změna složení SVF/HF azeotropu použitím různých tlaků (tabulka 4). Azeotropní kompozici, která má vyšší obsah SVF, lze destilovat pří jiném tlaku, než který poskytuje azeotrop mající nižší obsah SVF, jako produkt s nižší teplotou varu, a přebytek SVF, jako čisty· produkt s vyšší teplotou varu.

B. Izolace vedlejších produktů

Byly zjištěny čtyři hlavní vedlejší produkty:

bis{[2,2,2-trifluor-l-(trifluormethyl)ethoxy]methyl}ether (sloučenina A), formaldehyd di[2,2,2trifluor-l-(trifluormethyl)ethyl]acetál (sloučenina B), formaldehyd fluormethyl[2,2,2-trifluor-l(trifluormethyl)ethyl]acetál (sloučenina C) a bis(fluormethyl)ether (sloučenina D). V průběhu reakce se zjistilo, že ke konci destilace jejich koncentrace klesnou na téměř nedetekovatelnou úroveň. Všechny čtyři sloučeniny budou rovněž reagovat během kontinuální destilace a produkovat tak další SVF, a to následujícím způsobem.

(CF₃) ₂CH-O-CH₂-O-CH₂-O-CH (CF₃) 2 + 2 HF <-> 2 (CF₃)₂CH-O-CH₂F + H₂O (A) (CF₃) ₂CH-O-CH₂-O-CH (CF₃) 2 + HF <-> (CF₃) ₂CH-O-CH₂F + (CF₃)₂CH-OH (B) (CF₃)₂CH-O-CH₂-O-CH₂F θ (CF₃)₂CH-O-CH₂F + ch₂o (C)

FCH2-O-CH2F + 2 (CF₃)₂CH-OH <-> (CF₃)₂CH-O-CH₂-O-CH₂-O-CH(CF₃)₂ + 2 HF (D) (A)

Tyto meziprodukty jsou zmiňovány v literatuře (patenty US 3 689 571 a US 4 469 898, mezinárodní patentová přihláška WO 97/30961 a mezinárodní patentová WO 97/25303) jako zdroje SVF.

Při přihlédnutí k výše uvedeným chemickým reakcím je zřejmé, že polyethery obecného vzorce lÚOÍCHjOjnR², ve kterém n znamená nízké číslo aR.¹ a R² znamenají atomy vodíku, alkylové skupiny nebo halogenalkylové skupiny, pod podmínkou, že R¹ a R² současně neznamenají atomy vodíku, budou za reakčně/destilačních podmínek přecházet na své výchozí materiály. Pokud halogenalkylová skupina znamená l,l,l,3,3,3-hexafluor-2-propylovou skupinu, potom bude vznikat SVF.

C. Obecné podmínky

Odborníkům v daném oboru je zřejmé, že tato destilace za reakčních podmínek se může provádět vsázkovým nebo kontinuálním způsobem. Za kontinuálních podmínek by se reakční činidla přidala do destilačního systému s novými složkami, jejichž množství bude sníženo o množství složek, které je kontinuálně recyklováno. Reakce a destilace by se měla provádět kontinuálně na kolonách, které jsou schopny separovat SVF azeotrop od ostatních reakčních složek a konstantně vařící směsi vody a HF a které jsou dostatečně velké, myšleno včetně vařáku, aby se zachoval

-3 CZ 304716 Β6 požadovaný výkon. U tohoto způsobu, by mělo být rovněž připojeno zařízení související se separací HF a SVF, které by rovněž poskytovalo čistý SVF a proudy pro kontinuální recyklaci. Podmínky by se měly nastavit tak, aby se co nejvíce blížily podmínkám optimálním pro reakci i pro destilaci.

Reakce by měla být prováděna za stechiometrického přebytku HF, který bude posouvat rovnováhu směrem dopředu a poskytovat HF/SVF a HF/H₂O azeotropy. Proces má dobrý průběh při 15 molárních ekvivalentech až 18 molárních ekvivalentech nebo výhodně 25 molámích ekvivalentech až 30 molámích ekvivalentech HF ku HFIP.

Výraz „formaldehyd“ (CH₂O), jak je použit v celém textu přihlášky vynálezu, zahrnuje, není-li stanoveno jinak, formaldehydové polymery, jakým je například trioxan, který je výhodný, a paraformaldehyd.

Reakční teplota není pro vynález nikterak zásadní, nicméně výrazně vyšších výtěžků se dosahuje při teplotě vyšší než 50 °C. Výhodně lze reakční destilaci provádět za autogenního tlaku 0,21 MPa až 0,27 MPa, který zajišťuje v hlavě kolony teplotu 45 až 75 °C.

2. Odstranění SVF extrakcí prováděnou během reakce

U druhého výhodného provedení způsob podle vynálezu zahrnuje extrakci SVF produktu z reakční směsi v průběhu reakce.

Požadavky na rozpouštědla, která by byla vhodná pro tuto extrakci, jsou následující:

1. Rozpouštědlo by mělo selektivně extrahovat SVF z fluormethylační směsi a nemělo by extrahovat HFIP.

2. Mělo by být hydrofobní.

3. Nemělo by extrahovat významnější množství HF.

4. Nemělo by extrahovat významnější množství CH₂O nebo jeho polymemích forem.

5. Rozpouštědlo by mělo být snadno separovatelné z SVF.

A. Vhodnost různých rozpouštědel pro extrakci SVF

Několik nepolárních rozpouštědel se hodnotilo z pohledu jejich schopnosti extrahovat SVF a HFIP z HF. Poměry SVF a HFIP v systému rozpouštědlo/HF se měřily smísením malého množství SVF nebo HFIP s dvouvrstvou směsí stejných objemů příslušného rozpouštědla a HF při 25 °C. Po promíchání dostatečném pro dosažení rovnováhy se plynovou chromatografií (GC) určila frakce původní sloučeniny nalézající se v rozpouštědle, a ta se kvantifikovala za použití standardů. Výsledky uvádí tabulka 1.

Tabulka 1: Dělicí koeficienty SVF a HFIP v systému rozpouštědlo/HF

Slouče- nina	HC-0.8 olej^a	1,2,3- -Trichlorpropan	Isooktan	Krytox“	Perfluormethyldekalin
SVF	1,00	0,45	0,30	0,32	0,22
HFIP	0, 01	<0,005	<0,005	<0,005	<0,005

³ Směs tetrachlorhexafluorbutanu, komerčně dostupná jako HC-0.8 olej od společnosti Halocarbon Products Corporation ^b 1:1 směs DuPont Krytox GLP 100 a K6

-4 CZ 304716 B6

Jak demonstruje tabulka 1, velké množství rozpouštědel je schopno extrahovat SVF z HF. Zdá se, že mezi těmito rozpouštědly vyniká HC-0.8 olej. Na druhé straně žádné z rozpouštědel, která se podrobila analýze, neextrahovalo z HF významnější množství HFIP. Z těchto výsledků je zřejmé, že CFC rozpouštědla jsou rovněž vhodnými kandidáty pro extrakci. Lze tedy očekávat, že chlorované a fluorované uhlovodíky, chlorované uhlovodíky, perfluorované uhlovodíky díky, perfluorované ethery, uhlovodíky a další rozpouštědla splňující výše zmíněné požadavky, budou vhodné pro posun rovnováhy.

B. Obecné podmínky

Pořadí přidání reakčních činidel sice není pro vynález nikterak důležité, nicméně reakce se prováděla tak, že se do směsi bezvodého HF, formaldehydu a HC-0.8 oleje přidal za míchání HFIP. Ostatní produkty (viz níže) a SVF se extrahovaly rozpouštědlem. Vrstvy se separovaly, přidal se další HC-0,8 olej a reakce se nechala pokračovat až do okamžiku, kdy již nebyl patrný žádný další vývoj.

Ani přesné vymezení reakční teploty není pro vynález důležité, nicméně reakční doba a výtěžky budou podstatně lepší při teplotě vyšší než 50 °C. Výhodně by se reakční teplota měla udržovat v rozmezí 60 °C až 70 °C. Pro dosažení vysoké konverze HF i CH?O by se HFIP mělo použít v přebytku. Výhodně se použil 50% molámí přebytek až 100% molámí přebytek CH₂O a až 1000 molámí přebytek HF.

Množství rozpouštědla, které má být použito pro extrakci, není důležité, protože může být snadno recyklováno po destilaci SVF. U vsázkových reakcí je frekvence extrakcí důležitým faktorem pro účinný posun rovnováhy a zkrácení reakční doby. V ideálním případě by měl být způsob prováděn za kontinuálních extrakčních podmínek.

Jak již bylo naznačeno dříve, výtěžky SVF lze podle patentu US 4 469 898 zvýšit přidáním přebytku kyseliny sírové nebo dalších aditiv, který odloučí vodu produkovanou při fluormethylaci HFIP. Je známo, že HF působí jako činidlo odlučující vodu. Podle patentu US 4 469 898 byla použita i další činidla odlučující vodu. Zjistilo se, že v kontextu vynálezu není takové použití dodatečných činidel odlučujících vodu nezbytné a extrakční proces lze výhodně provádět za absence jakéhokoliv dalšího činidla odlučujícího vodu kromě HF, který je použit jako výchozí materiál.

C. Izolace vedlejších produktů

Kromě čtyř hlavních vedlejších produktů (A až D) extrahovaných společně s SVF pomocí HC0.8 z reakční směsi zde bylo po destilaci přítomno rovněž malé množství formaldehydu methyl[2.2.2-trifluor-l-(trifluormethyl)ethyl]acetálu (sloučenina E).

(CF₃)₂CH-O-CH₂-O-CH₃E

U typického příkladu je složení produktů v HC-0.8 následující 1 % D, 63 % SVF, 1 % HFIP, 8 % B, 15 % A a 11 % C. Malé množství HFIP se z extraktu odstraní propláchnutím vodou. Destilace HC-0.8 extraktu poskytuje 50% až 57% izolovaný výtěžek SVF.

Sl oučeninu A lze opakovaně zavést do reakční směsi (viz příklad 8), kde se stává dalším zdrojem SVF. Acetál C podléhá destilaci HC-0.8 extraktu a převádí se na SVF a formaldehyd (viz příklad 7). Ethery D, E a polyethery výše popsaného obecného vzorce budou podle předpokladů za reakčních podmínek rovněž přecházet na své výchozí materiály. Takže všechny významné vedlejší produkty vznikající jako výsledek reakce HFIP s HF a CH₂O, stejně jako rozpouštědlo a nezreagovaný HFIP, lze recyklovat, což činí způsob podle vynálezu ohleduplným k životnímu prostředí a komerčně mnohem přitažlivějším než existující způsoby.

Následující příklady mají pouze ilustrativní charakter a nikterak neomezují rozsah vynálezu, který je jednoznačně vymezen přiloženými patentovými nároky.

Příklady provedení vynálezu

Příklad 1

Příprava SVF reakcí a destilací HFIP/HF/CFFO za atmosférického tlaku

Do 0,31itrového reaktoru Monel vybaveného 4'xl destilační kolonou, manometrem, termočlánkem, přívodem plynu, přívodem tekutiny a míchadlem se umístil trioxan (15,0 g, 0,50 mol jako io CH₂O, 67% přebytek). Reaktor se ochladil na -30 °C, vakuoval a naplnil bezvodým fluorovodíkem (175 g, 8,75 mol) a HFIP (56,0 g, 0,333 mol). Směs se ohřála a destilace se zahájila při atmosférickém tlaku. 150 g Materiálu se shromáždilo při teplotě varu 19°C až 20 °C. Přidal se další HF (139 g) a destilace pokračovala za účelem získání druhé frakce (157 g) s teplotou varu °C. Zavedla se další část HF (157 g) a destilace pokračovala za účelem získání třetí frakce při 15 teplotě 19 °C. Sloučené destiláty se analyzovaly smísením s vodou, separací organické vrstvy a analýzou pomocí GC. Celkem se izolovalo 37,4 g (0,187 mol) SVF s čistotou >99 %. Vzorek, který se odebral z hlavy kolony a zavedl do vody, neutralizoval roztokem hydroxidu draselného a analyzoval pomocí GC-MS s externími standardy, naznačoval 21,1 g (0,126 mol) výchozího

HFIP. Dosáhlo se tedy 62% konverze a získal se 92% výtěžek SVF.

Příklad 2

Příprava SVF reakcí a destilací HFIP/HF/CH₂O za zvýšených tlaků

Reakce se zahájily stejným způsobem jako v příkladu 1, ale destilace se prováděly za zvýšených tlaků (viz tabulka 2). Destiláty a obsahy varné baňky se analyzovaly výše popsaným způsobem, ve snaze stanovit množství nezreagovaného HFIP a připraveného SVF.

Tabulka 2: Reakce prováděná za zvýšeného tlaku

Reakční podmínky	HF/SVF	Konv., O 0	SVF výtěžek, %
HF, mol	HFIP, mol	CH₂O, mol	Tepl. hlavy °C	Tepl. páry °C	Tlak MPa

8, 94	0,342	0,50	47-67	39-41	0,11-0,12	71:29	75	97^A

9,04	0,342	0,50	48-75	38-39	0,10-0,11	70:30	76	97*

9, 60	0, 349	0,50	50-82	41-44	0,12-0,14	71 : 29	79	93^as

25,2 c	0,81 7	0,81 7	45-62	43-46	0,12-0,15	75:25	78	95^a

^A Čistota SVF po separaci vodou byla 99,5+%;

^B Ve varné baňce byl rovněž zjištěn 3% acetál C;

^c Do HF refluxujícího při 0,138 MPa se rovněž přidala směs HFIP a trioxanu

Příklad 3

Příprava SVF reakcí a destilací HF1P/HF/CH₂O při nízké koncentraci CH₂O

Podobným způsobem jako v příkladu 1 se do 0,1 litrové varné baňky umístil trioxan (9,0 g, 0,3 mol jako CH₂O), HFIP (169,7 g, 1,01 mol, 237% přebytek HFIP) a HF (362,4 g, 18,12 mol). Směs se destilovala při tlaku 0,124 MPa až 0,138 MPa. SVF s vyšší než 99,5% čistotou se získal ze vzorků propláchnutých vodou. Současně se vzorky odebrané z hlavy kolony (přibližně 10 g) propláchly vodou, extrahovaly směsí tetrachlorhexafluorbutanů, HC-0.8 olejem (2x 2 ml), a ex10 trakty se analyzovaly GC za účelem sledování průběhu reakce (viz tabulka 3). Přibližně po 6 h reakce a destilace se do varné baňky přidala voda a obsah varné baňky se neutralizoval roztokem hydroxidu draselného a destiloval za atmosférického tlaku s cílem izolovat nezreagovaný HFIP. Dvě frakce se jímaly při teplotě varu 58 °C až 60 °C (99% HFIP) a 67 °C až 98 °C (39% HFIP) představujících celkem 99,6 g (0,593 mol) HFIP. Byla zjištěna 29% konverze HFIP a získal se is 79% výtěžek SVF.

Tabulka 3: Analýza obsahu varné baňky během destilace SVF

Vzorek ve varné baňce, č.	Celková reakční doba, h	Produkt, % hmotn., v HC-0.8 extraktu
SVF	Acetály B+C	Ether A	Ether D
1	1	6, 6	1,7	<0,1	<0,1
2	2	3,3	0,5	žádný	žádný
3	4	0,3	<0,1	žádný	žádný

Příklad 4

Dělení HF/SVF azeotropů (63:37) ochlazením na-63 °C

Výchozí směs, hmotn. 155,8 g poměr HF/SVF 63:37.

Po ochlazení na -63 °C činil objem spodní vrstvy přibližně 20 ml až 25 ml. Vrstvy se separovaly,

zvážily a každá z vrstev se smísila sledovou vodou. SVF izolovaný z ledové vody z každé
z vrstev se jímal a zvážil.
Spodní vrstva, hmotn.	30,4 g
35 led-voda	140,1 g
separovaný SVF	27,1 g
HF/SVF ve spodní vrstvě	11:89
horní vrstva, hmotn.	125,1 g
led-voda	377,9 g
to separovaný SVF	30,1 g
HF/SVF v horní vrstvě	76:24
celkem SVF z obou vrstev, g	57,2 g
izolace SVF, % 57,2/155,8x0,38	= 99.

- 7 CZ 304716 Β6

Jak je patrné, poměr HF/SVF je výrazně vyšší ve prospěch SVF ve spodní vrstvě chlazené směsi než je tomu při pokojové teplotě. Tato obohacený směs se snadno separuje na čistý SVF a HF/SVF azeotrop destilací.

Příklad 5

Separace HF/SVF změnou složení azeotropu za použití rozdílných tlaků při destilaci

Tabulka 4 uvádí seznam teplot varu azeotropu a zastoupení SVF a HF při destilaci prováděné za různých tlaků. Azeotrop získaný pří tlaku 0,448 MPa obsahuje 45 % SVF. Směs tohoto složení lze destilovat při tlaku 0,103 MPa a získat tak azeotrop obsahující 20 % SVF, jako složku s nižší teplotou varu, a čistý SVF, jako složku s vyšší teplotou varu.

Tabulka 4: SVF/HF Binární azeotropní kompozice

Teplota,°C	Tlak, MPa	SVF
Molární frakce	% hmotn.
19	0,103	0,027	20
35	0, 172	0, 042	30
45	0,241	0,055	37
55	0,344	0,063	40
64	0, 449	0,076	45

Příklad 6

Příprava SVF fluormethylací HFIP s následnou extrakcí pomocí HC-0.8 oleje

Do 0,3 litrového reaktoru Monel vybaveného manometrem, termočlánkem, přívodem plynu, přívodem tekutiny a míchadlem se umístí trioxan (10,9 g, 0,12 mol). Reaktor se uzavřel, ochladil na -30 °C, vakuoval a naplnil bezvodým HF (36,6 g, 1,83 mol). Směs se ohřála za míchání pomocí magnetického míchadla na teplotu 31 °C, v důsledku čehož se vytvořil tlak 0,069 MPa. Z bomby natlakované dusíkem se přidal HFIP (30,3 g, 0,18 mol). Reaktor se ohřál na 60 °C až 65 °C a natlakoval na 0,110 MPa až 0,227 MPa a za těchto podmínek se udržoval 6 h. Vzorek (7,93 g) se zavedl do směsi ledu a vody (49,7 g) a organická vrstva (1,56 g) se separovala a analyzovala pomocí GC. Organická směs byla tvořena 5 % E, 10 % HFIP, 55 % SVF a celkem 30 % sloučenin A až C. Množství SVF ve vzorku (0,9 g) odpovídalo 23 % celkového možného SVF.

Po odebrání vzorku se do varné baňky přidal HC-0.8 olej (98 g, 57 ml) a v míchání se pokračovalo další 1 h při teplotě 60 °C až 62 °C a tlaku 0,262 MPa až 0,276 MPa (v systému byl přítomen určitý podíl N₂). Odebralo se 95 g HC-0.8 extraktu a zjistilo se, že obsahuje 8 % SVF. Přidala se další část HC-0.8 oleje (70 g) a po 1 h se olejová vrstva odstranila. Obsah SVF ve druhém extraktu činil 5 %. V reakci se pokračovalo a provedlo se několik HC-0.8 extrakcí až do okamžiku, kdy nebyl extrahoval v podstatě žádný SVF. Sloučené extrakty shromážděné během 28 h činily celkem 391 g a obsah SVF v těchto sloučených extraktech představoval 4,5 % neboli 18,3 g, resp. 0,092 mol. Složení produktu v extraktu bylo: 2 % D, 60 % SVF, 3 % HFIP, 4 % B, 15%Cal3%A.

- 8 CZ 304716 B6

Po provedení extrakcí se zbytek (31 g) vlil do ledové vody. Zjistilo se, že vodná vrstva představuje 280 g. 10 g Tohoto roztoku se neutralizovalo hydroxidem amonným, čímž se získalo 13,3 g nového roztoku, který se analyzoval pomocí GC-MS, ve snaze stanovit koncentraci HFIP. Zjistilo se, že tato koncentrace dosahuje 0,51 % při celkové hmotnosti HFIP ve vodném extraktu a HC-0.8 extraktu 3,0 g neboli 0,018 mol. Dosáhlo se tedy 90% konverze HFIP a přímý výtěžek SVF činil 57 %, nepočítaje množství dostupné z vedlejších produktů.

Příklad 7

Příprava SVF fluormethylací HFIP při přítomnosti HC-0.8 oleje jako výchozího produktu

Do 0.3 litrového reaktoru Monel vybaveného manometrem, termočlánkem, přívodem plynu, přívodem tekutiny a míchadlem se umístí trioxan (32,4 g, 0,36 mol, nebo 1,08 mol CH₂O). Reaktor se uzavřel a ochladil na teplotu -30 °C, vakuoval a naplnil bezvodým fluorovodíkem (125 g, 6,25 mol). Směs se za míchání magnetickým míchadlem ohřála na 56 °C, načež se vyvinul tlak 0,200 MPa. Z bomby natlakované dusíkem se přidal HFIP (89,3 g, 0,532 mol) a následně se přidal HC-0.8 (70 g, 40,5 ml). Reakce probíhala při teplotě 60 °C až 65 °C za tlaku 0,344 MPa až 0,413 MPa.

Přibližně po 1 h se odebralo 60 g extraktu HC-0.8. Zjistilo se, že obsahuje 10 % SVF. Přidala se další část HC-0.8 (71 g) a reakce pokračovala za současného odstranění několika částí oleje a přiměřeného nahrazení těchto částí při teplotě 60 °C až 65 °C až do okamžiku, kdy nebyl v extraktu nalezen v podstatě žádný SVF. Hmotnost sloučených extraktů dosahovala 1228 g a obsah SVF v těchto extraktech činil 3,7 %. Složení všech produktů bylo: 1 % D, 1 % HFIP, 63 % SVF, 8 % B, 11 %Cal5%A.

Destilace 1123 g HC-0.8 extraktu po propláchnutí NH₄OH a vysuší nad SiO₂ poskytla: 42,8 g produktu s teplotou varu 58 °C až 59 °C tvořeného 99,7 % SVF a stopovým množstvím B a E; 18,6 g druhé frakce s teplotou varu 70 °C až 130 °C tvořené 9 % SVF, 29 % B, 58 % HC-0.8 a stopovým množstvím E. Při odebírání druhé frakce se v chladiči usazoval bílý krystalický produkt (polymer CH₂O). V destilovaném materiálu ani ve varné baňce nebyla nalezena žádná sloučenina C. Celkové množství SVF, vztaženo k výchozí hmotnosti HC-0.8 roztoku, činilo 48,7 g neboli 0,243 mol.

Množství nezreagovaného HFIP činilo 8,4 g neboli 0,05 mol, což odpovídá 91% konverzi a 50% výtěžku SVF, vztaženo ke spotřebovanému HFIP, pokud nebylo zahrnuto množství SVF, které lze izolovat z vedlejších produktů.

Příklad 8

Příprava SVF reakcí etheru A s HF

Do 0,31itrového reaktoru Monel vybaveného manometrem, termočlánkem, přívodem plynu, přívodem tekutiny a míchadlem se přidal ether A (20,6 g, 0,054 mol). Reaktor se uzavřel a ochladil na teplotu -30 °C, vakuoval a naplnil bezvodým fluorovodíkem (25 g, 1,25 mol) a HC-0.8 (44 g) a reakční směs se ohřála na 60 °C až 70 °C. Po 1,5 h se odebral vzorek HC-0.8 extraktu (28 g) a v reakci se pokračovalo za současných extrakcí způsobem popsaným v příkladu 7. Celkem se shromáždilo 284 g HC-0.8 extraktu s 3,9% obsahem SVF, což odpovídalo 11,1 g neboli 0,055 mol materiálu. Na základě obsahu etheru A v HC-0.8 roztoku (0,3 %) se zjistila 96% konverze a 53% výtěžek SVF.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Způsob přípravy fluormethyl-2,2,2-trifluor-l-{trifluormethyl)ethyletheru, vyznačený tím, že zahrnuje následující kroky:

(a) reakci směsi obsahující l,l,l,3,3,3-hexafluor-2-propanol, formaldehyd a fluorovodík za vzniku fluormethyl-2,2,2-trifIuor-l-(trifluormethyl)ethyletheru;

(b) frakční oddestilování z reakční směsi azeotropu fluormethyl-2,2,2-trifluor-l-(trifluormethyl)ethyletheru a fluorovodíku; a (c) oddělení fluormethyl-2,2,2-trifIuor-l-(trifluormethyl)ethyletheru z azeotropu.
2. Způsob podle nároku 1, vyznačený tím, že zahrnuje reakci 1,1,1,3,3,3-hexafluor2-propanolu, formaldehydu a stechiometrického přebytku fluorovodíku.
3. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačený tím, že zahrnuje reakci směsi obsahující

1.1.1.3.3.3- hexafluor-2-propanol, formaldehyd a fluorovodík při absenci dehydratačního činidla, protonačního činidla a činidla generujícího fluoridové ionty.
4. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačený tím, že zahrnuje reakci směsi

1.1.1.3.3.3- hexafluor-2-propanolu, formaldehydu a fluorovodíku v přítomnosti nebo za následného přidání rozpouštědla schopného selektivně extrahovat fluormethyl-2,2,2-trifluor-l(trifluormethyl)ethylether.
5. Způsob podle některého z předcházejících nároků, vyznačený tím, že se provádí za zvýšeného tlaku.
6. Způsob podle některého z předcházejících nároků, vyznačený tím, že dále zahrnuje převedení vedlejších produktů reakce na fluormethyl-2,2,2-trifluor-l-(trifluormethyl)ethylether, přičemž uvedené vedlejší produkty jsou zvoleny ze souboru zahrnujícího bis{[2,2,2-trifluor-1(trifluormethyl)ethoxy]methyl} ether, formaldehyd di[2,2,2-trifluor-l-(trifluormethyl)ethyl]acetal, formaldehyd fluormethyl[2,2,2-trifluor-l-(trifluormethyl)ethyl]acetal, formaldehyd methyl[2,2,2-trifluor-l-(trifluormethyl)ethyl]acetal a bis(fluormethyl)ether a uvedená konverze zahrnuje udržování vedlejších produktů za reakčních podmínek nebo recyklování vedlejších produktů do reakce.
7. Způsob podle některého z předcházejících nároků, vyznačený tím, že se fluormethyl-2,2,2-trifluor-l-(trifluormethyl)ethylether oddělí od jeho fluorovodíkového azeotropu extrakcí rozpouštědlem schopným selektivně extrahovat fluormethyl-2,2,2-trifluor-l-(trifluormethyljethylether.
8. Způsob podle nároku 7, vyznačený tím, že se rozpouštědlo zvolí ze souboru zahrnujícího chlorované a fluorované uhlovodíky, chlorované uhlovodíky, perfluorované uhlovodíky, perfluorethery a uhlovodíky.
9. Způsob podle nároku 8, vyznačený tím, že se rozpouštědlo zvolí ze souboru zahrnuj ícího tetrachlorhexafluorbutany.
10. Způsob podle nároku 9, vyznačený tím, že rozpouštědlem je olej HC-0,8.
11. Způsob podle některého z nároků 1 až 6, vyznačený tím, že se fluormethyl-2,2,2trifluor-l-(trifluormethyl)ethylether oddělí od fluorovodíkového azeotropu ochlazením, přičemž výsledkem uvedeného ochlazení jsou dvě vrstvy, z nichž je jedna obohacena fluormethyl-2,2,21 r\ trifluor-l-(trifluonnethyl)ethyletherem a z této vrstvy může být čistý fluormethyl-2,2,2-trifluorl-(trifluormethyi)ethylether získán destilací.
12. Způsob podle některého z nároků 1 až 6, vyznačený tím, že fluormethyl-2,2,25 trifluor-l-(trifluormethyl)ethylether se oddělí z jeho fluorovodíkového azeotropu destilací za jednoho tlaku k získání azeotropu s odlišným obsahem, ze kterého může být čistý fluormethyl2,2,2-trifluor-l-(trifluonnethyl)ethylether získán destilací za jiného tlaku.
13. Způsob podle některého z předcházejících nároků, vyznačený tím, že voda se odio straní z reakční směsi jako směs s fluorovodíkem při konstantním varu.
14. Způsob podle některého z předcházejících nároků, vyznačený tím, že uvedená směs obsahuje jeden nebo více polyetherů obecného vzorce R|O(CH2O)_nR2, ve kterém n znamená 1 nebo 2 a R] a R₂ jsou nezávisle zvoleny ze souboru zahrnujícího vodík, alkylové skupiny nebo
15 halogenalkylové skupiny, přičemž oba R, a R₂ neznamenají ve stejném vzorci vodík.