DE1113215B - Verfahren zur Herstellung von 1, 1, 1-Trifluor-2-brom-2-chloraethan - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft die Herstellung des Halogenkohlenwasserstoffe 1,1,1- Trifluor - 2 - brom - 2 - chloräthan und stellt eine Verbesserung bzw. Abwandlung des in dem Hauptpatent 1 018 853 beschriebenen Verfahrens dar.

In dem Hauptpatent ist die Verwendung der neuen chemischen Verbindung !,!,l-Trifluor-^-brom-^-chloräthan als ungewöhnlich wertvolles, nicht brennbares, ungiftiges Atmungsanästhetikum erwähnt und vorgeschlagen, die genannte neue Verbindung durch Chlorierung von 1,1,1 -Trifluor-2-bromäthan oder durch Bromierung von l,l,l-Trifluor-2-chloräthan, jeweils in der Dampfphase, herzustellen. Es ist darin angegeben, daß die Bromierungsreaktion bei einer Temperatur im Bereich von 350 bis 600°C durchgeführt werden kann, daß jedoch die höheren Temperaturen innerhalb dieses Bereichs vorzugsweise vermieden werden sollten. Es ist ferner angegeben, daß eine ungebührliche Vergrößerung des Verhältnisses von Trifluorchloräthan zu Brom eine ähnliche Wirkung wie die der Verwendung einer zu niedrigen Temperatur hat, nämlich, daß der Umwandlungsgrad gering ist. Dementsprechend wird vorgeschlagen, vorzugsweise Temperaturen im Bereich von 425 bis 475° C und ein Molverhältnis von l,l,l-Trifluor-2-chloräthan zu Brom im Bereich von 1,5: 1 bis 2: 1 zu verwenden. Die Umsetzung spielt sich hauptsächlich nach der folgenden Gleichung ab:

CF₃ -CH₂Cl + Br₂ -*- CF₃ -CHBrCl + HBr (1)

Die Wirksamkeit der Bromierung unter den oben angegebenen Reaktionsbedingungen ist durchaus zufriedenstellend und tatsächlich so, wie man sie vernünftigerweise von einer Reaktion dieser Art erwarten könnte.

Nach der vorliegenden Erfindung wird jedoch unter Bedingungen von höheren Temperaturen und höheren Molverhältnissen von Trifluorchloräthan zu Brom gearbeitet, und es werden dadurch unerwartete Vorteile erzielt, die im folgenden ausführlicher beschrieben sind.

Gemäß der vorliegenden Erfindung werden 1,1,1-Trifluor-2-chloräthan und Brom bei 480 bis 530° C im Molverhältnis 2:1 bis 5:1, vorzugsweise 2,5: 1 bis 3,5: 1 umgesetzt, wobei vorzugsweise die heiße Reaktionszone genügend ausgedehnt ist, so daß das gesamte oder beinahe das gesamte Brom verbraucht ist, bevor die Produkte ganz durch die Zone hindurchgegangen sind. Diese Bedingungen sind leicht zu erreichen und in den Beispielen 1 bis 3 erläutert.

Es wurde ferner gefunden, daß bei Temperaturen im Bereich von 480 bis 530°C l,l,l-Trifluor-2,2-dibrom-2-chloräthan (welches den Hauptteil der bei der Verfahren zur Herstellung
von !,ljl-Trffluor^-bro

Zusatz zum Patent 1018 853

Anmelder:

Imperial Chemical Industries Limited,
London

Vertreter:

Dr.-Ing. H. Fincke, Berlin-Lichterfelde, Drakestr. 51, Dipl.-Ing. H. Bohr und Dipl.-Ing. S. Staeger,

München 5, Patentanwälte

Charles Walter Suckling, Widnes, Lancashire,
und James Raventos, Manchester, Lancashire

(Großbritannien),
sind als Erfinder genannt worden

oben beschriebenen Reaktion gebildeten Nebenprodukte darstellt) mit Trifluorchloräthan unter Bildung von 2 Molanteilen Trifluorbromchloräthan mit einer brauchbaren Geschwindigkeit reagiert. Der genaue Mechanismus dieser Reaktion ist nicht mit Sicherheit bekannt, jedoch kann das Gesamtergebnis durch die Gleichung

CF₃ · CBr₂Cl + CF₃ · CH₂Cl

2CF₃-CHBrCl
(2)

dargestellt werden, und eine praktische Verwirklichung dieser Reaktion wird hiernach in den Beispielen 4 und 5 beschrieben.

Die Bedeutung dieser Beobachtung liegt natürlich darin, daß man demnach in der Lage ist, durch geeignete Einstellung der Bedingungen, unter welchen Brom und Trifluorchloräthan miteinander umgesetzt werden, den größten Teil des zugesetzten organischen Ausgangsmaterials, welcher sonst aus der Reaktionszone entfernt würde und in Form des unerwünschten Nebenprodukts Trifluordibromchloräthan verlorenginge, zurückzugewinnen und zu dem gewünschten Endprodukt Trifluorbromchloräthan umzuwandeln.

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Die beiden Ausführungsformen der Erfindung riger Natriumhydroxydlösung und dann mit Wasser müssen innerhalb der angegebenen Temperatur- gewaschen, getrocknet und destilliert, und man erhielt bereiche ausgeführt werden, wenn optimale Reaktions- 8 kg pro Stunde l,l,l-Trifiuor-2-brom-2-chloräthan bedingungen verwendet werden sollen, die Tempe- von hoher Reinheit. Das unveränderte Trifluorchlorratur und Verweilzeit müssen in geeigneter Weise 5 äthan wurde ebenfalls abgetrennt, gewaschen, geeinander angepaßt sein. Mit »Verweilzeit« ist das Ver- trocknet, destilliert und wieder in den Kreislauf hältnis des Volumens der Reaktionszone zu dem zurückgegeben, und die Ausbeute an Produkt betrug, Volumen der in diese Zone in der Zeiteinheit einge- berechnet unter Berücksichtigung des so zurückgeführten Reaktionspartner gemeint; es ist also ein Maß wonnenen Materials auf Grund des Verbrauchs an der Zeit, während der irgendein Molekül der Reak- io Trifluorchloräthan, 80,1%·
tionspartner sich innerhalb der Reaktionszone be- ...
findet und so den Reaktionsbedingungen unterworfen Beispiel

ist. Offensichtlich bedeutet eine unzureichende Ver- Unter Verwendung der im Beispiel 1 beschriebenen

weilzeit, daß die prozentuale Umwandlung gering Anlage wurden 21,8 kg pro Stunde l,l,l-T-rifluor-2-

sein wird und daß viel nicht umgesetztes Ausgangs- 15 chloräthan mit Bromdampf im Verhältnis von 3,88 Mol

material im Kreislauf zurückgeführt werden muß. Auf Trifluorchloräthan zu 1 Mol Brom gemischt und in

der anderen Seite beschränkt eine ungebührlich lange das bei 494° C gehaltene Reaktionsgefäß geleitet. Man

Verweilzeit die Kapazität der Anlage und bietet erhielt 7,86 kg pro Stunde l,l,l-Trifluor-2-brom-

unerwünschte Gelegenheit zum Ablauf von Neben- 2-chloräthan von hoher Reinheit, und die Ausbeute,

reaktionen, die unerwünschte Nebenprodukte ergeben. 20 bezogen auf das verbrauchte Trifluorchloräthan,

Im allgemeinen werden bei höheren Temperaturen betrug 79,0 %·

kurze Verweilzeiten ausreichen, während niedrigere .

Temperaturen längere Verweilzeiten benötigen. Eine Beispiel

einfache Formel, um diese miteinander mit Beziehung Unter Verwendung der im Beispiel 1 beschriebenen

zu setzen, die für die verschiedenen Arten der Reak- 25 Anlage wurden 18,4 kg pro Stunde l,l,l-Trifluor-2-

tionsgefäße geeignet ist, kann nicht angegeben werden, chloräthan mit Bromdampf im Verhältnis von 2,93 Mol

und man muß daher für jede gegebene Anlage durch Trifluorchloräthan zu 1 Mol Brom gemischt und in

einfache Routineversuche die optimalen Werte der das bei 507° C gehaltene Reaktionsgefäß geleitet. Man

miteinander in Beziehung stehenden Faktoren Mol- erhielt 8,6 kg pro Stunde l,l,l-Trifiuor-2-brom-

verhältnis, Verweilzeit und Temperatur feststellen. 30 2-chloräthan von hoher Reinheit, und die Ausbeute,

Wie sich aus den Beispielen ergibt, geht unter bezogen auf das verbrauchte Trifluorchloräthan, beoptimalen Reaktionsbedingungen ein Anteil des trug 89,7 %·
Trifluorchloräthans unverändert durch die Reaktions- . Beispiel 4
zone hindurch. Nach Entfernung des Bromwasser- Die Dämpfe von 191 g l,l,l-Trifluor-2-chloräthan Stoffs aus den Reaktionsprodukten wird das unver- 35 und 117 g l,l,l-Trifluor-2,2-dibrom-2-chloräthan wuränderte Trifluorchloräthan abgetrennt und in den den während 38 Minuten durch ein auf 500° C erhitztes Kreislauf zurückgeführt. Die übrigbleibenden Reak- Quarzrohr von 50 cm Länge und 4,2 cm innerem tionsprodukte werden säurefrei gewaschen, getrocknet Durchmesser geleitet. Die Produkte wurden konden- und fraktioniert, wobei man das 1,1,1-Trifluor- siert, ausgenommen Bromwasserstoff. Die frakti-2-bromchloräthan als farblose Flüssigkeit vom Siede- 40 onierte Destillation und gaschromatographische Anapunkt 50,2°C, Refraktionszahl bei 20°C nf = 13700 lyse zeigten, daß die Produkte 150 g unverändertes und Dichte 1,86 g/ccm bei 22°C erhält. Seine Identität 1,1,1 - Trifluor - 2 - chloräthan, 22 g unverändertes wurde nicht nur durch die Analyse und die angege- l,l,l-Trifluor-2,2-dibrom-2-chloräthan, 111 g gebenen physikalischen Werte, sondern auch mit Hilfe wünschtes 1,1,1-Trifluor-2-brom-2-chloräthan und von massenspektroskopischen in Verbindung mit 45 6,3 geiner Mischung von eis-und trans-1,1,1,4,4,4-He-Kernresonanzmessungen gesichert. xafluor-2,3-dichlorbuten enthielten. Der Bromwasser-

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung. stoff wurde in wäßrigem Natriumhydroxyd absorbiert,

durch dessen Rücktitration die Menge des entwickelten

Beispiel 1 Bromwasserstoffs zu 7,4 g gefunden wurde.

18,8 kg pro Stunde l,l,l-Trifluor-2-chloräthan wur- 50

den verdampft und mit Bromdampf im Verhältnis von Beispiels
2,98 Mol !,lJ-Trifluor^-chloräthan zu 1 Mol Brom Nach dem im Beispiel 4 beschriebenen Verfahren, gemischt. Die gemischten Dämpfe wurden durch ein wobei jedoch das Quarzrohr bei 530° C gehalten wurde, Reaktionsgefäß geleitet, welches aus 2 Teilen bestand, wurden während 23 Minuten die Dämpfe von 191 g wovon der erste ein 450 cm langes Nickelrohr mit 55 l,l,l-Trifluor-2-chloräthan und 104 g 1,1,1-Trifluorkleinem Durchmesser (1,2 cm innerer Durchmesser), 2,2-dibrom-2-chloräthan durch die Reaktionszone um ein schnelles Erwärmen der Dämpfe sicherzu- geleitet, und man erhielt ein Produkt, welches 153 g stellen, und der zweite ein 201cm langes weiteres unverändertes l,l,l-Trifluor-2-chloräthan, 12 g unRohr von 7,5 cm innerem Durchmesser, um eine ange- verändertes 1,1,1 -Trifluor-2,2-dibrom-2-chloräthan, messene Verweilzeit sicherzustellen, war. Beide Teile 60 107 g gewünschtes1,1, l~Trifluor-2-brom-2-chloräthan, wurden auf 497⁰C erhitzt. Die Reaktionsprodukte 7,7 g Gemisch von eis- und trans-1,1,1,4,4,4-Hexawurden an der geeigneten Stelle in eine kontinuierliche fluor-2,3-dichlorbuten und 9,2 g Bromwasserstoff ent-Destillationskolonne geleitet, welche so beschaffen war hielt.

und betrieben wurde, daß der Bromwasserstoff und Die wiederholte fraktionierte Destillation des geunverändertes Trifluorchloräthan den Kopf der Ko- 65 bildeten l,l,l-Trifluor-2-brom-2-chloräthans auf die lonne verließen, während das rohe Reaktionsprodukt oben beschriebene Weise ergab einen hohen Anteil kontinuierlich aus der Destillationsblase überlief. Das mit dem für Anästhesiezwecke benötigten extrem Rohprodukt wurde kontinuierlich mit 10%igar wäß- hohen Reinheitsgrad.

Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zur Herstellung von 1,1,1-Trifluor-2-brom-2-chloräthan nach Patent 1 018 853, dadurch gekennzeichnet, daß !,!,l-Trifluor^-chloräthan und Brom im Molverhältnis 2: 1 bis 5: 1 bei 480 bis 53O⁰C umgesetzt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Molverhältnis von Trifiuorchloräthan zu Brom 2,5: 1 bis 3,5: 1 beträgt und die Reaktion so geleitet wird, daß praktisch das gesamte im Gasstrom enthaltene Brom verbraucht ist, bevor dieser die erwärmte Reaktionszone verläßt.

3. Abänderung des Verfahrens nach Anspruch 1 zur Herstellung von l,l,l-Trifluor-2-brom-2-chloräthan, dadurch gekennzeichnet, daß das als Nebenprodukt bei der Umsetzung von l,l,l-Trifluor-2-chloräthan mit Brom anfallende l,l,l-Trifluor-2,2-dibrom-2-chloräthan mit 1,1,1-TnUUOr
äthan bei 480 bis 530° C umgesetzt wird.

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