DE1618390C3 - Process for the preparation of benzene derivatives with one or more trifluoromethyl groups - Google Patents
Process for the preparation of benzene derivatives with one or more trifluoromethyl groupsInfo
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Description
reiner Chlorwasserstoff mit nur 2 ppm Fluorwasserstoff und weniger — bzw. eine technisch reine Salzsäure — gewinnen.pure hydrogen chloride with only 2 ppm hydrogen fluoride and less - or a technically pure hydrochloric acid - to win.
Das Verfahren sei an Hand der Abbildung erläutert.The procedure is explained using the illustration.
Die für die Reaktion sowie die nachfolgende Aufarbeitung dienenden Teile können aus allen hinreichend korrosionsbeständigen Werkstoffen bestehen, wie Eisen, Chrom, Nickel, Kupfer und Edelmetallen sowie deren Legierungen. Nickel wird bevorzugt. Die zu fluorierende Verbindung und wasserfreier Fluorwasserstoff werden mittels Pumpen (1, 2) in ein spiralförmiges, auf Reaktionstemperatur angeheiztes Reaktionsrohr (3) dosiert und der gewünschte Druck mit einem Ventil (4) gehalten. Das Reaktionsgemisch gelangt in eine Destillationskolonne (5), die entweder bei gleichem oder einem etwas niedrigeren Druck betrieben wird. Technisch reiner Chlorwasserstoff wird bei (6) abgenommen.The parts used for the reaction and for the subsequent work-up can be sufficient from all of them Corrosion-resistant materials exist, such as iron, chromium, nickel, copper and precious metals and their alloys. Nickel is preferred. The compound to be fluorinated and anhydrous hydrogen fluoride are pumped (1, 2) into a spiral-shaped reaction tube heated to the reaction temperature (3) metered and the desired pressure is maintained with a valve (4). The reaction mixture arrives into a distillation column (5), which operated either at the same or a slightly lower pressure will. Technically pure hydrogen chloride is taken off at (6).
Der sogenannte Sumpf in der Destillationskolonne besteht bei Raumtemperatur aus zwei flüssigen Phasen, die in einem Scheider (7) getrennt werden. Die obere Schicht, der Fluorwasserstoff, wird der Reaktion zugeführt. Die untere Schicht enthält das Fluorierungsprodukt und wird einer Fraktionierung unterworfen.The so-called bottom in the distillation column consists of two liquid phases at room temperature, which are separated in a separator (7). The upper layer, the hydrogen fluoride, is fed to the reaction. The lower layer contains the fluorination product and is subjected to fractionation.
Die Fluorwasserstoff-Ausnutzung ist fast quantitativ, da die Löslichkeit von Fluorwasserstoff in den fluorierten Produkten bei 1 % liegt.The utilization of hydrogen fluoride is almost quantitative due to the solubility of hydrogen fluoride in the fluorinated products is 1%.
Man hält den Druck im Strömungsrohr zwischen 30 und 50 atü und befreit das Reaktionsgemisch in der nachgeschalteten Destillationskolonne (5) bei gleichem oder etwas niedrigerem, der Kühlertemperatur entsprechendem Druck vom Chlorwasserstoff.The pressure in the flow tube is kept between 30 and 50 atmospheres and the reaction mixture is freed in the downstream distillation column (5) at the same or slightly lower, corresponding to the cooler temperature Pressure of hydrogen chloride.
Das Verhältnis von Länge des Strömungsrohres zu seinem Durchmesser beträgt etwa 10:1, vorzugsweise 40:1 und mehr.The ratio of the length of the flow tube to its diameter is approximately 10: 1, preferably 40: 1 and more.
Die Kühlertemperatur beträgt zwischen —40 und 0°C, je nach der zur Verfügung stehenden Temperatur der Kühl-Sole.The cooler temperature is between -40 and 0 ° C, depending on the available temperature the cooling brine.
Die Verweilzeit (Minuten), unter der der Quotient aus Reaktionsraum (ml) und der Summe der Volumina Fluorwasserstoff und der zu fluorierenden Verbindung (ml/Minuten) zu verstehen ist, richtet sich nach dem gewünschten Fluorierungsgrad des Reäktionsproduktes.The residence time (minutes) below which the quotient of the reaction space (ml) and the sum of the volumes Is to be understood hydrogen fluoride and the compound to be fluorinated (ml / minutes), depends on the desired Degree of fluorination of the reaction product.
Als Ausgangsmaterial für das erfindungsgemäße Verfahren kommen alle Benzolderivate mit einer oder mehreren Trichlormethylgruppen in Frage, wie z. B. Trichlormethylbenzol, m-Bis-trichlormethylbenzol,— Trichlormethylbenzol, m - Bis - trichlormethylbenzol, ρ - Bis - trichlormethylbenzol, Trichlormethyl - chlorbenzol, Trichlormethyl-benzoylchlorid und Trichlormethyl-fluorbenzol. As a starting material for the process according to the invention, all benzene derivatives come with one or several trichloromethyl groups in question, such as. B. Trichloromethylbenzene, m-Bis-trichloromethylbenzene, - Trichloromethylbenzene, m - bis - trichloromethylbenzene, ρ - bis - trichloromethylbenzene, trichloromethyl - chlorobenzene, Trichloromethyl benzoyl chloride and trichloromethyl fluorobenzene.
Am Benzolkern stehende Chlor- oder Fluoratome öder Carbonylgruppen stören die Fluorierung einer Trichlormethylgruppe nicht.Chlorine or fluorine atoms or carbonyl groups on the benzene nucleus interfere with the fluorination of one Trichloromethyl group not.
Die Fluorierungsprodukte sollen als Zwischenprodukte zur Herstellung von Farbstoffen und Schädlingsbekämpfungsmitteln dienen.The fluorination products are said to be intermediates in the manufacture of dyes and pesticides to serve.
B e i s ρ i e 1 1B e i s ρ i e 1 1
Trichlormethylbenzol und Fluorwasserstoff werden im Molverhältnis 1: 4,7 bei 120° C, einem Druck von 40 atü und einer Verweilzeit von 35 Minuten kontinuierlich durch ein Nickel-Reaktionsrohr von 6 mm Durchmesser und 40 m Länge gepumpt.Trichloromethylbenzene and hydrogen fluoride are in a molar ratio of 1: 4.7 at 120 ° C, a pressure of 40 atmospheres and a residence time of 35 minutes continuously through a 6 mm nickel reaction tube Diameter and 40 m length.
Nach Abdestillieren des in der Umsetzung gebildeten Chlorwasserstoffs scheidet sich das HCl-freie Sumpfprodukt bei Raumtemperatur in zwei Schichten. Die obere Schicht besteht aus nicht umgesetztem Fluorwasserstoff, der 3,4 Gewichtsprozent Fluorierungsprodukte enthält.After the hydrogen chloride formed in the reaction has been distilled off, the HCl-free bottom product separates out at room temperature in two layers. The upper layer consists of unreacted hydrogen fluoride, which contains 3.4 percent by weight of fluorination products.
Aus der unteren Schicht, die noch 1,2 Gewichtsprozent Fluorwasserstoff gelöst enthält, erhält man durch Fraktionierung Trifluormethylbenzol in einer Ausbeute von 91,4% der Theorie.The lower layer, which still contains 1.2 percent by weight of dissolved hydrogen fluoride, is obtained by fractionation trifluoromethylbenzene in a yield of 91.4% of theory.
Trichlormethylbenzol wird mit Fluorwasserstoff bei 40 atü kontinuierlich durch eine Nickel-Reaktionsschlange von 6 mm Durchmesser und 25 m Länge gepumpt und die Ausbeute an Trifluormethylbenzol im Reaktionsgemisch in Abhängigkeit von Temperatur, Molverhältnis und Verweilzeit ermittelt:Trichloromethylbenzene is continuously passed through a nickel reaction coil with hydrogen fluoride at 40 atm of 6 mm in diameter and 25 m in length and the yield of trifluoromethylbenzene in the Reaction mixture determined as a function of temperature, molar ratio and residence time:
p-Chlor-trichlormethylbenzol und Fluorwasserstoff werden bei 40 atü kontinuierlich durch eine Reaktionsschlange aus Nickel von 6 mm Durchmesser und 40 m Länge gepumpt und die Ausbeute an p-Chlor-trifluormethylbenzol im Reaktionsgemisch in Abhängigkeit von Temperatur, Molverhältnis und Verweilzeit ermittelt: p-chloro-trichloromethylbenzene and hydrogen fluoride are continuously passed through a reaction coil made of nickel with a diameter of 6 mm and 40 m at 40 atm Pumped length and the yield of p-chloro-trifluoromethylbenzene determined in the reaction mixture as a function of temperature, molar ratio and residence time:
m-Bis-trifluormethylbenzol mit einer Ausbeute vonm-Bis-trifluoromethylbenzene with a yield of
m-Chlor-trichlormethylbenzol und Fluorwasserstoff 73% der Theorie isoliert, werden im Molverhältnis 1: 7,9 bei 120° C, 40 atü undm-chloro-trichloromethylbenzene and hydrogen fluoride 73% of theory isolated, are in a molar ratio of 1: 7.9 at 120 ° C, 40 atm and
einer Verweilzeit von 81 Minuten kontinuierlich durch S B e i s ρ i e I 7a residence time of 81 minutes continuously through S B e i s ρ i e I 7
ein Reaktionsrohr aus Nickel von 6 mm Durchmessera reaction tube made of nickel with a diameter of 6 mm
und 40 m Länge gepumpt 3-Trichlormethyl-benzoyIchIorid und Fluorwasser-and 40 m length pumped 3-trichloromethyl-benzoyIchIorid and fluorine water
Aus dem Reaktionsgemisch wird analog Beispiel 1 stoff werden im Molverhältnis 1:5,5 bei 900C, 40 atü 1 m-Chlor-trifluormethylbenzol mit einer Ausbeute und einer Verweilzeit von 58,5 Minuten kontinuierlich von 92% der Theorie isoliert io durch ein Reaktionsrohr aus Nickel von 6 mm Durch-Analogously to Example 1 will be material in the molar ratio 1 from the reaction mixture: 5.5 at 90 0 C, 40 atm 1 m-chloro-trifluoromethylbenzene with a yield and a residence time of 58.5 minutes of continuous, of 92% of theory isolated by a io Reaction tube made of nickel with a diameter of 6 mm
. · ι <r messer und 40 m Länge gepumpt.. · Ι <r knife and 40 m length pumped.
o-Chlor-trichlormethylbenzol und Fluorwasserstoff spiel 1 3-TrifluonnethyI-benzoylfluorid mit 24% Auswerden im Molverhältnis 1:6,3 bei 120° C, 40 atü und beute der Theorie isoliert einer Verweilzeit von 37 Mmuten kontinuierlich durch 15 .o-Chloro-trichloromethylbenzene and hydrogen fluoride game 1 3-TrifluonnethyI-benzoylfluorid with 24% expulsion in a molar ratio of 1: 6.3 at 120 ° C, 40 atmospheres and booty isolated a dwell time of 37 minutes continuously through 15.
ein Reaktionsrohr aus Nickel von 6 mm Durchmesser Beispiela reaction tube made of nickel with a diameter of 6 mm Example
und 40 m Länge gepumpt 12,4 kg (63,5 Mol) technisches Trichlormethylbenzoland 40 m length pumped 12.4 kg (63.5 moles) of technical grade trichloromethylbenzene
Aus dem Reaktionsgemisch wird analog Beispiel 1 und 7 kg (350 Mol) reiner Fluorwasserstoff werden o-Chlor-trifluormethylbenzol mit einer Ausbeute von bei 1200C und einem Druck von 40 atü und einer 83% der Theorie isoliert. so Verweilzeit von 32 Minuten kontinuierlich durch einAnalogously to Example 1, 7 kg (350 mol) of pure hydrogen fluoride are isolated from the reaction mixture with o-chloro-trifluoromethylbenzene in a yield of 120 ° C. and a pressure of 40 atmospheres and 83% of theory. so residence time of 32 minutes continuously through one
. if. . if. Reaktionsrohr aus Nickel von 6 mm Durchmesser undReaction tube made of nickel with a diameter of 6 mm and
m-Bis-trichlormethylbenzol, in dem sich 25 Gewichts- wird analog Beispiel 1 ein Chlorwasserstoff mit prozent Pentan gelöst befinden, wird mit Fluorwasser- weniger als 10 ppm Fluorwasserstoff abdestilliert und stoff im Molverhältnis 1:20 bis 1:26 bei 1200C, «5 aus der unteren Schicht der Sumpfphase 8,25 kg 40 atü und einer Verweilzeit von 69 Minuten konti- (56,5 Mol) Trifluormethylbenzol durch fraktionierte nuierlich durch ein Reaktionsrohr aus Nickel von Destillation gewonnen. Dies entspricht einer Ausbeute 6 mm Durchmesser und 40 m Länge gepumpt von 89%.m-bis-trichloromethylbenzene in which 25 wt itself is analogous to Example 1, a hydrogen chloride are dissolved with percent pentane, is distilled off with Fluorwasser- less than 10 ppm hydrogen fluoride and material in the molar ratio 1:20 to 1:26 at 120 0 C, «5 obtained from the lower layer of the bottom phase 8.25 kg 40 atm and a residence time of 69 minutes continuous (56.5 mol) trifluoromethylbenzene by fractional nuierlich through a reaction tube made of nickel from distillation. This corresponds to a yield of 6 mm in diameter and 40 m in length pumped of 89%.
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