DE1643157C - Process for the preparation of iodine fluoroalkanes - Google Patents
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Description
Es ist bereits bekannt, gewisse Jodfluoralkane durch Anlagerung gewisser einfach halcgenierter Jodderivate an fluorierte Alkene herzustellen. So führt die Anlagerung von Jodmonochlorid an Tetrafiuoräthylen zu l-Chlor-2-jodtetraHuoräthan.It is already known that certain iodofluoroalkanes are simply halogenated by the addition of certain To prepare iodine derivatives of fluorinated alkenes. So leads to the addition of iodine monochloride to Tetrafiuoräthylen to l-chloro-2-iodetetrahuorethane.
Wenn gleichzeitig ein Jodatom und ein Fiuoraiom angelagert werden soll, wird bei allen bekannten Verfahren mit Gemischen von Jod und Jodpentafluorid in Gegenwart oder Abwesenheit von Katalysatoren gearbeitet, da JF nicht als cefinierte Substanz isoliert werden kann. Diese Katalysatoren bestehen im allgemeinen aus Antimonpentafiuorid, Antiinontrifluorid, wasserfreiem Zinn(II)-fluorid, Aluminium und gewissen Aluminiumsalzen, wie Aluminiumjodid. Diese Verfahren sind bei weitern nicht zufriedenstellend. Sie erfordern die vorherige Herstellung \on JF5 und führen zu ungenügenden Ausbeuten, außer wenn Antimonderivate verwendet werden, die schwierig zu handhaben sind. If an iodine atom and a fluorine atom are to be added at the same time, all known processes work with mixtures of iodine and iodine pentafluoride in the presence or absence of catalysts, since JF cannot be isolated as a defined substance. These catalysts generally consist of antimony pentafluoride, antiinone trifluoride, anhydrous stannous fluoride, aluminum and certain aluminum salts such as aluminum iodide. These methods are far from being satisfactory. They require the prior preparation of JF 5 and lead to inadequate yields, except when using antimony derivatives which are difficult to handle.
Diese Schwierigkeiten werden durch das Verfahren gemäß der Erfindung beseitigt. Das Verfahren zur Herstellung von Jodfluoralkanen gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß man in der ersten Stufe Fluor und Jod im Molverhältnis 1 :2 bis 2 : 1 bei - 80 bis + 250° C umsetzt und anschliefiend in der zweiten Stufe Monofluoräthylen, 1,1-Difluorethylen, Tetrafluoräthylen, Perfluorpropen oder 1,2,2-Trifiuor-l-chloräfhylen allmählich in das Umsetzungsprodukt der ersten Stufe in Gegenwart von Arsen oder einer Arsenverbindung bei -25 bis 3» + 150° C und einem Druck von 1 bis 30 kg/cm2 einführt.These difficulties are eliminated by the method according to the invention. The process for the preparation of iodofluoroalkanes according to the invention is characterized in that in the first stage fluorine and iodine are reacted in a molar ratio of 1: 2 to 2: 1 at -80 to + 250 ° C and then in the second stage monofluoroethylene, 1, 1-Difluoroethylene, tetrafluoroethylene, perfluoropropene or 1,2,2-Trifluor-l-chloroethylene gradually into the reaction product of the first stage in the presence of arsenic or an arsenic compound at -25 to 3 » + 150 ° C and a pressure of 1 to 30 kg / cm 2 .
Das in der ersten Stufe des Verfahrens gebildete Additionsmittel kann Jod und Fluor in elementarer Form oder in Form einer oder mehrerer Jod- und Fluorverbindungen enthalten, deren Art nicht völlig bekannt ist. Die beiden Formen können in dem gemäß der Erfindung gebildeten Additionsmittel vorliegen, um allmählich in der zweiten Stufe des Verfahrens das umzuwandelnde fluorierte Alken auf- zunehmen. Das Molverhältnis von F zu J kann zwischen 1:2 und 2:1 liegen, beträgt jedoch vorzugsweise 1 :0,95 bis 1,Gj : 1.The addition agent formed in the first stage of the process can be iodine and fluorine in elemental form Contain form or in the form of one or more iodine and fluorine compounds, the nature of which is incomplete is known. The two forms can be present in the addition agent formed according to the invention in order to gradually dissolve the fluorinated alkene to be converted in the second stage of the process. gain weight. The molar ratio of F to J can be between 1: 2 and 2: 1, but is preferably 1: 0.95 to 1, Gj: 1.
Als ArsenverKndung wird vorzugsweise das Fluorid, Chlorid, Bromid oder Jodid verwendet. Das Molverhältnis von As zu F2 liegt zwischen 0,2:1 und 0,001:1.Fluoride, chloride, bromide or iodide are preferably used as arsenic compounds. The molar ratio of As to F 2 is between 0.2: 1 and 0.001: 1.
Die Temperatur, bei der die erste Stufe durchgeführt wird, liegt zwischen -80 und +2500C1 vorzugsweise zwischen 0 und 150° C. Die Tempera- so tür der zweiten Stufe liegt zwischen —25 und +150° C, vorzugsweise zwischen + 25 und +100° C.The temperature at which the first stage is carried out is between -80 and +250 0 C 1 is preferably between 0 and 150 ° C. The temperature door so the second step is between -25 and + 150 ° C, preferably between + 25 and + 100 ° C.
Bei niedrigem Druck ist die Reaktionsgeschwindigkeit in der zweiten Stufe sehr gering. Es ist somit erforderlich, unter einem erhöhten Druck von 1 bis 30 kg/cm2 zu arbeiten. Der Druck ist je nach den eingesetzten fluorierten Alkenen verschieden. Bei Verwendung von At low pressure, the reaction rate in the second stage is very slow. It is therefore necessary to work under an increased pressure of 1 to 30 kg / cm 2 . The pressure varies depending on the fluorinated alkenes used. When using
j = CFCl, CF8 = CH2,j = CFCl, CF 8 = CH 2 ,
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wird zwischen 1 und 30 kg/cm» gearbeitet. Bei Verwendung von CF, = CF1 zur Herstellung von C8F5J Wird die Reaktion zwischen S und 20 kg/cm* durchgeführt Das Arsen kann in der ersten Stufe des Ver- fahrens zugesetzt werden.work between 1 and 30 kg / cm ». When using CF, = CF 1 to produce C 8 F 5 J, the reaction is carried out between S and 20 kg / cm * The arsenic can be added in the first stage of the process.
Das neue erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Jodfluoralkanen erfordert somit nicht die Bildung und Isolierung einer Verbindung, die mit dem fluorierten Alken umzusetzen ist. Die Ausbeuten sind praktisch quantitativ. Dieses Ergebnis ist völlis unerwartet und überraschend, denn angesichts der Labilität der JF-Verbindung konnte nicht mit der genauen Anlagerung eines Jodatoms pro Fluoratom an die Doppelbindung, sondern mit einer übenvieeenden Anlagerung von Fluoratomen oder einer mehr oder weniger heftigen direkten Umsetzung des Fluors mit dem "Äthylenmolekül unter Bildung von perfluorierten Alkanen gerechnet werden. The novel process according to the invention for the preparation of iodofluoroalkanes thus does not require the formation and isolation of a compound which is to be reacted with the fluorinated alkene. The yields are practically quantitative. This result is completely unexpected and surprising, because in view of the instability of the JF compound, it was not possible with the exact addition of one iodine atom per fluorine atom to the double bond, but with an extensive addition of fluorine atoms or a more or less violent direct reaction of the fluorine with the " Ethylene molecule can be expected to form perfluorinated alkanes.
Das Verfahren wird in Behältern durchgeführt, die aus iluorbeständigen Werkstoffen, d. h. aus Stahl. Nickel oder Nickellegierungen, hergestellt sind.The process is carried out in containers made of fluorine-resistant materials, i.e. H. from steel. Nickel or nickel alloys.
Die cenäß der Erfindung hergestellten Jodfluoralkane können direkt ohne Reinigung als »Telogencfür die Herstellung von Telomeren nach bekannton Verfahren, nämlich durch thermische TelomcriMcrung, durch Peroxyde oder aktinische Strahlung katalysierte Telomerisierung, verwendet werden. Insbesondere ermöglichen sie durch Telomerisierung mit Tetrafluoräthylen die Herste' Jig von Perfluo'-jodalkanen der Formel C2F5(C2F4),,, die ihrerseits der Ausgangsstoff der chemische Funktionen tragenden Perfluorkohlenstoffe sind. The iodofluoroalkanes prepared according to the invention can be used directly without purification as telomerization for the preparation of telomers by known processes, namely by thermal telomerization, telomerization catalyzed by peroxides or actinic radiation. In particular, by telomerization with tetrafluoroethylene, they enable the manufacture of perfluo'-iodoalkanes of the formula C 2 F 5 (C 2 F 4 ) ,, which in turn are the starting material for the perfluorocarbons which carry chemical functions.
In einem 250-ml-NickeIautoklav werden 1 g Arsenpulver und 0,25 Mol Jod und dann allmählich 0,25MoI Fluor eingeführt, wobei die Temperatur bei etwa 60 bis 70' C gehalten wird. Nach erfolgter Einführung des Fluors werden allmählich 0,5 Mol Tetrafluoräthylen eingeführt, wobei die Temperatur bei etwa 70° C und der Druck zwischen 10 und 15 kg/cm2 gehalten wird. Nach beendeter Reaktion enthält das Reaktionsgemisch 0,48MoI C2F5J und 0,02MoI nicht umgesetztes C2F1. Die Ausbeute an C2F5J beträgt 96e/o, bezogen auf Fluor und C2F4. In a 250 ml nickel autoclave, 1 gram of arsenic powder and 0.25 mol of iodine and then 0.25 mol of fluorine are gradually introduced, maintaining the temperature at about 60 to 70 ° C. After the fluorine has been introduced, 0.5 mol of tetrafluoroethylene is gradually introduced, the temperature being kept at about 70 ° C. and the pressure between 10 and 15 kg / cm 2 . After the reaction has ended, the reaction mixture contains 0.48 mol C 2 F 5 I and 0.02 mol unconverted C 2 F 1 . The yield of C 2 F 5 J is 96 e / o, based on fluorine and C 2 F 4 .
Der im Beispiel 1 beschriebene Versuch wird wiederholt, wobei jedoch nur 0,1 g Arsen verwendet wird. Die Ausbeute beträgt 92%.The experiment described in Example 1 is repeated, but using only 0.1 g of arsenic will. The yield is 92%.
Der im Beispiel 1 beschriebene Versuch wurde wiederholt, wcbei jedoch das Arsen durch 1 g Aluminiumpulver ersetzt wurde, da« mit Trichlortrifluoräthan entfettet worden war. Die Ausbeute betrug etwa 48%. In den Reaktionsprodukten wurden Spuren von CF4 festgestelltThe experiment described in Example 1 was repeated, but the arsenic was replaced by 1 g of aluminum powder, since it had been degreased with trichlorotrifluoroethane. The yield was about 48%. Traces of CF 4 were found in the reaction products
Claims (5)
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