DE1695229C3 - Process for the substitution of chlorine atoms by fluorine atoms in difluorotnchlor or tnfluor dichloropynes - Google Patents

Process for the substitution of chlorine atoms by fluorine atoms in difluorotnchlor or tnfluor dichloropynes

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DE1695229C3 DE19661695229 DE1695229A DE1695229C3 DE 1695229 C3 DE1695229 C3 DE 1695229C3 DE 19661695229 DE19661695229 DE 19661695229 DE 1695229 A DE1695229 A DE 1695229A DE 1695229 C3 DE1695229 C3 DE 1695229C3
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    • C07D213/61Halogen atoms or nitro radicals

Description

Die Erfindung be/iehl sich auf ein Verfahren /ur Substitution von Chloratomen durch Fluoratornc in Difluor-trichlor- bzw. TritUiiir-dichlorpyridincn oder deren Gemischen.The invention relates to a method Substitution of chlorine atoms by fluorine atoms in difluoro-trichloro- or tritUiiir-dichloropyridine or their mixtures.

Es ist bekannt, daß Fluor-chlorpyridine dadurch hergestellt werden können, daß man Chlorpyridine mit wasserfreiem Kaliumfluorid in einem poiaren aprotischen Lösungsiiiittel. vorzugsweise Tetramethylensulfon, erhitzt. 2-Chlorpyridin ergibt so beispielsweise 2-Fluorpyridin; 2.3-Dichlorpyridin ergibt 3-Chlor-2-fiuorpyridin: 2.3.5-Trichlorpyridii·. ergibt 3.5-DicliIor-2-fluorpyridin; ein Gemisch aus isomeren Tctrachlorpyridincn ergibt mäßige Ausbeuten eines annähernd äquimolaren Gemischs von 3.5-Dichlor-2.6-difliiorpyridin und 3-Chlor-2.4.6-tnfluorpyridin: und Pentachlorpyridin ergibt 3.5-Dichlor-2.4,6-tritluorpyridin und eine kleine Menge 3-Chlor-tetrafluorpjridin. Es ist auch bekannt. Pentafluorpyridin. 3-Chlor-tetrafiuorpyridin und 3,5-Dichlor-trifluorpyridin dadurch hcr/ustellen, daß man Pentachlorpyridin mit wasserfreiem Kaliumfluorid in Abwesenheit eines Lösungsmittels auf Temperaturen von Ί00 bis 48« C unter autogenem Druck erhitzt. Bei all diesen Reaktioner, sind jedoch die Reaktionszeiten sehr lang. Die kürzesten bekannten Reaktionszeiten betragen 17 Stunden und die längsten 20 Tage.It is known that fluorochloropyridines thereby can be prepared by using chloropyridines with anhydrous potassium fluoride in a polar aprotic solvent. preferably tetramethylene sulfone, heated. For example, 2-chloropyridine gives 2-fluoropyridine; 2.3-dichloropyridine gives 3-chloro-2-fluoropyridine: 2.3.5-Trichlorpyridii ·. results 3.5-dichloro-2-fluoropyridine; a mixture of isomers Trachloropyridine gives moderate yields of an approximately equimolar mixture of 3,5-dichloro-2,6-difliiorpyridine and 3-chloro-2.4.6-fluoropyridine: and pentachloropyridine gives 3.5-dichloro-2.4,6-tritluoropyridine and a small amount of 3-chloro-tetrafluoropyridine. It is also known. Pentafluoropyridine. 3-chloro-tetrafluoropyridine and 3,5-dichloro-trifluoropyridine thereby hcr / stellen that one pentachloropyridine with anhydrous potassium fluoride in the absence of a Solvent heated to temperatures from Ί00 to 48 «C under autogenous pressure. With all these reactioners however, the response times are very long. The shortest known reaction times are 17 hours and the longest 20 days.

Es wurde nunmehr gefunden, daß sich die Reaktion auch in der Größenordnung von 1 Sekunde durchführen läßt, wenn man eine bestimmte Arbeitsweise verwendet.It has now been found that the reaction can also take place in the order of 1 second if you use a certain way of working.

So wird also gemäß der Erfindung ein Verfahren zur Substitution von Chloratomen durch Fluoratome in Difluor-trichlor- bzw. Trifluör-dichlorpyridinen oder deren Gemischen vorgeschlagen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man die mit einem inerten Trägergas verdünnten gasförmigen Ausgangsverbindungen bei einer Temperatur von 750 bis 770" C durch eine eutektische Schmelze aus Kaliiimlluorid und Kaliumchlorid leitet, wobei die Kontaktzeit etwa 1 Sekunde beträgt.So according to the invention is a method for Substitution of chlorine atoms by fluorine atoms in difluoro-trichloro- or trifluor-dichloropyridines or Proposed mixtures thereof, which is characterized in that the with an inert carrier gas dilute gaseous starting compounds at a temperature of 750 to 770 "C by a eutectic Conducts a melt of potassium fluoride and potassium chloride, the contact time being about 1 second.

Prinzipiell könnte man annehmen, daß das Verfahren z. B. auch auf Pentachlorpyridin anwendbar sei, aber bei der bevorzugten Temperatur der Schmelze, nämlich oberhalb 700' C, tritt eine gewisse Zersetzung des Pcntachlorpyridins ein. Die gemäß der Erfindung verwendeten fluorierten Chlorpyridine sind gegenüber Hitze stabiler. So besteht nun ein geeigneter Weg zu den Tetrafluor-chlorpyridinen und zu Pentafluorpyridin darin, daß man zuerst ein Difluor-trichlorpyridin oder Trifluor-dichlorpyridin aus Pcntachlorpyridin herstellt, beispielsweise durch Erhitzen desselben in Tetramethylen>ulfon mit wasserfreiem Kaliumtluorid und daß man dann das Ditluor-trichlorpxridin oder das Trilluor-dichlorpyridin oder ein Gemisch derselben dem erfindungsgemäßen Verfahren unterwirft.In principle one could assume that the method z. B. is also applicable to pentachloropyridine, but at the preferred temperature of the melt, namely above 700 ° C, a certain decomposition of the pentachloropyridine occurs. According to the invention The fluorinated chloropyridines used are more stable to heat. So now there is a suitable way to the tetrafluorochloropyridines and to pentafluoropyridine in that one first has a difluorotrichloropyridine or trifluoro-dichloropyridine from pentachloropyridine, for example by heating it in tetramethylene> ulfon with anhydrous potassium fluoride and that one then ditluorotrichloropxridine or the trilluoro-dichloropyridine or a mixture thereof in the process according to the invention subject.

Das gemäß der Erfindung verwendete eutektische Gemisch aus ' E KCI enthält 45 .Violprozent KF und 55 Molprozei KCI und schmilzt bei annähernd 605 C.The eutectic mixture used according to the invention from 'E KCI contains 45 .Violprozent KF and 55 mole percent KCI and melts at approximately 605 C.

Ein geeigneter Weg /ur Durchführung des erlindungsgemäBcii Verfahrens besteht durin. tk>s Ausgangsmaterial in einem Strom eines inerten Trägerga.-es. /. ti. trockener Stickstoff, das auf ungefähr 300 C vorerliit/t ist. durch ein Platinrohr am Boden einer Schmelze einzuführen, die eine Tiefe von ungefähr 60 cm aufweist und sich in einem elektrischen geheizten, mit Graphit ausgekleideten Behälter aus rostfreiem Stahl befindet. Der Behälter is» bis auf die Einlaß- und Auslaßrohre gasdicht ausgeführt, und das Auslaßrohr steht mit geeigneten Kühlfallen in Verbindung, in welchen die Reaktionsprodukte aus, dem Gasstrom kondensiert werden. Die Produkte werden anschließend durch fraktionierte Destillation getrennt. A suitable way / for carrying out the method according to the invention consists in this. tk> s starting material in a stream of an inert carrier gas. /. ti. dry nitrogen, which is reserved at about 300 C / t. through a platinum tube at the bottom of a melt which has a depth of about 60 cm and is located in an electrically heated, graphite-lined stainless steel container. The container is made gas-tight except for the inlet and outlet pipes, and the outlet pipe is connected to suitable cold traps in which the reaction products from the gas stream are condensed. The products are then separated by fractional distillation.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele erläutert. Bei allen Versuchen bestand das Trägergas aus trockenem Stickstoff: und bei der verwendeten Vorrichtung handelte es sich um die eben beschriebene, welche eine Schmelzentiefe von 56 cm aufwies.The invention is illustrated by the following examples. The carrier gas passed in all tests from dry nitrogen: and the device used was the one just described, which had a melt depth of 56 cm.

Alle Prozentangaben sind in Gewicht ausgedrückt.All percentages are expressed by weight.

Beispiel 1example 1

Das Ausgangshalogenpyridin war Trifluor-dichlorpyridin. und die Temperatur der Schmelze betrug 750 C. Die Strömungsgeücrrwindigkeit betrug 150 ml' Min. Stickstoff und 95 g Std. C3NF3Cl,; die Reaktionsdauer betrug I1,»Stunden. Die Kontaktzeit zvvisehen der Schmelze und dem C5NT3CI2 wurde mit ungefähr I Sekunde bestimmt. Die in den Fallen gesammelten Produkte machten 115 g aus, was einer Ausbeute von annähernd 81 °0 entsprach. Die Produkte setzten sich folgendermaßen zusammen:The starting halopyridine was trifluorochloropyridine. and the temperature of the melt was 750 C. The flow rate was 150 ml min. nitrogen and 95 g hr. C 3 NF 3 Cl; the reaction time was I 1 'hours. The contact time between the melt and the C 5 NT 3 CI 2 was determined to be approximately 1 second. The products collected in the traps amounted to 115 g, which corresponds to a yield of approximately 81 ° 0 . The products are composed as follows:

C5NF5 17.0%C 5 NF 5 17.0%

C5NF4Cl 22,8°O C 5 NF 4 Cl 22.8 ° O

C5NF3CU 58.5%C 5 NF 3 CU 58.5%

C5NF2Cl3 1,7° .„C 5 NF 2 Cl 3 1.7 °. "

Beispiel 2Example 2

Die Reaktionsbedingungen von Beispiel 1 wurden abermals angewendet, mit der Ausnahme, daß die Strömungsgeschwindigkeit des C5NF3CI2 47 g/Std., die Dauer 2 Stunden und die Schmelztemperatur 77Oc C betrug. Die gesammelten Produkte machten 70 g aus, entsprechend einer Ausbeute von 75°/0. Die Produkte setzten sich folgendermaßen zusammen:The reaction conditions of Example 1 were used again, with the exception that the flow rate of the C 5 NF 3 CI 2 was 47 g / hour, the duration was 2 hours and the melting temperature was 77O C. The collected products made of 70 g, corresponding to a yield of 75 ° / 0th The products are composed as follows:

C5NF5 6,8°/oC 5 NF 5 6.8%

C5NF4CI 26,2",ΌC 5 NF 4 CI 26.2 ", Ό

C5NF3Cl2 57,0°/0 C 5 NF 3 Cl 2 57.0 ° / 0

CjNFXI, 10,01V0 CjNFXI, 10.0 1 V 0

Beispiel 3Example 3

Die Reaktionsbedingungen von Beispiel I wurden abermals angewendet, mit dem Unterschied, daß die Strömungsgeschwindigkeit des C5NF3Ci2 40 g/Std., die Dauer 2 Stunden und die Schmelztemperatur 770 C betrug. Die gesammelten Produkte machten 59 g aus. entsprechend einer Ausbeute von 74%. Die Produkte setzten sich folgendermaßen zusammen:The reaction conditions of Example I were used again, with the difference that the flow rate of the C 5 NF 3 Ci 2 was 40 g / hour, the duration was 2 hours and the melting temperature was 770.degree. The collected products were 59 g. corresponding to a yield of 74%. The products are composed as follows:

C5NF5 9.7%C 5 NF 5 9.7%

C5NF1CI 27.6%C 5 NF 1 CI 27.6%

C5NR1Cl 59.0»/0 C 5 NR 1 Cl 59.0 »/ 0

C5NF2CI3 3.7%C 5 NF 2 CI 3 3.7%

Beispiel 4Example 4

In dieser; Beispiel wurde als Ausgangsmaterial ein Gemisch verwendet, welches 58 Molprozent C5NF2Cl3 und 42 Molprozent C5NF3Cl2 enthielt. Dieses Gemisch wurde mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 47 g/Std. in einem Stickstoffträgergas von 150 ml/Min, durch die Schmelze geleitet. Die Temperauii der Schmcl/e betrug 770 C i>nd die Reaktionsdauer 2 Stunden. Die gesammelten Produkte machten 82 g aus, entsprechend einer Ausbeute von 87%. Die Produkte setzten sich folgendermaßen zusammen:In this; In the example, a mixture was used as starting material which contained 58 mol percent C 5 NF 2 Cl 3 and 42 mol percent C 5 NF 3 Cl 2 . This mixture was at a flow rate of 47 g / h. in a nitrogen carrier gas of 150 ml / min, passed through the melt. The temperature of the Schmcl / e was 770 C i> and the reaction time 2 hours. The collected products were 82 g, corresponding to a yield of 87%. The products are composed as follows:

C5NF, 10,0%C 5 NF, 10.0%

C-,NF1Cl 24.0%C-, NF 1 Cl 24.0%

D C5NF1CU 57,2% D C 5 NF 1 CU 57.2%

C5NF2CI3 8,8%,C 5 NF 2 CI 3 8.8%,

Beispiel 5Example 5

ίο Wie im Beispiel 4 wurde ein Ausgangsmuteiial verwendet, das aus einem Gemisch von Halogenpyridinen bestand, nämlich aus 65 Mnlprozent C5NF3Cl2 und 35 Molprozent C5NF2Cl3. Die Strömungsgeschwindigkeit desselben betrug 40 g Std. und diejenige des Stickstoffes 150 ml Min. Die Temperatur der Schmelze betrug 77O: C und die Reaktionsdauer 2 Stunden. Die gesammelten Produkte machten 52 g aus. entsprechend einer Ausbeute von 65%. Die Produkte setzten sich folgendermaßen zusammen:
20
ίο As in Example 4, a starting material was used which consisted of a mixture of halopyridines, namely 65 mol percent C 5 NF 3 Cl 2 and 35 mol percent C 5 NF 2 Cl 3 . The flow rate of the same was 40 g hour and that of the nitrogen 150 ml min. The temperature of the melt was 77O : C and the reaction time was 2 hours. The collected products were 52 g. corresponding to a yield of 65%. The products are composed as follows:
20th

C5NF5 17,2%C 5 NF 5 17.2%

C5NF1Cl 29,0%C 5 NF 1 Cl 29.0%

C5NF3Cl, 50,2%C 5 NF 3 Cl, 50.2%

C5NF2C, 3,6%C 5 NF 2 C, 3.6%

Claims (1)

Patentanspruch:Claim: Verfahren /ur Substitution von Ciiloralorncn durch Eluoratome in Dilluor-trichlor- h/.vv. Trilluor-dichlorp\ridinen oder deren Gemischen, da »I u r c h » e k e η η / e i c h η e t. daß man die nut einem inerten Trägergas verdünnten gasförmigen Ausgangsverbindungcn bei einer Teniperalur von 750 his 770 C durch eine eutektische Sclimel/e aus kaliumchlorid und Kaliumchlorid leitet, wobei die Kontakt/eit etwa 1 Sekunde beträgt. Procedure / ur substitution of Ciiloralorncn by eluor atoms in dilluor-trichloro- h / .vv. Trilluor dichloropridines or mixtures of these, since I u r c h e k e η η / e i c h η e t. that one gaseous diluted with an inert carrier gas Starting compounds in a teniperalur from 750 to 770 C by a eutectic mixture of potassium chloride and potassium chloride conducts, the contact / time being about 1 second.
DE19661695229 1965-01-19 1966-01-18 Process for the substitution of chlorine atoms by fluorine atoms in difluorotnchlor or tnfluor dichloropynes Expired DE1695229C3 (en)

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