DE1768869A1 - Verfahren zur Herstellung von Perfluorpropan-2-sulfonylfluorid - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Perfluorpropan-2-sulfonylfluorid

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DE1768869A1
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fluoride
perfluoropropane
catalyst
hexafluoropropylene
preparation
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DE19681768869
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Martin Knell
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Novartis AG
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JR Geigy AG
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    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C303/00—Preparation of esters or amides of sulfuric acids; Preparation of sulfonic acids or of their esters, halides, anhydrides or amides
    • C07C303/02—Preparation of esters or amides of sulfuric acids; Preparation of sulfonic acids or of their esters, halides, anhydrides or amides of sulfonic acids or halides thereof
    • C07C303/04—Preparation of esters or amides of sulfuric acids; Preparation of sulfonic acids or of their esters, halides, anhydrides or amides of sulfonic acids or halides thereof by substitution of hydrogen atoms by sulfo or halosulfonyl groups
    • C07C303/10—Preparation of esters or amides of sulfuric acids; Preparation of sulfonic acids or of their esters, halides, anhydrides or amides of sulfonic acids or halides thereof by substitution of hydrogen atoms by sulfo or halosulfonyl groups by reaction with sulfur dioxide and halogen or by reaction with sulfuryl halides

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Description

JaRo Geigy AoQ., Basel / Schwele Verfahren zur Herstellung von Perfluorpropan-2-eulfonyIfluorid SS SS SSSSS SSSSSS SS C SEaSSSSSSSSSSSSSSBtSSSSBSSBSBSSKUBBBSBtMC
Bisher wurde die Verbindung Perf luorpropan-2-eulfonylf luorid 1» allgemeinen durch elektrochemische Pluorlerung von Propansulfony!halogenid in wasserfreiem Fluorwasserstoff hergestellt ο Dieses Verfahren ist in der USA-Patentschrift 2 732 398 beschrieben (vgl· auch T. Gramstad und R.N. Haszeldlne [Univ.Chem. Lab=,, Cambridge ,England 3 JoChem.Soce 1957$ 2640-2643).
Die bisherigen Verfahren sind sehr teuer und zeltraubend und weisen die bekannten, bei der Verwendung vom Fluorwasserstoff auftretenden Handhabungsschwierigkeiten auf.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur spezifischen Herstellung von Perfluorpropan«>2-eulfonylfluorid.
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Das erfindungagemäße Verfahren bringt eine weltgehende Vereinfachung der Herstellung van Perfluorpropan-2~eulfonylfluorid gegenüber den bisher bekannten Verfahren «dt sieh«
Das erfindungsgemäfle Verfahren 1st offenbar spezifisch fUr Perfluorpropan-2-sülfonylfluorid. Bei Versuchen zur Herstellung der entsprechenden Perfluoräthan-, Perfluorheptan-, Perfluorhexan- und Perfluorbutan-sulfonylfluoridverbindungen nach den gleichen Verfahren trat keine erkennbare Umsetzung auf·
Es wurde gefunden, daß Perfluorpropan-2-eulfonylfluorid nach dem erflndungsgemMSen Verfahren leioht und In guten Aus« beuten hergestellt werden kann« wobei die Uusetzungszelten nur zwei Stunden betragen« indem «an Hexafluorpropylen mit Sulfurylfluorid In Gegenwart eines Pluorldlonenkatalysators bei Temperaturen oberhalb etwa 100*C umsetzt.
Eine typische DurchfUhrungsform des erfindungsgenäuen Verfahrens besteht darin. Hexafluorpropylen* Sulfurylfluorid, das vorzugsweise in einen leichten überaohuB vorhanden 1st« eine katalytische Menge eines Fluoridsalzes und ein LÖsungsmittel durch Schütteln in einen Bonbenrohr sorgfältig Miteinander zu vermischen. Dann wird die Mischung auf mindestens lOO'C und vorzugsweise auf etwa 100*C bis 20O*C erhitzt,
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wobei etwa 150*C die am besten geeignete Reaktionstenperatur zu sein scheint. Der Reaktionsverlauf wird an Hand eines Druckabfalls innerhalb der Bombe gemessen. Wenn der Druck einen konstanten Wert erreicht« ist die Umsetzung praktisch beendet*
Die Menge des vorhandenen Katalysators muß mindestens 0,02 Moläquivalente Hexafluorpropylen betragen und liegt vorzugsweise in dem Bereich von 0,02 bis 0,50. Eine besonders geeignete Menge Katalysator scheint etwa 0,20 zu sein, die ein vernünftiges Oleichgewicht zwischen Umsetzungsgesohwin~ digkeit und Katalysatormaterialkosten ergibt. Es wurde gefunden, daß selbst ein großer KatalysatorUberschuß die Um» setzung nicht nachteilig beeinflußt, daß also die Menge des vorhandenen Katalysators lediglich durch wirtschaftliche Erwägungen beschränkt wird.
Obwohl jeder Katalysator, der ein Fluoridion liefert, geeignet 1st, sind Natrlumfluorid, Kaliumfluorid und Cäslumfluorld die für die Durchführung des erfindun£sgemS3en Verfahrens besonders bevorzugten Katalysatoren.
Das Perfluorpropan~2-sulfonylfluorid 3 st brauchbar als Zwischenprodukt zur Herstellung der entsprechenden SHure, die als Säurekatalysator brauchbar ist, Das KaliumsaJ;-. ist
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brauchbar ale FIuB- und Bindemittel oder In gesohnolsenem Zustand als WltrtneauatauechflUeeigkelt und dient ebenso als ein außerordentlich nUtsllches Ausgangsmaterial zur Herstellung anderer perfluorierter Verbindungen·
Die folgenden Beispiele« die bestimmte repräsentative Aus·» fUhrungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens besehreiben» sollen die vorliegende Erfindung näher erläutern, ohne sie jedoch darauf zu beschränken. Wenn nicht anders angegeben« bedeutet das Verhältnis Oewiohtsteile/Volumentelle g/ccm.
Beispiel 1 Herstellung von Perfluorpropan 2-sulfonylfluorid
Eine Mischung aus 25 Volumenteilen Hexafluorpropylen« 22,4 Volumenteilen Sulfurylfluorid, 2 Voluroenteilen Kaliumfluorld und 20 Volumenteilen Acetonitril wird in ein. 100 ral-Bombe'rohr gegeben und bei 150*C geschüttelt. Während des dreistündigen Erhiteens fällt der Druck auf 19*0 kg/cm2 (270 psl). Naoh den Abkühlen auf Raumtemperatur wird die Bombe durch eine in Trockeneis/Aoeton gekühlte Falle belüftet, in der 20,7 Teile kondensieren. Die Falle wird dann in ein bei -40eC bis ~50*C gehaltenes Bad eingetaucht, um das Sulfurylfluorid (Kp -52*C) abdampfen tu lassen. Der Gewichtsverlust beträgt 5*9 Teile. Die Falle wird dann in ein Eis»Wasserbad gebracht, das Hexa~
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fluorpropylen (Kp -29*4*C) wird abdampfen gelassen und es bleibt ein Rückstand von 5»0 Teilen zurück. Dieser Rttokstand wird su dee Inhalt der Bombe zugegeben und durch eine 45,72 (l8")-Drehbandkolon*e destilliert. Das Oewicht des bei }4 siedenden Destillats beträgt 20,0 Teile. Die Massenspektral· analyse dieses Stoffs zeigt an, daß er die Struktur
.CPSO2P
besitzt· Zur weiteren Bestätigung der Struktur des Perfluorpropan-2~sulfonylfluorids wird es mit Ammoniak zum Sulfonamid umgesetzt, das ein Feststoff 1st und leichter charakterisiert werden kann.
gelspiel 2
Das Verfahren nach Beispiel 1 wird wiederholt, wobei in eine« Falle äquivalente Mengen Natriumfluor id und im anderen Falle äquivalente Mengen Cäsiumfluorid verwendet werden. Bs werden ähnliche Ausbeuten an Perfluorpropan-2-sulfonylfluorid erhalten.
Beispiel 3
Das Verfahren nach Beispiel 1 wird wiederholt unter Anwendung von Temperaturen von etwa 100*C. In diesen Falle fällt der
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Druek eehr langaajn und ea wird eelbet naoh lOO-etandlgen Irbitten nur eine klein· Ausbeute der Verbindung erhalten«
Da· Verfahren naoh Beiapiel 1 wird wiederholt unter Anwendung einer Uttaetsungstegperatur von 195*C und die Ufteetiung ist nach einer Stunde jpraktlaoh beendet·
Beiapiel 4
Daa Verfahren naoh Beiapiel 1 wird wiederholt alt der Auenahne, daß 0,2 Teile Xalluafluorid verwendet werden· Die Uneetsung läuft aueerordentlleh langaan ab« aelbet wenn die Temperetur auf 200*0 erhöh* wird« Die Produktauebeute betrlgt weniger als 10 Teile.
Beiapiel 5
Bei der Wiederholung dee Verfahren· naoh Beiapiel 1 wird daa Kaliuefluorid dureh 4 Teile CHsiiwfluorid eraetzt und ea werden praktieoh die gleichen Ausbeuten erhalten.
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Claims (6)

Patentansprüche
1. Verfahren sur Herstellung von Perfluorpropan-2-eulfonylfluorid, dadurch gekennzeichnet, da3 Hexafluorpropylen und Sulfurylfluorid in Gegenwart einer katalytiaohen Menge an Fluoridionen umgesetzt werden.
2. Verfahren naoh Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet« daß die Umsetzung«temperatur mindestens 100*C beträgt.
3· Verfahren nach Anspruch 1« dadurch gekennzeichnet, daß ein Moläquivalent-Überschuß an Sulfurylfluorid vorhanden ist.
4« Verfahren naoh Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Fluoridionenkatalysator in einer Menge von etwa 0,02 bis 0,30 Moläquivalente pro Moläquivalent Hexafluorpropylen vorhanden 1st·
5· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur bei etwa 150*C gehalten wird, ein Molfiquivalentüberschuß an Sulfurylfluorid verwendet wird und 0,02 bis 0,30 Moläquivalente Fluoridkatalysator pro Moläquivalent Hexafluorpropylen vorliegt.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß η ι ρ katalysator 0,20 Moläquivalente Kaliumf luori d verwinde'». w~?·
den- 109883/1711 bad im«.««.
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DK173211B1 (da) * 1995-02-14 2000-03-27 Topsoe Haldor As Fremgangsmåde til fremstilling af fluorinerede sulfonsyrer
DK173229B1 (da) * 1995-02-08 2000-04-17 Topsoe Haldor As Fremgangsmåde til fremstilling af fluorerede alkylsulfonylsyreforbindelser ved hydrolyse af fluorerede alkylsulfonylfluorid
DK172447B1 (da) * 1995-04-05 1998-07-13 Topsoe Haldor As Fremgangsmåde til fremstilling af fluorerede alkylsulfonylhalider
US5780682A (en) * 1995-04-04 1998-07-14 Haldor Topsoe A/S Process for the synthesis of fluorinated alkyl sulphonyl halides

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