FR3058721B1 - Procede pour produire de l'hexafluoroisopropanol et de l'ether de fluoromethyl hexafluoroisopropyl (sevoflurane). - Google Patents

Procede pour produire de l'hexafluoroisopropanol et de l'ether de fluoromethyl hexafluoroisopropyl (sevoflurane). Download PDF

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Abstract

L'invention concerne un procédé pour produire de l'hexafluoroisopropanol, comprenant les étapes consistant à (a) purifier un mélange contenant de l'hexafluoroacétone et au moins du 1, 1, 1-trifluoro-2, 2 -dichloroéthane en tant qu'impureté, ce qui donne ainsi de l'hexafluoroacétone purifiée contenant 120 ppm ou moins de 1, 1, 1-trifluoro-2, 2 - dichloroéthane ; et (b) mettre de l'hydrogène (H2) en contact avec l'hexafluoroacétone purifiée en présence d'un catalyseur, en hydrogénant ainsi l'hexafluoroacétone en hexafluoroisopropanol. Avec ce procédé, il est possible de produire de l'hexafluoroisopropanol en un temps de conversion court et avec une conversion élevée. Il est par conséquent possible de produire de façon particulièrement avantageuse de l'éther hexafluoroisopropylique de fluorométhyle (sévoflurane) en utilisant l'hexafluoroisopropanol produit par ce procédé.

Description

PROCEDE POUR PRODUIRE DE L'HEXAFLUOROISOPROPANOL ET DE L'ETHER HEXAFLUOROISOPROPYLIQUE DE FLUOROMETHYLE (SEVOFLURANE)
Domaine technique
La présente invention concerne un procédé pour produire de 1'hexafluoroisopropanol, et de l'éther hexafluoroisopropylique de fluorométhyle, connu en tant qu'anesthésique par inhalation "sévoflurane".
Arrière-plan de l'invention L1hexafluoroisopropanol (1'hexafluoroisopropanol peut ci-après être représenté par "HFIP" dans cette description) est produit en grandes quantités sous la forme d'un solvant présentant une solubilité spécifique vis-à-vis des polymères, et sous la forme d'un intermédiaire dans la production de l'anesthésique par inhalation "sévoflurane". Le HFIP est généralement produit par hydrogénation d'hexafluoroacétone (qui peut ci-après être représentée par "HFA" dans cette description), et divers procédés ont été proposés en fonction de la combinaison de la forme du matériau de départ HFA, de son mode de réaction, des types de l'agent réducteur et du catalyseur, etc.
En tant que procédé en phase gazeuse, on connaît un procédé d'hydrogénation de HFA avec de l'hydrogène (H2) en présence d'un catalyseur au palladium supporté sur de l'alumine (Pd/Al2O3) (publication de brevet 1) ou en présence d'un catalyseur au palladium supporté sur du charbon activé (Pd/C) (publication de brevet 2) , et un procédé d'hydrogénation de HFA hydraté en présence d'un catalyseur au nickel ou d'un catalyseur au palladium supporté sur de l'alumine (publication de brevet 3).
En ce qui concerne le procédé pour produire du HFIP avec de l'hydrogène gazeux en phase liquide, on connaît un procédé utilisant de la HFA hydratée et un procédé utilisant de la HFA anhydre. En tant que procédé utilisant l'anhydride, un procédé consistant à le faire réagir sur une période de 6 heures à une température de 110°C à 150°C et sous une pression de 20,0 à 90,0 MPa (200 à 900 atmosphères) utilisant de l'oxyde de platine en tant que catalyseur (publication de brevet 4) et analogue a été rapporté. D'autre part, le procédé d'hydrogénation de HFA hydraté en phase liquide comprend un procédé consistant à le faire réagir sur une période de 3,5 heures à une température de 70°C à 75°C et sous une pression de 0,35 à 0,7 MPa (3,5 à 7 kg/cm2) utilisant du charbon palladié en tant que catalyseur (publication de brevet 5) , et un procédé consistant à le faire réagir sur une période de 6 heures à 100°C sous une pression de 0,5 MPa (5 kg/cm2) utilisant de ΙΆΙ2Ο3 palladié en tant que catalyseur (publication de brevet 6), etc.
En tant que procédé utilisant un agent réducteur autre que l'hydrogène (H2) , il a été rapporté un procédé pour réduire de la HFA anhydre, utilisant du borohydrure de sodium en tant qu'agent réducteur dans un solvant à base de méthanol, et de façon similaire un procédé utilisant de l'hydrure de lithium et d'aluminium, de l'hydrure de calcium, de l'hydrure de sodium ou analogue en tant qu'agent réducteur dans un solvant contenant de l'oxygène tel que le diéthyléther, le méthanol, 1'isopropanol, le tétrahydrofurane ou analogue (publication de brevet 4).
Conformément à la publication de brevet 7, l'hydrogénation de la HFA hydratée par contact avec de l'hydrogène en présence d'un catalyseur au palladium produit un produit excessivement hydrogéné, la 1,1,1-trifluoroacétone (TFA), en plus du produit visé HFIP. Il est dit que la TFA est difficile à séparer par distillation, puisque son point d'ébullition est proche de celui du produit visé HFIP. Toutefois, la publication de brevet 7 rapporte que, par utilisation "d'un catalyseur combiné de palladium et de ruthénium" en tant que catalyseur d'hydrogénation, le produit visé HFIP peut être produit avec une sélectivité suffisante, que, même quand la TFA est produite en une petite quantité, ce composé peut être facilement converti en 1,1,1-trifluoroisopropanol (un composé aisément séparable, qui peut ci-après être abrégé en TFIP), et qu'en conséquence, après la réaction, il devient relativement aisé d'obtenir de 1'hexafluoroisopropanol ayant une pureté élevée (voir ce qui suit).
D'autre part, la publication de brevet 8 rapporte que, lorsqu'un HFIP brut obtenu par hydrogénation de HFA en présence d'un catalyseur est traité avec un composé amine organique, la TFA difficilement séparable peut être éliminée du système sous la forme d'un "associé avec le composé amine" et, par distillation subséquente, on peut obtenir du HFIP ne contenant pratiquement pas de TFA.
Il est en outre rapporté que, lorsque la HFA est hydrogénée par contact avec de l'hydrogène gazeux à une température de -20 à 60°C en présence d'un catalyseur métallique tel que le palladium, le ruthénium ou analogue ou d'un catalyseur portant le métal, dans un solvant à base de fluorure d'hydrogène, on peut obtenir du HFIP ne contenant pratiquement pas de 1,1,1-trifluoroacétone excessivement hydrogénée (publication de brevet 9).
En ce qui concerne la production d'hexafluoroacétone (HFA) qui est le matériau de départ pour produire du HFIP, on connaît un procédé consistant à époxyder de 1'hexafluoropropène (publication de brevet 10), puis à
isomériser le composé époxy résultant en présence d'un catalyseur pour obtenir de la HFA (publication de brevet 11) . On connaît aussi un procédé consistant à chlorer de l'acétone pour former de 1'hexachloroacétone (publication de brevet 12), après quoi 1'hexachloroacétone résultante est soumise à une fluoration substitutive avec du fluorure d'hydrogène en présence d'un catalyseur au charbon activé supporté sur du chrome ou analogue (publication de brevet 13) .
Comme décrit ci-dessus, le HFIP est extrêmement important en tant que matériau de départ pour la production de l'anesthésique par inhalation sévoflurane (nom chimique : éther 1,1,1,3,3,3-hexafluoroisopropylique de fluorométhyle). De façon spécifique, comme l'illustre la publication de brevet 14, l'anesthésique par inhalation sévoflurane peut être produit par addition d'acide sulfurique concentré et de fluorure d'hydrogène à du paraformaldéhyde, puis chauffage du mélange résultant à une température prédéterminée et addition à celui-ci de HFIP goutte à goutte.
Publications de la technique antérieure
Publications de brevet
Publication de brevet 1 : brevet US N° 3468964
Publication de brevet 2 : brevet US N° 3702872
Publication de brevet 3 : demande publiée de brevet japonais N° S57-81424
Publication de brevet 4 : brevet US N° 3418337
Publication de brevet 5 : demande publiée de brevet japonais N° S59-204142
Publication de brevet 6 : demande publiée de brevet japonais N° Hl-301631
Publication de brevet 7 : demande publiée de brevet japonais N° H6-184025
Publication de brevet 8 : demande publiée de brevet japonais N° H6-184026
Publication de brevet 9 : demande publiée de brevet japonais N° 2009-051798
Publication de brevet 10 : brevet US N° 3321515
Publication de brevet 11 : brevet US N° 3213134
Publication de brevet 12 : demande publiée de brevet japonais N° S56-139436
Publication de brevet 13 : brevet japonais N° S39-13060
Publication de brevet 14 : brevet US N° 4250334 Résumé de l'invention
Conformément aux procédés divulgués dans les publications de brevet 1 à 3 et 5 à 9, le HFIP, qui est un composé intermédiaire organique important, peut être produit en masse par une réaction catalytique utilisant de la HFA en tant que matériau de départ. Le catalyseur métallique nécessaire pour la réaction d'hydrogénation contient un métal noble tel que le palladium, le platine ou analogue en tant qu'ingrédient actif. Ses caractéristiques significatives sont que son activité catalytique est élevée, et même s'il est utilisé en une quantité extrêmement petite en comparaison avec le matériau de départ HFA, la HFA peut être convertie en HFIP avec une conversion élevée (en d'autres termes, le renouvellement du catalyseur est élevé).
Toutefois, le procédé pour produire du HFIP par hydrogénation catalytique présente un problème que l'on ne peut ignorer en ce sens que "la vitesse de réaction diminue au cours de la progression de la réaction" . De façon spécifique, pratiquement dans les 3 heures suivant le début de l'hydrogénation de 1'hexafluoroacétone, la vitesse de réaction est élevée, mais ensuite elle diminue progressivement. La réaction ne s'arrête pas, et il n'y a aucune influence sur la qualité du produit, mais la vitesse de réaction diminue de façon disproportionnée au milieu de la réaction et après, en comparaison avec celle au début de la réaction. Ici, 1'hexafluoroacétone (HFA) est un réactif coûteux. Par conséquent, on souhaite que la conversion de 1'hexafluoroacétone par la réaction d'hydrogénation puisse atteindre 80 % à 100 % (de préférence 90 % à 100 %, de façon particulièrement préférable 98 % à 100 %). Comme décrit ci-dessus, la vitesse de réaction aux alentours de la fin de la réaction est extrêmement faible et, par conséquent, pour atteindre une telle conversion de réaction élevée, il faut un temps de réaction relativement long (voir les exemples comparatifs indiqués ci-après), et on a souhaité une certaine amélioration (dans cette description "du milieu à la fin de la réaction d'hydrogénation" signifie, cependant sans limitation systématique, un stade auquel la conversion de la HFA a atteint environ 70 % ou plus par rapport au début de la réaction).
Comme décrit dans la section de "l'étape 4" indiquée ci-après, dans "l'hydrogénation de la HFA", des composants acides tels que le chlorure d'hydrogène, le fluorure d'hydrogène et analogues se forment au cours de la progression de la réaction, et le pH à 1 ' intérieur du système réactionnel diminue progressivement. Ici, on comprend que lorsqu'une petite quantité "d'accepteur d'acide (substance basique)" a été ajoutée au préalable dans le système réactionnel, les substances acides devant se former en tant que sous-produits durant la réaction d'hydrogénation peuvent être immédiatement neutralisés. En résultat, on fait que la vitesse de réaction augmente significativement (voir par exemple la publication de brevet 7. En fait, comme le montrent les exemples indiqués ci-après, quand la réaction d'hydrogénation est mise en œuvre avec l'addition d'un accepteur d'acide, la réaction se termine significativement en une courte période de temps en comparaison avec un cas sans addition d'un accepteur d'acide). Toutefois, même dans le "cas avec l'addition d'un accepteur d'acide", le phénomène selon lequel "la vitesse de réaction diminue au cours de la progression de la réaction" ne peut pas être évité. Même quand on augmente la quantité de l'accepteur d'acide, le phénomène ne peut pas être amélioré suffisamment (voir les exemples et les exemples comparatifs présentés ci-après).
Un objet de la présente invention consiste à mettre à disposition un nouveau procédé pour produire de 1'hexafluoroisopropanol à partir d'hexafluoroacétone en tant que matériau de départ, dans lequel la vitesse de réaction entre le milieu et la fin de la réaction d'hydrogénation est empêchée d'être réduite.
Au vu des problèmes mentionnés ci-dessus, les présents inventeurs ont effectué des études acharnées. En résultat, les inventeurs ont trouvé que la teneur en 1,1,1-trifluoro-2,2-dichloroéthane (CF3CHC12 ; qui peut ci-après être représenté par "HCFC-123"), parmi les impuretés contenues dans 1'hexafluoroacétone au début de l'hydrogénation, est étroitement corrélée à la "vitesse de réaction au milieu de et après la réaction" d'hydrogénation.
De façon spécifique, les présents inventeurs ont trouvé de façon surprenante que, lorsque la réaction d'hydrogénation démarre en utilisant de 1'hexafluoroacétone dans laquelle la concentration de HCFC-123 a été réduite à 120 ppm ou moins, le "phénomène de diminution de la vitesse de réaction au cours de la progression de la réaction" mentionné ci-dessus peut être significativement supprimé. En résultat, même si la quantité du catalyseur d'hydrogénation et la quantité de l'accepteur d'acide sont les mêmes, la réaction d'hydrogénation peut être réalisée de façon à atteindre le niveau d'une conversion de réaction souhaitée en une période de temps plus courte.
Ce HCFC-123 est un composé qui est reconnu, en une quantité supérieure à 120 ppm, en tant que sous-produit dans la production de HFA par réaction d'hexachloroacétone et de fluorure d'hydrogène (immédiatement après la synthèse de HFA par fluoration d'hexachloroacétone, le composé est contenu dans le mélange réactionnel en une quantité de quelques milliers de ppm, et, comme indiqué ci-après, le composé est toujours contenu dedans en une quantité de 1000 ppm à 2000 ppm environ après une simple distillation) . En général, le matériau de départ acétone ne contient pas un tel composé ayant "deux atomes de carbone". Par conséquent, on considère que, dans des conditions sévères de chloration ou de fluoration, la liaison carbone-carbone va être coupée pour produire partiellement le "composé ayant deux atomes de carbone" (même quand la HFA est synthétisée par un procédé différent, le procédé va nécessairement comprendre une étape de chloration et une étape de fluoration, et on peut par conséquent supposer une formation du sous-produit HCFC-123).
Le HCFC-123 a un point d'ébullition de 28°C, qui diffère des points d'ébullition de la HFA et de la HFA trihydratée. Toutefois, lors d'une simple distillation de HFA trihydratée, le HCFC-123 ne peut pas être complètement éliminé de la HFA trihydratée (voir les exemples de référence présentés ci-après) . De plus, le HCFC-123 lui-même n'a pas un groupe fonctionnel actif réactif avec la HFA et le HFIP. Après obtention de HFIP suite à l'hydrogénation, le composé peut être suffisamment séparé et éliminé du HFIP par distillation. Par conséquent, jusqu'à présent, personne n'a tenté l'idée de séparer et d'éliminer à dessein le HCFC-123 dans une large mesure à partir d'un état de HFA ou de HFA trihydratée.
La cause et la raison pour lesquelles la présence de HCFC-123 en une quantité dépassant 120 ppm va prolonger le temps de réaction ne sont pas claires. Comme cela apparaît de façon évidente dans l'Exemple 1 présenté ci-après, le pic de "HCFC-123" disparaît à un stade relativement précoce après le début de l'hydrogénation. D'autre part, il est reconnu que le "phénomène de diminution de la vitesse de réaction" survient considérablement plus tard. A partir de cela, on peut bien prendre en considération la probabilité que le "HFC-123" lui-même n'interfère pas directement avec 1'hydrogénation.
En relation avec cela, dans le cas où le HCFC-123 est contenu dans la HFA et quand le HCFC-12 3 est hydrogéné, on peut considérer que du 1,1,1-trifluoro-2-chloroéthane (CF3CH2C1 ; qui peut ci-après être représenté par "HCFC-133a" dans cette description) va se former et que, lorsque celui-ci est encore hydrogéné, du 1,1,1-trifluoroéthane (CF3H3) va se former. Les deux réactions s'accompagnent de la production de chlorure d'hydrogène (HCl) sous-produit.
Il est possible que le chlorure d'hydrogène formé dans cette réaction agisse comme un poison pour le catalyseur, en réduisant l'activité du catalyseur métallique et par conséquent en induisant une "prolongation du temps de réaction". Toutefois, comme le montrent les exemples et les exemples comparatifs présentés ci-après, dans le cas où le HCFC-123 existe en une quantité dépassant 120 ppm, et quand la réaction démarre par une augmentation de la quantité de l'accepteur d'acide, la vitesse de réaction augmente généralement, mais le "phénomène de diminution de la vitesse de réaction au milieu de la réaction et après" ne disparaît pas. A partir de cela, on suppose qu'il pourrait y avoir de quelconques autres facteurs ne pouvant pas être clarifiés par l'explication mentionnée ci-dessus.
Le phénomène selon lequel "la diminution de la vitesse de réaction au milieu de la réaction et après" peut être empêchée par un "contrôle de la teneur en HCFC-123" a été reconnu en présence ou en l'absence d'un accepteur d'acide (voir les exemples et les exemples comparatifs présentés ci-après). A partir de cela, on considère que l'effet de "réduction du HCFC-123" dans la présente invention (prévention de la diminution de la vitesse de réaction au milieu de la réaction et après) va être différent et indépendant de l'effet "d'addition d'accepteur d'acide dans la réaction d'hydrogénation" (augmentation globale de la vitesse de réduction).
Avec cela, les présents inventeurs ont trouvé que
l'hydrogénation dans la présente invention peut être mise en œuvre de façon particulièrement favorable uniquement dans le cas où les deux exigences "d'addition d'un accepteur d'acide" et de "réduction de la teneur en HCFC-123 jusqu'à une quantité prédéterminée ou en dessous" sont satisfaites.
Quoi qu'il en soit, la "quantité de HCFC-123 au moment du démarrage de l'hydrogénation" est un indice important. Quand elle est contrôlée de façon à être de 12 0 ppm ou moins, la vitesse de réaction au milieu de et après la réaction d'hydrogénation peut être empêchée de diminuer, et ceci constitue des découvertes surprenantes et utiles. Sur la base de ces découvertes, les présents inventeurs ont réussi à produire du HFIP plus économiquement que jamais auparavant.
Conformément à la présente invention, il est devenu possible de synthétiser de 1'hexafluoroisopropanol en une période de temps plus courte. Par conséquent, en synthétisant du sévoflurane en utilisant 1'hexafluoroisopropanol produit dans la présente invention, on produit l'anesthésique par inhalation "sévoflurane" de façon considérablement plus avantageuse que jamais auparavant du point de vue d'une perspective globale. A ce propos, on peut dire que la supériorité de la présente invention est extrêmement importante.
De façon spécifique, la présente invention met à disposition un procédé pour produire de 1' hexafluoroisopropanol et du sévoflurane, comme indiqué dans les "Invention 1" à "Invention 13" qui suivent.
Les étapes (a) et (b) de l'Invention 1 correspondent respectivement aux étapes 3 et 4 mentionnées ci-après. L'étape (m) de l'Invention 12 correspond à l'étape 5 mentionnée ci-après. Les étapes (n) , (o) , (p)-(r), (s) et (t) de l'Invention 13 correspondent respectivement aux étapes 1, 2, 3a, 4a et 5 mentionnées ci-après.
[Invention 1]
Un procédé pour produire de 1'hexafluoroisopropanol, comprenant les étapes consistant à : (a) purifier un mélange contenant de 1'hexafluoroacétone et plus de 120 ppm de 1,1,1-trifluoro-2,2-dichloroéthane en tant qu'impureté, ce qui donne ainsi de 1'hexafluoroacétone purifiée contenant 120 ppm ou moins de 1,1,1-trifluoro-2,2-dichloroéthane ; et (b) mettre de l'hydrogène (H2) en contact avec 1'hexafluoroacétone purifiée en présence d'un catalyseur, en hydrogénant ainsi 1'hexafluoroacétone en hexafluoroisopropanol.
[Invention 2]
Le procédé de l'Invention 1, dans lequel l'étape (a) est mise en œuvre au moyen d'une distillation.
[Invention 3]
Le procédé de l'Invention 1 ou 2, dans lequel l'étape (a) comprend les étapes consistant à : (c) mettre de l'eau en contact avec le mélange contenant de 1 ' hexaf luoroacétone et plus de 12 0 ppm de 1,1,1-trifluoro-2,2-dichloroéthane en tant qu'impureté, en convertissant ainsi 1'hexafluoroacétone contenue dans le mélange en hexafluoroacétone trihydratée ; et (d) distiller le mélange obtenu à l'étape (c).
[Invention 4]
Le procédé de l'Invention 3, dans lequel l'étape (d) comprend les étapes consistant à : (e) introduire le mélange obtenu à l'étape (c) dans une colonne de distillation ; et (f) effectuer la distillation avec un nombre de plateaux théoriques de 2 à 50 et un rapport de reflux de 0,5 à 8,0.
[Invention 5]
Le procédé de l'une quelconque des Inventions 1 à 4, dans lequel l'étape (a) comprend l'étape consistant à : (g) effectuer une analyse quantitative de 1'hexafluoroacétone par chromatographie gazeuse durant la purification pour voir si la teneur en 1,1,1-trifluoro-2,2-dichloroéthane du mélange est de 120 ppm ou moins.
[Invention 6]
Le procédé de l'une quelconque des Inventions 1 à 5, dans lequel le catalyseur utilisé dans l'étape (b) est un premier catalyseur comprenant au moins un métal choisi dans l'ensemble constitué par le palladium, le platine, le ruthénium, le rhodium et le nickel, ou un deuxième catalyseur comprenant 1 ' au moins un métal supporté sur un support.
[Invention 7]
Le procédé de l'une quelconque des Inventions 1 à 5, dans lequel le catalyseur utilisé dans l'étape (b) est au moins l'un choisi dans l'ensemble constitué par un troisième catalyseur comprenant du palladium et du ruthénium qui sont supportés sur le même support, et un quatrième catalyseur comprenant un mélange d'un catalyseur contenant du palladium supporté sur un support et un catalyseur contenant du ruthénium supporté sur un support.
[Invention 8]
Le procédé de l'une quelconque des Inventions 1 à 7, dans lequel l'hydrogénation de l'étape (b) est effectuée en présence d'un accepteur d'acide dans un système réactionnel.
[Invention 9]
Le procédé de l'Invention 8, dans lequel un carbonate ou hydrogénocarbonate d'un métal alcalin et un hydroxyde d'un métal du Groupe 13 du tableau périodique sont utilisés conjointement en tant qu'accepteur d'acide dans l'étape (b) .
[Invention 10]
Le procédé de l'une quelconque des Inventions 1 à 9, dans lequel le mélange contenant de 1'hexafluoroacétone et plus de 120 ppm de 1,1,1-trifluoro-2,2-dichloroéthane en tant qu'impureté devant être purifié par l'étape (a) est préparé par un procédé comprenant les étapes consistant à : (h) chlorer de l'acétone avec du chlore (Cl2) , ce qui donne ainsi un mélange contenant de 1'hexachloroacétone ; et (i) fluorer 1'hexachloroacétone en mettant du fluorure d'hydrogène en contact avec le mélange obtenu à l'étape (h) , en préparant ainsi le mélange contenant de 1'hexafluoroacétone et plus de 120 ppm de 1,1,1-trifluoro-2-dichloroéthane en tant qu1impureté.
[Invention 11]
Le procédé de l'une quelconque des Inventions 1 à 10, dans lequel 1'hexafluoroisopropanol produit à l'étape (b) est séparé par un procédé comprenant les étapes consistant à : (j) séparer le catalyseur de l'étape (b) à partir d'un mélange réactionnel obtenu à l'étape (b), ce qui donne ainsi un composant liquide ; et (k) distiller le composant liquide, en séparant ainsi 1'hexafluoroisopropanol.
[Invention 12]
Un procédé pour produire de 11 éther hexafluoroisopropylique de fluorométhyle (sévoflurane), comprenant les étapes consistant à : (l) produire de 1 'hexafluoroisopropanol par le procédé de l'une quelconque des Inventions 1 à 11 ; et (m) faire réagir 1'hexafluoroisopropanol, du formaldéhyde et du fluorure d'hydrogène en présence d'un acide de Lewis et d'un acide de Broensted.
[Invention 13]
Un procédé pour produire de 1'éther hexafluoroisopropylique de fluorométhyle (sévoflurane), comprenant les étapes consistant à : (n) chlorer de l'acétone avec du chlore (Cl2) , ce qui donne ainsi un mélange contenant de 1'hexachloroacétone ; (o) fluorer 1'hexachloroacétone en mettant du fluorure d'hydrogène en contact avec le mélange obtenu à l'étape (n) , en préparant ainsi un mélange contenant de 1 ' hexaf luoroacétone et plus de 120 ppm de 1,1,1-trif luoro-2,2-dichloroéthane en tant qu'impureté ; (p) mettre de l'eau en contact avec le mélange préparé à l'étape (o), en convertissant ainsi 1'hexafluoroacétone contenue dans le mélange en hexafluoroacétone trihydratée ; (q) introduire le mélange obtenu à l'étape (p) dans une colonne de distillation ; (r) effectuer une distillation du mélange obtenu à l'étape (p) dans la colonne de distillation avec un nombre de plateaux théoriques de 2 à 50 et un rapport de reflux de 0,5 à 8,0 jusqu'à ce que la teneur en 1,1,1-trif luoro-2,2-dichloroéthane du mélange devienne de 120 ppm ou moins, ce qui donne ainsi de 1'hexafluoroacétone trihydratée purifiée contenant 120 ppm ou moins de 1,1,1-trifluoro-2,2-dichloroéthane ; (s) mettre de l'hydrogène (H2) en contact avec 1'hexafluoroacétone trihydratée purifiée en présence d'un accepteur d'acide et en présence d'au moins un catalyseur choisi dans l'ensemble constitué par un premier catalyseur comprenant du palladium et du ruthénium qui sont supportés sur le même support et un deuxième catalyseur comprenant un mélange d'un catalyseur contenant du palladium supporté sur un support et d'un catalyseur contenant du ruthénium supporté sur un support, en produisant ainsi de 1'hexafluoroisopropanol ; et (t) faire réagir 1'hexafluoroisopropanol obtenu à l'étape (s) avec du formaldéhyde et du fluorure d'hydrogène en présence d'un acide de Lewis ou d'un acide de Broensted, en produisant ainsi l'éther hexafluoroisopropylique de fluorométhyle (sévoflurane).
Effet avantageux de l'invention
Conformément à la présente invention, le procédé de production d'hexafluoroisopropanol utilisant de 1'hexafluoroacétone en tant que matériau de départ présente un effet de prévention de la diminution de la vitesse de réaction du milieu à la fin de la réaction d'hydrogénation. Par conséquent, 1'hexafluoroisopropanol peut être synthétisé en une période de temps plus courte. La présente invention présente donc comme autre effet que, lorsque du sévoflurane est synthétisé par utilisation de 1'hexafluoroisopropanol, le sévoflurane peut être produit de manière plus avantageuse.
Description détaillée
La présente invention est décrite en détail dans ce qui suit. A part les illustrations présentées ci-après, l'invention peut être convenablement changée et modifiée dans une plage ne s'écartant pas de l'effet et de l'esprit de l'invention. Toutes les publications citées dans cette description, par exemple des documents de la technique antérieure, et des demandes publiées de brevet, des brevets publiés et d'autres documents de brevet sont incorporés dans cette description à titre de référence.
Dans cette description, 1'hexafluoroacétone hydratée se réfère à un hydrate sans limitation du nombre de molécules d'eau ou une solution aqueuse de celle-ci, et englobe 1'hexafluoroacétone trihydratée. Dans cette description, 1'hexafluoroacétone trihydratée peut être représentée par "HFA*3W".
Comme divulgué dans des publications de la technique antérieure, 1'hexafluoroacétone peut elle-même être représentée par certaines espèces chimiques. Par exemple, dans une solution aqueuse de celle-ci, le composé existe sous la forme "hexafluoroacétone trihydratée". L'hexafluoroacétone a un point d'ébullition de -28°C (sous la pression atmosphérique) et existe sous forme de vapeur (gaz) dans les conditions ordinaires de température et de pression. Pour faciliter la manipulation, on utilise ou stocke de 1'hexafluoroacétone trihydratée obtenue sous la forme d'une composition ayant un point d'ébullition constant, de 106 °C à 108°C, en tant que matériau de départ dans de nombreuses réactions. Dans la présente invention, l'expression "hexafluoroacétone" est utilisée de façon à englober 1'hexafluoroacétone hydratée.
Afin de décrire la présente invention plus clairement, on résume ci-dessous les étapes concernant la présente invention.
Dans ce qui précède, l'étape 3 et l'étape 4 sont des étapes indispensables pour l'Invention 1 à l'Invention 13 de la présente invention. Conformément à la présente invention, l'étape 5, ou les étapes 1 et 2 peuvent être ajoutées à celles-ci. Pour l'étape 3, un mode de réalisation particulièrement préféré peut être représenté par "l'étape 3a". Pour l'étape 4, un mode de réalisation particulièrement préféré peut être représenté par "l'étape 4a". La description qui suit englobe celles-ci.
[Etape 1] L'étape 1 est une étape de chloration d'acétone avec du chlore (Cl2) pour donner un mélange contenant de 1'hexachloroacétone.
Cette étape, et l'étape 2 qui suit, sont des étapes conventionnelles, mais sont importantes pour la compréhension de la présente invention, et elles sont décrites ci-dessous.
Cette étape est mise en œuvre par mise en contact de chlore (chlore gazeux) avec de l'acétone. La chloration dans cette étape se déroule de préférence en présence d'un catalyseur. En tant que catalyseur, on peut en utiliser un connu sous le nom de catalyseur de chloration. Concrètement, il est possible d'utiliser un amorceur radicalaire, y compris des composés azoïques tels que 1'azobisisobutyronitrile, 1'azobisvaléronitrile, etc., et des peroxydes tels que le peroxyde de benzoyle, le peroxyde de dodécanoyle, le peroxyde de dilauroyle, le peroxypivalate de t-butyle, etc., et un composé du phosphore tel que le phosphore rouge, le pentachlorure de phosphore, le trichlorure de phosphore, la triphénylphosphine, le phosphite de triphényle, etc., un composé aromatique hétérocyclique tel que la pyridine, la quinoline, etc., et la triéthylamine, etc. De plus, la chloration se déroule par l'intermédiaire d'une photoirradiation. Parmi ces catalyseurs, on préfère en particulier un catalyseur de type quinoline.
La quantité du catalyseur peut être d'environ 0,001 à 0,5 équivalent par rapport au matériau de départ acétone, mais elle peut être convenablement contrôlée par l'homme du métier.
Au fur et à mesure de la progression de la chloration, des chloroacétones ayant un à cinq atomes de chlore, qui sont des acétones partiellement chlorées (monochloroacétone, dichloroacétone, etc., qui peuvent être désignées par "composés chlorés d'ordre réduit" dans cette description) sont progressivement produites. Il est souhaitable que la réaction se déroule avec l'emploi de la pression réactionnelle, de la température réactionnelle et des autres conditions susmentionnées jusqu'à ce que tous les atomes d'hydrogène de l'acétone soient remplacés par des atomes de chlore, et par utilisation d'un moyen d'analyse de chromatographie gazeuse ou analogue pour vérifier la progression de la conversion de l'acétone et le degré de chloration durant la réaction. Le "degré de chloration", tel qu'on s'y réfère ici, indique une valeur moyenne des atomes de chlore introduits par molécule d'acétone, telle que calculée à partir de la composition du mélange réactionnel à un certain moment.
De façon spécifique, pour une molécule d'acétone, le nombre molaire théorique nécessaire de chlore (Cl2) pour remplacer tous les atomes d'hydrogène de l'acétone par des atomes de chlore (c'est-à-dire pour convertir l'acétone en hexachloroacétone) est de "6". Par conséquent, par poursuite de la chloration cependant que la température est maintenue de façon à être située dans la plage allant d'environ 20°C à 260°C et cependant que le degré de chloration est surveillé par chromatographie gazeuse, des composés chlorés d'ordre réduit peuvent être progressivement chlorés pour produire de 1'hexachloroacétone avec une sélectivité élevée.
Dans cette étape, le chlore en excès est évacué du système réactionnel à l'état n'ayant pas réagi, et par conséquent peut être récupéré pour être réutilisé.
En général, la pression réactionnelle est de préférence située dans la plage allant de 0,05 MPa à 5,0 MPa (pression absolue - la même chose s'applique ci-après dans cette description). Une plage allant de la pression normale (0,1 MPa) à une légère pressurisation de 0,3 MPa environ est simple et préférée. La présente invention n'exclut pas une réaction sous une pression dépassant 5,0 MPa, mais des conditions de pression trop excessive vont imposer une charge à l'équipement. On préfère par conséquent la plage de pression susmentionnée.
La température réactionnelle est de préférence située dans la plage allant de 20°C à 260°C. Elle est de préférence contrôlée cependant que le degré de chloration est surveillé par chromatographie gazeuse. Quand la température réactionnelle est inférieure à 20°C, elle va avoir une certaine influence sur la vitesse de réaction en augmentant la proportion de composés chlorés d'ordre réduit, et le temps nécessaire à la conversion en hexachloroacétone est prolongé. En résultat, la productivité peut diminuer. D'autre part, à une température supérieure à 260°C, 1'hexachloroacétone va s'évaporer puisque son point d'ébullition sous la pression normale / à la température ambiante est de 204°C. Ceci devrait par conséquent augmenter la charge pour son évacuation hors du système. Dans ce cas, un équipement pour empêcher l'évaporation va être nécessaire, ce qui est industriellement et économiquement désavantageux, et l'emploi d'une telle température élevée ne va apporter aucun avantage.
En ce qui concerne le mode d'introduction pour la chloration, on peut employer sans limiter n'importe quel procédé en mode continu ou en mode discontinu.
Il est seulement nécessaire que le réacteur soit fait en un matériau résistant à la chaleur et résistant à la corrosion par le chlore, le chlorure d'hydrogène, etc. Il est possible d'utiliser des réacteurs suffisamment durables pour la réaction sous la pression normale ou sous une pression plus élevée, tels que des récipients métalliques faits en acier inoxydable, Hastelloy™, Monel™, nickel, platine ou analogue, et ceux doublés avec une résine de tétrafluoroéthylène, une résine de chlorotrifluoroéthylène, une résine de fluorure de vinylidène, une résine de PFA, une résine de polypropylène, une résine de polyéthylène, du verre, et analogue.
Le mélange réactionnel contenant de 1'hexachloroacétone qui est obtenu dans cette étape peut contenir des chloroacétones ayant un à cinq atomes de chlore, du chlorure d'hydrogène, du chlore, et autres, en plus de 1'hexachloroacétone. Par conséquent, pour obtenir de 1'hexachloroacétone ayant une pureté élevée, on emploie de préférence un moyen de purification par distillation ou analogue. Avant la distillation, de préférence, on sépare au préalable le chlore et le chlorure d'hydrogène pour réduire la charge telle qu'une corrosion ou analogue pour tout le dispositif.
Conformément à ce procédé, on peut obtenir une hexachloroacétone de haute pureté, que l'on peut utiliser en tant que matériau de départ dans l'étape de fluoration subséquente. Les chloroacétones ayant un à cinq atomes de chlore, qui ont été séparées et récupérées en tant que fraction initiale dans la distillation, peuvent être de nouveau réutilisées en tant que matériaux de départ pour la chloration.
Le dispositif de distillation n'est pas particulièrement limité du moment qu'il est fait en un matériau résistant au chlore et au chlorure d'hydrogène.
[Etape 2]
On décrit ensuite l'étape 2. L'étape 2 est une étape de fluoration du mélange contenant 1'hexachloroacétone produite dans l'étape 1, avec du fluorure d'hydrogène pour produire un mélange contenant de 1 'hexafluoroacétone et du 1,1,1-trifluoro-2,2-dichloroéthane (HCFC-123) à raison de plus de 120 ppm.
La fluoration comprend deux modes d'un procédé en phase vapeur et d'un procédé en phase liquide. Comme décrit ci-dessous, la présente réaction se déroule favorablement à une température relativement élevée. Il est par conséquent préférable d'utiliser un procédé en phase vapeur qui est facile à mettre en œuvre à une température élevée.
De préférence, l'étape 2 se déroule en présence de ce que l'on appelle un "catalyseur de fluoration". Le catalyseur de fluoration à utiliser dans cette étape est un oxyde, fluorure, chlorure, fluorochlorure, oxyfluorure, oxychlorure ou oxyfluorochlorure d'un métal. Concrètement, le métal est au moins l'un choisi dans l'ensemble constitué par le chrome, le titane, l'aluminium, le manganèse, le nickel, le cobalt et le zirconium. Le fluorure d'aluminium, l'oxyde d'aluminium, le chlorure de chrome secondaire et analogue sont des catalyseurs de fluoration particulièrement préférés. Il est aussi possible d'utiliser une combinaison de ceux-ci.
La quantité du catalyseur est d'environ 0,001 à 0,5 mole environ pour 1 mole d'hexachloroacétone, et peut être convenablement contrôlée par l'homme du métier.
La température réactionnelle lors de la fluoration est de 250 à 450°C, de préférence de 260 à 400°C, mieux encore de 260 à 350°C. Quand la température est inférieure à 250°C, la vitesse de réaction d'hexachloroacétone peut diminuer. Quand elle dépasse 450°C, les produits fluorés en excès peuvent augmenter, et une charge peut être placée sur l'équipement. Par conséquent, ces deux conditions ne sont pas préférables.
En tant que réacteur à utiliser dans cette étape, il est préférable d'employer un réacteur suffisant pour une réaction sous la pression normale ou sous une pression plus élevée, tel qu'un récipient métallique fait en acier inoxydable, Monel™, Hastelloy™, nickel ou analogue, ou doublé avec une résine de tétrafluoroéthylène, une résine de chlorotrifluoroéthylène, une résine de fluorure de vinylidène, une résine de PFA, une résine de polypropylène ou une résine de polyéthylène.
Dans cette étape, le rapport molaire du fluorure d'hydrogène à 1'hexachloroacétone est, du point de vue stoechiométrique, de "6", mais pour une production efficace d'hexafluoroacétone avec une conversion élevée et un rendement élevé, il est souhaitable d'utiliser le fluorure d'hydrogène en une quantité supérieure à la quantité stoechiométrique. Par conséquent, la réaction se déroule en utilisant généralement 8 moles ou plus, de préférence 10 moles ou plus, mieux encore 12 moles ou plus de fluorure d'hydrogène pour 1 mole d ' hexachloroacétone. Il n'y a pas de limite supérieure à la quantité de fluorure d'hydrogène. Même s'il est utilisé en une quantité de 50 moles ou plus, le taux de fluoration ne peut généralement pas augmenter plus. En outre, le travail pour récupérer le fluorure d'hydrogène n'ayant pas réagi va augmenter. Par conséquent, il n'est pas avantageux d'utiliser trop de fluorure d'hydrogène. Après la réaction, le fluorure d'hydrogène restant sans avoir réagi est séparé de la phase organique et peut être recyclé dans le système réactionnel.
La pression réactionnelle dans cette étape est généralement de 0,05 à 10 MPa, et est mieux encore de 0,08 à 1 MPa, c'est-à-dire proche de la pression normale.
Dans le cas où l'étape 2 est mise en œuvre par une réaction en phase vapeur, le temps de contact dans la réaction est généralement de 1 à 3 00 secondes, de préférence de 10 à 60 secondes. Toutefois, le temps de contact optimal peut varier en fonction de la quantité de fluorure d'hydrogène et des conditions réactionnelles telles que la température de la réaction, la quantité de catalyseur, la pression de la réaction, etc. Par conséquent, il peut être convenablement contrôlé par l'homme du métier.
Egalement lors de l'étape de fluoration, tout comme lors de l'étape de chloration susmentionnée, 1'hexachloroacétone est progressivement convertie en hexafluoroacétone. Il est par conséquent souhaitable que la réaction se déroule avec surveillance de la conversion de 1'hexachloroacétone et de la progression de la fluoration, utilisant un moyen ' analytique de chromatographie gazeuse, etc.
Comme décrit ci-dessus, le mélange réactionnel obtenu dans l'étape 2 contient le sous-produit HCFC-123 en une quantité dépassant 120 ppm (typiquement plusieurs milliers de ppm), en plus du produit visé HFA. Même après une simple distillation du mélange, le composé peut toujours rester dans la HFA en une quantité de 1000 ppm à 2000 ppm.
[Etape 3]
On décrit ensuite l'étape 3. L'étape 3 est une étape pour obtenir une "hexafluoroacétone purifiée" par purification du "mélange contenant de 1'hexafluoroacétone et du 1,1,l-trifluoro-2,2-dichloroéthane en une quantité supérieure à 120 ppm", produit dans l'étape 2, en réduisant ainsi la teneur en 1,1,1-trifluoro-2,2-dichloroéthane du mélange à au plus 120 ppm. Les moyens pour la purification ne sont pas particulièrement limités, mais on préfère en particulier une distillation (distillation de précision). L'hexafluoroacétone produite par le procédé de l'étape 2 contient généralement du fluorure d'hydrogène et du chlorure d'hydrogène restant dans celle-ci. Même la HFA après une distillation simple peut toujours contenir du HCFC-123, qui est un problème dans la présente invention, généralement en une quantité de 1000 ppm à 2000 ppm, formant par conséquent un mélange de ceux-ci. L'étape 3 est une étape pour réduire la quantité du HCFC-123 à 120 ppm ou moins. Après cette étape 3, le phénomène de "diminution de la vitesse réactionnelle au milieu de la réaction et après" dans l'étape 4 suivante (étape d'hydrogénation) peut être remarquablement empêché. A titre de mode de réalisation concret de cette étape 3, l'opération de distillation (distillation de précision) se déroule de préférence après que 1'hexafluoroacétone a été absorbée par de l'eau pour être convertie en un hydrate de celle-ci (HFA trihydratée ayant un point d'ébullition de 106°C), qui est simple et facile à manipuler.
Lors de la production d'un hydrate d'hexafluoroacétone, les conditions réactionnelles ne sont pas particulièrement limitées. L'hexafluoroacétone sous forme gazeuse peut être mélangée dans de l'eau (de l'eau avec de la glace) contenue dans un réacteur de façon à être absorbée par l'eau. Il est préférable de convertir 1'hexafluoroacétone en "hexafluoroacétone trihydratée", qui est facile à manipuler. Pour cette conversion, il est souhaitable que la HFA et l'eau soient mélangées ensemble de façon que l'eau puisse être présente à raison de 3 moles ou plus pour 1 mole de HFA (le rapport molaire de l'eau à la HFA peut être par exemple de 3,0/1 à 20/1) .
Quand plus de 3 moles d'eau sont mélangées avec 1 mole d'hexafluoroacétone, on obtient un mélange "d'hexafluoroacétone trihydratée (point d'ébullition 106°C)" et "d'eau (point d'ébullition 100°C)". Même quand un excès d'eau est ajouté dans cette opération, il peut être éliminé dans "l'opération de distillation" subséquente. Même quand il reste un excès d'eau, il ne va avoir aucune influence sur la "réaction d'hydrogénation" dans l'étape 4. D'autre part, quand la quantité d'eau est inférieure à 3 moles pour 1 mole de HFA, on va obtenir un mélange de plusieurs espèces chimiques, "HFA anhydre", "HFA monohydratée" et "HFA trihydratée", ayant des points d'ébullition différents. Un tel cas est défavorable, puisque l'étape suivante va être difficile à gérer.
On décrit ensuite une "distillation (distillation de précision)" particulièrement avantageuse pour les "moyens de purification pour réduire le HCFC-123 à 120 ppm ou moins" dans l'étape 3, en se référant à un exemple de distillation de la "HFA trihydratée" susmentionnée.
Cette "distillation" est une opération consistant à introduire de 1'hexafluoroacétone trihydratée dans une colonne de distillation et à effectuer une distillation fractionnée, de préférence avec le nombre de plaques théoriques et le rapport de reflux qui seront décrits ci-dessous (dans la présente description de la "distillation fractionnée", on peut se référer à une "distillation" ou une "distillation de précision” à des fins de commodité) . Avec cette distillation, la quantité de HCFC-123 peut être efficacement réduite pour donner de la "HFA trihydratée dans laquelle le HCFC-123 ne dépasse pas 120 ppm (une HFA trihydratée purifiée)".
Conformément à cette étape de distillation, le HCFC-123, qui est un problème dans la présente invention, peut être éliminé sous la forme d'une fraction à partir de la HFA trihydratée, conjointement avec "l'eau existant en excès" dont le point d'ébullition est inférieur à celui de la "HFA trihydratée". Toutefois, comme décrit ci-dessus, il n'est pas facile de séparer et d'éliminer complètement le HCFC-123 dans la HFA trihydratée. Quand on tente une élimination trop complète, une charge de distillation quelque peu excessive peut être imposée au système. Comme également décrit ci-dessus, dans la mesure où le HCFC-123 peut être réduit à 120 ppm ou moins, l'effet avantageux de la présente invention (c'est-à-dire une "prévention de la réduction de la vitesse de réaction au milieu de la réaction et après" dans l'étape d'hydrogénation de l'étape 4) peut être suffisamment obtenu. Quand la quantité de HCFC-123 est de 110 ppm ou moins, l'effet peut être plus prononcé. On préfère davantage qu'elle soit de 60 ppm ou moins. Quand elle est de 40 ppm ou moins, on peut obtenir un effet encore plus favorable. Au contraire, même quand la quantité de HCFC-123 peut être trop réduite, on ne peut pas obtenir de quelconque effet supplémentaire. Par conséquent, il est généralement inutile de réduire le "HCFC-123" par exemple à 3 ppm ou moins, en particulier à 1 ppm ou moins.
Conformément à ce qui précède, pour la "purification" dans l'étape 3, un mode d'arrêt de l'opération de purification au moment où la teneur en HCFC-123, préalablement ciblée à une valeur située dans la plage allant par exemple de 5 ppm à 110 ppm, a atteint le niveau visé, peut constituer l'un des modes de réalisation les plus raisonnables et préférés. Le niveau visé peut être situé dans la plage allant de 10 à 60 ppm, ou dans la plage allant de 5 à 40 ppm. En considération de la performance de l'opération de purification (en particulier une distillation), l'homme du métier peut convenablement établir le niveau visé.
Le nombre de plateaux de la colonne de distillation peut varier en fonction de la quantité visée de HCFC-123. Il peut être par exemple de 2 ou plus et de 50 ou moins. Par-dessus tout, ce nombre est de préférence de 3 ou plus et de 3 0 ou moins, mieux encore de 5 ou plus et de 2 0 ou moins.
La charge devant garnir la colonne de distillation peut être l'un quelconque parmi un garnissage régulier et un garnissage irrégulier. Le garnissage régulier peut être n'importe quel garnissage ordinaire, y compris par exemple un garnissage Sulzer, Mellapak, Techno-Pack, Flexi-Pack, etc. Le garnissage irrégulier peut aussi être n'importe quel garnissage ordinaire, y compris par exemple Heli-Pack, un anneau Raschig, un garnissage Dixon, etc.
Le rapport de reflux peut être de 5,0 à 8,0, de préférence de 5,0 à 7,0, mieux encore de 0,5 à 6,0.
Dans le cas où on utilise de la TFA trihydratée en tant qu'hexafluoroacétone, ce composant devient un composant de queue. Il est par conséquent préférable que la purification soit effectuée par distillation ou analogue cependant que la quantité de HCFC-123 se trouvant dans le composant de queue est surveillée au moyen d'une analyse quantitative par chromatographie gazeuse, et que l'opération de purification soit poursuivie jusqu'à ce qu'il puisse être confirmé que la teneur en HCFC-123 a été réduite à un niveau préalablement visé de 120 ppm ou moins.
En ce qui concerne le type de la colonne lors de la mise en œuvre d'une analyse quantitative par chromatographie gazeuse, il est recommandé d'utiliser une "colonne garnie", préparée par introduction d'un solide adsorbant tel que le gel de silice, le charbon activé, une zéolite ou analogue dans une colonne en tant que charge de colonne, ou préparée par introduction d'une phase solide (silice synthétique ou analogue imprégnée d'un liquide non volatil) dans une colonne. En variante, il est recommandé d'utiliser une "colonne capillaire" préparée par application d'une phase solide d'un adsorbant ou analogue à la surface périphérique intérieure d'un capillaire creux en silice fondue ou analogue selon un mode de revêtement ou de liaison chimique.
Dans le cas où une colonne garnie est utilisée dans cette étape, on utilise de préférence du gel de silice, du charbon activé ou de la zéolite en tant que charge de colonne. Dans le cas où on utilise une colonne capillaire, on utilise de préférence une phase solide non polaire de polydiméthylsiloxane ou analogue, ou une phase solide fortement polaire de polyéthylèneglycol ou analogue.
La teneur en HCFC-123 peut être calculée à partir de la "valeur de surface de pic" devant être déterminée au moyen d'une analyse quantitative par chromatographie sur colonne. Par exemple, le composant est analysé au moyen d'un dispositif de chromatographie gazeuse équipé d'un détecteur à ionisation de flamme (FID), et le rapport (%) de la surface de pic du HCFC-123 sur le total (100 %) de toute la surface de pic représente la teneur en le composé.
Dans une analyse quantitative par chromatographie gazeuse, on peut utiliser une vapeur ordinaire (azote, argon, hydrogène, hélium, etc.) en tant que phase mobile. La température de la colonne, la pression du gaz de la phase mobile, le débit de la phase mobile, la longueur de la colonne, et autres, ne sont pas particulièrement limités, et peuvent être convenablement contrôlés par l'homme du métier.
La description concernant l'étape 3 présentée ci-dessus indique un procédé de distillation de précision après conversion (traitement d'hydratation) de HFA en "HFA trihydratée", qui est la plus facile à manipuler. Cependant, il ne faut pas exclure de la portée de la présente invention un mode de réalisation dans lequel une HFA anhydre telle quelle, sans traitement d'hydratation, est soumise à l'élimination de HCFC-123. Toutefois, dans ce cas, il convient d'apporter une attention particulière au fait que la HFA anhydre a un point d'ébullition (-28°C) inférieur à celui (28°C) du HCFC-123. En d'autres termes, dans le cas où l'on effectue une séparation entre la HFA anhydre et le HCFC-123 par distillation, la fraction distillée est le produit visé (HFA anhydre), et le HCFC-123 est concentré en queue de colonne. Si on souhaite séparer l'un de l'autre de tels composés à bas point d'ébullition par l'intermédiaire d'une distillation, il est nécessaire d'effectuer une opération spéciale, telle qu'une distillation dans des conditions pressurisées, ou une distillation dans des conditions de température basse contrôlée. En d'autres termes, on ne peut pas dire que le mode de réalisation de mise en œuvre de l'étape 3 utilisant de la HFA anhydre est le mode de réalisation le plus convenable de la présente invention, puisqu'il impose une lourde charge sur l'opération et l'équipement.
Dans la présente invention, le mode de réalisation tout spécialement préféré de l'étape 3 est appelé étape 3a. L'étape 3a est la suivante.
[Etape 3a] L'étape 3a est une étape dans laquelle le mélange obtenu à l'étape 2 est mis en contact avec de l'eau pour convertir 1'hexafluoroacétone contenue dans le mélange en hexafluoroacétone trihydratée, et ensuite le mélange est introduit dans une colonne de distillation et y est distillé avec un nombre d'étages théoriques de 2 ou plus et de 50 ou moins et avec un rapport de reflux de 0,5 à 8,0, et la distillation est poursuivie jusqu'à ce qu'il puisse être confirmé que la teneur en 1,1,1-trifluoro-2,2 -dichloroéthane contenu dans le mélange ne dépasse pas 120 ppm par chromatographie gazeuse, ce qui donne ainsi une hexafluoroacétone trihydratée purifiée dans laquelle la teneur en 1,1,1-trifluoro-2,2-dichloroéthane est de 120 ppm ou moins.
[Etape 4]
On décrit maintenant l'étape 4. L'étape 4 est une étape de synthèse d'hexafluoroisopropanol par hydrogénation de 1'hexafluoroacétone purifiée obtenue à l'étape 3, par contact avec de l'hydrogène (H2) en présence d'un catalyseur.
Lors de l'hydrogénation de l'étape 4, on peut appliquer directement tels quels un procédé et des conditions opératoires connus habituels pour mettre en œuvre la réaction. Une caractéristique unique dans cette étape est que le HCFC-123 est contenu dans le matériau de départ HFA seulement en une quantité de 120 ppm ou moins. Toutefois, avec cela, la diminution de la vitesse réactionnelle du milieu à la fin de la réaction peut être significativement empêchée même si les autres conditions sont entièrement les mêmes. Par conséquent, en particulier dans le cas où la réaction est poursuivie jusqu'à une conversion élevée de HFA, la présente invention peut offrir l'effet avantageux selon lequel le temps de réaction nécessaire peut être fortement réduit.
Dans cette étape, il est préférable que la réaction se déroule en phase liquide en utilisant de 1'hexafluoroacétone trihydratée en tant que matière première, parce que la réaction peut se dérouler doucement et l'activité du catalyseur peut être maintenue élevée. L'étape 3 ci-dessus a été décrite sur la supposition que la HFA peut aussi être de la "HFA anhydre" . Toutefois, dans l'étape 4, si la "HFA purifiée" est de la HFA anhydre, il est souhaitable que l'anhydride soit converti en le trihydrate par le procédé décrit à 1'étape 3, et ensuite que l'hydrate résultant soit hydrogéné dans l'étape 4.
Dans la description qui suit, "1'hexafluoroacétone purifiée" devant être utilisée en tant que matériau de départ est de la "HFA trihydratée", et elle réagit selon un mode de réaction en phase liquide.
Dans cette étape, en tant que catalyseur, on peut utiliser divers catalyseurs appelés "catalyseurs d'hydrogénation". Concrètement, "un catalyseur supporté (également appelé catalyseur hétérogène ou catalyseur en phase solide)", dans lequel au moins un métal choisi dans l'ensemble constitué par le palladium (Pd), le platine (Pt) , le ruthénium (Ru) , le rhodium (Rh) et le nickel est supporté sur un support, est particulièrement préféré puisqu'il a une activité de catalyseur élevée. On peut aussi utiliser ce que l'on appelle un "catalyseur homogène", dans lequel ce composant métallique est dissous ou dispersé dans un état de suspension en phase liquide, mais on préfère davantage utiliser un "catalyseur supporté". Le "catalyseur supporté", lorsqu'il est utilisé, apporte comme autre avantage que le catalyseur (solide) peut être facilement séparé du mélange réactionnel (liquide) après la réaction pour être réutilisé.
En tant que métal, on préfère en particulier le palladium et le ruthénium parce que leur activité est élevée. Les formes chimiques du métal comprennent les métaux de valence zéro ou leurs oxydes, hydroxydes, chlorures et autres, et on peut aussi utiliser des complexes contenant ces métaux. L'indice d'oxydation du métal n'est pas limité.
En tant que support, on préfère le charbon activé et l'alumine parce qu'ils sont faciles à manipuler et aisément disponibles.
La quantité supportée est de 0,0001 à 30 % en masse, de préférence de 0,01 à 20 % en masse, mieux encore de 0,1 à 10 % en masse, en termes de métal supporté par rapport à la masse du catalyseur. Concrètement, à titre de catalyseur particulièrement préféré, on cite un catalyseur au charbon activé palladié dans lequel la quantité supportée est de 0,1 à 5 % en masse environ, ou un catalyseur au charbon activé ruthénié à 0,1 à 5 % en masse.
La granulométrie du catalyseur n'est pas particulièrement limitée. On préfère une forme adaptée pour la mise en suspension du catalyseur. On préfère utiliser un catalyseur en poudre fine qui facilite une homogénéisation de la distribution du catalyseur dans le système et amplifie le contact entre les réactifs et le catalyseur. On préfère les particules fines également à des fins de récupération et de réutilisation du catalyseur après la réaction, et de séparation du catalyseur d'avec le produit. Pour préparer le catalyseur, on peut employer un procédé connu. On peut utiliser directement un catalyseur disponible dans le commerce tel quel, ou après un traitement de séchage ou d'activation (par exemple un traitement consistant à mettre du H2 gazeux en contact avec le catalyseur préparé, à une température de 25 à 200°C).
La quantité du catalyseur n'est pas particulièrement limitée. En général, la quantité du catalyseur (quantité totale du composant métallique et du support ou, quand plusieurs catalyseurs sont utilisés, la quantité totale de ceux-ci) est de 0,00001 à 0,1 partie en masse, de préférence de 0,0005 à 0,03 partie en masse, mieux encore de 0,001 à 0,01 partie en masse, pour 1 partie en masse de HFA anhydre.
Dans cette étape, la quantité (% en moles par rapport à 1'hexafluoroacétone) du composant métallique actif tel que Pd, Ru ou analogue est un facteur plus important. Toutefois, dans cette réaction d'hydrogénation, il se produit difficilement une désactivation complète du catalyseur. Par conséquent, la quantité du composant métallique actif n'est pas particulièrement limitée. La quantité peut être déterminée par l'homme du métier en considération du temps de réaction souhaité. Par exemple, la quantité du métal par rapport à 1'hexafluoroacétone (quand plusieurs espèces de métaux sont utilisées, leur total) peut être établie dans la plage allant de 0,0001 % en moles à 50 % en moles, mieux encore de 0,001 % en moles à 1 % en moles, plus particulièrement de 0,002 % en moles à 0,5 % en moles.
Comme décrit ci-dessus, afin que la réaction d'hydrogénation se déroule sans produire un sous-produit perhydrogéné TFA, il est souhaitable d'utiliser un catalyseur contenant à la fois du palladium et du ruthénium en tant qu'ingrédients actifs. Concrètement, il est souhaitable que l'hydrogénation dans l'étape 4 se déroule en présence d'au moins un type de catalyseur choisi dans l'ensemble constitué par "un catalyseur dans lequel tant du palladium que du ruthénium sont supportés sur le même support" et "un catalyseur préparé par mélange ensemble d'un catalyseur contenant du palladium supporté sur un support et d'un catalyseur contenant du ruthénium supporté sur un support". Par exemple, dans un mode de réalisation particulièrement préféré, on utilise un mélange d'un catalyseur supporté de type Pd/alumine (ou éventuellement d'un catalyseur supporté de type Pd/charbon activé) et de catalyseur supporté de type Ru/alumine (ou éventuellement d'un catalyseur de type Ru/charbon activé) de telle sorte que les quantités de Pd et Ru soient ajustées à 0,001 % en moles à 0,25 % en moles par rapport à la HFA" (voir les exemples qui seront présentés ci-après).
Toutefois, "l'optimisation du type de catalyseur" et "l'optimisation de la quantité de catalyseur", ainsi que la "quantité de HCFC-123" sont très différentes et indépendantes des autres. Même quand le type et la quantité de catalyseur sont optimisés, il peut survenir une différence significative de la "vitesse de réaction du milieu à la fin de la réaction" entre le cas où la quantité de HCFC-123 au début de l'hydrogénation est supérieure à 12 0 ppm" et le cas où la quantité n'est pas supérieure à 120 ppm (ceci sera illustré par les exemples et les exemples comparatifs qui seront présentés ci-après).
Dans cette étape, on préfère ajouter au préalable une petite quantité "d'un accepteur d'acide (substance basique)" au système réactionnel et ensuite démarrer la réaction, puisque la vitesse de réaction peut augmenter significativement. On considère qu'avec la progression de l'hydrogénation de la HFA, les composants acides tels que le chlorure d'hydrogène, le fluorure d'hydrogène et analogues (ceux-ci pouvant être des poisons pour le catalyseur) augmentent dans le liquide réactionnel, mais l'accepteur d'acide peut rapidement les neutraliser, et par conséquent il va difficilement se produire une désactivation du catalyseur et la vitesse de réaction peut ainsi être augmentée.
Les accepteurs d'acide capables de réduire efficacement les ions chlorure comprennent les carbonates ou hydrogénocarbonates de métal alcalin, les hydroxydes de métal alcalin ou de métal alcalino-terreux, etc. Parmi ceux-ci, on préfère les carbonates ou hydrogénocarbonates de métal alcalin.
Pour réduire les ions fluorure, on peut citer les hydroxydes, carbonates, hydrogénocarbonates et analogues d'un métal appartenant au Groupe 13 du Tableau Périodique.
Des exemples spécifiques des carbonates et hydrogénocarbonates de métal alcalin comprennent le carbonate de sodium, le carbonate de potassium, le carbonate de lithium, 1'hydrogénocarbonate de sodium, 1'hydrogénocarbonate de potassium, 1'hydrogénocarbonate de lithium, etc. Des exemples spécifiques des hydroxydes de métal alcalin ou de métal alcalino-terreux comprennent 1'hydroxyde de sodium, 1'hydroxyde de potassium, 1'hydroxyde de lithium, 1'hydroxyde de calcium, 1'hydroxyde de magnésium, etc. Parmi ceux-ci, on préfère le carbonate de sodium, le carbonate de potassium, 1'hydrogénocarbonate de sodium et 1'hydrogénocarbonate de potassium. On préfère en particulier 1'hydrogénocarbonate de sodium. D'autre part, des exemples spécifiques d'hydroxydes, carbonates et hydrogénocarbonates d'un métal appartenant au Groupe 13 du Tableau Périodique comprennent 1'hydroxyde d'aluminium, 1'hydroxyde de gallium, 1'hydroxyde d'indium, le carbonate d'aluminium, 1'hydrogénocarbonate d'aluminium, le carbonate de gallium, 1'hydrogénocarbonate de gallium, etc.
En tant que procédé pour réduire efficacement les ions fluorure, il est aussi efficace d'utiliser un hydroxyde métallique complexe tel que l'aluminate de magnésium ou analogue (par exemple représenté par la formule chimique "MgxAly (OH) 2·Χ·ηΗ2Ο" (dans laquelle X est une source d'anion, n est un entier positif, et chacun de x, y et z représente le nombre d'ions)). Par exemple, "Halogen Killer (marque déposée ; fabriqué par Horyu Co., Ltd.) est disponible dans le commerce, et son utilisation est simple.
Dans cette étape, dans un mode de réalisation particulièrement préféré, on utilise, en tant qu'accepteur d'acide, un "carbonate ou hydrogénocarbonate de métal alcalin" et un "hydroxyde d'un métal appartenant au Groupe 13 du Tableau Périodique" en combinaison.
La quantité de ces accepteurs d'acide à ajouter n'est pas particulièrement limitée. En surveillant la progression de la réaction, ou en fonction de la quantité de HCFC-123 se trouvant dans le matériau de départ hexafluoroacétone, l'homme du métier peut convenablement contrôler la quantité de l'accepteur d'acide. La quantité est de préférence située dans la plage allant de 0,005 mole à 0,1 mole pour 1 mole d'hexafluoroacétone. On peut les utiliser seuls ou en combinaison (dans le cas où on utilise plusieurs types d'accepteurs d'acide, la "quantité d'addition" susmentionnée représente la quantité totale de tous les accepteurs d'acide).
De préférence, l'accepteur d'acide est ajouté peu à peu sous agitation au liquide d'hexafluoroacétone trihydratée pour que la réaction se déroule uniformément et pour empêcher une augmentation de température du fait de la génération de chaleur.
Comme mentionné ci-dessus, l'effet d'augmentation de la vitesse de réaction par "la présence d'un accepteur d'acide" et "l'effet de prévention d'une diminution de la vitesse de réaction du milieu à la fin de la réaction" du fait d'une "diminution du HCFC-123" qui ont été trouvés par les présents inventeurs sont très différents et indépendants l'un de l'autre. Un seul des deux peut être efficace pour augmenter la vitesse de réaction. Toutefois, on préfère davantage une combinaison des deux puisqu'elle est capable d'augmenter encore la vitesse de réaction (voir les exemples et les exemples comparatifs qui vont être présentés ci-après).
La température de réaction dans cette étape est généralement de 80°C à 110°C, et de façon particulièrement préférable de 85°C à 105°C.
Quand la température est inférieure à 80°C, la vitesse de réaction est faible. Quand elle est supérieure à 110°C, certaines réactions secondaires peuvent survenir et la durée de vie du catalyseur peut être raccourcie.
La pression de réaction dans cette étape est de 0,05 à 5 MPa, de préférence de 0,1 à 1 MPa, mieux encore de 0,1 à 0,5 MPa. Quand la pression est inférieure à 0,05 MPa, la vitesse de réaction peut être faible. D'autre part, quand la réaction se déroule sous une pression supérieure à 5 MPa, le réacteur peut subir des contraintes.
Dans cette étape, la réaction peut se dérouler en utilisant un solvant. Le solvant n'est pas particulièrement limité dans la mesure où il ne réagit pas avec le matériau de départ et le produit dans l'étape. Des exemples du solvant comprennent 1'hexafluoroisopropanol, qui est le produit du procédé de la présente invention, ainsi que de l'eau, des éthers tels que le diéthyléther, le tétrahydrofurane, le dioxane, etc., des alcools tels que le méthanol, l'éthanol, le 2-propanol, etc. On peut utiliser un seul ou deux ou plus de deux de ces solvants, soit seuls soit en combinaison.
Toutefois, comme le montrent les exemples indiqués ci-après, dans le cas où on utilise de 1 ' hexaf luoroacétone trihydratée en tant que matériau de départ dans l'étape 4, cette hexafluoroacétone trihydratée elle-même est un liquide stable ayant une fluidité élevée. Par conséquent, l'hydrogénation peut être effectuée suffisamment même quand un solvant n'est pas ajouté séparément. En conséquence, en général, l'étape 4 peut être effectuée sans addition de solvant. Même si un solvant n'est pas ajouté, l'hydrogénation peut avoir lieu. Lorsque 1'hexafluoroacétone trihydratée est convertie en hexafluoroisopropanol, des molécules d'eau de 1'hexafluoroacétone trihydratée sont libérées dans le système. En résultat, de l'eau s'avère exister dans le système.
La synthèse de 1'hexafluoroisopropanol dans cette étape peut se dérouler selon n'importe quel mode de fonctionnement en discontinu, en semi-discontinu, en continu, ou à système en écoulement. En ce qui concerne le matériau du dispositif, il est possible d'utiliser un matériau métallique tel que l'acier inoxydable, un acier en alliage de nickel, l'argent, une résine fluorée, le carbone ou le polyuréthane, ou un dispositif doublé ou plaqué avec l'un quelconque de ces matériaux.
De préférence, mais sans que ce soit indispensable, le réacteur est doté d'un agitateur. Il est généralement souhaitable que le réacteur soit doté d'une unité de chauffage et/ou d'une unité de refroidissement à des fins de régulation de la température. De façon particulièrement préférable, le réacteur est doté d'une unité de refroidissement. L'ordre d'introduction des matières premières dans le réacteur n'est pas limité. Il suffit d'introduire 1'hexafluoroacétone et le catalyseur susmentionnés, puis d'ajouter un carbonate ou hydrogénocarbonate de métal alcalin au système de réaction, et ensuite d'introduire de l'hydrogène gazeux sous agitation pour maintenir la pression à une valeur prédéterminée, et de poursuivre l'introduction d'hydrogène gazeux cependant que la température est maintenue de façon à se trouver dans la plage ci-dessus.
La fin de la réaction peut être confirmée par la consommation d'une quantité prédéterminée d'hydrogène ou par l'arrêt de l'absorption d'hydrogène. Toutefois, comme décrit en premier lieu, la matière première HFA dans cette réaction est un réactif extrêmement coûteux. Il est par conséquent particulièrement souhaitable que la réaction se poursuive jusqu'à ce que la conversion de HFA ait pu atteindre 98 à 100 %. Dans une telle "étape finale", une diminution considérable de la vitesse de réaction est inévitable, même dans les conditions les plus excellentes. En d'autres termes, une simple "consommation d'hydrogène considérablement lente" apparente ne peut pas constituer une quelconque preuve absolue de "réaction terminée". Par conséquent, dans la mise en œuvre de l'étape 4 à une échelle particulièrement grande, on préfère davantage que le mélange réactionnel soit opportunément échantillonné selon les besoins, et que la conversion de HFA soit surveillée par chromatographie gazeuse ou analogue, et que, lorsque la conversion a atteint un niveau prédéterminé, que la réaction soit stoppée.
Après la réaction, le contenu du réacteur est un mélange réactionnel contenant le produit visé, de 1'hexafluoroisopropanol, et d'autres substances organiques ainsi que le catalyseur. Un composant liquide ne contenant pas le catalyseur peut être retiré du mélange, et 1'hexafluoroisopropanol peut être séparé et récupéré à partir du composant liquide par distillation.
La séparation du catalyseur à partir du mélange réactionnel est de préférence effectuée par filtration dans le cas où le catalyseur est le "catalyseur supporté" qui a été décrit en détail ci-dessus. En général, le catalyseur peut être réutilisé. Il est par conséquent efficace et avantageux de laisser le catalyseur dans le réacteur quand le contenu liquide est transféré à partir du réacteur.
En ce qui concerne l'étape 4, un mode de réalisation particulièrement préféré est appelé "étape 4a" . Ses détails sont les suivants.
[Etape 4a]
Il s'agit d'une étape dans laquelle "1'hexafluoroacétone trihydratée purifiée" obtenue à l'étape 3a est hydrogénée par contact avec de l'hydrogène (H2) , en présence d'au moins un catalyseur choisi dans l'ensemble constitué par "un catalyseur portant du palladium et du ruthénium supportés sur le même support" et "un catalyseur préparé par mélange d'un catalyseur au palladium supporté sur un support et d'un catalyseur au ruthénium supporté sur un support" et en présence d'un carbonate ou hydrogénocarbonate de métal alcalin en une quantité de 0,0 05 mole à 0,1 mole pour 1 mole de 1'hexafluoroacétone trihydratée, ce qui produit ainsi de 1'hexafluoroisopropanol.
[Etape 5]
On décrit maintenant l'étape 5. L'étape 5 est une étape de réaction de 1'hexafluoroisopropanol produit à l'étape 4 avec du formaldéhyde et du fluorure d'hydrogène en présence d'un acide de Broensted ou d'un acide de Lewis pour produire de l'éther hexafluoroisopropylique de fluorométhyle (sévoflurane).
Le formaldéhyde à utiliser dans cette étape se réfère à un concept englobant des équivalents tels que le paraformaldéhyde (polymère de formaldéhyde, HO-(CH2O) n-H, n = 2 à 100) et le trioxane (produit par polymérisation de 3 molécules de formaldéhyde, 1,3,5-trioxane), etc.
Le formaldéhyde en lui-même est une vapeur (un gaz) à la température ambiante et sous la pression normale, et est fortement contraint lors de sa manipulation, par exemple sa polymérisation immédiate en présence d'une petite quantité d'impuretés. Par conséquent, on utilise de préférence le paraformaldéhyde ou le trioxane qui est facile à manipuler. On préfère en particulier le paraformaldéhyde. L'acide de Broensted à utiliser dans la présente invention constitue un donneur de proton (H+) , et il a une constante de dissociation acide (pKa) d'environ 3 ou moins, de préférence 2 ou moins.
Concrètement, l'acide englobe l'acide sulfurique, l'acide sulfurique fumant, l'acide nitrique, le sulfate anhydre, le bromure d'hydrogène, 1'iodure d'hydrogène, l'acide propionique, l'acide p-toluènesulfonique, l'acide trichloroacétique, l'acide tribromoacétique, l'acide méthanesulfonique, l'acide trifluoroacétique, l'acide trifluorométhanesulfonique, etc. Parmi ceux-ci, on préfère l'acide sulfurique, l'acide sulfurique fumant, le sulfate anhydre, le bromure d'hydrogène, 1'iodure d'hydrogène, l'acide trifluoroacétique et l'acide trifluorométhanesulfonique. On préfère davantage l'acide sulfurique, l'acide sulfurique fumant et l'acide trifluorométhanesulfonique. L'acide de Lewis à utiliser dans la présente invention constitue un accepteur de paire d'électrons, et englobe le tétrachlorure de titane, le pentafluorure de phosphore, le trifluorure de bore, le tribromure de bore, le pentafluorure d'antimoine, le chlorure d'aluminium, un complexe de trifluorure de bore et de diéthyléther, etc.
En ce qui concerne les nombres de moles de formaldéhyde, de fluorure d'hydrogène, et d'acide de Broensted ou d'acide de Lewis pour 1 mole d'hexafluoroisopropanol, le formaldéhyde est présent à raison de 0,5 à 2,0 moles, le fluorure d'hydrogène à raison de 3,0 à 12,0 moles, et l'acide de Broensted ou l'acide de Lewis à raison de 0,7 à 3,0 moles. Afin d'augmenter le rendement en le produit visé et d'empêcher des réactions secondaires, il est souhaitable que la réaction se déroule en utilisant 0,78 à 1,65 moles de formaldéhyde, 6,05 à 9,50 moles de fluorure d'hydrogène et 0,90 à 1,74 moles d'acide de Broensted ou d'acide de Lewis.
Parmi ces acides de Broensted et acides de Lewis, on peut utiliser plusieurs types des acides en combinaison.
Le procédé pour produire de 1'éther hexafluoroisopropylique de fluorométhyle peut être mis en œuvre selon n'importe quel mode de réaction en discontinu, en semi-discontinu, en continu ou du type à écoulement.
En ce qui concerne le réacteur à utiliser dans cette étape, il est possible d'utiliser des réacteurs suffisants pour une réaction sous la pression normale ou sous une pression plus élevée, tels que des récipients métalliques faits en acier inoxydable, Monel™, Hastelloy™, nickel ou analogue, et ceux doublés avec une résine de tétrafluoroéthylène, une résine de chlorotrifluoroéthylène. une résine de fluorure de vinylidène, une résine de PFA, une résine de polypropylène ou une résine de polyéthylène.
Dans cette étape, on peut utiliser un réacteur équipé d'un agitateur, et on préfère l'utiliser.
La pression réactionnelle dans cette étape est approximativement située dans la plage allant de 0,05 à 5,0 MPa. De préférence, la réaction se déroule aux alentours de la pression normale pouvant ne pas imposer de charge sur l'équipement. De façon spécifique, dans la plage de pression mentionnée ci-dessus, on préfère de 0,05 à 2,0 MPa, et on préfère davantage de 0,0 8 à 0,5 MPa. Une réaction dans un système ouvert (c'est-à-dire sous la pression normale) constitue un mode de réalisation préféré de cette étape parce qu'elle est particulièrement simple.
La température réactionnelle dans cette étape est approximativement située dans la plage allant de 40 °C à 100°C, de préférence de 50°C à 80°C, mieux encore de 50°C à 70°C.
Dans le cas où cette étape se déroule dans un système ouvert sous la pression normale, il est difficile d'augmenter fortement la température réactionnelle à une température très supérieure au point d'ébullition (57 à 58°C) du HFIP et du sévoflurane, sauf pour une période très brève à la fin de la réaction, puisque les points d'ébullition du HFIP et du sévoflurane sous la pression normale sont de 57 à 58°C. Comme le montrent les exemples, parmi le HFIP et le sévoflurane, c'est le sévoflurane qui devient un distillât en premier. Par conséquent, dans le cas où l'étape 5 se déroule dans des conditions ouvertes sous la pression normale, on préfère un procédé dans lequel la réaction démarre aux alentours de la température ambiante, et ensuite le système est progressivement chauffé pour conserver une "température (située dans la plage allant d'environ 50 à 60°C, bien que variant en fonction de la progression de la réaction) à laquelle le sévoflurane est séparé par distillation mais pas le HFIP", et le sévoflurane sous forme de distillât qui s'est formé durant la réaction est collecté dans un piège. Aux alentours de la fin de la réaction, la température augmente progressivement pour être supérieure et aller jusqu'à 70-75°C. Avec cela, la conversion de la réaction peut augmenter encore davantage. Naturellement, le réglage de la température réactionnelle dans un tel cas peut être convenablement contrôlé par l'homme du métier.
Lors de l'introduction des réactifs réactionnels ou immédiatement après la réaction, beaucoup de chaleur peut être générée. Il est par conséquent souhaitable d'avoir une unité de chauffage et/ou une unité de refroidissement à des fins de régulation de la température. En particulier, il est souhaitable d'avoir une unité de refroidissement.
Le temps de réaction dans cette étape est généralement situé dans la plage allant de 2 à 24 heures. Comme il dépend de la température réactionnelle et des équivalents des réactifs de réaction, le temps n'est pas toujours limité à cette plage. Comme décrit ci-dessus, dans le cas où la réaction se déroule dans des conditions ouvertes sous la pression normale, la réaction peut être terminée au moment où l'évaporation du sévoflurane s'est arrêtée. D'autre part, par utilisation d'un dispositif analytique tel qu'une résonance magnétique nucléaire (RMN), une chromatographie gazeuse (CG) ou analogue, le moment où la conversion de la réaction a atteint un niveau prédéterminé peut être considéré comme le point final de la réaction.
Dans cette étape, l'éther hexafluoroisopropylique de fluorométhyle résultant est de préférence purifié au moyen d'une opération de distillation. De façon spécifique, le mélange réactionnel résultant est lavé à l'eau pour former un liquide mixte biphasique qui contient une phase aqueuse contenant du 1,1,1,3,3,3-hexafluoroisopropanol et une phase organique contenant de l'éther hexafluoroisopropylique de fluorométhyle. Ensuite, la phase aqueuse contenant du 1,1,1,3,3,3-hexafluoroisopropanol peut être séparée du liquide mixte, et la phase organique contenant de l'éther hexafluoroisopropylique de fluorométhyle peut être soumise à une distillation destinée à isoler de l'éther hexafluoroisopropylique de fluorométhyle de haute pureté. Exemples
La présente invention est décrite plus en détail en référence à des exemples présentés ci-après. La présente invention n'y est toutefois pas limitée. Ici, "%" indiquant des valeurs d'analyse de composition signifie "% en surface" de la composition, obtenu par mesure d'un mélange réactionnel au moyen d'une chromatographie gazeuse directe (sauf indication contraire spécifique, le détecteur est FID). Dans les exemples et les tableaux présentés ci-après, "HCFC-123" représente le "1,1,1-trifluoro-2,2- dichloroëthane (CF3CHC12)", "TFIP" représente le "1,1,1-trifluoroisopropanol", "HFA" représente "1'hexafluoroacétone", "HFIP" représente "1'hexafluoroisopropanol", "TeFIP" représente le "tétrafluoroisopropanol", et "PFIP" représente le "pentafluoroisopropanol".
Exemple de préparation
Production d'hexafluoroacétone trihydratée
On place 300 g (5,17 moles) d'acétone et 1,85 g (0,01431 mole) de quinolone dans un réacteur GL de 1 dm3 (doublé de verre) équipé d'une chemise. Tout en y insufflant progressivement 2262 g (31,90 moles) de chlore gazeux, on chauffe progressivement le réacteur à 185°C, puis on agite à cette température pendant quelques heures. On distille le liquide réactionnel résultant, ce qui donne 1268 g (4,79 moles) d'hexachloroacétone (pureté 99,5 % ; rendement réactionnel de chloration 92,6 % ; en plus de l'acétone, on détecte une petite quantité de pentachloroacétone, mais on utilise le liquide réactionnel directement dans l'étape de fluoration suivante).
On place ensuite un catalyseur à 1'oxyde de chrome(III) (Cr2O3) dans un réacteur en acier inoxydable équipé d'une chemise. On y introduit 1268 g (4,79 moles) de 1'hexachloroacétone obtenue ci-dessus et 1013 g (50,65 moles) d'acide fluorhydrique anhydre, en l'espace de 40 heures, pour effectuer une fluoration à 360°C. On fait absorber dans de l'eau 1'hexafluoroacétone brute obtenue, ce qui donne ainsi 959 g (4,36 moles) d'hexafluoroacétone trihydratée brute (rendement de réaction de fluoration : 91,0 %) . A ce moment, la teneur en HCFC-123 de 1'hexafluoroacétone trihydratée brute est de 3550 ppm. L'hexafluoroacétone trihydratée brute produite dans cet exemple de préparation est utilisée en tant que matériau de départ dans les exemples et les exemples comparatifs qui vont être décrits ci-après. Cette synthèse est par conséquent effectuée plusieurs fois.
On soumet ensuite 1'hexafluoroacétone trihydratée brute ainsi obtenue ci-dessus à une distillation simple et à une distillation de précision. En ce qui concerne les conditions de la distillation de précision, le nombre théorique de plateaux est de 10 et le rapport de reflux est de 0,2 à 5,0 afin que l'on voie l'influence du HCFC-123 contenu dans 1'hexafluoroacétone trihydratée brute sur la vitesse de réaction lors de la réaction d'hydrogénation. Comme le montrent les exemples et les exemples comparatifs, on poursuit l'opération de distillation conjointement avec une analyse quantitative par chromatographie gazeuse jusqu'à ce qu'il soit confirmé que la quantité de HCFC-123 a été réduite à un niveau cible déterminé au préalable, en produisant ainsi de "1'hexafluoroacétone trihydratée contenant une quantité prédéterminée (7 ppm à 198 ppm) de HCFC-123".
Le rapport de reflux dans la distillation de précision et la teneur en HCFC-123 dans les exemples et les exemples comparatifs sont indiqués dans le Tableau 1 qui suit.
Tableau 1
On les utilise en tant que matériaux de départ dans la synthèse d'hexafluoroisopropanol.
Exemple 1
On place 4,1 kg (18,63 moles) d'hexafluoroacétone hydratée (trihydratée) [la composition de l'hydrate et les autres impuretés sont indiquées dans le Tableau 2 ci-dessous - la teneur en HCFC-123 avant le début de la réaction est de 119 ppm] dans un autoclave en acier inoxydable (SUS-316) de 5 dm3 équipé d'un agitateur. On y ajoute 0,195 % en masse (% en masse par rapport à la HFA hydratée - la même chose s'applique ci-après) de catalyseur supporté de type Pd/alumine à 5 % (8 g), 0,122 % en masse de catalyseur supporté de type Ru/alumine à 5 % (5 g) , 0,122 % en masse d'hydroxyde d'aluminium (5 g), et 0,0146 % en masse d'hydrogénocarbonate de sodium (0,6 g) . On purge le réacteur à l'hydrogène. On démarre l'agitation en
chauffant à 95°C avec de l'eau chaude, tout en maintenant la pression d'hydrogène à 0,7 MPa. Avec cela, l'absorption d'hydrogène commence.
Au bout de 12 heures, on analyse le liquide réactionnel. Avec cela, on trouve que la conversion de la HFA hydratée est de 95,46 %. En ce qui concerne la pureté par CG, le HFIP représente 94,76 %, le TFIP représente 0,6275 % et la HFA représente 4,54 %.
On poursuit ensuite la réaction tout en analysant le liquide réactionnel. 18 heures après le début de la réaction, la pureté par CG de la HFA atteint 0,95 % (la conversion de la HFA hydratée est de 99,05 %) . Par conséquent, on stoppe le chauffage et l'agitation pour terminer la réaction. A ce moment, la pureté par CG du HFIP est de 98,23 %, du TFIP est de 0,7544 %, et de la HFA est de 0,95 %. Dans les Exemples 1 et 2 et l'Exemple comparatif 1, la réaction se déroule dans les mêmes conditions, à l'exception de la quantité de HCFC-123 et, au moment où "la conversion de la réaction de HFA est de 99 %" est confirmée, on arrête la réaction, et on compare le temps requis pour la réaction.
Les résultats sont présentés dans le Tableau 2 qui suit. Dans cet exemple où la quantité de HCFC-123 est légèrement inférieure à la valeur critique de 120 ppm, le temps nécessaire jusqu'au point final de la réaction est de "18 heures". En comparaison avec celui de l'Exemple 2 qui sera mentionné ci-dessous, le temps de réaction est ici plus long. Toutefois, en comparaison avec celui de l'Exemple comparatif 1 (26 heures) qui sera également mentionné ci-dessous, on comprend que le temps de réaction est ici considérablement plus court.
Tableau 2
On distille sous la pression normale le HFIP brut obtenu ici, et l'on collecte ainsi 2974 g de HFIP ayant une pureté de 99,99 % ou plus. A ce moment, le rendement total est de 95,0 %.
Exemple 2
On place 4,1 kg (18,63 moles) d'hexafluoroacétone hydratée (trihydratée) [la composition de l'hydrate et les autres impuretés (y compris le HCFC-123) sont indiquées dans le Tableau 3 ci-dessous, et la teneur en HCFC-123 avant le début de la réaction est de 7 ppm] dans un autoclave en acier inoxydable (SUS-316) de 5 dm3 équipé d'un agitateur. On y ajoute ensuite 0,195 % en masse (% en masse par rapport à la HFA hydratée - la même chose s'applique ci-après) de catalyseur supporté de type Pd/alumine à 5 % (8 g), 0,122 % en masse de catalyseur supporté de type Ru/alumine à 5 % (5 g), 0,122 % en masse d'hydroxyde d'aluminium (5 g), et 0,0488 % en masse d'hydrogénocarbonate de sodium (0,2 g). On purge le
réacteur à l'hydrogène, et on démarre l'agitation en chauffant à 95°C avec de l'eau chaude, tout en maintenant la pression d'hydrogène à 0,7 MPa. Avec cela, l'absorption d'hydrogène commence. Au bout de 8 heures, on analyse le liquide réactionnel. Avec cela, la conversion de la HFA hydratée est de 95,45 %. La pureté par CG du HFIP est de 94,71 %, celle de la TFA est de 0,0039 %, celle du TFIP est de 0,6800 % et celle de la HFA est de 4,55 %.
On poursuit ensuite la réaction tout en analysant le liquide réactionnel. Au moment où la pureté par CG de la HFA a atteint 1,00 %, on stoppe le chauffage et l'agitation pour terminer la réaction. Le temps de réaction jusqu'à ce moment (du début à la fin de la réaction) est de 12 heures, et la conversion de la HFA hydratée est de 99,00 %. La pureté par CG du HFIP est de 98,09 %, celle du TFIP est de 0,7643 %, et celle de la HFA est de 1,00 %.
Les résultats sont présentés dans le Tableau 3 qui suit. Dans le cas où la quantité de HCFC-123 dans la HFA hydratée est de 7 ppm, la "diminution de la vitesse de réaction au stade final de la réaction" est plus notablement empêchée grâce à la réduction de la teneur en HCFC-123, en comparaison avec celle de l'Exemple 1 mentionné ci-dessus. En résultat, la réaction est terminée en une courte période de temps, de 12 heures. Les résultats montrent que le cas satisfaisant aux deux exigences selon lesquelles "l'hydrogénation démarre dans des conditions où la teneur en HCFC-123 ne dépasse pas 120 ppm" et "un accepteur d'acide est présent dans le système" réalise une augmentation particulière de la vitesse de réaction.
Tableau 3
On distille sous la pression normale le HFIP brut obtenu ici, et l'on récupère ainsi 2985 g de HFIP ayant une pureté de 99,99 %. A ce moment, le rendement total est de 95,35 %.
Ensuite, dans les Exemples 3 à 8 qui suivent, la réaction se termine en 8 heures. Sur la base de la pureté par CG (%) après la réaction, on compare les effets dans ces exemples à ceux de l'Exemple comparatif 2 et de l'Exemple comparatif 3 qui seront mentionnés ci-dessous.
Exemple 3
On place 200 g [(0,91 mole), contenant 12 ppm de HCFC-123] d'hexafluoroacétone hydratée (trihydratée) dans un autoclave en acier inoxydable (SUS-316) de 0,5 dm3 équipé d'un agitateur. On y ajoute 0,2 % en masse (% en masse par rapport à la HFA hydratée, la même chose s'applique ci-après) de catalyseur supporté de type Pd/alumine à 5 % (0,4 g) et 0,12 % en masse de catalyseur supporté de type Ru/alumine à 5 % (0,24 g). On purge le réacteur à l'hydrogène. Tout en chauffant à 95-99°C dans un bain d'huile, on démarre l'agitation tout en maintenant la pression d'hydrogène à 0,70-0,71 MPa. Avec cela, l'absorption d'hydrogène commence.
Après 8 heures de temps de réaction, on stoppe le chauffage et l'agitation, et on termine la réaction en
refroidissant. La conversion de la HFA hydratée est de 95,5 %. En ce qui concerne la pureté par CG du liquide réactionnel, le TFIP représente 0,366 %, le HFIP représente 92,584 %, le PFIP représente 0,108 %, le TeFIP représente 0,040 %, et la HFA représente 4,49 %. La sélectivité du HFIP dans cette réaction est de 99,4 %. L'Exemple 3 est un exemple d'hydrogénation en l'absence d'un accepteur d'acide. Quand on le compare à l'Exemple comparatif 2 et l'Exemple comparatif 3 que l'on va mentionner ci-dessous, on comprend que le cas dans lequel la teneur en HCFC-123 de 1'hexafluoroacétone hydratée est de 12 ppm réalise une meilleure conversion de la HFA hydratée. En d'autres termes, il est confirmé que, même si un accepteur d'acide n'est pas ajouté, la "diminution de la vitesse réactionnelle au stade final de la réaction" peut être empêchée par une réduction de la teneur en HCFC-123.
Exemple 4
On place 200 g [(0,91 mole), contenant 12 ppm de HCFC-123] d'hexafluoroacétone hydratée (trihydratée) dans un autoclave en acier inoxydable (SUS-316) de 0,5 dm3 équipé d'un agitateur. On y ajoute 0,2 % en masse (% en masse par rapport à la HFA hydratée, la même chose s'applique ci-après) de catalyseur supporté de type Pd/alumine à 5 % (0,4 g), 0,12 % en masse de catalyseur supporté de type
Ru/alumine à 5 % (0,24 g), 0,12 % en masse d'hydroxyde d'aluminium (0,24 g) et 0,002 % en masse d'hydrogénocarbonate de sodium (0,004 g). On purge le réacteur à l'hydrogène. Tout en chauffant à 94-97°C dans un bain d'huile, on démarre l'agitation tout en maintenant la pression d'hydrogène à 0,70-0,71 MPa. Avec cela, 1'absorption d'hydrogène commence.
Après 8 heures de temps de réaction, on stoppe le chauffage et l'agitation, et on termine la réaction en refroidissant. La conversion de la HFA hydratée est de 96,4 %. En ce qui concerne la pureté par CG du liquide réactionnel, le TFIP représente 0,573 %, le HFIP représente 95,662 %, le PFIP représente 0,140 %, le TeFIP représente 0,066 %, et la HFA représente 3,559 %. La sélectivité du HFIP dans cette réaction est de 99,2 %.
Comme mentionné ci-dessus, il est confirmé que la conversion de la HFA hydratée est extrêmement élevée en comparaison avec celles dans l'Exemple comparatif 2 et l'Exemple comparatif 3 qui seront mentionnés ci-dessous.
Cet Exemple 4 diffère de l'Exemple 3 en ce qu'un accepteur d'acide existe dans le premier. Il est reconnu que, du fait de la présence de l'accepteur d'acide, la vitesse de réaction augmente davantage que dans l'Exemple 3 (il va sans dire qu'en comparaison avec les Exemples 5 à 8, la conversion de la HFA hydratée est ici extrêmement élevée). Ceci suggère fortement que la "vitesse de réaction augmentée" par l'addition d'un accepteur d'acide et la "prévention d'une diminution de la vitesse réactionnelle au stade final de la réaction" par réduction de la teneur en HCFC-123 à 12 ppm sont des effets différents et indépendants.
Exemple 5
On place 200 g [(0,91 mole), contenant 52 ppm de HCFC-123] d'hexafluoroacétone hydratée (trihydratée) dans un autoclave en acier inoxydable (SUS-316) de 0,5 dm3 équipé d'un agitateur. On y ajoute 0,2 % en masse (% en masse par rapport à la HFA hydratée, la même chose s'applique ci-après) de catalyseur supporté de type Pd/alumine à 5 % (0,4 g) et 0,12 % en masse de catalyseur supporté de type Ru/alumine à 5 % (0,24 g) . On purge le réacteur à l'hydrogène. Tout en chauffant à 95-97°C dans un bain d'huile, on démarre l'agitation tout en maintenant la pression d'hydrogène à 0,70-0,71 MPa. Avec cela, 1'absorption d'hydrogène commence.
Après 8 heures de temps de réaction, on stoppe le chauffage et l'agitation, et on termine la réaction en refroidissant. La conversion de la HFA hydratée est de 93,6 %. En ce qui concerne la pureté par CG du liquide réactionnel, le TFIP représente 0,331 %, le HFIP représente 93,061 %, le PFIP représente 0,112 %, le TeFIP représente 0,042 %, et la HFA représente 6,449 %. La sélectivité du HFIP dans cette réaction est de 99,5 %.
Exemple 6
On place 197,52 g [(0,90 mole), contenant 46 ppm de HCFC-123] d'hexafluoroacétone hydratée (trihydratée) dans un autoclave en acier inoxydable (SUS-316) de 0,5 dm3 équipé d'un agitateur. On y ajoute 0,2 % en masse (% en masse par rapport à la HFA hydratée, la même chose s'applique ci-après) de catalyseur supporté de type Pd/alumine à 5 % (0,4 g), 0,12 % en masse de catalyseur supporté de type
Ru/alumine à 5 % (0,24 g), 0,12 % en masse d'hydroxyde d'aluminium (0,24 g) et 0,002 % en masse d'hydrogénocarbonate de sodium (0,004 g). On purge le réacteur à l'hydrogène. Tout en chauffant à 94-98°C dans un bain d'huile, on démarre l'agitation tout en maintenant la pression d'hydrogène à 0,71-0,72 MPa. Avec cela, l'absorption d'hydrogène commence.
Après 8 heures de temps de réaction, on stoppe le chauffage et l'agitation, et on termine la réaction en refroidissant. La conversion de la HFA hydratée est de 94,6 %. En ce qui concerne la pureté par CG du liquide réactionnel, le TFIP représente 0,655 %, le HFIP représente 93,775 %, le PFIP représente 0,129 %, le TeFIP représente 0,063 %, et la HFA représente 5,378 %. La sélectivité du HFIP dans cette réaction est de 99,1 %.
Exemple 7
On place 200,02 g [(0,91 mole), contenant 106 ppm de HCFC-123] d'hexafluoroacétone hydratée (trihydratée) dans un autoclave en acier inoxydable (SUS-316) de 0,5 dm3 équipé d'un agitateur. On y ajoute 0,2 % en masse (% en masse par rapport à la HFA hydratée, la même chose s'applique ci-après) de catalyseur supporté de type Pd/alumine à 5 % (0,4 g) et 0,12 % en masse de catalyseur supporté de type Ru/alumine à 5 % (0,24 g). On purge le réacteur à l'hydrogène. Tout en chauffant à 95-96°C dans un bain d'huile, on démarre l'agitation tout en maintenant la pression d'hydrogène à 0,70-0,71 MPa. Avec cela, 1'absorption d'hydrogène commence.
Après 8 heures de temps de réaction, on stoppe le chauffage et l'agitation, et on termine la réaction en refroidissant. La conversion de la HFA hydratée est de 91,9 %. En ce qui concerne la pureté par CG du liquide réactionnel, le TFIP représente 0,332 %, le HFIP représente 91,420 %, le PFIP représente 0,109 %, le TeFIP représente 0,041 %, et la HFA représente 8,097 %. La sélectivité du HFIP dans cette réaction est de 99,5 %.
Exemple 8
On place 200,02 g [(0,91 mole), contenant 106 ppm de HCFC-123] d'hexafluoroacétone hydratée (trihydratée) dans un autoclave en acier inoxydable (SUS-316) de 0,5 dm3 équipé d'un agitateur. On y ajoute 0,2 % en masse (% en masse par rapport à la HFA hydratée, la même chose s'applique ci-après) de catalyseur supporté de type Pd/alumine à 5 % (0,4 g), 0,12 % en masse de catalyseur supporté de type
Ru/alumine à 5 % (0,24 g) , 0,12 % en masse d'hydroxyde d'aluminium (0,24 g) et 0,002 % en masse d'hydrogénocarbonate de sodium (0,004 g). On purge le réacteur à l'hydrogène. Tout en chauffant à 95-97°C avec de l'eau chaude, on démarre l'agitation tout en maintenant la pression d'hydrogène à 0,70-0,71 MPa. Avec cela, l'absorption d'hydrogène commence.
Après 8 heures de temps de réaction, on stoppe le chauffage et l'agitation, et on termine la réaction en refroidissant. La conversion de la HFA hydratée est de 94,9 %. En ce qui concerne la pureté par CG du liquide réactionnel, le TFIP représente 0,515 %, le HFIP représente 94,196 %, le PFIP représente 0,126 %, le TeFIP représente 0,057 %, et la HFA représente 5,108 %. La sélectivité du HFIP dans cette réaction est de 99,3 %.
Comme mentionné ci-dessus, il est confirmé que la conversion de la HFA hydratée est élevée dans les Exemples 3 à 8 en comparaison avec celle dans l'Exemple comparatif 2 et l'Exemple comparatif 3 qui seront mentionnés ci-dessous. Quand on compare 1 ' Exemple 3 et 1 ' Exemple 4 avec les Exemples 5 à 8, la conversion de la HFA hydratée dans les premiers est plus élevée que celle dans les derniers. On considère qu'en employant les conditions "d'addition d'un accepteur d'acide" et de "réduction de la teneur en HCFC-123 à un niveau ne dépassant pas une quantité prédéterminée", et en réduisant la quantité de HCFC-123 à une quantité située dans une plage davantage préférée (5 ppm à 40 ppm), on peut efficacement empêcher une diminution de la vitesse de réaction au stade final de la réaction.
Exemple comparatif 1
On effectue la même opération que dans l'Exemple 1 dans les mêmes conditions, sauf qu'en tant que matériau de départ, on utilise de la HFA hydratée (trihydratée) ayant une teneur en HCFC-123 de 144 ppm, et qu'on ajoute au système réactionnel 0,2 g d'hydrogénocarbonate de sodium.
On fait réagir tout en analysant le liquide réactionnel. Au moment où la pureté par CG de la HFA a atteint 1,00 % (conversion de la réaction = 99 %) , on stoppe le chauffage et l'agitation, et on termine la réaction en refroidissant. Jusqu'à ce moment, le temps de réaction (du début à la fin de la réaction) est de 26 heures. Bien que les conditions autres que la quantité de HCFC-123 soient les mêmes que dans les Exemples 1 et 2, le temps de réaction est considérablement long dans l'Exemple comparatif 1. En ce qui concerne la pureté par CG, le HFIP représente 98,38 %, le TFIP représente 0,5473 %, et la HFA représente 1,00 %.
Les résultats sont présentés dans le Tableau 4 ci-dessous. Comme mentionné ci-dessus, on comprend que, même dans le cas où un accepteur d'acide est ajouté, quand la quantité de HCFC-123 dépasse 120 ppm, le temps de réaction est plus long que ceux de l'Exemple 1 et de l'Exemple 2. Ceci signifie que la "diminution de la vitesse de réaction au stade final de la réaction" n'est pas corrélée à "l'addition d'un accepteur d'acide lors de l'hydrogénation", mais dépend de la teneur en HCFC-123.
Tableau 4
Ensuite, dans l'Exemple comparatif 2 et l'Exemple comparatif 3 qui suivent, la réaction est terminée en 8 heures, tout comme dans les Exemples 3 à 8 mentionnés ci-dessus, et on compare les effets sur la base de la pureté par CG (%) après la réaction.
Exemple comparatif 2
On place 200 g [(0,91 mole), contenant 130 ppm de
HCFC-123] d'hexafluoroacétone hydratée (trihydratée) dans un autoclave en acier inoxydable (SUS-316) de 0,5 dm3 équipé d'un agitateur. On y ajoute 0,2 % en masse (% en masse par rapport à la HFA hydratée, la même chose s'applique ci-après) de catalyseur supporté de type Pd/alumine à 5 % (0,4 g) et 0,12 % en masse de catalyseur supporté de type Ru/alumine à 5 % (0,24 g). On purge le réacteur à l'hydrogène. Tout en chauffant à 96 °C dans un bain d'huile, on démarre l'agitation tout en maintenant la pression d'hydrogène à 0,7 MPa. Avec cela, l'absorption d'hydrogène commence.
Après 8 heures de temps de réaction, on stoppe le chauffage et l'agitation, et on termine la réaction en refroidissant. La conversion de la HFA hydratée est de 86,78 %. En ce qui concerne la pureté par CG du liquide réactionnel, le TFIP représente 0,285 %, le HFIP représente 86,30 %, et la HFA représente 13,22 %.
Comme mentionné ci-dessus, on comprend que, lorsque la teneur en HCFC-123 est de 13 0 ppm, la conversion de la HFA hydratée d'après la pureté par CG du liquide réactionnel après un temps de réaction de 8 heures est inférieure à celles dans les Exemples 3 à 8. Ceci suggère que, qu'il y ait ou non une "addition d'un accepteur d'acide dans l'hydrogénation", la vitesse de réaction diminue au stade final de la réaction quand la teneur en HCFC-123 dépasse 120 ppm.
Exemple comparatif 3
On place 196,55 g [(0,91 mole), contenant 198 ppm de HCFC-123] d'hexafluoroacétone hydratée (trihydratée) dans un autoclave en acier inoxydable (SUS-316) de 0,5 dm3 équipé d'un agitateur. On y ajoute 0,2 % en masse (% en masse par rapport à la HFA hydratée, la même chose s'applique ci-après) de catalyseur supporté de type Pd/alumine à 5 % (0,4 g), 0,12 % en masse de catalyseur supporté de type
Ru/alumine à 5 % (0,24 g), 0,12 % en masse d'hydroxyde d'aluminium (0,24 g) et 0,002 % en masse d'hydrogénocarbonate de sodium (0,004 g) . On purge le réacteur à l'hydrogène. Tout en chauffant à 93-96°C dans un bain d'huile, on démarre l'agitation tout en maintenant la pression d'hydrogène à 0,7 MPa. Avec cela, l'absorption d'hydrogène commence.
Après 8 heures de temps de réaction, on stoppe le chauffage et l'agitation, et on termine la réaction en refroidissant. La conversion de la HFA hydratée est de 84,50 %. En ce qui concerne la pureté par CG du liquide réactionnel, le TFIP représente 0,505 %, le HFIP représente 83,85 %, et la HFA représente 15,50 %.
Comme mentionné ci-dessus, on comprend que, lorsque la teneur en HCFC-123 est de 198 ppm, la conversion de la HFA hydratée d'après la pureté par CG du liquide réactionnel après un temps de réaction de 8 heures est inférieure à celles dans les Exemples 3 à 8, même si un accepteur d'acide a été ajouté. Ceci suggère que, lorsque la teneur en HCFC-123 dépasse largement 120 ppm, la vitesse de réaction diminue davantage au stade final de la réaction.
Exemple de référence
Production d'hexafluoroacétone trihydratée (un exemple de purification par distillation simple d'hexafluoroacétone trihydratée brute)
On place 200 g [(0,91 mole) de 1'hexafluoroacétone trihydratée brute, produite dans l'Exemple de préparation susmentionné, dans un autoclave en acier inoxydable (SUS-316) de 0,5 dm3 équipé d'un agitateur. Dans un dispositif de distillation simple attaché à celui-ci, on effectue une distillation simple sous une pression de 0,05 MPa et à une température interne de 70°C à 75°C.
En résultat, on obtient 170 g d'un distillât d'hexafluoroacétone trihydratée. On analyse le distillât résultant pour quantifier les ions fluorure dans celui-ci par chromatographie gazeuse. Avec cela, la quantité de HCFC-123 dans 1'hexafluoroacétone trihydratée est de 1504 ppm.
Comme ci-dessus, on comprend que, même si une distillation simple est effectuée après la synthèse de 1'hexafluoroacétone hydratée, la teneur en HCFC-123 ne peut pas être inférieure à 120 ppm.
Exemple 9
On place 14,13 g (0,42 mole) de paraformaldéhyde à 95 %, 132,4 g (1,35 mole) d'acide sulfurique à 97 %, 53,02 g (2,65 mole) de fluorure d'hydrogène et 43,69 g (0,26 mole) d'hexafluoroisopropanol obtenu dans l'Exemple 1 dans un réacteur auquel est connecté un piège refroidi à -15°C environ. On agite à 20°C pendant 2 à 3 heures. On chauffe ensuite pendant 5 à 6 heures de façon à atteindre au final 65°C à 75°C, tout en poursuivant l'agitation. Durant cette période, sous agitation, le produit dans le réacteur est progressivement distillé. On collecte par conséquent le produit dans le piège à 1'extérieur du système.
Lorsqu'il ne se forme plus de distillât, on stoppe la réaction. On lave le piège dans lequel le produit a été collecté (une phase organique contenant de l'éther hexafluoroisopropylique de fluorométhyle) avec de l'eau, puis avec une solution aqueuse acide, et ensuite avec une solution aqueuse basique, ce qui donne un liquide mixte biphasique d'une phase aqueuse contenant 1'hexafluoroisopropanol et le fluorure d'hydrogène n'ayant pas réagi, et d'une phase organique contenant de l'éther hexafluoroisopropylique de fluorométhyle. On sépare ensuite la phase aqueuse contenant du 1,1,1,3,3,3-hexafluoroisopropanol et on la retire du liquide mixte. On soumet à une distillation la phase organique contenant de l'éther hexafluoroisopropylique de fluorométhyle, ce qui donne 34 g (0,17 mole) d'éther hexafluoroisopropylique de fluorométhyle ayant une pureté supérieure à 99 %, avec un rendement de 65,06 %. La conversion du HFIP est de 72,51 %.
Applicabilité industrielle L'hexafluoroisopropanol, qui est le composé visé de la présente invention, peut être utilisé en tant qu'intermédiaire de médicaments et de produits chimiques à usage agricole, et aussi en tant que solvant à des fins d'analyse et en tant que solvant de lavage pour matériaux électroniques, etc. Le sévoflurane dérivé d'hexafluoroisopropanol peut être utilisé en tant que produit chimique à usage médical tel qu'un anesthésique par inhalation, etc.

Claims (13)

  1. REVENDICATIONS
    1. Un procédé pour produire de 1'hexafluoroisopropanol, comprenant les étapes consistant à (a) purifier un mélange contenant de 1'hexafluoroacétone et plus de 120 ppm de 1,1,1-trifluoro-2,2-dichloroéthane en tant qu'impureté, ce qui donne ainsi de 1'hexafluoroacétone purifiée contenant 120 ppm ou moins de 1,1,1-trifluoro-2,2-dichloroéthane ; et (b) mettre de l'hydrogène (H2) en contact avec 11hexafluoroacétone purifiée en présence d'un catalyseur, en hydrogénant ainsi 1'hexafluoroacétone en hexafluoroisopropanol.
  2. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'étape (a) est mise en œuvre au moyen d'une distillation.
  3. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel l'étape (a) comprend les étapes consistant à : (c) mettre de l'eau en contact avec le mélange contenant de 1 ' hexaf luoroacétone et plus de 12 0 ppm de 1,1,1-trifluoro-2,2-dichloroéthane en tant qu'impureté, en convertissant ainsi 1'hexafluoroacétone contenue dans le mélange en hexafluoroacétone trihydratée ; et (d) distiller le mélange obtenu à l'étape (c).
  4. 4. Procédé selon la revendication 3, dans lequel l'étape (d) comprend les étapes consistant à : (e) introduire le mélange obtenu à l'étape (c) dans une colonne de distillation ; et (f) effectuer la distillation avec un nombre de plateaux théoriques de 2 à 50 et un rapport de reflux de 0,5 à 8,0.
  5. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel l'étape (a) comprend l'étape consistant à : (g) effectuer une analyse quantitative de 1'hexafluoroacétone par chromatographie gazeuse durant la purification pour voir si la teneur en 1,1,1-trifluoro-2,2 -dichloroéthane du mélange est de 120 ppm ou moins.
  6. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel le catalyseur utilisé dans l'étape (b) est un premier catalyseur comprenant au moins un métal choisi dans l'ensemble constitué par le palladium, le platine, le ruthénium, le rhodium et le nickel, ou un deuxième catalyseur comprenant l'au moins un métal supporté sur un support.
  7. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel le catalyseur utilisé dans l'étape (b) est au moins l'un choisi dans l'ensemble constitué par un troisième catalyseur comprenant du palladium et du ruthénium qui sont supportés sur le même support, et un quatrième catalyseur comprenant un mélange d'un catalyseur contenant du palladium supporté sur un support et un catalyseur contenant du ruthénium supporté sur un support.
  8. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel l'hydrogénation de l'étape (b) est effectuée en présence d'un accepteur d'acide dans un système réactionnel.
  9. 9. Procédé selon la revendication 8, dans lequel un carbonate ou hydrogénocarbonate d'un métal alcalin et un hydroxyde d'un métal du Groupe 13 du Tableau Périodique sont utilisés conjointement en tant qu'accepteur d'acide dans l'étape (b).
  10. 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel le mélange contenant de 1'hexafluoroacétone et plus de 12 0 ppm de 1,1,1-trifluoro-2,2-dichloroéthane en tant qu'impureté devant être purifié par l'étape (a) est préparé par un procédé comprenant les étapes consistant à : (h) chlorer de l'acétone avec du chlore (Cl2) , ce qui donne ainsi un mélange contenant de 1'hexachloroacétone ; et (i) fluorer 1'hexachloroacétone en mettant du fluorure d'hydrogène en contact avec le mélange obtenu à l'étape (h) , en préparant ainsi le mélange contenant de 1'hexafluoroacétone et plus de 120 ppm de 1,1,1-trifluoro-2-dichloroéthane en tant qu'impureté.
  11. 11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel 1'hexafluoroisopropanol produit à l'étape (b) est séparé par un procédé comprenant les étapes consistant à : (j) séparer le catalyseur de l'étape (b) à partir d'un mélange réactionnel obtenu à l'étape (b), ce qui donne ainsi un composant liquide ; et (k) distiller le composant liquide, en séparant ainsi 1'hexafluoroisopropanol.
  12. 12. Procédé pour produire de l'éther hexafluoroisopropylique de fluorométhyle (sévoflurane), comprenant les étapes consistant à : (l) produire de 1'hexafluoroisopropanol par le procédé de l'une quelconque des revendications 1 à 11 ; et (m) faire réagir 1'hexafluoroisopropanol, du formaldéhyde et du fluorure d'hydrogène en présence d'un acide de Lewis et d'un acide de Broensted.
  13. 13. Procédé pour produire de 1'éther hexafluoroisopropylique de fluorométhyle (sévoflurane), comprenant les étapes consistant à : (n) chlorer de l'acétone avec du chlore (Cl2) , ce qui donne ainsi un mélange contenant de 1'hexachloroacétone ; (o) fluorer 1'hexachloroacétone en mettant du fluorure d'hydrogène en contact avec le mélange obtenu à l'étape (n) , en préparant ainsi un mélange contenant de 1'hexafluoroacétone et plus de 120 ppm de 1,1,1-trifluoro-2,2-dichloroéthane en tant qu'impureté ; (p) mettre de l'eau en contact avec le mélange préparé à l'étape (o), en convertissant ainsi 1'hexafluoroacétone contenue dans le mélange en hexafluoroacétone trihydratée ; (q) introduire le mélange obtenu à l'étape (p) dans une colonne de distillation ; (r) effectuer une distillation du mélange obtenu à l'étape (p) dans la colonne de distillation avec un nombre de plateaux théoriques de 2 à 50 et un rapport de reflux de 0,5 à 8,0 jusqu'à ce que la teneur en 1,1,1-trif luoro-2,2 -dichloroéthane du mélange devienne de 120 ppm ou moins, ce qui donne ainsi de 1'hexafluoroacétone trihydratée purifiée contenant 120 ppm ou moins de 1,1,1-trifluoro-2,2 -dichloroéthane ; (s) mettre de l'hydrogène (H2) en contact avec 1'hexafluoroacétone trihydratée purifiée en présence d'un accepteur d'acide et en présence d'au moins un catalyseur choisi dans l'ensemble constitué par un premier catalyseur comprenant du palladium et du ruthénium qui sont supportés sur le même support et un deuxième catalyseur comprenant un mélange d'un catalyseur contenant du palladium supporté sur un support et d'un catalyseur contenant du ruthénium supporté sur un support, en produisant ainsi de 1'hexafluoroisopropanol ; et (t) faire réagir 1'hexafluoroisopropanol obtenu à l'étape (s) avec du formaldéhyde et du fluorure d'hydrogène en présence d'un acide de Lewis ou d'un acide de Broensted, en produisant ainsi l'éther hexafluoroisopropylique de fluorométhyle (sévoflurane).
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