JP2006306726A - Method for producing fluorinated ether - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing a hydrofluorocarbon (HFE) which is promising as a substitute for CFC, HCFC, HFC or PFC due to its relatively small stratosphere ozone-depleting capacity and global warming capacity by using, as a raw material, a substance available on an industrial scale or a substance producible from a raw material available on an industrial scale. <P>SOLUTION: This method for producing a fluorinated ether comprises reacting a ≥2C fluorinated olefin having at least one fluorine atom with a ≥1C alcohol in the presence of a potassium fluoride/activated alumina, potassium hydroxyide/activated alumina or sodium hydroxide/activated alumina solid catalyst supporting potassium fluoride, potassium hydroxide or sodium hydroxide on activated alumina. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、洗浄剤、溶媒、冷媒、エアロゾル噴射剤、プラスチック発泡剤、伝熱媒体、粒子除去剤等機能性材料として有用な含フッ素エーテルの製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a fluorinated ether useful as a functional material such as a cleaning agent, a solvent, a refrigerant, an aerosol propellant, a plastic foaming agent, a heat transfer medium, and a particle removing agent.

従来、洗浄剤、溶媒、冷媒、エアロゾル噴射剤、プラスチック発泡剤、伝熱媒体、粒子除去剤等にはクロロフルオロカーボン(CFC)、ヒドロクロロフルオロカーボン(HCFC)、ヒドロフルオロカーボン(HFC)またはパーフルオロカーボン(PFC)等が使用されてきた。   Conventionally, chlorofluorocarbon (CFC), hydrochlorofluorocarbon (HCFC), hydrofluorocarbon (HFC) or perfluorocarbon (PFC) has been used for cleaning agents, solvents, refrigerants, aerosol propellants, plastic blowing agents, heat transfer media, particle removal agents, etc. ) Etc. have been used.

しかしながら、これらのCFC、HCFC、HFCまたはPFCは地球環境に放出されると成層圏オゾン層の破壊、地球温暖化等地球環境に対し悪影響を及ぼすことが知られ、これらに代わる環境負荷の小さい物質の探索が進められている。ヒドロフルオロエーテル(HFE)は成層圏オゾン層の破壊、地球温暖化能がCFC、HCFC、HFCまたはPFCに比べ相対的に小さく、これらの代替品として有望とされる。   However, when these CFCs, HCFCs, HFCs or PFCs are released into the global environment, they are known to have adverse effects on the global environment such as the destruction of the stratospheric ozone layer and global warming. Search is in progress. Hydrofluoroether (HFE) is a promising alternative because it has a relatively small destruction of the stratospheric ozone layer and global warming ability compared to CFC, HCFC, HFC or PFC.

本発明に係わる1−メトキシ−1,1,2,2−テトラフルオロエタン(以下、HFE−254pcと略する)は、分子中に水素、フッ素及び酸素を有し、HFEに属する化合物であり、以下の製造方法が知られている。非特許文献1〜非特許文献3には、テトラフルオロエチレン(以下、TFEと略する)にメタノール及びナトリウムメトキシドを反応させるHFE−254pcの製造方法が、特許文献1〜5にはアルカリ触媒存在下TFEとメタノールとを反応させるHFE−254pcの製造方法が開示されている。HFEに属する化合物である1−エトキシ−1,1,2,2−テトラフルオロエタンの製法として、エタノール溶媒中、ナトリウムエトキシドとTFEとの反応(特許文献6)あるいは1,2−ジブロモ−1,1,2,2−テトラフルオロエタンとエタノールとをKOH触媒存在下反応させる方法(特許文献7)が報告されている。   1-methoxy-1,1,2,2-tetrafluoroethane (hereinafter abbreviated as HFE-254pc) according to the present invention is a compound having hydrogen, fluorine and oxygen in the molecule and belonging to HFE. The following manufacturing methods are known. Non-Patent Document 1 to Non-Patent Document 3 describe a method for producing HFE-254pc in which methanol and sodium methoxide are reacted with tetrafluoroethylene (hereinafter abbreviated as TFE), and Patent Documents 1 to 5 include an alkali catalyst. A method for producing HFE-254pc in which lower TFE and methanol are reacted is disclosed. As a method for producing 1-ethoxy-1,1,2,2-tetrafluoroethane, which is a compound belonging to HFE, a reaction of sodium ethoxide with TFE in an ethanol solvent (Patent Document 6) or 1,2-dibromo-1 , 1,2,2-tetrafluoroethane and ethanol are reacted in the presence of a KOH catalyst (Patent Document 7).

固体触媒に関して、例えばKF/Alは、炭化水素系化合物において分子内Michael型の付加反応を行い、エーテル結合を生成することが知られている(非特許文献4)。また、非特許文献5には、アセトニトリル溶媒中、KF/Al存在下、ジオールとジトシレートとの反応でクラウンエーテルが得られることが報告されている。しかしながら、KF/Al存在下、カルボニル基を含まないフッ素化オレフィンとアルコールとの反応によりフッ素化エーテルを合成する方法は知られていない。
J.Amer,Chem.Soc.,70,431(1947) J.Gen.Chem.USSR,37,797(1965) J.Chem.Soc.C,2,395(1967) P.Laszlo“Preparative Chemistry Using Supported Reagents”Academic Press INC(1987)p.287参照 J.Yamawakiら,Chem.Lett.533(1980) 米国特許 第3663715号 明細書 米国特許 第3609196号 明細書 米国特許 第3769434号 明細書 米国特許 第3862241号 明細書 特開平8−92162号公報 米国特許 第2409274号 明細書 特公昭42−21323号公報
Regarding a solid catalyst, for example, KF / Al 2 O 3 is known to undergo an intramolecular Michael type addition reaction in a hydrocarbon compound to generate an ether bond (Non-patent Document 4). Non-Patent Document 5 reports that crown ether can be obtained by reaction of diol and ditosylate in acetonitrile solvent in the presence of KF / Al 2 O 3 . However, a method for synthesizing a fluorinated ether by reacting a fluorinated olefin not containing a carbonyl group with an alcohol in the presence of KF / Al 2 O 3 is not known.
J. et al. Amer, Chem. Soc. , 70, 431 (1947) J. et al. Gen. Chem. USSR, 37, 797 (1965) J. et al. Chem. Soc. C, 2, 395 (1967) P. Laszlo “Preparative Chemistry Using Supported Reagents” Academic Press INC (1987) p. See 287 J. et al. Yamawaki et al., Chem. Lett. 533 (1980) US Pat. No. 3,663,715 US Pat. No. 3,609,196 US Pat. No. 3,769,434 Specification US Pat. No. 3,862,241 Specification JP-A-8-92162 U.S. Pat. No. 2,409,274 Japanese Patent Publication No.42-21323

これまでフッ素化オレフィンに、アルコールを付加反応することによりフッ素化エーテルを得る方法は、液相にて水酸化カリウム、金属アルコキシド等の塩基触媒存在下反応が行われてきた。しかしながら、これらの方法では反応速度が小さく、また反応生成物と触媒は均一になるため煩雑な分離操作が必要となるため、工業的に適応する方法としては必ずしも適していなかった。このため、反応速度が大きく、且つ、反応生成物と触媒との分離が容易な触媒を用いる工業的に有用なフッ素化エーテルの製造方法が求められていた。本発明の課題は、工業的規模で入手できるかもしくは工業的規模で入手できる原料から比較的容易に製造可能な物質を原料とする工業的有用なフッ素化エーテルの製造方法を提供することである。   Until now, the method of obtaining a fluorinated ether by adding an alcohol to a fluorinated olefin has been carried out in the liquid phase in the presence of a base catalyst such as potassium hydroxide or a metal alkoxide. However, in these methods, the reaction rate is low, and the reaction product and the catalyst become uniform, so that a complicated separation operation is required. Therefore, they are not necessarily suitable as industrially applicable methods. For this reason, there has been a demand for an industrially useful method for producing a fluorinated ether using a catalyst having a high reaction rate and allowing easy separation of the reaction product and the catalyst. An object of the present invention is to provide an industrially useful method for producing a fluorinated ether using a material which can be obtained on an industrial scale or which can be produced relatively easily from a raw material available on an industrial scale. .

本発明者らは上記課題を解決するため、フッ素化オレフィンに、アルコールを付加反応することによりフッ素化エーテルを得るにあたって、反応生成物と触媒との分離が容易な触媒として、原料および反応生成物とは不均一な触媒である固体触媒に着目し鋭意検討した結果、固体触媒として活性アルミナにアルカリ金属またはアルカリ土類金属化合物を担持した触媒、特に活性アルミナにフッ化アルカリあるいは水酸化アルカリを担持した触媒を用いる反応系において好適であることを見いだし、本発明に到達した。   In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have prepared a raw material and a reaction product as a catalyst for easily separating the reaction product and the catalyst in obtaining a fluorinated ether by addition reaction of alcohol with a fluorinated olefin. As a result of diligent investigation focusing on a solid catalyst that is a heterogeneous catalyst, a catalyst in which an alkali metal or alkaline earth metal compound is supported on activated alumina as a solid catalyst, in particular, alkali fluoride or alkali hydroxide is supported on activated alumina. The present invention has been found to be suitable for a reaction system using the prepared catalyst.

すなわち本発明は、少なくとも1フッ素原子を含む炭素数2以上のフッ素化オレフィンと炭素数1以上のアルコールとを固体触媒存在下、反応させることを特徴とするフッ素化エーテルの製造方法である。   That is, the present invention is a method for producing a fluorinated ether, comprising reacting a fluorinated olefin having 2 or more carbon atoms containing at least one fluorine atom with an alcohol having 1 or more carbon atoms in the presence of a solid catalyst.

また、本発明は、固体触媒が、活性アルミナにアルカリ金属またはアルカリ土類金属化合物を担持した触媒である上記のフッ素化エーテルの製造方法である。   In addition, the present invention is the above-described method for producing a fluorinated ether, wherein the solid catalyst is a catalyst in which an alkali metal or an alkaline earth metal compound is supported on activated alumina.

また、本発明は、固体触媒が、活性アルミナにフッ化カリウム、水酸化カリウムまたは水酸化ナトリウムを担持したフッ化カリウム/活性アルミナ、水酸化カリウム/活性アルミナまたは水酸化ナトリウム/活性アルミナであることを特徴とする上記のフッ素化エーテルの製造方法である。   Further, in the present invention, the solid catalyst is potassium fluoride / activated alumina, potassium hydroxide / activated alumina or sodium hydroxide / activated alumina in which potassium fluoride, potassium hydroxide or sodium hydroxide is supported on activated alumina. This is a method for producing the above fluorinated ether.

さらに本発明は、フッ素化オレフィンがテトラフルオロエチレンであり、アルコールがメタノールであり、フッ素化エーテルが1−メトキシ−1,1,2,2−テトラフルオロエタンである上記の製造方法である。   Furthermore, the present invention is the above production method wherein the fluorinated olefin is tetrafluoroethylene, the alcohol is methanol, and the fluorinated ether is 1-methoxy-1,1,2,2-tetrafluoroethane.

本発明の不均一系固体触媒による方法を用いると、液相均一系の反応に比べ、反応速度が格段に増加すること、また生成物と触媒との分離が容易となることから、製造に係わるエネルギー並びに環境負荷の軽減できる。   When the method using the heterogeneous solid catalyst of the present invention is used, the reaction rate is remarkably increased as compared with the reaction of the liquid phase homogeneous system, and the product and the catalyst are easily separated. Energy and environmental load can be reduced.

すなわち、本発明によれば、工業的規模で入手できるかもしくは工業的規模で入手できる原料から比較的容易に製造可能な物質を原料としてフッ素化エーテルを製造できる。   That is, according to the present invention, a fluorinated ether can be produced from a material that can be obtained on an industrial scale or that can be produced relatively easily from a raw material available on an industrial scale.

本発明の出発原料として用いるフッ素化オレフィンは、分子中に1原子以上のフッ素を有する炭素数2以上のオレフィンであればよいが、炭素数2〜8程度の化合物が好ましい。原料オレフィンの炭素数が多くなりすぎると反応系の粘度が高まり、触媒反応に支障がでるおそれがあるためである。具体的にはテトラフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン、トリフルオロエチレン、ジフルオロエチレン、フルオロエチレン、クロロフルオロエチレン、ブロモフルオロエチレン、ヨードフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロペン、1−クロロ−3,3,3−トリフルオロプロペン、1,3,3,3−テトラフルオロプロペン、3,3,3−トリフルオロプロペン、1,1,1,3,3−ペンタフルオロプロペン、3−フルオロ−1−プロペン、1−ブロモ−3,3,3−トリフルオロプロペン、ヘキサフルオロブタジエン、2−クロロ−1,1,1,4,4,4−ヘキサフルオロ−2−ブテン、1,1,2,2−テトラフルオロエチルアリルエーテル、パーフルオロヘプテン−1、ヘキサフルオロシクロブテン等が挙げられ、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロペンが特に好ましい。   The fluorinated olefin used as the starting material of the present invention may be an olefin having 2 or more carbon atoms having 1 or more atoms in the molecule, but a compound having about 2 to 8 carbon atoms is preferable. This is because if the raw material olefin has too many carbon atoms, the viscosity of the reaction system increases, which may hinder the catalytic reaction. Specifically, tetrafluoroethylene, chlorotrifluoroethylene, trifluoroethylene, difluoroethylene, fluoroethylene, chlorofluoroethylene, bromofluoroethylene, iodofluoroethylene, hexafluoropropene, 1-chloro-3,3,3-tri Fluoropropene, 1,3,3,3-tetrafluoropropene, 3,3,3-trifluoropropene, 1,1,1,3,3-pentafluoropropene, 3-fluoro-1-propene, 1-bromo -3,3,3-trifluoropropene, hexafluorobutadiene, 2-chloro-1,1,1,4,4,4-hexafluoro-2-butene, 1,1,2,2-tetrafluoroethylallyl Ether, perfluoroheptene-1, hexafluorocyclobutene, etc. La fluoroethylene, hexafluoropropene are particularly preferred.

また、アルコールとしては、炭素数1以上のアルコールであればよく、メタノール、エタノール、プロパノール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリフルオロエタノール、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−プロパノール、ペンタフルオロプロパノール、フェノール、アニソール、1,4−ブタンジオール等が挙げられる。   The alcohol may be an alcohol having 1 or more carbon atoms, such as methanol, ethanol, propanol, ethylene glycol, diethylene glycol, trifluoroethanol, 1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-propanol. , Pentafluoropropanol, phenol, anisole, 1,4-butanediol and the like.

本発明で用いる固体触媒は、活性アルミナにアルカリ金属またはアルカリ土類金属化合物を担持した触媒が好ましい。以下、アルカリ金属またはアルカリ土類金属化合物化合物(例:フッ化物、水酸化物、炭酸塩)を単に金属化合物(金属フッ化物、金属水酸化物、金属炭酸塩)と省略することもある。担持する金属化合物の陽イオン部分としては、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム等のアルカリ金属類またはマグネシウム、カルシウム、バリウム等のアルカリ土類等が挙げられ、これらのなかでカリウム、ナトリウムが好ましい。   The solid catalyst used in the present invention is preferably a catalyst in which an alkali metal or an alkaline earth metal compound is supported on activated alumina. Hereinafter, an alkali metal or alkaline earth metal compound compound (eg, fluoride, hydroxide, carbonate) may be simply abbreviated as a metal compound (metal fluoride, metal hydroxide, metal carbonate). Examples of the cation portion of the metal compound to be supported include alkali metals such as lithium, sodium, potassium, rubidium, and cesium, and alkaline earth metals such as magnesium, calcium, and barium. Among these, potassium and sodium are preferable. .

担持する金属化合物の陰イオン部分としては、フッ素、塩素、沃素、臭素等のハロゲン、水酸基の他に硫酸基、アミド基、アルコキシル基、リン酸基、炭酸基、ニトリル基等が挙げられる。   Examples of the anion portion of the metal compound to be supported include halogens such as fluorine, chlorine, iodine and bromine, hydroxyl groups, sulfate groups, amide groups, alkoxyl groups, phosphate groups, carbonate groups, nitrile groups and the like.

その中でも活性アルミナに金属フッ化物または金属水酸化物または金属炭酸塩を担持した触媒が好ましい。   Among them, a catalyst in which a metal fluoride, a metal hydroxide, or a metal carbonate is supported on activated alumina is preferable.

触媒の調製方法は、特に限定されず、水、アルコール、ケトン、ニトリル等の溶媒に金属フッ化物、金属水酸化物または金属炭酸塩等の上記アルカリ金属またはアルカリ土類金属を溶解した溶液中に活性アルミナを浸漬させ、その後加温しながらエバポレータ等により減圧下溶媒を除去、乾燥することにより得られる。   The method for preparing the catalyst is not particularly limited. In a solution in which the above alkali metal or alkaline earth metal such as metal fluoride, metal hydroxide, or metal carbonate is dissolved in a solvent such as water, alcohol, ketone, or nitrile. It is obtained by immersing activated alumina, then removing the solvent under reduced pressure using an evaporator or the like while heating and drying.

触媒調製に用いる金属フッ化物、金属水酸化物または金属炭酸塩は、具体的にはフッ化リチウム、フッ化カリウム、フッ化ナトリウム、フッ化ルビジウム、フッ化セシウム、フッ化マグネシウム、フッ化カルシウム、フッ化バリウム等のフッ化物が挙げられ、水酸化物としては水酸化リチウム、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化ルビジウム、水酸化セシウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化バリウム等が挙げられる。また炭酸塩としては炭酸リチウム、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸ルビジウム、炭酸セシウム、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸バリウム等が挙げられる。さらに、ナトリウム、カリウム等の金属アルカリあるいはカリウムアミド等を添加しても良い。   Specifically, metal fluoride, metal hydroxide or metal carbonate used for catalyst preparation is lithium fluoride, potassium fluoride, sodium fluoride, rubidium fluoride, cesium fluoride, magnesium fluoride, calcium fluoride, Examples of the hydroxide include lithium hydroxide, potassium hydroxide, sodium hydroxide, rubidium hydroxide, cesium hydroxide, magnesium hydroxide, calcium hydroxide, and barium hydroxide. It is done. Examples of the carbonate include lithium carbonate, potassium carbonate, sodium carbonate, rubidium carbonate, cesium carbonate, magnesium carbonate, calcium carbonate, and barium carbonate. Furthermore, a metal alkali such as sodium or potassium or potassium amide may be added.

触媒調製に用いる金属フッ化物、金属水酸化物または金属炭酸塩の担持量は、アルミナ100重量部に対して、1〜200重量部で、好ましくは5〜100重量部である。また二種類以上の金属フッ化物、金属水酸化物またはアルカリ炭酸塩を担持することもでき、触媒活性の調節が可能である。   The supported amount of the metal fluoride, metal hydroxide or metal carbonate used for the catalyst preparation is 1 to 200 parts by weight, preferably 5 to 100 parts by weight, with respect to 100 parts by weight of alumina. Two or more kinds of metal fluorides, metal hydroxides or alkali carbonates can be supported, and the catalytic activity can be adjusted.

本発明の活性アルミナ担体は、細孔容積が大きく、比表面積が大きいγ−アルミナが適している。活性アルミナの比表面積としては、100〜400m/gが好ましい。 As the activated alumina carrier of the present invention, γ-alumina having a large pore volume and a large specific surface area is suitable. The specific surface area of the activated alumina is preferably 100 to 400 m 2 / g.

本発明の製造方法は「液体状のアルコールにフッ素化オレフィンを連続的に吹き込む方法」、「両者を反応器に仕込みバッチ式で行う方法」等、任意の方法で行うことができる。「液状または気体状のアルコール及びフッ素化オレフィンをともに導入し、生成物を連続的に抜き出す方法」を用いることも可能である。例えば、メタノールとTFEとの反応においては、耐圧反応器に所定量のメタノール及び固体触媒を仕込み、TFEを一定量仕込んだ後反応に供する方法を用いることができる。この場合、反応の進行とともに圧力が低下するので、圧力低下分のTFEを再度仕込むことを行うことにより反応を継続することができる。   The production method of the present invention can be carried out by any method such as “a method in which fluorinated olefin is continuously blown into liquid alcohol”, “a method in which both are charged into a reactor and carried out in a batch system”. It is also possible to use “a method in which a liquid or gaseous alcohol and a fluorinated olefin are introduced together and a product is continuously extracted”. For example, in the reaction of methanol and TFE, a method can be used in which a predetermined amount of methanol and a solid catalyst are charged in a pressure resistant reactor, and a predetermined amount of TFE is charged and then subjected to the reaction. In this case, since the pressure decreases with the progress of the reaction, the reaction can be continued by charging TFE corresponding to the pressure decrease again.

さらに、KFを活性アルミナに担持した固体触媒を用い、メタノールおよびTFEを気化し、気相不均一反応を行い、生成物を連続的に取り出すこともできる。この場合、調製した固体触媒を充填した反応管を電気炉で適切な温度に調整し、そこに原料を導入して反応を進行させる。原料のフッ素化オレフィンとアルコールは、予め気化器にて加熱して気体として反応管に導入する。反応生成物は、反応器出口に氷水浴トラップ、ドライアイス−アセトン浴トラップ等の冷却トラップにて捕捉回収できる。   Furthermore, using a solid catalyst in which KF is supported on activated alumina, methanol and TFE can be vaporized, a gas phase heterogeneous reaction can be performed, and the product can be continuously taken out. In this case, the reaction tube filled with the prepared solid catalyst is adjusted to an appropriate temperature with an electric furnace, and the raw material is introduced therein to proceed with the reaction. The raw material fluorinated olefin and alcohol are previously heated in a vaporizer and introduced into the reaction tube as a gas. The reaction product can be captured and recovered at a reactor outlet by a cooling trap such as an ice water bath trap or a dry ice-acetone bath trap.

本発明の製造方法において、反応はフッ素化オレフィン1モルにつきアルコールは1モル反応するが、アルコール量を多く仕込んでコスト的に高いフッ素化オレフィンの消費量が多くなるように調整するのが工業的に有利である。フッ素化オレフィン/アルコールのモル比は、(1/1)〜(1/200)が用いられ、好ましくは(1/1)〜(1/100)、さらに好ましくは(1/1)〜(1/20)で、反応の進行と共にフッ素化オレフィンを追加することができる。   In the production method of the present invention, the reaction reacts with 1 mol of alcohol per 1 mol of fluorinated olefin. However, it is industrially adjusted to increase the consumption of high fluorinated olefin in terms of cost by charging a large amount of alcohol. Is advantageous. The molar ratio of fluorinated olefin / alcohol is (1/1) to (1/200), preferably (1/1) to (1/100), more preferably (1/1) to (1 / 20), fluorinated olefins can be added as the reaction proceeds.

本発明の方法において、触媒濃度は反応が進行する限りいかなる濃度もとりうるが、バッチ式の場合、アルコールに対しアルカリ金属またはアルカリ土類金属化合物の濃度として0.1〜100モル%、好ましくは1〜50モル%である。   In the method of the present invention, the catalyst concentration can be any concentration as long as the reaction proceeds. In the case of a batch system, the concentration of the alkali metal or alkaline earth metal compound is 0.1 to 100 mol%, preferably 1 as the concentration of the alcohol. ˜50 mol%.

本発明の方法では溶媒を用いることもできる。溶媒は反応に悪影響を及ぼさない限り特に限定されないが、液相不均一反応の場合、反応基質の溶解を促進するような溶媒、ジメチルスルホキシド、グライム、ジグライム、テトラグライム、アセトニトリル、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルミアミド、N−メチルピロリドン、スルホラン、テトラヒドロフラン、ヘキサン、ペンタン、ジブチルエーテル、トリメトキシメタン等が挙げられる。   A solvent can also be used in the method of the present invention. The solvent is not particularly limited as long as it does not adversely affect the reaction, but in the case of a liquid phase heterogeneous reaction, a solvent that promotes dissolution of the reaction substrate, dimethyl sulfoxide, glyme, diglyme, tetraglyme, acetonitrile, N, N-dimethyl Examples include acetamide, N, N-dimethylformamide, N-methylpyrrolidone, sulfolane, tetrahydrofuran, hexane, pentane, dibutyl ether, and trimethoxymethane.

反応器および反応管は、耐熱性と原料及び生成物に耐食性を有する材質であれば良く、ガラス、ステンレス鋼,ハステロイ、モネル、白金などが好ましい。また、これらでライニングされた材料で作成することもできる。   The reactor and the reaction tube may be made of a material having heat resistance and corrosion resistance to raw materials and products, and glass, stainless steel, hastelloy, monel, platinum and the like are preferable. It can also be made from materials lined with these.

本発明の製造法で用いられる反応温度は、20℃〜200℃で、好ましくは50〜100℃である。反応温度20℃よりも低い温度では、反応速度はきわめて小さく実用的でない。また、反応温度が200℃を越えると反応の進行に支障があるほか、ビニルエーテル等の副生物が生成するので好ましくない。反応を気相で行う場合の反応温度は、用いるフッ素化オレフィン及びアルコールによって異なるが、上記の温度範囲内で且つフッ素化オレフィンおよびアルコールが気体になる温度で行う。   The reaction temperature used by the manufacturing method of this invention is 20 to 200 degreeC, Preferably it is 50 to 100 degreeC. At temperatures lower than 20 ° C., the reaction rate is very small and impractical. In addition, when the reaction temperature exceeds 200 ° C., the progress of the reaction is hindered and by-products such as vinyl ether are generated, which is not preferable. The reaction temperature when the reaction is carried out in the gas phase varies depending on the fluorinated olefin and alcohol used, but is within the above temperature range and at a temperature at which the fluorinated olefin and alcohol become gas.

反応圧力は、安全性、取扱い、装置及びその他の実際的な配慮の機能として基本的に選択され、約0.01〜2.0Mpaで行うことができ、0.1〜1.0MPaが好ましい。   The reaction pressure is basically selected as a function of safety, handling, equipment and other practical considerations and can be performed at about 0.01-2.0 MPa, preferably 0.1-1.0 MPa.

本発明を気相にて行う場合、反応の接触時間は、通常0.1〜300秒をとりうるが、生産性の面から1〜60秒が好ましい。接触時間が短すぎると反応が十分に進行せず、長すぎると反応器のサイズが過大になることおよび副反応を伴うことがあり好ましくない。   When the present invention is carried out in the gas phase, the contact time of the reaction can usually be 0.1 to 300 seconds, but 1 to 60 seconds is preferable from the viewpoint of productivity. If the contact time is too short, the reaction does not proceed sufficiently, and if it is too long, the size of the reactor becomes excessive and side reactions may occur, which is not preferable.

本発明の方法により処理されて反応器より流出するフッ素化エーテルを含む粗生成物は、公知の方法で精製される。バッチ式で行った場合は、簡単なろ過を施すことにより反応生成物と固体触媒が容易に分離できるのでろ過後に精製工程に、気相法で行った場合は冷却トラップで捕捉回収した反応生成物を精製工程に付すことができる。   The crude product containing the fluorinated ether treated by the method of the present invention and flowing out of the reactor is purified by a known method. When the batch method is used, the reaction product and the solid catalyst can be easily separated by simple filtration. Therefore, the reaction product is collected in a purification step after filtration. Can be subjected to a purification step.

精製方法は限定されないが、例えばメタノールとHFE−254pcの混合物では共沸組成が形成されるので最初に共沸蒸留後、共沸組成物を水で洗浄してアルコールを除去し,乾燥した後さらに精密蒸留に付して有機不純物を除き精製することができる。   Although the purification method is not limited, for example, in the case of a mixture of methanol and HFE-254pc, an azeotropic composition is formed. Therefore, after azeotropic distillation is first performed, the azeotropic composition is washed with water to remove alcohol, and then dried. It can be purified by subjecting it to precision distillation to remove organic impurities.

以下に本発明の実施例を挙げて具体的に説明するが、これらの実施例によって本発明が限定されるものではない。   Examples of the present invention will be specifically described below, but the present invention is not limited to these examples.

[触媒調製例1]
活性アルミナ(住化アルケム製NKH3−24: 粒径2〜4mm、比表面積340m2/g)30gを計り取り、表面に付着した粉を水洗した。フッ化カリウム20gを水20gに溶解し、50%水溶液を調製した。50%水溶液に洗浄した活性アルミナを浸漬し、一晩静置した。ろ過後、エバポレータにて80℃で2時間減圧乾燥した。乾燥した活性アルミナを取り出し、触媒として用いた。
[Catalyst Preparation Example 1]
30 g of activated alumina (NKH3-24 manufactured by Sumika Alchem: particle size 2 to 4 mm, specific surface area 340 m <2> / g) was weighed, and the powder adhering to the surface was washed with water. 20 g of potassium fluoride was dissolved in 20 g of water to prepare a 50% aqueous solution. The washed activated alumina was immersed in a 50% aqueous solution and allowed to stand overnight. After filtration, it was dried under reduced pressure at 80 ° C. for 2 hours by an evaporator. The dried activated alumina was taken out and used as a catalyst.

[触媒調製例2]
フッ化カリウムの代わりに水酸化カリウムを用いる以外は調製例1と同様にして触媒調製を行った。
[Catalyst Preparation Example 2]
A catalyst was prepared in the same manner as in Preparation Example 1 except that potassium hydroxide was used instead of potassium fluoride.

〔実施例1〕
圧力計及びガス導入口を有する100ml SUS316L製耐圧反応器を用い、触媒
として調製例1で示したKF/Alを用いて反応を行った。反応器にKF/Al2.5g、メタノール10gを投入し、ドライアイスーアセトン浴で冷却して反応器内を脱気後、TFEをガス導入口から2.3g導入した。反応温度を80℃に設定したところ、圧力は0.46MPaを示した。反応開始3時間後には圧力が0.19MPaになったので、反応器を氷浴に入れ冷却し、内容物を取り出した。回収有機物は11.7g(回収率95.1%)であった。
[Example 1]
Using a pressure resistant reactor made of 100 ml SUS316L having a pressure gauge and a gas inlet, the reaction was performed using KF / Al 2 O 3 shown in Preparation Example 1 as a catalyst. To the reactor, 2.5 g of KF / Al 2 O 3 and 10 g of methanol were added, cooled in a dry ice-acetone bath and deaerated inside the reactor, and 2.3 g of TFE was introduced from the gas inlet. When the reaction temperature was set to 80 ° C., the pressure was 0.46 MPa. Since the pressure became 0.19 MPa 3 hours after the start of the reaction, the reactor was placed in an ice bath and cooled, and the contents were taken out. The recovered organic matter was 11.7 g (recovery rate 95.1%).

回収した有機物をガスクロマトグラフィーで分析した結果、TFEを基準としたHFE−254pc収率は71.3%であった。   As a result of analyzing the recovered organic matter by gas chromatography, the HFE-254pc yield based on TFE was 71.3%.

〔実施例2〕
触媒として調製例2で示したKOH/Alを用いて実施例1と同様にして反応を行った。反応器にKF/Al5.0g、メタノール20gを投入し、ドライアイス−アセトン浴で冷却して反応器内を脱気後、TFEをガス導入口から2.8g導入した。反応温度を80℃に設定したところ、圧力は0.45MPaを示した。反応開始6時間後には圧力が0.20MPaになったので、反応器を氷浴に入れ冷却し、内容物を取り出した。回収有機物は21.0g(回収率92.1%)であった。
[Example 2]
The reaction was carried out in the same manner as in Example 1 using KOH / Al 2 O 3 shown in Preparation Example 2 as a catalyst. To the reactor, 5.0 g of KF / Al 2 O 3 and 20 g of methanol were added, cooled in a dry ice-acetone bath, deaerated inside the reactor, and then 2.8 g of TFE was introduced from the gas inlet. When the reaction temperature was set to 80 ° C., the pressure was 0.45 MPa. Since the pressure reached 0.20 MPa 6 hours after the start of the reaction, the reactor was placed in an ice bath and cooled, and the contents were taken out. The recovered organic matter was 21.0 g (recovery rate 92.1%).

回収した有機物をガスクロマトグラフィーで分析した結果、TFEを基準としたHFE−254pc収率は61.2%であった。   As a result of analyzing the collected organic matter by gas chromatography, the yield of HFE-254pc based on TFE was 61.2%.

〔実施例3〕
触媒として調製例1で示したKF/Alを用いて実施例1と同様にして反応を行った。反応器にKF/Al2.5g、メタノール10gを投入し、ドライアイス−アセトン浴で冷却して反応器内を脱気後、TFEをガス導入口から1.4g導入した。反応温度を50℃に設定したところ、圧力は0.21MPaを示した。反応開始4h後には圧力が0.10MPaになったので、反応器を氷浴に入れ冷却し、さらにTFE1.4gを反応器に導入し反応を継続した。反応温度50℃において、圧力0.32MPaとなった。反応再開後3時間後には圧力が0.20MPaになったので、反応器を氷浴に入れ冷却し、内容物を取り出した。回収有機物は11.3g(回収率88.3%)であった。
Example 3
The reaction was carried out in the same manner as in Example 1 using KF / Al 2 O 3 shown in Preparation Example 1 as a catalyst. To the reactor, 2.5 g of KF / Al 2 O 3 and 10 g of methanol were added, cooled in a dry ice-acetone bath and deaerated inside the reactor, and then 1.4 g of TFE was introduced from the gas inlet. When the reaction temperature was set to 50 ° C., the pressure was 0.21 MPa. Since the pressure became 0.10 MPa 4 hours after the start of the reaction, the reactor was placed in an ice bath and cooled, and 1.4 g of TFE was further introduced into the reactor to continue the reaction. At a reaction temperature of 50 ° C., the pressure became 0.32 MPa. Since the pressure became 0.20 MPa 3 hours after the reaction was resumed, the reactor was placed in an ice bath and cooled, and the contents were taken out. The recovered organic matter was 11.3 g (recovery rate 88.3%).

回収した有機物をガスクロマトグラフィーで分析した結果、TFEを基準としたHFE−254pc収率は52.5%であった。   As a result of analyzing the collected organic matter by gas chromatography, the HFE-254pc yield based on TFE was 52.5%.

〔比較例1〕
触媒としてAlを用いて実施例1と同様にして反応を行った。
[Comparative Example 1]
The reaction was performed in the same manner as in Example 1 using Al 2 O 3 as a catalyst.

反応器にAl5.0g、メタノール20gを投入し、ドライアイス−アセトン浴で冷却して反応器内を脱気後、TFEをガス導入口から2.8g導入した。反応温度を80℃に設定したところ、圧力は0.45MPaを示した。反応開始3時間後にも圧力が0.45MPaであった。反応器を氷浴に入れ冷却し、内容物を取り出したところ、回収有機物は18.4g(回収率80.7%)であった。 To the reactor, 5.0 g of Al 2 O 3 and 20 g of methanol were added, cooled in a dry ice-acetone bath and deaerated inside the reactor, and then 2.8 g of TFE was introduced from the gas inlet. When the reaction temperature was set to 80 ° C., the pressure was 0.45 MPa. Even after 3 hours from the start of the reaction, the pressure was 0.45 MPa. The reactor was placed in an ice bath and cooled, and the contents were taken out. As a result, the recovered organic matter was 18.4 g (recovery rate: 80.7%).

回収した有機物をガスクロマトグラフィーで分析した結果、TFEを基準としたHFE−254pc収率は0%であった。   As a result of analyzing the collected organic substances by gas chromatography, the yield of HFE-254pc based on TFE was 0%.

〔比較例2〕
触媒としてKFを用いて実施例1と同様にして反応を行った。
[Comparative Example 2]
The reaction was conducted in the same manner as in Example 1 using KF as the catalyst.

反応器にKF2.5g、メタノール10gを投入し、ドライアイスーアセトン浴で冷却して反応器内を脱気後、TFEをガス導入口から2.5g導入した。反応温度を80℃に設定したところ、圧力は0.46MPaを示した。反応開始7h後には圧力が0.37MPaであった。反応器を氷浴に入れ冷却し、内容物を取り出したところ、回収有機物は9.5g(回収率76.0%)であった。   The reactor was charged with 2.5 g of KF and 10 g of methanol, cooled in a dry ice-acetone bath and deaerated inside the reactor, and then 2.5 g of TFE was introduced from the gas inlet. When the reaction temperature was set to 80 ° C., the pressure was 0.46 MPa. After 7 hours from the start of the reaction, the pressure was 0.37 MPa. The reactor was placed in an ice bath and cooled, and the contents were taken out. The recovered organic matter was 9.5 g (recovery rate 76.0%).

回収した有機物をガスクロマトグラフィーで分析した結果、TFEを基準としたHFE−254pc収率は18.2%であった。   As a result of analyzing the collected organic matter by gas chromatography, the yield of HFE-254pc based on TFE was 18.2%.

〔実施例4〕
触媒調製例1の方法を2回繰り返し、フッ化カリウム担持量47wt%のKF/Alを調製した。100mlの47wt%KF/AlをSUS304製の反応管(21mmφ×300mm)に充填し、反応管を電気炉で80℃に加熱した。TFEとメタノールを80℃に加熱した気化器を通して、接触時間80秒、TFE/メタノール(モル比 1/10)で反応器に常圧下導入した。反応生成物は、反応器出口に氷水浴トラップ、ドライアイス−アセトン浴トラップを設置し、回収した。反応を30時間以上継続し、回収した有機物をガスクロマトグラフィーで分析した。25〜30時間後のHFE−254pc収率および回収率は、TFEを基準として、それぞれ88.5%および93.6%であった。
Example 4
The method of Catalyst Preparation Example 1 was repeated twice to prepare KF / Al 2 O 3 having a potassium fluoride loading of 47 wt%. 100 ml of 47 wt% KF / Al 2 O 3 was filled in a SUS304 reaction tube (21 mmφ × 300 mm), and the reaction tube was heated to 80 ° C. in an electric furnace. Through a vaporizer heated to 80 ° C., TFE and methanol were introduced into the reactor under normal pressure with a contact time of 80 seconds and TFE / methanol (molar ratio 1/10). The reaction product was collected by installing an ice water bath trap and a dry ice-acetone bath trap at the reactor outlet. The reaction was continued for 30 hours or more, and the collected organic matter was analyzed by gas chromatography. The HFE-254pc yield and recovery after 25-30 hours were 88.5% and 93.6%, respectively, based on TFE.

〔実施例5〕
活性アルミナNKH3−24の代わりにNKHO−24(住化アルケム学製:粒径2〜4mm、比表面積160m/g)を用いる以外は触媒調製例2と同様の方法を2回繰り返し、水酸化カリウム担持量32wt%のKOH/Alを調製した。100mlの32wt%KOH/AlをSUS304製の反応管(21mmφ×300mm))に充填し、反応管を電気炉で80℃に加熱した。TFEとメタノールを80℃に加熱した気化器を通して、接触時間40秒、TFE/メタノール(モル比 1/5)で反応器に常圧下導入した。反応生成物は、反応器出口に氷水浴トラップ、ドライアイス−アセトン浴トラップを設置し、回収した。反応を10時間以上継続し、回収した有機物をガスクロマトグラフィーで分析した。5〜11時間後のHFE−254pc収率および回収率は、TFEを基準として、それぞれ78.3%および94.6%であった。
Example 5
The same method as in Catalyst Preparation Example 2 was repeated twice except that NKHO-24 (manufactured by Sumika Alchem Chemical Co., Ltd .: particle size 2 to 4 mm, specific surface area 160 m 2 / g) was used instead of activated alumina NKH3-24. KOH / Al 2 O 3 having a potassium loading of 32 wt% was prepared. 100 ml of 32 wt% KOH / Al 2 O 3 was charged into a SUS304 reaction tube (21 mmφ × 300 mm), and the reaction tube was heated to 80 ° C. in an electric furnace. Through a vaporizer heated to 80 ° C., TFE and methanol were introduced into the reactor under normal pressure with a contact time of 40 seconds and TFE / methanol (molar ratio 1/5). The reaction product was collected by installing an ice water bath trap and a dry ice-acetone bath trap at the reactor outlet. The reaction was continued for 10 hours or longer, and the collected organic matter was analyzed by gas chromatography. The HFE-254pc yield and recovery after 5-11 hours were 78.3% and 94.6%, respectively, based on TFE.

Claims (4)

少なくとも1フッ素原子を含む炭素数2以上のフッ素化オレフィンと炭素数1以上のアルコールとを固体触媒存在下、反応させることを特徴とするフッ素化エーテルの製造方法。 A method for producing a fluorinated ether, comprising reacting a fluorinated olefin having 2 or more carbon atoms containing at least one fluorine atom and an alcohol having 1 or more carbon atoms in the presence of a solid catalyst. 固体触媒が、活性アルミナにアルカリ金属又はアルカリ土類金属化合物を担持した触媒である請求項1に記載のフッ素化エーテルの製造方法。 The method for producing a fluorinated ether according to claim 1, wherein the solid catalyst is a catalyst in which an alkali metal or an alkaline earth metal compound is supported on activated alumina. 固体触媒が、活性アルミナにフッ化カリウム、水酸化カリウムまたは水酸化ナトリウムを担持したフッ化カリウム/活性アルミナ、水酸化カリウム/活性アルミナまたは水酸化ナトリウム/活性アルミナであることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のフッ素化エーテルの製造方法。 The solid catalyst is potassium fluoride / activated alumina, potassium hydroxide / activated alumina or sodium hydroxide / activated alumina in which activated fluoride is loaded with potassium fluoride, potassium hydroxide or sodium hydroxide. A method for producing a fluorinated ether according to claim 1 or 2. フッ素化オレフィンがテトラフルオロエチレンであり、アルコールがメタノールであり、フッ素化エーテルが1−メトキシ−1,1,2,2−テトラフルオロエタンである請求項1乃至請求項3に記載の製造方法。 4. The production method according to claim 1, wherein the fluorinated olefin is tetrafluoroethylene, the alcohol is methanol, and the fluorinated ether is 1-methoxy-1,1,2,2-tetrafluoroethane.
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