JP2009091300A - Method for producing cis-1,2,3,3,3-pentafluoropropene - Google Patents

Method for producing cis-1,2,3,3,3-pentafluoropropene Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing cis-1,2,3,3,3-pentafluoropropene, by which the cis-1,2,3,3,3-pentafluoropropene can commercially, advantageously and efficiently be produced by the isomerization of trans-1,2,3,3,3-pentafluoropropene. <P>SOLUTION: The method for producing cis-1,2,3,3,3-pentafluoropropene comprises introducing a raw material containing trans-1,2,3,3,3-pentafluoropropene into a reaction region filled with a catalyst comprising the carbon carrying a compound of a metal such as chromium or antimony in a gas phase to contact the trans-1,2,3,3,3-pentafluoropropene with the catalyst. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、トランス-1,2,3,3,3-ペンタフルオロプロペン(以下、1,2,3,3,3-ペンタフルオロプロペンを「OHFC−1225ye」ということがある。)の異性化によるシス-1,2,3,3,3-ペンタフルオロプロペンの製造方法に関する。シス-OHFC−1225yeは硬質ポリウレタンフォームの発泡剤、溶剤、洗浄剤、冷媒、作動流体、噴射剤、フッ素樹脂の原料等として有用である。   In the present invention, isomerization of trans-1,2,3,3,3-pentafluoropropene (hereinafter, 1,2,3,3,3-pentafluoropropene may be referred to as “OHFC-1225ye”). Relates to a process for producing cis-1,2,3,3,3-pentafluoropropene by Cis-OHFC-1225ye is useful as a foaming agent, a solvent, a cleaning agent, a refrigerant, a working fluid, a propellant, a fluororesin raw material, and the like for rigid polyurethane foam.

従来より知られているOHFC−1225yeの製造法として、非特許文献1では、エーテル溶媒中、ヘキサフルオロプロペンの1位の炭素−フッ素結合にトリブチルフォスフィンを挿入し、得られたリン化合物を加水分解してトランス−OHFC−1225yeを得る方法が開示されている。非特許文献2では、ヘキサフルオロプロペンを水素添加して得られる1,1,1,2,3,3−ヘキサフルオロプロパン(HFC−236ea)を700℃で溶融水酸化カリウムと反応させてシス−およびトランス−OHFC−1225yeの混合物(それぞれ53%、17%)を得る方法、非特許文献3では、ジブチルエーテル中で水酸化カリウムと反応させて同様の混合物を得る方法が開示されている。また、特許文献1では、HFC−236eaが、気相において、フッ化アルミニウムまたはフッ素化されたアルミナの触媒の存在下で、OHFC−1225yeに脱フッ化水素化されることが開示されている。   As a conventionally known method for producing OHFC-1225ye, in Non-Patent Document 1, tributylphosphine is inserted into the 1-position carbon-fluorine bond of hexafluoropropene in an ether solvent, and the resulting phosphorus compound is hydrolyzed. A method for decomposing to obtain trans-OHFC-1225ye is disclosed. In Non-Patent Document 2, 1,1,1,2,3,3-hexafluoropropane (HFC-236ea) obtained by hydrogenating hexafluoropropene is reacted with molten potassium hydroxide at 700 ° C. to obtain cis- And a method for obtaining a mixture of trans-OHFC-1225ye (53% and 17%, respectively) and Non-Patent Document 3 disclose a method for obtaining a similar mixture by reacting with potassium hydroxide in dibutyl ether. Patent Document 1 discloses that HFC-236ea is dehydrofluorinated to OHFC-1225ye in the gas phase in the presence of a catalyst of aluminum fluoride or fluorinated alumina.

ところが、上記のような脱フッ化水素反応で生成するOHFC−1225yeは、通常、シス体とトランス体の混合物であり、安定なシス体のみを利用する場合には効率が良くない。そこで、これらの方法で得られるトランス体を異性化してシス体に変換することも試みられている(非特許文献1、2)。非特許文献1には、加圧条件下で五フッ化アンチモンと接触させる方法、また、非特許文献2には、350℃から550℃での加熱もしくは紫外線照射による異性化方法が報告されている。
J.Fluorine Chem. 44巻、167項、1989年 Ann.Chim.(Italy)55巻、850頁、1965年 Izvest.Akad.Nauk S.S.S.R.,Otdel.Khim.Nauk.1412頁、1960年 米国特許第5396000号明細書
However, OHFC-1225ye produced by the dehydrofluorination reaction as described above is usually a mixture of a cis isomer and a trans isomer, and is not efficient when only a stable cis isomer is used. Thus, attempts have been made to convert the trans form obtained by these methods into cis form by isomerization (Non-patent Documents 1 and 2). Non-Patent Document 1 reports a method of contacting with antimony pentafluoride under pressure, and Non-Patent Document 2 reports a method of isomerization by heating at 350 ° C. to 550 ° C. or ultraviolet irradiation. .
J. Fluorine Chem. 44, 167, 1989 Ann.Chim. (Italy) 55, 850, 1965 Izvest.Akad.Nauk SSSR, Otdel.Khim.Nauk. 1412, 1960 US Pat. No. 5,396,000

背景技術で述べた異性化方法を検討すると、五フッ化アンチモンは吸湿性が非常に高く空気中の水分と速やかに反応してフッ化水素を生成するため取り扱いが困難であり(非特許文献1)、また、紫外線照射装置や高温に加熱する装置など特別な装置が必要(非特許文献2)であることから、これらの方法は必ずしも工業的な実用化に適した方法とはいえない。
そこで、本発明は、トランス-1,2,3,3,3-ペンタフルオロプロペンを異性化してシス-1,2,3,3,3-ペンタフルオロプロペンを製造する、工業的に有利かつ効率的な方法を提供する。
Examining the isomerization method described in the background art, antimony pentafluoride has a very high hygroscopic property, and reacts quickly with moisture in the air to generate hydrogen fluoride (Non-Patent Document 1). In addition, since a special device such as an ultraviolet irradiation device or a device for heating to a high temperature is necessary (Non-Patent Document 2), these methods are not necessarily methods suitable for industrial practical use.
Therefore, the present invention is industrially advantageous and efficient in producing cis-1,2,3,3,3-pentafluoropropene by isomerizing trans-1,2,3,3,3-pentafluoropropene. A practical way.

本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、下式(1)で表されるトランス-1,2,3,3,3-ペンタフルオロプロペンを気体状態において金属化合物を担持した炭素と接触させることで下式(2)で表されるシス-1,2,3,3,3-ペンタフルオロプロペンに異性化できることを見出し、本発明に至った。   As a result of intensive studies, the present inventors contact trans-1,2,3,3,3-pentafluoropropene represented by the following formula (1) with carbon carrying a metal compound in a gaseous state. As a result, it was found that isomerization into cis-1,2,3,3,3-pentafluoropropene represented by the following formula (2) was possible, and the present invention was achieved.

Figure 2009091300
Figure 2009091300

すなわち、本発明は次のとおりである。
[請求項1]トランス-1,2,3,3,3-ペンタフルオロプロペンと金属化合物を担持した炭素とを接触させることからなるシス-1,2,3,3,3-ペンタフルオロプロペンの製造方法。
[請求項2]炭素に担持された金属化合物がアルミニウム、クロム、チタン、マンガン、鉄、ニッケル、コバルト、マグネシウム、ジルコニウムおよびアンチモンからなる群より選ばれる少なくとも1種の金属の化合物またはその混合物である請求項1に記載のシス-1,2,3,3,3-ペンタフルオロプロペンの製造方法。
[請求項3]トランス-1,2,3,3,3-ペンタフルオロプロペンが少なくともシス-1,2,3,3,3-ペンタフルオロプロペンを含む混合物である請求項1〜2のいずれかに記載のシス-1,2,3,3,3-ペンタフルオロプロペンの製造方法。
[請求項4]気相においてトランス-1,2,3,3,3-ペンタフルオロプロペンと金属化合物を担持した炭素とを接触させることからなる請求項1〜3のいずれかに記載のシス-1,2,3,3,3-ペンタフルオロプロペンの製造方法。
[請求項5]反応温度が−10〜400℃であることからなる請求項1〜4のいずれかに記載のシス-1,2,3,3,3-ペンタフルオロプロペンの製造方法。
That is, the present invention is as follows.
[Claim 1] of cis-1,2,3,3,3-pentafluoropropene comprising contacting trans-1,2,3,3,3-pentafluoropropene and carbon carrying a metal compound. Production method.
[Claim 2] The metal compound supported on carbon is a compound of at least one metal selected from the group consisting of aluminum, chromium, titanium, manganese, iron, nickel, cobalt, magnesium, zirconium and antimony, or a mixture thereof. The method for producing cis-1,2,3,3,3-pentafluoropropene according to claim 1.
[3] The trans-1,2,3,3,3-pentafluoropropene is a mixture containing at least cis-1,2,3,3,3-pentafluoropropene. A process for producing cis-1,2,3,3,3-pentafluoropropene described in 1.
[Claim 4] The trans-1,2,3,3,3-pentafluoropropene in contact with carbon carrying a metal compound in the gas phase. A method for producing 1,2,3,3,3-pentafluoropropene.
[5] The process for producing cis-1,2,3,3,3-pentafluoropropene according to any one of [1] to [4], wherein the reaction temperature is -10 to 400 ° C.

本発明の方法によると、トランス−OHFC−1225yeをシス−OHFC−1225yeに選択性よくかつ収率よく転換させることができるので、シス−OHFC−1225yeを工業的規模で製造することができる。   According to the method of the present invention, trans-OHFC-1225ye can be converted to cis-OHFC-1225ye with good selectivity and yield, so that cis-OHFC-1225ye can be produced on an industrial scale.

本発明のシス-1,2,3,3,3-ペンタフルオロプロペンの製造方法は、金属化合物を担持した炭素からなる触媒にトランス-1,2,3,3,3-ペンタフルオロプロペンを接触させて異性化させることからなる。   The method for producing cis-1,2,3,3,3-pentafluoropropene according to the present invention comprises contacting a trans-1,2,3,3,3-pentafluoropropene with a catalyst comprising carbon carrying a metal compound. Isomerization.

反応形式は、気相反応、液相反応のいずれも採用することができる。また、処理形式は流通式もしくはバッチ式であってもよく、これらの反応形式および処理形式を組み合わせた形式を適宜採用できる。反応に関与する化学物質の沸点が低いことから、実用的には気相流通形式が最も好ましい。気相流通形式では、触媒の保持方法は固定床、流動床、移動床などいずれの形式でもかまわないが、固定床で行うのが簡便であり、好ましい。   As the reaction format, either a gas phase reaction or a liquid phase reaction can be employed. Further, the treatment format may be a distribution method or a batch method, and a combination of these reaction formats and treatment formats can be appropriately employed. In view of the low boiling point of the chemical substance involved in the reaction, the gas phase flow system is most preferable in practical use. In the gas-phase circulation mode, the catalyst holding method may be any type such as a fixed bed, a fluidized bed, and a moving bed, but it is preferable to use a fixed bed because it is simple.

以下の説明においては、気相反応について述べるが、液相で行う場合については、当業者は適宜技術常識に基づいて変更を加え最適化を図ることができる。   In the following description, a gas phase reaction will be described. However, in the case where the reaction is performed in a liquid phase, those skilled in the art can appropriately make changes and optimize based on common general technical knowledge.

本発明に使用するトランス−OHFC−1225yeの製造方法は特に限定されないが公知の方法で製造できる。例えば、ヘキサフルオロプロペンと水素を410〜440℃に加熱されたフッ化アルミまたはフッ素化アルミナからなる触媒に通じてフッ化水素とともに得ることができる(米国特許第5396000号明細書)。いずれの方法により製造する場合にも、一般に、OHFC−1225yeはトランス体とシス体の混合物として得られるが、本発明の製造方法ではそのような混合物はシス体とトランス体の比率に拘わらずそれをそのまま原料として使用することができ、当然、トランス体のみからなるOHFC−1225yeも使用できる。また、本発明の方法により得られた異性化生成物についても、実質的にシス-1,2,3,3,3-ペンタフルオロプロペンのみからなる生成物のみならず、シス-1,2,3,3,3-ペンタフルオロプロペンの含有量が増加した生成物であってもよい。   Although the manufacturing method of trans-OHFC-1225ye used for this invention is not specifically limited, It can manufacture by a well-known method. For example, hexafluoropropene and hydrogen can be obtained together with hydrogen fluoride through a catalyst made of aluminum fluoride or fluorinated alumina heated to 410-440 ° C. (US Pat. No. 5,396,000). When produced by any method, OHFC-1225ye is generally obtained as a mixture of a trans isomer and a cis isomer, but in the production method of the present invention, such a mixture is obtained regardless of the ratio of the cis isomer to the trans isomer. Can be used as it is as a raw material, and of course, OHFC-1225ye consisting only of a trans form can also be used. Further, the isomerized product obtained by the method of the present invention includes not only a product consisting essentially of cis-1,2,3,3,3-pentafluoropropene, but also cis-1,2,2, It may be a product with an increased content of 3,3,3-pentafluoropropene.

また、前記ヘキサフルオロプロペンの水素化脱フッ化水素により得られるシス体とトランス体の混合物からなるOHFC−1225yeは、副生成物としてのフッ化水素や副反応生成物を含む混合物であり、さらに、他の製造方法では、塩化水素などの同伴物を含むこともあることもあるが、これらを精製することなく本発明の方法でトランス−OHFC−1225yeを異性化してシス−OHFC−1225yeとすることができる。   Further, OHFC-1225ye comprising a mixture of a cis isomer and a trans isomer obtained by hydrodehydrofluorination of hexafluoropropene is a mixture containing hydrogen fluoride or a side reaction product as a by-product, In other production methods, accompanying substances such as hydrogen chloride may be included, but trans-OHFC-1225ye is isomerized to cis-OHFC-1225ye by the method of the present invention without purification. be able to.

本発明の方法は、フッ化水素に対して実質的に不活性な材質で造られた反応器を用い、温度の調節された触媒の充填された反応領域へトランス−OHFC−1225yeを導入することでおこなわれる。容器は通常、管状であってステンレス鋼、ハステロイ(TM)、モネル(TM)、白金、炭素、フッ素樹脂またはこれらをライニングした材質が用いられる。   The method of the present invention introduces trans-OHFC-1225ye into a reaction zone filled with a temperature-controlled catalyst using a reactor made of a material substantially inert to hydrogen fluoride. Is done. The container is usually tubular and is made of stainless steel, Hastelloy (TM), Monel (TM), platinum, carbon, fluororesin or a material lined with these.

触媒として金属化合物を炭素に担持した担持触媒を用いる場合、担体の炭素としては通常活性炭を用いる。活性炭は、木材、のこくず、木炭、椰子殻炭、パーム核炭、素灰などを原料とする植物質系、泥炭、亜炭、褐炭、瀝青炭、無煙炭などを原料とする石炭系、石油残渣、硫酸スラッジ、オイルカーボンなどを原料とする石油系あるいは合成樹脂を原料とするものなどがある。   When a supported catalyst in which a metal compound is supported on carbon is used as the catalyst, activated carbon is usually used as the support carbon. Activated carbon is a plant based on wood, sawdust, charcoal, coconut shell charcoal, palm kernel charcoal, raw ash, etc., coal based on peat, lignite, lignite, bituminous coal, anthracite, petroleum residue, There are petroleum-based or synthetic resin raw materials that use sulfuric acid sludge, oil carbon, and the like as raw materials.

このような活性炭は、各種のものが市販されているのでそれらのうちから選んで使用すればよい。例えば、瀝青炭から製造された活性炭(例えば、カルゴン粒状活性炭CAL(東洋カルゴン(株)製)、椰子殻炭(例えば、粒状白鷺Gシリーズ(武田薬品工業(株)製))などを挙げることができるが、当然これらの種類、製造業者に限られることはない。   Since such activated carbon is commercially available, it can be selected from among them. For example, activated carbon manufactured from bituminous coal (for example, Calgon granular activated carbon CAL (manufactured by Toyo Calgon Co., Ltd.), coconut shell charcoal (for example, granular white birch G series (manufactured by Takeda Pharmaceutical Co., Ltd.)) and the like can be mentioned. However, of course, it is not limited to these types and manufacturers.

また、これらの活性炭は通常破砕炭、顆粒炭、造粒炭、球状炭などの粒状で使用するが、その形状、大きさは特に限定されず、通常の知識をもって反応器の大きさを基準に決定することができる。一般的には、球形に成形された平均的に1〜10mm程度の直径を有するものが取り扱いの容易なことから選ばれる。   In addition, these activated carbons are usually used in granular form such as crushed coal, granulated coal, granulated coal, spheroidal coal, etc., but the shape and size are not particularly limited, and based on the size of the reactor with ordinary knowledge Can be determined. In general, a sphere-shaped one having an average diameter of about 1 to 10 mm is selected because it is easy to handle.

担持させる金属化合物の金属としては、アルミニウム、クロム、チタン、マンガン、鉄、ニッケル、コバルト、マグネシウム、ジルコニウムおよびアンチモンなどが挙げられる。これらのうち、アルミニウム、クロム、チタン、ジルコニウム、アンチモンが好ましい。これらの金属は酸化物、フッ化物、塩化物、フッ化塩化物、オキシフッ化物、オキシ塩化物、オキシフッ化塩化物等として用いられ、2種以上の金属化合物を併せて担持させてもよい。   Examples of the metal of the metal compound to be supported include aluminum, chromium, titanium, manganese, iron, nickel, cobalt, magnesium, zirconium and antimony. Of these, aluminum, chromium, titanium, zirconium and antimony are preferred. These metals are used as oxides, fluorides, chlorides, fluorinated chlorides, oxyfluorides, oxychlorides, oxyfluorinated chlorides, etc., and two or more metal compounds may be supported together.

金属担持量(触媒の質量に対する金属の質量の割合で示す。以下同じ。)は0.1〜80質量%、好ましくは1〜50質量%である。0.1質量%未満では触媒効果が低く、80質量%を超えるのは安定に担持させることが困難であるので、それぞれ好ましくない。   The amount of metal supported (indicated by the ratio of the mass of the metal to the mass of the catalyst; the same shall apply hereinafter) is 0.1 to 80% by mass, preferably 1 to 50% by mass. If it is less than 0.1% by mass, the catalytic effect is low, and if it exceeds 80% by mass, it is difficult to stably carry it, which is not preferable.

担持させる金属の可溶性化合物としては、水、エタノール、アセトンなどの溶媒に溶解する該当金属の硝酸塩、塩化物、酸化物などが挙げられる。しかし室温で液体である五塩化アンチモンを担持する場合は、溶媒を用いなくてもよい。   Examples of the metal-soluble compound to be supported include nitrates, chlorides, oxides, and the like of the corresponding metals that dissolve in a solvent such as water, ethanol, and acetone. However, when carrying antimony pentachloride which is liquid at room temperature, it is not necessary to use a solvent.

具体的には、硝酸クロム、三塩化クロム、三酸化クロム、重クロム酸カリウム、三塩化チタン、硝酸マンガン、塩化マンガン、二酸化マンガン、塩化第二鉄、硝酸ニッケル、塩化ニッケル、硝酸コバルト、塩化コバルト、五塩化アンチモン、塩化マグネシウム、硝酸マグネシウム、塩化ジルコニウム、硝酸ジルコニウムなどを用いることができる。   Specifically, chromium nitrate, chromium trichloride, chromium trioxide, potassium dichromate, titanium trichloride, manganese nitrate, manganese chloride, manganese dioxide, ferric chloride, nickel nitrate, nickel chloride, cobalt nitrate, cobalt chloride Antimony pentachloride, magnesium chloride, magnesium nitrate, zirconium chloride, zirconium nitrate and the like can be used.

これらの金属の担持方法は限定されないが、活性炭をクロム、チタン、マンガン、鉄、ニッケル、コバルト、マグネシウム、ジルコニウムおよびアンチモンの中から選ばれる1種または2種以上の金属の可溶性化合物を溶解した溶液に含浸するか、スプレーし、乾燥させることで調製される。   The method for supporting these metals is not limited, but a solution in which activated carbon is dissolved in a soluble compound of one or more metals selected from chromium, titanium, manganese, iron, nickel, cobalt, magnesium, zirconium and antimony. It is prepared by impregnating or spraying and drying.

何れの方法で金属化合物を担持した触媒も、反応中の触媒の組成変化を防止するために、使用の前に所定の反応温度以上の温度で予めフッ化水素、フッ素化炭化水素、フッ素化塩素化炭化水素などのフッ素化剤で処理しておくことが好ましい。   In order to prevent catalyst composition change during the reaction, the catalyst carrying the metal compound by any method is preliminarily hydrogen fluoride, fluorinated hydrocarbon, fluorinated chlorine at a temperature higher than a predetermined reaction temperature before use. It is preferable to treat with a fluorinating agent such as fluorinated hydrocarbon.

また、本発明の方法において反応中に酸素、塩素、フッ素化炭化水素、フッ素化塩素化炭化水素、塩素化炭化水素などを反応器中に供給することは触媒寿命の延長、反応率、反応収率の向上に有効である。   In the method of the present invention, supplying oxygen, chlorine, fluorinated hydrocarbons, fluorinated chlorinated hydrocarbons, chlorinated hydrocarbons, etc. into the reactor during the reaction may increase the catalyst life, reaction rate, reaction yield. It is effective in improving the rate.

本発明の方法を行う反応温度は特に限定されないが、−10〜400℃であり、0〜300℃が好ましく、10〜250℃がさらに好ましい。反応温度が−10℃よりも低いと反応装置に特別の冷却設備を設ける必要が生じ、エネルギー効率的にも有利でないので好ましくない。一方、反応温度が400℃を超えても特に反応率は向上せず、分解生成物が生成してシス-OHFC−1225yeの選択率が低下するので好ましくない。気相で行う場合には、前記温度範囲のうち、−10〜400℃とし、0〜300℃が好ましく、10〜250℃がさらに好ましい。   Although the reaction temperature which performs the method of this invention is not specifically limited, It is -10-400 degreeC, 0-300 degreeC is preferable and 10-250 degreeC is more preferable. When the reaction temperature is lower than −10 ° C., it is necessary to provide a special cooling facility in the reaction apparatus, which is not preferable in terms of energy efficiency. On the other hand, even if the reaction temperature exceeds 400 ° C., the reaction rate is not particularly improved, and a decomposition product is generated, so that the selectivity of cis-OHFC-1225ye is not preferable. When carried out in the gas phase, the temperature range is -10 to 400 ° C, preferably 0 to 300 ° C, more preferably 10 to 250 ° C.

本発明の方法において、反応領域へ供給するトランス−OHFC−1225yeは、反応に関与しない窒素、ヘリウム、アルゴンなどのガスと共に供給することができる。また、同様にフッ化水素を共存させることもできる。このようなガスは、トランス−OHFC−1225yeまたはそれを含む混合物からなる原料1モル当たり100モル以下の比率とし、10モル以下が好ましく、通常は使用しないのが好ましい。   In the method of the present invention, trans-OHFC-1225ye supplied to the reaction region can be supplied together with a gas such as nitrogen, helium, or argon that is not involved in the reaction. Similarly, hydrogen fluoride can coexist. Such a gas has a ratio of 100 moles or less per mole of the raw material composed of trans-OHFC-1225ye or a mixture containing the same, preferably 10 moles or less, and preferably not used.

本発明の方法は、圧力については特に限定されないから、気相で行う場合は、特に加圧または減圧などの圧力調節をすることなく行うことができるが、装置の機械的な側面から0.01〜1MPa(絶対圧)で行うのが好ましい。操作圧力を設定する場合、系内に存在する原料などの有機物が、反応系内で液化しないような条件を選ぶことが望ましい。液相で行う場合は、原料のシス-、トランス-1,2,3,3,3-ペンタフルオロプロペンの沸点が低いので、加圧系で行うのが好ましい。   Since the method of the present invention is not particularly limited with respect to pressure, when performed in the gas phase, it can be performed without particularly adjusting pressure such as pressurization or depressurization. It is preferable to carry out at ~ 1 MPa (absolute pressure). When setting the operating pressure, it is desirable to select conditions so that organic substances such as raw materials existing in the system do not liquefy in the reaction system. When it is carried out in the liquid phase, it is preferably carried out in a pressurized system because the starting material cis-, trans-1,2,3,3,3-pentafluoropropene has a low boiling point.

本発明の方法での接触時間は標準状態において、通常0.1〜500秒、好ましくは30〜300秒である。接触時間が短いと反応率が低下し、接触時間が長すぎると副反応が起こるので好ましくない。   The contact time in the method of the present invention is usually 0.1 to 500 seconds, preferably 30 to 300 seconds in the standard state. If the contact time is short, the reaction rate decreases, and if the contact time is too long, side reactions occur, which is not preferable.

本発明の方法により異性化されて反応器より流出するシス−OHFC−1225yeを主成分とする生成物は、公知の方法で精製して製品とすることができる。   A product mainly composed of cis-OHFC-1225ye that is isomerized by the method of the present invention and flows out from the reactor can be purified into a product by a known method.

精製方法は限定されないが、例えば、生成物を最初に水または/およびアルカリ性溶液で洗浄してフッ化水素などの酸性物質を除去し、乾燥の後、蒸留に付してトランス−OHFC−1225yeや有機不純物を除くことでシス-1,2,3,3,3-ペンタフルオロプロペンを得ることができる。分離されたトランス−OHFC−1225yeは、再度異性化反応の原料として用いることができる。   The purification method is not limited. For example, the product is first washed with water or / and an alkaline solution to remove acidic substances such as hydrogen fluoride, dried, and then subjected to distillation to obtain trans-OHFC-1225ye or the like. By removing organic impurities, cis-1,2,3,3,3-pentafluoropropene can be obtained. The separated trans-OHFC-1225ye can be used again as a raw material for the isomerization reaction.

以下に本発明を、例を挙げて具体的に説明するが、これらによって本発明は限定されるものではない。ここで、組成分析値の「%」とは、反応混合物をガスクロマトグラフィー(特に記述のない場合、検出器はFID)によって測定して得られた組成の「面積%」を表す。   The present invention will be specifically described below with reference to examples, but the present invention is not limited thereto. Here, “%” of the composition analysis value represents “area%” of the composition obtained by measuring the reaction mixture by gas chromatography (unless otherwise specified, the detector is FID).

[調製例1]市販の試薬の40質量%CrCl3水溶液を希釈して20質量%水溶液を調製した。直径4〜6mm、表面積1200m2/g、細孔径18オングストロームの粒状活性炭(武田薬品工業、粒状白鷺GX)100gを先に調製した20質量%CrCl3水溶液156gに浸漬し、一昼夜放置した。次に濾過して活性炭を取り出し、熱風循環式乾燥器中で100℃に保ち、さらに一昼夜乾燥した。得られたクロム担持活性炭を加熱装置を備えた直径2.5cm・長さ40cmの円筒形SUS316L製反応管に充填し、窒素ガスを流しながら300℃まで昇温し、水の排出が見られなくなった時点で、窒素ガスにフッ化水素を同伴させその濃度を徐々に高め、反応器温度を350℃に上げ、その状態を1時間保ち触媒の調製を行った。 [Preparation Example 1] A 40% by mass CrCl 3 aqueous solution of a commercially available reagent was diluted to prepare a 20% by mass aqueous solution. Diameter 4 to 6 mm, surface area 1200m2 / g, pore size 18 Å granular activated carbon (Takeda Chemical Industries, granular Shirasagi GX) 100 g was immersed in 20 wt% CrCl 3 aqueous solution 156g previously prepared and allowed to stand overnight. Next, the activated carbon was taken out by filtration, kept at 100 ° C. in a hot air circulation dryer, and further dried overnight. The obtained chromium-supported activated carbon is filled into a cylindrical SUS316L reaction tube having a diameter of 2.5 cm and a length of 40 cm equipped with a heating device, and the temperature is raised to 300 ° C. while flowing nitrogen gas. At that time, the concentration of hydrogen fluoride was gradually increased with nitrogen gas, the reactor temperature was raised to 350 ° C., and the state was maintained for 1 hour to prepare a catalyst.

[実施例1]外部加熱装置を具備する円筒形反応管からなる気相反応装置(SUS316L製、直径2.5cm・長さ40cm)に触媒として調製例1で調製した触媒を50ミリリットル充填した。約20ml/分の流量で窒素ガスを流しながら反応管の温度を100℃に上げ、フッ化水素を約0.1〜0.2g/分の速度で1時間にわたり導入した。次に反応管の温度を200℃に昇温し、フッ化水素を約0.1〜0.2g/分の速度で1時間にわたり導入した。さらに300℃に昇温し、同様にしてフッ化水素を導入した。   [Example 1] A gas phase reactor (made of SUS316L, diameter 2.5 cm, length 40 cm) comprising a cylindrical reaction tube equipped with an external heating device was filled with 50 ml of the catalyst prepared in Preparation Example 1. The temperature of the reaction tube was raised to 100 ° C. while flowing nitrogen gas at a flow rate of about 20 ml / min, and hydrogen fluoride was introduced at a rate of about 0.1 to 0.2 g / min over 1 hour. Next, the temperature of the reaction tube was raised to 200 ° C., and hydrogen fluoride was introduced at a rate of about 0.1 to 0.2 g / min over 1 hour. The temperature was further raised to 300 ° C., and hydrogen fluoride was introduced in the same manner.

反応管の温度を170℃に変更し、窒素ガスの流量を15ml/分に減らし、原料有機物としてシス、トランス−OHFC−1225ye混合物(シス体12.34%、トランス体86.8%)を予め気化させて0.13g/分(接触時間119秒)の速度で反応器へ供給開始した。反応開始2時間後には反応は安定したので、反応器から排出するガスを水中に吹き込み酸性ガスを除去した後、生成物をガスクロマトグラフィーで分析した。結果を表1に示した(実施例1−1)。   The temperature of the reaction tube was changed to 170 ° C., the flow rate of nitrogen gas was reduced to 15 ml / min, and a cis-trans-OHFC-1225ye mixture (cis isomer 12.34%, trans isomer 86.8%) was previously prepared as a raw material organic substance. Vaporization was started and feeding to the reactor was started at a rate of 0.13 g / min (contact time 119 seconds). Since the reaction was stable 2 hours after the start of the reaction, the gas discharged from the reactor was blown into water to remove the acid gas, and then the product was analyzed by gas chromatography. The results are shown in Table 1 (Example 1-1).

その後、反応管の温度と反応時間(接触時間)を表1に示すように変更して、反応が安定した後、反応器から流出するガスを水中に吹き込んで酸性ガスを除去し、生成物をガスクロマトグラフィーで分析した。結果を表1に示した(実施例1−2、1−3)。   Thereafter, the temperature of the reaction tube and the reaction time (contact time) were changed as shown in Table 1, and after the reaction was stabilized, the gas flowing out from the reactor was blown into water to remove the acidic gas, Analyzed by gas chromatography. The results are shown in Table 1 (Examples 1-2 and 1-3).

[調製例2]直径4〜6mm、表面積1200m2/g、細孔径18オングストロームの粒状活性炭(武田薬品工業、粒状白鷺GX)100gを熱風循環式乾燥器中で100℃に保ち、一昼夜乾燥し触媒の調製を行った。   [Preparation Example 2] 100 g of granular activated carbon (Takeda Pharmaceutical, granular white GX) having a diameter of 4 to 6 mm, a surface area of 1200 m <2> / g, and a pore diameter of 18 angstrom was kept at 100 [deg.] C. in a hot air circulation drier and dried overnight. Prepared.

[比較例1]外部加熱装置を具備する円筒形反応管からなる気相反応装置(SUS316L製、直径2.5cm・長さ40cm)に触媒として調製例2で調製した触媒を50ミリリットル充填した。約20ml/分の流量で窒素ガスを流しながら反応管の温度を280℃に上げ、窒素ガスの流量を15ml/分に減らし、原料有機物としてシス、トランス−OHFC−1225ye混合物(シス体12.34%、トランス体86.8%)を予め気化させて0.15g/分(接触時間74秒)の速度で反応器へ供給開始した。反応開始2時間後には反応は安定したので、反応器から排出するガスを水中に吹き込み酸性ガスを除去した後、生成物をガスクロマトグラフィーで分析した。結果を表1に示した。   [Comparative Example 1] A gas phase reactor (made of SUS316L, diameter 2.5 cm, length 40 cm) comprising a cylindrical reaction tube equipped with an external heating device was filled with 50 ml of the catalyst prepared in Preparation Example 2. While flowing nitrogen gas at a flow rate of about 20 ml / min, the temperature of the reaction tube was raised to 280 ° C., and the flow rate of nitrogen gas was reduced to 15 ml / min. %, Trans isomer 86.8%) was vaporized in advance and started to be fed to the reactor at a rate of 0.15 g / min (contact time 74 seconds). Since the reaction was stable 2 hours after the start of the reaction, the gas discharged from the reactor was blown into water to remove the acid gas, and then the product was analyzed by gas chromatography. The results are shown in Table 1.

[調製例3]100gの粒状活性炭(武田薬品工業、粒状白鷺GX)をロータリーエバポレーターを用いて150℃、2時間、減圧乾燥した。乾燥した活性炭に室温(25℃)で五塩化アンチモン100gを攪拌しながらゆっくりと導入し、担持した。   [Preparation Example 3] 100 g of granular activated carbon (Takeda Pharmaceutical Co., Ltd., granular Hakuho GX) was dried under reduced pressure at 150 ° C. for 2 hours using a rotary evaporator. 100 g of antimony pentachloride was slowly introduced into the dried activated carbon at room temperature (25 ° C.) with stirring and supported.

[実施例2]調製例3で調製したアンチモン担持活性炭を加熱装置を備えた直径2.5cm・長さ40cmの円筒形SUS316L製反応管に50ml充填した。約10ml/分の流量で窒素ガスを流しながら80℃まで昇温し、フッ化水素を約0.1〜0.2g/分の速度で1時間にわたり導入した。   [Example 2] Antimony-supported activated carbon prepared in Preparation Example 3 was charged into a cylindrical reaction tube made of SUS316L having a diameter of 2.5 cm and a length of 40 cm equipped with a heating device, and 50 ml was charged. The temperature was raised to 80 ° C. while flowing nitrogen gas at a flow rate of about 10 ml / min, and hydrogen fluoride was introduced at a rate of about 0.1 to 0.2 g / min over 1 hour.

フッ化水素の導入を止め、原料有機物としてシス、トランス−OHFC−1225ye混合物(シス体12.34%、トランス体86.8%)を予め気化させて0.05g/分(接触時間162秒)の速度で反応器へ供給開始した。反応開始1時間後には86℃で反応は安定したので、反応器から排出するガスを水中に吹き込み酸性ガスを除去し、生成物をガスクロマトグラフィーで分析した。結果を表1に示した(実施例2−1)。   The introduction of hydrogen fluoride was stopped, and a mixture of cis and trans-OHFC-1225ye (cis isomer 12.34%, trans isomer 86.8%) was vaporized in advance as an organic raw material, and 0.05 g / min (contact time 162 seconds) Feeding to the reactor at a rate of Since the reaction was stable at 86 ° C. 1 hour after the start of the reaction, the gas discharged from the reactor was blown into water to remove acidic gas, and the product was analyzed by gas chromatography. The results are shown in Table 1 (Example 2-1).

その後、反応管の温度を表1に示すように変更して、反応が安定した後、反応器から流出するガスを水中に吹き込んで酸性ガスを除去し、生成物をガスクロマトグラフィーで分析した。結果を表1に示した(実施例2−2、2−3)。   Thereafter, the temperature of the reaction tube was changed as shown in Table 1, and after the reaction was stabilized, gas flowing out from the reactor was blown into water to remove acidic gas, and the product was analyzed by gas chromatography. The results are shown in Table 1 (Examples 2-2 and 2-3).

Figure 2009091300
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本発明の方法は、シス-1,2,3,3,3-ペンタフルオロプロペンを容易に製造できるので、硬質ポリウレタンの発泡剤、溶剤、洗浄剤、冷媒、作動流体、噴射剤、フッ素樹脂の原料等を工業的に提供できる。   Since the method of the present invention can easily produce cis-1,2,3,3,3-pentafluoropropene, the foaming agent, solvent, cleaning agent, refrigerant, working fluid, propellant, fluororesin of hard polyurethane Raw materials can be provided industrially.

Claims (5)

トランス-1,2,3,3,3-ペンタフルオロプロペンと金属化合物を担持した炭素とを接触させることからなるシス-1,2,3,3,3-ペンタフルオロプロペンの製造方法。 A process for producing cis-1,2,3,3,3-pentafluoropropene comprising contacting trans-1,2,3,3,3-pentafluoropropene with carbon carrying a metal compound. 炭素に担持された金属化合物がアルミニウム、クロム、チタン、マンガン、鉄、ニッケル、コバルト、マグネシウム、ジルコニウムおよびアンチモンからなる群より選ばれる少なくとも1種の金属の化合物またはその混合物である請求項1に記載のシス-1,2,3,3,3-ペンタフルオロプロペンの製造方法。 2. The metal compound supported on carbon is a compound of at least one metal selected from the group consisting of aluminum, chromium, titanium, manganese, iron, nickel, cobalt, magnesium, zirconium and antimony, or a mixture thereof. A process for producing cis-1,2,3,3,3-pentafluoropropene. トランス-1,2,3,3,3-ペンタフルオロプロペンが少なくともシス-1,2,3,3,3-ペンタフルオロプロペンを含む混合物である請求項1〜2のいずれかに記載のシス-1,2,3,3,3-ペンタフルオロプロペンの製造方法。 The cis-- according to claim 1, wherein the trans-1,2,3,3,3-pentafluoropropene is a mixture containing at least cis-1,2,3,3,3-pentafluoropropene. A method for producing 1,2,3,3,3-pentafluoropropene. 気相においてトランス-1,2,3,3,3-ペンタフルオロプロペンと金属化合物を担持した炭素とを接触させることからなる請求項1〜3のいずれかに記載のシス-1,2,3,3,3-ペンタフルオロプロペンの製造方法。 The cis-1,2,3 according to any one of claims 1 to 3, which comprises contacting trans-1,2,3,3,3-pentafluoropropene with carbon carrying a metal compound in a gas phase. , 3,3-Pentafluoropropene production method. 反応温度が−10〜400℃であることからなる請求項1〜4のいずれかに記載のシス-1,2,3,3,3-ペンタフルオロプロペンの製造方法。 The process for producing cis-1,2,3,3,3-pentafluoropropene according to any one of claims 1 to 4, wherein the reaction temperature is -10 to 400 ° C.
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CN109012676B (en) * 2018-08-16 2021-07-20 山东东岳化工有限公司 Catalyst for preparing hydrofluoroolefin by removing HF from hydrofluoroalkane gas phase, and preparation method and application thereof

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