JP2011093808A - Method of producing fluorine-containing carboxylic acid anhydride - Google Patents

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Hideaki Imura
英明 井村
Naokado Takada
直門 高田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of producing a fluorine-containing carboxylic acid anhydride at a high yield using a corresponding fluorine-containing carboxylic acid fluoride. <P>SOLUTION: The method of producing a fluorine-containing carboxylic acid anhydride represented by formula (3): (R<SB>f</SB>CO)<SB>2</SB>O [in the formula, R<SB>f</SB>represents the same group as the group in formula (1)] includes reacting a fluorine-containing lithium carboxylate represented by formula (1): R<SB>f</SB>COOLi (in the formula, R<SB>f</SB>represents a fluorine-containing alkyl group) with a fluorine-containing carboxylic acid fluoride represented by formula (2): R<SB>f</SB>COF [in the formula, R<SB>f</SB>represents the same group as the group in formula (1)]. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、医農薬中間体、機能性材料の中間体として有用な無水含フッ素カルボン酸の製造方法に関し、より詳しくは、含フッ素カルボン酸フルオライドと含フッ素カルボン酸リチウムとの縮合反応による製造方法に関する。   TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for producing an anhydrous fluorine-containing carboxylic acid useful as an intermediate for medical and agrochemical intermediates and functional materials, and more specifically, a method for producing a condensation reaction between a fluorine-containing carboxylic acid fluoride and a fluorine-containing lithium carboxylate. About.

無水酢酸類は、芳香族化合物のアシル化剤として有機合成の重要な原料である。無水酢酸((CH3CO)2O)の製造方法には、触媒として無水塩化アルミニウなどを用いて酢酸にホスゲンを通じる、エチリデンジアセタートを塩化亜鉛などの酸触媒の存在下加熱する、酢酸蒸気またはアセトンを熱分解して生成するケテンを酢酸と反応させる、アセトアルデヒドを酢酸コバルトなどの触媒の存在下に酸素で酸化し、過酢酸エステルを経て無水酢酸を生成する方法などが大規模に行われている。 Acetic anhydrides are important raw materials for organic synthesis as acylating agents for aromatic compounds. In the method for producing acetic anhydride ((CH 3 CO) 2 O), acetic acid is obtained by heating ethylidene diacetate in the presence of an acid catalyst such as zinc chloride by passing phosgene through acetic acid using anhydrous aluminum chloride as a catalyst. A large-scale method includes the reaction of ketene produced by thermal decomposition of steam or acetone with acetic acid, the oxidation of acetaldehyde with oxygen in the presence of a catalyst such as cobalt acetate, and the production of acetic anhydride via peracetic ester. It has been broken.

それに対し、ハロカルボン酸の無水物は、トリフルオロ酢酸を無水リン酸(P25)または無水硫酸で脱水して無水トリフルオロ酢酸(非特許文献1)、ジフルオロ酢酸を無水リン酸(P25)で脱水して無水ジフルオロ酢酸(非特許文献2)、トリクロロ酢酸クロライドと1/2量の水を混合し加圧・加熱条件として無水トリクロロ酢酸(非特許文献3)、トリフルオロ酢酸カリウムとトリフルオロ酢酸クロライドを混合し加圧・加熱条件として無水トリフルオロ酢酸(特許文献1)、トリフルオロ酢酸クロライドとトリフルオロ酢酸のアルカリ金属炭酸塩またはアルカリ土類金属炭酸塩を混合し加圧・加熱条件として無水トリフルオロ酢酸(特許文献2)、トリフルオロ酢酸フルオライドとアルカリ金属炭酸塩またはアルカリ土類金属炭酸塩とを混合し加圧・加熱条件として無水トリフルオロ酢酸(特許文献3)、無水ジクロロ酢酸とトリフルオロ酢酸の混合物を還流して無水トリフルオロ酢酸(特許文献4)、トリフルオロ酢酸クロライドと酸化亜鉛、酸化銅、酸化カドミウムなど混合し加圧・加熱条件として無水トリフルオロ酢酸(特許文献5)を得るなどの多くの方法で合成できることが報告されている。 On the other hand, halocarboxylic acid anhydrides are obtained by dehydrating trifluoroacetic acid with phosphoric anhydride (P 2 O 5 ) or sulfuric anhydride to remove trifluoroacetic anhydride (Non-patent Document 1) and difluoroacetic acid with phosphoric anhydride (P 2 Dehydrated with O 5 ) and mixed with difluoroacetic anhydride (Non-patent Document 2), trichloroacetic acid chloride and ½ amount of water, and under pressure and heating conditions, anhydrous trichloroacetic acid (Non-patent Document 3), potassium trifluoroacetate Trifluoroacetic anhydride (Patent Document 1), trifluoroacetic acid chloride and alkali metal carbonate or alkaline earth metal carbonate of trifluoroacetic acid as pressure and heating conditions. Heating conditions include trifluoroacetic anhydride (Patent Document 2), trifluoroacetic acid fluoride and alkali metal carbonate or alkaline earth gold Carbonate is mixed and trifluoroacetic anhydride (patent document 3), a mixture of dichloroacetic anhydride and trifluoroacetic acid is refluxed under pressure and heating conditions, and trifluoroacetic anhydride (patent document 4), trifluoroacetic acid chloride and It has been reported that it can be synthesized by many methods such as mixing zinc oxide, copper oxide, cadmium oxide and the like to obtain trifluoroacetic anhydride (Patent Document 5) under pressure and heating conditions.

無水ジフルオロ酢酸は、ジフルオロ酢酸と五酸化リンの混合物を還流し、さらに五酸化リンを添加後蒸留することにより得られる(非特許文献2)がそれ以外の方法が適用された報告はない。   Difluoroacetic anhydride can be obtained by refluxing a mixture of difluoroacetic acid and phosphorus pentoxide, further adding phosphorus pentoxide and then distilling (Non-patent Document 2), but no other methods have been applied.

特開2001−64228号JP 2001-64228 A 特公昭45−38523号Japanese Patent Publication No.45-38523 特開2001−64228号JP 2001-64228 A 特公昭61−33139号JP-B 61-33139 特公昭46−6888号No.46-6888

J. of Organic Chemistry 1949, 2976J. of Organic Chemistry 1949, 2976 J. of Organic Chemistry 1956, 376J. of Organic Chemistry 1956, 376 Chem. Abstr.,76,85329(1972)(Metody Poluch.Khim.Reakt.Prep., No.21,111(1970))Chem. Abstr., 76, 85329 (1972) (Metody Poluch. Khim. Reakt. Prep., No. 21, 111 (1970))

大規模に生産されている無水酢酸の前駆体はそれぞれ特徴のある化学物質を使用しているが、ハロカルボン酸の無水物の場合、ハロカルボン酸またはその酸ハロゲン化物が前駆体として使用されている。   Each of the precursors of acetic anhydride produced on a large scale uses a characteristic chemical substance. In the case of an anhydride of halocarboxylic acid, halocarboxylic acid or its acid halide is used as the precursor.

ハロカルボン酸を五酸化リンを用いて脱水するとポリリン酸を生成し粘度が高く無水ハロカルボン酸を生成物中から回収するのは困難であり、硫酸を用いても回収に問題があり、収率は満足できるものではない。また、これらの脱水剤の回収、廃棄は、安全、ハンドリングおよび環境の点で容易ではない。ハロカルボン酸のハロゲン化物としては、一例を除き酸クロライドであるが、必ずしも酸クロライドが出発物質から最も効率的に準備できる前駆体とは限らない。例えば、カルボン酸などの電解フッ素化によりパーフルオロカルボン酸の酸フルオライドが直接得られるような場合もある。   Dehydration of halocarboxylic acid with phosphorus pentoxide produces polyphosphoric acid, which has a high viscosity, making it difficult to recover halocarboxylic acid anhydride from the product. It is not possible. Also, recovery and disposal of these dehydrating agents is not easy in terms of safety, handling and environment. The halide of halocarboxylic acid is acid chloride except for one example, but acid chloride is not necessarily the precursor that can be most efficiently prepared from the starting material. For example, the acid fluoride of perfluorocarboxylic acid may be obtained directly by electrolytic fluorination of carboxylic acid or the like.

そこで、本発明では、含フッ素カルボン酸フルオライドを用いて対応する無水含フッ素カルボン酸を収率良く生産する方法を提供する。   Therefore, the present invention provides a method for producing the corresponding anhydrous fluorinated carboxylic acid with high yield using the fluorinated carboxylic acid fluoride.

本発明者らは、含フッ素カルボン酸フルオライドを用いて無水含フッ素カルボン酸を合成する方法を検討したところ、含フッ素カルボン酸フルオライドと含フッ素カルボン酸リチウムを反応させるとフッ化リチウムの副生とともに無水含フッ素カルボン酸を生成することを見出し、本発明に至った。   The present inventors examined a method for synthesizing an anhydrous fluorine-containing carboxylic acid using a fluorine-containing carboxylic acid fluoride. When a fluorine-containing carboxylic acid fluoride and a fluorine-containing lithium carboxylate were reacted, a by-product of lithium fluoride was obtained. It discovered that an anhydrous fluorine-containing carboxylic acid was produced | generated, and resulted in this invention.

ここで、イオン半径の小さいフッ素アニオンは、イオン半径の大きなカリウムカチオンやナトリウムカチオンよりも、イオン半径の小さいリチウムカチオンと安定な塩を形成する。すなわち、含フッ素カルボン酸フルオライドに代えて酸クロライドを用いたり、リチウムに代えてナトリウムやカリウムを用いた場合、後記参考例2から明らかなように副生する金属塩は無水含フッ素カルボン酸は生成する程には安定ではない。それに対し、含フッ素カルボン酸フルオライドと含フッ素カルボン酸リチウムを組み合わせると後記各実施例が示すように特異的に収率良く無水含フッ素カルボン酸が生成した。   Here, the fluorine anion having a small ionic radius forms a more stable salt with a lithium cation having a smaller ionic radius than a potassium cation or a sodium cation having a larger ionic radius. That is, when acid chloride is used instead of fluorine-containing carboxylic acid fluoride, or when sodium or potassium is used instead of lithium, the metal salt produced as a by-product is formed as an anhydrous fluorine-containing carboxylic acid as will be apparent from Reference Example 2 below. Not as stable as you can. On the other hand, when fluorine-containing carboxylic acid fluoride and fluorine-containing lithium carboxylate were combined, anhydrous fluorine-containing carboxylic acid was produced with a high yield specifically as shown in each Example described later.

本発明は次の通りである。
[1]一般式(1)
fCOOLi (1)
(式中、Rfは含フッ素アルキル基を表す。)で表される含フッ素カルボン酸リチウムと一般式(2)
fCOF (2)
(式中、Rfは一般式(1)における基と同一の基を表す。)で表される含フッ素カルボン酸フルオライドを反応させることからなる一般式(3)
(RfCO)2O (3)
(式中、Rfは一般式(1)における基と同一の基を表す。)で表される無水含フッ素カルボン酸の製造方法。
The present invention is as follows.
[1] General formula (1)
R f COOLi (1)
(Wherein R f represents a fluorine-containing alkyl group) and a fluorine-containing lithium carboxylate represented by the general formula (2)
R f COF (2)
(Wherein R f represents the same group as the group in the general formula (1)). The general formula (3) comprising reacting the fluorine-containing carboxylic acid fluoride represented by the general formula (3)
(R f CO) 2 O (3)
(In the formula, R f represents the same group as the group in the general formula (1)).

[2]含フッ素カルボン酸リチウムが、一般式(4)
fCOX (4)
(式中、Rfは一般式(1)における基と同一の基を表し、Xは、F、Cl、BrまたはIを表す。)で表される含フッ素カルボン酸ハライドと水酸化リチウムを反応させて得られた含フッ素カルボン酸リチウムである発明1の無水含フッ素カルボン酸の製造方法。
[2] The fluorine-containing lithium carboxylate is represented by the general formula (4)
R f COX (4)
(In the formula, R f represents the same group as the group in the general formula (1), X represents F, Cl, Br, or I). The fluorine-containing carboxylic acid halide represented by lithium hydroxide is reacted with lithium hydroxide. The manufacturing method of the anhydrous fluorine-containing carboxylic acid of the invention 1 which is the fluorine-containing lithium carboxylate obtained by making it carry out.

[3]含フッ素カルボン酸リチウムが、一般式(5)
fCOOH (5)
(式中、Rfは一般式(1)における基と同一の基を表す。)で表される含フッ素カルボン酸と水酸化リチウムまたは炭酸リチウムを反応させて得られた含フッ素カルボン酸リチウムである発明1または2の無水含フッ素カルボン酸の製造方法。
[3] The fluorine-containing lithium carboxylate is represented by the general formula (5)
R f COOH (5)
(In the formula, R f represents the same group as the group in the general formula (1).) The fluorine-containing lithium carboxylate obtained by reacting the fluorine-containing carboxylic acid represented by lithium hydroxide or lithium carbonate. A method for producing an anhydrous fluorine-containing carboxylic acid according to Invention 1 or 2.

[4]含フッ素カルボン酸ハライドと水酸化リチウムを反応させる方法または含フッ素カルボン酸と水酸化リチウムまたは炭酸リチウムを反応させる方法により含フッ素カルボン酸リチウムを合成する工程と、含フッ素カルボン酸リチウムと含フッ素カルボン酸フルオライドとを反応させる工程を、同一の容器を用いて行う発明1の無水含フッ素カルボン酸の製造方法。   [4] A step of synthesizing a fluorine-containing lithium carboxylate by a method of reacting a fluorine-containing carboxylic acid halide and lithium hydroxide, or a method of reacting a fluorine-containing carboxylic acid and lithium hydroxide or lithium carbonate; The manufacturing method of the anhydrous fluorine-containing carboxylic acid of the invention 1 which performs the process with which a fluorine-containing carboxylic acid fluoride is made to react using the same container.

[5]含フッ素カルボン酸リチウムを合成する工程と、次いで共沸蒸留を用いて含フッ素カルボン酸に伴われる水を除く工程と、含フッ素カルボン酸リチウムと含フッ素カルボン酸フルオライドとを反応させる工程を、同一の容器を用いて行う発明4の無水含フッ素カルボン酸の製造方法。   [5] Step of synthesizing fluorine-containing lithium carboxylate, step of removing water accompanying fluorine-containing carboxylic acid using azeotropic distillation, step of reacting fluorine-containing lithium carboxylate and fluorine-containing carboxylate fluoride The manufacturing method of the anhydrous fluorine-containing carboxylic acid of the invention 4 performed using the same container.

[6]一般式(1)において、Rfがジフルオロメチル基またはトリフルオロメチル基である発明1〜5の無水含フッ素カルボン酸の製造方法。 [6] The process for producing an anhydrous fluorine-containing carboxylic acid according to Inventions 1 to 5, wherein R f is a difluoromethyl group or a trifluoromethyl group in the general formula (1).

[7]含フッ素カルボン酸リチウムと含フッ素カルボン酸フルオライドとの反応を反応温度−78〜120℃で行う発明1〜6の無水含フッ素カルボン酸の製造方法。   [7] The method for producing an anhydrous fluorine-containing carboxylic acid according to inventions 1 to 6, wherein the reaction between the fluorine-containing lithium carboxylate and the fluorine-containing carboxylic acid fluoride is carried out at a reaction temperature of −78 to 120 ° C.

本発明の方法は、含フッ素カルボン酸フルオライドと含フッ素カルボン酸リチウムとの反応の収率が高く、また、含フッ素カルボン酸フルオライドを直接反応原料とすることができるので含フッ素カルボン酸クロライドを経由するような多段工程を必要しないことから、工業用原料からの全体プロセスとしての生産効率は著しく高いものとなる。また、酸フルオライドを使用するにも拘わらずフッ化水素が原理上発生しないので、廃棄物処理においても有利である。   In the method of the present invention, the yield of the reaction between the fluorine-containing carboxylic acid fluoride and the fluorine-containing lithium carboxylate is high, and since the fluorine-containing carboxylic acid fluoride can be directly used as a reaction raw material, Since such a multi-stage process is not required, the production efficiency as a whole process from industrial raw materials becomes remarkably high. In addition, hydrogen fluoride is not generated in principle despite the use of acid fluoride, which is advantageous in waste treatment.

本発明は、含フッ素カルボン酸リチウム(RfCOOLi)と含フッ素カルボン酸フルオライド(RfCOF)を反応させることからなる無水含フッ素カルボン酸(RfCO)2Oの製造方法である。反応は次の反応式にしたがって進むと考えられる。 The present invention is a method for producing anhydrous fluorine-containing carboxylic acid (R f CO) 2 O comprising reacting fluorine-containing lithium carboxylate (R f COOLi) with fluorine-containing carboxylic acid fluoride (R f COF). The reaction is considered to proceed according to the following reaction formula.

fCOF + RfCOOLi → (RfCO)2O + LiF
fは含フッ素アルキル基である。明細書において「アルキル基」は、別途限定がない限り、直鎖状、分岐状、および環状を併せ称し、炭素数1〜4のアルキル基または炭素数3〜7の環状アルキル基を「低級アルキル基」と称することがある。Rfで表される含フッ素アルキル基は少なくとも1個のフッ素原子を有し、任意の数のハロゲン(塩素、臭素、ヨウ素)原子を有してよく、フルオロメチル基、ジフルオロメチル基、トリフルオロメチル基、ジクロロフルオロメチル基、クロロジフルオロメチル基、ブロモジフルオロメチル基、ジブロモフルオロメチル基などのハロメチル基、2,2,2−トリフルオロエチル基、1,1,2,2,2−ペンタフルオロエチル基、2,2,3,3,3−ペンタフルオロプロピル基、n−ヘプタフルオロプロピル基、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロイソプロピル基などを例として挙げることができる。このうち、ハロメチル基が好ましく、ジフルオロメチル基またはトリフルオロメチル基がより好ましい。
R f COF + R f COOLi → (R f CO) 2 O + LiF
R f is a fluorine-containing alkyl group. In the specification, unless otherwise specified, the “alkyl group” collectively refers to linear, branched, and cyclic, and represents an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms or a cyclic alkyl group having 3 to 7 carbon atoms as “lower alkyl”. Sometimes referred to as “group”. The fluorine-containing alkyl group represented by R f has at least one fluorine atom, may have any number of halogen (chlorine, bromine, iodine) atoms, fluoromethyl group, difluoromethyl group, trifluoro Halomethyl groups such as methyl group, dichlorofluoromethyl group, chlorodifluoromethyl group, bromodifluoromethyl group, dibromofluoromethyl group, 2,2,2-trifluoroethyl group, 1,1,2,2,2-pentafluoro Examples include an ethyl group, 2,2,3,3,3-pentafluoropropyl group, n-heptafluoropropyl group, 1,1,1,3,3,3-hexafluoroisopropyl group. Among these, a halomethyl group is preferable, and a difluoromethyl group or a trifluoromethyl group is more preferable.

含フッ素カルボン酸フルオライドはどの様な方法で製造したものであってもよく、市販品を使用することもできる。含フッ素カルボン酸クロライドの電解フッ素化反応やパーフルオロプロペンオキシドまたはテトラフルオロエチレンオキシドのオリゴメリ化反応でパーフルオロカルボン酸フルオリドが得られる。   The fluorine-containing carboxylic acid fluoride may be produced by any method, and a commercially available product can also be used. Perfluorocarboxylic acid fluoride can be obtained by electrolytic fluorination reaction of fluorine-containing carboxylic acid chloride or oligomerization reaction of perfluoropropene oxide or tetrafluoroethylene oxide.

また、ジフルオロ酢酸フルオライドは、どの様な方法で製造されたものであってよい。例えば、(1)ジフルオロ酢酸を五酸化リンや塩化チオニルなどと反応させてからフッ化カリウムなどの金属フッ化物でフッ素化させる方法、(2)CHF2CF2OR’で表される1−アルコキシ−1,1,2,2−テトラフルオロエタンを三酸化硫黄とフルオロ硫酸の存在下で分解させる方法(J. Am. Chem. Soc., 1950 72, 1860)、(3)1−アルコキシ−1,1,2,2−テトラフルオロエタンをハロゲン化アンチモン、ハロゲン化チタンなどの触媒存在下で反応させる方法(特開平8−92162号)、(4)1−アルコキシ−1,1,2,2−テトラフルオロエタンを、触媒の存在下に熱分解させてジフルオロ酢酸フルオライドを製造する方法(特開平8−20560号)が知られている。 The difluoroacetic acid fluoride may be produced by any method. For example, (1) a method in which difluoroacetic acid is reacted with phosphorus pentoxide, thionyl chloride, etc. and then fluorinated with a metal fluoride such as potassium fluoride, (2) 1-alkoxy represented by CHF 2 CF 2 OR ′ A method of decomposing 1,1,2,2-tetrafluoroethane in the presence of sulfur trioxide and fluorosulfuric acid (J. Am. Chem. Soc., 1950 72, 1860), (3) 1-alkoxy-1 , 1,2,2-tetrafluoroethane is reacted in the presence of a catalyst such as antimony halide or titanium halide (JP-A-8-92162), (4) 1-alkoxy-1,1,2,2 A method for producing difluoroacetic acid fluoride by thermally decomposing tetrafluoroethane in the presence of a catalyst (Japanese Patent Laid-Open No. 8-20560) is known.

(4)の方法の反応は、以下の式で表わされる。   The reaction of the method (4) is represented by the following formula.

CHF2CF2OR’ → CHF2COF + R’F
この反応の出発原料である一般式CHF2CF2OR’(R’は、一価の有機基を表す。)で表される1−アルコキシ−1,1,2,2−テトラフルオロエタンのR’は脱離基であるので特に限定されないが、アルキル基または低級アルキル基がさらに好ましい。例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基などが好ましい。
CHF 2 CF 2 OR '→ CHF 2 COF + R'F
R of 1-alkoxy-1,1,2,2-tetrafluoroethane represented by the general formula CHF 2 CF 2 OR ′ (R ′ represents a monovalent organic group) which is a starting material for this reaction. 'Is a leaving group and is not particularly limited, but an alkyl group or a lower alkyl group is more preferable. For example, a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group and the like are preferable.

1−アルコキシ−1,1,2,2−テトラフルオロエタンは、公知の製造方法で得ることができる。例えば、アルコール(R’OH)とテトラフルオロエチレンを塩基の存在下に反応させる方法で合成できる。   1-alkoxy-1,1,2,2-tetrafluoroethane can be obtained by a known production method. For example, it can be synthesized by a method in which alcohol (R′OH) and tetrafluoroethylene are reacted in the presence of a base.

具体的には、メタノールとテトラフルオロエチレンとを水酸化カリウムの存在下に反応させる方法により1−メトキシ−1,1,2,2−テトラフルオロエタンが合成できる(J.Am.Chem.Soc.,73,1329(1951))。   Specifically, 1-methoxy-1,1,2,2-tetrafluoroethane can be synthesized by a method in which methanol and tetrafluoroethylene are reacted in the presence of potassium hydroxide (J. Am. Chem. Soc. 73, 1329 (1951)).

本発明の第一工程において使用できる含フッ素エーテルの具体例としては、以下のものが挙げられるが、これらに限定されない。
1−メトキシ−1,1,2,2−テトラフルオロエタン(CHF2CF2OMe)、1−エトキシ−1,1,2,2−テトラフルオロエタン(CHF2CF2OEt)、1−(n−プロポキシ)−1,1,2,2−テトラフルオロエタン、1−イソプロポキシ−1,1,2,2−テトラフルオロエタン、1−(n−ブトキシ)−1,1,2,2−テトラフルオロエタン、1−(s−ブトキシ)−1,1,2,2−テトラフルオロエタン、1−(t−ブトキシ)−1,1,2,2−テトラフルオロエタンなどを挙げることができる。
Specific examples of the fluorine-containing ether that can be used in the first step of the present invention include, but are not limited to, the following.
1-methoxy-1,1,2,2-tetrafluoroethane (CHF 2 CF 2 OMe), 1-ethoxy-1,1,2,2-tetrafluoroethane (CHF 2 CF 2 OEt), 1- (n -Propoxy) -1,1,2,2-tetrafluoroethane, 1-isopropoxy-1,1,2,2-tetrafluoroethane, 1- (n-butoxy) -1,1,2,2-tetra Examples include fluoroethane, 1- (s-butoxy) -1,1,2,2-tetrafluoroethane, 1- (t-butoxy) -1,1,2,2-tetrafluoroethane, and the like.

熱分解に使用する触媒は固体触媒であり、特開平8−92162号公報に記載された金属酸化物、金属フッ素化酸化物を触媒として使用できる。触媒としてはさらにリン酸塩も使用できる。リン酸塩は、担体に担持されたものであってもよい。   The catalyst used for thermal decomposition is a solid catalyst, and metal oxides and metal fluorinated oxides described in JP-A-8-92162 can be used as the catalyst. Phosphate can also be used as the catalyst. The phosphate may be supported on a carrier.

リン酸としては、オルトリン酸、ポリリン酸、メタリン酸のいずれであってもよい。ポリリン酸としては、ピロリン酸などが挙げられる。リン酸塩は、これらのリン酸の金属塩である。取り扱いが容易であるのでオルトリン酸であるのが好ましい。リン酸塩とは、これらのリン酸の金属塩をいうが、本明細書では金属が水素原子に置換した酸をも金属塩というものとする。   As phosphoric acid, any of orthophosphoric acid, polyphosphoric acid, and metaphosphoric acid may be used. Examples of polyphosphoric acid include pyrophosphoric acid. Phosphate is the metal salt of these phosphoric acids. Since it is easy to handle, orthophosphoric acid is preferred. Phosphate refers to a metal salt of these phosphoric acids. In this specification, an acid in which a metal is substituted with a hydrogen atom is also referred to as a metal salt.

リン酸塩としては、特に限定されないが、水素、アルミニウム、ホウ素、アルカリ土類金属、チタン、ジルコニウム、ランタン、セリウム、イットリウム、希土類金属、バナジウム、ニオブ、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケルからなる群より選ばれた、少なくとも1種の金属のリン酸塩が挙げられる。好ましくは、主成分としてリン酸アルミニウム、リン酸セリウム、リン酸ホウ素、リン酸チタン、リン酸ジルコニウム、リン酸クロムなどである。副成分の金属を含むことも好ましい。具体的な副成分としてはセリウム、ランタン、イットリウム、クロム、鉄、コバルト、ニッケル等が好ましいが、セリウム、鉄、イットリウムがより好ましい。これらのうちで、さらに好ましくは、リン酸アルミニウム、リン酸セリウムおよびこれら二種からなるリン酸塩である。   The phosphate is not particularly limited, but is composed of hydrogen, aluminum, boron, alkaline earth metal, titanium, zirconium, lanthanum, cerium, yttrium, rare earth metal, vanadium, niobium, chromium, manganese, iron, cobalt, nickel. And at least one metal phosphate selected from the group. Preferably, the main component is aluminum phosphate, cerium phosphate, boron phosphate, titanium phosphate, zirconium phosphate, chromium phosphate, or the like. It is also preferable that the metal of a subsidiary component is included. As specific subcomponents, cerium, lanthanum, yttrium, chromium, iron, cobalt, nickel and the like are preferable, but cerium, iron and yttrium are more preferable. Of these, aluminum phosphate, cerium phosphate, and phosphates composed of these two types are more preferable.

触媒の調製方法に特に制限はなく、市販のリン酸塩をそのまま使っても良いし、一般的な沈殿方法でも良い。沈殿方法の具体的な調製方法としては、例えば、金属の硝酸塩(複数の原料塩の場合はそれぞれの原料塩の溶液を調製する)とリン酸の混合水溶液に、希釈アンモニア水を滴下してpHを調節して沈殿させ、必要に応じて熟成放置する。その後、水洗し、洗浄水の電導度などで十分に水洗したことを確認する。場合によっては、スラリーの一部を取り含有するアルカリ金属を測定する。次いで濾過し乾燥する。乾燥する温度に特に制限はない。好ましくは80℃〜150℃がよい。さらに好ましくは100℃〜130℃である。得られた乾燥体は粉砕し粒度を揃えるか、さらに粉砕し成型する。その後、200℃〜1500℃の条件で空気や窒素雰囲気で焼成する。好ましくは400〜1300℃、さらに好ましくは500℃〜900℃で焼成を行うことがよい。   The method for preparing the catalyst is not particularly limited, and a commercially available phosphate may be used as it is, or a general precipitation method may be used. As a specific preparation method of the precipitation method, for example, diluted ammonia water is added dropwise to a mixed aqueous solution of metal nitrate (in the case of a plurality of raw material salts, each raw material salt solution is prepared) and phosphoric acid to adjust pH. To adjust to precipitate and leave to mature as necessary. Then, it is washed with water and it is confirmed that it has been sufficiently washed with the conductivity of the washing water. In some cases, alkali metal containing a portion of the slurry is measured. It is then filtered and dried. There is no particular limitation on the drying temperature. Preferably 80 to 150 degreeC is good. More preferably, it is 100 degreeC-130 degreeC. The obtained dried product is pulverized to uniform particle size, or further pulverized and molded. Thereafter, firing is performed in an air or nitrogen atmosphere at 200 ° C. to 1500 ° C. The firing is preferably performed at 400 to 1300 ° C, more preferably 500 to 900 ° C.

焼成時間は温度にもよるが1時間〜50時間程度で、好ましくは2時間〜24時間程度である。焼成処理は、リン酸塩の安定化に必要な処理であるので、上記の温度範囲より低温で処理を行ったり、処理時間が短い場合は、反応初期において十分に触媒活性を示さないことがある。また、上記の温度範囲以上でまたは長時間焼成処理を行うことは、過剰な加熱エネルギーを要するだけでなく、触媒の結晶化を引き起こすことがあるので好ましくない。   Although depending on the temperature, the firing time is about 1 to 50 hours, preferably about 2 to 24 hours. Since the calcination treatment is a treatment necessary for stabilizing the phosphate, if the treatment is performed at a temperature lower than the above temperature range or the treatment time is short, the catalyst activity may not be sufficiently exhibited at the initial stage of the reaction. . In addition, it is not preferable to perform the calcination treatment at a temperature higher than the above temperature range or for a long time because not only excessive heating energy is required but also crystallization of the catalyst may occur.

主成分以外の金属成分の添加の操作は、金属塩で行うことが好ましく、前記金属の硝酸塩、塩化物、酸化物、リン酸塩などが好ましい。中でも、硝酸塩が調製しやすく好ましい。添加量に特に制限はないが、一般にはリン1グラム原子に対し1グラム原子以下であり、好ましくは0.5グラム原子以下である。より好ましくは0.3グラム原子以下である。これらの金属成分の添加は、触媒調製時に行っても良く、また、触媒焼成後のリン酸塩に行っても良い。得られた触媒は、金属塩の種類及び調製方法や条件により物性が異なる。触媒は、そのまま使用してよいが、担体に担持した状態で使用することも可能である。担体としては、アルミナ、チタニア、ジルコニア、硫酸ジルコニア(ZrO(SO4))
などの金属酸化物などの金属酸化物、炭化珪素、窒化珪素、活性炭等が挙げられるが、比表面積の大きい活性炭は特に好ましい。
The operation of adding a metal component other than the main component is preferably performed with a metal salt, and nitrates, chlorides, oxides, phosphates, and the like of the metal are preferable. Among them, nitrate is preferable because it is easy to prepare. Although there is no restriction | limiting in particular in addition amount, Generally it is 1 gram atom or less with respect to 1 gram atom of phosphorus, Preferably it is 0.5 gram atom or less. More preferably, it is 0.3 gram atom or less. The addition of these metal components may be performed at the time of catalyst preparation, or may be performed on the phosphate after the catalyst is calcined. The obtained catalyst has different physical properties depending on the type of metal salt and the preparation method and conditions. The catalyst may be used as it is, but it can also be used in a state of being supported on a carrier. As support, alumina, titania, zirconia, zirconia sulfate (ZrO (SO 4 ))
Examples thereof include metal oxides such as metal oxides, silicon carbide, silicon nitride, activated carbon, etc., and activated carbon having a large specific surface area is particularly preferable.

リン酸またはリン酸塩を坦持した活性炭は、リン酸に浸漬して含浸させ、またはスプレーにより被覆もしくは吸着させたものを乾燥させて調製できる。化合物を担持させる場合、担持させる化合物の溶液を含浸させ、またはスプレーにより被覆もしくは吸着させたものを乾燥させて調製できる。また、その化合物の溶液を含浸させ、またはスプレーにより被覆もしくは吸着させた活性炭に対し第二の化合物を作用させて活性炭表面で沈殿反応等を生じさせることで最初の化合物と異なる化合物を担持することもできる。また、先に述べた、リン酸塩の調整方法を活性炭などの担体の存在下で行うことでもリン酸塩担持触媒を調製することができる。具体例として実施例にリン酸アルミニウム担持活性炭を示す。   Activated carbon carrying phosphoric acid or phosphate can be prepared by immersing it in phosphoric acid and impregnating it, or drying and coating or adsorbing it by spraying. In the case of loading a compound, it can be prepared by impregnating a solution of the compound to be loaded, or drying a coating or adsorbed by spraying. In addition, a second compound is allowed to act on activated carbon impregnated with a solution of the compound, or coated or adsorbed by spraying, thereby causing a precipitation reaction or the like on the activated carbon surface to carry a compound different from the first compound. You can also. Further, the phosphate-carrying catalyst can also be prepared by carrying out the above-described phosphate preparation method in the presence of a support such as activated carbon. As an example, activated carbon supporting aluminum phosphate is shown in the examples.

活性炭は、木材、木炭、椰子殻炭、パーム核炭、素灰等を原料とする植物系、泥炭、亜炭、褐炭、瀝青炭、無煙炭等を原料とする石炭系、石油残滓、オイルカーボン等を原料とする石油系または炭化ポリ塩化ビニリデン等の合成樹脂系等のいずれのものでもよい。これら市販の活性炭から選択し使用することができ、例えば、瀝青炭から製造された活性炭(東洋カルゴン製BPL粒状活性炭)、椰子殻炭(日本エンバイロケミカルズ製粒状白鷺GX、SX、CX、XRC、東洋カルゴン製PCB)等が挙げられるが、これらに限定されない。形状、大きさも通常粒状で用いられるが、球状、繊維状、粉体状、ハニカム状等反応器に適合すれば通常の知識範囲の中で使用することができる。   Activated carbon is made from plant-based, peat, lignite, lignite, bituminous coal, anthracite, etc. that are made from wood, charcoal, coconut husk, palm kernel charcoal, raw ash, etc. Any of petroleum type or synthetic resin type such as carbonized polyvinylidene chloride may be used. For example, activated carbon manufactured from bituminous coal (BPL granular activated carbon made by Toyo Calgon), coconut shell charcoal (granular white birch GX, SX, CX, XRC manufactured by Nippon Enviro Chemicals), Toyo Calgon PCB) and the like, but is not limited thereto. The shape and size are usually used in a granular form, but can be used within a normal knowledge range as long as it is suitable for a reactor such as a sphere, fiber, powder, or honeycomb.

熱分解反応の担体として使用する活性炭は比表面積の大きな活性炭が好ましい。活性炭の比表面積は、市販品の規格の範囲で十分であるが、それぞれ400m2/g〜3000m2/gであり、800m2/g〜2000m2/gが好ましい。さらに活性炭を担体に用いる場合、水酸化アンモニウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の塩基性水溶液に常温付近で10時間程度またはそれ以上の時間浸漬するか、活性炭を触媒担体に使用する際に通常行われる硝酸、塩酸、フッ酸等の酸による前処理を施し、予め担体表面の活性化ならびに灰分の除去を行うことが望ましい。 The activated carbon used as the carrier for the thermal decomposition reaction is preferably activated carbon having a large specific surface area. The specific surface area of the activated carbon is sufficient in a range of commercially available standards, are each 400m 2 / g~3000m 2 / g, preferably 800m 2 / g~2000m 2 / g. Furthermore, when using activated carbon as a support, it is usually immersed in a basic aqueous solution such as ammonium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide or the like for about 10 hours or longer at room temperature or when activated carbon is used as a catalyst support. It is desirable to perform pretreatment with acid such as nitric acid, hydrochloric acid, hydrofluoric acid, etc. to activate the carrier surface and remove ash in advance.

また、本発明の酸化物などの担体は、金属成分と酸素以外の他の原子を含んでいてもよく、他の原子としては、フッ素原子、塩素原子等が好ましい。たとえば、部分フッ素化アルミナ、部分塩素化アルミナ、部分フッ素化塩素化アルミナ、部分フッ素化ジルコニア、部分フッ素化チタニア等であってもよい。酸化物触媒中の塩素原子やフッ素原子の割合は、特に限定されない。   Further, the carrier such as an oxide of the present invention may contain a metal component and an atom other than oxygen, and the other atom is preferably a fluorine atom or a chlorine atom. For example, partially fluorinated alumina, partially chlorinated alumina, partially fluorinated chlorinated alumina, partially fluorinated zirconia, partially fluorinated titania and the like may be used. The ratio of chlorine atoms and fluorine atoms in the oxide catalyst is not particularly limited.

本明細書および特許請求の範囲においては、特に限定されない限り、前記のように部分的にフッ素化、塩素化などされたアルミナ、ジルコニアなどの酸化物を「アルミナ」、「ジルコニア」などの酸化物名称で表示する。   In the present specification and claims, unless otherwise specified, partially fluorinated or chlorinated oxides such as alumina and zirconia as described above are oxides such as “alumina” and “zirconia”. Display by name.

これらの担体としては、アルミナ(Al23)、ジルコニア(ZrO2)、およびチタニア(TiO2)および硫酸ジルコニアならびにこれらの部分フッ素化酸化物からなる群より選ばれる少なくとも1種の金属酸化物触媒が好ましく、アルミナおよび部分フッ素化アルミナが反応性および触媒寿命の点でさらに好ましい。 These supports include at least one metal oxide selected from the group consisting of alumina (Al 2 O 3 ), zirconia (ZrO 2 ), titania (TiO 2 ), zirconia sulfate, and partially fluorinated oxides thereof. Catalysts are preferred, and alumina and partially fluorinated alumina are more preferred in terms of reactivity and catalyst life.

これらの部分フッ素化酸化物は含フッ素カルボン酸フルオライド合成触媒の担体として使用できると共に、触媒として使用することもできる。触媒としての調製、前処理、使用等は、本明細書において担体としての調製、前処理、使用等についての説明がそのまま、あるいは技術常識に従って適宜変更して適用することができる。すなわち、アルミナ(Al23)、ジルコニア(ZrO2)、チタニア(TiO2)などの金属酸化物を触媒として使用等する際には、金属化合物等が担持された担持触媒と同様に取り扱えばよい。 These partially fluorinated oxides can be used as a support for a fluorine-containing carboxylic acid fluoride synthesis catalyst, and can also be used as a catalyst. Preparation, pretreatment, use, etc. as a catalyst can be applied as described in the present specification for preparation, pretreatment, use, etc. as a support as it is or according to common general technical knowledge. That is, when a metal oxide such as alumina (Al 2 O 3 ), zirconia (ZrO 2 ), titania (TiO 2 ) or the like is used as a catalyst, it can be handled in the same manner as a supported catalyst on which a metal compound or the like is supported. Good.

触媒は、通常は粒子または造粒体の形態で用いられる。粒子または造粒体の直径(いずれも、「粒径」ということがある。)は、特に限定されず、通常は、20μm〜10mm程度である。また、触媒が塩素原子やフッ素原子を含む場合、金属酸化物の表面のみに塩素原子やフッ素原子が存在していてもよい。   The catalyst is usually used in the form of particles or granules. The diameter of the particles or the granulated body (all may be referred to as “particle diameter”) is not particularly limited, and is usually about 20 μm to 10 mm. When the catalyst contains a chlorine atom or a fluorine atom, the chlorine atom or the fluorine atom may exist only on the surface of the metal oxide.

触媒は、使用の前に予めフッ化水素、フッ素化炭化水素またはフッ素化塩素化炭化水素などの含フッ素化合物と接触させて部分フッ素化しておき、反応中の触媒の組成変化、短寿命化、異常反応などを防止することが有効である。   Before use, the catalyst is partially fluorinated by contacting with a fluorine-containing compound such as hydrogen fluoride, fluorinated hydrocarbon or fluorinated chlorinated hydrocarbon in advance to change the composition of the catalyst during the reaction, shorten the life, It is effective to prevent abnormal reactions.

特にフッ化水素で処理することで反応の活性を著しく高めることができる。フッ化水素によるフッ素化処理は、少なくとも本発明にかかる反応の反応温度よりも高い温度において、フッ化水素と接触させることで行うのが好ましい。   In particular, treatment with hydrogen fluoride can significantly increase the activity of the reaction. The fluorination treatment with hydrogen fluoride is preferably performed by contacting with hydrogen fluoride at least at a temperature higher than the reaction temperature of the reaction according to the present invention.

具体的には、リン酸塩単体の場合、200〜700℃程度であり、250〜600℃程度が好ましく、300〜550℃がより好ましい。一方、酸化物または活性炭等を担体とする担持触媒の場合、200〜600℃程度であり、250〜500℃程度が好ましく、300〜400℃がより好ましい。いずれも200℃未満では処理に時間を要し、最高温度範囲を超えて処理を行うことは、過剰な加熱エネルギーを要するので好ましくない。また、処理時間は、処理温度とも関係するので限定できないが、1時間〜10日程度、好ましくは、3時間〜3日間程度である。   Specifically, in the case of a phosphate simple substance, it is about 200 to 700 ° C, preferably about 250 to 600 ° C, and more preferably 300 to 550 ° C. On the other hand, in the case of a supported catalyst using an oxide or activated carbon as a carrier, the temperature is about 200 to 600 ° C, preferably about 250 to 500 ° C, more preferably 300 to 400 ° C. In any case, if the temperature is lower than 200 ° C., it takes time for the treatment, and it is not preferable to perform the treatment beyond the maximum temperature range because excessive heating energy is required. The treatment time is also related to the treatment temperature and cannot be limited, but it is about 1 hour to 10 days, preferably about 3 hours to 3 days.

リン酸を担持しない活性炭の場合、フッ化水素処理を施しても、殆ど活性を示さないが、リン酸処理をした活性炭にフッ化水素処理を行うと、同じ反応条件で、転化率:96.1%、選択率:98.0%という触媒活性を示した。このことからも、フッ化水素処理の効果は容易に見て取ることができる。   In the case of activated carbon not supporting phosphoric acid, even if it is treated with hydrogen fluoride, it shows little activity. However, when activated carbon treated with phosphoric acid is treated with hydrogen fluoride, the conversion rate is 96. under the same reaction conditions. The catalyst activity was 1% and selectivity: 98.0%. Also from this, the effect of the hydrogen fluoride treatment can be easily seen.

さらに、反応に先立って、活性化処理を施すのが好ましい。活性化処理としては、250℃〜300℃程度の窒素気流中で充分に脱水し、ジクロロジフルオロメタン、クロロジフルオロメタンなどの有機フッ素化合物、またはフッ化水素、三フッ化塩素などの気体もしくは触媒処理状態で十分な蒸気圧を示す無機フッ素化合物で活性化させるのが好ましい。これらのうちフッ化水素が特に好ましい。この活性化処理によって、触媒の表面または全体に、フッ素原子を含む活性な触媒が生成すると考えられる。   Furthermore, it is preferable to perform an activation treatment prior to the reaction. As the activation treatment, it is sufficiently dehydrated in a nitrogen stream at about 250 ° C. to 300 ° C., and an organic fluorine compound such as dichlorodifluoromethane or chlorodifluoromethane, or a gas or catalyst treatment such as hydrogen fluoride or chlorine trifluoride. It is preferable to activate with an inorganic fluorine compound showing a sufficient vapor pressure in the state. Of these, hydrogen fluoride is particularly preferred. This activation treatment is considered to generate an active catalyst containing fluorine atoms on the entire surface of the catalyst.

また、熱分解の原料である1−アルコキシ−1,1,2,2−テトラフルオロエタン(CHF2CF2OR’)のR’が炭素数2以上の基である場合、生成したR’Fが反応領域において分解してフッ化水素を発生することが推測されるが、これが触媒の活性を高める効果を示すことがある。 Further, when R ′ of 1-alkoxy-1,1,2,2-tetrafluoroethane (CHF 2 CF 2 OR ′), which is a raw material for thermal decomposition, is a group having 2 or more carbon atoms, R′F produced Is decomposed in the reaction region to generate hydrogen fluoride, which may have an effect of increasing the activity of the catalyst.

熱分解反応は、気相流通連続方式が最も好ましい形式として推奨されるが、これに限定されない。反応器の形式は固定床タイプまたは流動床タイプが好ましく、反応器の寸法・形状は、反応物の量等に応じて適宜変更できる。   The thermal decomposition reaction is recommended as a most preferable form of the gas phase flow continuous system, but is not limited thereto. The type of the reactor is preferably a fixed bed type or a fluidized bed type, and the dimensions and shape of the reactor can be appropriately changed according to the amount of the reactants and the like.

熱分解においては、当該反応条件で不活性なガスを存在させてもよい。不活性ガスとしては、窒素または希ガス類が挙げられ、扱いやすさおよび入手しやすさ等の点から、窒素またはヘリウムが好ましい。不活性ガスを存在させる場合の量は、特に限定されないが、多すぎる場合には回収率が下がる恐れがあるため、通常の場合、原料の1−アルコキシ−1,1,2,2−テトラフルオロエタンの供給速度よりも少ない量が好ましい。   In pyrolysis, an inert gas may exist in the reaction conditions. Examples of the inert gas include nitrogen or rare gases, and nitrogen or helium is preferable from the viewpoint of ease of handling and availability. The amount in the presence of the inert gas is not particularly limited, but if it is too much, there is a possibility that the recovery rate is lowered. Therefore, in the usual case, the raw material 1-alkoxy-1,1,2,2-tetrafluoro An amount less than the ethane feed rate is preferred.

熱分解の反応温度は、触媒の種類および原料によって異なる。通常100〜400℃であり、150〜350℃程度が好ましく、180〜280℃がさらに好ましい。反応温度が100℃未満では転化率が低くなる傾向があり好ましくない。反応温度が400℃を超えると反応装置に過酷な耐熱性が必要となり、過剰な加熱エネルギーを要するので経済的に好ましくない。   The reaction temperature for thermal decomposition varies depending on the type of catalyst and the raw material. Usually, it is 100-400 degreeC, about 150-350 degreeC is preferable and 180-280 degreeC is more preferable. If the reaction temperature is less than 100 ° C., the conversion tends to be low, which is not preferable. When the reaction temperature exceeds 400 ° C., severe heat resistance is required for the reaction apparatus, and excessive heating energy is required, which is not economically preferable.

反応時間(接触時間)は通常0.1〜300秒であり、0.5〜200秒が好ましく、1〜60秒がより好ましい。反応時間が短すぎる場合にも、転化率が低くなる恐れがあり、一方、長すぎると生産性が低下するのでそれぞれ好ましくない。反応圧力は、特に限定されず、常圧、減圧、または加圧のいずれであってもよい。0.05〜0.5MPa(0.5〜5気圧)程度が好ましく、通常は、操業が容易な大気圧近傍の圧力が好ましい。   The reaction time (contact time) is usually 0.1 to 300 seconds, preferably 0.5 to 200 seconds, and more preferably 1 to 60 seconds. If the reaction time is too short, the conversion rate may be lowered. On the other hand, if the reaction time is too long, productivity is lowered, which is not preferable. The reaction pressure is not particularly limited and may be normal pressure, reduced pressure, or increased pressure. A pressure of about 0.05 to 0.5 MPa (0.5 to 5 atmospheres) is preferable, and usually a pressure in the vicinity of atmospheric pressure that facilitates operation is preferable.

触媒は、経時的にコーキングが発生することがあり、触媒の活性が低下することがある。活性の低下した触媒は、200℃〜1200℃、好ましくは、400℃〜800℃において、酸素と接触させることで容易に活性を再生させることができる。酸素処理は反応管に装填したまま又は外部の装置に装填して行うのが簡便である。そこへ酸素を流通させて行う。酸素の流通方法としては他のガスが共存してもよく、窒素で希釈した空気または空気が経済的に好ましい。また、塩素、フッ素等の酸化力のある気体も使用できる。   In the catalyst, coking may occur over time, and the activity of the catalyst may decrease. The catalyst having reduced activity can be easily regenerated by contacting with oxygen at 200 ° C. to 1200 ° C., preferably 400 ° C. to 800 ° C. It is convenient to perform the oxygen treatment while it is loaded in the reaction tube or in an external device. This is done by circulating oxygen there. As a method of circulating oxygen, other gas may coexist, and air diluted with nitrogen or air is economically preferable. Further, a gas having oxidizing power such as chlorine and fluorine can be used.

熱分解反応においては、目的とするジフルオロ酢酸フルオライドの他に、副生成物としてフッ化アルキル(R’F)やフッ化アルキルがさらに分解した化合物が生成する。例えば、フッ化アルキルとしてフッ化エチルが生成する場合、エチレンとフッ化水素となることがある。反応によって得られる副生成物を含む粗生成物は、精製処理をしないでフッ化アルキルを含んだまま含フッ素カルボン酸リチウム塩との反応および含フッ素カルボン酸リチウム塩の原料として使用することもでき、主としてフッ化アルキルを除去して得られる粗生成物を使用することもでき、さらに精製して高純度にしたジフルオロ酢酸フルオライドを使用することもでき、あるいはこれらの各種精製程度の異なるガスを冷却または圧縮して耐圧容器に保存することもできる。ジフルオロ酢酸フルオライドの精製は蒸留により行うことができる。   In the thermal decomposition reaction, in addition to the desired difluoroacetic acid fluoride, as a by-product, a compound obtained by further decomposing alkyl fluoride (R′F) or alkyl fluoride is generated. For example, when ethyl fluoride is generated as the alkyl fluoride, ethylene and hydrogen fluoride may be formed. The crude product containing the by-product obtained by the reaction can be used as a raw material for the reaction with the fluorine-containing carboxylic acid lithium salt and the fluorine-containing carboxylic acid lithium salt without containing purification alkyl fluoride. In addition, crude products obtained mainly by removing alkyl fluoride can be used, difluoroacetic acid fluorides that have been further purified to high purity can be used, or these various purified gases can be cooled. Alternatively, it can be compressed and stored in a pressure vessel. Difluoroacetic acid fluoride can be purified by distillation.

本発明に使用する含フッ素カルボン酸リチウム塩はどの様な方法で得られたものであってもよい。市販品を入手してもよい。含フッ素カルボン酸リチウム塩は、含フッ素カルボン酸水溶液に炭酸リチウムもしくは水酸化リチウム(LiOH)またはこれらの含水塩を溶解して水を蒸発することで得られる。また、リチウム成分と水を仕込んだ容器へ含フッ素カルボン酸または含フッ素カルボン酸ハライドを添加してもよい。   The fluorine-containing carboxylic acid lithium salt used in the present invention may be obtained by any method. Commercial products may be obtained. The fluorine-containing carboxylic acid lithium salt is obtained by dissolving lithium carbonate or lithium hydroxide (LiOH) or a hydrated salt thereof in a fluorine-containing carboxylic acid aqueous solution and evaporating the water. Moreover, you may add fluorine-containing carboxylic acid or fluorine-containing carboxylic acid halide to the container which prepared the lithium component and water.

含フッ素カルボン酸リチウムの製造方法の一例を示す。水を媒体として水酸化リチウムまたは炭酸リチウムなどに含フッ素カルボン酸または含フッ素カルボン酸ハロゲン化物を添加する。水酸化リチウムまたは炭酸リチウムなどを水に溶解しそこへ含フッ素カルボン酸または含フッ素カルボン酸ハロゲン化物を添加する方法、または含フッ素カルボン酸の水溶液に水酸化リチウムまたは炭酸リチウムを添加する方法、含フッ素カルボン酸の水溶液に水酸化リチウムまたは炭酸リチウムの水溶液を添加する方法、その他に、水酸化リチウムまたは炭酸リチウム、含フッ素カルボン酸または含フッ素カルボン酸ハライド、水を任意の順序で反応容器に装入することができる。これらの反応を次に示す。   An example of the manufacturing method of fluorine-containing lithium carboxylate is shown. Fluorine-containing carboxylic acid or fluorine-containing carboxylic acid halide is added to lithium hydroxide or lithium carbonate using water as a medium. A method of dissolving lithium hydroxide or lithium carbonate in water and adding a fluorine-containing carboxylic acid or fluorine-containing carboxylic acid halide thereto, or a method of adding lithium hydroxide or lithium carbonate to an aqueous solution of a fluorine-containing carboxylic acid, In addition to adding a lithium hydroxide or lithium carbonate aqueous solution to an aqueous solution of fluorine carboxylic acid, in addition, lithium hydroxide or lithium carbonate, fluorine-containing carboxylic acid or fluorine-containing carboxylic acid halide, and water are charged in a reaction vessel in any order. You can enter. These reactions are shown below.

fCOOH + LiOH → RfCOOLi + H2
fCOOH + LiCO3 → RfCOOLi + H2O + CO2
fCOX + 2LiOH → RfCOOLi + LiX + H2
いずれの場合も発熱的な中和反応であるので、接触は急激な温度変化を避けるように緩い速度で行うのが好ましい。上記反応式から明らかなように、原料の比率は、一価の含フッ素カルボン酸と水酸化リチウムまたは炭酸リチウムの場合モル比を1:1、含フッ素カルボン酸が含フッ素カルボン酸ハライドと水酸化リチウムの場合モル比を2:1とすればよいが、いずれかの成分を50%程度多く使用することもできる。
R f COOH + LiOH → R f COOLi + H 2 O
R f COOH + LiCO 3 → R f COOLi + H 2 O + CO 2
R f COX + 2LiOH → R f COOLi + LiX + H 2 O
In any case, since it is an exothermic neutralization reaction, the contact is preferably performed at a slow rate so as to avoid a rapid temperature change. As is clear from the above reaction formula, the ratio of raw materials is 1: 1 in the case of monovalent fluorine-containing carboxylic acid and lithium hydroxide or lithium carbonate, and the fluorine-containing carboxylic acid is converted to fluorine-containing carboxylic acid halide and hydroxylated. In the case of lithium, the molar ratio may be 2: 1, but either component can be used in an amount of about 50%.

水酸化リチウムまたは炭酸リチウムの水溶液に酸性分を添加する場合、反応の進行とともに反応系のpHはアルカリ性から中性に近づき、pH7となった時点を本反応の終点とする。逆に酸性分にリチウム成分を添加する場合も、pHが7となる時点を本反応の終点とする。この反応の反応温度は限定されないが、0〜50℃程度で行うのが便利である。この反応は発熱反応であるので、冷却しながら行うのも好ましく、50℃高程度を超える高温とならないように添加量を調節するのも好ましい。容器中で生成した含フッ素カルボン酸リチウムの水溶液は、水および炭酸を除くことで固体の含フッ素カルボン酸リチウムとすることができる。加熱して水および炭酸を除くと含フッ素カルボン酸リチウムの含水塩が形成することがある。   When an acidic component is added to an aqueous solution of lithium hydroxide or lithium carbonate, the pH of the reaction system approaches from neutral to neutral as the reaction proceeds, and the point at which the pH reaches 7 is regarded as the end point of this reaction. Conversely, when the lithium component is added to the acidic component, the end point of this reaction is the time when the pH is 7. Although the reaction temperature of this reaction is not limited, it is convenient to carry out at about 0-50 degreeC. Since this reaction is an exothermic reaction, it is preferable to carry out the reaction while cooling, and it is also preferable to adjust the addition amount so as not to reach a high temperature exceeding about 50 ° C. The aqueous solution of fluorine-containing lithium carboxylate produced in the container can be made into solid lithium fluorine-containing carboxylate by removing water and carbonic acid. When water and carbonic acid are removed by heating, a hydrated salt of fluorine-containing lithium carboxylate may be formed.

fCOXを原料にした場合、LiX塩が副生する。Xがハロゲン原子の中で最も分子量の小さいフッ素原子の時、副生物の重量が最小化されるので、X=Fが推奨される。LiXは所望により除去することも可能であるが、特に安定なLiFは、特段悪影響を与えないので、そのまま分離しないで使用することができる。 When R f COX is used as a raw material, a LiX salt is by-produced. When X is a fluorine atom having the smallest molecular weight among halogen atoms, X = F is recommended because the weight of by-products is minimized. LiX can be removed as desired, but particularly stable LiF can be used without separation because it does not have a particularly adverse effect.

含水塩は加熱して脱水すると無水含フッ素カルボン酸リチウムが得られる。含フッ素カルボン酸リチウムとしては無水物が好ましく、含フッ素カルボン酸リチウムを含フッ素カルボン酸フルオライドとの反応の前に十分脱水しておくことが好ましい。反応系に水が存在すると含フッ素カルボン酸フルオライドは加水分解を受けてロスするとともに含フッ素カルボン酸およびフッ化水素が不純物として反応生成物に混入して含フッ素カルボン酸無水物の精製効果を妨げるおそれがある。含フッ素カルボン酸リチウムの脱水方法としては、常圧もしくは減圧下での加熱により行うこともできるが、減圧下での乾燥が推奨される。低温での脱水処理が望ましい。   When the hydrate salt is heated and dehydrated, anhydrous fluorine-containing lithium carboxylate is obtained. As the fluorine-containing lithium carboxylate, an anhydride is preferable, and it is preferable to sufficiently dehydrate the fluorine-containing lithium carboxylate before the reaction with the fluorine-containing carboxylic acid fluoride. When water is present in the reaction system, the fluorine-containing carboxylic acid fluoride is lost due to hydrolysis, and the fluorine-containing carboxylic acid and hydrogen fluoride are mixed as impurities into the reaction product, thereby hindering the purification effect of the fluorine-containing carboxylic acid anhydride. There is a fear. As a method for dehydrating the fluorine-containing lithium carboxylate, it can be carried out by heating under normal pressure or reduced pressure, but drying under reduced pressure is recommended. Dehydration at a low temperature is desirable.

また、脱水方法としては、含フッ素カルボン酸リチウムが溶解している水溶液または含フッ素カルボン酸リチウムと水が共存している溶液の系に水と共沸する溶媒を添加して共沸蒸留により水分を除去する方法、もしくは、水と共沸しない揮発性溶媒を添加して、水の蒸発を容易にする方法が可能である。
このことにより、含フッ素カルボン酸成分を出発原料として目的生成物の無水含フッ素カルボン酸を得るまでの操作を同じ容器で実施することが可能であり、反応操作の簡便および生成物の処理ロスが少ないという効果を奏する。この際添加する溶媒としては、クロロホルム、四塩化炭素、1,2−ジクロロエタン、1,2−ジクロロエチレン、1,1,2-トリクロロエタンなどのハロゲン系炭化水素、ベンゼン、トルエン、エチルベンゼン、m−キシレンなどの芳香族炭化水素、ペンタン、ヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタンなどの脂肪族炭化水素、アセトン、エチルメチルケトン、3−メチル−ブタノン、シクロヘキサノンなどのケトン系溶媒、アセトニトリル、プロピオニトリル、ブチロニトリルなどのニトリル類などが挙げられ、多成分系の共沸を利用することもできる。特に、トルエンを共沸溶媒としたディーン・スターク装置(Dean-Stark apparatus)による脱水が簡便である。
In addition, as a dehydration method, a water azeotropic solvent is added to an aqueous solution in which the fluorine-containing lithium carboxylate is dissolved or a solution in which the fluorine-containing lithium carboxylate and water coexist, and water is removed by azeotropic distillation. Or a method of facilitating the evaporation of water by adding a volatile solvent that does not azeotrope with water.
As a result, it is possible to carry out the operation up to obtaining the desired product of the fluorine-containing carboxylic acid as a starting material using the fluorine-containing carboxylic acid component as a starting material, and the reaction operation is easy and the product is not lost. There is an effect that there are few. Solvents added at this time include chloroform, carbon tetrachloride, 1,2-dichloroethane, 1,2-dichloroethylene, halogenated hydrocarbons such as 1,1,2-trichloroethane, benzene, toluene, ethylbenzene, m-xylene, etc. Aromatic hydrocarbons, aliphatic hydrocarbons such as pentane, hexane, cyclohexane, heptane, ketone solvents such as acetone, ethyl methyl ketone, 3-methyl-butanone, cyclohexanone, and nitriles such as acetonitrile, propionitrile, butyronitrile Multicomponent azeotrope can also be used. In particular, dehydration by a Dean-Stark apparatus using toluene as an azeotropic solvent is simple.

脱水された後に反応容器に残存する溶媒は、容器中に溶媒を残したまま含フッ素カルボン酸フルオライドを導入して反応させることもできるが留去すること好ましい。溶媒を除去するか否かに拘わらず、容器中で脱水された含フッ素カルボン酸リチウムは、引き続きその容器中で含フッ素カルボン酸フルオライドと反応させることができ、そのような所謂ワンポット反応は本発明の好ましい実施態様である。   The solvent remaining in the reaction vessel after dehydration can be reacted by introducing fluorine-containing carboxylic acid fluoride while leaving the solvent in the vessel, but it is preferably distilled off. Regardless of whether or not the solvent is removed, the fluorine-containing lithium carboxylate dehydrated in the container can be subsequently reacted with the fluorine-containing carboxylate fluoride in the container. Is a preferred embodiment.

本発明の方法において、含フッ素カルボン酸リチウムと含フッ素カルボン酸フルオライドは1:1の反応であるので等モルとするのが経済的に好ましいが、含フッ素カルボン酸リチウムの1モルに対して含フッ素カルボン酸フルオライドを0.5〜2程度の範囲とすることができる。この様な範囲は、一方の原料を実質的に完全消費さあせることで精製を容易にするために採ることができる。例えば、敢えて含フッ素カルボン酸フルオライドを1モル未満とすることで反応性の高い含フッ素カルボン酸フルオライドの反応生成物への残存を減らしその分離操作を省略することができる。また、含フッ素カルボン酸フルオライドを1モル超とすることで多段の工程を経て得られる含フッ素カルボン酸リチウムの有効利用を図ることができる。   In the method of the present invention, the fluorine-containing lithium carboxylate and the fluorine-containing carboxylate fluoride are 1: 1 reaction, and therefore it is economically preferable to equimolar, but the fluorine-containing lithium carboxylate is contained with respect to 1 mol of the fluorine-containing lithium carboxylate. The fluorine carboxylic acid fluoride can be in the range of about 0.5 to 2. Such a range can be taken to facilitate purification by allowing one of the raw materials to be substantially completely consumed. For example, when the fluorine-containing carboxylic acid fluoride is deliberately less than 1 mol, the remaining reactive fluorine-containing carboxylic acid fluoride in the reaction product can be reduced, and the separation operation can be omitted. Moreover, the effective utilization of the fluorine-containing lithium carboxylate obtained through a multistep process can be aimed at by making fluorine-containing carboxylic acid fluoride over 1 mol.

含フッ素カルボン酸リチウムと含フッ素カルボン酸フルオライドの反応は、反応温度−78〜120℃で行い、−20〜100℃が好ましく、20〜80℃がより好ましい。−78℃未満では、冷却のために特別な装置が必要であり、120℃を超えると生成した無水含フッ素カルボン酸が分解として不純物が生じるので好ましくない。反応圧力は、反応温度と含フッ素カルボン酸フルオライドの種類により異なるが、0.1〜20MPaである。また、溶媒を用いる場合は溶媒の沸点にも影響を受け、反応器に凝縮還流塔を設けることで圧力を減じ、もしくは常圧反応とすることもできる。反応時間は、反応温度、装置規模、溶媒の有無に依存するが、通常、10分〜30時間程度とし、30分〜10時間程度がスループット、操作の容易さの点から好ましい。   The reaction between the fluorine-containing lithium carboxylate and the fluorine-containing carboxylate fluoride is carried out at a reaction temperature of −78 to 120 ° C., preferably −20 to 100 ° C., more preferably 20 to 80 ° C. If it is less than −78 ° C., a special apparatus is required for cooling, and if it exceeds 120 ° C., the generated fluorine-containing carboxylic acid is not preferable because impurities are generated as decomposition. The reaction pressure varies depending on the reaction temperature and the type of fluorine-containing carboxylic acid fluoride, but is 0.1 to 20 MPa. In addition, when a solvent is used, it is also affected by the boiling point of the solvent, and by providing a condensation reflux tower in the reactor, the pressure can be reduced or a normal pressure reaction can be performed. The reaction time depends on the reaction temperature, the apparatus scale, and the presence or absence of a solvent, but is usually about 10 minutes to 30 hours, and about 30 minutes to 10 hours is preferred from the viewpoint of throughput and ease of operation.

本反応は、溶媒を使用してもよいが、使用しないでも進行する。溶媒としては、本反応に不活性であればよく、前記した水を共沸脱水するのに適するものとして例示したものの他、N,N−ジメチルホルムアミド、モルホリン、ポリグライムなどが使用できる。   This reaction may be performed using a solvent, but proceeds without using a solvent. As the solvent, any solvent may be used as long as it is inert to this reaction, and N, N-dimethylformamide, morpholine, polyglyme and the like can be used in addition to those exemplified as those suitable for azeotropic dehydration of the water described above.

本反応の方法は、流通式、バッチ式であってよいが、通常、バッチ式で槽式反応器を用いるのが好ましい。反応器は、ステンレス鋼、モネル(登録商標)、インコネル(登録商標)、ハステロイ(登録商標)、フッ素樹脂またはこれらでライニングされた容器が好ましい。ジフルオロ酢酸フルオライドは沸点が2℃であるので、密閉できる耐圧容器であるのが好ましく、または、還流塔などの留出を防止する手段を備えるのが好ましい。   Although the method of this reaction may be a flow type or a batch type, it is usually preferred to use a batch type tank reactor. The reactor is preferably stainless steel, Monel (registered trademark), Inconel (registered trademark), Hastelloy (registered trademark), fluororesin, or a container lined with these. Since difluoroacetic acid fluoride has a boiling point of 2 ° C., it is preferably a pressure-resistant vessel that can be sealed, or preferably provided with means for preventing distillation such as a reflux tower.

本反応の完結時には、反応系中には無水含フッ素カルボン酸およびフッ化リチウムが含まれ、ほかに未反応の含フッ素カルボン酸リチウムまたは含フッ素カルボン酸フルオライド、並びに副反応による含フッ素カルボン酸が含まれることがある。この混合物を蒸留することで無水含フッ素カルボン酸を得ることができる。この時、低温で蒸留可能な減圧蒸留が適する。また、未反応の含フッ素カルボン酸リチウムの含有量を減らすために含フッ素カルボン酸フルオライドを過剰量使用することも好ましい。過剰量使用した含フッ素カルボン酸のうち未反応のまま残留したものは蒸留で容易に回収できるので、精製してまたは精製しないで再度本反応に使用することができる。含フッ素カルボン酸は、反応系中に水が存在することに起因するので、反応の前、中、後のいずれにおいても水の系中への浸入を防止することが好ましい。蒸留で回収した含フッ素カルボン酸は含フッ素カルボン酸リチウムの原料として使用できる。フッ化リチウムは、精製して電池材料、光学結晶の原料などとして使用できる。   At the completion of this reaction, the reaction system contains anhydrous fluorine-containing carboxylic acid and lithium fluoride. In addition, unreacted fluorine-containing carboxylic acid or fluorine-containing carboxylic acid fluoride, and side-reaction fluorine-containing carboxylic acid are contained. May be included. Anhydrous fluorinated carboxylic acid can be obtained by distilling the mixture. At this time, vacuum distillation that can be distilled at a low temperature is suitable. It is also preferable to use an excessive amount of fluorine-containing carboxylic acid fluoride in order to reduce the content of unreacted fluorine-containing lithium carboxylate. Since the unreacted fluorinated carboxylic acid used in excess can be easily recovered by distillation, it can be used again in this reaction with or without purification. Since the fluorinated carboxylic acid is caused by the presence of water in the reaction system, it is preferable to prevent water from entering the system before, during and after the reaction. The fluorine-containing carboxylic acid recovered by distillation can be used as a raw material for the fluorine-containing lithium carboxylate. Lithium fluoride can be purified and used as a battery material, a raw material for optical crystals, and the like.

次に、本発明の方法について含フッ素カルボン酸フルオライドと水酸化リチウムを原料として含フッ素カルボン酸リチウムを合成する工程から無水含フッ素カルボン酸を得る工程までを説明するが、含フッ素カルボン酸リチウムを別途入手して使用することもできる。   Next, the method of the present invention will be described from the step of synthesizing a fluorine-containing lithium carboxylate using a fluorine-containing carboxylate fluoride and lithium hydroxide as raw materials to the step of obtaining an anhydrous fluorine-containing carboxylic acid. It can also be obtained and used separately.

樹脂などの耐食材料またはそれらでライニングされた容器に水酸化リチウムと水を仕込む。少なくともリチウム成分の一部は水に溶解させる。水と共に有機溶媒を添加してもよく、その溶媒としては特に限られないが前述のトルエン等の共沸蒸留に使用する溶媒が好ましい。溶解、分散させるために攪拌翼等で攪拌することもできる。そこへ攪拌しながら温度の著しい上昇がないように含フッ素カルボン酸フルオライドを徐々に導入する。反応が短時間で完了した後、それまでの添加されていない場合はトルエンなどの共沸溶媒を添加し共沸蒸留を行って反応器内の水を除去する。脱水しないで次の反応に供すると次工程で導入する含フッ素カルボン酸フルオライドの加水分解が起こって含フッ素カルボン酸が生成する副反応が起こるので避ける。   Charge lithium hydroxide and water into a corrosion-resistant material such as resin or a container lined with them. At least a part of the lithium component is dissolved in water. An organic solvent may be added together with water, and the solvent is not particularly limited, but a solvent used for azeotropic distillation such as toluene described above is preferable. In order to dissolve and disperse, stirring with a stirring blade or the like is also possible. While stirring, fluorine-containing carboxylic acid fluoride is gradually introduced so that there is no significant increase in temperature. After the reaction is completed in a short time, if not added so far, an azeotropic solvent such as toluene is added and azeotropic distillation is performed to remove water in the reactor. If it is subjected to the next reaction without dehydration, it will be avoided because hydrolysis of the fluorine-containing carboxylic acid fluoride introduced in the next step occurs to cause a side reaction in which fluorine-containing carboxylic acid is generated.

脱水後、反応器に残った含フッ素カルボン酸リチウムと共沸溶媒はそのまま次の工程で使用してもよく、共沸溶媒を留去して含フッ素カルボン酸リチウムのみを残してもよいが、最終精製を容易にするために、共沸溶媒を除去することが好ましい。いずれの場合も、そこへ含フッ素カルボン酸フルオライドを導入し、所定温度とすることで無水含フッ素カルボン酸が生成する。含フッ素カルボン酸フルオライドを反応器に仕込むときに反応器を冷却すると操作は容易であるが、常温(約25℃)または反応温度で加圧しながら送入することも可能である。所定の反応時間が経過した後、反応器を冷却し内容物を取り出せば反応生成物として無水含フッ素カルボン酸が得られる。比較的沸点の低い生成物の場合蒸留により無水含フッ素カルボン酸の純度を向上させることができる。未反応含フッ素カルボン酸リチウムが残留する場合は減圧蒸留を用いるのが好ましい。   After dehydration, the fluorine-containing lithium carboxylate and the azeotropic solvent remaining in the reactor may be used in the next step as they are, or the azeotropic solvent may be distilled off to leave only the fluorine-containing lithium carboxylate, In order to facilitate final purification, it is preferred to remove the azeotropic solvent. In any case, the fluorine-containing carboxylic acid fluoride is introduced therein and brought to a predetermined temperature, whereby the anhydrous fluorine-containing carboxylic acid is generated. If the reactor is cooled when the fluorine-containing carboxylic acid fluoride is charged to the reactor, the operation is easy, but it is also possible to carry in while feeding at room temperature (about 25 ° C.) or at the reaction temperature. After a predetermined reaction time has elapsed, the reactor is cooled and the contents are taken out, whereby an anhydrous fluorine-containing carboxylic acid is obtained as a reaction product. In the case of a product having a relatively low boiling point, the purity of the anhydrous fluorine-containing carboxylic acid can be improved by distillation. When unreacted fluorine-containing lithium carboxylate remains, it is preferable to use vacuum distillation.

以下、実施例により、本発明を説明するが、本発明はこれらの実施態様には限られない。   Hereinafter, although an example explains the present invention, the present invention is not limited to these embodiments.

[実施例1]
無水ジフルオロ酢酸リチウム(CHF2COOLi、4.56g、0.053mol)を50ccのステンレス製反応器に仕込み、反応器を閉止後ドライアイス/アセトンバスで−78℃に冷却して減圧した。攪拌しながらジフルオロ酢酸フルオライド(CHF2COF、2.62g、0.027mol)を加え、バスを外して室温(約25℃)に戻した。その後、オイルバスに取り替えて、80℃で3時間、攪拌を継続した。減圧フラッシュによって、収率93.9%(CHF2COF基準)で粗無水ジフルオロ酢酸(4.54g)を得た。その組成は、(CHF2CO)2O:96.2面積%、CHF2COF:1.9面積%、CHF2COOH(ジフルオロ酢酸):1.1面積%、その他:0.8面積%であった。
[Example 1]
Anhydrous lithium difluoroacetate (CHF 2 COOLi, 4.56 g, 0.053 mol) was charged into a 50 cc stainless steel reactor, the reactor was closed, and then cooled to −78 ° C. with a dry ice / acetone bath and decompressed. Difluoroacetic acid fluoride (CHF 2 COF, 2.62 g, 0.027 mol) was added while stirring, the bath was removed, and the temperature was returned to room temperature (about 25 ° C.). Thereafter, the oil bath was replaced, and stirring was continued at 80 ° C. for 3 hours. Vacuum distilling gave crude difluoroacetic anhydride (4.54 g) in 93.9% yield (CHF 2 COF basis). The composition is (CHF 2 CO) 2 O: 96.2 area%, CHF 2 COF: 1.9 area%, CHF 2 COOH (difluoroacetic acid): 1.1 area%, others: 0.8 area% there were.

[実施例2]
吹き込み管、温度計、圧力計、攪拌装置、ディーンスターク装置を備えた1500ccのフッ素樹脂ライニングオートクレーブに、水酸化リチウム一水和物(LiOH・H2O、41.96g,1mol)と360gのイオン交換水を仕込み、攪拌しながら氷冷した。内温を15℃以下に保ちながら徐々にCHF2COFを、吹き込み管を通して供給し、逐次pHを測定した。pH=7に至った時点でCHF2COFの供給を停止した(CHF2COF供給量:48.7g、0.50mol)。次いで、ここにトルエン500ccを加えて、水/トルエンを留分とする共沸脱水を行った。ディーンスターク装置での水分回収が実質的に終わった後、減圧フラッシュ蒸留によってトルエン全量を留去した。留去終了後、オートクレーブ内を減圧状態にして、ドライアイス/アセトンバスで冷却した。ここに、吹き込み管からCHF2COF(48.7g、0.50mol)を導入後、バスを外した。内温が0℃となった時点で、ほぼ常圧(約0.0MPaG。「G」はゲージ圧をいう。以下同じ。)を示した後、80℃のオイルバスで加熱して3時間攪拌を継続した(最大圧力:0.16MPaG)。内容物を減圧フラッシュによって、揮発分(70.8g)を別のステンレス容器に回収した。ガスクロマトグラフ(FID検出器)で分析したところ、(CHF2CO)2O:81.4面積%、CHF2COF:13.4面積%、CHF2COOH(ジフルオロ酢酸):7.1面積%、その他:1.9面積%であった。
[Example 2]
In a 1500 cc fluororesin-lined autoclave equipped with a blowing tube, thermometer, pressure gauge, stirrer, and Dean Stark device, lithium hydroxide monohydrate (LiOH.H 2 O, 41.96 g, 1 mol) and 360 g of ions The exchanged water was charged and cooled with ice while stirring. While maintaining the internal temperature at 15 ° C. or lower, CHF 2 COF was gradually supplied through the blowing tube, and the pH was measured successively. When the pH reached 7, the supply of CHF 2 COF was stopped (CHF 2 COF supply amount: 48.7 g, 0.50 mol). Next, 500 cc of toluene was added thereto, and azeotropic dehydration using water / toluene as a fraction was performed. After the water recovery in the Dean-Stark apparatus was substantially finished, the entire amount of toluene was distilled off by vacuum flash distillation. After completion of the distillation, the autoclave was depressurized and cooled with a dry ice / acetone bath. Here, after introducing CHF 2 COF (48.7 g, 0.50 mol) from the blowing tube, the bath was removed. When the internal temperature reached 0 ° C., it showed almost normal pressure (about 0.0 MPaG. “G” represents gauge pressure. The same applies hereinafter.), Then heated in an oil bath at 80 ° C. and stirred for 3 hours. (Maximum pressure: 0.16 MPaG). The contents were collected by vacuum flash and volatiles (70.8 g) were collected in a separate stainless steel container. When analyzed by a gas chromatograph (FID detector), (CHF 2 CO) 2 O: 81.4 area%, CHF 2 COF: 13.4 area%, CHF 2 COOH (difluoroacetic acid): 7.1 area%, Other: 1.9 area%.

[参考例1]
イオン交換水(0.9g、0.05mol)を50ccのステンレス製反応器に仕込み、反応器を閉止後ドライアイス/アセトンバスで−78℃に冷却後減圧した。CHF2COF(9.8g、0.10mol)を導入後、攪拌しながら室温(約25℃)に戻した。バスをオイルバスに替えてバス温80℃で8時間攪拌後(最大圧力:1.05MPaG)、氷水で冷却し内容物をGCで分析したが、(CHF2CO)2Oの生成は認められなかった。
[Reference Example 1]
Ion exchange water (0.9 g, 0.05 mol) was charged into a 50 cc stainless steel reactor, the reactor was closed, cooled to −78 ° C. with a dry ice / acetone bath, and then decompressed. After introducing CHF 2 COF (9.8 g, 0.10 mol), the mixture was returned to room temperature (about 25 ° C.) with stirring. After changing the bath to an oil bath and stirring at a bath temperature of 80 ° C. for 8 hours (maximum pressure: 1.05 MPaG), cooling with ice water and analyzing the contents by GC, formation of (CHF 2 CO) 2 O was observed. There wasn't.

[参考例2]
市販のジフルオロ酢酸を水酸化カリウム水溶液で中和し、ロータリーエバポレーターで乾燥後、さらに1kPa(絶対圧)で減圧乾燥して調製したジフルオロ酢酸カリウム(CHF2COOK、1.52g,0.0113mol)を50ccのステンレス製反応器に仕込み、反応器を閉止後ドライアイス/アセトンバスで−78℃に冷却して減圧した。攪拌しながらCHF2COF(1.9g,0.0194mol)を加え、バスを外して室温(約25℃)に戻した。その後、オイルバスに取り替えて、80℃で8時間、攪拌を継続した(最大圧力:0.95MPaG)。フラッシュ蒸留によって固体を残し揮発物を別のステンレス製容器に移動し、ガスクロマトグラフ(FID検出器)で分析したところ、CHF2COFのみが検出され、(CHF2CO)2Oは認められなかった。反応器の残滓を赤外吸収分光法(IR)で分析したところ、原料のCHF2COOKとほぼ同一のスペクトルを示した。
[Reference Example 2]
Potassium difluoroacetate (CHF 2 COOK, 1.52 g, 0.0113 mol) prepared by neutralizing commercially available difluoroacetic acid with an aqueous potassium hydroxide solution, drying with a rotary evaporator, and further drying under reduced pressure at 1 kPa (absolute pressure) The reactor was charged into a 50 cc stainless steel reactor, and after closing the reactor, the pressure was reduced by cooling to −78 ° C. with a dry ice / acetone bath. CHF 2 COF (1.9 g, 0.0194 mol) was added with stirring, the bath was removed, and the temperature was returned to room temperature (about 25 ° C.). Thereafter, the oil bath was replaced, and stirring was continued at 80 ° C. for 8 hours (maximum pressure: 0.95 MPaG). The solid was left by flash distillation, and the volatiles were transferred to another stainless steel container and analyzed by a gas chromatograph (FID detector). As a result, only CHF 2 COF was detected, and (CHF 2 CO) 2 O was not recognized. . When the residue of the reactor was analyzed by infrared absorption spectroscopy (IR), it showed almost the same spectrum as the raw material CHF 2 COOK.

医農薬中間体、機能性材料の中間体として有用な無水含フッ素カルボン酸の製造方法として有用である。   It is useful as a method for producing an anhydrous fluorine-containing carboxylic acid that is useful as an intermediate for medical and agricultural chemicals and functional materials.

Claims (7)

一般式(1)
fCOOLi (1)
(式中、Rfは含フッ素アルキル基を表す。)で表される含フッ素カルボン酸リチウムと一般式(2)
fCOF (2)
(式中、Rfは一般式(1)における基と同一の基を表す。)で表される含フッ素カルボン酸フルオライドを反応させることからなる一般式(3)
(RfCO)2O (3)
(式中、Rfは一般式(1)における基と同一の基を表す。)で表される無水含フッ素カルボン酸の製造方法。
General formula (1)
R f COOLi (1)
(Wherein R f represents a fluorine-containing alkyl group) and a fluorine-containing lithium carboxylate represented by the general formula (2)
R f COF (2)
(Wherein R f represents the same group as the group in the general formula (1)). The general formula (3) comprising reacting the fluorine-containing carboxylic acid fluoride represented by the general formula (3)
(R f CO) 2 O (3)
(In the formula, R f represents the same group as the group in the general formula (1)).
含フッ素カルボン酸リチウムが、一般式(4)
fCOX (4)
(式中、Rfは一般式(1)における基と同一の基を表し、Xは、F、Cl、BrまたはIを表す。)で表される含フッ素カルボン酸ハライドと水酸化リチウムを反応させて得られた含フッ素カルボン酸リチウムである請求項1に記載の無水含フッ素カルボン酸の製造方法。
The fluorine-containing lithium carboxylate has the general formula (4)
R f COX (4)
(In the formula, R f represents the same group as the group in the general formula (1), X represents F, Cl, Br, or I). The fluorine-containing carboxylic acid halide represented by lithium hydroxide is reacted with lithium hydroxide. The method for producing an anhydrous fluorine-containing carboxylic acid according to claim 1, wherein the fluorine-containing lithium carboxylate is obtained.
含フッ素カルボン酸リチウムが、一般式(5)
fCOOH (5)
(式中、Rfは一般式(1)における基と同一の基を表す。)で表される含フッ素カルボン酸と水酸化リチウムまたは炭酸リチウムを反応させて得られた含フッ素カルボン酸リチウムである請求項1または2に記載の無水含フッ素カルボン酸の製造方法。
The fluorine-containing lithium carboxylate has the general formula (5)
R f COOH (5)
(In the formula, R f represents the same group as the group in the general formula (1).) The fluorine-containing lithium carboxylate obtained by reacting the fluorine-containing carboxylic acid represented by lithium hydroxide or lithium carbonate. A method for producing an anhydrous fluorine-containing carboxylic acid according to claim 1 or 2.
含フッ素カルボン酸ハライドと水酸化リチウムを反応させる方法または含フッ素カルボン酸と水酸化リチウムまたは炭酸リチウムを反応させる方法により含フッ素カルボン酸リチウムを合成する工程と、含フッ素カルボン酸リチウムと含フッ素カルボン酸フルオライドとを反応させる工程を、同一の容器を用いて行う請求項1に記載の無水含フッ素カルボン酸の製造方法。 A step of synthesizing a fluorine-containing lithium carboxylate by a method of reacting a fluorine-containing carboxylic acid halide and lithium hydroxide, or a method of reacting a fluorine-containing carboxylic acid and lithium hydroxide or lithium carbonate; The method for producing an anhydrous fluorine-containing carboxylic acid according to claim 1, wherein the step of reacting with acid fluoride is performed using the same container. 含フッ素カルボン酸リチウムを合成する工程と、次いで共沸蒸留を用いて含フッ素カルボン酸に伴われる水を除く工程と、含フッ素カルボン酸リチウムと含フッ素カルボン酸フルオライドとを反応させる工程を、同一の容器を用いて行う請求項4に記載の無水含フッ素カルボン酸の製造方法。 The step of synthesizing the fluorine-containing lithium carboxylate, the step of removing water accompanying the fluorine-containing carboxylic acid using azeotropic distillation, and the step of reacting the fluorine-containing lithium carboxylate and the fluorine-containing carboxylic acid fluoride are the same. The manufacturing method of the anhydrous fluorine-containing carboxylic acid of Claim 4 performed using the container of. 一般式(1)において、Rfがジフルオロメチル基またはトリフルオロメチル基である請求項1〜5のいずれか1項に記載の無水含フッ素カルボン酸の製造方法。 In general formula (1), Rf is a difluoromethyl group or a trifluoromethyl group, The manufacturing method of the anhydrous fluorine-containing carboxylic acid of any one of Claims 1-5. 含フッ素カルボン酸リチウムと含フッ素カルボン酸フルオライドとの反応を反応温度−78〜120℃で行う請求項1〜6のいずれか1項に記載の無水含フッ素カルボン酸の製造方法。 The method for producing an anhydrous fluorine-containing carboxylic acid according to any one of claims 1 to 6, wherein the reaction between the fluorine-containing lithium carboxylate and the fluorine-containing carboxylic acid fluoride is carried out at a reaction temperature of -78 to 120 ° C.
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