JP2019504841A - ２−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペンを生成するための方法 - Google Patents

２−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペンを生成するための方法 Download PDF

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Abstract

本発明は、式ＣＸ３ＣＨＣＩＣＨ２Ｘ又はＣＸ３ＣＦＣＩＣＨ３のハロプロパン又は式ＣＱＸ２ＣＣＮＣＨ２及びＣＸ２＝ＣＣＩＣＨ２Ｘのハロプロペン（Ｘは独立してフッ素又は塩素原子を表す）からなる群より選択される少なくとも一つの化合物Ａから２−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン（ＨＣＦＯ−１２３３ｘｆ）を生成するための方法に関し、この方法は、前記少なくとも一つの化合物Ａを、フッ素化触媒ＡＩＦ３又はフッ素含有アルミナの存在下、ＨＦと気相で接触させることにより、２−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン（ＨＣＦＯ−１２３３ｘｆ）及び３，３，３−トリフルオロプロペン（ＨＦＯ−１２４３ｚｆ）を含むガス状の流れＢを形成する工程を含むことを特徴とする。
【選択図】なし

Description

本発明は、触媒の存在下における少なくとも一つの気相フッ素化工程を含む、２−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン（ＨＣＦＯ−１２３３ｘｆ）を製造するための方法に関する。
その低い地球温暖化係数のために、２，３，３，３−テトラフルオロプロペン（ＨＦＯ−１２３４ｙｆ）は、自動車の空調においてＨＦＣ−１３４ａに代わる可能性のある候補と考えられている。
２，３，３，３−テトラフルオロプロペン（ＨＦＯ−１２３４ｙｆ）は、第１の段階で、２−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン（ＨＣＦＯ−１２３３ｘｆ）を触媒の存在下、ＨＦと反応させて１，１，１，２−テトラフルオロ−２−クロロプロパン（ＨＣＦＣ−２４４ｂｂ）を生じさせ、次いでＨＣＦＣ−２４４ｂｂを第２の触媒上でＨＦと反応させることにより得ることができる（国際公開第２００７／０７９４３１号）。
国際公開第２０１０／１２３１５４号には、任意選択的にフッ素化されてもよい式ＣｒＯｍ（１．５＜ｍ＜３）のクロム酸化物触媒を用いて、酸素の存在下、ＨＣＦＯ−１２３３ｘｆをＨＦと反応させることにより、ＨＦＯ−１２３４ｙｆを製造するための方法が記載されている。
国際公開第２００９／０１５３１７号には、触媒であるＣｒ２Ｏ３及び安定剤であるジイソプロピルアミンの存在下、２−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペンを製造するための方法が記載されている。安定剤の非存在下では、触媒の耐用期間は限られる。
本発明者はここに、産業使用可能で先行技術の欠点を有さない２−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン（ＨＣＦＯ−１２３３ｘｆ）の調製方法を開発した。
具体的には、本発明は、式ＣＸ３ＣＨＣｌＣＨ２Ｘ又はＣＸ３ＣＦＣｌＣＨ３のハロプロパン又は式ＣＣｌＸ２ＣＣｌ＝ＣＨ２又はＣＸ２＝ＣＣｌＣＨ２Ｘのハロプロペン（Ｘは独立してフッ素又は塩素原子を表す）からなる群より選択される少なくとも一つの化合物Ａから開始して、２−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン（ＨＣＦＯ−１２３３ｘｆ）を製造するための方法を提供する。
本発明による方法は、フッ素化触媒の存在下、少なくとも一つの化合物ＡをＨＦと気相で接触させてガス状の流れＢを形成する工程を含む。
好ましい一実施態様によれば、フッ素化触媒は、ＡｌＦ３又はフッ素化アルミナ；特にＡｌＦ３である。使用される触媒は、バルク又は担持触媒とすることができる。担体は、活性炭、フッ化マグネシウム又はフッ化ジルコニウムとすることができる。一実施態様によれば、フッ素化触媒はＡｌＦ３又はフッ素化アルミナである。代替的に、触媒はＴｉ、Ｖ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ｔａ、Ｗ、Ｐ及びＢｉ、又はこれらの混合物から選択される共触媒も含みうる。共触媒／触媒の原子比率は好ましくは０．０１から１である。
好ましくは、接触させることは安定剤の非存在下で実施される。
好ましい一実施態様によれば、流れＢは２−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン（ＨＣＦＯ−１２３３ｘｆ）と３，３，３−トリフルオロプロペン（ＨＦＯ−１２４３ｚｆ）を含む。特定の一実施態様によれば、流れＢはトリクロロフルオロプロペン（ＨＣＦＯ−１２３１）も含む。用語「トリクロロフルオロプロペン」は、２，３，３−トリクロロ−３−フルオロプロペン（ＨＣＦＯ−１２３１ｘｆ）、１，２，３−トリクロロ−１−フルオロプロペン（Ｚ／Ｅ−ＨＣＦＯ−１２３１ｘｂ）及び１，１，２−トリクロロ−３−フルオロプロペン（ＨＣＦＯ−１２３１ｘａ）といったトリクロロフルオロプロペン異性体を含む。特定の一実施態様によれば、流れＢはトリクロロフルオロプロペン（ＨＣＦＯ−１２３２）も含む。用語「ジクロロフルオロプロペン」は、２，３−ジクロロ−３，３−ジフルオロプロペン（ＨＣＦＯ−１２３２ｘｆ）、２，３−ジクロロ−１，１−ジフルオロプロペン（ＨＣＦＯ−１２３２ｘｃ）及び１，２−ジクロロ−１，３−ジフルオロプロペン（ＨＣＦＯ−１２３２ｘｂ）といったジクロロフルオロプロペン異性体を含む。好ましくは、流れＢは２，３−ジクロロ−３，３−ジフルオロプロペン（ＨＣＦＯ−１２３２ｘｆ）も含む。
好ましくは、接触させることは、２２５℃から４５０℃、特に２５０℃から４００℃の温度で実施される。
好ましくは、接触させる工程は、前記少なくとも一つの化合物Ａに対するＨＦのモル比が０．５から５０、好ましくは１から３０で実施される。
接触させる工程は、通常０．５から２０バール、好ましくは１から９バールの圧力で実施される。
接触させる工程は、１から５００時間、好ましくは５０から４００時間の時間にわたって実施されうる。接触時間は、１から１００秒、有利には１から７５秒、好ましくは５から５０秒とすることができる。
一実施態様によれば、前記少なくとも一つの化合物Ａは、式ＣＸ３ＣＨＣｌＣＨ２Ｘ又はＣＸ３ＣＦＣｌＣＨ３の少なくとも一つのハロプロパン（Ｘは独立してフッ素又は塩素原子を表す）；又は式ＣＣｌＸ２ＣＣｌ＝ＣＨ２又はＣＸ２＝ＣＣｌＣＨ２Ｘのハロプロペン（Ｘは塩素原子を表す）である。
好ましい一実施態様によれば、前記少なくとも一つの化合物Ａは、２，３−ジクロロ−１，１，１−トリフルオロプロパン（ＨＣＦＣ−２４３ｄｂ）、１，１，１，２，３−ペンタクロロプロパン（ＨＣＣ−２４０ｄｂ）、２，３，３，３−テトラクロロプロペン（ＨＣＯ−１２３０ｘｆ）及び／又は１，１，２，３−テトラクロロプロペン（ＨＣＯ−１２３０ｘａ）から選択される。好ましくは、前記少なくとも一つの化合物Ａは、２，３−ジクロロ−１，１，１−トリフルオロプロパン（ＨＣＦＣ−２４３ｄｂ）、１，１，１，２，３−ペンタクロロプロパン（ＨＣＣ−２４０ｄｂ）及び／又は１，１，２，３−テトラクロロプロペン（ＨＣＯ−１２３０ｘａ）から選択される。
好ましくは、本発明は、少なくとも一つの上述の接触させる工程を含む、２，３−ジクロロ−１，１，１−トリフルオロプロパン（ＨＣＦＣ−２４３ｄｂ）、１，１，１，２，３−ペンタクロロプロパン（ＨＣＣ−２４０ｄｂ）、２，３，３，３−テトラクロロプロペン（ＨＣＦＯ−１２３０ｘｆ）及び／又は１，１，２，３−テトラクロロプロペン（ＨＣＯ−１２３０ｘａ）から、２−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン（ＨＣＦＯ−１２３３ｘｆ）を製造するための方法を提供する。
好ましい一実施態様によれば、本発明は、２，３−ジクロロ−１，１，１−トリフルオロプロパン（ＨＣＦＣ−２４３ｄｂ）、１，１，１，２，３−ペンタクロロプロパン（ＨＣＣ−２４０ｄｂ）、２，３，３，３−テトラクロロプロペン（ＨＣＦＯ−１２３０ｘｆ）及び／又は１，１，２，３−テトラクロロプロペン（ＨＣＯ−１２３０ｘａ）を、ＡｌＦ３又はフッ素化アルミナ触媒の存在下、ＨＦと気相で接触させて、２−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン（ＨＣＦＯ−１２３３ｘｆ）を含む流れＢ；有利には２−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン（ＨＣＦＯ−１２３３ｘｆ）及び３，３，３−トリフルオロプロペン（ＨＦＯ−１２４３ｚｆ）を含む流れＢ；好ましくは２−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン（ＨＣＦＯ−１２３３ｘｆ）、３，３，３−トリフルオロプロペン（ＨＦＯ−１２４３ｚｆ）及びトリクロロフルオロプロペン（ＨＣＦＯ−１２３１）を含む流れＢ；特に２−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン（ＨＣＦＯ−１２３３ｘｆ）、３，３，３−トリフルオロプロペン（ＨＦＯ−１２４３ｚｆ）、トリクロロフルオロプロペン（ＨＣＦＯ−１２３１）、ジクロロジフルオロプロペン（ＨＣＦＯ−１２３２）及び任意選択的にＣＯ及び／又はＣＯ２を含む流れＢを形成することにより、２−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン（ＨＣＦＯ−１２３３ｘｆ）を製造するための方法を提供する。
特定の一実施態様によれば、本発明はまた、２，３−ジクロロ−１，１，１−トリフルオロプロパン（ＨＣＦＣ−２４３ｄｂ）を、ＡｌＦ３又はフッ素化アルミナ触媒の存在下、ＨＦと気相で接触させて、２−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン（ＨＣＦＯ−１２３３ｘｆ）を含む流れＢ；有利には２−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン（ＨＣＦＯ−１２３３ｘｆ）及び３，３，３−トリフルオロプロペン（ＨＦＯ−１２４３ｚｆ）を含む流れＢ；好ましくは２−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン（ＨＣＦＯ−１２３３ｘｆ）、３，３，３−トリフルオロプロペン（ＨＦＯ−１２４３ｚｆ）及びトリクロロフルオロプロペン（ＨＣＦＯ−１２３１）を含む流れＢ；特に２−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン（ＨＣＦＯ−１２３３ｘｆ）、３，３，３−トリフルオロプロペン（ＨＦＯ−１２４３ｚｆ）、トリクロロフルオロプロペン（ＨＣＦＯ−１２３１）、ジクロロジフルオロプロペン（ＨＣＦＯ−１２３２）及び任意選択的にＣＯ及び／又はＣＯ２を含む流れＢを形成することにより、２−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン（ＨＣＦＯ−１２３３ｘｆ）を製造するための方法を提供する。
特定の一実施態様によれば、本発明はまた、１，１，１，２，３−ペンタクロロプロパン（ＨＣＣ−２４０ｄｂ）を、ＡｌＦ３又はフッ素化アルミナ触媒の存在下、ＨＦと気相で接触させて、２−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン（ＨＣＦＯ−１２３３ｘｆ）を含む流れＢ；有利には２−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン（ＨＣＦＯ−１２３３ｘｆ）及び３，３，３−トリフルオロプロペン（ＨＦＯ−１２４３ｚｆ）を含む流れＢ；好ましくは２−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン（ＨＣＦＯ−１２３３ｘｆ）、３，３，３−トリフルオロプロペン（ＨＦＯ−１２４３ｚｆ）及びトリクロロフルオロプロペン（ＨＣＦＯ−１２３１）を含む流れＢ；特に２−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン（ＨＣＦＯ−１２３３ｘｆ）、３，３，３−トリフルオロプロペン（ＨＦＯ−１２４３ｚｆ）、トリクロロフルオロプロペン（ＨＣＦＯ−１２３１）、ジクロロジフルオロプロペン（ＨＣＦＯ−１２３２）及び任意選択的にＣＯ及び／又はＣＯ２を含む流れＢを形成することにより、２−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン（ＨＦＯ−１２３３ｘｆ）を製造するための方法を提供する。
特定の一実施態様によれば、本発明はまた、２，３，３，３−テトラクロロプロペン（ＨＣＦＯ−１２３０ｘｆ）を、ＡｌＦ３又はフッ素化アルミナ触媒の存在下、ＨＦと気相で接触させて、２−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン（ＨＣＦＯ−１２３３ｘｆ）を含む流れＢ；有利には２−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン（ＨＣＦＯ−１２３３ｘｆ）及び３，３，３−トリフルオロプロペン（ＨＦＯ−１２４３ｚｆ）を含む流れＢ；好ましくは２−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン（ＨＣＦＯ−１２３３ｘｆ）、３，３，３−トリフルオロプロペン（ＨＦＯ−１２４３ｚｆ）及びトリクロロフルオロプロペン（ＨＣＦＯ−１２３１）を含む流れＢ；特に２−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン（ＨＣＦＯ−１２３３ｘｆ）、３，３，３−トリフルオロプロペン（ＨＦＯ−１２４３ｚｆ）、トリクロロフルオロプロペン（ＨＣＦＯ−１２３１）、ジクロロジフルオロプロペン（ＨＣＦＯ−１２３２）及び任意選択的にＣＯ及び／又はＣＯ２を含む流れＢを形成することにより、２−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン（ＨＦＯ−１２３３ｘｆ）を製造するための方法を提供する。
特定の一実施態様によれば、本発明はまた、１，１，２，３−テトラクロロプロペン（ＨＣＯ−１２３０ｘａ）を、ＡｌＦ３又はフッ素化アルミナ触媒の存在下、ＨＦと気相で接触させて、２−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン（ＨＣＦＯ−１２３３ｘｆ）を含む流れＢ；有利には２−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン（ＨＣＦＯ−１２３３ｘｆ）及び３，３，３−トリフルオロプロペン（ＨＦＯ−１２４３ｚｆ）を含む流れＢ；好ましくは２−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン（ＨＣＦＯ−１２３３ｘｆ）、３，３，３−トリフルオロプロペン（ＨＦＯ−１２４３ｚｆ）及びトリクロロフルオロプロペン（ＨＣＦＯ−１２３１）を含む流れＢ；特に２−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン（ＨＣＦＯ−１２３３ｘｆ）、３，３，３−トリフルオロプロペン（ＨＦＯ−１２４３ｚｆ）、トリクロロフルオロプロペン（ＨＣＦＯ−１２３１）、ジクロロジフルオロプロペン（ＨＣＦＯ−１２３２）及び任意選択的にＣＯ及び／又はＣＯ２を含む流れＢを形成することにより、２−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン（ＨＦＯ−１２３３ｘｆ）を製造するための方法を提供する。
流れＢは、以下の化合物、即ち２，３，３，３−テトラクロロプロペン（ＨＣＯ−１２３０ｘｆ）、１，１，２，３−テトラクロロプロペン（ＨＣＯ−１２３０ｘａ）、１，１，１，２，３−ペンタクロロプロパン（ＨＣＣ−２４０ｄｂ）、１，１，２，３−テトラクロロ−１−フルオロプロパン（ＨＣＦＣ−２４１ｄｂ）及び／又は１，２，３−トリクロロ−１，１−ジフルオロプロパン（ＨＣＦＣ−２４２ｄｃ）の一又は複数も含みうる。
得られた流れＢは、ＨＣＦＯ−１２３３ｘｆを含む流れを単離するために精製してもよく又は２，３，３，３−テトラフルオロプロペン（ＨＦＯ−１２３４ｙｆ）を製造するための方法に使用してもよい。本発明による方法は、連続モード又はバッチモードで実施することができる。
特定の一実施態様によれば、流れＢは、分離されてガス状の流れＤと液相Ｃを形成する。液相Ｃは、２，３，３，３−テトラクロロプロペン（ＨＣＯ−１２３０ｘｆ）、１，１，２，３−テトラクロロプロペン（ＨＣＯ−１２３０ｘａ）、１，１，１，２，３−ペンタクロロプロパン（ＨＣＣ−２４０ｄｂ）及び／又は１，１，２，３−テトラクロロ−１−フルオロプロパン（ＨＣＦＣ−２４１ｄｂ）を含みうる。液相Ｃは、１，２，３−トリクロロ−１，１−ジフルオロプロパン（ＨＣＦＣ−２４２ｄｃ）も含みうる。液相Ｃは、２，３，３−クロロ−３−フルオロ−プロペン（ＨＣＦＯ−１２３１ｘｆ）、１，２，３−トリクロロ−１−フルオロプロペン（Ｚ／Ｅ−ＨＣＦＯ−１２３１ｘｂ）又は２，３−ジクロロ−３，３−ジフルオロプロペン（ＨＣＦＯ−１２３２ｘｆ）も含みうる。ガス状の流れＤは、２−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン（ＨＣＦＯ−１２３３ｘｆ）、３，３，３−トリフルオロプロペン（ＨＦＯ−１２４３ｚｆ）、トリクロロフルオロプロペン（ＨＣＦＯ−１２３１）又はジクロロジフルオロプロペン（ＨＣＦＯ−１２３２）を含みうる。
フッ素化リアクターに、ＡｌＦ３型の触媒床を充填する。ＨＣＣ−２４０ｄｂのフッ素化のための反応は、２７５から３７５℃の温度及び１バールの絶対圧力で実施される。一連の四つの試験を、以下の表１に列挙した条件に従って実施した。
Figure 2019504841
反応の最後に得られた流れは凝縮されて、液相及び気相を形成する。得られた液相は１Ｈ及び１９Ｆ ＮＭＲにより分析される。結果を表２に列挙する。
Figure 2019504841
気相はＧＣ及びＧＣ−ＭＳにより分析される。実施例１から４について気相において確認された化合物を以下の表３に詳細に示す。
Figure 2019504841

Claims (10)

  1. 式ＣＸ３ＣＨＣｌＣＨ２Ｘ又はＣＸ３ＣＦＣｌＣＨ３のハロプロパン又は式ＣＣｌＸ２ＣＣｌ＝ＣＨ２又はＣＸ２＝ＣＣｌＣＨ２Ｘのハロプロペン（式中、Ｘは、独立してフッ素又は塩素原子を表す）からなる群より選択される少なくとも一つの化合物Ａから開始して２−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン（ＨＣＦＯ−１２３３ｘｆ）を製造するための方法であって、前記少なくとも一つの化合物Ａを、２２５℃から４５０℃の温度で、フッ素化触媒ＡｌＦ３又はフッ素化アルミナの存在下、ＨＦと気相で接触させ、２−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン（ＨＣＦＯ−１２３３ｘｆ）及び３，３，３−トリフルオロプロペン（ＨＦＯ−１２４３ｚｆ）を含むガス状の流れＢを形成する工程を含み、特にフッ素化触媒がＡｌＦ３であることを特徴とする方法。
  2. 流れＢがトリクロロフルオロプロペン（ＨＣＦＯ−１２３１）も含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
  3. 流れＢがジクロロジフルオロプロペン（ＨＣＦＯ−１２３２）、好ましくは２，３−ジクロロ−３，３−ジフルオロプロペン（ＨＣＦＯ−１２３２ｘｆ）も含むことを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
  4. 接触させる工程が、２５０℃から４００℃の温度で実施される、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
  5. 接触させる工程が、前記少なくとも一つの化合物Ａに対するＨＦのモル比が０．５から５０、好ましくは１から３０で実施されることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
  6. 接触させる工程が、０．５から２０バール、好ましくは１から９バールの圧力で実施されることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
  7. 接触させる工程が、安定剤の非存在下で実施されることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
  8. 前記少なくとも一つの化合物Ａが、２，３−ジクロロ−１，１，１−トリフルオロプロパン（ＨＣＦＣ−２４３ｄｂ）、１，１，１，２，３−ペンタクロロプロパン（ＨＣＣ−２４０ｄｂ）、２，３，３，３−テトラクロロプロペン（ＨＣＯ−１２３０ｘｆ）及び／又は１，１，２，３−テトラクロロプロペン（ＨＣＯ−１２３０ｘａ）；好ましくは１，１，１，２，３−ペンタクロロプロパン（ＨＣＣ−２４０ｄｂ）からなる群より選択されることを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
  9. 流れＢが、２，３，３，３−テトラクロロプロペン（ＨＣＯ−１２３０ｘｆ）、１，１，２，３−テトラクロロプロペン（ＨＣＯ−１２３０ｘａ）、１，１，１，２，３−ペンタクロロプロパン（ＨＣＣ−２４０ｄｂ）、１，１，２，３−テトラクロロ−１−フルオロプロパン（ＨＣＦＣ−２４１ｄｂ）及び／又は１，２，３−トリクロロ−１，１−ジフルオロプロパン（ＨＣＦＣ−２４２ｄｃ）も含むことを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
  10. 流れＢが分離されて、２，３，３，３−テトラクロロプロペン（ＨＣＯ−１２３０ｘｆ）、１，１，２，３−テトラクロロプロペン（ＨＣＯ−１２３０ｘａ）、１，１，１，２，３−ペンタクロロプロパン（ＨＣＣ−２４０ｄｂ）、１，１，２，３−テトラクロロ−１−フルオロプロパン（ＨＣＦＣ−２４１ｄｂ）及び１，２，３−トリクロロ−１，１−ジフルオロプロパン（ＨＣＦＣ−２４２ｄｃ）を含む液相Ｃと、２−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン（ＨＣＦＯ−１２３３ｘｆ）、３，３，３−トリフルオロプロペン（ＨＦＯ−１２４３ｚｆ）、トリクロロフルオロプロペン（ＨＣＦＣ−１２３１）及びジクロロジフルオロプロペン（ＨＣＦＣ−１２３２）を含むガス状の流れＤとが形成されることを特徴とする、請求項９に記載の方法。
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