JP2021187755A - フルオロエチレンの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 効率的にフルオロエチレンを得る方法を提供することを課題とする。【解決手段】 HFO-1132(Z/E)）の製造方法であって、一般式（1）：CHX1=CHX2（1）［式中、X1及びX2は、同一又は異なって、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子を示す。］で表されるハロゲン化エチレンと金属フッ化物とを反応させる工程を含む、製造方法。HFO-1123の製造方法であって、一般式（2）：CX3X4=CHX5（2）［式中、X3、X4及びX5は、同一又は異なって、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子を示す。］で表されるハロゲン化エチレンと金属フッ化物とを反応させる工程を含む、製造方法。【選択図】なし
Description
本開示はフルオロエチレンの製造方法に関する。
特許文献1には、水素化触媒の存在下に1-クロロ-1,2-ジフルオロエチレン（HCFO-1122a）と水素とを気相で反応させることを特徴とする1,2-ジフルオロエチレン（HFO-1132）の製造方法が開示されている。
効率的にフルオロエチレンを得る方法を提供することを課題とする。
項１．
(Z)及び／又は(E)-1,2-ジフルオロエチレン（HFO-1132(Z/E)）、及び
1,1,2-トリフルオロエチレン（HFO-1123）からなる群から選ばれる少なくとも1種のフルオロエチレン化合物の製造方法であって、
一般式（1）：
CHX1=CHX2 （1）
［式中、X1及びX2は、同一又は異なって、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子を示す。］
で表されるハロゲン化エチレン、及び
一般式（2）：
CX3X4=CHX5 （2）
［式中、X3、X4及びX5は、同一又は異なって、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子を示す。］
で表されるハロゲン化エチレンからなる群から選ばれる少なくとも1種のハロゲン化エチレン化合物と金属フッ化物とを反応させる工程を含む、
製造方法。
(Z)及び／又は(E)-1,2-ジフルオロエチレン（HFO-1132(Z/E)）、及び
1,1,2-トリフルオロエチレン（HFO-1123）からなる群から選ばれる少なくとも1種のフルオロエチレン化合物の製造方法であって、
一般式（1）：
CHX1=CHX2 （1）
［式中、X1及びX2は、同一又は異なって、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子を示す。］
で表されるハロゲン化エチレン、及び
一般式（2）：
CX3X4=CHX5 （2）
［式中、X3、X4及びX5は、同一又は異なって、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子を示す。］
で表されるハロゲン化エチレンからなる群から選ばれる少なくとも1種のハロゲン化エチレン化合物と金属フッ化物とを反応させる工程を含む、
製造方法。
項２．
(Z)及び／又は(E)-1,2-ジフルオロエチレン（HFO-1132(Z/E)）の製造方法であって、
一般式（1）：
CHX1=CHX2 （1）
［式中、X1及びX2は、同一又は異なって、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子を示す。］
で表されるハロゲン化エチレンと金属フッ化物とを反応させる工程を含む、
前記項1に記載の製造方法。
(Z)及び／又は(E)-1,2-ジフルオロエチレン（HFO-1132(Z/E)）の製造方法であって、
一般式（1）：
CHX1=CHX2 （1）
［式中、X1及びX2は、同一又は異なって、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子を示す。］
で表されるハロゲン化エチレンと金属フッ化物とを反応させる工程を含む、
前記項1に記載の製造方法。
項３．
(E)-1,2-ジフルオロエチレン（HFO-1132(E)）の製造方法であって、
(E)-1,2-ジクロロエチレン（HCC-1130(E)）と金属フッ化物とを反応させる工程を含む、
前記項1又は2に記載の製造方法。
(E)-1,2-ジフルオロエチレン（HFO-1132(E)）の製造方法であって、
(E)-1,2-ジクロロエチレン（HCC-1130(E)）と金属フッ化物とを反応させる工程を含む、
前記項1又は2に記載の製造方法。
項４．
前記反応後、反応生成物からHFO-1132(E)を回収し、HCC-1130(E)を主成分として含むストリームと反応後に生じた金属塩化物を主成分として含むストリームとを分離する工程を含み、
HCC-1130(E)を主成分として含むストリームの少なくとも一部を、前記反応にリサイクルして、再び金属フッ化物と反応させる工程を含む、前記項3に記載の製造方法。
前記反応後、反応生成物からHFO-1132(E)を回収し、HCC-1130(E)を主成分として含むストリームと反応後に生じた金属塩化物を主成分として含むストリームとを分離する工程を含み、
HCC-1130(E)を主成分として含むストリームの少なくとも一部を、前記反応にリサイクルして、再び金属フッ化物と反応させる工程を含む、前記項3に記載の製造方法。
項５．
(Z)-1,2-ジフルオロエチレン（HFO-1132(Z)）の製造方法であって、
(Z)-1,2-ジクロロエチレン（HCC-1130(Z)）と金属フッ化物とを反応させる工程を含む、
前記項1又は2に記載の製造方法。
(Z)-1,2-ジフルオロエチレン（HFO-1132(Z)）の製造方法であって、
(Z)-1,2-ジクロロエチレン（HCC-1130(Z)）と金属フッ化物とを反応させる工程を含む、
前記項1又は2に記載の製造方法。
項６．
前記反応後、反応生成物からHFO-1132(Z)を回収し、HCC-1130(Z) を主成分として含むストリームと反応後に生じた金属塩化物を主成分として含むストリームとを分離する工程を含み、
HCC-1130(Z) を主成分として含むストリームの少なくとも一部を、前記反応にリサイクルして、再び金属フッ化物と反応させる工程を含む、前記項5に記載の製造方法。
前記反応後、反応生成物からHFO-1132(Z)を回収し、HCC-1130(Z) を主成分として含むストリームと反応後に生じた金属塩化物を主成分として含むストリームとを分離する工程を含み、
HCC-1130(Z) を主成分として含むストリームの少なくとも一部を、前記反応にリサイクルして、再び金属フッ化物と反応させる工程を含む、前記項5に記載の製造方法。
項７．
1,1,2-トリフルオロエチレン（HFO-1123）の製造方法であって、
一般式（2）：
CX3X4=CHX5 （2）
［式中、X3、X4及びX5は、同一又は異なって、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子を示す。］
で表されるハロゲン化エチレンと金属フッ化物とを反応させる工程を含む、
前記項1に記載の製造方法。
1,1,2-トリフルオロエチレン（HFO-1123）の製造方法であって、
一般式（2）：
CX3X4=CHX5 （2）
［式中、X3、X4及びX5は、同一又は異なって、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子を示す。］
で表されるハロゲン化エチレンと金属フッ化物とを反応させる工程を含む、
前記項1に記載の製造方法。
項８．
1,1,2-トリフルオロエチレン（HFO-1123）の製造方法であって、
1,1,2-トリクロロエチレン（HCC-1120）と金属フッ化物とを反応させる工程を含む、
前記項1又は7に記載の製造方法。
1,1,2-トリフルオロエチレン（HFO-1123）の製造方法であって、
1,1,2-トリクロロエチレン（HCC-1120）と金属フッ化物とを反応させる工程を含む、
前記項1又は7に記載の製造方法。
項９．
前記反応後、反応生成物からHFO-1123を回収し、HCC-1120を主成分として含むストリームと反応後に生じた金属塩化物を主成分として含むストリームとを分離する工程を含み、
HCC-1120を主成分として含むストリームの少なくとも一部を、前記反応にリサイクルして、再び金属フッ化物と反応させる工程を含む、前記項8に記載の製造方法。
前記反応後、反応生成物からHFO-1123を回収し、HCC-1120を主成分として含むストリームと反応後に生じた金属塩化物を主成分として含むストリームとを分離する工程を含み、
HCC-1120を主成分として含むストリームの少なくとも一部を、前記反応にリサイクルして、再び金属フッ化物と反応させる工程を含む、前記項8に記載の製造方法。
項１０．
前記金属フッ化物は、フッ化リチウム、フッ化ナトリウム、フッ化カリウム、フッ化ルビジウム、フッ化セシウム、フッ化銀、フッ化ニッケル、フッ化コバルト、フッ化クロム、フッ化バナジウム、及びフッ化マンガンからなる群から選ばれる少なくとも1種の金属フッ化物である、前記項1〜9のいずれかに記載の製造方法。
前記金属フッ化物は、フッ化リチウム、フッ化ナトリウム、フッ化カリウム、フッ化ルビジウム、フッ化セシウム、フッ化銀、フッ化ニッケル、フッ化コバルト、フッ化クロム、フッ化バナジウム、及びフッ化マンガンからなる群から選ばれる少なくとも1種の金属フッ化物である、前記項1〜9のいずれかに記載の製造方法。
項１１．
前記反応は、100℃以上の温度で行う、前記項1〜10のいずれかに記載の製造方法。
前記反応は、100℃以上の温度で行う、前記項1〜10のいずれかに記載の製造方法。
項１２．
前記反応は、原料化合物として用いられるハロゲン化エチレン1モルに対する金属フッ化物のモル比が、0.1〜20モル（金属フッ化物／原料化合物のハロゲン化エチレンのモル比）である、前記項1〜11のいずれかに記載の製造方法。
前記反応は、原料化合物として用いられるハロゲン化エチレン1モルに対する金属フッ化物のモル比が、0.1〜20モル（金属フッ化物／原料化合物のハロゲン化エチレンのモル比）である、前記項1〜11のいずれかに記載の製造方法。
本明細書では、次の通り記す。
(Z)及び／又は(E)-1,2-ジフルオロエチレン：HFO-1132（Z/E）
HFO-1132(E)：トランス-1,2-ジフルオロエチレン、(E)-1,2-ジフルオロエチレン
HFO-1132(Z)：シス-1,2-ジフルオロエチレン、(Z)-1,2-ジフルオロエチレン
(E)-1,2-ジクロロエチレン：HCC-1130(E)
(Z)-1,2-ジクロロエチレン：HCC-1130(Z)
1,1,2-トリフルオロエチレン：HFO-1123
1,1,2-トリクロロエチレン：HCC-1120
HFO-1132(E)：トランス-1,2-ジフルオロエチレン、(E)-1,2-ジフルオロエチレン
HFO-1132(Z)：シス-1,2-ジフルオロエチレン、(Z)-1,2-ジフルオロエチレン
(E)-1,2-ジクロロエチレン：HCC-1130(E)
(Z)-1,2-ジクロロエチレン：HCC-1130(Z)
1,1,2-トリフルオロエチレン：HFO-1123
1,1,2-トリクロロエチレン：HCC-1120
本開示によれば、効率的にフルオロエチレンを得ることができる。
本開示は、上記課題を解決する手段を提供することを課題とする。本発明者らは、鋭意検討を行ったところ、例えば、HCC-1130(E)、HCC-1130(Z)、又はHCC-1120のハロゲン化エチレン化合物（クロロエチレン化合物）と、金属フッ化物とを反応させることで、効率的に、夫々、HFO-1132(E)、HFO-1132(Z)、又はHFO-1123のフルオロエチレン化合物を製造することができ、上記の課題を解決できることを見出した。
本開示はかかる知見に基づいて、更に検討を加えることにより完成したものであり、以下の態様を含む。
本開示の製造方法は、HFO-1132(Z/E)、及びHFO-1123からなる群から選ばれる少なくとも1種のフルオロエチレン化合物の製造方法であって、
一般式（1）：
CHX1=CHX2 （1）
［式中、X1及びX2は、同一又は異なって、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子を示す。］
で表されるハロゲン化エチレン、及び
一般式（2）：
CX3X4=CHX5 （2）
［式中、X3、X4及びX5は、同一又は異なって、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子を示す。］
で表されるハロゲン化エチレンからなる群から選ばれる少なくとも1種のハロゲン化エチレン化合物と金属フッ化物とを反応させる工程を含む。
一般式（1）：
CHX1=CHX2 （1）
［式中、X1及びX2は、同一又は異なって、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子を示す。］
で表されるハロゲン化エチレン、及び
一般式（2）：
CX3X4=CHX5 （2）
［式中、X3、X4及びX5は、同一又は異なって、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子を示す。］
で表されるハロゲン化エチレンからなる群から選ばれる少なくとも1種のハロゲン化エチレン化合物と金属フッ化物とを反応させる工程を含む。
本開示の製造方法は、好ましくは、
一般式（1）：
CHX1=CHX2 （1）
［式中、X1及びX2は、同一又は異なって、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子を示す。］
で表されるハロゲン化エチレンと金属フッ化物とを反応させる工程を含む、
HFO-1132(Z/E)の製造方法である。
一般式（1）：
CHX1=CHX2 （1）
［式中、X1及びX2は、同一又は異なって、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子を示す。］
で表されるハロゲン化エチレンと金属フッ化物とを反応させる工程を含む、
HFO-1132(Z/E)の製造方法である。
本開示の製造方法は、好ましくは、HCC-1130(E)と金属フッ化物とを反応させる工程を含む、HFO-1132(E)の製造方法である。
本開示の製造方法は、好ましくは、HCC-1130(Z)と金属フッ化物とを反応させる工程を含む、HFO-1132(Z)である。
本開示の製造方法は、好ましくは、
一般式（2）：
CX3X4=CHX5 （2）
［式中、X3、X4及びX5は、同一又は異なって、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子を示す。］
で表されるハロゲン化エチレンと金属フッ化物とを反応させる工程を含む、
HFO-1123の製造方法である。
一般式（2）：
CX3X4=CHX5 （2）
［式中、X3、X4及びX5は、同一又は異なって、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子を示す。］
で表されるハロゲン化エチレンと金属フッ化物とを反応させる工程を含む、
HFO-1123の製造方法である。
本開示の製造方法は、好ましくは、HCC-1120と金属フッ化物とを反応させる工程を含む、HFO-1123の製造方法である。
本開示の製造方法は、前記金属フッ化物は、好ましくは、フッ化リチウム、フッ化ナトリウム、フッ化カリウム、フッ化ルビジウム、フッ化セシウム、フッ化銀、フッ化ニッケル、フッ化コバルト、フッ化クロム、フッ化バナジウム、及びフッ化マンガンからなる群から選ばれる少なくとも1種の金属フッ化物である。
本開示の製造方法は、好ましくは、前記反応は、100℃以上の温度で行う。
本開示の製造方法は、前記反応は、好ましくは、原料化合物として用いられるハロゲン化エチレン1モルに対する金属フッ化物のモル比が、0.1〜20モル（金属フッ化物／原料化合物のハロゲン化エチレンのモル比）である。
本開示の製造方法は、HCC-1130(E)、HCC-1130(Z)、又はHCC-1120のハロゲン化エチレン化合物（クロロエチレン化合物）（原料化合物）から、１ステップ（ワンポット合成）により、夫々、HFO-1132(E)、HFO-1132(Z)、又はHFO-1123のフルオロエチレン化合物（目的化合物）を製造することができる。
本開示の製造方法は、特に、例えば、HCC-1130(E)（原料化合物）から、効率的に、この原料化合物（基質）に対応し、(Z)及び(E)の混合物が生成せずに、選択的に、HFO-1132(E)（目的化合物）を製造することができる。
本開示の製造方法は、特に、例えば、HCC-1130(Z)（原料化合物）から、効率的に、この原料化合物（基質）に対応し、(Z)及び(E)の混合物が生成せずに、選択的に、HFO-1132(Z)（目的化合物）を製造することができる。
本開示では、断りが無ければ、反応圧力はゲージ圧とする。
１．原料化合物
本開示の製造方法は、
一般式（1）：
CHX1=CHX2 （1）
［式中、X1及びX2は、同一又は異なって、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子を示す。］
で表されるハロゲン化エチレンと金属フッ化物とを反応させることで、HFO-1132（Z/E）を製造する。
本開示の製造方法は、
一般式（1）：
CHX1=CHX2 （1）
［式中、X1及びX2は、同一又は異なって、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子を示す。］
で表されるハロゲン化エチレンと金属フッ化物とを反応させることで、HFO-1132（Z/E）を製造する。
本開示のHFO-1132(Z/E)の製造方法では、一般式（1）で表されるハロゲン化エチレン（原料化合物）は、好ましくは、HCC-1130(E)又はHCC-1130(Z)である。
本開示の製造方法は、
一般式（2）：
CX3X4=CHX5 （2）
［式中、X3、X4及びX5は、同一又は異なって、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子を示す。］
で表されるハロゲン化エチレンと金属フッ化物とを反応させることで、HFO-1123を製造する。
一般式（2）：
CX3X4=CHX5 （2）
［式中、X3、X4及びX5は、同一又は異なって、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子を示す。］
で表されるハロゲン化エチレンと金属フッ化物とを反応させることで、HFO-1123を製造する。
本開示のHFO-1123の製造方法では、一般式（2）で表されるハロゲン化エチレン（原料化合物）は、HCC-1120が好ましい。
本開示の製造方法の原料化合物はハロゲン化エチレンである。これら、例えばHCC-1130(E)、HCC-1130(Z)、又はHCC-1120等のハロゲン化エチレンは、冷媒、溶剤、発泡剤、噴射剤等の用途として広く使用されており、一般に入手可能である。
２．原料化合物と金属フッ化物とを反応させる工程
本開示の製造方法は、好ましくは、バッチ式の液相反応である。
本開示の製造方法は、好ましくは、バッチ式の液相反応である。
本開示の製造方法は、前記一般式（1）：CHX1=CHX2、又は前記一般式（2）：CX3X4=CHX5で表されるハロゲン化エチレン（原料化合物）と金属フッ化物とを反応させることで、原料化合物に対応して、夫々、HFO-1132(Z/E)、又はHFO-1123を製造する。
本開示の製造方法は、（原料化合物）から、１ステップ（ワンポット合成）により、夫々、（目的化合物）を製造することができる。
本開示の製造方法は、特に、例えば、前記HCC-1130(E)又はHCC-1130(Z)（原料化合物）から、効率的に、原料化合物（基質）に対応し、(Z)及び(E)の混合物が生成せずに、選択的に、夫々、前記HFO-1132(E)又はHFO-1132(Z)（目的化合物）を製造することができる。
目的化合物として、例えば、HFO-1132(E)又はHFO-1132(Z)を製造する時、合成中間体としてHCFO-1131(E)及び／又はHCFO-1131(Z)を得ることができる。その為、好ましくは、それら合成中間体を分離して、合成中間体並びに前記HCC-1130(E)又はHCC-1130(Z)（原料化合物）とフッ化金属とを反応させて、HFO-1132(E)又はHFO-1132(Z)を製造する。
本開示では、原料化合物として、HCC-1130(E)を用いる時に、効率良く、目的化合物であるHFO-1132(E)を製造することとができる。本開示では、原料化合物として、HCC-1130(Z)を用いる時に、効率良く、目的化合物であるHFO-1132(Z)を製造することができ、HCC-1120を用いる時に、効率良く、目的化合物であるHFO-1123を製造することができる。
本開示における、原料化合物と金属フッ化物とを反応させる工程は、気相流通系とバッチ系でどちらとも限定されない。本開示における、原料化合物と金属フッ化物とを反応させる工程は、液相中にてバッチ式で行うことが好ましい。これにより、十分な反応時間を確保でき、原料の転化率を向上させることができる。
金属フッ化物（MF）
本開示における、ハロゲン化エチレン（原料化合物）と金属フッ化物とを反応させる工程は、金属フッ化物として、好ましくは、フッ化リチウム、フッ化ナトリウム、フッ化カリウム、フッ化ルビジウム、フッ化セシウム、フッ化銀、フッ化ニッケル、フッ化コバルト、フッ化クロム、フッ化バナジウム及びフッ化マンガンからなる群から選ばれる少なくとも1種の金属フッ化物を使用する。
本開示における、ハロゲン化エチレン（原料化合物）と金属フッ化物とを反応させる工程は、金属フッ化物として、好ましくは、フッ化リチウム、フッ化ナトリウム、フッ化カリウム、フッ化ルビジウム、フッ化セシウム、フッ化銀、フッ化ニッケル、フッ化コバルト、フッ化クロム、フッ化バナジウム及びフッ化マンガンからなる群から選ばれる少なくとも1種の金属フッ化物を使用する。
本開示における、ハロゲン化エチレン（原料化合物）と金属フッ化物とを反応させる工程は、金属フッ化物の使用量は、特に制限はないが、好ましくは、原料化合物として用いられるハロゲン化エチレン1モルに対する金属フッ化物のモル比が、0.1〜20モル（金属フッ化物／原料化合物のハロゲン化エチレンのモル比）である（金属フッ化物の使用量）。金属フッ化物の使用量は、より好ましくは、1〜10モル（金属フッ化物／原料化合物のモル比）である。
反応溶媒
本開示の製造方法は、好ましくは、反応溶媒を用いるバッチ式の液相反応である。
本開示の製造方法は、好ましくは、反応溶媒を用いるバッチ式の液相反応である。
本開示における、ハロゲン化エチレン（原料化合物）と金属フッ化物とを反応させる工程は、好ましくは、溶媒として、十分な転化率を得るため反応温度が100℃以上になること、金属フッ化物を溶解させることから、高沸点の極性溶媒を用いる。
前記高沸点の極性溶媒は、特に制限されない。前記高沸点の極性溶媒は、より好ましくは、N-メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、アセトニトリル、2-ピロリドン、1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン、テトラグライム、イオン性液体等を用いる。
反応温度
本開示における、ハロゲン化エチレン（原料化合物）と金属フッ化物とを反応させる工程は、反応温度の下限値は、より効率的に反応を進行させ、目的化合物をより高い選択率で得ることができる観点、転化率の低下を抑制する観点から、通常100℃程度であり、好ましくは、180℃程度であり、より好ましくは、190℃程度である。
本開示における、ハロゲン化エチレン（原料化合物）と金属フッ化物とを反応させる工程は、反応温度の下限値は、より効率的に反応を進行させ、目的化合物をより高い選択率で得ることができる観点、転化率の低下を抑制する観点から、通常100℃程度であり、好ましくは、180℃程度であり、より好ましくは、190℃程度である。
反応温度の上限値は、より効率的にハロゲン化エチレン（原料化合物）と金属フッ化物とを反応させ、目的化合物をより高い収率で得ることができる観点、且つ反応生成物が分解又は重合することによる選択率の低下を抑制する観点から、通常500℃程度であり、好ましくは300℃程度である。
本開示における、ハロゲン化エチレン（原料化合物）と金属フッ化物とを反応させる工程は、100℃〜500℃程度の範囲で反応を行うことが好ましい。
反応時間
本開示における、ハロゲン化エチレン（原料化合物）と金属フッ化物とを反応させる工程は、反応時間は、原料化合物の転化率を向上させる観点から、好ましくは、1時間（h）〜30時間（h）であり、よりが好ましくは、9時間（h）〜15時間（h）である。
本開示における、ハロゲン化エチレン（原料化合物）と金属フッ化物とを反応させる工程は、反応時間は、原料化合物の転化率を向上させる観点から、好ましくは、1時間（h）〜30時間（h）であり、よりが好ましくは、9時間（h）〜15時間（h）である。
反応において、ハロゲン化エチレン（原料化合物）と金属フッ化物とを接触させて反応させる反応器としては、上記温度及び圧力に耐え得るものであれば、形状及び構造は特に限定されない。反応器としては、例えば、縦型反応器、横型反応器、多管型反応器等が挙げられる。反応器の材質としては、例えば、ガラス、ステンレス、鉄、ニッケル、鉄ニッケル合金等が挙げられる。
反応圧力
本開示におけるハロゲン化エチレン（原料化合物）と金属フッ化物とを反応させる工程は、反応圧力は、反応速度を向上させる観点から、好ましくは常圧〜1.5MPa、より好ましくは常圧〜1.0MPaである。本開示では、断りが無ければ、反応圧力はゲージ圧とする。
本開示におけるハロゲン化エチレン（原料化合物）と金属フッ化物とを反応させる工程は、反応圧力は、反応速度を向上させる観点から、好ましくは常圧〜1.5MPa、より好ましくは常圧〜1.0MPaである。本開示では、断りが無ければ、反応圧力はゲージ圧とする。
反応の例示
本開示における、ハロゲン化エチレン（原料化合物）と金属フッ化物とを反応させる工程は、反応は、反応器に原料化合物を連続的に仕込み、当該反応器から目的化合物を連続的に抜き出す流通式及びバッチ式のいずれの方式によっても実施することができる。反応には十分な混合時間を確保できる点でバッチ式にて反応を行うことが好ましい。
本開示における、ハロゲン化エチレン（原料化合物）と金属フッ化物とを反応させる工程は、反応は、反応器に原料化合物を連続的に仕込み、当該反応器から目的化合物を連続的に抜き出す流通式及びバッチ式のいずれの方式によっても実施することができる。反応には十分な混合時間を確保できる点でバッチ式にて反応を行うことが好ましい。
リサイクルする工程
本開示では、HFO-1132(E)、HFO-1132(Z)、又はHFO-1123のフルオロエチレン化合物（目的化合物）の含有割合がより高められた組成物を回収する為に、前記原料化合物と金属フッ化物とを反応させる工程の後、HCC-1130(E)、HCC-1130(Z)、又はHCC-1120のハロゲン化エチレン（原料化合物）を回収し、前記反応にリサイクルすることができる。
本開示では、HFO-1132(E)、HFO-1132(Z)、又はHFO-1123のフルオロエチレン化合物（目的化合物）の含有割合がより高められた組成物を回収する為に、前記原料化合物と金属フッ化物とを反応させる工程の後、HCC-1130(E)、HCC-1130(Z)、又はHCC-1120のハロゲン化エチレン（原料化合物）を回収し、前記反応にリサイクルすることができる。
本開示では、前記原料化合物と金属フッ化物（MF）とを反応させる工程の後、好ましくは、反応生成物から、HFO-1132(E)、HFO-1132(Z)、又はHFO-1123のフルオロエチレン化合物（目的化合物）を回収し、HCC-1130(E)、HCC-1130(Z)、又はHCC-1120のハロゲン化エチレン（原料化合物）を主成分とするストリーム、及び反応後に生じた金属塩化物（MCl）を主成分とするストリームとを分離する工程を含む。
本開示では、好ましくは、次に、前記分離されたHCC-1130(E)、HCC-1130(Z)、又はHCC-1120のハロゲン化エチレン化合物を主成分とするストリームの少なくとも一部を、前記反応にリサイクルして、再び金属フッ化物（MF）と反応させる工程を含む。本開示では、好ましくは、繰り返し、HFO-1132(E)、HFO-1132(Z)、又はHFO-1123のフルオロエチレン化合物（目的化合物）を回収することで、目的化合物の含有割合がより高められた組成物を得ることができる。
HFO-1132(E)の製造方法でリサイクルする工程を含む方法
HFO-1132(E)の製造方法は、HCC-1130(E)と金属フッ化物とを反応させる工程を含み、好ましくは、前記反応後、反応生成物からHFO-1132(E)を回収し、HCC-1130(E)を主成分とするストリーム及び反応後に生じた金属塩化物を主成分とするストリームとを分離する工程を含み、HCC-1130(E)を主成分として含むストリームの少なくとも一部を、前記反応にリサイクルして、再び金属フッ化物と反応させる工程を含む。
HFO-1132(E)の製造方法は、HCC-1130(E)と金属フッ化物とを反応させる工程を含み、好ましくは、前記反応後、反応生成物からHFO-1132(E)を回収し、HCC-1130(E)を主成分とするストリーム及び反応後に生じた金属塩化物を主成分とするストリームとを分離する工程を含み、HCC-1130(E)を主成分として含むストリームの少なくとも一部を、前記反応にリサイクルして、再び金属フッ化物と反応させる工程を含む。
HFO-1132(Z)の製造方法でリサイクルする工程を含む方法
HFO-1132(Z)の製造方法は、HCC-1130(Z)と金属フッ化物とを反応させる工程を含み、好ましくは、前記反応後、反応生成物からHFO-1132(Z)を回収し、HCC-1130(Z)を主成分とするストリーム及び反応後に生じた金属塩化物を主成分とするストリームとを分離する工程を含み、HCC-1130(Z)を主成分として含むストリームの少なくとも一部を、前記反応にリサイクルして、再び金属フッ化物と反応させる工程を含む。
HFO-1132(Z)の製造方法は、HCC-1130(Z)と金属フッ化物とを反応させる工程を含み、好ましくは、前記反応後、反応生成物からHFO-1132(Z)を回収し、HCC-1130(Z)を主成分とするストリーム及び反応後に生じた金属塩化物を主成分とするストリームとを分離する工程を含み、HCC-1130(Z)を主成分として含むストリームの少なくとも一部を、前記反応にリサイクルして、再び金属フッ化物と反応させる工程を含む。
HFO-1123の製造方法でリサイクルする工程を含む方法
HFO-1123の製造方法は、HCC-1120と金属フッ化物とを反応させる工程を含み、好ましくは、前記反応後、反応生成物からHFO-1123を回収し、HCC-1120を主成分とするストリーム及び反応後に生じた金属塩化物を主成分とするストリームとを分離する工程を含み、HCC-1120を主成分として含むストリームの少なくとも一部を、前記反応にリサイクルして、再び金属フッ化物と反応させる工程を含む。
HFO-1123の製造方法は、HCC-1120と金属フッ化物とを反応させる工程を含み、好ましくは、前記反応後、反応生成物からHFO-1123を回収し、HCC-1120を主成分とするストリーム及び反応後に生じた金属塩化物を主成分とするストリームとを分離する工程を含み、HCC-1120を主成分として含むストリームの少なくとも一部を、前記反応にリサイクルして、再び金属フッ化物と反応させる工程を含む。
３．目的化合物
本開示の製造方法は、前記一般式（1）：CHX1=CHX2、又は前記一般式（2）：CX3X4=CHX5で表されるハロゲン化エチレン（原料化合物）と金属フッ化物とを反応させることで、原料化合物に対応して、夫々、HFO-1132(Z/E)、又はHFO-1123を製造する。
本開示の製造方法は、前記一般式（1）：CHX1=CHX2、又は前記一般式（2）：CX3X4=CHX5で表されるハロゲン化エチレン（原料化合物）と金属フッ化物とを反応させることで、原料化合物に対応して、夫々、HFO-1132(Z/E)、又はHFO-1123を製造する。
本開示の製造方法は、特に、例えば、前記HCC-1130(E)又はHCC-1130(Z)（原料化合物）から、効率的に、原料化合物（基質）に対応し、(Z)及び(E)の混合物が生成せずに、選択的に、夫々、前記HFO-1132(E)又はHFO-1132(Z)（目的化合物）を製造することができる。
本開示では、原料化合物として、HCC-1130(E)を用いる時に、目的化合物であるHFO-1132(E)を製造することとができる。本開示では、原料化合物として、HCC-1130(Z)を用いる時に、目的化合物であるHFO-1132(Z)を製造することができる。本開示では、原料化合物として、HCC-1120を用いる時に、目的化合物であるHFO-1123を製造することができる。
本開示の製造方法の目的化合物は、HFO-1132(E)、HFO-1132(Z)又はHFO-1123である。本開示における製造方法により製造したHFO-1132(E)、HFO-1132(Z)又はHFO-1123は、例えば、冷媒、溶剤、発泡剤、噴射剤、樹脂製品原料、有機合成中間体、熱媒体等の各種用途に、有効に用いることができる。
以下、実施例を挙げて本開示を説明するが、本開示はこれらの実施例等に限定されるものではない。
＜実施例1〜3＞
無溶媒条件でのHFO-1132(E)の製造
反応器において、HCC-1130(E)（原料化合物のハロゲン化エチレン）と金属フッ化物MF（KF（フッ化カリウム）、CsF（フッ化セシウム）又はAgF（フッ化銀））とを反応させて、HFO-1132(E)（目的化合物）を製造した。
無溶媒条件でのHFO-1132(E)の製造
反応器において、HCC-1130(E)（原料化合物のハロゲン化エチレン）と金属フッ化物MF（KF（フッ化カリウム）、CsF（フッ化セシウム）又はAgF（フッ化銀））とを反応させて、HFO-1132(E)（目的化合物）を製造した。
反応時間経過後、気相をサンプリングし、ガスクロマトグラフィー(GC)にて分析を行った。反応時の圧力は0.2MPaを示した。
HCC-1130(E)（原料化合物）：5mmol
金属フッ化物（MF）（KF、CsF、又はAgF）：15mmol
反応時間：12時間
反応温度：195℃
反応器：ガラス密閉容器（sealed tube）
金属フッ化物（MF）（KF、CsF、又はAgF）：15mmol
反応時間：12時間
反応温度：195℃
反応器：ガラス密閉容器（sealed tube）
HFC-23：トリフルオロメタン
2F：1,1-ジフルオロエチレン
HFC-143a：1,1,1-トリフルオロエタン
(E)-HCFO-1131：E-1-クロロ-2-フルオロエチレン
実施例1〜3では、バッチ反応（無溶媒条件）を行い、反応時間を12時間とした。反応終了後、ガラス容器からガスを抜き出し、その気相をGC%で評価した。表のデータは、実際にガスクロマトグラフィー（GC）で評価した際の濃度を記したものである。
2F：1,1-ジフルオロエチレン
HFC-143a：1,1,1-トリフルオロエタン
(E)-HCFO-1131：E-1-クロロ-2-フルオロエチレン
実施例1〜3では、バッチ反応（無溶媒条件）を行い、反応時間を12時間とした。反応終了後、ガラス容器からガスを抜き出し、その気相をGC%で評価した。表のデータは、実際にガスクロマトグラフィー（GC）で評価した際の濃度を記したものである。
「転化率」は、原料化合物の濃度が転化率を示し、その濃度が低い値（低濃度）のものほど、転化率は高くなる。
「選択率」は、原料以外の化合物濃度の中で、HFO-1132(E)の割合を示す。
本開示の製造方法により、バッチ系で、HCC-1130（E）（原料化合物）と金属フッ化物MF（KF、CsF又はAgF）とを反応させることで、効率的に、（Z）及び（E）の混合物が生成せずに、高選択的に、前記HFO-1132（E）（目的化合物）を合成できた。
＜実施例4〜9＞
溶媒存在条件下でのHFO-1132(E)の製造
溶媒存在下の反応器において、HCC-1130(E)（原料化合物のハロゲン化エチレン）と金属フッ化物MFとを反応させて、HFO-1132(E)（目的化合物）を製造した。
溶媒存在条件下でのHFO-1132(E)の製造
溶媒存在下の反応器において、HCC-1130(E)（原料化合物のハロゲン化エチレン）と金属フッ化物MFとを反応させて、HFO-1132(E)（目的化合物）を製造した。
反応時間経過後、気相をサンプリングし、ガスクロマトグラフィー(GC)にて分析を行った。反応時の圧力は0.1MPaを示した。
HCC-1130(E)（原料化合物）：5mmol
金属フッ化物MF：15mmol
溶媒：DMI（1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン）、3mL
反応器：SUS製密閉容器
金属フッ化物MF：15mmol
溶媒：DMI（1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン）、3mL
反応器：SUS製密閉容器
本開示の製造方法により、溶媒存在下、バッチ系で、HCC-1130(E)（原料化合物）と金属フッ化物MF（KF、CsF又はAgF）とを反応させることで、効率的に、HCC-1130(E)（原料化合物）に対応し、(Z)及び(E)の混合物が生成せずに、高選択的に、前記HFO-1132(E)（目的化合物）を合成できた。
転化率の観点から、金属フッ化物として、特にAgFを用いることで、HFO-1130(E)を高転化率で反応させることが可能となった。
Claims (12)
- (Z)及び／又は(E)-1,2-ジフルオロエチレン（HFO-1132(Z/E)）、及び
1,1,2-トリフルオロエチレン（HFO-1123）からなる群から選ばれる少なくとも1種のフルオロエチレン化合物の製造方法であって、
一般式（1）：
CHX1=CHX2 （1）
［式中、X1及びX2は、同一又は異なって、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子を示す。］
で表されるハロゲン化エチレン、及び
一般式（2）：
CX3X4=CHX5 （2）
［式中、X3、X4及びX5は、同一又は異なって、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子を示す。］
で表されるハロゲン化エチレンからなる群から選ばれる少なくとも1種のハロゲン化エチレン化合物と金属フッ化物とを反応させる工程を含む、
製造方法。 - (Z)及び／又は(E)-1,2-ジフルオロエチレン（HFO-1132(Z/E)）の製造方法であって、
一般式（1）：
CHX1=CHX2 （1）
［式中、X1及びX2は、同一又は異なって、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子を示す。］
で表されるハロゲン化エチレンと金属フッ化物とを反応させる工程を含む、
請求項1に記載の製造方法。 - (E)-1,2-ジフルオロエチレン（HFO-1132(E)）の製造方法であって、
(E)-1,2-ジクロロエチレン（HCC-1130(E)）と金属フッ化物とを反応させる工程を含む、
請求項1又は2に記載の製造方法。 - 前記反応後、反応生成物からHFO-1132(E)を回収し、HCC-1130(E)を主成分として含むストリームと反応後に生じた金属塩化物を主成分として含むストリームとを分離する工程を含み、
HCC-1130(E)を主成分として含むストリームの少なくとも一部を、前記反応にリサイクルして、再び金属フッ化物と反応させる工程を含む、請求項3に記載の製造方法。 - (Z)-1,2-ジフルオロエチレン（HFO-1132(Z)）の製造方法であって、
(Z)-1,2-ジクロロエチレン（HCC-1130(Z)）と金属フッ化物とを反応させる工程を含む、
請求項1又は2に記載の製造方法。 - 前記反応後、反応生成物からHFO-1132(Z)を回収し、HCC-1130(Z)を主成分として含むストリームと反応後に生じた金属塩化物を主成分として含むストリームとを分離する工程を含み、
HCC-1130(Z)を主成分として含むストリームの少なくとも一部を、前記反応にリサイクルして、再び金属フッ化物と反応させる工程を含む、請求項5に記載の製造方法。 - 1,1,2-トリフルオロエチレン（HFO-1123）の製造方法であって、
一般式（2）：
CX3X4=CHX5 （2）
［式中、X3、X4及びX5は、同一又は異なって、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子を示す。］
で表されるハロゲン化エチレンと金属フッ化物とを反応させる工程を含む、
請求項1に記載の製造方法。 - 1,1,2-トリフルオロエチレン（HFO-1123）の製造方法であって、
1,1,2-トリクロロエチレン（HCC-1120）と金属フッ化物とを反応させる工程を含む、
請求項1又は7に記載の製造方法。 - 前記反応後、反応生成物からHFO-1123を回収し、HCC-1120を主成分として含むストリームと反応後に生じた金属塩化物を主成分として含むストリームとを分離する工程を含み、
HCC-1120を主成分として含むストリームの少なくとも一部を、前記反応にリサイクルして、再び金属フッ化物と反応させる工程を含む、請求項8に記載の製造方法。 - 前記金属フッ化物は、フッ化リチウム、フッ化ナトリウム、フッ化カリウム、フッ化ルビジウム、フッ化セシウム、フッ化銀、フッ化ニッケル、フッ化コバルト、フッ化クロム、フッ化バナジウム、及びフッ化マンガンからなる群から選ばれる少なくとも1種の金属フッ化物である、請求項1〜9のいずれかに記載の製造方法。
- 前記反応は、100℃以上の温度で行う、請求項1〜10のいずれかに記載の製造方法。
- 前記反応は、原料化合物として用いられるハロゲン化エチレン1モルに対する金属フッ化物のモル比が、0.1〜20モル（金属フッ化物／原料化合物のハロゲン化エチレンのモル比）である、請求項1〜11のいずれかに記載の製造方法。
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