JP2021508668A - 1,1,1−トリフルオロ−2−クロロエタン(HCFC−133a)及び/又はトリフルオロエチルアミン(TFEA)の新しい製造方法 - Google Patents
1,1,1−トリフルオロ−2−クロロエタン(HCFC−133a)及び/又はトリフルオロエチルアミン(TFEA)の新しい製造方法 Download PDFInfo
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Abstract
【選択図】図1
Description
本発明に係るTFEA(トリフルオロエチルアミン)の製造方法は、以下のステップ(a)からステップ(f)を含む。
ステップ(a)において、HCFC−133a(1,1,1−トリフルオロ−2−クロロエタン)を原料又は中間材料として提供する。
ステップ(b)において、NH3(アンモニア)、触媒及び/又は塩基を提供する。
ステップ(c)において、ステップ(a)のHCFC−133aと、ステップ(b)のHF及び触媒とを混合する。
ステップ(d)において、ステップ(c)で得られた混合物を少なくとも1つの上部の横寸法が約4mm以下の連続流通反応器、好ましくは少なくとも1つのマイクロリアクターにフィードし、前記触媒の存在下でそこでHCFC−133aとNH3の反応を行い、TFEAを含む反応混合物を得る。
以下の1つ又は複数の条件下で少なくとも1つのマイクロリアクターにフィードすることが好ましい。
流速:約10ml/h−約400l/h
温度:約30℃−約150℃
圧力:約5bar−約50bar
滞留時間:約1秒、好ましくは約1分間−約60分間
ステップ(e)において、前記連続流通反応器、好ましくはマイクロリアクターからステップ(d)で得られた反応混合物を取り出し、TFEAを含む生成物、好ましくはTFEA生成物を得る。
ステップ(f)において、ステップ(e)で得られたTFEA生成物を精製及び/又は分離し、精製及び/又は分離されたTFEAを得る。
本発明に係るHCFC−133a(1,1,1−トリフルオロ−2−クロロエタン)の製造方法は、以下のステップ(a)からステップ(f)を含む。
ステップ(a)において、TRI(トリクロロエチレン)を原料として提供する。
ステップ(b)において、HF(フッ化水素)及び触媒、好ましくはハロゲン化促進触媒、より好ましくはフッ素化促進触媒を提供する。
ステップ(c)において、ステップ(a)のTRIと、ステップ(b)のHF及び前記触媒とを混合する。
ステップ(d)において、ステップ(c)で得られた混合物を少なくとも1つの上部の横寸法が約5mm以下、又は約4mm以下の連続流通反応器、好ましくは少なくとも1つのマイクロリアクターにフィードし、触媒の存在下でそこでTRIとHFの反応を行い、HCFC−133aを含む反応混合物を得る。
以下の1つ又は複数の条件下で少なくとも1つのマイクロリアクターにフィードすることが好ましい。
流速:約10ml/h−約400l/h
温度:約30℃−約150℃
圧力:約5bar−約50bar
滞留時間:約1秒、好ましくは約1分間−約60分間
ステップ(e)において、前記連続流通反応器、好ましくはマイクロリアクターからステップ(d)で得られた反応混合物を取り出し、HCFC−133aを含む生成物、好ましくはHCFC−133a生成物を得る。
ステップ(f)において、ステップ(e)で得られたHCFC−133a生成物を精製及び/又は分離し、精製及び/又は分離されたHCFC−133aを得る。
本発明の実施形態(1)に記載のTFEA(トリフルオロエチルアミン)の製造方法において、ステップ(a)で原料又は中間材料として提供されるHCFC−133a(1,1,1−トリフルオロ−2−クロロエタン)は、実施形態(2)に記載のHCFC−133a(1,1,1−トリフルオロ−2−クロロエタン)の製造方法により得られる。
本発明の実施形態(1)に記載のHCFC−133a(1,1,1−トリフルオロ−2−クロロエタン)の製造方法、又は実施形態(2)に記載のTFEA(トリフルオロエチルアミン)の製造方法において、ステップ(d)における少なくとも1つの前記連続流通反応器、好ましくは少なくとも1つのマイクロリアクターは、独立してSiC−連続流通反応器、好ましくはSiC−マイクロリアクターである。
本発明の実施形態(4)に記載のHCFC−133a(1,1,1−トリフルオロ−2−クロロエタン)の製造方法において、ステップ(d)における少なくとも1つのマイクロリアクターは、独立してSiC−マイクロリアクターであり、好ましくは、ステップ(d)における少なくとも1つのマイクロリアクターは、実施形態(1)に記載のステップ(d)のSiC−マイクロリアクターである。
また、本発明の実施形態(4)に記載のHCFC−133a(1,1,1−トリフルオロ−2−クロロエタン)の製造方法において、ステップ(d)における少なくとも1つのマイクロリアクターは、独立してSiC−マイクロリアクターである。好ましくは、ステップ(d)における少なくとも1つのマイクロリアクターは、実施形態(1)に記載のステップ(d)のSiC−マイクロリアクターである。
本発明の実施形態(1)から(5)のいずれかに記載の方法において、フッ素化反応において、前記触媒は、Sb、As、Bi、Al、Zn、Fe、Mg、Cr、Ru、Sn、Ti、Co、Ni、好ましくはSbに基づくハロゲン化触媒、好ましくはフッ素化触媒である。より好ましくは、フッ素化触媒は、Sbフッ素化触媒からなる群より選択されるフッ素化触媒であり、これにより、活性物質H2F+SbF6 −が提供される。
本発明の実施形態(6)に記載の方法において、フッ素化反応では、前記ハロゲン化触媒は、五塩化アンチモン及び/又は五フッ化アンチモンである。前記触媒は、好ましくはオートクレーブ中でSbCl5とHFとの反応により調製される五フッ化アンチモン(SbF5)、より好ましくはHF中のSbF5からなる五フッ化アンチモン(SbF5)である。HF中のSbF5は、実施形態(1)から(3)のいずれかに記載の方法における反応ステップ(d)の前に活性物質H2F+SbF6 −を形成する。
本発明の実施形態(1)から(7)のいずれかに記載の方法において、ステップ(f)では実施形態(2)に記載のステップ(e)で得られたHCFC−133a生成物を精製及び/又は分離し、精製及び/又は分離されたHCFC−133aを得ることを含む。並びに/或いは、前記方法は、ステップ(f)では実施形態(1)に記載のステップ(e)で得られたTFEA生成物を精製及び/又は分離し、精製及び/又は分離されたTFEAを得ることを含む。
本発明の実施形態(8)に記載の方法において、実施形態(1)又は(2)のステップ(f)では、HCFC−133a及び/又はTFEAの精製及び/又は分離は、相分離法を含むか、又は相分離法で構成される。好ましくは、少なくとも実施形態(2)のステップ(f)に記載のHCFC−133aの精製及び/又は分離、或いは実施形態(2)のステップ(f)のみに記載のHCFC−133aの精製及び/又は分離は、相分離法を含むか、又は相分離法で構成される。
本発明の実施形態(1)から(9)のいずれかに記載の方法において、少なくとも実施形態(2)におけるHCFC−133aを精製及び/又は分離するステップ(f)には蒸留が含まれず、精製及び/又は分離されたHCFC−133aが得られる。好ましくは地,精製及び/又は分離されたHCFC−133aが実施形態(1)に記載のTFEA(トリフルオロエチルアミン)の製造方法に提供される場合、ステップ(a)における原料又は中間材料として提供されるHCFC−133a(1,1,1−トリフルオロ−2−クロロエタン)は、実施形態(2)に記載のHCFC−133a(1,1,1−トリフルオロ−2−クロロエタン)の製造方法により得られる。
ステップ(i)において、第1連続フロー二段階プロセスによりHCFC−133a(1,1,1−トリフルオロ−2−クロロエタン)を原料又は中間材料として提供する。ステップ(i)は、以下のステップ(a)から(d)を含む。
ステップ(a)において、TRI(トリクロロエチレン)を原料として提供する。
ステップ(b)において、HF(フッ化水素)及び触媒、好ましくはハロゲン化促進触媒、より好ましくはフッ素化促進触媒として提供する。
ステップ(c)において、ステップ(a)のTRIと、ステップ(b)のHF及び前記触媒とを混合する。
ステップ(d)において、ステップ(c)で得られた混合物を少なくとも1つの上部の横寸法が約5mm以下、又は約4mm以下の連続流通反応器、好ましくは少なくとも1つのマイクロリアクターにフィードし、触媒の存在下でそこでTRIとHFの反応を行い、HCFC−133aを含む反応混合物を得る。
最も好ましくは、以下の1つ又は複数の条件下で少なくとも1つのマイクロリアクターにフィードする。
流速:約10ml/h−約400l/h
温度:約30℃−約150℃
圧力:約5bar−約50bar
滞留時間:約1秒、好ましくは約1分間−約60分間
ステップ(e)において、前記第1連続流通反応器、最も好ましくは前記第1マイクロリアクターからステップ(d)で得られた反応混合物を取り出し、HCFC−133aを含む生成物、好ましくはHCFC−133a生成物、より好ましくは基本的にHCFC−133aを含むか又はHCFC−133aからなる生成物を得る。
ステップ(ii)において、ステップ(e)で得られた前記HCFC−133a生成物を精製及び/又は分離し、精製及び/又は分離されたHCFC−133aを得る。好ましくは、精製及び/又は分離されたHCFC−133aを得るための前記精製及び/又は分離ステップは、相分離法である。
ステップ(iii)において、NH3(アンモニア)、触媒及び/又は塩基を提供する。
ステップ(iv)において、ステップ(i)のHCFC−133aと、ステップ(iii)のNH3(アンモニア)、触媒及び/又は塩基とを混合し、ステップ(ii)のHCFC−133aと、ステップ(iii)のNH3(アンモニア)、触媒及び/又は塩基とを混合する。
ステップ(v)において、ステップ(iv)で得られた混合物を、少なくとも1つの第2連続流通反応器、最も好ましくは少なくとも1つのマイクロリアクターにフィードし、前記触媒及び/又は塩基の存在下でそこでHCFC−133aとNH3(アンモニア)との反応を行い、TFEAを含む反応混合物を得る。
好ましくは、以下の1つ又は複数の条件下で少なくとも1つの第2マイクロリアクターにフィードする。
好ましくは、以下の1つ又は複数の条件下で少なくとも1つマイクロリアクターにフィードする。
流速:約10ml/h−約400l/h
温度:約30℃−約150℃
圧力:約5bar−約50bar
滞留時間:約1秒、好ましくは約1分間−約60分間
ステップ(vi)において、前記第2連続流通反応器、最も好ましくは前記第2マイクロリアクターからステップ(v)で得られた反応混合物を取り出し、TFEAを含む生成物、好ましくはTFEA生成物、より好ましくは基本的にTFEAを含むか又はTFEAからなる生成物を得る。
ステップ(vii)において、ステップ(vi)で得られたTFEA生成物を精製及び/又は分離し、精製及び/又は分離されたTFEAを得る。
設備説明
250mlのRothオートクレーブ中で第1実験を行なった。
設備及び製造材料の説明
有機物中の触媒混合物の液相は非常に腐食性であるため、オートクレーブがSiCやプラスチックでコーティングされていない場合は、HDPTFEインライナーが最も好ましい。反応中の気相は腐食性が比較的低いため、高級ステンレス鋼(1.4571)、あるいはさらに優れたHastelloyで十分である。しかし、反応中において気相に対してのみ耐性がある。オートクレーブの内部において、電磁スターラー上にプラスチックが塗布された撹拌子を簡単に使用することができる。1.4571(V4A鋼=1.4571)で作製された250ml Rothオートクレーブは、200barの実験に十分である。通常、Rothによって提供されるオートクレーブは、塗布された破裂板(破壊板、100bar)、プラスチック(PTFE)で作製されたディープパイプを有し、また、上記のようにガラスインライナーの代わりにHDPTFEインライナーを用いる。ここでは、以下、さらなる情報が掲載されているリンクを例として提供する。
https://www.carlroth.com/en/en/Labware/Laboratory−appliances/Autoclaves/Highpressure−laboratory−autoclave−Model−II/Basicequipment/p/0000000000007a0800020023_en
オートクレーブでの予備フッ素化ステップ
(バッチ)オートクレーブでのフッ素化ステップ
アミノ化ステップと関連する連続実施例
フッ素化ステップ
TRIを貯蔵タンクから排出し、10mol%のSbF5(バッチ法での予備フッ素化ステップに従って調製)を含むHF(TRI/HFモル比=1:9)と共にSiCで作製されたChemtrix Microreactor(27ml)にフィードし、110℃に加熱し、過程制御システムによりフィードを制御し、滞留時間を200秒に確保した。マイクロリアクターの後、圧力弁により圧力を20barに保持したサイクロンセパレータを用いていくつかのHClを除去し、次いで混合物を沈降器に入れ、133aを含む有機相と触媒及びいくつかのHClを含むHF相とを分離した。有機相を圧力蒸留し、精製(HFを含まない)133aを得た。133aを蒸留した後、貯蔵タンク(又はパファータンク)に保存した。
アミノ化ステップ(NH3:Clの除去剤)
133aを液体NH3と共に第2マイクロリアクターにフィードした。この反応器は、ステンレス鋼又はSiCで作製された(体積27ml)。この反応器を190℃に加熱した後、3:1のモル比で133aとNH3をフィードし、CF3−CH2NH2及び生成物に溶解したNH4Clを得た。最終に、大気圧、40℃の転移温度下で蒸留し、収率は89%であった。
DMAPを触媒/除去剤とするアミノ化ステップ
133aをNH3及び10mol%の市販DMAP(ジメチルアミノピリジン)と共にフィードする場合、温度を少なくとも110℃に降温してもよい。この温度下で、トリフルオロエチルアミンの収率は95%であった。最後に、大気圧、39℃の転移温度下で蒸留し、収率は94%であった。
Claims (10)
- 以下のステップ(a)からステップ(f)を含むTFEA(トリフルオロエチルアミン)の製造方法であって、
ステップ(a)において、HCFC−133a(1,1,1−トリフルオロ−2−クロロエタン)を原料又は中間材料として提供し、
ステップ(b)において、NH3(アンモニア)、触媒及び/又は塩基を提供し、
ステップ(c)において、ステップ(a)の前記HCFC−133aと、ステップ(b)の前記HF及び前記触媒とを混合し、
ステップ(d)において、ステップ(c)で得られた混合物を少なくとも1つの上部の横寸法が約4mm以下の連続流通反応器、好ましくは少なくとも1つのマイクロリアクターにフィードし、前記触媒の存在下でそこでHCFC−133aとNH3の反応を行い、TFEAを含む反応混合物を得、
好ましくは以下の1つ又は複数の条件下で少なくとも1つのマイクロリアクターにフィードし、
流速:約10ml/h−約400l/h
温度:約30℃−約150℃
圧力:約5bar−約50bar
滞留時間:約1秒、好ましくは約1分間−約60分間
ステップ(e)において、前記連続流通反応器、好ましくはマイクロリアクターからステップ(d)で得られた反応混合物を取り出し、TFEAを含む生成物、好ましくはTFEA生成物を得、
ステップ(f)において、ステップ(e)で得られた前記TFEA生成物を精製及び/又は分離し、精製及び/又は分離されたTFEAを得る、方法。 - 以下のステップ(a)からステップ(f)を含むHCFC−133a(1,1,1−トリフルオロ−2−クロロエタン)の製造方法であって、
ステップ(a)において、TRI(トリクロロエチレン)を原料として提供し、
ステップ(b)において、HF(フッ化水素)及び触媒、好ましくはハロゲン化促進触媒、より好ましくはフッ素化促進触媒を提供し、
ステップ(c)において、ステップ(a)の前記TRIと、ステップ(b)の前記HF及び前記触媒とを混合し、
ステップ(d)において、ステップ(c)で得られた混合物を少なくとも1つの上部の横寸法が約5mm以下、又は約4mm以下の連続流通反応器、好ましくは少なくとも1つのマイクロリアクターにフィードし、触媒の存在下でそこでTRIとHFの反応を行い、HCFC−133aを含む反応混合物を得、
好ましくは、以下の1つ又は複数の条件下で少なくとも1つのマイクロリアクターにフィードし、
流速:約10ml/h−約400l/h
温度:約30℃−約150℃
圧力:約5bar−約50bar
滞留時間:約1秒、好ましくは約1分間−約60分間
ステップ(e)において、前記連続流通反応器、好ましくはマイクロリアクターからステップ(d)で得られた反応混合物を取り出し、HCFC−133aを含む生成物、好ましくはHCFC−133a生成物を得、
ステップ(f)において、ステップ(e)で得られたHCFC−133a生成物を精製及び/又は分離し、精製及び/又は分離されたHCFC−133aを得る、方法。 - 請求項1に記載のTFEA(トリフルオロエチルアミン)の製造方法において、前記ステップ(a)において、原料又は中間材料として提供される前記HCFC−133a(1,1,1−トリフルオロ−2−クロロエタン)は、請求項2に記載のHCFC−133a(1,1,1−トリフルオロ−2−クロロエタン)の製造方法により得られる、請求項1に記載の方法。
- 請求項1に記載のHCFC−133a(1,1,1−トリフルオロ−2−クロロエタン)の製造方法又は請求項2に記載のTFEA(トリフルオロエチルアミン)の製造方法において、前記ステップ(d)における少なくとも1つの前記連続流通反応器、好ましくは少なくとも1つの前記マイクロリアクターは、独立してSiC−連続流通反応器、好ましくはSiC−マイクロリアクターである、請求項1又は2に記載の方法。
- 請求項4に記載のHCFC−133a(1,1,1−トリフルオロ−2−クロロエタン)の製造方法において、前記ステップ(d)における少なくとも1つの前記マイクロリアクターは、独立してSiC−マイクロリアクターであり、好ましくは前記ステップ(d)における少なくとも1つの前記マイクロリアクターは、請求項1に記載のステップ(d)におけるSiC−マイクロリアクターである、請求項4に記載の方法。
- 前記フッ素化反応において、前記触媒は、Sb、As、Bi、Al、Zn、Fe、Mg、Cr、Ru、Sn、Ti、Co、Ni、好ましくはSbに基づくハロゲン化触媒、好ましくはフッ素化触媒であり、より好ましくは前記フッ素化触媒は、Sbフッ素化触媒からなる群より選択されるフッ素化触媒であり、これにより、活性物質H2F+SbF6 −が提供される、請求項1から5のいずれか1項に記載の方法。
- 前記フッ素化反応に記載のハロゲン化触媒は、五塩化アンチモン及び/又は五フッ化アンチモンであり、好ましくは前記触媒は、オートクレーブ中でSbCl5とHFとの反応により調製された五フッ化アンチモン(SbF5)、より好ましくはHF中のSbF5からなる五フッ化アンチモン(SbF5)であり、前記HF中のSbF5は、請求項1から3のいずれかに記載の方法における反応ステップ(d)の前に活性物質H2F+SbF6 −を形成する、請求項6に記載の方法。
- 前記ステップ(f)において請求項2に記載のステップ(e)で得られた前記HCFC−133a生成物を精製及び/又は分離し、精製及び/又は分離されたHCFC−133aを得ることを含み、並びに/或いは、前記ステップ(f)において、請求項1に記載のステップ(e)で得られた前記TFEA生成物を精製及び/又は分離し、精製及び/又は分離されたTFEAを得ることを含み、
好ましくは、請求項3に記載の方法において、原料又は中間材料として提供される前記HCFC−133a(1,1,1−トリフルオロ−2−クロロエタン)は、請求項2に記載のHCFC−133a(1,1,1−トリフルオロ−2−クロロエタン)の製造方法により得られ、前記ステップ(f)において、請求項2に記載のステップ(e)で得られた前記HCFC−133a生成物を精製及び/又は分離し、精製及び/又は分離されたHCFC−133aを、請求項1に記載のTFEA(トリフルオロエチルアミン)の製造原料又は中間材料として得る、請求項1から7のいずれか1項に記載の方法。 - 請求項1又は2に記載のステップ(f)において、HCFC−133a及び/又は前記TFEAの前記精製及び/又は分離は、相分離法を含むか、又は相分離法から構成され、好ましくは、少なくとも請求項2のステップ(f)に記載のHCFC−133aの精製及び/又は分離、或いは請求項2のステップ(f)のみに記載のHCFC−133aの前記精製及び/又は分離は、相分離法を含むか、又は相分離法で構成される、請求項8に記載の方法。
- 少なくとも請求項2に記載のHCFC−133aを精製及び/又は分離するステップ(f)には蒸留を含まず、精製及び/又は分離されたHCFC−133aを得、好ましくは、前記精製及び/又は分離されたHCFC−133aが請求項1に記載のTFEA(トリフルオロエチルアミン)の製造方法に用いられる場合、少なくとも請求項2に記載のHCFC−133aを精製及び/又は分離するステップ(f)には蒸留を含まず、精製及び/又は分離されたHCFC−133aを得、
前記ステップ(a)において、原料又は中間材料として提供される前記HCFC−133a(1,1,1−トリフルオロ−2−クロロエタン)は、請求項2に記載のHCFC−133a(1,1,1−トリフルオロ−2−クロロエタン)の製造方法により得られる、請求項1から9のいずれか1項に記載の方法。
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