JP2715514B2 - ジフルオロメチレン基を有するプロパンの製法 - Google Patents

ジフルオロメチレン基を有するプロパンの製法

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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明はジフルオロメチレン基を有するプロパンの製
法に関するものである。
ジフルオロメチレン基を有するプロパンは従来から用
いられてきたフロン類と同様に発泡剤、冷媒、洗浄剤等
の用途が期待される。
[従来の技術及び発明が解決しようとする課題] 従来知られているジフルオロメチレン基を有するプロ
パンの合成ルートとしては、例えば、テトラフルオロエ
チレンとメタノールとから2,2,3,3−テトラフルオロプ
ロパノールとし、次にこれと塩化スルフリルとを反応さ
せクロロスルホン酸エステルとした後、これをアルカリ
金属塩化物と反応させることにより1−クロロ−2,2,3,
3−テトラフルオロプロパンを合成する方法にあるよう
に多段の工程を必要とするため、収率の向上が困難であ
り工業的生産に適さないという欠点を有している。
[課題を解決するための手段] 下記一般式(1)で表されるジハロゲノメチレン基を
有するプロパン(以下、化合物Aという)をAl,Mg,Ba,S
rおよびMnからなる群から選ばれる少なくとも1種の元
素およびCrを含むハロゲン化物または酸化物からなるフ
ッ素化触媒の存在下に気相でフッ化水素によりフッ素化
することを特徴とする下記一般式(2)で表されるジフ
ルオロメチレン基を有するプロパン(以下、化合物Bと
いう)の製法である。
C3H3Cl3-mF2+m ・・・(1) C3H3Cl3-nF2+n ・・・(2) (式中、m、nは0≦m≦2、1≦n≦3、m<nを満
足する整数) 本反応においてはAl,Cr,Mg,Ca,Ba,Sr、Fe,Ni,Coおよ
びMnからなる群から選ばれる少なくとも1個の元素を含
むハロゲン化物または酸化物からなるフッ素化触媒が使
用可能である。
本発明の触媒を調製するには、上記10種の元素から選
ばれる少なくとも1個の元素を含むハロゲン化物または
酸化物を均質に分散できる方法であればいずれの方法で
も採用可能である。例えば、共沈法、混練法が挙げられ
る。特に好ましくは、上記の金属元素の塩の水溶液から
水和物を共沈させる方法、あるいは水酸化物のケーキ
を、ボールミル、ホモジナイザーなどで混練、摩砕する
方法である。水酸化物は、硝酸塩、硫酸塩などの無機塩
類の水溶液からアンモニア水、尿素などを用いて沈澱さ
せたもの、有機塩類の加水分解により調製したものなど
いずれも採用できる。
水和物の状態にある触媒は、120〜150℃で乾燥した後
通常300〜600℃、好ましくは350〜450℃で焼成するのが
好ましい。
本発明においては触媒の活性化を施すのが望ましく、
通常、100〜450℃で、好ましくは200〜350℃でフッ素化
処理を施すことにより目的を達成できる。また、フッ素
化反応系内で活性化しても良いし、フッ素化炭化水素と
の加熱処理によっても行ない得る。
原料に用いる化合物Aとしては、1,1,3−トリクロロ
−2,2−ジフルオロプロパン(R−242ca)、1,1,1−ト
リクロロ−2,2−ジフルオロプロパン(R−242cb)、1,
3−ジクロロ−1,2,2−トリフルオロプロパン(R−243c
a)、1,1−ジクロロ−2,2,3−トリフルオロプロパン
(R−243cb)、1,1−ジクロロ−1,2,2−トリフルオロ
プロパン(R−243cc)、1−クロロ−2,2,3,3−テトラ
フルオロプロパン(R−244ca)、1−クロロ−1,2,2,3
−テトラフルオロプロパン(R−244cb)、1−クロロ
−1,1,2,2−テトラフルオロプロパン(R−244cc)等の
ジフルオロメチレン基を有するものがあげられるが、こ
れらはいずれも公知の化合物である。
フッ素化反応は気相中常圧もしくは加圧下で、150℃
〜550℃、特に好ましくは、250℃〜450℃の温度範囲で
行なうことが適当である。
フッ化水素と化合物Aの割合は大幅に変動させ得る。
しかしながら、通常、化学量論量のフッ化水素を使用し
て塩素原子を置換する。出発物質の全モル数に対して、
化学量論量よりかなり多い量、例えば4倍モルまたはそ
れ以上のフッ化水素を使用し得る。
接触時間は、通常0.1〜300秒、特に好ましくは5〜30
秒である。
触媒活性維持のため、酸素または塩素を化合物Aに対
して0.1〜10%共存させることが好ましい。
反応により生成する化合物Bとしては、1,3−ジクロ
ロ−1,2,2−トリフルオロプロパン(R−243ca)、1,1
−ジクロロ−2,2,3−トリフルオロプロパン(R−243c
b)、1,1−ジクロロ−1,2,2−トリフルオロプロパン
(R−243cc)、1−クロロ−2,2,3,3−テトラフルオロ
プロパン(R−244ca)、1−クロロ−1,2,2,3−テトラ
フルオロプロパン(R−244cb)、1−クロロ−1,1,2,2
−テトラフルオロプロパン(R−244cc)、1,1,2,2,3−
ペンタフルオロプロパン(R−245ca)、1,1,1,2,2−ペ
ンタフルオロプロパン(R−245cb)があげられ、これ
らは通常の蒸留等の操作により分離することができる。
[実施例] 以下、本発明の実施例を示す。
調製例1 1200gのCr(NO3・9H2Oと100gのMg(NO3・6H2
Oを2.5リットルの水に溶解し、これと28%の水酸化アン
モニウムの水溶液2000gを撹拌しながら、加熱した4リ
ットルの水に添加して水酸化物の沈殿を得た。これを
過し、純水による洗浄、および乾燥を行なった後、450
℃で5時間焼成して酸化物の粉末を得た。これを打錠成
型機を用いて直径5mm、高さ5mmの円筒状に成型した。こ
うして得た触媒を反応前にフッ化水素/窒素の混合ガス
気流中、250〜400℃でフッ素化して活性化した。
調製例2 1100gの特級試薬Al(NO3・9H2O、125gのCr(N
O3・9H2Oと40gのMg(NO3・6H2Oを2.5リットル
の水に溶解し、これと28%の水酸化アンモニウムの水溶
液2000gを撹拌しながら、加熱した4リットルの水に添
加して水酸化物の沈殿を得た。これを別し、純水によ
る洗浄、および乾燥を行なった後、450℃で5時間焼成
して酸化物の粉末を得た。これを打錠成型機を用いて直
径5mm、高さ5mmの円筒状に成型した。こうして得た触媒
を反応前にフッ化水素/窒素の混合ガス気流中、250〜4
00℃でフッ素化して活性化した。
調製例3〜6 Mg(NO3・6H2Oのかわりに、それぞれBa(NO3
の40g、Sr(NO3の50g、Ca(NO3・4H2Oの40g、M
n(NO3・4H2Oの60gを用いる以外は、調製例2と同
様にして触媒を調製した。
調製例7 Al(NO3・9H2O、Cr(NO3・9H2OとMg(NO3
・6H2Oのかわりに、Fe(NO3・9H2Oの300g、Al(N
O3・9H2Oの900gを用いる以外は、調製例2と同様に
して触媒を調製した。
調製例8 Al(NO3・9H2O、Cr(NO3・9H2OとMg(NO3
・6H2Oのかわりに、Fe(NO3・9H2Oの600g、Cr(N
O3・9H2Oの150gを用いる以外は、調製例2と同様に
して触媒を調製した。
調製例9 AlCl3の200gを2リットルの水に溶解した。この溶液
に、市販のγ−アルミナ1000gを投入した後乾燥させて
水分を除去した。さらに調製例1と同様の活性化方法に
より活性化した。
調製例10 AlCl3のかわりにCrCl3・6H2Oの200gを用いる以外は、
調製例9と同様にして触媒を調製した。さらに調製例1
と同様の活性化方法により活性化した。
調製例11 AlCl3のかわりにMnCl2・4H2Oの200gを用いる以外は、
調製例9と同様にして触媒を調製した。さらに調製例1
と同様の活性化方法により活性化した。
調製例12 AlCl3のかわりにNiCl2・6H2Oの200gを用いる以外は、
調製例9と同様にして触媒を調製した。さらに調製例1
と同様の活性化方法により活性化した。
調製例13 AlCl3のかわりにCoCl2・6H2Oの200gを用いる以外は、
調製例9と同様にして触媒を調製した。さらに調製例1
と同様の活性化方法により活性化した。
調製例14 γ−アルミナのかわりに市販の触媒担体用の粒状活性
炭1000gを用いる以外は、調製例9と同様にして触媒を
調製した。さらに調製例1と同様の活性化方法により活
性化した。なお、以下の記載において例1〜6および例
15〜21は実施例、例7〜9および例11〜14は参考例、例
10は比較例である。
例 1 内径2.54cm、長さ100cmのインコネル600製U字型反応
管に調製例1で示したように調製したフッ素化触媒200m
lを充填した反応管をフッ素化反応器とした。300℃に保
持した反応器にガス化させた1,1−ジクロロ−2,2,3−ト
リフルオロプロパンを150ml/分で、酸素を6ml/分で、フ
ッ化水素を450ml/分で供給し反応させた。反応物は−78
℃に冷却したトラップに捕集した。捕集物の酸分を除去
した後、ガス組成をガスクロマトグラフィー及び19F−N
MRを用いて分析した結果を第1表に示す。
例 2 触媒に調製例2に記載のものを用いる以外は例1と同
様の方法でフッ素化反応を行ない反応生成物の分析を行
なった。その結果を表1に示す。
例 3 触媒に調製例3に記載のBa(NO3を用いて調製し
たものを用いる以外は例1と同様の方法でフッ素化反応
を行ない反応生成物の分析を行なった。その結果を表1
に示す。
例 4 触媒に調製例4に記載のSr(NO3を用いて調製し
たものを用いる以外は例1と同様の方法でフッ素化反応
を行ない反応生成物の分析を行なった。その結果を表2
に示す。
例 5 触媒に調製例5に記載のCa(NO3・4H2Oを用いて
調製したものを用いる以外は例1と同様の方法でフッ素
化反応を行ない反応生成物の分析を行なった。その結果
を表2に示す。
例 6 触媒に調製例6に記載のMn(NO3・4H2Oを用いて
調製したものを用いる以外は例1と同様の方法でフッ素
化反応を行ない反応生成物の分析を行なった。その結果
を表2に示す。
例 7 触媒に調製例7に記載のものを用いる以外は例1と同
様の方法でフッ素化反応を行ない反応生成物の分析を行
なった。その結果を表3に示す。
例 8 触媒に調製例8に記載のものを用いる以外は例1と同
様の方法でフッ素化反応を行ない反応生成物の分析を行
なった。その結果を表3に示す。
例 9 触媒に調製例9に記載のものを用いる以外は例1と同
様の方法でフッ素化反応を行ない反応生成物の分析を行
なった。その結果を表3に示す。
例 10 触媒に調製例10に記載のものを用いる以外は例1と同
様の方法でフッ素化反応を行ない反応生成物の分析を行
なった。その結果を表4に示す。
例 11 触媒に調製例11に記載のものを用いる以外は例1と同
様の方法でフッ素化反応を行ない反応生成物の分析を行
なった。その結果を表4に示す。
例 12 触媒に調製例12に記載のものを用いる以外は例1と同
様の方法でフッ素化反応を行ない反応生成物の分析を行
なった。その結果を表4に示す。
例 13 触媒に調製例13に記載のものを用いる以外は例1と同
様の方法でフッ素化反応を行ない反応生成物の分析を行
なった。その結果を表5に示す。
例 14 触媒に調製例14に記載のものを用いる以外は例1と同
様の方法でフッ素化反応を行ない反応生成物の分析を行
なった。その結果を表5に示す。
例 15 1,1,3−トリクロロ−2,2−ジフルオロプロパンを用い
た以外は例1と同様の方法でフッ素化反応を行ない反応
生成物の分析を行なった。その結果を表6に示す。
例 16 1,1,1−トリクロロ−2,2−ジフルオロプロパンを用い
た以外は例1と同様の方法でフッ素化反応を行ない反応
生成物の分析を行なった。その結果を表6に示す。
例 17 1,3−ジクロロ−1,2,2−トリフルオロプロパンを用い
た以外は例1と同様の方法でフッ素化反応を行ない反応
生成物の分析を行なった。その結果を表6に示す。
例 18 1,1−ジクロロ−1,2,2−トリフルオロプロパンを用い
た以外は例1と同様の方法でフッ素化反応を行ない反応
生成物の分析を行なった。その結果を表7に示す。
例 19 3−クロロ−1,1,2,2−テトラフルオロプロパンを用
いた以外は例1と同様の方法でフッ素化反応を行ない反
応生成物の分析を行なった。その結果を表7に示す。
例 20 1−クロロ−1,2,2,3−テトラフルオロプロパンを用
いた以外は例1と同様の方法でフッ素化反応を行ない反
応生成物の分析を行なった。その結果を表7に示す。
例 21 1−クロロ−1,1,2,2−テトラフルオロプロパンを用
いた以外は例1と同様の方法でフッ素化反応を行ない反
応生成物の分析を行なった。その結果を表7に示す。
[発明の効果] 本発明は、化合物Aを原料としてフッ素化触媒の存在
下に気相でフッ化水素と反応させることにより選択的に
化合物Bを製造し得るという効果を有する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 B01J 23/63 B01J 23/74 X 23/74 27/10 X 27/10 27/125 X 27/125 27/128 X 27/128 C07B 61/00 300 C07B 61/00 300 B01J 23/56 X (72)発明者 田沼 敏弘 神奈川県横浜市港南区港南2―24―31 (56)参考文献 特公 昭39−10310(JP,B1) 特公 昭42−3004(JP,B1)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】下記一般式(1)で表されるジハロゲノメ
    チレン基を有するプロパンをAl,Mg,Ba,SrおよびMnから
    なる群から選ばれる少なくとも1種の元素およびCrを含
    むハロゲン化物または酸化物からなるフッ素化触媒の存
    在下に気相でフッ化水素によりフッ素化することを特徴
    とする下記一般式(2)で表されるジフルオロメチレン
    基を有するプロパンの製法。 C3H3Cl3-mF2+m ・・・(1) C3H3Cl3-nF2+n ・・・(2) (式中、m、nは0≦m≦2、1≦n≦3、m<nを満
    足する整数)
  2. 【請求項2】一般式(1)で表されるジハロゲノメチレ
    ン基を有するプロパンが1,1,3−トリクロロ−2,2−ジフ
    ルオロプロパン、1,1,1−トリクロロ−2,2−ジフルオロ
    プロパン、1,3−ジクロロ−1,2,2−トリフルオロプロパ
    ン、1,1−ジクロロ−2,2,3−トリフルオロプロパン、1,
    1−ジクロロ−1,2,2−トリフルオロプロパン、1−クロ
    ロ−2,2,3,3−テトラフルオロプロパン、1−クロロ−
    1,2,2,3−テトラフルオロプロパンまたは1−クロロ−
    1,1,2,2−テトラフルオロプロパンである請求項1に記
    載の製法。
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