JP2739763B2 - パーフルオロ化合物の製造法 - Google Patents
パーフルオロ化合物の製造法Info
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- JP2739763B2 JP2739763B2 JP1307244A JP30724489A JP2739763B2 JP 2739763 B2 JP2739763 B2 JP 2739763B2 JP 1307244 A JP1307244 A JP 1307244A JP 30724489 A JP30724489 A JP 30724489A JP 2739763 B2 JP2739763 B2 JP 2739763B2
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- fluorine
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- perfluoro compound
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C17/00—Preparation of halogenated hydrocarbons
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C17/00—Preparation of halogenated hydrocarbons
- C07C17/013—Preparation of halogenated hydrocarbons by addition of halogens
- C07C17/06—Preparation of halogenated hydrocarbons by addition of halogens combined with replacement of hydrogen atoms by halogens
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はパーフルオロ化合物の製造法に関する。
パーフルオロ化合物は常温で気体の化合物の場合は半
導体工業におけるエッチングガス、クリーニングガス、
気相絶縁体、リークテスト剤等、幅広い用途を有し、ま
た常温で液体の化合物の場合は、半導体工業における各
種テスト用液体、冷却用液体等の用途を有し、いずれも
工業的に重要な化合物である。
導体工業におけるエッチングガス、クリーニングガス、
気相絶縁体、リークテスト剤等、幅広い用途を有し、ま
た常温で液体の化合物の場合は、半導体工業における各
種テスト用液体、冷却用液体等の用途を有し、いずれも
工業的に重要な化合物である。
従来の技術とその問題点 パーフルオロ化合物の製造を六フッ化エタンの製造を
例にして以下に説明する。
例にして以下に説明する。
六フッ化エタンの製造方法としては、（１）フッ素ガ
スを用いてエタンと反応させる直接フッ素化法、（２）
エタン及び／又はエチレンを原料とする電解フッ素化
法、（３）四フッ化エチレン等を熱分解する熱分解法、
（４）エタン及び／又はエチレンを金属フッ化物を用い
てフッ素化する方法等がある。しかしながら、上記
（１）の方法は極めて反応性に富むフッ素ガスを用いる
ため、爆発及び腐食等の危険があり、特殊な構造の反応
装置を用いなければならず、さらに発熱によるＣ−Ｃ結
合の切断、重合などの副反応を抑制するために多量の不
活性ガスの共存使用を必要とする。（２）の方法は副反
応が多く、生成物の分離，精製に問題があり，（３）の
方法は反応に高温を要し、しかも収率が低い。
スを用いてエタンと反応させる直接フッ素化法、（２）
エタン及び／又はエチレンを原料とする電解フッ素化
法、（３）四フッ化エチレン等を熱分解する熱分解法、
（４）エタン及び／又はエチレンを金属フッ化物を用い
てフッ素化する方法等がある。しかしながら、上記
（１）の方法は極めて反応性に富むフッ素ガスを用いる
ため、爆発及び腐食等の危険があり、特殊な構造の反応
装置を用いなければならず、さらに発熱によるＣ−Ｃ結
合の切断、重合などの副反応を抑制するために多量の不
活性ガスの共存使用を必要とする。（２）の方法は副反
応が多く、生成物の分離，精製に問題があり，（３）の
方法は反応に高温を要し、しかも収率が低い。
また（４）の方法は反応式で示すと、エタンを原料と
する場合は、 C2H6＋12CoF3→C2F6＋6HF＋12CoF2であり、副生するC
oF2はフッ素ガスでフッ素化しCoF3に転化させ再使用す
る。即ち、 12CoF2＋６F2→12CoF3 また、エチレンを原料とする場合は、 C2H4＋10CoF3→C2F6＋4HF＋10CoF2 10CoF2＋５F2→10CoF3 である。以上の反応式より明らかな通り、エタンを原料
とする場合はエタン１モルにつき６モルのフッ素が、エ
チレンを原料とする場合はエチレン１モルにつき５モル
のフッ素が必要である。反応熱はフッ素のモル数に比例
し、フッ素量が多い程反応熱が大きくなる。そのため炭
素−炭素結合の切断や爆発が起りやすく、収率の低下を
もたらし、そして工業的操業上の問題となる。また、フ
ッ素は通常酸性フッ化カリ（KF・2HF）の溶融塩電解に
より製造されており、電力及び蒸気コスト等がかさむた
め高価である。従って、フッ素の使用量はできる限り少
ないことが望ましい。
する場合は、 C2H6＋12CoF3→C2F6＋6HF＋12CoF2であり、副生するC
oF2はフッ素ガスでフッ素化しCoF3に転化させ再使用す
る。即ち、 12CoF2＋６F2→12CoF3 また、エチレンを原料とする場合は、 C2H4＋10CoF3→C2F6＋4HF＋10CoF2 10CoF2＋５F2→10CoF3 である。以上の反応式より明らかな通り、エタンを原料
とする場合はエタン１モルにつき６モルのフッ素が、エ
チレンを原料とする場合はエチレン１モルにつき５モル
のフッ素が必要である。反応熱はフッ素のモル数に比例
し、フッ素量が多い程反応熱が大きくなる。そのため炭
素−炭素結合の切断や爆発が起りやすく、収率の低下を
もたらし、そして工業的操業上の問題となる。また、フ
ッ素は通常酸性フッ化カリ（KF・2HF）の溶融塩電解に
より製造されており、電力及び蒸気コスト等がかさむた
め高価である。従って、フッ素の使用量はできる限り少
ないことが望ましい。
発明の目的 本発明の目的は、フッ素の消費量を少なく、安全に効
率良くパーフルオロ化合物を製造することにある。
率良くパーフルオロ化合物を製造することにある。
発明の内容 本発明は分子内に三重結合を有する化合物を三フッ化
コバルト（CoF3）、二フッ化銀（AgF2）、三フッ化マン
ガン（MnF3）、及びフッ化カリウムと三フッ化コバルト
の複合塩（KCoF4）の内の１種又は２種以上の混合物に
よりフッ素化することを特徴とするパーフルオロ化合物
の製造法である。
コバルト（CoF3）、二フッ化銀（AgF2）、三フッ化マン
ガン（MnF3）、及びフッ化カリウムと三フッ化コバルト
の複合塩（KCoF4）の内の１種又は２種以上の混合物に
よりフッ素化することを特徴とするパーフルオロ化合物
の製造法である。
分子内に三重結合を有する化合物としてはアセチレ
ン、メチルアセチレン、２−ブチン、メチルエチルアセ
チレン、４−メチル−２−ペンチンの様な炭化水素の
他、水素の１部又は全部がフッ素で置換された化合物、
例えばCH≡CF、CF3C≡CH、CF3C≡CCF3、CF3C≡CCH3、C2
F5C≡CH、 (CH3)3CC≡CF、H(CF2)5C≡C(CF2)5Hの様な化合物を指
す。本発明においては特にアセチレン又はその分子内水
素がフッ素で置換されている化合物を原料とした場合に
好ましい結果が得られる。
ン、メチルアセチレン、２−ブチン、メチルエチルアセ
チレン、４−メチル−２−ペンチンの様な炭化水素の
他、水素の１部又は全部がフッ素で置換された化合物、
例えばCH≡CF、CF3C≡CH、CF3C≡CCF3、CF3C≡CCH3、C2
F5C≡CH、 (CH3)3CC≡CF、H(CF2)5C≡C(CF2)5Hの様な化合物を指
す。本発明においては特にアセチレン又はその分子内水
素がフッ素で置換されている化合物を原料とした場合に
好ましい結果が得られる。
本発明により、六フッ化エタンを製造する場合を反応
式で示せず以下の通りである。
式で示せず以下の通りである。
C2H2＋８CoF3→C2F6＋2HF＋８CoF2 ８CoF2＋4F2→８CoF3 すなわち、アセチレン１モルに対して４モルのフッ素
ガスを使用するだけで済み、反応熱の制御が容易で、工
業的利用価値が大きい。従来この方法が実施或いは示唆
されていない理由は、おそらくアセチレンの危険性及び
三重結合が切れやすいとの認識が強かったためと思われ
るが、本発明の方法によれば、安全に収率良く目的生成
物がパーフルオロ化合物を得ることができる。
ガスを使用するだけで済み、反応熱の制御が容易で、工
業的利用価値が大きい。従来この方法が実施或いは示唆
されていない理由は、おそらくアセチレンの危険性及び
三重結合が切れやすいとの認識が強かったためと思われ
るが、本発明の方法によれば、安全に収率良く目的生成
物がパーフルオロ化合物を得ることができる。
本発明における好ましい反応温度は150〜400℃である
が、特に好ましくは250〜350℃である。
が、特に好ましくは250〜350℃である。
実施例 以下に実施例を示し、本発明の内容をより具体的に説
明する。
明する。
実施例１ ニッケル製反応器にCoF355kgを仕込み、窒素気流中30
0℃に昇温し、次いでアセチレンガスを800ml/分の流速
で送入した。反応生成ガスは10％水酸化カリウム水溶液
を循環したアルカリ洗浄塔に通し、フッ化水素を除去
し、次いでガスクロマトグラフィーにより組成分析を行
った。
0℃に昇温し、次いでアセチレンガスを800ml/分の流速
で送入した。反応生成ガスは10％水酸化カリウム水溶液
を循環したアルカリ洗浄塔に通し、フッ化水素を除去
し、次いでガスクロマトグラフィーにより組成分析を行
った。
２時間反応を続け、20分間隔で分析を行ったところ、
平均ガス組成は次の通りであった。
平均ガス組成は次の通りであった。
CF4 1.8％（面積パーセント、以下同じ） C2F6 98.1％ その他 0.1％ CF4はＣ−Ｃ結合の切断により生成したものと考えら
れるが、Ｃ−Ｃ結合の切断は0.9％と推定される。
れるが、Ｃ−Ｃ結合の切断は0.9％と推定される。
次に、反応器に窒素を通じ200℃迄冷却した後、フッ
素ガスを5l/分の流速で送入し、CoF2をCoF3に転化さ
せ、転化終了後、300℃に昇温しながら反応器内のフッ
素ガスを窒素で置換し、再びアセチレンガスを800ml/分
の流速で送入した。反応ガスを前記と同様に分析し、ほ
ぼ同一の値を得た。
素ガスを5l/分の流速で送入し、CoF2をCoF3に転化さ
せ、転化終了後、300℃に昇温しながら反応器内のフッ
素ガスを窒素で置換し、再びアセチレンガスを800ml/分
の流速で送入した。反応ガスを前記と同様に分析し、ほ
ぼ同一の値を得た。
実施例２ 実施例１で用いた反応器を220℃に温度設定し、アセ
チレンガスを300ml/分の流速で送入した。実施例１と同
様にして分析した結果、平均ガス組成は次の通りであっ
た。
チレンガスを300ml/分の流速で送入した。実施例１と同
様にして分析した結果、平均ガス組成は次の通りであっ
た。
CF4 0.2％ C2F6 97.4％ CHF2CF3及びCHF2CHF2 1.3％ その他 1.1％ 実施例３ 実施例−１で用いた反応器にMnF3を50kg仕込み、実施
例１と同様の条件で反応を行ったところ、平均ガス組成
は次の通りであった。
例１と同様の条件で反応を行ったところ、平均ガス組成
は次の通りであった。
CF4 1.9％ C2F6 97.0％ その他 1.1％ 実施例４ ニッケル製反応器（直径5.3cm長さ100cm）にAgF2を1k
g仕込み、250℃でアセチレンガスを50ml/分の流速で送
入し、フッ素化を行った。実施例１と同様の方法で分析
したところ平均ガス組成は次の通りであった。
g仕込み、250℃でアセチレンガスを50ml/分の流速で送
入し、フッ素化を行った。実施例１と同様の方法で分析
したところ平均ガス組成は次の通りであった。
CF4 0.2％ C2F6 96.3％ その他 3.5％ 実施例５ 実施例４で使用した反応器にAgF2に代えてKCoF4を1kg
仕込み、以下実施例４と同様の方法により反応及び分析
を行ったところ、平均ガス組成は以下の通りであった。
仕込み、以下実施例４と同様の方法により反応及び分析
を行ったところ、平均ガス組成は以下の通りであった。
CF4 0.2％ C2F6 95.9％ その他 3.9％ 比較例 実施例１で使用した反応器を300℃に温度設定し、次
いでエタンガス（CH3CH3）を800ml/分の流速で送入し
た。反応発熱量が大きく反応開始20分後460℃に上昇し
た。反応ガスを分析したところ次の通りであった。
いでエタンガス（CH3CH3）を800ml/分の流速で送入し
た。反応発熱量が大きく反応開始20分後460℃に上昇し
た。反応ガスを分析したところ次の通りであった。
CF4 31.2％ C2F6 53.6％ その他 15.2％ 次にエチレンガス（CH2＝CH2）を同様の条件でフッ素
化したところ、反応開始30分後、温度は425℃に上昇し
た。反応ガスは次の通りであった。
化したところ、反応開始30分後、温度は425℃に上昇し
た。反応ガスは次の通りであった。
CF4 17.9％ C2F6 64.6％ その他 17.5％ これらの場合、CF4の生成量が多く、Ｃ−Ｃ結合の切断
がアセチレンの場合に比べて大きいことがわかる。
がアセチレンの場合に比べて大きいことがわかる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 雅道 群馬県渋川市金井425番地 関東電化工 業株式会社研究開発センター内 (72)発明者 佐藤 四郎 群馬県渋川市金井425番地 関東電化工 業株式会社研究開発センター内
Claims (1)
- 【請求項１】分子内に三重結合を有する化合物を、三フ
ッ化コバルト（CoF3）、二フッ化銀（AgF2）、三フッ化
マンガン（MnF3）、及びフッ化カリウムと三フッ化コバ
ルトの複合塩（KCoF4）の内の１種又は２種以上の混合
物によりフッ素化することを特徴とするパーフルオロ化
合物の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1307244A JP2739763B2 (ja) | 1989-11-27 | 1989-11-27 | パーフルオロ化合物の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1307244A JP2739763B2 (ja) | 1989-11-27 | 1989-11-27 | パーフルオロ化合物の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03167141A JPH03167141A (ja) | 1991-07-19 |
| JP2739763B2 true JP2739763B2 (ja) | 1998-04-15 |
Family
ID=17966773
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1307244A Expired - Lifetime JP2739763B2 (ja) | 1989-11-27 | 1989-11-27 | パーフルオロ化合物の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2739763B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4822255B2 (ja) * | 2005-10-17 | 2011-11-24 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | １，１，２，２，３−ペンタフルオロシクロブタンの製造方法 |
| CN114573417B (zh) * | 2021-12-23 | 2023-12-12 | 西安近代化学研究所 | 一种四氟甲烷及四氟甲烷混合气体的制备方法 |
-
1989
- 1989-11-27 JP JP1307244A patent/JP2739763B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03167141A (ja) | 1991-07-19 |
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