JP7348535B2 - Alkene production method - Google Patents
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Description
本開示は、アルケンの製造方法に関する。 The present disclosure relates to a method for producing alkenes.
特許文献1には、活性炭上に担持されたパラジウム又は白金から成る触媒の存在下で、クロロトリフルオロエチレンを水素と接触させる事を含む、トリフルオロエチレンを調製するための方法が開示されている。 US Pat. No. 5,001,001 discloses a method for preparing trifluoroethylene, which comprises contacting chlorotrifluoroethylene with hydrogen in the presence of a catalyst consisting of palladium or platinum supported on activated carbon. .
本開示は、水素置換に依り、水素化されたアルケンを製造する事を課題とする。 The present disclosure aims to produce hydrogenated alkenes by hydrogen substitution.
本開示は、以下の構成を包含する。 The present disclosure includes the following configurations.
項1.
一般式(1):
Item 1.
General formula (1):
(式中、R1、R2、及びR3は、同一又は異なって、フッ素、又はパーフルオロアルキル基を示す。)
で表されるアルケンの製造方法であって、
一般式(2):
(In the formula, R 1 , R 2 , and R 3 are the same or different and represent fluorine or a perfluoroalkyl group.)
A method for producing an alkene represented by
General formula (2):
(式中、Xは、ハロゲン原子であり、R1、R2、及びR3は、同一又は異なって、フッ素、又はパーフルオロアルキル基を示す。式中、Xが、塩素原子である時、R1、R2、及びR3の何れか一つ以上は、パーフルオロアルキル基を示す。)
で表されるアルケンを、貴金属又は希少金属を担持した活性炭触媒の存在下で、水素化反応させる工程を含む、製造方法。
(In the formula, X is a halogen atom, and R 1 , R 2 , and R 3 are the same or different and represent fluorine or a perfluoroalkyl group. In the formula, when X is a chlorine atom, Any one or more of R 1 , R 2 , and R 3 represents a perfluoroalkyl group.)
A manufacturing method comprising the step of hydrogenating an alkene represented by the following in the presence of an activated carbon catalyst supporting a noble metal or rare metal.
項2.
前記水素化反応させる工程を、気相で行う、前記項1に記載の製造方法。
Item 2.
2. The manufacturing method according to item 1, wherein the hydrogenation reaction step is performed in a gas phase.
項3.
前記貴金属又は希少金属は、パラジウム(Pd)、白金(Pt)、ロジウム(Rh)、ルテニウム(Ru)、及びマンガン(Mn)からなる群から選択される少なくとも1種の貴金属又は希少金属である、前記項1又は2に記載の製造方法。
Item 3.
The noble metal or rare metal is at least one noble metal or rare metal selected from the group consisting of palladium (Pd), platinum (Pt), rhodium (Rh), ruthenium (Ru), and manganese (Mn). The manufacturing method according to item 1 or 2 above.
項4.
CF3-CF=CH-CF3;
CF3-CFH-CFH-CF3;及び
CF3-CFH-CFH-CF2H;を含有する、組成物。
Item 4.
CF 3 -CF=CH-CF 3 ;
CF 3 -CFH-CFH-CF 3 ; and
A composition containing CF 3 -CFH-CFH-CF 2 H;
項5.
エッチングガス、冷媒、熱移動媒体、デポジットガス、有機合成用ビルディングブロック、又はクリーニングガスとして用いられる、前記項4に記載の組成物。
Item 5.
5. The composition according to item 4, which is used as an etching gas, a refrigerant, a heat transfer medium, a deposit gas, a building block for organic synthesis, or a cleaning gas.
本開示に依れば、水素置換に依り、効率良く、水素化されたアルケンを製造する事が出来る。 According to the present disclosure, hydrogenated alkenes can be efficiently produced by hydrogen substitution.
本明細書において、「含有」は、「含む(comprise)」、「実質的にのみからなる(consist essentially of)」、及び「のみからなる(consist of)」のいずれも包含する概念である。また、本明細書において、数値範囲を「A~B」で示す場合、A以上B以下を意味する。 In this specification, "contain" is a concept that includes all of "comprise," "consist essentially of," and "consist of." Furthermore, in this specification, when a numerical range is expressed as "A to B", it means greater than or equal to A and less than or equal to B.
本発明者等は、鋭意研究を行った結果、原料化合物であるアルケンを水素化反応させる工程を、パラジウム担持活性炭触媒の存在下で行う事に依り、効率良く、水素化反応を進める事が出来、水素化されたアルケンを、高い転化率(収率)及び高い選択率で製造出来る事を見出した。 As a result of extensive research, the inventors of the present invention were able to efficiently proceed with the hydrogenation reaction by carrying out the hydrogenation reaction of alkenes, which are raw material compounds, in the presence of a palladium-supported activated carbon catalyst. It was discovered that hydrogenated alkenes can be produced with high conversion (yield) and high selectivity.
本開示は、かかる知見に基づき、更に研究を重ねた結果完成されたものである。 The present disclosure has been completed as a result of further research based on this knowledge.
本開示は、以下の実施形態を含む。 The present disclosure includes the following embodiments.
本開示の一般式(1): General formula (1) of the present disclosure:
(式中、R1、R2、及びR3は、同一又は異なって、フッ素、又はパーフルオロアルキル基を示す。)
で表されるアルケンの製造方法は、
一般式(2):
(In the formula, R 1 , R 2 , and R 3 are the same or different and represent fluorine or a perfluoroalkyl group.)
The method for producing an alkene represented by
General formula (2):
(式中、Xは、ハロゲン原子であり、R1、R2、及びR3は、同一又は異なって、フッ素、又はパーフルオロアルキル基を示す。式中、Xが、塩素原子である時、R1、R2、及びR3の何れか一つ以上は、パーフルオロアルキル基を示す。)
で表されるアルケンを、貴金属又は希少金属を担持した活性炭触媒の存在下で、水素化反応させる工程を含む。
(In the formula, X is a halogen atom, and R 1 , R 2 , and R 3 are the same or different and represent fluorine or a perfluoroalkyl group. In the formula, when X is a chlorine atom, Any one or more of R 1 , R 2 , and R 3 represents a perfluoroalkyl group.)
The method includes a step of hydrogenating an alkene represented by the following in the presence of an activated carbon catalyst supporting a noble metal or rare metal.
本開示の製造方法は、好ましくは、前記水素化反応させる工程を、気相で行う。 In the manufacturing method of the present disclosure, preferably, the hydrogenation reaction step is performed in a gas phase.
本開示の製造方法は、好ましくは、前記貴金属又は希少金属は、パラジウム(Pd)、白金(Pt)、ロジウム(Rh)、ルテニウム(Ru)、及びマンガン(Mn)からなる群から選択される少なくとも1種の貴金属又は希少金属である。 In the manufacturing method of the present disclosure, preferably, the noble metal or rare metal is at least selected from the group consisting of palladium (Pd), platinum (Pt), rhodium (Rh), ruthenium (Ru), and manganese (Mn). It is a kind of precious metal or rare metal.
本開示の組成物は、
CF3-CF=CH-CF3;
CF3-CFH-CFH-CF3;及び
CF3-CFH-CFH-CF2H;を含有する。
The composition of the present disclosure comprises:
CF 3 -CF=CH-CF 3 ;
CF 3 -CFH-CFH-CF 3 ; and
Contains CF 3 -CFH-CFH-CF 2 H;
本開示の組成物は、好ましくは、エッチングガス、冷媒、熱移動媒体、デポジットガス、有機合成用ビルディングブロック、又はクリーニングガスとして用いられる。 The compositions of the present disclosure are preferably used as etching gases, coolants, heat transfer media, deposit gases, building blocks for organic synthesis, or cleaning gases.
本開示は、上記要件を満たす事に依り、効率良く、水素化反応が進み、水素化されたアルケンを、高い転化率(収率)及び高い選択率で製造出来る。 In the present disclosure, by satisfying the above requirements, the hydrogenation reaction proceeds efficiently and hydrogenated alkenes can be produced with high conversion rate (yield) and high selectivity.
本開示において、「転化率」とは、反応器に供給される原料化合物(ハロゲン原子を含むアルケン)のモル量に対する、反応器出口からの流出ガスに含まれる原料化合物以外の化合物(水素化したアルケン等)の合計モル量の割合(mol%)を意味する。 In the present disclosure, "conversion rate" refers to the molar amount of the raw material compound (alkene containing a halogen atom) supplied to the reactor, as compared to the molar amount of the raw material compound (alkene containing a halogen atom) other than the raw material compound (hydrogenated It means the percentage (mol%) of the total molar amount of alkenes, etc.).
本開示において、「選択率」とは、反応器出口からの流出ガスにおける原料化合物以外の化合物(水素化したアルケン等)の合計モル量に対する、当該流出ガスに含まれる目的化合物(水素化したアルケン)の合計モル量の割合(mol%)を意味する。 In this disclosure, "selectivity" refers to the target compound (hydrogenated alkenes, etc.) contained in the outflow gas relative to the total molar amount of compounds other than the raw material compounds (hydrogenated alkenes, etc.) in the outflow gas from the reactor outlet. ) means the percentage of the total molar amount (mol%).
本開示のアルケンの製造方法は、原料化合物であるハロゲン原子を含むアルケンを、効率良く、水素化反応を進める事が出来、水素化されたアルケンを、高い転化率(収率)及び高い選択率で製造できる事が出来る。 The method for producing an alkene of the present disclosure can efficiently hydrogenate an alkene containing a halogen atom as a raw material compound, and can produce a hydrogenated alkene with a high conversion rate (yield) and high selectivity. There are many things that can be manufactured with.
(1)原料化合物
本開示の原料化合物は、一般式(2):
(1) Raw material compound The raw material compound of the present disclosure has the general formula (2):
(式中、Xは、ハロゲン原子であり、R1、R2、及びR3は、同一又は異なって、フッ素、又はパーフルオロアルキル基を示す。式中、Xが、塩素原子である時、R1、R2、及びR3の何れか一つ以上は、パーフルオロアルキル基を示す。)
で表されるアルケンである。
(In the formula, X is a halogen atom, and R 1 , R 2 , and R 3 are the same or different and represent fluorine or a perfluoroalkyl group. In the formula, when X is a chlorine atom, Any one or more of R 1 , R 2 , and R 3 represents a perfluoroalkyl group.)
It is an alkene represented by
アルケンの式(2)中、Xは、ハロゲン原子であり、R1、R2、及びR3は、同一又は異なって、フッ素、又はパーフルオロアルキル基を示す。 In the alkene formula (2), X is a halogen atom, and R 1 , R 2 and R 3 are the same or different and represent fluorine or a perfluoroalkyl group.
アルケンの式(2)中、Xが、塩素原子である時、R1、R2、及びR3の何れか一つ以上は、パーフルオロアルキル基を示す。 In the alkene formula (2), when X is a chlorine atom, any one or more of R 1 , R 2 and R 3 represents a perfluoroalkyl group.
ハロゲン原子は、好ましくは、フッ素原子、臭素原子、ヨウ素原子、及び塩素原子である。 The halogen atom is preferably a fluorine atom, a bromine atom, an iodine atom, and a chlorine atom.
パーフルオロアルキル基は、全ての水素原子がフッ素原子で置換されたアルキル基である。パーフルオロアルキル基は、好ましくは、炭素数1~20、より好ましくは、炭素数1~12、更に好ましくは、炭素数1~6、特に好ましくは、炭素数1~4、最も好ましくは、炭素数1~3のパーフルオロアルキル基である。 A perfluoroalkyl group is an alkyl group in which all hydrogen atoms are replaced with fluorine atoms. The perfluoroalkyl group preferably has 1 to 20 carbon atoms, more preferably 1 to 12 carbon atoms, even more preferably 1 to 6 carbon atoms, particularly preferably 1 to 4 carbon atoms, and most preferably carbon atoms. It is a perfluoroalkyl group of number 1 to 3.
パーフルオロアルキル基は、好ましくは、直鎖状又は分枝鎖状のパーフルオロアルキル基である。パーフルオロアルキル基は、好ましくは、トリフルオロメチル基(CF3-)、及びペンタフルオロエチル基(C2F5-)である。 The perfluoroalkyl group is preferably a linear or branched perfluoroalkyl group. The perfluoroalkyl group is preferably a trifluoromethyl group (CF 3 -) and a pentafluoroethyl group (C 2 F 5 -).
原料化合物の一般式(2)で表されるアルケンは、貴金属又は希少金属を担持した活性炭触媒の存在下で、効率良く、水素化反応が進み、水素化されたアルケンを、高い転化率、収率及び/又は高い選択率で製造出来る点で、好ましくは、炭素数が2~8であり、より好ましくは2~4であり、更に好ましくは4である。 The alkene represented by the general formula (2) as a raw material compound undergoes a hydrogenation reaction efficiently in the presence of an activated carbon catalyst supporting a noble metal or rare metal, and the hydrogenated alkene can be converted to a high conversion rate and yield. The number of carbon atoms is preferably 2 to 8, more preferably 2 to 4, and still more preferably 4, since it can be produced with high yield and/or high selectivity.
原料化合物の一般式(2)で表されるアルケンは、R1、R2、及びR3は、同一又は異なって、フッ素、又はパーフルオロアルキル基を示す。 In the alkene represented by the general formula (2) of the raw material compound, R 1 , R 2 , and R 3 are the same or different and represent fluorine or a perfluoroalkyl group.
原料化合物の一般式(2)で表されるアルケンは、好ましくは、パーフルオロ-2-ブテン(F3C-CF=CF-CF3)、パーフルオロ-1-ブテン(CF3-CF2-CF=CF2)等である。 The alkene represented by the general formula (2) of the raw material compound is preferably perfluoro-2-butene (F 3 C-CF=CF-CF 3 ), perfluoro-1-butene (CF 3 -CF 2 - CF=CF 2 ) etc.
原料化合物の一般式(2)で表されるアルケンは、単独で用いる事も出来、2種以上を組合せて用いる事も出来る。市販品のアルケンを使用しても良い。 The alkene represented by the general formula (2) as a raw material compound can be used alone or in combination of two or more. Commercially available alkenes may also be used.
(2)水素化反応
本開示の水素化反応させる工程は、触媒として、パラジウム担持活性炭を用いて、一般式(2)で表されるアルケンを水素化反応する。
(2) Hydrogenation reaction In the hydrogenation reaction step of the present disclosure, an alkene represented by general formula (2) is hydrogenated using palladium-supported activated carbon as a catalyst.
水素化反応させる工程は、原料化合物である一般式(2)で表されるアルケンは、水素化されたアルケンを、高い転化率、収率及び/又は高い選択率で製造出来る点で、好ましくは、炭素数が2~8であり、より好ましくは2~4であり、更に好ましくは4である。 The step of hydrogenation is preferably performed because the alkene represented by the general formula (2), which is a raw material compound, can be produced with a high conversion rate, high yield, and/or high selectivity. , carbon number is 2 to 8, more preferably 2 to 4, still more preferably 4.
水素化反応させる工程は、原料化合物の一般式(2)で表されるアルケンは、アルケンを、パラジウム担持活性炭触媒の存在下で、効率良く、水素化反応が進み、水素化されたアルケンを、高い転化率、収率及び/又は高い選択率で製造出来る点で、好ましくは、R1、R2、及びR3は、同一又は異なって、フッ素、又はパーフルオロアルキル基を示す。 In the hydrogenation step, the alkene represented by the general formula (2) as a raw material compound is efficiently hydrogenated in the presence of a palladium-supported activated carbon catalyst, and the hydrogenated alkene is Preferably, R 1 , R 2 , and R 3 are the same or different and represent fluorine or a perfluoroalkyl group, since they can be produced with high conversion, yield, and/or high selectivity.
原料化合物の一般式(2)で表されるアルケンは、好ましくは、パーフルオロ-2-ブテン(CF3-CF=CF-CF3)であり、水素化される目的化合物の一般式(1)で表されるアルケンは、好ましくは、1,1,1,2,4,4,4-ヘプタフルオロ-2-ブテン(CF3-CF=CH-CF3)((Z/E)-1327myz))である。 The alkene represented by the general formula (2) of the raw material compound is preferably perfluoro-2-butene (CF 3 -CF=CF-CF 3 ), and the alkene represented by the general formula (1) of the target compound to be hydrogenated is preferably perfluoro-2-butene (CF 3 -CF=CF-CF 3 ). The alkene represented by is preferably 1,1,1,2,4,4,4-heptafluoro-2-butene (CF 3 -CF=CH-CF 3 ) ((Z/E)-1327myz) ).
貴金属又は希少金属を担持した活性炭触媒
(活性炭に担持された貴金属又は希少金属触媒)
本開示の水素化反応させる工程は、触媒として、貴金属又は希少金属を担持した活性炭触媒を用いて、原料化合物の、一般式(2)で表されるアルケンを、水素化反応を行い、目的化合物の、水素化される一般式(1)で表されるアルケン、好ましくは、1,1,1,2,4,4,4-ヘプタフルオロ-2-ブテンを製造する。
Activated carbon catalyst supporting precious or rare metals
(Precious metal or rare metal catalyst supported on activated carbon)
In the hydrogenation reaction step of the present disclosure, an alkene represented by the general formula (2), which is a raw material compound, is hydrogenated using an activated carbon catalyst supporting a noble metal or a rare metal as a catalyst to form a target compound. to produce an alkene represented by the general formula (1), preferably 1,1,1,2,4,4,4-heptafluoro-2-butene, which is hydrogenated.
水素化反応させる工程は、好ましくは、気相で行う。 The hydrogenation reaction step is preferably carried out in a gas phase.
水素化触媒として、貴金属又は希少金属は、好ましくは、パラジウム(Pd)、白金(Pt)、ロジウム(Rh)、ルテニウム(Ru)、及びマンガン(Mn)からなる群から選択される少なくとも1種の貴金属又は希少金属である。 As a hydrogenation catalyst, the noble metal or rare metal is preferably at least one selected from the group consisting of palladium (Pd), platinum (Pt), rhodium (Rh), ruthenium (Ru), and manganese (Mn). It is a precious or rare metal.
水素化触媒として、より好ましくは、貴金属又は希少金属がパラジウム(Pd)、担体が活性炭である、パラジウム担持活性炭触媒を用いる事に依り、高い金属表面積を得る事が出来、水素化の反応速度が速いという効果が得られる。 As the hydrogenation catalyst, it is more preferable to use a palladium-supported activated carbon catalyst in which the noble metal or rare metal is palladium (Pd) and the carrier is activated carbon, so that a high metal surface area can be obtained and the hydrogenation reaction rate can be increased. You can get the effect of being fast.
活性炭の担体の粒径は、好ましくは、0.1mm~100mm程度である。 The particle size of the activated carbon carrier is preferably about 0.1 mm to 100 mm.
水素化反応させる工程で用いる触媒の全質量に対するパラジウムの担持量は、0.01質量%~20質量%程度が好ましく、0.1質量%~10質量%程度がより好ましい。 The amount of palladium supported relative to the total mass of the catalyst used in the hydrogenation reaction step is preferably about 0.01% by mass to 20% by mass, more preferably about 0.1% by mass to 10% by mass.
触媒の調製方法は、公知の調製方法を広く使用出来る。例えば、活性炭担体上にパラジウム金属が担持された触媒は、活性炭担体を、パラジウム金属を含む溶液に浸漬する事に依り、この溶液を担体に含浸させ、この後、必要に応じて、中和及び焼成等を行う方法に依って得られる。この場合、溶液の濃度、含浸の時間等に依り、担体への貴金属又は希少金属の担持量を調節する。 A wide variety of known preparation methods can be used to prepare the catalyst. For example, a catalyst in which palladium metal is supported on an activated carbon carrier is prepared by immersing the activated carbon carrier in a solution containing palladium metal, impregnating the carrier with this solution, and then neutralizing and It can be obtained by a method such as firing. In this case, the amount of noble metal or rare metal supported on the carrier is adjusted depending on the concentration of the solution, the impregnation time, etc.
水素の使用量(H 2 /アルケンモル比)
本開示の水素化反応させる工程は、水素化されるアルケンを、高い転化率、収率及び/又は高い選択率で製造する事が出来る点から、水素の使用量は、アルケン1モルに対して、好ましくは、0.1モル~10モル(H2/アルケンモル比:0.1~10)であり、より好ましくは、1モル~5モル(H2/アルケンモル比:1~5)であり、更に好ましくは、1モル~3モル(H2/アルケンモル比:1~3)であり、特に好ましくは、1.1モル(H2/アルケンモル比:1.1)である。
Amount of hydrogen used (H 2 /alkene molar ratio)
In the hydrogenation reaction step of the present disclosure, the alkene to be hydrogenated can be produced with high conversion rate, yield, and/or high selectivity, so the amount of hydrogen used is limited to 1 mole of alkene. , preferably 0.1 mol to 10 mol (H 2 /alkene molar ratio: 0.1 to 10), more preferably 1 mol to 5 mol (H 2 /alkene molar ratio: 1 to 5), even more preferably, The amount is 1 mol to 3 mol (H 2 /alkene molar ratio: 1 to 3), particularly preferably 1.1 mol (H 2 /alkene molar ratio: 1.1).
水素化反応の反応温度
本開示の水素化反応させる工程は、パラジウム担持活性炭触媒を使用し、反応温度の下限値は、原料化合物から、より効率的に水素化反応を進行させて、転化率をより向上させ、目的化合物を、より高い選択率で得る事が出来る観点から、好ましくは、100℃以上であり、より好ましくは、150℃以上であり、更に好ましくは、200℃以上である。
Reaction temperature of hydrogenation reaction The hydrogenation reaction step of the present disclosure uses a palladium-supported activated carbon catalyst, and the lower limit of the reaction temperature is set so that the hydrogenation reaction can proceed more efficiently from the raw material compound and the conversion rate can be increased. From the viewpoint of further improving the selectivity of the target compound, the temperature is preferably 100°C or higher, more preferably 150°C or higher, and even more preferably 200°C or higher.
水素化反応させる工程は、水素化反応の上限値は、水素化反応を、より効率的に進行させて、転化率をより向上させ、目的化合物を、より高い選択率で得る事が出来る観点、且つ反応生成物が分解又は重合する事による選択率の低下をより抑制する観点から、好ましくは、800℃以下であり、より好ましくは、600℃以下であり、更に好ましくは、500℃以下であり、特に好ましくは、400℃以下である。 In the hydrogenation reaction step, the upper limit of the hydrogenation reaction is determined from the viewpoint that the hydrogenation reaction can proceed more efficiently, the conversion rate can be further improved, and the target compound can be obtained with a higher selectivity. In addition, from the viewpoint of further suppressing a decrease in selectivity due to decomposition or polymerization of the reaction product, the temperature is preferably 800°C or lower, more preferably 600°C or lower, and still more preferably 500°C or lower. , particularly preferably 400°C or lower.
水素化反応の反応時間
本開示の水素化反応させる工程は、水素化反応させる反応時間は、例えば気相流通式を採用する場合には、原料化合物の触媒に対する接触時間(W/F)[W:金属触媒の重量(g)、F:原料化合物の流量(cc/sec)]は、水素化反応に依る転化率が特に高く、目的化合物を、より高収率及び高選択率に得る事が出来る観点から、好ましくは、1g・sec./cc~120g・sec./ccであり、より好ましくは、3g・sec./cc~100g・sec./ccであり、更に好ましくは、5g・sec./cc~80g・sec./ccである。上記のW/Fは特に気相流通式反応を採用した場合の反応時間を特定したものである。
Reaction time of hydrogenation reaction In the hydrogenation reaction step of the present disclosure, the reaction time of the hydrogenation reaction is, for example, when a gas phase flow system is adopted, the contact time of the raw material compound with the catalyst (W/F) [W : weight of metal catalyst (g), F: flow rate of raw material compound (cc/sec)], the conversion rate due to the hydrogenation reaction is particularly high, and the target compound can be obtained in higher yield and higher selectivity. From the standpoint of performance, it is preferably 1 g·sec./cc to 120 g·sec./cc, more preferably 3 g·sec./cc to 100 g·sec./cc, and even more preferably 5 g·sec. ./cc ~ 80g・sec./cc. The above W/F specifically specifies the reaction time when a gas phase flow reaction is adopted.
バッチ式反応を採用する場合も、接触時間を適宜設定する事が出来る。 Even when a batch reaction is employed, the contact time can be set appropriately.
上記接触時間は、原料化合物(基質)及び触媒が接触する時間を意味する。 The above-mentioned contact time means the time during which the raw material compound (substrate) and the catalyst are in contact with each other.
水素化反応の反応圧力
本開示の水素化反応させる工程は、水素化反応させる反応圧力は、水素化反応を、より効率的に進行させる点から、好ましくは、-0.05MPa~2MPaであり、より好ましくは、-0.01MPa~1MPaであり、更に好ましくは、常圧~0.5MPaである。
Reaction pressure for hydrogenation reaction In the hydrogenation reaction step of the present disclosure, the reaction pressure for hydrogenation reaction is preferably -0.05 MPa to 2 MPa, and more Preferably it is -0.01 MPa to 1 MPa, more preferably normal pressure to 0.5 MPa.
本開示において、圧力について特に表記が無い場合は、圧力はゲージ圧とする。 In this disclosure, if there is no particular description of pressure, pressure is gauge pressure.
水素化反応の反応容器
本開示の水素化反応させる工程は、原料化合物と触媒とを投入して、水素化反応させる反応器は、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。水素化反応させる反応器は、好ましくは、縦型反応器、横型反応器、多管型反応器等である。水素化反応させる反応器の材質は、好ましくは、ガラス、ステンレス、鉄、ニッケル、鉄ニッケル合金等である。
Reaction container for hydrogenation reaction In the hydrogenation reaction step of the present disclosure, the reactor in which the raw material compound and the catalyst are introduced and the hydrogenation reaction is performed can have any shape and structure as long as it can withstand the above temperature and pressure. Not particularly limited. The reactor for the hydrogenation reaction is preferably a vertical reactor, a horizontal reactor, a multi-tubular reactor, or the like. The material of the reactor for the hydrogenation reaction is preferably glass, stainless steel, iron, nickel, iron-nickel alloy, or the like.
気相反応
本開示の水素化反応させる工程は、好ましくは、気相反応に依り、反応器に原料化合物(基質)を連続的に仕込み、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事が出来る。
Gas phase reaction The hydrogenation reaction step of the present disclosure is preferably a flow type or batch method in which a raw material compound (substrate) is continuously charged into a reactor and a target compound is continuously extracted from the reactor by gas phase reaction. It can be implemented using any of the following methods.
目的化合物が反応器に留まって反応が過剰に進行する事を抑制する理由から、好ましくは、流通式で実施する。 The reaction is preferably carried out in a flow system to prevent the target compound from remaining in the reactor and the reaction to proceed excessively.
気相連続流通式
本開示の水素化反応させる工程は、好ましくは、気相で行い、より好ましくは、固定床反応器を用いた気相連続流通式で行う。気相連続流通式で行う場合は、装置、操作等を簡略化できると共に、経済的に有利である。
Gas phase continuous flow system The hydrogenation reaction step of the present disclosure is preferably carried out in a gas phase, more preferably carried out in a gas phase continuous flow system using a fixed bed reactor. When carried out using a gas phase continuous flow system, the equipment, operation, etc. can be simplified and it is economically advantageous.
水素化反応させる工程は、水素化反応を行う際の雰囲気は、触媒の劣化を抑制する点から、好ましくは、不活性ガス雰囲気下、フッ化水素ガス雰囲気下等である。不活性ガスは、好ましくは、窒素、ヘリウム、アルゴン等である。不活性ガスの中でも、コストを抑える観点から、好ましくは、窒素を用いる。不活性ガスの濃度は、好ましくは、反応器に導入される気体成分の0モル%~50モル%とする。 In the hydrogenation reaction step, the atmosphere during the hydrogenation reaction is preferably an inert gas atmosphere, a hydrogen fluoride gas atmosphere, etc. from the viewpoint of suppressing deterioration of the catalyst. The inert gas is preferably nitrogen, helium, argon, etc. Among the inert gases, nitrogen is preferably used from the viewpoint of reducing costs. The concentration of the inert gas is preferably between 0% and 50% by mole of the gaseous components introduced into the reactor.
水素化反応させる工程は、触媒の存在下、気相で行う際に、特に触媒に合わせて反応温度と反応時間(接触時間)とを適宜調整する事で、目的化合物をより高い選択率で得る事が出来る。 When the hydrogenation reaction process is carried out in the gas phase in the presence of a catalyst, the target compound can be obtained with a higher selectivity by adjusting the reaction temperature and reaction time (contact time) appropriately depending on the catalyst. I can do things.
(3)目的化合物
本開示の目的化合物は、一般式(1):
(3) Target compound The target compound of the present disclosure has the general formula (1):
(式中、R1、R2、及びR3は、同一又は異なって、フッ素、又はパーフルオロアルキル基を示す。)
で表されるアルケン(水素化されたアルケン)である。
(In the formula, R 1 , R 2 , and R 3 are the same or different and represent fluorine or a perfluoroalkyl group.)
It is an alkene (hydrogenated alkene) represented by
水素化反応させる工程に依り、原料化合物の、原料化合物は、一般式(2)で表されるは、そのX(ハロゲン原子)が、水素置換されて、水素置換されたアルケンを製造する。 Through the hydrogenation reaction step, X (halogen atom) of the raw material compound represented by general formula (2) is replaced with hydrogen to produce a hydrogen-substituted alkene.
アルケンの式(1)中、R1、R2、及びR3は、同一又は異なって、フッ素、又はパーフルオロアルキル基を示す。 In formula (1) of the alkene, R 1 , R 2 and R 3 are the same or different and represent fluorine or a perfluoroalkyl group.
パーフルオロアルキル基は、全ての水素原子がフッ素原子で置換されたアルキル基である。パーフルオロアルキル基は、好ましくは、炭素数1~20、より好ましくは、炭素数1~12、更に好ましくは、炭素数1~6、特に好ましくは、炭素数1~4、最も好ましくは、炭素数1~3のパーフルオロアルキル基である。 A perfluoroalkyl group is an alkyl group in which all hydrogen atoms are replaced with fluorine atoms. The perfluoroalkyl group preferably has 1 to 20 carbon atoms, more preferably 1 to 12 carbon atoms, even more preferably 1 to 6 carbon atoms, particularly preferably 1 to 4 carbon atoms, and most preferably carbon atoms. It is a perfluoroalkyl group of number 1 to 3.
パーフルオロアルキル基は、好ましくは、直鎖状又は分枝鎖状のパーフルオロアルキル基である。パーフルオロアルキル基は、好ましくは、トリフルオロメチル基(CF3-)、及びペンタフルオロエチル基(C2F5-)である。 The perfluoroalkyl group is preferably a linear or branched perfluoroalkyl group. The perfluoroalkyl group is preferably a trifluoromethyl group (CF 3 -) and a pentafluoroethyl group (C 2 F 5 -).
目的化合物の一般式(1)で表されるアルケンは、原料化合物の一般式(2)で表されるアルケン(ハロゲン原子)を、パラジウム担持活性炭触媒の存在下で、効率良く、水素化反応が進み、水素化されたアルケンを、高い転化率、収率及び/又は高い選択率で製造出来る点で、好ましくは、炭素数2化合物(C2化合物)~炭素数8化合物(C8化合物)であり、より好ましくは、(C2化合物~C4化合物であり、更に好ましくは、C4化合物である。 The alkene represented by the general formula (1) of the target compound can be hydrogenated efficiently by the alkene (halogen atom) represented by the general formula (2) of the raw material compound in the presence of a palladium-supported activated carbon catalyst. It is preferable to use a compound with 2 carbon atoms (C 2 compound) to a compound with 8 carbon atoms (C 8 compound) in that hydrogenated alkenes can be produced with high conversion rate, yield and/or high selectivity. More preferably, it is a (C 2 compound to C 4 compound), and still more preferably a C 4 compound.
目的化合物の一般式(1)で表されるアルケンは、原料化合物の一般式(2)で表されるアルケン(ハロゲン原子)を、アルケンを、パラジウム担持活性炭触媒の存在下で、効率良く、水素化反応が進み、水素化されたアルケンを、高い転化率、収率及び/又は高い選択率で製造出来る点で、好ましくは、R1、R2、及びR3は、同一又は異なって、フッ素、又はパーフルオロアルキル基を示す。 The alkene represented by the general formula (1) of the target compound can be efficiently converted into hydrogen by converting the alkene (halogen atom) represented by the general formula (2) of the raw material compound into hydrogen in the presence of a palladium-supported activated carbon catalyst. Preferably, R 1 , R 2 , and R 3 are the same or different and are fluorine. , or a perfluoroalkyl group.
目的化合物の一般式(1)で表されるアルケンは、好ましくは、1,1,1,2,4,4,4-ヘプタフルオロ-2-ブテンである。 The alkene represented by general formula (1) of the target compound is preferably 1,1,1,2,4,4,4-heptafluoro-2-butene.
原料化合物の一般式(1)で表されるアルケンは、単独で用いる事も出来、2種以上を組合せて用いる事も出来る。市販品のアルケンを使用しても良い。 The alkene represented by the general formula (1) as a raw material compound can be used alone or in combination of two or more. Commercially available alkenes may also be used.
好ましい水素化反応
本開示の水素化反応させる工程は、好ましくは、パラジウム担持活性炭触媒を使用し、原料化合物のアルケンとして、パーフルオロ-2-ブテンを、水素化し、目的化合物のアルケンとして、1,1,1,2,4,4,4-ヘプタフルオロ-2-ブテンを製造する。
Preferred Hydrogenation Reaction The hydrogenation reaction step of the present disclosure preferably uses a palladium-supported activated carbon catalyst to hydrogenate perfluoro-2-butene as an alkene as a raw material compound, and converts 1, Produces 1,1,2,4,4,4-heptafluoro-2-butene.
水素化反応終了後は、必要に応じて常法に従って、精製処理を行い、目的化合物を得ることができる。 After the hydrogenation reaction is completed, the target compound can be obtained by performing a purification treatment according to a conventional method, if necessary.
(4)アルケンを含む組成物
本開示の組成物は、好ましい態様として、
CF3-CF=CH-CF3(1,1,1,2,4,4,4-ヘプタフルオロ-2-ブテン);
CF3-CFH-CFH-CF3;及び
CF3-CFH-CFH-CF2H;を含有する。
(4) Composition containing an alkene In a preferred embodiment, the composition of the present disclosure includes:
CF 3 -CF=CH-CF 3 (1,1,1,2,4,4,4-heptafluoro-2-butene);
CF 3 -CFH-CFH-CF 3 ; and
Contains CF 3 -CFH-CFH-CF 2 H;
組成物は、好ましくは、エッチングガス、冷媒、熱移動媒体、デポジットガス、有機合成用ビルディングブロック、又はクリーニングガスとして用いられる。 The composition is preferably used as an etching gas, refrigerant, heat transfer medium, deposit gas, building block for organic synthesis, or cleaning gas.
本開示の製造方法に依り、一般式(1)で表されるアルケンを得る事が出来る。目的化合物の一般式(1)で表されるアルケンと、原料化合物の一般式(2)で表されるアルケンとを含有する組成物の形で得られる事もある。 By the production method of the present disclosure, an alkene represented by general formula (1) can be obtained. It may also be obtained in the form of a composition containing a target compound, an alkene represented by general formula (1), and a raw material compound, an alkene represented by general formula (2).
組成物が含むCF3-CFH-CFH-CF3は、例えば、原料化合物のパーフルオロ-2-ブテン由来のアルカン化合物である。 CF 3 -CFH-CFH-CF 3 contained in the composition is, for example, an alkane compound derived from the raw material compound perfluoro-2-butene.
組成物が含むCF3-CFH-CFH-CF2Hは、例えば、3H体のアルカン化合物である。 CF 3 -CFH-CFH-CF 2 H contained in the composition is, for example, a 3H alkane compound.
組成物においては、組成物の総量を100mol%として、1,1,1,2,4,4,4-ヘプタフルオロ-2-ブテンの含有量は、好ましくは、80mol%以上99.9mol%以下であり、より好ましくは、90mol%以上99.9mol%以下であり、更に好ましくは、95mol%以上99.9mol%以下であり、特に好ましくは、99mol%以上99.9mol%以下である
組成物は、組成物の総量を100mol%として、CF3-CF=CH-CF3の含有量は、好ましくは、80mol%以上であり、CF3-CFH-CFH-CF3及びCF3-CFH-CFH-CF2Hの含有量は、好ましくは、20mol%以下である。
In the composition, the content of 1,1,1,2,4,4,4-heptafluoro-2-butene is preferably 80 mol% or more and 99.9 mol% or less, with the total amount of the composition being 100 mol%. Yes, more preferably 90 mol% or more and 99.9 mol% or less, still more preferably 95 mol% or more and 99.9 mol% or less, particularly preferably 99 mol% or more and 99.9 mol% or less. When the total amount is 100 mol%, the content of CF 3 -CF=CH-CF 3 is preferably 80 mol % or more, and the content of CF 3 -CFH-CFH-CF 3 and CF 3 -CFH-CFH-CF 2 H is preferably 80 mol% or more. The content is preferably 20 mol% or less.
本開示の製造方法に依れば、1,1,1,2,4,4,4-ヘプタフルオロ-2-ブテン(水素化されたアルケン)を特に高い選択率で得る事が出来、その結果、組成物中の1,1,1,2,4,4,4-ヘプタフルオロ-2-ブテン以外の成分を少なくする事が可能である。その為、本開示の製造方法に依れば、1,1,1,2,4,4,4-ヘプタフルオロ-2-ブテンを得る為の精製を効率良く行う事が出来る。 According to the production method of the present disclosure, 1,1,1,2,4,4,4-heptafluoro-2-butene (hydrogenated alkene) can be obtained with a particularly high selectivity, and as a result, , it is possible to reduce the amount of components other than 1,1,1,2,4,4,4-heptafluoro-2-butene in the composition. Therefore, according to the production method of the present disclosure, purification to obtain 1,1,1,2,4,4,4-heptafluoro-2-butene can be efficiently performed.
組成物は、好ましくは、半導体、液晶等の最先端の微細構造を形成する為のエッチングガス、冷媒、熱移動媒体等として用いられる。アルケンを含む組成物は、好ましくは、デポジットガス、有機合成用ビルディングブロック、クリーニングガス等の各種用途に有効利用できる。 The composition is preferably used as an etching gas, coolant, heat transfer medium, etc. for forming advanced microstructures in semiconductors, liquid crystals, etc. A composition containing an alkene can preferably be effectively used for various purposes such as a deposit gas, a building block for organic synthesis, and a cleaning gas.
デポジットガスとは、エッチング耐性ポリマー層を堆積させるガスである。 A deposit gas is a gas that deposits an etch-resistant polymer layer.
有機合成用ビルディングブロックとは、反応性が高い骨格を有する化合物の前駆体となり得る物質を意味する。1,1,1,2,4,4,4-ヘプタフルオロ-2-ブテンを含む組成物とCF3Si(CH3)3等の含フッ素有機ケイ素化合物とを反応させると、CF3基等のフルオロアルキル基を導入して、洗浄剤や含フッ素医薬中間体と成り得る物質に変換する事が可能である。 A building block for organic synthesis means a substance that can be a precursor of a compound having a highly reactive skeleton. When a composition containing 1,1,1,2,4,4,4-heptafluoro-2-butene is reacted with a fluorine-containing organosilicon compound such as CF 3 Si(CH 3 ) 3 , CF 3 groups, etc. By introducing a fluoroalkyl group, it is possible to convert it into a substance that can be used as a detergent or a fluorine-containing pharmaceutical intermediate.
以上、本開示の実施形態を説明した。 The embodiments of the present disclosure have been described above.
本開示の実施態様は、特許請求の範囲の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能である。 The embodiments of the present disclosure are capable of various changes in form and detail without departing from the spirit and scope of the claims.
以下に実施例を挙げ、本開示を具体的に説明する。 The present disclosure will be specifically explained with reference to Examples below.
本開示は、これら実施例によって何ら限定されるものではない。 The present disclosure is not limited in any way by these examples.
実施例
原料化合物:パーフルオロ-2-ブテン(F3C-CF=CF-CF3)
目的化合物:1,1,1,2,4,4,4-ヘプタフルオロ-2-ブテン(F3C-CF=CH-CF3)
((Z/E)-1327myz))
ガスクロマトグラフィー:島津製作所社製、製品名「GC-2014」
NMR:JEOL社製、製品名「400YH」
Example raw material compound: perfluoro-2-butene (F 3 C-CF=CF-CF 3 )
Target compound: 1,1,1,2,4,4,4-heptafluoro-2-butene (F 3 C-CF=CH-CF 3 )
((Z/E)-1327myz))
Gas chromatography: Manufactured by Shimadzu Corporation, product name “GC-2014”
NMR: Manufactured by JEOL, product name “400YH”
反応管としてSUS配管(外径:1/2インチ)を用い、パラジウム担持活性炭触媒を充填した。窒素雰囲気下、200℃で3時間乾燥した後、400℃に昇温した。400℃に昇温した後、反応させる温度まで下げ、窒素で希釈した水素を流通させ、徐々に水素濃度を上げていき、最後は100%水素で触媒の水素化処理を行った。 A SUS pipe (outer diameter: 1/2 inch) was used as a reaction tube, and it was filled with a palladium-supported activated carbon catalyst. After drying at 200°C for 3 hours in a nitrogen atmosphere, the temperature was raised to 400°C. After raising the temperature to 400°C, the temperature was lowered to the reaction temperature, hydrogen diluted with nitrogen was passed through, the hydrogen concentration was gradually increased, and finally the catalyst was hydrogenated with 100% hydrogen.
気相流通式反応を行い、圧力は常圧とし、パーフルオロ-2-ブテン(原料化合物)とパラジウム担持活性炭触媒(1%Pd/C)との接触時間(W/F0)を、8g・sec/cc(%)、17g・sec/cc(%)、38g・sec/cc(%)、60g・sec/cc(%)、又は78g・sec/cc(%)と成る様に、反応器に原料化合物を流通させた。 A gas phase flow reaction was carried out, the pressure was set to normal pressure, and the contact time (W/F 0 ) between perfluoro-2-butene (raw material compound) and palladium-supported activated carbon catalyst (1%Pd/C) was set to 8 g. sec/cc (%), 17g sec/cc (%), 38g sec/cc (%), 60g sec/cc (%), or 78g sec/cc (%). The raw material compound was distributed to
水素の使用量は、H2/アルケンモル比:1.1とした。 The amount of hydrogen used was H 2 /alkene molar ratio: 1.1.
(H2:1.1モル、アルケンモル:1モル)
反応器を、200℃、300℃、又は400℃で加熱して、フッ素原子の水素化反応を開始した。水素化反応を開始してから、1時間後に、除害塔を通った留出分を集めた。
( H2 : 1.1 mol, alkene mol: 1 mol)
The reactor was heated to 200°C, 300°C, or 400°C to initiate the hydrogenation reaction of fluorine atoms. One hour after starting the hydrogenation reaction, the distillate that had passed through the abatement tower was collected.
その後、ガスクロマトグラフィーを用いてガスクロマトグラフィー/質量分析法(GC/MS)により質量分析を行い、NMRを用いてNMRスペクトルによる構造解析を行った。 Thereafter, mass spectrometry was performed using gas chromatography/mass spectrometry (GC/MS), and structural analysis by NMR spectrum was performed using NMR.
反応終了後、質量分析及び構造解析の結果から、目的化合物として、1,1,1,2,4,4,4-ヘプタフルオロ-2-ブテンが生成した事が確認出来た。 After the reaction was completed, it was confirmed from the results of mass spectrometry and structural analysis that 1,1,1,2,4,4,4-heptafluoro-2-butene was produced as the target compound.
原料化合物のパーフルオロ-2-ブテン(F3C-FC=CF-CF3)由来のアルカン化合物:CF3-CFH-CFH-CF3、3H体のアルカン化合物:CF3-CFH-CFH-CF2Hが生成された。 Alkane compound derived from perfluoro-2-butene (F 3 C-FC=CF-CF 3 ) as a raw material compound: CF 3 -CFH-CFH-CF 3 , 3H alkane compound: CF 3 -CFH-CFH-CF 2H was generated.
各実施例の結果を以下の表1に示す。 The results of each example are shown in Table 1 below.
表1において、接触時間(W/F)は、流通する原料ガスをどの程度の速度で流すか、即ち、触媒及び原料ガスが接触する時間を意味する。 In Table 1, the contact time (W/F) refers to the rate at which the flowing raw material gas flows, that is, the time during which the catalyst and the raw material gas are in contact with each other.
実施例の結果(表1)から、原料化合物のパーフルオロ-2-ブテンを、パラジウム担持活性炭触媒の存在下、水素を添加して、水素化反応を行い、目的化合物として、1,1,1,2,4,4,4-ヘプタフルオロ-2-ブテンを製造する時には、効率良く水素化反応でき、水素化したアルケンを、高い転化率、収率及び/又は高い選択率で製造することが出来た。パラジウム担持活性炭触媒を用いる事が、特に好ましい実施態様である。 From the results of the examples (Table 1), hydrogen was added to perfluoro-2-butene as a raw material compound in the presence of a palladium-supported activated carbon catalyst to perform a hydrogenation reaction, and the target compound was 1,1,1. ,2,4,4,4-heptafluoro-2-butene can be efficiently hydrogenated, and hydrogenated alkenes can be produced with high conversion, yield, and/or high selectivity. done. A particularly preferred embodiment is the use of palladium-supported activated carbon catalysts.
Claims (2)
パーフルオロ-2-ブテン(CF 3 -CF=CF-CF 3 )を、気相で、貴金属又は希少金属を担持した活性炭触媒の存在下で、水素化反応させる工程を含み、
前記貴金属又は希少金属は、パラジウム(Pd)、白金(Pt)、ロジウム(Rh)、ルテニウム(Ru)、及びマンガン(Mn)からなる群から選択される少なくとも1種の貴金属又は希少金属である、製造方法。 A method for producing 1,1,1,2,4,4,4-heptafluoro-2-butene (CF 3 -CF=CH-CF 3 ) , comprising:
A step of hydrogenating perfluoro-2-butene (CF 3 -CF=CF-CF 3 ) in the gas phase in the presence of an activated carbon catalyst supporting a noble metal or rare metal,
The noble metal or rare metal is at least one noble metal or rare metal selected from the group consisting of palladium (Pd), platinum (Pt), rhodium (Rh), ruthenium (Ru), and manganese (Mn). Production method.
CF3-CFH-CFH-CF3;及び
CF3-CFH-CFH-CF2H;を含有し、
エッチングガス用、冷媒用、熱移動媒体用、デポジットガス用、有機合成用ビルディングブロック用、又はクリーニングガス用である、組成物。 CF 3 -CF=CH-CF 3 ;
CF 3 -CFH-CFH-CF 3 ; and
Contains CF 3 -CFH-CFH-CF 2 H;
A composition for use as an etching gas, as a refrigerant, as a heat transfer medium, as a deposit gas, as a building block for organic synthesis, or as a cleaning gas.
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