JPH02231440A - 飽和フルオロ炭化水素の異性化方法 - Google Patents

飽和フルオロ炭化水素の異性化方法

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JPH02231440A
JPH02231440A JP1345115A JP34511589A JPH02231440A JP H02231440 A JPH02231440 A JP H02231440A JP 1345115 A JP1345115 A JP 1345115A JP 34511589 A JP34511589 A JP 34511589A JP H02231440 A JPH02231440 A JP H02231440A
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fluorohydrocarbon
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fluorine
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レオ・アーネスト・アンツアー
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ベリュア・ノット・マリカージュナ・ラオ
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    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C17/00Preparation of halogenated hydrocarbons
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、アルミニウムフルオリドを含む触媒組成物
を使用してフッ素と水素とが炭素骨格上で場所を交換す
るところのフルオロ炭化水素の異性化のための接触プロ
セス(catalytic process)に関する
[発明の背景] U.S. 2,598.411ハ、触媒として、AIC
l3、A I B r 3 、およびそれらのハロゲン
化アンチモンとの混合物を用いて、同種ハロゲンを異な
る炭素原子にシフトさせることによってベルクロロフル
オロアルカン中のハロゲン原子を転位させることを開示
している。焼結フッ化アルミニウムや活性化木炭のよう
な、触媒が付着し得る担体が開示されてる。
GB 873.212は、AICI3を用L’テC F
2 B rCFHC Iの1つのフッ素原子と臭素原子
とをシフトさせることによりCF3 CHCIBrを製
造する方法を開示する。この特許は、AIC13でクロ
ロフルオ口炭化水素を異性化することを試みると、HC
Iが失われ、対応するエチレン誘導体が緩和な条件の下
でも得られることを教示している。
U.S. 3,087.974は、活性化アルミナを1
個以下の水素原子を有する低級フルオロカーボンと反応
させることによって得た触媒を、ベルフルオロクロ口エ
タンと、150℃ないし600℃の温度で接触させるこ
とにより、ベルフルオロクロ口エタンを転位させる方法
を開示している。例えば、この特許は、CH3ci;’
2C lを約300℃で活性化アルミナ上に通じると、
脱フッ化水素が生じ、CH2−CCIFが生成すること
を教示している。
JP 53−121710は、1個または2個の水素原
子を含有するクロロフルオ口カーボンを、式AICIX
FYOZ (ここで、x+y+z−3、0<x<3、O<yく3、
および0≦z<3/2)で示される触媒と接触させるこ
とにより異性化する方法を開示している。全ての場合に
おいて、フッ素原子と塩素原子のみが位置を交換する。
共に供給されたべルクロ口またはベルクロロフルオ口カ
ーボンの存在下において、異性化はより効率的となる、
すなわち触媒寿命が延長される。使用する最高温度は約
300℃である。この温度を越えると、出発物質が分解
すると述べられているからである。
U.S. 3,787,331は、AlF3を含有する
マンガン、クロムおよび/またはニッケルから作られた
触媒を開示しており、これは、出発物質のCF3CC 
t3への減少した異性化をもってベルクロ口フルオ口カ
ーボンCF2CICFCI2のCF2CICF2Clへ
のフッ素化のために使用される。
AlF3のみを使用すると、より異性化が進行すること
が観察されている。
DT 2.245.372は、一般式CF2ZCZ3ま
たはCF3 CZ3  (ここで、Z−H,CISBr
,または■)のジおよびトリフルオ口エタンを,AIX
Y2およびAIX2Y(ここで、XおよびYは、CIS
Brまたは■)タイプのハロゲン化アルミニウムの混合
物を触媒として用いて、CFZ2CFZ2またはCF2
2CFZ2を異性化することにより製造する方法を開示
している。一例において、CF2 B rCFHC 1
中でBrとF原子が位置を交換してC F 3 C H
 B r C 1を生じさせている。
上に述べたように、水素含有フルオロハ口カーボンの異
性化方法は、知られている。しかしながら、この発明の
方法は、フッ素および水素原子が炭素骨格上で位置を交
換するところの、フルオロ炭化水素、すなわち炭素、フ
ッ素および水素原子のみを含有する化合物の異性化を提
供するものである。
[発明の概要] この発明は、より小さい熱力学的安定性を有する飽和C
2ないしC6フルオロ炭化水素を、より大きい熱力学的
安定性を有するフルオロ炭化水素へ異性化するための方
法であって、 少なくともIFJの飽和C2ないしC6フルオロ炭化水
素を、気相中において、約200ないし約475℃の温
度で、アルミニウムフルオリドを包含する触媒組成物と
接触させることを包含する方法を堤供する。
この発明の異性化方法において、上記飽和フルオロ炭化
水素中の少なくとも1個のフッ素原子が、該飽和フルオ
ロ炭化水素の炭素骨格上で少なくとも1個の相隣る水素
原子と場所を交換して、上記飽和フルオロ炭化水素のよ
り熱力学的に安定な異性体を生成する。この発明の方法
は、炭素骨格の隣の炭素原子に位置する、少なくとも1
個のフッ素原子と少なくとも1個の水素原子とが位置を
交換するところの、飽和フルオロ炭化水素の異性化の初
めての例である。
[発明の詳細] この発明に従って異性化される飽和フルオロ炭化水素は
、炭素原子、水素原子およびフッ素原子のみを含有する
化合物である。これら飽和フルオロ炭化水素は、それら
の熱力学的により安定な異性体または異性体類に異性化
される。熱力学的により安定な異性体とは、ベンソン(
Benson)のグループ・コントリビューション法(
S. V.ベンソン他、Che一. Rev.. 69
, 279 (1969))を用いて計算して、最も低
い生成自由エネルギーを有する異性体を意味する。例え
ば、一般に、この発明に従って生成した異性体における
熱力学的安定性は、フッ素/水素原子交換が、可能な最
も高い数の水素原子が末端炭素原子上に存在(すなわち
、CF,)するようなものであるときに、達成される。
例えば、2個の炭素原子を有する飽和フルオロ炭化水素
の場合には、1.1.2.2−テトラフルオロエタン(
HFC−134)は、1,1,1.2−テトラフルオロ
エタン(RFC−134a)・へ、1,1.2−トリフ
ルオロエタン(RFC−143)は、1.1.1−1リ
フルオ口エタン(RFC−1438) へ、および1,
2−ジフルオロエタン(RFC−152)は、1,1−
ジフルオロエタン(HFC−152a)へ異性化される
この発明の実施に際して使用される触媒組成物は、アル
ミニウムフルオリドを含むものでなければならず、これ
は支持されていてもいなくてもよい。アルミニウムフル
オリドとは、AlF3およびフッ化物化アルミナ(rl
uor1ded alumina)の少なくとも1種を
意味する。AlF3および/またはフッ化物化アルミナ
は、当該技術分野で既知の、または以下に記載する、い
ずれの方法によっても調製できる。
フッ化物化アルミナとは、高フッ素含有率組成物であっ
て、アルミニウム、酸素およびフッ素を、AlF3とし
て取った触媒組成物の総フッ素含有率が、存在すること
のある支持金属を除いて、好ましくは、少なくとも、5
0.1ffi%、より好ましくは80重量%に対応する
ような割合で含むものである。
触媒組成物は、実質的にアルミニウム、酸素およびフッ
素から実質的になり触媒組成物のフッ素含a率が当該金
属を除く触媒組成物の好ましくは少なくとも50重量%
のAlF3含有率に対応するような割合で含む支持体上
に少なくとも50重量%までの少なくとも1種の金属を
含有していてもよい。
上記組成物の残りは、アルミナまたはアルミニウムオキ
シフルオリドを含むことができる。AlF3高含有率触
媒および支持触媒は、アルミナの徹底的なHFフッ素化
により、場合により、酸化物、オキシハロゲン化物、ハ
ロゲン化物または擬ハロゲン化物その他の、この明細書
に記載したフッ素化予備処理工程の条件でフフ化物また
はオキシフッ化物に転化し得る形態にある少なくとも1
種の金属化合物で含浸することによりその場で調製する
ことができる。ハロゲン化物は、フッ化物、塩化物、ま
たは臭化物を含む。擬ハロゲン化物は、シアン化物、シ
アナート、およびチオシアナートを含む。二価酸化物と
して表現された金属の総含有率は、支持触媒の0.02
重量%を越えるが、50重量%以下である。
1種以上の金属を含浸しまたは含浸(7ないフッ化物化
アルミナに基づく触媒は、所望のフッ素化度が得られる
まで高められた温度で、例えば約200℃ないし約45
0℃で、HF,SiF4、CC 13F,CC IF2
、CHF,またはCC 12FCCIF2のような気化
性フッ素含有フッ素化性化合物による処理により、飽和
フルオロ炭化水素の異性化に使用する前に調製すること
が好ましい。気化性フッ素含有フッ素化化合物とは、こ
こで述べた前処理の条件を用いてこの発明のアルミナ成
分を所望のフッ素化度に転化する化合物を意味する。そ
のような処理は、当該技術分野でよく知られている。H
Fまたは他の気化性フッ素含有化合物による処理は、飽
和フルオロ炭化水素を異性化するために使用されるべき
反応器中で都合よくおこなうことができる。
加えて、この発明の触媒組成物は、もしあれば金属と、
水酸化物としてのアルミニウムとを共沈澱させ、ついで
これを乾燥し、焼成して混合酸化物を生成するという、
当該分野でよく知られた方法によって調製することもで
きる。次に、得られた酸化物、または所望により水酸化
アルミニウム自体を以下の実施例1に記載したようにH
Fで予備処理する。
好適な触媒は、例えば、以下のように調製できる。
所定量のアルミナを、実質的に全ての水分が除去される
まで、例えば約18時間100℃で乾燥する。ついで、
この乾燥触媒を使用すべき反応器に移す。反応器中にN
2流を通じて触媒および反応器,から残存する痕跡量の
水分を除去しつつ、温度を徐々に約400℃まで上昇さ
せる。ついで、温度を約200℃まで低下させ、N2で
希釈したHFを反応器中に通じる。このN2は、HFの
みが反応器中に通じるようになるまで徐々に減少させる
ことができる。その時点で、温度を約450℃まで上昇
させ、同温度に保持して、HF流量および触媒体積に依
存して例えば15ないし300分間、含浸されたA12
03を少なくとも50Ji[量%AlF3に相当するフ
ッ素含有率まで転化させる。
金属含有触媒は、上記金属化合物の1種以上の溶液、通
常水溶液でアルミナを含没することによって調製できる
。二価酸化物として表現された金属の量は、アルミナ支
持体の約0.02ないし50重量%であり、好ましくは
20重量%以下、より好ましくは0.1ないし10重量
%である。含浸されたアルミナは、実質的に全ての水分
が除去されるまで乾燥され、アルミナについて上に述べ
たと同じ方法により処理することができる。
触媒を調製するための他の好適な手法は、Ai(NO3
)3および存在すればNi(NO3)zのような水溶性
化合物の形態にある金属に、水酸化アンモニウムを添加
することである。水酸化アンモニウムは、硝酸塩溶液に
、約8.8のp H tで加えられる。この添加の終了
時に、溶液をろ過し、得られた固体を水洗し、乾燥し、
ゆっくりと500℃まで熱し、そこにおいて焼成される
。焼成生成物は、ついでこれを上記の好適なフッ素含a
化合物で処理する。
この発明の触媒の存在下における飽和フルオロ炭化水素
の異性化は、200℃ないし475℃、好ましくは約3
00℃ないし450℃、最も好ましくは約350℃ない
し450℃でおこなわれる。
接触時間は、所望の,転化程度に依存して広範に渡るが
、一般に、約30ないし180秒、好ましくは約60な
いし90秒である。
飽和フルオロ炭化水素は、そのままで、または酸素もし
くは不活性ガス例えば窒素、ヘリウムまたはアルゴンで
希釈して供給することができる。
この発明に従い、飽和フルオロ炭化水素のいずれの混合
物も使用できる。実施に際し、異性化が進行するにつれ
、いずれの未反応飽和フルオロ炭化水素および得られた
異性体は、所望程度の異性体純度が得られるまで、反応
器に再循環させることができる。
飽和フルオロ炭化水素の異性化は、固定床および流動床
反応器を含むいずれの好適な反応器中でもおこなうこと
ができる。反応容器は、少量生成することのあるフッ化
水素の腐食効果に耐性のある材料、例えばハステロイ(
Hastel ioy)合金およびインコネル(Inc
onet)合金から構成すべきである。
圧力は、重要ではない。大気圧および加圧が、最も都合
よく、従って好ましい。
この発明のフルオロカーボンは、冷媒、発泡剤、噴射剤
、洗浄剤、溶媒、さらには他のフルオロカーボンの,!
2造のための中間体として有用である。
[実施例] 以下の例示的実施例において、全てのr部」およびパー
セントは、重量基準であり、全ての温度は、摂氏である
。また、全ての生成物組成は、面積パーセント(are
a percent)である。
フッ素化の一般的手法 反応器(0.5インチIDX5”インコネル合金パイプ
)に、アルミナ、アルミナ上に支持された金属化合物、
またはアルミニウムフルオリドを以下の実施例記載のよ
うに仕込み、砂浴中に置いた。50cc/分で窒素を反
応器に通じて痕跡量の水を除去しながら、浴を徐々に4
00”Cに熱した。
反応器にアルミナ支持体を仕込んだとき、温度は200
℃に低下させ、HFおよびN2ガス(モル比1/4)を
反応器に通じた。反応器にHFのみが通じているように
なるまでN2流量を時間とともに減少させた。この時点
で、温度を徐々に450℃まで上昇させ、その温度に1
5ないしBoO分間維持した。触媒組成物のフッ素含有
率は、いずれもの添加金属を除いた、少なくとも50%
のAlF3含有率に相当した。
異性化の一般的手法 温度を指摘の値に調節し、場合に応じて空気または不活
性ガスとともに、フルオロ炭化水素の流れを開始した。
全ての流量は、各実施例で指摘されているモル比および
接触時間を与えるように調節した。反応器流出物を、不
活性支持体上のクリトックス(Krytox) (過フ
ッ素化ポリエーテル)を含有する20フィート×1/8
” IDステンレススチール力ラムを用いたヒューレッ
ト・パッカード(HewleLt Packard) 
5 8 9 0ガスクロマトグラフにより35cc/分
のヘリウム流量でオンラインでサンプリングした。ガス
クロマトグラフィーの条件は、70℃で3分間、ついで
6℃/分の割合で180℃までプログラムした。
実施例 I CHF2CHF2の異性化 (A)ポリエチレントレイ中で、AI(OH)q(38
.98g)を48%HF水(100mL)に溶解した。
この溶液を、排煙フード中で、72時間かけて室温で蒸
発させた。得られた白色残渣を110℃で48時間乾燥
した。ついで、その固体を、空気中で、5℃/分で50
0℃まで熱し、この温度で3時間保持した。冷却後、固
体を粉砕し、ふるいにかけて、12X20メッシュの粒
子17.47gを得た。
(B)上記(A)で調製したAlF,触媒(15.7g
,25mL)を用いて上記異性化手法をおこなった。C
HF2CHF2/空気のモル比1/1混合物を接触時間
60秒をもって425℃でこの触媒上に通じた。約30
分間の操作の後、HFC−134のRFC−134aへ
の転化率99.0%が、94.6%の選択率をもって観
察された。
実施例 2〜7 CHF2CHF2の異性化 (A)空気中で、1/12゜アルミナ押出し物の試料を
110℃で18時間乾燥した。この乾燥アルミナの一部
(100g)を、大型蒸発皿中で、LaC13 ●6H
z O (12.4g)および蒸留水( 1. 7 5
 m L )の溶液に加えた。このスラリ−を、時々撹
拌しながら、ホットプレート上で3時間乾燥した。つい
で、この固体を、空気中、110℃で18時間乾燥し、
フッ素化の一般的手法に記載したようにHFで処理した
(B)上記の4.9%のランタンを含有する触媒(19
.1g、30mL)を用いて、異性化手法をおこなった
。この触媒上に、CHF2CHF2/ N 2のモル比
1/2混合物を接触時間60秒で通じた。結果を表1に
示す。
表  1 %CHP20HP2 %CP3CH2F9B.0  1
.9 93.2  4.5 84.2  13.3 61.9  33.4  1.7 33.6  59.5  4.8 21.3  6g.1  9.0 実施例 8〜11 CHF2CHF2の異性化 (A)空気中で、1/12゜アルミナ押出し物の%CP
2−CHP 温度 300℃ 試料を110℃で18時間乾燥した。この乾燥アルミナ
の一部(100g)を、大型蒸発皿中で、蒸留水(17
5mL)中のMn C l 2 ・4 H2 0(6.
6g)溶液に加えた。このスラリーを、時々撹拌しなが
ら、ホットプレート上で3時間乾燥した。ついで、この
固体を、空気中、110℃で18時間乾燥し、フッ素化
の一般的手法に記載したようにHFで処理した。
(B)上記の1,9%のマンガンを含有する触媒(19
.5g、30mL)を用いて、異性化手法をおこなった
。この触媒上に、CHF2CHF2/N2のモル比1/
2混合物を接触時間60秒で通じた。結果を表2に示す
表  2 実施例 温度 %C}!F2CHF2  %CF3C8
2F%CP2−CHI’8350℃ 9B.8  0.
8 9 400  1!7.4  7.5  0.310 
43G  58.6  33.8  2.011 45
0  54.l  37.4  4.5C}IF2CH
F2の異性化 (A)空気中で、1/12゜アルミナ押出し物の試料を
110℃で18時間乾燥し、フッ素化の一般的手法に記
載したようにHFで処理した。
(B)上記触媒(30mL)を用いて、異性化手法をお
こなった。この触媒上に、CHF2 CHF2/N2の
モル比1/2混合物を接触時間30秒で通じた。結果を
表3に示す。
表  3 実施例 温度 %C}Il’2C}!F2  %CI’
3C82P%CP2−CHP12 350℃ 62.5
  33.5  1.51B 400  59.3  
35。03.2実施例 14 CHF2CHF2の異性化 (A)空気中で、1/12“アルミナ押出し物の試料を
110℃で18時間乾燥し、フッ素化の一般的手法に記
載したようにIFで処理した。
(B)上記触媒(30mL)を用いて、異性化手法をお
こなった。この触媒上に、400℃にて、C H F 
2 C H F 2 / N 2 / 0 2のモル比
1/2/0.2混合物を接触時間60秒で通じた。オン
ラインで7.3時間後、生成物流は、86.5%HFC
−134、1 0. 396HF C  1 34 a
,および1,8%CF2−CHFを含んでいた。

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)より小さい熱力学的安定性を有する飽和C_2な
    いしC_6フルオロ炭化水素を、より大きい熱力学的安
    定性を有するフルオロ炭化水素へ異性化するための方法
    であって、 少なくとも1種の飽和C_2ないしC_6フルオロ炭化
    水素を、気相中において、約200ないし約475℃の
    温度で、アルミニウムフルオリドを包含する触媒組成物
    と接触させることを包含する方法。
  2. (2)より小さい熱力学的安定性を有する飽和フルオロ
    炭化水素が、1,1,2,2−テトラフルオロエタン、
    1,1,2−トリフルオロエタンおよび1,2−ジフル
    オロエタンの少なくとも1つから選ばれる請求項1記載
    の方法。
  3. (3)より小さい熱力学的安定性を有する飽和フルオロ
    炭化水素が、1,1,2,2−テトラフルオロエタンで
    ある請求項2記載の方法。
  4. (4)より大きい熱力学的安定性を有する飽和フルオロ
    炭化水素の異性体が、1,1,1,2−テトラフルオロ
    エタン、1,1,1−トリフルオロエタンおよび1,1
    −ジフルオロエタンの少なくとも1つから選ばれる請求
    項1記載の方法。
  5. (5)より大きい熱力学的安定性を有する飽和フルオロ
    炭化水素の異性体が、1,1,1,2−テトラフルオロ
    エタンである請求項4記載の方法。
  6. (6)アルミニウムフルオリドが、AlF_3およびフ
    ッ化物化アルミナの少なくとも1つから選ばれる請求項
    1記載の方法。
  7. (7)フッ化物化アルミナが、アルミニウム、酸素およ
    びフッ素を、AlF_3として取った触媒組成物の総フ
    ッ素含有率が少なくとも50重量%となるような割合で
    含む高フッ素含有率組成物である請求項6記載の方法。
  8. (8)触媒組成物が、アルミニウム、酸素およびフッ素
    から実質的になりかつそれらを触媒組成物のフッ素含有
    率が該金属を除いた触媒組成物の少なくとも50重量%
    のAlF_3含有率に相当するような割合で含む支持体
    上に、50重量%までの少なくとも1種の金属を包含す
    る請求項1記載の方法。
  9. (9)温度が、約300℃ないし約450℃である請求
    項1記載の方法。
  10. (10)温度が、約350℃ないし約450℃である請
    求項1記載の方法。
  11. (11)触媒組成物が、約200℃ないし約450℃の
    温度において、気化性フッ素含有フッ素化化合物で、触
    媒組成物のフッ素含有率が触媒組成物の少なくとも50
    重量%のAlF_3含有率に対応するまで処理される請
    求項1記載の方法。
  12. (12)接触が、酸素含有ガスの存在下におこなわれる
    請求項1記載の方法。
JP1345115A 1988-12-28 1989-12-27 飽和フルオロ炭化水素の異性化方法 Expired - Lifetime JP2669701B2 (ja)

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US291,100 1988-12-28
US07/291,100 US4902838A (en) 1988-12-28 1988-12-28 Isomerization of saturated fluorohydrocarbons

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JPH02231440A true JPH02231440A (ja) 1990-09-13
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