JPH03232826A - ジクロロペンタフルオロプロパンの製造法 - Google Patents

ジクロロペンタフルオロプロパンの製造法

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JPH03232826A
JPH03232826A JP2047232A JP4723290A JPH03232826A JP H03232826 A JPH03232826 A JP H03232826A JP 2047232 A JP2047232 A JP 2047232A JP 4723290 A JP4723290 A JP 4723290A JP H03232826 A JPH03232826 A JP H03232826A
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鮫島 俊一
Keiichi Onishi
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Shuichi Okamoto
秀一 岡本
Takashi Omori
隆司 大森
Toshihiro Tanuma
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簗瀬 互一
Toru Kawasaki
川崎 徹
Ryutaro Takei
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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

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] 本発明はジクロロペンタフルオロプロパン(R225)
の製造法に関するものである。含水素クロロフルオロプ
ロパン類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]ジクロ
ロペンタフルオロプロパン(R225)の製造法として
は、従来塩化アルミニウムが存在するジクロロフルオロ
メタン中にテトラフルオロエチレンを付加させて、下式
に示すように3,3−ジクロロ−1,1,1,2,2−
ペンタフルオロプロパン(R225c a)および1,
3−ジクロロ−1,1,2,2,3−ペンタフルオロプ
ロパン(R225cb)を合成する方法が知られている
CF2=CF2+CHCl2F CCI  F 2  CF 2  CHCI  F(0
,Pa1eta  et al、、Co11ect、C
zech、Chem。
Commun、、 36.1867 (1971)) 
Lかしながら、この反応においては、下式に示すように
ジクロロフルオロメタンが不均化して、蒸留等通常の方
法では分離困難な反応副生物クロロホルム(R20) ICIg CHCl2F   → CHCI  F2 +CHCl
 3不均化 を多量に生成するため純度の高い製品を得るには多段の
精製工程が必要であるという欠点を有している。
[課題を解決するための手段] 本発明者は ジクロロペンタフルオロプロパン(R22
5)の効率的製造法について鋭意検討を行なった結果、
テトラフルオロエチレンにジクロロフルオロメタン(R
21)を付加させる際に、R21の不均化生成物クロロ
ホルムを副生ずることなく高収率でR225が得られる
方法を見いだし本発明を提供するに至ったものである。
即ち、ルイス酸触媒の存在下、テトラフルオロエチレン
(4F)にジクロロフルオロメタン(R21)を付加反
応させ、ジクロロペンタフルオロプロパンを得るに際し
、4FとR21の存在モル比が1≦4F/R21である
反応条件下で反応を行うことを特徴とするジクロロペン
タフルオロプロパンの製造法に関するものである。
以下本発明の詳細について実施例とともに説明する。
即ちルイス酸触媒の存在下テトラフルオロニーF−レン
(4F)にジクロロフルオロメタン(R21)を付加反
応させる際に4Fと、R21の存在モル比がR21に対
して4Fを等量以上、好ましくは過剰量である反応条件
下で反応を行うとR21の不均化反応が大幅におさえら
れ、下式に示すように3.3−ジクロロ−1,1,1,
2,2−ペンタフルオロプロパン(R225ca)CF
2 =CF2 +  CHCl2Fルイス 酸触媒  
CF 3 CF 2 CHCl  □−伽      
        十 CCI F 2 CF 2 CHCIFおよび1.3−
ジクロロ−1,1,2,2,3−ペンタフルオロプロパ
ン(R225cb)が高収率で得られ、又不均化により
少量副生ずるクロロホルムは過剰に存在するテトラフル
オロエチレンと反応し、下式に示すように1.3.3−
 )ジクロロ−1,1,2,2−テトラフルオロプロパ
ン(R224Ca)を与える。
CF2  =CF2   +   CHC1aルイス 
酸触媒 →   CCI  F 2 CF 2 CHCl  □
R224caはR225と沸点が異なり蒸留により容易
に分離することが可能である。
加えるテトラフルオロエチレンの量はルイス酸の量にも
左右されるがR21に対して等モル以上加えるのが適当
であり、好ましくは、4FとR21の存在モル比が1.
01≦4F/R21≦10、特には1.O1≦4F/R
21≦5、更に好ましくは1.1≦4F/R21≦3で
ある。テトラフルオロエチレン(4F)とジクロロフル
オロメタン(R21)の供給方法は、最終的に4FがR
21に対して等量好ましくは過剰量存在する反応条件下
であれば特に限定されないが、R21の不均化反応をお
さえるためには4FとR21の供給モル比を1≦4F/
R21,好ましくは、1.01≦4F/R21≦101
特には1.01≦4F/R21≦5、更に好ましくは1
.1≦4F/R21≦3に保ちながら連続的に反応器に
供給し、R225を含む反応生成物を連続的に反応器か
ら抜き出す事が特に好ましい。過剰量用いた4Fは反応
後回収することが可能であり、10倍モル以上大過剰に
用いてもよいが、経済的な操作とは言えない。
ルイス酸触媒は、予め反応器に存在させておいても良(
,4FとR21と同時に連続的に反応器に供給し、R2
25を含む反応生成物と同時に連続的に反応器から抜き
出す操作でも良い。この場合、抜き出されたルイス酸触
媒は、リサイクルが可能である。
反応生成物中にR21が存在すると、不均化が起こりク
ロロホルムなどの副生物が生成するため、常にR21の
濃度を最小限に抑えることが、所期反応の選択率を向上
させるのに好ましく、反応器中のR21の濃度を最小限
にするため、原料のR21,4F (及び触媒)を連続
的に反応器に供給し、反応生成物を連続的に抜き出すこ
とにより、各成分濃度を一定に保つことができ、かつ4
Fを過剰に用いれば、R21の濃度は最小限に抑えられ
るためこのような操作が好ましい。
連続操作に用いる反応器は、いわゆる連続反応器であれ
ばよく、完全混合槽型、ピストンフロー式のいずれを用
いてもよい。
また、反応開始時に反応溶媒を仕込む必要があるが、連
続操作の場合には、連続的に反応が進行するに伴ない、
反応溶媒は徐々に反応生成物に置換されるので、反応溶
媒は主反応を妨害しないものであれば特に限定されない
反応開始時の反応溶媒としては、例えばパーフルオロオ
クタン、パーフルオロブチルテトラヒドロフラン等のR
FCll、1.1− )ジクロロペンタフルオロプロパ
ン(R215Cb)、1,1.3−1−ジクロロペンタ
フルオロプロパン(R215ca)、1.1,1.3−
テトラクロロテトラフルオロペンタン(R214cb)
等のCFCl3.3−ジクロロ−1,1゜1.2.2−
ペンタフルオロプロパン(R225ca)、1.3−ジ
クロロ−1,1,2,2,3−ペンタフルオロプロパン
(R225cb)、1,3.3− )ジクロロ−1,1
゜2.2−テトラフルオロプロパン(R224ca)等
のHCFCなどが好適であるが無溶媒で行なう事ももち
ろん可能である。反応温度は通常−80〜200℃、好
ましくは一20〜100℃の温度範囲で行なわれ、反応
圧は0〜20kg7cm”が適当であり、特には0〜1
0kg7cm2が好ましい。
連続操作の場合、反応液の滞留時間は、反応温度やルイ
ス酸触媒の種類にもよるが、通常0.1分〜24時間、
特には1分〜10時間が適当である。
ルイス酸触媒の量はR21に対して0.1〜50mo1
%が適当であり、特には0.1〜10mo1%が好まし
い。本反応に用いる触媒としてはルイス酸であれば特に
限定されないが、Al、 Sb、 Nb、 Ta、 W
Re、 B、 Sn、 Ga、 In、 Zr、 Hf
、及びTiからなる群から選ばれる少な(とも1個の元
素を含むハロゲン化物が好ましい。
例えば、GaC1□、 GaC1+、 ZrCL、 B
Cl3. AlCl3゜HfC1+、 InC1,Ti
Cl4等の塩化物又はこれらの化合物が一部フッ素化さ
れたもの、GaBr5.GaIa。
HfBr+、HfI4. InBr3. InI3.T
iBr4等の臭化物、ヨウ化物又はこれらの化合物が一
部塩素化、フッ素化されたもの例えばTiC1□F2.
TiCIFx、ZrC12Fz等が使用可能である。
又、例えば5bCI2s、 NbCJ2 B、 TaC
j25. MoCj2 B。
WcQ e、 ReCg +、、B(、e 3.5ne
Q4等の塩化物及びこれらの化合物が一部フッ素化され
たもの、SbFg、NbFs、TaF、MoFa、BF
2等のフッ化物及びこれらの化合物が一部塩素化された
もの、TaBr6゜A(l Br3.Alt Is、B
Br3.BI3等の臭化物、ヨウ化物およびこれらの化
合物が一部塩素化、フッ素化されたもの等が使用可能で
ある [実施例] 以下、本発明の実施例を示す。
実施例 1 10I2のハステロイC製オートクレーブに無水塩化ア
ルミニウム0.2k g (1,5mol)を加えて減
圧脱気した後、R225ca (CF3CFx CHC
12) 3 k g (14,8mol)を加えた。オ
ートクレーブを一10℃に冷却した後、反応温度な0〜
5℃に保ちながらテトラフルオロエチレンを850g/
hr、R21を670g/hrの速度で加え続けた。6
時間後にテトラフルオロエチレンおよびR21の供給を
止め、反応温度を5〜10℃に保持しながらさらに4時
間撹拌を続けた。圧力を常圧に戻した後反応液を濾別し
、反応粗液的10.7kgを回収した。ガスクロ及び 
”F −N M Rを用いて分析した結果を第1表に示
す。
第1表 反応粗液を蒸留精製することにより、 R225(ジクロロペンタフルオロプロパン)が9.1
kg得られた(収率85%) 実施例 2 反応溶媒としてR215cbO代わりにR215cb 
(CF3CF2CC13)3kg(12,6mo 1)
を用いる以外は実施例1と同様に反応を行ない反応粗液
10.5kgを回収した。ガスクロ及び 19F −N
 M Rを用いて分析した結果を第2表に示す。
第2表 反応粗液を蒸留精製することにより、 R225(ジクロロペンタフルオロプロパン)が6.6
kg得られた(収率84%) 実施例 3 10ρのハステロイC製オートクレーブに無水塩化アル
ミニウム、0.2kg(1,5mol)を加えて減圧脱
気した後、オートクレーブを−10℃に冷却し、R21
(CHCl2F)を5k g (48,6m o 1 
)加えた。その後、反応温度な0〜5℃に保ちながらテ
トラフルオロエチレンを800g/hrの供給速度で加
え続けた。反応圧の上限を5 kg/cm2とし、必要
に応じてガスをパージしながら反応を続けた。5時間後
反応温度を20℃に上げさらにテトラフルオロエチレン
を供給しながら反応を続けた。系中のクロロホルムが消
費された時点で反応を止め、常圧に戻した後反応液を濾
別し、反応粗液7.8kgを回収した。ガスクロ及び”
F −N M Rを用いて分析した結果を第3表に示す
2 第3表 反応粗液を蒸留精製することにより、R225(ジクロ
ロペンタフルオロプロパン)が3.5kg得られた(収
率35%)。
実施例4 1O忍のハステロイC製オートクレーブを減圧脱気した
後、R215cb(CF3CF2CC13) 10kg
を初期溶媒として仕込んだ。
オートクレーブを一■5℃に冷却した後、反応温度−1
0℃〜−5℃に保ちながら、テトラフルオロエチレン1
300g/hr%R211030g/hr、塩化アルミ
ニウム20g/hr [1,5モル%(R21に対する
モル%)以下同じ]の速度で加え続けた。仕込量と同量
の反応混合物を連続的に抜き出して反応を行ない、20
時間を経過した時点で、反応混合物中には初期溶媒R2
15cbは存在しなくなったことが、ガスクロ及び”F
−NMRを用いて分析した結果分かった。そのときの反
応液組成を第4表に示す。
第4表 仕込み量と同量の反応混合物を連続的に抜き出して得ら
れた、反応粗液10.7kgを蒸留精製することにより
、R225(ジクロロペンタフルオロプロパン)が9.
1kg得られた(収率85%)。
実施例5 テトラフルオロエチレン、R21及び塩化アルミニウム
のフィード量を2倍とする以外は、実施例1と同様に反
応を行ない反応粗液1015kgを回収した。ガスクロ
及び”F−NMRを用いて分析した結果を第5表に示す
第5表 反応粗液を蒸留精製することにより、R225(ジクロ
ロペンタフルオロプロパン)が8.8kg得られた(収
率84%)。
実施例6 塩化アルミニウムのフィード量を67g/hr (5,
0モル%)とする以外は、実施例1と同様に反応を行な
い反応粗液9.8kgを回収した。ガスクロ及び” F
−NMRを用いて分析した結果を第6表に示す。
第6表 反応粗液を蒸留精製することにより、R225(ジクロ
ロペンタフルオロプロパン)が8.0kg得られた(収
率82%)。
実施例7 反応温度な0〜5℃にする以外は、実施例1と同様に反
応を行ない反応粗液8.5kgを回収した。ガスクロ及
び’ ”F−NMRを用いて分析した結果を第7表に示
す。
第7表 反応粗液を蒸留精製することにより、R225(ジクロ
ロペンタフルオロプロパン)が6.8kg得られた(収
率80%)。
実施例8 触媒を塩化ジルコニウム(IV)とし、触媒の添加量を
20g/hr (0,9モル%)とする以外は、実施例
4と同様に反応を行ない反応粗液11kgを回収した。
ガスクロ及びNMRを用いて分析した結果を第8表に示
す。
第8表 反応粗液を蒸留精製することにより、R225(ジクロ
ロペンタフルオロプロパン)が9.5kg得られた(収
率86%)。
実施例9 触媒を四塩化チタンとし、触媒の添加量を20g/hr
(1,1モル%)とする以外は、実施例4と同様に反応
を行ない反応粗液11kgを回収した。ガスクロ及びN
MRを用いて分析した結果を第9表に示す。
第9表 反応粗液を蒸留精製することにより、R225(ジクロ
ロペンタフルオロプロパン)が9.2kg得られた(収
率84%)。
実施例10 触媒な二塩化ニフッ化ジルコニウムとし、触媒の添加量
を20g/hr (1モル%)とする以外は、実施例4
と同様に反応を行ない反応粗液11kgを回収した。ガ
スクロ及びNMRを用いて分析した結果を第10表に示
す。
第1O表 反応粗液を蒸留精製することにより、R225(ジクロ
ロペンタフルオロプロパン)が9.5kg得られた(収
率86%)。
実施例11 触媒を二塩化二フッ化チタンとし、触媒の添加量を20
g/hr (1,3モル%)とする以外は、実施例4と
同様に反応を行ない反応粗液11kgを回収した。ガス
クロ及びNMRを用いて分析した結果を第11表に示す
 U 第11表 反応粗液を蒸留精製することにより、R225(ジクロ
ロペンタフルオロプロパン)が9.2kg得られた(収
率84%)。
実施例12 触媒を三塩化ガリウムとし、触媒の添加量を20g/h
r (1,1モル%)とする以外は、実施例4と同様に
反応を行ない反応粗液11kgを回収した。ガスクロ及
びNMRを用いて分析した結果を第12表に示す。
第12表 反応粗液を蒸留精製することにより、R225(ジクロ
ロペンタフルオロプロパン)が9kg得られた(収率8
1%)。
実施例13 触媒を四塩化ハフニウムとし、触媒の添加量を20g/
hr (0,6モル%)とする以外は、実施例4と同様
に反応を行ない反応粗液11kgを回収した。ガスクロ
及びNMRを用いて分析した結果を第13表に示す。
 3 第13表 反応粗液を蒸留精製することにより、R225(ジクロ
ロペンタフルオロプロパン)が9.5kg得られた(収
率86%)。
実施例14 触媒な三塩化インジウムとし、触媒の添加量を20g/
hr (0,9モル%)とする以外は、実施例4と同様
に反応を行ない反応粗液11kgを回収した。ガスクロ
及びNMRを用いて分析した結果を第14表に示す。
 4 第14表 反応粗液を蒸留精製することにより、R225(ジクロ
ロペンタフルオロプロパン)が9kg得られた(収率8
1%)。
実施例15 触媒を五塩化アンチモンとし、触媒の添加量を0.2g
/hr(0,7モル)、反応温度を30 ’Cとする以
外は実施例1と同様に反応を行ない反応粗液10kgを
回収した。ガスクロ及びNMRを用いて分析した結果を
第15に示す。
第15表 反応粗液を蒸留精製することにより、R225(ジクロ
ロペンタフルオロプロパン)が8.5kg得られた(収
率85%)。
実施例16 触媒を五塩化ニオブとし、触媒の添加量を0、2kg/
hr (0,7モル)とする以外は、実施例15と同様
に反応を行ない反応粗液10kgを回収した。ガスクロ
及びNMRを用いて分析した結果を第16表に示す。
第16表 反応粗液を蒸留精製することにより、R225(ジクロ
ロペンタフルオロプロパン)が8.5kg得られた(収
率85%)。
実施例17 触媒を五塩化タンタルとし、触媒の添加量を0.2g/
hr(0,6モル)とする以外は実施例15と同様に反
応を行ない反応粗液10kgを回収した。ガスクロ及び
NMRを用いて分析した結果を第17に示す。
第17表 反応粗液を蒸留精製することにより、R225(ジクロ
ロペンタフルオロプロパン)が8.3kg得られた(収
率83%)。
実施例18 触媒を五塩化モリブデンとし、触媒の添加量を0.2k
g/hr (0,6モル)とする以外は、実施例15と
同様に反応を行ない反応粗液10kgを回収した。ガス
クロ及びNMRを用いて分析した結果を第18表に示す
 7 第18表 反応粗液を蒸留精製することにより、R225(ジクロ
ロペンタフルオロプロパン)が8.3kg得られた(収
率83%)。
実施例19 触媒を六塩化タングステンとし、触媒の添加量を0.2
g/hr(0,5モル)、反応温度を20℃とする以外
は実施例15と同様に反応を行ない反応粗液10kgを
回収した。ガスクロ及びNMRを用いて分析した結果を
第19に示す。
 8 第19表 反応粗液を蒸留精製することにより、R225(ジクロ
ロペンタフルオロプロパン)が8.4kg得られた(収
率84%)。
実施例20 触媒を五塩化レニウムとし、触媒の添加量を0、2kg
/hr (0,5モル)とする以外は、実施例19と同
様に反応を行ない反応粗液10kgを回収した。ガスク
ロ及びNMRを用いて分析した結果を第20表に示す。
第20表 反応粗液を蒸留精製することにより、R225(ジクロ
ロペンタフルオロプロパン)が8.4kg得られた(収
率84%)。
実施例21 触媒な三塩化ホウ素とし、触媒の添加量を0.2kg/
hr(1,7モル)とする以外は実施例19と同様に反
応を行ない反応粗液10kgを回収した。
ガスクロ及びNMRを用いて分析した結果を第21表に
示す。
第21表 反応粗液を蒸留精製することにより、R225(ジクロ
ロペンタフルオロプロパン)が8.4kg得られた(収
率84%)。
実施例22 触媒を塩化第二スズとし、触媒の添加量を0.2kg/
hr (0,8モル)とする以外は、実施例19と同様
に反応を行ない反応粗液10kgを回収した。ガスクロ
及びNMRを用いて分析した結果を第22表に示す。
2 第22表 反応粗液を蒸留精製することにより、R225(ジクロ
ロペンタフルオロプロパン)が8.4kg得られた(収
率84%)。
実施例23 触媒を臭化アンモニウムとし、触媒の添加量を0.2k
g/hr(0,7モル)、反応温度を一10℃とする以
外は実施例19と同様に反応を行ない反応粗液11kg
を回収した。ガスクロ及びNMRを用いて分析した結果
を第23表に示す。
第23表 反応粗液を蒸留精製することにより、R225(ジクロ
ロペンタフルオロプロパン)が10kg得られた(収率
91%)。
実施例24 触媒をヨウ化アンモニウムとし、触媒の添加量を0.2
kg/hr(0,7モル)とする以外は実施例23と同
様に反応を行ない反応粗液11kgを回収した。ガスク
ロ及びNMRを用いて分析した結果を第24表に示す。
第24表 反応粗液を蒸留精製することにより、 225 (ジクロロペンタフルオロプロパン) が10kg得 られた (収率91%) 比較例 10ρのハステロイC製オートクレーブを無水塩化アル
ミニウム0.2kg(0,5mol)を加えて減圧脱気
した後、オートクレーブを一10℃に冷却し、R21(
CHCl2F)を5 kg(48,6mol)加えた。
反応温度O〜5℃に保ちながらテトラフルオロエチレン
800g/hrの供給速度で加え続けた。反応圧の上限
を5 kg/cm”とし、必要に応じてガスをパージし
ながら反応を続けた。5時間後反応温度を20℃に上げ
、さらにテトラフルオロエチレンを供給しながら反応を
続けた。系中のクロロホルムが消費された時点で反応を
止め、常圧に戻した後反応液を濾別し、反応粗液7.8
kgを回収した。ガスクロ及び19F−NMRを用いて
分析した結果を第25表に示す。
 5 第25表 反応粗液を蒸留精製することにより、R225(ジクロ
ロペンタフルオロプロパン)が3.5kg得られた(収
率35%)。
[発明の効果] 本発明は、実施例に示した如く、従来高純度品の入手が
困難であったジクロロペンタフルオロプロパン(R22
5)を高収率で製造し得るという効果を有する。
すなわち、比較例に示すように、R21の濃度に高い状
態があると、不均化反応により副生物を生成するのでR
225の収率は低いが、これに対し、本発明の方法は常
にR21の濃度を低く維持できるので、実施例に示した
ように、R225を高収率で製造しつる。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、ルイス酸触媒の存在下、テトラフルオロエチレン(
    4F)にジクロロフルオロメタン(R21)を付加反応
    させ、ジクロロペンタフルオロプロパンを得るに際し、
    4FとR21の存在モル比が1≦4F/R21である反
    応条件下で反応を行うことを特徴とするジクロロペンタ
    フルオロプロパンの製造法。 2、4FとR21の存在モル比が1.01≦4F/R2
    1≦10である請求項1に記載の製造法。 3、ルイス酸触媒がAl、Sb、Nb、Ta、Mo、W
    、Re、B、Sn、Ga、In、Zr、Hf及びTi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
    ゲン化物である請求項1に記載の製造法。 4、4FとR21の供給モル比を1≦4F/R21とし
    て、4FとR21を連続的に反応器に供給し、ジクロロ
    ペンタフルオロプロパンを含む反応生成物を連続的に反
    応器から抜き出すことを特徴とする請求項1に記載の製
    造法。 5、4FとR21の供給モル比を1≦4F/R21とし
    、ルイス酸触媒、4F及びR21を連続的に反応器に供
    給し、ジクロロペンタフルオロプロパンを含む反応生成
    物及びルイス酸触媒を連続的に反応器から抜き出すこと
    を特徴とする請求項1に記載の製造法。 6、4FとR21の供給モル比が1.01≦4F/R2
    1≦10である請求項4又は5いずれか1項に記載の製
    造法。
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