JPH0786090B2 - ペンタフルオロジクロロプロパン類の製造方法 - Google Patents

ペンタフルオロジクロロプロパン類の製造方法

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JPH0786090B2
JPH0786090B2 JP2016380A JP1638090A JPH0786090B2 JP H0786090 B2 JPH0786090 B2 JP H0786090B2 JP 2016380 A JP2016380 A JP 2016380A JP 1638090 A JP1638090 A JP 1638090A JP H0786090 B2 JPH0786090 B2 JP H0786090B2
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博一 青山
尚史 安原
聖 河野
哲 小山
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    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、産業上重要な1,1,2−トリクロロ−1,2,2−ト
リフルオロエタンの代替化合物として使用することがで
き地球環境に及ぼす影響が少ない1,1,1,2,2−ペンタフ
ルオロ−3,3−ジクロロプロパン(以下、R−225caとい
う。)および1,1,2,2,3−ペンタフルオロ−1,3−ジクロ
ロプロパン(以下、R−225cbという。)の製造方法に
関するものである。
[従来の技術] 従来、R−225caおよびcbの製造方法として、テトラフ
ルオロエチレン(以下、TFEという。)とフルオロジク
ロロメタン(以下、R−21という。)を無水塩化アルミ
ニウムなどの触媒を用いて15℃〜100℃の温度で反応さ
せる工業的製造方法が知られている〔米国特許第2,462,
402号、ジャーナル・オブ・ジ・アメリカン・ケミカル
・ソサエティー(Journal of the American Chemical S
ociety)第71巻(1979年)、コレクションズ・オブ・チ
ェコスロバキア・ケミカル・コミュニケーションズ(Co
llections of Czechoslovakia Chemical Communication
s)第36巻(1867年)参照〕。
また、R−225caの製造方法として、テトラフルオロエ
チレンをジグライム中、セシウムフルオライドと反応さ
せた後、クロロホルムと反応させる製造方法が知られて
いる(米国特許第3,381,042号参照)。
しかしながら、無水塩化アルミニウムを用いて15℃〜10
0℃の反応温度でオートクレーブまたはガラス反応容器
中、バッチ方式で反応を行う上記の方法は、目的とする
生成物の選択率および収率(46〜58%)が低く、工業的
には非経済的であるという問題点があった。また、反応
終了後に反応生成物と触媒を分離するためには、真空下
に冷却したトラップに反応生成物を捕集するか、希塩酸
で触媒を処理した後に反応生成物を分離しなければなら
ないという問題点があった。
また、セシウムフルオライドを用いる方法は、選択率、
収率は良いものの、原料となるセシウムフルオライドが
非常に高価であるので、工業的規模での経済的製造には
全く適していない。
上記従来法は、液相としてバッチ方式で行うことしかで
きず、反応のモル比については具体的には1:1しか示さ
れていない。
[発明の開示] 本発明者は、上記文献に記載された製造方法を詳細に検
討し、選択率、収率の向上を鋭意検討した結果、アルミ
ニウムを含む特定の触媒の存在下、R−21とTFEを反応
させると、R−225caおよびcbの収率および選択率が飛
躍的に向上すること、またこの方法によれば反応生成物
と触媒の分離も必要でなくなることを見い出し、本発明
を完成するに至った。
すなわち、本発明は、式:AlClxyz 〔式中、x、yおよびzはx+y+2z=3、0<x<
3、0≦y<3、0<z<3/2を満たす数である。〕 で示される触媒の存在下、フルオロジクロロメタンとテ
トラフルオロエチレンを反応させることを特徴とする1,
1,1,2,2−ペンタフルオロ−3,3−ジクロロプロパンおよ
び1,1,2,2,3−ペンタフルオロ−1,3−ジクロロプロパン
の製造方法である。
本発明の好ましい態様においては、触媒を所定量充填
後、R−21とTFEを所定のモル比および流速で、好まし
くは気相にて所定の温度で流通させる。反応管出口より
得られる反応混合物から、公知の方法、例えば精留など
により分離生成し、目的とするR−225ca、cbを得るこ
とができる。反応管出口より得られる反応混合物は、R2
25caおよびcbを20:80〜80:20の割合で含む。
本発明で使用される上記塩素化フッ素化アルミナ触媒
は、活性アルミナに100〜700℃でクロロ炭化水素、クロ
ロフルオロ炭化水素、フルオロ炭化水素、塩化水素また
はこれらの混合物を作用させて製造することができ、通
常以下のようにして得られる。ステンレス、ハステロイ
またはガラス製の反応管に所定のアルミナを充填後、乾
燥窒素気流下300〜500℃に加熱し、十分にアルミナを乾
燥させる。その後、所定の温度、通常は100〜600℃、好
ましくは200〜400℃で、所定のフロンを所定時間単独
で、もしくは塩化水素ガスまたは酸素と混合して、流通
させることにより得られる。フロン処理の温度が100℃
より低い場合には、処理に要する時間が長くなりすぎ実
用的でないし、600℃より高い場合には、アルミナ表面
に炭素の付着が生じ活性が低くなってしまう傾向にあ
る。この炭素の付着による活性の低下は、特公昭61-273
75号公報に示されているように、酸素または空気の共存
により防ぐことも可能である。
塩化水素ガスで処理する場合も同様に行える。乾燥窒素
気流下、400〜800℃に加熱し、充分に活性アルミナを乾
燥させる。その後、所定の温度、通常は300〜700℃で塩
化水素ガスをそのまま、あるいは窒素、アルゴン等の不
活性ガスで、又は、R−12、R−21等のクロロフルオロ
炭化水素で希釈して流通させる。通常の流通時間は、3
〜10時間である。
アルミナは一般に市販されている、通常γ−アルミナを
主成分とする脱水用、触媒用として用いられる多孔質ア
ルミナであれば任意のものが使用できる。例えば、ネオ
ビード(Neobead)C、MHB、GB、D(水沢化学工業
(株))、住友化学工業(株)製活性アルミナKHA、NKH
1、NKH3などが用いられる。
また、クロロ炭化水素またはクロロフルオロ炭化水素
は、水素を含まないものとしては、炭素数1〜3、好ま
しくは1〜2のものが使用され、特に好ましくは、四塩
化炭素、フルオロトリクロロメタン、ジフルオロジクロ
ロメタン、トリフルオロクロロメタン、1,1,2−トリク
ロロ−1,2,2−トリフルオロエタン、1,1,1−トリクロロ
−2,2,2−トリフルオロエタン、1,1,2,2−テトラフルオ
ロ−1,2,−ジクロロエタン、1,1,1,2−テトラフルオロ
−2,2−ジクロロエタン、1,1,2,2−テトラクロロ−1,2
−ジフルオロエタン、1,1,1,2−テトラクロロ−2,2−ジ
フルオロエタンが挙げられる。水素を含むクロロ炭化水
素またはクロロフルオロ炭化水素として、炭素数1〜
3、好ましくは1〜2のもの、特に好ましくは、フルオ
ロジクロロメタン、ジフルオロクロロメタン、1,1,1−
トリフルオロ−2,2−ジクロロエタン、1,1,2−トリフル
オロ−1,2−ジクロロエタン、1,1,1−トリフルオロ−2
−クロロエタンが挙げられる。
また、塩素化フッ素化アルミナ触媒は、20〜450℃でフ
ッ化水素、300〜500℃でフッ化硫黄(SF4、SF6等)、フ
ッ化スルフリル、フッ化チオニル、20〜450℃でフッ化
アンモニウム(酸性フッ化アンモニウム、中性フッ化ア
ンモニウムなど)の無機フッ化物を作用させたのち、ク
ロロフルオロ炭化水素、クロロ炭化水素又は、塩化水素
を作用させることにより製造することができる。
本発明においてR−21とTFEのモル比は1:2以上、好まし
くは1:2〜1:10である。モル比が1:2より小さいとR−21
がR−22(ジフルオロクロロメタン)、R−23(トリフ
ルオロメタン)、クロロホルムに変化する割合が大きく
なり好ましくない。モル比1:2以上では転化率、選択率
共に大きな差は認められない。しかし、TFE割合を大き
くすればするほどTFEのリサイクル量が増え経済的とは
いえなくなる。従って、上限は約1:10である。
本発明の方法を気相で行う場合、原料ガスはそのまま流
通させてもよいが、窒素、アルゴンなどの不活性ガスま
たは本反応の生成物で希釈して流通させることもでき
る。反応圧力は、特に限定されない。減圧下でも可能で
あるが、通常装置が複雑になるので常圧以上が好まし
い。生成物が液化しない圧力を上限とする。また、反応
は、一般的にSUSまたはハステロイC製の反応管中で行
なわれるが、大気圧下に反応を行う場合にはガラス管に
ても充分に実施できる。
反応温度は、−20〜+150℃、好ましくは−20〜+100℃
の範囲の温度である。反応温度が150℃より高くなる
と、副反応生成物の量が増加し、目的とするR−225c
a、cbの選択率が低下する。
本発明の方法は、気相のみならず液相として行うことも
できる。液相にて流通させる場合には、TFEを反応系内
で液化させる必要があり、加圧条件下にて反応させるこ
とが必須となる。
本発明に関して使用されるR−21、TFE、アルミナ、各
種クロロ炭化水素、クロロフルオロ炭化水素はいずれも
現在、工業的に製造されているものである。
[発明の効果] 本発明の方法によれば、R−225caおよびcbを高収率お
よび高選択率で得ることができる。また、触媒分離処理
が不必要なので経済的である。
[実施例] 以下、本発明を実施例において説明する。
実施例1 内径20mmのSUS316製反応管にネオビードGB40mlを充填
し、乾燥窒素気流中400℃で6時間乾燥させた。その
後、内温300℃まで冷却し、窒素を止め、R−21を75cc/
分の流速で流通させた。反応管出口ガスをガスクロマト
グラフにより分析し、生成してくる二酸化炭素の量がも
はや減少しなくなるまでR−21の流通を続けた。その
後、冷却し、触媒組成をウッドブリッジ(P.Woodbridg
e)ら(ネイチャー(Nature)229,626(1971))による
熱加水分解法に準じた方法によって測定した。内温が30
℃になった時点でR−21を20cc/分およびTFEを60cc/分
(モル比1:3)の流速により気相で流通させた。3時間
後に反応管出口ガスをガスクロマトグラフにより分析し
たところ第1表に示すような結果が得られた。表中、R
−224は(ジクロロテトラフルオロプロパン)を表す。
また、他の実施例のものも含めて触媒組成を第2表に示
す。
実施例2 ネオビードGBをネオビードCに、R−21をジフルオロク
ロロメタン(R−22)に代えた以外は実施例1と同様の
手順を繰り返した。結果を第1表に示す。
実施例3 R−21をジクロロジフルオロメタン(R−12)に代えた
以外は実施例1と同様の手順を繰り返した。結果を第1
表に示す。
実施例4 R−21をテトラフルオロジクロロエタン(R−114)に
代えた以外は実施例1と同様の手順を繰り返した。結果
を第1表に示す。
実施例5 R−21を四塩化炭素(CCl4)に代えた以外は実施例1と
同様の手順を繰り返した。結果を第1表に示す。
実施例6 ネオビードGBを住友化学工業(株)製活性アルミナ NK
H3に代えた以外は実施例1と同様の手順を繰り返した。
結果を第1表に示す。
実施例7 ネオビードGBを住友化学工業(株)製活性アルミナKHA
に代えた以外は実施例1と同様の手順を繰り返した。結
果を第1表に示す。
実施例8 R−21とTFEの反応温度を30℃から−20℃に変えた以外
は実施例1と同様の手順を繰り返した。結果を第1表に
示す。
実施例9 R−21とTFEの反応温度を30℃から80℃に変えた以外は
実施例1と同様の手順を繰り返した。結果を第1表に示
す。
実施例10 R−21/TFEのモル比を1:3から1:10に変えた以外は実施
例1と同様の手順を繰り返した。結果を第1表に示す。
実施例11 R−21/TFEのモル比を1:3から1:1に変えた以外は実施例
1と同様の手順を繰り返した。結果を第1表に示す。
実施例12 R−21とTFEの反応温度を30℃から160℃に変えた以外は
実施例1と同様の手順を繰り返した。結果を第1表に示
す。
実施例13 R−21とTFEの反応温度を30℃から200℃に変えた以外は
実施例1と同様の手順を繰り返した。結果を第1表に示
す。
実施例14 内径20mmのハステロイC製反応管に活性アルミナ(住友
化学工業(株)製NKH3)20mlを充填し、乾燥窒素気流下
400℃で6時間乾燥させた。その後、内温300℃まで冷却
し、窒素を50ml/分、乾燥塩化水素ガスを100ml/分の流
速で反応管中で混合させながら流通させた。3時間後、
加熱をやめ、窒素気流下冷却し、触媒の調製を終えた。
上記触媒を内径8mmのガラス反応管に2.5cc充填し、気相
にてR−21を10cc/分、TFEを60cc/分(モル比1:6)の流
速で反応管入口で混合したのち流通させた。この際、触
媒層の内温が55℃になるように反応管外部を温度調節し
た。反応開始から1時間後、反応管出口ガスをガスクロ
マトグラフにより分析したところ第3表に示すような結
果が得られた。表中、R−224はジクロロテトラフルオ
ロプロパンを示す。また、実施例15〜24のものも含めて
触媒組成を第4表に示す。
実施例15 実施例14における触媒調製時の乾燥温度を600℃、乾燥
塩化水素ガスでの処理温度を500℃にかえた以外は、同
様に行なった。結果を第3表に示す。
実施例16 実施例14における触媒調製時の乾燥温度を800℃、乾燥
塩化水素ガスでの処理温度を700℃にかえた以外は、同
様に行なった。結果を第3表に示す。
実施例17 実施例14におけるR−21とTFEとの反応の際の反応温度
を100℃にかえた以外は、同様に行なった。結果を第3
表に示す。
実施例18 実施例15におけるR−21とTFEとの反応の際の反応温度
を100℃にかえた以外は、同様に行なった。結果を第3
表に示す。
実施例19 実施例15におけるR−21とTFEとの反応の際のR−21お
よびTFEの流速をそれぞれ10cc/分、10cc/分(モル比1:
1)にかえた以外は、同様に行なった。結果を第3表に
示す。
実施例20 実施例15におけるR−21とTFEとの反応の際のR−21お
よびTFEの流速をそれぞれ10cc/分、100cc/分(モル比1:
10)にかえた以外は、同様に行なった。結果を第3表に
示す。
実施例21 実施例15におけるR−21とTFEとの反応の際の反応温度
を150℃にかえた以外は、同様に行なった。結果を第3
表に示す。
実施例22 実施例15における触媒調製時において、活性アルミナを
ネオビード GB(水沢化学工業(株))にかえた以外
は、同様に行なった。結果を第3表に示す。
実施例23 実施例15におけるR−21とTFEとの反応の際のR−21お
よびTFEの流速をそれぞれ10cc/分、30cc/分(モル比1:
3)にかえた以外は、同様に行なった。結果を第3表に
示す。
実施例24 実施例15における触媒調製時において、塩化水素(100m
l/分)とR−21(100ml/分)との混合ガスで処理した以
外は、同様に行なった。結果を第3表に示す。
比較例 銀内張りしたオートクレーブに無水塩化アルミニウム5g
を仕込んだ。このオートクレーブを、固体二酸化炭素−
アセトン混合物中で冷却し、減圧し、そこにシリンダー
からフルオロジクロロメタン52g(0.5モル)およびテト
ラフルオロエチレン50g(0.5モル)を蒸留して入れた。
オートクレーブを閉じ、撹拌しながら100℃で10時間加
熱した。オートクレーブを開き、生成物を取り出し、水
と塩酸の混合物で洗った。225caとcbの混合物47g(0.23
モル)を得た。収率はR−21基準で46.3%であった。ガ
スクロマトグラフで分析した結果を第1表に示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−290825(JP,A) 特開 平3−118338(JP,A)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】式:AlClxyz 〔式中、x、yおよびzは、x+y+2z=3、0<x<
    3、0≦y<3、0<z<3/2を満たす数である。〕 で示される触媒の存在下、フルオロジクロロメタンとテ
    トラフルオロエチレンを反応させることを特徴とする1,
    1,1,2,2−ペンタフルオロ−3,3−ジクロロプロパンおよ
    び1,1,2,2,3−ペンタフルオロ−1,3−ジクロロプロパン
    の製造方法。
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