KR0173477B1 - 디클로로펜타플루오로프로판의 제조방법 - Google Patents

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KR0173477B1 KR1019910700839A KR910700839A KR0173477B1 KR 0173477 B1 KR0173477 B1 KR 0173477B1 KR 1019910700839 A KR1019910700839 A KR 1019910700839A KR 910700839 A KR910700839 A KR 910700839A KR 0173477 B1 KR0173477 B1 KR 0173477B1
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Abstract

Sb, Nb, Ta, B, Ga, In, Zr, Hf 및 Ti, 또는 AlBr3, 또는 AlI3로 구성된 군으로 부터선택된 적어도 하나의 원소를 함유하는 할로겐화물이 루이스 산으로 이용되는, 디클로로펜타플루오로프로판을 수득하기 위한 첨가반응을 목적으로 루이스 산 촉매의 존재하에서 디클로로플루오로메탄 (R21) 을 테트라플루오로에틸렌 (4F) 과 반응시킴을 특징으로 하는 디클로로펜타플루오로프로판의 제조방법.

Description

디클로로펜타플루오로프로판의 제조방법
본 발명은 디클로로펜타플루오로프로판 (R225s)의 제조방법에 관한 것이다. 히드로클로로플루오로프로판은 기존의 클로로플루오로카아본과 같은 발포제, 냉각 매질 또는 세척제로서 유용할 것으로 기대된다.
디클로로펜타플루오로프로판(R225s)를 제조하는 방법으로서 염화 알루미늄의 존재하에서 디클로로플로오로메탄에 테트라플루오로에틸렌을 첨가함으로써 하기에 나타낸 바와 같이 3,3 -디클로로 - 1,1,1,2,2, - 펜타플루오로프로판(R225cs) 및 1,3 - 디클로로 - 1,1,2,2,3 - 펜타플루오로프로판 (R225cb) 을 합성하는 것이 공지되어 있다.
(0. Paleta et al., Collect. Czech. Chem. Commun., 36, 1867 (1971)). 그러나, 본 반응에서는, 디클로로플루오로메탄이 하기 반응식에서 보는 바와 같이 불균등화 반응되며 증류법과같은 통상의 방법으로는 분리가 거의 불가능한 부산물인 클로로포름(R20)이 다량으로 형성된다.
그러므로, 이 방법은 고순도의 생성물을 수득하기 위해 다단계의 정제방법이 요구되는 단점을 갖는다.
본 발명자들은 디클로로펜타플루오로프로판 (R225s) 을 효과적으로 제조하기 위한 방법에 대해 광범위한 연구를 수행해 왔으며 그 결과로, Sb, Nb, Ta, B, Ga, In, Zr, Hf 및 Ti로구성된 군으로부터 선택된 적어도 한 원소를 함유하는 할로겐화물, AlBr3, AlI3또는 하기식의 플루오르화물 :
MXαFβ
(식중, M은 IVb족, Vb 족 및 IIIa 족으로부터 선택된 원자들 중 하나 또는 그러한 원자들의 혼합물이며, X는 Cl, Br 및 I 원자 또는 그러한 원자들의 혼합물이고, α는 0 α 5의 실수이며 β는 IVb 족 인 경우 0 β ≤ 3.5의 실수이고, Vb족인 경우 0 β ≤ 4.5 의 실수이며 IIIa족인 경우 0 β ≤ 2.5의 실수이다. 단 α + β = 3 내지 5의 정수이다.) 로 구성된 군으로부터 선택된 루이스 산 촉매의 존재하에서 테트라플루오로에틸렌을 디클로로플루오로메탄(R21)과 반응시킴으로써 고순도의 R225s를 수득하는 것이 가능함을 발견했다.
Sb, Nb, Ta, B, Ga, In, Zr, Hf 및 Ti 으로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나의 원소를 함유하는 할로겐화물로는 SbCl5, NbCl5, TaCl5, BCl3, GaCl2, GaCl3, ZrCl4, HfCl4, InCl3및 TiCl4와 같은 염화물 및 이러한 염화물을 부분적으로 플루오르화시킨 화합물: SbF5, NbF5, TaF5및 BF3와 같은 플루오르화물 및 이러한 플루오르화물을 부분적으로 염소화시킨 화합물: TaBr5, AlBr3, AlI3, BBr3, BI3, GaBr3, GaI3, HfBr4, HfI4, InBr3, InI3및 TiBr4와 같은 브롬화물 및 요오드화물 및 이러한 브롬화물 또는 요오드화물을 부분적으로 염소화 또는 플루오르화시킨 화합물이 포함된다. 부분적으로 플루오르화시킨 염화물 및 부분적으로 염소화시킨 플루오르화물은 예로 TiCl2F2, TiClF3및 ZrCl2F2를 포함한다.
하기식의 할로겐화물 :
MXα
(식중, M은 IVb족, Vb족 및 IIIa족으로 구성된 족으로부터 선택된 원자들 중의 하나 또는 그러한 원자들의 혼합물이며, X는 Cl, Br 및 I 원자중의 하나 또는 그러한 원자들의 혼합물이며, α는 IVb족인 경우 α = 4, Vb족인 경우 α = 5, IIIa족인 경우 α = 3이다) 예로, BCl3, AlCl3, GaCl3, InCl3, TiCl4, ZrCl4, HfCl4, NbCl5또는 TaCl5와 같은 염화물 또는 GaBr3, GaI3, InBr3, InI3, TaBr5, AlBr3, AlI3, BBr3, BI3, TiBr4, TiI4, ZrBr4, ZrI4, HfBr4, HfI4, AlBr3또는 AlI3와 같은 브롬화물 또는 요오드화물을 적당한 플루오르화제, 예로 트리클로로플루오로 메탄 (R11), 디클로로디플루오로메탄 (R12) 또는 트리클로로트리플루오로메탄 (R113)과 같은 클로로플루오로카아본 (CFC), 디클로로플루오로메탄 (R21) 또는 클로로디플루오로메탄 (furon 22)과 같은 히드로클로로플루오로카아본(HCFC), 플루오르화 수소 또는 플루오르 가스로 처리함으로써 식 MXαFβ의 플루오르화물을 쉽게 제조할 수 있다.
처리조건은 할로겐화물 및 불소 원천에 따라 변한다. 그러나, 통상적으로 할로겐화물과 동몰의 양의 불소 원천을 사용한다.
반응 온도는 클로로플루오로메탄 또는 히드로클로로플루오로메탄이 사용될때는 통상 -50 내지 200℃, 바람직하게는 -20 내지 100℃이고 불화수소와 같은 다른 불소 원천이 사용될때는 통상 -20 내지 200℃, 바람직하게는 0 내지 150℃이다.
반응 시간은 클로로플루오로메탄 또는 히드로클로로플루오로메탄이 사용될때는 통상 10분 내지 2주, 바람직하게는 1시간 내지 1일이며 불화수소와 같은 다른 불소 원천이 사용될때는 통상 30분 내지 2주, 바람직하게는 1시간 내지 1일이다.
식 MXαFβ의 플루오르화물에 함유된 불소 원자의 함유량은 클로로포름의 생성을 억제하면서 디클로로펜타플루오로프로판의 수율을 증가시키기 위한 적절한 범위내에서 바람직하게 선택된다. 플루오르화물이 고체이면 그 범위는 입자의 크기에 따라 변할 수 있다. 그러나 IVb족인 경우 그것은 통상 0 β ≤ 3.5이며 바람직하게는 1 β ≤ 3이고, Vb족인 경우는 통상 0 β ≤ 4.5이고 바람직하게는 1 β ≤ 4이며, IIIa족인 경우는 통상 0 β ≤ 2.5, 바람직하게는 0.01 β ≤ 2, 좀더 바람직하게는 0.1 β ≤ 2이다.
루이스산 촉매의 존재하에서 테트라플루오로에틸렌에 대한 R21의 첨가반응은 퍼플루오로부틸테트라히드로푸란과 같은 비활성 용매 내에서 수행할 수 있다. 그러나 정제를 촉진하기 위해서는 용매 없이 반응을 수행하는 것이 통상 바람직하다.
촉매의 양은 사용된 촉매의 유형에 따라 변한다. 그러나 그것은 출발 물질에 대해 통상 0.01내지 50 중량%, 바람직하게는 0.1 내지 10 중량 %이다. 반응은 통상 -80 내지 200℃의 온도 범위내에서, 바람직하게는 -20 내지 100℃의 범위내에서 수행된다. 반응 압력은 통상 0 내지 30kg/㎠·G, 바람직하게는 0 내지 15kg/㎠·G이다.
첨가될 테트라플루오로에틸렌의 양은 R21의 변환을 증가시키기 위해 통상 바람직하게는 적어도 R21과 동몰의 양이다.
루이스산의 존재하에서 테트라플루오로에틸렌 (4F) 에 대한 R21의 첨가반응이 4F의 R21에 대한 몰비가 적어도 동몰이고 바람직하게는 과량인 반응조건하에서 수행된다면, R21의 불균등화 반응은 본질적으로 억제되며, 그에 의해서 하기식에서 보는 바와같이
3, 3 -디클로로 - 1,1,1,2,2 - 펜타플루오로프로판 (R225ca) 및 1,3 - 디클로로- 1,1,2,2,3 - 펜타플루오로프로판(R225cb) 이 좋은 수율로 수득될 수 있으며, 불균등화 반응에 의해 부산물로서 소량으로 생성된 클로로포름은 하기식에서 보는 바와같이 과량으로 존재하는 테트라플루오로에틸렌과 반응하여 1,3,3 - 트리클로로 - 1,1,2,2 - 테트라플루오로프로판 (R224ca) 을 줄것이며
R224ca는 R225와 다른 비등점을 갖고 종류에 의해 쉽게 분리될 수있다.
첨가될 테트라플루오로에틸렌의 양은 그것이 또한 루이스산의 양에도 관계되지만 바람직하게는 적어도 R21에 대해 동몰의 양이다. 바람직하게는, 4F의 R21에 대한 몰비는 1.01 ≤ 4F/R21 ≤ 10, 특히 1.01 ≤ 4F/R21 ≤ 5이며, 좀더 바람직하게는 1.1 ≤ 4F/R21 ≤ 3이다. 궁극적으로 4F 가 R21 에 대해 동몰의 양, 바람직하게는 과량으로 존재하는 반응조건인 한, 테트라플루오로에틸렌 (4F) 및 디클로로플루오로메탄 (R21) 을 공급하는 방식에 특별한 제한은 없다. 그러나 R21의 불균등화 반응을 억제하기 위해 4F 의 R21 에 대한 공급 몰비를 1 ≤ 4F/R21, 바람직하게는 1.01 ≤ 4F/R21 ≤ 10, 특히 1.01 ≤ 4F/R21 ≤ 5, 좀더 바람직하게는 1.1 ≤ 4F/R21 ≤ 3의 범위 내에서 유지하면서 그것을 연속적으로 반응기에 공급하고 반응기로부터 R225를 함유하는 반응 생성물을 연속적으로 회수하는 것이 바람직하다. 반응 후 과량의 4F 를 재생할 수 있다. 그러므로 4F 를 10몰 배 이상의 수준에서 과량으로 사용할 수 있으나 경제적인 방법은 되지 못한다.
루이스산 촉매는 예비로 반응기에 공급될 수 있고 또는 4F 및 R21 과 함께 반응기에 연속적으로 공급되고 반응 생성물과 함께 반응기로부터 연속적으로 회수될 수 있다. 후자의 경우에, 회수된 루이스산 촉매는 재순환 될 수 있다.
R21 이 반응 생성물에 남아 있으면 불균등화 반응이 일어나서 클로로포름과 같은 부산물이 형성된다. 그러므로, 원하는 반응에 대한 선택성을 증진시키기 위해 R21 의 농도를 최소 수준으로 조절하는 것이 항상 바람직하다. 반응기내의 R21 의 농도를 최소화 시키기 위해 출발물질 R21 및 4F (및 촉매) 를 연속적으로 반응기에 공급하고 반응 생성물을 연속적으로 회수하는 것이 바람직하며 그 결과로 각 성분의 농도는 고정 수준에서 유지될 수 있고 4F 가 과량으로 사용된다면 R21 의 농도를 최소수준으로 억제할 수 있다. 그러므로 이러한 방법이 바람직하다.
연속적인 반응에 사용되는 반응기는 임의의 소위 연속 반응기일 수 있고 연속 교반 탱크 반응기이거나 또는 플러그 유출 반응기일 수 있다.
더욱이, 반응의 개시에서 반응용 용매를 공급하는 것이 필요하다. 그러나, 연속 방법의 경우에, 반응이 연속적으로 진행됨에 따라, 반응용매는 반응 생성물로 점차 대체될 것이다. 그러므로, 반응용 용매는 주 반응에 역효과를 미치지 않는 한, 특별히 한정되지는 않는다.
반응의 개시에 있어서 용매로는 퍼플루오로옥탄 또는 퍼플루오로부틸테트라히드로푸란과 같은 PFC, 1,1,1 - 트리클로로펜타플루오로프로판 (R215cb), 1,1,3 - 트리클로로펜타플루오로프로판(R215ca) 또는 1,1,1,3 - 테트라클로로테트라플루오로프로판 (R214cb) 과 같은 CFC 또는 3,3 - 디클로로 - 1,1,1,2,2 - 펜타플루오로프로판 (R225ca) 1,3 - 디클로로 - 1,1,2,2,3 - 펜타플루오로프로판 (R225cb) 또는 1,3,3 - 트리클로로 - 1,1,2,2 - 테트라플루오로프로판(R224ca) 과 같은 HCFC 를 사용하는 것이 바람직하다. 그러나 용매 없이 반응을 수행하는 것도 가능하다. 그 반응은 통상 -80 내지 200℃ 의 온도 범위 내에서, 바람직하게는 -20 내지 100℃ 내에서 수행된다. 반응 압력은 통상 0 내지 20kg/㎠ 이며 바람직하게는 0 내지 10kg/㎠이다.
연속 조작의 경우에, 반응 용매의 잔류시간은 그것이 반응온도 및 사용된 루이스 산 촉매의 유형에 의존하더라도 통상 0.1분 내지 24시간이며 바람직하게는 1분 내지 10시간이다.
루이스 산 촉매의 양은 R21에 대해 통상 0.1 내지 50몰 % 이며, 바람직하게는 0.1 내지 10몰 %이다. 본 반응에 사용되는 촉매는 그것이 루이스산인한, 특별히 제한되지 않는다. 그러나, Al, Sb, Nb, Ta, B, Ga, In, Zr, Hf 및 Ti로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나의 원소를 함유하는 할로겐화물을 사용하는 것이 바람직하다. 예로, GaCl2, GaCl3, ZrCl4, BCl3, AlCl3, HfCl4, InCl3및 TiCl4와 같은 염화물 또는 그들의 부분적으로 플루오르화된 화합물 또는 GaBr3, GaI3, HfBr4, HfI4, InBr3, InI3및 TiBr4,와 같은 브롬화물 및 요오드화물 또는 TiCl2F2, TiClF3및 ZrCl2F2와 같은 그들의 부분적으로 염소화되거나 플루오르화된 화합물.
더욱이, SbCl5, NbCl5, TaCl5, BCl3와 같은 염화물 및 그들의 부분적으로 플루오르화된 화합물, SbF5, NbF5, TaF5및 BF3와 같은 플루오르화물 및 그들의 부분적으로 염소화된 화합물 및 TaBr5, AlBr3, AlI3, BBr3및 BI3와 같은 브롬화물 및 요오드화물 및 그들의 부분적으로 염소화되거나 플루오르화된 화합물이 이용될수 있다.
이제, 본 발명은 실시예를 참고로 좀더 상세히 기술될 것이다. 그러나, 본 발명은 이러한 특별한 실시예에 의해 결코 한정되지 않음을 이해하여야 한다.
200ml의 하스텔로이 (Hastelloy C)고압 반응용기에 2g의 5염화 안티몬을 가하고 -78℃ 로 냉각시킨다. 그런 뒤, 감압하에서 고압반응용기를 탈공기시키고 155g (1.5몰) 의 R21을 그곳에 가한다. 20g의 테트라플루오로에틸렌을 부은후, 온도를 30℃로 올리고 테트라플루오로에틸렌을 교반하면서 연속적으로 가한다. 12시간 뒤, 테트라플루오로에틸렌의 공급을 멈추고, 4시간동안 더 교반한다. 부어진 테트라플루오로에틸렌의 총량은 150g 이다. 압력을 실압으로 되돌리고 반응용액을 물로 세척한 뒤 약 220g의 미가공 반응 생성물을 회수한다. 가스 크로마토그래피와 NMR로 분석한 결과를 표 1에 나타내었다.
[실시예 2]
5염화 안티몬 대신 5염화 니오븀 2g 을 사용하는 것을 제외하고 실시예 1에서와 같은 방식으로 반응을 수행하고, 그에 의해 190g의 미가공 반응 생성물을 회수한다. 가스 크로마토그래피와 NMR로 분석한 결과를 표 2에 나타내었다.
[실시예 3]
5염화 안티몬 대신 5염화 탄탈륨 2g을 사용하는 것을 제외하고 실시예 1에서와 같은 방식으로 반응을 수행하고, 그에 의해 190g의 미가공 반응 생성물을 회수한다. 가스 크로마토그래피와 NMR로 분석한 결과를 표 3에 나타내었다.
[실시예 4]
5염화 안티몬 대신 브롬화 알루미늄 2g을 사용하는 반응 온도를 -10℃ 로 변화시키는 것을 제외하고 실시예 1에서와 같은 방식으로 반응을 수행하고, 그에 의해 240g의 미가공 반응 생성물을 회수한다. 가스 크로마토그래피와 NMR로 분석한 결과를 표 4에 나타내었다.
[실시예 5]
5염화 안티몬 대신 요오드화 알루미늄 2g을 사용하고 반응 온도를 -10℃ 로 변화시키는 것을 제외하고 실시예 1에서와 같은 방식으로 반응을 수행하고, 그에 의해 240g 의 미가공 반응 생성물을 회수한다. 가스 크로마토그래피와 NMR로 분석한 결과를 표 5에 나타내었다.
[실시예 6]
200ml의 하스텔로이 (Hastelloy C) 고압 반응용기에 2g (0.009몰) 의 염화 지르코늄 (IV) 을 가하고 -78℃ 로 냉각시킨다. 그런 뒤, 고압반응용기를 탈공기시키고 155g (1.5몰) 의 R21을 그곳에 가한다. 20g의 테트라플루오로에틸렌을 부은후, 온도를 10℃ 로 올리고 테트라플루오로에틸렌을 반응온도를 10 내지 20℃ 의 범위내에서 유지하면서 연속적으로 가한다. 12시간 뒤, 테트라플루오로에틸렌의 공급을 멈추고, 4시간동안 더 교반한다. 부어진 테트라플루오로에틸렌의 총량은 150g 이다. 압력을 실압으로 되돌리고 반응용액을 물로 세척한 뒤 약 260g 의 미가공 반응 생성물을 회수한다. 가스 크로마토그래피와 NMR 로 분석한 결과를 표 6 에 나타내었다.
[실시예 7]
염화 지르코늄(IV) 대신 4염화 티타늄 2g을 사용하는 것을 제외하고 실시예 6에서와 같은 방식으로 반응을 수행하고, 그에 의해 190g의 미가공 반응 생성물을 회수한다. 가스 크로마토그래피와 NMR로 분석한 결과를 표 7에 나타내었다.
[실시예 8]
염화 지르코늄(IV) 대신 3염화 갈륨 2g 을 사용하는 것을 제외하고 실시예 6에서와 같은 방식으로 반응을 수행하고, 그에 의해 190g의 미가공 반응 생성물을 회수한다. 가스 크로마토그래피와 NMR 로 분석한 결과를 표 8에 나타내었다.
[실시예 9]
염화 지르코늄(IV) 대신 4염화 하프늄 2g 을 사용하고 반응 온도를 10 내지 20℃ 로 변화시키는 것을 제외하고 실시예 6 에서와 같은 방식으로 반응을 수행하고, 그에 의해 240g 의 미가공 반응 생성물을 회수한다. 가스 크로마토그래피와 NMR 로 분석한 결과를 표 9에 나타내었다.
[실시예 10]
염화 지르코늄(IV) 대신 2염화 2플루오르화 지르코늄 2g 을 사용하는 것을 제외하고 실시예 6 에서와 같은 방식으로 반응을 수행하고, 그에 의해 250g 의 미가공 반응 생성물을 회수한다. 가스 크로마토그래피와 NMR 로 분석한 결과를 표 10에 나타내었다.
[실시예 11]
염화 지르코늄(IV) 대신 2염화 2플루오르화 티타늄 2g 을 사용하는 것을 제외하고 실시예 6 에서와 같은 방식으로 반응을 수행하고, 그에 의해 260g 의 미가공 반응 생성물을 회수한다. 가스 크로마토그래피와 NMR로 분석한 결과를 표 11에 나타내었다.
[비교예 1-I]
200ml의 하스텔로이 (Hastelloy C) 고압 반응용기에 3g (0.02몰)의 무수 염화 알루미늄을 가하고 -78℃로 냉각시킨다. 그런 뒤, 고압반응용기를 탈공기시키고 155g (1.5몰)의 R21을 그곳에 가한다. 온도를 10℃로 올리고 테트라플루오로에틸렌을 반응온도를 10내지 20℃의 범위내에서 유지하면서 연속적으로 가한다. 12시간 뒤, 테트라플루오로에틸렌의 공급을 멈추고, 4시간동안 더 교반한다. 부어진 테트라플루오로에틸렌의 총량은 120g이다. 압력을 실압으로 되돌리고 반응용액을 물로 세척한 뒤 약 200g의 미가공 반응 생성물을 회수한다. 가스 크로마토그래피와 NMR로 분석한 결과를 표 1-I에 나타내었다.
[제조예 1]
환류 냉각기구 장치된 2ℓ 의 3목 둥근바닥 플라스크에 200g (1.5몰) 의 무수 염화 알루미늄 및 2000g (14.6몰) 의 트리클로로플루오로메탄 (R11) 을 질소흐름하에서 붓고 0℃ 에서 12시간동안 서서히 교반한다. 1시간동안 반응 혼합물을 멈춘 상태로 방치한 뒤, 상청액을 제거하고 감압하에서 건조시켜 AlCl-F를 수득한다. 이 생성물의 불소함량 β는 0.1이다.
[제조예 2]
환류 냉각기가 장치된 2ℓ 의 3목 둥근바닥 플라스크에 200g (0.86몰)의 무수 염화 지르코늄 (IV) 및 2000g (14.6몰)의 트리클로로플루오로메탄 (R11) 을 질소흐름하에서 붓고 0℃ 에서 12시간동안 서서히 교반한다. 1시간동안 반응 혼합물을 멈춘 상태로 방치한 뒤, 상청액을 제거하고 감압하에서 건조시켜 ZrCl-F를 수득한다. 이 생성물의 불소함량 β는 1.6이다.
[제조예 3]
환류 냉각기가 장치된 2ℓ 의 3목 둥근바닥 플라스크에 200g (1.1몰)의 무수 4염화 티타늄 및 2000g (19.4몰)의 디클로로플루오로메탄 (R21)을 질소흐름하에서 붓고 0℃ 에서 2시간동안 교반한다. 1시간동안 반응 혼합물을 멈춘 상태로 방치한 뒤, 상청액을 제거하고 감압하에서 건조시켜 TiCl-F를 수득한다. 이 생성물의 불소함량 β는 2.3이다.
[제조예 4]
1ℓ의 하스텔로이 고압반응 용기에 200g (0.6몰)의 무수5염화 탄탈륨을 붓고 감압하에서 고압 반응 용기를 탈공기시킨다. 그런 뒤, 500g (25몰)의 무수 염화수소를 그곳에 가하고 혼합물을 50℃에서 5시간동안 교반한다. 그런 뒤, 불화수소 및 염화수소를 감압하에서 제거하여 TaCl-F를 수득한다. 이 생성물의 불소함량 β는 4 이다.
[실시예 12]
10ℓ의 하스텔로이 (Hastelloy C) 고압 반응용기에 제조예 1에서 제조된 0.1kg의 염화플루오르화알루미늄을 붓고 감압하에서 고압 반응 용기를 탈공기시킨다. 그런 뒤, 3kg (14.8몰)의 R225ca(CFCFCHCl)를 그곳에 가한다. 고압 반응 용기를 -10℃로 냉각 시킨다. 그런 뒤, 반응 온도를 0 내지 5℃의 범위내에서 유지하면서 테트라플루오로에틸렌 및 R21을 각각 850g/hr 및 670g/hr 의 속도로 연속적으로 가한다. 6시간후, 테트라플루오로에틸렌 및 R21의 공급을 멈추고, 반응온도를 5내지 10℃의 범위내에서 유지하면서 4시간 동안 더 교반한다. 압력을 실압으로 되돌리고 반응용액을 여과하여 약 10.7kg의 미가공 반응 생성물을 회수한다. 가스 크로마토그래피와 F-NMR로 분석한 결과를 표 12 에 나타내었다. 미가공 반응 생성물을 증류에 의해 정제하여 9.8kg의 R225 (디클로로펜타플루오로프로판)를 수득한다.
[실시예 13]
트리클로로플루오로메탄(R11)대신 2000g(19.4몰)의 디클로로플루오로메틴 (R21)을 사용하는 것을 제외하고 제조예 1 에서와 같은 방식으로 반응을 수행하고, 그에 의해 염화플루오르화 알루미늄을 수득한다(β : 0.01). 그런 뒤, 0.1kg의 이 생성물을 이용하여 실시예 12에서와 같은 방식으로 반응을 수행하여 10.8kg의 미가공 반응 생성물을 회수한다. 가스 크로마토그래피와 NMR로 분석한 결과를 표 13에 나타내었다. 미가공 반응 생성물을 증류에 의해 정제하여 9.6kg의 R225 (디클로로펜타플루오로프로판)를 수득한다.
[실시예 14]
제조예 2에서 수득한 염화플루오르화 지르코늄 0.1kg을 사용하는 것을 제외하고 실시예 12 에서와 같은 방식으로 반응을 수행하여 10.8kg 의 미가공 반응 생성물을 회수한다. 가스 크로마토그래피와 NMR 로 분석한 결과를 표 13에 나타내었다. 미가공 반응 생성물을 증류에 의해 정제하여 10.2kg의 R225 (디클로로펜타플루오로프로판)를 수득한다.
[실시예 15]
트리클로로플루오로메탄(R11)대신 2000g(19.4몰)의 디클로로플루오로메탄 (R21)을 사용하는 것을 제외하고 제조예 2 에서와 같은 방식으로 반응을 수행하고, 그에 의해 염화플루오르화 지르코늄을 제조한다 (β : 1.8). 그런 뒤, 0.1kg의 이 생성물을 이용하여 실시예 12 에서와 같은 방식으로 반응을 수행하여 10.7kg 의 미가공 반응 생성물을 회수한다. 가스 크로마토그래피와 NMR로 분석한 결과를 표 13에 나타내었다. 미가공 반응 생성물을 증류에 의해 정제하여 10.1kg의 R225 (디클로로펜타플루오로프로판)를 수득한다.
[실시예 16]
제조예 4 에서 제조한 염화플루오르화 탄탈륨0.2kg 을 사용하는 것을 제외하고 실시예 12 에서와 같은 방식으로 반응을 수행하여 9.5kg 의 미가공 반응 생성물을 회수한다. 가스 크로마토그래피와 NMR 로 분석한 결과를 표 13에 나타내었다. 미가공 반응 생성물을 증류에 의해 정제하여 8.5kg의 R225 (디클로로펜타플루오로프로판)를 수득한다.
[실시예 17]
제조예 3 에서 제조한 염화플루오르화지르코늄 0.1kg 을 사용하는 것을 제외하고 실시예 12 에서와 같은 방식으로 반응을 수행하여 10.5kg 의 미가공 반응 생성물을 회수한다. 가스 크로마토그래피와 NMR 로 분석한 결과를 표 14 에 나타내었다. 미가공 반응 생성물을 증류에 의해 정제하여 9.5kg의 R225 (디클로로펜타플루오로프로판)를 수득한다.
[실시예 18]
디클로로플루오로메탄 (R21) 대신 2000g(14.6몰)의 트리클로로플루오로메탄 (R11)을 사용하고 10℃에서 일주일동안 교반하는 것을 제외하고 제조예 3 에서와 같은 방식으로 반응을 수행하여 염화플루오르화 티타늄을 제조한다 (β : 2.2). 그런 뒤, 0.1kg의 이 생성물을 이용하여 실시예 12 에서와 같은 방식으로 반응을 수행하여 10.7kg 의 미가공 반응 생성물을 회수한다. 가스 크로마토그래피와 NMR로 분석한 결과를 표 14에 나타내었다. 미가공 반응 생성물을 증류에 의해 정제하여 9.6kg의 R225 (디클로로펜타플루오로프로판)를 수득한다.
[실시예 19]
염화 지르코늄 (IV) 대신 200g의 4염화 하프늄을 사용하는 것을 제외하고 제조예 1 에서와 같은 방식으로 반응을 수행하고, 그에 의해 염화플루오르화 하프늄을 제조한다 (β : 1.5). 그런 뒤, 0.1kg의 이 생성물을 이용하여 실시예 12 에서와 같은 방식으로 반응을 수행하여 10.7kg 의 미가공 반응 생성물을 회수한다. 가스 크로마토그래피와 NMR,로 분석한 결과를 표 14 에 나타내었다. 미가공 반응 생성물을 증류에 의해 정제하여 9.9kg의 R225 (디클로로펜타플루오로프로판)를 수득한다.
[실시예 20]
트리클로로플루오로메탄 (R11) 대신 2000g(19.4몰)의 디클로로플루오로메틴 (R21)을 사용하고 염화 지르코늄 (IV) 대신 200g의 4염화 하프늄을 사용하는 것을 제외하고 제조예 2 에서와 같은 방식으로 반응을 수행하고, 그에 의해 염화플루오르화 하프늄을 제조한다 (β : 1.7). 그런 뒤, 0.1kg의 이 생성물을 이용하여 실시예 12 에서와 같은 방식으로 반응을 수행하여 10.6kg 의 미가공 반응 생성물을 회수한다. 가스 크로마토그래피와 NMR로 분석한 결과를 표 14 에 나타내었다. 미가공 반응 생성물을 증류에 의해 정제하여 9.8kg의 R225 (디클로로펜타플루오로프로판)를 수득한다.
[실시예 21]
10ℓ의 하스텔로이 고압반응 용기에 제조예 1에서 제조된 100g의 염화플루오르화 알루미늄을 붓고 감압하에서 탈공시킨다. 그런 뒤 10kg의 1,1,1 - 트리클로로펜타플루오로프로판 (R215cb)을 초기용매로서 붓는다. 고압 반응 용기를 -10℃ 로 냉각시킨다. 그런 뒤, 반응 온도를 0 내지 5℃의 범위내에서 유지하면서 테트라플루오로에틸렌, 디클로로플루오로메탄 및 제조예 1에서 제조한 염화플루오르화 알루미늄을 각각 1300g/hr, 1030g/hr 및 20g/hr 의 속도로 연속적으로 가한다. 부어진 것과 동량의 반응 혼합물을 연속적으로 꺼내며 반응을 수행한다. 가스 크로마토그래피 및 F-NMR로 분석한 결과로부터 반응후 20시간뒤에 초기 용매 R215cb가 반응 혼합물에 존재하지 않음을 발견했다. 30시간후의 반응 생성물의 조성을 표 15에 나타내었다. 20시간후로부터 회수된 10.7kg 의 미가공 반응 생성물을 증류로 정제하여 9.2kg의 (수율 : 86%) 디클로로펜타플루오로프로판 (R225)을 수득한다.
[실시예 22]
제조예 2 에서 제조한 염화플루오르화 지르코늄 염화플루오르화 알루미늄 대신 사용하는 것을 제외하고 실시예 21 에서와 같은 방식으로 반응을 수행한다. 30시간 반응시킨 후의 반응 생성물의 조성을 표 15 에 나타내었다. 20시간 이후에 회수된 10.7kg 의 미가공 반응 생성물을 증류에 의해 정제하여 9.2kg (수율 : 86%) 의 디클로로펜타플루오로프로판 (R225) 을 수득한다.
[실시예 23]
제조예 3에서 제조한 염화플루오르화티타늄을 40g/hr으로 염화플루오르화 알루미늄 대신 사용하는 것을 제외하고 실시예 21에서와 같은 방식으로 반응을 수행한다. 30시간 반응시킨후의 반응 생성물의 조성을 표 15에 나타내었다. 20시간 이후에 회수된 10.7kg의 미가공 반응 생성물을 증류에 의해 정제하여 9.2kg (수율 : 86%)의 디클로로펜타플루오로프로판 (R225)을 수득한다.
[실시예 24]
실시예 19 에서 사용한 염화플루오르화 하프늄을 염화플루오르화 알루미늄 대신 사용하는 것을 제외하고 실시예 21 에서와 같은 방식으로 반응을 수행한다. 30시간 반응시킨 후의 반응 생성물의 조성을 표 15 에 나타내었다. 20시간 이후에 회수된 10.7kg 의 미가공 반응 생성물을 증류에 의해 정제하여 9.2kg (수율 : 86%) 의 디클로로펜타플루오로프로판 (R225)을 수득한다.
[실시예 25]
제조예 4에서 제조한 염화플루오르화탄탈륨을 40g/hr으로 염화플루오르화 알루미늄 대신 사용하는 것을 제외하고 실시예 21에서와 같은 방식으로 반응을 수행한다. 30시간 반응시킨후의 반응 생성물의 조성을 표 15에 나타내었다. 20시간 이후에 회수된 10.7kg의 미가공 반응 생성물을 증류에 의해 정제하여 9.2kg (수율 : 86%)의 디클로로펜타플루오로프로판 (R225)을 수득한다.
[실시예 26]
0.1kg의 무수 염화 알루미늄을 염화플루오르화 알루미늄 대신 사용하는 것을 제외하고 실시예 12에서와 같은 방식으로 반응을 수행하여 10.7kg의 미가공 반응 생성물을 회수한다. 가스 크로마토그래피와 NMR 로 분석한 결과를 표 16 에 나타내었다. 미가공 반응 생성물을 증류에 의해 정제하여 9.1kg의 R225 (디클로로펜타플루오로프로판)를 수득한다.
[실시예 27]
무수 염화 지르코늄 (IV)을 염화플루오르화 지르코늄 (IV) 대신 사용하는 것을 제외하고 실시예 14에서와 같은 방식으로 반응을 수행하여 10.7kg의 미가공 반응 생성물을 회수한다. 가스 크로마토그래피와 NMR 로 분석한 결과를 표 16 에 나타내었다. 미가공 반응 생성물을 증류에 의해 정제하여 9kg의 R225 (디클로로펜타플루오로프로판)를 수득한다.
[실시예 28]
0.1kg의 무수 염화 알루미늄을 염화플루오르화 티타늄 대신 사용하는 것을 제외하고 실시예 17 에서와 같은 방식으로 반응을 수행하여 10.7kg 의 미가공 반응 생성물을 회수한다. 가스 크로마토그래피와 NMR 로 분석한 결과를 표 16 에 나타내었다. 미가공 반응 생성물을 증류에 의해 정제하여 8.5kg의 R225 (디클로로펜타플루오로프로판)를 수득한다.
[실시예 29]
0.1kg의 무수 4염화 하프늄을 염화플루오르화 하프늄 대신 사용하는 것을 제외하고 실시예 19 에서와 같은 방식으로 반응을 수행하여 10.5kg의 미가공 반응 생성물을 회수한다. 가스 크로마토그래피와 NMR 로 분석한 결과를 표 16 에 나타내었다. 미가공 반응 생성물을 증류에 의해 정제하여 8.9kg의 R225 (디클로로펜타플루오로프로판)를 수득한다.
[실시예 30]
0.1kg의 무수 5염화 탄탈륨을 염화플루오르화 탄탈륨 대신 사용하는 것을 제외하고 실시예 16 에서와 같은 방식으로 반응을 수행하여 9kg의 미가공 반응 생성물을 회수한다. 가스 크로마토그래피와 NMR 로 분석한 결과를 표 16 에 나타내었다. 미가공 반응 생성물을 증류에 의해 정제하여 7.5kg의 R225 (디클로로펜타플루오로프로판)를 수득한다.
[실시예 31]
3kg(12.6몰)의 R215cb (CFCFCCl)를 R225ca 대신 반응용 용매로 사용하고 무수 염화 알루미늄을 사용하는 것을 제외하고 실시예 12 에서와 같은 방식으로 반응을 수행하여 10.5kg의 미가공 반응 생성물을 회수한다. 가스크로마토그래피와 F-NMR로 분석한 결과를 표 17에 나타내었다.
미가공 반응 생성물을 증류에 의해 정제하여 6.6kg (수율 : 84%)의 R225 (디클로로펜타플루오로프로판)를 수득한다.
[실시예 32]
10ℓ의 하스텔로이 고압 반응 용기에 0.2kg (1.5몰)의 무수 염화알루미늄을 붓고 감압하여 고압 반응 용기를 탈공기시킨다.그런 뒤 고압반응 용기를 -10℃ 로 냉각시키고 5kg (48.6몰)의 R21 (CHClF)를 그곳에 가한다. 그런 뒤 반응 온도를 0 내지 5℃ 범위내에서 유지하면서 테트라플루오로에틸렌을 800g/hr의 속도로 연속적으로 가한다. 반응 압력의 상한선은 5kg/㎠이고 필요한 경우 가스를 주입하면서 반응을 수행한다. 5시간후, 반응온도를 20℃로 올리고 테트라플루오로에틸렌을 더 공급하여 반응을 수행한다. 계내의 클로로포름이 소모되면 반응이 정지하고 압력은 실압으로 되돌려진다. 그런 뒤, 반응용액을 여과하여 7.8kg의 미가공 반응 생성물을 회수한다. 가스 트로마토그래피와 F-NMR로 분석한 결과를 표 18에 나타내었다.
미가공 반응 생성물을 증류에 의해 정제하여 3.5kg (수율 : 35%)의 R225 (디클로로펜타플루오로프로판)를 수득한다.
[실시예 33]
10ℓ의 하스텔로이 고압 반응 용기를 감압하에서 탈공기시킨다. 그런 뒤, 10kg의 R215cb (CFCFCCl)를 초기용매로서 그곳에 가한다. 고압 반응용기를 -15℃로 냉각시킨다. 그런 뒤, 반응온도를 -10℃ 내지 -5℃의 범위내에서 유지하면서 테트라플루오로에틸렌 R21 및 염화알루미늄을 각각 1300g/hr, 1030g/hr 및 20g/hr의 속도로 연속적으로 가한다 (R21 에 대해 1.5몰%, 이후 동일하게 적용).
가한 것과 동량의 반응 혼합물을 연속적으로 회수하면서 반응을 수행한다. 가스크로마토그래피 및 F-NMR로 분석한 결과로부터 20시간 반응 후 초기용매 R215cb가 반응 혼합물에 존재하지 않음을 발견했다. 그때의 반응 용액의 조성을 표 19에 나타내었다.
부어진 것과 동량의 반응 혼합물을 연속적으로 회수하여 수득된 10.7kg의 미가공 반응 혼합물을 증류로 정제하여 9.1kg (수율 : 85%)의 R225 (디클로로펜타플루오로프로판)를 수득한다.
[실시예 34]
테트라플루오로에틸렌, R21 및 염화알루미늄을 2배의 속도로 공급하는 것을 제외하고 실시예 33에서와 같은 방식으로수행하여 10.5kg의 미가공 반응 생성물을 회수한다. 가스 크로마토그래피와 F-NMR로 분석한 결과를 표 20에 나타내었다.
미가공 반응 생성물을 증류에 의해 정제하여 8.8kg (수율 : 84%)의 R225 (디클로로펜타플루오로프로판)를 수득한다.
[실시예 35]
염화 알루미늄의 공급속도를 67g/hr (5.5몰%)로 변화시키는 것을 제외하고 실시예 33에서와 같은 방식으로 반응을 수행하여 9.8kg의 미가공 반응 생성물을 회수한다. 가스 크로마토그래피와 F-NMR로 분석한 결과를 표 21에 나타내었다.
미가공 반응 생성물을 증류에 의해 정제하여 8.0kg (수율 : 82%)의 R225 (디클로로펜타플루오로프로판)를 수득한다.
[실시예 36]
반응온도를 0 내지 5℃ 범위내로 변화시키는 것을 제외하고 실시예 26에서와 같은 방식으로 반응을 수행하여 8.5kg의 미가공 반응 생성물을 회수한다. 가스 크로마토그래피와 F-NMR로 분석한 결과를 표 22에 나타내었다.
미가공 반응 생성물을 증류에 의해 정제하여 6.8kg (수율 : 80%)의 R225 (디클로로펜타플루오로프로판)를 수득한다.
[실시예 37]
촉매를 염화 지르코늄 (IV)으로 바꾸고 촉매의 공급속도를 20g/hr (0.9몰%)로 변화시키는 것을 제외하고 실시예 33에서와 같은 방식으로 반응을 수행하여 11kg의 미가공 반응 용액을 회수한다. 가스 크로마토그래피와 NMR로 분석한 결과를 표 23에 나타내었다.
미가공 반응 생성물을 증류에 의해 정제하여 9.5kg (수율 : 86%)의 R225 (디클로로펜타플루오로프로판)를 수득한다.
[실시예 38]
촉매를 4염화 티타늄으로 바꾸고 촉매의 공급속도를 20g/hr (1.1몰%)로 변화시키는 것을 제외하고 실시예 33에서와 같은 방식으로 반응을 수행하여 11kg의 미가공 반응 용액을 회수한다. 가스 크로마토그래피와 NMR로 분석한 결과를 표 24에 나타내었다.
미가공 반응 생성물을 증류에 의해 정제하여 9.2kg (수율 : 84%)의 R225 (디클로로펜타플루오로프로판)를 수득한다.
[실시예 39]
촉매를 2염화 2플루오르화 지르코늄으로 바꾸고 촉매 공급속도를 20g/hr (1몰%)로 변화시키는 것을 제외하고 실시예 33에서와 같은 방식으로 반응을 수행하여 11kg의 미가공 반응 용액을 회수한다. 가스 크로마토그래피와 NMR로 분석한 결과를 표 25에 나타내었다.
미가공 반응 생성물을 증류에 의해 정제하여 9.5kg (수율 : 86%)의 R225 (디클로로펜타플루오로프로판)를 수득한다.
[실시예 40]
촉매를 2염화 2플루오르화 티타늄으로 바꾸고 촉매의 공급속도를 20g/hr (1.3몰%)로 변화시키는 것을 제외하고 실시예 33에서와 같은 방식으로 반응을 수행하여 11kg의 미가공 반응 용액을 회수한다. 가스 크로마토그래피와 NMR로 분석한 결과를 표 26에 나타내었다.
미가공 반응 생성물을 증류에 의해 정제하여 9.2kg (수율 : 84%)의 R225 (디클로로펜타플루오로프로판)를 수득한다.
[실시예 41]
촉매를 3염화 갈륨으로 바꾸고 촉매의 공급속도를 20g/hr (1.1몰%)로 변화시키는 것을 제외하고 실시예 33에서와 같은 방식으로 반응을 수행하여 11kg의 미가공 반응 용액을 회수한다. 가스 크로마토그래피와 NMR로 분석한 결과를 표 27에 나타내었다.
미가공 반응 생성물을 증류에 의해 정제하여 9kg (수율 : 81%)의 R225 (디클로로펜타플루오로프로판)를 수득한다.
[실시예 42]
촉매를 4염화 하프늄으로 바꾸고 촉매의 공급속도를 20g/hr (0.6몰%)로 변화시키는 것을 제외하고 실시예 33 에서와 같은 방식으로 반응을 수행하여 11kg의 미가공 반응 용액을 회수한다. 가스 크로마토그래피와 NMR로 분석한 결과를 표 28에 나타내었다.
미가공 반응 생성물을 증류에 의해 정제하여 9.5kg (수율 : 86%)의 R225 (디클로로펜타플루오로프로판)를 수득한다.
실시예에서 본 바와 같이, 본 발명에 따르면 고순도 생성물로 거의 가용하게 사용하지 못하는 디클로로펜타플루오로프로판 (R225)을 높은 수율로 제조할 수 있다.

Claims (9)

  1. Sb, Nb, Ta, In, Zr, Hf 및 Ti로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 원소를 함유하는 할로겐화물, 또는 AlBr3, 또는 AlI3이 루이스산으로 이용되는, 디클로로펜타플루오로프로판을 수득하기 위한 첨가 반응을 목적으로 루이스 산 촉매의 존재하에서 디클로로플루오로메탄 (R21)을 테트라플루오로에틸렌 (4F)과 반응시킴을 특징으로 하는 디클로로펜타플루오로프로판의 제조방법.
  2. 하기식의 플루오르화물: MXαFβ(식중, M은 IVb족, Vb족 및 IIIa족으로부터 선택된 원자들 중 하나 또는 그러한 원자들의 혼합물이며, X는 Cl, Br 및 I 원자 또는 그러한 원자들의 혼합물이고, α는 0 α 5의 실수이며 β는 IVb 족 인 경우 0 β ≤ 2.5의 실수이고, Vb족인 경우 0 β ≤ 4.5 의 실수이며 IIIa족인 경우 0 β ≤ 2.5의 실수이다. 단 α + β = 3 내지 5의 정수이다.) 이 루이스산으로 이용되는, 디클로로플루오로프로탄을 수득하기위한 첨가반응을 목적으로 루이스 산 촉매의 존재하에서 디클로로플루오로메탄(R21)을 테트라플루오로에틸렌 (4F)과 반응시킴을 특징으로 하는 디클로로펜타플루오로프로판의 제조방법.
  3. 제2항에 있어서, 플루오르화물이 하기식의 할로겐 화합물 : MXα(식중, M은 IVb족, Vb족 및 IIIa족으로부터 선택된 원자들 중의 하나 또는 그러한 원자들의 혼합물이며, X는 Cl, Br 및 I 원자중의 하나 또는 그러한 원자들의 혼합물이며, α는 IVb족인 경우 α=4, Vb족인 경우 α=5, IIIa족인 경우 α=3이다)을 플루오르화제로 플루오르화시킴으로써 수득한 화합물인 방법.
  4. 제3항에 있어서, 클로로플루오로카아본 (CFC) 또는 히드로클로로 플루오로카아본(HCFC)을 플루오르화제로 사용하는 방법.
  5. R21에 대한 4F의 몰비가 1≤4F/R21인 반응조건하에서 반응을 수행하는, 디클로로펜타플루오로프로판을 수득하기 위한 첨가 반응을 목적으로 루이스 산 촉매의 존재하에서 디클로로플루오로메탄(R21)을 테트라플루오로에틸렌(4F)과 반응시킴을 특징으로 하는 디클로로펜타플루오로프로판의 제조방법.
  6. 제5항에 있어서, R21에 대한 4F의 몰비가 1.01≤4F/R21≤10인 방법.
  7. 제5항에 있어서, 루이스 산 촉매가 Al, Sb, Nb, Ta, B, Ga, In, Zr, Hf 및 Ti로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 원소를 함유하는 할로겐화물인 방법.
  8. R21에 대한 4F의 몰비가 1≤4F/R21인 반응조건하에서 반응을 수행하는, 디클로로펜타플루오로프로판을 수득하기 위한 첨가반응을 목적으로 루이스 산 촉매의 존재하에서 디클로로플루오로메탄 (R21)을 테트라플루오로에틸렌 (4F)과 반응시킴을 특징으로하는 디클로로펜타플루오로프로판의 제조방법에서, R21 에 대한 4F의 몰비가 1≤4F/R21인 상태로 4F 및 R21을 반응기에 연속적으로 공급하고 디클로로펜타플루오로프로판을 함유하는 반응 생성물을 반응기로부터 연속적으로 회수하는 방법.
  9. R21에 대한 4F의 몰비가 1≤4F/R21인 반응조건하에서 반응을 수행하는, 디클로로펜타플루오로프로판을 수득하기 위한 첨가 반응을 목적으로 루이스 산 촉매의 존재하에서 디클로로플루오로메탄 (R21)을 테트라플루오로에틸렌 (4F)과 반응시킴을 특징으로하는 디클로로펜타플루오로프로판의 제조방법에서, R21에 대한 4F의 몰비가 1≤4F/R21인 상태로 루이스산 촉매, 4F 및 R21을 반응기에 연속적으로 공급하고 디클로로펜타플루오로프로판 및 루이스 산 촉매를 함유하는 반응 생성물을 반응기로부터 연속적으로 회수하는 방법.
KR1019910700839A 1989-12-05 1990-12-05 디클로로펜타플루오로프로판의 제조방법 KR0173477B1 (ko)

Applications Claiming Priority (13)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP31425389 1989-12-05
JP31425289 1989-12-05
JP1-314252 1989-12-05
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