KR102578063B1 - Method for producing cyclobutane - Google Patents

Method for producing cyclobutane Download PDF

Info

Publication number
KR102578063B1
KR102578063B1 KR1020217024996A KR20217024996A KR102578063B1 KR 102578063 B1 KR102578063 B1 KR 102578063B1 KR 1020217024996 A KR1020217024996 A KR 1020217024996A KR 20217024996 A KR20217024996 A KR 20217024996A KR 102578063 B1 KR102578063 B1 KR 102578063B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
catalyst
general formula
mol
hydrogen fluoride
cyclobutene
Prior art date
Application number
KR1020217024996A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20210113300A (en
Inventor
유우스케 에토우
신고 나카무라
Original Assignee
다이킨 고교 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 다이킨 고교 가부시키가이샤 filed Critical 다이킨 고교 가부시키가이샤
Publication of KR20210113300A publication Critical patent/KR20210113300A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102578063B1 publication Critical patent/KR102578063B1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C17/00Preparation of halogenated hydrocarbons
    • C07C17/07Preparation of halogenated hydrocarbons by addition of hydrogen halides
    • C07C17/087Preparation of halogenated hydrocarbons by addition of hydrogen halides to unsaturated halogenated hydrocarbons
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07BGENERAL METHODS OF ORGANIC CHEMISTRY; APPARATUS THEREFOR
    • C07B61/00Other general methods
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C23/00Compounds containing at least one halogen atom bound to a ring other than a six-membered aromatic ring
    • C07C23/02Monocyclic halogenated hydrocarbons
    • C07C23/06Monocyclic halogenated hydrocarbons with a four-membered ring
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/3065Plasma etching; Reactive-ion etching

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)

Abstract

본 개시는, 불소 원자를 포함하는 시클로부탄을 높은 선택률로 제조하는 것을 목적으로 한다.
일반식 (1):

(식 중, X1, X2, X3, X4, X5 및 X6은, 동일 또는 상이하고, 수소 원자, 할로겐 원자, 또는 퍼플루오로알킬기를 나타낸다.)
로 표시되는 시클로부탄의 제조 방법으로서,
일반식 (2):

(식 중, X1, X2, X3, X4, X5 및 X6은, 상기와 같다.)
로 표시되는 시클로부텐과 불화수소를, 촉매의 존재 하에, 기상에서 반응시키는 공정을 포함하는, 제조 방법.
The present disclosure aims to produce cyclobutane containing a fluorine atom with high selectivity.
General formula (1):

(In the formula , X 1 , X 2 , X 3 , X 4 , X 5 and
As a method for producing cyclobutane represented by,
General formula (2):

(In the formula, X 1 , X 2 , X 3 , X 4 , X 5 and X 6 are the same as above.)
A production method comprising the step of reacting cyclobutene and hydrogen fluoride represented by in the gas phase in the presence of a catalyst.

Description

시클로부탄의 제조 방법Method for producing cyclobutane

본 개시는, 시클로부탄의 제조 방법에 관한 것이다. This disclosure relates to a method for producing cyclobutane.

할로겐 원자를 포함하는 시클로부탄은, 반도체용 드라이 에칭 가스 외에, 각종 냉매, 발포제, 열 이동 매체 등으로서 유용한 화합물이다. Cyclobutane containing a halogen atom is a compound useful as a dry etching gas for semiconductors, as well as various refrigerants, foaming agents, and heat transfer media.

비특허 문헌 1에서는, 3,3,4,4,-테트라플루오로시클로부텐으로부터, CoF3, MnF3, AgF2, CeF4 또는 KCoF4 등의 불소제를 이용하여, 불소화 반응에 의하여, 1H-헵타플루오로시클로부탄을 제조하는 방법을 개시하고 있다. In Non-Patent Document 1, 1H is obtained from 3,3,4,4-tetrafluorocyclobutene by a fluorination reaction using a fluorine agent such as CoF 3 , MnF 3 , AgF 2 , CeF 4 or KCoF 4 -Discloses a method for producing heptafluorocyclobutane.

비특허 문헌 2에서는, 헥사플루오로시클로부텐(cC4F6)으로부터, 브롬화수소(HBr)를 이용하여, 부가 반응에 의하여, 1Br,2H-헥사플루오로시클로부탄(cC4F6BrH)을 제조하는 방법을 개시하고 있다. In Non-Patent Document 2, 1Br,2H-hexafluorocyclobutane (cC 4 F 6 BrH) is obtained from hexafluorocyclobutene (cC 4 F 6 ) through an addition reaction using hydrogen bromide (HBr). A manufacturing method is disclosed.

Journal of Fluorine Chemistry, 2006, Vol.127, 79-84,“Fluorination of fluoro-cyclobutene with high-valency metal fluoride” Journal of Fluorine Chemistry, 2006, Vol.127, 79-84, “Fluorination of fluoro-cyclobutene with high-valency metal fluoride” Journal of American Chemistry, 1949, Vol.71, 2339-2340,“The Addition of Hydrogen Bromide to Fluorinated Olefins”Journal of American Chemistry, 1949, Vol.71, 2339-2340, “The Addition of Hydrogen Bromide to Fluorinated Olefins”

본 개시는, 할로겐 원자를 포함하는 시클로부탄을 높은 선택률로 제조하는 것을 목적으로 한다. The present disclosure aims to produce cyclobutane containing a halogen atom with high selectivity.

본 개시는, 이하의 구성을 포함한다. This disclosure includes the following configurations.

항 1. Paragraph 1.

일반식 (1):General formula (1):

(식 중, X1, X2, X3, X4, X5 및 X6은, 동일 또는 상이하고, 수소 원자, 할로겐 원자, 또는 퍼플루오로알킬기를 나타낸다.)(In the formula , X 1 , X 2 , X 3 , X 4 , X 5 and

로 표시되는 시클로부탄의 제조 방법으로서, As a method for producing cyclobutane represented by,

일반식 (2):General formula (2):

(식 중, X1, X2, X3, X4, X5 및 X6은, 상기와 같다.)(In the formula, X 1 , X 2 , X 3 , X 4 , X 5 and X 6 are the same as above.)

로 표시되는 시클로부텐과 불화수소를, 촉매의 존재 하에, 기상에서 반응시키는 공정을 포함하는, 제조 방법. A production method comprising the step of reacting cyclobutene and hydrogen fluoride represented by in the gas phase in the presence of a catalyst.

항 2. Paragraph 2.

상기 일반식 (2)로 표시되는 시클로부텐 1몰에 대해, 0.1몰~100몰의 불화수소를 공급하여 반응시키는, 상기 항 1에 기재된 제조 방법. The production method according to item 1 above, wherein 0.1 mole to 100 mole of hydrogen fluoride is supplied to react with 1 mole of cyclobutene represented by the general formula (2).

항 3. Paragraph 3.

상기 촉매는, 활성탄, 및 크롬 화합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 촉매인, 상기 항 1 또는 항 2에 기재된 제조 방법. The production method according to item 1 or item 2, wherein the catalyst is at least one catalyst selected from the group consisting of activated carbon and chromium compounds.

항 4. Paragraph 4.

일반식 (1):General formula (1):

(식 중, X1, X2, X3, X4, X5 및 X6은, 동일 또는 상이하고, 수소 원자, 할로겐 원자, 또는 퍼플루오로알킬기를 나타낸다.)(In the formula , X 1 , X 2 , X 3 , X 4 , X 5 and

로 표시되는 시클로부탄을 함유하는 조성물로서, A composition containing cyclobutane represented by,

조성물 전량을 100mol%로 하고, 상기 일반식 (1)로 표시되는 시클로부탄의 함유량이 99mol% 이상인, 조성물. A composition in which the total amount of the composition is 100 mol% and the content of cyclobutane represented by the general formula (1) is 99 mol% or more.

항 5. Clause 5.

클리닝 가스, 에칭 가스, 디포짓 가스 또는 유기 합성용 빌딩 블록으로서 이용되는, 상기 항 4에 기재된 조성물.The composition according to item 4 above, used as a cleaning gas, etching gas, deposit gas or building block for organic synthesis.

본 개시에 의하면, 할로겐 원자를 포함하는 시클로부탄을 높은 선택률로 제조할 수 있다. According to the present disclosure, cyclobutane containing a halogen atom can be produced with high selectivity.

본 발명자들은, 예의 연구를 행한 결과, 원료 화합물에 대하여, 불화수소에 의한 부가 반응하는 공정을, 촉매의 존재 하에, 기상에서 반응시킴으로써, 상기 일반식 (1)로 표시되는 불소 원자를 포함하는 시클로부탄을 높은 선택률로 제조할 수 있는 것을 발견하였다. As a result of extensive research, the present inventors have conducted an addition reaction with hydrogen fluoride on a raw material compound in the gas phase in the presence of a catalyst, thereby producing a cyclochloride compound containing a fluorine atom represented by the general formula (1) above. It was discovered that butane could be produced with high selectivity.

본 개시는, 이와 같은 지견에 의거하여, 더욱 연구를 거듭한 결과 완성된 것이다. This disclosure was completed as a result of further research based on such knowledge.

본 개시는, 이하의 실시 형태를 포함한다. This disclosure includes the following embodiments.

본 개시의 일반식 (1):General formula (1) of the present disclosure:

(식 중, X1, X2, X3, X4, X5 및 X6은, 동일 또는 상이하고, 수소 원자, 할로겐 원자, 또는 퍼플루오로알킬기를 나타낸다.)(In the formula , X 1 , X 2 , X 3 , X 4 , X 5 and

로 표시되는 시클로부탄의 제조 방법은, The method for producing cyclobutane represented by,

일반식 (2):General formula (2):

(식 중, X1, X2, X3, X4, X5 및 X6은, 상기와 같다.)(In the formula, X 1 , X 2 , X 3 , X 4 , X 5 and X 6 are the same as above.)

로 표시되는 시클로부텐과 불화수소를 반응시키는 공정을 포함한다. It includes a process of reacting cyclobutene represented by and hydrogen fluoride.

본 개시에서는, 상기 반응은, 불화수소에 의한 부가 반응이며, 상기 공정을, 촉매의 존재 하에, 기상에서 반응시킨다. In the present disclosure, the reaction is an addition reaction using hydrogen fluoride, and the reaction is carried out in the gas phase in the presence of a catalyst.

본 개시에 있어서는, 상기 요건을 만족시킴으로써, 불소 원자를 포함하는 시클로부탄을 높은 선택률로 제조할 수 있다. In the present disclosure, by satisfying the above requirements, cyclobutane containing a fluorine atom can be produced with high selectivity.

본 개시에 있어서, 「선택률」이란, 반응기 출구로부터의 유출 가스에 있어서의 원료 화합물 이외의 화합물(불소 원자를 포함하는 시클로부탄 등)의 합계 몰량에 대한, 당해 유출 가스에 포함되는 목적 화합물(불소 원자를 포함하는 시클로부탄)의 합계 몰량의 비율(mol%)을 의미한다. In the present disclosure, “selectivity” refers to the target compound (fluorine) contained in the effluent gas relative to the total molar amount of compounds other than the raw material compound (cyclobutane, etc. containing a fluorine atom) in the effluent gas from the reactor outlet. It means the ratio (mol%) of the total molar amount of cyclobutane containing atoms.

본 개시에 있어서, 「전화율」이란, 반응기에 공급되는 원료 화합물(시클로부텐)의 몰량에 대한, 반응기 출구로부터의 유출 가스에 포함되는 원료 화합물 이외의 화합물(불소 원자를 포함하는 시클로부탄 등)의 합계 몰량의 비율(mol%)을 의미한다. In the present disclosure, “conversion ratio” refers to the ratio of compounds other than the raw material compound (cyclobutane containing a fluorine atom, etc.) contained in the effluent gas from the reactor outlet to the molar amount of the raw material compound (cyclobutene) supplied to the reactor. It means the ratio (mol%) of the total molar amount.

본 개시의 시클로부탄의 제조 방법은, 공업적 레벨에서의 생산에 적합하다. 본 개시의 시클로부탄의 제조 방법은, 원료로서 시클로부텐 및 불화수소를 이용하고 있으며, 이들 원료는 공업적 레벨에서 입수 가능하다. 본 개시의 시클로부탄의 제조 방법은, 1H-헵타플루오로시클로부탄을 목적 화합물로 한 경우에, 높은 선택률을 달성할 수 있다. The method for producing cyclobutane of the present disclosure is suitable for production at the industrial level. The method for producing cyclobutane of the present disclosure uses cyclobutene and hydrogen fluoride as raw materials, and these raw materials are available at the industrial level. The method for producing cyclobutane of the present disclosure can achieve high selectivity when 1H-heptafluorocyclobutane is used as the target compound.

(1) 원료 화합물 (1) Raw material compounds

일반식 (2)로 표시되는 시클로부텐Cyclobutene represented by general formula (2)

본 개시에 있어서, 원료 화합물은, 일반식 (2):In the present disclosure, the raw material compound has the general formula (2):

(식 중, X1, X2, X3, X4, X5 및 X6은, 동일 또는 상이하고, 수소 원자, 할로겐 원자, 또는 퍼플루오로알킬기를 나타낸다.)(In the formula , X 1 , X 2 , X 3 , X 4 , X 5 and

로 표시되는 시클로부텐, 및 불화수소이다. Cyclobutene, and hydrogen fluoride, represented by .

X1, X2, X3, X4, X5 및 X6은, 동일 또는 상이하고, 수소 원자, 할로겐 원자, 또는 퍼플루오로알킬기를 나타낸다. X 1 , X 2 , X 3 , X 4 ,

X1, X2, X3, X4, X5 및 X6의 할로겐 원자는, 불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자, 및 요오드 원자를 들 수 있다. Halogen atoms of X 1 , X 2 , X 3 , X 4 ,

X1, X2, X3, X4, X5 및 X6의 퍼플루오로알킬기는, 모든 수소 원자가 불소 원자로 치환된 알킬기이다. 퍼플루오로알킬기는, 예를 들면, 탄소수 1~20, 바람직하게는 탄소수 1~12, 보다 바람직하게는 탄소수 1~6, 더욱 바람직하게는 탄소수 1~4, 특히 바람직하게는 탄소수 1~3의 퍼플루오로알킬기인 것이 바람직하다. 퍼플루오로알킬기는, 직쇄상, 또는 분지쇄상의 퍼플루오로알킬기인 것이 바람직하다. 상기 퍼플루오로알킬기로서, 트리플루오로메틸기(CF3-), 및 펜타플루오로에틸기(C2F5-)인 것이 바람직하다. The perfluoroalkyl groups of X 1 , X 2 , X 3 , X 4 , The perfluoroalkyl group is, for example, 1 to 20 carbon atoms, preferably 1 to 12 carbon atoms, more preferably 1 to 6 carbon atoms, further preferably 1 to 4 carbon atoms, particularly preferably 1 to 3 carbon atoms. It is preferable that it is a perfluoroalkyl group. 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 -).

원료 화합물인 일반식 (2)로 표시되는 시클로부텐으로서는, 불소 원자를 포함하는 시클로부탄을 높은 선택률로 제조할 수 있는 점에서, X1, X2, X3, X4, X5 및 X6은, 동일 또는 상이하고, 불소 원자, 또는 퍼플루오로알킬기인 것이 보다 바람직하다. As cyclobutene represented by general formula (2), which is a raw material compound, cyclobutane containing a fluorine atom can be produced with high selectivity, and X 1 , X 2 , X 3 , X 4 , It is more preferable that they are the same or different and are a fluorine atom or a perfluoroalkyl group.

원료 화합물인 일반식 (2)로 표시되는 시클로부텐으로서는, 예를 들면, 다음의, Cyclobutene represented by general formula (2), which is a raw material compound, is, for example, as follows:

등의 화합물을 들 수 있다. Compounds such as these can be mentioned.

이들 일반식 (2)로 표시되는 시클로부텐은, 단독으로 이용할 수도 있고, 2종 이상을 조합하여 이용할 수도 있다. 이와 같은 시클로부텐은, 공지 또는 시판품을 채용할 수 있다. Cyclobutenes represented by these general formulas (2) may be used individually or in combination of two or more types. As such cyclobutene, known or commercially available products can be used.

일반식 (2)로 표시되는 시클로부텐에서는, 불소 원자를 포함하는 시클로부탄을 높은 선택률로 제조할 수 있는 점에서, X1, X2, X3, X4, X5 및 X6은, 불소 원자인 것이 보다 바람직하다. In cyclobutene represented by general formula (2), cyclobutane containing a fluorine atom can be produced with high selectivity, and X 1 , X 2 , X 3 , X 4 , It is more preferable that it is an atom.

시클로부텐과Cyclobutene and 불화수소의 hydrogen fluoride 몰비molar ratio

불화수소(HF)는, 통상, 일반식 (2)로 표시되는 시클로부텐(원료 화합물)과 함께, 기상 상태에서 반응기에 공급하는 것이 바람직하다. 불화수소의 공급량은, 상기 일반식 (2)로 표시되는 시클로부텐(원료 화합물) 1몰에 대해, 0.1몰~100몰 정도로 반응시키는 것이 바람직하다. 불화수소의 공급량은, 상기 일반식 (2)로 표시되는 시클로부텐(원료 화합물) 1몰에 대해, 0.5몰~50몰 정도가 보다 바람직하고, 1몰~30몰 정도가 더욱 바람직하고, 1몰~20몰 정도가 특히 바람직하다. 불화수소의 공급량을 상기 범위로 함으로써, 불화수소에 의한 부가 반응을 양호하게 진행시켜, 불순물의 생성을 저감할 수 있어, 생성물의 불소 원자를 포함하는 시클로부탄의 선택률이 높고, 고수율로 회수할 수 있다. Hydrogen fluoride (HF) is usually preferably supplied to the reactor in a gaseous state together with cyclobutene (raw material compound) represented by general formula (2). The amount of hydrogen fluoride supplied is preferably about 0.1 mole to 100 mole per mole of cyclobutene (raw material compound) represented by the general formula (2). The supply amount of hydrogen fluoride is more preferably about 0.5 mol to 50 mol, more preferably about 1 mol to 30 mol, and 1 mol per mole of cyclobutene (raw material compound) represented by the general formula (2). About ∼20 mol is particularly preferred. By setting the supply amount of hydrogen fluoride in the above range, the addition reaction with hydrogen fluoride can proceed satisfactorily and the production of impurities can be reduced, so that the selectivity of cyclobutane containing fluorine atoms in the product is high and recovery can be achieved in high yield. You can.

(2) 부가 반응(2) Addition reaction

본 개시에 있어서의 시클로부텐과 불화수소를 반응시키는 공정은, 불화수소에 의한 부가 반응이며, 촉매의 존재 하에, 기상에서 행한다. 본 개시에 있어서의 시클로부텐과 불화수소를 반응시키는 공정(부가 반응)에서는, 기상에서 행하며, 특히 고정상 반응기를 이용한 기상 연속 유통식으로 행하는 것이 바람직하다. 기상 연속 유통식으로 행하는 경우는, 장치, 조작 등을 간략화할 수 있음과 함께, 경제적으로 유리하다. The process of reacting cyclobutene and hydrogen fluoride in the present disclosure is an addition reaction using hydrogen fluoride, and is performed in the gas phase in the presence of a catalyst. In the process (addition reaction) of reacting cyclobutene with hydrogen fluoride in the present disclosure, it is preferably carried out in the gas phase, especially in the gas phase continuous flow method using a fixed bed reactor. In the case of carrying out the gas phase continuous distribution method, equipment, operation, etc. can be simplified and it is economically advantageous.

본 개시에 있어서의 시클로부텐과 불화수소를 반응시키는 공정에서는, 예를 들면, 원료 화합물로서, 일반식 (2)로 표시되는 시클로부텐에서는, X1, X2, X3, X4 및 X6은, 불소 원자인 것이 보다 바람직하다. In the step of reacting cyclobutene and hydrogen fluoride in the present disclosure, for example, in cyclobutene represented by general formula ( 2 ) as a raw material compound, X 1 , It is more preferable that silver is a fluorine atom.

이하의 반응식에 따라, 불화수소에 의한 부가 반응인 것이 바람직하다. According to the reaction formula below, it is preferable that it is an addition reaction with hydrogen fluoride.

촉매 catalyst

본 개시에 있어서의 시클로부텐과 불화수소를 반응시키는 공정은, 불화수소에 의한 부가 반응에 있어서, 촉매의 존재 하에, 기상에서 행한다. The step of reacting cyclobutene and hydrogen fluoride in the present disclosure is carried out in the gas phase in the presence of a catalyst in an addition reaction with hydrogen fluoride.

본 공정에서 이용되는 촉매는, 활성탄인 것이 바람직하다. The catalyst used in this process is preferably activated carbon.

본 공정에서 이용되는 촉매는, 금속 촉매인 것이 바람직하다. 금속 촉매로서, 산화크롬, 불화산화크롬, 불화크롬 등의 크롬 촉매, 산화알루미늄, 불화산화알루미늄, 불화알루미늄 등의 알루미늄 촉매, 산화철, 불화산화철, 불화철 등의 철 촉매, 산화니켈, 불화산화니켈, 불화니켈 등의 니켈 촉매, 산화마그네슘, 불화산화마그네슘, 불화마그네슘 등의 마그네슘 촉매 등의 금속 촉매인 것이 바람직하다. 촉매는, 상기 금속 촉매로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종인 것이 바람직하다. The catalyst used in this process is preferably a metal catalyst. As metal catalysts, chromium catalysts such as chromium oxide, chromium fluoride, and chromium fluoride, aluminum catalysts such as aluminum oxide, aluminum fluoride, and aluminum fluoride, iron catalysts such as iron oxide, iron fluoride, and iron fluoride, nickel oxide, and nickel fluoride. , a metal catalyst such as a nickel catalyst such as nickel fluoride, or a magnesium catalyst such as magnesium oxide, magnesium fluoride, or magnesium fluoride. The catalyst is preferably at least one selected from the group consisting of the above metal catalysts.

본 공정에서 이용되는 촉매는, 활성탄 및 상기 금속 촉매로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종인 것이 바람직하다. 이들 촉매 중, 목적 화합물을 보다 높은 선택률로 얻을 수 있는 점에서, 활성탄, 산화크롬, 불화산화크롬, 불화크롬 등의 크롬 촉매가 보다 바람직하다. 또, 원료 화합물의 전화율을 보다 향상시키는 것도 가능하다. The catalyst used in this process is preferably at least one selected from the group consisting of activated carbon and the above metal catalyst. Among these catalysts, chromium catalysts such as activated carbon, chromium oxide, chromium fluoride, and chromium fluoride are more preferable because the target compound can be obtained at a higher selectivity. In addition, it is also possible to further improve the conversion rate of the raw material compound.

본 공정에 있어서, 기상에서, 원료 화합물과 촉매를 접촉시키는데 있어서는, 촉매를 고체의 상태(고상)에서 원료 화합물과 접촉시키는 것이 바람직하다. In this process, when bringing the raw material compound into contact with the catalyst in the gas phase, it is preferable to bring the catalyst into contact with the raw material compound in a solid state (solid phase).

본 공정에 있어서, 촉매는, 분말상이어도 되지만, 펠릿상인 것이 기상 연속 유통식의 반응에 바람직하다. In this process, the catalyst may be in a powder form, but a pellet form is preferable for gas phase continuous flow reaction.

상기 촉매의 BET법에 의하여 측정한 비표면적(이하, BET 비표면적이라고도 칭한다.)은, 통상 10~3,000m2/g이며, 바람직하게는 10~2,500m2/g이며, 보다 바람직하게는 20~2,000m2/g이며, 더욱 바람직하게는 30~1,500m2/g이다. 촉매의 BET 비표면적이 이와 같은 범위에 있는 경우, 촉매의 입자의 밀도가 너무 작은 일이 없기 때문에, 높은 선택률로 목적 화합물을 얻을 수 있다. 또, 원료 화합물의 전화율을 향상시키는 것도 가능하다. 예를 들면, 촉매로서, BET 비표면적은 800m2/g~2,000m2/g인 활성탄을 이용하는 것이 바람직하다. The specific surface area (hereinafter also referred to as BET specific surface area) of the catalyst measured by the BET method is usually 10 to 3,000 m 2 /g, preferably 10 to 2,500 m 2 /g, more preferably 20. It is ~2,000m 2 /g, and more preferably 30~1,500m 2 /g. When the BET specific surface area of the catalyst is in this range, the density of catalyst particles is not too small, and the target compound can be obtained with a high selectivity. Additionally, it is also possible to improve the conversion rate of the raw material compound. For example, as a catalyst, it is preferable to use activated carbon with a BET specific surface area of 800 m 2 /g to 2,000 m 2 /g.

촉매로서 활성탄을 이용하는 경우, 파쇄탄, 성형탄, 과립탄, 구상탄 등의 분말 활성탄을 이용하는 것이 바람직하다. 분말 활성탄은, JIS 시험으로, 4메시(4.76mm)~100메시(0.149mm)의 입도를 나타내는 분말 활성탄을 이용하는 것이 바람직하다. 촉매로서 활성탄을 이용하는 경우, 사용 전에, 예를 들면 300~500℃의 온도 조건에서 일정 시간 질소를 흐르게 하여 처리한 것(열처리한 활성탄)을 이용할 수 있다. When using activated carbon as a catalyst, it is preferable to use powdered activated carbon such as crushed carbon, coal carbon, granulated carbon, or nodular carbon. It is preferable to use powdered activated carbon that shows a particle size of 4 mesh (4.76 mm) to 100 mesh (0.149 mm) according to the JIS test. When using activated carbon as a catalyst, before use, for example, one that has been treated by flowing nitrogen for a certain period of time under temperature conditions of 300 to 500 ° C. (heat-treated activated carbon) can be used.

촉매로서 금속 촉매를 이용하는 경우, 담체에 담지되어 있는 것이 바람직하다. 담체로서는, 예를 들면, 탄소, 알루미나(Al2O3), 지르코니아(ZrO2), 실리카(SiO2), 티타니아(TiO2) 등을 들 수 있다. 탄소로서는, 활성탄, 부정형 탄소, 그래파이트, 다이아몬드 등을 이용할 수 있다. When using a metal catalyst as a catalyst, it is preferably supported on a carrier. Examples of the carrier include carbon, alumina (Al 2 O 3 ), zirconia (ZrO 2 ), silica (SiO 2 ), and titania (TiO 2 ). As carbon, activated carbon, amorphous carbon, graphite, diamond, etc. can be used.

본 개시에 있어서의 촉매의 일례로서, 산화크롬 및 불소화된 산화크롬에 대하여 설명한다. 산화크롬은, 예를 들면, 산화크롬을 Cr2O3·nH2O로 나타낸 경우에, n의 값이 3 이하인 것이 바람직하고, 1~1.5인 것이 보다 바람직하다. 또, 상기 산화크롬은, 조성식:CrOm에 있어서, m이 통상 1.5<m<3의 범위에 있는 것이 바람직하다. 촉매로서, 불소화된 산화크롬은, 산화크롬을 불소화함으로써 조제할 수 있다. 불소화로서는, 불화수소(HF)에 의한 불소화, 플루오로카본 등에 의한 불소화를 들 수 있다. As an example of the catalyst in the present disclosure, chromium oxide and fluorinated chromium oxide will be described. For example, when chromium oxide is expressed as Cr 2 O 3 ·nH 2 O, the n value is preferably 3 or less, and more preferably 1 to 1.5. In addition, in the composition formula: CrO m , the chromium oxide is preferably in the range of m, which is usually 1.5 < m < 3. As a catalyst, fluorinated chromium oxide can be prepared by fluorinating chromium oxide. Examples of fluorination include fluorination with hydrogen fluoride (HF), fluorination with fluorocarbons, etc.

촉매로서의 불소화된 산화크롬은, 예를 들면, 일본 특허 제3412165호에 기재되어 있는 방법에 따라서 얻을 수 있다. 산화크롬을 불화수소에 의하여 불소화(HF처리)함으로써 불소화된 산화크롬을 얻을 수 있다. 불소화의 온도는, 예를 들면, 100~460℃가 바람직하다. 불소화의 압력은, 촉매 반응에 제공될 때의 압력이 바람직하다. 본 개시에 있어서, 불소 함유량이 많은 고불소화-산화크롬 촉매를 이용하는 것이 특히 바람직하다. 고불소화-산화크롬 촉매는, 산화크롬을 통상보다 고온에서, 장시간 불소화함으로써 얻을 수 있다. Fluorinated chromium oxide as a catalyst can be obtained, for example, according to the method described in Japanese Patent No. 3412165. Fluorinated chromium oxide can be obtained by fluorinating chromium oxide with hydrogen fluoride (HF treatment). The temperature of fluorination is preferably, for example, 100 to 460°C. The pressure for fluorination is preferably the pressure used for the catalytic reaction. In the present disclosure, it is particularly preferable to use a highly fluorinated chromium oxide catalyst with a high fluorine content. A highly fluorinated chromium oxide catalyst can be obtained by fluorinating chromium oxide at a higher temperature than usual for a long period of time.

고불소화-산화크롬 촉매는, 불소 함유량이 30질량% 이상인 것이 바람직하고, 30~45질량%인 것이 보다 바람직하다. 불소 함유량은, 촉매의 질량 변화, 또는 일반적인 크롬 산화물의 정량 분석법에 의하여 측정할 수 있다. The highly fluorinated chromium oxide catalyst preferably has a fluorine content of 30% by mass or more, and more preferably 30 to 45% by mass. The fluorine content can be measured by changing the mass of the catalyst or by a general quantitative analysis method of chromium oxide.

기상 반응 온도 gas phase reaction temperature

본 개시에 있어서의 시클로부텐과 불화수소를 반응시키는 공정에서는, 반응 온도의 하한값은, 보다 효율적으로 불화수소에 의한 부가 반응을 진행시켜, 목적 화합물을 보다 높은 선택률로 얻을 수 있는 관점, 전화율의 저하를 억제하는 관점에서, 통상 50℃이며, 바람직하게는 200℃이고, 보다 바람직하게는 250℃이며, 더욱 바람직하게는 300℃이다. In the step of reacting cyclobutene and hydrogen fluoride in the present disclosure, the lower limit of the reaction temperature is from the viewpoint of allowing the addition reaction with hydrogen fluoride to proceed more efficiently and obtaining the target compound at a higher selectivity, and lowering the conversion rate. From the viewpoint of suppressing, it is usually 50°C, preferably 200°C, more preferably 250°C, and even more preferably 300°C.

촉매로서 활성탄을 이용하는 경우, 반응 온도는 50℃~400℃가 바람직하고, 100℃~350℃가 보다 바람직하고, 150℃~300℃가 더욱 바람직하다. When using activated carbon as a catalyst, the reaction temperature is preferably 50°C to 400°C, more preferably 100°C to 350°C, and even more preferably 150°C to 300°C.

촉매로서 크롬 촉매를 이용하는 경우, 반응 온도는 50℃ 이상이 바람직하고, 250℃ 이상이 보다 바람직하고, 300℃ 이상이 더욱 바람직하다. When using a chromium catalyst as a catalyst, the reaction temperature is preferably 50°C or higher, more preferably 250°C or higher, and even more preferably 300°C or higher.

시클로부텐과 불화수소를 반응시키는 반응 온도의 상한값은, 보다 효율적으로 불화수소에 의한 부가 반응을 진행시켜, 목적 화합물을 보다 높은 선택률로 얻을 수 있는 관점, 또한 반응 생성물이 분해 또는 중합하는 것에 의한 선택률의 저하를 억제하는 관점에서, 통상 500℃이며, 바람직하게는 450℃이며, 보다 바람직하게는 400℃이다. The upper limit of the reaction temperature for reacting cyclobutene with hydrogen fluoride is from the viewpoint of allowing the addition reaction with hydrogen fluoride to proceed more efficiently and obtaining the target compound at a higher selectivity, as well as the selectivity due to decomposition or polymerization of the reaction product. From the viewpoint of suppressing the decline, the temperature is usually 500°C, preferably 450°C, and more preferably 400°C.

기상 반응 시간 wake up reaction time

시클로부텐과 불화수소를 반응시키는 반응 시간은, 원료 화합물의 촉매에 대한 접촉 시간(W/F0)[W:금속 촉매의 중량(g), F0:원료 화합물의 유량(cc/sec)]을 길게 하면 원료 화합물의 전화율을 올릴 수 있지만, 촉매의 양이 많아지고 설비가 커져, 비효율적이다. The reaction time for reacting cyclobutene and hydrogen fluoride is the contact time of the raw material compound with the catalyst (W/F 0 ) [W: weight of metal catalyst (g), F 0 : flow rate of raw material compound (cc/sec)] If you lengthen it, the conversion rate of the raw material compound can be increased, but the amount of catalyst increases and the equipment becomes larger, making it inefficient.

그 때문에, 시클로부텐과 불화수소를 반응시키는 반응 시간은, 원료 화합물의 전화율을 향상시키는 점, 및 설비 비용을 억제하는 점에서, 원료 화합물의 촉매에 대한 접촉 시간(W/F0)이, 1g·sec/cc~30g·sec/cc인 것이 바람직하고, 1.5g·sec/cc~10g·sec/cc인 것이 보다 바람직하고, 2.0g·sec/cc~5.0g·sec/cc인 것이 더욱 바람직하다. Therefore, the reaction time for reacting cyclobutene and hydrogen fluoride is 1 g in terms of improving the conversion rate of the raw material compound and suppressing equipment costs, and the contact time (W/F 0 ) of the raw material compound with the catalyst is 1 g. ·sec/cc to 30g·sec/cc is preferable, 1.5g·sec/cc to 10g·sec/cc is more preferable, and 2.0g·sec/cc to 5.0g·sec/cc is still more preferable. do.

상기 원료 화합물의 촉매에 대한 접촉 시간이란, 원료 화합물 및 촉매가 접촉하는 시간을 의미한다. The contact time of the raw material compound with the catalyst means the time for which the raw material compound and the catalyst are in contact.

시클로부텐과Cyclobutene and 불화수소의 hydrogen fluoride 몰비molar ratio

불화수소의 공급량은, 촉매로서 활성탄, 및 크롬 촉매를 이용하는 경우, 반응 비용 및 생산성의 관점에서, 상기 일반식 (2)로 표시되는 시클로부텐(원료 화합물) 1몰에 대해, 0.1몰~100몰 정도로 반응시키는 것이 바람직하고, 0.5몰~75몰 정도가 보다 바람직하고, 1몰~50몰 정도가 더욱 바람직하다. When using activated carbon and a chromium catalyst as catalysts, the supply amount of hydrogen fluoride is 0.1 mol to 100 mol per mole of cyclobutene (raw material compound) represented by the general formula (2) from the viewpoint of reaction cost and productivity. It is preferable to react in an amount of about 0.5 mol to 75 mol, more preferably about 1 mol to 50 mol.

기상 반응 압력 gas phase reaction pressure

시클로부텐과 불화수소를 반응시키는 반응 압력은, 보다 효율적으로 불화수소에 의한 부가 반응을 진행시키는 점에서, -0.05MPa~2MPa인 것이 바람직하고, -0.01MPa~1MPa인 것이 보다 바람직하고, 상압~0.5MPa인 것이 더욱 바람직하다. 또한, 본 개시에 있어서, 압력에 대해서는 표기가 없는 경우는 게이지압으로 한다. The reaction pressure for reacting cyclobutene and hydrogen fluoride is preferably -0.05 MPa to 2 MPa, more preferably -0.01 MPa to 1 MPa, from the point of view of advancing the addition reaction with hydrogen fluoride more efficiently, and is from normal pressure to normal pressure. It is more preferable that it is 0.5 MPa. Additionally, in this disclosure, if there is no indication about pressure, it is referred to as gauge pressure.

시클로부텐과 불화수소의 반응에 있어서, 원료 화합물과 촉매(활성탄, 크롬 촉매 등)를 접촉시켜 반응시키는 반응기로서는, 상기 온도 및 압력에 견딜 수 있는 것이면, 형상 및 구조는 특별히 한정되지 않는다. 반응기로서는, 예를 들면, 종형 반응기, 횡형 반응기, 다관형 반응기 등을 들 수 있다. 반응기의 재질로서는, 예를 들면, 유리, 스테인리스, 철, 니켈, 철니켈 합금 등을 들 수 있다. In the reaction of cyclobutene and hydrogen fluoride, the shape and structure of the reactor that causes the reaction by contacting the raw material compound with a catalyst (activated carbon, chromium catalyst, etc.) is not particularly limited as long as it can withstand the above temperature and pressure. Examples of the reactor include a vertical reactor, a horizontal reactor, and a tube-type reactor. Examples of the material of the reactor include glass, stainless steel, iron, nickel, and iron-nickel alloy.

기상 반응의 예시 Examples of weather reactions

시클로부텐과 불화수소의 반응(불화수소에 의한 부가 반응)은, 반응기에 원료 화합물을 연속적으로 주입하고, 당해 반응기로부터 목적 화합물을 연속적으로 뽑아내는 유통식 및 배치식 중 어느 방식에 의하여도 실시할 수 있다. 목적 화합물이 반응기에 머물면, 추가로 탈리 반응이 진행될 수 있는 점에서, 유통식으로 실시하는 것이 바람직하다. 본 개시에 있어서의 시클로부텐과 불화수소를 반응시키는 공정에서는, 기상에서 행하며, 특히 고정상 반응기를 이용한 기상 연속 유통식으로 행하는 것이 바람직하다. 기상 연속 유통식으로 행하는 경우는, 장치, 조작 등을 간략화할 수 있음과 함께, 경제적으로 유리하다. The reaction between cyclobutene and hydrogen fluoride (addition reaction with hydrogen fluoride) can be carried out by either a flow method or a batch method in which raw material compounds are continuously injected into a reactor and the target compound is continuously extracted from the reactor. You can. If the target compound remains in the reactor, further desorption reaction may proceed, so it is preferable to carry out the flow-through method. In the process of reacting cyclobutene and hydrogen fluoride in the present disclosure, it is preferably carried out in the gas phase, especially in the gas phase continuous flow method using a fixed bed reactor. In the case of carrying out the gas phase continuous distribution method, equipment, operation, etc. can be simplified and it is economically advantageous.

시클로부텐과 불화수소의 반응을 행할 때의 분위기에 대해서는, 촉매(활성탄, 크롬 촉매 등)의 열화를 억제하는 점에서, 불활성 가스 존재 하 및/또는 불화수소 존재 하인 것이 바람직하다. 당해 불활성 가스는, 질소, 헬륨, 아르곤 및 이산화탄소로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종인 것이 바람직하다. 이들 불활성 가스 중에서도, 비용을 억제하는 점에서, 질소가 보다 바람직하다. 당해 불활성 가스의 농도는, 반응기에 도입되는 기체 성분의 0~50mol%로 하는 것이 바람직하다. The atmosphere for the reaction between cyclobutene and hydrogen fluoride is preferably in the presence of an inert gas and/or in the presence of hydrogen fluoride from the viewpoint of suppressing deterioration of the catalyst (activated carbon, chromium catalyst, etc.). The inert gas is preferably at least one selected from the group consisting of nitrogen, helium, argon, and carbon dioxide. Among these inert gases, nitrogen is more preferable from the viewpoint of suppressing costs. The concentration of the inert gas is preferably 0 to 50 mol% of the gas component introduced into the reactor.

시클로부텐과 불화수소의 반응(불화수소에 의한 부가 반응) 종료 후에는, 필요에 따라, 상법에 따라서 정제 처리를 행하여, 일반식 (1)로 표시되는 불소 원자를 포함하는 시클로부탄을 얻을 수 있다. After the reaction between cyclobutene and hydrogen fluoride (addition reaction with hydrogen fluoride) is completed, if necessary, purification is performed according to a conventional method to obtain cyclobutane containing a fluorine atom represented by general formula (1). .

(3) 목적 화합물(3) Target compound

본 개시에 있어서의 목적 화합물은, 일반식 (1):The target compound in the present disclosure has the general formula (1):

(식 중, X1, X2, X3, X4, X5 및 X6은, 동일 또는 상이하고, 수소 원자, 할로겐 원자, 또는 퍼플루오로알킬기를 나타낸다.)(In the formula , X 1 , X 2 , X 3 , X 4 , X 5 and

로 표시되는 불소 원자를 포함하는 시클로부탄이다. It is a cyclobutane containing a fluorine atom represented by .

제조하려고 하는 일반식 (1)로 표시되는 불소 원자를 포함하는 시클로부탄은, 예를 들면, 다음의, Cyclobutane containing a fluorine atom represented by general formula (1) to be manufactured is, for example, as follows:

등의 화합물을 들 수 있다. Compounds such as these can be mentioned.

일반식 (1)로 표시되는 불소 원자를 포함하는 시클로부탄에서는, X1, X2, X3, X4, X5 및 X6은, 동일 또는 상이하고, 수소 원자, 할로겐 원자, 또는 퍼플루오로알킬기를 나타낸다. In cyclobutane containing a fluorine atom represented by general formula (1), X 1 , X 2 , X 3 , X 4 , X 5 and Represents a Roalkyl group.

본 개시에 있어서의 시클로부탄의 제조 방법에서는, 원료 화합물은, 일반식 (2)로 표시되는 시클로부텐과 불화수소를 반응시키는 공정에 있어서, 불화수소에 의한 부가 반응을 행하며, 예를 들면, 원료 화합물로서, 일반식 (2)로 표시되는 시클로부텐에서는, X1, X2, X3, X4 및 X6은, 불소 원자인 것이 보다 바람직하다. In the method for producing cyclobutane in the present disclosure, the raw material compound undergoes an addition reaction with hydrogen fluoride in the step of reacting cyclobutene represented by the general formula (2) with hydrogen fluoride, for example, raw material As a compound, in cyclobutene represented by general formula (2), it is more preferable that X 1 , X 2 , X 3 , X 4 and X 6 are fluorine atoms.

이하의 반응식에 따라, 불화수소에 의한 부가 반응인 것이 바람직하다. According to the reaction formula below, it is preferable that it is an addition reaction with hydrogen fluoride.

목적 화합물은, 일반식 (1)로 표시되는 불소 원자를 포함하는 시클로부탄으로서, X1, X2, X3, X4, X5 및 X6은, 불소 원자인 것이 보다 바람직하다. The target compound is cyclobutane containing a fluorine atom represented by general formula (1), and it is more preferable that X 1 , X 2 , X 3 , X 4 , X 5 and X 6 are fluorine atoms.

본 개시의 제조 방법에 의하면, 일반식 (1)로 표시되는 불소 원자를 포함하는 시클로부탄을 목적 화합물로서, 공업적 레벨에서, 높은 선택률로 양호하게 제조할 수 있다. According to the production method of the present disclosure, cyclobutane containing a fluorine atom represented by general formula (1) can be successfully produced as a target compound with a high selectivity at an industrial level.

(4) 불소 원자를 포함하는 시클로부탄을 포함하는 조성물 (4) Compositions containing cyclobutane containing fluorine atoms

이상과 같이 하여, 일반식 (1)로 표시되는 불소 원자를 포함하는 시클로부탄을 얻을 수 있지만, 상기와 같이, 일반식 (1)로 표시되는 불소 원자를 포함하는 시클로부탄과, 일반식 (2)로 표시되는 시클로부텐을 함유하는 조성물의 형태로 얻어지는 경우도 있다. As described above, cyclobutane containing a fluorine atom represented by general formula (1) can be obtained. However, as described above, cyclobutane containing a fluorine atom represented by general formula (1) and general formula (2) ) It may be obtained in the form of a composition containing cyclobutene represented by ).

조성물에 포함되는 일반식 (1)로 표시되는 불소 원자를 포함하는 시클로부탄으로서, X1, X2, X3, X4, X5 및 X6은, 불소 원자인 것이 바람직하다. As cyclobutane containing a fluorine atom represented by general formula (1) contained in the composition, it is preferable that X 1 , X 2 , X 3 , X 4 , X 5 and X 6 are fluorine atoms.

본 개시의 일반식 (1)로 표시되는 불소 원자를 포함하는 시클로부탄을 포함하는 조성물에 있어서, 상기 조성물의 총량을 100mol%로 하고, 일반식 (1)로 표시되는 불소 원자를 포함하는 시클로부탄의 함유량은 99mol% 이상인 것이 바람직하다. In the composition containing cyclobutane containing a fluorine atom represented by general formula (1) of the present disclosure, the total amount of the composition is 100 mol%, and the cyclobutane containing a fluorine atom represented by general formula (1) The content is preferably 99 mol% or more.

본 개시의 일반식 (1)로 표시되는 불소 원자를 포함하는 시클로부탄을 포함하는 조성물에 있어서, 상기 조성물의 총량을 100mol%로 하고, 일반식 (1)로 표시되는 불소 원자를 포함하는 시클로부탄의 함유량은 1mol%~99.9mol%가 바람직하고, 5mol%~99.9mol%가 보다 바람직하고, 10mol%~99.9mol%가 더욱 바람직하다. In the composition containing cyclobutane containing a fluorine atom represented by general formula (1) of the present disclosure, the total amount of the composition is 100 mol%, and the cyclobutane containing a fluorine atom represented by general formula (1) The content is preferably 1 mol% to 99.9 mol%, more preferably 5 mol% to 99.9 mol%, and even more preferably 10 mol% to 99.9 mol%.

본 개시의 제조 방법에 의하면, 일반식 (1)로 표시되는 불소 원자를 포함하는 시클로부탄을 포함하는 조성물로서 얻어진 경우여도, 일반식 (1)로 표시되는 불소 원자를 포함하는 시클로부탄을 특히 높은 선택률로 얻을 수 있고, 그 결과, 상기 조성물 중의 일반식 (1)로 표시되는 불소 원자를 포함하는 시클로부탄 이외의 성분을 줄이는 것이 가능하다. 본 개시의 제조 방법에 의하면, 일반식 (1)로 표시되는 불소 원자를 포함하는 시클로부탄을 얻기 위한 정제의 노력을 삭감할 수 있다. According to the production method of the present disclosure, even if it is obtained as a composition containing cyclobutane containing a fluorine atom represented by general formula (1), the cyclobutane containing a fluorine atom represented by general formula (1) is particularly high. It can be obtained by selectivity, and as a result, it is possible to reduce components other than cyclobutane containing a fluorine atom represented by general formula (1) in the composition. According to the production method of the present disclosure, the purification effort for obtaining cyclobutane containing a fluorine atom represented by general formula (1) can be reduced.

본 개시의 일반식 (1)로 표시되는 불소 원자를 포함하는 시클로부탄을 포함하는 조성물은, 일반식 (1)로 표시되는 불소 원자를 포함하는 시클로부탄 단독의 경우와 마찬가지로, 반도체, 액정 등의 최선단의 미세 구조를 형성하기 위한 에칭 가스 외에, 디포짓 가스, 유기 합성용 빌딩 블록, 클리닝 가스 등의 각종 용도로 유효 이용할 수 있다. The composition containing the cyclobutane containing the fluorine atom represented by the general formula (1) of the present disclosure is, like the case of only cyclobutane containing the fluorine atom represented by the general formula (1), a semiconductor, liquid crystal, etc. In addition to being an etching gas for forming cutting-edge fine structures, it can be effectively used for various purposes such as a deposit gas, a building block for organic synthesis, and a cleaning gas.

상기 디포짓 가스란, 에칭 내성 폴리머층을 퇴적시키는 가스이다. The deposit gas is a gas that deposits an etching-resistant polymer layer.

상기 유기 합성용 빌딩 블록이란, 반응성이 높은 골격을 가지는 화합물의 전구체가 될 수 있는 물질을 의미한다. 예를 들면, 본 개시의 일반식 (1)로 표시되는 불소 원자를 포함하는 시클로부탄, 및 이것을 포함하는 조성물과 CF3Si(CH3)3 등의 함불소 유기 규소 화합물을 반응시키면, CF3기 등의 플루오로알킬기를 도입하여 세정제나 함불소 의약 중간체가 될 수 있는 물질로 변환하는 것이 가능하다. The building block for organic synthesis refers to a material that can be a precursor for a compound having a highly reactive skeleton. For example, when cyclobutane containing a fluorine atom represented by general formula (1) of the present disclosure and a composition containing it are reacted with a fluorinated organosilicon compound such as CF 3 Si(CH 3 ) 3 , CF 3 It is possible to convert it into a substance that can be a detergent or a fluorinated pharmaceutical intermediate by introducing a fluoroalkyl group such as a group.

이상, 본 개시의 실시 형태를 설명했지만, 특허 청구 범위의 취지 및 범위로부터 일탈하는 일 없이, 형태나 상세의 다양한 변경이 가능하다. Although the embodiments of the present disclosure have been described above, various changes in form and details can be made without departing from the spirit and scope of the claims.

실시예Example

이하에 실시예를 들어, 본 개시를 구체적으로 설명하지만, 본 개시는, 이들 실시예에 의하여 조금도 한정되는 것은 아니다. The present disclosure will be described in detail below with reference to examples, but the present disclosure is not limited in any way to these examples.

실시예Example

실시예의 불소 원자를 포함하는 시클로부탄의 제조 방법에서는, 원료 화합물은, 일반식 (2)로 표시되는 시클로부텐에 있어서, X1, X2, X3 및 X4는, 불소 원자로 했다. In the method for producing cyclobutane containing a fluorine atom in the examples, the raw material compound was cyclobutene represented by general formula (2), and X 1 , X 2 , X 3 and X 4 were fluorine atoms.

이하의 반응식에 따라, 시클로부텐에 대하여 불화수소에 의한 부가 반응을 행했다. According to the reaction formula below, an addition reaction with hydrogen fluoride was performed on cyclobutene.

목적 화합물은, 일반식 (1)로 표시되는 불소 원자를 포함하는 시클로부탄으로서, X1, X2, X3, X4, X5 및 X6은, 불소 원자로 했다. The target compound was cyclobutane containing a fluorine atom represented by general formula (1), and X 1 , X 2 , X 3 , X 4 , X 5 and X 6 were fluorine atoms.

실시예Example 1(1-1~1-5), 촉매:활성탄 1(1-1~1-5), catalyst: activated carbon

반응관으로서 SUS 배관(외경:1/2인치)를 이용하여, 촉매로서 활성탄 10g을 충전했다. 상기 촉매를 불화수소에 의한 부가 반응에 이용했다. 활성탄의 BET 비표면적은 850m2/g였다. 반응기인 SUS 배관(외경:1/2인치)에, 촉매로서 활성탄을 10g 첨가했다. A SUS pipe (outer diameter: 1/2 inch) was used as a reaction tube, and 10 g of activated carbon was charged as a catalyst. The catalyst was used for addition reaction with hydrogen fluoride. The BET specific surface area of activated carbon was 850 m 2 /g. 10 g of activated carbon was added as a catalyst to the SUS pipe (outer diameter: 1/2 inch) as a reactor.

질소 분위기 하에, 200℃에서 2시간 건조한 후, 압력을 상압, 시클로부텐 cC4F6(원료 화합물)과 활성탄(촉매)의 접촉 시간(W/F0)이 2.0g·sec/cc가 되도록, 반응기에 원료 화합물(cC4F6)을 유통시켰다. After drying at 200°C for 2 hours under a nitrogen atmosphere, the pressure is adjusted to normal pressure so that the contact time (W/F 0 ) between cyclobutene cC 4 F 6 (raw material compound) and activated carbon (catalyst) is 2.0 g·sec/cc, The raw material compound (cC 4 F 6 ) was distributed in the reactor.

불화수소의 공급량은, 시클로부텐 cC4F6(원료 화합물) 1몰에 대해, 1몰 또는 15몰로 했다. The supply amount of hydrogen fluoride was 1 mole or 15 mole per 1 mole of cyclobutene cC 4 F 6 (raw material compound).

기상 연속 유통식으로 반응을 진행시켰다. The reaction was carried out in a gas phase continuous distribution manner.

반응기를 150℃, 200℃, 250℃ 또는 300℃에서 가열하여 불화수소에 의한 부가 반응을 개시했다. 불화수소에 의한 부가 반응을 개시하고 나서 1시간 후에, 제해탑을 통과한 유출분(溜出分)을 모았다. The addition reaction with hydrogen fluoride was initiated by heating the reactor at 150°C, 200°C, 250°C, or 300°C. One hour after the start of the addition reaction with hydrogen fluoride, the effluent that passed through the removal tower was collected.

그 후, 가스 크로마토그래피(시마즈 제작소사 제조, 상품명 「GC-2014」)를 이용하여 가스 크로마토그래피/질량 분석법(GC/MS)에 의하여 질량 분석을 행하고, NMR(JEOL사 제조, 상품명 「400YH」)를 이용하여 NMR 스펙트럼에 의한 구조 해석을 행했다. Afterwards, mass spectrometry was performed by gas chromatography/mass spectrometry (GC/MS) using a gas chromatograph (manufactured by Shimadzu Corporation, brand name "GC-2014"), and NMR (manufactured by JEOL, brand name "400YH") was performed. ) was used to analyze the structure using NMR spectra.

질량 분석 및 구조 해석의 결과로부터, 목적 화합물로서 cC4F7H가 생성된 것이 확인되었다. 실시예 1-1에서는, cC4F6(원료 화합물)로부터의 전화율은 0.364mol%이며, cC4F7H(목적 화합물)의 선택률(수율)은 18.6mol%였다. From the results of mass spectrometry and structural analysis, it was confirmed that cC 4 F 7 H was produced as the target compound. In Example 1-1, the conversion rate from cC 4 F 6 (raw material compound) was 0.364 mol%, and the selectivity (yield) of cC 4 F 7 H (target compound) was 18.6 mol%.

실시예 1-2에서는, 전화율:11.6mol%, 선택률:96.2mol%였다. In Example 1-2, conversion rate: 11.6 mol% and selectivity: 96.2 mol%.

실시예 1-3에서는, 전화율:4.57mol%, 선택률:84.9mol%였다. In Example 1-3, conversion rate: 4.57 mol% and selectivity: 84.9 mol%.

실시예 1-4에서는, 전화율:2.30mol%, 선택률:38.8mol%였다. In Example 1-4, conversion rate: 2.30 mol% and selectivity: 38.8 mol%.

실시예 1-5에서는, 전화율:0.6mol%, 선택률:94.2mol%였다. In Example 1-5, conversion rate: 0.6 mol% and selectivity: 94.2 mol%.

실시예Example 2(2-1~2-8), 촉매:크롬 촉매 2(2-1~2-8), catalyst: chromium catalyst

반응관으로서 SUS 배관(외경:1/2인치)를 이용하여, 촉매로서 Cr2O3을 주성분으로 하는 산화크롬 10g을 충전했다. 상기 촉매를 탈리 반응(탈불화수소 반응)에 사용하는 전처리로서, 반응기에 무수 불화수소를 유통시키고, 반응기의 온도를 200℃~300℃로 하여 불소화 처리를 행했다. 불소화된 산화크롬을 꺼내, 탈불화수소 반응에 이용했다. 불소화된 산화크롬의 BET 비표면적은 75m2/g였다. 반응기인 SUS 배관(외경:1/2인치)에, 촉매로서 불소화한 산화크롬(불화산화크롬)을 10g 첨가했다. A SUS pipe (outer diameter: 1/2 inch) was used as a reaction tube, and 10 g of chromium oxide containing Cr 2 O 3 as a main component was charged as a catalyst. As a pretreatment for using the catalyst in a desorption reaction (dehydrogen fluoride reaction), anhydrous hydrogen fluoride was passed through the reactor, and the temperature of the reactor was set to 200°C to 300°C to perform fluorination treatment. Fluorinated chromium oxide was taken out and used for dehydrogenation reaction. The BET specific surface area of fluorinated chromium oxide was 75 m 2 /g. 10 g of fluorinated chromium oxide (fluorinated chromium oxide) was added as a catalyst to the SUS pipe (outer diameter: 1/2 inch) as a reactor.

질소 분위기 하에, 200℃에서 2시간 건조한 후, 압력을 상압, 시클로부텐 cC4F6(원료 화합물)과 불소화한 산화크롬(촉매)의 접촉 시간(W/F0)이 3.0g·sec/cc, 4.0g·sec/cc 또는 5.0g·sec/cc가 되도록, 반응기에 원료 화합물(cC4F6H2)을 유통시켰다. After drying at 200°C for 2 hours under a nitrogen atmosphere, the pressure was adjusted to normal pressure, and the contact time (W/F 0 ) between cyclobutene cC 4 F 6 (raw material compound) and fluorinated chromium oxide (catalyst) was 3.0 g·sec/cc. , the raw material compound (cC 4 F 6 H 2 ) was distributed in the reactor so that the concentration was 4.0 g·sec/cc or 5.0 g·sec/cc.

불화수소의 공급량은, 시클로부텐 cC4F6(원료 화합물) 1몰에 대해, 1몰, 5몰 또는 20몰로 했다. The supply amount of hydrogen fluoride was 1 mole, 5 mole, or 20 mole per 1 mole of cyclobutene cC 4 F 6 (raw material compound).

기상 연속 유통식으로 반응을 진행시켰다. The reaction was carried out in a gas phase continuous distribution manner.

반응기를 50℃, 200℃, 250℃, 300℃ 또는 350℃에서 가열하여 불화수소에 의한 부가 반응을 개시했다. 불화수소에 의한 부가 반응을 개시하고 나서 1시간 후에, 제해탑을 통과한 유출분을 모았다. The addition reaction with hydrogen fluoride was initiated by heating the reactor at 50°C, 200°C, 250°C, 300°C, or 350°C. One hour after the start of the addition reaction with hydrogen fluoride, the effluent that passed through the removal tower was collected.

그 후, 가스 크로마토그래피(시마즈 제작소사 제조, 상품명 「GC-2014」)를 이용하여 가스 크로마토그래피/질량 분석법(GC/MS)에 의하여 질량 분석을 행하고, NMR(JEOL사 제조, 상품명 「400YH」)를 이용하여 NMR 스펙트럼에 의한 구조 해석을 행했다. Afterwards, mass spectrometry was performed by gas chromatography/mass spectrometry (GC/MS) using a gas chromatograph (manufactured by Shimadzu Corporation, brand name "GC-2014"), and NMR (manufactured by JEOL, brand name "400YH") was performed. ) was used to analyze the structure using NMR spectra.

질량 분석 및 구조 해석의 결과로부터, 목적 화합물로서 cC4F7H가 생성된 것이 확인되었다. 실시예 2-1에서는, cC4F6(원료 화합물)로부터의 전화율은 0.942mol%이며, cC4F7H(목적 화합물)의 선택률(수율)은 0.7mol%였다. From the results of mass spectrometry and structural analysis, it was confirmed that cC 4 F 7 H was produced as the target compound. In Example 2-1, the conversion rate from cC 4 F 6 (raw material compound) was 0.942 mol%, and the selectivity (yield) of cC 4 F 7 H (target compound) was 0.7 mol%.

실시예 2-2에서는, 전화율:0.183mol%, 선택률:1.6mol%였다. In Example 2-2, conversion rate: 0.183 mol% and selectivity: 1.6 mol%.

실시예 2-3에서는, 전화율:0.506mol%, 선택률:2.4mol%였다. In Example 2-3, conversion rate: 0.506 mol% and selectivity: 2.4 mol%.

실시예 2-4에서는, 전화율:0.396mol%, 선택률:0.7mol%였다. In Example 2-4, conversion rate: 0.396 mol% and selectivity: 0.7 mol%.

실시예 2-5에서는, 전화율:0.924mol%, 선택률:4.2mol%였다. In Example 2-5, conversion rate: 0.924 mol% and selectivity: 4.2 mol%.

실시예 2-6에서는, 전화율:1.37mol%, 선택률:3.0mol%였다. In Example 2-6, conversion rate: 1.37 mol% and selectivity: 3.0 mol%.

실시예 2-7에서는, 전화율:1.62mol%, 선택률:2.0mol%였다. In Example 2-7, conversion rate: 1.62 mol% and selectivity: 2.0 mol%.

실시예 2-8에서는, 전화율:2.87mol%, 선택률:0.2mol%였다. In Example 2-8, conversion rate: 2.87 mol% and selectivity: 0.2 mol%.

비교예Comparative example 1 및 2 1 and 2

상기 실시예의 실험 방법을 따라, 촉매를 이용하지 않고, 시클로부텐 cC4F6(원료 화합물)에 대하여, 불화수소를 공급하여, 반응을 행했다. According to the experimental method of the above example, the reaction was performed by supplying hydrogen fluoride to cyclobutene cC 4 F 6 (raw material compound) without using a catalyst.

불화수소의 공급량은, 시클로부텐 cC4F6(원료 화합물) 1몰에 대해, 20몰로 했다. The supply amount of hydrogen fluoride was 20 moles per 1 mole of cyclobutene cC 4 F 6 (raw material compound).

기상 연속 유통식으로 반응을 진행시켰다. The reaction was carried out in a gas phase continuous distribution manner.

반응기를 200℃ 또는 350℃에서 가열하여 불화수소에 의한 부가 반응을 개시했다. 불화수소에 의한 부가 반응을 개시하고 나서 1시간 후에, 제해탑을 통과한 유출분을 모았다. The reactor was heated at 200°C or 350°C to initiate addition reaction with hydrogen fluoride. One hour after the start of the addition reaction with hydrogen fluoride, the effluent that passed through the removal tower was collected.

그 후, 가스 크로마토그래피(시마즈 제작소사 제조, 상품명 「GC-2014」)를 이용하여 가스 크로마토그래피/질량 분석법(GC/MS)에 의하여 질량 분석을 행하고, NMR(JEOL사 제조, 상품명 「400YH」)를 이용하여 NMR 스펙트럼에 의한 구조 해석을 행했다. Afterwards, mass spectrometry was performed by gas chromatography/mass spectrometry (GC/MS) using a gas chromatograph (manufactured by Shimadzu Corporation, brand name "GC-2014"), and NMR (manufactured by JEOL, brand name "400YH") was performed. ) was used to analyze the structure using NMR spectra.

질량 분석 및 구조 해석의 결과로부터, cC4F6(원료 화합물)로부터의 전화율은 0.801mol%(비교예 1) 또는 0.695mol%(비교예 2)였지만, cC4F7H(목적 화합물)의 생성은 확인되지 않았다. From the results of mass spectrometry and structural analysis, the conversion rate from cC 4 F 6 (raw material compound) was 0.801 mol% (Comparative Example 1) or 0.695 mol% (Comparative Example 2), but that of cC 4 F 7 H (target compound) Creation has not been confirmed.

각 실시예의 결과를 이하의 표 1에 나타낸다. 표 1에 있어서, 접촉 시간(W/F0)이란, 유통하는 원료 가스를 흐르게 하는 속도를 나타내고 있으며, 즉, 촉매 및 원료 가스가 접촉하는 시간을 의미한다. 몰비 HF/cC4F6란, cC4F6 1몰에 대한 HF의 사용량(몰)이다. The results of each example are shown in Table 1 below. In Table 1, the contact time (W/F 0 ) indicates the speed at which the circulating raw material gas flows, that is, it means the time when the catalyst and the raw material gas are in contact. The molar ratio HF/cC 4 F 6 refers to the amount (mole) of HF used per mole of cC 4 F 6 .

Claims (5)

일반식 (1):

(식 중, X1, X2, X3, X4, X5 및 X6은, 동일 또는 상이하고, 수소 원자, 할로겐 원자, 또는 퍼플루오로알킬기를 나타낸다.)
로 표시되는 시클로부탄의 제조 방법으로서,
일반식 (2):

(식 중, X1, X2, X3, X4, X5 및 X6은, 상기와 같다.)
로 표시되는 시클로부텐과 불화 수소를, 촉매의 존재하에, 기상에서 반응시키는 공정을 포함하는, 제조 방법.
General formula (1):

(In the formula , X 1 , X 2 , X 3 , X 4 , X 5 and
As a method for producing cyclobutane represented by,
General formula (2):

(In the formula, X 1 , X 2 , X 3 , X 4 , X 5 and X 6 are the same as above.)
A production method comprising the step of reacting cyclobutene and hydrogen fluoride represented by in the gas phase in the presence of a catalyst.
청구항 1에 있어서,
상기 일반식 (2)로 표시되는 시클로부텐 1몰에 대해, 0.1몰~100몰의 불화 수소를 공급하여 반응시키는, 제조 방법.
In claim 1,
A production method in which 0.1 mole to 100 mole of hydrogen fluoride is supplied and reacted with respect to 1 mole of cyclobutene represented by the general formula (2).
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 촉매는, 활성탄, 및 크롬 화합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 촉매인, 제조 방법.
In claim 1 or claim 2,
A production method wherein the catalyst is at least one catalyst selected from the group consisting of activated carbon and chromium compounds.
일반식 (1):

(식 중, X1, X2, X3, X4, X5 및 X6은, 동일 또는 상이하고, 불소 원자, 또는 퍼플루오로알킬기를 나타낸다.)
로 표시되는 시클로부탄을 함유하는 조성물로서,
조성물 전량을 100mol%로 하고, 상기 일반식 (1)로 표시되는 시클로부탄의 함유량이 99mol% 이상인, 조성물.
General formula (1):

(In the formula, X 1 , X 2 , X 3 , X 4 ,
A composition containing cyclobutane represented by,
A composition in which the total amount of the composition is 100 mol% and the content of cyclobutane represented by the general formula (1) is 99 mol% or more.
청구항 4에 있어서,
클리닝 가스, 에칭 가스, 디포짓 가스 또는 유기 합성용 빌딩 블록으로서 이용되는, 조성물.
In claim 4,
Compositions used as cleaning gases, etching gases, deposit gases or building blocks for organic synthesis.
KR1020217024996A 2019-01-09 2019-12-20 Method for producing cyclobutane KR102578063B1 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019001661A JP6874778B2 (en) 2019-01-09 2019-01-09 Cyclobutane manufacturing method
JPJP-P-2019-001661 2019-01-09
PCT/JP2019/050022 WO2020145088A1 (en) 2019-01-09 2019-12-20 Method for producing cyclobutane

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210113300A KR20210113300A (en) 2021-09-15
KR102578063B1 true KR102578063B1 (en) 2023-09-14

Family

ID=71521517

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020217024996A KR102578063B1 (en) 2019-01-09 2019-12-20 Method for producing cyclobutane

Country Status (6)

Country Link
JP (1) JP6874778B2 (en)
KR (1) KR102578063B1 (en)
CN (1) CN113272268B (en)
SG (1) SG11202107214UA (en)
TW (1) TWI798518B (en)
WO (1) WO2020145088A1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023049515A1 (en) * 2021-09-27 2023-03-30 Honeywell International Inc. Fluorine substituted cyclobutene compounds, and compositions, methods and uses including same

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2992279A (en) * 1955-09-14 1961-07-11 Haszeldine Robert Neville 1-iodo, 2-trifluoromethyl perfluorocycloalkanes
GB1342429A (en) * 1970-05-10 1974-01-03 Grace W R & Co Anaesthetic cyclobutane compounds
JP4896965B2 (en) * 2006-04-28 2012-03-14 昭和電工株式会社 Process for producing 1,2,3,4-tetrachlorohexafluorobutane
JP4919283B2 (en) * 2007-03-28 2012-04-18 独立行政法人産業技術総合研究所 Fluorine-containing cyclic compound and method for producing the same
CN102026946B (en) * 2008-07-18 2014-03-12 日本瑞翁株式会社 Method for producing hydrogen-containing fluoroolefin compound
JP5056963B2 (en) * 2010-03-31 2012-10-24 ダイキン工業株式会社 Method for producing fluorine-containing alkane
JP5682381B2 (en) * 2011-03-09 2015-03-11 日本ゼオン株式会社 Halogenated fluorinated cycloalkane and method for producing hydrogenated fluorinated cycloalkane
KR102153246B1 (en) * 2012-10-30 2020-09-07 레르 리키드 쏘시에떼 아노님 뿌르 레드 에렉스뿔라따시옹 데 프로세데 조르즈 클로드 Method and etching gas for etching silicon-containing films
TWI658509B (en) * 2014-06-18 2019-05-01 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Chemistries for tsv/mems/power device etching
US9790151B2 (en) * 2015-11-12 2017-10-17 Honeywell International Inc. Process for making 2,3,3,3-tetrafluoropropene and/or vinylidine fluoride
WO2017159512A1 (en) * 2016-03-17 2017-09-21 日本ゼオン株式会社 Plasma etching method
CN107721810B (en) * 2017-11-07 2020-12-01 中国民航大学 Method for synthesizing extinguishing agent octafluorocyclobutane

Also Published As

Publication number Publication date
JP6874778B2 (en) 2021-05-19
TWI798518B (en) 2023-04-11
WO2020145088A1 (en) 2020-07-16
SG11202107214UA (en) 2021-07-29
CN113272268B (en) 2024-06-21
TW202035347A (en) 2020-10-01
KR20210113300A (en) 2021-09-15
CN113272268A (en) 2021-08-17
JP2020111520A (en) 2020-07-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6673413B2 (en) Method for producing fluoroolefin
KR102683558B1 (en) Method for producing halogenated butene compounds
KR20170010104A (en) Method for producing dry etching gas
WO2014094587A1 (en) 1, 3, 3, 3-tetrafluoropropene preparation process
KR102566765B1 (en) Method for producing cyclobutene
KR102578063B1 (en) Method for producing cyclobutane
EP2828228B1 (en) Process for preparing 2-chloro-3,3,3-trifluoropropene
JP7395422B2 (en) Fluoroethylene manufacturing method
JP2023174809A (en) Method for producing fluoroolefin compound
JP7553758B2 (en) Method for producing vinyl compounds
KR102634565B1 (en) Method for producing alkanes
CN112912360B (en) Process for producing perfluorocycloolefin compound
JP7360055B2 (en) Alkene production method
TWI854253B (en) Method for producing olefins
RU2807184C9 (en) Method for obtaining cyclobutane
RU2807184C2 (en) Method for obtaining cyclobutene
KR20240032994A (en) Method for producing alkenes

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right