KR20080034414A - 트리플루오로요오도메탄 및 펜타플루오로요오도에탄 제조용촉매 프로머터 - Google Patents

트리플루오로요오도메탄 및 펜타플루오로요오도에탄 제조용촉매 프로머터 Download PDF

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Abstract

본 발명은 화학식 CF3(CF2)n-I(여기서, n은 0 또는 1임)로 표시되는 플루오로요오도알칸 화합물의 제조 방법을 제공한다. 상기 제조 방법은 (i) 화학식 CF3(CF2)n-Y로 표시되되, 상기 식에서 Y는 H, Cl, Br 및 COOH로 이루어진 군으로부터 선택되며, n은 0 또는 1인 화합물; (ii) 요오드의 공급원; (iii) 캐리어에 담지된 알칼리 또는 알칼리토 금속염 촉매; 및 (iv) 알칼리 또는 알칼리토 금속염 촉매용 촉매 프로모터를 플루오로요오도알칸 화합물을 생성하기에 충분한 시간 동안 및 충분한 온도에서 접촉시키는 것을 포함한다. 상기 촉매 프로모터는 전이 금속 원소, 희토 금속(rare earth metal) 원소, 알칼리 또는 알칼리 토금속 원소 이외의 메인 그룹 원소, 이들의 염 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 원소를 포함한다. 상기 접촉은 플루오로요오도알칸 화합물을 제조하기에 충분한 온도와 압력 및 시간 동안 수행된다. 상기 접촉은 용매의 존재 또는 부재 및 산소의 존재 또는 부재 하에서 수행될 수 있다.
플루오로요오도알칸, 촉매 프로모터, 알칼리 또는 알칼리토 금속염 촉매

Description

트리플루오로요오도메탄 및 펜타플루오로요오도에탄 제조용 촉매 프로머터{Catalyst Promoters for Producing Trifluoroiodomethane and Pentafluoroiodoethane}
본 출원은 2006년 10월 16일자로 출원된 미국 임시특허출원 No. 60/829,603를 우선권으로 주장하며, 그 내용은 여기에 참조문헌으로 병합되어 있다.
본 발명은 전체적으로 산소의 존재 또는 부존재 하에서 사용되는 새로운 촉매 프로모터(promoter)의 존재하에서 트리플루오로메탄(CF3H) 및 요오드(I2)의 반응으로 트리플루오로요오도메탄(CF3I)을 제조하는 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 산소의 존재 또는 부존재 하에서, 트리플루오로메탄(CF3H)과 요오드(I2)의 반응으로부터 트리플루오로요오도메탄(CH3I)의 직접 합성을 위한 촉매 프로모터에 관한 것이다.
트리플루오로요오도메탄(CF3I)은 오존-고갈 물질(ozone-depleting)인 Halon 1301(CBrF3) 및 Halon 1211(CBrClF2)의 대체제로서 사용될 수 있는 잠재적 소화 제(fire extinguishing agent)이다.
트리풀루오로메탄은 지금까지 통상적인 요오드화 촉매를 사용하여 산소의 존재 또는 부존재 하에서 트리플루오로메탄(CF3H)을 요오드와 반응시켜 제조되었다. U.S. 특허 No. 5,892,136(1999), Nagasaki et al. 및 일본특허 No. JP 52-68110(1997) N. Nomura에는 트리플루오로요오도메탄을 제조하는 방법이 개시되어 있다. 일본특허 No. JP 2005-8453(2005) Nagasaki et al.에는 트리플루오로요오도메탄을 제조하는 방법 및 장치가 개시되어 있다. Nagasaki et al.에 의한 논문 Catal. Today, 88, 121-126 페이지(2004)에는 CF3I의 신규한 촉매 반응 및 그 합성 메카니즘에 대한 연구가 개시되어 있다. Nagasaki et al.에 의한 다른 논문, 프로시딩스 오브 더 할론 옵션 테크니칼 워킹 컨퍼런스(Proceedings of the Halon Options Technical Working Conference), Albuquerque, NM, 2000, pp. 180-185에서는 CF3I 제조를 위한 신규산 촉매 기술의 발전의 설명을 개시하고 있다. Nagasaki et al.에 의한 또 다른 논문, 스페셜티 케미칼스 메거진(Specialty Chemicals Magazine), 6월 2002, pp. 31-32에는 CF3I 제조를 위한 신규한 촉매 기술의 설명을 개시하고 있다. 프랑스 특허 No. FR 2,794,456(2000), Jean Marc Sage에는 트리플루오로요오도메탄, 펜타플루오로요오도에탄(즉, 펜타플루오로메틸요오드) 또는 이들의 혼합물을 제조하는 방법을 개시하고 있다.
트리플루오로메탄 및 요오드의 반응에 의해 CF3I의 개선된 제조방법을 갖는 것이 바람직하다.
본 발명은 다음 식;
CF3(CF2)n-I;
(상기 식에서 n은 0 또는 1임)
으로 표시되는 플루오로요오도알칸 화합물의 제조방법을 제공한다.
상기 방법은:
i) 다음 식으로 표시되는 화합물:
CF3(CF2)n-Y
(상기 식에서 Y는 H, Cl, Br 및 COOH로부터 선택되며;
n은 0 또는 1임);
(ii) 요오드의 공급원;
(iii) 캐리어에 담지된 알칼리 또는 알칼리 토금속 염 촉매; 및
(iv) 알칼리 또는 알칼리 토금속 염 촉매용 촉매 프로모터;
를 접촉시키는 단계를 포함한다.
단, 여기서, 상기 촉매 프로모터는 전이 금속 원소, 희토 금속(rare earth metal) 원소, 알칼리 또는 알칼리 토금속 원소 이외의 메인 그룹 원소, 이들의 염 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 원소를 포함하며,
여기서, 상기 접촉은 플루오로요오도알칸 화합물을 생성하기에 충분한 온도 및 압력에서 그리고, 충분한 시간 동안, 산소의 존재 또는 부존재(부존재는 실질적으로 산소가 없음을 의미함) 하에서, 용매의 존재 또는 부존재 하에서 수행된다.
촉매 성능 및 반응 속도가 본 발명에 따른 촉매 프로모터를 사용함에 의해 상당히 향상된다. 란타늄이 프로모터로서 사용될 경우, 상기 촉매는 란타늄-프리(lanthanum-free) 촉매에 비하여 약 2 내지 3배의 활성을 가짐을 알았다.
본 발명의 이들 및 다른 유리한 사항 및 이점들은 다음의 보다 바람직한 상세한 구현예에 의해 더욱 명백해 질 것이다.
종래 기술에서 사용된 통상적인 촉매는 탄소질 캐리어상에 지지된 알칼리 및/또는 알칼리토 금속염을 포함하며, 이는 일반적으로 낮은 활성, 낮은 CF3I 수율 및 짧은 수명을 갖는다.
본 발명의 방법은 촉매 활성 및 안정성을 증진시키는 새로운 촉매 프로모터를 사용한다. 상기 프로모터는 Sc, V, Cr, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Mo와 같은 전이 금속, La 및 Ce와 같은 희토류 금속, 및 B, Al, Ga, Ge, Sn, Sb, Bi와 같은 일부 주족 원소(main group element)를 포함한다.
일반적으로, 촉매 성능은 상기 프로모터를 이용함으로써 현저히 개선된다. La, Sm, Ce 및 V는 가장 현저한 효과를 보였다. 예를 들어, 란타늄이 프로모터로 사용된 경우, 촉매는 란타늄-프리 촉매에 비해 약 2-3배의 활성을 나타내었다.
따라서, 본 발명은 산소의 존재 또는 부재하에서 CF3H와 I2를 반응시킴으로써 CF3I의 직접적인 합성에 유용한 새로운 촉매 프로모터를 제공한다.
CF3I는 산소 공급원의 존재 또는 부재하에서 하나 이상의 하기 출발 물질(CF3H, CF3CF2H, CF3COOH, CF3Cl 및 CF3Br)과 요오드 공급원(I2, HI, ICl 또는 IF5)의 반응에 의해 촉매 단일-단계 공정(catalytic one-step prrocess)에 의해 생성된다. 바람직한 반응으로, CF3H는 산소 또는 공기의 존재하에서 I2와 반응한다.
본 발명에서 촉매로서 유용한 알칼리 금속 (및 이의 염)은 Li, Na, K, Rb, Cs, Fr, 및 이의 조합을 포함한다. 상기 염은 이에 한정하는 것은 아니나, 니트레이트, 할라이드(플루오라이드, 클로라이드, 브로마이드 및 요오다이드), 설페이트 및 포스페이트를 포함한다. 가장 바람직한 알칼리 금속은 K이며, 바람직한 염은 니트레이트(-NO3 -) 및 포스페이트(-PO4 3-)이다. 본 발명에서 촉매로서 유용한 알칼리토 금속 (및 이의 염)은 Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, 및 이의 조합을 포함한다. 가장 바람직한 알칼리토 금속은 Mg이며, 바람직한 염은 니트레이트(-NO3-)이다.
상기 촉매 시스템은 하나 또는 그 이상의 알칼리 및/또는 알칼리토 금속염, 바람직하게 포타슘염을 탄소질 캐리어, 바람직하게 활성 탄소 상에 지지시킴으로써 제조될 수 있다. 촉매 프로모터(들)는 알칼리 및/또는 알칼리토 금속염이 함침되는 경우 동시에 탄소질 캐리어상에 지지된다. 택일적으로, 상기 촉매 시스템은 알칼리 또는 알칼리토 금속염을 지지체에 첨가하기 전 또는 후에 단계적 함침법에 의해 제조될 수 있다. 필요에 따라, 비-탄소질 캐리어가 사용될 수 있다.
하기 3종류의 프로모터가 본 발명에 따른 촉매 시스템에 사용될 수 있다:
(1) 전이 금속 (및 이의 염); 바람직한 전이 금속 원소는, 이에 한정하는 것은 아니나, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Zr, Nb, Mo, Ag, Cd, Ta, W, Au, 및 Hg를 포함하며; 이러한 전이 금속 중에서 V, Cr, Mn, Co, Ni, Zn, Y, Nb, Mo, W가 보다 바람직하며; V가 가장 바람직한 전이 금속이며, 니트레이트가 가장 바람직한 염이며;
(2) 희토류 금속 (및 이의 염); 바람직한 희토류 금속 프로모터는, 이에 한정하는 것은 아니나, La, Ce, Pr 및 Sm을 포함하며; La가 가장 바람직한 희토류 금속이며, 이의 니트레이트 형태가 가장 바람직한 염이며; 그리고
(3) 알칼리 및 알칼리토 금속을 제외한 주족 원소 (및 이의 염); 바람직한 주족 원소는, 이에 한정하는 것은 아니나, B, Al, Ga, Ge, Sn, Sb, 및 Bi를 포함하며; 보다 바람직한 주족 원소는 Al, Sn 및 Sb를 포함하며; Al이 가장 바람직한 주족 원소이며 이의 니트레이트 형태가 가장 바람직하다.
상기 프로모터는 금속, 옥사이드, 플루오라이드, 클로라이드, 브로마이드, 요오다이드, 니트라이드, 설페이트, 포스페이트 및 카바이드와 같은 어느 천연 발생 형태의 단일 원소이거나, 이러한 천연 발생 형태와 전이 금속, 희토류 금속, 및 주족 원소의 조합일 수 있다. 이러한 원소의 니트라이드염이 가장 바람직하다.
사용하기에 적절한 프로모터의 양은 전체 촉매 중량의 0.01-50중량% 범위이다.
이렇게 제조된 활성증진된 촉매는 바람직하게 150-750℃, 보다 바람직하게 300-600℃, 그리고 가장 바람직하게 400-550℃에서 질소와 같은 비활성 가스에서 소성된다.
반응 전에, 상기 촉매는, 또한 바람직하게 이것이 사용될 특정 반응 온도또는 그 미만에서 질소, 수소, HF, CF3H, I2, 공기, 산소, 또는 이의 혼합물에 추가로 처리될 수 있다. 질소가 바람직하다.
바람직하게, 상기 반응 온도 범위는 약 150-750℃이다. 보다 바람직하게 상기 반응 온도 범위는 약 300-600℃이다. 보다 바람직하게, 상기 반응 온도 범위는 약 400-550℃이다. 가장 바람직하게, 상기 반응 온도 범위는 약 400-500℃이다.
바람직하게, 상기 반응 압력은 약 0.001-100atm이다. 보다 바람직하게, 상기 반응 압력 범위는 약 0.1-10atm이다. 보다 바람직하게, 상기 반응 압력 범위는 약 0.5-10atm이다. 가장 바람직하게 상기 반응 압력 범위는 약 0.5-5atm이다.
바람직하게, 접촉 시간은 약 0.01초 내지 300시간이다. 보다 바람직하게, 상기 접촉 시간은 약 0.01초 내지 100시간이다. 보다 바람직하게, 상기 접촉 시간은 약 0.5초 내지 10시간이다. 보다 바람직하게, 상기 접촉 시간은 약 1초 내지 1시간이다. 가장 바람직하게, 상기 접촉 시간은 약 1초 내지 10분이다.
본 발명의 방법의 실시에 있어서, 접촉 단계는 가장 바람직하게 약 300-600℃의 온도, 약 0.1-10atm의 압력에서, 및 약 0.5초 내지 10시간의 시간 동안 수행된다.
상기 방법은 배치 공정(batch process)일 수 있으며 또는 연속 공정일 수 있다. 연속 공정이 바람직하다. 유용한 반응기는 고정-베드 반응기(fix-bed reactors) 및 이동식 베드 반응기(moving-bed reactors)를 포함한다.
상기 반응기는 추가로 포함할 수 있는데, 예를 들어, 상기 방법은 가스 및/또는 용매 또는 용매 혼합물과 같은 희석제를 더욱 포함할 수 있다. 유용한 용매의 예는 물 및 에탄올을 포함한다. 유용한 가스의 예는 질소, 헬륨, 아르곤 및 이의 혼합물을 포함한다.
상기 방법은 임의로 하나 또는 그 이상의 하기 단계를 포함한다: (a) 트리플루오로메틸 요오다이드 또는 펜타플루오로에틸 요오다이드를 수성 알칼리 용액을 함유하는 스크러버를 통해 통과시키는 단계; (b) 상기 트리플루오로메틸 요오다이드 또는 펜타플루오로에틸 요오다이드를 건조제를 함유하는 스크러버를 통해 통과시키는 단계; (c) 트리플루오로메틸 요오다이드 또는 펜타플루오로에틸 요오다이드의 비등점 미만의 온도로 냉각하여 응축시키는 단계; 및 (d) 반응 혼합물로부터 상기 트리플루오로메틸 요오다이드 또는 펜타플루오로에틸 요오다이드를 실질적으로 순수 형태로 분리하는 단계.
수행시, 바람직하게 반응물의 적어도 10중량%가 전환된다. 보다 바람직하게, 반응물의 적어도 20중량%가 전환되며, 보다 바람직하게, 반응물의 적어도 30중량%가, 그리고 보다 바람직하게 반응물의 적어도 40중량%가 생성물 및 부산물로 전환된다. 원하는 전환 범위는 약 30-80중량% 및 약 40-70중량%를 포함한다.
수행시, 바람직하게 반응물의 적어도 10중량%가 트리플루오로요오도메탄으로 전환되며, 이는 CF3l을 생성하기 위한 반응물의 선택성이다. 보다 바람직하게, 반응물의 적어도 20중량%가 트리플루오로요오도메탄으로 전환되며, 가장 바람직하게 반응물의 적어도 50중량%가 트리플루오로요오도메탄으로 전환된다.
하기 비제한적 실시예는 본 발명의 여러 구현을 설명한다. 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않고 당해 기술분야에 다수 공지된 기술로부터 다른 변형을 선택하는 것은 당업자의 능력에 포함된다. 따라서, 이러한 실시예는 이에 한정하지 않고, 본 발명을 추가로 설명하는 것을 제공할 것이다.
달리 표기하지 않는 한, 촉매와 관련된 모든 부 및 퍼센트는 중량에 기초하며, 활성, 선택성 및 수율에 관련된 모든 퍼센트는 몰에 기초한다.
실시예 1: 촉매 제조:
K/C 촉매(탄소 상에 지지된 포타슘 화합물)의 제조: 지정된 양의 KNO3를 탈이온수에 용해하였다(물의 양은 지지체의 공극 체적으로부터 계산되었다). KNO3를 완전히 용해한 후, 지정된 양의 활성 탄소(100-120℃에서 12시간 예비건조된)를 서 서히 상기 용액에 또는 그 반대로 부었다. 그 페이스트를 연속적으로 교반하여 균질성 함침물을 얻었으며, 그 다음 이를 후드에 밤새 두어 적절히 함침되도록 하였다. 후속적으로 그 함침된 시료를 100-120℃에서 12시간 오븐에서 건조하고 450-550℃에서 4시간 동안 질소 스트림 하에서 소성하였다.
증진된 K/C 촉매의 제조: 지정된 양의 KNO3 및 지정된 양의 프로모터 전구체를 원하는 양의 탈이온수에 용해하였다. 모든 염을 완전히 용해시킨 후, 지정된 양의 활성 탄소(100-120℃에서 12시간 예비건조된)를 서서히 상기 용액에 또는 그 반대로 부었다. 그 페이스트를 연속적으로 교반하여 균질성 함침물을 얻었으며, 그 다음 이를 후드에 밤새 두어 적절히 함침되도록 하였다. 후속적으로 그 함침된 시료를 100-120℃에서 12시간 오븐에서 건조하고, 450-550℃에서 4시간 동안 질소 스트림 하에서 소성하였다.
단계적 함침법으로, 프로모터의 염을 활성 탄소상에 밤새 일차 함침하고, 건조/소성 후에, 후속적으로 KNO3를 활성 탄소 상에 함침한 다음 건조 및 소성하였다.
본 발명에 사용된 활성 탄소 지지체는 Japan EnviroChemicals, Ltd. 사제의 펠렛화된 Shirasagi C2X 4/6-2이었으며, 이는 1000㎡/g 이상의 표면적 및 평균 공극 직경 23Å을 갖는 고 정제된 활성탄소 지지체이다.
실시예 2: 전이 금속에 의해 증진된 K/C 촉매의 반응성
전이 금속의 증진 효과를 조사하고, 몇몇의 예를 표 1에 나열하였다. 촉진되지 않은 K/C 촉매에 있어서, 500℃, I2/CF3H(몰 비)=0.33, O2/CF3H(몰 비)=0.1, 그리 고 접촉 시간 20s에서, 21.5%의 CF3H 전환률 및 57.7% CF3I 선택성을 나타내었다. 전이 금속이 K/C 촉매에 첨가되었을 때, 대부분의 프로모터에서 상당한 증진 효과가 관찰되었다. 표 1에 나타난 바와 같이, Zn 및 Fe가 사용된 경우, 활성 및 선택성에서 작은 변화가 있었다. 그러나, Cu, Mo, Ni, Cr, 및 Co가 독립적으로 K/C 촉매에 첨가된 경우, CF3H의 전환률은 30-40%까지 증가되었다. 5% V2O5가 K/C에 첨가된 경우, 상기 촉매는 47.1% CF3H 전환률 및 60.1% CF3I 선택성을 나타내었다.
[표 1]
(K/C 반응성에 대한 전이 금속 프로모터의 효과.
반응 조건: 500℃, I2/CF3H=0.33(몰 비), O2/CF3H=0.1(몰 비), 접촉 시간: 20초(s); 반응 시간: 8 hr)
Figure 112007074040624-PAT00001
실시예 3: 희토류금속에 의해 증진된 K/C 촉매의 반응성
표 2는 몇몇의 희토류금속(rare earth metals)의 증진 효과를 나타낸다. 7.5%K-5%CeO2/C에 대해 CF3H 전환율은 43.6%, 그리고 CF3I 선택성은 61.1%였다. 세륨 및 전이 금속과 비교할 때, 란타늄이 가장 중대한 효과를 나타내었다. 상기 7.5%K-5%La2O3/C 촉매는 55.6%의 CF3H 전환율 및 58.4% CF3I 선택성을 갖으며, 이는 촉진되지 않은 K/C 촉매의 2 내지 3배의 활성이었다. 7.5%K-5%Sm2O3/C는 란타늄-촉진된 K/C와 유사한 활성 및 선택성을 나타내었다. 란타늄은 또한 Rb/C 및 Cs/C에 대한 좋은 프로모터이다. Rb-La2O3/C 및 Cs/La2O3/C 양자는 K-La2O3/C와 동일한 활성을 보이지만, 그들의 CF3I 선택성은 낮았다(~45%). K-La2O3/C보다 Rb-La2O3/C 및 Cs/La2O3/C 상에서 많은 CF4가 형성되었다.
표 2
(K/C 반응성에 대한 희토류 금속 프로모터의 효과.
반응 조건: 500℃, I2/CF3H=0.33(몰 비), O2/CF3H=0.1(몰 비), 접촉 시간: 20초(s); 반응 시간: 8hr)
Figure 112007074040624-PAT00002
실시예 4: K-La2O3/C의 반응성에 대한 La2O3 부하의 효과
란타늄이 가장 좋은 촉진 효과를 나타냄에 따라, La2O3부하의 효과가 조사되었다. 표 3에 나열된 바와 같이, 1%의 La2O3가 첨가되는 경우, 상기 촉매는 44.7%의 CF3H 전환율을 나타냈다. 따라서, 소량의 La2O3만으로도 촉매 활성을 상당히 향상시키기에 충분하였다. La2O3 부하를 5%까지 증가시킴으로써, 성기 촉매 활성이 ~55%까지 증가하였다. La2O3부하의 추가적인 증가(20%까지)에 대한 많은 활성에 변화는 발견되지 않았다. 따라서, 최적화된 La2O3 부하는 ~5%이다. 너무 높은 La2O3 부하는 CF3H를 CO2 및 CF4로 연소시키고, 그리고 과량의 열점(hot spot)을 만들었다.
표 3
(7.5wt.% K-La2O3/C의 반응성에 대한 La2O3 부하의 효과;
반응 조건: 500℃, I2/CF3H=0.33(몰 비), O2/CF3H=0.1(몰 비), 접촉 시간: 20초(s); 반응 시간: 8 hr)
Figure 112007074040624-PAT00003
실시예 5: K-CeO2/C의 반응성에 대한 CeO2 부하의 효과
표 4는 K-CeO2/C 촉매의 반응성에 대한 CeO2 부하의 효과를 나타내었다. 상기 K-CeO2/C 촉매의 활성은 CeO2 부하의 증가(0에서 10%까지)에 따라 연속적으로 증가하였다. K-10%CeO2/C에 대해, 52.5%의 CF3H 전환율을 나타냈으나, 이는 K-5%La2O3/C보다 여전히 낮으며, K-La2O3/C와 유사한 촉매 성능을 얻기 위해서는 높은 CeO2 부하가 필요하다는 것을 암시한다.
표 4
(7.5wt.% K-CeO2/C의 반응성에 대한 CeO2 부하의 효과;
반응 조건: 500℃, I2/CF3H=0.33(몰 비), O2/CF3H=0.1(몰 비), 접촉 시간: 20초(s); 반응 시간: 8hr)
Figure 112007074040624-PAT00004
실시예 6: 산소 부존재 하에서 K-La2O3/C의 반응성
표 5
(산소 부존재 하에서 K-La2O3/C의 반응성;
반응 조건: 500℃, I2/CF3H=0.33(몰 비), O2/CF3H=0(몰 비), 접촉 시간: 22 초(s); 반응 시간: 8 hr)
Figure 112007074040624-PAT00005
란타늄 촉진된 촉매의 반응성을 산소의 부존재 하에서 연구하였다. 표 5에 나열된 바와 같이, 산소가 존재하지 않는 경우에도 7.5% K-5%La2O3/C는 45.8%의 CF3H 전환율 및 71.2%의 CF3I 선택성을 보였고, 7.5% K-15%La2O3/C는 42.7%의 CF3H 전환율 및 64.3%의 CF3I 선택성을 보였으며, 이는 촉진되지 않은 K/C 촉매보다 여전히 높았다. 그러나 상소가 부존재하는 경우, 상기 촉매는 신속하게 비활성화되었다.
실시예 7: 전이 금속에 의해 촉진된 K/C 촉매의 반응성
주족 원소(main group element)의 효과를 역시 조사하였고, 상기 K-Al2O3/C의 반응성을 표 6에 제공하였다. 상기 촉매는 1% Al2O3 및 2% Al2O3 존재 하에서 K/C보다 약간 높은 활성을 보이는 반면, 5% Al2O3를 K/C에 첨가한 경우 전체적으로 활성을 상실하는 것으로 나타났다.
이러한 결과는 특정한 수준의 부하로 사용되는 경우, 알루미늄과 같은 몇몇의 주족 금속이 촉진 효과를 가질 수 있음을 나타낸다.
표 6
(7.5wt.% K-Al2O3/C의 반응성;
반응 조건: 500℃, I2/CF3H=0.33(몰 비), O2/CF3H=0.1(몰 비), 접촉 시간: 20초(s); 반응 시간: 8 hr)
Figure 112007074040624-PAT00006
본 발명을 바람직한 구현에 대해 특정한 참고문헌과 함께 설명하였다. 본 발명의 사상 및 견지를 벗어나지 않는 한 당해 기술분야의 숙련자에 의해 이들의 변형 및 수정이 고안될 수 있음이 이해되어야 할 것이다. 따라서, 본 발명은 첨부된 청구항들의 견지 내에 속하는 이러한 교체, 수정 및 변형을 포함한다.

Claims (36)

  1. (i) 화학식 CF3(CF2)n-Y로 표시되되,
    상기 식에서 Y는 H, Cl, Br 및 COOH로 이루어진 군으로부터 선택되며,
    n은 0 또는 1인 화합물;
    (ii) 요오드의 공급원;
    (iii) 캐리어에 담지된 알칼리 또는 알칼리토 금속염 촉매; 및
    (iv) 알칼리 또는 알칼리토 금속염 촉매용 촉매 프로모터를 플루오로요오도알칸 화합물을 생성하기에 충분한 시간 동안 및 충분한 온도에서 접촉시키는 것을 포함하며,
    상기 촉매 프로모터는 전이 금속 원소, 희토 금속(rare earth metal) 원소, 알칼리 또는 알칼리 토금속 원소 이외의 메인 그룹 원소, 이들의 염 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 원소를 포함하는 것인 화학식 CF3(CF2)n-I로 표시되되, 상기 식에서 n은 0 또는 1인 플루오로요오도알칸 화합물의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 반응은 산소 존재 하에서 수행되는 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 반응은 산소의 부재 하에서 수행되는 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 캐리어는 탄소질 캐리어인 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 캐리어는 비-탄소질 캐리어인 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 촉매는 알칼리 금속염 촉매이고, 여기서 상기 알칼리 금속은 Li, Na, K, Rb, Cs, Fr 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 제조 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 알칼리 금속은 K인 제조 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 촉매는 Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 알칼리토 금속염 촉매인 제조 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 알칼리 토금속은 Mg인 제조 방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 알칼리 또는 알칼리토 금속염 촉매용 촉매 프로모터는 Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Zr, Nb, Mo, Ag, Cd, Ta, W, Au, Hg 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 전이 금속 원소인 제조 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 전이 금속 원소는 V, Cr, Co, Ni, Zn, Y, Nb, Mo, W 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 제조 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 전이금속 원소가 V인 제조 방법.
  13. 제1항에 있어서, 상기 알칼리 또는 알칼리 토금속염 촉매용 촉매 프로모터는 La, Ce, Pr, Sm 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 희토 금속 원소인 제조 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 촉매 프로모터가 La인 제조 방법.
  15. 제1항에 있어서, 상기 알칼리 또는 알칼리 토금속염 촉매용 촉매 프로모터는 B, Al, Ga, Ge, Sn, Sb, Bi 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 주족(main group) 원소인 제조 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 주족 원소는 Al, Sn, Sb 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 제조 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 메인 그룹 원소가 Al인 제조 방법.
  18. 제1항에 있어서, 상기 플루오로요오도알칸은 트리플루오로요오도메탄인 제조 방법.
  19. 제1항에 있어서, 상기 화학식 CF3(CF2)n-Y로 표시되는 화합물은 CF3H, CF3CF2H, CF3COOH, CF3Cl, CF3Br 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 제조 방법.
  20. 제1항에 있어서, 상기 요오드의 공급원은 I2, HI, ICl, IF5 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 화합물인 제조 방법.
  21. 제20항에 있어서, 상기 요오드 공급원이 I2인 제조 방법.
  22. 제1항에 있어서, 상기 접촉 단계는 약 300℃ 내지 약 600℃까지의 온도에서 수행되는 제조 방법.
  23. 제22항에 있어서, 상기 접촉 단계는 약 400℃ 내지 약 550℃까지의 온도에서 수행되는 제조 방법.
  24. 제1항에 있어서, 상기 접촉 단계는 약 0.1atm 내지 약 100atm까지의 압력에 서 수행되는 제조 방법.
  25. 제24항에 있어서, 상기 접촉 단계는 약 0.5atm 내지 약 5atm까지의 압력에서 수행되는 제조 방법.
  26. 제1항에 있어서, 상기 접촉 단계는 약 0.01초 내지 약 300 시간까지의 시간 동안 수행되는 제조 방법.
  27. 제26항에 있어서, 상기 접촉 단계는 약 0.05초 내지 약 10 시간까지의 시간 동안 수행되는 제조 방법.
  28. 제27항에 있어서, 상기 접촉 단계는 약 1초 내지 약 10분까지의 시간 동안 수행되는 제조 방법.
  29. 제1항에 있어서, 상기 제조 방법은 배치 공정(batch process)인 제조 방법.
  30. 제1항에 있어서, 상기 제조 방법은 연속 공정(continuous process)인 제조 방법.
  31. 제1항에 있어서, 상기 접촉은 고정-베드 반응기(fix-bed reactor)에서 수행 되는 제조 방법.
  32. 제1항에 있어서, 상기 접촉은 이동-베드 반응기(moving-bed reactor)에서 수행되는 제조 방법.
  33. 제1항에 있어서, 상기 제조 방법은 기체, 용매 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 희석제를 더 포함하는 제조 방법.
  34. 제33항에 있어서, 상기 희석제는 질소, 헬륨, 아르곤 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 기체인 제조 방법.
  35. 제33항에 있어서, 상기 희석제는 액체 또는 기체상 플루오로카본 용매인 제조 방법.
  36. 제1항에 있어서, 다음:
    a) 트리플루오로메틸 요오다이드를 수성상 알칼리 용액을 함유하는 스크러버(scrubber)를 통과시키는 단계;
    b) 트리플루오로메틸 요오다이드를 건조제(drying agent)를 함유하는 스크러버(scrubber)를 통과시키는 단계;
    c) 온도를 트리플루오로메틸 요오다이드의 끓는점 아래의 온도로 냉각시켜 응축하는 단계; 및
    d) 반응 혼합물로부터 트리플루오로메틸 요오다이드를 실질적으로 순수한 형태로 분리하는 단계;
    로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 단계를 더 포함하는 제조 방법.
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