KR20240046278A

KR20240046278A - (하이드로)할로카본 조성물로부터 할로알킨 불순물을 제거하는 방법

Info

Publication number: KR20240046278A
Application number: KR1020247009979A
Authority: KR
Inventors: 앤드류 폴 샤렛
Original assignee: 멕시켐 플루어 소시에다드 아노니마 데 카피탈 바리아블레
Priority date: 2017-01-23
Filing date: 2018-01-19
Publication date: 2024-04-08
Also published as: US11358919B2; US20190367434A1; WO2018134607A8; WO2018134607A1; CN110191873B; KR102652445B1; EP3571179A1; CN110191873A; US20200407296A1; JP7137570B2; US10800720B2; KR20190102220A; JP2022110085A; GB201701099D0; JP2020505360A; CN115368206A; CN115304449A

Abstract

본 발명은 화학식 R_f-C=CX(상기 식에서, R_f는 퍼플루오르화된 알킬기이며, X는 H, F, Cl, Br 또는 I임)의 농도를 감소시키기 위해, (하이드로)할로카본 및 화학식 R_f-C=CX의 화합물을 포함하는 조성물을, 하이드록사이드, 알콕사이드 및/또는 아미드를 포함하는 염기성 용액과 접촉시키는 것을 포함하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한, (i) 출발 물질을, 선택적으로, HF 및/또는 촉매의 존재 하에서, (하이드로)할로카본 및 화학식 R_f-C≡CX의 화합물(상기 식에서, R_f는 퍼플루오르화된 알킬 기이며, X는 H, F, Cl, Br 또는 I임)을 포함하는 조성물로 전환시키는 단계; (ii) 화학식 R_f-C≡CX의 화합물의 농도를 감소시키기 위해 조성물을 하이드록사이드, 알콕사이드 및/또는 아미드를 포함하는 염기성 용액과 접촉시키는 단계; 및 (iii) (하이드로)할로카본을 회수하는 단계를 포함하는, (하이드로)할로카본을 제조하는 방법에 관한 것이다.

Description

(하이드로)할로카본 조성물로부터 할로알킨 불순물을 제거하는 방법{PROCESS FOR THE REMOVAL OF HALOALKYNE IMPURITIES FROM (HYDRO)HALOCARBON COMPOSITIONS}

본 발명은 적어도 하나의 (하이드로)할로카본을 포함하는 조성물에서 화학식 R_f-C≡CX의 화합물의 농도를 감소시키는 공정에 관한 것이다.

본 명세서에서 종래에 출판된 문헌의 목록 또는 논의는 반드시 그러한 문헌이 최신 기술의 일부이거나 일반적인 상식임을 인정하는 것으로 간주되어야 하는 것은 아니다.

(하이드로)할로카본은 통상적으로, 냉매 또는 추진제 물질로서 및 발포제로서 사용된다. 지난 20년에 걸쳐, 이러한 분야에서 사용되는 다양한 (하이드로)할로카본은, 일부 이러한 물질(예를 들어, 디플루오로디클로로메탄, CFC-12)이 지구의 오존층을 고갈시키는 반면, 다른 물질(예를 들어, 1,1,1,2-테트라플루오로에탄, HFC-134a)이 온실 가스로서 허용되지 않게 크게 작용한다는 것으로 발견되었기 때문에 변경되었다.

하이드로(클로로)플루오로올레핀은 낮은 오존 고갈 가능성 및 낮은 지구 온난화 가능성을 가지면서, 또한 냉매, 추진제 물질로서 및/또는 발포제로서 양호한 성능을 제공함으로써 이러한 문제를 다룰 수 있는 부류의 화합물로서 드러났다.

예를 들어, (하이드로)플루오로알켄, 예를 들어, 2,3,3,3-테트라플루오로프로펜(HFO-1234yf)은 냉동, 열 펌핑, 포움 블로잉(foam blowing), 소화제/지연제, 추진제 및 용해력(solvency)(예를 들어, 플라즈마 세정 및 에칭)과 같은 분야에서 작업 유체로서 점차적으로 고려되고 있다. 그러나, (하이드로)플루오로알켄을 제조하기 위해 사용되는 공정은 독성 및/또는 그밖의 요망되지 않는 부산물의 발생을 초래할 수 있다.

하이드로(클로로)플루오로올레핀의 제조에서 상업적으로 요망되는 반응 속도를 달성하기 위해 통상적으로 필수적인 것으로 여겨지는 상승된 온도(예를 들어, 300℃ 초과)에서, 탈하이드로할로겐화, 하이드로할로겐화 및 재배열을 포함하는, 여러 부반응들이 가능하다. 이에 따라, 반응 트레인(reaction train)에서 이탈하는 미정제 생성물 혼합물은 공급물 및 요망되는 생성물 이외에 여러 종을 함유할 수 있다.

예를 들어, HFO-1234yf는 3,3,3-트리플루오로프로핀(트리플루오로메틸아세틸렌, TFMA)을 수득하기 위해 제조되는 반응 조건 하에서 탈하이드로플루오르화될 수 있다. TFMA와 같은 부산물이 요망되는 생성물(예를 들어, HFO-1234yf)에 비해 단지 소량으로 형성될 수 있지만, HFO-1234yf 조성물에서 이러한 부산물의 존재는 이의 독성, 안정성(화학적/산화적) 및/또는 호스 또는 윤활제와 같은 냉동 시스템 부품들과의 양립성을 손상시킬 수 있다. 이에 따라, 일부 적용은 매우 낮은 수준의 불순물을 필요로 한다. 불행하게도, 형성된 종들 중 일부는 요망되는 (하이드로)할로카본 화합물과 매우 유사한 물리적 성질을 가지거나, 이와 결합하여, 증류 또는 상 분리와 같은 정상적인 분리 방법을 비효율적으로 만든다.

이에 따라, (하이드로)할로카본 화합물로부터 반응 부산물을 제거하기 위한 신규한 방법이 요구된다.

본 발명의 제1 양태에서, (하이드로)할로카본 및 화학식 R_f-C≡CX의 화합물을 포함하는 조성물을, 하이드록사이드, 알콕사이드 및/또는 아미드를 포함하는 염기성 용액과 접촉시켜, R_f-C≡CX(상기 식에서, R_f는 퍼플루오르화된 알킬 기이며, X는 H, F, Cl, Br, 또는 I임)의 농도를 감소시키는 것을 포함하는 공정이 제공된다.

본원에서 사용되는 용어 "포함하다(comprise, include)," "포함하는(comprising, including)," "갖는다(has)," "갖는(having)" 또는 이들의 임의의 다른 변형예는 비-배타적인 포함을 포괄하는 것으로 의도된다. 예를 들어, 구성요소들의 목록을 포함하는 공정, 방법, 물품, 또는 장비는 반드시 단지 그러한 구성요소들로 제한되는 것은 아니고, 이러한 공정, 방법, 물품, 또는 장비로 명시적으로 나열되거나 내재되지 않는 다른 구성요소들을 포함할 수 있다. 또한, 달리 명시적으로 상반되게 기술하지 않는 한, "또는(or)"은 포괄적인 또는(inclusive or)을 지칭하고, 배타적인 또는(exclusive or)을 지칭하는 것은 아니다. 예를 들어, 조건 A 또는 B는 하기 중 임의의 하나에 의해 충족된다: A는 참(또는 존재)이며 B는 거짓(또는 부재)이며, A는 거짓(또는 부재)이며 B는 참(또는 존재)이며, A 및 B 둘 모두는 참(또는 존재)이다.

또한, 단수 형태("a" 또는 "an")의 사용은 본원에 기술된 구성요소들 및 성분들을 기술하기 위해 이용된다. 이는 단지 편의를 위하고 본 발명의 범위에 대한 일반적인 의미를 제공하기 위한 것이다. 이러한 설명은 하나 또는 적어도 하나를 포함하도록 읽혀져야 하며, 단수 형태는 달리 의미한다는 것이 명백하지 않는 한, 또한 복수 형태를 포함한다.

달리 규정하지 않는 한, 본원에서 사용되는 모든 기술 용어 및 과학 용어는 본 발명이 속하는 당업자에 의해 통상적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 충돌하는 경우에, 정의를 포함하는 본 명세서가 채택될 것이다. 본원에 기술된 것과 유사하거나 균등한 방법 및 물질이 본 발명의 구현예의 실행 또는 시험에서 사용될 수 있지만, 적합한 방법 및 물질은 하기에 기술된다. 또한, 물질, 방법, 및 실시예는 단지 예시적인 것이고 제한하려는 것은 아니다.

양, 농도, 또는 다른 값 또는 파라미터가 하나의 범위, 바람직한 범위 또는 바람직한 상한치 및/또는 바람직한 하한치의 리스트 중 어느 하나로서 제공될 때, 이는 범위가 별도로 개시되는 것과는 무관하게, 임의의 쌍의 임의의 상한 범위 한계 또는 바람직한 값 및 임의의 하한 범위 한계 또는 바람직한 값으로부터 형성된 모든 범위를 상세하게 개시한 것으로서 이해되어야 한다. 본원에서 수치 범위가 인용되는 경우에, 달리 기술하지 않는 한, 이러한 범위는 이의 종결점, 및 그러한 범위 내의 모든 정수 및 분수를 포함하는 것으로 의도된다. 모든 백분율 값은 달리 기술하지 않는 한 중량 기준이다.

용어 '(하이드로)할로카본'은 임의의 포화되거나 불포화된 탄화수소를 지칭하며, 여기서, 적어도 하나의 수소 원자(및 선택적으로, 모든 수소 원자)는 불소, 염소, 브롬, 및/또는 요오드 원자에 의해 대체된다. 바람직한 일 구현예에서, (하이드로)할로카본은 불포화된다. 의심의 소지를 없애기 위해, (하이드로)할로카본(및 화학식 R_f-C≡CX의 화합물)을 포함하는 조성물은 단일 (하이드로)할로카본 화합물 또는 복수의 이러한 화합물을 함유할 수 있다.

바람직한 일 구현예에서, (하이드로)할로카본은 하이드로플루오로올레핀(HFO)이다. 바람직하게, (하이드로)할로카본은 C_3-7 (하이드로)할로알켄, 예를 들어, C_3-4 하이드로할로알켄이다. C_3-4 하이드로할로알켄의 예는 하이드로플루오로프로펜, 하이드로클로로플루오로프로펜, 하이드로플루오로부텐, 하이드로클로로플루오로부텐 및 (하이드로)플루오로프로펜을 포함한다. 유리하게, (하이드로)할로카본은 하이드로할로프로펜이다.

일 구현예에서, 하이드로할로프로펜은 테트라플루오로프로펜 및/또는 클로로트리플루오로프로펜이다. 바람직한 테트라플루오로프로펜은 2,3,3,3-테트라플루오로프로펜(CF₃CF=CH₂, HFO-1234yf) 및/또는 E, Z 또는 E/Z-1,3,3,3-테트라플루오로프로펜(CF₃CH=CHF, HFO-1234ze)이다. 바람직한 클로로트리플루오로프로펜은 E, Z 또는 E/Z-1-클로로-3,3,3-트리플루오로프로펜(CF₃CH=CHCl, HCFO-1233zd) 및/또는 2-클로로-3,3,3-트리플루오로프로펜(CF₃CCl=CH₂, HCFO-1233xf)이다.

HFO-1234ze는 2개의 배위 이성질체(configurational isomer), 즉, E 또는 Z 중 하나로서 존재할 수 있다. 본원에서 사용되는 HFO-1234ze는 이성질체, 즉, E-HFO-1234ze 또는 Z-HFO-1234ze뿐만 아니라 이러한 이성질체들의 임의의 조합물 또는 혼합물을 지칭한다.

HCFO-1233zd는 또한, 2개의 배위 이성질체, 즉, E 또는 Z 중 하나로서 존재할 수 있다. 본원에서 사용되는 HCFO-1233zd는 이성질체, 즉, E-HCFO-1233zd 또는 Z-HCFO-1233zd뿐만 아니라 이러한 이성질체들의 임의의 조합물 또는 혼합물을 지칭한다.

화학식 R_f-C≡CX의 화합물에서 R_f는 통상적으로, C_1-5 퍼플루오르화된 알킬 기, 바람직하게, C_1-2 퍼플루오르화된 알킬 기, 예를 들어, 퍼플루오르화된 메틸 기이다. 일 구현예에서, X는 H, F 또는 Cl, 바람직하게, H 및 Cl이다. 바람직한 화학식 R_f-C≡CX의 화합물은 1-클로로-3,3,3-트리플루오로프로핀(CF₃C≡CCl) 및 3,3,3-트리플루오로프로핀(CF₃C≡CCl, 트리플루오로메틸아세틸렌, TFMA)이다.

TFMA와 같은 알킨이 염기에 의한 하이드로할로알켄의 탈하이드로할로겐화에 의해 생성될 수 있다는 것이 알려져 있다[예를 들어, 문헌['March's Advanced Organic Chemistry' 6^th Edition의 페이지 1530 내지 1532] 및 EP-A-2143702호 참조]. 이러한 교시를 기초로 하여, (하이드로)할로카본 및 화학식 R_f-C≡CX의 화합물을 포함하는 조성물을 하이드록사이드, 알콕사이드 및/또는 아미드를 포함하는 염기성 용액과 접촉시키는 것이 오히려, R_f-C≡CX의 농도를 증가시킬 것으로 예상될 것이다. 그러나, 놀랍게도, 하이드록사이드, 알콕사이드 및/또는 아미드를 포함하는 염기성 용액의 사용이 상술된 바와 같은 조성물로부터 화학식 R_f-C≡CX의 화합물의 적어도 일부를 효과적으로 제거할 수 있다는 것이 발견되었다.

의심의 소지를 없애기 위해, 본 발명의 접촉 단계가 (하이드로)할로카본을 제조하기 위해 채택될 수 있는 임의의 초기 단계와 구별된다는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, 하이드록사이드를 포함하는 염기성 용액을 사용하여 상응하는 C_3-7 하이드로(할로)플루오로알켄의 탈하이드로할로겐화에 의한 C_3-7 (하이드로)플루오로알켄의 제조가 알려져 있다[예를 들어, WO 2008/075017호 참조]. 본 발명의 공정의 접촉 단계는 화학식 R_f-C≡CX의 임의의 화합물이 또한 이러한 반응 단계에서 형성되는 지의 여부와는 무관하게, C_3-7 (하이드로)플루오로알켄(또는 다른 (하이드로)할로카본)이 형성되는(예를 들어, WO 2008/075017호에 기술됨) 임의의 반응 단계와는 구별된다.

하이드록사이드, 알콕사이드 및/또는 아미드를 포함하는 염기성 용액은 본 발명의 공정에서 R_f-C≡CX의 농도를 감소시키기 위해 사용된다. 바람직하게, 염기는 알칼리 금속 하이드록사이드, 알콕사이드 또는 아미드, 알칼리 토금속 하이드록사이드, 알콕사이드 또는 아미드, NR₄OH 중 하나 이상이며, 여기서, R은 독립적으로, H, C_1-10 알킬, 아릴(예를 들어, 페닐, 나프틸 또는 피리디닐) 또는 아릴알킬 기(예를 들어, 벤질 또는 C_1-10 알킬-치환된 페닐)이다.

유리하게, 염기는 칼륨 하이드록사이드(KOH), 나트륨 하이드록사이드(NaOH), 칼슘 하이드록사이드(Ca(OH)₂), 암모늄 하이드록사이드(NH₄OH), 칼륨 메톡사이드, 나트륨 메톡사이드, 칼륨 에톡사이드, 나트륨 에톡사이드 및 나트륨 아미드(NaNH₂)로부터 선택된다. 바람직한 일 구현예에서, 염기는 나트륨 에톡사이드, KOH, NaOH 또는 Ca(OH)₂이다. 바람직하게, 염기는 KOH, NaOH 또는 Ca(OH)₂이다. KOH 및 NaOH가 현재 가장 바람직하다.

본 발명의 접촉 단계에서 사용되는 하이드록사이드, 알콕사이드 및/또는 아미드를 포함하는 염기성 용액은 통상적으로, 약 0.1 내지 약 10 M, 바람직하게, 약 0.2 내지 약 5 M, 예를 들어, 약 0.5 내지 약 3 M, 약 0.5 내지 약 2 M, 또는 약 0.6 내지 약 2 M의 농도를 갖는다. 이론에 의해 제한하고자 하는 것은 아니지만, 확인된 농도가 화학식 R_f-C≡CX의 화합물과의 반응/이의 제거를 위해 충분히 높고 (하이드로)할로카본과 반응하지 않기 위해(예를 들어, 추가 R_f-C≡CX를 형성하기 위해) 충분히 낮은 것으로 여겨진다.

이에 대한 추가로, 더 낮은 농도의 염기성 용액은 임의의 상응하는 플루오라이드 염(예를 들어, NaF, KF, 등)의 침전 가능성을 감소시키는 장점을 가질 것으로 여겨진다.

통상적으로, 접촉 단계에서 사용되는 하이드록사이드, 알콕사이드 및/또는 아미드를 포함하는 염기성 용액을 위한 용매는 물(즉, 수용액), 알코올(예를 들어, 메탄올, 에탄올 및 n-프로판올 및 i-프로판올), 디올, 폴리올(예를 들어, 폴리알킬렌 글리콜, 예를 들어, PEG300), 극성 비양성자성 용매(예를 들어, 디글림 및 N-메틸 피롤리돈), 에테르 및 환형 에테르(예를 들어, 디에틸 에테르, 디부틸 에테르, 테트라하이드로푸란), 에스테르(예를 들어, 메틸 아세테이트, 에틸 아세테이트, 등), 선형, 분지형 및 환형 알칸(예를 들어, 사이클로헥산, 메틸사이클로헥산), 이의 플루오르화된 유도체(예를 들어, 헥사플루오로이소프로판올, 퍼플루오로테트라하이드로푸란) 및 상기한 것들의 혼합물로부터 선택된다. 바람직한 일 구현예에서, 용매는 물, 알코올, 및 이들의 혼합물로부터 선택된다. 현재 바람직한 용매는 물 단독이거나, 물과 보조 용매로서 상기 임의의 것과의 조합물이다.

본 발명의 접촉 단계는 통상적으로, 약 0 내지 약 100℃, 예를 들어, 약 10 내지 약 80℃, 바람직하게, 약 20 내지 약 60℃의 온도에서 수행된다. 본 공정은 대기압 미만의 압력, 대기압 또는 대기압 초과의 압력에서, 바람직하게, 대기압 또는 대기압 초과의 압력에서 수행될 수 있다. 적합한 압력은 0 bar 내지 약 30 bar, 예를 들어, 약 0.5 bar 내지 약 20 bar, 바람직하게, 약 1 내지 약 5 또는 약 10 bar를 포함한다.

조성물은 통상적으로, 하이드록사이드, 알콕사이드 및/또는 아미드를 포함하는 염기성 용액과, 약 1초 내지 약 4시간, 바람직하게, 약 10초 내지 약 3시간, 예를 들어, 약 1분 내지 약 180분, 바람직하게, 약 2 내지 약 100분, 약 5 내지 약 80 또는 약 10 내지 약 60분(예를 들어, 약 15 내지 약 45분) 동안 접촉된다. 이러한 소위 체류 시간은, 접촉 단계의 온도 및 하이드록사이드, 알콕사이드 및/또는 아미드를 포함하는 염기성 용액의 농도와 같은 다른 변수와 함께, 본 발명의 공정에서 중요한 파라미터인 것으로 입증되었다(본 명세서에서 하기를 참조함).

(하이드로)할로카본 및 화학식 R_f-C≡CX의 화합물을 포함하는 조성물은 하이드록사이드, 알콕사이드 및/또는 아미드를 포함하는 염기성 용액과 접촉될 때 액체상 또는 가스상(바람직하게, 가스상)일 수 있다.

하이드록사이드, 알콕사이드 및/또는 아미드를 포함하는 염기성 용액과 접촉시키기 전에, 조성물은 바람직하게, 적어도 약 90 중량%의 (하이드로)할로카본, 예를 들어, 적어도 약 95 중량%, 98 중량%, 99 중량% 또는 99.5 중량%의 (하이드로)할로카본을 포함한다.

하이드록사이드 및/또는 아미드를 포함하는 염기성 용액을 접촉시키기 전에, 조성물은 통상적으로, 약 10000 ppm 이하, 예를 들어, 5000 ppm 이하의 R_f-C≡CX의 화합물을 포함한다. 바람직하게, 조성물은 하이드록사이드, 알콕사이드 및/또는 아미드를 포함하는 염기성 용액을 접촉시키기 전에, 약 4000 ppm 미만, 3000 ppm, 2000 ppm, 1000 ppm, 800 ppm, 700 ppm, 600 ppm 또는 500 ppm 이하의 R_f-C≡CX의 화합물을 포함한다.

(하이드로)할로카본-함유 조성물에서 화학식 R_f-C≡CX의 화합물의 양은 본 발명의 공정에서, 통상적으로, 조성물의 적어도 약 20 중량%, 바람직하게, 조성물의 적어도 약 50 중량%, 60 중량%, 70 중량%, 80 중량%, 90 중량% 또는 95 중량% 이상 감소된다.

하이드록사이드, 알콕사이드 및/또는 아미드를 포함하는 염기성 용액을 접촉시킨 후에, 조성물은 통상적으로, 0 내지 약 1000 ppm, 예를 들어, 0 내지 약 500 ppm의 화학식 R_f-C≡CX의 화합물을 포함한다. 바람직하게, 조성물은 하이드록사이드, 알콕사이드 및/또는 아미드를 포함하는 염기성 용액을 접촉시킨 후에, 약 400 ppm 미만, 300 ppm, 200 ppm, 100 ppm, 50 ppm, 40 ppm, 30 ppm, 20 ppm, 10 ppm 또는 5 ppm 이하의 화학식 R_f-C≡CX의 화합물을 포함한다.

일 구현예에서, 접촉 단계는 상 전이 촉매의 존재 하에서 수행된다. 본원에서 사용되는 용어 "상 전이 촉매"는 화학적 화합물의 하나의 상에서 다른 상으로의 이동을 촉진시키는 물질을 의미한다. 상 전이 촉매는 이온성 또는 중성일 수 있고, 통상적으로, 크라운 에테르, 오늄 염, 크립탄드 및 폴리알킬렌 글리콜 및 이들의 유도체(예를 들어, 이들의 플루오르화된 유도체)로 이루어진 군으로부터 선택된다.

통상적으로, 사용되는 촉매의 양은 조성물의 약 0.001 내지 약 20 중량%, 예를 들어, 약 0.01 내지 약 10 중량%, 예를 들어, 약 0.5 내지 약 5 중량%이다.

크라운 에테르는 에테르 기가 디메틸렌 연결에 의해 연결된 환형 분자이다. 유용한 크라운 에테르는 18-크라운-6, 15-크라운-5 및 12-크라운-4를 포함한다. 상기 크라운 에테르의 유도체, 예를 들어, 디벤질-18-크라운-6, 디사이클로헥사닐-18-크라운-6, 디벤질-24-크라운-8 및 디벤질-12-크라운-4가 또한 유용하다. 크라운 에테르에 대해 유사하고 동일한 목적을 위해 유용한 다른 화합물은 다른 부류의 공여체 원자, 특히, N 또는 S에 의한 산소 원자들 중 하나 이상의 대체에 의해 상이한 화합물이다. 모든 상기한 것들의 플루오르화된 유도체가 또한, 사용될 수 있다.

크립탄드는 상 전이 촉매로서 염기-매개된 탈하이드로할로겐화에서 유용한 다른 부류의 화합물이다. 이러한 것은 적절하게 이격된 공여체 원자를 함유한 사슬과 브릿지헤드 구조를 결합시킴으로써 형성된 3차원 폴리거대환형(polymacrocyclic) 킬레이트화제이다. 브릿지의 공여체 원자는 모두 O, N, 또는 S일 수 있거나, 화합물은 브릿지 가닥이 이러한 공여체 원자들의 조합을 함유하는 혼합된 공여체 거대사이클일 수 있다. 적합한 크립탄드는 예를 들어, [2.2.2]크립탄드(상표명 Kryptand 222 및 Kryptofix 222로 입수 가능한 4,7,13,16,21,24-헥사옥사-1,10-디아자바이시클로[8.8.8]헥사코산)에서와 같이, (-OCH₂CH₂-) 기의 사슬과 질소 브릿지헤드의 결합으로부터 얻어진 바이시클릭 분자를 포함한다.

염기-매개된 탈하이드로할로겐화 공정에서 촉매로서 사용될 수 있는 오늄 염은 4차 포스포늄 염 및 4차 암모늄 염을 포함하며, 이는 각각 화학식 R¹R²R³R⁴P⁺Z^- 및 R¹R²R³R⁴N⁺Z^-로 표현될 수 있다. 이러한 화학식에서, R¹, R², R³ 및 R⁴ 각각은 통상적으로, 독립적으로, C_1-10 알킬 기, 아릴 기(예를 들어, 페닐, 나프틸 또는 피리디닐) 또는 아릴알킬 기(예를 들어, 벤질 또는 C_1-10 알킬-치환된 페닐)를 나타내며, Z^-는 할라이드 또는 다른 적합한 반대이온(예를 들어, 하이드로겐 설페이트)이다.

이러한 포스포늄 염 및 4차 암모늄 염의 특정 예는 테트라메틸암모늄 클로라이드, 테트라메틸암모늄 브로마이드, 벤질트리에틸암모늄 클로라이드, 메틸트리옥틸암모늄 클로라이드(상표명 Aliquat 336 및 Adogen 464로 상업적으로 입수 가능함), 테트라-n-부틸암모늄 클로라이드, 테트라-n-부틸암모늄 브로마이드, 테트라-n-부틸암모늄 하이드로겐 설페이트, 테트라-n-부틸포스포늄 클로라이드, 테트라페닐포스포늄 브로마이드, 테트라페닐포스포늄 클로라이드, 트리페닐메틸포스포늄 브로마이드 및 트리페닐메틸포스포늄 클로라이드를 포함한다. 벤질트리에틸암모늄 클로라이드는 강한 염기성 조건 하에서 사용하기 위해 바람직하다. 4차 암모늄 클로라이드 염은 상 전이 촉매로서 사용하기 위한 오늄 염의 바람직한 부류, 예를 들어, Aliquat 336이다.

다른 유용한 오늄 염은 고온 안정성(예를 들어, 최대 약 200℃)을 나타내는 오늄 염, 예를 들어, 4-디알킬아미노피리디늄 염, 테트라페닐아르소늄 클로라이드, 비스[트리스(디메틸아미노)포스핀]이미늄 클로라이드 및 테트라키스[트리스(디메틸아미노)포스핀이미노]포스포늄 클로라이드를 포함한다.

상 전이 촉매로서 유용한 폴리알킬렌 글리콜 화합물은 화학식 R⁶0(R⁵0)_mR⁷로 표현될 수 있으며, 상기 식에서, R⁵는 C_1-10 알킬렌 기이며, 각 R⁶ 및 R⁷은 독립적으로, H, C_1-10 알킬 기, 아릴 기(예를 들어, 페닐, 나프틸 또는 피리디닐) 또는 아릴알킬 기(예를 들어, 벤질 또는 C_1-10 알킬-치환된 페닐)이며, m은 적어도 2의 정수이다. 바람직하게, R⁶ 및 R⁷ 둘 모두는 동일하며, 예를 들어, 이러한 것 둘 모두는 H일 수 있다.

이러한 폴리알킬렌 글리콜은 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 테트라에틸렌 글리콜, 펜타에틸렌 글리콜, 헥사에틸렌 글리콜, 디이소프로필렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 트리프로필렌 글리콜, 테트라프로필렌 글리콜 및 테트라메틸렌 글리콜, 모노알킬 글리콜 에테르, 예를 들어, 이러한 글리콜의 모노메틸, 모노에틸, 모노프로필 및 모노부틸 에테르, 디알킬 에테르, 예를 들어, 테트라에틸렌 글리콜 디메틸 에테르 및 펜타에틸렌 글리콜 디메틸 에테르, 이러한 글리콜의 페닐 에테르, 벤질 에테르, 및 폴리알킬렌 글리콜, 예를 들어, 폴리에틸렌 글리콜(평균분자량 약 300) 및 폴리에틸렌 글리콜(평균분자량 약 400) 및 이러한 폴리알킬렌 글리콜의 디알킬(예를 들어, 디메틸, 디프로필, 디부틸) 에테르를 포함한다.

상술된 기들 중 하나 내로부터의 상 전이 촉매들의 조합물뿐만 아니라 하나 초과의 기로부터의 조합물 또는 혼합물이 또한 유용할 수 있다.

일 구현예에서, (하이드로)할로카본 및 화학식 R_f-C≡CX의 화합물을 포함하는 조성물은 (하이드로)할로카본을 제조하기 위한 공정으로부터의 생성물 스트림일 수 있다. 이에 따라, 조성물은 통상적으로, 타겟 또는 요망되는 (하이드로)할로카본, 예를 들어, 하이드로할로프로펜(예를 들어, 테트라플루오로프로펜, 예를 들어, HFO-1234yf 또는 HFO-1234ze, 및/또는 클로로트리플루오로프로펜, 예를 들어, HCFO-1233zd 또는 HCFO-1233xf) 및 하나 이상의 (요망되지 않는) (하이드로)할로카본 부산물을 함유한다. 본 공정은 배치 반응, 연속 반응으로서, 또는 반-연속 반응으로서 수행될 수 있다.

예를 들어, 테트라플루오로프로펜(예를 들어, HFO-1234yf) 및/또는 클로로트리플루오로프로펜(예를 들어, HCFO-1233xf)을 제조하기 위한 공정에서의 이러한 (하이드로)할로카본 부산물의 예는 펜타플루오로프로펜(예를 들어, CF₃CFH=CFH, HFO-1225ye), 펜타플루오로프로판(예를 들어, HFC-245eb 및/또는 HFC-245fa 및/또는 HFC-245cb), 클로로테트라플루오로프로판(예를 들어, HCFC-244bb) 및 헥사플루오로프로판(예를 들어, CF₃CFHCF₂H, HFC-236ea)을 포함한다.

예상치 못하게, 본 발명의 접촉 단계가 화학식 R_f-C=CX의 화합물의 농도를 감소시키는 데 효과적일뿐만 아니라 타겟 (하이드로)할로카본, 화학식 R_f-C=CX의 화합물, 및 (하이드로)할로카본 부산물을 함유한 조성물에 존재하는 하나 이상의 부산물의 농도를 감소시키는 데 효과적일 수 있다는 것이 확인되었다. 이는 요망되는 (하이드로)할로카본에 대한 선택도 및/또는 수율의 증가를 야기시킨다. 바람직하게, 임의의 포화된 (하이드로)할로카본 부산물의 농도는 요망되는 (하이드로)할로카본에 대해 감소된다.

요망되는 (하이드로)할로카본-함유 조성물에서 (하이드로)할로카본 부산물의 양은 통상적으로, 본 발명의 공정에서 조성물의 적어도 약 20 중량%, 바람직하게, 조성물의 적어도 약 50 중량%, 60 중량%, 70 중량%, 80 중량%, 90 중량% 또는 95 중량% 이상 감소된다.

하이드록사이드, 알콕사이드 및/또는 아미드를 포함하는 염기성 용액을 접촉시킨 후에, 조성물은 통상적으로, 0 내지 약 1000 ppm, 예를 들어, 0 내지 약 500 ppm의 (하이드로)할로카본 부산물의 화합물을 포함한다. 바람직하게, 조성물은 하이드록사이드, 알콕사이드 및/또는 아미드를 포함하는 염기성 용액을 접촉시킨 후에, 약 400 ppm 미만, 300 ppm, 200 ppm, 100 ppm, 50 ppm, 40 ppm, 30 ppm, 20 ppm, 10 ppm 또는 5 ppm 이하의 (하이드로)할로카본 부산물을 포함한다.

본 발명의 제2 양태에서, 하기 단계를 포함하는 (하이드로)할로카본을 제조하는 공정이 제공된다:

(i) 출발 물질을, 선택적으로, HF 및/또는 촉매의 존재 하에서, (하이드로)할로카본 및 화학식 R_f-C≡CX의 화합물(상기 식에서, R_f는 퍼플루오르화된 알킬 기이며, X는 H, F, Cl, Br, 또는 I임)을 포함하는 조성물로 전환시키는 단계;

(ii) 조성물을 하이드록사이드, 알콕사이드 및/또는 아미드를 포함하는 염기성 용액과 접촉시켜 화학식 R_f-C≡CX의 화합물의 농도를 감소시키는 단계; 및

(iii) (하이드로)할로카본을 회수하는 단계.

의심의 소지를 없애기 위해, 예를 들어, (하이드로)할로카본 및 화학식 R_f-C≡CX의 화합물을 포함하는 조성물 및 접촉 단계와 관련한, 제1 양태 발명과 관련하여 상술된 정보는 또한, 본 발명의 제2 양태에 적용 가능하다. 본 발명의 제2 양태의 추가 구현예는 하기에 기술된다.

단계 (i)에서 출발 물질의 (하이드로)할로카본 및 R_f-C=CX 불순물로의 전환은 바람직하게, 수소화 반응, 탈하이드로할로겐화 반응, 이성질체화 반응 및/또는 플루오르화 반응을 포함한다.

일 구현예에서, (하이드로)할로카본 및 화학식 R_f-C≡CX의 화합물을 포함하는 조성물은 수소화 반응에 의해 제조된다.

이러한 수소화 반응(들)은 액체상 또는 증기상, 바람직하게, 증기상에서, 통상적으로 약 -50 내지 약 275℃의 온도에서 수행될 수 있다. 액체상 수소화를 위한 바람직한 온도는 약 -50 내지 약 50℃, 예를 들어, 약 15 내지 약 40℃이다. 증기상 수소화를 위한 바람직한 온도는 약 0 내지 약 250℃, 예를 들어, 약 20 내지 약 200℃, 예를 들어, 약 50 내지 약 150℃이다.

수소화 반응(들)은 특히, 액체 상에서 수행될 때, 플루오르화된 극성 비양성자성 용매의 존재 하에서 수행될 수 있다. 적합한 용매는 HFC(예를 들어, 134a) 및 PFC(예를 들어, 퍼플루오로데칼린)를 포함한다.

수소화 반응(들)은 대기압, 대기압 미만, 또는 대기압 초과, 바람직하게, 대기압 초과에서 수행될 수 있다. 예를 들어, 수소화는 약 0 내지 약 40 bara, 예를 들어, 약 1 내지 약 30 bara, 예를 들어, 약 5 내지 약 20 bara의 압력에서 수행될 수 있다.

수소:시약의 비는 적합하게, 약 0.1:1 내지 약 40:1, 예를 들어, 약 1:1 내지 약 20:1, 바람직하게, 약 1.1:1 내지 약 10:1, 예를 들어, 1.5:1 내지 약 5:1이다.

수소화 반응(들)은 통상적으로, 촉매의 존재 하에서 수행된다. 적합한 수소화 촉매는 전이 금속 니켈(Ni), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 레늄(Re), 로듐(Rh), 루테늄(Ru), 및 이들의 혼합물을 포함하는 것을 포함한다. 이러한 촉매는 예를 들어, 알루미나, 티타니아, 실리카, 지르코니아, 상기한 것의 플루오라이드, 칼슘 플루오라이드, 탄소 또는 바륨 설페이트 상에 지지될 수 있거나, 이러한 것은 지지되지 않을 수 있고, 예를 들어, PdO₂의 환원에 의해 형성된 라니 Ni 또는 Pd 금속일 수 있다. 본 발명에서 사용하기 위해 적합한 촉매의 예는 Pd/알루미나, Pd/바륨 설페이트, Pd/C 및 클로로트리스(트리페닐포스핀)로듐(I)을 포함한다. 바람직하게, 촉매는 탄소 상에 지지된 팔라듐(Pd/C) 또는 클로로트리스(트리페닐포스핀)로듐(I)(윌킨슨 촉매) 또는 알루미나 상에 지지된 백금(Pt/Al₂O₃) 또는 아담스 촉매, PtO₂, 백금 금속으로의 인시튜로 환원된 형태이다. Pd/C가 촉매로서 사용될 때, Pd는 촉매의 약 0.01 내지 약 10 중량%, 예를 들어, 약 0.1 내지 약 5 중량%의 양으로 존재한다.

수소화 촉매는 통상적으로, 단계 (a) 및 단계 (c)를 구성하는 성분들의 총 중량을 기준으로 하여 약 0.01 내지 약 30 중량%, 예를 들어, 약 0.1 내지 약 10 중량%의 양으로 사용된다. Pd/C가 촉매로서 사용될 때, Pd는 촉매의 약 0.01 내지 약 10 중량%, 예를 들어, 약 0.1 내지 약 5 중량%의 양으로 존재한다.

증기상에서, 촉매에 대한 접촉 시간은 약 1 내지 약 200초, 예를 들어, 약 2 내지 약 150초일 수 있다. 액체상에서, 촉매에 대한 접촉 시간은 적합하게, 약 1 내지 약 180분, 예를 들어, 약 2 내지 약 60분이다.

일 구현예에서, (하이드로)할로카본 및 화학식 R_f-C≡CX의 화합물을 포함하는 조성물은 탈하이드로할로겐화 반응에 의해 제조된다.

탈하이드로할로겐화 반응은 (하이드로)할로카본 및 화학식 R_f-C=CX의 화합물을 포함하는 조성물을 형성하기 위해 출발 물질을 열분해함으로써 수행될 수 있다. 본원에서 사용되는 용어 "열분해하는(pyrolysing)" 또는 "열분해"는 촉매의 부재 하에서 가열에 의해 형성된 화학적 변화의 의미를 포함한다. 촉매의 부재라 함은 본 발명자가, 열분해 공정의 활성화 에너지를 감소시킴으로써 반응 속도를 증가시키는 열분해 반응기에 어떠한 물질 또는 처리가 첨가되지 않음을 의미하는 것을 포함한다.

열분해를 위해, 임의의 적합한 반응기, 예를 들어, 직선 또는 코일형 중 어느 하나의 실린더형 튜브가 이용될 수 있다. 바람직한 열분해 반응기는 역-혼합, 즉, 난류를 일으키고, 이에 의해, 가스들의 혼합 및 양호한 열 전달을 증진시키기 위해 반응기를 통해 가스의 흐름을 부분적으로 방해하는 반응기를 포함한다. 이러한 부분적 방해는 반응기의 내부 내에 패킹을 배치시키고 이의 단면을 채움으로써 또는 천공된 배플을 이용함으로써 편리하게 얻어질 수 있다. 반응기 패킹은 미립자 또는 원섬유(fibrillar)일 수 있고, 라시히링(Raschig Ring)과 유사한 개방 구조, 또는 코르크의 축적을 피하고 압력 강하를 최소화하기 위해 큰 자유 용적을 갖는 다른 패킹을 가지고, 일반적으로 가스의 자유 흐름을 가능하게 한다. 본 발명의 일부 구현예에서, 반응기 패킹은 삽입 및 제거의 용이성을 위한 카트리지를 배치시킨다. 본 발명의 일부 구현예에서, 열분해 반응기는 반응 구역의 자유 용적(반응 구역의 용적 마이너스(minus) 반응기 패킹을 구성하는 물질의 부피)이 적어도 약 80%, 바람직하게, 적어도 약 90% 및 더욱 바람직하게, 적어도 약 95%임을 의미하는 실질적으로 비어 있다. 일부 구현예에서, 열분해 반응기는 스테인레스강, Hastelloy®, Inconel®, Monel®, 금, 또는 금-라이닝된 또는 석영을 포함하는 내부식성인 물질로 이루어진다.

단계 (i)의 탈하이드로할로겐화 반응은 바람직하게, 출발 물질 및 상응하는 (하이드로)할로카본 생성물에 따라 탈하이드로플루오르화 공정 및/또는 탈하이드로클로라이드화를 포함한다. 탈하이드로플루오르화를 위한 열분해 온도는 통상적으로 탈하이드로클로라이드화를 위한 것보다 더 높다. 예를 들어, 탈하이드로플루오르화 열분해는 약 600℃ 내지 약 900℃의 온도에서 수행될 수 있으며, 탈하이드로클로라이드화 열분해는 약 400℃ 내지 약 700℃의 온도에서 수행될 수 있다.

일 구현예에서, 탈하이드로할로겐화 반응은 촉매화된다. 이러한 반응은 액체상 또는 증기상, 바람직하게, 증기상으로 수행될 수 있다. 약 -25 내지 약 700℃의 온도가 이용될 수 있다. 액체상을 위한 바람직한 온도는 약 0 내지 약 180℃, 예를 들어, 약 15 내지 약 120℃이다. 증기상 탈하이드로할로겐화를 위한 바람직한 온도는 약 100 내지 약 650℃, 예를 들어, 약 200 내지 약 600℃, 예를 들어, 약 300 내지 약 500℃이다.

촉매화된 탈하이드로할로겐화 반응은 대기압, 대기압 미만의 압력 또는 대기압 초과의 압력, 바람직하게, 대기압 또는 대기압 초과의 압력에서 수행될 수 있다. 예를 들어, 탈하이드로할로겐화는 약 0 내지 약 40 bara, 예를 들어, 약 1 내지 약 30 bara, 예를 들어, 약 1 또는 5 내지 약 20 bara의 압력에서 수행될 수 있다.

바람직하게, 촉매는 HF 및/또는 HCl의 존재 하에서 안정하다. 적합한 촉매는 금속 및 탄소 기반 촉매, 예를 들어, 활상탄(산-세척된 탄소, 활성탄 및 3차원 매트릭스 탄소질 물질을 포함함), 주족(예를 들어, 알루미나-기반 촉매) 및 전이금속, 예를 들어, 크로미아-기반 촉매(예를 들어, 아연/크로미아) 또는 니켈-기반 촉매(예를 들어, 니켈 메시)를 포함하는 촉매를 포함한다. 이러한 촉매의 예는 알루미나, 플루오라이드화된 알루미나, 알루미늄 플루오라이드, 알루미늄 클로로플루오라이드; 알루미나, 플루오라이드화된 알루미나, 알루미늄 플루오라이드, 또는 알루미늄 클로로플루오라이드 상에 지지된 금속 화합물; 크롬 옥사이드(Cr₂0₃), 플루오라이드화된 크롬 옥사이드, 및 입방체 크롬 트리플루오라이드; 마그네슘, 아연 및 마그네슘과 아연의 혼합물 및/또는 알루미늄의 옥사이드, 플루오라이드 및 옥시플루오라이드; 란탄 옥사이드 및 플루오라이드화된 란탄 옥사이드; 탄소, 및 탄소 상에 지지된 금속 화합물을 포함한다. 금속 화합물은 나트륨, 칼륨, 루비듐, 세슘, 이트륨, 란탄, 세륨, 프라세오디뮴, 네오디뮴, 사마리윰, 크롬, 철, 코발트, 로듐, 니켈, 구리, 아연, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 금속의 옥사이드, 플루오라이드, 및 옥시플루오라이드일 수 있다. 본 발명의 일부 구현예에서, 탈하이드로할로겐화 촉매는 크롬 옥사이드 상에 지지된 알칼리 금속 염을 포함한다.

사용되는 촉매는 시약의 중량을 기준으로 하여 약 0.01 내지 약 50 중량%, 예를 들어, 약 0.1 내지 약 30 중량%, 예를 들어, 약 0.5 내지 약 20 중량%의 양으로 사용될 수 있다. 촉매화된 반응에서 촉매와의 접촉 시간은 적합하게 약 1 내지 약 500초, 예를 들어, 약 5 내지 약 400초이다.

탈하이드로할로겐화는 임의의 적합한 장비, 예를 들어, 정적 믹서, 교반식 탱크 반응기 또는 교반식 증기-액체 분리 용기에서 수행될 수 있다. 바람직하게, 장비는 내부식성인 하나 이상의 물질, 예를 들어, Hastelloy® 또는 Inconel®로부터 제조된다. 본 공정은 배치식으로 또는 (반-)연속적으로, 바람직하게, (반-)연속적으로 수행될 수 있다.

일 구현예에서, (하이드로)할로카본 및 화학식 R_f-C≡CX의 화합물을 포함하는 조성물은 이성질화 반응에 의해 제조된다. 적합한 반응 조건 및 촉매는 선택적으로, 다소 낮은 온도에서 탈하이드로할로겐화 반응에 대해 상술된 것을 포함한다. 이성질화 반응을 위한 적합한 조건은 예를 들어, WO 2008/125825호 및 WO 2015/059500호에 기술된다. 용어 "이성질화 반응"은 CF₂CH=CF₂(HFO-1234zc)의 HFO-1234ze로의 구조 이성질화 및 Z-HFO-1234ze의 E-HFO-1234ze로의 기하 이성질화와 같은 구조 및 기하 이성질화를 포함한다.

일부 구현예에서, (하이드로)할로카본 및 화학식 R_f-C≡CX의 화합물을 포함하는 조성물은 플루오르화 반응에 의해 제조된다. 적합한 반응 조건 및 촉매는 HF와 같은 플루오르화 제제의 존재 하에서를 제외하고, 탈하이드로할로겐화 반응에 대해 상술된 바와 같은 것을 포함한다. 통상적으로, HF는 출발 물질과 비교하여 몰 과량, 예를 들어, 약 1:1 내지 약 70:1 , 바람직하게, 약 2:1 내지 약 60:1 , 예를 들어, 약 3:1 내지 약 50:1 , 예를 들어, 약 5:1 내지 약 40:1로 사용된다. 플루오르화 반응을 위한 적합한 조건은 예를 들어, EP-A-2154122호 및 WO 2011/077394호에 기술된다.

단계 (i)에서 형성된 (하이드로)할로카본은 C_3-7 (하이드로)할로알켄, 바람직하게, 하이드로할로프로펜, 예를 들어, 클로로트리플루오로프로펜 및/또는 테트라플루오로프로펜일 수 있다.

바람직하게, 출발 물질은 CCl₃CH₂CCl₂H(HFC-240fa), CF₃CH₂CFClH(HCFC-244fa), CF₃CH₂CF₂H(HFC-245fa), CF₃CF₂CH₃(HFC-245cb), CF₃CFHCFH₂(HFC-245eb), CF₃CFClCH₃(HCFC-244bb), HCFO-1233xf, 테트라클로로프로펜(HCO-1230), Z-HFO-1234ze, Z-HCFO-1233zd, HFO-1234zc 및 CCl₃CClHCClH₂(HFC-240db) 중 하나 이상을 포함한다. 출발 물질은 또한, CF₃CHClCH₂Cl(HCFC-243db)일 수 있다.

유리하게, 하이드로할로프로펜은 HCFO-1233zd 및/또는 HFO-1234ze이며, 여기서, 출발 물질은 예를 들어, US 2014/228600호에 기술된 것과 같은 CCl₃CH₂CCl₂H(HFC-240fa), CF₃CH₂CFClH(HCFC-244fa) 및 CF₃CH₂CF₂H(HFC-245fa) 중 하나 이상을 포함하며, 이러한 문헌은 본원에 참고로 포함된다. 추가 구현예에서, 하이드로할로프로펜은 E-HCFO-1233zd일 수 있으며, 여기서, 출발 물질은 E-HCFO-1233zd를 포함하거나, 하이드로할로프로펜은 E-HFO-1234ze일 수 있으며, 여기서, 출발 물질은 Z-HFO-1234ze 또는 HFO-1234zc 중 하나 이상을 포함한다.

바람직하게, 하이드로할로프로펜은 HFO-1234yf이며, 출발 물질은 WO 2008/04096호 및 WO 2010/123154호에 기술된 바와 같은, CF₃CF₂CH₃(HFC-245cb), CF₃CFHCFH₂(HFC-245eb), CF₃CFClCH₃(HCFC-244bb), HCFO-1233xf, 테트라클로로프로펜(HCO-1230) 및 CCl₃CClHCClH₂(HFC-240db) 중 하나 이상을 포함하며, 이러한 문헌은 본원에 참고로 포함된다. HFP-1234yf를 제조하기 위한 출발 물질은 또한, CF₃CHClCH₂Cl(HCFC-243db)일 수 있다.

유리하게, 하이드로할로프로펜은 HCFO-1233xf이며, 출발 물질은 WO 2011/077394호에 기술된 것과 같은, 테트라클로로프로펜(HCO-1230) 및/또는 CCl₃CClHCClH₂(HFC-240db)를 포함하며, 이러한 문헌은 본원에 참고로 포함된다.

바람직하게, (하이드로)할로카본은 HCFC-244bb이며, 출발 물질은 WO 2007/125199호에 기술된 것과 같은, HCFO-1233xf, 테트라클로로프로펜(HCO-1230) 및 CCl₃CClHCClH₂(HFC-240db) 중 하나 이상을 포함하며, 이러한 문헌은 본원에 참고로 포함된다.

본 발명의 일부 구현예에서, (하이드로)할로카본과 R_f-C≡CX의 화합물을 포함하는 조성물은 교반기가 장착된 용기에서, 선택적으로, 적합한 용매의 존재 하에서, 하이드록사이드, 알콕사이드 및/또는 아미드를 포함하는 염기성 용액과 혼합된다. 예를 들어, R_f-C≡CX 불순물을 함유한 (하이드로)할로카본은 용기에서 액체상의 (하이드로)할로카본 및 하이드록사이드, 알콕사이드 및/또는 아미드를 포함하는 염기성 용액을 유지시키기 위해 적합한 양의 압력 하에서 하이드록사이드, 알콕사이드 및/또는 아미드를 포함하는 염기성 용액과 접촉될 수 있다. 접촉 용기의 내용물은 하이드로)할로카본과 하이드록사이드, 알콕사이드 및/또는 아미드를 포함하는 염기성 용액 간의 접촉을 제공하도록 교반될 수 있다.

일부 구현예에서, 접촉 단계는 (하이드로)할로카본과 R_f-C≡CX 불순물의 가스상 혼합물을, 하이드록사이드, 알콕사이드 및/또는 아미드를 포함하는 염기성 용액과 접촉시킴으로써 수행될 수 있다. 예를 들어, (하이드로)할로카본과 R_fC≡CX 불순물을 포함하는 혼합물은 교반식 용기에서 가스로서 하이드록사이드, 알콕사이드 및/또는 아미드를 포함하는 염기성 용액 내에 버블링될 수 있다. (하이드로)할로카본은 이후에, 선택적으로, 응축기를 통해, 접촉 용기에 잔류할 수 있으며, 여기서, 이는 추가로 정제되거나 회수될 수 있다.

일부 구현예에서, 접촉 단계는 유리, 플라스틱, 또는 세라믹으로부터 제작된 나선형, 고리, 안장, 또는 다른 성형된 형상과 같은 물질로 패킹된 컬럼으로 수행된다. (하이드로)할로카본과 R_f-C≡CX 불순물을 포함하는 혼합물은 증기로서 컬럼의 하부로 진입한다. 하이드록사이드, 알콕사이드 및/또는 아미드를 포함하는 염기성 용액은 예를 들어, 하이드록사이드, 알콕사이드 및/또는 아미드를 포함하는 상기 염기성 용액의 저장소에 연결된 펌프를 이용하여, 컬럼의 상부로 진입한다. (하이드로)할로카본에서 R_f-C≡CX 불순물은 이후에, 컬럼에서 하이드록사이드, 알콕사이드 및/또는 아미드를 포함하는 염기성 용액과 접촉함으로써 제거되며, 감소된 R_f-C≡CX 불순물을 갖는 (하이드로)할로카본 증기는 컬럼의 상부 밖으로 진행하고, 이후에, 수집된다. 하이드록사이드, 알콕사이드 및/또는 아미드를 포함하는 염기성 용액은 컬럼의 하부 밖으로 진행하고, 저장소로 되돌아간다.

(하이드로)할로카본은 단계 (iii)에서 예를 들어, 증류 및/또는 상 분리를 포함하는 임의의 적합한 수단에 의해 회수된다.

본 발명의 공정은 하나 이상의 추가적인 정제 단계, 예를 들어, 증류, 응축, 스크러빙, 상 분리, 산 제거, 폴리싱 및/또는 건조를 포함할 수 있다.

HF 및 선택적으로 HCl은 전환 단계로부터 형성된 조성물에 존재할 수 있다. 바람직하게, 조성물에서, HF 중 적어도 일부, 및 선택적으로, HCl은 접촉 단계 이전에 제거된다. 산은 예를 들어, 플래시 분리, 수성 스크러빙(aqueous scrubbing), 및/또는 증류에 의해 제거될 수 있다. HF의 벌크 제거는 접촉 단계 (ii) 이전에 일어나는 경우에, 잔류 HF(및 선택적으로, HCl)는 유리하게, 접촉 단계에 의해 제거된다.

단계 (ii)에서 사용되는 하이드록사이드, 알콕사이드 및/또는 아미드를 포함하는 염기성 용액이 수성인 경우에, 건조 단계를 갖는 것이 바람직하다. (하이드로)할로카본의 건조는 공지된 방법, 예를 들어, 황산으로의 처리 및/또는 다공성 매질, 예를 들어, 실리카, 알루미늄-함유 흡착제(예를 들어, 제올라이트) 또는 활성탄과의 접촉에 의해 달성될 수 있다.

당업자에 의해 이해되는 바와 같이, 상기에 제시된 임의의 바람직한 및 대안적인 구현예는 본 발명의 임의의 기술된 양태에 적용될 수 있다.

본 발명은 하기 비제한적인 실시예에 의해 예시된다.

실시예

실험부

TFMA(2.5 g)를 HFO-1234yf(499.98 g)에 첨가함으로서 공급 혼합물을 제조하였다. 0.50 중량% TFMA를 함유한 이러한 혼합물은 모든 실험에 대해 사용되었다.

고체 염기를 100 ml Hastelloy C22 오토클레이브 내에 정확하게 계량하고, 공지된 중량의 탈이온수에 용해시켰다. 사용되는 경우에, 상 전이 촉매를 또한, 이러한 시점에 첨가하였다. 용기를 시일링하고, 질소로 퍼징하고, 배기시켰다. 이를 이후에, HFO-1234yf/TFMA 공급 혼합물로 가압시켰다(4 내지 4.5 Barg). 용기의 내용물을 이후에, 1000 rpm에서 교반하고, 4 내지 5분의 기간에 걸쳐 요망되는 온도까지 가열하였다. 일단 요망되는 온도가 되면, 용기의 상부공간에 있는 가스의 샘플을 주기적으로 배출시키고 가스 크로마토그래피에 의해 분석하였다.

결과

상 전이 촉매(Aliquat 336)의 존재 및 부재 하에서 상이한 농도, 온도 및 둘 모두에서 다양한 염기성 시약을 사용하여 실험을 수행하였다. 결과는 표 1 내지 표 8에 기술되어 있다.

표 1(실시예 1)

표 2(실시예 2)

표 3(실시예 3)

표 4(실시예 4)

표 5(실시예 5)

표 6(실시예 6)

표 7(실시예 7)

표 8(실시예 8)

염기로의 처리가 혼합물에서 TFMA의 절대 농도를 감소시키고 TFMA 전체에 대한 혼합물의 HFO-1234yf 함량을 증가시키는 데 매우 효과적이라는 것을 알 수 있다.

다른 미량 불순물의 감소는 또한, 염기로의 처리 후에 관찰되었으며, 다른 불순물을 감소시키는 결과는 표 9 및 표 10에 요약되어 있다.

표 9(실시예 9)

표 10(실시예 10)

이에 따라, 본 발명의 공정은 또한, HFO-1234yf를 포함하는 조성물에서 R-1225ye(Z), R-236ea 및 R-245eb의 수준을 감소시키는 데 효과적이다.

실험부

TFMA(1.25 g)를 HFO(250 g)에 첨가함으로써 공급 혼합물을 제조하였다. 0.50 중량% TFMA를 함유한 이러한 혼합물은 모든 실험에 대해 사용되었다.

통상적인 스크러빙 실험에서, 염기를 100 ml Hastelloy C22 오토클레이브 내에 정확하게 계량하고, 공지된 중량의 탈이온수 또는 용매에 용해시켰다. 사용되는 경우에, 임의의 추가 첨가제, 예를 들어, KF 또는 촉매를 또한, 이러한 시점에 첨가하였다. 용기를 이후에, 시일링하고, 질소로 퍼징하고, 배기시키고, 5분에 걸쳐 요망되는 온도까지 가열하였다. 일단 그러한 온도가 되면, 용기를 이후에, HFO/TFMA 공급 혼합물로 가압시켰다. 용기의 함유물을 이후에, 1000 rpm에서 교반하고, 용기의 상부공간에 있는 가스의 샘플을 주기적으로 배출시키고 가스 크로마토그래피에 의해 분석하였다.

결과

다양한 염기성 시약 및 하이드로플루오로올레핀(HFO)을 사용하여 실험을 수행하였다. 결과는 표 11 내지 표 15에 기술되어 있다.

표 11(실시예 11 - E-1234ze로부터 TFMA 제거)

표 12(실시예 12 - 1233xf*로부터 TFMA 제거)

* 샘플링을 돕기 위해, 먼저 용기를 1233xf 혼합물로 1.4 bara까지 가압하고, 이후에, 질소로 5.4 bara까지 가압하였다.

표 13 (실시예 13 - 에탄올 중 나트륨 에톡사이드로 1234yf로부터 TFMA 제거)

표 14 (실시예 14 - 플루오라이드의 존재 하에서 E-1234yf로부터 TFMA 제거)

표 15 (실시예 15 - 플루오라이드의 부재 하에서 E-1234yf로부터 TFMA 제거)

염기로의 처리가 소정 범위의 HFO와의 이의 혼합물에서 TFMA의 절대 농도를 감소시키고 TFMA 전에 대한 혼합물의 HFO 함량을 증가시키는 데 매우 효과적이라는 것을 알 수 있다.

본 발명은 청구범위에 의해 규정된다.

Claims

방법으로서,
화학식 R_f-C≡CX(상기 식에서, R_f는 퍼플루오르화된 알킬기이며, X는 H, F, Cl, Br 또는 I임)의 농도를 감소시키기 위하여, (하이드로)할로카본 및 상기 화학식 R_f-C≡CX의 화합물을 포함하는 조성물을, 하이드록사이드, 알콕사이드 및/또는 아미드를 포함하는 염기성 용액과 접촉시키는 단계를 포함하고, (하이드로)할로카본 및 화학식 R_f-C≡CX의 화합물을 포함하는 상기 조성물은 요망되지 않는 (하이드로)할로카본을 추가로 포함하고, 상기 조성물을 상기 염기성 용액과 접촉시키는 것은 상기 요망되지 않는 (하이드로)할로카본의 농도를 감소시키는, 방법.
제1항에 있어서, 상기 (하이드로)할로카본이 C_3-7 (하이드로)할로알켄인, 방법.
제2항에 있어서, 상기 C_3-7 (하이드로)할로알켄이 하이드로할로프로펜인, 방법.
제3항에 있어서, 상기 하이드로할로프로펜이 클로로트리플루오로프로펜 및/또는 테트라플루오로프로펜인, 방법.
제4항에 있어서, 상기 클로로트리플루오로프로펜이 CF₃CH=CHCl(HCFO-1233zd) 및/또는 CF₃CCl=CH₂(HCFO-1233xf)인, 방법.
제4항에 있어서, 상기 테트라플루오로프로펜이 CF₃CH=CHF(HFO-1234ze) 및/또는 CF₃CF=CH₂(HFO-1234yf)인, 방법.
제1항에 있어서, 상기 요망되지 않는 (하이드로)할로카본이 펜타플루오로프로펜, 펜타플루오로프로판, 클로로테트라플루오로프로판, 헥사플루오로프로판 및 이들의 혼합물로부터 선택되는, 방법.
제7항에 있어서, 상기 요망되지 않는 (하이드로)할로카본이 CF₃CFH=CFH(HFO-1225ye), HFC-245eb, HFC-245fa, HFC-245cb, HCFC-244bb 및 HFC-236ea 중 하나 이상인, 방법.
제7항에 있어서, 상기 조성물 중 상기 요망되지 않는 (하이드로)할로카본의 양이 적어도 20 중량%만큼 감소되는, 방법.
제9항에 있어서, 상기 조성물 중 상기 요망되지 않는 (하이드로)할로카본의 양이 적어도 50 중량%만큼 감소되는, 방법.
제10항에 있어서, 상기 조성물 중 상기 요망되지 않는 (하이드로)할로카본의 양이 적어도 70 중량%만큼 감소되는, 방법.
제11항에 있어서, 상기 조성물 중 상기 요망되지 않는 (하이드로)할로카본의 양이 적어도 90 중량%만큼 감소되는, 방법.
제7항에 있어서, 상기 접촉시키는 단계 후에, 얻어진 조성물이 0 내지 500 ppm의 상기 요망되지 않는 (하이드로)할로카본의 화합물을 함유하는, 방법.
제13항에 있어서, 상기 접촉시키는 단계 후에, 얻어진 조성물이 0 내지 100 ppm의 상기 요망되지 않는 (하이드로)할로카본의 화합물을 함유하는, 방법.
제14항에 있어서, 상기 접촉시키는 단계 후에, 얻어진 조성물이 0 내지 10 ppm의 상기 요망되지 않는 (하이드로)할로카본의 화합물을 함유하는, 방법.
제1항에 있어서, 상기 조성물이 상기 (하이드로)할로카본을 제조하는 방법으로부터의 생성물 스트림인, 방법.
제16항에 있어서, 하나 이상의 추가적인 정제 단계와 결합되는, 방법.
(하이드로)할로카본을 제조하는 방법으로서,
(i) 출발 물질을 (하이드로)할로카본, 요망되지 않는 (하이드로)할로카본 및 화학식 R_f-C≡CX의 화합물(상기 식에서, R_f는 퍼플루오르화된 알킬 기이며, X는 H, F, Cl, Br 또는 I임)을 포함하는 조성물로 전환시키는 단계;
(ii) 상기 요망되지 않는 (하이드로)할로카본 및 상기 화학식 R_f-C≡CX의 화합물의 농도를 감소시키기 위하여, 상기 조성물을, 하이드록사이드, 알콕사이드 및/또는 아미드를 포함하는 염기성 용액과 접촉시키는 단계; 및
(iii) 상기 (하이드로)할로카본을 회수하는 단계를 포함하는, 방법.
제18항에 있어서, 상기 단계 (i)는 HF 및/또는 촉매의 존재 하에서 수행되는, 방법.
제1항 또는 제18항에 있어서, 상기 화학식 R_f-C≡CX의 화합물이 3,3,3-트리플루오로프로핀(트리플루오로메틸아세틸렌, TFMA)인, 방법.
제1항 또는 제18항에 있어서, 상기 용액이 수용액인, 방법.
제1항 또는 제18항에 있어서, 상기 용액이 알칼리 금속 하이드록사이드, 알콕사이드 또는 아미드, 알칼리 토금속 하이드록사이드 또는 아미드, 또는 NR₄OH(상기 식에서, R은 독립적으로, H, C_1-10 알킬, 아릴 또는 아릴알킬 기임) 중 하나 이상을 포함하는, 방법.
제22항에 있어서, 상기 아릴 기는 페닐, 나프틸 및 피리디닐로 이루어진 군으로부터 선택되는, 방법.
제22항에 있어서, 상기 아릴알킬 기는 벤질 및 C_1-10 알킬-치환된 페닐로 이루어진 군으로부터 선택되는, 방법.
제22항에 있어서, 상기 용액이 칼륨 하이드록사이드(KOH), 나트륨 하이드록사이드(NaOH) 또는 칼슘 하이드록사이드(Ca(OH)₂) 중 하나 이상을 함유하는, 방법.
제1항 또는 제18항에 있어서, 상기 용액이 0.1 내지 10 M의 농도를 갖는, 방법.
제26항에 있어서, 상기 용액이 0.2 내지 5 M의 농도를 갖는, 방법.
제27항에 있어서, 상기 용액이 0.5 내지 3 M의 농도를 갖는, 방법.
제18항에 있어서, 상기 (하이드로)할로카본이 C_3-7 (하이드로)할로알켄인, 방법.
제29항에 있어서, 상기 C_3-7 (하이드로)할로알켄이 하이드로할로프로펜인, 방법.
제30항에 있어서, 상기 하이드로할로프로펜이 클로로트리플루오로프로펜 및/또는 테트라플루오로프로펜인, 방법.
제31항에 있어서, 상기 출발 물질이 CCl₃CH₂CCl₂H(HFC-240fa), CF₃CH₂CFClH(HCFC-244fa), CF₃CH₂CF₂H(HFC-245fa), CF₃CF₂CH₃(HFC-245cb), CF₃CFHCFH₂(HFC-245eb), CF₃CFClCH₃(HCFC-244bb), CF₃CHClCH₂Cl(HCFC-243db), HCFO-1233xf, 테트라클로로프로펜(HCO-1230), Z-HFO-1234ze, Z-HCFO-1233zd, HFO-1234zc 또는 CCl₃CClHCClH₂(HFC-240db) 중 하나 이상을 포함하는, 방법.
제31항에 있어서, 상기 하이드로할로프로펜이 HCFO-1233zd 및/또는 HFO-1234ze이고, 상기 출발 물질이 CCl₃CH₂CCl₂H(HFC-240fa), CF₃CH₂CFClH(HCFC-244fa) 또는 CF₃CH₂CF₂H(HFC-245fa) 중 하나 이상을 포함하는, 방법.
제31항에 있어서, 상기 하이드로할로프로펜이 HFO-1234yf이고, 상기 출발 물질이 CF₃CF₂CH₃(HFC-245cb), CF₃CFHCFH₂(HFC-245eb), CF₃CFClCH₃(HCFC-244bb), CF₃CHClCH₂Cl(HCFC-243db), HCFO-1233xf, 테트라클로로프로펜(HCO-1230) 또는 CCl₃CClHCClH₂(HFC-240db) 중 하나 이상을 포함하는, 방법.
제31항에 있어서, 상기 하이드로할로프로펜이 HCFO-1233xf이고, 상기 출발 물질이 테트라클로로프로펜(HCO-1230) 및/또는 CCl₃CClHCClH₂(HFC-240db)를 포함하는, 방법.
제31항에 있어서, 상기 (하이드로)할로카본이 HCFC-244bb이고, 상기 출발 물질이 HCFO-1233xf, 테트라클로로프로펜(HCO-1230) 또는 CCl₃CClHCClH₂(HFC-240db) 중 하나 이상을 포함하는, 방법.
제1항 또는 제18항에 있어서, 상기 접촉시키는 단계가 상 전이 촉매의 존재 하에서 수행되는, 방법.
제1항 또는 제18항에 있어서, 상기 접촉시키는 단계가 0 내지 100℃의 온도에서 수행되는, 방법.
제38항에 있어서, 상기 접촉시키는 단계가 10 내지 80℃의 온도에서 수행되는, 방법.
제39항에 있어서, 상기 접촉시키는 단계가 20 내지 60℃의 온도에서 수행되는, 방법.
제1항 또는 제18항에 있어서, 상기 접촉시키는 단계가 1초 내지 4시간의 상기 조성물과 상기 용액 간의 접촉 시간을 갖는, 방법.
제41항에 있어서, 상기 접촉시키는 단계가 10초 내지 3시간의 상기 조성물과 상기 용액 간의 접촉 시간을 갖는, 방법.
제42항에 있어서, 상기 접촉시키는 단계가 1분 내지 180분의 상기 조성물과 상기 용액 간의 접촉 시간을 갖는, 방법.
제1항 또는 제18항에 있어서, 상기 조성물이 적어도 상기 용액과 접촉 전에 가스상인, 방법.
제1항 또는 제18항에 있어서, 상기 조성물이, 상기 접촉시키는 단계 전에, 적어도 90 중량%의 (하이드로)할로카본을 포함하는, 방법.
제45항에 있어서, 상기 조성물이, 상기 접촉시키는 단계 전에, 적어도 95 중량%의 (하이드로)할로카본을 포함하는, 방법.
제1항 또는 제18항에 있어서, 상기 조성물이, 상기 접촉시키는 단계 전에, 10000 ppm 이하의 상기 화학식 R_f-C≡CX의 화합물을 함유하는, 방법.
제47항에 있어서, 상기 조성물이, 상기 접촉시키는 단계 전에, 5000 ppm 이하의 상기 화학식 R_f-C≡CX의 화합물을 함유하는, 방법.
제48항에 있어서, 상기 조성물이, 상기 접촉시키는 단계 전에, 1000 ppm 이하의 상기 화학식 R_f-C≡CX의 화합물을 함유하는, 방법.
제1항 또는 제18항에 있어서, 상기 조성물 중의 상기 화학식 R_f-C≡CX의 화합물의 양이 상기 접촉시키는 단계에서 적어도 50 중량%만큼 감소되는, 방법.
제50항에 있어서, 상기 조성물 중의 상기 화학식 R_f-C≡CX의 화합물의 양이 상기 접촉시키는 단계에서 적어도 70 중량%만큼 감소되는, 방법.
제51항에 있어서, 상기 조성물 중의 상기 화학식 R_f-C≡CX의 화합물의 양이 상기 접촉시키는 단계에서 적어도 90 중량%만큼 감소되는, 방법.
제1항 또는 제18항에 있어서, 상기 접촉시키는 단계 이후에, 얻어진 조성물이 0 내지 500 ppm의 상기 화학식 R_f-C≡CX의 화합물을 함유하는, 방법.
제53항에 있어서, 상기 접촉시키는 단계 이후에, 얻어진 조성물이 0 내지 100 ppm의 상기 화학식 R_f-C≡CX의 화합물을 함유하는, 방법.
제54항에 있어서, 상기 접촉시키는 단계 이후에, 얻어진 조성물이 0 내지 10 ppm의 상기 화학식 R_f-C≡CX의 화합물을 함유하는, 방법.
제1항 또는 제18항에 있어서, 하나 이상의 추가적인 정제 단계를 추가로 포함하는, 방법.
제1항 또는 제18항에 있어서, HF가 상기 전환시키는 단계로부터 얻어진 상기 조성물에 존재하는, 방법.
제57항에 있어서, 상기 조성물에서 상기 HF 중 적어도 일부가 상기 접촉시키는 단계 전에 제거되는, 방법.
제58항에 있어서, 산은 플래시 분리, 수성 스크러빙 또는 증류에 의해 제거되는, 방법.
제57항에 있어서, HCl이 또한 상기 전환시키는 단계로부터 얻어진 상기 조성물에 존재하는, 방법.
제60항에 있어서, 상기 HCl 중 적어도 일부가 또한 상기 접촉시키는 단계 전에 제거되는, 방법.
제61항에 있어서, 산은 플래시 분리, 수성 스크러빙 또는 증류에 의해 제거되는, 방법.
제1항 또는 제18항에 있어서, 상기 접촉시키는 단계는 0 내지 30 bar의 압력에서 수행되는, 방법.
제63항에 있어서, 상기 접촉시키는 단계는 0.5 내지 20 bar의 압력에서 수행되는, 방법.
제64항에 있어서, 상기 접촉시키는 단계는 1 내지 5 bar의 압력에서 수행되는, 방법.
제1항 또는 제18항에 있어서, 상기 접촉시키는 단계는 상기 (하이드로)할로카본, 상기 요망되지 않는 (하이드로)할로카본 및 화학식 R_f-C≡CX의 상기 화합물을 포함하는 가스상 조성물을, 상기 염기성 용액과 접촉시킴으로써 수행되는, 방법.
제1항 또는 제18항에 있어서, (하이드로)할로카본의 건조 단계를 추가로 포함하는, 방법.
제67항에 있어서, 상기 (하이드로)할로카본의 건조 단계는 황산으로의 처리 및/또는 다공성 매질과의 접촉에 의해 수행되는, 방법.
제68항에 있어서, 상기 다공성 매질은 실리카, 알루미늄-함유 흡착제 또는 활성탄 중에서 선택되는, 방법.