RU2185365C1 - Method of synthesis of hexachloroethane - Google Patents

Method of synthesis of hexachloroethane Download PDF

Info

Publication number
RU2185365C1
RU2185365C1 RU2001105848A RU2001105848A RU2185365C1 RU 2185365 C1 RU2185365 C1 RU 2185365C1 RU 2001105848 A RU2001105848 A RU 2001105848A RU 2001105848 A RU2001105848 A RU 2001105848A RU 2185365 C1 RU2185365 C1 RU 2185365C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
hexachloroethane
ccl
ketone
synthesis
decomposition
Prior art date
Application number
RU2001105848A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
У.М. Джемилев
Р.И. Хуснутдинов
Н.А. Щаднева
А.Р. Байгузина
Original Assignee
Институт нефтехимии и катализа АН РБ и УНЦ РАН
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 Институт нефтехимии и катализа АН РБ и УНЦ РАН filed Critical Институт нефтехимии и катализа АН РБ и УНЦ РАН
Priority to RU2001105848A priority Critical patent/RU2185365C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2185365C1 publication Critical patent/RU2185365C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: chloroorganic compounds, chemical technology. SUBSTANCE: invention relates to a field of chloroorganic synthesis, in part, a method of synthesis of hexachloroethane that is used in processes of aluminium articles molding. Method is performed by decomposition of carbon tetrachloride by effect of two-component system: manganese complex [MnCl2, Mn(OAc)2, Mn(acac)3] -ketone (acetone, cyclopentanone, cyclohexanone, adamantane-2) at 200 C for 1-3 h in the mole ratio [Mn]:[ketone]:[CCl4] = 1:(2-4):(1000-2000), respectively, using alcohol solvents. EFFECT: increased yield of end product. 1 tbl, 15 ex

Description

Изобретение относится к области хлорорганического синтеза, в частности, к способу получения гексахлорэтана. Гексахлорэтан является важным хлорорганическим продуктом и используется в процессах литья алюминиевых деталей. The invention relates to the field of organochlorine synthesis, in particular, to a method for producing hexachloroethane. Hexachloroethane is an important organochlorine product and is used in the casting processes of aluminum parts.

В промышленности гексахлорэтан производят хлорированием 1,2-дихлорэтана над активированным углем, который служит катализатором. (Промышленные хлорорганические продукты. Под ред. Ошина Л.А. М., Химия. 1978. С. 195 [1]). Процесс проводят по следующей методике: 1,2-дихлорэтан поступает в испаритель, превращаясь в газ, смешивается с хлором, затем полученная смесь направляется в трубчатый реактор, нагретый до 270-290oС и заполненный активированным углем АГ-3. Хлор обычно подается в 30% избытке по отношению к 1,2-дихлорэтану. В результате реакции образуется сложная смесь хлорсодержащих соединений: НСl, трихлорэтан, тетрахлорэтилен, тетрахлорэтан, гексахлорбутадиен и гексахлорэтан. Выход гексахлорэтана составляет 17%.In industry, hexachloroethane is produced by chlorination of 1,2-dichloroethane over activated carbon, which serves as a catalyst. (Industrial organochlorine products. Edited by L. Oshin, A. M., Chemistry. 1978. P. 195 [1]). The process is carried out according to the following procedure: 1,2-dichloroethane enters the evaporator, turning into gas, is mixed with chlorine, then the resulting mixture is sent to a tubular reactor, heated to 270-290 o C and filled with activated carbon AG-3. Chlorine is usually supplied in a 30% excess with respect to 1,2-dichloroethane. The reaction produces a complex mixture of chlorine-containing compounds: Hcl, trichloroethane, tetrachlorethylene, tetrachloroethane, hexachlorobutadiene and hexachloroethane. The yield of hexachloroethane is 17%.

Figure 00000001

Недостатками данного метода синтеза гексахлорэтана являются:
1) низкий выход гексахлорэтана - 17%;
2) использование газообразного хлора, что требует применения дорогостоящего коррозионностойкого оборудования. Кроме того, необходим специальный технологический узел (резервуары, трубопроводы, контрольно-измерительная аппаратура, насосы, защитная зона) для хранения, дозировки, а также для утилизации хлора и хлорсодержащих отходов;
3) высокая температура реакции (270-290oС) и связанные с этим большие энергозатраты;
4) низкая селективность реакции, образование побочных трудноразделяемых продуктов.
Figure 00000001

The disadvantages of this method of synthesis of hexachloroethane are:
1) low yield of hexachloroethane - 17%;
2) the use of gaseous chlorine, which requires the use of expensive corrosion-resistant equipment. In addition, a special technological unit (tanks, pipelines, instrumentation, pumps, protective zone) is needed for storage, dosage, and also for the disposal of chlorine and chlorine-containing waste;
3) a high reaction temperature (270-290 o C) and the associated large energy costs;
4) low selectivity of the reaction, the formation of side hardly separated products.

Известен метод получения гексахлорэтана хлорированием тетрахлорэтилена в присутствии безводного хлорного железа (Промышленные хлорорганические продукты. Под ред. Ошина Л.А. М., Химия. 1978, 196. [2]). По данному методу в оптимальных условиях (100-110oС, 4 ч, мольное соотношение [C2Cl4]:[FeCl3]= 100:1) выход гексахлорэтана составляет 40-45%.A known method of producing hexachloroethane by chlorination of tetrachlorethylene in the presence of anhydrous ferric chloride (Industrial organochlorine products. Edited by L. Oshin, M. Chemistry. 1978, 196. [2]). According to this method, under optimal conditions (100-110 o C, 4 h, molar ratio [C 2 Cl 4 ]: [FeCl 3 ] = 100: 1) the yield of hexachloroethane is 40-45%.

Figure 00000002

Метод имеет следующие недостатки:
1) низкий выход гексахлорэтана (40-45%);
2) использование в качестве реагента высокотоксичного и экологически опасного хлора;
3) сложность аппаратурного оформления процесса, т.к. для хранения, дозировки и утилизации отходов хлора требуется специальное технологическое оборудование из коррозионностойких материалов.
Figure 00000002

The method has the following disadvantages:
1) low yield of hexachloroethane (40-45%);
2) the use of highly toxic and environmentally hazardous chlorine as a reagent;
3) the complexity of the hardware design process, because For the storage, dosage and disposal of chlorine waste, special technological equipment from corrosion-resistant materials is required.

Справедливости ради необходимо отметить, что гексахлорэтан был впервые получен из четыреххлористого углерода, пропусканием его паров через стеклянную трубку, нагретую до 500oС (W.Kolbe // Lieb. Ann. 1851, В. 54, S. 14 [3] ). Разложение CCl4 протекает неселективно и приводит к получению (наряду с гексахлорэтаном) хлора, дихлорацетилена и неидентифицированных продуктов.In fairness, it should be noted that hexachloroethane was first obtained from carbon tetrachloride by passing its vapor through a glass tube heated to 500 o C (W. Kolbe // Lieb. Ann. 1851, B. 54, S. 14 [3]). The decomposition of CCl 4 proceeds non-selectively and leads to the production (along with hexachloroethane) of chlorine, dichloroacetylene and unidentified products.

Закономерности термического распада ССl4 были исследованы в более поздних трудах (А. Е.Шилов, Р.Д.Сабирова // ДАН СССР. Сер. физ. хим., 1957, T. 114, 5, С. 1058 [4]; A.Е.Шилов, Р.Д.Сабирова // ЖФХ, 1960, Т. 34, С. 860 [5] ; А. Е. Шилов, Р.Д.Сабирова // ЖФХ, 1959, Т. 33, С. 1365 [6]). Авторы этих работ установили, что высокотемпературный распад CCl4 в интервале от 227 до 874К сопровождается образованием хлора, тетрахлорэтилена и гексахлорэтана, выход которого не превышает 1,7%.The laws of thermal decomposition of CCl 4 were investigated in later works (A. E. Shilov, R. D. Sabirova // DAN USSR. Ser. Phys. Chem., 1957, T. 114, 5, S. 1058 [4]; A.E. Shilov, R.D. Sabirova // ZhFH, 1960, T. 34, S. 860 [5]; A.E. Shilov, R.D.Sabirova // ZhFH, 1959, T. 33, C . 1365 [6]). The authors of these studies found that the high-temperature decomposition of CCl 4 in the range from 227 to 874K is accompanied by the formation of chlorine, tetrachlorethylene, and hexachloroethane, the yield of which does not exceed 1.7%.

Figure 00000003

На состав продуктов термического разложения ССl4 существенное влияние оказывает материал реактора. Так, Коршак В.В. с сотрудниками исследовали разложение CCl4 в фарфоровой трубке, нагретой до 400-700oС, и установили, что основным продуктом реакции является тетрахлорэтилен, а гексахлорэтан образуется в количестве ~10%, а максимальная конверсия ССl4 не превышает 52% (В.В.Коршак, Ю.А.Степихеев, Л.Ф.Вертолатова // ЖОХ, 1947, 17, С. 1626 [7]).
Figure 00000003

The composition of the products of thermal decomposition of CCl 4 is significantly affected by the material of the reactor. So, Korshak V.V. The researchers investigated the decomposition of CCl 4 in a porcelain tube heated to 400-700 ° C, and found that the main reaction product is tetrachlorethylene and hexachloroethane is produced in an amount of ~ 10%, and the maximum CCl 4 conversion does not exceed 52% (B.V Korshak, Yu.A. Stepikheev, L.F. Vertolatova // Zhokh, 1947, 17, S. 1626 [7]).

Метод получения гексахлорэтана путем термического разложения ССl4 имеет следующие недостатки:
1) разложение ССl4 с заметной скоростью протекает при повышенной температуре (400-700oС), следовательно, необходимы большие энергетические затраты;
2) процесс разложения ССl4 проходит неселективно и приводит к образованию смеси трудноразделяемых продуктов;
3) низкий выход целевого продукта.
The method of producing hexachloroethane by thermal decomposition of CCl 4 has the following disadvantages:
1) decomposition of CCl 4 with a noticeable speed occurs at elevated temperatures (400-700 o C), therefore, it requires large energy costs;
2) the process of decomposition of CCl 4 is non-selective and leads to the formation of a mixture of difficult to separate products;
3) low yield of the target product.

По сходству трех признаков (исходное сырье, конечный продукт, катализ) данный способ взят нами за прототип. By the similarity of the three features (feedstock, final product, catalysis), we took this method as a prototype.

Авторами предлагается метод синтеза гексахлорэтана из четыреххлористого углерода, свободного от указанных недостатков. The authors propose a method for the synthesis of hexachloroethane from carbon tetrachloride, free of these disadvantages.

Сущность способа заключается в получении гексахлорэтана из ССl4 под действием двухкомпонентной каталитической системы: комплекс марганца - кетон. Наиболее активные катализаторы были получены с использованием таких соединений марганца, как Mn(acac), Мn(ОАс)2, MnCl2 в сочетании с кетонами (ацетон, циклогексанон, циклопентанон, адамантанон-2), взятыми в соотношении [Мn]: [кетон]=1:2-4.The essence of the method is to obtain hexachloroethane from CCl 4 under the action of a two-component catalytic system: manganese complex - ketone. The most active catalysts were obtained using manganese compounds such as Mn (acac), Mn (OAc) 2 , MnCl 2 in combination with ketones (acetone, cyclohexanone, cyclopentanone, adamantanon-2), taken in the ratio [Mn]: [ketone ] = 1: 2-4.

Figure 00000004

спирт = CH3OH, С2Н5ОН, С3Н7OН, С4Н9ОН
[кетон]:ацетон, циклопентанон, циклогексанон, адамантанон-2
Катализатор способствует разложению ССl4 на свободный хлор и, вероятно, радикал ССl3, который димеризуется с образованием гексахлорэтана (2).
Figure 00000004

alcohol = CH 3 OH, C 2 H 5 OH, C 3 H 7 OH, C 4 H 9 OH
[ketone]: acetone, cyclopentanone, cyclohexanone, adamantanone-2
The catalyst facilitates the decomposition of CCl 4 into free chlorine and, probably, the radical CCl 3 , which dimerizes to form hexachloroethane (2).

В отсутствие кетонов конверсия CCl4 не превышает 5%. Структура кетона незначительно влияет на направление реакции, однако присутствие любого из названных кетонов увеличивает конверсию четыреххлористого углерода и скорость реакции. Для получения гексахлорэтана (2) с количественным выходом необходимо использование растворителей, в качестве которых наиболее предпочтительны первичные спирты (метанол, этанол, пропанол-1 и бутанол-1). При проведении реакции без растворителя (т.е. когда CCl4 служит и реагентом, и растворителем), выход гексахлорэтана составляет 70%.In the absence of ketones, the conversion of CCl 4 does not exceed 5%. The structure of the ketone slightly affects the direction of the reaction, however, the presence of any of these ketones increases the conversion of carbon tetrachloride and the reaction rate. To obtain hexachloroethane (2) with a quantitative yield, it is necessary to use solvents, the most preferred of which are primary alcohols (methanol, ethanol, propanol-1 and butanol-1). When carrying out the reaction without a solvent (i.e., when CCl 4 serves as both a reagent and a solvent), the yield of hexachloroethane is 70%.

Установлено, что оптимальной температурой является 200oС, при t<200oС существенно замедляется скорость реакции, что приводит к уменьшению конверсии ССl4. Увеличение температуры > 210oС приводит к образованию побочных продуктов: гексахлорбутадиена и полихлорметанов.It was found that the optimum temperature is 200 o С, at t <200 o С the reaction rate is significantly slowed, which leads to a decrease in the conversion of CCl 4 . An increase in temperature> 210 o With leads to the formation of by-products: hexachlorobutadiene and polychloromethanes.

Предлагаемый метод имеет следующие преимущества перед прототипом. The proposed method has the following advantages over the prototype.

1. Высокий (количественный) выход целевого продукта. 1. High (quantitative) yield of the target product.

2. Доступность и дешевизна компонентов катализатора. 2. The availability and low cost of catalyst components.

3. Низкий расход марганцевого катализатора. 3. Low consumption of manganese catalyst.

4. Упрощение процедуры выделения целевых продуктов после удаления растворителя - гексахлорэтан выделяют при пониженном давлении. 4. Simplification of the procedure for the isolation of the target products after removal of the solvent - hexachloroethane is isolated under reduced pressure.

5. Образование небольшого количества отходов. 5. The formation of a small amount of waste.

6. Непрореагировавший четыреххлористый углерод без дополнительной очистки может быть возвращен в реакцию. 6. Unreacted carbon tetrachloride can be reacted without further purification.

7. Удешевление себестоимости и упрощение технологии в целом за счет уменьшения энерго- и трудозатрат, экологическая безопасность процесса. 7. Cost reduction and simplification of the technology as a whole by reducing energy and labor costs, environmental safety of the process.

Предлагаемый способ поясняется примерами. The proposed method is illustrated by examples.

ПРИМЕР 1. В стальной микроавтоклав из нержавеющей стали (V=17 мл) помещали 0,01 ммоль Мn(асас)3, 0,02-0,04 ммоль ацетона и 20 ммоль четыреххлористого углерода, автоклав герметично закрывали и реакционную смесь нагревали при 200oС в течение 3 ч. После окончания реакции автоклав охлаждали до комнатной температуры, вскрывали, реакционную массу фильтровали через слой Al2O3. Непрореагировавший ССl4 отгоняли, остаток выделяли возгонкой. Получен белый кристаллический продукт с 70% выходом, Т. субл. 186,5oС. (лит. данные: 184oС [2]).EXAMPLE 1. 0.01 mmol Mn (acac) 3 , 0.02-0.04 mmol of acetone and 20 mmol of carbon tetrachloride were placed in a stainless steel stainless steel autoclave (V = 17 ml), the autoclave was sealed and the reaction mixture was heated at 200 o C for 3 hours. After the reaction, the autoclave was cooled to room temperature, opened, the reaction mass was filtered through a layer of Al 2 O 3 . Unreacted CCl 4 was distilled off, the residue was isolated by distillation. Received a white crystalline product with 70% yield, T. subl. 186.5 o C. (lit. data: 184 o C [2]).

ИК-спектр (v, см-1):760
Спектр ЯМР13С (δ, м.д.): 105,20.
IR (v, cm -1 ): 760
13 C NMR spectrum (δ, ppm): 105.20.

ПРИМЕР 2. В стальной микроавтоклав (V=17 мл) или в стеклянную ампулу (V= 20 мл) (результаты параллельных опытов практически не отличаются) помещали 0,01 ммоль Мn(асас)3, 0,02-0,04 ммоль адамантанола-2,20 ммоль CCl4 и 5 мл спирта (этанол, метанол и др.), автоклав закрывали (ампулу запаивали) и реакционную смесь нагревали при 200oС в течение 1 ч. После соответствующей обработки был получен гексахлорэтан с количественным выходом (~99%).EXAMPLE 2. In a steel micro autoclave (V = 17 ml) or in a glass ampoule (V = 20 ml) (the results of parallel experiments are practically the same), 0.01 mmol Mn (acac) 3 , 0.02-0.04 mmol of adamantanol was placed -2.20 mmol CCl of 4 and 5 ml of alcohol (ethanol, methanol, etc.), the autoclave was closed (the ampoule was sealed), and the reaction mixture was heated at 200 ° C for 1 h. After appropriate treatment, hexachloroethane was obtained in quantitative yield (~ 99%).

Claims (1)

Способ получения гексахлорэтана путем разложения четыреххлористого углерода, отличающийся тем, что реакцию осуществляют в присутствии двухкомпонентной каталитической системы марганца [MnCl2, Mn(OAc)2, Mn(acac)3] - кетон (ацетон, циклопентанон, циклогексанон, адамантан-2), при температуре 200oС, в течение 1-3 ч при мольном соотношении [Mn] : [кетон] : [CCl4] = 1: 2-4: 1000-2000 в спиртовых растворителях.A method of producing hexachloroethane by decomposition of carbon tetrachloride, characterized in that the reaction is carried out in the presence of a two-component manganese catalyst system [MnCl 2 , Mn (OAc) 2 , Mn (acac) 3 ] - ketone (acetone, cyclopentanone, cyclohexanone, adamantane-2), at a temperature of 200 o C, for 1-3 hours at a molar ratio of [Mn]: [ketone]: [CCl 4 ] = 1: 2-4: 1000-2000 in alcoholic solvents.
RU2001105848A 2001-03-01 2001-03-01 Method of synthesis of hexachloroethane RU2185365C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001105848A RU2185365C1 (en) 2001-03-01 2001-03-01 Method of synthesis of hexachloroethane

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001105848A RU2185365C1 (en) 2001-03-01 2001-03-01 Method of synthesis of hexachloroethane

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2185365C1 true RU2185365C1 (en) 2002-07-20

Family

ID=20246761

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2001105848A RU2185365C1 (en) 2001-03-01 2001-03-01 Method of synthesis of hexachloroethane

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2185365C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2741384C1 (en) * 2020-09-15 2021-01-25 Публичное акционерное общество "Химпром" Method of producing hexachloroethane

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Коршак В.В., Степихеев Ю.А., Вертолатова Л.Ф. ЖОХ, 1947, 17, с. 1626. Шилов А.Е., Сабирова Р.Д., ЖФХ, 1959, т. 33, с. 1365. Шилов А.Е., Сабирова Р.Д., ЖФХ, 1960, т. 34, с. 860. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2741384C1 (en) * 2020-09-15 2021-01-25 Публичное акционерное общество "Химпром" Method of producing hexachloroethane

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7253328B2 (en) Method for producing vinyl chloride monomer
EP2814796B1 (en) Process for making tetrafluoropropene
US9334205B2 (en) Process for the production of chlorinated propanes and propenes
US20070078273A1 (en) Process for preparing 5-methyl-2-furfural
US5545298A (en) Process for preparing polyfluorocarboxylic acid chlorides and perfluorocarboxylic acid chlorides
US5569782A (en) Process for preparing polyfluorochlorocarbonyl chlorides and perfluorocarbonyl chlorides with addition of chlorine
US5705779A (en) Preparation of 1,1,1,3,3-pentachloropropane by photochlorination of 1,1,1,3-tetrachloropropane
JPWO2009122940A1 (en) Method for purifying pyridine and method for producing chlorinated pyridine
RU2185365C1 (en) Method of synthesis of hexachloroethane
KR100648778B1 (en) Method of producing di- and tri-substituted benzaldehydes
EP3931173A1 (en) An improved and commercially viable process for preparation of aryl ketones
CN114853563A (en) Preparation method of 2-chloro-1,1-difluoroethane
US5629458A (en) Process for the preparation of 2 2 2 trifluoroethanol
EP1903021B1 (en) Process for production of fluorocompounds
US5177271A (en) Production of vinylidene fluoride
WO2001046099A1 (en) Method of making hydrofluorocarbons
WO2013090421A1 (en) Process for the production of chlorinated propanes and propenes
RU2217406C1 (en) Method for preparing hexachloroethane
US5557017A (en) Method for producing a hydrofluorocarbon
JP4665309B2 (en) Method for producing high purity 3-chloro-1-propanol
RU2126784C1 (en) Process for preparing 1-chloroadamantane
He et al. The photochemical synthesis of α, α, α-bromodifluorotoluene and α, α, α-chlorodifluorotoluene
WO1994006744A1 (en) Process for producing trifluoroacetyl chloride
RU2741384C1 (en) Method of producing hexachloroethane
RU2125552C1 (en) Process for preparing monochloro substituted adamantane and diamantane derivatives