RU2417982C1 - Method of producing sulphonylfluorides of perfluorocarboxylic acid fluorides - Google Patents

Method of producing sulphonylfluorides of perfluorocarboxylic acid fluorides Download PDF

Info

Publication number
RU2417982C1
RU2417982C1 RU2009131557/04A RU2009131557A RU2417982C1 RU 2417982 C1 RU2417982 C1 RU 2417982C1 RU 2009131557/04 A RU2009131557/04 A RU 2009131557/04A RU 2009131557 A RU2009131557 A RU 2009131557A RU 2417982 C1 RU2417982 C1 RU 2417982C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
producing
trimethylamine
temperature
perfluorocarboxylic acid
sulphonylfluorides
Prior art date
Application number
RU2009131557/04A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2009131557A (en
Inventor
Валерий Георгиевич Барабанов (RU)
Валерий Георгиевич Барабанов
Дмитрий Дмитриевич Молдавский (RU)
Дмитрий Дмитриевич Молдавский
Татьяна Алексеевна Биспен (RU)
Татьяна Алексеевна Биспен
Виктор Залманович Кауфман (RU)
Виктор Залманович Кауфман
Иван Михайлович Фомичев (RU)
Иван Михайлович Фомичев
Светлана Ивановна Озол (RU)
Светлана Ивановна Озол
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский научный центр "Прикладная химия"
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 Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский научный центр "Прикладная химия" filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский научный центр "Прикладная химия"
Priority to RU2009131557/04A priority Critical patent/RU2417982C1/en
Publication of RU2009131557A publication Critical patent/RU2009131557A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2417982C1 publication Critical patent/RU2417982C1/en

Links

Landscapes

  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention relates to production of fluorine-containing organic compounds, specifically to a method of producing sulphonylfluorides of perfluorocarboxylic acid fluorides via isomerisation of perfluoroalkane sultones using a gaseous catalyst - trimethylamine, the catalytic amount of which is optimally equal to 0.02-0.14% of the weight of perfluoroalkane sultone. The process is carried out at temperature 0-20°C.
EFFECT: method provides mild, non-emission reaction, high output of the raw isomer used in synthesis of monomers easily copolymerisable with olefins to obtain polymers for producing ion-exchange membranes for fuel cells, as well as bifunctional semi-products which can be used in several syntheses of fluorine-containing compounds.
3 cl, 3 ex

Description

Изобретение относится к области получения фторсодержащих органических соединений, а именно к способу получения сульфонилфторидов фторангидридов перфторкарбоновых кислот. Сульфонилфториды фторангидридов перфторкарбоновых кислот - полупродукты, которые широко используются в производстве мономеров, легко сополимеризующихся с олефинами. При этом образуются полимеры, из которых производятся ионообменные мембраны для топливных элементов, и бифункциональные полупродукты, находящие применение в ряде синтезов фторсодержащих соединений.The invention relates to the field of obtaining fluorine-containing organic compounds, and in particular to a method for producing sulfonyl fluorides of perfluorocarboxylic acid fluorides. Perfluorocarboxylic acid fluoride sulfonyl fluorides are intermediates that are widely used in the manufacture of monomers readily copolymerizing with olefins. In this case, polymers are formed from which ion-exchange membranes for fuel cells are produced, and bifunctional intermediates that are used in a number of syntheses of fluorine-containing compounds.

Сульфонилфториды фторангидридов перфторкарбоновых кислот получают по следующей схеме: перфторолефин (тетрафторэтилен, гексафторпропилен), взаимодействуя с серным ангидридом, образует соответствующий перфторалкансультон, который в присутствии катализатора изомеризуется в сульфонилфторид фторангидрида перфторкарбоновой кислоты:Perfluorocarboxylic acid fluoride sulfonyl fluorides are prepared according to the following scheme: perfluoroolefin (tetrafluoroethylene, hexafluoropropylene), reacting with sulfuric anhydride, forms the corresponding perfluoroalkanesultone, which in the presence of a catalyst isomerized to perfluoric acid sulfonyl fluoride perfluoride:

Figure 00000001
Figure 00000001

В известных способах получения сульфонилфторидов фторангидридов перфторкарбоновых кислот применяются твердые или жидкие катализаторы. Так, известно применение в качестве катализатора на стадии изомеризации перфторалкансультона фторида калия [пат. США 6274677, оп. 2001, С07С 303/22] или фторида натрия [WO 2007132822, оп. 2007, С07С 303/22].In the known methods for producing sulfonyl fluorides of perfluorocarboxylic acid fluorides, solid or liquid catalysts are used. So, it is known the use as a catalyst at the stage of isomerization of perfluoroalkanesultone potassium fluoride [US Pat. US 6274677, op. 2001, C07C 303/22] or sodium fluoride [WO 2007132822, op. 2007, C07C 303/22].

Способ проводят следующим образом: к тщательно высушенному фториду калия (натрия) добавляют растворитель (диглим) и постепенно по каплям вводят перфторалкансультон. Реакция протекает очень энергично. Наличие твердофазного катализатора и растворителя усложняют процесс выделения целевого продукта и его очистку.The method is carried out as follows: a solvent (diglyme) is added to the thoroughly dried potassium (sodium) fluoride, and perfluoroalkanesultone is gradually added dropwise. The reaction proceeds very vigorously. The presence of a solid-phase catalyst and solvent complicate the process of isolation of the target product and its purification.

Другим используемым катализатором изомеризации является жидкий катализатор - триэтиламин (С2Н5)3N. Реакция изомеризации перфторпропан-2-β-сультона в присутствии триэтиламина с выходом целевого продукта 95% описана в [JACS, 82, р.6181, 1960; Известия АН СССР, серия химическая, 1972 (11) С 2510-16]. В этом процессе растворитель не требуется. Однако экзотермическая реакция изомеризации перфторалкансультонов сопровождается практически одномоментным разогревом реакционной массы от 0 до 35-41°С, что часто приводит к ее выбросу. Поэтому подача триэтиламина осуществляется очень медленно, при этом количество его должно составлять не меньше 2% от массы сультона. Эти недостатки усложняют процесс получения сульфонилфторидов фторангидридов перфторкарбоновых кислот и затрудняют проведение способа.Another isomerization catalyst used is a liquid catalyst, triethylamine (C 2 H 5 ) 3 N. The isomerization reaction of perfluoropropane-2-β-sultone in the presence of triethylamine with a yield of the desired product of 95% is described in [JACS, 82, p. 6181, 1960; Proceedings of the USSR Academy of Sciences, chemical series, 1972 (11) C 2510-16]. No solvent is required in this process. However, the exothermic reaction of isomerization of perfluoroalkanesultones is accompanied by almost simultaneous heating of the reaction mass from 0 to 35-41 ° C, which often leads to its release. Therefore, the supply of triethylamine is carried out very slowly, while its amount should be at least 2% by weight of the sultone. These disadvantages complicate the process of producing sulfonyl fluorides of perfluorocarboxylic acid fluorides and complicate the process.

Наиболее близким (прототип) является способ, описанный в [пат. США 5463005, оп. 1995, C08F 228/00].The closest (prototype) is the method described in [US Pat. US 5463005, op. 1995, C08F 228/00].

Процесс проводят в трехгорлой колбе емкостью 250 мл, охлаждаемой в ледяной бане и снабженной капельной воронкой, обратным и прямым холодильниками, приемником, перемешивающим устройством. В колбу помещают тетрафторэтансультон, к которому медленно прикалывают обезвоженный триэтиламин, начинается бурная реакция, после окончания которой перемешивание продолжают еще 1 час при комнатной температуре. Целевой продукт очищают дистилляцией. Выход не приведен. Этому способу присущи все недостатки, описанные выше - возможность выброса реакционной массы, тщательная дозировка катализатора, что снижает технологичность способа.The process is carried out in a three-necked flask with a capacity of 250 ml, cooled in an ice bath and equipped with a dropping funnel, reverse and direct refrigerators, receiver, mixing device. Tetrafluoroethanesultone is placed in the flask, to which dehydrated triethylamine is slowly pinned, a violent reaction begins, after which stirring is continued for another 1 hour at room temperature. The target product is purified by distillation. The output is not shown. This method has all the disadvantages described above - the possibility of ejection of the reaction mass, a careful dosage of the catalyst, which reduces the manufacturability of the method.

Задачей изобретения является разработка более простого в осуществлении способа получения сульфонилфторидов фторангидридов перфторкарбоновых кислот и повышение выхода целевого продукта.The objective of the invention is to develop a simpler method for producing sulfonyl fluorides of perfluorocarboxylic acid fluorides and increase the yield of the target product.

Решение поставленной задачи достигается проведением изомеризации перфторалкансультонов при температуре 0-20°С с использованием газообразного катализатора - триметиламина, каталитическое количество которого оптимально составляет 0,02-0,14% от массы перфторалкансультона.The solution to this problem is achieved by isomerization of perfluoroalkanesultones at a temperature of 0-20 ° C using a gaseous catalyst - trimethylamine, the catalytic amount of which is optimally 0.02-0.14% by weight of perfluoroalkanesultone.

Предложен способ получения сульфонилфторидов фторангидридов перфторкарбоновых кислот изомеризацией перфторалкансультонов в присутствии триалкиламина, отличающийся тем, что в качестве триалкиламина берут каталитические количества триметиламина и процесс ведут при температуре от 0 до 20°С. При этом триметиламин берут в количестве 0,02%-0,14% от массы перфторалкансультона, а изомеризации подвергают, в частности, перфторалкансультоны С23, то есть тетрафторэтан-β-сультон и гексафторпропан-2-β-сультон, как это проиллюстрировано в примерах.A method is proposed for producing perfluorocarboxylic acid fluoride sulfonyl fluorides by isomerization of perfluoroalkanesultones in the presence of trialkylamine, characterized in that catalytic amounts of trimethylamine are taken as trialkylamine and the process is carried out at a temperature from 0 to 20 ° C. In this case, trimethylamine is taken in an amount of 0.02% -0.14% by weight of perfluoroalkanesultone, and, in particular, C 2 -C 3 perfluoroalkanesultones, i.e. tetrafluoroethane-β-sultone and hexafluoropropane-2-β-sultone, are taken as isomerization This is illustrated in the examples.

Газообразный триметиламин (СН3)N, кипящий при температуре +2°С, подают или частями или непрерывно. При этом контролируют температуру реакционной массы, не допуская ее повышения выше 20°С. Температуру на этом уровне поддерживают охлаждением реактора. Исходная температура перфторалкансультона, при которой начинают процесс изомеризации, составляет от 0 до +2°С. После окончания реакции массу выдерживают при температуре +45°С для полного завершения изомеризации перфторалкансультона.Gaseous trimethylamine (CH 3 ) N, boiling at a temperature of + 2 ° C, serves either in parts or continuously. At the same time, the temperature of the reaction mass is controlled, not allowing it to rise above 20 ° C. The temperature at this level is maintained by cooling the reactor. The initial temperature of perfluoroalkanesultone, at which the isomerization process begins, is from 0 to + 2 ° C. After the reaction, the mass is maintained at a temperature of + 45 ° C to complete the isomerization of perfluoroalkanesultone.

Проведение реакции выше 20°С приводит к образованию побочных продуктов. При более низкой температуре, как и при меньшем количестве катализатора, реакция замедляется. Проведение способа с более высоким количеством катализатора экономически нецелесообразно.Carrying out the reaction above 20 ° C leads to the formation of by-products. At lower temperatures, as with less catalyst, the reaction slows down. The method with a higher amount of catalyst is not economically feasible.

Изучая химизм процесса изомеризации перфторалкансультонов, авторы исследовали различные соединения в качестве возможных катализаторов изомеризации, в том числе, помимо триметиламина, BF3, PF5, NF3, NH3. Было обнаружено, что NF3, NH3 обладают каталитической активностью, реакция протекает без значительного одномоментного тепловыделения, но с низким выходом - 50-80%. Мягко проходит и процесс изомеризации в присутствии триметиламина, но выход достигает 99%.Studying the chemistry of the process of isomerization of perfluoroalkanesultones, the authors studied various compounds as possible isomerization catalysts, including, in addition to trimethylamine, BF 3 , PF 5 , NF 3 , NH 3 . It was found that NF 3 , NH 3 have catalytic activity, the reaction proceeds without significant simultaneous heat release, but with a low yield of 50-80%. The isomerization process in the presence of trimethylamine gently passes, but the yield reaches 99%.

Процесс изомеризации перфторалкансультонов с использованием триэтиламина сильно экзотермичен и сопровождается мгновенным разогревом реакционной массы, который приводит к выбросу целевого продукта.The process of isomerization of perfluoroalkanesultones using triethylamine is highly exothermic and is accompanied by instant heating of the reaction mass, which leads to the release of the target product.

Хотя триметиламин, как и триэтиламин, относится к низшим алкиламинам, реакция изомеризации перфторалкансультона в его присутствии идет на границе раздела фаз, иначе, чем в присутствии триэтиламина, при этом значительного разогрева реакционной массы не происходит.Although trimethylamine, like triethylamine, belongs to lower alkyl amines, the reaction of isomerization of perfluoroalkanesultone in its presence proceeds at the phase boundary, other than in the presence of triethylamine, with no significant heating of the reaction mass.

Триметиламин - газообразный продукт, предшествующие исследователи ранее не применяли его для проведения изомеризации перфторалкансультонов.Trimethylamine is a gaseous product; previous researchers have not previously used it for isomerization of perfluoroalkanesultones.

Использование триметиламина при соблюдении указанных условий приводит к следующим улучшениям процесса:The use of trimethylamine under the indicated conditions leads to the following process improvements:

реакция проходит мягко, без выбросов;the reaction proceeds gently, without emissions;

из-за того, что применяют газообразный катализатор, к тому же в незначительном количестве, не требуется проведения стадии разделения реакционной массы; повышается выход изомера-сырца до 99%.due to the fact that a gaseous catalyst is used, in addition to a small amount, it is not necessary to carry out a separation stage of the reaction mass; the yield of the crude isomer is increased to 99%.

Приведенные примеры иллюстрируют проведение способа, как предлагается данным изобретением.The examples given illustrate the implementation of the method as proposed by this invention.

Пример 1Example 1

В реактор из нержавеющей стали емкостью 200 мл, снабженный магнитной мешалкой, краном Гоффера, манометром и термопарой, загружают 56 г тетрафторэтан-β-сультона (перфторалкансультон С2). Реактор охлаждают в ледяной воде до температуры от 0 до +2°С и при перемешивании подают 0,012 г (20 мл) газообразного триметиламина, поддерживая температуру не выше 6°С. После охлаждения до начальной температуры подают вторую порцию триметиламина, поддерживая температуру до 20°С, после охлаждения до 3°С подают следующую порцию, и если температура не поднимается, нагревают реакционную массу до 45°С для полного прохождения реакции. Весь цикл занимает около 6 часов. Получено 55,55 г сульфонилфторида фторангидрида перфторуксусной кислоты, что соответствует выходу 98,5%, после отгонки чистота продукта составляет 99,2%.In a 200 ml stainless steel reactor equipped with a magnetic stirrer, a Goffer crane, pressure gauge and thermocouple, 56 g of tetrafluoroethane-β-sultone (perfluoroalkanesulton C 2 ) are charged. The reactor is cooled in ice water to a temperature of 0 to + 2 ° C and 0.012 g (20 ml) of gaseous trimethylamine is fed with stirring, maintaining the temperature not higher than 6 ° C. After cooling to the initial temperature, a second portion of trimethylamine is fed, maintaining the temperature to 20 ° С, after cooling to 3 ° С, the next portion is fed, and if the temperature does not rise, the reaction mass is heated to 45 ° С to complete the reaction. The whole cycle takes about 6 hours. Received 55.55 g of perfluoroacetic acid fluoride sulfonyl fluoride, which corresponds to a yield of 98.5%, after distillation, the purity of the product is 99.2%.

Пример 2Example 2

В реактор по примеру 1 загружают 69 г гексафторпропан-2-β-сультона (перфторалкансультон С3), полученного взаимодействием триоксида серы и гексафторпропилена, охлаждают до +2°С и порциями добавляют 0,097 г триметиламина, не допуская разогрева выше 15°С. После прекращения подъема температуры реакционную массу выдерживают при температуре 45-50°С 2 ч. Выход составляет 68,3 г (99%) 3-фторсульфонил фторангидрида перфторпропионовой кислоты. После перегонки продукт имеет чистоту 99,2%.In the reactor of Example 1, 69 g of hexafluoropropane-2-β-sultone (perfluoroalkanesultone C 3 ) obtained by the reaction of sulfur trioxide and hexafluoropropylene are charged, cooled to + 2 ° C, and 0.097 g of trimethylamine are added in portions, preventing heating above 15 ° C. After termination of the temperature rise, the reaction mass was kept at a temperature of 45-50 ° C for 2 hours. The yield was 68.3 g (99%) of 3-fluorosulfonyl perfluoropropionic acid fluoride. After distillation, the product has a purity of 99.2%.

Пример 3Example 3

В стальной реактор емкостью 2,5 л, снабженный краном Гоффера, манометром, мешалкой и термопарой, загружают 2,5 кг тетрафторэтан-β-сультона (перфторалкансультоны С2) и после охлаждения реактора до +2°С в его верхнюю часть непрерывно подают 2,0 г триметиламина со скоростью, при которой не происходит повышения температуры реакционной массы выше 15°С. После подачи триметиламина реактор нагревают до 45°С и выдерживают реакционную массу при этой температуре в течение 3 часов, после чего отгоняют из реактора 2,47 кг сульфонилфторида фторангидрида перфторуксусной кислоты (выход 98,8%) с чистотой 99,3%.2.5 kg of tetrafluoroethane-β-sultone (perfluoroalkanesultones C 2 ) are charged into a 2.5 liter steel reactor equipped with a Goffer crane, pressure gauge, stirrer and thermocouple and, after cooling the reactor to + 2 ° C, 2 , 0 g of trimethylamine with a speed at which there is no increase in the temperature of the reaction mass above 15 ° C. After feeding trimethylamine, the reactor is heated to 45 ° C and the reaction mass is maintained at this temperature for 3 hours, after which 2.47 kg of perfluoroacetic acid fluoride sulfide (98.8%) are distilled from the reactor with a purity of 99.3%.

Использование триметиламина при соблюдении указанных условий приводит к следующим улучшениям процесса:The use of trimethylamine under the indicated conditions leads to the following process improvements:

реакция проходит мягко, без выбросов;the reaction proceeds gently, without emissions;

из-за незначительного количества газообразного катализатора не требуется разделения реакционной массы;due to the small amount of gaseous catalyst, separation of the reaction mass is not required;

повышается выход изомера-сырца до 99%.the yield of the crude isomer is increased to 99%.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет упростить способ получения сульфонилфторидов фторангидридов перфторкарбоновых кислот и повысить выход целевых продуктов.Thus, the present invention allows to simplify the method of producing sulfonyl fluorides of perfluorocarboxylic acid fluorides and increase the yield of target products.

Claims (3)

1. Способ получения сульфонилфторидов фторангидридов перфторкарбоновых кислот изомеризацией перфторалкансультонов, отличающийся тем, что в качестве триалкиламина берут каталитические количества триметиламина и процесс ведут при температуре от 0 до 20°С.1. The method of producing sulfonyl fluorides of perfluorocarboxylic acid fluorides by isomerization of perfluoroalkanesultones, characterized in that catalytic amounts of trimethylamine are taken as trialkylamine and the process is carried out at a temperature of from 0 to 20 ° C. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что триметиламин берут в количестве 0,02-0,14% от массы перфторалкансультона.2. The method according to claim 1, characterized in that trimethylamine is taken in an amount of 0.02-0.14% by weight of perfluoroalkanesultone. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что подвергают изомеризации перфторалкансультоны С23. 3. The method according to claim 1, characterized in that C 2 -C 3 perfluoroalkanesultones are isomerized.
RU2009131557/04A 2009-08-19 2009-08-19 Method of producing sulphonylfluorides of perfluorocarboxylic acid fluorides RU2417982C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009131557/04A RU2417982C1 (en) 2009-08-19 2009-08-19 Method of producing sulphonylfluorides of perfluorocarboxylic acid fluorides

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009131557/04A RU2417982C1 (en) 2009-08-19 2009-08-19 Method of producing sulphonylfluorides of perfluorocarboxylic acid fluorides

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2009131557A RU2009131557A (en) 2011-02-27
RU2417982C1 true RU2417982C1 (en) 2011-05-10

Family

ID=44732621

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009131557/04A RU2417982C1 (en) 2009-08-19 2009-08-19 Method of producing sulphonylfluorides of perfluorocarboxylic acid fluorides

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2417982C1 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
RU2009131557A (en) 2011-02-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6953660B2 (en) Method for preparing substituted bicyclo [1.1.1] pentane
US9187436B2 (en) Nitrated hydrocarbons, derivatives, and processes for their manufacture
JP2010501516A (en) Method for producing D, L-2-hydroxy-4-alkylthiobutyric acid
CN1272301C (en) Method for preparing 4,4'-dihydroxy benzophenone
US3711549A (en) Process for manufacturing cyclopropylamine
CN112062712A (en) Preparation method of 2- (5-bromo-3-methylpyridin-2-yl) acetic acid hydrochloride
WO2018149676A1 (en) Process for preparing 2-exo-(2-methylbenzyloxy)-1-methyl-4-isopropyl-7-oxabicyclo[2.2.1]heptane
RU2417982C1 (en) Method of producing sulphonylfluorides of perfluorocarboxylic acid fluorides
RU2641110C1 (en) 1,1,1,2,3,3-hexafluoro-2-iodine-3-methoxypropane as semi-products for production of fluoride 2,3,3,3-tetrafluoro-2-iodpropionyl and method of producing latter
CN109485541B (en) Method for preparing 1H,1H, 2H-perfluoro-1-octene
JP4361359B2 (en) Method for producing glyoxylate ester
RU2568439C1 (en) Method of producing terephthalic aldehyde
JP5504898B2 (en) Method for producing difluorocyclopropane compound
US3869510A (en) Preparation of 3,5-dichlorobenzoyl chloride
KR101030639B1 (en) Method for producing trisperfluoroalkanesulfonylmethide acid salt
JPH0459308B2 (en)
RU2016103966A (en) METHOD FOR PRODUCING COMPLEXES OF ALPHA-HYDROXYCARBOXYLIC ACID
KR102358241B1 (en) Method for the preparation of (s)-2-acetyloxypropionic acid and derivatives thereof
RU2258701C1 (en) METHOD FOR PREPARING TETRAFLUOROETHANE- β -SULTONE
CN112521310B (en) 2,2-dimethyl butyronitrile, derivative thereof and synthetic method
CN102531832A (en) Preparation method for bromopentafluorobenzene
RU2451669C1 (en) Method of producing 3-phenoxyphenylacetonitrile
CN101619021A (en) New process for synthesizing halogenated p-acetyl phenol compounds
SU763321A1 (en) Method of preparing alpha-chloroacrylic acid
RU2424222C2 (en) Method of producing bicyclo[3,2,1]octene-2

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20140820

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20160210

PD4A Correction of name of patent owner
PC43 Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions

Effective date: 20220425